KR20050039345A

KR20050039345A - 클러치 기어 단조방법

Info

Publication number: KR20050039345A
Application number: KR1020030074782A
Authority: KR
Inventors: 정동재
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-04-29

Abstract

제1단조 전처리공정과, 사이징(sizing)공정, 챔퍼성형공정, 치형성형공정, 트리밍공정; 및 역 테이퍼 성형공정을 포함하는 클러치 기어 단조방법에 있어서,

상기 챔퍼성형공정은 변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어의 경사진 챔퍼면을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형함과 동시에, 상기 챔퍼 선단 꼭지점부와, 상기 챔버면과, 클러치 기어의 외경부를 이루는 외단면의 경계부분인 각 챔퍼 모서리부도 동일 단조 금형을 통하여 동시에 라운드 형상으로 가압 성형하는 것을 특징으로 하는 클러치 기어 단조방법을 제공한다.

Description

클러치 기어 단조방법{FORGING METHOD OF CLUTCH GEAR}

본 발명은 클러치 기어 단조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클러치 기어의 챔퍼면을 성형하는 챔퍼성형공정에서, 각 챔퍼면의 모서리부와 챔퍼면 선단 꼭지점부를 동시에 라운드 성형함으로써, 후 공정의 일부를 삭제할 수 있도록 하는 클러치 기어 단조방법에 관한 것이다.

일반적으로 클러치 기어는 차량의 수동 변속기 내부에서 동력 전달용 변속기어로 사용되는 것으로, 여러 차례의 단조공정을 통하여 성형되며, 그 치형은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 변속 조작시, 슬리브 링이 실크로 링을 통하여 안내되어 최초로 접촉되는 경사진 챔퍼면(C)과, 변속 조작이 완료된 상태로 동력 전달시 슬리브 링과 접촉된 상태를 유지하는 역 테이퍼면(T), 및 클러치 기어(1)의 치형(10)의 외경을 이루는 외단면(P) 등으로 형성된다.

이러한 클러치 기어(1)는, 도 2에서 도시한 바와 같은 단조방법에 따른 공정을 통하여 성형되는데, 종래에는 파이프 형상의 소재를 단조 변형률을 높이기 위하여 구상화 소둔을 통하여 가연성을 높여 연화처리를 수행하며, 동시에 금형과 소재간의 마찰열에 의한 소착을 방지하기 위하여 소재 표면을 윤활 처리하는 제1단조 전처리공정(S100)을 수행한다.

상기 제1단조 전처리공정(S100)을 통하여 연화처리 및 표면에 윤활 처리된 소재(101)는 단조 프레스 내에서 가압 성형에 의한 프리 포밍(free-forming)으로 금형에 대한 소재유입이 원활하게 이루어지도록 치수, 형상, 표면조도 등을 인자로 하여 소재를 정형화시키는 사이징(sizing)공정(S110)을 이루게된다.

상기 사이징공정(S110)을 거친 소재(101)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 변속 중에만 슬리브 링과 접촉되어 안내면 역할을 하는 경사진 챔퍼면(C)을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형하는 챔퍼성형공정(S120)를 이루고, 이러한 챔퍼성형공정(S120)에 이어, 도 4에서와 같이, 기본적인 기어의 치형(10)과 상기 치형(10)의 외경부을 이루는 외단면(P)을 이루도록 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 치형성형공정(S130)을 이루게 된다.

상기 치형성형공정(S130)에 의해 발생되는 플래쉬(103)는 트림스틸을 구비하는 프레스 내에서 플래쉬 라인을 따라 절단하는 트리밍공정(140)을 통하여 제거된다.

이와 같이, 상기 사이징공정(S110), 챔퍼성형공정(S120), 치형성형공정 (S130) 및 트리밍공정(S140)을 완료한 소재(101)는 상기 도 1에서 도시한 바와 같이, 그 챔퍼면(C)의 선단 꼭지점부(A)가 각지게 형성되어 있어, 변속감을 저하시키는 요인이 됨으로, 선반가공을 통하여 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 라운드 형상으로 선삭 가공하는 외경부 선삭가공공정(S150)을 거치게 되며, 이와 같이, 외경부 선삭가공공정(S150)를 거친 소재(101)는 상기 사이징, 챔퍼성형, 치형성형 및 트리밍공정에 의한 소성가공을 거치는 동안 소성변형에 의한 가공 스트레스가 누적됨과 동시에 경화되어 다시 구상화 소둔을 통하여 연화처리를 수행하며, 동시에 금형과 소재간의 마찰열에 의한 소착을 방지하기 위하여 소재(101) 표면을 윤활 처리하는 제2단조 전처리공정(S160)을 수행한다.

상기 제2단조 전처리공정(S160)을 통하여 연화처리 및 표면에 윤활 처리된 소재(101)는 단조 프레스 내에서 가압 성형에 의해 상기 도 1에서와 같이, 변속 조작이 완료된 상태로 동력 전달시 슬리브 링과 접촉된 상태를 유지하는 역 테이퍼면(T)을 성형하는 역 테이퍼 성형공정(S170)을 수행하게 된다.

따라서 상기 역 테이퍼 성형공정(S170)을 완료한 소재(101)는 치형(10) 이외의 구동축에 장착을 위한 내경부(105)와, 싱크로 링이 장착되는 콘부(107) 등을 선반가공을 통하여 기계가공한 후, 스피드 기어 등과 조립한 상태로 열처리과정을 거쳐 소재의 강성 및 내마모성을 확보하게 되는 것이다.(S180)

그러나 상기한 바와 같은 종래의 클러치 기어 단조방법에 의하면, 챔퍼성형공정에서 형성되는 챔퍼의 선단 꼭지점부가 각지게 형성되어 있어, 변속감을 저하시키는 요인이 됨으로, 선반가공을 통하여 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 라운드 형상으로 선삭 가공하는 외경부 선삭가공공정을 반드시 거치게 되며, 이러한 가공공정으로 인하여 다음 단조공정인 역 테이퍼 성형공정 전에, 반드시 구상화 소둔을 통한 연화처리 및 소재 표면을 윤활 처리하는 제2단조 전처리공정을 수행하여야 하는 단점이 있으며, 이로 인한 원가상승 및 생산성 저하의 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 선반가공을 통하여 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)(정점부)를 라운드 형상으로 선삭 가공하더라도 상기 챔버면과, 외경부를 이루는 외단면의 경계부분인 각 모서리부분은 그대로 에지(edge)로 남아 있게 되는 등의 문제점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 클러치 기어의 챔퍼면을 성형하는 챔퍼성형공정에서, 각 챔퍼면의 모서리부와 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 동시에 라운드 성형함으로써, 후 공정의 일부를 삭제할 수 있도록 하는 클러치 기어 단조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 클러치 기어 단조방법은 파이프 형상의 소재에 대하여 구상화 소둔 및 소재 표면의 윤활 처리작업을 수행하는 제1단조 전처리공정; 상기 연화처리 및 표면 윤활 처리된 소재를 프리 포밍(free-forming)으로 금형에 대한 소재유입이 원활하게 이루어지도록 소재를 정형화시키는 사이징(sizing)공정; 변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어의 경사진 챔퍼면을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형하면서, 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 단조 금형에 의해 라운드 형상으로 동시에 가압 성형하는 챔퍼성형공정; 기본적인 기어의 치형과 상기 치형의 외경부을 이루는 외단면을 이루도록 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 치형성형공정; 치형의 성형시에 발생되는 플래쉬를 트림스틸을 구비하는 프레스 내에서 플래쉬라인을 따라 절단하는 트리밍공정; 및 변속기의 변속 조작이 완료된 상태로 동력 전달시 슬리브 링과 접촉된 상태를 유지하는 역 테이퍼면을 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 역 테이퍼 성형공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 클러치 기어 단조방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 클러치 기어의 치형을 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 기어 단조방법에 따른 공정도로써, 본 발명의 실시예에 따른 클러치 기어 단조방법은, 도 1에서 도시된 바와 같은, 클러치 기어(1)의 치형(10)에서, 챔퍼성형공정을 통하여 변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어(1)의 경사진 챔퍼면(C)을 성형함과 동시에, 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)와, 상기 챔버면(C)과 클러치 기어(1)의 외경부를 이루는 외단면(P)의 경계부분인 각 챔퍼면 모서리부(E)도 동일 단조 금형을 통하여 동시에 라운드 형상으로 가압 성형함로써, 후 공정인 종래 선반가공을 통하여 상기 챔퍼 선단 꼭지점부(A)를 라운드 형상으로 선삭 가공하는 외경부 선삭가공공정 및 구상화 소둔 및 소재 표면을 윤활 처리하는 제2단조 전처리공정을 삭제할 수 있도록 한다.

이러한 클러치 기어 단조방법은 먼저, 파이프 형상의 소재(11)를 단조 변형률을 높이기 위하여 구상화 소둔을 통하여 가연성을 높여 연화처리를 수행하며, 동시에 금형과 소재간의 마찰열에 의한 소착을 방지하기 위하여 소재 표면을 윤활 처리하는 제1단조 전처리공정(S10)을 수행한다.

상기 제1단조 전처리공정(S10)을 통하여 연화처리 및 표면에 윤활 처리된 소재(11)는 단조 프레스 내에서 가압 성형에 의한 프리 포밍(free-forming)으로 금형에 대한 소재유입이 원활하게 이루어지도록 치수, 형상, 표면조도 등을 인자로 하여 소재(11)를 정형화시키는 사이징(sizing)공정(S20)을 이루게된다.

상기 사이징공정(S20)을 거친 소재(11)는, 도 6에서와 같이, 변속 중에만 슬리브 링과 접촉되어 안내면 역할을 하는 경사진 챔퍼면(C)을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형하는 챔퍼성형공정(S30)를 진행하는데, 이 챔퍼성형공정(S30)에서는 변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어(1)의 경사진 챔퍼면(C)을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형함과 동시에, 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)와, 상기 챔버면(C)과 클러치 기어(1)의 외경부를 이루는 외단면(P)의 경계부분인 각 챔퍼면 모서리부(E)에도 동일 단조 금형을 통하여 동시에 라운드 형상으로 가압 성형하여 이루어진다.

이러한 챔퍼성형공정(S30)에 이어,, 도 7에서와 같이, 기본적인 기어의 치형(10)과 상기 치형(10)의 외경부을 이루는 외단면(P)을 이루도록 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 치형성형공정(S40)을 이루게 된다.

상기 치형성형공정(S40)에 의해 발생되는 플래쉬(13)는 트림스틸을 구비하는 프레스 내에서 플래쉬 라인을 따라 절단하는 트리밍공정(S50)을 통하여 제거된다.

이와 같이, 상기 사이징, 챔퍼성형, 치형성형 및 트리밍 공정을 완료한 소재(11)는 계속해서, 변속 조작이 완료된 상태로 동력 전달시 슬리브 링과 접촉된 상태를 유지하는 역 테이퍼면(T)을 성형하는 역 테이퍼 성형공정(S60)을 수행하게 된다.

따라서 상기 역 테이퍼 성형공정(S60)을 완료한 소재(11)는 치형(10) 이외의 구동축에 장착을 위한 내경부(15)와, 싱크로 링이 장착되는 콘부(17) 등을 선반가공을 통하여 기계가공한 후, 스피드 기어 등과 조립한 상태로 열처리과정을 거쳐 소재의 강성 및 내마모성을 확보하게 되는 것이다.(S70)

이 때, 상기 열처리과정은 ??칭 혹은 템퍼링을 통하여 질소 혹은 탄소 등의 분위기 가스를 소재표면에 확산시켜 소재표면의 탄소함량을 높임으로써, 소재의 강성 확보는 물론, 내 마모성을 향상시키게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 클러치 기어 단조방법에 의하면, 클러치 기어의 챔퍼면을 성형하는 챔퍼성형공정에서, 각 챔퍼면의 모서리부와 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 동시에 라운드 성형함으로써, 종래 후 공정 중에서, 선반가공을 통하여 상기 챔퍼면 선단 꼭지점부(A)를 라운드 형상으로 선삭 가공하는 외경부 선삭가공공정을 삭제하고, 이러한 가공공정의 삭제에 따른 제2단조 전처리공정도 삭제하여 원가를 저감시키고, 생산성 향상의 효과가 있다.

또한, 종래의 외경부 선삭가공공정에서 수행하지 못하던 챔버면과 외경부를 이루는 외단면의 경계부분인 각 챔퍼 모서리부분도 라운드 형상으로 성형할 수 있어 변속감 향상에도 크게 기여하는 등의 효과가 있다.

도 1은 일반적인 클러치 기어의 치형을 도시한 도면,

도 2는 종래 기술의 클러치 기어 단조방법에 따른 공정도,

도 3은 종래 클러치 기어 단조방법의 챔퍼성형공정에서 가공되는 챔퍼의 형상을 도시한 소재의 사시도,

도 4는 종래 클러치 기어 단조방법의 치형성형공정에서 가공되는 치형의 형상을 도시한 소재의 사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 클러치 기어 단조방법에 따른 공정도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 기어 단조방법의 챔퍼성형공정에서 가공되는 챔퍼의 형상을 도시한 소재의 사시도, 및

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 기어 단조방법의 치형성형공정에서 가공되는 치형의 형상을 도시한 소재의 사시도이다.

Claims

파이프 형상의 소재에 대하여 구상화 소둔 및 소재 표면의 윤활 처리작업을 수행하는 제1단조 전처리공정;

상기 연화처리 및 표면 윤활 처리된 소재를 프리 포밍(free-forming)으로 금형에 대한 소재유입이 원활하게 이루어지도록 소재를 정형화시키는 사이징(sizing)공정;

변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어의 경사진 챔퍼면을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형하면서, 상기 챔퍼 선단 꼭지점부를 단조 금형에 의해 라운드 형상으로 동시에 가압 성형하는 챔퍼성형공정;

기본적인 기어의 치형과 상기 치형의 외경부을 이루는 외단면을 이루도록 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 치형성형공정;

치형의 성형시에 발생되는 플래쉬를 트림스틸을 구비하는 프레스 내에서 플래쉬라인을 따라 절단하는 트리밍공정; 및

변속기의 변속 조작이 완료된 상태로 동력 전달시 슬리브 링과 접촉된 상태를 유지하는 역 테이퍼면을 단조 프레스 내에서 가압 성형하는 역 테이퍼 성형공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클러치 기어 단조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 챔퍼성형공정은

상기 챔퍼 선단 꼭지점부의 라운드 성형 시에, 상기 챔버면과, 클러치 기어의 외경부를 이루는 외단면의 경계부분인 각 챔퍼 모서리부도 상기 단조 금형을 통하여 동시에 라운드 형상으로 가압 성형하는 것을 특징으로 하는 클러치 기어 단조방법.
제1단조 전처리공정과, 사이징(sizing)공정, 챔퍼성형공정, 치형성형공정, 트리밍공정; 및 역 테이퍼 성형공정을 포함하는 클러치 기어 단조방법에 있어서,

상기 챔퍼성형공정은 변속기의 슬리브 링에 대한 안내면 역할을 하는 클러치 기어의 경사진 챔퍼면을 단조 프레스 내에서 가압하여 성형함과 동시에, 상기 챔퍼 선단 꼭지점부와, 상기 챔버면과, 클러치 기어의 외경부를 이루는 외단면의 경계부분인 각 챔퍼 모서리부도 동일 단조 금형을 통하여 동시에 라운드 형상으로 가압 성형하는 것을 특징으로 하는 클러치 기어 단조방법.