KR20130105089A - 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해연마후 아노다이징 공정을 실시하여, 아노다이징의 두께를 줄여 제조시간을 줄일 수 있는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법은, 오일의 유량과 압력을 제어하기 위해 자동변속기에 구비되는 밸브 바디(10)에서, 상기 밸브 바디(10)의 몸체(11)(12)에 삽입되어 왕복운동하면서 상기 몸체(11)(12)에 형성된 오일 유로를 개폐하는 밸브 스풀(13)을 제조하는 방법에 있어서, 정해질 길이를 갖는 봉재를 선반으로 선삭하여 밸브 스풀(13)의 형태로 가공하는 선삭가공단계(S110)와, 전해연마를 통하여 선삭이 완료된 밸브 스풀(13)의 표면을 연마하는 전해연마단계(S120)와, 전해연마된 밸브 스풀(13)의 표면에 산화층이 형성되도록 아노다이징 처리하는 아노다이징단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법{Manufacturing method for valve spool of automatic transmission}

본 발명은 자동변속기용 밸브 스풀을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해연마후 아노다이징 공정을 실시하여, 아노다이징의 두께를 줄여 제조시간을 줄일 수 있는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법에 관한 것이다.

차량의 자동변속기에는 변속이 자동으로 이루어지도록 하기 위해서, 각 마찰요소에 요구되는 오일량과 압력을 적절하게 공급하기 위해서, 밸브바디를 구비하고 있다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 밸브 바디(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 몸체(11)와 하부 몸체(12)에 몸체를 형성하고, 상기 몸체의 내부에 오일유량과 압력을 제어하는 밸브 스풀(13)을 복수로 구비한다.

이때, 상기 밸브 스풀(13)은 밸브 바디(10)의 내부에서 오일량, 유압 제어를 위해서 왕복운동을 하면서, 상기 밸브 바디(10)의 몸체에 형성된 유로를 개폐한다.

이를 위해서, 상기 밸브 스풀(13)은 상부 몸체(11), 하부 몸체(12)의 내부에 삽입되었을 때, 적절한 간극을 유지해야 하고, 상기 밸브 스풀(13)은 마모, 파손되지 않아야 한다.

이를 위해서, 종래 기술에 따른 자동변속기의 밸브 스풀은 제작의 용이성, 내마모성의 문제를 해결하기 위해서, 쾌삭강재를 재질로 하였으나, 최근에는 알루미늄합금을 다이캐스팅으로 제작하고 있다.

밸브 스풀(13)의 재질이 알루미늄 합금으로 되면서, 역시 알루미늄 합금으로 제조되는 밸브 바디(10)의 몸체(11)(12)와의 열팽창 차이에 의한 간극변화를 줄이기 위해서, 상기 밸브 스풀(13)은 외부에 아노다이징(anodizing) 가공을 통하여 경질산화층이 형성되도록 한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 자동변속기의 밸브 스풀의 제조과정을 살펴보면, 선삭에 의해서 밸브 스풀(13)의 형태를 가공하는 단계(S210)와, 약 60분 정도 선삭된 밸브 스풀(13)을 아노다이징 처리하는 단계(S220)와, 아노다이징 처리된 밸브 스풀(13)의 표면을 연삭하는 단계(S230)로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같이 밸브 스풀(13)의 외부에 아노다이징 처리를 하는 경우에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 스풀(13)의 모서리부분에 크랙이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 모서리 부분에서는 밸브 스풀(13)의 모재(21)도 기준선(23)을 기준으로 하여 내부에 비하여 외부가 변형이 많이 되고, 이를 반영하여 아노다이징에 의한 산화층(22)도 변형이 되는 바, 모재(21)보다 외측에 위치하는 산화층(22)에서 쉽게 크랙이 발생하게 되고, 이로 인하여 밸브 스풀(13)의 작동시 문제를 유발하게 된다.

또한, 선삭에 의해서 표면의 고르게 연삭되지 않은 상태에서 아노다이징 처리한 후, 연삭을 거치게 되므로 연삭을 위해서 아노다이징에 의한 산화층의 두께를 정도까지 형성해야하므로, 아노다이징에 많은 시간에 소요되고, 산화층(22)의 두께가 두꺼워서 열팽창, 열수축에 의한 균열에도 취약한 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '슬라이드스풀형 밸브'에 관한 것으로서, 밸브몸체가 사출금형에 의한 양산이 가능한 구조로 하되, 내부에 밸브실이 형성되도록 하는 인서트물이 아노다이징 처리된 슬라이드스풀형 밸브에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2005-0031353 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 종전의 자동변속기의 밸브 스풀과 동일한 성능을 유지하면서도 생산공정을 단순화시킬 수 있는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법은, 오일의 유량과 압력을 제어하기 위해 자동변속기에 구비되는 밸브 바디(10)에서, 상기 밸브 바디(10)의 몸체(11)(12)에 삽입되어 왕복운동하면서 상기 몸체(11)(12)에 형성된 오일 유로를 개폐하는 밸브 스풀(13)을 제조하는 방법에 있어서, 정해질 길이를 갖는 봉재를 선반으로 선삭하여 밸브 스풀(13)의 형태로 가공하는 선삭가공단계(S110)와, 전해연마를 통하여 선삭이 완료된 밸브 스풀(13)의 표면을 연마하는 전해연마단계(S120)와, 전해연마된 밸브 스풀(13)의 표면에 산화층이 형성되도록 아노다이징 처리하는 아노다이징단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 아노다이징단계(S130)에서는, 상기 밸브 스풀(13)을 15분 내지 25분 동안 아노다이징 처리하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 아노다이징단계(S130)에서 형성되는 산화층의 두께는 5 μm 내지 15 μm인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법에 따르면, 아노다이징에 의해서 형성되는 산화층의 두께를 얇게 함으로써, 아노다이징 처리에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

또한, 아노다이징 후에 연삭과정에 생략되고, 아노다이징 이전에 전해연마를 통해서 표면 연마가 수행되므로, 표면 연마에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

상기와 같이, 아노다이징과 표면연마에 소요되는 시간을 줄임으로써, 자동변속기용 밸브 스풀의 제조에 소요되는 시간을 줄여 생산성이 향상된다.

도 1은 자동변속기용 밸브바디의 외관을 촬영한 사진,
도 2는 자동변속기용 밸브바디를 분해한 상태를 도시한 사시도,
도 3은 종래기술에 따른 자동변속기용 밸브스풀의 제조방법을 도시한 순서도,
도 4는 종래기술에 따른 자동변속기용 밸브스풀의 제조방법에 의한 모서리부분의 확대 촬영한 전자현미경 사진,
도 5는 종래기술에 따른 자동변속기용 밸브스풀의 제조방법에 의한 모서리부의 변형을 모식화한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 자동변속기용 밸브스풀의 제조방법을 도시한 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 자동변속기용 밸브스풀의 제조방법에 의한 모서리부분의 확대 촬영한 전자현미경 사진.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법은, 봉재를 선삭하여 밸브 스풀(13)의 형태로 가공하는 선삭가공단계(S110)와, 전해연마를 통하여 선삭된 밸브 스풀(13)의 표면은 연마하는 전해연마단계(S120)와, 전해연마된 밸브 스풀(13)의 표면을 산화층이 형성되도록 아노다이징 처리하는 아노다이징단계(S130)를 포함한다.

선삭가공단계(S110)는 알루미늄 합금 재질의 봉을 선반을 통하여 밸브 스풀(13)의 형태를 가공한다. 상기 밸브 스풀(13)은 밸브 바디(10)의 몸체(11)(12)에 삽입되어 왕복운동하는 것으로서, 대략 전체 길이에 대하여 단면이 원형을 가지므로, 선반을 통하여 봉의 외부를 절삭하여 밸브 스풀(13)의 형태를 가공한다.

선삭가공단계(S110) 이후에는 전해연마단계(S120)가 수행된다.

전해연마단계(S120)에서는 선삭에 의해서 1차 가공된 밸브 스풀(13)의 표면을 전기화학적 연마과정인 전해연마에 의해서 표면연마를 실시한다. 전해연마(Electrolytic Polishing)는 전해액속에서 피연마체의 미세한 돌출부를 미세한 홈 부분보다 더 많이 용해시켜 표면을 연마하는 과정으로서, 외관이 양호하고, 금속표면에 미세하게 부착된 이물질이 제거되며, 기계연마에 비해 평활한 금속표면을 형성하고, 가공 표면에 가공 경화층을 생성하지 않기 때문에 잔류응력이 거의 없는 특성을 갖습니다.

따라서, 선삭에 의해서 1차 절삭된 밸브 스풀(13)을 전해 연마로 2차 연마함으로써, 별도의 가공없이 밸브 스풀(13)에 대한 절삭, 연마과정을 마칠 수 있다.

아노다이징단계(S130)는 선삭 및 전해연마에 의해서 가동된 밸브 스풀(13)의 표면에 아노다이징 처리를 하여 표면에 경질산화층이 형성되도록 한다. 이때, 밸브 스풀(13)의 표면은 이미 전해연마를 통해서 표면이 연마된 상태이므로, 종래기술과 같이 연삭을 위한 마진을 고려할 필요가 없으므로, 아노다이징에 의해 형성되는 경질산화층의 두께를 얇게 할 수 있다.

즉, 종래에는 아노다이징 가공후에 연삭하는 과정에 진행되어, 연삭에 의해 제거되는 두께도 아노다이징 가공에 의해서 산화층을 형성하여 불필요한 공정이 진행되어야 했으나, 본 발명에서는 상기와 같이 불필요한 공정이 없이, 전해연마 후에 아노다이징에 의한 산화층 형성으로 불필요한 공정이 없어도 된다.

따라서, 아노다이징에 의해서 형성되는 산화층의 두께를 얇게 할 수 있고, 이로 인하여 제조시간을 대폭 절감시킬 수 있다.

본 발명에서는 아노다이징에 의해 형성되는 경질산화층이 연삭에 의해 제거되지 않을 뿐만 아니라, 전해연마에 의해서 이미 표면연마가 완료된 밸브 스풀(13) 상에 경질산화층이 형성되는 것이므로, 경질산화층의 두께는 수 μm 정도면 충분한 것으로서, 예컨대, 5 μm 내지 15 μm 정도면 충분하다. 이러한 두께를 형성하기 위한 아노다이징 가공시간은 20분 내외, 구체적으로는 15분 내지 25분이면 충분히 상기 두께의 경질산화층을 형성할 수 있다.

아울러, 아노다이징 가공이 최후의 가공단계이기 때문에 도 7에 도시된 바와 같이, 조직을 확대하여 촬영하여 보면, 모재와 산화층의 조직이 균일하고 균열이 발생하지 않았음을 알 수 있다.

10 : 밸브 바디 11 : 상부 몸체
12 : 하부 몸체 13 : 밸브 스풀
21 : 모재 22 : 산화층

Claims (3)

1. 오일의 유량과 압력을 제어하기 위해 자동변속기에 구비되는 밸브 바디에서, 상기 밸브 바디의 몸체에 삽입되어 왕복운동하면서 상기 몸체에 형성된 오일 유로를 개폐하는 밸브 스풀을 제조하는 방법에 있어서,
   정해질 길이를 갖는 봉재를 선반으로 선삭하여 밸브 스풀의 형태로 가공하는 선삭가공단계와,
   전해연마를 통하여 선삭이 완료된 밸브 스풀의 표면을 연마하는 전해연마단계와,
   전해연마된 밸브 스풀의 표면에 산화층이 형성되도록 아노다이징 처리하는 아노다이징단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 아노다이징단계에서는,
   상기 밸브 스풀을 15분 내지 25분 동안 아노다이징 처리하는 것을 특징으로 하는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 아노다이징단계에서 형성되는 산화층의 두께는 5 μm 내지 15 μm인 것을 특징으로 하는 자동변속기용 밸브 스풀의 제조방법.

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