KR102122352B1 - 변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법 - Google Patents

변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한, 변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법은, 단조 공정을 통해 환형의 제1 작업물을 성형하는 제1 단계와; 펀칭 공정을 통해 제1 작업물의 두께를 관통하는 구멍을 형성하여 제2 작업물을 성형하는 제2 단계와; 링 롤링 공정을 통해 제2 작업물보다 높이가 증가하고 방사 방향 두께가 축소된 제3 작업물을 성형하는 제3 단계와; 제3 작업물에 대해 유동 성형을 수행하여 플랜지부를 형성하여 제4 작업물을 성형하는 제4 단계를 포함한다.

Description

변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법{Method for Manufacturing Pre-Form of Cooling Jacket of Driving Motor of Transmission}
본 발명은 변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법에 대한 것이다.
쿨링 자켓은, 전륜 변속기에 사용되는 스테이터(stator)를 물리적으로 지지하고, 외경이 케이스와 기밀 조립됨으로써 챔버(공간)를 형성하는 부품이다. 케이스에는 변속기 오일이 유동하는 호스가 연결되어 있고, 변속기 오일이 챔버 내를 순환하면서 스테이터의 열을 냉각시키게 된다.
전륜 변속기의 구동모터의 지지링 쿨링 자켓을 제작하는 종래 기술은, 작업물에 대해서 단조공정을 통해서 프리 폼을 제작한 후에 추가적인 머시닝 가공을 거쳐서 최종 쿨링 자켓을 제작하는 공정을 거쳤다.
그런데 이러한 종래 기술에 의해서 제작하면, 단조 공정을 통해서 투입되는 최초 작업물 대비 최종 결과물의 중량 차이가 커서 재료비와 가공비가 매우 큰 단점이 있다.
[선행기술문헌]
미국특허출원공개 US2005/0268464 A1 (발명의 명칭: Method of Making a Motor/Geneterator Cooling Jacket; 공개일: 2005년 12월 8일)
본 발명은, 종래 기술의 단점을 해결하기 위해 단조 공정을 통해 투입되는 최초 작업물의 중량을 감소시킴으로써 재료비 및 가공비를 저감시킴으로써 쿨링 자켓의 제작 비용을 저감시킬 수 있는 신규하고 진보한 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한, 변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법은 단조 공정을 통해 환형의 제1 작업물을 성형하는 제1 단계와; 펀칭 공정을 통해 제1 작업물의 두께를 관통하는 구멍을 형성하여 제2 작업물을 성형하는 제2 단계와; 링 롤링 공정을 통해 제2 작업물보다 높이가 증가하고 방사 방향 두께가 축소된 제3 작업물을 성형하는 제3 단계와; 제3 작업물에 대해 유동 성형을 수행하여 플랜지부를 형성하여 제4 작업물을 성형하는 제4 단계를 포함한다.
제3 단계는, 제2 작업물의 내측에 맞닿도록 맨드릴을 제공하는 제3-1 단계와; 제2 작업물의 외측에 맞닿도록 외부 롤을 제공하는 제3-2 단계와; 제2 작업물의 상측에 제1 롤러를 맞닿도록 제공하는 제3-3 단계와; 제2 작업물의 하측에 제2 롤러를 맞닿도록 제공하는 제3-4 단계와; 제2 작업물이 소정의 높이로 가공되도록 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 어느 하나를 제2 작업물측을 향해 가압하는 제3-5 단계와; 제2 작업물이 소정의 방사 방향 두께로 가공되도록 맨드릴 및 외부 롤러 중 적어도 어느 하나를 제2 작업물에 대해 가압하면서 회전시키는 제3-6 단계를 포함할 수 있다.
제4 단계는, 제3 작업물의 내측에 내측 맨드릴을 제공하는 제4-1 단계와; 제3 작업물의 외측에, 내측 맨드릴과 협동하여 제3 작업물을 고정하는 외측 맨드릴을 제공하되, 외측 맨드릴에는 플랜지 성형부가 제공되는, 제4-2 단계와; 내측 맨드릴과 외측 맨드릴을 제3 작업물의 높이 방향으로 연장하는 축에 대해 회전시키는 제4-3 단계와; 롤러를 제3 작업물의 내측 단부에 맞닿게 하고 플랜지 성형부를 따라 롤러를 이동시킴으로써 제3 작업물에 플랜지부를 유동 성형하는 제4-4 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한, 변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법은, 편평한 제1 작업물에 대해서 단조 프레스 공정을 수행하여 둘레에 플랜지가 형성된 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와; 펀칭 공정을 통해 제2 작업물의 두께를 관통하는 구멍을 형성하여 제3 작업물로 성형하는 제2 단계와; 제3 작업물에 대해서 링-롤링 공정을 통해 상기 구멍을 확장하여 제4 작업물로 성형하는 제3 단계를 포함한다.
제3 단계는, 제3 작업물의 내측에 맞닿도록 맨드릴을 제공하는 제3-1 단계와; 제3 작업물의 외측에 제1 부분과 제1 부분보다 직경이 작은 제2 부분을 포함하는 외부 롤이 맞닿도록 제공하되, 제3 작업물의 플랜지가 제1 부분의 상측에 놓이도록 제공하는 제3-2 단계와; 제3 작업물의 플랜지부에는 제1 롤러가 맞닿도록 제공되고, 제3 작업물의 다른쪽에는 제2 롤러가 맞닿도록 제공하는 제3-3 단계와; 맨드릴 및 외부 롤러 중 적어도 어느 하나를, 제3 작업물이 구멍이 확장되도록 제3 작업물측을 향해 가압하면서 회전시키는 제3-4 단계와; 제3 작업물이 소정의 높이로 가공되도록 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 어느 하나를 제3 작업물측을 가압하는 제3-5 단계를 포함할 수 있다.
제1 단계에서 제2 작업물은, 단조 프레스 공정에 의해서 상하측에 오목부도 형성되도록 가공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 변속기의 쿨링 자켓의 제작에 링-롤링 공정과 유동 성형을 적용함으로써 단조 공정을 통한 최초 작업물의 중량을 저감시키고 가공비 역시 저감함으로써 제작 비용이 현저하게 저감되는 작용 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법의 순서도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 공정 중 링-롤링 공정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 공정 중 유동 성형 공정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법의 순서도를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 실시예에서 링-롤링 방법을 이용하여 성형하는 과정을 도시한 개념도.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세하게 설명한다.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 필수적인 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 필수적이지 않은 특정 구성요소를 배제하거나 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 공정의 순서가 도시되어 있다.
도 1(a)의 환형의 제1 작업물(100)은 단조 공정을 통해서 성형한다. 제1 작업물(100)에 대해 펀칭 공정으로 제1 작업물(100)의 두께를 관통하는 구멍(10)을 형성하여 제2 작업물(110)로 성형한다.
제2 작업물(110)에 대해서 링-롤링 공정을 통해서 제3 작업물(120)을 성형한다. 도 2에는 링-롤링 공정이 도시되어 있다. 제2 작업물(110)의 내측에 맞닿도록 맨드릴(210)을 제공하고, 제2 작업물(110)의 외측에는 외부 롤(200)이 맞닿도록 제공된다. 그리고 제2 작업물(110)의 상측에는 제1 롤러(220)가 맞닿도록 제공되고, 제2 작업물(110)의 하측에는 제2 롤러(230)가 맞닿도록 제공된다.
맨드릴(210)은, 제2 작업물(110)이 소정의 방사 방향 두께로 가공되도록 제2 작업물(110)측을 향해 C 방향으로 가압된다. 외부 롤러(200)는 D 방향으로 회전할 수 있다. 맨드릴(210)과 외부 롤러(200) 모두 회전할 수도 있고, 필요에 따라서는 둘 중 적어도 어느 하나만 제2 작업물(110)을 향해 가압하면서 회전할 수도 있다. 제1 롤러(220) 및 제2 롤러(230) 중 적어도 어느 하나는 제2 작업물(110)이 소정의 높이로 가공되도록 제2 작업물(110)측을 향해 A 방향과 B 방향으로 가압될 수 있다.
링-롤링 공정을 통해서 제2 작업물(110)이 두께는 더 얇아지고, 높이는 더 증가한 제3 작업물(120)로 성형된다. 구멍(20)의 직경 역시 구멍(10)보다 더 넓어진다.
제3 작업물(120)에 대해서 도 3에 도시된 바와 같이 유동 성형(flow forming)을 수행하여 제4 작업물(130)로 가공하여 프리 폼 성형을 완료한다.
제3 작업물(120)을 내측 맨드릴(400)과 외측 맨드릴(500) 사이에 고정시킨다.
외측 맨드릴(500)에는 플랜지(30)가 성형될 수 있도록 하는 플랜지 성형부(550)가 제공된다.
제3 작업물(120)이 내측 맨드릴(400)과 외측 맨드릴(500)에 의해 고정된 상태에서 맨드릴을, 제3 작업물(120)의 높이 방향으로 연장하는 축에 대해서 즉 E 방향으로 회전시키면서 롤러(300)를 제3 작업물(120)의 내측에서 맞닿게 하여 F 방향으로 플랜지 성형부(550)를 따라서 이동시켜 유동 성형함으로써 플랜지(30)가 성형되고, 제4 작업물(130)로 가공된다.
도 1(d)에 도시된 바와 같이 성형된 프리 폼(제4 작업물(130))에 대해서 후공정(CNC 등의 머시닝 공정)을 수행하여 쿨링 자켓의 최종 형태로 가공한다. 후공정은 종래 기술의 후공정과 대동소이하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법이 도시되어 있다.
도 4(a)의 편평한 제1 작업물(600)에 대해서 단조 프레스 공정을 통해서 도 4(b)에 도시된 바와 같이 둘레에 플랜지(30)가 형성되고, 상하부에 오목부(35)가 형성된 제2 작업물(610)로 성형한다. 제2 작업물(610)에 대해서 펀칭 공정을 통해서 구멍(20)을 성형하여 제3 작업물(620)로 성형한다.
제3 작업물(620)에 대해서 도 5에 도시된 링-롤잉 공정을 통해 구멍(20)을 확장시킨다.
제3 작업물(620)의 내측에 맞닿도록 맨드릴(210)을 제공하고, 제3 작업물(620)의 외측에는 외부 롤(700)이 맞닿도록 제공된다. 도 2의 실시예와 달리, 외부 롤(700)이 제1 부분(720)과 제2 부분(730)을 포함한다. 제1 부분(720)과 제2 부분(730)은 직경이 서로 다르며, 플랜지부(30)가 놓이는 제1 부분(720)의 직경이 제2 부분(730)보다 더 크다. 제1 부분(720)과 제2 부분(730)의 직경 차이(d)는 플랜지부(30)의 방사 방향 길이와 같거나 큰 것이 바람직하다.
제3 작업물(620)의 플랜지부(30)에는 제1 롤러(220)가 맞닿도록 제공되고, 제3 작업물(620)의 다른 쪽 단부에는 제2 롤러(230)가 맞닿도록 제공된다.
맨드릴(210)은, 제3 작업물(620)이 소정의 방사 방향 두께로 가공되도록 즉 구멍(20)이 확장되도록 제3 작업물(620)측을 향해 C 방향으로 가압된다. 외부 롤러(700)는 D 방향으로 회전할 수 있다. 맨드릴(210)과 외부 롤러(700) 두개 모두 회전할 수도, 또는 두 개 중에 적어도 어느 하나만 회전할 수도 있다. 제1 롤러(220) 및 제2 롤러(230) 중 적어도 어느 하나는 제3 작업물(620)이 소정의 높이로 가공되도록 제3 작업물(620)측을 향해 A 방향 및/또는 B 방향으로 가압될 수 있다.
도 5와 같이 링-롤링 공정을 통해서 구멍(20)이 확장된 제4 작업물(630)이 성형되어 쿨링 자켓용 프리 폼의 성형을 완료한다.
본 발명자가 실제로 제품을 구현해 본 결과, 통상의 무게인 2.7kg의 쿨링 자켓을 획득하기 위해, 종래 기술에 의하면 단조 가공된 최초 환형 작업물 30kg이 필요한 반면에, 본 발명에 의하면 8.7kg의 단조 가공된 최초 환형 작업물이 필요할 뿐이었다. 따라서 최초 작업물의 소형화 및 경량화가 가능하여 재료비가 매우 현저하게 저감되는 효과가 있다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
30: 플랜지부
35: 오목부
100, 600: 제1 작업물
110, 610: 제2 작업물
120, 620: 제3 작업물
130, 630: 제4 작업물(프리 폼)
200, 700: 외부 롤
210: 맨드릴
220: 상부롤
230: 하부롤
400: 내측 맨드릴
500: 외측 맨드릴
550: 플랜지 성형부
720: 제1 부분
730: 제2 부분

Claims (5)

  1. 단조 공정을 통해 환형의 제1 작업물을 성형하는 제1 단계와,
    펀칭 공정을 통해 제1 작업물의 두께를 관통하는 구멍을 형성하여 제2 작업물을 성형하는 제2 단계와,
    링 롤링 공정을 통해 제2 작업물보다 높이가 증가하고 방사 방향 두께가 축소된 제3 작업물을 성형하는 제3 단계와,
    제3 작업물에 대해 유동 성형을 수행하여 플랜지부를 형성하여 제4 작업물을 성형하는 제4 단계를 포함하며,
    제4 단계는,
    제3 작업물의 내측에 내측 맨드릴을 제공하는 제4-1 단계와,
    제3 작업물의 외측에, 내측 맨드릴과 협동하여 제3 작업물을 고정하는 외측 맨드릴을 제공하되, 외측 맨드릴에는 플랜지 성형부가 제공되는, 제4-2 단계와,
    내측 맨드릴과 외측 맨드릴을 제3 작업물의 높이 방향으로 연장하는 축에 대해 회전시키는 제4-3 단계와,
    롤러를 제3 작업물의 내측 단부에 맞닿게 하고 플랜지 성형부를 따라 롤러를 이동시킴으로써 제3 작업물에 플랜지부를 유동 성형하는 제4-4 단계를 포함하는,
    변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제3 단계는,
    제2 작업물의 내측에 맞닿도록 맨드릴을 제공하는 제3-1 단계와,
    제2 작업물의 외측에 맞닿도록 외부 롤을 제공하는 제3-2 단계와,
    제2 작업물의 상측에 제1 롤러를 맞닿도록 제공하는 제3-3 단계와,
    제2 작업물의 하측에 제2 롤러를 맞닿도록 제공하는 제3-4 단계와,
    제2 작업물이 소정의 높이로 가공되도록 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 어느 하나를 제2 작업물측을 향해 가압하는 제3-5 단계와,
    제2 작업물이 소정의 방사 방향 두께로 가공되도록 맨드릴 및 외부 롤러 중 적어도 어느 하나를 제2 작업물에 대해 가압하면서 회전시키는 제3-6 단계를 포함하는,
    변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 편평한 제1 작업물에 대해서 단조 프레스 공정을 수행하여 둘레에 플랜지가 형성된 제2 작업물로 성형하는 제1 단계와,
    펀칭 공정을 통해 제2 작업물의 두께를 관통하는 구멍을 형성하여 제3 작업물로 성형하는 제2 단계와,
    제3 작업물에 대해서 링-롤링 공정을 통해 상기 구멍을 확장하여 제4 작업물로 성형하는 제3 단계를 포함하며,
    제3 단계는,
    제3 작업물의 내측에 맞닿도록 맨드릴을 제공하는 제3-1 단계와,
    제3 작업물의 외측에 제1 부분과 제1 부분보다 직경이 작은 제2 부분을 포함하는 외부 롤이 맞닿도록 제공하되, 제3 작업물의 플랜지가 제1 부분의 상측에 놓이도록 제공하는 제3-2 단계와,
    제3 작업물의 플랜지부에는 제1 롤러가 맞닿도록 제공되고, 제3 작업물의 다른쪽에는 제2 롤러가 맞닿도록 제공하는 제3-3 단계와,
    맨드릴 및 외부 롤러 중 적어도 어느 하나를, 제3 작업물이 구멍이 확장되도록 제3 작업물측을 향해 가압하면서 회전시키는 제3-4 단계와,
    제3 작업물이 소정의 높이로 가공되도록 제1 롤러 및 제2 롤러 중 적어도 어느 하나를 제3 작업물측을 가압하는 제3-5 단계를 포함하는,
    변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제1 단계에서 제2 작업물은, 단조 프레스 공정에 의해서 상하측에 오목부도 형성되도록 가공되는,
    변속기 구동 모터의 쿨링 자켓용 프리 폼 제작 방법.
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