일반적으로, 엔진에서는 피스톤과 커넥팅 로드의 상하 운동에 의한 중심 위치의 주기적 변화, 실린더 축 방향으로 생기는 왕복 운동 부분의 관성력, 커넥팅 로드가 크랭크축에 가해지는 회전력의 주기적 변화 등에 의해서 상당한 진동이 발생한다.
이러한 엔진은 섀시 프레임 또는 바디에 지지가 되어 있으나, 엔진의 진동이 섀시 프레임이나 바디에 감소하여 전해지도록 그 장착부에는 인슐레이터를 이용한 엔진 마운트를 적용하고 있다.
그런데 상기한 인슐레이터 만으로는 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 폭 넓게 나타나는 엔진의 복합 진동을 동시에 적절히 흡수해 주기에는 미흡한 결점이 있었고, 이러한 결점을 해소하기 위해 인슐레이터 보다 댐핑 능력이 탁월한 유체 봉입형 엔진 마운트가 개발되어 적용되고 있는 실정이다.
종래 기술에 따른 유체 봉입형 엔진 마운트는 도 7에서 도시한 바와 같이, 엔진과 체결되는 센터볼트(2)를 중앙에 인입한 코어(4)가 구비되고, 그 코어(4)의 외주면에는 내부에 유체실(6)이 형성되는 인슐레이터(1)가 가류 접착되며, 그 인슐레이터(1)의 외주면에는 케이스(C)가 가류 접착되고, 인슐레이터(1)의 전후, 좌우, 상하 방향의 변위 제어를 위한 하우징(5)이 케이스(C)의 상단 가장자리 부분에 연결된다.
여기서, 하우징(5)은 이의 하단 가장자리 부분이 외측으로 절곡되게 컬링되며, 케이스(C)는 이의 상단 가장자리 부분이 하우징(5)의 하단 가장자리 부분을 감싸면서 상측 방향으로 컬링되고(도면에서의 "A" 부분), 후공정으로서 마운트 브라켓(미도시)은 케이스(C)의 외주면에 압입 설치되어 보편적인 유체봉입형 엔진마운 트로 구성되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 유체봉입형 엔진마운트의 케이스는 엔진마운트를 유지하는 본체의 기능을 하는 구성품으로 케이스의 내구성에 의해 엔진마운트의 품질이 변화되는 것으로 케이스의 생산방법과 그 재질에 따라 엔진마운트의 품질이 달라짐을 알 수 있어 케이스 생산방법과 구성을 중요시하게 되는 것이다.
종래의 엔진마운트용 케이스는 통상적으로 철판을 프레스기에서 다양한 공정을 통해 생산되도록 하는 것으로 일정한 두께를 유지하는 철판을 프레스를 이용한 판금(sheet metal working)가공을 통해 각각의 공정을 진행하기 위해 철판을 필요로 한 모양의 케이스로 성형하기 위해서는 철판자체의 형상변화가 많아 케이스 자체의 내부에 변형이 심하여 변형률에 의해 연성파괴가 발생하거나 케이스 자체의 내구성이 약해지므로 엔진마운트의 외형을 구성하는 케이스의 기능이 저하되어 엔진마운트 자체의 품질이 저하되는 문제점과 함께 이를 보완하기 위한 별도의 풀림이나 열처리공정을 별도로 실시하여야 할 뿐만 아니라 일정한 압력 이상을 유지하는 다수의 프레스기가 필요하여 생산단가가 증가하여 케이스 생산에 필요한 생산비용이 높아지는 등의 문제점이 있어왔다.
이에 최근에는 단관을 소성 변형하여 필요로 한 형상의 엔진마운트케이스를 생산하도록 하여 단관자체의 변형률이 높지않도록 함은 물론 소성변형의 단계를 축 소하도록 함으로써, 일정한 낮은 압력만을 유지하는 소수의 프레스기 만으로도 필요한 형상의 엔진마운트용 케이스를 생산할 수 있는 이점이 있는 반면 단관자체에 형성된 용접비드 부분이 소성변형 과정에서 파괴되거나 변형이 발생하게 되어 케이스로 인한 엔진마운트 자체의 품질이 저하되는 또 다른 문제점이 발생함에도 케이스를 제작하는 생산업체나 케이스와 다른 부품들을 조립하여 엔진마운트를 생산하는 업에서는 이에 대한 해결방안을 제시하지 못하고 있는 상황이다.
유압프레스기(1)를 이용한 성형공정을 통해 단관(SP)을 필요로 하는 형태의 케이스(C)로 성형하는 단관을 이용한 유체 봉입형 엔진 마운트용 케이스의 성형방법에 있어서;
성형장치(10)의 확관금형(22)의 안착구(24) 상단에 단관(SP)을 안착한 다음 안착구(24)를 하강함과 동시에 확관펀치(21)를 확관본체(23)의 상부에 형성한 확관공간(26)에 삽입하여 확관공간(26)에 유지되는 단관(SP)의 상부를 확관펀치(21)로 확관하여 확관부(C2)를 형성하되 원상태의 단관부(C1)와 확관부(C2) 사이에 라운딩부(C4)를 유지하는 일부확대관(RP)을 형성하는 확관부 성형공정과;
성형장치(10)의 경계부성형금형(32)의 안착구(34) 상단에 확관부(C2)가 상단으로 유지하는 일부확대관(RP)을 안착한 다음 안착구(34)가 하강함과 동시에 경계부성형펀치(31)가 경계부성형본체(33)의 상부에 형성한 확관부 유지공간(36)에 삽입하도록 하여 일부확대관(RP)의 라운딩부(C4)가 경계부성형금형(32)의 외부경면(48)과 경계부성형펀치(31)의 내부경면에 의해 단관부(C1)와 확관부(C2) 사이에 직각을 유지하는 경계부(C5)를 유지하는 경계부성형관(BP)을 형성하는 경계부 성형공정과;
성형장치(10)의 컬링부성형금형(42)의 확관내경부(44a) 외경에 확관부(C2)가 유지하도록 하여 안착구(44)에 경계부성형관(BP)을 안착한 후 컬링성형링(45)을 단관부(C1) 외경에 유지하도록 한 다음 안착구(44)가 하강함과 동시에 컬링부성형펀치(41)의 컬링경사면(49)이 컬링성형링(45)의 내경경사면(48)에 삽입하도록 하여 컬링경사면(49)과 내경경사면(48)에 경사각에 의해 단관부(C1) 끝단 내경을 확대되 면서 확대된 단관부(C1) 끝단이 컬링면(46)에 밀착하면서 컬링면(46)의 외부로 확관되어 단관부(C1) 끝단부가 외부로 절곡되어 컬링부(C3)를 유지하는 케이스(C)를 형성하는 컬링부 성형공정만으로 단관(SP)을 엔진마운트용 케이스(C)로 성형 되도록 하는 공정으로서 이는 하기의 유체 봉입형 엔진 마운트용 케이스의 성형장치를 통해 이루어진다.
상부에 상부실린더(2)에 의해 상하로 이동하는 상판(4)을 구비하고 하부에 하부실린더(3)와 하부고정판(5)을 구비하는 유압프레스기(1)의 상판(4)에 상금형을 구성하고 하부고정판(5)에 하금형을 각각 구성하여 상판(4)의 이동으로 상하금형이 결합분리되도록 하는 금형 내부에 단관(SP)을 삽입하여 유압프레스기(1)의 작동에 의해 금형의 내부 형태에 따라 단관(SP)이 성형 되도록 하는 단관(SP)을 이용한 유체 봉입형 엔진 마운트용 케이스의 성형장치에 있어서;
상기 상판(4) 하단 면에 상금형판(11)을 장착 고정하고 하부고정판(5) 상단 면에 하금형판(12)을 고정하되 상금형판(11) 하단에 확관펀치(21)와 경계부성형펀치(31) 및 컬링부성형펀치(41)를 일정간격으로 장착고정하고 하금형판(12) 상단에 확관금형(22)과 경계부성형금형(32) 및 컬링부성형금형(42)을 각각 장착고정하여 상금형판(11)이 하강시 확관펀치(21)가 확관금형(22) 상단에 위치하여 확관장치(20)를 구성하고, 경계부성형펀치(31)가 경계부성형금형(32) 상단에 위치하여 경계부성형장치(30)를 구성하며, 컬링부성형펀치(41)가 컬링부성형금형(42) 상단에 위치하여 컬링부성형장치(40)를 구성하도록 하되 각각의 개별장치 중심부에 구성되는 안착구(24)(34)(44)의 하단부에 구성하는 배출핀(14)의 하단부가 하금형판(12)과 하부고정판(5) 하부로 돌출되도록 하고 하부실린더(3) 상단에 고정되어 상하로 이동하는 배출판(13)을 포함하는 성형장치(10)를 구성한 것이다.
우선 도 4와 도 9에 도시된 바와 같이 유압프레스기(1)에 구성되는 상부 실린더(2) 하단에 고정되어 상하로 이동하는 상판(4) 하단 면에 상금형판(11)을 고정하고, 하부고정판(5) 상단 면에 하금형판(12)을 고정하되 상금형판(11) 하단에 확관펀치(21)와 경계부성형펀치(31) 및 컬링부성형펀치(41)를 일정간격으로 장착고정하고 하금형판(12) 상단에 확관금형(22)과 경계부성형금형(32) 및 컬링부성형금형(42)을 각각 장착고정하여 상금형판(11)이 하강시 확관펀치(21)가 확관금형(22) 상단에 위치하여 확관장치(20)를 구성하고, 경계부성형펀치(31)가 경계부성형금형(32) 상단에 위치하여 경계부성형장치(30)를 구성하며, 컬링부성형펀치(41)가 컬링부성형금형(42) 상단에 위치하여 컬링부성형장치(40)를 구성하도록 하되 각각의 개별장치 중심부에 구성되는 안착구(24)(34)(44)의 하단부에 구성하는 배출핀(14)이 하금형판(12)과 하부고정판(5) 하부로 돌출되도록 하고 그 하단부에 하부실린더(3) 상단에 고정되어 상하로 이동하는 배출판(13)을 고정하여 성형장치(10)를 구성하는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 성형장치(10)에 각각 구분되어 구성되는 확 관장치(20)와 경계부성형장치(30) 및 컬링부성형장치(40)를 통해 각각의 확관공정과 경계부성형공정 및 컬링부성형공정이 이루어지도록 하는 것으로 확관장치(20)와 경계부성형장치(30) 및 컬링부성형장치(40)가 동시에 작동하여 확관공정과 경계부성형공정 및 컬링부성형공정이 한 번의 공정으로 동시에 이루어지도록 하는 것으로 하나의 유압프레스기(1)에 한 번의 작업으로 필요로 하는 형상의 유체봉입형 엔진마운트용 케이스(C)를 생산할 수 있도록 하는 것이다.
즉 도 4에 도시된 바와 같이 유압프레스기(1)의 하부 실린더(3) 상단부에 고정된 배출판(13)이 상승하면 각각의 장치에 구성되는 배출핀(14)이 상승하면서 각각의 안착구(24)(34)(44)를 상승하고 배출판(13)을 하강하면 각각의 안착구(24)(34)(44)가 자체의 무게로 인해 하강하게 되는 구조이므로 각각의 장치에서 각각의 공정이 동시에 이루어지며 각각의 공정이 이루어진 다음 각각의 금형에 유지하는 성형품을 배출판(13)으로 배출핀(14)을 동시에 상승시켜서 각각의 안착구(24)(34)(44)가 상승하여 성형품의 안착과 배출이 용이하도록 하는 구조이다.
상기와 같이 작동하는 성형장치(10)를 통해 단관(SP)을 유체봉입형 엔진마운트용 케이스(C)로 성형하는 제조방법은 성형장치(10) 각각 구분되에 구성되는 확관장치(20)와 경계부성형장치(30) 및 컬링부성형장치(40)를 통해 각각의 확관공정과 경계부성형공정 및 컬링부성형공정이 이루어지도록 하는 것으로 각각의 장치별 성형방법은 하기와 같이 구성되어 작동하는 것이다.
우선 확관장치(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 상 단면 중심부에 단관(SP)을 안착하는 안착돌기(25)를 돌출시킨 안착구(24)가 내장된 상태로 하단 면이 하금형판(12)에 고정되는 원통형의 확관본체(23)의 구경 상단부를 확장하여 형성한 확관공간(26) 하단 면에 일정크기의 라운드면(27)을 형성한 확관금형(22)과, 상단 면이 상금형판(11)에 고정되어 하단 모서리를 원형의 라운드(21a)로 형성한 원기둥의 확관펀치(21)를 각각 한 조로 구성하는 것이다.
상기와 같이 구성되는 확관장치(20)를 이용하여 단관(SP)의 한쪽을 확관하는 확관부 성형공정이 이루어지는 것으로서, 도 5의 (가)에 도시된 바와 같이 우선 성형장치(10)의 배출판(13)을 상승시켜서 배출핀(14)을 상부로 밀어 안착구(24)가 확관본체(23) 내부에서 상승시킨 상태의 확관장치(20)의 안착구(24) 상단에 돌출된 안착돌기(25)에 단관(SP)의 한쪽 단면을 안착한 다음 유압프레스기(1)의 상부 실린더(2)와 하부실린더(3)를 하강하여 안착구(24)가 하강함과 동시에 확관펀치(21)가 확관본체(23)의 상부에 형성한 확관공간(26)에 삽입하도록 함으로써, 확관공간(26)에 유지되는 단관(SP)의 상부가 확관펀치(21)와 확관부(C2)의 형상에 의해 확관되어 확관공간(26)과 동일한 형태인 라운딩부(C4)를 유지하는 확관부(C2)를 형성한 상태를 유지하도록 하는 일부확대관(RP)을 형성하는 것이다.
이때, 확관펀치(21)의 하단 모서리 부를 라운드(21a)로 형성하고 확관금 형(22)의 확관부(C2) 하단에 라운드면(27)을 형성함에 따라 단관(SP)의 상단부 구경에 라운드(21a)의 하단부가 먼저 밀착되어 차츰 넓어지도록 하게 되므로 확관작업이 용이하게 될 뿐만 아니라 확관펀치(21)와 확관부(C2)로 인해 단관(SP)의 한쪽이 넓혀진 확관부(C2)를 형성하면서 라운드면(27)와 라운드(21a)로 인해 라운딩부(C4)가 형성되므로 단관(SP) 한쪽이 확관되어 확관부(C2)가 되면서 라운딩부(C4)로 인해 단관에 유지되는 용접비드부분의 손상을 방지하는 기능을 하게 되어 확관부 성형공정이 용이하게 이루어지는 것이다.
또한, 경계부성형장치(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 상 단면 중심부에 일부확대관(RP)을 안착하는 안착돌기(34a)를 돌출시킨 안착구(34)가 내장된 상태로 하단 면이 하금형판(12)에 고정되는 원통형의 경계부성형본체(33)의 구경 상단부를 확장하여 형성한 유지공간(36) 하단 면이 평행을 유지하는 외경계면(37)으로 형성한 경계부성형금형(32)과, 상단 면이 상금형판(11)에 고정되어 하부로 지름이 좁아지는 확관경부(31a)와 유지경부(31b)를 형성하되 확관경부(31a) 하단 면이 평행을 유지하는 내경계면(38)으로 형성한 경계부성형펀치(31)를 각각 한 조로 구성하는 것이다.
상기 경계부성형장치(30)의 구성으로 인해 한쪽이 확관된 일부확대관(RP)의 라운딩부(C4)를 경계부(C5)로 형성하는 경계부 성형공정이 이루어지도록 하는 것으로 도 5의 (나)에 도시된 바와 같이 성형장치(10)의 배출판(13)을 상승시켜서 배출핀(14)을 상부로 밀어 안착구(34)가 경계부성형본체(33) 내부에서 상승시킨 상태에서 안착돌기(34a)에 상부가 확관된 일부확대단관(SP)의 하단부를 안착한 다음 유압프레스기(1)의 상부 실린더(2)와 하부실린더(3)를 하강하여 안착구(34)가 하강함과 동시에 경계부성형펀치(31)가 경계부성형본체(33)의 상부에 형성한 유지공간(36)에 삽입하도록 함으로써, 일부확대단관(SP)의 외경이 경계부성형본체(33)의 구경에 유지되고 확관부(C2) 외경이 유지공간(36)에 안착 된 상태에서 일부확대단관(SP)의 구경에 유지경부(31b)가 삽입되고 확관부(C2)의 구경에 확관경부(31a)가 삽입되면서 확관경부(31a)와 유지경부(31b)에 사이에 유지되는 내경계면(38)이 일부확대단관(SP)의 라운딩부(C4) 내경을 밀착 가압하여 라운딩부(C4)가 내경계면(38) 및 외경계면(37)과 평행되게 형성되는 경계부(C5)를 유지하는 경계부성형관(BP)을 형성하는 것이다.
뿐만 아니라 컬링부성형장치(40) 또한 도 8에 도시된 바와 같이 상단부로 지름이 좁아지는 확관내경부(44a)와 유지내경부(44b)를 형성한 안착구(44)가 내장된 상태로 하단 면이 하금형판(12)에 고정되는 원통형의 컬링부성형본체(43)의 구경 상단부를 경사지게 형성한 경사면(43a)을 형성한 컬링부성형금형(42)과, 상하면이 평행을 유지하며 외경의 상부가 커지는 지름을 유지하는 외경경사면(47)을 형성하고 일정한 지름을 유지하는 원형의 구경 상단부에 상부로 커지는 내경경사면(48)을 형성하되 중심부가 좌우 대칭으로 양분되는 컬링성형링(45)과, 상단 면이 상금형판(11)에 고정되어 하단 면이 평행으로 이루어진 컬링면(46) 중심에 지름이 하단으로 좁아지는 컬링경사면(49)을 형성한 컬링부성형펀치(41)를 각각 한 조로 구성하는 것이다.
상기 컬링부성형장치(40)의 구성으로 인해 경계부(C5)를 유지하는 경계부성형관(BP)의 단관부(C1)의 끝단 면을 외부로 절곡하여 컬링부(C3)가 형성되는 컬링부 성형공정이 이루어지도록 하는 것으로 도 5의 (다)에 도시된 바와 같이 성형장치(10)의 배출판(13)을 상승시켜서 배출핀(14)을 상부로 밀어 안착구(44)가 상승하여 확관내경부(44a)와 유지내경부(44b)가 컬링부성형본체(43) 내부에서 상승시킨 상태에서 경계부성형관(BP)의 단관부(C1) 외경에 컬링성형링(45)을 밀착 연결한 상태로 확관부(C2)의 구경에 확관내경부(44a)가 삽입한 상태에서 유압프레스기(1)의 상부 실린더(2)와 하부실린더(3)를 하강하여 안착구(44)가 하강함과 동시에 컬링경사면(49)이 컬링성형링(45)의 상부에 형성한 내경경사면(48)에 삽입하도록 함으로써, 컬링부성형금형(42)의 경사면(43a)에 외경경사면(47)을 안착한 상태를 유지하여 단관부(C1)를 고정함과 동시에 컬링경사면(49)이 하강하면서 경계부성형관(BP)의 단관부(C1) 끝단 내경을 확대하며 확대된 단관부(C1) 끝단이 컬링면(46)에 밀착하면서 컬링면(46)의 외부로 확관되어 단관부(C1) 끝단부가 외부로 절곡되어 컬링부(C3)를 형성하는 것이다.
상기와 같이 구성되는 확관장치(20)와 경계부성형장치(30) 및 컬링부성형장치(40)로 구분되는 각각의 장치를 구비한 본 발명의 성형장치로 인해 한 번의 공정으로 확관부 성형공정과 경계부 성형공정 및 컬링부 성형공정으로 구분되는 세 번의 공정작업이 동시에 이루어질 뿐만 아니라 각 부분별 장치(20)(30)(40)의 세부구성으로 인해 단관(SP)의 용접비드부분이 손상되지 않고 원형의 진원도를 유지하는 케이스(C)를 용이하게 생산할 수 있도록 하면서도 생산성과 품질을 향상하고 비용을 절감할 수 있도록 하는 아주 유용한 발명이라 할 것이다.
이때, 상기의 성형장치(10)를 작동하여 성형공정을 진행하기 위해 유압프레스기(1)의 구성요소인 상부 실린더(2)와 하부실린더(3)를 작동하기 위한 스위치와 이와 연관된 각종 센서 및 각종 전기밸브의 전기적/전자적 제어 체계를 통하여 작동되어 진행될 수 있도록 하는 것인데, 이는 기계장비에서 통상적으로 사용될 수 있는 제어 방법을 응용하여 별도의 제어장치를 구비시켜서 사용하는 것임으로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. (미도시)
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 성형공정 블록도
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 케이스의 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 성형순서에 따른 제품의 변형 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 성형장치의 구성도로서
(가)는 상하 장치가 분리된 상태의 구성도이고
(나)는 상하 장치가 장착 체결된 상태의 구성도.
도 5의 (가)(나)(다)는 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 성형순서에 따른 각 장치의 작동상태와 제품의 성형상태를 도시한 작동상태도.
도 6은 본 발명의 바람직한 확관장치의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 경계부 성형장치의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 컬링부 성형장치의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 구성상태도.
도 10은 본 발명에 의해 생산된 케이스의 바람직한 사용상태 예시도.
* 도면의 중요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 유압프레스기 2: 상부실린더
3: 하부실린더 4: 상판
5: 하부고정판 10: 성형장치
11: 상금형판 12: 하금형판
13: 배출판 14: 배출핀
20: 확관장치 21: 확관펀치
22: 확관금형 24,34,44: 안착구
26: 확관공간 30: 경계부성형장치
31: 경계부성형펀치 32: 경계부성형금형
36: 유지공간 40: 컬링부성형장치
41: 컬링부성형펀치 42: 컬링부성형금형
45: 커링부성형링 49: 컬링경사면
C: 케이스 C1: 단관부
C2: 확관부 C3: 컬링부
C4: 랑운딩부 C5: 경계부
SP: 단관 RP: 일부확대관
BP: 경계부성형관