KR100832588B1 - 원통형 소재의 외주에 스플라인 기어형성을 위한 인-다이롤포밍 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동변속기의 클러치 플레이트의 원주에 형성되는 스플라인의 치형을 성형하기 위한 장치에 관한 것으로, 스플라인의 내부치형과 동일한 치형이 원주에 형성된 펀치와, 펀치의 원주방향에 환상으로 형성된 롤러홀더에는 스플라인의 외부치형과 동일한 원주단면을 갖는 다수의 성형롤러가 펀치에 형성된 치형과 대응되고, 소재의 두께만큼 이격되게 방사상으로 배열되어 펀치와 성형롤러 사이에 위치한 소재의 원주가 성형롤러의 승·하강에 의하여 스플라인의 치형을 형성할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

클러치 플레이트, 자동변속기, 스플라인, 성형롤러, 성형

Description

원통형 소재의 외주에 스플라인 기어형성을 위한 인-다이 롤포밍 성형장치{An in-die roll forming device for the gear formation which is the spline at the circumference of an cylindrical material}

도 1은 종래 그로브 전조공법에 의한 클러치 플레이트의 스플라인 성형 개념도

도 2는 종래 아이오닝 성형방법에 의한 클러치 플레이트의 스플라인 성형 개념도

도 3은 본 발명이 적용되는 클러치 플레이트의 사시도

도 4는 본 발명 롤포밍 장치의 측단면도

도 5는 본 발명 롤러홀더의 상세 단면도

도 6은 본 발명 펀치와 롤러홀더가 결합된 평면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11. 하부홀더 12. 펀치고정판

13. 펀치 14. 치형

15. 패드 16. 롤러홀더

17. 성형롤러 18. 소재

19. 축 20. 베어링

21. 상부홀더 22. 이젝트판

23. 스페이서

본 발명은 원통의 외주에 스플라인(SPLINE)을 형성하기 위한 롤포밍(ROLL FORMING) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 자동변속기 부품 중 클러치 플레이트류를 성형하는 것에 관한 것이다.

자동차의 자동변속기는 대략 200여 개의 부품으로 구성되며 다수의 클러치가 내장되어 있다.

종래 클러치 플레이트에 스플라인의 치형을 형성하기 위한 방법으로는 그로브(GROB)사가 개발한 그로브 전조공법과 드로잉공법의 일종인 아이오닝(IRONNING) 성형방식 등이 있었다.

그로브 전조공법은 도 1에 도시된 것과 같이 기어형상을 갖는 맨드릴(2)과 전조롤(1)에 의해 스플라인을 성형하는 공법으로 원통형상으로 성형된 판금소재(3)를 맨드릴에 장착하고 서로 대칭되게 구비된 전조롤을 설정된 위치에서 회전시키면서 전진시켜 스플라인을 성형하고, 성형이 끝나면 맨드릴은 1피치씩 회전하며, 외 주에 스플라인이 형성되면 전조롤을 조금씩 이동시키면서 작업을 반복하여 성형하였다.

상기의 방법은 롤과 소재사이에 미끌림이 작기 때문에 소착현상이 없어 제품의 정밀도는 높으나 고가의 전용설비가 필요하고 하나의 제품을 성형하는데 많은 시간(60~90초)이 소요되어 생산성이 낮다는 문제점이 있었다.

또 다른 방법인 아이오닝 성형방법은 도 2에 도시된 것과 같이 원통형상의 판금소재(4)와 완성된 치형사이를 여러단계로 나누어 아이오닝 성형방법으로 조금씩 치형을 형성하는 공법으로 스플라인의 치형성형시 다이(5)가 소재(4)를 훑으며 가공하는 관계로 고열이 발생하여 소재와 다이가 소착하는 현상이 발생하므로 소재의 표면에는 고온, 고압에도 연소되지 않는 윤활제를 코팅하는 것이 필요하다.

따라서 상기의 방법은 특수한 윤활제를 코팅하기 위한 윤활처리설비를 갖추어야할 뿐 아니라 치형형상의 펀치와 다이는 열에 충분히 강하고 내마모성을 갖추어야 하며 높은 정밀도가 필요하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 스플라인 성형시 소재와 다이 사이에 소착현상을 방지할 수 있는 롤포밍 방식을 적용하여 한번의 스트로크만으로 스플라인을 완성할 수 있게 하여 생산성을 향상할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 전용설비를 불필요하게 하여 범용의 설비를 활용 할 수 있게 하는 것이다.

상기한 목적을 위한 본 발명 '원통형 소재의 스플라인 기어형성을 위한 인-다이 롤포밍 성형장치'는 외주에 스플라인 치형이 형성된 펀치를 하부금형으로 하고 펀치의 치형에 대응되는 단부를 갖는 다수의 성형롤러를 방사상으로 구비한 롤러홀더를 상부금형으로 하여 펀치의 상부에 위치하는 판금소재에 롤러홀더로 압력을 가하여 성형롤러의 회전과 압력에 의하여 프레스의 1스트로크로 스플라인의 성형을 완료한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 그 구성과 작용효과를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 클러치 플레이트의 사시도이고, 도 4는 본 발명 롤포밍 장치의 측단면도이며, 도 5는 본 발명 롤러홀더의 상세단면도이고, 도 6은 본 발명 펀치와 롤러홀더가 결합된 평면도이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서 본 발명의 요지를 불명료하게 하지 않는 범위내에서 공지된 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하거나 간략하게 하여 본 발명의 특징적인 구성을 더욱 명확하게 하기로 한다.

도면에 도시한 바와 같이 본 발명은 하부홀더(11)의 펀치고정판(12)의 외주에 스플라인의 내부 치형(14)과 동일한 치형(14)이 형성된 펀치(13)가 고정되고, 펀치(13)의 상부에는 패드(15)가 구비된다.

펀치(13)의 외주방향에는 환상의 롤러홀더(16)가 구비되며 롤러홀더(16)에는 스플라인의 외부 치형(14)과 동일한 원주단면을 가진 성형롤러(17)가 펀치(13)에 형성된 치형(14)에 대응되고 성형될 소재(18)의 두께만큼 이격되게 방사상으로 다수 개가 구비되어 있다.

롤러홀더(16)에 방사상으로 구비되는 성형롤러(17)는 롤러홀더(16)에 고정되는 축(19)을 중심으로 베어링(20)에 의하여 회전이 자유롭게 결합되고, 상부홀더(21)에 의하여 승·하강할 수 있게 구성된다.

이하에서 본 발명의 구성에 따른 작용을 설명하면 프레스(도면미도시)의 상부홀더(21)가 상사점에 위치한 상태에서 일정한 높이로 상승된 이젝트판(22)상에 예비성형된 원통형의 소재를 올려놓은 후 프레스를 작동시키면 상부홀더(21)가 하강하면서 스페이서(23)가 먼저 이젝트판(22)상에 안치된 소재(18)의 중심을 정렬하여 펀치(13)에 안착되게 한다.

계속하여 상부홀더(21)가 하강하면 상부홀더(21)의 중심부에 위치한 패드(15)가 먼저 소재(18)를 펀치(13)위에 고정시킨 후 롤러홀더(16)에 결합된 성형롤러(17)는 소재의 외주와 접촉이 시작된다.

소재(18)와 성형롤러(17)가 접촉하기 시작하면 성형롤러(17)는 회전하면서 아래로 하강하여 펀치(13)의 외주면에 형성된 치형(14)과 성형롤러(17)의 원주방향에 형성된 치형(14)에 의하여 구속된 소재(18)의 원주표면에는 스플라인 치형(14)이 형성된다.

프레스의 상부홀더(21)가 하사점에 도달하면 치형의 성형은 완료되고 상부홀 더(21)가 다시 상승하기 시작하면 성형롤러(17)는 하강시와는 다르게 역회전하면서 스플라인 치형(14)을 다시 한번 정형하여 마무리한다.

성형롤러(17)가 소재(18)의 측면성형을 완료하면 성형된 소재(18)를 펀치(13)에 고정하는 패드(15)가 상승하면서 이젝트판(22)이 상승하여 성형된 소재(18)를 취출되게 하면 클러치 플레이트의 성형을 위한 프레스의 1사이클작업은 종료된다.

따라서 본 발명에서는 소재(18)와 성형롤러(17) 사이에 구름접촉에 의하여 성형되므로 마찰에 의한 과열로 소착현상이나 표면손상이 발생할 우려가 없으며, 금형의 마모도 최소한으로 억제할 수 있어 금형의 수명을 대폭 연장할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 클러치 디스크의 스플라인 치형 성형은 작업사이클이 종래의 그로브전조방식 60~90초에 비하여 3~4초에 불과하여 생산성을 획기적으로 향상할 수 있고, 소재에 특별한 윤활처리 없이 작업이 가능하며, 구름접촉에 의한 성형으로 금형의 수명을 연장할 수 있을 뿐 아니라 범용의 프레스로 작업이 가능하여 초기투자비용을 절감할 수 있게 하는 등 다양한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원통형 소재의 외주에 스플라인 치형을 형성하는 장치에 있어서,

   스플라인의 내부치형(14)과 동일한 치형이 원주에 형성된 펀치(13)와, 펀치의 원주방향에 환상으로 형성된 롤러홀더(16)에는 스플라인의 외부치형과 동일한 원주단면을 갖는 다수의 성형롤러(17)가 축(19)에 베어링(20)으로 회전이 자유롭게 지지되어 펀치에 형성된 치형과 대응되고 소재(18)의 두께만큼 이격되게 방사상으로 배열되어 펀치와 성형롤러 사이에 위치한 소재의 원주가 성형롤러의 승·하강에 의하여 스플라인 치형을 형성할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 원통형 소재의 외주에 스플라인 기어형성을 위한 인-다이 롤포밍 성형장치.

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