KR100271692B1 - Method for the non-cutting production of the hub of a hubbed transmission component and device therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변속부품용 허브(27)를 비절삭 방식으로 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 메인 스핀들(4)의 공구(3)에 의해 지지되며 하나 또는 다수의 프레스 롤러(9,10)에 대해 회전하는 시이트 블랭크(21)가 스톱(8) 또는 공구에 배치된, 시이트 블랭크를 관통하는 핀(5) 둘레에서 프레스 롤러를 이용한 프레스에 의해 시이트 블랭크로부터 돌출한 원통형 돌출부(7)로 성형된다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a transmission hub (27) in a non-cutting manner. A sheet blank 21 supported by the tool 3 of the main spindle 4 and rotating about one or more press rollers 9, 10 passes through the sheet blank, disposed on the stop 8 or the tool. It is formed into a cylindrical protrusion 7 protruding from the sheet blank by a press using a press roller around the pin 5.
Description
본 발명은 시이트 모재로부터 변속부품용 허브를 비절삭 방식으로 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for producing a hub for transmission parts from a sheet base material in a non-cutting manner.
기어림 또는 풀리, 특히 풀리-V-풀리로서 형성된 변속 부품은 자동차조립 분야에서 광범위하게 사용되며, 최근에는 종종 모재로부터 프레스에 의해 제조된다. 이 경우, 치형 및, 또는 홈의 형성은 마찬가지로 프레스 방법에 의해 가능하지만, 필요한 허브의 형성에는 어려움이 있다. 실제의 허브는 회전축의 영역에서 샤프트, 축 또는 저널에 연결되는 회전 풀리의 슬리브형 부분이다.Transmission parts formed as gears or pulleys, in particular as pulley-V-pulleys, are used extensively in the field of automotive assembly, and in recent years are often manufactured by presses from the base metal. In this case, the formation of teeth and / or grooves is similarly possible by the press method, but there is a difficulty in forming the necessary hub. The actual hub is the sleeved portion of the rotating pulley which is connected to the shaft, shaft or journal in the region of the rotating shaft.
이러한 부품은 예컨대 미합중국 특허 제 2,696,740호에 개시된다.Such parts are disclosed, for example, in US Pat. No. 2,696,740.
선행기술에서 변속부품용 허브는 예비 제조된 원통형 슬리브 부품이 변속 부품에 결합되는 방식으로 제조되며, 결합방법으로는 종래에는 4가지 방법, 즉 두 부품의 납땜, 두 부품의 용접, 마찰 용접에 의한 두 부품의 결합 및 단조방법에 의한 변속 부품의 제조가 사용된다.In the prior art, the hub for shift parts is manufactured in such a way that the prefabricated cylindrical sleeve part is joined to the shift part, and there are four methods of joining, namely, by soldering two parts, welding two parts, and friction welding. The manufacture of transmission parts by means of the joining and forging of two parts is used.
전술한 첫 번째 3가지 방법은 필수적인 열처리에 의해 실제의 변속부품이 불리한 영향을 받는다는 단점을 갖는다. 용접이 이루어지면, 용접 심(seam)의 추후 처리가 필요하다. 선반에 거는 부품으로서 허브를 제조하는 비용도 비교적 높다.The first three methods described above have the disadvantage that the actual transmission parts are adversely affected by the necessary heat treatment. If welding is made, further processing of the weld seam is required. The cost of manufacturing a hub as a part to be racked is also relatively high.
열처리로 인한 변속부품의 뒤틀림은 일정한 처리방법에 의해 후속적으로 제거되어야 한다.Warping of transmission parts due to heat treatment should be subsequently removed by a certain method of treatment.
이와 같은 평탄하지 않은 제조공정의 변속부품은 불량률이 매우 높다.Transmission parts of such an uneven manufacturing process have a very high defective rate.
단조된 변속부품의 사용은 많은 비용을 필요로 하며, 더욱이 원하지 않는 금속 경화를 일으킨다. 즉, 구조가 변화함으로써, 기어림으로서 또는 벨트 풀리의 흠으로서 변속부품의 후속적 적용이 매우 어려워진다. 이러한 변속부품의 표면은 벗겨지며, 이것은 부가의 처리단계를 필요로 한다.The use of forged transmission parts is costly and, moreover, causes unwanted metal hardening. That is, as the structure changes, subsequent application of the transmission part as a gear or a flaw of the belt pulley becomes very difficult. The surface of such transmission parts is peeled off, which requires additional processing steps.
요약하면, 비교적 작은 변속부품에 허브를 고정시키기 위한 종래의 결합 방법은 비용의 지출이 높으며, 제조시 불량율이 높으며, 재료상에 변속부품의 유효 수명을 결정하는 바람직하지 않은 영향이 발생한다.In summary, the conventional coupling method for securing the hub to a relatively small transmission part is expensive, has a high defect rate in manufacturing, and has an undesirable effect on determining the useful life of the transmission part on the material.
간행물 "Blech, Rohre, Profile 1980", 페이지 660에는 시이트 성형부품으로서 외부 박판 지지체를 제조하는 것이 공지되어있다. 여기서는, 상기 외부 박판 지지제가 2개의 프레스 통로에서 제조된다. 상기 외부 박판 지지체의 제조를 위해서는 총 27개의 가공단계가 필요하다. 즉, 10번의 드로잉 공정, 7번의 측정 공정, 2번의 마무리 공정, 7번의 절삭 공정 및 1번의 스웨이징 공정이 필요하다. 드로잉 작업에 의해 구조가 균열된다. 즉, 재료 구조가 피로해진다. 또한, 드로잉 공정은 통상적으로 변속부품에서 불리하게 작용하는 부정확성을 수반한다.In publication "Blech, Rohre, Profile 1980", page 660 it is known to produce an outer sheet support as a sheet molded part. Here, the outer sheet support is produced in two press passages. A total of 27 processing steps are required for the production of the outer sheet support. That is, ten drawing steps, seven measuring steps, two finishing steps, seven cutting steps, and one swaging step are required. The structure is cracked by drawing. That is, the material structure becomes tired. In addition, the drawing process usually involves inaccuracies that adversely affect the transmission parts.
본 발명의 목적은 변속부품의 재료구조에 불리한 영향을 주지 않으면서, 전술한 방법을 간소화하고 하나의 작업 공정에서 수행하는 것이다.It is an object of the present invention to simplify the method described above and to carry out in one work process, without adversely affecting the material structure of the transmission component.
상기 목적은 특허청구의 범위 제1항 및 3항의 특징에 의해 달성된다.This object is achieved by the features of claims 1 and 3.
상기 방법을 실시하기 위한 장치는 제2항 및 7항에 제시된다.An apparatus for carrying out the method is presented in claims 2 and 7.
달리 표현하면, 선행기술과는 달리 -변속 부품을 제조하기 위한 전술한 단조 방법 및 드로잉 방법외에- 동시에 제작되는 허브와 함께 하나의 축방향 샤프트 둘레에 놓인 모재로부터 얻으며 적합한 프레스 공정에 의하여 일체형 변속부품을 얻는다.In other words, in contrast to the prior art-in addition to the forging and drawing methods described above for producing transmission parts-from a base material placed around one axial shaft with a hub made simultaneously, the integral transmission part is obtained by a suitable press process. Get
이 경우에는, 변속부품의 허브가 하나의 작업공정에서 제조될 뿐만 아니라, 동시에 변속부품의 시이트 모재의 벽 두께보다 허브의 벽 두께를 크게 하면, 토크의 전달을 위해 필요한 강도가 얻어질 수 있다.In this case, not only the hub of the transmission component is manufactured in one work process, but also the wall thickness of the hub is made larger than the wall thickness of the sheet base material of the transmission component, and the strength necessary for torque transmission can be obtained.
모재로부터 프레스에서 척내의 풀리 반제품에 허브가 성형된다. 이 방법이 적용되었을 때, 모든 공지된 풀리 제조방법을 위한 풀리 반제품을 제조할 수 있는데, 그 이유는 풀리 반제품의 윤곽 및 측면의 두께가 적용된 프레스 방법에 의해 결정되기 때문이다.The hub is molded from the substrate to the pulley semi-finished product in the chuck in the press. When this method is applied, it is possible to produce pulley semi-finished products for all known pulley manufacturing methods since the contour and side thickness of the pulley semi-finished product is determined by the applied press method.
본 발명에 따른 방법의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Embodiments of the method according to the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 프레스장치에 고정된 캡의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of the cap fixed to the press apparatus,
제2도는 프레스 롤러에 의하여 캡을 성형하는 상태를 나타낸 단면도이며,2 is a cross-sectional view showing a state of forming a cap by a press roller,
제3도는 성형 롤러에 의하여 특수한 원통형 허브 부품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a state of forming a special cylindrical hub part by a forming roller,
제4도는 원통형 허브 부품을 만들기 위해 압축 롤러를 사용하는 최종 성형 단계를 나타낸 단면도이며,4 is a cross-sectional view showing the final forming step using a compression roller to make a cylindrical hub part,
제5도는 프레스장치내에 삽입된 시이트 모재의 단면도이고,5 is a cross-sectional view of the sheet base material inserted into the press apparatus,
제6도는 공구에 시이트 모재를 고정시키기 위하여 시이트 모재를 성형하는 상태를 나타낸 단면도이며,6 is a cross-sectional view showing a state of forming a sheet base material to fix the sheet base material to the tool,
제7도는 변속 부품의 벽두께를 줄임으로써 동시에 허브를 성형하는 프레스 가공 방법의 한 단계를 나타낸 단면도이고,7 is a cross-sectional view showing one step of a press working method for simultaneously forming a hub by reducing the wall thickness of the transmission component,
제8도는 허브의 성형시 프레스 공정의 최종 단계를 나타낸 단면도이며,8 is a cross-sectional view showing the final stage of the pressing process when forming the hub,
제9도는 상이한 두께 및 허브 위치를 가진 풀리 반제품의 가능한 성형예를 나타낸 단면도이다.9 is a cross sectional view showing a possible molding example of a pulley semi-finished product having a different thickness and hub position.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 캡 3,23 : 공구2: cap 3,23: tool
4,22 : 메인 스핀들 5,24 : 핀4,22: Main spindle 5,24: Pin
6 : 모재 7,28 : 원형 돌출부6: base material 7,28: circular protrusion
8,25 : 이동식 스톱 9,10,26 : 프레스 롤러8,25: movable stop 9,10,26: press roller
11 : 성형 롤러 12,14 : 압축 롤러11: forming roller 12,14: compression roller
15,29 : 척 16,17 : 플랜지15,29: Chuck 16,17: Flange
21 : 시이트 모재 27 : 허브21: Sheet Base Material 27: Herb
31 : 홀 32 : 홈31: hole 32: home
34 : 스토퍼 35 : 후처리 롤러34: stopper 35: post-processing roller
제1도 내지 4도에는 공구(3)에 속하는 척(15)에 의해 메인 스핀들(4)의 공구(3)에 고정된 캡(2)이 도시된다. 공구(3)는 중앙에서 축 방향으로 돌출되는 핀(5)을 포함하며, 핀(5)은 고정된 캡(2)의 내부면에 접한다. 캡(2)의 외부면에는 이동식 스톱(8)이 접한다.1 to 4 show the cap 2 fixed to the tool 3 of the main spindle 4 by a chuck 15 belonging to the tool 3. The tool 3 comprises a pin 5 protruding axially from the center, which pin 5 abuts the inner surface of the fixed cap 2. A movable stop 8 is in contact with the outer surface of the cap 2.
제1도에서 핀(5) 및 메인 스핀들(4)에 대해 평행하게 뻗은, 캡(2)에 이어진 플랜지(16) 및 (17)의 방위는 중요하지 않다.The orientation of the flanges 16 and 17 leading to the cap 2, which extends parallel to the pin 5 and the main spindle 4 in FIG. 1, is not critical.
제1도에 도시된 양방향 화살표(F1)는 캡(2)을 고정하기 위해 메인 스핀들(4) 및 이동식 스톱(8)이 이동하는 방향을 나타낸다.The double arrow F 1 shown in FIG. 1 indicates the direction in which the main spindle 4 and the movable stop 8 move to fix the cap 2.
제2도는 프레스 롤러(9 및 10)에 의해 캡(2)이 원통형 핀(5)의 방향으로 성형되는 상태가 도시된다. 그리고 나서, 제 3도에 도시된 성형 롤러(17)의 사용에 의해, 캡(2)이 핀(5) 둘레에 접혀질 때까지 성형이 계속된다.2 shows a state in which the cap 2 is molded in the direction of the cylindrical pin 5 by the press rollers 9 and 10. Then, by use of the forming roller 17 shown in FIG. 3, the molding is continued until the cap 2 is folded around the pin 5.
이 경우, 캡(2)은 모재(6)로서 공구(3)의 상부면에 부분적으로 접하는 한편, 캡(2)의 나머지 부분은 제 3도에 도시된 바와 같이, 핀(5)의 둘레에 주름진 상태로 놓인다.In this case, the cap 2 is partially in contact with the upper surface of the tool 3 as the base material 6, while the rest of the cap 2 is around the pin 5, as shown in FIG. 3. It is placed in a wrinkled state.
제4도에 도시된 바와 같이, 상기 주름진 부분이 압축 롤러(12 및 14)에 의해 핀(5)의 둘레에 압착되면, 허브로서 작용되는 캡(2) 부분의 원통형부가 형성된다. 상기 원통형 돌출부(7)의 벽 두께는 모재의 벽 두께 보다 클 수 있다.As shown in FIG. 4, when the corrugated portion is compressed around the pin 5 by the compression rollers 12 and 14, a cylindrical portion of the portion of the cap 2 serving as the hub is formed. The wall thickness of the cylindrical protrusion 7 may be larger than the wall thickness of the base material.
물론, 제4도에 도시된 단계에서 이동식 스톱(8)을 뒤로 잡아당김으로써 원통형 돌출부(7)가 핀(5)의 자유 단부를 향하여 튀어 나오게 하여, 원통형 돌출부(7)의 벽 두께를 모재(6)의 벽 두께 보다 작게 형성하는 것도 가능하다.Of course, by pulling back the movable stop 8 in the step shown in FIG. 4, the cylindrical protrusion 7 protrudes toward the free end of the pin 5, thereby forming the wall thickness of the cylindrical protrusion 7. It is also possible to form smaller than the wall thickness of 6).
압축 롤러(12 및 14)의 이동방향은 제 4도에 양방향 화살표(F2)로 표시되어 있다.The direction of movement of the compression rollers 12 and 14 is indicated by a double arrow F 2 in FIG. 4.
요약하면, 본 발명에 따라 허브를 갖는 변속부품의 저렴한 제조방법이 제공되고, 그것의 제조시 변속 부품 내부에서 구조의 변동이 일어나지 않는 동시에, 허브의 벽 두께가 임의로 형성될 수 있다.In summary, according to the present invention, there is provided an inexpensive method of manufacturing a transmission component having a hub, and at the same time a structure thickness does not occur in the transmission component during its manufacture, and at the same time, the wall thickness of the hub can be arbitrarily formed.
제4도에 대한 전술한 설명을 기초로, 원통형 돌출부(7)가 개방됨으로써, 그것이 샤프트 또는 저널을 수용할 수 있어야한다. 원통형 돌출부(7)의 개방은 제4도에 도시된 원통형 돌출부(7)의 볼록한 부분을 절단함으로써 또는, 원통형 돌출부(7)의 앞벽을 드릴링 등에 의해 개방함으로써 이루어지며, 최종적으로 만들어지는 허브가 강도를 증가시키는 볼록한 부분을 갖게 할수도 있다. 이러한 제조 단계에 이어서, 변속 부품의 형상화를 위한 플랜지 (16) 및 (17)의 가공이 이루어질 수 있다.Based on the foregoing description of FIG. 4, the cylindrical protrusion 7 should be open so that it can receive a shaft or journal. The opening of the cylindrical protrusion 7 is made by cutting the convex portion of the cylindrical protrusion 7 shown in FIG. 4 or by opening the front wall of the cylindrical protrusion 7 by drilling or the like. It can also have a convex portion that increases. Following this manufacturing step, machining of the flanges 16 and 17 for shaping the transmission component can take place.
제5도 내지 8도에는 시이트 형태의 모재(21)가 도시된다. 시이트 모재(21)는 메인 스핀들(22)상에 배치된 공구(23)상으로 놓여져 있다. 보다 상세히 설명하면, 도시된 실시예에서는 공구(23)에 의해 핀(24)이 지지되며, 시이트 모재(21)는 그 중앙에 제공된 홀에 의해 상기 핀(24)상에 놓일 수 있다.5 to 8 show the base material 21 in the form of a sheet. The sheet base material 21 is placed on the tool 23 arranged on the main spindle 22. In more detail, in the illustrated embodiment, the pin 24 is supported by the tool 23, and the sheet base material 21 may be placed on the pin 24 by a hole provided in the center thereof.
이동식 스톱(25)은 상하 양 방향으로 이동될 수 있고 그것의 작동위치에서 핀(24)과 접촉된다. 이동식 스톱(25)은 시이트 모재(21)를 향한 영역에 핀(24)의 외경 보다 큰 외경의 스토퍼(34)를 갖추고 있다. 시이트 모재(24)는 성형시 그 내부 부분이 상기 스토퍼(34)에 접할 수 있다.The movable stop 25 can be moved in both up and down directions and is in contact with the pin 24 at its operating position. The movable stop 25 is provided with the stopper 34 of the outer diameter larger than the outer diameter of the pin 24 in the area | region facing the sheet | seat base material 21. As shown in FIG. The sheet base material 24 may have an inner portion thereof in contact with the stopper 34 during molding.
프레스 롤러(20)가 시이트 모재의 외부 가장자리 영역을 휘게한 후에, 공구(23)와 상호작용하는 척(29)이 시이트 모재(21)의 상기 가장자리 영역을 고정시키므로, 시이트 모재의 이동이 방지된다.After the press roller 20 bends the outer edge area of the sheet base material, the chuck 29 interacting with the tool 23 fixes the edge area of the sheet base material 21, thereby preventing movement of the sheet base material. .
프레스 롤러(20)는 제6도에 도시된 양방향 화살표의 방향으로 핀(24)상으로 이동될 수 있고, 제7도에 특히 명확하게 나타나는 바와 같이, 시이트 모재(21)의 중간 벽 두께가 감소될 수 있다. 프레스 롤러(20)에 의해 배치된 재료는 핀(24) 둘레에 존재하는 공간내로 유입되고, 제8도에 명확히 나타나는 바와 같이, 스토퍼(34)에 접함으로써, 원통형 돌출부(28)가 생긴다. 돌출부(28)는 풀리 반제품에서 제9도에 따른 실제의 허브(27)가 형성된다.The press roller 20 can be moved onto the pin 24 in the direction of the double arrow shown in FIG. 6, and as particularly clearly shown in FIG. 7, the intermediate wall thickness of the sheet base material 21 is reduced. Can be. The material disposed by the press roller 20 flows into the space present around the pin 24 and, as is clearly shown in FIG. 8, by contacting the stopper 34, a cylindrical protrusion 28 is produced. The protrusion 28 is formed from the actual hub 27 according to FIG. 9 in the pulley semifinished product.
특히 제6도 및 8도에 나타나는 바와 같이, 척(29)에 의해 고정된 시이트 모재(21)의 가장자리 영역이 시이트 모재(21)의 중간 영역 보다 더 두꺼우며, 원통형 돌출부(28)는 시이트 모재(21)의 중간 영역 보다 더 두껍다. 이동식 스톱(25)의 스토퍼(34)와 공구(23)의 외부면 사이의 공간 크기에 따라, 원통형 돌출부(28)의 벽 두께가 결정된다.In particular, as shown in FIGS. 6 and 8, the edge region of the sheet base material 21 fixed by the chuck 29 is thicker than the middle area of the sheet base material 21, and the cylindrical protrusion 28 is the sheet base material. Thicker than the middle region of (21). According to the size of the space between the stopper 34 of the movable stop 25 and the outer surface of the tool 23, the wall thickness of the cylindrical protrusion 28 is determined.
제7도 및 8도에 도시된 후처리 롤러(35)는 프레스 공정동안 시이트 모재(21)의 재료가 상방으로 휘는 것을 방지한다.The post-processing roller 35 shown in FIGS. 7 and 8 prevents the material of the sheet base material 21 from bending upwards during the pressing process.
제9도의 A 내지 F에는 상이한 두께 및 허브 위치를 가진 풀리 반제품의 가능한 성형예가 도시된다. 풀리가 (I) 및 (F)로 도시된 바와 같이, 윤곽영역(K) 및 경우에 따라 대(31)을 가져야 한다면, 경우에 따라 대을 가진 윤곽영역이 프레스상에서 프레스머신에 의해 제조된 풀리 반제품으로부터 쉽게 제조될 수 있다. 또한, 간단한 윤곽영역을 부가적 공구 지지체에 의해 프레스 머신상에서 직접 만들 수도 있다.A to F of FIG. 9 show possible molding examples of pulley semi-finished products having different thicknesses and hub positions. If the pulley has to have a contour area K and optionally a stand 31, as shown by (I) and (F), the pulley semi-finished product produced by the press machine on the press is optionally a contour area with a stand. It can be easily prepared from. Simple contours can also be made directly on the press machine by means of additional tool supports.
요약하면, 본 발명에 따른 프레스 방법은 지금까지 공지된 제조방법에 비해, 아래와 같은 장점을 갖는다 :In summary, the press method according to the present invention has the following advantages over the production methods known so far:
1. 보다 적은 기계가 사용된다.1. Less machines are used.
2. 풀리 반제품의 재료 구조가 예컨대, 용접 및 단조와 같은 작업중에 발생할 수 있는 불리한 영향을 받지않는다.2. The material structure of the pulley semi-finished product is not adversely affected, which may occur during operations such as welding and forging.
3. 허브의 내경이 추후의 압연 공정없이 프레스 공정에 의해 제조될 수 있다.3. The inner diameter of the hub can be produced by the press process without a subsequent rolling process.
4. 풀리의 성형시 이전의 작업공정에 의한 단점이 생기지 않는다.4. The molding of the pulley does not cause the disadvantage of previous work process.
5. 프레스 공정에서 홈(32)이 제조되는, 예컨대 제9도의 F에서 나타나는 바와 같이, 후처리없이 프레스 공정에 의해 허브 내경의 흠 또는 톱니가 제조될 수 있다.5. The grooves 32 are produced in the press process, for example as shown in F of FIG. 9, the flaws or teeth of the hub inner diameter can be produced by the press process without post-treatment.
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