KR20150103781A - 기어 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열간단조에 의해 기어를 제조하는 방법으로서, 제1 금형 내에서 소재를 공급하여 제1 예비 성형품을 제작하는 단계; 상기 제1 예비 성형품을 제2 금형 내에 배치한 후, 제2 예비 성형품을 제작하는 단계; 상기 제2 예비 성형품을 피니셔 금형 내에 배치하여 피니셔 제품을 완성하는 단계를 포함하고, 상기 피니셔 제품을 완성하는 단계는, 상기 제2 예비 성형품을 상기 피니셔 금형 내에 배치한 후 상기 피니셔 금형을 가압하는 단계와, 상기 제2 예비 성형품과 상기 피니셔 금형 내주면 사이의 공기를 상기 피니셔 금형 상에 형성되는 공기 배출로를 통해 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 기어 제조 방법을 제공한다.
본 발명은, 열간 단조에 의한 기어 제작 시, 기어이의 단부에 미성형 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Description

기어 제조 방법{Method for gear making}

본 발명은 기어 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어 제작 시 기어이의 단부에 미성형 부위가 발생되는 것을 방지할 수 있는 기어 제조 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진에서 발생된 동력은 복수의 기어를 포함하는 변속기를 통해 필요로 하는 회전수를 갖는 동력으로 전달되어 차량이 주행할 수 있도록 한다.

여기서, 변속기에서의 변속이 용이하게 이루어지기 위해서는 사용되는 기어를 정확히 제조할 필요가 있다.

차량의 구동에 사용되는 기어는 기어의 외경에는 치형이 형성되고, 다른 부분에는 스프라인 형상의 클러치 기어가 형성되는 등, 단일의 공정에 의해 가공하기 어려운 형상으로 되어 있다.

도 1과 도 2는 종래의 기술에 따른 차량 구동 기어의 제작의 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 1과 도 2를 참조하면, 클러치 기어부(2)와 외경 치형부(1)를 따로 제작한 후 마찰용접을 통해 일체화시킨 다음 상기 외경 치형부(1)에 치형 가공을 수행하여 최종 제품을 얻게 된다.

도 3은 종래의 기술에 따른 차량 구동 기어의 제작의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 클러치 기어부(2)와 외경 치형부(1)를 단조에 의해 일체로 성형함을 나타내고 있다.

상기와 같이 기어를 제조하는 공정에 있어, 기어의 치형의 단부에서 미성형 부위가 발생하기 때문에 정밀도 높은 기어를 제조하는데 어려움이 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 등록실용신안 20-0463405호를 예시할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열간 단조 공정에 의한 기어 제조 시 피니셔 금형 상에 공기 배출로를 형성하여 기어이의 단부에 미성형 부위가 발생되는 것을 방지할 수 있는 기어 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 열간단조에 의해 기어를 제조하는 방법으로서, 제1 금형 내에서 소재를 공급하여 제1 예비 성형품을 제작하는 단계; 상기 제1 예비 성형품을 제2 금형 내에 배치한 후, 제2 예비 성형품을 제작하는 단계; 상기 제2 예비 성형품을 피니셔 금형 내에 배치하여 피니셔 제품을 완성하는 단계를 포함하고, 상기 피니셔 제품을 완성하는 단계는, 상기 제2 예비 성형품을 상기 피니셔 금형 내에 배치한 후 상기 피니셔 금형을 가압하는 단계와, 상기 제2 예비 성형품과 상기 피니셔 금형 내주면 사이의 공기를 상기 피니셔 금형 상에 형성되는 공기 배출로를 통해 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 기어 제조 방법을 제공한다.

상기 제1 예비 성형품의 상기 제2 금형 내에 배치 시, 상기 제1 예비 성형품의 외주를 기준으로 배치될 수 있다.

상기 공기 배출로는 와이어 컷 방식에 의해 형성될 수 있다.

상기 공기 배출로는 상기 제2 예비 성형품과 상기 피니셔 금형 사이의 공간과 상기 피니셔 금형의 외부가 연통할 수 있도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 열간 단조 공정에 의한 기어 제조 시 피니셔 금형 상에 공기 배출로를 형성하여 기어이의 단부에 미성형 부위가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1과 도 2는 종래의 기술에 따른 차량 구동 기어의 제작의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 차량 구동 기어의 제작의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 기어 제조 방법의 구성을 나타나내는 흐름도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 기어 제조 방법에 따른 기어 제작을 나타내는 순서대로 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 기어 제조 방법의 구성을 나타내는 흐름도이고, 도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 기어 제조 방법에 따른 기어 제작을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기어 제조 방법은 제1 예비 성형품을 준비하는 단계(S110), 제2 예비 성형품을 준비하는 단계(S120) 및 피니셔 제품을 얻는 단계(S130)를 포함한다.

우선, 본 발명에 따른 기어 제조는 기본적으로 열간단조에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 열간단조의 세부적인 사항에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4에 기재된 각 단계는 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5와 도 6은 제1 예비 성형품의 제작을 나타낸다.

제1 예비 성형품을 준비하는 단계(S110)는 기어의 제작에 사용되는 소재를 이용하여 제1 예비 성형품을 제작한다, 이를 위해, 제1 예비 성형품에 대응하는 소재(12)가 준비된다.

도 5를 참조하면, 소재(12)가 준비된다. 준비된 소재(12)는 후술하는 완성품과 동일한 중량인 것이 바람직하다. 또한, 준비되는 소재(12)는 소정의 크기를 갖는 환봉 형태인 것이 일반적이므로, 환봉 형태의 소재는 절단기를 이용하여 필요로 하는 크기와 중량으로 절단하여 준비된다.

소재(12)가 준비되면, 준비된 소재(12)는 제1 금형(10)의 내측으로 배치한다. 이때, 제1 금형(10) 내측으로는 소정 높이의 제1 소재 정치단(11)이 돌출되어 있어, 준비된 소재(12)는 제1 소재 정치단(11) 상에 배치될 수 있다. 완성 예정 제품의 형태에 따라서는 제1 금형(10) 내에 제1 소재 정치단(11)이 돌출되지 않을 수도 있다.

소재(12)가 제1 금형(10)의 내측으로 배치되면, 도 6에 도시된 바와 같이 소재(12)에 대하여 소정의 압력을 인가하여, 소재(12)가 제1 금형(10) 내의 형상에 대응하는 제1 예비 성형품(10A) 형태가 되도록 한다.

완성된 제1 예비 성형품(10A)은 다음 단계 즉, 제2 예비 성형품을 준비하는 단계(S120)의 수행을 위해 제2 금형(20)으로 이송된다.

도 7과 도 8을 참조하여, 제2 예비 성형품을 준비하는 단계(S120)를 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 예비 성형품(10A)은 제2 금형(20)의 내측으로 배치된다.

제2 금형(20)의 입구는 제1 예비 성형품(10A)의 크기에 대응할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

제1 예비 성형품(10A)의 배치 시, 제1 예비 성형품(10A)은 제2 금형(20) 내측에 형성되는 제2 소재 정치단(21) 상에 배치될 수 있다. 완성 예정 제품의 형태에 따라서는 제2 금형(20) 내에 제2 소재 정치단(21)이 돌출되지 않을 수도 있다.

도 8에 도시된 바와 같아, 제1 예비 성형품을 준비하는 단계(S110)에서 제작된 제1 예비 성형품(10A)을 제2 금형(20) 상에 배치한 후, 압력을 인가하여 제2 예비 성형품을 완성한다(S120).

본 단계에서 제2 예비 성형품의 상부는 성형되지 않을 수 있지만, 이는 후술하는 피니셔 제품 제작 단계(S130)에서 성형될 수 있다.

제2 예비 성형품의 제작에는 제1 예비 성형품(10A)이 적용되므로, 이후의 설명에서 제2 예비 성형품은 제1 예비 성형품(10A)을 포함하는 것으로 상정하여 설명한다.

제2 예비 성형품이 완성되면, 다음 단계 즉, 피니셔 제품의 완성을 위한 단계의 수행을 위해 피니셔 금형(30)으로 이송된다.

피니셔 제품 제작 단계(S130)는 다음과 같이 수행된다.

도 9를 참조하면, 피니셔 금형(30)의 내측으로 제2 예비 성형품이 배치된 후, 제2 예비 성형품에 대하여 소정의 압력을 인가하여 피니셔 제품을 완성함을 알 수 있다.

피니셔 금형(30)이 준비된다. 피니셔 금형(30)은 서로 대향하여 배치되는 상부 플레이트(31A)와 하부 플레이트(31B)를 포함하고, 상부 플레이트(31A) 측에 배치되는 상부 금형(32A)과 하부 플레이트(31B) 측에 배치되는 하부 금형(32B)을 포함한다,

상부 금형(32A)과 하부 금형(32B)은 금형의 외주에 접하고 상부 플레이트(31A)와 하부 플레이트(31B)에 고정되는 상부 홀더와 하부 홀더에 의해 배치 상태가 유지될 수 있다.

그리고, 상부 금형(32A)의 중앙으로는 상부 플러그가 배치된다.

하부 금형(32B)은 하부치 인서트(33), 보스 인스트(35), 인서트 플레이트(34)를 포함한다. 여기서, 하부치인서트(33), 보스 인스트(35), 인서트 플레이트(34)는 피니셔 제품인 기어의 기어이의 형태 완성에 적용되는 구성 요소로서, 기어의 성형 시, 기어이의 형태는 완성 예정인 피니셔 제품의 형태에 따라 변경될 수 있다.

상기에 설명한 구성 요소들은 일반적인 단조용 기기가 포함하는 구성 요소이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

하부 금형(32B)은 하부 금형(32B)과 제2 예비 성형품 사이의 공간 상의 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 공기 배출로(36)를 포함한다,

공기 배출로(36)는 하부 금형(32B)과 제2 예비 성형품 사이 공간과 외부 사이에 공기의 유동이 가능하게 형성된다. 여기서, 공기 배출로(36)의 제작에는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 즉, 금형에 대한 드릴링과 같은 방법이 사용될 수도 있지만, 본 발명에서는 와이어 컷 방식에 의해 금형 상에 공기 배출로(36)를 형성할 수 있다. 와이어 컷 방식에 의한 공기 배출로의 형성은 공기 배출로(36)의 크기를 최소화할 수 있도록 하고 전체 금형 제작 비용을 절감할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

공기 배출로(36)는 공기의 유동이 가능한 상태에서 가능한 작은 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 피니셔 금형(30)을 사용한 기어의 제조는 다음과 같이 이루어진다.

제2 예비 성형품(20A)이 피니셔 금형(30) 내로 배치된다. 이때, 제2 예비 성형품(20A)의 외경이 피니셔 금형(30)에서의 배치 기준이 되는 것이 바람직하다.

제2 예비 성형품이 배치된 후, 제2 예비 성형품에 대하여 압력이 인가된다.

가압하는 단계는 피니셔 금형(30)의 상부에 배치된 상부 펀치)와 상부 플러그가 제2 예비 성형품에 압력을 인가한다.

상부 펀치와 상부 플러그에 의해 가압이 수행되면, 피니셔 금형(30) 내에 배치된 소재가 제2 예비 성형품(20A)과 피니셔 금형(30) 사이의 공간으로 유동하며, 공간을 채워 최종 제품의 형태로 성형될 수 있다.

여기서, 소재의 유동에 의해 제2 예비 성형품(20A)과 피니셔 금형(30) 사이의 공간 사이에 존재하던 공기는 금형의 내부 공간과 금형의 외부를 연결하는 공기 배출로(36)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

여기서, 공기 배출로(36)는 피니셔 금형(30) 상에 복수로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 기어의 제작을 위해 사용되는 피니셔 금형(30)에서 제작 대상인 기어이에 대응하는 금형의 각 단부에 공기 배출로(36)가 형성되도록 하여 내부의 공기 배출이 용이하도록 한다.

상기와 같은 본 발명은, 열간 단조에 의한 기어 제작 시, 기어이의 단부에 미성형 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 제1 금형
11: 제1 정치단
12: 소재
20A: 제2 예비 성형품
30: 피니셔 금형
36: 공기 배출로

Claims (4)

1. 열간단조에 의해 기어를 제조하는 방법으로서,
   제1 금형 내에서 소재를 공급하여 제1 예비 성형품을 제작하는 단계;
   상기 제1 예비 성형품을 제2 금형 내에 배치한 후, 제2 예비 성형품을 제작하는 단계;
   상기 제2 예비 성형품을 피니셔 금형 내에 배치하여 피니셔 제품을 완성하는 단계를 포함하고,
   상기 피니셔 제품을 완성하는 단계는,
   상기 제2 예비 성형품을 상기 피니셔 금형 내에 배치한 후 상기 피니셔 금형을 가압하는 단계와,
   상기 제2 예비 성형품과 상기 피니셔 금형 내주면 사이의 공기를 상기 피니셔 금형 상에 형성되는 공기 배출로를 통해 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 기어 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 예비 성형품의 상기 제2 금형 내에 배치 시, 상기 제1 예비 성형품의 외주를 기준으로 배치되는 기어 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 공기 배출로는 와이어 컷 방식에 의해 형성되는 기어 제조 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 공기 배출로는 상기 제2 예비 성형품과 상기 피니셔 금형 사이의 공간과 상기 피니셔 금형의 외부가 연통할 수 있도록 형성되는 기어 제조 방법.

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