KR100237721B1 - 피 아이어닝 면을 갖는 가공소재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이어닝(ironing)가공의 경우, 정형면의 단부에서 돌출되는 버르(burr) 발생을 억제할 수 있는 가공소재를 제공하는 것으로서, 아이어닝 가공이 실행되는 가공소재(21)의 피 아이어닝 면(8c,8d)의 단부에 아이어닝 가공을 끝내는 아이어닝 펀치(24)의 미끄럼 운동에 따라서 동일 미끄럼 운동 방향에 발생하는 왜곡변형을 피하는 경사면(23a,23b)을 형성하여 단면에 발생하는 버르의 발생을 억제하도록 이루어진 것이다.

Description

피 아이어닝 면을 갖는 가공소재

본 발명은 아이어닝(ironing) 및 성형가공(forming)에 의해 정형화(整形)되는, 피 아이어닝 면을 갖는 가공소재에 관한 것이다.

단조 및 업셋팅(프레스)성형등, 소성가공을 이용하여 성형되는 기계부품등이나 관통구멍을 갖는 부품등은 형상의 치수정밀도를 높이기 위해 제품에 근사한 형상으로 성형된 가공소재(피가공재)에 아이어닝 가공을 시행하여 소정의 치수정밀도를 갖는 제품으로 정형(整形)하는 것이 실행되고 있다.

예를들면, 본 출원인은 일본 특허출원 평6-75517호(일본 특허 공개공보 평 7-256377호)에서 이와같은 방법을 이용하여 오토메틱 트랜스미션의 스타터 링기어를 제조하는 것이 제안되어 있다.

아이어닝 가공의 대다수는 제12(a)도에 도시하듯이 소성가공후의 치수정밀도가 요구되는 가공소재(b)를 고정하여 두며, 이 가공소재(b)의 정형면으로 되는 피 아이어닝 면(c)의 표면을, 상기 피 아이어닝 면(c)의 벽면 두께를 감소시키는 것 같은 형상을 갖는 펀치(d; 가공공구)로 밀어누르도록(押壓) 미끄럼운동시켜 피 아이어닝 면(c)를 포함하는 부위를 소정의 치수나 형상으로 정형하고 있다. 그리고, 정형후 펀치(d)를 가공소재(b)에서 인발작업으로 원래의 위치로 복귀하도록 되어 있다.

여기에서 이와같은 아이어닝 가공은, 펀치(d)로 정형한 정형면의 단부에 버르(g)가 발생하는 일이 있었다.

이와같은 현상은, 가공한 가공소재(b)의 부위가 펀치측으로 탄성회복 되고자 하는 힘(제12(b)도중의 화살표 e)에 의해 인발 공정의 펀치(d)와 가공소재(b)와의 접촉면 사이에서 큰 마찰저항을 불러 일으키며, 이 마찰저항으로 가공소재(b)의 정형면이 펀치(d)에 의해 끌려드는 거동이 일어나 미끄럼운동 방향으로 왜곡(변형), 정형면의 일부가 펀치(d)의 인발측의 단면에서 바늘형상으로 돌출되는 버르(g)로 되어 나타난다고 생각하고 있다.

이러한 버르(g)의 발생은, 제품에 의해서는 외관성이 손실되거나, 성능저하를 불러 일으키는등의 영향이 있어서 개선이 요망되고 있다.

본 발명에서는 상기의 문제점에 착안하여 이루어진 것으로서 그 목적으로서는 아이어닝 가공의 경우, 정형면의 단부에서 돌출되는 버르 발생을 억제할 수 있는 가공소재를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 피 아이어닝 면을 가지며, 상기 피 아이어닝 면을 펀치부재에 의해 밀어눌러(押壓) 미끄럼운동 하는 것에 의해 아이어닝 가공되어 정형되는 가공소재에 있어서, 상기 피 아이어닝 면의 단부에 상기 아이어닝 가공에서 상기 펀치부재의 압력접촉 미끄럼운동에 따라서 그 미끄럼 운동방향에 발생하는 왜곡변형을 피하도록 경사부를 형성한 것이다.

이것에 의해 펀치부재가 인발되는 공정의 경우, 펀치부재의 끌어들임에 따라서 정형면(피 아이어닝 면)의 단부에서 같은 정형면(피 아이어닝 면)의 일부가 국소적으로 돌출되는 현상은 상기 경사부에 의해 허용되게 이루어지며, 가공소재의 단면에 버르가 발생하는 것이 억제된다.

바람직하게는 경사부는 그 경사각이 45도 미만으로 이루어지도록 설정하면 좋으며, 또한 30도 근방으로 이루어지도록 설정하여도 좋다. 버르의 억제는 경사부가 피 아이어닝 면에서 상기 각도 미만의 경사각으로 형성되면 유효하게 되며, 특히 30도에 가까우면 더욱 효과를 발휘할 수 있다.

제1도는 본 발명의 제1실시예의 아이어닝 가공이 시행되어 있는 판금제의 링기어를 설명하기 위한 사시도.

제2도는 제1도의 링기어 주위의 단면도.

제3(a)도 및 제3(b)도는 제1도의 링기어의 구조를 설명하기 위한 사시도.

제4(a)도 내지 제4(c)도는 판금제의 링기어가 단조 및 업셋팅에 의해 성형될때 까지의 공정을 설명하기 위한 사시도.

제5도는 아이어닝 가공전의 링기어의 이빨주위를 설명하기 위한 사시도.

제6도는 제5도에서 화살표 X방향에서 본 링기어의 이빨 사시도.

제7도는 단조 및 업셋팅 가공후에 실행되는 아이어닝 가공을 설명하기 위한 사시도.

제8(a)도 내지 제8(d)도는 상기 아이어닝 가공이 이빨에 시행될때까지의 공정을 설명하기 위한 설명도.

제9(a)도 및 제9(d)도는 왜곡변형을 피하는 경사면의 유무의 상위에 의한 가공소재의 버르 발생의 유무를 설명하기 위한 단면도.

제10(a)도 내지 제10(d)도는 본 발명의 제2실시예의 주요부인 구멍부를 갖는 가공소재를 대상으로한 버르 발생의 억제효과를 설명하는 설명도.

제11도는 본 발명의 제3실시예의 주요부를 설명하기 위한 설명도.

제12(a)도 내지 제12(c)도는 아이어닝 펀치로 가공소재에 아이어닝 가공을 시행한 때에 발생하는 버르 발생의 거동을 설명하기 위한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 드라이브 플레이트 4 : 스타터 장치

5 : 링기어 8c, 8d : 피 아이어닝 면

21 : 가공소재 23a, 23b : 경사부

이하, 본 발명을 제1도 내지 제9(b)도에 나타내는 제1실시예에 의거하여 설명한다.

제1도는 예를들면 자동차용 오토메틱 트랜스미션장치의 외관을 나타내며, 도면에서 부호 1은 상기 장치의 인풋 샤프트부이다.

엔진(도시생략)의 출력을 받는 인풋 샤프트부(1)는 제2도에 도시하듯이 토오크 컨버터(2)를 통해 변속기부(2a)에 접속된다.

토오크 컨버터(2)의 컨버터 터빈(도시생략)을 덮는 커버(2b)의 전면부에는 드라이브 플레이트(3)가 장착되어 있다.

드라이브 플레이트(3)는 원판형상으로 성형되어 있으며, 외주단부에는 스타터 장치(4)의 피니언 기어(4a)와 이빨 맞물림이 자유로운 판금제의 기어, 예를들면 링기어(5)가 일체로 설치되어 있다.

또한, 스타터 장치(4)의 피니언 기어(4a)는 스타터 장치(4)의 회전축 선단부에 축방향으로 이동가능하게 설치되어 있으며, 모터부(4b)가 통전에 의해 운전되며, 회전축(4c; 제2도에만 도시)이 링기어(5)측으로 돌출되며, 피니언 기어(4a)를 링기어(5)에 이빨을 맞물리는 것이다.

이 링기어(5)는 제3(a)도 및 제3(b)도에 도시하듯이 예를들면 판금제의 드라이브 플레이트(3)의 외주단부를 축중심과 거의 평행한 방향으로 바깥측으로 절곡되어 형성되는 고리형상의 둘레벽(7)의 외주부에 일본 특허공개 평6-75517호 공보에 명시되어 있는 단조 및 업셋팅 성형을 이용하여 피니언 기어(4a)의 출입(突入)을 가이드하는 모따기부(8b, bevel portion)를 갖는 이빨(8..)를 형성하고 있다. 즉, 링기어(5)는 드라이브 플레이트(3)와 공통인 원판형상으로 타발된 박판의 평판(9)이 이용된다. 그리고, 이 평판(9)에 제4(a)도에 도시되는 상 펀치(9a), 하 펀치(9b), 다이(9c)로 차례로 가공을 시행하여 외주 단부에 둘레벽(7)을 형성하며, 이 둘레벽(7)을 이빨형상으로 대응한 금형(10)내에서 단조 및 업셋팅 성형한 후 아이어닝 가공을 시행하여 필요한 이빨형상, 또는 필요한 치수정밀도를 갖는 다수의 이빨(8..)을 형성하고 있다.

구체적으로는 예를들면 단조 및 업셋팅 성형전에는 제4(b)도에 도시하듯이 예비 이빨형성으로서, 둘레벽(7)의 양측을 내주면에 둘레벽(7)의 축심방향에 따라서 산형상의 돌출조(11, ridge)가 소정의 간격으로 형성된 상 펀치(12a)와, 외주면에 돌출조(11)와 조합되는 골형상의 이빨부(13)가 소정의 간격으로 형성된 다이(14; die)로 끼여장착되는 드로잉 성형을 시행한다. 또한, 부호 12b는 하 펀치를 나타낸다. 그후 제4(c)도에 나타내듯이 예비이빨 형성품(15)의 둘레벽(7)을 원하는 이빨 형상에 대응한 돌출조(도시생략)을 갖는 상 펀치(17a)와, 동일 이빨형상부(18)를 갖는 다이(19)와 양자간에 둘레벽(7)을 선단에서 밀어넣도록 끼어장착되는 단조 및 업셋팅 펀치(20)와 이빨 폭방향 한쪽측에 단면과 이빨면이 이루는 한쪽측의 코너부에 결합 가이드용의 개방된 선단을 형성하기 위한 개방된 선단 가공부(17c)가 형성된 하 펀치(17b)를 이용하여 단조 및 업셋팅 성형된다.

이것에 의해, 이빨형상부(18)의 형상에 따르고, 또한 개방된 선단 가공부(17c)에 따라, 모따기부(개방선단면)(8b, bevel portion)가 형성되어 이빨(8...)을 갖는 가공소재(피가공물)(21)가 형성된다.

이 가공소재(21)의 이빨(8...)의 각부에는 상기 단조 및 업셋팅 성형을 이용하여 아이어닝 가공의 펀치 인발시 발생하는 왜곡변형을 피하는 경사면(23a,23b)이 형성되어 있으며, 아이어닝 가공에 구비되어 있다.

여기에서 경사면(23a,23b)에 관하여 설명하기 전에 단조 및 업셋팅 성형후에 실행되는 아이어닝 가공에 관하여 설명하면, 아이어닝 가공은, 예를들면 제7도 및 제8도의 개략도에 나타나듯이 금형(22)의 상·하 다이(22a,22b)에서 가공소재(21)를 고정하여 두며, 예를들면 소정의 이빨측면 형상이 규정된 아이어닝 펀치(24)(펀치부재에 상당)를 피 정형면(피 아이어닝 면)으로 되는 이빨면에 대하여 밀접하면서 겹치도록 모따기부(8b, bevel portion)가 있는 한쪽측(개방 선단면 측)에서 이빨폭 방향으로 왕복운동(아이어닝 펀치 24의 압출·인발)시키는 것으로 실행된다.

이때, 아이어닝 펀치(24)의 가공면은 예를들면 이빨 양측의 이빨면을 형성하는 벽면의 두께를 줄이는 소정 이빨면 형상으로 형성되어 있기 때문에 아이어닝 펀치(24)의 미끄럼 운동에 의해 이빨(8)의 양측 부위가 소정의 치수와 형상으로 형성된다.

이어서 가공소재(21)에 형성된 경사면(23a,23b)에 관하여 설명한다.

경사면(23a,23b)은 예를들면 제5도 및 제6도에 나타내듯이 아이어닝 펀치(24)에 의해 취급되는 이빨(8...)의 이빨면 부분, 즉 모따기부(8b)가 있는 이빨측면(8c)에 있어서는 아이어닝 펀치(24)의 인발 방향측의 단부으로 되는 부분, 이빨측면(8c)과는 반대측의 이빨측면(8d)에 있어서는 아이어닝 펀치(24)의 인발 방향측의 단부에 존재하는 코너부(8e)에 형성되어 있다.

구체적으로는 이빨측면(8c)의 경사면(23a)은 아이어닝 펀치(24)의 인발 방향의 단부으로 되는 모따기부(8b)의 기단부 중에서 아이어닝 가공대(25)에서 상기 아이어닝 가공대(25)의 외측까지의 부위전체에 형성되어 있다.

상세하게는 경사면(23a)는 모따기부(8b)로 이루어지며 스타터 장치(4)의 피니언 기어(4a)의 스무드하게 결합하는데에 적합한 각도 β, 예를들면 모따기부 각 45도와는 다르며 복귀 아이어닝 펀치(24)의 미끄럼 운동에서 발생하는 왜곡변형(이발측면 8c의 표면층의 변형)을 피하는데 적합한 각도 α, 예를들면 각도 30도에서 이빨 앞측으로 향하여 내려가는 면으로 형성되어 있다.

또한, 이빨측면(8d)의 경사면(23b)은 복귀 아이어닝 펀치(24)의 미끄럼 운동으로 발생하는 왜곡변형(이빨측면 8d의 표면층의 변형)을 피하기 위해 적합한 각도 α, 예를들면 각도 30도로 코너부(8e)를 모따기하도록 형성되어 있다.

이와같이 가공소재(21)의 피 아이어닝 면의 단부에 경사면(23a,23b)가 형성되어 있으면, 단조 및 업셋팅 성형후 치수정밀도가 높아지며, 전술한 아이어닝 가공을 가공소재(21)의 이빨(8...)에 시행하면 복귀 아이어닝 펀치(24)가 원인이 된 단부면에서 바늘형상으로 돌출하는 버르(26)의 발생이 억제된다.

즉, 아이어닝 가공은 예를들면 제8(a)도 및 제8(b)도에 나타내듯이 화살표 S로 나타내는 왕복측에 아이어닝 펀치(24)가 진행되는 것에 의해 이빨측면(8c,8d)의 표면층이 취급되어 상기 부분이 소정의 형상으로 정형된다.

그리고, 이 아이어닝 펀치(24)가 복귀공정의 경우, 제8(c)도에 나타내듯이 가공된 부분 즉, 이빨측면(8c,8d)부위에서 발생하고 있는 탄성회복력(가공된 부분이 펀치측으로 탄성회복되고자 하는 힘)으로서 아이어닝 펀치(24)와의 접촉부 사이에서 커다란 마찰저항을 불러 일으키며 표면층의 조직이 복귀 아이어닝 펀치(24)로 끌려들어 왜곡(변형)을 발생시킨다. 또한 화살표 R은 아이어닝 펀치(24)의 인발 방향을 나타낸다.

여기에서 아이어닝 펀치(24)의 인발(引拔) 방향측의 정형면의 단부에는 각각 모따기부를 이루는 경사면(23a,23b)이 형성되어 있기 때문에 정형면의 일부가 단부면에서 국소적으로 돌출되는 거동은, 예를들면 제8(d)도의 확대도 중의 2점쇄선으로 도시하듯이 경사면(23a,23b)으로 형성되는 공간내를 채우는 거동으로 되어 피할 수 있다.

이결과, 가공소재(21)의 단부면에 있어서의 버르 발생이 억제되며, 품질이 우수한 링기어(5), 즉 고품질의 제품이 얻어진다.

특히 버르 발생의 억제는 경사면(23a,23b)의 각도 α가 피 정형면의 표면에서 45도 미만의 각도로 된때에 유효하게 활동하며 또한, 30도 근방의 각도로 한 때 가장 유효하게 활동하였다.

즉, 실험한 결과 제9(b)도에 나타내듯이 각도 α를 45도로 설정하여 아이어닝 가공을 실행한 때는 정형면 단부에는 0.4mm정도의 현저한 버르의 발생을 볼수 있었지만, 그 각도 미만에서는 버르의 발생이 억제되는 것이 확인되며, 특히 각도 α를 30도로 설정한 때는 제9(a)도에 나타내듯이 버르의 발생이 거의 없는 상태로까지 억제된 것이 확인되었다.

즉, 제품의 기능면을 고려하여 가능한한 적은 각도 α로 설정하면 버르의 발생이 유효하게 억제되는 것이었다.

특히 왜곡변형을 피하기 위한 구조를 상기한 바와 같이 스타터 장치(4)의 피니언 기어(4a)와 이빨결합하여 링기어(5)에 적용하면, 즉 피니언 기어(4a)와의 이빨결합을 순조롭게 하는 45도의 모따기부(8b)로 하고, 상기 모따기부 각도보다 작은 각도 즉, 30도의 경사면이 형성되는 복합면으로 하면, 피니언 기어(4a)와 링기어(5)가 이빨결합되는 이빨결합면적의 저하를 억제하면서 버르의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 피니언 기어(4a)와 링기어(5)와의 이빨결합의 스무드성이 향상된다.

통상, 스타터 장치(4)의 피니언 기어(4a)는 모터부의 통전에 의해 피니언 기어(4a)의 이빨과 링기어(5)의 외주부를 향해 돌출되며, 피니언 기어(4a)의 이빨과 링기어(5)의 이빨(8...)등이, 피니언 기어(4a)의 이빨에 형성되어 있는 45도의 모따기부(도시생략)와 링기어(5)의 45도 모따기부(8b)접촉을 받아 가이드되면서 이빨 결합된다.

이 때문에 30도 각도로 설정되어 있는 경사면 부분이 있으면, 그 부위에서 결합이 스무드하게 실행되도록 된다.

또한 실시예에서 본 발명을 링기어에 적용한 예를 열거하였지만, 이것에 한정되지 않고 다른 예를 적용하여도 좋다.

그 한 예로서 제10도에 제2실시예로서 나타낸다.

본 실시예에서는 예를들어 구멍을 내는 가공으로 가공된 구멍(30)을 갖는 기계부품의 가공소재(31)를 다이(32a)로 고정하여 두며, 이 가공소재(31)의 구멍(30)을 예를들면 아이어닝 펀치(32; 펀치부재에 상당)의 왕복운동에 의해 아이어닝 가공할 때의 경우를 나타내고 있다.

즉, 이와같은 구멍부의 아이어닝 가공에서도 구멍(30)의 내주면 단부에는 아이어닝 펀치(32)를 인발(引拔) 공정의 경우 상기 펀치(32)의 당김에 따라서 단부면에 버르가 발생한다.

그래서, 제2실시예는 제1실시예와 동일하게 아이어닝 펀치(32)의 인발 방향측의 내주면 단부에 각도 α가, 예를들면 30도로 설정된 경사면(33)을 형성하여 버르 발생을 억제한 것으로서, 제1실시예와 동일부분에는 동일 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예는 기계부품의 기능을 얻는 상태에서 예를들면 45도의 모서리(34)가 단부면에 형성된 가공소재(31)를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 제11도에 나타낸 제3실시예와 같은 왜곡변형 허용용의 경사면(33)만을 가공소재(31)에 형성하여 버르 발생을 억제할 수 있다.

물론, 이밖의 기계부품등, 통공 부품등으로 아이어닝 가공이 실행되는 가공소재에도 적용되는 것은 기정사실이다.

Claims (3)

1. 피 아이어닝 면(8c,8d)을 가지며, 상기 피 아이어닝 면을 펀치부재(24)에 의해 밀어눌러(押壓) 미끄럼운동하는 것에 의해 아이어닝 가공되어 정형되는 가공소재(21)에 있어서, 상기 피 아이어닝 면(8c,8d)의 단부부(8e)에 상기 아이어닝 가공에서 상기 펀치부재(24)의 눌러 접촉하는 미끄럼운동에 따라서 그 미끄럼 방향에 발생하는 왜곡변형을 피하는 경사부(23a,23b)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 피 아이어닝 면을 갖는 가공소재.
2. 제1항에 있어서, 상기 경사부(23a,23b)는 그 경사각이 45도 미만으로 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 피 아이어닝 면을 갖는 가공소재.
3. 제2항에 있어서, 상기 경사부(23a,23b)는 그 경사각이 30도에 가깝게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 피 아이어닝 면을 갖는 가공소재.

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