KR102529799B1

KR102529799B1 - 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102529799B1
Application number: KR1020210020471A
Authority: KR
Inventors: 최병선
Original assignee: 최병선
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2041-02-16
Also published as: KR20220116958A

Abstract

본 발명은 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저에 관한 것으로서, 솔레노이드 앗세이의 경량화와 원가절감에 기여하고, 이너플런저의 형상 다양화와, 이너하우징과의 마찰력을 줄이고 기능을 향상시킬 수 있도록 한 것이며, 본 발명의 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저는, 솔레노이드 앗세이를 구성하는 코일보빈이 결합되는 이너플런저의 외륜과 이너하우징에 결합되는 내륜으로 구성되고, 상기 내륜은 성형성이 우수한 절연체 합성수지로 성형되며, 이너플런저를 구성하는 합성수지로 구성된 내륜의 외주연에는 자성체 금속이 외륜으로 인서트되며, 외륜에 형성한 걸림홈에 내륜의 합성수지가 채워지며,내륜에 형성된 받침편이 외륜을 받치도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저 및 그 제조방법{Inner plunger of solenoid assembly for clutch of automobile differential device and manufacturing method}

본 발명은 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드의 코일 앗세이의 이너플런저 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치용 솔레노이드 앗세이를 구성하는 이너플런저의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있고 경량화할 수 있도록 구성된 이너플런저와 그 이너플런저의 제조방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동차의 차동장치는, 양측 차륜에 걸리는 저항에 따라 엔진의 구동력을 차등분배 할 수 있도록 구성된 것으로서, 캐리어의 내부에 디퍼렌셜케이스(differential case)가 회전가능한 상태로 설치되고, 상기 디퍼렌셜케이스의 내부에 피니언(pinion)을 갖춘 스파이더(spyder), 상기 피니언의 양측에 치합되는 사이드 기어(side gear)가 설치된 구조로 이루어지며, 상기 양측 사이드 기어와 차륜의 허브(hub)가 드라이브 샤프트(drive shaft)로 연결됨으로써 엔진 동력의 전달이 이루어지도록 되어 있다.

상기와 같은 기능을 하는 자동차의 차동장치에서 클러치(clutch)를 작동시키는 기능을 하는 솔레노이드 앗세이(solenoid assembly)는 내부에 코일 앗세이에서 발생하는 자기력을 이용하여 아웃플런저(out plunger) 및 이너플런저(Inner plunger) 또는 피스톤(piston)을 작동시켜 차동기어 잠금장치를 연결하거나 분리하도록 하는 작용을 한다.

종래 상기와 같은 작용을 하는 차동장치의 클러치용 솔레노이드 앗세이를 구성하는 이너플런저의 구성을 살펴보면, 이너하우징에 밀착결합되는 이너플런저의 내륜은 자력에 영향을 받지 않고 이동할 수 있도록 스테인레스로 구성되어 있고, 외륜은 코일의 전자력이 형성될 수 있도록 하기 위한 자성체 금속으로 구성되어 있다.

상기와 같이 내륜에 자력이 미치지 않게 하고 외륜에는 자력이 형성될 수 있도록 하기 위하여 재질이 다른 이종의 금속을 일체로 구성하였는데, 그 수단으로 이종의 금속을 상호 용접하고, 또 여러 단계의 정밀가공 공정을 통해서 정밀하게 가공할 필요가 있기 때문에 그에 따른 제조원가가 비싸게 형성되는 단점이 있다.

특히, 이너플런저의 내륜과 외륜 전체가 금속으로 구성되어 있기 때문에 무게가 무거울 수밖에 없다.

따라서 자동차 경량화에 역행되는 것은 물론이고, 솔레노이드 앗세이의 기능을 저하시키는 단점과 스테인레스의 경우에 성형성이 나쁜 관계로 이너플런저의 형상을 제한적으로 제조할 수밖에 없는 등 이너플런저의 구조에 많은 문제가 있었다.

한국 공개특허 제10-1983-0003671호(1983년06월22일.공개) 한국 등록특허 제10-1660641호(2016년09월21일.등록)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저는 솔레노이드 앗세이의 경량화와 원가절감에 기여하고, 이너플런저의 형상 다양화와, 이너하우징과의 마찰력을 줄일 수 있도록 하여 솔레노이드 앗세이의 기능을 향상시킬 수 있는 이너플런저를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 내륜과 외륜간의 결합력 증대와 외륜의 상단, 하단이 내륜에 의해 견고하게 받쳐짐으로써, 외륜이 이탈하는 것을 효과적으로 방지함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저는, 코일보빈이 결합되는 외륜과 이너하우징에 결합되는 내륜으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 이너플런저의 내륜은 성형성이 우수한 절연체 합성수지로 성형되며, 이너플런저를 구성하는 합성수지로 구성된 내륜의 외주연에는 자성체 금속이 외륜으로 인서트되어 있다.

상기 금속으로 구성된 외륜은 절연체 합성수지로 구성된 내륜과 견고한 결속을 위해 입구는 좁고 내부로 갈수록 넓어지는 형태로 3개 이상 걸림홈이 형성되어 있고, 상기 걸림홈에는 내륜을 구성하는 합성수지가 채워지고, 외륜의 하단에는 내륜과 일체로 형성된 받침편이 일체로 구성되어 있다.

상기 합성수지로 구성된 내륜의 내면에는 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈이 상하 지지부 사이에 형성되어 있다.

클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저의 제조방법은, 금형에 의해서 사출성형되는 것으로서, 상기 금형은 이너플런저의 외륜을 인서트하기 위한 공간과 상기 공간의 하부에 외륜의 하단을 받쳐줄 수 있는 받침턱이 있고, 내륜과 일체로 형성된 받침편을 형성하기 위한 공간과 내륜을 성형하기 위한 공간으로 구성된 금형본체와 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈이 내륜의 상하 지지부 사이에 형성될 수 있도록 언터컷성형부가 있는 코어로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 금형본체에 형성된 이너플런저의 외륜을 인서트하기 위한 공간에 자성체 금속으로 구성된 외륜을 넣어 외륜의 하단이 받침턱에 밀착되게 하고, 금형본체의 가운데 언터컷성형부가 있는 코어를 결합한 후, 사출에 의해서 비자성체 합성수지로 내륜을 형성하는 것으로 이너플런저를 제조하는 것이 본 발명에 특징이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 솔레노이드 앗세이를 구성하는 이너플런저의 내륜이 합성수지로 구성되고 외륜은 자성체 금속으로 구성되었기 때문에 솔레노이드 앗세이의 생산성 향상과 원가절감에 기여할 수 있다.

특히, 외륜에 형성된 걸림홈과 내륜에 형성된 받침편에 의해서 외륜과 내륜이 견고한 결속이 가능하기 때문에 솔레노이드 앗세이의 품질을 향상시키는데 기여할 수 있는 장점이 있다.

또한, 사출에 의해서 내륜이 성형되기 때문에 이너플런저의 형상을 다양하게 할 수 있을 뿐만 아니라 경량화할 수 있고, 이너하우징과의 마찰력을 줄일 수 있도록 구성되었기 때문에 슬라이드 작용이 원활해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이너플런저의 구성을 보인 사시도
도 2는 본 발명에 의한 이너플런저의 구성을 보인 단면도
도 3은 도 2의 A-A선 단면도
도 4는 본 발명에 의한 이너플런저가 설치된 솔레노이드 앗세이의 일부를 보인 단면도
도 5는 본 발명에 의한 이너플런저를 제조하기 위한 금형의 일부를 보인 단면도
도 6은 본 발명에 의한 이너플런저를 성형하는 상태의 일부분을 보인 단면도
도 7은 본 발명에 의한 이너플런저가 금형에서 탈형된 일부분을 보인 단면도

이하, 본 발명에 따른 이너플런저 및 그 제조방법에 대해 더욱 상세히 설명하고자 하는바, 이러한 설명은 본 발명을 구현하기 위한 실시 예를 기준으로 한 것으로서, 본 발명이 추구하는 기술적 사상을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents) 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한, 인정되어야 함은 당연하다.

본 발명에 의한 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저의 구성을 첨부된 도면과 관련하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 의하여 살펴보면, 본 발명의 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저(1)는, 솔레노이드 앗세이를 구성하며, 전자력을 형성시키는 코일보빈(10)이 결합되는 이너플런저의 외륜(3)과, 상기 외륜에 일체로 구성되어 이너하우징(20)에 결합되는 내륜(2)으로 구성되며, 이렇게 구성된 이너플런저는 코일보빈(10)에 형성되는 전자력에 의해서 이너하우징(20)에서 왕복이동하는 작용을 한다.

상기와 같은 작용을 하는 이너플런저(1)의 내륜(2)은 성형성이 우수한 절연체 합성수지로 성형되며, 상기와 같이 합성수지로 구성된 내륜(2)의 외주연에는 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)이 인서트되어 있다.

상기 금속으로 구성된 외륜(3)은 절연체 합성수지로 구성된 내륜(2)과 견고한 결속을 위해 3개 이상 걸림홈(3-1)을 균등한 각도로 분배하여 형성하였고, 걸림홈(3-1)은 외륜의 상하 길이방향 전체에 형성하였으며, 이러한 상기 인서트 사출과정에서 걸림홈(3-1)에는 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 채워진다.

상기 걸림홈(3-1)은 입구가 좁고 내측이 넓게 확장되는 형태로서 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 걸림홈(3-1)에 꼭 맞게 채워지면 서로 간에 견고한 결합이 이루어지는 것은 물론, 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 수축변형되더라도 서로 간에 틈새나 움직임이 발생하는 것을 완벽하게 막아주고, 특히 걸림홈(3-1)의 형태가 입구가 좁고 내측이 넓게 확장되는 특성에 따라 내륜(2)이 중심 쪽으로 수축하는 것을 억제하여 갭 발생을 최소화 할 수 있게 된다.

아울러 내륜(2)을 성형시 외륜(3)의 상단이 걸리는 걸림턱(2-4)을 형성하고 외륜(3)의 하단에 해당하는 위치에는 내륜(2)의 하단으로부터 일체로 돌출되는 형태로 받침편(2-2)을 형성하여 외륜(3)의 상하단을 받쳐주면서 외륜이 상하부 방향으로 이탈하는 것을 원천적으로 방지하도록 구성한 것이다.

상기 합성수지로 구성된 내륜(2)의 내면에는 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈(2-1)이 상하 지지부(2-3) 사이에 형성되어 있다.

도면의 미설명부호 10-1은 코일을 의미하는 것이다.

본 발명에 의한 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저의 제조방법은 금형과 인서트 성형으로 이루어진다.

도 5 및 도 6을 통하여 이너플런저를 인서트 성형하기 위한 금형을 살펴본다.

금형(50)은 금형본체(30)와 코어(40)로 구성되는데, 금형본체(30)는 이너플런저의 외륜(3)을 인서트하기 위한 외륜삽입공간(30-1)을 갖고, 상기 외륜삽입공간(30-1)의 하부에 외륜(3)의 하단을 받쳐줄 수 있는 받침턱(30-4)을 형성하며, 내륜(2)과 일체로 형성된 받침편(2-2)을 형성하기 위한 받침편성형공간(30-3)과 내륜(2)을 합성수지로 성형하기 위한 내륜성형공간(30-2)으로 구성된다. 코어(40)는 내륜(2)에 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈(2-1)이 내륜의 상하 지지부(2-3) 사이에 형성될 수 있도록 언터컷성형부(40-1)가 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 금형(50)에서 자성체인 금속으로 된 외륜(3)을 삽입한 후 합성수지로 내륜(2)을 성형하는 과정에서 외륜(3)이 인서트되도록 성형한다.

구체적으로 살펴보면, 금형본체(30)에 형성된 이너플런저의 외륜을 인서트하기 위한 외륜삽입공간(30-1)에 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)을 넣어 외륜의 하단이 받침턱(30-4)에 밀착되게 하고, 금형본체(30)의 가운데 언터컷성형부(40-1)가 있는 코어(40)를 결합한 후, 사출기에 의한 사출을 진행한다.

사출에 의해서 비자성체 합성수지로 내륜(2)을 형성하여 합성수지로 구성된 내륜(2)의 외주연에는 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)이 인서트 된 이너플런저(1)를 성형하고 탈형하는 것으로 이너플런저(1)를 제조하는 것이다.

이러한 과정에서 외륜(3)에 형성된 걸림홈(3-1)에 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 채워지면서 내륜(2)과 외륜(3)이 견고하게 결합이 이루어지고, 동시에 금형본체(30)의 하부에 형성한 받침편성형공간(30-3)에도 합성수지가 채워지면서 내륜(2)의 하단에 받침편(2-2)이 일체로 성형되면서 외륜(3)을 받쳐주는 형태로 인서트 사출이 완성되는 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저에 관한 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 자동차 차동장치의 클러치용 솔레노이드 앗세이의 기본적인 작용을 살펴본다.

자동차 차동장치에 장착되고 차동장치를 구성하는 이너하우징(20)에 결합되어진 상태에서 차동장치의 작동을 필요로 할시 전기가 코일보빈(10)에 공급되어 전자력을 형성시킨다.

그러면, 코일보빈(10)에서 발생하는 자기장에 의한 전자기력에 의해서 이너플런저(1)가 이너하우징(20)을 따라 이동하는 작용을 하는 것이다.

상기와 같은 작용을 하는 것은 자동차 차동장치의 클러치용 솔레노이드 앗세이의 일반적인 작용이므로 구체적인 설명은 생략하고 이너플런저의 구성에 대한 작용만을 살펴본다.

먼저, 코일보빈(10)에서 발생하는 자기장에 의한 전자기력에 의해서 이너플런저(1)가 이너하우징(20)을 따라 이동하는 작용을 할 때, 이너플런저(1)를 구성하는 내륜(2)이 합성수지로 구성되어 있기 때문에 전자기력에 영향을 덜 받게 되므로 응답성이 향상되어 이너플런저(1)가 이너하우징(20)을 따라 이동하는 작용에 도움을 주게 된다.

특히, 비자성체 합성수지로 내륜(2)을 구성하면서 좀 더 간편하게 언터컷홈(2-1)이 내륜(2)의 내면 전체에 형성되었기 때문에 이너하우징(20)을 따라 왕복이동할 때 이너하우징(20)과의 마찰을 줄일 수 있게 됨으로써, 이너플런저가 마찰저항으로부터 해방되어 이너하우징(20)를 따라 왕복이동하는 작용을 할 때 도움을 주게 된다.

또한, 비자성체 합성수지로 이너플런저의 내륜(2)을 형성함으로써 성형성이 우수하여 이너플런저의 형상을 다양화할 수 있기 때문에 이너플런저의 형상에 따른 기능과 생산성을 향상시킬 수 있다.

이너플런저의 내륜(2)의 외주연에는 자성체 금속이 외륜(3)으로 인서트되어 있고, 특히 외륜(3)에 형성되어 있는 3개 이상 걸림홈(3-1)에는 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 채워져있기 때문에 외륜과 내륜이 지름방향으로 이격되는 것을 방지할 수 있고, 뿐만 아니라 외륜(3)의 상하단을 견고하게 받쳐주는 걸림턱(4-2)과 받침편(2-2)이 형성되어 있기 때문에 외륜과 내륜이 축방향으로 분리되는 것을 방지하게 됨으로서, 오랜기간 내구성을 유지할 수 있는 것이다.

그리고 이너플런저의 내륜(2)의 외주연에 인서트되어 있는 자성체 금속이 외륜(3)을 구성하고 있기 때문에 코일보빈(10)에서 발생하는 전자기력이 손실되지 않게 됨으로써 이너하우징에서 이너플런저가 원활하게 작동할 수 있는 것이다.

1: 이너플런저
2: 내륜
2-1: 언터컷홈
2-2: 받침편
2-3: 지지부
2-4: 걸림턱
3: 외륜
3-1: 걸림홈
10: 코일보빈
30: 금형본체
30-1: 외륜삽입공간
30-2: 내륜성형공간
30-3: 받침편성형공간
30-4: 받침턱
40-1: 언터컷성형부
40: 코어
50: 금형

Claims

이너플런저의 내륜(2)은 절연체 합성수지로 사출에 의해서 성형되고, 상기 합성수지로 구성된 내륜의 외주연에는 자성체 금속이 외륜(3)으로 인서트되어 구성되며, 상기 내륜의 내면에는 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈(2-1)이 상하 지지부(2-3) 사이에 형성된 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저에 있어서,
상기 금속으로 구성된 외륜은 절연체 합성수지로 구성된 내륜과 견고한 결속을 위해 3개 이상 걸림홈(3-1)을 구성하되, 상기 걸림홈은 외륜의 상하 길이방향 전체에 길게 형성하면서 입구가 좁고 내측이 넓게 확장되는 형태로 형성하며,
외륜(3)을 안착하기 위한 외륜삽입공간(30-1)과, 상기 공간의 하부에 외륜(3)의 하단을 받쳐줄 수 있는 받침턱(30-4)과, 내륜(2)과 일체로 형성된 받침편(2-2)을 형성하기 위한 받침편성형공간(30-3)과, 내륜(2)을 합성수지로 성형하기 위한 내륜성형공간(30-2)으로 구성된 금형본체(30)를 구비하며,
금형본체의 외륜삽입공간에 외륜을 삽입한 다음, 금형본체(30)의 가운데 코어(40)를 결합한 후 사출함으로써 비자성체 합성수지로 내륜(2)을 성형하여 합성수지로 구성된 내륜(2)의 외주연에는 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)이 인서트 된 이너플런저(1)를 성형하되, 외륜(3)에 형성된 입구가 좁고 내측이 넓게 확장되는 걸림홈(3-1)에 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 채워지면서 내륜(2)과 외륜(3)이 견고하게 결합이 이루어지고,
동시에 금형본체(30)의 하부에 형성한 받침편성형공간(30-3)에도 합성수지가 채워지면서 내륜(2)의 하단에 받침편(2-2)이 일체로 성형되면서 외륜(3)을 받쳐줌으로써 외륜의 상단을 받쳐주는 걸림턱(2-4)과 외륜의 하단을 받쳐주는 받침편(2-2)에 의해서 외륜의 상하단이 모두 받쳐져 외륜과 내륜이 축방향으로 분리되는 것을 방지하게 되고 내구성을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저.
이너플런저의 외륜(3)을 안착하기 위한 외륜삽입공간(30-1)과, 상기 공간의 하부에 외륜(3)의 하단을 받쳐줄 수 있는 받침턱(30-4)과, 내륜(2)과 일체로 형성된 받침편(2-2)을 형성하기 위한 받침편성형공간(30-3)과 내륜(2)을 합성수지로 성형하기 위한 내륜성형공간(30-2)으로 구성된 금형본체(30)와,
내륜(2)에 이너하우징과의 마찰을 줄일 수 있도록 언터컷홈(2-1)이 내륜의 상하 지지부(2-3) 사이에 형성될 수 있도록 언터컷성형부(40-1)가 있는 코어(40)를 준비하는 단계;와,
금형본체(30)에 형성된 이너플런저의 외륜을 안착하기 위한 공간(30-1)에 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)을 넣어 외륜의 하단이 받침턱(30-4)에 밀착되게 안착시키는 단계;와,
금형본체(30)의 가운데 언터컷성형부(40-1)가 있는 코어(40)를 결합하는 단계;와,
사출기에 의한 사출에 의해서 비자성체 합성수지로 내륜(2)을 성형하여 합성수지로 구성된 내륜(2)의 외주연에는 자성체 금속으로 구성된 외륜(3)이 인서트 된 이너플런저(1)를 성형하되, 외륜(3)에 형성된 걸림홈(3-1)에 내륜(2)을 형성하는 합성수지가 채워지면서 내륜(2)과 외륜(3)이 견고하게 결합이 이루어지고, 동시에 금형본체(30)의 하부에 형성한 받침편성형공간(30-3)에도 합성수지가 채워지면서 내륜(2)의 하단에 받침편(2-2)이 일체로 성형되면서 외륜(3)을 받쳐주는 형태로 인서트 사출이 완성되는 단계; 및
이너플런저(1)를 금형에서 탈형하는 단계;로
이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 차동장치 클러치용 솔레노이드 앗세이의 이너플런저 제조방법.