KR20070104036A - 클러치디스크의 허브 단조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치디스크의 허브 단조방법에 관한 것으로, 허브(10)가 제작되는 크기에 맞도록 절단하여 원자재를 형성시키는 원자재 형성단계(S10)와, 상기 원자재 형성단계(S10)에서 형성된 원자재를 재결정온도 이상의 온도인 1150~1300 ℃로 가열시키는 가열단계(S20)와, 상기 가열단계(S20)에서 가열된 원자재를 예열된 단조성형기로 형타하여 초기형태를 성형시키는 형타단계(S30)와, 상기 형타단계(S30)에서 가열된 자재의 형태를 성형한 상태에서 트리밍금형으로 외형을 절단하여 허브(10)의 형태를 성형하도록 절단시키는 트리밍단계(S40)와, 상기 트리밍단계(S40)에서 자재의 외형을 형성한 상태에서 연속로에 삽입시켜 재결정온도로 이상으로 결정을 복원하도록 열처리 시키는 열처리단계(S50)와, 상기 열처리단계(S50)에서 내부에 결정을 복원시킨 허브(10)를 단조금형으로 재결정 온도이하에서 냉간단조 시키는 냉간가공단계(S60)와, 상기 냉간가공단계(S60)에서 가공된 허브(10)를 연속로에 삽입하여 내부응력을 제거하면서 경도를 향상시키도록 열처리하는 열처리단계(S70)와, 상기 열처리단계(S70)에서 열처리된 허브(10)를 치수에 맞도록 가공하여 완성시키는 가공완성단계(S80)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

클러치디스크, 허브, 열간가공, 냉간가공, 열처리

Description

클러치디스크의 허브 단조방법 {Manufacturing Method for Clutch Disc Hub}

도 1은 일반적인 클러치디스크를 나타내는 정면도.

도 2는 일반적인 클러치디스크를 나타내는 단면도.

도 3은 일반적인 클러치디스크의 허브를 나타내는 사시도.

도 4는 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법을 나타내는 공정도.

도 5는 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법을 나타내는 공정도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 허브 11 : 요홈

12 : 스플라인 13 : 선단모서리

본 발명은 클러치디스크 허브에 단조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허브를 열간가공으로 외부 형태를 먼저 형성하고, 단조기를 이용한 냉간가공으로 외주연의 선단모서리의 각도를 유지하도록 성형하여 공정을 축소시켜 생산비를 절 감하면서 불량률을 축소하여 생산성을 향상시키는 클러치디스크 허브에 단조방법을 제공한다.

일반적으로, 클러치 디스크는 엔진의 크랭크축과 고정연결된 플라이 휠과 압력판 사이에 장착되어 상기 클러치 조작시 압력판의 고압으로 인해 상기 클러치 디스크는 플라이 휠에 밀착됨으로서 엔진의 동력을 변속기에 제공해 주는 역할을 한다.

상기의 클러치 디스크를 도 1 내지 도 3를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

클러치 디스크(1)는 외주양면에 마찰재인 페이싱(2)을 리베팅하였으며 상기 외주양면 중앙부에 파도형의 쿠션플레이트(3)가 리벳팅되어 급격한 클러치 조작시 전후방향으로 완충작용을 한다. 또한, 상기 쿠션플레이트(3)의 내측은 디스크 원판(4)과 고정연결되고, 상기 디스크 원판(4)은 스톱핀(5)으로 다른 디스크 원판(6)과 고정되며, 상기 양 디스크 원판(4)(6)에 다수의 홈(7)을 형성하여 상기 홈(8) 내부에 댐퍼 스프링(9)이 안착된다. 상기 양 디스크 원판(4)(6) 사이에 위치하는 허브(10)의 중심에는 변속기로 연결되는 클러치 축의 스플라인부와 결합하기 위해 내부에 스플라인(12)이 절삭된다. 즉, 허브(10)와 클러치 페이싱(2)은 똑 같이 회전하는 것이 아니라 상기 페이싱(2)에 대해 허브(10)가 어느 정도 원주 방향으로 움직일 수 있게 되는 것이다.

상기 클러치디스크(1)는 일정속도로 주행하고 있다가 급가속을 위해 가속페달을 밟으면 상기 엔진은 빠르게 회전하고 변속기는 엔진의 회전속도에 등속되지 못함으로 인해 클러치 디스크(1)에는 비틀림이 일어나게 된다. 이때, 마찰재인 클러치 디스크의 페이싱(2)은 압력판의 고압으로 인해 플라이 휠에 밀착되어 플라이 휠과 동회전하게 되고, 상기 급가속에 대응하지 못한 클러치축의 스플라인부와 결합해 있는 허브(10) 사이에는 회전속도의 차이가 생기게 된다. 즉, 클러치 페이싱(2)의 회전속도에 비해 상대적으로 허브(10)의 속도가 낮아져 상기 클러치 디스크(1)에는 비틀림이 일어나게 되는데, 상기 비틀림을 완화하기 위하여 댐퍼스프링(9)은 스톱핀(5)에 닿을 때까지 움직이고 또한 상기 댐퍼 스프링(9)이 압축됨으로서 상기 비틀림을 완화시켜 주게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 클러치디스크(1)의 동력이 전달시키는 부품인 스플라인(12)이 형성된 허브(10)는 스톱핀(5)과 댐퍼스프링(9)이 결합되도록 요홈(11)을 형성하고, 외주연에 선단모서리(13)가 형성되도록 단조하여 제작한다.

상기와 같은 허브를 단조하는 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법을 도 4를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

허브를 제조하는 강재를 허브가 제작되는 크기에 맞도록 절단하여 원자재를 형성시키는 원자재 형성단계(S1)와,

상기 원자재 형성단계(S1)에서 제작될 크기로 절단된 원자재의 단조성형률을 향상시키도록 연화처리를 위해 원자재의 강성조직을 구상화 하는 구상화소둔을 실시하고, 연화된 원자재의 표면에 압축공기로 이물질을 제거하면서 윤활 및 피막작업으로 표면처리하여 단조작업 전에 원자재를 전처리하는 전처리단계(S2)와,

상기 전처리단계(S2)에서 전처리된 원자재를 일정한 가압력을 가지는 단조금 형으로 내부 피로응력을 초과하지 않는 범위에서 일차로 냉간가공하고 가공으로 인한 내부응력을 풀림소둔 작업을 통하여 제거하여 일차로 냉간 가공시켜 성형하는 일차냉간가공단계(S3)와,

상기 일차냉간가공단계(S3)에서 내부피로응력을 초과하지 않는 범위에서 일차로 가공된 자재를 이차로 가공하여 원판형상으로 단조금형으로 압력을 가압하여 냉간가공하고, 가공으로 인한 내부응력을 풀림소둔 작업으로 제거하여 이차로 냉간 가공시켜 성형하는 이차냉간가공단계(S4)와,

상기 이차냉간가공단계(S4)에서 원판형상으로 형성된 자재의 형상을 트리밍금형으로 절단하여 형상을 성형한 상태로 가공으로 인한 내부응력을 풀림소둔 작업으로 제거하여 형상을 가공하는 형상가공단계(S5)와,

상기 형상가공단계(S5)에서 형상가공된 자재를 내부피로응력을 초과하지 않는 범위에서 외측형상을 단조금형으로 삼차로 외형을 냉간 가공한 상태로 풀림소둔 작업으로 제거하여 형상을 가공하는 삼차냉간가공단계(S6)와,

상기 삼차냉간가공단계(S6)에서 가공된 자재의 선단모서리부를 최종 가공하도록 내부피로응력을 초과하지 않는 범위 내에서 단조금형으로 최종적으로 가공하고 성형시키고 가공으로 인한 내부응력을 풀림소둔 작업으로 제거하여 최종 냉간가공시키는 최종냉간가공단계(S7)와,

상기 최종냉간가공단계(S7)에서 가공이 끝난 상태로 연속로에서 일정한 경도가 되도록 열처리하는 열처리단계(S8)와,

상기 열처리단계(S8)에서 열처리가 끝난 허브를 가공기계로 정밀 가공하여 단조를 마쳐서 완성하는 가공완성단계(S9)를 포함하여 구성한다.

상기와 같이, 구성된 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법은 재결정이하 온도로 열변형을 최소화 하면서 허브의 외주연 측으로 형성된 선단모서리부의 각도를 유지하면서 가공되도록 냉간가공 형태로 가공 시에 재질의 내부에 발생되는 피로응력으로 인한 결정의 파손으로 인한 강도의 저하를 방지하도록 내부 응력을 제거하는 풀림소둔을 반복적으로 실시하면서 허브에 형태로 가공함으로써, 공정이 증설되어 생산비를 증대시키는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법은 내부피로응력을 초과하지 않는 상태로 냉간가공을 반복하여 실시하고 가공 후에 응력을 제거하는 열처리에 일종인 풀림소둔 과정을 반복하여 실시함에 따라 결정과 재결정 및 내부 응력을 제거하기 위해서 가열과 냉각을 수회 실시함에 따라 가공비용이 증대되고 가공시간이 지체되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법은 반복하여 복수회 냉간가공을 실시하여 제품을 생산하는 것으로 단조금형과 풀림소둔 및 열처리에 따른 가열, 냉각공정을 반복해서 복수회 이동하면서 생산되는 것으로 공정이동에 따른 비용이 발생되고 풀림소둔 온도와 냉각의 속도 및 시간에 오류가 발생하면 재질에 변형에 따른 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

아울러, 종래기술의 클러치디스크의 허브 단조방법은 단조효율을 상승시키기 위해 재질 내부의 결정을 구상화 시키는 구상화소둔을 실시하여 표면처리하는 전처리과정을 거쳐야 함으로써, 가공에 대한 비용이 증대하는 문제점이 있었다.

이와 같은, 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 주목적은 허브를 열간가공으로 외부 형태를 먼저 형성하고, 단조기를 이용한 냉간가공으로 외주연의 선단모서리의 각도를 유지하도록 성형하여 공정을 축소시켜 생산비를 절감하면서 불량률을 축소하여 생산성을 향상시키도록 하는데 있다.

이와 같은, 목적을 달성하고자 안출된 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 허브를 제조하는 강재를 허브가 제작되는 크기에 맞도록 절단하여 원자재를 형성시키는 원자재 형성단계와, 상기 원자재 형성단계에서 형성된 원자재를 재결정온도 이상의 온도인 1150~1300 ℃로 가열시키는 가열단계와, 상기 가열단계에서 가열된 원자재를 예열된 단조성형기로 형타하여 초기형태를 성형시키는 형타단계와, 상기 형타단계에서 가열된 자재의 형태를 성형한 상태에서 트리밍금형으로 외형을 절단하여 허브의 형태를 성형하도록 절단시키는 트리밍단계와, 상기 트리밍단계에서 자재의 외형을 형성한 상태에서 연속로에 삽입시켜 재결정온도로 이상으로 가열 성형시켜 강재 내부에 손상된 결정을 복원하도록 열처리 시키는 열처리단계와, 상기 열처리단계에서 내부에 결정을 복원시킨 허브를 단조금형으로 재결정 온도이하에서 선단모서리부분의 성형 각도와 강도를 유지하도록 냉간단조 시키는 냉간가공단계와, 상기 냉간가공단계에서 가공된 허브를 연속로에 삽입하여 냉간가공으로 발 생된 내부응력을 제거하면서 경도를 향상시키도록 열처리하는 열처리단계와, 상기 열처리단계에서 열처리된 허브를 치수에 맞도록 가공하여 완성시키는 가공완성단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법에 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법을 나타내는 공정도이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 허브(10)를 제조하는 강재를 허브(10)가 제작되는 크기에 맞도록 절단하여 원자재를 형성시키는 원자재 형성단계(S10)와 ;

상기 원자재 형성단계(S10)에서 형성된 원자재를 재결정온도 이상의 온도인 1150~1300 ℃로 가열시키는 가열단계(S20)와 ;

상기 가열단계(S20)에서 가열된 원자재를 예열된 단조성형기로 형타하여 초기형태를 성형시키는 형타단계(S30)와 ;

상기 형타단계(S30)에서 가열된 자재의 형태를 성형한 상태에서 트리밍금형으로 외형을 절단하여 허브(10)의 형태를 성형하도록 절단시키는 트리밍단계(S40)와 ;

상기 트리밍단계(S40)에서 자재의 외형을 형성한 상태에서 연속로에 삽입시켜 재결정온도로 이상으로 가열 성형시켜 강재 내부에 손상된 결정을 복원하도록 열처리 시키는 열처리단계(S50)와 ;

상기 열처리단계(S50)에서 내부에 결정을 복원시킨 허브(10)를 단조금형으로 재결정 온도이하에서 선단모서리(13)부분의 성형 각도와 강도를 유지하도록 냉간단조 시키는 냉간가공단계(S60)와 ;

상기 냉간가공단계(S60)에서 가공된 허브(10)를 연속로에 삽입하여 냉간가공으로 발생된 내부응력을 제거하면서 경도를 향상시키도록 열처리하는 열처리단계(S70)와 ;

상기 열처리단계(S70)에서 열처리된 허브(10)를 치수에 맞도록 가공하여 완성시키는 가공완성단계(S80)를 포함하여 구성한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 허브(10)를 제작하기 위해서 원통형 강재 형태의 원자재를 일정한 크기로 절단하여 원자재를 형성하는 원자재 형성단계(S10)에서 형성된 원자재를 열간가공하기 위한 재결정온도 이상의 가열온도인 1150~1300 ℃로 강재의 가열시키는 가열단계(S20)에서 가열시킨다.

이렇게, 가열단계(S20)에서 가열된 원자재를 일정한 온도로 예열된 단조성형기로 형타하여 초기형태를 성형시키는 형타단계(S30)를 거쳐서 가열된 자재의 형태를 성형한 상태에서 허브의 형태에 맞도록 외형을 절단하는 트리밍금형으로 외형을 가공하여 허브(10)의 형태를 성형하도록 절단시키는 트리밍단계(S40)에서 외형을 성형하여 재결정온도 이상으로 가열시켜 변형저항이 낮아진 원자재를 큰 변형량으로 가공변형 없이 외형을 형성시키는 열간가공을 실시하여 허브의 외형을 가공한다.

상기와 같이, 열간가공으로 자재의 외형을 형성한 상태에서 연속로에 삽입시켜 재결정온도로 이상으로 가열 성형시켜 강재 내부에 손상된 결정을 복원하도록 열처리 시키는 열처리단계(S50)에서 재결정온도 이상으로 가열시켜 열간가공시킨 강재 내부의 결정을 안정화 시키도록 복원한다.

이렇게, 열처리단계(S50)에서 내부에 결정을 복원시킨 허브(10)를 단조금형으로 재결정 온도이하에서 선단모서리(13)부분의 성형 각도와 강도를 유지하도록 냉간단조 시키는 냉간가공단계(S60)를 거쳐서, 가공된 허브(10)를 연속로에 삽입하여 냉간가공으로 발생된 내부응력을 제거하면서 경도를 향상시키도록 열처리하는 열처리단계(S70)하여 열간가공으로 형태가 형성된 허브(10)의 선단모서리(13)의 예각으로 형성된 각진 부분을 강도를 유지하면서 정확한 형태가 형성되도록 냉간 가공시키고 냉간가공에 의한 피로응력을 열처리단계(S70)에서 제거하면서 경도를 높이도록 한다.

상기와 같이, 열처리단계(S70)에서 열처리된 허브(10)를 치수에 맞도록 가공하여 완성시키는 가공완성단계(S80)에서 치수에 의한 공차가 맞도록 가공기계로 최종 가공하여 허브(10)의 제조를 완성한다.

이와 같이, 구성된 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 원자재를 재결정이상의 온도로 가열시킨 상태에서 형타가공하여 복수회 가공없이 한번의 열간가공으로 형태를 성형한 상태에서 열처리하여 강재의 내부결정을 복원시키고 복원 된 강재에 재결정이하 온도로 선단모서리에 각도와 강도를 유지하도록 냉간가공하여 단조작업을 완성시키는 것으로, 가공 공정을 대폭 축소시켜 생산비를 감소하고 공정의 단순화에 따라 공정속도를 향상시켜 생산성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 열간가공과 냉간가공 사이에 열처리공정을 삽입하여 자재의 이동범위를 최소화 함에 따라 이동으로 인한 시간지체와 품질의 저하를 최소화 하면서 공정의 효율성을 증대시키는 효과를 제공한다.

그리고, 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 자재의 가공에 따른 가공 및 냉각 횟수를 축소함에 따라 허브의 내부결정의 내구성을 향상시키고 강도를 유지하여 제품의 질을 향상시키는 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명의 클러치디스크의 허브 단조방법은 내부응력 변화 없이 변형량이 큰 열간가공으로 형태를 성형하고, 열처리하여 내부 결정을 복원한 상태로 냉간가공으로 허브의 외측에 형성된 선단모서리 부분의 강도와 형상을 성형한 후에 열처리하여 제품을 성형하는 것으로, 최초 가열후 열간단조를 실시하여 구상화소둔과 같이 단조효율 향상시키도록 연화하는 냉간단조 이전에 실시하는 전처리 공정이 필요없고, 냉간단조가공 공정을 축소하여 가공 후에 표면에 이물질을 제거하고 윤활 및 피막하는 표면처리 공정을 축소시킴에 따라 후처리 공정의 작업량을 축소시킴에 따라 작업의 속도를 향상시키는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 허브(10)를 제조하는 강재를 허브(10)가 제작되는 크기에 맞도록 절단하여 원자재를 형성시키는 원자재 형성단계(S10)와 ;

   상기 원자재 형성단계(S10)에서 형성된 원자재를 재결정온도 이상의 온도인 1150~1300 ℃로 가열시키는 가열단계(S20)와,

   상기 가열단계(S20)에서 가열된 원자재를 예열된 단조성형기로 형타하여 초기형태를 성형시키는 형타단계(S30)와,

   상기 형타단계(S30)에서 가열된 자재의 형태를 성형한 상태에서 트리밍금형으로 외형을 절단하여 허브(10)의 형태를 성형하도록 절단시키는 트리밍단계(S40)와,

   상기 트리밍단계(S40)에서 자재의 외형을 형성한 상태에서 연속로에 삽입시켜 재결정온도로 이상으로 가열 성형시켜 강재 내부에 손상된 결정을 복원하도록 열처리 시키는 열처리단계(S50)와,

   상기 열처리단계(S50)에서 내부에 결정을 복원시킨 허브(10)를 단조금형으로 재결정 온도이하에서 선단모서리(13)부분의 성형 각도와 강도를 유지하도록 냉간단조 시키는 냉간가공단계(S60)와,

   상기 냉간가공단계(S60)에서 가공된 허브(10)를 연속로에 삽입하여 냉간가공으로 발생된 내부응력을 제거하면서 경도를 향상시키도록 열처리하는 열처리단계(S70)와,

   상기 열처리단계(S70)에서 열처리된 허브(10)를 치수에 맞도록 가공하여 완성시키는 가공완성단계(S80)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 클러치디스크의 허브 단조방법.

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