KR100530166B1 - 차동장치의 피니언샤프트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 사용되는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 피니언샤프트와 결합되는 피니언기어의 원활한 회전을 위해 소재의 양측부에 형성되는 홈을 냉간단조에 의해 형성함으로써, 작업시간과 작업공정을 단축하여 생산성을 향상시키고, 제품의 품질을 향상시키며, 아울러 소재의 로스율을 줄여 원가절감에 기여하는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 환봉 형상의 강재를 소정 길이로 절단하는 제 1공정과, 절단된 소재의 양단 모서리부를 모따기하는 제 2공정과, 피니언기어의 원활한 회전을 위해 소재의 양측부에 축심을 중심으로 대응되도록 각각 두 개의 홈을 형성하는 제 3공정과, 소재의 일측부에 드릴가공에 의해 고정핀과 체결되는 체결공을 형성하는 제 4공정을 포함하는 피니언샤프트 제조방법에 있어서,

상기 홈을 형성하는 제 3공정은 제 1금형을 이용한 냉간단조에 의해 홈을 형성하는 제 1단계와, 상기 제 1단계시 형성된 배부름부를 제거하는 제 2단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법이 제공된다.

Description

차동장치의 피니언샤프트 제조방법{A manufacturing process of the pinion-shaft used differential gearing for a car}

본 발명은 차량에 사용되는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 피니언샤프트와 결합되는 피니언기어의 원활한 회전을 위해 소재의 양측부에 형성되는 홈을 냉간단조에 의해 형성함으로써, 작업시간과 작업공정을 단축하여 생산성을 향상시키고, 제품의 품질을 향상시키며, 아울러 소재의 로스율을 줄여 원가절감에 기여하는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법에 관한 것이다.

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

여기서, 상기 피니언축은 환봉 형상으로, 그 일측부에 고정핀이 체결되는 체결공이 형성되고, 피니언기어의 원활한 회전을 위해 상하 피니언기어가 체결되는 그 양측부에 축심을 중심으로 대응되게 각각 두곳의 홈이 형성되어지는데, 이와 같은 피니언축의 종래 제조방법은 환봉 형상의 소재를 소정 길이로 절단하는 제 1공정과, 절단된 소재의 양단 모서리부를 모따기하는 제 2공정과, 상하 피니언기어가 체결되는 소재의 양측부를 기계가공에 의해 깍아내어 홈을 형성하는 제 3공정과, 드릴가공에 의해 고정핀과 체결되는 체결공을 형성하는 제 4공정을 포함하여 이루어진다.

그러나, 상기 제 3공정에서와 같이 기계가공에 의해 홈을 형성하게 되면 형성된 홈의 축방향 모서리부를 모따기 해주어야 하는 공정이 필연적으로 따르게 되고, 가공자체에 소요되는 시간이 긴 것은 물론 가공중 바이트 팁이 파손됨으로써 팁의 교체에도 별도의 시간이 소요되는 등 그 가공시간도 길며, 가공된 홈의 바닥면이 거칠어 오일과 마찰시 깍이는 현상이 발생되고 이에 따라 제품이 쉽게 파손되거나 깍여 나간 칩에 의해 사이드기어나 피니언기어의 기어이가 손상될 가능성이 높다는 문제점이 있다.

또한, 기계가공에 의해 칩으로 되어 손실되는 부분이 많으므로 소재의 로스율이 높아 제품의 제조원가가 상승된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 피니언기어의 원활한 회전을 위해 피니언축의 양측부에 형성되는 홈을 냉간단조에 형성함으로써, 작업공정 및 작업시간을 단축시켜 제품의 생산성을 향상시키고, 제품의 품질을 향상시키며, 또한, 소재의 로스율을 줄여 제조원가의 절감을 가져오는 차동장치의 피니언기어 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 환봉 형상의 강재를 소정 길이로 절단하는 제 1공정과, 절단된 소재(1a)의 양단 모서리부를 모따기하는 제 2공정과, 피니언기어(2)(2')의 원활한 회전을 위해 소재(1b)의 양측부에 축심을 중심으로 대응되도록 각각 두 개의 홈(3)을 형성하는 제 3공정과, 소재(1c)의 일측부에 드릴가공에 의해 고정핀(4)과 체결되는 체결공(5)을 형성하는 제 4공정을 포함하는 피니언샤프트 제조방법에 있어서,

상기 홈(3)을 형성하는 제 3공정은 제 1금형(6)(6')을 이용한 냉간단조에 의해 홈(3)을 형성하는 제 1단계와, 상기 제 1단계시 형성된 배부름부(8)를 제거하는 제 2단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 배부름부(8)를 제거하는 제 2단계는 제 2금형(7)(7')을 이용한 별도의 냉간단조 또는 다이스와 유압펀치를 이용한 쉐이빙중 어느 하나임을 특징으로 한다.

도면중 미설명 부호 9는 밑핀, 10은 안내핀이, 11은 스프링이다. 그리고, 12와 12'는 사이드기어, 13은 스러스트와셔, 14는 와셔, 15는 차동케이스이다.

본 발명의 제 1공정은 환봉 형상의 강재를 제조할 피니언샤프트(100)의 길이에 따라 절단하는 공정으로서, 이 때 강재의 절단치수는 최종적으로 제조되는 피니언샤프트(100)의 전장보다 약 3㎜ 정도 작게 할 수 있다. 이는 후술하겠지만 본 발명의 홈(3)을 형성하는 제 3공정이 냉간단조에 의해 이루어지므로 재료의 로스율이 줄어들기 때문이다.

도 1의 (a)에 제 1공정에 의해 절단된 소재(1a)가 도시되어 있다.

본 발명의 제 2공정은 제 1공정을 거쳐 절단된 소재(1a)의 양단측부 모서리를 모따기하는 공정으로서, 통상 제품의 모서리부에서는 결함의 발생이 용이하므로 이들 결함부에 응력이 집중됨으로써 제품의 파손을 가져오는 것을 방지함과 함께 피니언기어의 삽입이 용이하도록 하기 위해 양측단부를 면취하는 공정이다.

도 1의 (b)에 제 2공정에 의해 양단이 모따기된 소재(1b)가 도시되어 있다.

본 발명의 제 3공정은 피니언기어(2)(2')의 원활한 회전을 위해 소재(1b)의 양측부에 축심을 중심으로 대응되도록 각각 두 개씩 네 개의 홈(3)을 형성하는 공정으로서, 이는 제 1금형(6)(6')을 이용한 냉간단조에 의해 홈(3)을 형성하는 제 1단계와, 상기 제 1단계시 형성된 배부름부(8)를 제거하는 제 2단계로 이루어진다.

상기 홈(3)의 형성은 제조된 피니언샤프트(100)의 사용시 피니언기어(2)(2')의 내경과 피니언샤프트(100)간의 마찰면을 줄일 뿐 아니라, 상기 홈(3)이 피니언기어(2)(2')에 오일을 공급하는 오일공급실의 역할도 함으로써, 코너링시와 같이 차동이 요구될 때 피니언기어(2)(2')가 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위한 것이다.

여기서, 상기 제 1단계는, 상온에서 제 1금형(6)(6')을 이용하여 소재(1b)의 양측부에 홈(3)을 형성하는 단계로, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 소재(1b)를 제 1하부금형(6')의 상부에 고정한 후, 제 1 상부금형(6)으로 소재(1b)를 가압함으로써, 결과적으로 소재(1b)가 제 1 상하부금형(6)(6')에 의해 가압되어 소재(1b)의 양측부에 홈(3)이 형성되게 된다.

이 때, 제 1상부금형(6) 하단과 제 1하부금형(6') 상단의 돌부에 의해 가압되는 소재(1b)의 외경부가 오목하게 들어가면서 홈(3)이 형성되고 이에 따라 소재(1b)가 양측방향으로 신장되게 되므로 당초 다소 짧은 길이의 소재(1b)를 사용하더라도 결국 원하는 길이를 얻을 수 있게 된다. 즉, 종래의 기계가공에 의해 소재(1b)의 외경부를 깍아내어 홈(3)을 형성하는 경우에서처럼 칩으로 되어 손실되는 부분이 없으므로 그만큼 제조원가의 절감을 가져올 수 있게 되는 것이다.

그리고, 종래와 같이 기계가공에 의해 상기 홈(3)을 형성할 경우에는 형성된 홈(3)의 바닥면과 소재(1b)의 외경과의 경계부에 형성되는 모서리부를 모따기 하는 공정이 필수적이고 또한 홈(3) 가공작업중 바이트 팁이 손상됨에 의해 작업을 중단하고 바이트를 교체해야 하는 경우가 빈번히 발생되나, 본 발명에 의할 경우에는 상기 제 1 상하부금형(6)(6')의 하단과 상단부를 적절히 형상지음에 의해 모따기가 이루어진 것처럼 상기 모서리부를 형성할 수 있어 별도의 모따기 공정이 필요치 않게 되고, 가공작업중 손상된 바이트 팁의 교체를 위해 작업을 중단할 필요가 없어 그만큼 작업시간의 단축과 생산성의 향상을 가져오게 된다.

또한, 종래처럼 기계가공에 의할 경우에는 형성된 홈(3)의 바닥면이 거칠어, 제조된 피니언샤프트(100)의 사용시 오일과 마찰되어 거친 바닥면이 깍이는 현상이 발생하여 이 때 발생되는 노치나 크랙 등에 의해 제품의 수명이 단축될 가능성이 높고, 깍여나간 칩들이 피니언기어(2)(2')나 사이드기어(12)(12')의 기어이 사이에 끼여 기어이를 마모시킬 수 있으나, 본 발명에서는 냉간단조에 의해 상기 홈(3)을 형성하므로 그 바닥면이 매끄러워 그와 같은 염려가 없다.

그리고, 상기 제 2단계는 제 1차 냉간단조 단계에서 형성된 배부름부(8)를 제거하는 단계로서, 제 1차 냉간단조가 이루어지면 상술한 바와 같이 소재(1b)의 양측 길이도 신장되나 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 상하부금형(6)(6') 사이에 위치한 소재(1b)의 외경부도 볼록해지면서 배부름부(8)가 형성되게 되는데. 이를 보정하여 제품의 치수정확도를 향상시키기 위한 단계이다.

이와 같은 제 2단계는 별도의 제 2 금형(7)(7')을 이용한 냉간단조에 의해 이루어지는데, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2 하부금형(7')의 상부에 상기 배부름부(8)가 수직으로 놓이도록 소재(1c')를 고정한 후 제 2 상부금형(7)으로 소재(1c')를 가압함으로써 결과적으로 배부름부(8)가 제 2 상하부금형(7)(7')에 의해 가압되어 압축, 제거되게 된다.

한편, 상기 배부름부(8)를 제거하는 제 2단계는 유압펀치에 의한 가압에 의해 최종 제품의 단면형상과 동일한 내형을 갖는 다이스 내를 소재(1c')가 그 길이방향으로 통과되도록 함으로써 상기 배부름부(8)를 제거하는 쉐이빙(shaving)에 의할수도 있다.

도 1의 (c)에 제 3공정에 의해 홈(3)의 형성이 완료된 소재(1c)가 도시되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 피니언기어(2)(2')의 원활한 회전을 위해 소재(1b)의 양측부에 축심을 중심으로 대응되도록 각각 두 개씩 형성되는 네 개의 홈(3)이 냉간단조에 의해 형성되고 그에 따른 후가공 단계 역시 냉간단조 또는 쉐이빙에 의해 이루어지므로, 기계가공에 의해 상기 홈(3)을 형성하고 형성된 홈(3)의 축방향 모서리부를 모따기 해주는 종래의 방식에 비해 공정에 소요되는 작업시간이 약 3분의 1 정도밖에 들지 않는다.

본 발명의 제 4공정은 소재(1c)의 일측부에 고정핀(4)과 체결되는 체결공(5)을 형성하는 공정으로서, 제조된 피니언샤프트(100)를 고정핀(4)에 의해 차동케이스(15) 내부에 고정하기 위해 상기 고정핀(4)과 체결되는 체결공(5)을 드릴 가공에 의해 형성시키는 공정이다. 본 공정에서는 형성된 체결공(5)의 입구측과 출구측 내경부에 대한 면취도 이루어진다.

상술한 바와 같이 본 발명은 피니언기어의 원활한 회전을 위해 피니언축의 양측부에 형성되는 홈을 냉간단조에 의해 형성함으로써, 작업공정 및 작업시간을 단축시켜 제품의 생산성을 향상시키는 효과가 있으며, 형성된 홈의 바닥면이 매끄러워 제품의 품질향상의 효과가 있으며, 아울러 소재의 로스율을 줄여 제조원가를 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피니언샤프트의 공정별 제조 과정도

도 2는 절단된 소재가 제 1금형에 놓여진 상태를 도시한 단면도

도 3은 제 1차 냉간단조 공정을 도시한 단면도

도 4는 제 1차 냉간단조에 따른 소재의 단면도

도 5는 제 2차 냉간단조에 따른 소재의 단면도

도 6은 차동장치의 분해 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a,1b,1c,1c' : 소재 2,2' : 피니언기어 3 : 홈

4 : 고정핀 5 : 체결공 6,6' : 제1금형

7,7' : 제2금형 8 : 배부름부 9 : 밑핀

10 : 안내핀 11 : 스프링 12,12' : 사이드기어

13 : 스러스트 와셔 14 : 와셔 15 : 차동케이스

100 : 피니언샤프트

Claims (3)

1. 환봉 형상의 강재를 소정 길이로 절단하는 제 1공정과, 절단된 소재(1a)의 양단 모서리부를 모따기하는 제 2공정과, 피니언기어(2)(2')의 원활한 회전을 위해 소재(1b)의 양측부에 축심을 중심으로 대응되도록 각각 두 개의 홈(3)을 형성하는 제 3공정과, 소재(1c)의 일측부에 드릴가공에 의해 고정핀(4)과 체결되는 체결공(5)을 형성하는 제 4공정을 포함하는 피니언샤프트 제조방법에 있어서,

   상기 홈(3)을 형성하는 제 3공정은 제 1금형(6)(6')을 이용한 냉간단조에 의해 홈(3)을 형성하는 제 1단계와, 상기 제 1단계시 형성된 배부름부(8)를 제 2금형(7)(7')을 이용한 별도의 냉간단조로 제거하는 제 2단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차동장치의 피니언샤프트 제조방법.
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