KR20180104204A - 드라이브 샤프트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

드라이브 샤프트의 제조 방법은 제1 두께를 갖는 중공축을 준비하는 단계; 상기 중공축을 가공하여 상기 중공축의 양측에 상기 제1 두께를 갖는 스플라인부들 및 상기 스플라인부들의 사이에 형성되며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 가지며 상기 스플라인부들과 동일한 외경을 갖는 중앙부를 형성하는 단계; 상기 스플라인부들의 상기 제1 두께를 유지하면서 상기 스플라인부들을 지정된 외경으로 확관시키는 단계; 및 상기 스플라인부들에 각각 스플라인을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

드라이브 샤프트의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING DRIVE SHAFT}

본 발명은 드라이브 샤프트의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 후륜 구동 차량 또는 4륜 구동 차량은 차량의 전방에 배치된 엔진에서 발생 된 동력을 후륜으로 전달하는 드라이브 샤프트(drive shaft)를 포함한다.

드라이브 샤프트는 응력이 표면에 주로 집중되기 때문에 강도를 유지하면서 차량의 중량을 감소시키기 위해 중공이 형성된 중공 드라이브 샤프트가 널리 사용되고 있다.

중공 드라이브 샤프트는 양쪽 단부에 동력 전달을 위한 스플라인(spline)이 각각 형성된다. 중공 드라이브 샤프트 중 스플라인이 형성되는 부분은 후박하게 형성되며 중공 드라이브 샤프트 중 스플라인의 형성되지 않은 부분은 스플라인이 형성된 부분에 비하여 얇은 두께로 형성된다.

대한민국 등록특허 제10-1199767호, 드라이브 샤프트의 제조 방법, (2012.11.05)에는 금속관의 일측을 축관 시켜 제1 샤프트를 형성하고, 인발에 의하여 제1 샤프트와 일체로 형성된 중앙부의 두께를 감소시키고, 열처리를 수행한 후 금속관의 타측을 축관 시켜 제2 샤프트부를 형성하는 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기 드라이브 샤프트의 제조 방법은 열처리 과정이 필요하기 때문에 제조 공정이 복잡하다.

또한, 상기 드라이브 샤프트의 제조 방법은 중앙부는 축관 하지 않고 중앙부의 양측에 형성된 제1 및 제2 샤프트부를 축관 시키는 형태의 드라이브 샤프트에는 적용할 수 있으나 중앙부의 외경에 비하여 제1 및 제2 샤프트부의 외경이 큰 구조에는 적용하기 어려운 문제점을 갖는다.

대한민국 등록특허 제10-1199767호, 드라이브 샤프트의 제조 방법, (2012.11.05)

본 발명은 중앙부의 외경에 비하여 스플라인부의 외경이 크고, 중앙부의 두께보다 스플라인부의 두께가 두껍게 가공이 가능하며, 열처리를 필요하지 않아 제조 공정이 단축된 드라이브 샤프트의 제조 방법을 제공한다.

일실시예로서, 드라이브 샤프트의 제조 방법은 제1 두께를 갖는 중공축을 준비하는 단계; 상기 중공축을 가공하여 상기 중공축의 양측에 상기 제1 두께를 갖는 스플라인부들 및 상기 스플라인부들의 사이에 형성되며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 가지며 상기 스플라인부들과 동일한 외경을 갖는 중앙부를 형성하는 단계; 상기 스플라인부들의 상기 제1 두께를 유지하면서 상기 스플라인부들을 지정된 외경으로 확관시키는 단계; 및 상기 스플라인부들에 각각 스플라인을 형성하는 단계를 포함한다.

드라이브 샤프트의 제조 방법에서 상기 중공축을 가공하는 단계는 상기 중공축의 일측을 축관하여 상기 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부를 형성하는 단계; 상기 중공축을 멘드렐을 삽입한 후 인발하여 상기 제2 두께를 갖고 상기 일측 스플라인부와 동일한 외경을 갖는 상기 중앙부를 형성하는 단계; 및 상기 멘드렐을 제거하고 상기 중앙부보다 큰 외경을 갖는 상기 중공축의 타측을 축관하여 상기 중앙부와 동일한 외경을 갖는 타측 스플라인부를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 중앙부를 형성하는 단계에서, 상기 인발은 적어도 2번 수행된다.

상기 스플라인부들의 외경을 증가시키는 단계에서, 상기 스플라인부들의 내경도 함께 증가 된다.

일실시예로서, 드라이브 샤프트의 제조 방법은 제1 두께를 갖는 중공축을 준비하는 단계; 상기 중공축의 일측단을 축관하여 상기 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부를 형성하는 단계; 상기 중공축을 멘드렐을 삽입한 후 인발하여 상기 제2 두께를 갖고 상기 일측 스플라인부와 동일한 외경을 갖는 상기 중앙부를 형성하여 상기 일측단과 대향하는 타측단에 상기 제1 두께를 갖는 타측 스플라인부를 형성하는 단계; 축관된 상기 일측 스플라인부를 확관하는 단계; 및 상기 일측 스플라인부 및 상기 타측 스플라인부에 각각 스플라인을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 중앙부를 인발하는 단계에서, 상기 중앙부의 인발은 적어도 2번 수행된다.

상기 일측 스플라인부를 확관하는 단계에서, 상기 일측 스플라인부의 내경도 함께 증가 된다.

본 발명에 따른 드라이브 샤프트의 제조 방법은 중앙부의 외경에 비하여 중앙부의 양측에 형성된 스플라인부의 외경이 크고, 중앙부의 두께보다 스플라인부의 두께가 두꺼우며, 열처리를 필요하지 않아 제조 공정을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드라이브 샤프트를 가공하기 위한 중공축을 도시한 측면도이다.
도 2 내지 도 6은 중공축을 가공하여 중공축에 중앙부 및 스플라인부를 형성하는 과정을 도시한 측면도들이다.
도 7 및 도 8은 중공축의 양단의 스플라인부를 확관 하는 과정을 도시한 측면도들이다.
도 9는 스플라인부가 형성된 중공축에 스플라인을 형성한 것을 도시한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 제조 방법을 도시한 측면도이다.

이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드라이브 샤프트를 가공하기 위한 중공축을 도시한 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 중공축(1)은 드라이브 샤프트를 가공하기 위한 모재료이다.

중공축(1)은 내부에 축 방향을 따라 중공이 형성되며, 중공축(1)은 연성을 갖는 금속 소재로 제작된다. 본 발명의 일실시예에서, 중공축(1)은 초기 길이 L을 갖고, 중공축(1)은 균일한 제1 두께(t1)로 형성된다.

도 2 내지 도 6은 중공축을 가공하여 중공축에 중앙부 및 스플라인부를 형성하는 과정을 도시한 측면도들이다.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 중공축(1)의 일측단(2)에는 포밍 설비(미도시)에 의하여 포밍부(3)가 형성된다.

포밍부(3)에 의하여 중공축(1)의 일측단(2)에 축관 다이가 쉽게 진입할 수 있도록 일측단(2)의 단면적이 감소된다.

도 3을 참조하면, 중공축(1)의 일측단(2)에 포밍부(3)가 형성되면, 축관 다이(10)는 중공축(1)의 일측단(2)으로 삽입된 상태로 전진하고 이로 인해 중공축(1)의 일측단(2)은 축관 다이(10)에 의하여 축관 된다.

이때 축관은 일측단(2)으로부터 L1의 길이로 진행되는데, 이하 중공축(1)의 일측단(2)으로부터 L1의 길이로 축관 된 부분은 "일측 스플라인부"(4)로 정의된다.

본 발명의 일실시예에서, 중공축(1)의 일측단(2)에 형성된 일측 스플라인부(4)는 여전히 제1 두께(t1)를 갖는다.

즉, 축관 다이(10)에 의하여 축관 되어 형성된 일측 스플라인부(4)는 제1 두께(t1)를 유지하면서 외경만 도 1에 도시된 중공축(1)에 비하여 감소 된다.

도 3에서 중공축(1)의 일측단(2)에 일측 스플라인부(4)가 형성되면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 중공축(1)에 1차 인발 공정 및 2차 인발 공정이 수행된다.

도 4를 참조하면, 중공축(1)에 1차 인발 공정을 수행하기 위하여 중공축(1)의 일측단(2)과 대향 하는 타측단(2a)을 통해 중공축(1)의 내부로 멘드렐(mandrel,15)이 삽입된다. 이때, 멘드렐(15)은 중공축(1)의 내경에 꼭 맞게 삽입되는 치수로 형성될 수 있다.

멘드렐(15)이 중공축(1)에 삽입된 후, 1차 인발 다이(20)가 중공축(1)의 일측단(2)을 통해 삽입되면서 축관 된 일측 스플라인부(4)와 인접한 중공축(1)에는 1차 인발 공정이 수행된다.

이하, 일측 스플라인부(4)와 인접하면서 1차 인발 다이(20)에 의하여 1차 인발 되는 부분을 "예비 중앙부"(5a)로서 정의하기로 한다.

본 발명의 일실시예에서, 1차 인발 다이(20)에 의하여 인발 된 예비 중앙부(5a)는, 예를 들어, 제1 두께(t1)보다 얇은 두께(t2)로 형성된다.

도 4에 도시된 1차 인발 공정에서 예비 중앙부(5a)의 길이는 L2이고, 1차 인발 공정에서 예비 중앙부(5a)에 연결되며 L3의 길이로 인발 되지 않은 부분이 형성된다.

이하, L3의 길이를 가지며, 1차 인발 다이(20)에 의하여 인발 되지 않은 부분은 "타측 스플라인부"(6)로 정의된다.

본 발명의 일실시예에서, 타측 스플라인부(6)의 길이(L3)는 일측 스플라인부(4)의 길이(L1)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 타측 스플라인부(6)의 두께는 일측 스플라인부(4)와 동일한 제1 두께(t1)로 형성된다.

도 5를 참조하면, 1차 인발 공정에 의하여 예비 중앙부(5a)가 형성된 후, 2차 인발 공정이 수행된다.

2차 인발 공정은 2차 인발 다이(25)를 통해 수행되며, 2차 인발 다이(25)는 중공축(1)의 일측단(2)을 통해 삽입되어 중공축(1)의 타측단(2a)으로 이동되면서 예비 중앙부(5a)를 2차 인발하여 "중앙부"(5)를 형성한다. 본 발명의 일실시예에서, 2차 인발 다이(25)는 일측 스플라인부(4)에 꼭맞게 삽입되는 직경으로 형성된다.

2차 인발 다이(25)에 의하여 예비 중앙부(5a)를 인발 하여 형성된 중앙부(5)는 제1 두께(t1)보다 얇은 제2 두께(t3)를 갖고, 중앙부(5)는 지정된 길이(L4)로 증가 된다.

2차 인발 다이(25)는 타측 스플라인부(6)는 인발 하지 않기 때문에 2차 인발 공정 후 타측 스플라인부(6)는 L3의 길이를 유지한다.

도 6을 참조하면, 2차 인발 공정이 종료되어 중공축(1)에 중앙부(5)가 형성된 후 멘드릴(15)은 중공축(1)으로부터 제거된다.

멘드릴(15)이 제거된 후, 일측단(2)을 통해 축관 다이(30)가 중공축(1)의 외주면에 삽입되고, 축관 다이(30)는 타측단(2a)을 향해 이동하면서 타측 스플라인부(6)를 축관 한다.

축관 다이(30)가 타측 스플라인부(6)를 축관한 후 일측 스플라인부(4), 중앙부(5) 및 타측 스플라인부(6)는 모두 동일한 외경을 갖는다.

본 발명의 일실시예에서, 축관 다이(30)가 타측 스플라인부(6)를 축관한 후 중공축(1)의 일측단(2)에 형성된 포밍부(3)는 그라인딩 또는 절단기에 의하여 절단되어 제거된다.

도 7 및 도 8은 중공축의 양단의 스플라인부를 확관 하는 과정을 도시한 측면도들이다.

도 7을 참조하면, 중공축(1)의 타측단(2a)에 형성된 타측 스플라인부(6)에는 타측 스플라인부(6)의 내경보다 큰 직경을 갖는 멘드렐(35)이 삽입되면서 타측 스플라인부(6)는 확관 된다. 확관 된 타측 스플라인부(6)의 외경은 중앙부(5)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 중공축(1)의 타측단(2a)에 타측 스플라인부(6)가 형성된 후, 중공축(1)의 일측단(2)에는 일측 스플라인부(6)의 내경보다 큰 직경을 갖는 멘드렐(40)이 삽입되면서 일측 스플라인부(4)는 확관 된다. 확관 일측 스플라인부(4)의 외경은 중앙부(5)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 확관 된 타측 스플라인부(6) 및 확관 된 일측 스플라인부(4)는 동일한 외경으로 형성 또는 서로 다른 외경으로 형성될 수 있다.

본원발명에서 도 7 및 도 8과 같이 일측 스플라인부(4) 및 타측 스플라인부(6)를 확관 하는 것은 일측 스플라인부(4) 및 타측 스플라인부(6)의 외경이 드라이브 샤프트의 모델별로 상이할 수 있기 때문이다.

도 9는 스플라인부가 형성된 중공축에 스플라인을 형성한 것을 도시한 측면도이다.

도 9를 참조하면, 중공축(1)의 양단에 형성된 일측 스플라인부(4) 및 타측 스플라인부(6)를 형성한 후 일측 스플라인부(4) 및 타측 스플라인부(6)에 각각 스플라인(4a,6a)를 형성하여 드라이브 샤프트가 제조된다.

[실시예 2]

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 제조 방법을 도시한 측면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 제조를 위해서는 먼저 앞서 상세하게 설명한 도 1 내지 도 5의 제조 공정을 수행하여 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부(4), 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 중공부(5) 및 중공부(5)와 일체로 형성되며 제1 외경보다 큰 제2 외경을 갖는 타측 스플라인부(5)를 형성한다.

이때, 타측 스플라인부(5)는 일측 스플라인부(4)와 마찬가지로 제1 두께로 형성되며, 일측 스플라인부(4)의 외경은 타측 스플라인부(5)의 외경보다 작게 형성된다.

도 10을 참조하면, 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부(4)는 일측 스플라인부(4)의 직경보다 큰 직경을 갖는 멘드렐(45)에 의하여 확관 공정이 수행된다.

일측 스플라인부(4)에 확관 공정이 수행된 후 타측 스플라인부(4)에도 멘드렐이 삽입된 후 타측 스플라인부(4)의 확관 공정이 수행될 수 있다.

이어서, 도 9에 도시된 바와 같이 일측 스플라인부(4) 및 타측 스플라인부(6)에 각각 스플라인(4a,6a)를 형성하여 드라이브 샤프트를 제조할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는 도 1에 도시된 중공축(1)을 마련할 때 중공축(1)의 외경이 요구되는 타측 스플라인부(6)의 외경과 동일할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명은 중앙부의 외경에 비하여 중앙부의 양측에 형성된 스플라인부의 외경이 크고, 중앙부의 두께보다 스플라인부의 두께가 두꺼우며, 열처리를 필요하지 않아 제조 공정을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

1...중공축 2...일측단
2a...타측단 3...포밍부
4...일측 스플라인부 5...중공부
6...타측 스플라인부

Claims (7)

1. 제1 두께를 갖는 중공축을 준비하는 단계;
   상기 중공축을 가공하여 상기 중공축의 양측에 상기 제1 두께를 갖는 스플라인부들 및 상기 스플라인부들의 사이에 형성되며 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 가지며 상기 스플라인부들과 동일한 외경을 갖는 중앙부를 형성하는 단계;
   상기 스플라인부들의 상기 제1 두께를 유지하면서 상기 스플라인부들을 지정된 외경으로 확관시키는 단계; 및
   상기 스플라인부들에 각각 스플라인을 형성하는 단계를 포함하는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중공축을 가공하는 단계는
   상기 중공축의 일측을 축관하여 상기 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부를 형성하는 단계;
   상기 중공축을 멘드렐을 삽입한 후 인발하여 상기 제2 두께를 갖고 상기 일측 스플라인부와 동일한 외경을 갖는 상기 중앙부를 형성하는 단계; 및
   상기 멘드렐을 제거하고 상기 중앙부보다 큰 외경을 갖는 상기 중공축의 타측을 축관하여 상기 중앙부와 동일한 외경을 갖는 타측 스플라인부를 형성하는 단계를 포함하는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 중앙부를 형성하는 단계에서, 상기 인발은 적어도 2번 수행되는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스플라인부들의 외경을 증가시키는 단계에서, 상기 스플라인부들의 내경도 함께 증가 되는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
5. 제1 두께를 갖는 중공축을 준비하는 단계;
   상기 중공축의 일측단을 축관하여 상기 제1 두께를 갖는 일측 스플라인부를 형성하는 단계;
   상기 중공축을 멘드렐을 삽입한 후 인발하여 상기 제2 두께를 갖고 상기 일측 스플라인부와 동일한 외경을 갖는 상기 중앙부를 형성하여 상기 일측단과 대향하는 타측단에 상기 제1 두께를 갖는 타측 스플라인부를 형성하는 단계;
   축관된 상기 일측 스플라인부를 확관하는 단계; 및
   상기 일측 스플라인부 및 상기 타측 스플라인부에 각각 스플라인을 형성하는 단계를 포함하는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 중앙부를 인발하는 단계에서, 상기 중앙부의 인발은 적어도 2번 수행되는 드라이브 샤프트의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 일측 스플라인부를 확관하는 단계에서, 상기 일측 스플라인부의 내경도 함께 증가 되는 드라이브 샤프트의 제조 방법.

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