KR100808646B1 - 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버드라이브 클러치 냉간단조 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부금형에 성형재료를 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 성형재료를 가압함으로써, 플랜지부와 원통형 홈이 형성된 몸체부로 성형되어 상기 플랜지부와 몸체부의 경계에서 금속재료의 흐름이 유지되는 1차 예비성형품을 성형하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거쳐 예비성형된 상기 1차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 1차 예비성형품을 가압함으로써, 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공이 형성되는 2차 예비성형품을 성형하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2)를 거쳐 예비성형된 상기 2차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 2차 예비성형품을 가압함으로써, 몸체부가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품을 성형하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)를 거쳐 예비성형된 상기 3차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 3차 예비성형품을 가압함으로써, 몸체부에 인볼류트 스플라인이 형성되어 상기 인볼류트 스플라인에서 금속재료의 흐름이 유지되는 최종성형품을 성형하는 단계(S4)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공한다.

인볼류트 스플라인, 오버 드라이브, 클러치, 냉간단조

Description

인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법 및 그 장치{Cold Forging Method and Device Thereof for Automatic Transmission Shaft Over Drive Clutch with Involute Spline}

본 발명은 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형재료의 금속흐름이 유지되면서 냉간단조로 성형됨으로써, 향상된 치정밀도와 치강도를 갖추어 내구성이 증대되고 오랜 시간동안 사용할 수 있어 유지비용을 절감할 수 있는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치의 냉간단조 방법과, 상기 방법을 실시하기 위해 사용되며, 각 성형 단계가 완료된 후에 성형물을 상승시켜 작업자가 용이하게 성형물을 꺼낼 수 있도록 구성되어, 작업의 용이성을 도모한 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치에 관한 것이다.

자동차의 자동변속기에 사용되는 샤프트 오버 드라이브 클러치는 종래에 치절삭가공을 통해 가공되어 치정밀도가 균일하지 못하였고, 금속재료의 흐름이 단절되어 치강도 및 치내구성이 저하되는 문제점이 있었으며, 플랜지부와 몸체부의 경 계 부분에서 금속재료의 흐름이 단절되어 플랜지부와 몸체부의 경계 부분의 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 치강도가 저하된 샤프트 오버 드라이브 클러치를 자동변속기에 사용하는 경우 치의 손상이 유발될 수 있고, 내구성이 떨어지며, 오랜 시간 사용할 수 없어 유지 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 치절삭가공을 통해 치의 정밀도와 강도를 유지하며 샤프트 오버 드라이브 클러치를 절삭하기 위해서는 작업자의 숙련도가 중요한 요소로 작용하여 균일한 품질의 샤프트 오버 드라이브 클러치를 생산하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로, 성형재료의 금속흐름이 유지되면서 냉간단조로 성형됨으로써, 향상된 치정밀도와 치강도 및 치내구성을 갖추고, 플랜지부와 몸체부의 경계 부분의 강도 및 내구성이 증대되어, 오랜 시간동안 사용할 수 있어 유지비용을 절감할 수 있는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치의 냉간단조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위해 사용되며, 각 성형 단계가 완료된 후에 성형물을 상승시켜 작업자가 용이하게 성형물을 꺼낼 수 있도록 구성되어, 작업의 용이성을 도모한 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 앞서 본 목적들을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법은, 하부금형에 성형재료를 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 성형재료를 가압함으로써, 플랜지부와 원통형 홈이 형성된 몸체부로 성형되어 상기 플랜지부와 몸체부의 경계에서 금속재료의 흐름이 유지되는 1차 예비성형품을 성형하는 단계(S1)와, 상기 단계(S1)를 거쳐 예비성형된 상기 1차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 1차 예비성형품을 가압함으로써, 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공이 형성되는 2차 예비성형품을 성형하는 단계(S2)와, 상기 단계(S2)를 거쳐 예비성형된 상기 2차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 2차 예비성형품을 가압함으로써, 몸체부가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품을 성형하는 단계(S3)와, 상기 단계(S3)를 거쳐 예비성형된 상기 3차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 상기 3차 예비성형품을 가압함으로써, 몸체부에 인볼류트 스플라인이 형성되어 상기 인볼류트 스플라인에서 금속재료의 흐름이 유지되는 최종성형품을 성형하는 단계(S4)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법은, 상기 제 1 실시예에 있어서, 상기 단계(S3)에서 성형된 3차 예비성형품의 플랜지부에는 플랜지 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법은, 상기 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 있어서, 상기 단계(S1)는 상기 1차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상 승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 단계(S2)도 상기 2차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 단계(S3)도 상기 3차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 단계(S4)도 상기 최종성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 성형재료가 위치되는 제 1 하부금형과, 상기 제 1 하부금형에 위치한 성형재료를 가압하여 플랜지부와 원통형 홈이 형성된 몸체부로 성형되어 상기 플랜지부와 몸체부의 경계에서 금속재료의 흐름이 유지되는 1차 예비성형품을 성형하는 제 1 상부금형을 포함하여 이루어지되, 상기 제 1 하부금형은 상기 1차 예비성형품의 플랜지부 외면을 성형하는 제 1 성형대와, 상기 1차 예비성형품의 플랜지부 저면을 성형하는 제 1 녹아웃을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 상부금형은 상기 1차 예비성형품의 몸체부 외면 및 플랜지부 상면을 성형하는 제 1 외측 펀치와, 상기 1차 예비성형품의 몸체부 내면을 성형하는 제 1 내측 펀치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 4 실시예에 있 어서, 상기 냉간단조 장치는 상기 1차 예비성형품이 위치되는 제 2 하부금형과, 상기 제 2 하부금형에 위치한 상기 1차 예비성형품을 가압하여, 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공이 형성되는 2차 예비성형품을 성형하는 제 2 상부금형을 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 6 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 5 실시예에 있어서, 상기 제 2 하부금형은 상기 2차 예비성형품의 성형을 위해 상기 1차 예비성형품의 플랜지부를 받쳐주는 제 2 성형대와 상기 1차 예비성형품의 몸체부 상면을 받쳐주는 제 2 녹아웃을 포함하여 이루어지고, 상기 제 2 상부금형은 상기 2차 예비성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공을 성형하는 제 2 내측 펀치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 7 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 5 실시예에 있어서, 상기 냉간단조 장치는 상기 2차 예비성형품이 위치되는 제 3 하부금형과, 상기 제 3 하부금형에 위치한 상기 2차 예비성형품을 가압하여 몸체부가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품을 성형하는 제 3 상부금형을 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 8 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 7 실시예에 있어서, 상기 제 3 하부금형은 상기 3차 예비성형품의 플랜지부 상면을 성형하며 몸체부를 2단으로 성형하는 제 3 성형대와, 상기 3차 예비성형품의 몸체부 상면을 성형하는 제 3 녹아웃을 포함하여 이루어지고, 상기 제 3 상부금형은 상기 3차 예비성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공에 삽입되는 제 3 내측 펀치와, 상기 3차 예비성형품의 플랜지부 저면 및 상기 플랜지부 저면에 플랜지 홈을 성형하는 제 3 외측 펀치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 9 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 7 실시예 또는 제 8 실시예에 있어서, 상기 냉간단조 장치는 상기 3차 예비성형품이 위치되는 제 4 하부금형과, 상기 제 4 하부금형에 위치한 상기 3차 예비성형품을 가압하여 몸체부에 인볼류트 스플라인이 형성되어 상기 인볼류트 스플라인에서 금속재료의 흐름이 유지되는 최종성형품을 성형하는 제 4 상부금형을 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 10 실시예에 따르면, 본 발명의 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는, 상기 제 9 실시예에 있어서, 상기 제 4 하부금형은 상기 최종성형품의 플랜지부 상면과 몸체부 외면 및 인볼류트 스플라인을 성형하는 제 4 성형대와, 상기 최종성형품의 몸체부 상면을 성형하는 제 4 녹아웃을 포함하여 이루어지고, 상기 제 4 상부금형은 상기 최종성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공에 삽입되는 제 4 내측펀치와, 상기 최종성형품의 플랜지부 저면 및 상기 플랜지부 저면에 플랜지 홈을 성형하는 제 4 외측 펀치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 각 단계와 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은 1차 예비성형품, 2차 예비성형품, 3차 예비성형품을 거쳐 최종성형품인 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치를 성형함으로써 성형재료를 이루는 금속흐름이 유지되면서 냉간단조 되어 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치에 형성되는 인볼류트 스플라인의 치정밀도와 치강도 및 치내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 플랜지부와 몸체부의 경계 부분의 강도 및 내구성이 증대되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 냉간단조 성형을 통해 우수한 치정밀도와 치강도를 갖추며, 플랜지부와 몸체부의 경계 부분의 강도가 향상된 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치를 성형하여 그 내구성을 증대시킴으로써 쉽게 손상되지 않고 오랜 시간동안 사용할 수 있어 유지비용을 절감할 수 있는 효과를 이룰 수 있다.

본 발명은 각 단계에 따른 냉간단조 성형이 완료된 후에 성형물을 녹아웃을 통해 상승시켜 작업자가 냉간단조 성형된 성형물을 하부금형으로부터 용이하게 꺼낼 수 있도록 함으로써 작업이 편리하게 되는 효과를 이룰 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는 1차 예비성형품(200)을 성형하는 제 1 하부금형(1)과 제 1 상부금형(2)을 포함하여 이루어진다.

상기 제 1 하부금형(1)은 상기 1차 예비성형품(200)의 플랜지부(210) 외면을 성형하는 제 1 성형대(12)와, 상기 1차 예비성형품(200)의 플랜지부(210) 저면을 성형하는 제 1 녹아웃(11)을 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 상부금형(2)은 상기 1차 예비성형품(200)의 몸체부(220) 외면 및 플랜지부(210) 상면을 성형하는 제 1 외측 펀치(22)와, 상기 1차 예비성형품(200)의 몸체부(220) 내면을 성형하는 제 1 내측 펀치(21)를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1 하부금형(1)과 제 1 상부금형(2)의 작용으로 상기 1차 예비성형품(200)의 플랜지부(210)와 몸체부(220)의 경계에서 금속재료의 흐름이 유지되게 된다.

상기 제 1 성형대(12)와 제 1 녹아웃(11)에 의해 형성되는 공간은 원통 형상으로 이루어진 성형재료(100)가 위치될 수 있도록 원통 형상으로 이루어지되, 상기 제 1 녹아웃(11)은 원통형의 장방체형상으로 이루어지고, 상기 제 1 성형대(12)의 내부에 삽입되어 유동할 수 있는 직경으로 형성된다. 상기 제 1 외측 펀치(22)는 속이 빈 원통 형상으로 이루어지며, 상기 제 1 내측 펀치(21)는 상기 제 1 외측 펀치(22)의 중앙에 위치되어 원통형의 장방체형상으로 이루어진다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는 2차 예비성형품(300)을 성형하는 제 2 하부금형(3)과 제 2 상부금형(4)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 제 2 하부금형(3)은 상기 2차 예비성형품(300)의 성형을 위해 상기 1차 예비성형품(200)의 플랜지부(210)를 받쳐주는 제 2 성형대와 상기 1차 예비성형품의 몸체부(220) 상면을 받쳐주는 제 2 녹아웃(31)을 포함하여 이루어지고, 상기 제 2 상부금형(4)은 상기 2차 예비성형품의 플랜지부(310)와 몸체부(320)를 관통하는 중공을 성형하는 제 2 내측 펀치를 포함하여 이루어진다.

상기 제 2 성형대(32)는 상기 2차 예비성형품(300)의 몸체부(320)가 삽입될 수 있는 원통형 공간을 포함하고, 상기 제 2 녹아웃(31)은 속이 빈 원통 형상으로 이루어지고, 상기 제 2 성형대(32)의 내부에 삽입되어 유동할 수 있는 외경을 가진다.

상기 도 10 내지 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는 3차 예비성형품(400)을 성형하는 제 3 하부금형(5)과 제 3 상부금형(6)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 제 3 하부금형(5)은 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지부(410) 상면 을 성형하며 몸체부(420)를 2단으로 성형하는 제 3성형대(52)와, 상기 3차 예비성형품(400)의 몸체부(420) 상면을 성형하는 제 3 녹아웃(51)을 포함하여 이루어지고, 상기 제 3 상부금형(6)은 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지부(410)와 몸체부(420)를 관통하는 중공(430)에 삽입되는 제 3 내측 펀치(61)와, 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지부(410) 저면 및 상기 플랜지부(410) 저면에 플랜지 홈(411)을 성형하는 제 3 외측 펀치(62)를 포함하여 이루어진다.

상기 제 3 성형대(52)는 상기 3차 예비성형품(400)의 몸체부(420)를 2단으로 성형하여 상기 몸체부(420)에서 금속재료의 흐름이 유지되도록 하며, 상기 몸체부(420) 중 상부 몸체(420a)를 성형하는 상부 몸체 성형부(521)와, 하부 몸체(420b)를 성형하는 하부 몸체 성형부(522)를 포함하여 이루어진다.

상기 제 3 녹아웃(51)은 속이 빈 원통 형상으로 이루어지고, 상기 제 3 성형대(52)의 내부에 삽입되어 유동할 수 있는 외경을 가진다. 상기 제 3 내측 펀치(61)는 원통형의 장방체형상으로 이루어지고, 상기 제 3 외측 펀치(62)는 그 중앙에 원형의 돌출부(621)가 형성된 원통 형상으로 이루어지되, 상기 제 3 내측 펀치(61)가 상기 원형의 돌출부(621) 중앙에서 연장된다. 이때, 상기 원형의 돌출부(621)는 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지부(410) 저면에 플랜지 홈(411)을 성형한다.

도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치는 최종성형품(500)을 성형하는 제 4 하부금형(7)과 제 4 상부금형(8)을 더 포함하여 이루어진다.

상기 제 4 하부금형(7)은 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510) 상면과 몸체부(520) 외면 및 인볼류트 스플라인(520a)을 성형하는 제 4 성형대(72)와, 상기 최종성형품(500)의 몸체부(520) 상면을 성형하는 제 4 녹아웃(71)을 포함하여 이루어지고, 상기 제 4 상부금형(8)은 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510)와 몸체부(520)를 관통하는 중공(530)에 삽입되는 제 4 내측펀치(81)와, 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510) 저면 및 상기 플랜지부(510) 저면에 플랜지 홈(511)을 성형하는 제 4 외측 펀치(82)를 포함하여 이루어진다.

상기 제 4 성형대(72)는 상기 최종성형품(500)의 몸체부(520)에 인볼류트 스플라인(520a)을 성형하여 상기 인볼류트 스플라인(520a)에서 금속재료의 흐름이 유지되도록 하며, 인볼류트 스플라인(520a)을 성형하는 인볼류트 스플라인 성형부(721)와, 하부 몸체(520b)를 성형하는 하부 몸체 성형부(722)를 포함하여 이루어진다. 상기 인볼류트 스플라인 성형부(721)는 상기 제 4 성형대(72)의 내주면 하부에 형성되어 상기 최종성형품(500)의 몸체부(520)에 형성되는 인볼류트 스플라인 (520a)과 대칭을 이루는 구조로 이루어진다.

상기 제 4 녹아웃(71)은 속이 빈 원통 형상으로 이루어지되, 상기 제 4 내측 펀치(81)가 삽입되는 부분에서는 그 내경이 커지도록 형성되고, 상기 제 4 성형대(72)의 내부에 삽입되어 유동할 수 있는 외경을 가진다. 상기 제 4 내측 펀치(81)는 원통형의 장방체형상으로 이루어지고, 상기 제 4 외측 펀치(82)는 그 중앙에 원형의 돌출부(821)가 형성된 원통 형상으로 이루어지되, 상기 제 4 내측 펀치(81)가 상기 원형의 돌출부(821) 중앙에서 연장된다. 이때, 상기 원형의 돌출부(821)는 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510) 저면에 플랜지 홈(511)을 성형한다.

이하에서는 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법의 흐름도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법은 플랜지부와 몸체부로 구성된 1차 예비성형품을 성형하는 단계(S1)와, 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공이 형성된 2차 예비성형품을 성형하는 단계(S2)와, 몸체부가 2단으로 형성된 3차 예비성형품을 성형하는 단계(S3)와, 인볼류트 스플라인이 형성된 최종성형품을 성형하는 단계(S4)를 포함하여 이루어진다.

상기 단계(S1)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 하부금형(1)에 원통 형상으로 이루어진 성형재료(100)를 위치시키고, 제 1 상부금형(2)을 하강시켜 상기 성형재료(100)를 가압함으로써 도 5에 도시된 바와 같이, 플랜지부(210)와 원통형 홈(221)이 형성된 몸체부(220)로 구성되는 1차 예비성형품(200)을 성형하는 단계이다.

이러한 상기 단계(S1)를 진행하기 전에 냉간단조 방법에서 일반적으로 사용되는 냉간단조 전처리 공정을 성형재료에 시행하게 되는데, 냉간단조 전처리 공정은 성형재료를 이루는 금속재료에 따라 적합한 조건으로 구상화소둔, 쇼트, 윤활처리하는 것으로 후술할 상기 단계(S2)와, 상기 단계(S3) 및 상기 단계(S4)를 진행하기 전에도 동일하게 시행하게 되며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 사항이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 단계(S2)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 하부금형(3)에 플랜지부(210)와 원통형 홈(221)이 형성된 몸체부(220)로 구성된 상기 1차 예비성형품(200)을 위치시키고, 제 2 상부금형(4)을 하강시켜 상기 1차 예비성형품(200)을 가압함으로써 도 9 에 도시된 바와 같이, 플랜지부(210)와 몸체부(220)를 관통하는 중공(330)이 형성되는 2차 예비성형품(300)을 성형하는 단계이다.

상기 단계(S3)는 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제 3 하부금형(5)에 플랜지부(210)와 몸체부(220)를 관통하는 중공(330)이 형성된 상기 2차 예비성형품(300)을 위치시키고, 제 3 상부금형(6)을 하강시켜 상기 2차 예비성형품(300)을 가압함으로써 도 13 및 도14에 도시된 바와 같이, 몸체부(420)가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품(400)을 성형하는 단계이다.

상기 단계(S4)는 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제 4 하부금형(7)에 몸체부가 2단으로 형성된 상기 3차 예비성형품(400)을 위치시키고, 제 4 상부금형(8)을 하강시켜 상기 3차 예비성형품(400)을 가압함으로써 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 몸체부(520)에 인볼류트 스플라인(520a)이 형성되어 상기 인볼류트 스플라인(520a)에서 금속재료의 흐름이 유지되는 최종성형품(500)을 성형하는 단계이다.

이하에서는 본 발명에 따른 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프 트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법의 각 단계들에 대해 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 1차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도, 도 3은 1차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 1차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도, 도 4는 1차 예비성형품을 나타낸 사시도이다.

상기 단계(S1)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 원통형으로 이루어진 성형재료(100)가 제 1 하부금형(1)에 위치되고, 제 1 상부금형(2)은 상기 성형재료(100)를 가압하기 위해 상기 제 1 하부금형(1)보다 높은 위치에 고정된다. 그 뒤 상기 제 1 상부금형(2)이 하강함으로써 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 하부금형(1)에 위치한 상기 성형재료(100)가 상기 제 1 상부금형(2)의 제 1 내측 펀치(21)와 제 1 외측 펀치(22)에 의해 가압되며, 이때 상기 제 1 하부금형(1)의 제 1 성형대(12)와 제 1 녹아웃(11)과 상기 제 1 내측 펀치(21) 및 제 1 외측 펀치(22)의 단부에 의해 이루어지는 공간에 존재하게 되는 상기 성형재료(100)의 내부 압력이 증가하게 되어 상기 제 1 내측 펀치(21)와 제 1 외측 펀치(22) 사이의 빈공간으로 성형재료(100)가 유동하게 됨으로써 플랜지부(210)와 원통형 홈(221)이 형성된 몸체부(220)로 구성되는 1차 예비성형품(200)이 성형되고, 상기 플랜지부(210)와 몸체부(220)의 경계에서는 금속의 흐름이 유지되게 된다.

상기와 같이 1차 예비성형품(200)이 성형된 후에 제 1 상부금형(2)이 상승하고, 그에 따라 제 1 녹아웃(11)이 상승하면서 성형이 완료된 1차 예비성형품(200)을 밀어올려 제 1 하부금형(1)의 상부로 돌출되도록 상승시킴으로써 작업자는 1차 예비성형품(200)을 상기 제 1 하부금형(1)으로부터 용이하게 꺼낼 수 있게 된다.

상기 단계(S1)에서 성형된 상기 1차 예비성형품(200)은 다시 상기 단계(S2)를 거쳐 2차 예비성형품(300)으로 성형된다. 이하, 상기 단계(S2)에 대해 상세히 설명한다.

도 6은 2차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도, 도 7은 2차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도, 도 8은 2차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도, 도 9는 2차 예비성형품을 나타낸 사시도이다.

상기 단계(S2)에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 플랜지부(210)와 원통형 홈(221)이 형성된 몸체부(220)로 구성된 1차 예비성형품(200)이 제 2 하부금형(3)에 위치된다. 이때, 상기 1차 예비성형품(200)은 상기 플랜지부(210)가 제 2 상부금형(4) 쪽으로 향하도록 제 2 하부금형(3)에 위치되고, 제 2 상부금형(4)은 상기 1차 예비성형품(200)을 가압하기 위해 상기 제 2 하부금형(3)보다 높은 위치에 고정된다. 그 뒤 상기 제 2 상부금형(4)이 하강함으로써 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 하부금형(3)에 위치한 상기 1차 예비성형품(200)이 상기 제 2 상부금형(4)의 제 2 내측 펀치(41)에 의해 가압됨으로써 도 8에 도시된 바와 같이, 플랜지부(310)와 몸체부(320)를 관통하는 중공(330)이 형성된다.

한편, 상기 1차 예비성형품(200)이 상기 제 2 하부금형(3)에 위치될때, 플랜지부(210)가 제 2 하부금형(3) 쪽으로 향하도록 위치되어 상기 단계(S2)가 이루어 질 수도 있다.

상기와 같이 2차 예비성형품(300)이 성형된 후에 제 2 상부금형(4)이 상승하고, 그에 따라 제 2 녹아웃(31)이 상승하면서 성형이 완료된 2차 예비성형품(300)을 밀어올려 제 2 하부금형(3)의 상부로 돌출되도록 상승시킴으로써 작업자는 2차 예비성형품(300)을 상기 제 2 하부금형(3)으로부터 용이하게 꺼낼 수 있게 된다.

상기 단계(S2)에서 성형된 상기 2차 예비성형품(300)은 다시 상기 단계(S3)를 거쳐 3차 예비성형품(400)으로 성형된다. 이하, 상기 단계(S3)에 대해 상세히 설명한다.

도 10은 3차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도, 도 11은 3차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도, 도 12는 3차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도, 도 13은 3차 예비성형품을 나타낸 사시도, 도 14는 3차 예비성형품을 나타낸 다른 사시도이다.

상기 단계(S3)에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저 플랜지부(310)와 몸체부(320)를 관통하는 중공(330)이 형성된 2차 예비성형품(300)이 제 3 하부금형(5)에 위치된다. 이때, 상기 2차 예비성형품(300)은 상기 플랜지부(310)가 제 3 상부금형(6) 쪽으로 향하도록 제 3 하부금형(5)에 위치되고, 제 3 상부금형(6)은 상기 2차 예비성형품(300)을 가압하기 위해 상기 제 3 하부금형(5)보다 높은 위치에 고정된다. 그 뒤 상기 제 3 상부금형(6)이 하강함으로써 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 하부금형(5)에 위치한 상기 2차 예비성형품(300)이 상기 제 3 상부금형(6)의 제 3 내측 펀치(61)와 제 3 외측 펀치(62)에 의해 가압됨으로써 도 12에 도시된 바와 같이, 몸체부(420)가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품(400)이 성형된다. 이때 상기 3차 예비성형품(400)의 몸체부(420)의 상부 몸체(420a)의 외경은 상기 2차 예비성형품(300)의 몸체부(320)의 외경에 비해 약 0.9 mm 정도 작아지게 되고, 상기 3차 예비성형품(400)의 몸체부(420)의 하부 몸체(420b)의 외경은 상기 2차 예비성형품(300)의 몸체부(320)의 외경에 비해 약 0.2 mm 정도 커지게 된다. 이는 상기 3차 예비성형품(400)이 상기 제 3 하부금형(5)의 제 3 성형대(52)의 형상을 따라 성형될때 상기 제 3 성형대(52)의 상부 몸체 성형부(521)에서 하부 몸체 성형부(522)로 금속재료의 유동이 있게되기 때문이다. 또한, 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지부(410)는 상기 제 3 외측 펀치(62)에 의해 가압되어 그 두께가 줄어들게 됨과 동시에 상기 제 3 외측 펀치(62)의 돌출부(621)에 의해 그 후면에 플랜지 홈(411)이 형성된다.

상기와 같이 3차 예비성형품(400)이 성형된 후에 제 3 상부금형(6)이 상승하고, 그에 따라 제 3 녹아웃(51)이 상승하면서 성형이 완료된 3차 예비성형품(400)을 밀어올려 제 3 하부금형(5)의 상부로 돌출되도록 상승시킴으로써 작업자는 3차 예비성형품(400)을 상기 제 3 하부금형(5)으로부터 용이하게 꺼낼 수 있게 된다.

상기 단계(S3)에서 성형된 상기 3차 예비성형품(400)은 다시 상기 단계(S4)를 거쳐 최종성형품(500)으로 성형된다. 이하, 상기 단계(S4)에 대해 상세히 설명한다.

도 15는 최종성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도, 도 16은 최종성 형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도, 도 17은 최종성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도, 도 18는 최종성형품을 나타낸 사시도, 도 19는 최종성형품을 나타낸 다른 사시도이다.

상기 단계(S4)에서는 도 15에 도시된 바와 같이, 먼저 몸체부(420)가 2단으로 형성된 3차 예비성형품(400)이 제 4 하부금형(7)에 위치된다. 이때, 상기 3차 예비성형품(400)은 플랜지부(410)가 제 4 상부금형(8) 쪽으로 향하도록 제 4 하부금형(7)에 위치되고, 제 4 상부금형(8)은 상기 3차 예비성형품(400)을 가압하기 위해 상기 제 4 하부금형(7)보다 높은 위치에 고정된다. 그 뒤 상기 제 4 상부금형(8)이 하강함으로써 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 하부금형(7)에 위치한 상기 3차 예비성형품(400)이 상기 제 4 상부금형(8)의 제 4 외측 펀치(82)에 의해 가압 됨으로써, 제 4 성형대(72)에 형성된 인볼류트 스플라인 성형부(721)에 의해 몸체부(520)에 인볼류트 스플라인(520a)이 성형되어 도 18 및 도 19에 도시된 최종성형품(500)의 인볼류트 스플라인 치(520aa)와 인볼류트 스플라인 홈(520ab)에서 금속재료의 흐름이 유지되어 향상된 치정밀도와 치강도 및 치내구성을 갖는 최종성형품(500)이 성형된다.

이때, 상기 제 4 내측 펀치(81)는 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510)와 몸체부(520)를 관통하는 중공(530)에 삽입됨으로써 상기 최종성형품(500)의 중공(530)은 일정한 내경을 유지할 수 있게 된다. 또한, 상기 제 4 상부금형(8)의 제 4 외측 펀치(82)와 상기 제 4 외측 펀치(82)의 돌출부(821)에 의해 가압되어 상기 최종성형품(500)의 플랜지부(510)의 두께는 상기 3차 예비성형품(400)의 플랜지 부(410)의 두께에 비해 약 1 mm 정도 작아지게 된다.

상기와 같이 최종성형품(500)이 성형된 후에 제 4 상부금형(8)이 상승하고, 그에 따라 제 4 녹아웃(71)이 상승하면서 성형이 완료된 최종성형품(500)을 밀어올려 제 4 하부금형(7)의 상부로 돌출되도록 상승시킴으로써 작업자가 최종성형품(500)을 상기 제 4 하부금형(7)으로부터 용이하게 꺼낼 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법의 흐름도.

도 2는 1차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도.

도 3은 1차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도.

도 4는 1차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도.

도 5는 1차 예비성형품을 나타낸 사시도.

도 6은 2차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도.

도 7은 2차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도.

도 8은 2차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도.

도 9는 2차 예비성형품을 나타낸 사시도.

도 10은 3차 예비성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도.

도 11은 3차 예비성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도.

도 12는 3차 예비성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도.

도 13은 3차 예비성형품을 나타낸 사시도.

도 14는 3차 예비성형품을 나타낸 다른 사시도.

도 15는 최종성형품을 성형하기 전의 상태를 나타낸 단면도.

도 16은 최종성형품을 성형하는 상태를 나타낸 단면도.

도 17은 최종성형품을 성형한 후의 상태를 나타낸 단면도.

도 18은 최종성형품을 나타낸 사시도.

도 19는 최종성형품을 나타낸 다른 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 제 1 하부금형 2 : 제 1 상부금형

3 : 제 2 하부금형 4 : 제 2 상부금형

5 : 제 3 하부금형 6 : 제 3 상부금형

7 : 제 4 하부금형 8 : 제 4 상부금형

11 : 제 1 녹아웃 21 : 제 1 내부 펀치

22 : 제 1 외부 펀치 31 : 제 2 녹아웃

32 : 제 2 성형대 41 : 제 2 내부 펀치

51 : 제 3 녹아웃 52 : 제 3 성형대

61 : 제 3 내부 펀치 62 : 제 3 외부 펀치

71 : 제 4 녹아웃 72 : 제 4 성형대

81 : 제 4 내부 펀치 82 : 제 4 외부 펀치

100 : 성형재료 200 : 1차 예비성형품

300 : 2차 예비성형품 400 : 3차 예비성형품

500 : 최종성형품 420a : 상부 몸체

420b : 하부 몸체 520 : 인볼류트 스플라인

520aa : 인볼류트 스플라인 치 520ab : 인볼류트 스플라인 홈

Claims (10)

1. 하부금형에 성형재료를 위치시키고 속이 빈 원통 형상인 제 1 외측 펀치와 원통형의 장방체형상인 제 1 내측 펀치를 포함하는 상부금형이 하강하여 상기 성형재료를 가압함으로써, 상기 제 1 내측 펀치와 제 1 외측 펀치 사이의 빈공간으로 성형재료가 유동하게 되어 플랜지부와 원통형 홈이 형성된 몸체부로 성형되고 상기 플랜지부와 몸체부의 경계에서 금속재료의 흐름이 유지되는 1차 예비성형품을 성형하는 단계(S1);

   상기 단계(S1)를 거쳐 예비성형된 상기 1차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 제 2 내측 펀치를 포함하는 상부금형이 하강하여 상기 1차 예비성형품을 가압함으로써, 상기 제 2 내측 펀치에 의해 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공이 형성되는 2차 예비성형품을 성형하는 단계(S2);

   상기 단계(S2)를 거쳐 예비성형된 상기 2차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 원통형의 장방체형상인 제 3 내측 펀치와 중앙에 원형의 돌출부가 형성된 원통 형상인 제 3 외측 펀치를 포함하는 상부금형이 하강하여, 몸체부가 2단으로 형성되어 몸체부에서 금속재료의 흐름이 유지되는 3차 예비성형품을 성형하는 단계(S3);

   상기 단계(S3)를 거쳐 예비성형된 상기 3차 예비성형품을 하부금형에 위치시키고 원통형의 장방체형상인 제 4 내측 펀치와 중앙에 원형의 돌출부가 형성된 원통 형상인 제 4 외측 펀치를 포함하는 상부금형이 하강하여 상기 3차 예비성형품을 가압함으로써, 몸체부에 인볼류트 스플라인이 형성되어 상기 인볼류트 스플라인에서 금속재료의 흐름이 유지되고 상기 제 4 내측 펀치가 삽입됨으로써 가압 될 때 중공의 내경이 일정하게 유지되어 상기 인볼류트 스플라인의 치정밀도가 향상되는 최종성형품을 성형하는 단계(S4)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단계(S3)에서 성형된 3차 예비성형품의 플랜지부에는 플랜지 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 단계(S1)는 상기 1차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 단계(S2)도 상기 2차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 단계(S3)도 상기 3차 예비성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 단계(S4)도 상기 최종성형품을 녹아웃을 통해 상승시켜 용이하게 이탈시킬 수 있도록 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 방법.
4. 성형재료가 위치되며 1차 예비성형품의 플랜지부 외면을 성형하는 제 1 성형대와 상기 1차 예비성형품의 플랜지부 저면을 성형하는 제 1 녹아웃을 포함하여 이루어지는 제 1 하부금형;

   상기 1차 예비성형품의 몸체부 외면 및 플랜지부 상면을 성형하는 속이 빈 원통 형상의 제 1 외측 펀치와, 상기 1차 예비성형품의 몸체부 내면을 성형하도록 상기 제 1 외측 펀치의 중앙에 위치되며 원통형의 장방체형상인 제 1 내측 펀치를 포함하여 이루어지는 제 1 상부금형;

   상기 1차 예비성형품이 위치되며 2차 예비성형품의 성형을 위해 상기 1차 예비성형품의 플랜지부를 받쳐주는 제 2 성형대와 상기 1차 예비성형품의 몸체부 상면을 받쳐주는 제 2 녹아웃을 포함하여 이루어지는 제 2 하부금형;

   상기 2차 예비성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공을 형성하는 제 2 내측 펀치를 포함하여 이루어지는 제 2 상부금형;

   상기 2차 예비성형품이 위치되며 3차 예비성형품의 플랜지부 상면을 성형하며 몸체부를 2단으로 성형하는 제 3 성형대와 상기 3차 예비성형품의 몸체부 상면을 성형하는 제 3 녹아웃을 포함하여 이루어지는 제 3 하부금형;

   상기 3차 예비성형품의 플랜지부 저면 및 상기 플랜지부 저면에 플랜지 홈을 성형하는 중앙에 원형의 돌출부가 형성된 원통 형상인 제 3 외측 펀치와 상기 3차 예비성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공에 삽입되는 원통형의 장방체형상의 제 3 내측 펀치를 포함하여 이루어지는 제 3 상부금형;

   상기 3차 예비성형품이 위치되며 최종성형품의 플랜지부 상면과 몸체부 외면 및 인볼류트 스플라인을 성형하는 제 4 성형대와 상기 최종성형품의 몸체부 상면을 성형하는 제 4 녹아웃을 포함하여 이루어지는 제 4 하부금형; 및

   상기 최종성형품의 플랜지부와 몸체부를 관통하는 중공에 삽입되어 중공의 내경이 일정하게 유지되게 함으로써 상기 인볼류트 스플라인의 치정밀도를 향상시키는 원통형의 장방체형상의 제 4 내측 펀치와 상기 최종성형품의 플랜지부 저면 및 상기 플랜지부 저면에 플랜지 홈을 성형하며 중앙에 원형의 돌출부가 형성된 원통 형상의 제 4 외측 펀치를 포함하여 이루어지는 제 4 상부금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 인볼류트 스플라인을 가지는 자동변속기용 샤프트 오버 드라이브 클러치 냉간단조 장치.
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