KR20150059668A - 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소재대비 두꺼운 다단형상을 가진 중공 샤프트의 경량화하여 제조하는, 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예는, 차량용 경량화된 리어 엑슬용 중공 샤프트를 제작함에 있어서,
소재가 되는 튜브(Tube)재를 소정의 길이만큼 절단하여 준비하는 예비단계;
상기 예비단계를 거친 튜브(Tube)재의 일단부를 국부가열하는 제 1 국부가열단계와;
상기 제 1 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제1차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 제1차 열간압축 래디얼 포징단계를 거친, 튜브(Tube)재의 타단부를 국부가열하는 제 2 국부가열단계와;
상기 제 2 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제2차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 열간압축 래디얼 포징단계를 거친 후 다단의 외경부를 정밀가공하는 가공단계;
상기 외경가공단계를 거친 후 고주파 열처리를 가하는 고주파 열처리단계;
상기 고주파 열처리단계를 거친 후 제품을 냉각시키고, 냉각시킨 제품의 공차 및 내경치수 등을 체크하는 후처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예는, 차량용 경량화된 리어 엑슬용 중공 샤프트를 제작함에 있어서,
소재가 되는 튜브(Tube)재를 소정의 길이만큼 절단하여 준비하는 예비단계;
상기 예비단계를 거친 튜브(Tube)재의 일단부를 국부가열하는 제 1 국부가열단계와;
상기 제 1 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제1차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 제1차 열간압축 래디얼 포징단계를 거친, 튜브(Tube)재의 타단부를 국부가열하는 제 2 국부가열단계와;
상기 제 2 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제2차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 열간압축 래디얼 포징단계를 거친 후 다단의 외경부를 정밀가공하는 가공단계;
상기 외경가공단계를 거친 후 고주파 열처리를 가하는 고주파 열처리단계;
상기 고주파 열처리단계를 거친 후 제품을 냉각시키고, 냉각시킨 제품의 공차 및 내경치수 등을 체크하는 후처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법을 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공(속이 빈)의 내경부를 가진 샤프트를 제조함에 있어서, 기존의 건 드릴링(Gun Drilling) 방식으로는 불가능한 다단의 내경부 성형을 가능하게 하면서도 샤프트의 경량화를 시킬 수 있는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래 차량의 중실형 리어 액슬용 샤프트는 철(Fe)을 기지로 하여 0.36 ~ 0.44 wt% 탄소(C), 0.15 ~0.35 wt% 규소(Si), 1.35 ~ 1.65 wt% 망간(Mn) 등을 포함하여 구성된다.
이러한 종래 리어 액슬용 샤프트는 기존의 건 드릴(Gun Drilling) 방식으로 제조된다.
즉, 먼저 열간단조로 Blank를 제작한 , 이 Blank를 건드릴 및 선삭 가공하여 리어 액슬용 샤프트의 형상 및 스플라인 등을 형성한 다음, 고주파를 이용하여 고주파 열처리로 마무리함으로써 리어 액슬용 샤프트가 제조된다.
또한, 건드릴 공법의 특성상 내경부 다단형상의 가공이 불가능하고 그 정도를 확보하기가 어렵우며, 차체의 중량이 상승할 뿐만 아니라, 리어 액슬용 샤프트가 회전할 때 공진이 발생하여 소음이 크게 발생하는 문제점이 있다.
본 실시 예의 목적은, 자동차의 리어 액슬용 샤프트를 제조함에 있어서, 경량화를 충족하고, 다단의 복잡한 형상 가공을 거친 이후에도 내경치수를 만족함으로써, 소음과 진동 등과 같은 NVH(Noise-Vibration-Harshness) 특성을 만족시키는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 실시 예에 의한 차량용 경량화된 리어 엑슬용 중공 샤프트를 제작함에 있어서, 소재가 되는 튜브(Tube)재를 소정의 길이만큼 절단하여 준비하는 예비단계; 상기 예비단계를 거친 튜브(Tube)재의 일단부를 국부가열하는 제 1 국부가열단계와; 상기 제 1 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제1차 래디얼 포징단계; 상기 제1차 래디얼 포징단계를 거친, 튜브(Tube)재의 타단부를 국부가열하는 제 2 국부가열단계와; 상기 제 2 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제2차 래디얼 포징단계; 상기 래디얼 포징단계를 거친 후 다단의 외경부를 정밀가공하는 가공단계; 상기 외경가공단계를 거친 후 고주파 열처리를 가하는 고주파 열처리단계; 상기 고주파 열처리단계를 거친 후 제품의 조직을 안전화시키고, 최종완성된 제품의 공차 및 내경치수 등을 체크하는 후처리단계;를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는, 회전하는 샤프트의 내경부에는 맨드렐을 삽입하여 내경치수를 확보하고, 외경부는 4개의 햄머가 동시에 가압성형함으로써, 소재대비 두꺼운 다단형상을 가진 샤프트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 샤프트는, 길이방향으로의 압축량에 따라서, 내경부 치수 및 다단형상도 변화되도록 가공되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는, 다단의 중공과 외경부를 동시에 성형하고, 축방향으로 가압하면서 동시에 반경방향으로 가압성형하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 제 1 및 제 2 국부가열단계에 있어서, 상기 소재의 단부를 각각 1,050 내지 1,250℃ 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
제안되는 본 실시 예에 따르면, 경량화를 충족하고, 다단의 복잡한 형상 가공을 거친 이후에도 내경치수를 만족함으로써, 소음과 진동 등과 같은 NVH(Noise-Vibration-Harshness) 특성을 만족시키는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법을 제공할 수 있게 된다.
따라서, 상기 제조방법을 통해서 제조된 리어 액슬용 샤프트가 장착된 자동차는 그 주행성능 및 연비가 향상되고, 운전자 및 탑승자 또한 소음 및 진동이 저감됨으로 승차감이 좋아진다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법의 단계를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열간압축 래디얼 포징단계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 일부절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열간압축 래디얼 포징단계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 일부절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 제조방법을 도식화한 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며,또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에 따른 리어 액슬용 샤프트는 경량화를 위해 중공형으로 제작된 것으로서, 이와 같이 중공형으로 제작됨으로써 회전시 다른 차체 부품과의 공진 주파수가 회피됨으로써 소음이 저감되므로 별도의 댐퍼를 장착할 필요가 없는 점에 특징이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 중공형 리어 액슬용 샤프트는 본 발명에 의한 제조방법으로 제조됨으로써 종래 중실형 샤프트에 비해 경량화되고, 또한 내경치수가 향상되어 소음과 진동이 감소된다는 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법의 단계를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열간압축 래디얼 포징단계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 일부절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 의해서 제조된 중공형 리어 액슬용 샤프트의 제조방법을 도식화한 것이다.
살펴보면, 차량용 경량화된 리어 엑슬용 중공 샤프트를 제작함에 있어서, 소재가 되는 튜브(Tube)재를 소정의 길이만큼 절단하여 준비하는 예비단계; 상기 예비단계를 거친 튜브(Tube)재의 일단부를 국부가열하는 제 1 국부가열단계와; 상기 제 1 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제1차 래디얼 포징단계; 상기 제1차 래디얼 포징단계를 거친, 튜브(Tube)재의 타단부를 국부가열하는 제 2 국부가열단계와; 상기 제 2 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제2차 래디얼 포징단계; 상기 래디얼 포징단계를 거친 후 다단의 외경부를 정밀가공하는 가공단계; 상기 외경가공단계를 거친 후 고주파 열처리를 가하는 고주파 열처리단계; 상기 고주파 열처리단계를 거친 후 제품의 조직을 안전화시키고, 최종완성된 제품의 공차 및 내경치수 등을 체크하는 후처리단계;를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는, 회전하는 샤프트의 내경부에는 맨드렐을 삽입하여 내경치수를 확보하고, 외경부는 4개의 햄머가 동시에 가압성형함으로써, 소재대비 두꺼운 다단형상을 가진 샤프트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 샤프트는, 외경부의 길이방향으로의 압축량에 따라서 내경부 치수 및 다단형상도 변화되도록 동시에 가공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는, 다단의 중공과 외경부를 동시에 성형하고, 축방향으로 가압하면서 동시에 반경방향으로 가압성형하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 제 1 및 제 2 국부가열단계에 있어서, 상기 소재의 단부를 각각 1,050 내지 1,250℃ 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
도 2는, 본 발명의 실시 예인 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법에 수행되는 래디얼포징 단계를 나타낸 도면이다.
살펴보면, 상기 리어 액슬용 샤프트( 이하 "샤프트"라 칭함)(10)의 외주면을 4개의 햄머(20)가 둘러싸도록 위치한다. 상기 햄머(20)는 상기 샤프트(10)의 방사상 방향으로 왕복운동하면서, 상기 샤프트(10)의 외경부를 타격하며, 동시에 스토퍼(40)가 길이방향으로 가압하며 성형하게 된다.
이때, 상기 샤프트(10)는 소정의 회전수를 가지고 어느 일방향으로 회전을 하고, 상기 샤프트(10)의 내경부에는 맨드렐(30)이 삽입되어서, 상기 샤프트(10)의 내경치수를 결정한다.
상기와 같은 과정을 통해서, 종래의 건 드릴(Gun Drilling) 방식을 통해서는 불가능하였던, 다단의 리어 액슬용 중공 샤프트를 제조할 수 있게 된다.
* 주요도면 부호에 관한 간단한 설명
10 샤프트 20 햄머
30 맨드렐 40 스토퍼
10 샤프트 20 햄머
30 맨드렐 40 스토퍼
Claims (5)
- 차량용 경량화된 리어 엑슬용 중공 샤프트를 제작함에 있어서,
소재가 되는 튜브(Tube)재를 소정의 길이만큼 절단하여 준비하는 예비단계;
상기 예비단계를 거친 튜브(Tube)재의 일단부를 국부가열하는 제 1 국부가열단계와;
상기 제 1 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제1차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 제1차 열간압축 래디얼 포징단계를 거친, 튜브(Tube)재의 타단부를 국부가열하는 제 2 국부가열단계와;
상기 제 2 국부가열단계를 거친 튜브(Tube)재의 해당부분에 대해서 열간압축 래디얼 포징 공법으로 다단의 내경부를 성형하는 제2차 열간압축 래디얼 포징단계;
상기 열간압축 래디얼 포징단계를 거친 후 다단의 외경부를 정밀가공하는 가공단계;
상기 외경가공단계를 거친 후 고주파 열처리를 가하는 고주파 열처리단계;
상기 고주파 열처리단계를 거친 후 제품의 조직을 안정화시키고, 최종완성된 제품의 공차 및 내경치수를 체크하는 후처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법
- 제 1항에 있어서,
상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는,
회전하는 샤프트의 내경부에는 맨드렐을 삽입하여 내경치수를 확보하고, 외경부는 4개의 햄머가 동시에 가압성형함으로써, 소재대비 두꺼운 다단형상을 가진 샤프트를 제조하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 샤프트는, 길이방향으로의 압축량에 따라서 내경부의 치수 및 다단형상도 변화되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 제1차 및 제2차 열간압축 래디얼 포징단계에서는,
다단의 중공과 외경부를 동시에 성형하며, 축방향으로 가압하면서 동시에 반경방향으로 가압성형하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
제 1 및 제 2 국부가열단계에 있어서,
상기 소재의 단부를 각각 1,050 내지 1,250℃ 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 리어 액슬용 중공 샤프트의 제조방법.
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