KR20220068496A - 차량의 댐퍼풀리 제조방법 - Google Patents

Abstract

성형성이 우수한 열간압연강판인 SPHE를 이용한 차량의 댐퍼풀리 제조방법이 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 차량의 댐퍼풀리 제조방법은, 열간압연강판을 원판 형태로 절단하는 제1단계와, 상기 원판의 중앙부를 드로잉 성형하여 컵형태의 돌출부를 형성하는 제2단계와, 상기 컵형태의 돌출부 중앙에 피어싱홀을 천공하는 제3단계와, 상기 컵형태의 돌출부 내경을 확장하여 상기 피어싱홀을 관통하는 내통부의 형태를 갖도록 버링작업하는 제4단계와, 상기 내통부의 단부와 연결되는 상기 원판을 드로잉 성형하여 상기 내통부의 외측에 상기 내통부와 함께 "ㄷ"자 형상의 단면을 이루는 외통부를 형성하고, 상기 외통부 표면에 벨트가 권취되는 벨트권취부를 포밍작업하는 제5단계를 포함하고, 상기 제1단계에서 상기 열간압연강판은 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.07 내지 0.09중량%를 포함하는 SPHE로 형성된다.

Description

차량의 댐퍼풀리 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING DAMPER PULLEY OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속판재를 원판 형태로 절단 후 프레스 금형을 이용해 댐퍼풀리의 몸체를 성형하고, 압연롤러를 이용해 벨트권취부의 세부패턴이 성형되도록 하는 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 얻는데, 실린더 내에서 연소되는 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 달하게 되지만, 이 연소열의 전부가 동력으로 전환되는 것은 아니고, 그 중 상당량의 열이 실린더 헤드 및 피스톤 등에 흡수되어 열손실을 유발하고 또 이들 부분의 과열을 일으키게 된다.

이에 따라 실린더 등의 온도가 과도하게 상승하면 실린더의 변형을 일으키거나 유막을 파괴시켜 윤활불량을 초래하게 되고, 심하면 엔진을 손상시키게 되며, 연소상태도 나빠지게 되므로 노킹이나 조기점화를 일으켜 엔진의 출력을 급격히 저감시키게 된다.

이 때문에 엔진의 과열을 방지하기 위해 엔진을 냉각하게 되는데 반대로 엔진이 너무 냉각되면 연소에 의해 생긴 열이 동력으로 전환되지 못하고 냉각으로 상실되는 양이 많아져 열효율을 저하시켜 연료소비가 증가하는 문제점이 있어 이러한 문제를 해결하기 위해 엔진을 냉각하여 과열을 방지하되 적온으로 유지되도록 하는 냉각시스템이 엔진에 적용되고 있다.

이러한 엔진의 냉각시스템은 냉매의 압축, 응축, 팽창, 증발의 순환사이클에 의해 차내의 온도를 외부의 온도보다 낮게 유지하는 역할을 수행하는 것이다.

이러한 순환사이클을 이루기 위한 필수적인 구성 요소로는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기가 있으며, 그 중 압축기의 종류는 냉방 상태에 따라 필요한 동력을 조절할 수 있는 가변용량형 압축기가 있으며, 이 가변용량형 압축기는 최근에 그 수요가 점차 증대되고 있다.

이러한 가변용량형 압축기는 엔진으로부터 압축기로 전달되는 구동력을 단속하는 클러치가 불필요하게 되나, 압축기의 구동 중에 그 내부에 시징(seizing) 등의 고장으로 인해 정상의 전달 토크보다 상당히 큰 과부화 토크가 발생하는 경우가 있다.

이때, 풀리는 상기와 같은 원인으로 인해 더 이상 회전되지 못하고 정지하게 되는 상황이 발생하게 되며, 특히 엔진에 의해 구동되는 벨트는 풀리의 상부에서 계속 미끄러지게 되어 마모되고, 더 나아가 벨트 및 풀리와의 상호 마찰 시 발생하는 마찰열에 의해 파손되는 문제가 있으며, 이를 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0111620호(2007.11.22. 공개일)(이하, '종래 기술 1'이라 함)에는 '풀리의 제조방법'이 개시되어 있다.

상기 종래 기술 1은 용융 상태의 금속소재를 용탕내에 주입하여 반용융 또는 반응고 상태가 되도록 하는 단계와, 반용융 또는 반응고 상태의 금속을 용탕에서 배출시켜 빌렛 주조용 몰드 내에 담아 상온에서 냉각하여 빌렛을 제조하는 단계와, 빌렛을 원하는 치수로 절단하는 단계와, 절단된 빌렛을 재가열하여 반용융 또는 반응고 상태로 만든 후, 주형 공동에 가압 주입하여 풀리를 성형하는 단계 및 주형 공동에서 풀리를 취출하는 단계를 포함한다.

그러나, 상기 종래 기술 1은 풀리를 만드는 소재가 용융상태에서 주조가 이루어져 제작공정이 다소 복잡하고, 원가가 다소 비쌌으며, 공정하는 시간이 다소 길어 대량생산에 차질이 있었다.

또한, 상기 종래 기술 1은 소재가 예컨대 철과 같은 일반 금속으로 이루어질 경우, 무게로 인해 차량 연비가 증가하고, 프레스 공정을 실시할 때 가공칩으로 인한 불량률이 증가하는 문제점이 있었다.

상기 종래 기술 1의 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 등록특허공보 제10-2068615호(2020.01.15. 공고일)(이하, '종래 기술 2'라 함)에는 금속판재를 이용하여 제조되는 '자동차 댐퍼풀리 제조방법'이 개시되어 있다.

하지만, 상기 종래 기술 2는 상기 금속판재로서 열간압연강판인 SPHC를 이용하여 자동차 댐퍼풀리를 제조하였는 바, 상기 SPHC는 총 중량 100중량%에 대하여 탄소를 0.12중량% 포함하고 있어 연신율이 낮기 때문에, 드로잉 가공 및 외관 포밍 가공에서 성형성이 부족해지는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0111620호(2007.11.22. 공개일) 대한민국 등록특허공보 제10-2068615호(2020.01.15. 공고일)

본 발명이 해결하려는 과제는, 성형성이 우수한 열간압연강판인 SPHE를 이용한 차량의 댐퍼풀리 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량의 댐퍼풀리 제조방법은, 열간압연강판을 원판 형태로 절단하는 제1단계와, 상기 원판의 중앙부를 드로잉 성형하여 컵형태의 돌출부를 형성하는 제2단계와, 상기 컵형태의 돌출부 중앙에 피어싱홀을 천공하는 제3단계와, 상기 컵형태의 돌출부 내경을 확장하여 상기 피어싱홀을 관통하는 내통부의 형태를 갖도록 버링작업하는 제4단계와, 상기 내통부의 단부와 연결되는 상기 원판을 드로잉 성형하여 상기 내통부의 외측에 상기 내통부와 함께 "ㄷ"자 형상의 단면을 이루는 외통부를 형성하고, 상기 외통부 표면에 벨트가 권취되는 벨트권취부를 포밍작업하는 제5단계를 포함하고, 상기 제1단계에서 상기 열간압연강판은 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.07 내지 0.09중량%를 포함하는 SPHE로 형성된다.

상기 제5단계에서는, 제1압연롤러를 이용해 상기 외통부 표면을 압연시켜, 상기 외통부의 양측 단부를 일정높이 돌출시킨 양측 외측테두리와, 상기 외통부의 양측 단부 사이의 특정구간을 일정높이 돌출시킨 중앙테두리를 성형할 수 있고, 제2압연롤러를 이용해 상기 양측 외측테두리 및 상기 중앙테두리 사이의 벨트 접촉구간을 압연시켜 파형홈을 형성할 수 있다.

상기 제2압연롤러는 중앙테두리성형부에서 연장되는 유격공간을 확보하여 상기 파형홈의 성형 시 주변으로 밀려나는 여분의 강판재 조직이 수용되도록 할 수 있다.

상기 유격공간은 내측의 홈 끝단이 "V" 형상으로 형성될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 따르면, 연신율이 좋은 열간압연강판인 SPHE를 이용하여 댐퍼풀리를 제조하기 때문에, 경량화 및 내구성과 더불어 성형성이 향상될 뿐만 아니라, 벨트권취부를 압연롤러를 이용해 성형함으로써 작업공정의 간소화가 이루어지는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 따른 각 공정별 댐퍼풀리의 성형과정 진행도,
도 2 내지 도 8은 도 1의 벨트권취부 형성을 위한 제조공정을 도시한 요부 확대단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법으로 제조된 댐퍼풀리의 실물사진이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 따른 각 공정별 댐퍼풀리의 성형과정 진행도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법은, 열간압연강판을 레이저절단장치를 이용해 원판 형태로 절단한 후, 프레스 금형을 이용해 댐퍼풀리(110)의 몸체를 성형하고, 압연롤러를 이용해 벨트권취부의 세부패턴이 성형되도록 할 수 있다.

상기 프레스장치는 하부금형과 상부금형으로 이루어지는 것이 일반적이며, 본 발명에서 사용되는 프레스장치 또한, 하부금형과 상부금형이 맞물리면서 그 사이에 개재된 열간압연강판이 금형형상에 따라 드로잉 성형되도록 하는 것이다.

이와 같은 프레스장치는 각 공정별로 금형의 패턴을 바꾸어 줌으로써, 드로잉 성형되는 대상물의 형태를 구체적으로 변화시키게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량의 댐퍼풀리 제조방법에 따른 각 공정별 댐퍼풀리의 성형과정 진행도로서, 본 발명은 레이저절단장치(미도시)를 통해 열간압연강판을 원판(111) 형태로 절단하는 제1단계(S1)를 수행하게 된다.

제1단계(S1)에서 상기 열간압연강판은 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.07 내지 0.09중량%를 포함하는 SPHE로 형성된다. 종래 기술에서 언급한 SPHC는 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.12중량%를 포함하는데 반해, 상기 SPHE는 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.07 내지 0.09중량%를 포함하기 때문에, 상기 SPHE는 상기 SPHC에 비해 연신율이 좋아서 성형성이 향상될 수 있다.

이후, 원판(111)을 다음공정의 프레스장치(미도시)로 이송시켜 원판(111)의 중앙부가 컵형태의 돌출부(112)를 갖도록 드로잉 성형하여 형성하는 제2단계(S2)를 수행할 수 있다.

이후, 상기 드로잉 작업으로 형성된 컵형태의 돌출부(112) 중앙에 피어싱홀(113)을 천공하는 제3단계(S3)를 수행할 수 있다.

이후, 상기 컵형태의 돌출부(112) 내경을 확장하여 피어싱홀(113)을 관통하는 내통부(114)의 형태를 갖도록 버링작업하는 제4단계(S4)를 수행한다.

이후, 내통부(114)의 표면을 선삭하여 정밀 가공되도록 할 수 있다.

이후, 내통부(114)의 단부와 연결되는 원판(111)을 드로잉 성형하여 내통부(114)의 외측에 내통부(114)와 함께 "ㄷ"자 형상의 단면을 이루는 외통부(115)를 형성하고, 상기 외통부(115) 표면에 벨트가 권취되는 벨트권취부(116)를 포밍작업하는 제5단계(S5)를 수행할 수 있다.

여기서, 상기 제5단계(S5)는, 제1압연롤러(131)를 이용해 외통부(115) 표면을 압연시켜 벨트의 이탈을 방지하는 양측 외측테두리(116a)(116b)와 중앙테두리(116c)를 성형하는 단계와, 제2압연롤러(132)를 이용해 양측 외측테두리(116a)(116b)와 중앙테두리(116c) 사이의 벨트 접촉구간(116d)에 파형홈(116)을 형성하는 단계로 세분화 될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 상기 5단계의 세부공정과 특징에 대해 설명한다. 도 2 내지 도 8은 도 1의 벨트권취부 형성을 위한 제조공정을 도시한 요부 확대단면도이다.

먼저, 댐퍼풀리를 도 2에서 보는 바와 같이 하부금형(121)에 개재한 후, 상부금형(122)을 하강시켜 압착하게 된다.

이때, 상기 하부금형(121)과 상부금형(122)에는 각각 외통부(115)의 양쪽 끝단부와 접하는 면에 외측테두리성형부(121a)(122a)가 형성되어 있어, 외통부(115)의 양측 단부를 바깥쪽에서 안쪽으로 압착시켜 외측테두리성형부(121a)(122a)와 동일한 날개형태를 성형하게 된다.

이후, 도 2에서 보는 바와 같이 외통부(115)의 표면에 대면하는 형태로 제1압연롤러(131)가 이동하게 된다.

상기 제1압연롤러(131)는 도 3에서 보는 바와 같이 롤러 양측단부에 음각형태의 외측테두리성형부(131a)(131b)가 형성된다. 그리고, 상기 외측테두리성형부(131a)(131b) 중간에는 음각형태의 중앙테두리성형부(131c)가 형성되며, 상기 중앙테두리성형부(131c)와 외측테두리성형부(131a)(131b) 사이에는 평면형태의 벨트접촉구간성형부(131d)가 형성된다.

도 4에서와 같이 상기 제1압연롤러(131)는 외통부(115)의 외면을 원주방향으로 회전하면서 가압 롤링하게 되고, 제1압연롤러(131)에 형성된 패턴이 외통부(115) 표면에 각인된다.

이때, 상기 제1압연롤러(131) 작업에 의해 벨트풀리의 외통부(115) 표면에는 외측테두리(116a)(116b), 중앙테두리(116c), 평면상태의 벨트 접촉구간(116d)가 형성된다.

상기 제1압연롤러(131)의 성형공정을 마친 후에 도 5에서 도시된 바와 같이 제2압연롤러(132)는 외통부(115) 표면에 대면하도록 이동된다.

상기 제2압연롤러(132)는 도 6에서 보는 바와 같이 롤러 양측단부에 음각형태의 외측테두리성형부(132a)(132b)가 형성된다. 그리고, 상기 외측테두리성형부(132a)(132b) 중간에는 음각형태의 중앙테두리성형부(132c)가 형성되며, 상기 중앙테두리성형부(132c)와 외측테두리성형부(132a)(132b) 사이에는 물결형상의 파형홈성형부(132e)가 형성된다.

이때, 상기 제2압연롤러(132)는 중앙테두리성형부(132c)에 확장된 형태의 유격공간(132f)를 형성한다.

상기 유격공간(132f)은 제2압연롤러(132)의 성형 시, 강판재 조직이 주변으로 밀려나는 것을 감안하여 이를 수용할 수 있는 여분의 공간을 확보하기 위한 것이다.

도 7에서와 같이 상기 제2압연롤러(132)는 외통부(115)의 외면을 원주방향으로 회전하면서 가압 롤링하게 되고, 제1압연롤러(131)에 의해 형성된 패턴에 연속하여 보다 세부적인 패턴이 외통부(115) 표면에 각인되도록 한다.

예컨대, 제1압연롤러(131)에 의해 형성된 평면형태의 벨트 접촉구간(116d)을 제2압연롤러(132)의 파형홈성형부(132e)가 압연시켜 물결형상의 파형홈(116e)을 형성하도록 하는 것이다.

이때, 상기 파형홈(116e)의 성형과정에서 주변으로 밀려난 강판재 조직이 제2압연롤러(132)의 유격공간(132f)으로 몰려 수용된다.

도 8은 상기 제2압연롤러(132)의 압연공정에 의해 제작된 벨트풀리의 형상을 도시한 단면도이고, 도 9는 실물사진을 도시한 것으로서, 동 도면에서 보는 바와 같이 벨트풀리의 외통부(115) 표면에는 외측테두리(116a)(116b), 중앙테두리(116c), 물결형상의 파형홈(116e)이 형성됨을 알 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명은 열간압연강판을 프레스 금형에 의해 댐퍼풀리를 제조함으로써, 경량화 및 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 벨트권취부를 압연롤러를 이용해 성형함으로써, 작업공정의 간소화가 이루어지는 이점을 갖는다.

또한, 상기 열간압연강판으로 연신율이 우수한 상기 SPHE를 사용하기 때문에, 성형성이 우수해지는 이점도 갖는다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 댐퍼풀리 111 : 원판
112 : 컵형태의 돌출부 113 : 피어싱홀
114 : 내통부 115 : 외통부
116 : 벨트권취부 116a, 116b : 외측테두리
116c : 중앙테두리 116d : 벨트 접촉구간
116e : 파형홈 121 : 하부금형
121a : 외측테두리성형부 122 : 상부금형
122a : 외측테두리성형부 131 : 제1압연롤러
131a, 131b : 외측테두리성형부 131c : 중앙테두리성형부
131d : 벨트접촉구간성형부 132 : 제2압연롤러
132a, 132b : 외측테두리성형부 132c : 중앙테두리성형부
132e : 파형홈성형부 132f : 유격공간

Claims (4)

1. 열간압연강판을 원판(111) 형태로 절단하는 제1단계(S1);
   상기 원판(111)의 중앙부를 드로잉 성형하여 컵형태의 돌출부(112)를 형성하는 제2단계(S2);
   상기 컵형태의 돌출부(112) 중앙에 피어싱홀(113)을 천공하는 제3단계(S3);
   상기 컵형태의 돌출부(112) 내경을 확장하여 상기 피어싱홀(113)을 관통하는 내통부(114)의 형태를 갖도록 버링작업하는 제4단계(S4);
   상기 내통부(114)의 단부와 연결되는 상기 원판(111)을 드로잉 성형하여 상기 내통부(114)의 외측에 상기 내통부(114)와 함께 "ㄷ"자 형상의 단면을 이루는 외통부(115)를 형성하고, 상기 외통부(115) 표면에 벨트가 권취되는 벨트권취부(116)를 포밍작업하는 제5단계(S5);를 포함하고,
   상기 제1단계에서 상기 열간압연강판은 총 중량 100중량%에 대하여 탄소 0.07 내지 0.09중량%를 포함하는 SPHE로 형성되는 차량의 댐퍼풀리 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제5단계(S5)에서는, 제1압연롤러(131)를 이용해 상기 외통부(115) 표면을 압연시켜, 상기 외통부(115)의 양측 단부를 일정높이 돌출시킨 양측 외측테두리(116a)(116b)와, 상기 외통부(115)의 양측 단부 사이의 특정구간을 일정높이 돌출시킨 중앙테두리(116c)를 성형하고, 제2압연롤러(132)를 이용해 상기 양측 외측테두리(116a)(116b) 및 상기 중앙테두리(116c) 사이의 벨트 접촉구간(116d)을 압연시켜 파형홈(116e)을 형성하는 차량의 댐퍼풀리 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제2압연롤러(132)는 중앙테두리성형부(132e)에서 연장되는 유격공간(132f)을 확보하여 상기 파형홈(116e)의 성형 시 주변으로 밀려나는 여분의 강판재 조직이 수용되도록 하는 차량의 댐퍼풀리 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 유격공간(132f)은 내측의 홈 끝단이 "V" 형상으로 형성되는 차량의 댐퍼풀리 제조방법.

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