KR101499258B1

KR101499258B1 - 변속기의 판금 부품들의 연결부

Info

Publication number: KR101499258B1
Application number: KR1020087025525A
Authority: KR
Inventors: 라몬 유르얀츠
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2015-03-05
Also published as: KR20080111076A; US8303460B2; US20090105034A1; WO2007122078A1; CN101427056A; DE102006018496A1; CN101427056B

Abstract

본 발명은 변속기의 판금 부품들(2, 3)의 연결부(5)에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 연결부(5)는 적어도 하나의 제1 판금 부품(3)과 적어도 하나의 제2 판금 부품(2) 사이에 적어도 하나의 형상 끼워 맞춤부를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 형상 끼워 맞춤부는 상기 제1 판금 부품(3)으로부터 돌출된 적어도 하나의 저널(6)에 의해 형성되고, 이 저널(6)은 상기 제2 판금 부품(2)에 적어도 부분적으로 상기 저널(6) 자체의 외부 윤곽에 상응하게 형성되는 개구부(9) 내에 맞물린다.

판금 부품, 판금 부품들의 연결부, 형상 끼워 맞춤부, 저널, 개구부

Description

변속기의 판금 부품들의 연결부 {CONNECTION OF SHEET METAL COMPONENTS OF A TRANSMISSION}

본 발명은 변속기의 판금 부품들의 연결부에 관한 것이다. 본원에 따라 연결부는 적어도 하나의 제1 판금 부품과 적어도 하나의 제2 판금 부품 사이의 적어도 하나의 형상 끼워 맞춤부(form-fit)를 포함한다. 이 형상 끼워 맞춤부는 제1 판금 부품으로부터 돌출되는 적어도 하나의 저널에 의해 형성되고, 이 저널은 적어도 부분적으로 저널의 외부 윤곽에 상응하도록 제2 판금 부품에 형성된 개구부 내에 맞물린다. 또한, 본 발명은 상기와 같은 연결부를 포함하는 변속기에 관한 것이다.

상기와 같은 연결부는 DE 26 52 652 A1에 개시되어 있다. 형상 끼워 맞춤부에 의해서, 회전축을 중심으로 함께 회전하는 부품들이 토크를 손실 없이 전달하는 방식으로 서로 고정되는 점이 보장된다. 또 다른 경우에 따르면, 상기와 같은 연결부에 의해서, 부품들이 서로에 대해 상대적으로 회전하지 않거나, 또는 기타 방식으로 서로에 대해 상대 운동을 하지 않는 점이 보장된다. 부품들 상호간의 상대 운동 방지에 대해서는 DE 26 52 652 A1에 기술되어 있다. 상기 문서에서는 유성 캐리어의 판금을 펀칭하여 밀어넣는 방식으로, 유성 볼트를 고정하기 위한 고정 판 금이 유성 캐리어에 추가로 고정된다. 상기와 같은 펀칭 돌출부는 엠보싱 가공 또는 펀칭 가공에 의해 제조된다.

변속기에서 서로 연결되는 2개의 판금 부품 사이에서 높은 토크가 전달되어야 하는 경우에, 판금 부품들은 종종 용접 연결부 또는 리벳 연결부에 의해 서로 연결된다. 그러나 용접시에 생성되는 열은 종종 변속기 부품들의 바람직하지 못한 변형을 야기한다. 따라서 상대적으로 리벳 연결부에 더욱 의존하게 된다. 리벳 연결부는 예컨대 유성 기어 장치에서 유성 볼트들 사이에 배치된다. 리벳 헤드(head)를 위해 제공된 축방향 및 반경방향 설치 공간이 부족한 경우가 종종 발생한다. 그러한 경우, 전달할 토크에 적합한 리벳을 설치할 수 있도록 하기 위해서는, 변속기의 치수를 그에 상응하게 크게 설계해야만 한다.

그러므로 본 발명의 목적은, 공간을 절약하는 방식으로 설계되고, 서로 연결된 구성 부품들 간에 높은 토크를 전달할 수 있도록 하는, 변속기의 판금 부품들의 연결부 및 이런 연결부를 포함하는 변속기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항의 특징부의 대상에 따라, 제1 부품으로부터 눌려서 돌출된 저널이 제2 판금 부품의 개구부 내로 삽입되거나, 또는 그 개구부를 통과하여 맞물리며, 이때 상기 저널이 적어도 언더컷부에서 제2 판금 부품에 뒤로 맞물림으로써 달성된다. 언더컷부는 제2 판금 부품의 판금 재료와 동일한 재료로 형성된다. 제1 판금 부품과 제2 판금 부품은 언더컷부에 뒤로 맞물리는 저널에 의해 서로 분리되지 않게 결합된다. 판금 부품들은 리벳과 같은 통상적인 연결 수단을 사용하지 않고도 자체 재료가 눌려 들어가는 방식으로 리벳 연결과 유사한 형태로 서로 결합된다. 이를 위해 저널의 자유 단부의 가장자리측은, 언더컷부에 뒤로 맞물릴 수 있도록, 엠보싱 가공, 롤링 가공, 펀칭 가공, 또는 굽힘 가공에 의해 반경방향 바깥쪽으로 젖혀진다. 저널의 내부가 중공이라면, 저널로부터 재료가 손쉽게 언더컷부로 밀려나온다. 제2 부품에 제공되는 언더컷부는 판금 부품들의 상호 조립 이전에, 따라서 연결부의 형성 이전에 제조되거나, 또는 본 발명의 한 구현예에서 소개되듯이, 리벳식 연결부의 형성시에 제2 판금 부품으로부터 재료가 밀려나옴으로써 형성된다. 언더컷부는 개구부에 직접 형성되거나, 또는 관통구의 개구부의 가장자리 중 제1 판금 부품의 반대 방향으로 향해 있는 가장자리에 형성된다.

저널은 바람직하게는 제1 판금 부품의 한 벽부 섹션으로부터 눌려들어가며, 그럼으로써 저널의 배면측으로 제2 판금 부품의 반대 방향으로 향해 있는 면에서 제1 판금 부품에 공동이 형성된다. 저널의 제조를 위해 필요한 공구의 펀치는 바람직하게는 외부 원통형으로 형성된다. 따라서 저널은 외부가 원통형이며, 재료가 눌려서 생성된 공동은 내부가 원통형이다. 저널의 용적은 공동으로부터 밀려나온 재료에 상응한다.

바람직하게는 판금 부품들은 2개 또는 그 이상의 본 발명에 따른 연결부에 의해 서로 고정된다. 그 외에도 본 발명에 따른 연결부는, 리벳을 이용하는 전형적인 연결부 또는 나사 연결부와 같이, 기존에 공지된 방식의 연결부와 서로 조합될 수 있다. 개별 연결부들의 치수는 하중이 최대인 부분들에 맞추어 조정된다. 부품들에 가해지는 최대 하중은 각각의 길이 및 형태에 따라 비례하여 개별 연결부들로 분배된다. 또한, 전체 연결부에서 동일한 유형의 개별 연결부들이 동일한 치수로 설계되었는지, 또는 그 치수가 서로 다른지도 고려될 수 있다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 판금 부품들의 연결부는 서로 인접하는 판금 부품들로부터 재료가 눌려서 소성 변형됨으로써 구현되는 펀칭 리벳식 연결부이다. 이를 위해 제2 판금 부품은 초기 상태에서 사전 지정된 섹션에 관통구를 포함하고, 이런 관통구는 이후에 개구부를 형성한다. 그에 따라 우선 상기 섹션에, 선택적으로 관통구를 구비하기도 하는 제1 판금 부품의 섹션이 평평하게 올려진다. 이 경우, 관통구들은 공통의 대칭축으로서 추후 형성되는 저널의 대칭축을 가지게 된다. 최종적으로 스탬프(들)에 의해 저널과, 동시에 리벳 연결부가 형성된다. 공동은 제1 판금 부품으로부터 저널을 밀어넣는데 사용된 펀치의 외부 형상에 상응하는 내부 형상을 갖는다.

상기 펀칭 리벳식 연결부에서 저널은 실질적으로 공동으로부터 밀려나온 재료의 용적에 상응하는 용적을 갖는다. 이러한 리벳식 연결부에서는, 저널의 반경방향 외부 치수가 언더컷부에 제공되는 개구부의 가장 좁은 횡단면보다 더욱 크게 형성되도록 저널의 단부측이 확대된다.

언더컷부는, 리벳식 결합시에 제2 판금 부품을 지지했던 다이판(die plate)의 치수와, 펀치의 치수와, 이 치수들 상호간의 비율과, 성형력을 토대로 생성되는 형태를 갖는다. 언더컷부의 윤곽은, 제2 판금 부품의 재료 부분 중, 제1 판금 부품의 재료를 이용하여 저널이 성형되는 동시에 그 저널의 단부측이 변형될 때 소성 변형되었거나, 또는 제1 판금 부품으로부터 밀려나온 재료에 의해 소성 변형되었던 재료 부분으로부터 형성된다. 그 외에도 언더컷부의 윤곽은 저널로부터 반경방향 바깥쪽으로 아치형으로 만곡되어 언더컷부에 뒤로 맞물리는 재료부에 의해 결정된다.

연결부는 유한 요소법을 이용하여 산술적으로 설계되고 시험을 거쳤다. 상기 설계 및 시험에서는 특히, 저널의 펀칭 성형 후에 저널과 제1 판금 부품이 서로 완전하게 서로 분리되지 못함에 따라 재료의 펀칭 성형 후에 저널과 제1 판금 부품이 여전히 단일 재료로 연결되어 있게 하는 재료의 횡단면에 주목하였다.

따라서 상기 리벳식 연결부의 설계시에, 판금 부품을 형성하는 재료의 특성 및 성형 기술적 법칙 이외에도 아래에 열거된, 도 1에 따른 실시예에 도시한 변수들, 특히 상기 전술한 횡단면의 강도에 영향을 미치는 변수를 고려하였다:

f는 공동의 내경이다.

g는 저널의 대칭축과 일직선으로 정렬된, 공동의 깊이이다.

e는 저널의 대칭축과 일직선으로 정렬된, 판금 부품들의 연결부에서 서로 인접하는 판금 부품들의 총 벽 두께이다.

d는 연결부의 제1 판금 부품의 벽 두께이다.

c는 연결부의 제2 판금 부품의 벽 두께이다.

a는 저널에 제공될 수 있는 관통구의 횡단면 중 가장 좁은 횡단면이다.

b는 제2 판금 부품의 개구부에 제공되는 축방향 융기부의 반경방향 최대 외부 치수인 동시에, 펀칭 리벳식 연결부의 제조시 제2 판금 부품을 지지했던 다이판의 내경이다.

본 발명의 추가적인 구현예들은 구조적 및 산술적으로 산출되는 전술한 변수들 상호간의 의존성에 따라 실현되며, 도 2에 표로 요약하였다.

본 발명을 이용하면, 특히 공간 절약형 설계가 가능하고, 축방향 설치 공간을 거의 또는 전혀 필요로 하지 않는 리벳식 연결부가 제공된다. 그러므로 부품으로서 리벳과 같은 전형적인 연결 부재를 이용할 필요가 없어진다. 리벳식 연결부는 변속기 부품들의 조립시에 간단하게 형성할 수 있기 때문에 매우 경제적이다. 이런 리벳식 연결부는 또한 벽 두께가 상대적으로 두꺼운 판금 부품에도 적용할 수 있다. 본원의 리벳식 연결부는, 리벳식 연결부의 반경방향 치수가 작기 때문에, 종래 기술에 따른 리벳의 헤드들이 그들의 치수로 인해 방해가 될 수 있는 위치에도 배치될 수 있다.

도 1은 유성 기어 장치로서 형성되는 변속기의 부분을 도시한 개략적 단면도이다.

도 2는 리벳식 연결부의 설계시에 적용되는 변수들을 요약하여 정리한 표이다.

도 1은 유성 기어 장치로서 형성되는 변속기(1)의 부분 단면을 도시하고 있다. 제2 판금 부품(2)으로서 지시되는 유성 캐리어는, 외부에 톱니 기어부(4)를, 또는 커플링 디스크용 맞물림부를 포함하는 제1 판금 부품(3)과 연결된다. 판금 부품들(2, 3)은 본 발명에 따르는 추가적인 연결부들에 의해 서로 연결되며, 도면에는 연결부들 중 연결부(5)의 실시예만 도시되어 있다. 연결부(5)는 마찰 결합 부분을 갖는 판금 부품들(2, 3)의 형상 끼워 맞춤식 연결부이다. 이를 위해 제1 판금 부품(3)으로부터 저널(6)이 축방향으로 돌출된다. 저널(6)의 대칭축(7)은 유성 기어 장치의 회전축(8)에 대해 평행하게 연장된다. 제2 판금 부품(2)에는 개구부(9)가 형성된다. 이 개구부(9)는 언더컷부(10)를 포함하고, 이 언더컷부는 플랭크(11)에 의해 한정되며 환형 에지부(12)에서 종결된다. 환형 에지부(12)는 개구부(9)의 횡단면 중 가장 좁은 횡단면을 한정한다. 플랭크(11)는 선택적으로 내부 원추부의 외부면이거나, 또는 아치형으로 만곡된다. 개구부(9)의 지름은 제1 판금 부품(3) 쪽으로 갈수록 확대된다. 개구부는 지름이 확대되는 상기 영역에서 저널의 외부 원추형 섹션(13)에 의해 채워진다. 선택적으로 상기 섹션(13)은 임의의 방향으로 아치형으로 만곡된다. 언더컷부(10)는 플랭크(11)에서 융기부(14)(projecting bulge)에 의해 뒤로 맞물린다. 융기부(14)는 플랭크(11) 쪽을 향해 축방향으로 소성 변형되고, 그에 따라 예압된다. 왜냐하면, 저널이 또 다른 축방향으로 섹션 "13"을 이용하여 개구부(9)에서 지지되기 때문이다.

배면측으로는 저널(6)에 공동(15)이 연결된다. 공동(15)은 내부가 중공 원통형으로 형성되며, 실질적으로 제1 부품(3)으로부터 축방향으로 돌출된 저널(6)의 용적을 포함한다. 저널(6)은 관통구(20)를 포함하고, 이 관통구는 저널의 자유 단부(16)의 방향으로 확대되며, 그 반대 방향으로는 공동(15)으로 이어진다.

제2 판금 부품(2)으로부터는 축방향 융기부(17)가 돌출된다. 이 융기부(17)는 제2 판금 부품(2)의 재료 부분 중, 저널(6)의 재료를 이용한 펀칭 리벳식 연결부의 제조시에 언더컷부(10)를 형성하기 위해 개구부(9)로부터 밀려나온 재료 부분에 의해 형성된다. 공동 내에 제공되는 환형의 내측 에지부(18)와, 융기부에 제공되는 환형의 외측 에지부(19)는, 바람직하게는 0.05㎜ 내지 2㎜의 치수에 상응하는 반경(r)을 갖는다.

<도면 부호 리스트>

1: 변속기

2: 제2 판금 부품

3: 제1 판금 부품

4: 톱니 기어부

5: 연결부

6: 저널

7: 대칭축

8: 회전축

9: 개구부

10: 언더컷부

11: 플랭크

12: 환형 에지부

13: 섹션

14: 융기부

15: 공동

16: 단부

17: 융기부

18: 내측 에지부

19: 외측 에지부

20: 관통구

Claims

변속기(1)의 판금 부품들(2, 3)의 연결부(5)이며,

상기 연결부(5)는 적어도 하나의 제1 판금 부품(3)과 적어도 하나의 제2 판금 부품(2) 사이의 적어도 하나의 형상 끼워 맞춤부를 포함하고, 이 형상 끼워 맞춤부는 상기 제1 판금 부품(3)으로부터 돌출되는 적어도 하나의 저널(6)에 의해 형성되며, 상기 저널(6)은 상기 제2 판금 부품(2)에 형성된 개구부(9) 내에 맞물리고, 상기 개구부(9)는 상기 저널(6)의 외부 윤곽의 적어도 일부분과 상응하는, 판금 부품들의 연결부에 있어서,

상기 저널(6)은 상기 제2 판금 부품(2)의 언더컷부(10)에서 상기 제2 판금 부품의 뒤로 맞물리고, 상기 판금 부품들(2, 3)은 상기 언더컷부(10)에서 분리되지 않게 서로 연결되며,

상기 저널(6)의 배면측으로 상기 저널의 제2 판금 부품(2) 반대편 면에서 상기 저널(6)의 배면 쪽에서 제1 판금 부품(3)에 공동(15)이 형성될 수 있도록, 상기 저널(6)이 제1 판금 부품(3)의 재료로부터 눌려서 형성되고,

상기 공동(15)은 내부가 원통형으로 형성되며, 상기 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 정렬되고, 상기 공동(15)은, 상기 대칭축(7)과 일직선으로 정렬되는 상기 공동(15)의 깊이의 0.5배 내지 1.5배에 상응하는 내경을 가지는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항에 있어서, 상기 저널(6)의 자유 단부(16)에 있는 가장자리측 재료가 상기 저널(6)로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어, 상기 제2 판금 부품(2)의 재료로부터 형성된 언더컷부(10)에 뒤로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제2항에 있어서, 상기 저널(6)의 단부 중 상기 개구부(9) 내에 삽입되는 자유 단부(16)는 융기부 형태로 반경방향 바깥쪽으로 확대되고, 축방향으로 상기 언 더컷부(10)의 뒤로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저널(6)은 내부가 중공으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저널(6)은 상기 개구부(9)에 형성된 언더컷부(10)의 뒤로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
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제1항에 있어서, 상기 공동(15)은 내부가 원통형으로 형성되며, 상기 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 정렬되고, 상기 공동의 깊이는 상기 연결부(5)의 제1 판금 부품(3)의 벽 두께 중 상기 대칭축(7)과 일직선으로 정렬되는 벽 두께의 0.3배 내지 0.9배에 상응하는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항에 있어서, 상기 공동(15)은 내부가 원통형으로 형성되며, 상기 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 배향되고, 상기 공동(15)은 상기 연결부(5)에서 서로 인접하는 판금 부품들(2, 3)의 총 벽 두께의 0.75배 내지 1.5배에 상응하며, 상기 총 벽 두께는 대칭축(7)에 대해 동일 방향에서 볼 때 상기 제1 판금 부품(3)의 벽 두께와 상기 제2 판금 부품(2)의 벽 두께를 합한 것임을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저널(6)과, 상기 공동(15)과, 상기 언더컷부(10)와, 상기 개구부(9)에서 상기 언더컷부(10)에 뒤로 맞물리는 융기부(14)는, 상기 저널(6)의 자유 단부(16)에서 상기 연결부(5)의 판금 부품들의 판금 섹션들로 형성되며, 이 섹션들의 재료는 작업 공정 중 상기 연결부(5)의 제조시에 서로 인접하는 판금 부품들(2, 3)로부터 소성 변형에 의해 밀려나온 것임을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항에 있어서, 상기 저널(6)과, 상기 공동(15)과, 상기 언더컷부(10)와, 상기 개구부(9)에서 상기 언더컷부(10)의 뒤로 맞물리는 융기부(14)는, 상기 저널(6)의 자유 단부(16)에서 상기 연결부(5)의 판금 부품들의 판금 섹션들로 형성되며, 이 섹션들의 재료는 작업 공정 중에 상기 연결부(5)의 제조시에 서로 인접하는 판금 부품들(2, 3)로부터 소성 변형에 의해 밀려나온 것이고, 상기 공동(15)은 내부 원통형 중공으로 형성되고 상기 저널(6)은 내부가 중공으로 형성되며, 상기 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 정렬되며, 상기 공동(15)의 내경은 상기 저널(6)의 최대 자유 내부 치수의 1.8배 내지 8배인 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항에 있어서, 상기 저널(6)과, 상기 공동(15)과, 상기 언더컷부(10)와, 상기 개구부(9)에서 상기 언더컷부(10)에 뒤로 맞물리는 융기부(14)는, 상기 저널(6)의 자유 단부(16)에서 상기 연결부(5)의 판금 부품들의 판금 섹션들로부터 형성되며, 이 섹션들의 재료는 작업 공정 중에 상기 연결부(5)의 제조시에 서로 인접하는 판금 부품들(2, 3)로부터 소성 변형에 의해 밀려나온 것이고, 상기 공동(15)은 내부 원통형 중공으로 형성되고 상기 저널(6)은 내부가 중공으로 형성되며, 상기 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 정렬되며, 상기 저널(6)은 상기 연결부(5)에서 서로 인접하는 판금 부품들의 총 벽 두께의 0.2배 내지 0.8배에 상응하는 내부 치수를 가지며, 상기 총 벽 두께는 대칭축(7)에 대해 동일한 방향에서 볼 때 상기 제1 판금 부품(3)의 벽 두께와 상기 제2 판금 부품(2)의 벽 두께를 합한 것임을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항에 있어서, 상기 저널(6)과, 상기 공동(15)과, 상기 언더컷부(10)와, 상기 개구부(9)에서 상기 언더컷부(10)에 뒤로 맞물리는 융기부(14)는, 상기 저널(6)의 자유 단부(16)에서 상기 연결부(5)의 판금 부품들의 판금 섹션들로 형성되며, 이 섹션들의 재료는 작업 공정 중에 상기 연결부(5)의 제조시에 서로 인접하는 판금 부품들(2, 3)로부터 소성 변형에 의해 밀려나온 것이고, 상기 제2 판금 부품은 소성 변형에 의해 밀려나온 재료의 부분으로 형성되는 융기부(14)를 포함하며, 이 융기부(14)는 언더컷부(10)를 향하며 상기 대칭축(7)과 일직선으로 정렬된 방향으로 상기 제2 판금 부품(2)으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제13항에 있어서, 상기 공동(15)은 내부 원통형 형태의 중공으로 형성되며, 이 공동(15)의 대칭축(7)은 상기 저널(6)이 돌출되는 방향으로 정렬되며, 상기 융기부(14)의 외부 치수 중 반경방향으로, 따라서 대칭축(7)에 대해 횡방향으로 놓인 최대 외부 치수는, 상기 공동(15)의 내경의 0.5배 내지 1.0배인 것을 특징으로 하는, 판금 부품들의 연결부.
제1항 내지 제3항, 제8항, 제9항, 및 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 연결부(5)를 포함하는 변속기에 있어서, 상기 판금 부품들(2, 3) 중 적어도 하나의 판금 부품은 유성 기어 장치의 유성 캐리어인 것을 특징으로 하는, 변속기.