KR100212251B1 - 박판형 경량 클러치릴리스베어링 및 그것의 소성가공방법 - Google Patents

Abstract

박판형 경량 클러치릴리스베어링(1)은 대략 U자형의 단면형상을 갖는 외륜(21)의 단면형상에 있어서 양측의 수직궤도부(22,22)와, 상기 수직 궤도부(22,22)의 하단과 일체로 접속되는 양측의 수평부(23,23)를 구비하며, 상기 외륜(21)의 내부공간에서 볼(41)과 접촉하는 내륜(11)은 그 단면 형상에 있어서 상부의 머리부(12)와, 상기 머리부(12)의 외측단에 일체로 접속되는 수직궤도부(14)를 구비한다. 박판형 경량 클러치릴리스베어링(1)은 블랭킹제1차 드로잉제2차 드로잉플랜징센타 홀피어싱제1차 벤딩 및 커얼링제2차 벤딩 및 커얼링사이징으로 구성되는 내륜의 소성가공 공정과, 블랭킹제1차 드로잉제2차 드로잉

Description

박판형 경량 클러치릴리스베어링 및 그것의 소성가공방법

본 발명은 클리치릴리스베어링에 관한 것으로, 상세하게는 박판형 경량 클러치릴리스베어링 및 그것의 소성 가공방법에 관한 것이다.

클러치는 원동추과 종동축을 필요에 따라 단속적으로 연결하여 동력을 전달시키는 기계요소로서, 특히 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 엔진의 동력을 동력전달 장치에 단속적으로 전달하는 장치로서 많이 이용되고 있다. 클러치릴리스 베어링(10)은 클러치의 주요 부품 중의 하나로서, 제1도 및 제2도의 클러치 작동원리의 개략도에 도시한 바와 같이, 클러치포크에 의해 클러치축의 길이 방향으로 움직이며 다이아프램스프링을 눌러 클러치를 개방하는 역할을 하는 것으로, 클러치가 장착되는 모든 차량에 필수적인 요소 부품이다.

한편, 베어링은 회전하고 있는 축을 받쳐서 축에 작용하는 하중을 받는 구실을 하는 기계요소로서, 일반적으로 내륜(inner race), 외륜(outer race), 볼(ball), 케이지(cage)의 4가지 중요부분으로 구성된다.

클러치릴리스베어링은 제작에 있어서 그 내륜과 외륜을, 일반적인 볼 베어링 제작에 있어서와 마찬가지로 최종 연삭 전 단계까지의 공정을 절삭 기계가공하는 방법으로 제작하여 왔으나, 최근에 경량화 달성, 대량생산 및 가격 안정화를 위하여 얇은 판을 프레스 소성가공하는 방법이 시도되고 있다. 여기서, 프레스 소성가공이란 금속 판재를 소재로 이어 붙임없이 프레스를 이용하여 소성변형을 유발하여 원하는 치수 및 형상으로 성형하는 공정을 말한다. 이는 프레스 램의 압축행정을 이용하여 형공구에 의해 금속판에 인장, 압축, 굽힘 등의 응력상태를 유발시켜 소성변형을 부여하는 가공법으로, 이러한 공정들은 압연법과 다양한 프레스 및 금형의 개발에 따라 급속도로 발전하여 대량생산이 요구되는 자동차 및 전자 부품산업 등의 분야에서 활용이 확대되어 가는 추세이다. 특히 자동차 부품의 제작에 널리 활용되며, 고부가가치화 및 저비용화를 달성하기 위하여 복잡한 형상의 부품 성형, 고정도의 원형에 가까운 형상을 성형하기 위한 정밀성형등의 기술이 필요로 된다. 프레스 소성가공 기술은 제품설계, 공정설계, 금형설계, 소재, 윤활, 프레스기계 등의 요소기술이 조합된 것으로 이러한 기술들이 고도로 균형있게 조화가 이루어질 때 비로소 고정도 제품의 안정적 생산이 가능하게 된다. 이중 공정설계 및 금형설계 기술은 제품의 원가를 낮추는데 큰 비중을 차지하며, 이의 효율적인 수행은 개발에 소요되는 경제적, 시간적인 면에서의 절감효과를 도모할 수 있다.

그런데, 프레스 소성가공에 의해 얇은 금속판을 소재로 하여 클러치릴리스베어링의 내륜과 외륜을 제작할 경우 외부 하중에 의하 내외륜의 구조 및 강도 측면에서의 안정성 확보를 위하여 최적 형상 설계가 요구된다. 또한, 고정도의 최종 형상 치수 확보와 내외륜 볼홈의 연삭량의 최소화 등을 위해서 소성가공 후의 형상 및 치수가 엄격히 관리되어야 한다. 또한, 내륜 및 외륜의 진원도는 10이하가 요구되는 고정도의 제품으로 소성가공 될 경우 복잡한 다단계의 연속성형을 필요로 하며 연속 공정동안 소재가 심하게 소성변형을 받게 되므로 공정설계시부터 세심한 주의가 요구된다. 본 발명의 1목적은 프레스 소성가공에 의해 박판형 경량 클러치릴리스베어링을 제작할 시 구조 및 강도 측면에서의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있는 내륜 및 외륜의 구조를 갖는 클러치릴리스베어링을 제공하고자 함이다.

본 발명의 타 목적은 상기의 내륜 및 외륜의 구조를 갖는 클러치릴리스베어링을 제작하기 위한 정밀 소성가공 방법을 제공하기 위함이다.

제1도는 클러치 작동원리의 개략도를 나타내는 도면으로서, 클러치 릴리스베어링에 의해 클러치가 접속된 상태를 나타내는 도면.

제2도는 제1도와 유사한 클러치 작동원리의 개략도로서, 클러치 릴리스베어링에 의해 클러치가 해제된 상태를 나타내는 도면.

제3도는 본 발명에 따른 박판형 경량 클러치릴리스베어링의 내륜과 외륜이 조립된 상태를 나타내는 단면도.

제4도는 제3도에 도시된 클러치릴리스베어링의 외륜의 일부확대 단면도.

제5도는 제3도에 도시된 클러치릴리스베어링의 내륜의 일부확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 내륜 12 : 머리부

14 : 수직궤도부 16 : 내륜회도

21 : 외륜 22 : 수직궤도부

23 : 수평부 27 : 외륜회도

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 박판형 경량 클러치릴리스베어링 내외륜의 구조(실시예 1) 및 그것의 소성가공 공정(실시예 2)에 대해 상세히 설명한다.

[실시예 1]

박판형 경량 클러치릴리스베어링(1)에 작용하는 최대하중과 외부 진동에 의한 안전성을 검토하기 위하여 외륜 및 내륜의 구조적인 변형과 응력을 해석하였으며, 고유진동모드 해석도 수행하였다. 해석 결과를 이용하여 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 외륜 및 제3도 및 제5도에 도시된 바와 같은 내륜을 결정하여 구조 및 강도 측면에서의 안전성 및 신뢰성을 확보하였다.

제3도는 본 발명에 따른 박판형 경량 클러치릴리스베어링(1)의 내륜(11) 및 외륜(21)이 조립된 상태를 나타내는 단면도이고, 제4도는 외륜(21)의 일부 확대 단면도이다. 또한, 제5도는 내륜(11)의 일부 확대 단면도이다. 제3도에 도시된 바와 같이, 외륜(21)은 전동체인 볼(41)을 외측에서 감싸며, 그 단면형상에 있어서 양측의 수직 궤도부 (22,22)와, 상기 수직 궤도부 (22,22)의 하단과 일체로 접속하여 내측으로 신장하는 양측의 수평부 (23,23)와, 상기 양 수평부 (23,23) 사이에 형성되어 축(도시않음)을 통과시키는 축구멍(24)이 형성되는 구성으로 된다. 즉, 외륜(21)은 그 단면형상이 대략 U자형으로서, 단면형상에서 보아서 그 양측에 상호 일체로 형성되는 수직 궤도부(22,22)와 수평부(23,23)를 가진다. 제4도에 있어서, 외륜(21)의 수평부(23)는 축구멍(24)으로부터 경방향으로 수평으로 신장하다가 경사진 단차(25)를 지나면서 약간 하강한 상태에서 경방향으로 신장한다. 수직 궤도부(22)는 하방(축방향)으로 신장하다가 만곡부(26)를 지나면서 내측으로 만곡된 후 하방으로 신장함으로써 수직 궤도부(22)의 하단이 수평부(23)의 외측단과 일체로 접속된다. 수직 궤도부(22)와 수평부(23)가 일체로 접속되는 부위는 라운딩됨이 바라직하다. 수직 궤도부(22)의 만곡부(26)의 내면에는, 후술할 내륜과의 사이에서 볼(41)이 개재(제3도 참조)되는 외륜회도(27)가 형성된다.

제3도 및 제5도를 참조하여 설명하면, 내륜(11)은 외륜(21)의 내부 공간에서 외륜(21)과 대향하여 볼(41)과 접촉하고 있는 바, 내륜(11)의 머리부(12)는 경방향 내측으로 약간 하강하며 만곡을 이루면서 신장하며, 머리부(12)의 말단은 원주상으로 축구멍(13)을 형성함으로써 축이 통과할 수 있도록 한다. 내륜 (11)의 수직궤도부(14)는 머리부(12)의 외측단으로부터 일체로 접속되어, 하방으로 신장하다가 만곡부 (15)를 지나면서 내측으로 만곡된 후 하방으로 신장한다. 만곡부(15)의 대향 외면에는 전술한 외륜(21)의 외륜회도(27)와의 사이에서 볼(41)을 개재시키는내륜회도(16)가 형성된다. 케이지(42)는 외륜회도 (27)와 내륜회도 (16)사이에 개재된 볼 (41)을 전 원주에 고르게 배치하고 마모와 소음을 방지하기 위해 볼 (41)의 하방에 배치된다. 또한 씰(43)이 내륜(11)과 외륜 (21)의 사이에서 볼 (41)의 상방에 볼 (41)로부터 간격을 가지고 설치된다.

[실시예 2]

내외륜의 소성가공 공정에 있어서, 공정 설계의 주안점은 소재 두께가 얇아짐에 의해 발생되는 결함의 보완에 두었다.

먼저, 외륜의 소성가공공정은 블랭킹제1차 드로잉제2차 드로잉센타홀 피어싱으로 구성된다. 즉, 경량 박판의 소재를 블랭킹한 후 제1차 드로잉을 거쳐 제2차 드로잉 공정에서 소재의 일부 부위를 코이닝 성형한다. 여기서 주목할 것은, 경량 박판의 소재에 대하여 벤딩 부위의 소성 가공피로를 없애기 위해 상기 제1차 드로잉과 상기 제2차 드로잉에서의 곡률반경을 다르게 하며, 성형시 압축하중을 많이 받는 부위의 곡률을 조금 크게 조정하는 것이 바라직하다.

다음, 내륜의 소성가공 공정은 블랭킹제1차 드로잉제2차 드로잉플랜징센타홀피어싱제1차 벤딩 및 커얼링제2차 벤딩 및 커얼링사이징으로 구성된다. 즉, 내륜의 성형가공절차에 있어서, 경량 박판의 소재를 블랭킹한 후, 1차 드로잉공정은 2차 드로잉공정의 전단계로서, 다음 공정 단계인 2차 드로잉공정에서 수행할 2개의 예비덴트 성형을 용이하게 하기 위하여 실제 제품치수 보다 약1.5정도 길게 드로잉한다. 다음, 2차 드로잉공정에서 원하는 형상으로 소재의 성형을 유도하기 위하여 소재의 일부 부위를 코이닝 성형시키고 펀치와 다이를 동시에 소재 쪽으로 이동시켜 드로잉된 제품의 길이를 줄이면서 2개의 예비덴트를 가공한다. 따라서 벤딩 또는 커얼링되는 부위로 과도하게 유입되는 소재 유동이 제한되고 차단되어 후술하는 벤딩 및 커얼링 공정에서의 성혀이 용이하게 된다. 다음의 플랜징 공정은 펀치의 하강으로 인해 소재의 굽혀진 바깥 부분을 펴는 공정이다. 제1차 벤딩 및 커얼링 공정에서는 상기 플랜징 공정에서 플랜징된 부위를 펀치로 눌러서 안쪽 다이에 제품을 붙임으로써 다음의 제2차 벤딩 및 커얼링 공정에서의 작업이 용이하게 된다. 제2차 벤딩 및 커얼링 공정은 1차로 벤딩 성형된 부위를 제품의 요구되는 치수 및 형상으로 성형하기 위한 공정이다. 사이징 공정에서는상기 제2차 벤딩 및 커얼링 공정에서 목적한 제품의 치수 및 형상형성후 소재의 탄선회복 발생을 억제하고 여러 단계의 공정을 거치면서 발생한 제품의 내부 응력을 제거한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 박판형 경량 클러치릴리스베어링 및 소성가공 방법에 의해, 외부 하중에 의한 베어링의 내외륜의 구조 및 강도에 있어서의 안정성이 확보되며, 소성 가공 후의 고정도의 최종 형상 및 치수가 신뢰성있게 확보될 수 있다. 또한, 본 발명의 소성가공공정에 의해 전공정에 있어서 제품의 두께분포가 고르게 되는 잇점이 있다.

Claims (12)

1. 내륜과 외륜 사이에 전동체가 개재되는 박판형 경량 클러치릴리스베어링에 있어서, 상기 외륜(21)은 그 단면형상에 있어서 양 측의 수직 궤도부(22,22)와, 상기 수직궤도부(22,22)의 하단과 일체로 접속하여 내측으로 신장하는 양측의 수평부(23,23)를 구비하며, 상기 양 수평부(23,23) 사이에는 축을 통과시키는 축구멍(24)이 형성되고, 상기 내륜(11)은 상기 외륜(21)의 내부공간에서 외륜(21)과 대향하여 상기 전동체(41)와 접촉하며 그 단면형상에 있어서 상부의 머리부(12)와, 상기 머리부(12)의 외측단에 일체로 접속되는 수직궤도부(14)를 구비하며, 상기 머리부(12)의 말단과 상기 수직궤도부(14)는 원주상으로 축구멍(13)을 형성하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 외륜(21)의 수평부(23,23)는 축구멍(24)으로부터 경방향으로 수평으로 신장하다가 경사진 단차(25)를 지나면서 약간 하강한 상태에서 경방향으로 신장하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
3. 제1항에 있어서, 상기 외륜(21)의 수직궤도부(22,20)는 축방향으로 신장하다가 만곡부(26)를 지나면서 내측으로 만곡된 후 하방으로 신장하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
4. 제1항에 있어서, 상기 내륜(11)의 머리부(12)는 경방향 내측으로 약간 하강하며 만곡을 이루면서 신장하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
5. 제1항에 있어서, 상기 내륜(11)의 수직궤도부(14)는 축방향으로 신장하다가 만곡부(15)를 지나면서 내측으로 만곡된 후 하방으로 신장하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
6. 제3항에 있어서, 상기 만곡부(26)의 내면에는 내륜(11)과의 사이에서 전동체(41)가 개재되는 외륜회도(27)가 형성되는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
7. 제5항에 있어서, 상기 만곡부(15)의 대향 외면에, 외륜(21)과의 사이에서 전동체(41)가 개재되는 내륜회도(16)가 형성되는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 전동체(41)는 볼인 것을 특징으로 하는 박막형 경량 클러치릴리스베어링.
9. 내륜과 외륜을 갖는 박판형 경량 클러치릴리스베어링의 프레스 소성가공방법에 있어서, 상기 외륜의 소성가공 방법은, 경량 박판의 소재를 블랭킹하는 공정과 블랭킹한 소재를 제1차로 드로잉하는 공정과 센타홀 피어싱공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 내륜의 소성가공방법은, 경량 박판의 소재를 블랭킹하는 공정과 블랭킹한 소재를 드로잉하는 공정과 소재의 굽혀진 부위를 펴는 플랜징 공정과 소재의 벤딩 및 커얼링 공정과 소재의 탄성회복 발생을 억제하고 제품의 내부 응력을 제거하는 사이징 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박판형 경략 클러치릴리스 베어링의 소성가공방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 외륜의 소성가공방법은 경량 박판의 소재 일부 부위를 코이닝 성형하며, 소재의 벤딩 부위의 소성가공 피로를 없애기 위해 성형시 압축 하중을 많이 받는 부위의 곡률을 조금 크게 하는 제2차 드로잉 공정을 상기 제1차 드로잉 공정 다음에 더 포함하는 것을 특징으로하는 박판형 경량 클러치릴리스 베어링 소성가공방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 내륜의 드로잉 공정은 실제 제품치수보다 약 1.5정도 길게 드로잉하는 제1차 드로잉 공정과, 원하는 형상으로 소재의 성형을 유도하기 위해 소재의 일부 부위를 커이닝 성형하고, 2개의 예비덴트를 가공하는 제2차 드로잉 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링 소성 가공방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 내륜의 벤딩 및 커얼링 공정은 상기 플랜징 공정에서 플랜징된 부위를 눌러서 안쪽 다이에 제품을 붙이는제1차 벤딩 및 커얼링 공정과, 1차로 벤딩 성형된 부위를 제품의 요구되는 치수와 형상으로 성형하는제2차 벤딩 및 커얼링 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박판형 경량 클러치릴리스베어링 소성가공방법.