KR20100040711A

KR20100040711A - 기어의 제조방법

Info

Publication number: KR20100040711A
Application number: KR1020100026437A
Authority: KR
Inventors: 미츠시게 오오카; 요시키 카와사키; 테츠야 히구치; 히로시 츠지모토
Original assignee: 오오카 키켄 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2010-03-24
Publication date: 2010-04-20
Also published as: EP1803974B1; DE602006020110D1; KR101207884B1; JP2007177965A; RU2371275C2; EP1803974A2; EP1803974A3; KR20070070025A; JP4353941B2; RU2006142175A; US20070144289A1

Abstract

종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감하는 것.
단조 성형되는 기어(1)의 이뿌리면(11), 잇면(12) 및 이끝면(13)의 기어의 축 방향의 단면(14)과의 각각의 교차부의 각각의 능선부에 단조 성형에 의한 R 모따기부(111, 121, 131)가 형성되어 있는 기어.

Description

기어의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING GEAR}

본 발명은 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면 사이의 교차부의 각각의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 기어의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 기어에 있어서는, 호빙 가공된 기어 소재의 잇면 기타 축 단면에 대응하는 부위에 대하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시함으로써 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하였다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평 10-026214호 공보

상기 종래의 기어는, 호빙 가공된 기어 소재의 잇면 기타 축 단면에 대응하는 부위에서 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시하는 것이므로, 절삭 단면에서 단류선(鍛流線)을 절단해 버리기 때문에 강도가 저하된다는 문제가 있었다.

또한 상기 종래의 기어에서는, 호빙 가공된 기어 소재에 기계 가공으로 모따기를 형성하기 위해서만 전용의 가공 공정을 마련하여야 하므로, 생산성을 저해하는 요인이 되었다.

아울러 상기 종래의 기어에서는, 기어의 단조 공정 중에 발생한 덴트 등이 맞물림에 악영향을 미치는 것을 막기 위하여 경우에 따라서는 버니싱 공정을 추가할 수 있는데, 힘들게 형성한 잇면을 맞물리게 하게 되므로 기어의 품질을 저하시킨다는 문제가 있었다.

따라서 본 발명자는, 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형에 의해 모따기부를 형성한다는 본 발명의 기술적 사상에 착안하고 또 연구 개발을 거듭한 결과, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 목적을 달성하는 본 발명에 도달하였다.

본 발명(제1 발명)의 기어는, 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제2 발명)의 기어는, 상기 제1 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제3 발명)의 기어는, 상기 제2 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제4 발명)의 기어는, 상기 제2 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제5 발명)의 기어는, 상기 제3 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제6 발명)의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제5 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 각 모따기부가 각각 곡률이 다른 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 발명(제7 발명)의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부가 서서히 달라지는 곡률로 구성되어 있는 것이다.

본 발명(제8 발명)의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제7 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 이 너비가 이끝에 가까울수록 증가하도록 성형된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워놓고 단조 성형되는 것이다.

본 발명(제9 발명)의 기어는, 단조 성형되는 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형에 의한 R 모따기부가 형성되어 있는 것이다.

본 발명(제10 발명)의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제5 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 발명(제11 발명)의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

상기 구성으로 이루어지는 제1 발명의 기어는, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 상기 단면과의 상기 교차부의 각 능선부에 단조 성형된 상기 모따기부가 형성되어 있으므로, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제2 발명의 기어는, 상기 제1 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제3 발명의 기어는, 상기 제2 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제4 발명의 기어는, 상기 제2 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부의 축 방향의 단면에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제5 발명의 기어는, 상기 제3 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부의 축 방향의 단면에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제6 발명의 기어는, 상기 제1 발명 내지 상기 제5 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 각 모따기부가 각각 곡률이 다른 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 상기 각 모따기부에서 단류선이 평행한 상태에서 간격이 좁아지기 때문에 치밀한 조직이 되어, 응력 집중에 대한 항력을 높인다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제7 발명의 기어는, 상기 제1 발명 내지 상기 제6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부가 서서히 달라지는 곡률에 의해 구성되어 있으므로, 상기 서로 이웃하는 모따기부의 연결부에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제8 발명의 기어는, 상기 제1 발명 내지 상기 제7 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 이 너비가 이끝에 가까울수록 증가하도록 형성된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워놓고 단조 성형되므로, 각 이빨의 전체적인 밀도를 균일하게 하여 균일한 강도를 확보한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제9 발명의 기어는, 단조 성형되는 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형에 의한 R 모따기부가 형성되어 있으므로, 기어 전체의 강도를 높이고, 상기 각 모따기부에서 단류선이 평행한 상태에서 간격이 좁아지기 때문에 치밀한 조직이 되어, 응력 집중에 대한 항력을 높임과 함께, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에, 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제10 발명의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제5 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 금형의 대응하는 부분의 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있기 때문에, 틀 설계를 용이하게 하고 틀 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

상기 구성으로 이루어지는 제11 발명의 기어는, 상기 제1 발명 내지 제6 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 금형의 대응하는 부분의 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있기 때문에, 틀 설계를 용이하게 하고 틀 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 기어의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 기어의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 제2 실시예의 기어의 전체를 나타내는 상하 사시도 및 측면도이다.
도 4는 본 제2 실시예의 기어의 일부 절단 사시도이다.
도 5는 본 제2 실시예의 기어의 도 3(C)의 D부의 확대 사시도이다.
도 6은 본 제2 실시예의 기어의 도 4의 B부의 일부 절단 확대 사시도 및 도 6(A)의 H-H선, G-G선, F-F선을 각각 따른 단면도이다.
도 7은 본 제2 실시예의 기어를 제조하기 위한 금형의 전체를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 제2 실시예에 있어서, 금형의 상형, 하형과 단조 제품인 워크 기어의 전개도이다.
도 9는 본 제2 실시예에 있어서, 금형의 도 7의 E부의 확대 사시도이다.
도 10은 본 제2 실시예에 있어서, 금형의 도 8의 A-A선을 따른 일부 절단 확대 사시도이다.
도 11은 본 제2 실시예에 있어서, 금형의 도 10의 B부의 확대 사시도이다.
도 12는 본 제2 실시예의 제조 방법에 있어서, 열간 단조 공정을 나타내는 공정도이다.
도 13은 본 제2 실시예의 제조 방법에 있어서, 냉간 단조 공정을 나타내는 공정도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예의 기어의 일부 확대 사시도이다.
도 15는 본 제3 실시예에 있어서, 금형의 일부 확대 사시도이다.
도 16은 본 제3 실시예에 있어서, 재료의 틀 내의 균일 충만을 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 본 제3 실시예에 있어서, 단류선, 조직의 치밀도를 설명하기 위한 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예의 기어의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시예의 기어의 주요부를 나타내는 사시도이다.

이하 본 발명의 최선의 실시 형태에 대하여 실시예에 기초하여 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다.

<실시예 1>

본 제1 실시예의 기어는 도 1에 도시된 바와 같이 단조 성형되는 기어(1)의 이뿌리면(11), 잇면(12) 및 이끝면(13)과 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 각 교차부의 각 능선부에 단조 성형에 의한 R 모따기부(111, 121, 131)가 형성되어 있는 것이다.

본 제1 실시예의 기어는, 도 1 에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11)이 최하점을 중심으로 하여 대칭인 원호면의 사각 형상으로 형성되고, 상기 이뿌리면(11)에 접하는 상기 잇면(12)이 완만한 원호면의 사각 형상으로 형성되고, 상기 잇면(12)에 접하는 상기 이끝면(13)이 평평한 사각 형상으로 형성되어 있는 헬리컬 기어로 구성되어 있다.

본 제1 실시예의 기어는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부(123)가 형성되어 있는 것이다.

본 제1 실시예의 기어는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이에 단조 성형된 상기 모따기부(123)와 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부(1231)가 형성되어 있는 것이다.

본 제1 실시예의 기어는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 기어의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부(111, 121, 131)가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 제1 실시예의 기어는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부(1231)가 서로 이웃하는 모따기부(111, 121, 131)와 동일한 일정한 곡률에 의해 구성되어 있는 것이다.

상기 구성으로 이루어지는 본 제1 실시예의 기어는, 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 상기 단면(14) 사이의 상기 교차부의 각 능선부에 단조 성형된 상기 모따기부(111, 121, 131)가 형성되어 있으므로, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에, 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

또한 본 제1 실시예의 기어는 상기 기어(1)의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 모따기부(123)가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

아울러 본 제1 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 이뿌리면이 최하점을 중심으로 하여 대칭인 원호면의 사각 형상으로 형성되어 상기 잇면과 매끄럽게 접속하고 있으므로, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

또한 본 제1 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이에 단조 성형된 상기 모따기부(123)와 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 모따기부(1231)가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이에 단조 성형된 상기 모따기부의 축 방향의 단면에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

또한 본 제1 실시예의 기어 및 그 제조 장치 및 제조 방법은, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 각 모따기부(111, 121, 131)가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 금형의 대응하는 부분의 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있기 때문에 틀 설계를 용이하게 하고 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

또한 본 제1 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부(121, 131)의 연결부(1231)가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 상기 금형의 대응하는 부분의 각 모따기부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있기 때문에 틀 설계를 용이하게 하고 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

<실시예 2>

본 제2 실시예의 기어는, 도 2 내지 도 13에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 각 모따기부(111, 121, 131)가 각각 곡률이 다른 R 모따기에 의해 구성되어 있는 점이 전술한 제1 실시예와의 주요한 차이점이며, 이하, 차이점을 중심으로 설명한다.

본 제2 실시예의 기어는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부(121, 131)의 연결부(1231)가 서서히 달라지는 곡률에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 제2 실시예의 기어는, 그 전체를 도 3(A) 내지 (C)에 도시된 바와 같이 기어의 외주면에 헬리컬 이빨이 형성된 헬리컬 기어이다.

도 4는 본 제2 실시예의 기어를 도 3(B)에 도시된 잇면을 따른 A-A 선에 따라 일부 자른 사시도이다.

도 5는 도 3(C)에 도시된 본 제2 실시예의 기어에 있어서, 도면에서 D의 원으로 둘러싸인 부분을 확대하여 도시한 사시도로서, 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 각 모따기부(111, 121, 131)가 각각 R 1.0∼2.5, R 0.5∼2.0, R 0.3∼1.0의 범위 내의 곡률에 의해 구성된 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

도 6(A)는 도 3(B)에 도시된 A-A 선을 따라 일부 잘린 본 제2 실시예의 기어에 있어서, 도 4에서 D의 원으로 둘러싸인 부분을 확대하여 도시한 사시도이다. 도면에서 이끝면에 가까운 H-H 선, 잇면 중앙의 G-G선, 이뿌리면에 가까운 F-F 선을 따른 단면도가 각각 도 6(B), 도 6(C), 도 6(D)이다.

도 7은 전술한 본 제2 실시예의 기어를 단조 성형하기 위한 제조 장치를 구성하는 금형(2)을 나타내는 사시도이다.

금형(2)은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 하형(210)과 상형(220)으로 이루어지고, 상기 하형(210)은 외주부(2110)과 내주부(2120)로 이루어지고, 상기 상형(220)은 외주부(2210)와 내주부 하부(2220)와 내주부 상부(2230)로 이루어진다.

도 9는 도 7에 도시된 하형(210)에 있어서, 도면에서 E의 원으로 둘러싸인 부분을 확대하여 도시한 사시도로서, 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 상기 모따기부(111, 121, 131)를 단조 성형하기 위한 상기 이뿌리면(11)을 형성하는 이뿌리면 형성부(21)에 대응하는 모따기부(211), 상기 잇면(12)을 형성하는 잇면 형성부(22)에 대응하는 모따기부(221), 상기 이끝면(13)을 형성하는 이끝면 형성부(23)에 대응하는 모따기부(231)가 형성되어 있다. 상기 모따기부(221)와 모따기부(231) 사이에 모따기부(2231)가 형성되어 있다.

도 10은 도 8에 도시된 하형(210)에 있어서, 잇면을 따른 A-A선을 따라 일부 자른 단면도이다.

도 11(A)는 도 10에 도시된 일부 잘린 본 제2 실시예의 기어를 단조 성형하기 위한 하형에 있어서, 도면에서 B의 원으로 둘러싸인 부분을 확대하여 도시한 사시도로서, 도면에서 이뿌리면에 가까운 H-H선, 잇면 중앙의 G-G선, 이끝면에 가까운 F-F 선을 따른 단면도가 각각 도 11(B), 도 11(C), 도 11(D)이다.

다음, 본 제2 실시예의 기어를 제조하는 제조 방법에 있어서, 기어 및 잇면의 성형 공정에 대하여 설명한다.

재료는, 도 12에 도시된 바와 같이 열간 단조 공정에서 먼저 업셋 성형되고, 그 후 거칠게 성형한 후, 다듬질 성형이 행해진다.

열간 단조 공정의 거친 성형 및 다듬질 성형 공정에서는, 도 12에 도시된 바와 같이 금형에 모따기부가 형성되어 있고, 단조에 의해 금형에 모따기부가 워크로 전사되도록 구성되어 있다. 상기 거친 성형 및 다듬질 성형은 필요에 따라 하나의 공정으로 행하여도 좋고, 또한 거친 성형 또는 다듬질 성형을 생략하는 것도 가능하다.

다듬질 성형이 행해진 워크는 트리밍, 피어스 가공이 실시되고, 도 13에 도시된 바와 같이 단면의 기계 가공을 행한 후, 냉간 단조 공정에서 냉간 코이닝 공정이 행해지고, 볼륨 계산에 의해 코이닝 완료와 동시에 모따기 부분이 충만된다.

또한 냉간 사이징 공정에서, 금형 내에 워크인 기어의 상하가 교체되어 삽입되고, R면 모따기 성형이 행해지고, 이전 공정의 모따기의 예비 성형이 이루어지지 않았기 때문에 여분의 볼륨은 단면 측으로 과잉 두께로서 이동시킨다.

상기 구성으로 이루어지는 본 제2 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 각 모따기부(111, 121, 131)가 각각 곡률이 다른 R 모따기에 의해 구성되어 있으므로, 상기 각 모따기부에서 단류선이 평행한 상태에서 간격이 좁아지기 때문에 치밀한 조직이 되어, 응력 집중에 대한 항력을 높인다는 효과를 이룬다.

또한 본 제2 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 형성된 서로 이웃하는 모따기부(121, 131)의 연결부(1231)가 서서히 달라지는 곡률에 의해 구성되어 있으므로, 상기 서로 이웃하는 모따기부의 연결부에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

아울러 본 제2 실시예의 기어 및 제조 방법 및 장치는, 상기 기어의 이 너비가 이끝에 가까울수록 증가하도록 성형된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워 놓고 단조 성형되므로, 각 이빨의 전체적인 밀도를 균일하게 하여 균일한 강도를 확보한다는 효과를 이룬다.

또한 제2 실시예의 기어 및 제조 방법 및 장치는, 단조 성형되는 기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형에 의한 R 모따기부가 형성되어 있으므로, 기어 전체의 강도를 높이고, 상기 각 모따기부에서 단류선이 평행한 상태에서 간격이 좁아지기 때문에 치밀한 조직이 되어, 응력 집중에 대한 항력을 높임과 함께, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 효과를 이룬다.

<실시예 3>

본 제3 실시예의 상기 기어는, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이에 단조 성형된 상기 모따기부(112)가 추가되어 있는 점이 전술한 제2 실시예와의 주요한 차이점이며, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.

본 제3 실시예의 상기 기어는, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이에 단조 성형된 상기 모따기부 (112)와 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 능선부에 단조 성형된 곡률이 다른 모따기부(1121)가 형성되어 있는 것이다.

즉, 본 제3 실시예의 기어는, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부(1121, 1231)가 서서히 달라지는 곡률에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 제3 실시예의 기어를 제조하기 위한 제조 장치로서의 금형(2)은, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 이끝면(13)에 대응하는 모따기부(211), 모따기부(221), 모따기부(231) 사이에 모따기부(2221) 및 모따기부(2231)가 각각 형성되어 있다.

본 제3 실시예에서는, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 기어의 이 너비(도면에서 W)가 이끝에 가까울수록 증가하도록 미리 성형된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워놓고 단조 성형된다.

상기 구성으로 이루어지는 본 제3 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이의 직선형의 능선부에 단조 성형된 상기 모따기부(112)가 형성되어 있으므로, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

또한 본 제3 실시예의 기어는, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 및 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부(1121 및 1231)가 서서히 달라지는 곡률에 의해 구성되어 있으므로, 상기 서로 이웃하는 모따기부의 연결부에서의 응력 집중을 회피한다는 효과를 이룬다.

아울러 본 제3 실시예의 기어 및 제조 장치 및 제조 방법은, 단조 성형되는 기어의 상기 이뿌리면(11), 잇면(12) 및 이끝면(13)과 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 단조 성형에 의한 R 모따기부가 형성되어 있으므로, 기어 전체의 강도를 높이고, 상기 각 모따기부에서 단류선이 평행한 상태에서 간격이 좁아지기 때문에 치밀한 조직이 되어, 응력 집중에 대한 항력을 높임과 함께, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에, 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감한다는 효과를 이룬다

즉 본 제3 실시예에서는, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 기어의 이 너비(도면에서 W)가 이끝에 가까울수록 증가하도록 미리 성형된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워놓고 단조 성형되기 때문이다.

이는 누름에 의해 재료를 틀에 완전히 충만시키는 것을 목적으로 하는데, 이 경우의 특징으로서 두께의 흐름이 상기 기어의 상기 이끝 방향을 향하도록 재료의 성형 전의 형상을 고안한 것이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 기어의 이 너비(도면에서 W)가 이끝에 가까울수록 증가하도록 함으로써 볼륨(용적)을 일치시킬 수 있기 때문에, R 형상의 단조를 실현한다.

또한 본 제3 실시예에 있어서, 각 모따기부(111, 121, 131)에서의 모따기는 도 17(C)에 도시된 바와 같이 단조에 의한 접선 R 모따기이기 때문에, 도 17(A)에 도시된 기계 모따기와 같이 단류선이 절단되지 않고, 모따기 부분의 조직이 조밀하여 도 17(B)에 도시된 직선 모따기에 비하여 조직이 조밀해지는 코너부가 없기 때문에 응력 집중이 발생할 가능성이 낮다.

즉, 단조 후 호빙 가공, 절삭 기타의 기계적 가공을 행함에 따른 기계 모따기의 경우에는, 도 17(A)에 도시된 바와 같이 단류선이 절단된다. 또한 도 17(B)에 도시된 단조에 의한 직선 모따기의 경우에는 단류선이 절단되지 않으나, 모따기 부분은 조직이 조밀해지는 코너부가 있으므로 부위에 따라 치밀도에 불균일이 있기 때문에, 응력 집중의 발생은 피할 수 없는 것이다.

본 제3 실시예의 제조 장치 및 방법은, 맞물림 기어에서 응력 집중을 극한까지 줄인 고강도 기어를 제공하는 것으로서, 종래의 모따기를 위한 단조 후의 기계 가공 공정을 생략하므로 높은 생산성의 제조 공정을 제공함과 함께, 버니싱 공정을 생략하기 때문에 고품질의 기어의 제공을 가능하게 하는 것이다.

본 제3 실시예에서는 기어의 정밀도가 필요한 부분(인벌류트)에서는 R을 작게 하여 고정밀도 범위를 확보함과 함께, 강도가 필요한 부분(이뿌리)은 R을 크게 하여 강도를 확보할 수 있다. 맞물려서는 곤란한 부분(이끝의 단조면 측)에서는 R을 크게 하여 맞물리지 않도록 도피시킬 수도 있다.

단조에 의해 치형 성형과 잇면 주변의 각 부가 교차하는 능선 R 형상의 모따기 형성을 동시에 행하기 위하여, 제품에서 말하는 바의 잇면과 단면 간 연결이 직선이 아니라, 일정 또는 서서히 변하는 R의 곡률을 가진 금형으로 목적으로 하는 형상을 단조로 성형할 수 있다.

본 제3 실시예에서는, 열간 단조와 냉간 단조에 있어서 금형 내에 삽입되는 제품의 상하를 뒤집어서 2 공정으로 만들 수 있다.

중요한 포인트는, 상기 모따기부의 모따기 성형을 주로 행하는 냉간 단조시에 균일하게 충만하도록 열간 단조의 치형 각 단면은 부분적으로 결손시켜 둔다. 즉, 이끝일수록 이 너비를 크게 설정하는 것이다.

종래 기술에서 직선 형상의 모따기(도 17(B))에서는 기어 강도를 확보할 수 없음과 함께, 단조 모따기에 의해 맞물림면의 정밀도를 오히려 저하시킨다는 결점이 있었지만, 본 제3 실시예에서는 가장 약한 단면에서의 응력 집중이 현저하게 완화되어, 종래 기술보다 고강도의 기어가 완성된다는 이점을 갖는다.

또한 본 제3 실시예에서는 치형 형성과 동시에 모따기부가 형성되기 때문에, 종래의 모따기 가공 공정을 생략할 수 있고, 생산성이 양호함과 함께, 잇면의 주변이 모두 R 형상으로 되어 있기 때문에, 제조 공정 중에 발생한 덴트(때린 자국 기타)가 맞물림의 성능에 악영향을 미치는 것을 회피할 수 있다는 이점을 갖는다.

<실시예 4>

본 제4 실시예의 상기 기어는, 도 18에 도시된 바와 같이 본원 발명을 평기어(스퍼 기어)에 적용한 점이 주요한 차이점이며, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.

본 제4 실시예의 상기 기어는, 도 18에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11)과 상기 잇면(12) 사이 및 상기 잇면(12)과 상기 이끝면(13) 사이에 각각 모따기부(112, 123)가 형성됨과 함께, 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12)과, 상기 이끝면(13)이 서로 이웃하는 모따기부(111, 121, 131)가 각각 일정한 곡률(0.5 내지 2.0)의 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것이다.

즉 본 제4 실시예의 기어는, 상기 기어의 축 방향의 단면(14)과의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부(111, 121, 131)의 연결부(1121, 1231)가 일정한 곡률에 의해 구성되어 있는 것이다.

본 제4 실시예의 기어는 전술한 제1 실시예와 동일한 작용 효과를 이룬다.

<실시예 5>

본 제5 실시예의 상기 기어는 도 19에 도시된 바와 같이 상기 기어(1)의 상기 이뿌리면(11), 상기 잇면(12) 및 상기 이끝면(13)과 상기 기어의 축 방향의 단면(14) 사이의 교차부의 각 능선부에 형성된 각 모따기부(111, 121, 131)가 각각 곡률이 서서히 달라지는 R 모따기에 의해 구성되어 있는 점이 전술한 제4 실시예와의 주요한 차이점이다.

본 제5 실시예의 기어는, 전술한 제2 실시예 및 제3 실시예와 동일한 작용 효과를 이룬다.

전술한 실시예는 설명을 위하여 예시한 것으로서, 본 발명은 이들에 한정되지 않으며, 특허 청구 범위, 발명의 상세한 설명 및 도면의 기재로부터 당업자가 인식할 수 있는 본 발명의 기술적 사상에 반하지 않는 한 변경 및 부가가 가능하다.

전술한 제2 실시예에서는, 열간 단조 공정 및 냉간 단조 공정에서 상기 기어의 축 방향의 단면(14)의 각 능선부에 R면 모따기부(111, 121, 131)를 형성하는 예 에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이들에 한정되지 않으며, 예컨대 냉간 단조 공정에서만 R면 모따기를 행하여도 좋고, 또 복수의 냉간 단조 공정에서 기어의 축 방향의 일단의 R면 모따기를 행하고, 다음에 기어의 축 방향의 타단의 R면 모따기를 행하여도 좋으며, 나아가 기어의 축 방향의 일단의 R면 모따기를 복수의 냉간 단조 공정에서 각각 이뿌리면(11), 잇면(12) 및 이끝면(13)의 각 모따기부(111, 121, 131)를 순차적으로 형성하는 것도 가능하다.

기어의 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각각의 능선부에 기어의 주요부 단조 성형에 의해 모따기부를 형성하는 기어로서, 종래의 호빙 가공에 의해 발생한 버를 제거하기 위하여 절삭 가공과 같은 기계 가공을 실시할 필요가 없기 때문에 강도 저하를 방지하여 가공 비용을 저감하는 용도에도 적용할 수 있다.

1 : 기어 11 : 이뿌리면
12 : 잇면 13 : 이끝면
14 : 기어의 축 방향의 단면 111, 121, 131 : R 모따기부

Claims

기어의 단조 성형된 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에, 단조 성형된 후에 단면이 기계 가공된 워크를, 모따기부가 형성된 금형에 충만시킴으로써, 단조 성형된 모따기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 열간 단조에서의 거친 성형 및 다듬질 성형에서, 모따기부가 형성되어 있는 금형에 의해, 단조로 워크에 모따기부가 전사되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 열간 단조의 다듬질 성형이 행해진 워크는 트리밍, 피어싱 가공이 시행되고, 단면의 기계 가공을 행한 후, 냉간 단조 공정에서, 냉간 코이닝 공정이 행해지고, 볼륨 계산에 의해 코이닝 완료와 동시에 모따기 부분이 충만되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 냉간 사이징 공정에서, 금형 내에 워크인 기어의 상하가 교체되어 삽입되고, R 모따기 성형이 행해지고, 여분의 볼륨이 단면측으로 잉여 두께로서 이동시켜지는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이의 직선상의 능선부 또는/및 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이의 직선상의 능선부에, 모따기부가 단조 성형되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면과 상기 잇면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 능선부에, 또는/및 상기 기어의 상기 잇면과 상기 이끝면 사이에 단조 성형된 상기 모따기부와 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 능선부에, 모따기부가 단조 성형되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 6 항에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에 각각 곡률이 상이한 R 모따기의 각 모따기부가 형성되는 것, 또는/및 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에 서로 이웃하는 모따기부의 서서히 달라지는 곡률의 연결부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어의 이 너비가 이끝에 가까울수록 증가하도록 성형된 재료를, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에 모따기부를 단조 성형하기 위한 모따기부가 각각 형성되어 있는 금형 내에 끼워놓고 단조 성형되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
기어의 단조 성형된 이뿌리면, 잇면 및 이끝면과 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에, 단조 성형된 후에 단면이 기계 가공된 워크를, R 모따기부가 형성된 금형에 충만시킴으로써, 단조 성형된 R 모따기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에 각각 일정한 곡률의 R 모따기의 각 모따기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 기어의 상기 이뿌리면, 상기 잇면 및 상기 이끝면과 상기 기어의 축 방향의 단면과의 교차부의 각 능선부에 형성된 서로 이웃하는 모따기부의 연결부가 각각 일정한 곡률의 R 모따기에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기어의 제조방법.