KR20060092426A - 기어 샤프트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어 샤프트의 제조방법에 관한 것으로, 외연을 따라 일측으로 소정 높이 및 폭으로 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 펀치 가이드, 펀치 가이드의 중심부에 위치하고 소재의 일단이 삽입되어 고정되는 소정 높이 및 폭을 갖는 소재 가이드를 갖는 다이에 소재를 고정하고, 외연이 펀치 가이드에 삽탈되며 일측에 개방된 기어 금형부가 형성된 펀치를 다이에 고정된 소재에 펀칭하여, 기어 샤프트 소재에 하단부와 확장 성형부와 하단 기어부를 형성하고, 상기 형성한 확장 성형부를 펀칭하여 기어부와 단턱을 형성시켜 기어 샤프트를 제조함으로써, 통상의 기어 샤프트 제조시 필수적인 소둔 등의 제조 과정을 삭제함으로써 기어 샤프트의 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간을 단축하게된다.

Description

기어 샤프트 제조방법{Method for manufacturing gear shaft}

도1은 본 발명에서 기어 샤프트 제조를 위한 펀치와 소재 및 다이의 분리 사시도이고,

도2a 내지 도3d는 본 발명에 따른 기어 샤프트의 제조과정을 보인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10', 10" ..... 다이

17 ..... 하단 기어 금형부

18 ..... 하단 금형부

20, 20', 20" ..... 다이

22, 24, 27 ..... 압조 금형부

26 ..... 기어 금형부

31 ..... 하단부

33 ..... 하단 기어부

34 ..... 기어부

35 ..... 단턱

본 발명은 기어 샤프트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세탁기의 감속기에 적용되는 기어 샤프트의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 세탁기의 감속기에 사용되는 기어 샤프트는 금속을 일정한 온도로 가열한 뒤 압력을 가하여 성형하는 단조과정, 충분히 확산할 수 있을 정도의 온도로 가열한 다음 서서히 냉각시켜 재료를 평형상태도에 나타난 그대로의 안정상태로 만드는 소둔(어닐링 또는 풀림)과정, 피막 과정, 재료에 힘을 가하여 가소성 변형시키는 프레스 과정 등을 거쳐 제조되고 있다.

그런데 이러한 제조방법은 소둔(어닐링 또는 풀림)과정과 피막 과정 등이 반드시 수반되어야 하므로, 제조방법이 복잡하고, 제조 시간이 과다하게 소요되고, 또한 제조비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기어 샤프트의 제조과정을 단순화시켜 제조에 필요한 시간을 단축시키고, 또한 제조 비용을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소재의 일측을 고정지지하고 펀치의 펀칭을 안내하는 다이와 다이에 고정된 소재를 펀칭 및 압조하여 성형시키는 펀치를 이용하여 기어 샤프트를 성형하는 기어 샤프트 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 기어 샤프트 제조장치의 개략적인 구성을 보인 사시도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 다이(10)는 소재(30)를 지지 고정하는 것으로, 보통 원주의 형태를 갖는다.

다이(10)의 외형은 원형 이외의 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다. 다이(10)는 내부에 펀치 삽입부(12)와 소재 삽입부(14)를 갖는다. 펀치 삽입부(12)는 다이(10)의 상부측 외연을 따라 소정의 두께 및 길이를 가지며 형성되는 펀치 가이드(11)와 다이(10)의 내부 중앙에 구비되는 소정 직경의 소재 가이드(13)사이에 형성되는 공간이다.

소재 가이드(13)는 소정 직경을 갖는 원주형 소재의 일단을 삽입하여 지지하는 것으로, 소재의 직경에 따라 다양한 크기를 갖는다. 소재 가이드(13)의 재질은 소재의 일단을 압조할 수 있도록 공구강으로 한다.

본 발명에서 다이(10)는 도1에 도시된 바와 같이 하나만을 도시하였으나, 실질적으로 내부의 구성이 상이한 3개의 다이가 필요하며, 이러한 서로 다른 다이는 후술되는 기어 샤프트의 제조 과정에서 서로 상이한 단면도로 명료하게 설명되어진 다.

또한, 펀치(20)는 외연이 상기 다이(10)의 펀치 삽입부(12)에 삽입될 수 잇는 크기의 직경을 가지는 바디, 바디의 일단에 형성되며 다이(10)의 소재 및 소재 가이드(13)가 삽입되는 압조 금형부, 그리고 압조 금형부의 내부 중앙부에 소정의 직경을 가지며, 내연 표면이 축방향 기어를 금형할 수 있는 기어 금형부로 구성된다. 여기서 기어 금형부 내면의 재질은 초경으로 한다.

본 발명에서 펀치(20)는 도1에 도시된 바와 같이 하나만을 도시하였으나, 실질적으로 내부의 구성이 상이한 3개의 펀치가 필요하며, 이러한 서로 다른 펀치는 후술되는 기어 샤프트의 제조 과정에서 서로 상이한 단면도로 명료하게 설명되어진다.

도2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 기어 샤프트의 제조과정을 도시하고 있다.

도2a는 펀치(20)가 소재(30)의 하단부를 성형한 상태를 보여주는 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 다이(10)는 펀치 삽입부(12)와 소재 삽입부(14)를 가지며, 펀치 삽입부(12)에는 펀치(20)의 바디(21)가 삽입된다. 소재 가이드(13)에는 내부에 소재(30)가 삽입되는 공간이 형성되어 있어서, 소재(30)가 소재 가이드(13)에 삽입 고정된다. 소재 가이드(13)의 외연 직경은 펀치(20)의 압조 금형부(22)에 삽입되어 압조 금형부(22)의 개방측을 밀폐시키는 크기의 외연 직경을 가지며, 상단부에 소정 넓이의 압조면이 형성되도록 소정 두께를 갖는다. 펀치(20)는 일측에 압조 금형부(22)가 형성되어 있고, 펀치(20)의 펀칭시에 소재(30)가 다이 (10)의 압조 금형부(15)에 삽입되어 압조된다. 도2a의 하단에는 이렇게 하여 일차적으로 제조된 기어 샤프트의 일 예를 나타내며, 참조부호 31은 하단부를 나타낸다.

도2b는 펀치(20)가 소재(30)의 일부를 압조한 상태를 보여주는 단면도이다.

여기서 펀치(20)는 도2a의 펀치(20)와 동일하며, 다이(10) 역시 도2a의 다이(10)와 동일하다.

펀치(20)의 바디(21)를 펀치 가이드(11)에 의하여 형성되는 펀치 삽입부(12)에 삽입하면, 소재 가이드(13)의 내부에 고정된 소재(30)의 개방측이 펀치(20)의 압조 금형부(22)에 삽입된다. 이때 펀치(20)를 펀칭하면 압조 금형부(22)의 개방측 외연 및 소재 가이드(13)에 의하여 압조 금형부(22)의 내부에 소재(30)가 확장된다. 이후 압조 금형부(22)에 소재(30)가 확장된 상태에서 펀치(20)를 후퇴시키면 소재(30)의 개방측 단부가 하단에 도시한 바와 같은 확장 성형부(32)가 성형된다. 여기서 확장 성형부(32)는 두께가 균일하지 않으며, 통상 중심부가 상/하단부에 비교해서 더 두꺼운 형태가 된다.

도2c는 도2b에 의해 확장 성형부(32)가 제조된 소재(30)에 펀칭을 더 가한 상태를 보여주는 단면도이다.

여기서 펀치(20')는 도2a와는 상이한 펀치이며, 다이(10')역시 도2a와는 상이한 다이를 나타낸다.

펀치(20')의 바디(23)를 다이(10')의 펀치 삽입부(16)에 삽입하면, 소재 가이드(13)의 내부에 고정된 소재(30)의 확장 성형부(32)가 펀치(20')의 압조 금형부 (24)에 삽입된다. 이때 펀치(20')를 펀칭하면 압조 금형부(24)의 개방측 외연 및 소재 가이드(13)에 의하여 압조 금형부(24)의 내부에 소재(30)가 채워져 소재(30)의 개방측에는 균일한 두께를 갖는 확장 성형부(32')가 성형된다. 이때 다이(10')의 단부 금형부(18)로 소재(30)의 하단부(31)가 밀려들어가고, 동시에 하단 기어 금형부(17)에 의해 소재(30)의 일부에 하단 기어부(33)가 성형된다. 도2c의 하단에는 이렇게 하여 제조되는 기어 샤프트의 일 예를 나타낸 것이다.

도2d는 도2c에 의해 확장 성형부(32')와 하단 기어부(33)가 제조된 소재(30)에 펀칭을 더 가하는 상태를 보여주는 단면도이다.

여기서 펀치(20")는 도2c와는 상이한 펀치이며, 다이(10")역시 도2c와는 상이한 다이를 나타낸다.

펀치(20")의 바디(25)를 다이(10")의 펀치 삽입부(19a)에 삽입하면, 소재 가이드(19b)의 내부에 고정된 소재(30)의 확장 성형부(32')가 펀치(20")의 압조 금형부(27)에 삽입된다. 이때 펀치(20")를 펀칭하면 바디(25)의 중앙부에 형성된 기어 금형부(26)로 소재(30)의 확장 성형부(32')가 밀려들어가게 되어 기어 금형부(26)의 형상에 따라 하단에 도시한 바와 같은 기어부(34)가 제조된다. 이때 압조 금형부(27)와 기어 금형부(26)의 경계 금형부(28)에 의해 직경의 차이에 따른 단턱(35)이 형성된다. 도2d의 하단에는 이렇게 하여 제조되는 기어 샤프트를 도시한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 기어 샤프트 제조방법에 의하면, 원주형 소재에서 펀칭에 의하여 일측이 압조 금형부의 공간에 부합하는 확장 성형부가 형성되고, 타측이 단부 금형부의 공간에 부합하는 하단부가 형성되고, 펀칭이 더 진행됨에 따라 확장 성형부의 단부에 기어부의 일부가 형성되고, 하단부의 바로 상단에는 하단 기어부가 형성되며, 펀칭이 완료되면 확장 성형부는 기어부와 단턱으로 완전히 변형된다.

이상에서 상술한 본 발명 기어 샤프트의 제조방법에 의하면, 통상의 기어 샤프트 제조 과정에서 필수적으로 사용하는 소둔 등의 절차를 생략함으로써 제조과정을 단순화시키고, 기어 샤프트 제조에 필요한 시간을 단축시켜 결과적으로 제조에 따른 비용을 감소시키도록 도모해주는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 기어 샤프트의 제조방법에 있어서,

   다이의 중심부에 형성된 소재 삽입부에 기어 샤프트 소재의 일단을 삽입하고, 압조 금형부가 형성된 펀치로 상기 소재의 개방된 타단을 펀칭하여 상기 다이의 소재 삽입부의 일단과 연장되게 형성된 하단 금형부내로 소재의 일단을 강제 삽입시켜 하단부를 성형하는 단계와;

   상기 소재의 하단부 성형후 상기 펀치로 상기 소재의 개방된 타단을 더 펀칭하여 압조 금형부내로 상기 개방된 소재의 단부가 삽입되도록 하여 상기 개방된 소재의 단부에 불 균일한 두께를 갖는 확장 성형부를 형성하는 단계와;

   상기 소재의 단부에 확장 성형부를 형성한 후, 중심부에 소재 삽입부와 그에 연장되게 하단 기어 금형부 및 하단 금형부를 구비한 다이에 상기 소재를 삽입하고, 상기 펀치의 압조 금형부와 상이한 압조 금형부를 구비한 펀치로 상기 소재의 확장 성형부를 펀칭하여 균일한 두께를 갖도록 확장 성형부를 성형하고, 동시에 하단부 상부에 하단 기어부를 형성하는 단계와;

   상기 확장 성형부가 균일하게 성형되고, 하단 기어부가 형성된 소재를 다이의 소재 삽입부에 삽입하고, 상기 압조 금형부의 일단과 연장되게 형성된 기어 금형부를 구비한 펀치로 상기 확장 성형부를 펀칭하여 상기 확장 성형부의 일단에 기어부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 기어 샤프트 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기어부를 형성하는 단계는,

   상기 기어 금형부의 개방측에 상기 기어 금형부보다 큰 직경을 갖는 압조 금형부를 구비하고, 펀칭시에 상기 압조 금형부에 상기 소재가 삽입되면서 상기 소재가 압조될 때 상기 소재 가이드의 단부에 의하여 상기 압조 금형부의 공간이 밀폐되도록 하여 기어부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기어 샤프트 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소재 가이드는 공구강으로 형성되고, 상기 기어 금형부는 초경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기어 샤프트 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어부를 형성하는 단계는,

   상기 펀치의 기어 금형부와 상기 압조 금형부 사이에 경계 금형부를 구비하고, 상기 펀치로 다이에 삽입된 소재를 펀칭하여 기어부를 형성할 때 기어부의 바로 다음에 단턱도 동시에 형성시키는 것을 특징으로 하는 기어 샤프트 제조방법.

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