KR20130014359A

KR20130014359A - 휠 허브의 내부 링 상에 전방 치부를 성형하는 방법

Info

Publication number: KR20130014359A
Application number: KR1020120075822A
Authority: KR
Inventors: 엔리코 모렐로; 풀비오 니카스트리
Original assignee: 아크티에볼라게트 에스케이에프
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2013-02-07
Also published as: US9005507B2; CN102896269A; BR102012018276B1; EP2551033A1; US20130181376A1; EP2551033B1; BR102012018276A2; ITTO20110702A1; KR101960098B1

Abstract

방법은 스핀들의 제1 단부(9)의 측면 상에서 스핀들 상으로 끼워맞춤된 인서트 링(8) 및 스핀들(7)의 결합부로서 휠 허브의 내부 링(3)을 성형하는 단계, 링으로부터 축방향으로 돌출되는 업셋 칼라(10)를 형성하기 위해 스핀들의 제1 단부(9)를 소성변형함으로써 스핀들 상에서 링(8)을 축방향으로 차단하는 단계를 포함하고, 칼라 상으로 전방 치부(5)를 가압하는 단계는 업셋 칼라(10)를 성형한 후에 연속하여 최종 업셋 칼라(10) 상으로 직접 칼라(10)를 성형하는 단계가 종료된 후에만 수행되고, 조합하여, 전방 치부를 가압하는 단계는 단일의 생성기 공구(11)에 의해 수행되고, 상기 생성기 공구(11)는 공구의 대칭 축을 형성하는 제1 축(A1)에 대해 대칭인 원형 크라운에 따라 반경방향으로 배열된 복수의 톱니(13)를 포함하고 상보적인 치부(12)가 칼라를 향하여 제공된다.

Description

휠 허브의 내부 링 상에 전방 치부를 성형하는 방법{MEHTOD OF FORMING A FRONTAL TOOTHING ON AN INNER RING OF A WHEEL HUB}

본 발명은 소성 변형에 의해 휠 허브의 내부 링 상에 전방 치부를 형성하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 휠 허브에 적용되며, 휠 허브의 내부 링은 구름 몸체의 제1 크라운을 위한 제1 구름 레이스가 제공된 스핀들 및 구름 몸체의 제2 크라운을 위한 제2 구름 레이스가 제공된 가진 인서트 링을 포함하고, 인서트 링은 소성 변형되는 스핀들의 단부 섹션에 의해 형성된 업셋 칼라(upset collar)에 의해 스핀들 상에서 축방향으로 차단된다.

전술된 유형의 휠 허브에서, 언급된 전방 치부는 플랜지형 단부에 의해 차량의 휠을 지지하는 휠 허브의 내부 링으로 등속 조인트로부터 토크 전달을 허용하기 위하여 휠 허브의 내부 링과 등속 조인트의 외부 링의 대응 전방 치부를 헤드 대 헤드(head to head)로 결합하기 위한 것이다. 제US-A-4893960호에 기재되는 상기 유형의 결합은 또한, 휠 허브의 내부 링 상에 전방 치부를 형성하는 방법을 교시한다. 특히, 전방치부는 소위 "오비탈 성형(orbital forming)" 방법과 동시에 상기 칼라를 업셋하는 원추대 형상의 요소 및 변형 단계 동안 여전히 칼라 상에 치부를 가압하는(impress) 원추대 형상의 요소 상에 축방향으로 미끄럼가능하게 장착되는 전방 치형 관형 요소를 포함한 공구에 의해 업셋 칼라의 성형을 통해 수득된다. 동일한 공구에 속하거나 또는 제2의 개별 공구일 수 있는 치형의 관형 요소의 반경방향 외측 요소가 칼라의 반경방향 외측 변형을 제어한다.

제US-A-4893960호에 기재된 것과 같은 성형 방법이 만족스러울지라도, 이는 상대적으로 복잡한 공구의 사용을 필요로 하고 특히 오늘날 전달 토크가 증가하는 점을 고려할 때 절대적인 치부 프로파일 일정함의 특징을 포함하는 치부를 수득할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래기술의 방법에 대한 대체물이며, 특히, 치부의 더 높은 치수 정밀도를 보장할 수 있고 치부 자체의 프로파일에 있어서 높은 치수 및 기하학적 일관성을 유지할 수 있고, 소성 변형에 의해 휠 허브의 내부 링상에 전방 치부를 성형하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 소성변형에 의해 휠 허브의 내부 링 상에 전방 치부를 성형하는 방법이 제1항에 정의된 바와 같이 제공된다.

본 발명에 따라서, 전방 치부는 공구의 상보적인 치부의 리지의 프로파일의 가변 반경을 가지며 치부를 제조하기 위해 사용된 단일의 대형 생성기 공구에 의해 가압되고, 놀랍게도 공구가 종래의 오비탈 성형 움직임에 따라 작동될지라도 만족스러운 방식으로 치부 프로파일이 일정하게 유지되는 소성 변형에 의해 전방 치부를 수득할 수 있으며, 동시에, 이에 따라 형성된 치부의 치수 정밀성이 더 높아지는 것이 보장된다. 따라서, 등속 조인트와 휠 허브의 내부 링 사이에 더욱 우수하고 정밀한 결합상태가 구현되며, 상대적으로 더욱 효과적이고 정숙하며 더 큰 용량의 토크 전달이 수행될 수 있다.

게다가, 요구된 전방 치부는 상대적으로 작은 에너지 소모에 따라 형성되며, 치부의 성형 공구와 칼라의 성형 공구를 단순히 교체함으로써 업셋 칼라를 형성하기 위해 사용되는 동일한 오비탈 성형 장치가 본 발명의 방법을 실시하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명이 추가 특징과 장점은 첨부된 도면들을 참조로 하는 비-제한적인 실시예의 하기 기술 내용으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 전방 치부가 제공된 휠 허브의 종방향 입면도.
도 2는 본 발명을 따르는 성형 방법의 단계 동안 도 1의 휠 허브를 축소한 도면.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 도 1의 휠 허브 상에 전방 치부를 제조하기에 적합한 성형 공구의 확대된 사시도.
도 4는 도 3에서의 공구의 치부를 추가로 확대하여 도시하는 도면.

도 1을 참고할 때, 전체적으로 공지된 방식으로 사용 시에 차량 서스펜션의 직립부(uppright)에 대해 구속되는 외부 링(2) 및 내부 링(3)을 포함하고, 상기 내부 링과 외부 링 사이에서 구름 몸체(4)의 2개의 크라운(crown)(도 1에서 단지 1개만이 도시됨)이 배열되는 휠 허브가 도면부호(1)로 지칭된다. 내부 링(3)은 사용 중에 전방 치부(frontal toothing, 5)에 의해 등속 조인트(공지되었으며 명확함을 위해 생략됨)와 작동상태로 연계되고, 차량 휠용 플랜지(도 2)에 의해 형성되는 고정 수단(6)이 제공된다.

특히, 공지된 형상에 따라서, 내부 링(3)은 스핀들(7) 및 "인서트" 링(8)을 포함하고, 스핀들(7)은 단일 부분으로 상기 플랜지(6)와 일체로 형성되며, 인서트 링(8)은 플랜지(6)의 마주보는 측면을 향하는 스핀들(7)의 터미널 단부(9) 상에 끼워맞춤되고, 사용 중에 전술된 등속 조인트, 내부 링(3), 스핀들(7) 및 링(8)은 상호 동축을 이룬다.

링(8)은 터미널 단부(9)의 소성 변형에 의해 형성되는 업셋 칼라(upset collar, 10)를 통해 스핀들(7) 상에서 축방향으로 차단되고, 칼라(10)는 링(8)으로부터 축방향으로 돌출되고 휠 허브(1), 일반적으로 특히 내부 링(3)의 대칭 축(A)(도 2)에 대해 실질적으로 수직하게 배열되는 칼라의 터미널 전방 면(10a)(도 1) 상에 형성된 전방 치부(5)를 갖는다.

이제, 도 2를 참고하면, 치부(5)는, 종래 기술에 공지된 방법과 상당히 상이한 방법에 의해 수득된다.

특히, 본 발명에 따라서 소성 변형에 의해 치부(5)를 성형하는 방법은 다음의 단계를 포함한다:

-스핀들(7)과 링(8)의 결합부로서 상기 휠 허브(1)의 내부 링(3)을 형성하고, 그 뒤, 단부(9)의 소성 변형을 통하여 칼라(10)를 성형함으로써 스핀들(7) 상으로 링(8)을 축방향으로 차단하는 단계; 이 단계는 예를 들어, 소위 "오비탈 성형(orbital forming)" 공정을 사용하여 공지된 방식으로 수행되며;

-링(8)과 마주보는 측면에서 칼라(10) 상에 전방 치부(5)를 전방 가압하는 단계.

그러나, 본 발명의 방법에 따라서, 칼라(10) 상으로 전방 치부(5)를 가압하는 단계(impressing)는 단지 상기 업셋 칼라(10)를 적절하게 성형한 후에 연속하여 최종 업셋 칼라(10) 상으로 직접 칼라(10)를 성형하는 이러한 단계가 종료된 후에 수행된다.

특정의 연속 단계들의 이 선택에 따른 조합에서, 전방 치부(5)를 가압하는 단계는 공구(11)의 대칭 축을 형성하는 제1 축(A1)에 대해 대칭을 이루며, 원형 크라운에 따라 배열된 복수의 톱니(13)로 구성되고, 형성되는 것과 상보적인 치부(12)를 포함하는, 칼라(10)를 향해 제공된 단일의 생성기 공구(creator tool, 11)(도 3)에 의해 수행된다.

본 발명의 중요한 양태에 따라서, 톱니(13)는 제1 축(A1)에 대한 반경 방향으로 변화하는 곡률 반경(R)을 갖는 둥근 프로파일을 포함하도록 형태가 형성된 각각의 리지(14)에 의해 상측에서 획정되도록 성형된다(도 4).

특히, 상보적인 치부(12)의 톱니(13)의 리지(14)는 축(A1)을 향하여, 즉 도 4에서 D로 표시된 반경방향을 따라 점진적으로 감소하는 곡률 반경을 갖는 둥근 프로파일을 포함하도록 성형된다. 특히, 리지는 둥근 프로파일을 포함하도록 성형되고, 리지의 곡률 반경(R)은 반경 방향으로 측정 시에, 즉 방향(D)을 따라 선형으로 변화하는 축(A1)으로부터 각각의 프로파일 지점의 거리에 대해 비례하는 방식으로 선형으로 변화한다. 본 발명의 양태에 따라서, 톱니(13) 및 공구(11)는 리지(14)가 방향(D)을 따라 비례적으로 변화하는 반경 프로파일(R)을 가져서 곡률 반경(R)이 제1 축(A1)에서 0이되도록 치수가 형성된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 전술된 특징과 조합하여(방향(D)을 따라 반경(R)의 변화가능성), 전방 치부(5)를 가압하는 단계는 생크(15) 및 헤드(16)를 포함하는 대형 생성기 공구(massive creator tool, 11)(즉, 상대적으로 큰 중량의 강성의 공구)를 사용하여 수행되고, 상기 생크와 헤드 모두는 공구(11)의 대칭 축을 형성하는 제1 축(A1)에 대해 대칭을 이루며, 이 주위에서 공구(11)는 사용 시에 화살표 방향(도 2)으로 회전한다.

헤드(16)는 형성된 치부(5)와 상보적인 치부(12)가 있는 환형의 전방을 향하여 돌출된 부분(17)이 칼라(10)를 향하여 제공되고 이 경우에 원통형 형태를 갖는 완전한 금속 블록으로 구성되고, 생크(15)는 또한 원통형 형상이지만 제1 축(A1)에 대해 가로방향으로 헤드(16)의 치수(직경)보다 작은 치수를 갖도록 직경이 형성되고, 도 2에 도식적으로 도시된 가압 단계 동안에, 제1 축(A1)이 휠 허브의 대칭 축(A)에 대해 기울어진 상태로 유지되면서 생성기 공구(11)는 회전하고 동시에 공지된 "오비탈 성형" 방법과 유사한 방식으로 칼라 상에 전방 치부(5)를 형성하기 위하여 상보적인 치부(12)의 하나 이상의 톱니(13)를 칼라(10) 상에 순차적으로 가압하기 위하여 제1 축(A1)의 방향으로(따라서, 칼라(10)에 대해 비스듬한 방향) 칼라(10)에 대해 가압된다.

상보적인 치부(12)의 톱니(13)는 축(A1)(도 3 및 도 4)을 향하여 주변 방향으로 점진적으로 테이퍼지도록 환형 전방 돌출 부분(17)의 전체 반경방향 폭을 따라 축(A1)에 대해 반경방향으로 배열되고, 환형 전방 돌출 부분(17)은 헤드(16) 상에서 특히 상보적인 치부의 측면 상에서 원형의 얕은 리세스(19)를 중심방향으로 획정하도록 헤드의 반경방향 폭보다 작은 반경방향 폭에 걸쳐서 헤드의 주변방향 외측 변부(18)로부터 형성된다.

게다가, 생크(15)는 축(A1)에 대해 가로 방향으로 얕은 리세스(19)의 치수(직경)보다 큰 치수(직경)을 가지며 헤드(16)와 동축을 이루도록 형성되고, 이에 따라 헤드(16)는 단지 상보적인 치부(12)의 주변방향 외측 부분(P1)(도 3 및 도 4)에 의해서만 점유된 반경방향의 외측 환형 부분에 걸쳐서 생크(15)로부터 반경방향으로 돌출되고, 상보적인 치부(12)의 나머지 주변방향 내부 부분(P2)은 생크(15)의 가로방향 벌크 내에 있으며, 이에 따라 이와 정렬된다.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 가압 단계 동안에, 강성 금속 요소로서 제조되고, 바람직하게는 헤드(16)와 단일의 부분 내에 형성되는 생크(15) 주위에서 돌출되도록 배열되는 헤드(16)의 외측 환형 부분은 리지(14)의 변화하는 반경 프로파일에 따라 치부(5)를 형성하는 더욱 더 정확한 작업을 결정하는 미소한 방식으로 탄성적으로 만곡될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 제1 축(A1)은 칼라(10)의 전방 단부 면(10a)에서 실질적으로 휠 허브(1)의 대칭 축(A)을 차단하고, 휠 허브(1)의 대칭 축(A)에 대해 2° 내지 7° 사이의 경사각 α(도 2에 비축으로 도시됨)을 갖도록 도 3에서 가압 단계 동안 배향된다.

최종적으로, 전체적으로 공구(11)의 구조물의 강성 및 유연성 간의 정확한 비(correct ratio)를 보장하기 위하여, 생성기 공구(11)의 헤드(16)를 형성하는 금속 블록은 축방향으로 제1 축(A1)을 따라 측정 시에 환형 전방 돌출 부분(17)의 반경방향으로의 신장에 대해 대략 2배의 두께를 갖는다.

오비탈 성형에 의해 칼라(10)를 수득하기 위해 기존에 동일하게 사용되고 공지된 바와 같이 도 2에서 점선으로 도식적으로 도시된 장치(30)는 칼라(10)에 대해 생성기 공구(11)를 밀어넣기 위해(push) 사용된다.

Claims

-스핀들의 제1 단부(9)의 측면 상에서 스핀들 상으로 끼워맞춤된 인서트 링(8) 및 스핀들(7)의 결합부로서 휠 허브의 내부 링(3)을 성형하는 단계,
-링으로부터 축방향으로 돌출되는 업셋 칼라(10)를 형성하기 위해 스핀들의 제1 단부(9)를 소성변형함으로써 스핀들 상에서 링(8)을 축방향으로 차단하는 단계, 및
-링(8)에 대해 마주보는 측면상에서 칼라(10) 상으로 전방 치부(5)를 전방 가압하는 단계를 포함하는, 휠 허브(1)의 내부 링 상에 소성변형에 의해 전방 치부(5)를 성형하는 방법으로서,
칼라 상으로 전방 치부(5)를 가압하는 단계는 업셋 칼라(10)를 성형한 후에 연속하여 최종 업셋 칼라(10) 상으로 직접 칼라(10)를 성형하는 단계가 종료된 후에만 수행되고, 조합하여, 전방 치부를 가압하는 단계는 단일의 생성기 공구(11)에 의해 수행되고, 상기 생성기 공구(11)는 공구의 대칭 축을 형성하는 제1 축(A1)에 대해 대칭인 원형 크라운에 따라 반경방향으로 배열된 복수의 톱니(13)를 포함하고 상보적인 치부(12)가 칼라를 향하여 제공되며, 톱니(13)는 제1 축에 대한 반경 방향(D)으로 변화하는 곡률 반경(R)을 갖는 둥근 프로파일을 포함하도록 성형된 각각의 리지(14)에 의해 상측에서 획정되도록 성형되는 방법.
제1항에 있어서, 상보적인 치부(12)의 톱니의 리지(14)는 제1 축(A1)을 향하여 점차 감소되는 곡률 반경(R)을 갖는 둥근 프로파일을 포함하도록 성형되는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상보적인 치부의 톱니의 리지(14)는 둥근 프로파일을 포함하도록 성형되고, 이의 곡률 반경(R)은 반경 방향(D)으로 측정 시에 제1 축(A1)으로부터 각각의 프로파일 지점의 거리에 대해 비례하여 변화하는 방법.
제3항에 있어서, 리지(14)는 곡률 반경(R)이 제1 축(A1)에서 0이 되는 프로파일에 의해 성형되는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전방 치부를 가압하는 단계는 생크(15) 및 헤드(16)를 포함하는 대형 생성기 공구(massive creator tool, 11)를 사용하여 수행되고, 상기 생크와 헤드 모두는 공구(11)의 대칭 축을 형성하는 제1 축(A1)에 대해 대칭을 이루며, 제1 축 주위에서 공구(11)는 회전하고, 헤드(16)는 형성되는 치부와 상보적인 치부(12)가 있는 환형의 전방 돌출 부분(17)이 칼라(10)를 향하여 제공된 완전한 금속 블록으로 구성되고, 생크(15)는 제1 축(A1)에 대해 가로방향으로 헤드(16)의 치수보다 작은 치수를 가지며, 가압 단계 동안에 제1 축(A1)이 휠 허브의 대칭 축(A)에 대해 기울어진 상태로 유지되면서 생성기 공구는 회전하고 동시에 칼라(10) 상에 전방 치부(5)를 성형하기 위하여 상보적인 치부(12)의 하나 이상의 톱니(13)를 칼라(10) 상에 순차적으로 가압되도록 제1 축(A1)으로 칼라(10)에 대해 가압되는 방법.
제5항에 있어서, 상보적인 치부(12)의 톱니(13)는 제1 축을 향하여 주변 방향으로 점진적으로 테이퍼지도록 환형 전방 돌출 부분(17)의 전체 반경방향 폭을 따라 축(A1)에 대해 반경방향으로 배열되고, 환형 전방 돌출 부분(17)은 헤드(16) 상에서 특히 상보적인 치부의 측면 상에서 원형의 얕은 리세스(19)를 중심방향으로 획정하도록 헤드(16)의 반경방향 폭보다 작은 반경방향 폭에 걸쳐서 헤드의 주변방향 외측 변부(18)로부터 형성되는 방법.
제6항에 있어서, 생크(15)는 제1 축(A1)에 대해 가로 방향으로 얕은 리세스(19)의 치수보다 큰 치수을 가지며 헤드(16)와 동축을 이루도록 형성되고, 이에 따라 헤드(16)는 상보적인 치부(12)의 주변방향 외측 부분(P1)에 의해 점유된 반경방향의 외측 환형 부분에 걸쳐서 생크로부터 반경방향으로 돌출되고, 상보적인 치부(12)의 나머지 주변방향 내부 부분(P2)은 생크(15)의 가로방향 벌크 내에 있는 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 축(A1)은 칼라(10)의 전방 단부 면(10a)에서 실질적으로 휠 허브의 대칭 축(A)을 차단하고, 휠 허브(1)의 대칭 축(A)에 대해 2° 내지 7° 사이의 경사각을 갖도록 가압 단계 동안 배향되는 방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 생성기 공구(11)의 헤드(16)를 형성하는 금속 블록은 제1 축(A1)을 따라 측정된 축방향으로 환형 전방 돌출 부분(17)의 반경방향으로의 신장에 대해 대략 2배의 두께를 갖는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 오비탈 성형에 의해 칼라(10)를 형성하기 위해 이전에 사용된 장치(30)는 칼라에 대해 생성기 공구(11)를 밀어넣기 위해 사용되는 방법.