KR20090119016A - 자동차용 벨트풀리 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 사용되는 벨트풀리의 제조방법에 관한 것으로, 열간단조와 단계별 냉간 단조를 적절하게 혼용하여 관체의 폭이 높게 형성되는 벨트풀리를 용이하게 제조할 수 있도록 하려는 것이며,

특히 열간단조를 통해서 추후에 벨트풀리의 얇고 폭이 높은 부분이 될 일부분을 미리 성형하고 그 후에 냉간단조를 통해 벨트풀리를 제조하는 것이다.

본 발명은 준비된 환봉을 이용하여 열간단조를 통하여 전체적으로 원형이면서 중앙에는 추후에 축과 베어링이 삽입되는 구멍이 될 원형의 통공(10)이 형성되고 통공(10)의 가장자리 또는 통공(10)과 외경의 중간 정도 위치에 돌출부(2)를 형성한 중간소재(1)를 만드는 것이 특징이 된다.

이후 중간소재(1)를 냉각시킨 다음 수차례의 냉간단조를 통하여 돌출부를 좀 더 형성하고 다른 돌출부를 형성하면서 두 개의 돌출부 사이 공간부를 필요한 정도로 깊게 성형하는 작업 및 축과 베어링 삽입구멍을 완성하는 작업 등을 하게 된다.

이후에는 절삭가공을 통하여 벨트홈의 완성과 최종 치수를 완성하는 마무리 가공을 하여 제품을 완성하게 된다.

자동차 에어컨, 벨트 풀리, 열간단조, 냉간단조, 전조

Description

자동차용 벨트풀리 및 그 제조방법{automobile belt pulley and Manufacture method}

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 공정 순서도

도 2는 본 발명의 제2실시 예에 의한 공정 순서도

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 소재 1a, 1b: 벨트풀리

2: 돌출부 2a: 내부관체

3: 공간부

4: 풀리돌출부 4a: 풀리부

5: 돌출부 5a: 외부관체

10: 통공 14: 벨트홈

본 발명은 자동차에 사용되는 에어컨용 압축기 풀리, 냉각펌프 구동용 풀리, 발전기 풀리, 파워핸들용 풀리 등과 같은 자동차용 벨트풀리와 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 풀리를 구성하는 관체의 두께가 얇고 폭이 높게 형성 될 부분을 열간단조를 통해서 미리 성형한 후에 냉간단조를 통해 제조함으로써 관체의 두께가 얇고 폭이 높게 형성된 풀리를 용이하게 제조할 수 있도록 하려는 것이다.

주지된 바와 같이 자동차에는 엔진의 회전동력을 전달받아 작용을 하는 에어컨용 압축기(콤푸레샤), 냉각수펌프, 발전기, 파워핸들용 유압장치 등이 있는데, 이러한 장치들은 엔진의 동력을 벨트로 전달받기 위하여 벨트풀리를 구성하고 있다.

이러한 종래의 자동차용 벨트풀리들에 대하여 살펴보면, 통상 로타와 벨트홈 부분을 별도로 제작하여 용접공법에 의해 접합하거나, 주물로 형상을 제작하여 기계가공으로 벨트홈을 제조하는 것으로서, 종래의 이러한 제조방법에 의하면 기본적으로 제조공정이 복잡하고 가공량에 시간과 비용이 많이 소요되며, 용접부분에 응력이 많이 발생하여 균열이 발생하기 쉽고 부식이 발생하는 확률도 높은 등 많은 문제가 있었다.

또한 가공에 의해 절삭되는 부분이 많으므로 상당한 재료의 낭비가 뒤따르고 그에 따라 불필요하게 제조비용이 상승된다는 문제도 있었다.

이러한 문제에 의해 냉간단조를 통하여 풀리를 제조하는 방법이 제안되기도 하였는데, 근래에 들어서는 벨트홈의 내측부에 마그넷트코일을 설치하기 위한 공간의 확대와 풀리 외면의 벨트홈 폭이 높게 설계되는 경향에 의하여 축 길이 방향으로 내외부 관체가 높게(벨트풀리의 폭이 높게)형성되는 형태의 벨트풀리가 요구되고 있다.

그러나 종래와 같이 냉간단조만으로 내외부 관체를 높게 형성하려고 하면 재료 변형의 한계에 도달하게 되므로 목표하는 만큼 관체를 높게 할 수 없고, 또 냉간단조 시에 발생하는 변형저항에 의해서 금형의 수명이 단축되는 등의 단점이 있었다.

그래서 내외부 관체가 높게 형성된 풀리를 제조하기 위해서는 주물 또는 열간단조에 의해서만 가능하였으므로 재료의 특성상 내구성이 약해서 품질이 떨어지게 되고, 또한 상기한 바와 같이 가공에 의해 절삭되는 부분이 많아 상당한 재료의 낭비가 뒤따르고 그에 따라 제조비용이 상승되는 등의 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 환봉을 이용하여 냉간단조를 실시하기 이전에 벨트풀리를 구성하는 관체의 폭이 높게 형성되는 부분, 즉 베어링이 삽입되는 구멍이 될 통공의 가장자리 또는 통공과 외경의 중간 정도 위치에 돌출부를 열간단조를 통해서 형성한 중간소재를 만들어주고 그 이후 냉간단조를 통하여 나머지의 성형작업을 완료하고, 절삭가공을 통하여 마무리 제조를 완료하는 제조방법을 제공함으로써, 관체의 폭이 높은 형태의 벨트풀리를 효율적으로 제조할 수 있음은 물론이고, 품질이 향상된 자동차용 벨트풀리를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 우선 준비된 환봉을 이용하여 열간단조를 통하여 전체적으로 원형이면서 중앙에는 추후에 축과 베어링이 삽입되는 구멍이 될 원형의 통공(10)이 형성되고 통공(10)의 가장자리 또는 통공(10)과 외경의 중간 정도 위치에 돌출부(2) 를 형성한 중간소재(1)를 만들게 된다.

이후 중간소재(1)를 냉각시킨 다음 한차례 이상 냉간단조를 통하여 돌출부를 좀 더 형성하고 다른 돌출부를 형성하면서 두 개의 돌출부 사이 공간부를 필요한 정도로 깊게 성형하는 작업 및 축과 베어링 삽입구멍을 완성하는 작업 등을 하게 된다.

이후에는 절삭가공을 통하여 벨트홈의 완성과 최종 치수를 완성하는 마무리 가공을 하여 제품을 완성함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의거 상세한 방법과 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 공정 순서도,

도 2는 본 발명의 제2실시 예에 의한 공정 순서도이다.

[제1 실시 예]

제조할 벨트풀리(1a)의 형태가 베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외벽이 풀리부(4a)가 되면서 외부관체(4)의 외면에 벨트홈(14)가 형성되는 형태의 벨트풀리 제조에 적합한 것이다. 도 1을 통하여 살펴보면 다음과 같다.

열간단조 (1-A)

준비된 환봉을 이용하여 1,2차열간단조를 통하여 전체적으로 원형이면서 중앙에는 추후에 축과 베어링 삽입용 구멍이 될 원형의 통공(10)이 형성되고 통공(10)의 가장자리에는 추후 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 형성한 중간소재(1)를 만들게 된다.

이때 중간소재(1)의 두께 및 외형 치수는 제조가 완료되는 벨트풀리(1a)의 크기와 한차례 이상의 단조 등 가공되는 정도를 감안하여 적절한 크기로 한다.

1차 냉간단조 (1-B)

냉간단조를 통하여 상기 돌출부(2)의 바깥 부분을 오목하게 함으로써 마그넷트장치 삽입공간이 될 공간부(3)를 성형하고 이와 동시에 중간소재(1)의 가장자리를 상기 돌출부(2)보다 두꺼운 두께로 세워 풀리부(4a)가 될 외부돌출부(4)를 형성한다.

또한, 이때 통공(10)을 대직경부(10-1)와 소직경부(10-2)로 구분되게 더욱 확장한다.

이때 완료된 상태를 중간소재(1-1)라 칭한다.

2차 냉간단조 (1-C)

상기에서 제조된 중간소재(1-1)에서 공간부(3)의 바닥면이 평평하게 되도록 한번 더 가공하여 중간소재(1-2)형태로 가공한다.

1차 가공(1-D)

중간소재(1-2)의 통공을 가공하여 베어링삽입부(10-3)와 입구부(10-4) 및 걸림축소부(10-5)로 구분되게 가공한다.

또한 외부에 단턱부(11)를 형성하여 중간소재(1-3)를 만들어 준다.

2차 가공(1-E)

상기에서 형성된 외부돌출부(4)의 외면에 벨트홈(14)을 형성하고 피어싱으로 통공(15)을 형성하여 벨트풀리(1a)를 완성하는데, 상기 벨트홈(14)은 기계적 절삭가공에 의해 완성할 수도 있고, 또는 전조가공을 통하여 완성할 수도 있다.

상기 제1실시 예에 의한 벨트풀리는 열간단조 공정에서 통공(10)의 가장자리에는 추후 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 형성하여 중간소재(1)를 만들고, 이후 냉간단조를 이용하여 나머지의 형상을 완료한 후 벨트홈을 가공하여 구성되며, 베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외벽이 풀리부(4a)가 되면서 외부관체(4)의 외면에 벨트홈(14)이 형성되는 형태가 된다.

[제2 실시 예]

제조할 벨트풀리(1b)의 형태가 베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외부관체(5a)가 구성되며, 다시 그 외부에 벨트홈(14)이 형성될 별도의 풀리부(4a)가 형성되는 형태의 벨트풀리 제조에 적합한 것이다. 도 2를 통하여 상세히 살펴본다.

열간단조 (2-A)

준비된 환봉을 이용하여 1,2차 열간단조를 통하여 전체적으로 원형이면서 중앙에는 추후에 축과 베어링 삽입용 구멍이 될 원형의 통공(10)을 형성하고, 통공(10)과 외면의 중간 위치에 추후 외부관체(5a)가 될 돌출부(5)를 돌출시키며, 돌출부(5)의 외부에 요입부(6)를 형성한 중간소재(1)를 만들게 된다.

이때 중간소재(1)의 두께 및 외형 치수는 제조가 완료되는 벨트풀리(1b)의 크기와 한차례 이상의 단조 등 가공되는 정도를 감안하여 적절한 크기로 한다.

1차 냉간단조 (2-B)

냉간단조를 통하여 상기 돌출부(5)의 내부를 오목하게 함으로써 마그넷트장치 삽입공간이 될 공간부(3)를 성형하고 이와 동시에 통공(10)의 가장자리를 돌출되게 하여 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 돌출시킨다.

또한 이때 통공(10)을 대직경부(10-1)와 소직경부(10-2)로 구분되게 더욱 확장한다.

이때 완료된 상태를 중간소재(1-1)라 칭한다.

2차 냉간단조 (2-C)

상기에서 제조된 중간소재(1-1)에서 공간부(3)를 더욱 깊이 형성함과 동시에 돌출부(2)를 더욱 돌출시켜 돌출부(4)와 같은 높이가 되도록 하고, 대직경부(10-1)의 깊이를 더욱 늘이면서 반대쪽에 평면부(10-3)를 형성함으로써 중간소재(1-2)형태가 되도록 가공한다.

1차 가공(2-D)

중간소재(1-2)의 요입부(6)를 더욱 깊게 형성하여 풀리부(4a)의 형상을 완성하고 대직경부의 선단에 평면부(10-3)를 형성한다. 또한 통공을 가공하여 베어링삽입부(10-4)와 걸림부(10-5) 및 입구부(10-6)를 형성한다.

2차 가공(2-E)

전조 또는 절삭 가공을 통하여 벨트홈(14)을 형성하고 피어싱으로 통공(15)을 형성하여 벨트풀리(1b)를 완성한다.

상기 제2실시 예에 의한 벨트풀리는 열간단조 공정에서 통공(10)과 외면의 중간 위치에 추후 외부관체(5a)가 될 돌출부(5)를 돌출시키며, 돌출부(5)의 외부에 요입부(6)를 형성한 중간소재(1)를 만들고, 이후 냉간단조를 이용하여 나머지의 형상을 완료한 후 벨트홈을 가공하여 구성되며, 베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외부관체(5a)가 구성되며, 다시 그 외부에 벨트홈(14)이 형성될 별도의 풀리부(4a)가 형성되는 형태가 된다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 특징은,

벨트풀리를 구성하는 내외부 관체를 높게 형성하기 위하여 열간단조를 통하여 돌출부를 먼저 성형한 다음, 나머지의 공정을 냉간단조를 통하여 성형을 하게 됨으로써 관체의 폭이 높은 풀리를 단조를 통해 가능하게 한 것이며,

또, 냉간단조만으로 불가능한 형상의 풀리를 제조할 수 있고, 성형하중이 매우 큰 냉간단조 공정을 줄이게 되므로, 냉간단조 공정에 따르는 비용을 절감할 수 있으며, 냉간단조 금형의 수명 또한 크게 연장될 수 있는 등의 작용을 하게 되는 것이다.

그리고, 소재를 절단하는 과정에서 발생하는 소재의 낭비를 제거하여 재료의 낭비를 최소화할 수 있고 전체적으로 생산 비용 절감을 가져 온다.

그리고 상기 본 발명에서는 열간단조 후, 두 차례 또는 세 차례의 단조공정을 통하여 벨트풀리를 제조하는 것을 예시하였지만, 제품 형상에 따라 공정의 숫자가 가감될 수 있으며, 이러한 공정에 의해 제조되는 벨트풀리의 형상 또한 설계에 따라 매우 다양하게 변형될 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 냉간단조를 실시하기 전에 성형작업이 용이한 열간단조를 통하여 벨트풀리에서 얇고 높게 형성될 부분을 미리 성형한 다음에 나머지의 형상을 냉간단조를 통하여 완성함으로써, 냉간단조만으로 제조할 수 없는 폭이 높은 형태의 벨트풀리를 완전하고 확실하게 제공할 수 있고, 또 제조과정에서 변형저항을 최소화할 수 있으므로 품질향상에 기여하는 효과가 있다.

또한, 열간단조를 일부 실시하더라도 다시 냉간단조를 통하여 경도를 강화할 수 있게 되므로 고하중에 견디는 견고한 강도를 갖는 벨트풀리를 제조하는데 아무런 문제가 없다.

이러한 본 발명에 의하면 종래의 방법에 비하여 재료의 낭비를 방지하고 금형의 수명도 연장시키며, 간단한 공정과 저렴한 비용으로 자동차용 벨트풀리를 제조할 수 있게 되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 준비된 환봉을 이용하여 열간단조를 통하여 전체적으로 원형이면서 중앙에는 추후에 축과 베어링이 삽입되는 구멍이 될 원형의 통공(10)이 형성되고 통공(10)의 가장자리 또는 통공(10)과 외경의 사이에 내부관체 또는 외부관체가 될 돌출부를 일부 형성한 중간소재(1)를 만드는 열간단조공정과,

   이후 중간소재(1)를 냉각시킨 다음 한차례 이상 냉간단조를 통하여 필요한 돌출부들을 점차 형성하고 두 개의 돌출부 사이에 마그넷트 장치를 설치할 공간부를 깊게 성형하는 작업 및 축과 베어링 삽입구멍을 완성하는 작업을 하며,이후에 절삭가공을 통하여 벨트홈의 완성과 최종 치수를 완성하는 마무리 가공을 하여 제품을 완성함을 특징으로 하는 자동차용 벨트풀리의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 열간단조 공정에서 통공(10)의 가장자리에는 추후 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 형성하여 중간소재(1)를 만들고,

   냉간단조를 통하여 돌출부(2)의 바깥 부분을 오목하게 하여 마그넷트장치 삽입공간이 될 공간부(3)를 성형하고, 동시에 중간소재(1)의 가장자리를 상기 돌출부(2)보다 두꺼운 두께로 세워 풀리부(4a)가 될 외부돌출부(4)를 형성하고, 통공(10)을 대직경부(10-1)와 소직경부(10-2)로 구분되게 더욱 확장하는 공정과, 중간소재(1-1)에서 공간부(3)의 바닥면이 평평하게 되도록 한번 더 가공하여 중간소재(1-2)형태로 가공하는 공정과,

   중간소재(1-2)의 통공을 가공하여 베어링삽입부(10-3)와 입구부(10-4) 및 걸림축소부(10-5)로 구분되게 가공하고, 외부에 단턱부(11)를 형성하여 중간소재(1-3)를 만들어 주는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 벨트풀리의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 열간단조 공정에서 통공(10)과 외면의 중간 위치에 추후 외부관체(5a)가 될 돌출부(5)를 돌출시키며, 돌출부(5)의 외부에 요입부(6)를 형성한 중간소재(1)를 만들고,

   냉간단조를 통하여 돌출부(5)의 내부를 오목하게 함으로써 마그넷트장치 삽입공간이 될 공간부(3)를 성형하고 동시에 통공(10)의 가장자리를 돌출되게 하여 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 돌출시키며, 통공(10)을 대직경부(10-1)와 소직경부(10-2)로 구분되게 더욱 확장하는 공정을 포함하며,

   중간소재(1-1)에서 공간부(3)를 더욱 깊이 형성함과 동시에 돌출부(2)를 더욱 돌출시켜 돌출부(4)와 같은 높이가 되도록 하고, 대직경부(10-1)의 깊이를 더욱 늘이면서 반대쪽에 평면부(10-3)를 형성하는 공정을 포함하고,

   중간소재(1-2)의 요입부(6)를 더욱 깊게 형성하여 풀리부(4a)의 형상을 완성하고 대직경부의 선단에 평면부(10-3)를 형성하고 또한 통공을 가공하여 베어링삽입부(10-4)와 걸림부(10-5) 및 입구부(10-6)를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 벨트풀리의 제조방법.
4. 열간단조 공정에서 통공(10)의 가장자리에는 추후 내부관체(2a)가 될 돌출부(2)를 형성하여 중간소재(1-1)를 만들고, 이후 냉간단조를 이용하여 나머지의 형상을 완료한 후 벨트홈을 가공하여,

   베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외벽이 풀리부(4a)가 되면서 외부관체(4)의 외면에 벨트홈(14)이 형성되는 형태인 것을 특징으로 하는 자동차용 벨트풀리.
5. 열간단조 공정에서 통공(10)과 외면의 중간 위치에 추후 외부관체(5a)가 될 돌출부(5)를 돌출시키며, 돌출부(5)의 외부에 요입부(6)를 형성한 중간소재(1)를 만들고, 이후 냉간단조를 이용하여 나머지의 형상을 완료한 후 벨트홈을 가공하여,

   베어링이 삽입되는 내부관체(2a)가 내부 측에 형성되고 마그넷트가 설치될 공간부(3)를 이루는 외부관체(5a)가 구성되며, 다시 그 외부에 벨트홈(14)이 형성될 별도의 풀리부(4a)가 형성되는 형태인 것을 특징으로 하는 자동차용 벨트풀리.

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