KR101144129B1 - Shaft for transmission and treatment method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오일구멍을 형성할 때 발생되는 균열을 제거하여 내구성을 향상시킬 수 있는 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shaft for an automatic transmission and a processing method thereof that can improve durability by removing cracks generated when forming oil holes.
본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트는, 자동변속기의 클러치와 유성치차에 윤활오일이 공급되도록 길이방향으로 형성되는 중공과, 이 중공과 연통되는 오일구멍을 포함하며, 오일구멍이 상기 중공과 연통되는 직선부와, 이 직선부의 상부에 형성되는 곡선부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The shaft for an automatic transmission according to the present invention includes a hollow formed in the longitudinal direction so that the lubricating oil is supplied to the clutch and the planetary gear of the automatic transmission, and an oil hole communicating with the hollow, wherein the oil hole communicates with the hollow. It is characterized by consisting of a straight part and a curved part formed in the upper part of this straight part.
또한, 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트의 가공방법은 샤프트의 중공과 연통되도록 외면에 오일구멍을 형성하는 열전가공 단계; 및 샤프트를 전해연마 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the processing method of the shaft for an automatic transmission according to the present invention comprises a heat processing step of forming an oil hole on the outer surface to communicate with the hollow of the shaft; And electropolishing the shaft.
차량, 자동차, 자동변속기, 샤프트, Vehicles, automobiles, automatic transmissions, shafts,
Description
본 발명은 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일구멍을 형성할 때 발생되는 균열을 제거하여 내구성을 향상시킬 수 있는 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shaft for an automatic transmission and a processing method thereof, and more particularly to a shaft for an automatic transmission and a processing method thereof that can improve the durability by removing the crack generated when forming the oil hole.
일반적으로 차량용 자동 변속장치는 차량의 주행속도와 부하에 따라 변속비를 자동적으로 조절하는 장치로서, 기어 트레인에 설치된 다수개의 클러치 및 브레이크들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어장치의 출력단 회전수를 조절하게 된다.In general, an automatic transmission for a vehicle is a device that automatically adjusts a transmission ratio according to a traveling speed and a load of a vehicle, and controls a plurality of clutches and brakes installed in a gear train in an active or non-operating state to control the output speed of the planetary gear device. Will be adjusted.
실질적으로 전진 4속 이상 및 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워 트레인을 설계하기 위해서는 복합 유성기어장치와, 다수개의 클러치 및 브레이크를 조합해야 하며, 그 밖에 클러치와 유성기어장치간의 동력전달 구조 및 유성기어장치에 대한 윤활 구조 등이 설계 조건에 포함되고 있다.In order to design a power train capable of outputting a gear ratio of four forward speeds and one reverse speed, a composite planetary gear unit, a plurality of clutches and brakes must be combined, and a power transmission structure between the clutch and the planet gear unit and Lubrication structures for planetary gear units are included in the design conditions.
한편, 상기와 같은 구조를 가지는 자동변속기는 엔진의 회전력을 클러치 및 유성기어들로 전달하기 위하여 인풋 샤프트가 사용되고, 이 인풋 샤프트를 통해 클러치 및 유성기어로 윤활오일이 공급된다. 이를 위하여 인풋 샤프트는 길이방향으로 중공이 형성되고, 이 중공을 통해 윤활오일이 클러치 및 유성기어로 공급될 수 있도록 중공과 연통되는 오일구멍이 형성된다. 그리고 인풋 샤프트의 오일구멍은 드릴가공에 의해 형성된다.On the other hand, in the automatic transmission having the above structure, the input shaft is used to transfer the rotational force of the engine to the clutch and planetary gear, the lubricating oil is supplied through the input shaft. To this end, the input shaft has a hollow in the longitudinal direction, through which the oil hole in communication with the hollow is formed so that the lubricating oil can be supplied to the clutch and the planetary gear. And the oil hole of the input shaft is formed by drilling.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.The above technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.
상기와 같이 구성되어 있는 종래의 자동변속기용 인풋 샤프트는 오일구멍을 형성하는 과정 중 오일구멍이 형성되는 부위에 미세균열이 발생하게 되고 이 미세균열 부위에 비틀림 하중이 가해지게 되면 미세균열이 발생된 부위가 파손되는 문제점이 내포되어 있다.In the conventional input shaft for an automatic transmission, which is configured as described above, microcracks are generated in a region where oil holes are formed during the process of forming oil holes, and when a torsional load is applied to the microcracks, the microcracks are generated. The problem is that the site is broken.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need for improvement.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 오일구멍을 형성할 때 발생되는 미세균열을 제거하여 내구성을 향상시킬 수 있는 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a shaft for an automatic transmission and a processing method thereof that can improve durability by removing microcracks generated when forming oil holes. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트는, 자동변속기의 클러치와 유성치차에 윤활오일이 공급되도록 길이방향으로 형성되는 중공; 상기 중공과 연통되는 오일구멍; 상기 오일구멍이 상기 중공과 연통되는 직선부 및 상기 직선부의 상부에 형성되는 곡선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Automatic transmission shaft according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the hollow formed in the longitudinal direction so that the lubricating oil is supplied to the clutch and planetary gear of the automatic transmission; An oil hole communicating with the hollow; The oil hole is characterized in that it comprises a straight portion communicating with the hollow and a curved portion formed on top of the straight portion.
여기서, 상기 오일구멍은 상기 직선부를 형성할 때 발생되는 균열이 제거되도록 상기 곡선부가 전해연마를 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the oil hole is characterized in that the curved portion is formed through electropolishing so as to remove the crack generated when forming the straight portion.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트 가 공방법은, 샤프트의 중공과 연통되도록 외면에 오일구멍을 형성하는 열전가공 단계; 및 상기 샤프트를 전해연마 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a shaft processing method for an automatic transmission, the thermal processing step of forming an oil hole on an outer surface to communicate with a hollow of a shaft; And electropolishing the shaft.
여기서, 상기 전해연마단계에서는 상기 오일구멍이 형성되는 부위가 연마되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, in the electrolytic polishing step, it is characterized in that the portion where the oil hole is formed to be polished.
또한, 상기 전해연마단계에서는 상기 오일구멍이 형성되는 상기 샤프트의 외면이 10 내지 50μm로 연마되도록 가공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electropolishing step is characterized in that the outer surface of the shaft in which the oil hole is formed is processed to be polished to 10 to 50μm.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법에 의하면, 오일구멍이 형성될 때 발생되는 미세균열이 제거되므로, 내구성이 향상되는 이점이 있다.According to the shaft for an automatic transmission and the processing method thereof according to the present invention configured as described above, since the microcracks generated when the oil hole is formed is removed, there is an advantage that the durability is improved.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트 및 이의 가공방법을 설명한다.Hereinafter, a shaft for an automatic transmission and a processing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
설명의 편의를 위해 차량에 설치되는 자동변속기용 윤활장치를 예로 들어 설명하며, 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.For convenience of description, a lubrication apparatus for an automatic transmission installed in a vehicle will be described as an example. In this process, the thicknesses of the lines and the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러 한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트가 적용된 자동변속기의 구성을 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 오일구멍의 구성을 나타낸 도 2의 A-A선 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 오일구멍의 요부확대 단면도이다.1 is a schematic view showing the configuration of an automatic transmission to which an automatic transmission shaft is applied according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing the configuration of an automatic transmission shaft according to an embodiment of the present invention, Figure 3 AA is a cross-sectional view showing the configuration of the oil hole of the shaft according to an embodiment of the invention, Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the oil hole of the shaft according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기는 케이싱(40)내에 엔진(10)의 동력을 유체 클러치 작용으로 샤프트(23)에 전달하는 토오크 컨버터(20)와, 입력 축인 샤프트(23)에 전달된 동력을 변속시키는 변속부(도시생략)가 마련된다.1 to 4, an automatic transmission according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
토오크 컨버터(20)는 엔진(24)의 크랭크축(11)과 함께 회전되는 임펠러(21)와, 이 임펠러(21)의 회전에 따른 유체마찰로 샤프트(23)와 함께 회전되는 터빈(22)을 포함한다.The
상기 변속부는 유성치차(30)와, 이 유성치차(30)의 임의 회전요소 중 한 요소를 고정시키는 복수의 클러치(41,42,43) 및 브레이크(51,52)와, 일 방향 클러치(37)로 구성된다. The transmission portion has a
유성치차(30)는 링기어(34), 긴 피니언기어(33), 짧은 피니언기어(35), 리어 선기어(32), 프런트 선기어(31) 및 피니언 기어(33,35)를 회전가능하게 지지함과 동시에 출력축(39)에 연결 가능한 캐리어(36)로 구성된다. The
링기어(34)는 변속기 출력축(39)에 연결가능하고, 프론트 선기어(31)는 킥/다운드럼(38) 및 프런트 클러치(41)를 통하여 출력축(39)에 연결되며, 리어 선기어(32)는 리어 클러치(42)를 통하여 출력축(39)에 연결된다. The
그리고 캐리어(36)는 상호 병렬로 설치된 로우/리버스브레이크(52)와 일 방향 클러치(37)를 통하여 변속기 케이스(40)에 연결 가능함과 동시에 엔드 클러치(43)를 통하여 출력축(39)에 연결된다.The
그리고 킥/다운드럼(38)은 킥/다운 브레이크(51)에 의해 케이스(40)와 전체적으로 연결 가능하게 되어 있고, 유성치차(30)를 통과한 토오크는 출력축(39)에 고정된 구동치차(61)로부터 구동륜의 구동축(62)측으로 전달된다. The kick / down
각 클러치(41,42,43) 및 브레이크(51,52)는 각각 피스톤기구 또는 서보기구 등을 구비한 유압기기로 구성되어 있고, 오일펌프(24)에서 발생되는 유압이 소정의 유압제어기구(80)를 통해 공급되어 제어되도록 되어 있으며, 유압제어기구(80)는 트랜스 컨트롤 유닛(70)의 전자제어에 의하여 제어되도록 되어 있다.Each of the
한편, 본 실시 예에 따른 샤프트(23)는 기어들의 회전 및 각 지지부의 마찰을 고려하여 윤활오일이 공급될 수 있도록 길이방향으로 형성되는 중공(23a)과, 이 중공(23a)과 연통되도록 외면에 하나 이상 형성되는 오일구멍(100)을 포함한다.On the other hand, the
이러한, 샤프트(23)는 중공(23a)으로 공급되는 윤활오일이 오일구멍(100)을 통해 변속부인 유성치차(30)와, 클러치(41,42,43), 브레이크(51,52) 및 일 방향 클러치(37)로 공급된다. 이때, 본 실시 예에 따른 샤프트(23)는 오일구멍(100)의 직경(d)이 2.5mm로 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 본 실시 예에 따른 샤프트(23)는 오일구멍(100)이 중공(23a)과 연통되는 직선부(110)와, 이 직선부(110)의 상단부에 형성되는 곡선부(120)로 이루어진다. 이때, 오일구멍(100)의 곡선부(120)는 직선부(110)가 가공될 때 샤프트(23)의 외면과 직선부(110)의 상단부에 발생되는 미세균열을 제거하기 위하여 형성된다. 더하여, 샤프트(23)는 오일구멍(100)에 곡선부(120)가 형성되어 있어 유성치차(30)와, 클러치(41,42,43), 브레이크(51,52) 및 일 방향 클러치(37)로 공급되는 윤활오일이 보다 원활하게 공급된다.In addition, the
이와 같은 오일구멍(100)의 곡선부(120)는 직선부(110)가 형성된 후 전해연마방법을 통해 형성된다. 본 실시 예에 따른 오일구멍(100)은 곡선부(120)가 형성되는 샤프트(23)의 부위가 전해연마가공을 통해 10 내지 50μm로 가공되는 것이 바람직하다. 이때, 샤프트(23)의 전해연마 부위가 10μm 미만으로 가공되면 미세균열이 완전하게 제거되지 않을 수 있으며, 50μm을 초과되어 가공되면 샤프트(23)의 내구성이 저하될 수 있다.The
한편, 샤프트(23)의 오일구멍(100) 곡선부(120)를 가공할 때 곡선부(120)가 형성되지 않는 부위는 샤프트(23)가 전해연마될 때 함께 식각되는 것이 방지되도록 마스크층(도시생략)이 형성된다.On the other hand, when machining the
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트의 작용을 설명한다.It describes the operation of the shaft for an automatic transmission according to an embodiment of the present invention configured as described above.
먼저, 샤프트(23)의 오일구멍(100)의 직선부(110)를 형성한 후, 직선부(110) 와 접하는 샤프트(23)의 외면과 직선부(110)의 상단부를 제외한 샤프트(23)의 모든 부위에 상기 마스크층을 형성한다. 그리고 이러한 샤프트(23)를 전해액 내부에 수용시킨 후 전류를 인가하여 오일구멍(100)의 직선부(110)를 형성할 때 형성되는 미세균열을 전해연마를 통해 제거함과 동시에 곡선부(120)를 형성하게 된다.First, the
이와 같은 샤프트(23)는 오일구멍(100)을 형성할 때 발생되는 미세균열이 전해연마에 의해 제거되면서 곡선부(120)가 형성되므로, 미세균열로 인한 파손이 방지되어 내구성이 향상된다. 더하여, 샤프트(23)의 오일구멍(100)을 통해 윤활오일이 공급될 때 미세균열로 인해 발생되는 윤활오일의 와류현상이 방지되어 오일구멍(100)을 통해 윤활오일이 보다 원활하게 공급된다.Since the
다음으로, 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트의 가공방법을 설명한다.Next, a processing method of a shaft for an automatic transmission according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a machining method of a shaft according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트의 가공방법은, 주조에 의해 생산된 샤프트(23)를 열전가공 하는 단계(S10), 샤프트(23)를 침탄열처리 하는 단계(S20), 샤프트(23)를 직선으로 교정하는 단계(S30), 샤프트(23)의 외면을 가공하는 열후가공단계(S40) 및 샤프트(23)의 오일구멍(100)을 전해연마 하는 단계(S50)를 포함한다.2 to 5, a method of processing a shaft for an automatic transmission according to the present embodiment, the step (S10) of thermally processing the
열전가공단계(S10)에서는 주조나 연삭가공을 통해 형성되는 샤프트(23)의 외 면을 면 처리하고, 샤프트(23)를 토오크 컨버터(20) 및 변속부(도시생략)에 연결할 수 있도록 스플라인을 형성하며, 윤활오일이 유성치차(30)와, 클러치(41,42,43), 브레이크(51,52) 및 일 방향 클러치(37)로 공급하기 위한 오일구멍(100)을 형성하게 된다.In the thermal processing step (S10), the outer surface of the
침탄열처리단계(S20)에서는 샤프트(23)가 작동하는 과정에서 다른 부품과의 반복적인 접촉으로 인해 발생되는 파손이 방지될 수 있도록 샤프트(23)를 일정한 온도 예를 들어 900 내지 950도로 가열한 후 냉각시키는 과정을 통해 열처리하게 된다. 이와 같이 샤프트(23)를 침탄열처리(S20)하게 되면 샤프트(23)에 탄소 및 질소 화합물이 생성되어 그 강도가 향상된다.In the carburizing heat treatment step (S20), after the
그리고 침탄열처리단계(S20)에서는 샤프트(23)가 미세한 휨이 발생되면서 변형되는데, 이와 같은 샤프트(23)의 변형을 교정단계(S30)를 통해 정확하게 동심도를 교정하게 된다.And in the carburizing heat treatment step (S20), the
이후, 열후가공단계(S40)에서는 샤프트(23)의 외면을 가공하여 샤프트(23)를 정확한 치수로 가공하게 된다.Subsequently, in the thermal post-processing step (S40), the outer surface of the
전해연마단계(S50)에서는 열전가공단계(S10)에서 샤프트(23)에 오일구멍(100)을 형성할 때 오일구멍(100)의 상부에 형성되는 미세균열을 제거할 수 있도록 샤프트(23)를 전해액 안에서 수용시킨 후 전류를 인가하여 오일구멍(100)의 상부를 식각시켜 곡선부(120)를 형성하게 된다.In the electrolytic polishing step S50, when the
또한, 전해연마단계(S50)에서는 오일구멍(100)의 상단부를 제외한 모든 부위에 마스크층을 형성하여 샤프트(23)를 전해연마할 때 오일구멍(100) 외에 다른 부 위가 식각되는 것을 방지하게 된다. In addition, in the electropolishing step (S50) to form a mask layer on all parts except the upper end of the
더하여 전해연마단계(S50)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 미세균열이 발생된 오일구멍(100)의 상부를 전해연마가공을 통해 10 내지 50μm로 가공하여 미세균열을 완전하게 제거하게 된다.In addition, in the electropolishing step (S50), as shown in FIG. 4, the upper part of the
이와 같은 전해연마단계(S50)에서 샤프트(23)의 전해연마 부위가 10μm 미만으로 가공되면 미세균열이 완전하게 제거되지 않을 수 있으며, 50μm을 초과되어 가공되면 샤프트(23)의 내구성이 저하될 수 있다.If the electropolishing portion of the
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 가공방법에 의하면 열전가공단계(S10)에서 샤프트(23)에 오일구멍(100)을 형성하면서 발생되는 오일구멍(100)의 미세균열이 전해연마단계(S50)에서 제거되면서 오일구멍(100)에 곡선부(120)가 형성된다. 이로 인하여 미세균열로 인한 샤프트(23)의 파손이 방지되어 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 오일구멍(100)의 곡선부(120)에 의해 윤활오일이 보다 원활하게 공급된다.According to the processing method of the shaft according to the embodiment of the present invention constituted as described above, the microcracks of the
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .
또한, 차량의 자동변속기용 윤활장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량의 자동변속기가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 자동변속기용 샤프트가 사용될 수 있다.In addition, the lubricating device for the automatic transmission of the vehicle has been described as an example, but this is merely exemplary, and the shaft for the automatic transmission of the present invention may be used in other products other than the automatic transmission of the vehicle.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트가 적용된 자동변속기의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of an automatic transmission to which a shaft for an automatic transmission according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기용 샤프트의 구성을 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view showing the configuration of a shaft for an automatic transmission according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 오일구멍의 구성을 나타낸 도 2의 A-A선 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 2 showing the configuration of the oil hole of the shaft according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 오일구멍의 요부확대 단면도이다.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the main portion of the oil hole of the shaft according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 샤프트의 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a machining method of a shaft according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
23 : 샤프트 23a : 중공23:
100 : 오일구멍 110 : 직선부100: oil hole 110: straight part
120 : 곡선부120: curved portion
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