KR101671716B1

KR101671716B1 - 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법

Info

Publication number: KR101671716B1
Application number: KR1020140014589A
Authority: KR
Inventors: 장준수
Original assignee: 최광일
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2016-11-16
Also published as: KR20150093942A

Abstract

본 발명은 자동차 변속기용 인풋 샤프트의 제조방법에 관한 것으로서, 환봉과 이음매 없는 파이프(seamless pipe)의 단점을 보완하여 설비 비용 및 가공비용을 크게 절감할 수 있고, 또 인풋 샤프트의 내구성 및 내마모성 향상과 제조원가를 절감 및 대량생산할 수 있는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공하려는 것이다.
환봉소재를 준비하는 소재준비공정과, 환봉소재의 양쪽에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀을 형성하는 공정과, 환봉소재의 양쪽에 맨드릴을 넣고 양쪽에 다이스 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 플랜지를 두고 양쪽으로 장측 샤프트와 단측 샤프트를 성형하는 스웨이징 공정과, 양쪽으로 형성된 장측 샤프트와 단측 샤프트에 스플라인 성형용 다이스를 가압하여 스플라인을 형성하고 오일구멍을 형성하는 것이 특징이며, 본 발명에 의하면, 이음매 없는 파이프(seamless pipe)에 의한 제조방법에 단점을 보완하고, 특히 환봉을 소재로 사용하면서 스웨이징 공정에 의해서 금속의 단류선(metal flow)이 보존되는 관계로 내구성 및 내마모성이 크게 향상된 인풋 샤프트를 제공할 수 있으며, 인풋 샤프트의 제조를 위한 기계설비 비용 및 가공비용을 크게 절감할 수 있고, 대량생산을 할 수 있기 때문에 경제적인 측면에서 많은 효과가 기대되는 발명이다.

Description

자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법{Input shaft and the manufacture method for car gearbox}

본 발명은 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환봉을 소재로 하고, 스웨이징(swaging) 공법으로 인풋 샤프트를 제조하여 인풋 샤프트의 내구성 및 내마모성 향상과 제조원가를 절감할 수 있는 자동차 변속기용 인풋 샤프트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 자동차용 인풋 샤프트는 중심부에 홀이 없고 한쪽에는 스플라인이 형성되고 다른 한쪽에는 사각결합부로 구성된 조향장치용 인풋 샤프트가 있고, 중심부에 홀이 있고, 외부에는 테이퍼로 구성된 서스팬션용 인풋 샤프트가 있고, 중심부에 오일홀이 형성되어 오일이 서로 혼합되지 못하도록 양쪽으로 나누어지면서 외부 양쪽에는 스플라인이 형성된 자동차 변속기용 인풋 샤프트가 있다.

상기한 인풋 샤프트는 용도가 다른 만큼 구조가 각각 다르고 제조방법도 역시 다른 것으로 알려져 있다.

상기한 인풋 샤프트 중에 본 발명과 대비되는 자동차 변속기용 인풋 샤프트는 자동차 엔진의 동력을 전달받아 메인샤프트에 전달하고 상기 메인샤프트는 인풋 샤프트와 서로 다른 기어비로 기어물림되어 차동장치에 변속된 동력을 전달하는 구조를 갖고 있다.

종래 상기와 같은 자동차 변속기용 인풋 샤프트의 제조방법을 살펴본다.

먼저, 환봉을 인풋 샤프트의 길이로 절단하여 외부에 모양을 절삭가공으로 완성하고 중심부에 오일홀은 드릴가공으로 완성하여 버어를 제거하고 양쪽에는 전조공정으로 스플라인을 형성시켜 완성된다.

상기와 같은 제조방법에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트는 구조적으로 금속의 유동성 가공이 아닌 절삭가공으로 가공됨으로써 금속의 단류선(metal flow)이 절단된 상태가 되어 금속의 인장강도, 피로강도 등 기계적 성질에서 크게 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 가공품 치수의 정밀도 보증이 어렵다. CNC선반 등에 의해서 절삭가공시 절삭기계 구성요소 중 바이트팁(bite tip)등의 공구 마모로 인하여 치수변형이 발생하는 단점이 있고, 특히 길이방향의 정밀도는 일반적으로 가공비용을 줄이기 위해 수치제어식 장비가 아닌 일반적인 컷팅방법으로 가공함으로써 정밀도가 크게 떨어지는 단점이 있다.

또 다른 제조방법으로는 파이프를 사용하여 제조하는데, 사용되는 원재료 가격이 압조용 원재료에 비해 2배 이상인 고가의 이음매 없는 파이프(seamless pipe)를 사용하여야만 가능하기 때문에 제조원가가 많이 소요되는 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-0817044호(등록일자: 2008년03월20일) 한국 등록특허 제10-1257060호(등록일자: 2013년04월16일) 한국 등록특허 제10-1071238호(등록일자: 2011년09월30일) 한국 등록특허 제10-0812440호(등록일자: 2008년03월04일)

본 발명은 선행기술에서 자동차 변속기용 인풋 샤프트 재료로 사용한 환봉과 이음매 없는 파이프(seamless pipe)의 단점을 보완하고, 특히 환봉을 소재로 사용하면서 스웨이징 공법에 의해서 인풋 샤프트를 제조함으로써, 절삭가공에 의한 설비 비용 및 가공비용을 크게 절감할 수 있고, 또 인풋 샤프트의 내구성 및 내마모성 향상과 제조원가를 절감 및 대량생산할 수 있는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트의 제조방법은, 환봉을 절단하여 환봉소재를 준비하는 소재준비공정과, 환봉소재의 양쪽에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀을 형성하는 공정과, 환봉소재의 양쪽에 맨드릴을 넣고 양쪽에 다이스 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 플랜지를 두고 양쪽으로 장측 샤프트와 단측 샤프트를 성형하는 스웨이징 공정과, 양쪽으로 형성된 장측 샤프트와 단측 샤프트에 스플라인 성형용 다이스를 가압하여 스플라인을 형성하고 오일구멍을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 환봉을 절삭가공하는 제조방법과, 이음매 없는 파이프(seamless pipe)에 의한 제조방법에 단점을 보완하고, 특히 환봉을 소재로 사용하면서 스웨이징 공정에 의해서 금속의 단류선(metal flow)이 보존되는 관계로 내구성 및 내마모성이 크게 향상된 인풋 샤프트를 제공할 수 있으며, 인풋 샤프트의 제조를 위한 기계설비 비용 및 가공비용을 크게 절감할 수 있고, 대량생산을 할 수 있기 때문에 경제적인 측면에서 많은 효과가 기대되는 발명이다.

도 1은 본 발명에 의한 인풋 샤프트 환봉소재, 도 2는 본 발명에 의한 인풋 샤프트 환봉소재에 맨드릴홀이 형성된 예시도이다.
도 3,4는 본 발명에 의한 인풋 샤프트의 플랜지 및 장측, 단측 샤프트의 제조공정 예시도이고,
도 5,6은 인풋 샤프트의 장측, 단측 샤프트의 단부에 스플라인 제조공정 예시도이며,
도 7은 본 발명에 의한 인풋 샤프트 환봉소재를 인풋 샤프트로 완성한 예시도이고,
도 8은 본 발명에 의한 인풋 샤프트의 제조공정도이다.

이하, 본 발명에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법에 관한 실시예를 도면과 관련하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트의 제조방법은, 제조하고자 하는 인풋 샤프트의 길이 및 체적과 스웨이징 공정으로 압축되는 비율을 정확하게 계산하여 SCR420HB 환봉을 절단하여 환봉소재(1)를 준비하는 소재준비공정과,

상기 소재준비공정에 의해서 얻어진 환봉소재(1)의 양쪽에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀(2)을 형성하는 공정과,

환봉소재(1)의 양쪽에 형성된 맨드릴홀(2)에 맨드릴(10)을 넣고 양쪽에 다이스(11) 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 환봉소재(1)의 가운데 플랜지성형부(3)를 두고 양쪽으로 장측 샤프트(40)와 단측 샤프트(20)를 1차 스웨이징 공정과,

상기 1차 스웨이징공정을 포함하면서 양쪽에 형성된 맨드릴홀(2)에 맨드릴(10)을 넣은 상태에서 양쪽에 다이스(11')(12)를 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 가운데 플랜지(30)를 형성하고, 양쪽으로 형성된 장측 샤프트(40)와 단측 샤프트(20)의 스플라인성형부(4)를 성형하는 2차 스웨이징 공정과,

상기 2차 스웨이징공정에 의한 장측 샤프트(40)와 단측 샤프트(20)의 스플라인성형부(4)에 스플라인 다이스(12')를 가압하여 스플라인(35)을 형성하는 공정과,

맨드릴홀(2)에서 맨드릴(10)을 제거하여 인풋 샤프트의 양쪽에 오일홀(50)이 형성되게 하고 내,외측 오일구멍(51)과, 오일실 결합홈 등 필요한 구성요소를 형성하는 공정으로 이루어진다.

이상과 같은 본 발명에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트는 자동차 변속기에 설치되어 사용되는 것으로서, 인풋 샤프트의 작용은 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략하였다.

본 발명에 의한 자동차 변속기용 인풋 샤프트의 제조방법에 의하면, 인풋 샤프트를 지름이 큰 환봉소재를 사용하여 스웨이징 공법으로 여러 단계 압축되면서 플랜지 및 스플라인이 형성되었기 때문에 금속조직이 치밀하게 형성됨과 동시에 금속의 단류선(metal flow)이 완벽하게 보존되는 관계로 인풋 샤프트의 전체적인 내구성 및 내마모성이 크게 향상된 자동차 변속기용 인풋 샤프트를 제공할 수 있게 된다.

1: 환봉소재
2: 맨드릴홀
3: 플랜지 성형부
4: 스플라인 성형부
10: 맨드릴
11,11'12,12': 다이스
30: 플랜지
35: 스플라인
20: 단측 샤프트
40: 장측 샤프트

Claims

인풋 샤프트의 길이 및 체적과 스웨이징 공정으로 압축되는 비율을 정확하게 계산하고 계산된 길이로 SCR420HB 환봉을 절단하여 환봉소재를 준비하는 소재준비공정과,
상기 소재준비공정에 의해서 얻어진 환봉소재에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀을 형성하는 공정과,
환봉소재의 형성된 맨드릴홀에 맨드릴을 넣고 다이스를 통과시키는 샤프트를 성형하는 1차 스웨이징공정과,
상기 1차 스웨이징 공정을 포함하면서 맨드릴홀에 맨드릴을 넣고 다이스를 통과시키는 스웨이징 공정 및 샤프트에 스플라인성형부를 성형하는 2차 스웨이징 공정; 및 스플라인성형부에 스플라인을 형성하는 스플라인 성형공정;으로 이루어지는 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법에 있어서,
소재준비공정에 의해서 얻어진 환봉소재의 양쪽에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀을 형성하는 공정과,
상기 양쪽에 형성된 맨드릴홀에 맨드릴을 넣고 양쪽에 다이스를 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 가운데 플랜지 성형부를 두고 양쪽으로 장측 샤프트와 단측 샤프트를 성형하는 1차 스웨이징공정과,
상기 1차 스웨이징 공정을 포함하면서 양쪽에 형성된 맨드릴홀에 맨드릴을 넣고 양쪽에 다이스를 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 가운데 플랜지를 성형을 완성하고 양쪽으로 형성된 장측 샤프트와 단측 샤프트에 스플라인성형부를 성형하는 2차 스웨이징 공정과,
상기 2차 스웨이징 공정에 의한 장측 샤프트와 단측 샤프트에 형성된 스플라인 성형부에 스플라인 성형용 다이스를 가압하여 스플라인을 형성하는 스플라인 성형공정 및 오일구멍을 형성하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법.