KR100464874B1 - 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법 및그러한 방법에 의한 열처리 지그장치 - Google Patents

자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법 및그러한 방법에 의한 열처리 지그장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 변속기에 사용되는 싱크로나이저 링 코어(Synchronizer Ring-Core)를 효율적으로 제조하는 방법과, 그러한 방법에 따라 제조시 가장 중요한 공정인 지그열처리 공정에 사용되는 지그장치에 관한 것이다.
본 발명은 싱크로나이저 링 코어를 제조함에 있어서, 냉간압연강판을 이용하여 평면형태로 블랭킹한 후 이를 점차 테이퍼진 원통형태로 변형을 시켜서 싱크로나이저 링 코어를 제조하며, 템퍼링을 할 때는 필요한 외경치수와 각도를 갖는 지그에 소재를 지그에 체결된 상태로 템퍼링을 함으로써 내경은 연삭공정없이 완성할 수 있도록 함을 특징으로 하는 것이다.
따라서 본 발명은 종래의 제조방법에 비하여 소재선택에 따른 재료비의 절감을 이룩할 수 있고, 절삭가공을 생략함에 따른 인력과 시간의 절감 및 소재낭비의 문제를 해결할 수 있으며, 또한 본 발명은 특히 지그에 체결한 상태로 템퍼링을 함에 따라 내경의 치수가 바로 확정이 되므로 연삭공정을 크게 줄일 수가 있는 잇점이 있다.

Description

자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법 및 그러한 방법에 의한 열처리 지그장치{Do tempering jig chapter by synchronizer ring-core manufacture method for car transmisson and such method}
본 발명은 자동차의 변속기(Transmisson)에 사용되는 싱크로나이저 링 코어(Synchronizer Ring-Core)를 효율적으로 제조하는 방법과, 그러한 방법에 따라 싱크로나이저 링 코어를 제조시 가장 중요한 공정인 지그열처리 공정에 사용되는 지그장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 싱크로나이저 링 코어는 자동차의 변속기에 사용되어 엔진으로부터 입력된 동력을 변속된 상태로 출력하는 동력 변환과정에 있어서, 입력축과 그에 결합된 변속기어의 회전을 동기화하는 중요한 부품으로서 엄격한 형태와 치수 및 기능특성이 요구되는 것이다.
이러한 형태와 치수 및 기능특성을 충족하기 위하여 종래에는 환봉이나 무용접(Seamless) 파이프 등 고가의 소재를 이용하여 수치제어 자동선반으로 수회 절삭가공하여 테이퍼진 원통형의 중간소재를 제조하며, 다시 밀링머신의 회전분할장치 등을 이용하여 일부를 절삭가공함으로서 도 1과 같이 돌출된 러그(LUG)를 형성하는 방법으로 싱크로나이저 링 코어의 기본형태를 가공하는 것이다.
이러한 방법으로 싱크로나이저 링 코어의 기본형태를 제조할 경우 고가의 소재를 이용하면서 절삭으로 경사진 원통형의 중간소재를 형성하여야 하므로 절삭가공에 따른 시간 및 인력이 많이 소요되고 재료의 낭비가 심하여 불필요하게 제조 비용이 상승되는 문제가 있었던 것이다.
또한 이러한 기본형태를 만들 때에도 그 후의 경도와 침탄층 깊이를 맞추기 위하여 침탄질화 열처리를 하여야 하므로 침탄질화 열처리시의 직경과 진원도의 변화에 따른 오치를 감안하여 내측면 및 외측면에 충분한 가공여유를 부여한 상태로 절삭가공을 하여야 했던 것이고, 따라서 열처리를 한 후에 다시 기준면 연삭, 내경연삭, 외경연삭의 공정을 차례로 거쳐야 하였던 것이다.
결국 이러한 과정 역시 과도한 연삭에 해당하므로 비능률적인 생산의 중요한 원인이었던 것이고, 아울러 열처리시 과다하게 변형된 제품은 사용할 수가 없어서 불량으로 폐기되는 중간소재가 많은 것도 원가상승의 요인이라 할 것이다.
상기한 문제점을 해결하고자 안출한 본 발명은 소재로서 비교적 저가인 냉간압연강판을 사용하면서도 매우 간단한 공정으로 싱크로나이저 링 코어를 제조할 수 있는 방법을 제공함으로써 싱크로나이저 링 코어를 제조하는데 따르는 소재비용과 시간과 인력 등을 절감할 수 있는 획기적인 방법의 개선을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 싱크로나이저 링 코어의 사시도
도 2는 싱크로나이저 링 코어의 단면도
도 3은 본 발명의 방법에 의한 공정순서도
도 4는 본 발명에 의한 제1공정(블랭킹)을 도시한 공정도
도 5는 본 발명에 의한 제2공정(버링 등)을 도시한 공정도
도 6은 본 발명에 의한 제7공정(템퍼링)을 도시한 공정도
도 7은 본 발명의 제7공정에 사용되는 지그의 분해단면도
***도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1: 소재
2: 러그
10: 싱크로나이저 링 코어
20: 지그
21: 관통구멍
22: 원형돌출부
30: 고정봉
31: 조임너트
본 발명은 싱크로나이저 링 코어를 제조함에 있어서, 냉간압연강판을 이용하여 평면형태로 블랭킹한 후 이를 점차 테이퍼진 원통형태로 변형을 시켜서 싱크로나이저 링 코어를 제조하며, 템퍼링을 할 때는 필요한 외경치수와 각도를 갖는 지그에 소재를 체결한 상태로 템퍼링을 함으로써 내경은 연삭공정없이 완성할 수 있도록 함을 특징으로 하는 것으로, 이하 첨부된 도면에 의거 본 발명의 공정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
제1공정
이는 냉간압연강판을 소재(1)로 하여 블랭킹(BLANKING)하는 공정으로서 필요한 기초적형상, 즉 러그(2)가 평면상으로 돌출된 원형고리 형상을 만들어주는 것이다.(도 4 참조)
물론 이때, 이후의 공정을 통하여 테이퍼진 형상으로 만드는 공정에 의한 형상변형과 열처리 연마 등에 의한 치수변형을 감안하여 치수를 여유있게 설정을 한다.
제2공정
제1공정에서의 평면형 중간소재를 가공하여 테이퍼진 원통형으로 만들어주는 공정으로서, 적어도 한번 이상의 버링(BURRING), 벤딩(BENDING) 및 포밍(FORMING) 공정을 통하여 점차 각도를 더하여 최종제품(싱크로나이저 링 코어)이 가져야 할 경사각을 갖도록 하는 것이다.(도 5 참조)
그 수단으로는 통상 금형에 소재를 얹고 프레스로 가압하여 이루어진다.
제3공정
상기 공정을 통하여 원하는 형상이 된 중간소재를 풀림열처리(ANNEALING; 소둔열처리)하는 공정으로서, 상기의 공정에서 재질이 갖게된 응력을 제거하여 침탄질화 열처리시의 변형을 최소화 시키는 것이다.
제4공정
상기의 풀림열처리 공정에 의해 발생하는 형상과 치수의 변형을 교정하기 위한 공정으로서, 제2공정에서의 최종 포밍을 한번 더 가하여 준다.
따라서 풀림열처리 전의 형상과 치수로 복원이 되는 것이다.
제 5공정
상기에서 교정된 소재가 싱크로나이저 링 코어(10)로서 갖는 경도를 확보하기 위하여 침탄질화 열처리(CARBO NITRIDE H/T)를 가하여 준다.
제6공정
제1공정에서의 블랭킹 작업시 절단면의 모서리에 남아 있는 절단에 의해 발생하는 돌출부(BURR)를 제거하는 공정으로서, 그러한 수단으로는 공지된 바렐링(BARRELING)을 이용한다.
제7공정
이는 소재가 안정된 조직이 되도록 열처리(TEMPERING)하는 공정으로서, 특히 본 발명에서는 싱크로나이저 링 코어(10)의 내경이 가져야 경사각을 외경에 갖고 있어서 중간의 일정한 위치에서 싱크로나이저 링 코어(10)가 가져야 할 내경 치수가 되는 지그(20)에 소재를 외삽한 후에 열처리를 한다. 따라서 지그템퍼링(JIG TEMPERING)이라 할 수 있다.(도 6 및 도 7 참조)
본 공정의 구체적인 실시예로서 도 5 및 도 6과 같은 지그(20)를 구성하는데, 지그(20)의 외면은 싱크로나이저 링 코어(10)의 내면과 같은 경사각을 갖도록 하고 가능한 많은 수의 지그(20)를 고정봉(30)에 연속으로 삽입할 수 있도록 관통구멍(21)을 형성하며, 고정봉(30)의 일측에는 조임너트(31)를 결합토록하여지그(20)가 최대한 밀착될 수 있도록 하며, 일측의 지그(20)가 다른 지그(20)와 결합되면서 소재를 밀어 원하는 위치까지만 밀어서 규정된 치수가 되도록 가장자리에 원형돌출부(22)를 형성하였다.
이러한 각 지그(20)에 소재를 결합한 후 고정봉(30)에 삽입을 하고 조임너트(31)를 조여 최대한 조여주면, 원형돌출부(22)가 소재를 밀면서 소재의 내경이 지그(20)의 외경과 같은 치수와 경사각을 갖게된다.
따라서 소재의 내경은 별도의 연삭이 필요없이 치수와 경사각이 완성되는 것이다.
제8공정
최종적으로 소재의 외경과 상하단면을 연삭으로 가공하여 최종 치수가 되도록 함으로서 싱크로나이저 링 코어(10)가 완성된다.
이상 설명한 본 발명을 이용하여 싱크로나이저 링 코어(10)를 제조하는 실시예를 설명하면 다음과 같다.
실시예
소정의 크기를 가진 냉간압연강판 재질의 소재(1)을 준비한 후 프레스를 이용하여 러그(2)가 평면상으로 돌출된 형태로 블랭킹하여 원형고리 형태를 만들어 주며, 점차 각도가 커지는 원통형의 금형에 소재를 얹어 가압을 반복함으로서 최종적으로 싱크로나이저 링 코어(10)가 가져야 할 각도가 되도록 한다.
풀림열처리를 한 다음, 다시한번 최종의 각도를 갖는 금형에 소재를 얹어 가압을 함으로써 열처리에 의한 변형을 교정하였다.
침탄질화 열처리를 한 다음 바렐링을 하여 버(BURR)를 제거한다.
템퍼링을 하되 각 소재를 각 지그(20)에 외삽시킨 다음 조임너트(31)를 이용하여 지그(20)가 최대한 밀착되도록 한 상태에서 템퍼링을 하였더니 원형돌출부(22)가 소재를 밀어 정해진 필요한 위치까지 소재가 밀려올라가면서 필요한 각도와 치수로 고정된 상태가 되고 이러한 상태에서 열처리가 되었다.
이에 따라 내경의 치수와 경사각도가 완성이 되었고 최종적으로 외경과 상하단을 연삭가공하여 싱크로나이저 링 코어(10)를 완성할 수 있었다.
이상과 같은 방법으로 싱크로나이저 링 코어(10)를 제조하면, 종래에 비하여 비교적 저렴한 재질인 냉간압연강판을 이용하여 제조할 수 있게되는 잇점이 있고, 종래에 수차례 실시하여야 했던 절삭가공이 필요 없어서 재료의 낭비와 인력, 시간의 낭비를 줄일 수 있게 되었다.
블랭킹을 한 다음, 이를 테이퍼진 형태로 변형을 시키는 공정에 따라 발생하는 응력의 불균형 등의 문제는 제3공정의 풀림열처리와 제7공정의 템퍼링을 통하여 해결할 수가 있다.
특히 본 발명에 의하면 제7공정의 템퍼링을 함에 있어서, 싱크로나이저 링 코어로서 가져야 할 각도와 치수를 외경에 구비한 지그에 체결된 상태로 소재를 열처리를 하므로 소재의 내경이 정확한 치수와 각도를 갖게되므로 그 이후의 연삭공정에서 내경은 연삭할 필요가 없게되는 것으로, 비용이 많이 들고 작업이 어려워 불량도 많이 발생하는 연삭공정을 절반가까이 줄일 수 있는 결과가 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명은 종래의 제조방법에 비하여 소재선택에 따른 재료비의 절감을 이룩할 수 있고, 절삭가공을 생략함에 따른 인력과 시간의 절감 및 소재낭비의 문제를 해결할 수 있게 되었다.
또한 본 발명은 특히 지그에 체결한 상태로 템퍼링을 함에 따라 내경의 치수가 바로 확정이 되므로 연삭공정을 크게 줄일 수가 있게 되는 큰 잇점이 있는 것으로, 종래의 제조방법과 비교할 때 비용을 절감하면서도 간단하고 제조에 따르는 시간을 줄일 수 있게되므로 결국 매우 저렴한 비용으로 신속하게 싱크로나이저 링 코어를 제공할 수 있게 되는 획기적인 제조방법이라 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어를 제조함에 있어서,
    소재로서 냉간압연강판을 블랭킹(BLANKING)하여 러그가 평면상으로 돌출된 원형고리 형상을 만드는 공정과;
    상기 공정에서의 평면형 중간소재를 적어도 한번 이상의 버링(BURRING), 벤딩(BENDING) 및 포밍(FORMING) 공정을 통하여 점차 각도를 더하여 최종제품(싱크로나이저 링 코어)이 가져야 할 경사각을 갖도록 테이퍼진 원통형으로 만들어주는 공정과;
    상기 공정을 통하여 원하는 형상이 된 중간소재를 풀림열처리(ANEALING; 소둔열처리)하는 공정과;
    상기 공정에서 교정된 소재가 싱크로나이저 링 코어로서 갖는 경도를 확보하기 위하여 침탄질화 열처리(CARBO NITRIDE H/T)를 가하는 공정과;
    소재가 안정된 조직이 되도록 열처리(TEMPERING)를 하되, 싱크로나이저 링 코어의 내경이 가져야 할 경사각을 외경에 갖고 있는 지그에 소재를 외삽하고 소재가 다른 지그에 의해 밀린 위치에서 싱크로나이저 링 코어가 가져야 할 내경 치수가 되도록 한 상태에서 열처리를 하는 공정과;
    최종적으로 소재의 내면을 제외한 외면과 상하단에 연삭을 가하여 싱크로나이저 링 코어를 완성하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    풀림열처리 공정에 의해 발생하는 형상과 치수의 변형을 교정하기 위한 공정으로, 풀림열처리 공정 후에 포밍공정을 한번 더 가하여 주는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    블랭킹 작업시 절단면의 모서리에 남아 있는 절단에 의해 발생하는 돌출부(BURR)를 제거하는 바렐링공정을 침탄질화 열처리 다음에 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    지그를 이용하여 열처리를 함에 있어서는 가능한 많은 수의 지그를 고정봉에 연속으로 삽입한 후 고정봉의 일측에는 조임너트를 결합하여 지그가 최대한 밀착될 수 있도록 하며, 일측의 지그가 다른 지그와 결합되면서 소재를 밀어 원하는 위치까지만 밀어서 규정된 치수가 되도록 가장자리에 원형돌출부를 형성하여 체결함을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법.
  5. 지그 열처리를 위한 지그를 구성함에 있어서, 지그(20)의 외면은 싱크로나이저 링 코어(10)의 내면과 같은 경사각을 갖도록 하고 일측의 지그(20)가 다른 지그(20)와 결합되면서 소재를 밀어 원하는 위치까지만 밀어서 규정된 치수가 되도록 가장자리에 원형돌출부(22)를 형성함을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조용 열처리 지그장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    지그에는 가능한 많은 수의 지그(20)를 고정봉(30)에 연속으로 삽입할 수 있도록 관통구멍(21)을 형성하며, 고정봉(30)의 일측에는 조임너트(31)를 결합토록하여 지그(20)가 최대한 밀착될 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조용 열처리 지그장치.
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