KR101348740B1 - 정밀도가 향상된 핀 샤프트, 그 제조방법 및 그 이용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단조를 통해 핀 샤프트를 제조하되, 특히 헤드부에 형성되는 장착구멍을 단조공정을 통해 한번에 형성할 수 있게 함으로써, 기존의 각 장착구멍을 하나씩 뚫던 방식과 비교하여 보다 정확한 위치에 장착구멍을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 정밀도가 향상된 핀 샤프트, 그 제조방법 및 그 이용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법은, 원재를 준비하는 제1단계; 상기 원재의 일단에 축부를 단조가공하는 제2단계; 상기 원재의 타단에 완성품의 두께보다 두꺼운 두께를 갖도록 헤드부를 단조가공하는 제3단계; 상기 헤드부에 그 중심을 기준으로 하는 원호 상에 미리 정해진 간격으로 복수의 장착구멍을 형성하기 위하여, 상기 축부측으로부터 헤드부측으로 반타발 방식으로 완성품의 두께보다 깊게 단조가공하는 제4단계; 및 장착구멍이 형성되지 않은 상기 헤드부의 윗면을 절삭하여 헤드부를 완성품의 두께까지 가공하여 장착구멍이 외부에 노출되게 하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF PRECISION-IMPROVED PIN SHAFT}

본 발명은 정밀도가 향상된 핀 샤프트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나씩 가공하던 장착구멍을 한번의 단조 공정으로 반타발 형태로 형성한 다음 절삭가공하여 핀 샤프트를 제조함으로써, 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 생산성 향상과 불량율을 줄일 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 핀 샤프트는 길이나 크기가 짧은 축의 일종으로서, 모터의 구동축 등에 연결하여 동력을 전달하는데 많이 이용된다.

도 7에는 자동차의 브레이크 장치에 장착되어 주차시 등에 필요한 제동력을 발생시켜 주도록 모터와 연결되어 작동력을 전달시켜 주는 핀 샤프트의 일예가 도시되어 있다. 이러한 핀 샤프트는 외주면에 나사체결 방식으로 동력을 전달시켜 주기 위하여 나사산이 형성되는 축부(110)와, 모터에 연결하기 위한 헤드부(120)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 헤드부(120)에는 모터측에 나사체결할 수 있도록 장착구멍(122)이 형성된다. 이때, 이들 장착구멍(122)은 헤드부(120)의 중심을 기준으로 하는 원호상에 미리 정해진 간격으로 복수개가 형성된다. 도면에서는 8개가 형성된 예를 보여주고 있다.

하지만, 이러한 종래의 핀 샤프트는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

(1) 장착구멍을 형성함에 있어서, 축부의 단부에 일체로 형성된 원판 형상의 헤드부에 그 갯수만큼 하나씩 형성하여야 하기 때문에 장착구멍의 형성위치를 정확하게 맞추는데 어려움이 있었다.

(2) 이러한 장착구멍의 형성위치에 약간의 차이라도 발생하게 되면 모터 등에 연결하는데 어려움이 있어 불량으로 이어지게 되었다.

(3) 특히, 장착구멍의 갯수가 많으면 많을수록 이러한 장착구멍의 형성에 많은 시간을 필요로 하기 때문에 핀 샤프트의 제조에 많은 시간을 필요로 하게 되었다. 이에 생산성이 저하되는 요인으로 작용하였다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 단조를 통해 핀 샤프트를 제조하되, 특히 헤드부에 형성되는 장착구멍을 단조공정을 통해 한번에 형성할 수 있게 함으로써, 기존의 각 장착구멍을 하나씩 뚫던 방식과 비교하여 보다 정확한 위치에 장착구멍을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 정밀도가 향상된 핀 샤프트, 그 제조방법 및 그 이용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법은, 원재를 준비하는 제1단계; 상기 원재의 일단에 축부를 단조가공하는 제2단계; 상기 원재의 타단에 완성품의 두께보다 두꺼운 두께를 갖도록 헤드부를 단조가공하는 제3단계; 상기 헤드부에 그 중심을 기준으로 하는 원호 상에 미리 정해진 간격으로 복수의 장착구멍을 형성하기 위하여, 상기 축부측으로부터 헤드부측으로 반타발 방식으로 완성품의 두께보다 깊게 단조가공하는 제4단계; 및 장착구멍이 형성되지 않은 상기 헤드부의 윗면을 절삭하여 헤드부를 완성품의 두께까지 가공하여 장착구멍이 외부에 노출되게 하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 축부는 헤드부와 접하는 부분에 장착축부를 더 단조가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤드부에 축부가 일체로 형성된 테두리를 따라서 홈부를 단조가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 샤프트의 제조방법의 제조방법은, 상기 축부에 숫나사가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 정밀도가 향상된 핀 샤프트, 그 제조방법 및 그 이용방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 헤드부에 형성된 복수의 장착구멍을 한번의 단조가공으로 형성하여 절삭가공하여 형성함으로써, 구멍간의 위치 및 형성각도 등을 균일하게 맞출 수 있게 되어 정밀도를 높일 수 있게 된다.

(2) 또한, 이러한 장착구멍의 형성으로 인하여 핀 샤프트의 제조공정을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

(3) 그리고 균일하게 형성된 장착구멍을 통해 모터 등의 장착위치가 벗어나지 않게 되기 때문에 장착시 장착에 따른 불량율의 발생을 최소화할 수 있다.

(4) 축부와 맞닿는 헤드부에 요홈을 형성함으로써, 단조로 인하여 서로 맞닿는 면에 형성된 라운드진 구역을 없애줌으로써, 기밀부재나 와셔 등의 장착시 밀착성을 더욱 높여줄 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 원재의 형상을 보여주기 위한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 축부의 단조과정을 보여주기 위한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 헤드부의 단조과정을 보여주기 위한 측면도.
도 4는 본 발명에 따라 헤드부에 요홈의 단조과정을 보여주기 위하여 일부를 단면한 측면도.
도 5는 본 발명에 따라 원재에 고정용 요홈을 형성하기 위하여 반타발가공하는 상태를 보여주기 위한 일부단면도 및 평면도.
도 6은 본 발명에 따라 완성된 핀 샤프트의 형상을 보여주기 위한 일부단면도.
도 7은 본 발명에 따른 핀 샤프트의 형상을 보여주기 위한 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(제조방법)

본 발명에 따른 핀 샤프트는 다음과 같이 5단계에 걸쳐 단조 가공으로 형성된다.

제1단계는, 도 1과 같이, 원재(100)를 준비하는 단계이다. 원재(100)로는 단조가 가능한 재질을 이용하게 되며, 핀 샤프트에서 요구되는 물성치를 만족하는 재질을 사용한다. 이러한 재질로서는 SCM 435(PASAIP)를 들 수 있다.

한편, 상기 원재(100)는 다양한 형태로 공급될 수 있으나, 핀 샤프트의 형상을 고려하여 원기둥 형태로 이루어진 것을 이용하는 것이 바람직하다.

제2단계는, 도 2와 같이, 축부(110)를 가공하는 단계이다. 이때의 축부(110)는 원재(100)의 일단에 단조가공하여 축부(110)를 형성한다. 축부(110)의 길이는 핀 샤프트의 사용목적이나 장착 위치 등을 고려하여 미리 정해진 길이로 단조 가공하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 축부(110)에는 장착축부(111)를 더 단조가공할 수 있다. 이는, 도 2의 우측 도면과 같이, 축부(110)와 일체로 이루어진 원재(100)의 일부를 축부(110)의 직경보다 크게 형성하여 장착축부(111)를 형성한다. 이러한 장착축부(111)의 단조가공은 경우에 따라서 "O"링과 같은 기밀부재라든가 와셔 등을 끼워서 사용할 수 있게 하기 위함이다.

제3단계는 헤드부(120)를 가공하는 단계이다. 헤드부(120)는 축부(110)의 일측에 원판 형태가 되도록 일체로 단조가공한다. 이때, 상기 헤드부(120)는 원재(100)의 타단을 프레스 단조 등의 방법으로 한번에 형성할 수도 있고, 도 3과 같이 적어도 두번에 걸쳐 단조할 수도 있다.

이러한 가공은, 우선 도 3의 좌측과 같이, 바깥쪽 테두리 부분이 좁아지도록 헤드부(120')를 단조가공한 다음, 미리 정해진 두께(T)만큼 단조가공하여 원하는 헤드부(120)의 형상을 형성하게 되는 것이다.

여기서, 상기 헤드부(120)의 두께(T)는 미리 제작하고자 하는 핀 샤프트의 완성품(PL)의 헤드 두께(t)보다 두껍게 형성한다. 이때, 그 두께(T)는 후술하게 될 절삭가공시 절삭되는 두께를 고려하여 결정한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상술한 바와 같이 헤드부(120)를 단조가공한 후에 이 헤드부(120)에 도 4와 같이, 축부(110)와 접하는 테두리를 따라서 홈부(121)를 더 단조가공할 수 있다. 이는 단조가공후 축부(110)와헤드부(120)가 접하는 부분이 라운드지게 형성되게 되는데, "O"링이나 와셔 등을 축부(110)에 삽입시 이 라운드진 부분에 의해 밀착력이 떨어질 수 있기 때문에 이러한 라운드진 부분을 없애주기 위한 과정이다.

제4단계는, 도 5와 같이 헤드부(120)에 복수의 장착구멍(122)을 단조가공하는 단계이다. 여기서, 장착구멍(122)은 모터와 같은 구동수단(미도시됨) 등에 체결볼트 등으로 핀 샤프트를 연결할 수 있도록 하기 위한 구멍을 말한다.

이러한 장착구멍(122)은 헤드부(120)의 중심을 기준으로 미리 정해진 반경을 갖는 원호 상에 미리 정해진 간격으로 형성된다. 도 5에서는 8개가 등간격으로 형성된 예를 보여주고 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 장착구멍(122)은 축부(110)측에서 헤드부(120)측으로 한번의 단조가공을 통해 형성함으로써, 장착구멍(122)의 형성위치가 미리 정해진 위치에 한번에 형성될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 장착구멍(122)은 반타발 형식으로 단조하여 완전히 관통되지 않게 형성하는 것이 좋다. 이때, 그 깊이는 완성품(PL)의 두께(t)보다는 깊게 형성한다.

그리고, 이때의 단조가공의 방향은 축부(110)측에서 해드부(120)측으로 단조가공이 이루어지게 함으로써, 헤드부(120)의 윗면을 절삭가공하게 되면 장착구멍(122)의 단조성형시 완전히 타발되지 않은 부분이 절삭될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

제5단계는, 도 6 및 도 7과 같이, 헤드부(120)의 윗면을 절삭하는 단계이다. 이때의 절삭은 헤드부(120)를 미리 정해진 두께(t)만큼 남기고 절삭가공함으로써, 반타발되었던 장착구멍(122)이 헤드부(120)의 윗면을 통해 노출되어 완전하게 관통형성되게 하는 단계이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 도면에서는 도시하지 않았지만 상기 축부(110)에 숫나사를 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 핀 샤프트는 경우에 따라서 회전력을 회전력 그대로 전달할 수도 있으나, 회전력을 직선운동 등으로 바꾸어줄 필요가 있는 경우 숫나사를 통해 전달하게 할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 이루어진 단계를 통해 완성된 완성품(PL)으로서 핀 샤프트는, 복수의 장착구멍(122)을 한번의 단조과정을 통해 미리 정해진 위치에 형성하기 때문에 각각 뚫어주어야 하는 기존의 방식과 비교하여 보다 정확한 형성위치에 형성할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 완성품(PL)은 단조과정을 통해 대량으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 정확한 형성위치에 장착구멍을 만들 수 있게 되어 불량율도 함께 줄일 수 있게 된다.

(핀 샤프트)

본 발명은 상술한 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법에 의하여 제조된 핀 샤프트를 포함한다.

(이용방법)

본 발명에 따른 핀 샤프트는 자동차용 브레이크 장치에서 판 디스크를 고정시켜 주기 위해 모터 등에 의해 동작하는 핀 샤프트로 이용할 수 있다.

100 : 원재
110 : 축부
120 : 헤드부
121 : 홈부
122 : 장착구멍

Claims (6)

1. 원재(100)를 준비하는 제1단계;
   상기 원재(100)의 일단에 축부(110)를 단조가공하는 제2단계;
   상기 원재(100)의 타단에 완성품(PL)의 두께(t)보다 두꺼운 두께(T)를 갖도록 헤드부(120)를 단조가공하는 제3단계;
   상기 헤드부(120)에 그 중심을 기준으로 하는 원호 상에 미리 정해진 간격으로 복수의 장착구멍(122)을 형성하기 위하여, 상기 축부(110)측으로부터 헤드부(120)측으로 반타발 방식으로 완성품(PL)의 두께(t)보다 깊게 단조가공하는 제4단계; 및
   장착구멍(122)이 형성되지 않은 상기 헤드부(120)의 윗면을 절삭하여 헤드부를 완성품(PL)의 두께(t)까지 가공하여 장착구멍(122)이 외부에 노출되게 하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 축부(110)는 헤드부(120)와 접하는 부분에, "O"링이나 와셔를 끼워 장착할 수 있도록 장착축부(111)를 더 단조 가공하는 것을 특징으로 하는 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드부(120)에 축부(110)가 일체로 형성된 테두리를 따라서 홈부(121)를 단조가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 축부(110)에 숫나사가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀도가 향상된 핀 샤프트의 제조방법.
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