KR100792264B1

KR100792264B1 - 유니버설 조인트용 요크의 제조방법

Info

Publication number: KR100792264B1
Application number: KR1020060094419A
Authority: KR
Inventors: 고진범
Original assignee: 고진범
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-01-07

Abstract

본 발명은 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 가공속도가 단축되도록 하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법을 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법은 원봉형상의 부품소재를 냉간단조가공단계를 거쳐 단조성형물로 성형하고, 상기 단조성형물을 세부가공하여 완성된 유니버설 조인트용 요크를 제조함에 있어서, 상기 단조성형물은 상기 부품소재와 동일한 외경을 갖는 중앙 쪽의 이음부와, 상기 이음부의 일단과 타단에 마련되되 각각 상기 이음부의 외경 바깥쪽으로 팽출된 적어도 하나의 팽출부를 구비하는 제1단부와 제2단부를 포함하고, 상기 냉간단조가공단계는 상기 부품소재에 상기 제1단부를 냉간단조가공하여 예비성형물을 성형하는 제1공정과, 상기 예비성형물의 타단에 상기 제2단부를 냉간단조가공하여 상기 단조성형물을 성형하는 제2공정을 포함하며, 상기 제2공정은 각각 상기 단조성형물의 상기 제1단부와 제2단부 쪽 형상이 음각된 성형공간을 구비하는 한 쌍의 제1 및 제2금형 사이에 상기 예비성형물을 위치시킨 상태에서 상기 각 금형 사이를 가압하여 이루어지고, 상기 제2금형은 하부에 고정되도록 설치되고, 상기 제1금형은 상기 제2금형에 대하여 승강 가능하도록 상부에 설치되며, 상기 제2금형은 상기 제2단부가 성형된 상태에서 상기 제2단부를 상기 제2금형의 성형공간으로부터 빼낼 수 있도록 반경방향으로 상호 분할 동작 가능한 적어도 2개의 분할금형을 포함하여 분할형으로 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

유니버설 조인트용 요크의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD OF UNIVERSAL JOINT}

도 1은 일반적인 유니버설 조인트의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 유니버설 조인트가 조립된 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 일반적인 유니버설 조인트용 요크의 제조과정 중 냉간단조가공에 의해 성형되는 단조성형물의 구조를 도시한 사시도이다.

도 4는 종래 유니버설 조인트용 요크의 제조과정 중 냉간단조가공에 의한 단조성형물의 가공과정을 대략적으로 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 따라 부품소재가 최종 유니버설 조인트용 요크로 완성되는 과정을 순차적으로 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 사용되는 프레스의 구조를 도시한 단면도이다.

도 7과 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서 냉간단조가공단계의 제1공정 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서 냉간단조가공단계의 제2공정에 사용되는 제1금형과 제2금형의 구 조를 도시한 단면도이다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서 냉간단조가공단계의 제2공정에 사용되는 제1금형과 제2금형의 구조를 도시한 사시도이다.

도 11은 도 9를 절취선 B-B를 따라 절취한 후 화살표 방향에서 바라본 단면도이다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서 냉간단조가공단계의 제2공정 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.

도 15는 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서 냉간단조가공단계의 제2공정에 사용되는 또 다른 실시예에 따른 제2금형의 구조를 도시한 사시도이다.

도 16은 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법의 냉간단조가공단계에 의해 성형되는 다른 실시예에 따른 단조성형물의 구조를 도시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 유니버설 조인트용 요크 3: 단조성형물

3a: 이음부 3b: 제1단부

3c: 제2단부 3d,3e: 제1팽출부

3f: 몸체부 3g: 제2팽출부

6: 부품소재 7: 예비성형물

50: 제1금형 50a: 제1성형공간

51: 구속부 60: 제2금형

60a: 제2성형공간 61: 중심금형

62,63,64: 분할금형

본 발명은 유니버설 조인트(Universal Joint)용 요크의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공속도가 단축되도록 하면서도 제품 신뢰성이 향상되도록 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유니버설 조인트는 각도가 다른 축의 연결에 사용되는 것으로 흔히 차량용 조향장치 등에서 찾아 볼 수 있다.

즉, 자동차에는 전륜에 조타각을 부여하기 위한 조향장치가 구비되며. 조향장치는 운전자에 의해 조작되는 조향휠과, 조향휠의 회전운동을 진선운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 조향기어, 그리고 조향휠과 조향기어를 연결하는 조향축을 구비한다.

이중 조향축은 차량의 레이아웃에 따라 여러 개의 링크로 이루어지게 되는데, 각각의 링크들은 유니버설 조인트(universal joint)를 통해 연결되고, 유니버셜 조인트는 한 쌍의 요크를 통해 구성된다.

도 1과 도 2에는 일반적인 유니버설 조인트의 구조가 도시된다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 유니버설 조인트는 한 쌍의 요크(1)와, 이 요크(1) 사이를 연결하도록 한 쌍의 연결축(2a,2b)이 교차된 상태로 일체로 형성된 십자연결축(2)을 통해 구성된다.

그리고 이러한 유니버설 조인트용 요크(1)와 같이 움직임이 큰 부속들을 연결하는 기계부품의 경우 통상적으로 부품소재를 냉간에서 가압 소성변형시키는 냉간단조성형을 통해 가공하는 것이 사용조건에 견딜 수 있는 고도의 내마모성과 인성 및 강성 확보에 유리하다.

따라서 이러한 요크(1)를 제작할 때는 통상 부품소재를 1차적으로 냉간단조가공하여 도 3에 도시된 바와 같이 요크(1)의 대략적인 형상을 취하는 단조성형물(3)을 먼저 성형하고, 이러한 단조성형물(3)은 절삭 및 열처리와 같은 세부가공을 거쳐 최종적으로 도 1에 도시된 바와 같은 요크(1)로 완성된다.

단조성형물(3)은 통상 원통형상을 취하는 중앙 쪽의 이음부(3a)와, 이음부(3a) 양단에 각각 마련되는 제1단부(3b)와 제2단부(3c)를 포함한다. 제1단부(3b)는 이음부(3a) 일단 양측으로부터 이음부(3a)의 외경 바깥쪽으로 소정길이 팽출되게 연장된 상태에서 다시 이음부(3a)의 길이방향을 따라 수직방향으로 연장되는 한 쌍의 제1팽출부(3d,3e)를 구비하며, 제2단부(3c)는 이음부(3a)의 직경을 그대로 유지하면서 이음부(3a)의 길이방향을 따라 연장된 몸체부(3f) 및 몸체부(3f)의 일측에 이음부(3a) 외경 바깥쪽으로 소정길이 돌출된 하나의 제2팽출부(3g)를 구비한다.

여기서 한 쌍의 제1팽출부(3d,3e)는 서로 대칭구조를 이루어 제1단부(3b)가 대략"U"자 형상을 취하도록 하고, 이러한 단조성형물(3)는 세부가공을 거쳐 도 1에 도시된 유니버설 조인트용 요크(1)가 된다.

즉, 단조성형물(3)을 세부가공하는 단계에서 상기 각 제1팽출부(3d,3e)는 체결공(1c)을 구비하는 지지편(1a,1b)으로 가공되어 각 지지편(1a,1b) 사이에 십자연결축(2) 중 하나의 연결축(2a) 양단이 회전 가능하게 체결되도록 하고, 상기 몸체부(3f)에는 유니버설 조인트를 통해 연결시키는 각각의 축(4a,4b)의 단부가 삽입되도록 축삽입홈(1d)이 가공된다. 또 축삽입홈(1d)에 삽입된 축(4a,4b)을 고정볼트(4c)로 조여 고정시키도록 상기 제2팽출부(3g)의 중앙 쪽에는 상기 축삽입홈(1d)과 통하도록 간극(1e)이 가공되고 간극(1e) 양측은 각각 볼트체결홀(1h)을 구비하는 한 쌍의 체결편(1f,1g)으로 가공된다. 따라서 완성된 각 요크(1)의 축삽입홈(1d)에 축(4a,4b)을 삽입한 상태에서 상기 요크(1)의 각 볼트체결홀(1h)에 고정볼트(4c)를 고정시키게 되면 상기 간극(1e)이 좁혀지면서 각각의 축(4a,4b)이 각각의 요크(1)에 결합되면서 상호 연결된다.

그리나 이러한 종래 유니버설 조인트용 요크(1)의 제작과정에서는 상기 단조성형물(3)이 양단 모두에 이음부(3a) 외측으로 팽출된 구조의 팽출부(3d,3e,3g)를 구비하기 때문에, 냉간단조가공에 의해 단조성형물(3)을 얻는 작업이 신속하게 이루지지 못하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 상기 냉간단조가공에서는 대량생산에 접합하도록 프레스기를 이용하게 되고, 이때는 상기 단조성형물(3) 형상에 맞게 오목하게 패인 한 쌍의 상부 및 하 부금형 사이에서 부품소재를 넣고 이를 금형의 형상을 갖도록 가압하는 형단조공법이 사용되는데, 상기 단조성형물(3)과 같이 양단에 팽출부(3d.3e,3g)를 구비하는 경우에는 금형으로부터 냉간단조작업이 완료된 예비성형물을 분리시키기가 어렵게 된다.

따라서 종래에는 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형상을 갖는 한 쌍의 부품소재(5a,5b)를 각각 개별적으로 프레스기를 통한 형단조공법으로 냉간단조가공하여 단조성형물(3)의 제1단부(3b)와 제2단부(3c)의 형상을 각각 구비하는 제1단조성형물(5c)과 제2단조성형물(5d)로 가공하고, 이들을 용접과 같은 접합법을 통해 상호 결합하여 상기 단조성형물(3)이 성형되도록 하고 있다.

그러나 이러한 경우에는 먼저 두개의 부품소재(5a,5b)를 접합시키는 과정이 추가되어 단조성형물(3)의 가공시간이 늘어나게 되는 문제점이 있었으며, 단조성형물(3)에 있어서 상기 제1 및 제2단조성형물(5c,5d)이 접합된 접합부의 강도가 다른 부위에 비해 떨어지게 되면서 유니버설 조인트용 요크(1)의 기계적 성질이 전체적으로 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가공속도가 단축되도록 하면서도 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제 조방법은 원봉형상의 부품소재를 냉간단조가공단계를 거쳐 단조성형물로 성형하고, 상기 단조성형물을 세부가공하여 완성된 유니버설 조인트용 요크를 제조함에 있어서, 상기 단조성형물은 상기 부품소재와 동일한 외경을 갖는 중앙 쪽의 이음부와, 상기 이음부의 일단과 타단에 마련되되 각각 상기 이음부의 외경 바깥쪽으로 팽출된 적어도 하나의 팽출부를 구비하는 제1단부와 제2단부를 포함하고, 상기 냉간단조가공단계는 상기 부품소재에 상기 제1단부를 냉간단조가공하여 예비성형물을 성형하는 제1공정과, 상기 예비성형물의 타단에 상기 제2단부를 냉간단조가공하여 상기 단조성형물을 성형하는 제2공정을 포함하며, 상기 제2공정은 각각 상기 단조성형물의 상기 제1단부와 제2단부 쪽 형상이 음각된 성형공간을 구비하는 한 쌍의 제1 및 제2금형 사이에 상기 예비성형물을 위치시킨 상태에서 상기 각 금형 사이를 가압하여 이루어지고, 상기 제2금형은 하부에 고정되도록 설치되고, 상기 제1금형은 상기 제2금형에 대하여 승강 가능하도록 상부에 설치되며, 상기 제2금형은 상기 제2단부가 성형된 상태에서 상기 제2단부를 상기 제2금형의 성형공간으로부터 빼낼 수 있도록 반경방향으로 상호 분할 동작 가능한 적어도 2개의 분할금형을 포함하여 분할형으로 마련된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제1금형에는 상기 제2단부가 성형시 상기 제2금형 외주를 구속하여 상기 각 분할금형 사이가 벌어지는 것을 방지하기 위한 구속부가 일체로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1금형 쪽 제2금형의 단부 외주는 상기 제1금형 쪽으로 테이퍼지게 형성되고, 상기 구속부의 내주는 상기 제2금형 쪽으로 확장되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1단부는 상호 대칭을 이루는 한 쌍의 제1팽출부를 구비하여 양측이 대칭구조를 이루고, 상기 제2단부는 하나의 제2팽출부를 구비하여 일측으로 편중된 구조를 이루도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2금형에는 상기 제1금형의 하강동작시 상기 각 분할금형을 안쪽으로 이동시켜 상기 분할금형이 상기 구속부에 구속될 수 있도록 하고, 상기 제1금형의 상승동작시 상기 분할금형을 반경반향 쪽으로 이동시켜 상기 단조성형물이 상부로 인출될 수는 상태가 되도록 상기 분할금형의 동작을 조작하는 조작기구가 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제2금형에는 상기 분할금형 사이가 상기 조작기구를 통해 벌어진 상태에서 상기 단조성형물이 상부로 인출되도록 하는 이젝터핀이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1금형은 상승동작시 상기 제1단부가 상기 제1금형에 걸려 구속되는 것이 방지되도록 마련되고, 하강동작시 상기 제1단부를 고정지지하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분할금형은 상기 제2팽출부 쪽 제2금형에 집중적으로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분할금형은 상하방향으로 회동하며 반경방향으로 상호 분할동작 되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 분할금형은 반경방향으로 슬라이딩 진퇴하며 상호 분할동작 되도 록 마련된 것을 특징으로 한다.

다음은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

참고로 본 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크의 제조방법에 있어서, 최종 완성품인 유니버설 조인트용 요크(1)와, 이러한 요크(1)로 완성되기 전 상태에 있는 단조성형물(3)의 구조와 명칭은 상기 '발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술'부분에서 상술한 것과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하겠으며, 이하에서 설명되는 유니버설 조인트용 요크(1)와 단조성형물(3)은 상술된 것과 동일한 명칭 및 부호를 사용하여 설명하겠다.

본 실시예에 따른 유니버설 조인트용 요크(1)의 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같은 하나로 준비된 원봉형상의 부품소재(6)를 냉강단조가공을 통해 단조성형물(3)로 성형하는 냉간단조가공단계와, 이러한 단조성형물(3)을 절삭가공 및 열처러가공 등을 통해 최종 완성품인 유니버설 조인트용 요크(1)로 성형하는 세부가공단계를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 부품소재로(6)는 구조용 탄소강이 사용되며, 상기 단조성형물(3)은 상기 세부가공단계에서의 절삭작업량과 절삭가공 시간이 최소가 되도록 최종적으로 완성되는 유니버설 조인트용 요크(1)의 형상에 최대한 근접되게 형성된다.

한편 상기 냉간단조가공에서는 대량생산에 접합하도록 너클 프레스기나 일반 유압프레스기와 같은 프레스기를 이용하게 되고, 이때는 한 쌍의 상부 및 하부금형 사이에서 상기 부품소재(6)를 넣고 이를 금형의 형상을 갖도록 가압하는 형단조공법이 사용되는데, 상술한 바와 같이, 상기 단조성형물(3)은 양단 모두에 이음부(3a) 외측으로 팽출된 팽출부(3d,3e,3g)를 구비하기 때문에, 프레스에 의한 냉간단조가공시 성형된 단조성형물(3)을 금형으로부터 분리시키는 작업이 어렵게 되어 단조성형물(3)의 성형작업이 신속하게 이루지지 못하게 된다.

따라서 이를 해결하기 위해 본 실시예에 있어서, 먼저 상기 냉간단조가공단계는 다시 상기 부품소재(3) 일단에 상기 제1단부(3b)를 냉간단조가공하여 예비성형물(7)을 성형하는 제1공정과, 이러한 예비성형물(7)의 타단에 상기 제2단부(3c)를 냉간단조가공하여 상기 단조성형물(3)을 성형하는 제2공정을 포함한다.

이러한 제1공정과 제2공정에서는 각각 별도의 프레스를 이용하게 되며, 도 6에는 이러한 프레스의 대략적인 구조가 도시된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 사용되는 프레스(10)는 너클프레스의 일종으로 양측에 세워지도록 설치된 프레임(11)을 구비하며, 프레임(11)의 안쪽 배면 측에는 구동모터(12)가 설치된다. 구동모터축(12a)에는 플라이휠(13)이 벨트(14)를 통해 연결되어 구동모터(12)의 동력을 전달받게 되고, 플라이휠(13)의 일측에는 커넥팅로드(15)의 일단이 편심되도록 결합된다. 커넥팅로드(15)의 타단은 중간핀(16a)에 힌지결되며, 이러한 중간핀(16a)에는 커넥팅로드(15)의 타단과 함께 상부링크(17a)의 하부와 하부링크(17b)의 상부가 함께 힌지결합된다. 상부링크(17a)의 상부는 상부고정핀(16b)에 힌지결합되고, 하부링크(17b)의 하부는 하부링크(17b) 아래에 있는 슬라이더(18) 상부에 하부고정핀(16c)을 통해 힌지결합된 다. 또 슬라이더(18)의 외측에는 슬라이더(18)의 승강동작을 안내하기 위한 안내부재(18a)가 설치되고, 슬라이더(18)의 하부에는 슬라이더(18)와 소정간격 이격된 상태로 볼스터(19)가 설치된다.

따라서 이러한 프레스(10)는 상기 구동모터(12)가 구동됨에 따라 구동모터(12)의 구동력이 벨트(14)를 통해 플라이휠(13)로 전달되어 플라이휠(13)이 회전되고, 이러한 플라이휠(13)의 회전운동은 상기 커넥팅로드(15)를 좌우 방향으로 운동시켜 상부링크(17a)와 하부링크(17b)가 관절운동하도록 한다. 이에 따라 하부링크(17b)에 연결된 슬라이더(18)는 안내부재(18a)에 안내되며 상기 볼스터(19) 쪽으로 승강운동하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1공정에 사용되는 프레스(10)의 경우 상기 볼스터(19)의 상부에는 상기 부품소재(6)를 지지하기 위한 다이(21)가 설치되고, 상기 슬라이드(18)의 하부에는 다이(21)에 지지된 부품소재(6)의 상단 중앙 측을 가압하도록 펀치(22)가 설치된다. 따라서 상기 부품소재(6)를 다이(21)에 고정지지시킨 상태에서 프레스(10)를 동작시키게 되면, 도 8과 같이 상기 펀치(22)에 의해 부품소재(6)의 상단 중앙부가 가압되며 상기 한 쌍의 제1팽출부(3d,3e)가 형성되면서 상기 부품소재(6)는 예비성형물(7)로 성형된다.

그리고 이렇게 성형된 예비성형물(7)은 제2공정을 거쳐 상기 단조성형물(3)로 성형되는데, 제2공정에 사용되는 프레스(10)의 경우 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이더(18)의 하부에는 슬라이더(10)와 함께 승강하도록 제1금형(50)이 설치되고, 상기 볼스터(19)의 상부에는 제2금형(60)이 설치된다.

제1금형(50)의 하면에는 단조성형물(30)의 제1단부(3b) 쪽 형상이 음각된 제1성형공간(50a)이 형성되고, 제2금형(60)의 상면에는 단조성형물(3)의 제2단부(3c) 쪽 형상이 음각된 제2성형공간(60a)이 형성되며, 제2공정에서 상기 예비성형물(3)은 상기 제1단부(3b)가 상부를 향하도록 한 상태에서 제1금형(50)과 제2금형(60) 사이에서 가압되어 상기 단조성형물(3)로 성형된다.

상기 제1성형공간(50a)은 상기 제1금형(50)은 상승동작시 상기 제1단부(3b)가 상기 제1금형(50)에 걸려 구속되는 것이 방지되도록 하면서 제1금형(50)의 하강동작시 상기 제1단부(3b)를 고정지지하도록 제1단부(3b) 형상으로 마련되고, 상기 제2성형공간(60a)은 이음부(3a)와 제2단부(3c) 쪽 형상을 취하게 되어 성형된 단조성형물(3)의 제2단부(3c)를 감싸도록 마련되는데, 본 실시예에 있어서 상기 제2금형(60)은 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 반경방향으로 상호 분할 동작 가능한 3개의 분할금형(62,63,64)을 포함하여 분할형으로 마련된다.

이와 같이 분할형으로 마련되는 제2금형(60)의 구성은 가압성형이 완료된 상기 제2단부(3c)를 제2성형공간(60a)으로부터 용이하게 빼내기 위한 것으로, 양단에 팽출부(3d,3e,3g)를 구비하는 상기 단조성형물(3)이 한 쌍의 금형 사이에서 가압성형된 상태에서도 금형으로부터 쉽게 분리될 수 있도록 한다.

상기 제2금형(60)은 중앙 하부의 중심금형(61)과, 상기 중심금형(61)의 둘레에 원주방향을 따라 배치되는 3개의 분할금형(62,63,64)으로 구성되고, 상기 제2성형공간(60a)은 이러한 중심금형(61)과 분할금형(62,63,64) 사이에 형성된다.

각 분할금형(62,63,64)은 하부 내측이 중심금형(61)의 외측에 상하방향으로 회동하도록 힌지결합되며, 본 실시예에 있어서, 중심금형(61)과 분할금형(62,63,64)은 각각의 체결편(65,66)에 형성된 회동홀(65a,66a)에 회동핀(67)이 결합되도록 하여 상호 회동 가능하게 힌지결합된다. 따라서 상기 분할금형(62,63,64)이 하부 내측를 통해 중심금형(61) 외측에 상하로 회동 가능하도록 힌지결합됨에 따라 상기 제2성형공간(60a)은 이러한 중심금형(61) 상면과 분할금형(62,63,64) 내측면 사이에 형성된다.

또 본 실시예에 있어서, 중심금형(61)을 둘러싸도록 배치되는 분할금형(62,63,64)은 3개로 구성되고, 상기 제2성형공간(60a)은 이러한 중심금형(61)과 3개의 분할금형(62,63,64) 사이를 통해 형성되는데, 분할금형(62,63,64)은 제2팽출부(3g)로 인해 제2단부(3c)가 제2성형공간(60a)에 걸려 빠지지 않게 되는 것을 극복하기 위한 것이므로, 이러한 분할금형(62,63,64)은 2개 이상의 복수개로 형성될 경우 제2팽출부(3g) 쪽에 집중적으로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 분할금형(62,63,64)은 제2팽출부(3g) 쪽을 둘러싸도록 배치된 2개의 분할금형(62,63)과, 반대쪽에 배치된 1개의 분할금형(64)을 구비하여 3개로 구성된다.

또 이와 같이 분할형으로 마련되는 제2금형(60)의 경우 제2공정시 각 분할금형(62,63,64) 사이가 벌어지게 되면 정확한 제2성형공간(60a)을 형성하기 어렵게 되어 제2단부(3c)를 보다 정확한 형상으로 가공하기 힘들게 될 우려가 있는데, 이를 방지하기 위해 상기 제1성형공간(50a) 외주의 제1금형(50)에는 제2성형공간(60a)에 의한 제2단부(3c)의 가압성형시 상기 분할금형(62,63,64)의 외주를 구속 하여 각 분할금형(62,63,64) 사이가 벌이지는 것을 방지하기 위한 구속부(51)가 일체로 형성된다.

한편, 중심금형(61) 외측에 힌지결합되어 상하방향으로 회동되는 분할금형(62,63,64)은 외력을 받지 않은 상태에서는 상호 안쪽으로 모아지기 어렵게 될 우려가 있으므로, 상기 제2금형(60)에는 이를 방지하기 위해 분할금형(62,63,64)을 조작하는 조작기구(70)가 마련된다.

본 실시예에 있어서, 이러한 조작기구(70)는 각 분할금형(62,63,64)의 외측에 설치되는 유압실린더(71)와, 유압실린더(71)의 동작에 따라 진퇴하도록 분할금형(62,63,64) 외측에 결합되는 진퇴바(72)를 포함하여 구성되며, 상기 유압실린더(71)는 제1금형(50)의 하강동작시에는 진퇴바(72)가 전진하도록 구동되고, 제2단부(3c)의 성형이 완료된 이후 제1금형(50)의 상승동작시에는 상기 진퇴바(72)가 후진하도록 구동된다.

따라서 상기 분할금형(62,63,64)은 이러한 조작기구(70)에 의해 상기 제1금형(50)의 하강동작시에는 안쪽으로 회동되어 상기 구속부(51)에 의해 구속될 수 있는 상태가 되고, 상기 제1금형(50)의 상승동작시에는 그 사이가 벌어지도록 각각 반경반향 쪽으로 회동되어 상기 단조성형물(3)을 상부로 인출할 수 있도록 한다.

또 이러한 조작기구(70)를 통해 분할금형(62,63,64) 사이가 벌어진 상태에서 성형이 완료된 상기 단조성형물(3)을 제2금형(40)으로부터 자동적으로 인출할 수 있도록 상기 중심금형(61) 내부에는 단조성형물(3)의 제2단부(3c)를 상부로 밀어내기 위한 이젝터핀(81)이 설치되고, 이러한 이젝터핀(81)의 하단은 탄성부재(82)에 의해 탄력지지된다. 따라서 상기 조작기구(70)에 의해 각 분할금형(62,63,64) 사이가 벌이지게 되면 상기 탄성부재(82)의 복원력에 의해 이젝터핀(81)이 상부로 이동되고, 성형이 완료된 단조성형물(3)은 이러한 이젝터핀(81)에 밀려 제2금형(60) 상부로 자동적으로 인출된다.

상기 제2공정의 진행과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1공정을 거친 예비성형물(7)은 상기 제1금형(50)과 제2금형(60) 사이로 옮겨지게 되는데, 도 9과 같이, 이때 상기 제1금형(50)은 상부로 상승된 상태가 되고, 예비성형물(7)은 가공이 완료된 제1단부(3b)가 상부를 향하고 제2단부(3c)를 형성하게 될 제1단부(3b) 반대쪽 예비성형물(7)의 단부가 제2금형(60)의 제2성형공간(60a)에 삽입된 상태로 지지된다.

이때 각 분할금형(62,63,64)은 상기 조작기구(70)의 진퇴바(72)가 전진동작되면서 각각 안쪽으로 모아진 상태가 되며, 이 상태에서 슬라이더(18)가 하강동작하도록 프레스(10)를 구동시키게 되면, 상기 제1금형(50)이 제2금형(60) 쪽으로 하강하게 되면서 먼저 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1성형공간(50a)에 제1단부(3b)가 수용되면서 제2단부(3b)가 제1금형(50)에 고정 지지된다. 이후 계속되는 제1금형(50)의 하강으로 상기 제1성형공간(50a)과 제2성형공간(60a)이 상호 밀폐되면서 단조성형물(3)의 형상에 대응하는 하나의 공간을 이루게 되면, 도 13과 같이 예비성형물(7)은 제2성형공간(60a)에 지지된 제1단부(3b) 반대 쪽 단부가 상기 제2성형공간(60a)의 형상으로 가압변형되어 상기 제2단부(3c)를 형성하게 되면서 단조성형물(3)로 성형된다.

그리고 이러한 제2단부(3c)의 가압성형시 상기 제2금형(60)의 각 분할금형(62,63,64)은 상기 구속부(51)에 의해 반경방향으로 벌어지지 않고 제2성형공간(60a)의 형상을 지속적으로 유지할 수 있게 되며, 제1단부(3b) 반대 쪽 예비성형물(7)의 단부는 중심금형(61)의 상면은 물론 각 분할금형(62,63,64)의 내측면을 통해 둘레가 고르게 가압되면서 제2단부(3c)로 가압변형된다.

또한 성형이 완료된 단조성형물(3)의 제2단부(3b)가 상기 제2성형공간(60a)에 둘러싸인 상태에서는 상기 제1금형(50)이 슬라이더(18)와 함께 상부로 상승하게 되면서 상기 분할금형(62,63,64)에 대한 구속부(51)의 구속이 해제되는데, 이상태에서는 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 조작기구(70)의 진퇴바(72)가 후진하게 되면서 각 분할금형(62,63,64) 사이가 벌어지게 되어 단조성형물(3)은 상기 제2성형공간(60a)으로부터 인출 가능한 상태가 되고, 동시에 이러한 단조성형물(3)은 상기 탄성부재(82)의 복원력에 의한 이젝터핀(81)의 상승동작에 밀려 제2금형(60) 상부로 자동적으로 인출된다.

한편 지금까지의 설명에 있어서 상기 분할금형(62,63,64)은 상하방향으로 회동동작하며 반경방향으로 분할동작되고, 상기 단조성형물(3)은 상기 제2팽출부(3g)가 한 쌍의 제1팽출부(3d,3e) 중 하나와 동일한 방향으로 팽출된 구조를 갖는 것만을 설명하였으나, 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 제2금형(90)은 분할금형(92,93,94)이 슬라이딩홈(92a,93a.94a)를 통해 중심금형(91)의 슬라이딩돌기(91a)에 슬라이딩 가능하게 결합됨에 따라 반경방향으로 슬라이딩하며 분할동작 될 수도 있고, 단조성형물(3)은 제2성형공간(40a,60a)에 있어서 제2팽출부(3g)에 대응하는 공간의 위치를 변경함에 따라 제2팽출부(3g)가 한 쌍의 제1팽출부(3d,3e) 사이의 방향으로 팽출된 구조를 가지도록 마련될 수도 있다. 즉, 이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 바람직한 몇몇 실시예들에 불과한 것으로 본 발명은 상술된 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당연히 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가잔 자에 의하여 여러 가지 다양한 변형이 가능하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크 제조방법은 냉간단조가공단계에서 분할형 금형을 사용하여 하나의 부품소재를 가지고 양단에 팽출부를 구비하는 단조성형물을 가공할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 따른 유니버설 조인트용 요크 제조방법은 단조성형물의 가공시간이 줄어들도록 하여 유니버설 조인트용 요크의 전체적인 가공속도가 단축되도록 하며, 단조성형물에 접합부가 형성되지 않도록 하여 단조성형물의 강도가 부분적으로 취약하게 되는 것을 방지하게 되어 제조가 완료된 유니버설 조인트용 요크의 제품 신뢰성 또한 향상되도록 하는 이점을 갖는다.

Claims

원봉형상의 부품소재를 냉간단조가공단계를 거쳐 단조성형물로 성형하고, 상기 단조성형물을 세부가공하여 완성되는 유니버설 조인트용 요크를 제조함에 있어서,

상기 단조성형물은 상기 부품소재와 동일한 외경을 갖는 중앙 쪽의 이음부와, 상기 이음부의 일단에 상호 대칭을 이루도록 상기 이음부의 외경 바깥쪽으로 팽출된 한 쌍의 제1팽출부를 구비하는 제1단부와, 상기 이음부의 타단에 일측으로 편중되도록 상기 이음부의 외경 바깥쪽으로 팽출된 하나의 제2팽출부를 구비하는 제2단부를 포함하고,

상기 냉간단조가공단계는 상기 부품소재에 상기 제1단부를 냉간단조가공하여 예비성형물을 성형하는 제1공정과, 상기 예비성형물의 타단에 상기 제2단부를 냉간단조하여 상기 단조성형물을 성형하는 제2공정을 포함하며,

상기 제2공정은 상기 단조성형물의 제2단부 쪽 형상이 음각된 제2성형공간을 구비하여 하부에 고정되게 설치되는 제2금형과 상기 단조성형물의 상기 제1단부 쪽 형상이 음각된 제1성형공간을 구비하여 상기 제2금형에 대하여 승강 가능하도록 상부에 설치되는 제1금형 사이에 상기 제1단부가 상부를 향하고 상기 제2단부를 형성하게 될 상기 제1단부 반대 쪽 단부가 상기 제2성형공간에 삽입되도록 상기 예비성형물을 위치시킨 상태에서 상기 제1금형을 하부 쪽으로 가압하여 이루어지고,

상기 제2금형은 상기 제2단부가 성형된 상태에서 상기 제2단부를 상기 제2금형의 제2성형공간으로부터 빼낼 수 있게 반경방향으로 상호 분할 동작 가능한 2개보다 많은 복수개의 분할금형을 포함하여 분할형으로 마련되되, 상기 분할금형은 상기 제2팽출부에 대응하는 부위에 더 많은 수가 분포되도록 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1금형에는 상기 제2단부가 성형시 상기 제2금형 외주를 구속하여 상기 각 분할금형 사이가 벌어지는 것을 방지하기 위한 구속부가 일체로 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
제 2항에 있어서,

상기 제1금형 쪽 제2금형의 단부 외주는 상기 제1금형 쪽으로 테이퍼지게 형성되고, 상기 구속부의 내주는 상기 제2금형 쪽으로 확장되도록 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
삭제
제 2항에 있어서,

상기 제2금형에는 상기 제1금형의 하강동작시 상기 각 분할금형을 안쪽으로 이동시켜 상기 분할금형이 상기 구속부에 구속될 수 있도록 하고, 상기 제1금형의 상승동작시 상기 분할금형을 반경반향 쪽으로 이동시켜 상기 단조성형물이 상부로 인출될 수는 상태가 되도록 상기 분할금형의 동작을 조작하는 조작기구가 설치된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 제2금형에는 상기 분할금형 사이가 상기 조작기구를 통해 벌어진 상태에서 상기 단조성형물이 상부로 인출되도록 하는 이젝터핀이 설치된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 제1금형은 상승동작시 상기 제1단부가 상기 제1금형에 걸려 구속되는 것이 방지되도록 마련되고, 하강동작시 상기 제1단부를 고정지지하도록 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 분할금형은 상하방향으로 회동하며 반경방향으로 상호 분할동작 되도록 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 분할금형은 반경방향으로 슬라이딩 진퇴하며 상호 분할동작 되도록 마련된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트용 요크의 제조방법.