KR101749477B1 - 전자 클러치용 허브 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 클러치용 허브 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세히는 치형, 스플라인, 세레이션의 경도 향상과 더불어 제조에 소요되는 원가를 대폭절감 할 수 있는 전자 클러치용 허브 제조 방법에 관한 것으로,
허브(H)의 제조를 위해 평판 플레이트를 원 형상의 판(100)으로 제조하기 위한 블랭킹 공정 단계(S100)와, 상기 블랭킹 공정에서 제조된 판의 중심에 결합돌부(20)를 형성시키기 위한 드로잉 공정 단계(S110)와, 상기 드로잉 공정에서 형성된 결합돌부(20)의 상단에 버링 공정을 하기 위한 홈(21)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S120)와, 상기 결합돌부(20)의 내·외경을 형성하기 위한 버링 공정 단계(S130)와, 상기 버링 공정을 실시한 결합돌부(20)의 외형 형상을 완성함과 동시에 이물림부(40)의 내경(41)을 형성하는 한편, 샤프트와 체결고정이 되도록 샤프트 체결용 걸림쇠(50)를 형성시키는 단조 공정 단계(S140)와, 상기 단조 공정에서 형성된 걸림쇠(50)의 중심에 샤프트와의 체결용 홀(30)을 형성시키기 위한 피어싱 공정 단계(S150)와, 상기 결합돌부(20)의 내경(41)에 치형 형상의 펀치를 이용하여 이물림부(40)를 완성하는 이물림부 완성단계(S160)와, 상기 결합돌부(20)의 조립과 지지를 위한 다각형 형상의 플랜지(10)를 형성하기 위한 트리밍 공정 단계(S170)와, 상기 트리밍이 완성된 플랜지(10)의 표면에 하나 이상의 결합홈(11)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S180)를 포함하여 이루어지되, 각 단계는 프로그레시브 금형으로 공정이 자동으로 진행되도록 한 것이다.

Description

전자 클러치용 허브 제조 방법{Manufacturing method of hub for electromagnetic clutch}

본 발명은 전자 클러치용 허브 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세히는 치형, 스플라인, 세레이션의 경도 향상과 더불어 제조에 소요되는 원가를 대폭절감 할 수 있는 전자 클러치용 허브 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 클러치는 기계장치의 원동 축과 종동 축을 연결하여 동력을 전달하는 기계요소로서 특성상 부드러운 기어변속과 신속하고 높은 동력전달 응답 특성이 요구된다.

이러한 클러치는 자동차와, 오토바이 및 산업용 기계, 프레스, 선박 등 다양한 산업분야에서 활용되며, 주동기어와 종동 기어 사이에서의 마찰력을 통해서 회전력을 전달하는 구조로 이루어져 마찰력을 생성하는 클러치 디스크와 상기 클러치 디스크와 연결되어 바퀴의 구동축으로 동력을 전달하는 허브를 포함하게 된다.

클러치가 자동차의 에어컨 시스템에 사용될 때는 자동차 엔진에서 전가 받은 동력원을 공기압축기(compressor) 내부로 전달하는 기능을 하며, 클러치를 구성하는 구성품인 Disc & Hub Assy 는 클러치가 작동을 할 때 풀리(Pulley)에 밀착하여 엔진의 회전력을 샤프트에 전달을 한다.

이때 HUB는 동력 전달의 매개체인 마찰 디스크에 결합 되고 직결된 샤프트를 통하여 공기압축기(compressor) 내부로 동력을 전달함과 동시에 공기압축기(compressor)를 작동시키는 기능을 수행한다.

즉, 디스크로 전달받은 동력을 공기압축기(compressor) 내부로 전가하는 기계부품의 하나라고 할 수 있다.

이러한 허브는 내마모성과 강성, 및 내피로성이 요구됨은 물론, 회전체인 마찰디스크와 동력 전가 대상인 샤프트와 기구적인 결합이 됨에 따라 기계적 정밀도(직각도, 평면도, Run out)가 필수적으로 요구된다.

기존에 사용되어 온 스플라인 허브는 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 크롬(Cr), 망간(Mn) 및 규소(Si) 등의 원소를 철과 함께 용해·제강하여 얻은 탄소강을 단조, 가공, 침탄 열처리 및 표면 가공하는 등의 다단계 과정에 의해 제조되었기 때문에 공정 과다 및 재료 수율 저하로 인하여 생산 원가가 상승하는 문제가 있었다.

보다 구체적으로 살펴보면, 종래의 허브 제조방식은 환봉을 소정의 크기로 절단하고 업셋 공정과 단조, 선삭, 호빙 및 열처리 공정을 통해 제조되기 때문에 가격이 비싸다는 단점이 있다. 특히, 중심의 치형 형성 후에는 외형의 치수 정밀도가 낮아 반드시 선삭 가공 등의 후 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다.

또 다른 제조방식으로는 소결 분말야금에 의한 제조방식인데, 이는 단조 방식에 비해 더욱더 고가일 뿐만 아니라, 공정이 복잡하고 가격이 비싸다는 문제점이 있었다.

상기한 문제를 해결하기 위한 대표적인 선행기술로는 특허등록 제10-1522651호(발명의 명칭 : 일체형 오버드라이버 허브 클러치 및 그 제조방법)가 있으나, 상기 특허등록 제10-1522651호에서도 여전히 선삭(황삭, 정삭) 가공 방식을 채택하고 있어 제조원가를 절감할 수 없었다.

이에 따라, 선삭 가공, 열처리 등의 공정을 거치지 않으면서도 일정 경도 이상의 제품 내구성과 정밀도를 보장할 수 있는 허브 제조방법이 필요하게 되었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 일소키 위해 안출한 것으로 단조공법과, 프로그레시브 금형(자동 이송 금형)을 적용한 프레스공법을 공정에 진행하여 이물림부(치형, 스플라인, 세레이션)의 경도 향상과 더불어 정밀도를 보장함은 물론, 제품 제작에 소요되는 시간과 원가를 대폭 절감할 수 있는 전자 클러치용 허브 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 전자 클러치용 허브 제조 방법은,

허브(H)의 제조를 위해 평판 플레이트를 원 형상의 판(100)으로 제조하기 위한 블랭킹 공정 단계(S100)와, 상기 블랭킹 공정에서 제조된 판의 중심에 결합돌부(20)를 형성시키기 위한 드로잉 공정 단계(S110)와, 상기 드로잉 공정에서 형성된 결합돌부(20)의 상단에 버링 공정을 하기 위한 홈(21)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S120)와, 상기 결합돌부(20)의 내·외경을 형성하기 위한 버링 공정 단계(S130)와, 상기 버링 공정을 실시한 결합돌부(20)의 외형 형상을 완성함과 동시에 이물림부(40)의 내경(41)을 형성하는 한편, 샤프트와 체결고정이 되도록 샤프트 체결용 걸림쇠(50)를 형성시키는 단조 공정 단계(S140)와, 상기 단조 공정에서 형성된 걸림쇠(50)의 중심에 샤프트와의 체결용 홀(30)을 형성시키기 위한 피어싱 공정 단계(S150)와, 상기 결합돌부(20)의 내경(41)에 치형 형상의 펀치를 이용하여 이물림부(40)를 완성하는 이물림부 완성단계(S160)와, 상기 결합돌부(20)의 조립과 지지를 위한 다각형 형상의 플랜지(10)를 형성하기 위한 트리밍 공정 단계(S170)와, 상기 트리밍이 완성된 플랜지(10)의 표면에 하나 이상의 결합홈(11)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S180)를 포함하여 이루어지되, 각 단계는 프로그레시브 금형으로 공정이 자동으로 진행되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이물림부(40)는, 치형, 스플라인, 세레이션 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸림쇠(50)는 단조 압력에 의해 소재를 하부로 유동시켜 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이물림부 완성단계(S160)에서 발생 되는 칩과 덧 살에 의해 이물림부(40) 형성에 방해되지 않도록 걸림쇠(50)의 가장자리에는 그루브(51)를 형성시킨 후 발생 된 칩과 덧 살을 그루브(51)로 이동시켜 정밀한 이물림부(40)를 완성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본원 발명의 전자 클러치용 허브 제조 방법은 단조공법과, 프로그레시브 금형(자동 이송 금형)을 적용한 프레스공법에 의해 제품이 자동으로 제조되기 때문에 제품 제작에 소요되는 시간과 원가를 대폭 절감할 수 있으며, 별도의 선삭 가공 없이도 이물림부의 향상된 경도와 정밀도를 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전자 클러치용 허브의 제조과정을 도식화한 예시도
도 2는 도 1의 제조방법에 의해 제조된 허브를 나타낸 사시도
도 3은 도 1의 제조방법에 의해 제조된 허브를 나타낸 정단면도
도 4는 본 발명의 제조과정 중 드로잉 공정을 나타낸 예시도
도 5는 본 발명의 제조과정 중 단조 공정을 진행한 후의 제품 정단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 일실시 예의 허브를 나타낸 사시도

이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시 예에 따라 본 발명에서 제공하는 전자 클러치용 허브의 제조방법은 프로그레시브 금형(자동 이송 금형)을 이용하여 단조와 프레스 가공이 연속 자동화 공정으로 진행되도록 하되, 선삭(황삭, 정삭) 가공을 하지 않고서도 정밀도가 우수한 허브(H)를 제조할 수 있도록 한 것이 핵심이다.

구체적으로 살펴보면, 도 1에서 도시된 바와 같이 그 첫 번째 단계로서 허브(H)의 제조를 위해 평판 플레이트를 블랭킹 공정을 진행하여 원 형상의 판(100)을 제조한다(S100).

상기 블랭킹 공정에서 제조된 판의 중심에 드로잉 공정을 진행하여 결합돌부(20)를 형성시키는바, 상기 결합돌부(20)의 형성은 도 4에서 도시된 바와 같이 수회에 걸쳐 진행할 수 있다(S110).

상기 드로잉 공정에서 형성된 결합돌부(20)의 상단에 피어싱 공정을 진행하여 홈(21)을 형성시킨다(S120). 상기 피어싱 공정에서 형성된 홈(21)을 이용하여 추후 진행될 버링 공정의 진행이 가능하게 된다.

상기와 같이 피어싱 공정에 의해 형성된 홈(21)이 형성되면, 버링 공정을 진행하여 결합돌부(20)의 내외경을 형성한다(S130).

이때 상기 버링 공정은 원통 모양의 프레스 펀치를 결합돌부(20)의 내측에 진입시킨 후 일직선으로 수회 왕복함으로써 결합돌부(20)의 내외경을 견고하게 형성시킬 수 있게 되는 것이다(S140).

상기 버링 공정을 실시한 결합돌부(20)에 대해 단조 공정(press 공정일 수 있음)을 진행하는바, 이 단조 공정을 통해 결합돌부(20)의 외형 형상을 완성할 수 있으며 도 5에서 도시된 바와 같이 이물림부(40)의 내경(41)을 형성함과 동시에 샤프트와 체결고정이 되도록 샤프트 체결용 걸림쇠(50)가 형성된다.

이때 상기 이물림부(40)라 함은 치형, 스플라인(spline), 세레이션(serration) 중 선택된 어느 하나가 될 수 있으며, 이물림부의 내경(41,minor diameter)은 결합돌부(20)의 내경을 일컫는 것이 아니라, 이물림부 형상에서 이뿌리 부분을 의미하는 것으로 이물림부(40)와, 내경(41)은 규격적 형태라 할 수 있다.

또한, 상기 단조 공정을 통해 샤프트 체결용 걸림쇠(50)가 형성되는바, 보다 구체적으로 서술하면, 단조 공정 진행시 발생하는 하부 압력에 의해 소재가 하부로 유동이 되면서 걸림쇠(50)가 형성되는 것으로, 이러한 단조 공정은 수회에 걸쳐 진행되기 때문에 걸림쇠(50)를 포함하는 결합돌부(20)의 내경이 다져지게 되고 열처리한 것과 같은 동일 내지 유사한 수준으로 최초 소재가 지닌 경도에 비해 경도를 향상시킬 수 있다. 여기서 최초 소재가 지닌 경도라 함은 블랭킹 전단계에서의 소재 경도라 할 수 있다.

또한, 상기 걸림쇠(50)를 형성할 때는 현재까지 2차 기계 가공을 통한 방식 또는 2개로 나누어서 제조한 다음 결합하는 방식으로 걸림쇠(50)를 형성시켰으나, 본원 발명에서는 단조 공정을 통해 형성되기 때문에 시간적, 경제적 비용을 대폭 절감할 수 있게 되는 것이다.

상기 단조 공정에서 형성된 걸림쇠(50)의 중심에 피어싱 공정을 진행하여 규격화된 홀(30)을 형성시키는바, 이러한 홀(30)은 단조 공정시 타발압력에 의한 소재의 유동발생으로 형성되며, 불규칙한 형상을 가짐으로 정밀도가 낮아 규정된 치수로 형성하기 위해 피어싱 공정을 진행하는 것이다(S150).

상기와 같이 홀(30)의 형성이 완성되면, 결합돌부(20)의 내경(41)에 치형 형상의 펀치를 이용하여 이물림부(40)를 완성한다(S160).

상기 이물림부(40)는 전술한 바와 같이 치형, 스플라인(spline), 세레이션(serration) 중 선택된 어느 하나가 될 수 있으며, 높은 기계적 성질(강도)이 요구되기 때문에 종전에는 강도 향상을 위한 열처리 공정을 필수적으로 진행하였다.

상기와 같은 요구에 부합하기 위해 단조 공정을 진행하는 것이며, 단조 공정에 의해 결합돌부(20)의 내측이 경도가 증가하게 되면 이물림부(40) 역시 높은 강도를 갖게 되는 것이다.

특히, 상기 이물림부(40)를 형성할 때는 대부분 황삭, 정삭 등의 선삭 가공을 통해 이루어졌으나, 본원 발명에서는 프로그레시브 금형(자동 이송 금형)을 이용한 프레스 공법으로 형성되기 때문에 별도의 선삭 가공이 필요 없게 되는 것이다.

일반적으로 선삭 가공은 높은 정밀도를 요구하는 제품에 대해 정밀공차를 만족시키기 위해 진행하는 가공 공정으로 작업자는 숙련공이어야 하며, 높은 인건비와 상당한 시간이 소요되는 것이나 본원 발명에서는 선삭 가공 자체가 사라짐에 따라 시간적, 경제적 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 결합돌부(20)의 조립과 지지를 위하여 트리밍 공정을 진행하여 다각형 형상의 플랜지(10)를 형성하고(S170), 트리밍이 완성된 플랜지(10)의 표면에 피어싱 공정을 진행하여 디스크와의 결합을 위한 하나 이상의 결합홈(11)을 형성(S180)시킴으로써 본원 발명에서 제공하는 허브(H)의 제조과정은 완료된다.

그리고 상기 이물림부 완성단계(S160)에서 발생 되는 칩과 덧 살에 의해 이물림부(40) 형성에 방해되지 않도록 걸림쇠(50)의 가장자리에는 도 5에서 도시된 바와 같은 그루브(51)가 형성된다.

본원 발명의 허브(H)와 같이 걸림쇠(50)에 의해 관통되지 않고 막혀있는 내측 면에 이 물림부(40)를 형성하고자 할 경우 소재 내측의 유동발생으로 가공 칩과 덧 살의 생성은 불가피하게 되고, 가공 칩과 덧 살의 잔존은 허브의 품질에 직접적인 영향을 미치기 때문에 사용 자체가 불가하다 할 수 있다.

이를 대처하기 위해 형성되는 그루브(51)는 이 물림부(40) 형성시 생성된 가공 칩과 덧 살을 모으는 역할을 하는 것으로, 후 가공이 필요 없는 고품질의 허브를 제조할 수 있는 것이다.

H: 전자 클러치용 허브
10:플랜지 11:결합홈
20:결합돌부 21:홈
30:홀 40:이물림부
41:내경 50:걸림쇠
51:그루브
S100: 블랭킹 공정 단계
S110: 드로잉 공정 단계
S120: 피어싱 공정단계
S130: 버링 공정 단계
S140: 단조 공정 단계
S150: 피어싱 공정단계
S160: 이물림부 완성 단계
S170: 트리밍 공정 단계
S180: 피어싱 공정 단계

Claims (5)

1. 디스크로부터 전달받은 동력을 압축기 내부로 전가하는 전자 클러치용 허브(H)를 제조함에 있어서,
   상기 허브(H)의 제조를 위해 평판 플레이트를 원 형상의 판(100)으로 제조하기 위한 블랭킹 공정 단계(S100);
   상기 블랭킹 공정에서 제조된 판의 중심에 결합돌부(20)를 형성시키기 위한 드로잉 공정 단계(S110);
   상기 드로잉 공정에서 형성된 결합돌부(20)의 상단에 버링 공정을 하기 위한 홈(21)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S120);
   상기 결합돌부(20)의 내외경을 형성하기 위한 버링 공정 단계(S130);
   상기 버링 공정을 실시한 결합돌부(20)의 외형 형상을 완성함과 동시에 이물림부(40)의 내경(41)을 형성하는 한편, 샤프트와 체결고정이 되도록 샤프트 체결용 걸림쇠(50)를 형성시키는 단조 공정 단계(S140);
   상기 단조 공정에서 형성된 걸림쇠(50)의 중심에 샤프트와의 체결용 홀(30)을 형성시키기 위한 피어싱 공정 단계(S150);
   를 포함하여 이루어지되, 각 단계는 프로그레시브 금형으로 공정이 자동으로 진행되도록 한 것을 특징으로 하는 전자 클러치용 허브 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 피어싱 공정 단계(S150) 후 , 상기 결합돌부(20)의 내경(41)에 치형 형상의 펀치를 이용하여 이물림부(40)를 완성하는 이물림부 완성단계(S160);
   상기 결합돌부(20)의 조립과 지지를 위한 다각형 형상의 플랜지(10)를 형성하기 위한 트리밍 공정 단계(S170);
   상기 트리밍이 완성된 플랜지(10)의 표면에 하나 이상의 결합홈(11)을 형성시키는 피어싱 공정 단계(S180);
   를 포함하여 이루어지되, 각 단계는 프로그레시브 금형으로 공정이 자동으로 진행되도록 한 것을 특징으로 하는 전자 클러치용 허브 제조 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 걸림쇠(50)는 단조 압력에 의해 소재를 하부로 유동시켜 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 전자 클러치용 허브 제조 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 이물림부(40)는, 치형, 스플라인, 세레이션 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자 클러치용 허브 제조 방법.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 이물림부 완성단계(S160)에서 발생 되는 칩과 덧 살에 의해 이물림부(40) 형성에 방해되지 않도록 걸림쇠(50)의 가장자리에는 그루브(51)를 형성시킨 후 발생 된 칩과 덧 살을 그루브(51)로 이동시켜 정밀한 이물림부(40)를 완성하는 것을 특징으로 하는 전자 클러치용 허브 제조 방법.

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