KR101909624B1

KR101909624B1 - 중공샤프트용 침탄로 지그유닛

Info

Publication number: KR101909624B1
Application number: KR1020170115723A
Authority: KR
Inventors: 반원규
Original assignee: 서한산업(주); 한국프랜지공업 주식회사
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-10-18

Abstract

본 발명은 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 관한 것으로서, 상세하게는 중공샤프트의 내구성을 향상시키면서 동시에 중공샤프트의 내부가 침탄되는 것을 방지하여 중공샤프트의 인성이 저하되는 것을 방지하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛 및 중공샤프트의 침탄로 내부 지지방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 침탄로 내부에서 침탄하고자 하는 대상인 중공샤프트를 지지하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛으로서, 바닥부와; 상기 바닥부에 수직방향으로 구비되고, 상기 중공샤프트를 관통하여 수직방향으로 지지하는 적어도 하나 이상의 지지봉;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 관한 것이다.

Description

중공샤프트용 침탄로 지그유닛{JIG UNIT OF CARBURIZING FURNACE FOR HOLLOW SHAFT}

본 발명은 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 관한 것으로서, 상세하게는 중공샤프트의 내구성을 향상시키면서 동시에 중공샤프트의 내부가 침탄되는 것을 방지하여 중공샤프트의 인성이 저하되는 것을 방지하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 등속조인트(constant velocity joint) 어셈블리는 전륜 구동차의 앞차축에 사용되는 조인트로서, 엔진과 연결되는 주동축과 일직선상이 아닌 피동축 사이에 구비되어 회전각속도의 변화 없이 동력전달이 균등하게 이루어지도록 하는 연결부품에 해당한다.

이러한 등속조인트 어셈블리는 트랜스미션으로부터 구동력을 전달받는 제1 축과, 상기 제1 축으로부터 구동력을 전달받아 휠 쪽으로 전달하는 제2 축과, 상기 제1 축의 타단부와 상기 제2 축의 일단부를 연결하는 인보드(inboard)측 등속조인트와, 상기 제2 축으로부터 구동력을 전달받으며 휠 쪽에 연결되는 제3 축과, 상기 제2 축의 타단부와 상기 제3 축의 일단부를 연결하는 아웃보드(outboard)측 등속조인트를 포함한다.

이때, 상기 제2 축을 통상 드라이브 샤프트(drive shaft) 또는 하프 샤프트(half shaft)라고 하며, 상기 제2 축은 일반적으로 중공(中空) 샤프트(hollow shaft, 또는 tubular shaft)으로 형성된다.

이러한 드라이브 샤프트 또는 하프 샤프트를 제조하는 종래기술에 대해서는 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제10-2011-0121400호("등속조인트용 샤프트 및 그의 제조방법")에 개시되어 있다.

상기 종래기술에 따르면, 드라이브 샤프트(즉, 중공 샤프트)의 강성을 향상시키기 위하여 표면을 경화하는 표면처리를 실행하며, 특히 표면처리법 중 하나인 침탄공정을 실행하는 것을 기술하고 있다.

그러나, 이러한 종래기술에 따를 경우, 중공 샤프트의 표면은 침탄으로 인해 경화되어 강성이 향상될지 모르나, 중공 샤프트의 내부(또는 내측면)까지 침탄됨으로 인해 중공 샤프트의 전체적인 인성(靭性; toughness)이 저하되며 그 결과 반복 하중으로 인한 피로강도(fatigue strength)가 현저히 저하되는 문제점이 존재하여 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 중공 샤프트의 내구성(강성)을 향상시키면서 동시에 중공 샤프트의 피로 강도 저하를 방지할 수 있는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛을 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 침탄로 내부에서 침탄하고자 하는 대상인 중공샤프트를 지지하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛으로서, 바닥부와; 상기 바닥부에 수직방향으로 구비되고, 상기 중공샤프트를 관통하여 수직방향으로 지지하는 적어도 하나 이상의 지지봉;을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛을 제공할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 중공샤프트의 하단부를 지지 및 밀폐하는 하부 밀폐부와; 상기 중공샤프트의 상단부를 밀폐하는 상부 밀폐부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 바닥부는 상기 지지봉의 하단부가 결합되는 체결공을 포함하고, 상기 지지봉은 상기 체결공에 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 지지봉은 상기 지지봉의 길이방향을 따라서 형성되는 나사산을 구비하고, 상기 하부 밀폐부는 상기 지지봉이 관통하는 관통공을 포함하고, 상기 지지봉의 하부를 둘러싸도록 배치되어 상기 지지봉의 하부와 함께 상기 중공샤프트의 하단부를 지지 및 밀폐하며, 상기 상부 밀폐부는 상기 지지봉의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 체결공을 포함하고, 상기 지지봉의 상부와 함께 상기 중공샤프트의 상단부를 밀폐하고 동시에 상기 상단부를 하부방향으로 가압하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 지지봉은 상기 지지봉의 길이방향을 따라서 형성되는 나사산을 구비하고, 상기 중공샤프트는 양단부의 내측 모서리에 형성된 챔퍼(chamfer)를 구비하며, 상기 하부 밀폐부는, 하부에서 상부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 하부 원뿔대 형상부와; 상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통공;을 포함하고, 상기 상부 밀폐부는, 상부에서 하부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 상부 원뿔대 형상부와; 상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통공과; 상기 상부 원뿔대 형상부의 상부에 결합되어 상기 상부 원뿔대 형상부와 함께 회전하며, 상기 지지봉의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 체결공을 포함하는 이송너트부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는 상기 챔퍼와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 바닥부, 상기 지지봉 및 상기 이송너트부는 내열강(heat resisting steel)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는 전체가 구리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는, 내열강으로 이루어진 심부와, 상기 심부의 표면 전체에 또는 적어도 테이퍼진(taepered) 측면에 구비되는 구리도금층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 바닥부는 상기 하부 밀폐부의 위치에 대응되는 위치에서 상기 하부 원뿔대 형상부의 하부면에 대응되는 면적을 가지는 소정 깊이의 오목홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 과제의 해결수단에 따르면, 본 발명은 중공샤프트를 수직방향으로 지지하는 지지봉을 포함함으로써, 상기 중공샤프트가 수평방향으로 지지될 경우 중공샤프트 자체 하중으로 인해 쳐짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히, 침탄로 내부의 고온 상황에서 중공샤프트가 수평방향으로 지지될 경우 쳐짐 현상이 더욱 심하게 발생할 수 있는데, 본 발명은 중공샤프트를 수직방향으로 지지함으로써 이러한 자체 하중으로 인한 쳐짐 현상 및 중공샤프트의 열변형을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상부 밀폐부와 하부 밀폐부를 포함함으로써, 중공샤프트 내부 및/또는 내측면이 침탄 표면처리되는 것을 방지할 수 있어 중공 샤프트의 피로 강도를 저하시키지 않고 유지될 수 있도록 하며, 동시에 중공샤프트의 외주면을 침탄 표면처리할 수 있어 중공샤프트의 내구성 및/또는 강성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 지지봉을 상기 바닥부에 탈착가능하게 결합되도록 구성함으로써, 하부 밀폐부 및 지지봉을 바닥부에 용이하게 결합 및/또는 배치할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 중공샤프트의 내측 모서리에 형성된 챔퍼와 상부 밀폐부 및 하부 밀폐부에서 상기 챔퍼에 대응되게 구비되는 원뿔대 형상부와 이송너트부를 포함함으로써, 이송너트부를 회전시켜 하강시킴으로서 상부 밀폐부의 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면이 중공샤프트의 일단부(즉, 상단부)의 챔버를 가압하고, 이러한 가압력으로 인해 중공샤프트의 타단부(즉, 하단부)의 챔버가 하부 밀폐부의 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면을 가압할 수 있다.

따라서, 본 발명은 이송너트부의 회전만으로, 중공샤프트의 양단부를 각 밀폐부로 용이하게 밀폐할 수 있다.

또한, 본 발명은 중공샤프트에의 챔퍼가공 과정과 원뿔대 형상부의 금형 가공과정만 실행하면 되므로, 기존의 중공샤프트의 지그유닛에 비해 추가 설계 비용 및 추가 가공 비용을 최소화하면서 중공샤프트의 내측 침탄과정을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 이러한 단순한 형상으로 인해, 본 발명은 침탄 공정이 반복되더라도 상부/하부 밀폐부 및 중공샤프트의 열변형이 최소화될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 중공샤프트의 챔퍼와 원뿔대 형상부로 인해, 상기 중공샤프트를 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 지지 및 고정하는 과정만 실행하면 상기 중공샤프트와 상기 지지봉이 용이하게 동심으로 배치될 수 있도록 할 수 있고, 이러한 동심 배치로 인해 침탄로 내부에 배치되는 전체 중공샤프트들이 균일하게 침탄 표면처리될 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부가 상기 챔퍼와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면을 구비하도록 함으로써, 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면과 각 챔퍼가 면접촉할 수 있도록 하고, 이로 인해 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면과 각 챔퍼 사이의 접촉면적 및/또는 밀폐면적을 증대시켜 밀폐안정성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 바닥부, 상기 지지봉 및 상기 이송너트부를 내열강(heat resisting steel)으로 구성함으로써, 침탄로 내부의 고온상황에서 바닥부 및 지지봉이 열변형하는 것을 최소화할 수 있다.

그리고, 본 발명은 하부 원뿔대 형상부 및 상부 원뿔대 형상부 전체를 구리로 구성함으로써, 표면이 침탄되지 않는 구리의 특성으로 인해 하부 원뿔대 형상부 및 상부 원뿔대 형상부가 침탄되는 것을 방지할 수 있고 그 결과 표면 침탄처리 과정이 하부 원뿔대 형상부 및 상부 원뿔대 형상부를 경유하여 이에 접촉하는 중공샤프트의 내측면으로 전파되는 것을 방지할 수 있다.

추가 실시예로서, 본 발명은 하부 원뿔대 형상부 및 상부 원뿔대 형상부이 내열강으로 이루어진 심부와, 상기 심부의 표면 전체에 또는 적어도 테이퍼진(taepered) 측면에 구비되는 구리도금층을 포함하도록 구성함으로써, 고가인 구리의 사용량을 절감하면서, 동시에 표면 침탄처리 과정이 하부 원뿔대 형상부 및 상부 원뿔대 형상부를 경유하여 이에 접촉하는 중공샤프트의 내측면으로 전파되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 하부 원뿔대 형상부와 상부 원뿔대 형상부 및/또는 그 표면을 탄소강으로 이루어진 중공샤프트보다 낮은 경도 및 강도를 가지는 구리로 구성함으로써, 이송너트부의 회전으로 인해 하부 원뿔대 형상부와 상부 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면과 중공샤프트의 챔퍼 사이의 가압으로 인해 구리로 된 하부 원뿔대 형상부와 상부 원뿔대 형상부가 일부 소성변형되어 챔퍼에 압착될 수 있고, 그 결과 중공샤프트의 양단부에 대한 밀폐성을 보다 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 바닥부에 오목홈을 포함함으로써, 하부 밀폐부의 저면과 바닥부의 상부면 사이의 밀폐성을 향상시키고, 작업자가 바닥부에 하부 밀폐부를 배치할 때 바닥부에 대한 하부 밀폐부의 위치를 정확하고 용이하게 정렬시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 중공샤프트용 침탄로(carburizing furnace)에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛의 단위유닛에 대한 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 'A'부분에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 6a는 도 4의 'B'부분에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 추가 실시예에 대한 부분 확대 단면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛를 이용하여 중공샤프트를 침전로 지그유닛에 지지시키는 과정에 대한 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 중공샤프트용 침탄로(1000)(carburizing furnace)에 대한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 침탄로(1000)는, 챔버(100)와, 상기 챔버(100)을 한정하는 본체부(200)와, 상기 본체부(200)의 상부를 개폐하는 덮개부(300)와, 상기 덮개부(300)를 상기 본체부(200)에 대해 승강시키는 승강부(400)와, 상기 챔버(100) 내부에 배치되어 침탄하고자 하는 대상인 중공샤파트를 거치 및/또는 지지하는 침탄로 지그유닛(500)을 포함한다.

도면에 도시되진 않았지만, 상기 본체부(200)의 측면 및/또는 바닥부(510)에는 열선 및/또는 열 공급부가 구비되고, 이로 인해 상기 챔버(100) 내부를 고온 상황으로 형성하여 침탄 공정을 진행할 수 있다.

상기 덮개부(300)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 본체부(200)에 대한 상대적인 상하운동으로 상기 본체부(200)의 상부를 개폐하도록 구성된다.

물론, 변형 실시예로서, 상기 덮개부(300)는 상기 본체부(200)의 측면에 대해 힌지방식으로 결합되어 상기 본체부(200)의 측면을 개폐하도록 구성될 수도 있다.

상기 침탄로 지그유닛(500)은 침탄하고자 하는 대상인 중공샤프트(S)를 상기 챔버(100) 내부에서 안정적으로 거치 및/또는 지지할 수 있도록 구성된다.

침탄공정 진행 중 중공샤프트(S)가 상기 챔버(100) 내부에 안정적으로 지지되지 못할 경우, 중공샤프트(S)의 외주면에 균일한 침탄층이 형성되지 못하기 때문이다.

특히, 차량의 등속조인트 어셈블리를 구성하는 드라이브 샤프트용 중공샤프트(S)의 경우, 내구성 및 강성 이외에도 반복적인 비틀림에 대한 우수한 피로 강도가 요구되는 바, 상기 중공샤프트(S)는 외부면만 침탄처리되어야 하며, 내부 및/또는 내측면에는 인성 저하를 방지하기 위하여 침탄이 이루어지지 않아야 한다.

이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)에 대하여 구체적으로 기술하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)의 단위유닛에 대한 개략적인 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)에 대한 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 4의 'A'부분에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 6a는 도 4의 'B'부분에 대한 개략적인 부분 확대 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 추가 실시예에 대한 부분 확대 단면도이다.

참고로, 상기 중공샤프트(S)는 기설정된 직경의 본체와, 상기 본체의 양단부에 위치하며 상기 기설절된 직경보다 작은 직경의 일단부(배치에 따라 상단부(S1))와 타단부(배치에 따라 하단부(S2))를 포함한다.

이때, 상기 중공샤프트(S)는 인발(drawing)가공을 통하여 본체를 성형한 후, 별도로 제조된 양단부(즉, 일단부(S1) 및 타단부(S2))를 상기 본체의 양단부에 용접 등을 통하여 결합하여 완성된다.

변형 실시예로서, 상기 중공샤프트(S)는 전체적으로 인발(drawing)가공을 통하여 성형된 후, 양단부의 스웨이징(swaging) 가공을 통하여 양단부의 직경을 축소시켜 일단부(S1) 및 타단부(S2)를 완성할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 상기 중공샤프트(S)는 양단부의 내측 모서리에 형성된 챔퍼(C)(chamfer)를 구비한다. 즉, 기존의 중공샤프트(S)에 대해 양단부의 내측 모서리에 챔퍼(C)가공을 실시한다.(도 4 내지 도 6b 참고)

이렇게 성형 완성된 중공샤프트(S)는 침탄로(1000) 내부에 지지되어 표면 침탄처리를 거친다.

도 2 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)은, 바닥부(510)와, 적어도 하나 이상의 지지봉(520)과, 하부 밀폐부(530)와, 상부 밀폐부(540)를 포함한다.

상기 바닥부(510)는 상기 침탄로 지그유닛(500)의 전체적인 지지부를 형성하며, 전체적으로 평평한 판형 부재로 구성된다.

상기 바닥부(510)는 침탄로(1000) 내부에서 반복적인 고온 상황을 겪는 부분이므로 열팽창 및 수축으로 인한 변형이 방지되어야 하는 바, 내열강(heat resisting steel)으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 4 내지 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 바닥부(510)는 상기 지지봉(520)의 하단부가 결합되는 결합홈(511)을 포함한다.

상기 결합홈(511)은 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 결합홈(511)은 내측면에 나사산이 형성된다.

상기 결합홈(511)의 나사산은 후술할 지지봉(520)의 외주면에 형성되는 이송나사산(521)에 대응되게 형성되며, 이로 인해 상기 지지봉(520)의 하단부는 상기 바닥부(510)에 대해 탈착가능하게 결합될 수 있다.

이렇게 상기 지지봉(520)을 상기 바닥부(510)에 탈착가능하게 결합되도록 구성함으로써, 후술할 중공샤프트(S)를 침전로 지그유닛에 지지시키는 과정(도 7a 내지 도 7e 참고)을 실행할 때 하부 밀폐부(530) 및 지지봉(520)을 바닥부(510)에 용이하게 결합 및/또는 배치할 수 있도록 할 수 있다.

추가 실시예로서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 바닥부(510)는 상기 바닥부(510)는 상기 하부 밀폐부(530)의 위치에 대응되는 위치에서 후술할 하부 원뿔대 형상부(531)의 하부면에 대응되는 면적을 가지는 소정 깊이의 오목홈(512)을 포함한다.

이렇게 바닥부(510)에 오목홈(512)을 포함함으로써, 하부 밀폐부(530)의 저면과 바닥부(510)의 상부면 사이의 밀폐성을 향상시키고, 특히 도 7b 및 도 7c와 달리 바닥부(510)에 하부 밀폐부(530)를 먼저 안착시킨 후 지지봉(520)을 결합하는 경우 작업자가 바닥부(510)에 하부 밀폐부(530)를 배치할 때 바닥부(510)에 대한 하부 밀폐부(530)의 위치를 정확하고 용이하게 정렬시킬 수 있다.

도 2 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 지지봉(520)은 상기 바닥부(510)에 수직방향으로 적어도 한 개 이상 구비된다.

상기 지지봉(520)은 상기 중공샤프트(S)를 관통하여 상기 중공샤프트(S)를 수직방향으로 지지하도록 구성된다.

이렇게 중공샤프트(S)를 수직방향으로 지지하는 지지봉(520)을 포함함으로써, 상기 중공샤프트(S)가 수평방향으로 지지될 경우 발생할 수 있는 중공샤프트(S) 자체 하중으로 인한 쳐짐 현상을 방지할 수 있다.

특히, 침탄로(1000) 내부의 고온 상황에서 중공샤프트(S)가 수평방향으로 지지될 경우 쳐짐 현상이 더욱 심하게 발생할 수 있는데, 본 발명은 지지봉(520)을 통하여 중공샤프트(S)를 수직방향으로 지지함으로써 이러한 자체 하중으로 인한 쳐짐 현상 및 중공샤프트(S)의 열변형을 방지할 수 있다.

상기 지지봉(520)은 내열강(heat resisting steel)으로 이루어진다.

이렇게 상기 지지봉(520)을 내열강(heat resisting steel)으로 구성함으로써, 침탄로(1000) 내부의 고온상황에서 지지봉(520)의 열변형을 최소화할 수 있다.

그리고, 상기 지지봉(520)은 외주면에서 상기 지지봉(520)의 길이방향을 따라서 형성되는 이송나사산(521) 또는 나사산을 구비한다. 상기 이송나사산(521)은 상기 지지봉(520)의 길이방향 전체에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다.

상기 지지봉(520)의 나사산은 상기 바닥부(510)의 결합홈(511)에 형성된 나사산과 대응되게 형성되고, 동시에 후술할 이송너트부(541)의 체결공(541a)에 구비된 나사산과 대응되게 형성된다.

특히, 상기 지지봉(520)의 나사산은 후술할 이송너트부(541)의 상하 이동 경로를 가이드하고, 이송너트부(541)의 상하 이동으로 인해 지지봉(520)에 거치된 중공샤프트(S)의 상단부(S1)를 하부방향으로 가압할 수 있도록 한다.

즉, 상기 지지봉(520)은 바닥부(510)의 결합홈(511) 및 이송너트부의 체결공(541a)과 나사산 체결되도록 구성된다.

도 2 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 밀폐부(530)는 상기 중공샤프트(S)의 하단부(S2)를 지지 및 밀폐하도록 구성되고, 상기 상부 밀폐부(540)는 상기 중공샤프트(S)의 상단부(S1)를 밀폐하도록 구성된다.

이렇게 상부 밀폐부(540)와 하부 밀폐부(530)를 포함함으로써, 중공샤프트(S) 내부 및/또는 내측면이 침탄 표면처리되는 것을 방지할 수 있어 중공 샤프트의 피로 강도를 저하시키지 않고 유지될 수 있도록 하며, 동시에 중공샤프트(S)의 외주면을 침탄 표면처리할 수 있어 중공샤프트(S)의 내구성 및/또는 강성을 향상시킬 수 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 밀폐부(530)는 상기 지지봉(520)이 관통하는 관통공(533)을 포함한다.

그리고, 상기 하부 밀폐부(530)는 상기 지지봉(520)의 하부를 둘러싸도록 배치되어 상기 지지봉(520)의 하부와 함께 상기 중공샤프트(S)의 하단부(S2)를 지지 및 밀폐하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 하부 밀폐부(530)는, 하부에서 상부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 하부 원뿔대 형상부(531)와; 상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉(520)의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통공(533);을 포함한다.

상기 하부 원뿔대 형상부(531)는 테이퍼진(tapered) 측면(532)을 포함하고, 상기 테이퍼진 측면(532)은 중공샤프트(S)의 타단부(하단부(S2))의 내측면에 형성된 챔퍼(C)에 맞닿도록 대응되게 형성된다.

바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부(531)는 상기 챔퍼(C)와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면(532)을 구비할 수 있다.

이렇게 상기 하부 원뿔대 형상부(531)가 상기 챔퍼(C)와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면(532)을 구비하도록 함으로써, 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(532)과 각 챔퍼(C)가 면접촉할 수 있도록 하고, 이로 인해 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(532)과 각 챔퍼(C) 사이의 접촉면적 및/또는 밀폐면적을 증대시켜 밀폐안정성을 확보할 수 있다.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 밀폐부(540)는 상기 지지봉(520)의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 체결공(541a)을 포함한다.

그리고, 상기 상부 밀폐부(540)는 상기 지지봉(520)의 상부와 함께 상기 중공샤프트(S)의 상단부(S1)를 밀폐하고 동시에 상기 상단부(S1)를 하부방향으로 가압하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 상부 밀폐부(540)는 상부 원뿔대 형상부(542)와, 관통공(542b)과, 이송너트부(541)를 포함한다.

상기 상부 원뿔대 형상부(542)는 상부에서 하부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 형상을 구비한다.

즉, 상기 상부 원뿔대 형상부(542)는 테이퍼진(tapered) 측면(542a)을 포함하고, 상기 테이퍼진 측면(542a)은 중공샤프트(S)의 일단부(상단부(S1))의 내측면에 형성된 챔퍼(C)에 맞닿도록 대응되게 형성된다.

바람직하게는, 상기 상부 원뿔대 형상부(542)는 상기 챔퍼(C)와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면(542a)을 구비할 수 있다.

이렇게 상기 상부 원뿔대 형상부(542)가 상기 챔퍼(C)와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면(542a)을 구비하도록 함으로써, 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(542a)과 각 챔퍼(C)가 면접촉할 수 있도록 하고, 이로 인해 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(542a)과 각 챔퍼(C) 사이의 접촉면적 및/또는 밀폐면적을 증대시켜 밀폐안정성을 확보할 수 있다.

상기 관통공(542b)은 상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉(520)의 외경보다 큰 내경을 가지도록 구성된다.

상기 이송너트부(541)는 상기 상부 원뿔대 형상부(542)의 상부에 결합되어 상기 상부 원뿔대 형상부(542)와 함께 회전하도록 구성된다.

그리고, 상기 이송너트부(541)는 체결공(541a)을 포함하고, 상기 체결공(541a)에는 상기 지지봉(520)의 나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 있다.

즉, 상기 이송너트부(541)는 상기 이송너트부(541)의 회전 방향에 따라 상기 지지봉(520)의 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성되며, 상기 이송너트부(541)는 상기 지지봉(520)의 하부 방향으로 이동하는 경우 상부 원뿔대 형상부(542)를 하부로 이동시켜 중공샤프트(S)의 상단부(S1) 내측 모서리부의 챔퍼(C)를 가압한다.

바람직하게는, 상기 이송너트부(541)는 내열강(heat resisting steel)으로 이루어질 수 있다.

이렇게 상기 이송너트부(541)를 내열강(heat resisting steel)으로 구성함으로써, 침탄로(1000) 내부의 고온상황에서 이송너트부(541)가 열변형하는 것을 최소화할 수 있다.

전술한 바와 같이, 중공샤프트(S)의 내측 모서리에 형성된 챔퍼(C)와 상부 밀폐부(540) 및 하부 밀폐부(530)에서 상기 챔퍼(C)에 대응되게 구비되는 원뿔대 형상부와 이송너트부(541)를 포함함으로써, 이송너트부(541)를 회전시켜 하강시킴으로서 상부 밀폐부(540)의 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(542a)이 중공샤프트(S)의 일단부(즉, 상단부(S1))의 챔퍼(C)를 가압하고, 이러한 가압력으로 인해 중공샤프트(S)의 타단부(즉, 하단부(S2))의 챔퍼(C)가 하부 밀폐부(530)의 원뿔대 형상부의 테이퍼진 측면(532)을 가압할 수 있다.

따라서, 본 발명은 이송너트부(541)의 회전만으로, 중공샤프트(S)의 양단부를 각 밀폐부로 용이하게 밀폐할 수 있다.

또한, 본 발명은 중공샤프트(S)에의 챔퍼(C)가공 과정과 원뿔대 형상부의 금형 가공과정만 실행하면 되므로, 기존의 중공샤프트(S)의 지그유닛에 비해 추가 설계 비용 및 추가 가공 비용을 최소화하면서 중공샤프트(S)의 내측 침탄과정을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 이러한 단순한 형상으로 인해, 본 발명은 침탄 공정이 반복되더라도 상부/하부 밀폐부(530) 및 중공샤프트(S)의 열변형이 최소화될 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 중공샤프트(S)의 챔퍼(C)와 원뿔대 형상부로 인해, 상기 중공샤프트(S)를 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)에 지지 및 고정하는 과정만 실행하면 상기 중공샤프트(S)와 상기 지지봉(520)이 용이하게 동심으로 배치될 수 있도록 할 수 있고, 이러한 동심 배치로 인해 침탄로(1000) 내부에 배치되는 전체 중공샤프트(S)들이 균일하게 침탄 표면처리될 수 있도록 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상기 상부 원뿔대 형상부(542)는 전체가 구리로 이루어질 수 있다.

이렇게 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상부 원뿔대 형상부(542) 전체를 구리로 구성함으로써, 표면이 침탄되지 않는 구리의 특성으로 인해 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상부 원뿔대 형상부(542)가 침탄되는 것을 방지할 수 있고 그 결과 표면 침탄처리 과정이 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상부 원뿔대 형상부(542)를 경유하여 이에 접촉하는 중공샤프트(S)의 내측면으로 전파되는 것을 방지할 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상기 상부 원뿔대 형상부(542)는, 내열강으로 이루어진 심부와, 상기 심부의 표면 전체에 또는 적어도 테이퍼진(taepered) 측면에 구비되는 구리도금층을 포함하도록 구성될 수 있다.

이로 인해, 고가인 구리의 사용량을 절감하면서, 동시에 표면 침탄처리 과정이 하부 원뿔대 형상부(531) 및 상부 원뿔대 형상부(542)를 경유하여 이에 접촉하는 중공샤프트(S)의 내측면으로 전파되는 것을 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 하부 원뿔대 형상부(531)와 상부 원뿔대 형상부(542) 및/또는 그 표면을 탄소강으로 이루어진 중공샤프트(S)보다 낮은 경도 및 강도를 가지는 구리로 구성함으로써, 심부의 회전으로 인해 하부 원뿔대 형상부(531)와 상부 원뿔대 형상부(542)의 테이퍼진 측면과 중공샤프트(S)의 챔퍼(C) 사이의 가압으로 인해 구리로 된 하부 원뿔대 형상부(531)와 상부 원뿔대 형상부(542)가 일부 소성변형되어 챔퍼(C)에 압착될 수 있고, 그 결과 중공샤프트(S)의 양단부에 대한 밀폐성을 보다 더 향상시킬 수 있다.

도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 중공샤프트용 침탄로 지그유닛(500)를 이용하여 중공샤프트(S)를 침전로 지그유닛에 지지시키는 과정에 대한 개략도이다.

우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 바닥부(510)를 준비한다.

이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 바닥부(510)의 결합홈(511)에 지지봉(520)의 하단부를 나사산 체결시킨다.

이후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 지지봉(520)의 하부에 및/또는 상기 바닥부(510)의 상부면에 하부 밀폐부(530)를 배치한다.

이때, 상기 지지봉(520)은 상기 하부 밀폐부(530)의 관통공(533)을 관통하며, 이로 인해 상기 하부 밀폐부(530)는 상기 지지봉(520)의 하단부를 둘러싸도록 배치된다.

추가 실시예로서, 상기 지지봉(520)의 하부에 및/또는 상기 바닥부(510)의 상부면에 하부 밀폐부(530)를 배치하는 과정과, 상기 바닥부(510)의 결합홈(511)에 지지봉(520)의 하단부를 나사산 체결시키는 과정은 순서가 바뀌어 실행될 수 있다.

이후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 지지봉(520)이 상기 중공샤프트(S)를 관통하도록 상기 중공샤프트(S)를 상기 지지봉(520)에 거치한다.

이로 인해, 상기 중공샤프트(S)의 하단부(S2)는 하부 밀폐부(530)의 상부에 배치되고, 하부 원뿔대 형상부(531)의 테이퍼진 측면(532)이 상기 중공샤프트(S)의 하단부(S2)의 챔퍼(C)와 맞닿게 된다.

바람직하게는, 상기 중공샤프트(S)를 상기 지지봉(520)에 거치하는 과정 전에, 상기 중공샤프트(S)의 양단부의 내측 모서리에 챔퍼(C)를 가공하는 챔퍼(C)가공단계를 실행할 수 있다.

이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 이송너트부(541)를 회전시켜 상부 밀폐부(540)를 하부방향으로 이동시킨다.

이후, 이송너트부(541)를 계속 회전시켜 상부 원뿔대 형상부(542)의 테이퍼진 측면(542a)이 중공샤프트(S)의 상단부(S1)에 형성된 챔퍼(C)를 가압하게 한다.(도 5 참고)

이로 인해, 중공샤프트(S)의 하단부(S2)에 형성된 챔퍼(C)가 하부 원뿔대 형상부(531)의 테이퍼진 측면(532)을 가압하게 되며(도 6a 및 도 6b 참고), 상부 원뿔대 형상부(542)의 테이퍼진 측면(542a)과 중공샤프트(S)의 상단부(S1)에 형성된 챔퍼(C)가 서로 압착 및/또는 밀착되고, 동시에 중공샤프트(S)의 하단부에 형성된 챔퍼(C)와 하부 원뿔대 형상부(531)의 테이퍼진 측면(532)이 서로 압착 및/또는 밀착되어 중공샤프트(S) 내부 공간의 밀폐성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1000 : 침탄로
100 : 챔버
200 : 본체부
300 : 덮개부
400 : 승강부
500 : 중공샤프트용 침탄로 지그유닛
510 : 바닥부
511 : 결합홈
512 : 오목홈
520 : 지지봉
521 : 이송나사산
530 : 하부 밀폐부
531 : 하부 원뿔대 형상부
532 : 테이퍼진 측면
533 : 관통공
540 : 상부 밀폐부
541 : 이송너트부
541a : 체결공
542 : 상부 원뿔대 형상부
542a : 테이퍼진 측면
542b : 관통공
S : 중공샤프트
S1 : 일단부 또는 상단부
S2 : 타단부 또는 하단부
C : 챔퍼

Claims

침탄로 내부에서 침탄하고자 하는 대상인 중공샤프트를 지지하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛으로서,
바닥부와; 상기 바닥부에 수직방향으로 구비되고, 상기 중공샤프트를 관통하여 수직방향으로 지지하는 적어도 하나 이상의 지지봉;을 포함하며,
상기 중공샤프트의 하단부를 지지 및 밀폐하는 하부 밀폐부와;
상기 중공샤프트의 상단부를 밀폐하는 상부 밀폐부;를 더 포함하고,
상기 지지봉은 상기 지지봉의 길이방향을 따라서 형성되는 나사산을 구비하고,
상기 하부 밀폐부는 상기 지지봉이 관통하는 관통공을 포함하고, 상기 지지봉의 하부를 둘러싸도록 배치되어 상기 지지봉의 하부와 함께 상기 중공샤프트의 하단부를 지지 및 밀폐하며,
상기 상부 밀폐부는 상기 지지봉의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 체결공을 포함하고, 상기 지지봉의 상부와 함께 상기 중공샤프트의 상단부를 밀폐하고 동시에 상기 상단부를 하부방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
삭제
제1항에 있어서,
상기 바닥부는 상기 지지봉의 하단부가 결합되는 결합홈을 포함하고,
상기 지지봉은 상기 결합홈에 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
삭제
제1항에 있어서,
상기 중공샤프트는 양단부의 내측 모서리에 형성된 챔퍼(chamfer)를 구비하며,
상기 하부 밀폐부는,
하부에서 상부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 하부 원뿔대 형상부와;
상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통공;을 포함하고,
상기 상부 밀폐부는,
상부에서 하부방향으로 갈수록 수평 직경이 감소하는 상부 원뿔대 형상부와;
상기 원뿔대 형상부의 중심을 관통하며 상기 지지봉의 외경보다 큰 내경을 가지는 관통공과;
상기 상부 원뿔대 형상부의 상부에 결합되어 상기 상부 원뿔대 형상부와 함께 회전하며, 상기 지지봉의 나사산에 대응되는 나사산이 형성된 체결공을 포함하는 이송너트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
제5항에 있어서,
상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는 상기 챔퍼와 동일한 경사각도를 가지는 테이퍼진(tapered) 측면을 구비하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
제5항에 있어서,
상기 바닥부, 상기 지지봉 및 상기 이송너트부는 내열강(heat resisting steel)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
제5항에 있어서,
상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는 전체가 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
제5항에 있어서,
상기 하부 원뿔대 형상부 및 상기 상부 원뿔대 형상부는, 내열강으로 이루어진 심부와, 상기 심부의 표면 전체에 또는 적어도 테이퍼진(taepered) 측면에 구비되는 구리도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.
제5항에 있어서,
상기 바닥부는 상기 하부 밀폐부의 위치에 대응되는 위치에서 상기 하부 원뿔대 형상부의 하부면에 대응되는 면적을 가지는 소정 깊이의 오목홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공샤프트용 침탄로 지그유닛.