KR20140072252A - 중공형 드라이브 샤프트 및 그 제작방법 - Google Patents

중공형 드라이브 샤프트 및 그 제작방법

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KR20140072252A
KR20140072252A KR1020120136700A KR20120136700A KR20140072252A KR 20140072252 A KR20140072252 A KR 20140072252A KR 1020120136700 A KR1020120136700 A KR 1020120136700A KR 20120136700 A KR20120136700 A KR 20120136700A KR 20140072252 A KR20140072252 A KR 20140072252A
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김현욱
홍성욱
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현대다이모스(주)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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Abstract

본 발명은 중공형 드라이브 샤프트에 관한 것으로, 자동차의 엔진 구동력을 트랜스미션을 거쳐 휠에 전달하는 드라이브 샤프트에 있어서, 실린더형 파이프로 구성되는 중공축부, 상기 중공축부의 양 끝단에 각각 결합하고, 중실축으로 형성되며, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈을 포함하는 복수의 스플라인부를 포함함으로써, 스플라인 가공을 냉간압출 방식으로 하여 가공의 효율성을 증대하고, 냉간압출 방식으로 형성되는 중공축으로 구성되어 재료비를 절감할 수 있으며, 중량이 저감되어 차량의 연비를 증대할 수 있는 것이다.

Description

중공형 드라이브 샤프트 및 그 제작방법 {HOLLOW DIRIVE SHAFT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 중공형 드라이브 샤프트 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 드라이브 샤프트 내부를 중공축으로 형성하여 원가 절감 및 중량 저감으로 인한 연비를 증대할 수 있는 중공형 드라이브 샤프트 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 엔진 동력은 변속기를 거쳐 드라이브 샤프트를 통해 구동휠로 전달된다. 이러한 드라이브 샤프트는 변속기에서 전달되는 회전력을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에 강한 비틈림을 견디도록 충분한 내구성을 갖추기 위해서 환봉형상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 종래의 드라이브 샤프트는 다음과 같은 기계적 가공을 통하여 제작되었다.
드라이브 샤프트는 내부가 꽉 찬 솔리드형 바에 성형을 가하여 사용하기 때문에 드라이브 샤프트의 중량이 무겁다. 또한, 솔리드형 바의 양 끝단은 변속기의 출력측과 구동휠로 연결될 수 있도록 스플라인 홈을 구비한다. 이러한 스플라인 홈은 기계적 가공으로 형성한다.
드라이브 샤프트는 중실축으로 구성되고 양 끝단에 스플라인 홈을 구비할 수 있으며, 이러한 드라이브 샤프트는 한국공개특허 공개번호 10-2005-0006343호 및 한국등록특허 등록번호 10-0705535호에 개시되어 있다.
도 1은 종래의 드라이브 샤프트의 스플라인 홈을 가공하기 전 상태를 설명하는 도면이고, 도 2는 도 1의 드라이브 샤프트의 스플라인 홈이 가공된 상태를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 드라이브 샤프트(100)는 단조로 형성될 수 있는 환봉으로 구성되는 축부(110), 축부(110)의 양 끝단에 형성되는 스플라인 홈(120)을 포함한다. 또한, 스플라인 홈(120)의 인근에 베어링부(130)를 더 포함한다.
스플라인 홈(120)과 베어링부(130)는 기계적 가공으로 형성해야 하므로 가공시간이 늘어나고 작업자들의 작업공수가 늘어가게 되어 생산의 비효율성을 제공하게 된다. 또한, 드라이브 샤프트(100)는 중실축으로 구성되어 고중량을 가지고, 무거운 중량에 의해 차량의 연비가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스플라인 가공을 냉간압출 방식으로 하여 가공의 효율성을 증대하여 가공비 절감 효과를 제공하는 중공형 드라이브 샤프트를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉간압출 방식으로 형성되는 중공축으로 구성되어 재료비를 절감할 수 있고, 중량이 저감되어 차량의 연비를 증대 효과를 제공하는 중공형 드라이브 샤프트를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차의 엔진 구동력을 트랜스미션을 거쳐 휠에 전달하는 드라이브 샤프트에 있어서, 실린더형 파이프로 구성되는 중공축부, 상기 중공축부의 양 끝단에 각각 결합하고, 중실축으로 형성되며, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈을 포함하는 복수의 스플라인부를 포함한다.
또한, 상기 중공축부는 냉간압출에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 스플라인부는 냉간압출에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 스플라인부는 상기 중공축부의 양 끝단에 각각 마찰용접 방식으로 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 스플라인부는 상기 중공축부와 결합하는 일단에서 이격된 위치에 베어링이 조립되는 베어링부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 실린더형 파이프로 구성되는 중공축부를 냉간압출하는 단계, 중실축으로 형성되고, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈을 포함하며, 일단에서 이격된 위치에 베어링이 조립되는 베어링부를 포함하는 복수의 스플라인부를 냉간압출하는 단계, 상기 중공축부의 양 끝단에 상기 복수의 스플라인부를 각각 마찰용접하여 결합하는 단계를 포함하는 중공형 드라이브 샤프트 제작방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 스플라인 가공을 냉간압출 방식으로 하여 가공의 효율성을 증대하여 가공비 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 냉간압출 방식으로 형성되는 중공축으로 구성되어 재료비를 절감할 수 있고, 중량이 저감되어 차량의 연비를 증대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 드라이브 샤프트의 스플라인 홈을 가공하기 전 상태를 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 드라이브 샤프트에 스플라인 홈이 가공된 상태를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 사시도.
도 4는 도 3의 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 분해도.
도 5는 도 3의 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 단면도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
참고로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 사시도이고, 도 4는 도 3의 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 분해도이며, 도 5는 도 3의 중공형 드라이브 샤프트를 설명하는 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참고하면 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 드라이브 샤프트(300)는 자동차의 엔진 구동력을 트랜스 미션(미도시됨)을 거쳐 구동휠(미도시됨)에 전달한다. 중공형 드라이브 샤프트(300)는 내부가 빈 실린더형 파이프 형태로 구성되는 중공축부(310) 및 중공축부(310)의 양 끝단에 각각 결합하는 복수의 스플라인부(320)를 포함한다.
중공축부(310)는 냉간압출 방식으로 제작된다. 중공축부(310)는 중심부가 비어있는파이프 형태로 냉간압출 되는 것이 바람직하다. 중공축부(310)는 강재로 되어 있는 강관을 사용하는 것이 바람직하다. 중공축부(310)는 냉간압출 방식의 소성가공을 통해 제조되기 때문에, 다양한 크기와 형상으로 제작할 수 있다.
또한, 중공축부(310)는 중심부가 비어있는 형태로 제작되어 중실축을 사용하는 것에 비해 중량이 가볍고, 차체의 중량을 줄이게 되어 연료효율을 향상시킬 수 있다. 중공축부(310)는 중공을 포함하므로, 중공의 부피만큼 재료비를 절감할 수 있다. 중공축부(310)는 냉간압출 방식으로 제작될 수 있고, 드릴링을 통해 중공을 형성하는 것에 비해 작업공수가 적게 들어 효율적으로 제작할 수 있고, 가공비를 절감할 수 있다.
복수의 스플라인부(320)는 중공축부(310)의 양끝단에 각각 결합하고, 중실축으로 형성되며, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈(321)을 포함한다. 복수의 스플라인부(320)는 금형을 이용해 냉간압출 방식으로 제작될 수 있다. 이러한 복수의 스플라인부(320)는 스플라인 홈(321)을 금형을 이용해 형성하므로, 스플라인 홈(321)을 가공하는 작업공수가 줄어들고, 가공비를 절감할 수 있다.
또한, 복수의 스플라인부(320)는 중공축부(310)의 양끝단에 마찰용접 방식으로 결합한다. 마찰용접은 마찰에 의한 발열(發熱)을 이용하여 금속과 금속, 금속과 플라스틱 등을 접착하는 방법으로 접착하고자 하는 곳만 고온으로 하면 되므로 나머지 부분을 가열할 필요가 없어 동력이 적게 들며 능률적이다.
마찰용접은 복수의 스플라인부(320) 중 하나를 전동기와 같은 것으로 고속 회전시키고, 용접하고자 하는 고정된 중공축부(310)를 접근시켜 2개의 부품이 접촉하면 마찰열이 발생한다. 이렇게 마찰열에 의해 온도가 상승하고, 적당한 온도가 되었을 때 회전을 멈추고, 2개의 부품을 눌러 용접시킨다.
이러한 마찰용접은 연강(軟鋼)과 연강을 마찰용접한 것은 인장강도(引張强度)가 원래의 연강과 같거나 그보다 강할 수 있다.
또한, 복수의 스플라인부(320)는 중공축부(310)와 결합하는 일단에서 이격된 위치에 베어링(미도시됨)이 조립되는 베어링부(322)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 중공형 드라이브 샤프트의 제작은 다음과 같은 순서로 이루어진다.
중공형 드라이브 샤프트(300)는 우선 실린더형 파이프로 구성되는 중공축부(310)를 냉간압출 방식으로 성형한다.
중공축부(310) 제작과는 별도로, 중실축으로 형성되고, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈(321)을 포함하며, 일단에서 이격된 위치에 베어링이 조립되는 베어링부(322)를 포함하는 복수의 스플라인부(320)를 냉간압출 방식으로 성형한다.
중공축부(310) 및 복수의 스플라인부(320)를 성형한 뒤, 중공축부(310)의 양 끝단에 복수의 스플라인부(320)를 각각 마찰용접하여 결합한다.
이러한 중공형 드라이브 샤프트 제작방법은 중공축부(310)와 스플라인 홈(321)을 구비하는 복수의 스플라인부(320)를 냉간압출 방식으로 성형하므로, 별도의 기계적 가공이 필요 없어 제작공수를 절감시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 드라이브 샤프트의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.
중공형 드라이브 샤프트(300)의 일단은 휠베어링 모듈(미도시됨)을 통해 구동휠에 연결되고, 다른 일단은 변속기의 출력측에 연결된다. 이러한 연결은 중공형 드라이브 샤프트(300)의 스플라인 홈(321)을 통해 스플라인 결합으로 연결될 수 있다.
중공형 드라이브 샤프트(300)는 변속기의 출력측으로부터 구동력을 전달받아 구동휠로 전달한다. 이때, 중공형 드라이브 샤프트(300)는 강한 회전력을 받으면서 고속으로 회전하기 때문에, 중공축부(310)가 강한 비틀림을 견디도록 충분한 내구성을 갖추기 위해 소정 두께를 유지한다.
중공형 드라이브 샤프트(300)는 냉간압출에 의해 중공축의 형태로 제작된다. 종래에 단조공법에 의해 제작되는 드라이브 샤프트는 양 끝단에 스플라인 홈을 선삭 가공의 후가공으로 성형하였기 때문에 드라이브 샤프트가 중실축으로 제작되어야 했다. 하지만 중공축 형태로 제작되는 중공형 드라이브 샤프트(300)는 중공축부(310)의 중공 형태로 인해 중량이 감소하고, 중량감소는 차량 중량 감소로 이어져 차량의 연비를 증대하는 효과가 있을 수 있다.
또한, 중공형 드라이브 샤프트(300)의 복수의 스플라인부(320)는 금형을 이용해 냉간압출 방식으로 스플라인 홈(321)을 성형하므로, 기계적 가공에 비해 작업공수가 감소하고, 가공비를 절감할 수 있다.
이러한 중공축부(310) 및 복수의 스플라인부(320)는 마찰용접 방식으로 결합한다. 마찰용접 방식 결합은 복수의 스플라인부(320) 중 하나를 전동기와 같은 것으로 고속 회전시키고, 용접하고자 하는 고정된 중공축부(310)를 접근시켜 2개의 부품이 접촉하면서 발생하는 마찰열에 의해 2개의 부품을 결합한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 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. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 종래의 드라이브 샤프트 110 : 축부
120 : 스플라인 홈 130 : 베어링부
300 : 중공형 드라이브 샤프트 310 : 중공축부
320 : 복수의 스플라인부 321 : 스플라인 홈
322 : 베어링부

Claims (6)

  1. 자동차의 엔진 구동력을 트랜스미션을 거쳐 휠에 전달하는 드라이브 샤프트에 있어서,
    실린더형 파이프로 구성되는 중공축부,
    상기 중공축부의 양 끝단에 각각 결합하고, 중실축으로 형성되며, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈을 포함하는 복수의 스플라인부;
    를 포함하는 중공형 드라이브 샤프트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공축부는
    냉간압출에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 중공형 드라이브 샤프트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스플라인부는
    냉간압출에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 중공형 드라이브 샤프트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스플라인부는
    상기 중공축부의 양 끝단에 각각 마찰용접 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 중공형 드라이브 샤프트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스플라인부는
    상기 중공축부와 결합하는 일단에서 이격된 위치에 베어링이 조립되는 베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 드라이브 샤프트.
  6. 실린더형 파이프로 구성되는 중공축부를 냉간압출하는 단계;
    중실축으로 형성되고, 외주면에 길이방향의 스플라인 홈을 포함하며, 일단에서 이격된 위치에 베어링이 조립되는 베어링부를 포함하는 복수의 스플라인부를 냉간압출하는 단계;
    상기 중공축부의 양 끝단에 상기 복수의 스플라인부를 각각 마찰용접하여 결합하는 단계를 포함하는 중공형 드라이브 샤프트 제작방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110126549A (zh) * 2019-04-26 2019-08-16 东风商用车有限公司 一种空心半轴及其制造方法

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