KR20150114280A - 차량 휠 고정용 너트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 휠 고정용 너트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인발된 원형 파이프를 일정 두께로 절단하고, 그 절단된 원자재의 외주면을 프레스 성형하는 방법을 채택한 차량 휠 고정용 너트 제조방법에 관한 것이다.

Description

차량 휠 고정용 너트 제조방법{Manufacturing method of locknut for wheel of vehicle}

본 발명은 차량 휠 고정용 너트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인발된 원형 파이프를 일정 두께로 절단하고, 그 절단된 원자재의 외주면을 프레스 성형하는 방법을 채택한 차량 휠 고정용 너트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 회전축 샤프트에는 차륜이 끼워지고 이와 같이 조립된 차륜은 상기 차륜의 외측에서 샤프트에 나사결합된 고정용 너트에 의해 이탈이 방지됨에 따라 차륜이 샤프트와 함께 회전한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량 휠 고정용 너트(10)는 일 예로 원형 고리 형상의 너트 몸체(11)와, 상기 너트 몸체(11)의 내주면에 형성된 암 나사산(12) 및 너트 몸체(11)의 외주면에 형성된 치차(13)를 갖는다. 치차(13)는 나사 조임시 공구가 맞물리는 역할을 하거나 그 외 다른 구성과의 걸림에 의해 너트 풀림 역할 등을 한다.

한편, 한국등록특허 제10-0650211호 등에서는 위와 같은 차량 휠 고정용 너트(10)를 제작하기 위해서 소정 두께를 갖는 편평한 금속판재를 너트 형상의 프레스로 찍어내는 단조 방식을 사용한다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 너트의 외경(Φ)에 맞게 판재(PL)를 일정 폭으로 절단하는 단계(S10), 성형이 쉽도록 소둔(풀림)을 통해 판재의 경도를 완화시키는 1차 열처리 단계(S20), 판재(PL_C)를 단조하여 제품을 성형(PT)하는 단계(S30), 경도가 다시 강해지도록 복원하는 2차 열처리 단계(S40) 및 표면을 매끄럽게 처리하는 단계(S50) 등을 포함한다.

그러나, 이상과 같은 종래 기술에서는 판재(PL)를 너트의 외경(Φ)에 맞게 절단한 후 너트 형상(PT)을 따라 단조 작업을 하여 성형을 하기 때문에 전체 판재 중 나머지 부분은 폐기처분하는 과정에서 원자재 손실이 크다는 문제점이 있다.

또한, 판재(PL_C)를 프레스로 가압하여 너트 형상으로 잘라낼 때 정밀하고 매끄러운 너트 형상으로 절단되도록 한 번에 큰 힘을 가해야 하기 때문에, 약 600톤 이상의 고가의 단조 프레스를 사용해야 하는 문제가 있다.

또한, 약 600톤 이상의 단조 프레스를 사용하기 때문에 전원공급기 등 주변설비도 대용량화가 필요하고, 부하소비가 크고, 금형 파괴 및 잔고장의 발생이 잦다는 문제점이 있다.

또한, 판재의 성형을 쉽게 하기 위해 경화시키는 1차 열처리 및 성형 후 이를 다시 복원하는 2차 열처리 과정을 거쳐야 하기 때문에 별도의 열처리 장치를 구비해야 하고 열처리 비용이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 종류가 다른 여러 종류의 공정을 거치는 동안 최소 2~3명의 작업 인원이 필요하고, 준비 작업시의 손실이 발생하며, 완성된 제품에 스크랩(scrap)이 발생하고, 하루 생산량도 200~300개 정도로 미비하다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 저압 프레스의 사용이 가능하면서도 생산 효율이 증가하고 제조비용은 절감되는 차량 휠 고정용 너트 제조방법을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법은 원형 파이프 형상으로 이루어져 있으며 단면이 특정 폭(W)을 갖는 원자재 파이프를 인발(drawing)하는 인발 단계와; 상기 인발된 원자재 파이프를 길이 방향을 따라 일정 두께(t)로 절단하여 너트 원형(original form)을 성형하는 파이프 절단 단계와; 상기 너트 원형의 외주면이 설계된 패턴을 갖도록 절단하는 프레스 단계; 및 상기 프레스 가공된 너트 원형의 내주면에 나사산을 형성하는 나사산 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 프레스 단계는 상기 너트 원형의 외주면을 노칭(notching) 가공하여 1차 가공 너트를 성형하는 1차 프레스 단계; 및 상기 1차 가공 너트의 외측 표면을 정밀하게 다듬도록 셰이빙(shaving) 가공하여 2차 가공 너트를 성형하는 2차 프레스 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프레스 단계는 상기 너트 원형의 외주면을 치차(toothed gear) 형상으로 가공하는 단계인 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 인발된 원형 파이프를 일정 두께로 절단하고 그 절단된 원자재의 외주면을 프레스 성형하는 방법을 채택함으로써, 저압 프레스의 사용이 가능하면서도 생산 효율은 증가하고 제조비용은 절감되게 한다.

도 1은 일반적인 차량 휠 고정용 너트를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법의 각 단계별 성형 상태를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법의 1차 프레스 장치를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법의 2차 프레스 장치를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 의해 제조되는 차량 휠 고정용 너트는 일 실시예로서 도 1에 도시된 바와 같은 형상으로 이루어져 있다. 즉, 차량 휠 고정용 너트(10)는 일 예로 원형 고리 형상의 너트 몸체(11)와, 상기 너트 몸체(11)의 내주면에 형성된 암 나사산(12) 및 너트 몸체(11)의 외주면에 형성된 치차(13)(toothed gear)를 갖는다.

치차(13)는 나사 조임시 공구가 맞물리는 역할을 하거나 그 외 다른 구성과의 걸림에 의해 너트 풀림 역할 등을 한다. 다만, 너트 몸체(11)의 외주면에는 이러한 치차(13) 형상 이외에 다른 형상도 성형할 수 있다. 프레스만 바꾸면 용이하게 다른 형상도 성형할 수 있기 때문이다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 이상과 같은 차량 휠 고정용 너트를 제조하기 위해, 본 발명에 따른 차량 휠 고정용 너트 제조방법은 원자재 파이프 인발 단계(S110), 파이프 절단 단계(S120) 및 프레스 단계(S130, S140)를 포함한다.

프레스 단계(S130, S140)는 1차 프레스 단계(S130) 및 2차 프레스 단계(S140)로 이루어지고, 프레스 후에는 그 내주면에 나사산을 성형(S150)한다.

좀더 구체적으로, 인발 단계(S110)에서는 원자재 파이프를 인발(drawing)하는데, 인발은 정해진 굵기의 소선재(素線材)를 다이(die)라는 틀을 통해서 다른 쪽으로 끌어내어 다이에 뚫려 있는 구멍의 모양에 따른 단면형상으로 선재를 뽑는 과정이다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 인발을 통해 성형된 원자재 파이프(PP)는 중공을 갖는 원형 파이프 형상으로 이루어져 있으며, 그 단면은 특정 폭(W)을 갖는다. 원자재 파이프(PP)의 재질은 보통 45C 탄소강이 사용된다.

다음, 파이프 절단 단계(S120)에서는 이상과 같이 인발된 원자재 파이프(PP)를 그 길이 방향을 따라 일정 두께(t)로 절단하여 너트 원형(PP_C)(original form)을 성형한다.

도 4의 (b)와 같이 너트 원형(PP_C)은 외주면에 소정 패턴을 성형하기 이전의 것으로서, 단면이 일정 폭(W)인 원자재 파이프(PP)를 일정 두께(t)로 잘라내는 가공을 통해 만들어진다.

다음, 프레스 단계(S130, S140)는 너트 원형(PP_C)의 외주면이 설계된 패턴을 갖도록 절단하는 것이다. 일 예로, 너트 원형(PP_C)의 외주면을 따라 치차(13) 형상이 되도록 성형한다. 치차(13)는 너트 원형(PP_C)의 단부로부터 폭(W) 방향으로 일정 깊이 파내는 공정을 통해 성형된다.

특히, 프레스 단계(S130, S140)는 너트 원형(PP_C)을 노칭(notching)하여 1차 가공 너트(P_N)를 성형하는 1차 프레스 단계(S130) 및 상기 1차 가공 너트(P_N)를 셰이빙(shaving)하여 2차 가공 너트(P_S)를 성형하는 2차 프레스 단계(S140)로 이루어진다.

노칭은 소재의 가장자리로부터 원하는 형상을 절단하는 것으로 전단선 윤곽이 폐곡선을 이루지 않는 것을 의미하며, 도 4의 (c)와 같이 최종 형상에 비해 약 5mm의 여유분을 두고 성형한다.

셰이빙은 1차 가공 너트(P_N)의 외측 표면을 정밀하게 다듬는 단계로, 이미 완성되어 있는 제품에서 불필요한 부분을 제거하는 트리밍(다듬질)이라고도 한다. 이를 통해 도 4의 (d)와 같이 1차 가공 너트(P_N)에 잔존하던 5mm 여유분 등을 완전 제거하여 최종 목표 형상을 만든다.

한편, 이상과 같이 1차 프레스를 위해서는 도 5의 (a)와 같은 제1 하부 프레스(20a) 및 도 5의 (b)와 같은 제1 상부 프레스(20b)가 사용된다. 제1 하부 프레스(20a)에는 원주 방향을 따라 제1 요홈(21a)들이 형성되어 있고, 그에 대응하여 제1 상부 프레스(20b)에는 원주 방향을 따라 제1 돌기(21b)들이 형성되어 있다.

제1 하부 프레스(20a)의 외측부에 형성된 구멍은 가이드 홀(22a)이고, 제1 상부 프레스(20b)의 외측부에 형성된 봉은 가이드 봉(22b)로서, 제1 상부 프레스(20b)의 하강시 가이드 봉(22b)이 가이드 홀(22a) 내부로 삽입된다.

따라서, 제1 하부 프레스(20a) 표면에 형성된 안착 홈에 너트 원형(PP_C)을 올려놓아 고정시킨 상태에서 제1 상부 프레스(20b)를 하강시키면, 제1 상부 프레스(20b)의 제1 돌기(21b)가 너트 원형(PP_C)의 외주면을 일부분 절단하게 된다. 이를 통해 1차 가공 너트(P_N)가 성형된다.

다음, 2차 프레스를 위해서는 도 6의 (a)와 같은 제2 하부 프레스(30a) 및 도 6의 (b)와 같은 제2 상부 프레스(30b)가 사용되는데, 제2 하부 프레스(30a)에는 원주 방향을 제2 요홈(31a)들이 형성되어 있고, 그에 대응하여 제2 상부 프레스(30b)에는 원주 방향을 따라 제2 돌기(31b)들이 형성되어 있다.

도면 부호 '32a'와 '32b'는 상술한 바와 마찬가지로 각각 가이드 홀과 가이드 봉을 나타낸다.

2차 프레스시 사용되는 제2 요홈(31a) 및 제2 돌기(31b)는 1차 프레스시 사용되는 제1 요홈(21a) 및 제1 돌기(21b)들에 비해 내측으로 약 5mm 정도 이동된 위치에 형성되어 있는데, 이는 2차 프레스는 셰이빙 공정이고, 1차 가공 너트(P_N)에 잔존하는 약 5mm의 여유분을 제거하여 매끄럽게 다듬을 수 있도록 하기 위함이다.

다음, 나사산 형성단계(S150)는 위와 같이 프레스 가공된 너트 원형(PP_C)의 내주면에 암 나사산(12)을 형성한다. 암 나사산(12)은 차륜 샤프트에 형성된 숫 나사산에 나사결합되는 부분이다. 이를 통해 본 발명의 차량 휠 고정용 너트(10)의 제조가 완료된다.

이상과 같은 본 발명의 제조방법에 의하면 인발(drawing)을 통해 중공부를 갖는 원자재 파이프(PP)를 성형하고, 원자재 파이프(PP)를 일정 두께(t)로 절단함으로써 너트 형상에 거의 유사한 너트 원형(PP_C)을 제공한다.

따라서, 종래에는 판재 중 일부분을 너트 형상으로 절단하여 사용하고 나머지 부분은 폐기 처분을 하는 경우에 비해 원자재 이용율을 매우 높일 수 있게 한다. 즉, 본 발명은 원자재 손실을 최소화한다.

또한, 본 발명은 이상과 같이 성형된 너트 원형(PP_C)의 외주면 중 일부분만을 따내는 식으로 프레스 가공을 하므로, 종래처럼 판재에 너트 전체 형상을 프레스 가공하는 경우에 비해 더 작은 용량의 프레스를 사용할 수 있게 한다.

예컨대, 종래에는 판재(PL_C)를 프레스로 가압하여 너트 형상으로 잘라낼 때 정밀하고 매끄러운 너트 형상으로 절단되도록 한 번에 큰 힘을 가해야 하기 때문에 약 600톤 이상의 고가의 단조 프레스를 사용하던 것에 비해, 본 발명에서는 인발 공정을 사용하고, 아울러 2차에 걸쳐 프레스를 진행하기 때문에 약 150 내지 200톤의 저가의 프레스를 사용하면 된다.

또한, 종래에는 약 600톤 이상의 단조 프레스를 사용하기 때문에 전원공급기 등 주변설비도 대용량화가 필요하고, 부하소비가 크고, 금형 파괴 및 잔고장의 발생이 잦다는 문제점이 있었음에 비해, 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.

또한, 종래에는 판재를 절단시 성형이 쉽도록 판재의 경도를 완화시키는 1차 열처리 및 성형 완료 후 그 경도를 복원하는 2차 열처리 과정을 거쳐야 하기 때문에 별도의 작업자가 필요하고, 열처리 장치가 필요하며, 작업 비용 및 시간이 추가로 필요함에 비해, 본 발명은 이러한 문제를 해결한다.

또한, 종래에는 종류가 다른 여러 종류의 공정을 거치는 동안 최소 2~3명의 작업 인원이 필요하고, 준비 작업시의 손실이 발생하며, 완성된 제품에 스크랩(scrap)이 발생하고, 하루 생산량도 200~300개 정도로 미비하다는 문제점이 있었으나, 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10: 차량 휠 고정용 너트
11: 너트 몸체
12: 암 나사산
PP: 원자재 파이프
PP_C: 너트 원형(original form)
P_N: 1차 가공 너트
P_S: 2차 가공 너트
20a, 30a: 하부 프레스
21a, 31a: 요홈
20b, 30b: 상부 프레스
21b, 31b: 돌기

Claims (3)

1. 원형 파이프 형상으로 이루어져 있으며 단면이 특정 폭(W)을 갖는 원자재 파이프(PP)를 인발(drawing)하는 인발 단계(S110)와;
   상기 인발된 원자재 파이프(PP)를 길이 방향을 따라 일정 두께(t)로 절단하여 너트 원형(PP_C)(original form)을 성형하는 파이프 절단 단계(S120)와;
   상기 너트 원형(PP_C)의 외주면이 설계된 패턴을 갖도록 절단하는 프레스 단계(S130, S140); 및
   상기 프레스 가공된 너트 원형(PP_C)의 내주면에 나사산을 형성하는 나사산 형성단계(S150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 휠 고정용 너트 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레스 단계(S130, S140)는,
   상기 너트 원형(PP_C)의 외주면을 노칭(notching) 가공하여 1차 가공 너트(P_N)를 성형하는 1차 프레스 단계(S130); 및
   상기 1차 가공 너트(P_N)의 외측 표면을 정밀하게 다듬도록 셰이빙(shaving) 가공하여 2차 가공 너트(P_S)를 성형하는 2차 프레스 단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 휠 고정용 너트 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 프레스 단계(S130, S140)는 상기 너트 원형(PP_C)의 외주면을 치차(13)(toothed gear) 형상으로 가공하는 단계인 것을 특징으로 하는 차량 휠 고정용 너트 제조방법.

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