KR100877380B1 - 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 따른 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치는, 금속 도금액 및 금속도금액 속에 분산되어 있는 미립분말을 포함하는 복합도금액을 수용하는 도금조, 금속도금액에 상기 미립분말을 고르게 분산시키는 교반기, 도금조에 수용된 복합도금액을 파이프를 통하여 싱크로나이저 링에 공급하는 펌프, 싱크로나이저 링에 전기 도금을 수행하기 위한 전극을 수용하는 티타늄 바스켓, 싱크로나이저 링이 안착되어 고정되는 지그, 및 교반기 및 펌프의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 마모특성 및 높은 경도를 유지시킬 수 있는 싱크로나이저 링의 도금 표면을 얻을 수 있는 효과가 있으며 특히, 지그를 이용하여 싱크로나이즈 링의 저면, 상면 및 외측면을 팩킹시켜 싱크로나이즈 링의 원하는 부분에만 도금이 이루어질 수 있도록 함으로써 도금의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

싱크로나이저 링, 전기 도금, 전해식, 패킹, 교반기

Description

싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치{A Electro Dispersion Plating Apparatus for Synchronizer Ring}

도 1은 싱크로나이저 링의 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치의 사시도,

도 3은 도 2의 지그 부분의 확대도,

도 4는 도 2의 지그 부분의 요부 단면도,

도 5는 도 2의 티타늄 바스켓의 확대도,

도 6는 본 발명의 도금장치에 의해 도금된 싱크로나이저 링의 표면의 SEM 사진이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명>

110. 도금조 112. 덮개

120. 교반기 124. 프로펠러

130. 펌프 140. 티타늄 바스켓

142. 니켈전극 144. 필터

150. 지그 155. 지그덮개

162. 콘트롤판넬 180. 온도센서

본 발명은 전해식 분산 도금장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 싱크로나이저 링 내부에 내마모성과 내윤활성의 특성을 향상시키기 위해 합금 도금하기 위한 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치에 관한 것이다.

싱크로나이저(synchronizer)는 트랜스미션(transmission)이 변속과정에서 발생하는 충돌을 방지하기 위해 적용하는 기어로서, 슬리브(sleeve), 스프링(spring), 링(ring) 등으로 구성되어 있다.

싱크로나이저 링은 각 기어에 마련된 경사면에 결합 되어 변속시 경사면과 접촉하여 마찰력에 따라 클러치 작용을 하기 때문에, 내마모성과 내윤활성 등의 특성이 요구되며 Pin Type, Strut Type, Paper, 수지, 몰리브데늄 코팅 싱크로나이저 링이 사용되고 있다.

도 1을 참조하면, 싱크로나이저 링(10)이란 회전하고 있는 두 개의 기어를 끼울 때 두 기어의 회전수를 동기화 시켜주는 기어로, 운전자가 변속 조작을 하면 물려 있던 기어가 빠지고 새로운 기어의 치합(齒合)이 이루어지는데, 이때 기어의 회전수가 일치하지 않은 상태에서 두 기어를 끼우면 기어가 깨져버릴 것이다. 따라 서, 회전수가 다른 두 개의 기어를 동기화시켜줄 필요가 있으며, 이 역할을 하는 기어가 싱크로나이저 링이다. 즉, 두 개의 기어 사이에 있는 싱크로나이저 링의 안쪽 테이퍼 면과 끼워질 기어 사이에 접촉마찰이 발생하도록 하여 두 기어의 회전 속도를 일치시키며, 회전수를 일치시킨 후에 비로소 두 기어의 치합이 이루어진다. 이러한 싱크로나이저 링의 동기화 과정은 2단∼5단의 기어 변속을 할 때마다 항상(매우 짧은 시간동안) 일어나며, 운전자의 변속 조작력의 크기는 싱크로나이저 링의 접촉마찰의 크기와 밀접한 관계가 있다.

종래 이러한 마모 특성이나 마찰계수를 향상시키기 위한 여러 가지 방법들이 사용되어 지고 있으나 높은 열이 발생하면서 작동하는 부품의 특성상 여러번의 기어 변속으로 인한 마모 및 파손의 문제점이 발생되고 있어, 이러한 특성을 향상시키기 위한 도금법을 고안하던 중 니켈/세라믹 복합 도금법 및 도금 용액 중에 여러 가지 다른 금속 분말이나 산화물 분말을 분산시켜 동시에 도금하는 분산 도금법을 적용하고자 하였으며 이에 필요한 도금장치가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명은 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 도금하고자 하는 싱크로나이저 링의 원하는 부분만을 도금할 수 있도록 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치는, 싱크로나이저 링을 도금하기 위한 장치에 있어서, 금속 도금액 및 상기 금속 도금액 속에 분산되어 있는 미립분말을 포함하는 복합도금액을 수용하는 도금조; 상기 금속 도금액에 상기 미립분말을 고르게 분산시키는 교반기; 상기 도금조에 수용된 상기 복합도금액을 파이프를 통하여 상기 싱크로나이저 링에 공급하는 펌프; 상기 싱크로나이저 링에 전기 도금을 수행하기 위한 전극을 수용하는 티타늄 바스켓; 상기 싱크로나이저 링이 안착되어 고정되는 지그; 및, 상기 교반기 및 펌프의 동작을 제어하는 콘트롤유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속도금액은 설파민산 니켈 용액과 설파민산 니켈-코발트 합금용액이며, 상기 미립분말은 탄화물계 분말인 것이 바람직하다.

상기 교반기는, 상기 도금조 내에 설치되어 상기 금속도금액에 분산되어 있는 미립분말을 금속도금액에 균일하게 분산하도록 하는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 구동시키는 구동원을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 펌프는 도금 후 발생할 수 있는 분순물을 제거하기 위해 필터가 내장된 필터펌프인 것이 바람직하다.

상기 지그는, 상기 싱크로나이저 링의 내측면에만 도금이 형성될 수 있도록 상기 싱크로나이저 링의 저면 및 외측면을 팩킹할 수 있도록 형성되며, 또한 상기 싱크로나이저 링의 상면을 팩킹하는 지그덮개를 포함하며, 상기 지그덮개는 상기 싱크로나이저 링과 대응되는 크기를 갖는 것이 바람직하다.

상기 티타늄 바스켓은, 다수의 구형의 니켈 전극을 수용하도록 원통형으로 형성되며, 상부의 상기 싱크로나이저 링의 내측면과 대응되는 위치에는 상기 니켈 전극을 통과한 상기 복합도금액이 분출되는 다수의 분출공이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄 바스켓 내부에는 도금 후 발생되는 니켈 불순물을 제거하는 필터와, 상기 니켈 전극의 상승을 방지하며 니켈 전극을 거친 복합도금액이 통과하는 구멍이 다수개 형성된 니켈전극뚜껑이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 도금장치(100)는 도금조(110), 교반기(120), 펌프(130), 타타늄 바스켓(140), 지그(150), 콘트롤박스(162) 내부에 설치된 제어부를 포함한다.

도금조(110)는 박스형태를 가지며, 그 내부에 금속도금액 및 금속도금액 속에 분산되어 있는 분산제용 미립분말을 포함하는 복합도금액을 수용한다. 본 실시예에 따르면 상기 금속도금액은 설파민산 니켈 용액과 설파민산 니켈-코발트 합금 용액이며, 상기 미립분말은 탄화물계 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 보통 세라믹 분말(SiC)을 사용하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 경도나 마모성, 마찰계수를 높일 수 있는 분말을 모두 사용할 수 있다. 도금조(110)는 내부에서의 SiC 분말의 거동을 관찰하기 위해 투명한 폴리카보네이트로 제작된다. 상기 폴리카보네이트는 일반 판 유리에 비해 250배, 투명 아크릴에 비해 25배의 내충격성을 가지고 있으며, 120℃의 내열 온도를 가지고 있어, 상온 작업시 유리 제품에 비해 변형이 없으며 85%의 투명도를 가지고 있어서 육안으로 작업상태를 관찰할 수 있는 이점이 있다. 본 실시예에 따른 도금조(110)의 용량은 7ℓ로서, 설파민산 니켈 용액과 50~100g/ℓ의 미립분말인 SiC의 혼합용액이 상기 도금조(110)에 담긴다. 도금조(110)는 가로 200 * 세로 300 * 높이 230mm로서 최대 용량은 12ℓ이다.

한편, 도금조(110) 내의 금속도금액에 분산된 미립분말이 비산되는 것을 억제하도록, 도금조(110)의 상단에는 덮개(112)가 설치된다. 또한, 도금조(110) 내부를 세척 가능하도록 하기 위해 상기 덮개(112)는 탈착 가능하도록 설치된다. 그리고, 도금조(110) 저면에는 도금조(110)내의 도금액을 외부로 배출시키는 드레인밸브(미도시)가 설치된다.

펌프(130)는 도금조(110)에 수용된 상기 복합도금액을 빨아들여 파이프(132)를 통하여 지그(150)로 공급한다. 이렇게 공급된 복합도금액은 지그(150)에 고정된 싱크로나이저 링(10, 도1 참조)의 표면에 균일하게 공급되어 도금이 이루어진다. 도시되지 않았으나, 도금되는 과정에서 도금에 사용된 복합도금액은 별도의 유로를 통하여 다시 도금조(110) 내부로 유입된다. 조작 방법은 수동 작업시에는 콘트롤판넬(162)에 설치되어 있는 펌프스위치(164)의 온/오프 조작으로 동작을 제어하며, 자동 작업시에는 제어부의 제어에 의해 설정된 시간만큼 동작한다.

한편, 상기 펌프(130)는 도금 후 발생할 수 있는 불순물을 제거하기 위해 필터가 내장된 필터펌프인 것이 바람직하다.

교반기(120)는 금속 도금액에 상기 미립분말을 고르게 분산시키는 역할을 한다. 교반기(120)는 도금조 외부에 설치되는 구동원(122)과, 도금조 내부에 설치되며 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하는 프로펠러(124)를 포함한다. 교반을 위한 조작방법은 교반스위치(166)로 온/오프 조작을 하며, 속도조절 스위치(167)로 교반기의 프로펠러(124)의 회전속도를 조절한다. 이렇게 속도를 조절하여, SiC 분말 등이 도금조(110)내에 침전되는 것을 방지한다.

히터(170)는 도금조 내부에 설치되어, 상기 복합도금액을 설정된 도금 온도로 가열하며, 바람직하게는 복합도금액을 40~60℃로 가열시킨다. 상기 온도는 본 발명인의 반복적인 실험에 의해 얻은 최적이 도금 온도이나, 이는 예시적인 온도일 뿐 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.

한편, 도금조(110) 내부에는 복합도금액의 온도를 감지하는 온도센서(180)가 설치된다. 온도센서(180) 및 히터(170)는 제어부와 신호교환 가능하게 연결되어, 제어부(160)는 온도센서(180)에 의해 감지된 온도에 따라 히터(170)의 가열동작을 제어한다. 한편, 콘트롤판넬(162)에는 온도 디스플레이부(161)가 설치되어 있어서, 설정된 온도와 현재 온도가 나타난다. 따라서, 수동으로 온도를 조작하는 경우, 상기 온도 디스플레이부(161)에 나타난 온도 수치를 보고 히터스위치(168)를 조작하여 복합도금액의 온도를 조절할 수 있다.

제어부는 히터(170)를 조작하는 것 이외에, 본 장치의 전반적인 동작을 제어 하며, 특히 펌프(130) 및 교반기(120)의 동작을 제어한다.

지그(150)는 피도금물인 싱크로나이저 링(10, 도1 참조)이 안착되어 고정되며, 도금조(110) 내의 복합도금액은 상술한 바와 같이 펌프(130)에 의해 파이프(132)를 통해 공급되며, 파이프(132)와 연결된 타타늄 바스켓(140)을 거쳐 지그(150)로 공급되어 싱크로나이저 링(10)의 피막을 거치면서 도금이 이루어지게 된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 싱크로나이저 링(10)이 지그(150)의 안착부(152)에 안착 시 싱크로나이저 링(10)의 내부 표면(12)에만 도금이 이루어질 수 있도록, 지그(150)의 저면과 외측면 및 상면을 패킹이 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 지그()는 싱크로나이저 링(10)의 저면 및 외측면을 감싸는 구조로 되어 있으며, 또한 지그(150)의 상면에는 싱크로나이저 링(10)과 같은 크기를 갖는 지그덮개(155)가 설치된다. 도시된 바와 같이 지그덮개(155)는 대략 등간격으로 설치된 3개의 록킹장치에 의해 싱크로나이저 링(10)의 상면을 밀폐시킨다. 록킹장치의 동작은, 사용자가 조작레버(156)를 바깥 방향으로 회전시키면, 조작레버(156)와 연동된 가압부재(158)는 지그덮개(155)를 하부방향으로 가압시키게 된다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 도금을 원하는 부위인 싱크로나이저 링(10)의 내부 표면에만 도금이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 도시되지 않았으나, 지그(150)의 저면 세 곳에는 전기 도금을 수행하기 위해 전기가 통하도록 구리로 접지 부분이 형성되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 타타늄 바스켓(140)은 일정 높이를 갖는 원통형의 형상을 가지며, 내부에는 대략 직경 1센티미터의 구형의 니켈 전극(142)이 채워져 있다. 한편, 타타늄 바스켓(140) 내부에는 복합도금액의 순환으로 인해 도금 후 발생할 수 있는 니켈 분순물을 제거하는 필터(144)가 내장되며, 니켈 전극(142)의 상승을 방지하는 니켈전극뚜껑(146)이 설치된다. 한편, 니켈전극뚜껑(146)에는 다수의 구멍(146a)이 형성되어 있어서, 니켈 전극(142)을 거친 복합도금액은 상기 구멍(146a)을 통해 빠져나와 상승한다.

그리고, 타타늄 바스켓(140)의 상부 외주면상에는 복합도금액이 분출되는 다수의 분출구(140a)가 형성된다. 따라서, 니켈전극뚜껑(146)의 구멍(146a)을 통과하여 상승한 복합도금액은 이 분출구(140a)를 통해 티타늄 바스켓(140)을 빠져나와, 지그(150)에 장착되어 마주보는 싱크로나이저 링(10)의 내부표면(12)으로 뿜어져나가 도금을 수행하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도금장치에 의해 도금된 싱크로나이저 링의 표면의 SEM 사진을 나타낸 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치에 의하면, 세라믹 분말을 설파민산 니켈도금액에 분산시켜 싱크로나이저 링을 도금시키므로, 마모특성 및 높은 경도를 유지시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 지그를 이용하여 싱크로나이즈 링의 저면, 상면 및 외측면을 팩킹시켜 싱크로나이즈 링의 원하는 부분(내측면)에만 도금이 이루어질 수 있도록 함으로써 도금의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 전기 도금을 수행하는 동안 도금조 내부의 미립분말을 금속도금액와 교반시켜 침전을 방지시키고 필터펌프를 적용하여, 금속도금액 및 미립분말을 싱크로나이저 링에 균일하게 분산시켜 도금피막을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 도금조 상단에 탈착가능한 뚜껑을 설치하여 청소작업의 용이 및 미립분말이 비산되는 것을 방지할 수 있으며, 히터 및 온도센서를 적용하여 최적의 도금온도를 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 싱크로나이저 링을 도금하기 위한 장치에 있어서,

   금속도금액 및 상기 금속도금액 속에 분산되어 있는 미립분말을 포함하는 복합도금액을 수용하는 도금조;

   상기 금속도금액에 상기 미립분말을 고르게 분산시키는 교반기;

   상기 도금조에 수용된 상기 복합도금액을 파이프를 통하여 상기 싱크로나이저 링에 공급하는 펌프;

   상기 싱크로나이저 링에 전기 도금을 수행하기 위한 전극을 수용하는 티타늄 바스켓;

   상기 싱크로나이저 링이 안착되어 고정되는 것으로서, 상기 싱크로나이저 링의 내측면에만 도금이 형성될 수 있도록 상기 싱크로나이저 링의 저면 및 외측면을 팩킹할 수 있도록 형성된 지그;

   가압부재에 의해 눌려져 상기 싱크로나이저 링의 상면을 밀폐시키는 지그덮개; 및

   상기 교반기 및 펌프의 동작을 제어하는 콘트롤유닛을 포함하며,

   상기 티타늄 바스켓은,

   상기 싱크로나이저 링의 내측면과 대응되도록 원통형으로 형성되고, 상기 원통형 내부에는 다수의 니켈 전극이 수용되고, 상기 원통형 중 상기 싱크로나이저 링의 내측면과 대응되는 위치에는 상기 복합도금액이 분출되는 다수의 분출공이 형성되어 있으며, 상기 원통형의 티타늄 바스켓 내부에는 도금 후 발생되는 니켈 불순물을 제거하는 필터와, 상기 니켈 전극이 상기 분출공이 형성되어 있는 방향으로 상승하는 것을 방지하는 한편 상기 니켈 전극을 거친 복합도금액이 통과하는 구멍이 다수개 형성된 니켈전극뚜껑이 설치되는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속도금액은 설파민산 니켈 용액과 설파민산 니켈-코발트 합금용액이며,

   상기 미립분말은 탄화물계 분말인 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 교반기는,

   상기 도금조 내에 설치되어 상기 금속도금액에 분산되어 있는 미립분말을 금속도금액에 균일하게 분산하도록 하는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 구동시키는 구동원을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 펌프는 도금 후 발생할 수 있는 분순물을 제거하기 위해 필터가 내장된 필터펌프인 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 도금조 내의 상기 금속도금액에 분산되는 미립분말이 비산되는 것을 억제하도록 상기 도금조 상단에는 덮개가 설치되는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 복합도금액을 설정된 온도로 가열하는 히터;

   상기 히터에 의해 가열된 상기 복합도금액의 온도를 감지하는 온도센서;를 더 포함하며,

   상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 히터의 가열 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저 링용 전해식 분산 도금장치.

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