KR20100043747A

KR20100043747A - 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법

Info

Publication number: KR20100043747A
Application number: KR1020080102924A
Authority: KR
Inventors: 박남기; 김지훈
Original assignee: 주식회사 선일다이파스
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-29
Also published as: KR101049918B1

Abstract

본 발명은 자동차에서의 토우인 및 캠버각 조정장치에 사용하는 캠볼트의 제조방법에 관한 것으로, 원재료 코일(Coil)을 원하는 길이만큼 절단한 후 금형으로 이송하여 임펙트핀(1)으로 다이(Die)(2)내로 삽입하면서 밀폐 압출성형을 실시하여 볼트(Bolt) 소재부(200)를 성형하는 단계; 상기 성형된 볼트 소재부(200)를 제2슬라이딩 펀치(Sliding Punch)(4)를 이용하여 센터에서 한쪽 방향으로 치우친 원형형상의 제2다이(6)내에 삽입하면서 일측 방향으로 치우친 편심형상의 볼트체(300)로 성형하는 단계; 상기 편심형상의 볼트체(300)를 볼트헤드 높이는 완제품에서의 높이를 확보하고, 좌우 형상은 한쪽 방향으로 치우친 편심 형상을 이루도록 제3펀치(7)를 이용하여 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)로 성형하는 단계; 상기 원형의 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 6각형상의 샤링펀치(Shirring Punch)(10)에 의하여 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부에 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체(500)로 성형하는 단계; 상기 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부가 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형된 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍 펀치(Trimming Punch(13))에 의하여 트리밍(Trimming)시켜 원하는 원형 편심 와셔의 볼트체(600)로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 볼트와 편심된 캠와셔를 일체로 단조 성형하여 캠볼트를 제조함으로써, 자동차 캠버각 및 토우인 조정의 용이성 확보 및 내구성 증대에 따른 자동차 성능을 향상시킬 수 있고, 볼트와 캠와셔를 별도로 제조함에 따른 2중 제조공정의 라인을 단일화시킬 수 있으며, 캠와셔의 비틀림강도와 박리강도를 한층 강화시켜 휠 조정시 발생하는 볼트와 캠와셔의 이탈/박리되는 현상을 방지하는 효과가 있다.

캠볼트, 캠와셔, 캠버각 조정장치, 휠 정렬

Description

캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법{The Manufacturing Method of a Monolithic Cam Washer and Cam Bolt}

본 발명은 자동차에서의 토우인 및 캠버각 조정장치에 사용하는 캠볼트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캠와셔와 캠볼트를 일체형으로 단조 성형하여 캠와셔의 비틀림강도와 박리강도를 한층 강화시킬 수 있도록 함으로써, 사용중 캠볼트와 캠와셔가 서로 분리 또는 박리되는 문제점을 해결할 수 있도록 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향 및 현가장치 등에 사용하는 캠볼트는 캠볼트와 캠와셔를 별도의 공정에 의하여 제작한 후 캠와셔를 볼트에 코킹(Caulking)조립하게 된다.

종래의 캠(Cam)와셔 조립형 캠볼트의 제조공정을 살펴보면 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 볼트소재->냉간단조->전조->캠와셔 1차코킹->밀링->열처리->캠와셔 2차코킹->표면처리->검사->포장 순으로 총 10개의 제조공정을 거쳐 생산 되어지며 이때 캠와셔는 별도의 제조공정 (철판프레스->2차 내경프레스->표면처리->검사->포 장)으로 생산하여 볼트에 코킹 조립하게 된다.

이와 같은 제조공정을 거쳐 생산되는 캠볼트는 제조 공정이 복잡하여 경쟁력을 저하시키는 요인으로 작용되고 있으므로 이에 대한 개선이 절실하게 요구되어 지고 있다.

또한 자동차에서의 토우인 및 캠버각 조정장치는 지속적인 연구 개발로 사양 개선이 활발히 이루어지고 발전하고 있으나 현재까지 조정장치의 기본원리는 캠와셔 위치에 따른 조정방법 범주 내에 있고 이는 캠볼트의 국제 경쟁력 확보가 시급하며 이를 실현하기 위한 캠와셔 일체형 캠볼트 개발의 필요성이 대두되어 진다.

상기와 같이 캠와셔 일체형 캠볼트의 개발이 절실함에도 불구하고 아직 활발한 적용이 되지 못하고 있는 이유로는 캠와셔의 특수성에 기인한 높은 성형 하중에 의한 금형수명의 감소, 비대칭 형상에 따른 최종 제품의 단조 크랙(CRACK), 비대칭 형상의 단조 설비 대응 기술력 부족 등에 원인이 있다고 볼 수 있으며 특히, 캠 와셔의 편측 위치로 인한 비대칭 형상의 다단 연속 냉간단조 기술 부족 때문인 것으로 분석되어 지고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 캠볼트를 단조 공정에 의해 볼트와 캠와셔를 일체로 성형한 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법을 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 캠볼트 제조방법은, 원재료 코일(Coil)을 원하는 길이만큼 절단한 후 금형으로 이송하여 임펙트핀(1)으로 다이(Die)금형(2)내로 삽입하면서 밀폐 압출성형을 실시하여 볼트(Bolt) 소재부(200)를 성형하는 단계; 상기 성형된 볼트 소재부(200)를 제2슬라이딩 펀치(Sliding Punch)(4)를 이용하여 센터에서 한쪽 방향으로 치우친 원형형상의 제2다이(6)내에 삽입하면서 일측 방향으로 치우친 편심형상의 볼트체(300)로 성형하는 단계; 상기 편심형상의 볼트체(300)를 볼트헤드 높이는 완제품에서의 높이를 확보하고, 좌우 형상은 한쪽 방향으로 치우친 편심 형상을 이루도록 제3펀치(7)를 이용하여 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)로 성형하는 단계; 상기 원형의 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 6각형상의 샤링펀치(Shirring Punch)(10)에 의하여 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부에 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체(500)로 성형하는 단계; 상기 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부가 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형된 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍 펀치(Trimming Punch(13))에 의하여 트리밍(Trimming)시켜 원하는 원형 편심 와셔의 볼트체(600)로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법을 제시한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 캠볼트 제조방법에 의하면, 볼트와 편심된 캠와셔를 일체로 단조 성형하여 캠볼트를 제조함으로써, 자동차 캠버각 및 토우인 조정의 용이성 확보 및 내구성 증대에 따른 자동차 성능을 향상시킬 수 있고, 볼트와 캠와셔를 별도로 제조함에 따른 2중 제조공정의 라인을 단일화시킬 수 있으며, 캠와셔의 비틀림강도와 박리강도를 한층 강화시켜 휠 조정시 발생하는 볼트와 캠와셔의 이탈/박리되는 현상을 방지하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법을 성형공정에 따라 도시한 공정순서도이고, 도 3의 (a)는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조를 위한 금형의 배치도이며, (b)는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조를 위한 단조 공정도이다.

상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법은 5단계의 공정을 거쳐 완성되게 된다.

첫째 성형공정에서는 원재료인 금속 코일(100)(Coil)을 원하는 길이만큼 절단한 후 금형으로 이송하여 임펙트핀(1)으로 제1다이(Die)(2)내로 삽입하면서 밀폐 압출성형을 실시하여 볼트(Bolt) 소재부(200)를 성형하게 되는데, 이때 금속 코일(100)의 길이나 직경 등은 단조 공정의 해석을 통하여 산출하게 되고, 성형된 소재부(200)는 취출핀(3)에 의하여 금형으로부터 취출하게 된다.

둘째 성형공정에서는 상기 성형된 볼트 소재부(200)를 설비의 찝게에 의하여 이송하고 이를 제2슬라이딩 펀치(Sliding Punch)(4)를 이용하여 센터에서 한쪽 방향으로 치우친 원형형상의 제2다이(6)내에 삽입하면서 일측 방향으로 치우친 편심형상의 볼트체(300)로 성형하게 되는데, 이때 제2다이 앞판(5)의 형상을 센터에서 한쪽방향으로 치우친 원형형상으로 구성함으로써 세 번째 네 번째 형상 성형시 가장 용이한 성형이 될 수 있도록 최적의 편심량을 설정한다.

셋째 성형공정에서는 제3펀치(Punch)(7)를 이용하여 캠볼트 헤드의 형상이 성형되는 볼트체(400)를 성형하게 된다. 이때 볼트 헤드의 높이는 완제품에서의 높이를 확보하고 좌우 형상은 볼트 축의 중심에서 2~3mm정도 한쪽 방향으로 치우친 편심 형상의 볼트체(400)로 성형하게 되는데, 이러한 성형과정에서 제3다이(9) 앞판(8)의 형상은 제2다이 앞판(5)과 같이 제3다이(9) 중심에서 한쪽으로 치우친 원형 형상으로 구성하고, 제2다이 앞판(5),제3다이 앞판(8)의 편심 방향을 한 방향으로 서로 일치하게 구성 함으로써, 편심성형이 원할히 이루어질 수 있도록 한다.

첨부된 도면에 있어서, 도 4는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 브레이크 시스템(Brake System)의 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 취출핀(Knock-out pin)의 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 양면 트 리밍 시스템의 도면이다.

넷째 성형공정에서는 상기 원형의 캠볼트 헤드형상이 성형된 볼트체(400)를 6각형상의 샤링펀치(Shirring Punch)(10)에 의하여 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부에 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체(500)를 성형하게 된다. 이때는 6각형상의 성형을 위한 샤링펀치(10)의 긴 수명화를 위하여 금형재질 및 초입부 형상에 대한 검토가 중요하며, 제4다이의 경우 편심 캠와셔를 성형 할 때 걸리는 성형압이 과다하므로 이에 대한 대책이 필요하다. 그리고, 대형 편심 와셔가 성형되어 다음 단계의 성형을 위하여 이동하게 되므로 이때 제품의 회전이 발생하면 캠와셔가 정확한 편심으로 성형 되지 않고 이형의 형상이 되므로 이에 대한 대책 또한 필요하게 된다.

상기 단계에서 성형된 볼트체(500)를 취출시키기 위하여는 별도설비의 취출장치(도시하지 않음)가 취출핀(14)을 타격하고 이 타격으로 취출핀(14)이 볼트체(500)의 끝단부를 타격하게 되어 볼트체(500)가 다이내에서 밖으로 취출되는 구조인데, 이때 타격의 충격으로 볼트체(500)가 빠르게 취출되게 되면 제품이 다이내에서 회전 될 수 있으므로 이를 방지 하기 위하여 제4다이(12)의 구조를 도 4와 같은 브레이크 시스템으로 구성하여 스프링판(16)이 마찰부재(15)를 압축하고 마찰부재(15)가 볼트체(500)의 표면에 접하여 취출속도를 늦추어 취출핀(14)과 함께 움직이도록 해 주는 한편, 취출핀(14)의 선단부를 피라밋 형상으로 돌출되게 구성하고 이 돌출부가 볼트체(500)의 끝단부에 형성된 동일형상의 홈에 밀착되어 볼트체(500) 취출시 취출핀(14)과 동일한 방향으로 볼트체(500)가 취출됨으로써 제품의 회전을 방지할 수 있도록 한다.

다섯째 성형공정에 있어서는 상기 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부가 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형된 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍 펀치(Trimming Punch(13))에 의하여 트리밍(Trimming)시킴으로써 원하는 캠와셔 일체형 캠볼트를 성형하게 된다.

상기 다섯번째 성형공정은 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형된 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍하는 공정으로 트리밍 펀치(13)가 상기 볼트체(500)의 편심와셔부의 3/5정도를 와셔 상단부에서 하단부로 트리밍시키고 트리밍 다이(20)가 1/5정도를 와셔 하단부에서 상단부 방향으로 트리밍시켜 원하는 원형 편심 와셔를 성형 시킨다. 이러한 방법은 일반적인 트리밍 방법에서 발생하는 와셔 하단부의 버(Burr) 발생 및 대형 편심와셔로 인한 와셔부 뜯김 현상을 트리밍 다이(20)가 버 발생이 일어나는 편심와셔 하단부 0.3mm~1mm정도를 트리밍하게 되어 버가 없는 깨끗한 표면을 얻을 수 있게 하며, 또한 트리밍시 성형 하중을 최소화 하여 와셔 뜯김현상을 방지할 수 있도록 한다.

이상과 같은 본 발명의 캠볼트 제조방법에 의하면, 볼트와 편심된 캠와셔를 일체로 단조 성형하여 캠볼트를 제조함으로써, 자동차 캠버각 및 토우인 조정의 용이성 확보 및 내구성 증대에 따른 자동차 성능을 향상시킬 수 있고, 볼트와 캠와셔를 별도로 제조함에 따른 2중 제조공정의 라인을 단일화시킬 수 있으며, 캠와셔의 비틀림강도와 박리강도를 한층 강화시켜 휠 조정시 발생하는 볼트와 캠와셔의 이탈/박리되는 현상을 방지하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법은, 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 캠볼트의 성형 공정을 도시한 공정순서도.

도 2는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법을 성형공정에 따라 도시한 공정순서도.

도 3의 (a)는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조를 위한 금형의 배치도, (b)는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조를 위한 단조 공정도.

도 4는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 브레이크 시스템(Brake System)의 도면.

도 5는 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 취출핀(Knock-out pin)의 도면.

도 6은 본 발명에 따른 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법에 적용되는 양면 트리밍 시스템(Trimming System)의 도면.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 임펙트핀 2 : 제1다이

3 : 취출핀 4 : 제2슬라이딩 펀치

5 : 제2다이 앞판 6 : 제2다이

7 : 제3펀치 8 : 제3다이 앞판

9 : 제3다이 10 : 샤링펀치

12 : 제4다이 13 : 트리밍 펀치

14 : 취출핀 15 : 마찰부재

16 : 스프링판 20 : 트리밍다이

100 : 코일 200 : 볼트 소재부

300 : 편심형상의 볼트체 400 : 캠볼트 헤드형상의 볼트체

500 : 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체

600 : 원형 편심 와셔의 볼트체

Claims

원재료 코일(Coil)을 원하는 길이만큼 절단한 후 금형으로 이송하여 임펙트핀(1)으로 다이(2)내로 삽입하면서 밀폐 압출성형을 실시하여 볼트 소재부(200)를 성형하는 단계;

상기 성형된 볼트 소재부(200)를 제2슬라이딩 펀치(4)를 이용하여 센터에서 한쪽 방향으로 치우친 원형형상의 제2다이(6)내에 삽입하면서 일측 방향으로 치우친 편심형상의 볼트체(300)로 성형하는 단계;

상기 편심형상의 볼트체(300)를 볼트헤드 높이는 완제품에서의 높이를 확보하고, 좌우 형상은 한쪽 방향으로 치우친 편심 형상을 이루도록 제3펀치(7)를 이용하여 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)로 성형하는 단계;

상기 원형의 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 6각형상의 샤링펀치(10)에 의하여 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부에 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체(500)로 성형하는 단계;

상기 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부가 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형된 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍 펀치(13))에 의하여 트리밍시켜 원하는 원형 편심 와셔의 볼트체(600)로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 성형하는 단계에서 좌우편심의 위치는 볼트 축의 중심에서 2~3mm정도 한쪽 방향으로 치우친 편심 형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 성형하는 단계에서 제3다이 앞판(8)은 제2다이 앞판(5)과 같이 제3다이(9) 중심에서 한쪽으로 치우친 원형 형상으로 배치하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 캠볼트 헤드형상의 볼트체(400)를 성형하는 단계에서 제3다이 앞판(8)의 편심 방향과 상기 편심 형상의 볼트체(300)를 성형하는 단계의 제2다이 앞판(5)의 편심 방향을 동일 방향으로 일치시켜 편심 성형이 원할히 이루어 지도록 하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제4다이(12)에 밀착시켜 헤드부를 6각형상 및 캠와셔 형상으로 성형한 볼트체(500)의 편심 와셔부를 트리밍 펀치(13))에 의하여 트리밍함에 있어서, 편심와셔부의 3/5정도를 와셔 상단부에서 하단부로 트리밍하고, 트리밍 다이(20)의 1/5정도를 와셔 하단부에서 상단부 방향으로 트리밍하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 5에 있어서,

상기 트리밍 다이(20)는 편심와셔 하단부를 0.3mm~1mm정도 두께로 트리밍함으로써, 트리밍시의 성형 하중을 최소화하고 버가 없는 깨끗한 표면을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 헤드부에 6각형상 및 캠와셔 형상을 성형한 볼트체(500)를 성형시키는 단계에서는 브레이크 시스템에 의하여 성형을 위한 이동시의 제품 회전을 방지함으로써, 캠와셔가 정확한 편심으로 성형될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 캠와셔 일체형 캠볼트의 제조방법.