KR200449071Y1

KR200449071Y1 - 프로그레시브 금형장치

Info

Publication number: KR200449071Y1
Application number: KR2020090014549U
Authority: KR
Inventors: 김영팔; 나형천; 곽남인
Original assignee: 나우텍주식회사
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2010-06-17

Abstract

본 고안은 내연기관의 가속장치레버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로그레시브 금형에 의해 단순한 공정 및 저렴한 비용으로 생산하는 증육장출성형을 이용한 가속장치레버에 관한 것이다.

본 고안은, 내연기관의 속력을 가변시키는 가속장치레버에 있어서, 차량에 결합하여 회전운동을 하는 몸체부와, 몸체부에 일체로 형성되며 샤프트가 관통하는 샤프트홀이 위치하는 보스부와, 차량의 출력을 증감하도록 연결되는 와이어가 체결되는 체결홀이 연속적이며 단계적으로 공급되는 강판을 가공하는 프로그레시브 금형에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

가속장치레버, 보스부, 프로그레시브 금형

Description

프로그레시브 금형장치{DEVICE FOR PROGRESSIVE MOLD}

본 고안은 내연기관용 가속장치레버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로그레시브 금형에 의해 단순한 공정 및 저렴한 비용으로 생산하는 증육장출성형을 이용한 가속장치레버에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 또는 농기계의 내연기관은 자동차 또는 농기계를 구동하기 위한 구동 유니트로서 이용되고 있으며, 이는 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등 여러 가지가 실제로 널리 사용되고 있다. 이앙기나 콤바인이나 트랙터와 같은 작업차에는 그 엔진의 동력을 필요로 하는 회전력으로 변경하는 변속기로서

HST(hydrostatic transmission)를 가지는 무단 변속 타입의 것이 탑재되고, 아울러 그 액셀레이터(가속 페달)를 조작하는 것만으로 이 HST가 조작되도록 하는 변속 페달 어셈블리를 가지는바, 이하에서는 이 변속 페달 어셈블리가 트랙터에 적용되는 것을 예로 들어 종래기술로 내연기관에 사용되는 가속장치레버을 살펴보기로 한다.

가속장치레버는 이를 회전하면서 지지하도록 샤프트가 끼워지는

샤프트홀(11)이 형성되며, 샤프트를 지지하는 보스부(17)가 용접에 의해 결합되며, 내연기관의 출력을 조절하기 위한 와이어가 결합하는 결합홀(16) 및 페달에 답력을 가한 후 해제되었을 때 가속장치레버(10)가 원래의 위치로 복귀하기 위한 탄성수단이 끼워질 수 있는 연결홀(15)이 형성된다.

종래의 내연기관용 가속장치레버를 생산하는 공정을 살펴보면, 금속재의 강판(1)을 프레스 가공에 의하여 가속장치레버(10)의 형상으로 형성하는 가공(b)을 거쳐, 보스부(17)를 가속장치 레버(10)의 샤프트홀(14)에 용접(18) 가공(d)을 통해 결합하게 된다. 또한, 샤프트홀(14)의 내경을 매끈하게 하기 위한 내경 가공(e) 등을 하였으며, 마지막으로 가속장치레버(10) 표면을 다듬기 위한 CHAMFER'G 가공(f)을 수행하여 가속장치레버(10)를 생산하였다. 하지만, 이는 다공정 및 다부품 생산방식에 의해서 생산하게 되므로, 부품의 불량, 생산의 불안정 및 납기지연뿐만 아니라, 공정수의 증가에 따른 생산 비용이 증가하게 되는 문제가 발생하였다.

또한, 본 고안은, 프로그레시브 금형은 보스부를 형성하도록 복수개의 드로 잉 금형을 포함하며, 드로잉 금형 사이에는 강판의 변형을 막기 위한 아이들 금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은, 각각의 드로잉 금형을 지나면서, 드로잉 펀치에 작용하는 하중은 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.

또한, 강판의 이송시 균형을 잡기 위한 안내홀을 형성하고, 샤프트홀 및 체결홀을 형성하는 하나 이상의 피어싱 금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 프로그레시브 금형은 피어싱 금형 이후 강판의 스트레스를 줄이기 위한 아이들 금형과, 표면을 매끄럽게 하는 포징 금형과, 표면의 치수 정밀도를 높이는 사이징 금형과, 외형의 일부를 제거하는 노칭 금형과, 브릿지를 제거하는 커팅 금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 피어싱 금형에 의해 탄성 부재가 연결될 수 있는 연결홀이 몸체부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 몸체부와 간격을 두고 일체로 형성되며 몸체부로부터 수직으로 벤딩(bending)되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안은 가속장치레버에 관한 것으로, 내연기관에 사용되는 가속장치레버를 증육장출성형의 방법으로 생산하여 공정의 단일화 및 품질의 신뢰성을 확보하고, 원가 절감을 목적으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여, 기존의 다공정 및 다부품 생산방식을 탈피하여, 공정의 단일화 등을 통하여 제품 불량률을 줄일 수 있으며, 납기 지연 등의 문제를 해소하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 증육장출성형기술을 이용하여, 생산 공정을 획기적으로 줄일 수 있게 되어 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 간단한 방식으로 제품을 생산할 수 있기 때문에 제품의 생산을 짧은 시간내에 할 수 있게 된다.

그리고 프로그레시브 금형에 의해 증육장출성형방법으로 가속장치레버를 제작하게 되어 용접 등에 의한 변형을 막을 수 있게 더욱 정확한 치수의 제품을 생산할 수 있다.

이하 본 고안의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 가속장치레버를 포함한 트랙터의 속도제어장치를 간략하게 도시한 도면이다.

트랙터의 속도제어장치는, 도 2에 도시한 바와같이, 엔진(110)의 회전속도를 조절하는 조절수단(103)을 조작하고, 조작위치 유지가능한 핸드가속레버(170)와, 상기 유압식 무단변속장치(103)를 조작하기 위한 풋페달(130)과, 상기 부변속장치(173)를 조작하기 위한 부변속레버(175)와, 이들 사이를 연계하는 연계수단으로 구성되어 있다.

상기 조절수단(103)과 핸들가속레버(170)를 연계하기 위해 조절수단(103)의 가속장치레버(100)에 작용하여 그 조절수단(113)을 무부하 완속운전 회전속도로 가 압하는 스프링(115)과 상기 가속장치레버(100)를 핸들가속레버(170)에 연동시키는 릴리이스 와이어(185)가 설치되어 있다. 또한, 풋페달(130)의 작동에 의해서 변속아암(151)을 움직이게 되고, 변속아암(151)과 가속장치레버(100)를 연결하기 위해 릴리스 와이어(180)가 제공되고 있다.

상기 유압식 무단변속장치(150)와 풋페달(130)을 연계하기 위해, 유압식 무단변속장치(150)의 하우징의 외부로 돌출하여 있고 펌프의 경사판에 연동 연결된 경사판의 지지축(155)의 단부에 변속아암(151)을 고착하고, 이 변속아암(151)의 일단부와 상기 풋페달(130)을 로드(140)로 연결하고, 상기 변속아암(151)에 형성의 V자형의 캠면(154)에 접촉하는 로울러(164)를 통하여 그 변속아암(151)을 중립 자세로 요동 가압하는 스프링(166)을 설치하고 있다.

이러한 구성에 의해 풋페달(130)을 전방(F)으로 밟음으로써 변속아암이 반시계 방향으로 회전운동하여 연계수단이 도 2에서 좌측방향으로 끌어 당겨지고 또한 풋페달을 후방(R)으로 밟음으로써, 변속아암(151)이 시계방향으로 회전운동하여 연계수단이 우측방향으로 밀려지며, 이에 따라 유압식 무단변속장치(150)를 중립위치를 경계로 하여 전진변속상태와 후진변속상태를 무단계로 작동시킨다.

도 3은 본 고안에 따른 가속장치레버의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.

가속장치레버(100)는 샤프트, 복귀 스프링 및 릴리스 와이어가 연결되는 홀을 형성하는 몸체부(101)와, 몸체부(101)와 일체로 연결되어 몸체부(101)가 회전운동을 할 수 있도록 지지하는 지지부(102)로 구성된다. 지지부(102)는 몸체부(101)에 일체로 연결되어 수직으로 벤딩되어 형성되며, 지지부(102)는 스크류 등에 의해 연결할 수 있는 체결부(103)가 형성되어 있다. 이 체결부(103) 역시 몸체부(101)가 회전운동 할 수 있도록 몸체부(101)와 나란하게 벤딩되어 형성된다.

가속장치레버(100)는 금속재 강판을 프로그레시브 프레스 가공을 통하여 일체로 형성하게 된다. 이때 지지 샤프트(미도시)와 연결하게 되는 보스부(107) 역시 프로그레시브 프레스 가공에 의해서 일체로 형성하게 된다. 가속장치레버(100) 일단에는 릴리스 와이어가 연결하게 되는 체결홀(106)이 위치하게 된다. 여기서 보스부(117)의 내경에는 샤프트가 연결하게 되어, 풋페달의 움직임에 따라 릴리스 와이어가 작동하게 되고, 가속장치레버(100)가 지지 샤프트를 축으로 해서 움직이게 된다. 또한, 릴리스 와이어(180)가 체결홀(106)에 연결되어 풋페달의 가압의 증감에 따라, 엔진의 출력을 제어하게 되며, 탄성 스프링과 같은 탄성 수단이 연결홀(105)에 결합하게 되어 가속장치레버(100)에 힘이 제거되는 경우 원래의 자리로 복귀할 수 있도록 한다.

이때, 몸체부(101)와 일정한 각도로 일체로 형성되는 지지부(102)는 몸체부(101)와 수직으로 벤딩되어 형성하게 된다. 또한, 지지부(102)의 끝단에는 차량의 지지부재와 연결하고, 가속장치레버(100)가 회전운동할 수 있도록 체결부(104) 몸체부(101)와 나란하도록 벤딩하여 형성된다. 여기서, 지지부(102)가 몸체부(101)에서 45°의 각도(θ)를 이루며 벤딩하게 된다. 상술한 가속장치레버(100)는 금속판재를 후술할 프로그레시브 금형을 통해, 특히 샤프트를 지지하는 보스부(107)가 증육장출성형의 드로잉 공정을 통해 몸체부(101)와 일체로 형성하게 된다.

도 4는 본 고안에 따른 가속장치레버를 생산하는 금형을 도시한 도면이다.

먼저, 본 고안에 따른 프로그레시브 금형 장치(100)는 상, 하부금형에 여러 단계로 펀치와 다이가 설치되어 각각 상이한 작업을 수행하는 금형들을 구성하게 금속 강판이 공급되는 측에서부터, 피어싱 금형(piercing), 드로잉(drawing) 금형, 아이들(idle) 금형, 드로잉(drawing) 금형, 피어싱(piercing) 금형, 아이들 금형, 포징(forging) 금형, 노칭(notching) 금형, 피어싱 및 사이징(sizing) 금형, 노칭(notching) 금형, 마지막으로 커팅(cutting) 금형 등 모두 19개의 금형으로 이루어져 순차적으로 성형된다. 따라서, 연속적이면서 일정피치씩 단계적으로 공급되는 강판을 가공하여 증육장출성형에 의하여 가속장치레버를 생산하게 된다. 각 금형을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 블랭크(blank)가 프로그레시브(prograssive) 금형으로 처음 들어오는 경우, 블랭크가 공급되는 측에 피어싱 금형(310, 320)이 연속하여 두개가 위치한다. 블랭크가 프로그레시브 금형으로 일정 피치씩 이송시 균형 및 중심을 잡기 위하여 피어싱 금형에서는 pilot가 위치하고 있다. 따라서, 구멍뚫기 금형인 피어싱 금형에서는 안내홀(301,302)을 형성시켜, 블랭크가 금형을 통과하는 동안 균형 및 중심을 잃지 않도록 한다.

다음은 드로잉(drawing) 금형(330)으로, 샤프트홀(104)을 관통하는 샤프트가 지지가 되는 보스부(107) 및 가속장치레버(100)를 공정의 순서에 따라 형성하도록 변형하게 된다. 드로잉 금형(330)에서는 블랭크에 보스부(107)를 형성시키며, 점진적으로 가속장치레버(100)를 만들게 된다. 드로잉 금형(330, 360 내지 410)은 복수개가 위치하고, 각각의 금형에 보스부(107)를 성형하기 위한 드로잉 펀치(미도시) 가 위치하여, 하중을 가해 보스부(107)를 블랭크에 수직하게 형성하게 된다. 제1차 드로잉 금형(330)을 지나 바로 제2차 드로잉 금형(360)으로 인입되는 것이 아니라, 아이들 금형(340, 350)으로 들어가게 된다. 드로잉 공정에서는 제품의 변형이 크게 일어나게 되므로, 아이들 금형(340, 350)을 사이에 두어 갑작스런 변형을 막아 제품에 발생할 수 있는 불량을 줄일 수 있다. 이는 제1차 드로잉 금형(330)과 제2차 드로잉 금형(360) 사이에 아이들 금형을 설치하여 드로잉에 따른 균형(balance)를 흐트러트리지 않게 하기 위함이다. 제2차 드로잉 금형(360)으로 부터 6단계의 드로잉 금형을 거치게 되며, 증육장출성형에 의하여 보스부(107)가 가속장치레버(100)의 몸체부(101)와 일체로 형성된다.

드로잉 금형(330, 360 내지 410)을 지나고, 보스부(107)에 샤프트(미도시)가 끼워지기 위한 샤프트홀(104)을 뚫는 피어싱 금형(420)을 지나게 된다. 이 피어싱 금형(420)은 보스부(107)에 샤프트홀(104)을 형성시키며, 샤프트홀(104)을 천공하는 금형에 해당한다. 프로그레시브의 상부 금형(미도시)에는 상기 샤프트홀(104)을 관통하는 펀치가 설치되고 하부 금형에는 펀치가 일부 삽입되도록 펀칭공이 형성된다. 따라서, 피어싱 금형(420)을 통과하는 가속장치레버(100)에 샤프트홀(104)을 형성하게 된다.

다음으로, 포징 금형(440)으로 들어가기 전에 아이들 금형(430)을 지나가게 된다. 아이들 금형(430)은 피어싱 공정에서 포징 금형(440)으로 바로 들어가게 되면, 금속 판이 휘어지게 되는 문제가 발생하게 되며, 가속장치레버(100)에 무리한 하중이 가해졌으므로 휴지기를 가져 안정화를 하게 된다. 포징 금형(440)에서는 가 속장치레버(100)에 압축하중을 가하여 금속재료에 우수한 강도와 인성을 갖도록 한다. 따라서, 드로잉 및 피어싱(420) 공정에서는 가속장치레버(100)의 표면이 매끄럽지 못하게 되므로, 포징 공정(440)을 통해서 표면을 매끄럽게 한다. 또한, 제품의 치수 정밀도를 좋게 하기 위하여 냉간 단조가 바람직하다.

가속장치레버(100)는 노칭(noching) 금형(450, 470, 480)을 통해 가속장치레버(100)의 외곽물을 자르게 된다. 또한, 피어싱 금형 및 사이징 금형(460)에서 다이로서 가공부품의 전체 또는 일부에 강한 압력을 가하여 그것으로 재료의 흐름을 생기게 하여 가공품의 치수정밀도를 향상시키게 된다. 그리고 피어싱을 하기 위한 펀치가 작용하여 릴리스 와이어가 체결되는 체결홀(106) 및 탄성 수단이 결합하는 연결홀(105)을 형성시키게 된다. 따라서, 가속장치레버(100)의 전체적인 형상을 얻게 되며, 마지막으로 커팅(cutting) 금형(490)에서는 프로그레시브 가공 공정을 통해 발생하게 되는 가속장치레버(100) 외주면에 붙어있는 브릿지(305) 부분을 잘라 공정을 마무리한다.

이때 가속장치레버(100)의 지지부(102)를 몸체부(101)로부터 90°수직으로 벤딩하기 위한 공정 및 지지부의 일단을 몸체부(101)와 나란하게 하여 몸체부(101)가 회전 지지될 수 있도록 하는 체결부(103)의 벤딩 공정은 별도의 공정에 의해 이루어진다.

도 5는 가속장치레버의 프로그레시브 성형 단계별 유효 변형률 분포를 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b에서와 같이 유효 변형률 분포는 제품의 드로잉 되어지는 부분에서 집중되어 나타나고 있으며, 공정이 진행될수록 변형률의 값이 크게 나타나는 것을 알수 있다. 도 5a에서는 블랭크 소재를 외경 30mm, 내경 24mm, 드로잉 깊이 16mm 로 1차 드로잉 할 때, 드로잉 되어지는 양에 대한 체적 보정을 위해 외곽 형상이 오므라드는 것을 알 수 있으며, 이로 인해 사이드 캐리어 연결부의 주름 형상이 약간 펴지게 된다. 도 5a와 도 5b에서 제1차 드로잉 후 제7차 드로잉까지 진행되는 동안 드로잉 되는 외부 직경이 줄어들며, 바깥쪽의 외곽 형상이 초기 블랭크의 형상과 유사하게 복귀된다.

각 공정별 유효 변형률 분포는 제1차 및 제2차 드로잉 공정에서는 드로잉 바닥부에서 가장 크게 나타나고 제3차, 제4차, 제5차 드로잉 공정에서는 드로잉 공정이 진행될수록 드로잉 되는 원통의 몸통부에서 큰 분포를 나타낸다. 제6차, 제7차 드로잉 공정에서 원통의 위쪽부에 변형이 집중되어 나타난다. 이후의 노칭, 커팅 공정에서 드로잉 성형 된 제품을 전단 하는 공정이므로 변형률 분포에는 크게 영향을 미치지 않는다.

도 6은 본 고안에 따른 드로잉 펀치에 작용하는 하중을 나타낸 도면이다.

드로잉 금형(330, 360 내지 410)에는 보스부(107)를 성형하기 위한 드로잉 펀치가 위치하고 있으며, 도 6은 블랭크 홀더에 작용하는 하중과 녹아웃(knock) 하중을 제외한 순수 드로잉 펀치의 하중을 나타낸 것이다. 제1차 드로잉 금형(330)에서 84kN 정도의 드로잉 하중이 적용되며, 제2차 공정(360)에서는 59kN, 계속하여 50kN, 47kN, 45kN, 43kN 그리고 마지막 제7차 드로잉 공정(410)에서는 27kN의 드로잉 하중을 나타낸다. 따라서, 각각의 드로잉 금형을 지나면서, 드로잉 펀치에 작용 하는 하중 값은 점점 작아지는 것을 알 수 있다. 제1차 공정(330)에서의 드로잉 하중을 살펴보면, 펀치가 블랭크에 접촉하고 변형이 시작되는 단계에서 55kN 정도의 큰 하중이 필요하고, 변형초기에 다시 하중이 감소하였다가 변형이 진행되면서 하중이 점점 많이 증가하는 것을 알 수 있다.

도 7은 본 고안에 따른 가속장치레버의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

가속장치레버(200)는 도 3의 제1 실시예에서 나타낸 바와 같이 몸체부(101)와 지지부(102)로 구성된 형상이 사용될 수도 있으며, 도 7과 같이 몸체부(201)로 만 형성되어 사용될 수도 있다. 즉, 장착되는 내연기관에 따라 필요한 가속장치레버(200)를 설계하게 되는 것이다. 가속장치레버(200)는 상술한 바와 같이 프로그레시브 프레스 가공에 의해서 제작하게 되며, 보스부(207)도 일체로 형성하게된다. 가속장치레버(200)는 일단에 샤프트가 삽입되는 샤프트홀(204)이 형성되고, 샤프트홀(204)에 연결되어 축을 지지하게 되는 보스부(207)가 형성된다. 타단에는 릴리스 와이어가 연결되기 위한 릴리스 와이어 연결홀(206)이 형성된다. 보스부(207)가 프로그레시브 공정에 의해 증육장출성형의 방법에 의해 형성되어, 다공정 다부품 및 용접 공정 등에 의한 생산이 아닌, 증육장출성형에 의한 가속장치레버의 생산을 단순화하여 품질의 신뢰성을 확보할 수 있게 되고, 생산성 및 납기지연의 문제점을 해소할 수 있는 효과를 갖게 된다.

이상에서, 본 고안의 실시 예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나 이상의 실시 예들 및 도면에 의해 본 고안의 범위가 제한되지는 않으며, 본 고안의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한 될 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 내연기관용 가속장치레버의 제작공정을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 고안에 따른 가속장치레버가 트랙터에 장착된 모습을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 고안에 따른 증육장출성형을 이용한 가속장치레버의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 고안에 가속장치레버를 증육장출성형 방법으로 생산하기 위한 프로그레시브 금형을 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 가속장치레버의 프로그레시브 성형 단계별 유효 변형률 분포를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 고안에 따른 증육장출성형을 이용한 가속장치레버의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

Claims

연속적이며 단계적으로 공급되는 강판을 가공하여 가속장치레버를 성형하는 프로그레시브 금형 장치에 있어서,

강판이 공급되는 측에 위치하여, 강판의 이송시 균형을 유지하도록 안내홀을 뚫는 피어싱 금형;

가속장치레버에 관통하는 샤프트를 지지하는 보스부를 성형시키는 적어도 두개 이상의 드로잉 금형;

보스부의 상단에 샤프트가 관통할 수 있도록 샤프트홀을 천공하는 피어싱 금형;

가속장치레버에 압축하중을 가하여 표면을 매끄럽게 하는 포징 금형;

포징 금형을 통과한 가속장치레버의 외곽물을 자르는 노칭 금형; 그리고

가속장치레버의 외주면에 붙어있는 브릿지 부분을 자르는 커팅 금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
제1항에 있어서,

드로잉 금형은 7 단계로 이루어지며, 제1 단계 및 제2 단계 드로잉 금형 사이에는 가속장치레버의 변형을 막기 위한 아이들 금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
제2항에 있어서,

각각의 드로잉 금형에 위치하며, 보스부를 성형하는 드로잉 펀치에 작용하는 하중은 드로잉 금형의 단계에 따라 점차 감소하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

피어싱 금형과 포징 금형 사이에, 가속장치레버가 휘어지는 것을 막기 위한 아이들 금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
제4항에 있어서,

노칭 금형은 두 개 이상 연속하여 위치하며, 노칭 금형 사이에 체결홀 및 연결홀을 성형하고, 가속장치레버의 전체 또는 일부에 압력을 가하여 치수정밀도를 향상시키는 피어싱 및 사이징 금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
제5항에 있어서,

노칭 금형은 3 단계로 이루어지며 제1 단계와 제2 단계 사이에 피어싱 및 사이징 금형이 위치하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치.
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