KR100525265B1

KR100525265B1 - 차동장치의 피니언샤프트 제조방법과 피니언샤프트 치수교정용 금형

Info

Publication number: KR100525265B1
Application number: KR10-2005-0015319A
Authority: KR
Inventors: 권상덕
Original assignee: 권상덕
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-11-02
Also published as: WO2006090985A1; KR20050027105A

Abstract

본 발명은 차량에 사용되는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법과 피니언샤프트 치수교정용 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강봉이 인발되어 절단된 후 모따기작업 및 체결공 천공작업을 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재의 치수정밀도를 향상시키기 위한 치수교정작업이 상기 피니언샤프트 소재가 치수교정용 금형의 교정홀을 통과하여 압착되면서 이루어지도록 함으로써, 피니언샤프트 소재를 선반의 주축대에 물려 회전시키면서 소재의 표면을 연마하여 치수정밀도를 향상시키는 종래의 가공법과 달리 피니언샤프트의 제조공정이 간소화되고, 피니언샤프트를 이루는 소재의 낭비도 방지한 차동장치의 피니언샤프트 제조방법과 피니언샤프트 치수교정용 금형에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 강봉을 피니언샤프트의 단면형상으로 천공된 인발부를 가진 다이(die)로 통과시켜 인발하는 단면가공단계와, 인발된 소재를 일정길이로 절단하는 길이가공단계와, 절단된 소재의 일측부에 고정핀이 삽입되는 체결공을 천공하고, 소재의 모서리부를 모따기절단하는 형상가공단계와, 상기 단계를 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재의 치수정밀도를 향상시키기 위해 소재를 정밀가공하는 치수교정단계를 포함하는 피니언샤프트 제조방법에 있어서, 상기 치수교정단계에서 피니언샤프트 소재는 푸싱장치에 의해 치수교정용 금형의 교정홀 내부로 밀려 들어가 상기 교정홀을 통과하면서 압착되어 설계상의 치수와 형상으로 가공되고, 이를 위하여 피니언샤프트의 단면형상의 교정홀이 내부에 형성되고, 상기 교정홀의 표면에 피니언샤프트의 단면치수에 맞춘 다수개의 교정돌조가 일정간격으로 돌출되어 있는 피니언샤프트 교정용 금형이 제공된다.

Description

차동장치의 피니언샤프트 제조방법과 피니언샤프트 치수교정용 금형{A manufacturing process of the pinion-shaft used differential gearing for a car and metallic pattern for size correction}

일반적으로 차동장치는 차축을 좌우로 분할하여 좌우 바퀴의 회전 속도에 차이를 주어서 곡선을 원활하게 진행하도록 좌우 구동 바퀴의 회전 속도비를 자동적으로 조절해주는 장치로서, 통상 차동케이스 내부에 좌우 사이드기어와 상하 피니언기어 및 상기 상하 피니언기어를 통해 축설되는 피니언샤프트가 구비된다.

여기서, 상기 피니언샤프트은 서로 마주보는 일정부분의 호가 절단된 원형단면으로 되어 있어 상기 절단부로 윤활유가 유동되면서 피니언기어가 원활히 회전되도록 하고, 길이방향 일측 단부에는 고정핀이 삽입되는 체결공이 형성되어 있다.

상기와 같은 피니언샤프트의 제조방법은 강봉을 피니언샤프트의 단면형상으로 된 다이(die)의 인발부로 통과시켜 인발하는 단면가공단계와, 인발된 소재를 일정길이로 절단하는 길이가공단계와, 절단된 소재의 일측부에 고정핀이 삽입되는 체결공을 천공하고, 소재의 모서리부를 모따기절단하는 형상가공단계와, 상기 단계를 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재의 치수정밀도를 향상시키기 위해 소재를 정밀가공하는 치수교정단계와, 피니언샤프트의 강도와 내마모성을 향상시키기 위한 피니언샤프트 소재의 열처리단계와, 표면도금단계로 이루어져 있다.

여기서, 종래의 피니언샤프트의 제조방법에서 피니언샤프트 소재의 표면을 정밀하게 가공하여 피니언샤프트의 외경이나 형상의 치수공차를 최소화하는 치수교정단계는 선반과 연마석에 의해 이루어졌다.

즉, 피니언샤프트 소재를 선반의 주축대에 고정시키고, 공구대에 연마석을 결합시킨 후 상기 소재와 연마석을 함께 회전시켜 소재의 표면을 연마하면서 설계상의 치수대로 정확히 피니언샤프트 소재의 외경이나 형상이 맞추어지도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제조방법은 피니언샤프트 소재를 선반의 주축대에 고정시키기 위하여 상기 길이가공단계에서 소재를 설계상의 피니언샤프트 길이보다 일정길이 더 길게 절단하여 주축대 고정부를 형성시키고, 선반에서의 표면연마작업이 끝난 다음에는 상기 주축대 고정부를 다시 절단하여 원래의 피니언샤프트 길이로 맞추어야 했으므로, 작업과정이 복잡하고 번거로웠으며 소재가 낭비되는 문제가 있었다.

또한, 연마석으로 소재를 연마하면서 피니언샤프트 소재를 정확한 치수를 가공하는 작업이 높은 숙련도를 요구하는 한편 작업시간도 오래 걸리는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 강봉이 인발되어 절단된 후 모따기작업 및 체결공 천공작업을 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재의 치수정밀도를 향상시키기 위한 치수교정작업이 상기 피니언샤프트 소재가 치수교정용 금형의 교정홀을 통과하여 압착되면서 이루어지도록 함으로써, 피니언샤프트 소재를 선반의 주축대에 물려 회전시키면서 소재의 표면을 연마하여 치수정밀도를 향상시키는 종래의 가공법과 달리 피니언샤프트의 제조공정이 간소화되고, 피니언샤프트를 이루는 소재의 낭비도 방지한 차동장치의 피니언샤프트 제조방법과 피니언샤프트 치수교정용 금형을 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

강봉을 피니언샤프트(100)의 단면형상으로 천공된 인발부를 가진 다이(die)로 통과시켜 인발하는 단면가공단계와, 인발된 소재(1)를 일정길이로 절단하는 길이가공단계와, 절단된 소재(1)의 일측부에 고정핀(3)이 삽입되는 체결공(4)을 천공하고, 소재(1)의 모서리부를 모따기절단하는 형상가공단계와, 상기 단계를 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재(1)의 치수정밀도를 향상시키기 위해 소재를 정밀가공하는 치수교정단계를 포함하는 피니언샤프트(100) 제조방법에 있어서, 상기 치수교정단계에서 피니언샤프트 소재(1)는 푸싱장치에 의해 치수교정용 금형(5)(5')의 교정홀(11) 내부로 밀려 들어가고, 상기 교정홀(11)을 통과하면서 압착되어 설계상의 치수와 형상으로 가공됨에 그 특징이 있다.

그리고, 상기 치수교정용 금형(5)(5')은 피니언샤프트(100)의 단면형상보다 큰 닮은 꼴을 가진 교정홀(11)이 내부에 형성되고, 상기 교정홀(11)의 내부표면에 피니언샤프트(100)의 단면치수와 유사하거나 같은 교정홀(11)이 형성되게 다수개의 교정돌조(6)가 일정간격으로 돌출되어 있다.

여기서, 상기 교정돌조(6)는 피니언샤프트 소재(1)의 소성변형이 용이하게 이루어지도록 교정홀(11)의 출구부로 갈수록 교정돌조(6) 내부 단면치수가 작아지되, 최종의 교정돌조(6) 내부 단면치수는 피니언샤프트(100)의 설계치수와 일치하거나 근사하도록 한다.

본 발명의 피니언샤프트(100)는 차량의 차동장치에서 피니언기어(2)(2')의 회전축으로 상기 피니언기어(2)(2')와 회전이 원활히 이루어지고, 피니언기어(2)(2')와 마찰되면서 파손되어 발생되는 차량의 안전사고를 방지하기 위하여 높은 정밀도의 가공이 요구된다.

이를 위하여 본 발명은 상기 피니언샤프트(100)의 제조과정에서 강봉이 인발되어 절단된 후 모따기작업 및 체결공(4) 천공작업을 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재(1)의 치수정밀도를 향상시키기 위한 치수교정작업이 상기 피니언샤프트 소재(1)가 치수교정용 금형(5)(5')의 교정홀(11)을 통과하여 압착되면서 이루어지도록 한 것에 특징이 있다.

이와 대하여 종래의 치수교정작업은 주로 선반과 연마석을 사용하여 피니언샤프트 소재(1)의 표면을 연마함으로써 이루어졌는데, 이와 같은 표면연마에 의한 치수교정작업은 표면연마를 위한 보조작업으로 소재(1)를 피니언샤프트(100)의 원래길이보다 길게 절단하여 주축대 고정부를 형성시키는 작업, 표면연마작업이 끝난후 상기 주축대 고정부를 다시 절단하는 작업 등이 추가되어 제조과정이 복잡해지고 시간이 오래 걸리는 것과, 피니언샤프트 소재(1)를 선반의 주축대에 물리기 위한 여분의 고정부가 필요함에 따라 소재(1)의 낭비를 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 치수교정용 금형(5)(5')으로 피니언샤프트 소재(1)를 통과시키는 것으로 치수교정이 이루어지게 됨에 따라 종래와 달리 제조과정이 간소화되어 피니언샤프트(100) 제작시간이 줄어들고, 소재(1)의 낭비도 방지하게 된다.

또한, 상기 치수교정용 금형(5)(5')을 피니언샤프트 소재(1)가 통과하면서 소재(1)의 휘어진 부분이 펴지게 되어 소재(1)가 정확한 일직선이 되게 된다.즉, 본 발명에서는 치수교정의 효과와 함께 피니언샤프트(100)의 직진성을 교정하기도 하는데, 이는 교정돌조(6)에 의한 물림에 의해 이루어 지는데, 도 3에 의해 설명하면 다음과 같다.우선 치수교정용 금형(5)(5')의 교정홀(11)로 피니언샤프트 소재(1)가 푸싱장치에 의해 진입되는데, 진입초기는 푸싱장치와 최초의 교정돌조(6)에 의해 수평을 유지하면서 들어가게 된다. 일정 깊이까지 삽입되면 피니언샤프트 소재(1)는 두개 이상의 교정돌조(6)에 의해 지지되면서 휘어진 부분이 교정된다.교정홀(11)의 중심부를 통과한 피니언샤프트 소재(1)는 교정홀(11)의 출구쪽에서 마지막 하나의 교정돌조(6)에 의해 후단부가 지지되는 순간이 있게 된다. 이 때의 직진도는 별도의 받침치구에 의해 이루어 진다. 즉, 교정홀(11)을 빠져 나오는 피니언샤프트 소재(1)는 푸싱장치와 같이 별도로 구비된 받침치구에 의해 지지되면서 인출되므로, 최종 하나의 교정돌조(6)에 의해 지지되었다고 하더라도 받침치구에 의해 선단부가 함께 지지되면서 최종 인출되기 때문에 그 직진성은 그대로 유지되게 된다.

본 발명의 피니언샤프트(100) 제조방법에서 치수교정단계를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

피니언샤프트 소재(1)는 피니언샤프트(100)의 단면치수와 형상으로 천공된 인발부를 가지는 다이(die)를 통과하면서 인발되는데, 상기와 같이 피니언샤프트(100)의 단면치수와 형상으로 된 인발부로 강봉을 인발시키더라도 소재(1)는 가공상의 오차에 의해 설계상의 피니언샤프트(100) 단면치수와 형상으로 정확하게 가공되지 못하므로 가공공차를 줄이기 위해 치수교정작업을 하게 된다.

본 발명은 피니언샤프트 소재(1)를 푸싱장치로 밀어 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하도록 하면서, 상기 피니언샤프트 소재(1)가 일정치수로 압착되어 치수가 교정되게 한다.

상기 치수교정용 금형(5)(5')에는 피니언샤프트(100)의 단면형상보다 큰 교정홀(11)이 천공되어 있다. 물론 교정홀(11)에는 교정돌조(6)에 의한 구멍이 점진적으로 작아져 최종의 단계에서 피니언샤프트(100)의 설계치수의 크기와 같은 교정홀(11)로 형성되어 있다.

여기서, 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하면서 압착되는 피니언샤프트 소재(1)는 상기 치수교정용 금형(5)(5')에 의해 소성변형되지 않고 피니언샤프트 소재(1)의 내부탄성에 의해 다시 원래의 치수로 복원되는 경우가 발생되는데, 이를 방지하기 위하여 교정홀(11)가 교정돌조(6)가 일정간격으로 형성되게 된다.

이에 따라, 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하면서 교정돌조(6)에 의해 압착된 피니언샤프트 소재(1)는 교정돌조(6)가 형성되지 않은 내부공간에서 피니언샤프트 소재(1)를 소성변형시키고 남은 압착력이 탄성력형태로 방출하도록 함으로써 피니언샤프트 소재(1)가 효과적으로 압착되어 소성변형되도록 한다.

상기 교정돌조(6)는 피니언샤프트(100)의 설계상 단면치수에 맞게 피니언샤프트 소재(1)가 압착되도록 형성시키는데, 치수교정용 금형(5)(5')의 출구부로 갈수록 미세하게 교정돌조(6) 내부 단면치수가 작아지도록 교정돌조(6)를 형성시켜 상기 피니언샤프트 소재(10)가 단계적으로 압착되도록 함으로써 소성변형이 용이하게 일어나도록 한다.

여기서, 출구부 끝단의 최종의 교정돌조(6)의 내부 단면치수는 피니언샤프트(100)의 설계상의 치수로 하거나, 가공과정에서의 가공오차를 고려하여 설계상의 치수와 근사하도록 한다.

이에 따라, 피니언샤프트 소재(1)는 상기 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하면서 상기 교정돌조(6)에 의해 다수번 압착되어 설계상 요구되는 단면치수로 가공됨으로써 높은 치수정밀도의 피니언샤프트(100)가 완성되게 된다.

상기에서와 같이 이루어지는 치수교정단계를 포함한 피니언샤프트(100)의 제조과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

피니언샤프트(100)는 고속으로 회전하는 피니언기어(2)(2')의 회전축이므로 높은 강도와 내마모성이 요구된다. 이에 따라 강으로 된 소재(1)를 사용하여 가공하게 된다.

소재(1)는 먼저 피니언샤프트(100)의 단면치수와 형상으로 천공된 단면의 인발부를 가진 다이(die)를 통과하면서 인발되어 긴 환봉이 된다.

상기의 환봉 형상의 소재(1)는 다시 설계상의 피니언샤프트(100) 길이만큼 절단된다.

여기서, 본 발명은 치수교정용 금형(5)(5')을 이용한 압착가공으로 피니언샤프트 소재(1)의 치수정밀도를 향상시키므로 종래와 달리 선반의 주축대에 물리기 위한 고정부가 필요없어 피니언샤프트(100)의 설계상 길이만큼만 절단하면 되므로 소재(1)의 낭비가 방지되게 된다.

피니언샤프트(100)의 설계상 길이로 절단된 소재(1)는 일측 단부에 피니언샤프트(100)를 차동케이스(10)에 고정시키는 고정핀(3)이 삽입되는 체결공(4)이 천공된다.

다음으로 피니언샤프트(100)에 삽입되어 회전되는 피니언기어(2)(2')가 원활하게 회전되도록 피니언샤프트(100)의 모서리부가 모따기 가공된다.

상기와 같이 인발된 후 체결공(4)이 형성되고 모따기가공됨으로써 피니언샤프트(100)의 형상과 치수로 일차가공된 피니언샤프트 소재(1)는 보다 높은 치수정밀도를 가지도록 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하면서 압착가공된다.

상기와 같이 치수교정된 피니언샤프트 소재(1)는 열처리되어 피니언기어(2)(2')의 고속회전에 견딜 수 있는 높은 경도와 내마모성을 가지도록 하는데, 피니언샤프트 소재(1)의 표면에 강도와 내마모성을 가진 금속을 도금하여 재질특성을 더욱 높일 수도 있다.

이와 같이 된 본 발명은 강봉이 인발되어 절단된 후 모따기작업 및 체결공(4) 천공작업을 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재(1)의 치수정밀도를 향상시키기 위한 치수교정작업이 상기 피니언샤프트 소재(1)가 피니언샤프트(100)의 정확한 단면치수의 교정홀(11)이 천공된 치수교정용 금형(5)(5')을 통과하여 압착되면서 이루어지도록 함으로써, 피니언샤프트 소재(1)를 선반의 주축대에 물려 회전시키면서 소재의 표면을 연마하여 치수정밀도를 향상시키는 종래의 가공법과 달리 피니언샤프트(100)의 제조공정이 간소화되게 되어 제조시간이 감소하는 효과를 가진다.

그리고, 종래의 가공법에서 피니언샤프트 소재(1)는 주축대 고정부를 형성시켜 선반의 주축대에 물려져 표면연마가공된 다음 다시 상기 주축대 고정부가 절단됨으로써 소재(1)가 낭비되게 되었는데, 본 발명에서는 상기와 같은 소재(1)의 낭비도 방지하게 된다.

도 1은 본 발명의 피니언샤프트 사시도

도 2는 인발된 금속봉을 절단하는 사시도

도 3은 절단된 금속봉을 표면가공하는 단면도

도 4는 본 발명의 피니언샤프트가 포함된 차동장치의 조립도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 소재 2, 2' : 피니언기어

3 : 고정핀 4 : 체결공

5, 6' : 금형 6 : 교정돌조

7 : 사이드기어 8 : 스러스트 와셔

9 : 와셔 10 : 차동케이스

11 : 교정홀 100 : 피니언샤프트

Claims

강봉을 피니언샤프트(100)의 단면형상으로 천공된 인발부를 가진 다이(die)로 통과시켜 인발하는 단면가공단계와, 인발된 소재(1)를 일정길이로 절단하는 길이가공단계와, 절단된 소재(1)의 일측부에 고정핀(3)이 삽입되는 체결공(4)을 천공하고, 소재(1)의 모서리부를 모따기절단하는 형상가공단계와, 상기 단계를 거쳐 일차가공된 피니언샤프트 소재(1)의 치수정밀도를 향상시키기 위해 소재를 정밀가공하는 치수교정단계를 포함하는 피니언샤프트(100) 제조방법에 있어서, 상기 치수교정단계에서 피니언샤프트 소재(1)는 푸싱장치에 의해 피니언샤프트(100)의 단면형상보다 큰 구멍의 내부에 피니언샤프트(100)의 단면형상과 닮은 꼴로서 그 치수가 유사하거나 같은 구멍을 형성시키는 교정돌조(6)가 일정간격으로 다수개 돌출된 치수교정용 금형(5)(5')의 교정홀(11)로 밀려 들어가고, 상기 교정홀(11)을 통과하면서 압착되어 설계상의 치수와 형상으로 가공되는 것을 특징으로 하는 차동장치의 피니언샤프트의 제조방법.
피니언샤프트(100)의 단면치수보다 큰 닮은 꼴의 교정홀(11)이 내부에 형성되고, 상기 교정홀(11)의 표면에 피니언샤프트(100)의 단면치수와 유사하거나 같은 닮은 꼴의 구멍을 형성시키도록 교정돌조(6)가 일정간격으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 피니언샤프트 치수교정용 금형.
제 2항에 있어서, 교정돌조(6)는 피니언샤프트 소재(1)의 소성변형이 용이하게 이루어지도록 교정홀(11)의 출구부로 갈수록 교정돌조(6) 내부 단면치수가 작아지되, 최종의 교정돌조(6) 내부 단면치수는 피니언샤프트(100)의 설계치수와 일치하거나 근사하도록 한 피니언샤프트 치수교정용 금형.