KR20200036376A

KR20200036376A - 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200036376A
Application number: KR1020180115942A
Authority: KR
Inventors: 김성하; 황의혁; 박영준
Original assignee: 일진제강(주)
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-07
Also published as: US11383291B2; CN112218732A; US20220297179A1; US20210252584A1; WO2020067605A1; KR102174259B1; CN112218732B

Abstract

업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트 및 이의 제조 방법은 열간 단조와 업세팅 공법을 소재의 양단 부분에 적용하여 소재의 중간부의 외경보다 소재의 양단 부분의 외경이 커지도록 업세팅하여 드라이브 샤프트의 경량화와 더 큰 구동력을 전달할 수 있다.
본 발명은 중공 드라이브 샤프트의 제조 시 열간 단조에서 업세팅 공법을 적용하고, 실질적인 가공이 이루어지는 부분이 소재의 양단 일부분으로 국한되며, 업세팅 횟수도 최소 횟수(2회 등)로 마무리되므로 공정 수가 적어서 초기 투자비와 제조 비용이 저렴한 효과가 있으며, 중공 드라이브 샤프트를 스웨징 공법이 아닌 업세팅 공법으로 제조하여 제조 원가가 절감되고 드라이브 샤프트의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트 및 이의 제조 방법{Hollow Drive Shaft Using Upsetting Process and Method for Manufacturing Hollow Drive Shaft Thereof}

본 발명은 차량용 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 열간 단조와 업세팅 공법을 소재의 양단 부분에 적용하여 소재의 중간부의 외경보다 소재의 양단 부분의 외경이 커지도록 업세팅하여 드라이브 샤프트의 경량화와 더 큰 구동력을 전달할 수 있는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 동력을 변속기로부터 변속시켜 구동되는 트랜스액슬로부터 차량의 좌/우 양측 휠(Wheel)로 동력을 전달하기 위한 드라이브 샤프트가 설치된다.

중실형 드라이브 샤프트는 차체의 중량이 상승할 뿐만 아니라 소음이 크게 발생하여 드라이브 샤프트에 별도의 댐퍼를 장착해야 하는 단점이 있다.

자동차 업체는 자동차의 경량화 및 저소음을 위하여 중실 드라이브 샤프트를 지속적으로 중공 드라이브 샤프트로 대체하여 왔다.

중공 드라이브 샤프트는 중실 드라이브 샤프트에 비하여 30 내지 40%의 중량 절감 효과가 있고, 30% 정도 강성이 증대되어 공진 문제를 해결할 수 있다.

종래 기술에 따른 자동차용 중공 드라이브 샤프트는 중앙에 중공부를 갖는 중공 샤프트와, 상기 중공 샤프트의 좌우 양쪽에 각각 스터브 샤프트(Stub Shaft)를 마찰 용접으로 접합하는 3 Pieces 용접 타입과, 하나의 파이프 소재를 스웨징(Swaging) 공법으로 일체형으로 제작하는 1 Piece Swaged Type이 있다.

마찰 용법에 의한 중공 드라이브 샤프트는 하나의 부품을 만들기 위하여 파이프 1개와 스터브 샤프트 2개의 총 3개의 서브 부품이 준비되어야 하고, 파이프의 양단을 스터브 샤프트와 마찰 용접 방식으로 결합한 후 외면의 비드 컷팅 및 부수적인 연마 공정이 추가되어 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.

또한, 마찰 용접은 균일한 메탈 플로우(Metal Flow)를 얻을 수 없고, 용접되는 부위로 인하여 드라이브 샤프트에 요구되는 내구성을 만족하기 어렵다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 스웨징 공법에 의한 중공 드라이브 샤프트는 최대 8단계의 스웨징 공정을 거쳐야 하므로 초기 투자비가 크고, 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

스웨징 공법은 냉간에서 수행되기 때문에 소재가 급격한 소성 가공을 겪으면서 내부와 외부에 크랙이 발생할 우려가 높으며, 이로 인하여 불량율이 현저히 증가하거나 내구성이 급격히 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 스웨징 공법은 냉간 단조이므로 소음이 매우 심하게 발생되어 작업 환경을 악화시키는 단점이 있다.

최근의 중공 드라이브 샤프트는 양단의 외경을 증가시켜 양단에 체결되는 등속 조인트 및 볼 케이지의 구경을 키우고 볼 개수를 늘릴 수 있으며, 이로 인하여 더 큰 구동력을 전달할 수 있다.

그러나 스웨징 공법은 중공 드라이브 샤프트의 양단 외경을 별도로 증가시킬 수 없기 때문에 양단 외경만을 증가시키는 중공 드라이브 샤프트의 구조를 제조할 수 없는 문제점이 있다.

한국 등록특허번호 제10-1664682호 한국 공개특허번호 제10-2008-0050342호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 열간 단조와 업세팅 공법을 소재의 양단 부분에 적용하여 소재의 중간부의 외경보다 소재의 양단 부분의 외경이 커지도록 업세팅하여 드라이브 샤프트의 경량화와 더 큰 구동력을 전달할 수 있는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법은,

일정한 길이로 절단된 소재의 양단 부분을 가열유닛에 삽입하여 일정 온도까지 가열하는 단계; 및

상기 가열된 소재의 양단 부분을 각각 성형 다이에 삽입한 후, 맨드릴로 가압하여 상기 소재의 중간부의 외경보다 상기 소재의 양단 부분의 외경이 커지도록 업세팅하는 단계를 포함하며,

상기 업세팅하는 단계를 완료한 후, 상기 업세팅된 소재의 양단 부분을 CNC(Computer Numerical Control) 선반을 이용하여 소정의 치수 및 형상으로 선삭 가공하는 CNC 가공 공정을 수행하는 단계;

전조기를 이용하여 CNC 가공 공정을 거친 소재의 양단 부분을 스플라인 가공하는 전조 공정을 수행하는 단계;

상기 전조 공정을 거친 소재는 고주파 열처리기를 이용하여 일정 온도로 가열한 후, 냉각시켜 담금질하고, 담금질한 소재를 상기 고주파 열처리기를 이용하여 일정 온도로 다시 가열한 후, 냉각시켜 템퍼링하는 고주파 열처리 공정을 수행하는 단계;

상기 고주파 열처리 공정을 수행한 후, 프레스를 이용하여 변형된 치수를 교정하는 교정 공정을 수행하는 단계; 및

미관 및 내식성을 위하여 도막을 형성하는 도장 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따른 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트는,

상기 드라이브 샤프트의 중간 부분으로 내부에 중공부를 형성한 중간부; 및

내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 외경과 두께가 커진 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 외경과 두께가 커지고 내경이 작아진 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 내경이 작아지고 외경이 동일한 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 중공 드라이브 샤프트의 제조 시 열간 단조에서 업세팅 공법을 적용하고, 실질적인 가공이 이루어지는 부분이 소재의 양단 일부분으로 국한되며, 업세팅 횟수도 최소 횟수(2회 등)로 마무리되므로 공정 수가 적어서 초기 투자비와 제조 비용이 저렴한 효과가 있다.

본 발명은 중공 드라이브 샤프트를 스웨징 공법이 아닌 업세팅 공법으로 제조하여 제조 원가가 절감되고 드라이브 샤프트의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 스웨징 공법으로 구현할 수 없는 중공 드라이브 샤프트의 양단 부분의 외경을 키울 수 있고, 이로 인하여 드라이브 샤프트의 양단에 체결되는 등속 조인트 및 볼 케이지의 구경을 키우고 볼 개수를 늘릴 수 있어 더 큰 구동력을 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 업세팅 공정을 이용한 소재의 변화 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 1차 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2차 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중공 드라이브 샤프트의 완성 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 업세팅 성형 공정으로 제조된 중공 드라이브 샤프트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 업세팅 성형 공정으로 제조된 중공 드라이브 샤프트의 구조를 나타낸 도면이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 업세팅 공법은 열간 단조에서 이루어지고, 실질적인 가공이 이루어지는 부분이 소재의 양단 일부분으로 국한되며, 업세팅 횟수도 최소 횟수(2회 등)로 마무리되므로 공정 수가 적어서 초기 투자비와 제조 비용이 저렴한 효과가 있다.

본 발명은 종래의 스웨징 공법으로 구현할 수 없는 중공 드라이브 샤프트의 양단 부분의 외경을 키울 수 있는 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법을 제공한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 업세팅 공정을 이용한 소재의 변화 형태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 1차 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2차 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중공 드라이브 샤프트의 완성 구조를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예의 업세팅 가공 설비는 각 공정별로 분리되어 구성 또는 연속 라인으로 구성될 수 있다.

업세팅 가공 설비는 소재가 투입되면 소재의 종류나 특성에 따라 소재를 상온 이상으로 가열하면서 가공하는 열간 단조 공법과 프레스 단조 성형 공법을 이용한다.

본 발명의 실시예에 따른 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법은 업세팅 공정(S100) 및 후처리 공정(S200)을 포함한다.

업세팅 공정(S100)은 절단 공정(S102), 1차 가열 공정(S104), 1차 업세팅 가공 공정(S106), 2차 가열 공정(S108), 2차 업세팅 가공 공정(S110) 및 공냉 공정(S112)으로 이루어진다. 업세팅 가공 공정은 1회의 업세팅 공정을 수행할 수 있는데, 소재 양단 부분의 원하는 두께를 얻기 위하여 2회, 3회, 4회 등 업세팅 공정을 수행할 수 있다.

하기에서 본 발명의 실시예는 2회의 업세팅 가공 공정을 수행하는 것을 기준으로 설명한다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 절단 공정(S102)은 강관을 일정한 길이로 절단하여 성형할 소재를 제작한다.

소재(10)는 일정한 길이로 단면이 원 형상이고, 중간부(11)와, 양단 부분(12, 13)으로 이루어지며, 강재로 되어 있는 강관을 사용한다.

다음으로, 업세팅 가공 설비에 소재가 투입되면, 소재(10)의 양단의 정해진 부분이 가열되고, 업세팅될 수 있도록 소재가 정해진 위치에 정렬된다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 1차 가열 공정(S104)은 정렬된 소재를 소재 양단의 일정 부분을 직교 이송 시스템 또는 로봇 시스템을 이용하여 제1 가열유닛에 삽입된다. 제1 가열유닛은 고주파식, 전기저항식, 가스연소식 등 다양한 가열 방법이 있을 수 있으며, 바람직하게는 단시간 내 원하는 온도인 1100℃ 내지 1300℃ 범위까지 상승시키기 위해서 고주파식 가열 방식을 적용한다.

이렇게 1차 가열된 소재(10)는 제1 업세팅 유닛(100)으로 이송하여 일정 온도로 떨어지기 전에 1차 업세팅 가공을 수행한다.

도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 1차 업세팅 가공 공정(S106)은 소재 양단(12, 13)의 일정 부분을 가압하여 외경을 확장하는 공정이다.

제1 업세팅 유닛(100)은 봉 형상의 소재(10)를 삽입하는 제1 삽입 구멍(112)과, 소재를 고정하기 위한 제1 고정부(미도시)를 구비한 제1 성형 다이(110) 및 제1 펀치 다이(120)의 제1 맨드릴(122)를 포함한다.

제1 성형 다이(110)는 공동 내에 소재(10)가 삽입되는 방향에 제1 삽입 구멍(114)을 형성하고, 제1 맨드릴(122)이 삽입되는 방향에 제1 확장 구멍(114)을 형성한다.

소재(10)는 제1 성형 다이(110)의 제1 삽입 구멍(112)으로 삽입하여 소재(10)의 일측 끝단 부분을 고정하고, 제1 펀치 다이(120)의 제1 맨드릴(122)을 소재(10)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 상기 제1 확장 구멍(114)으로 삽입하여 가압한다.

소재(10)의 양단 부분(12, 13)은 제1 맨드릴(122)의 가압으로 제1 확장 구멍(114)의 형상대로 체적이 확장되면서 외경이 커지도록 1차 업세팅된다. 1차 업세팅한 소재(10)는 양단의 일정 부분(12, 13)의 단면적이 증가함에 따라 전체 길이가 줄어든다.

도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 2차 가열 공정(S108)은 1차 업세팅을 수행한 소재를 제1 업세팅 유닛(100)에서 소재 양단의 일정 부분(12, 13)을 직교 이송 시스템 또는 로봇 시스템을 이용하여 제2 가열유닛에 삽입된다.

제2 가열유닛은 단시간 내 원하는 온도인 1100℃ 내지 1300℃ 범위까지 상승시키기 위해서 고주파식 가열 방식을 적용한다.

이렇게 2차 가열된 소재(10)는 제2 업세팅 유닛(200)으로 이송하여 일정 온도로 떨어지기 전에 2차 업세팅 가공을 수행한다.

도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 2차 업세팅 가공 공정(S110)은 소재 양단의 일정 부분(12, 13)을 가압하여 외경을 확장하는 공정이다.

제2 업세팅 유닛(200)은 봉 형상의 소재(10)를 삽입하는 제2 삽입 구멍(212)과, 소재(10)를 고정하기 위한 제2 고정부(미도시)를 구비한 제2 성형 다이(210) 및 제2 펀치 다이(220)의 제2 맨드릴(222)를 포함한다.

제2 성형 다이(210)는 공동 내에 소재(10)가 삽입되는 방향에 제2 삽입 구멍(212)을 형성하고, 제2 맨드릴(222)이 삽입되는 방향에 제2 확장 구멍(214)을 형성한다. 여기서, 제2 성형 다이(210)의 제2 확장 구멍(214)은 제1 성형 다이(110)의 제2 확장 구멍(114)보다 직경이 더 크도록 형성한다.

소재(10)는 제2 성형 다이(210)의 제2 삽입 구멍(212)으로 삽입하여 소재(10)의 일측 끝단 부분을 고정하고, 제2 펀치 다이(220)의 제2 맨드릴(222)을 소재(10)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 상기 제2 확장 구멍(214)으로 삽입하여 가압한다.

소재(10)의 양단 부분(12, 13)은 제2 맨드릴(220)의 가압으로 제2 확장 구멍(214)의 형상대로 체적이 확장되면서 외경이 커지도록 2차 업세팅된다.

2차 업세팅된 소재(10)의 양단 부분(12, 13)은 1차 업세팅된 소재(10)의 양단 부분(12, 13)보다 두께가 더 두껍고, 외경이 더 커지게 된다. 2차 업세팅한 소재(10)는 양단 부분(12, 13)의 단면적이 증가함에 따라 전체 길이가 줄어든다.

도 3의 (f)에 도시된 바와 같이, 공냉 공정(S112)은 2차 업세팅된 소재(10)가 온도가 매우 높기 때문에 컨베이어식 냉각 테이블로 이송되어 토출 테이블까지 이동하면서 상온까지 자연 냉각한다.

후처리 공정(S200)은 CNC(Computer Numerical Control) 가공 공정(S202), 전조 공정(S204), 고주파 열처리 공정(S206), 교정 공정(S208) 및 도장 공정(S210)을 포함한다.

CNC 가공 공정(S202)은 업세팅 공정을 거친 소재(10)의 양단 부분(12, 13)을 CNC 선반을 이용하여 소정의 치수 및 형상으로 선삭 가공한다.

전조 공정(S204)은 전조기를 이용하여 CNC 가공 공정을 거친 소재(10)의 양단 부분(12, 13)을 스플라인 가공한다.

고주파 열처리 공정(S206)은 소재(10)의 표면이 경화되어 내구성이 확보하는 공정으로 담금질(Quenching)과 템퍼링(Tempering)으로 이루어진다.

전조 공정을 거친 소재(10)는 고주파 열처리기를 이용하여 약 950℃ 내외로 가열한 후, 냉각시킨다(담금질). 담금질한 소재는 경도가 증가한 반면에 표면에 잔류 응력이 남아 있어 불안정하므로 안정한 조직으로 변화시키고 잔류 응력을 감소시키기 위하여 템퍼링을 수행한다.

템퍼링은 담금질한 소재를 고주파 열처리기를 이용하여 400 내지 650℃로 가열한 후, 냉각시킨다.

교정 공정(S208)은 고주파 열처리 공정을 수행한 후 치수가 변형되므로 직진성을 나타내는 직진도를 확보하기 위하여 자동 프레스를 이용하여 교정 작업을 수행한다. 도장 공정(S210)은 미관 및 내식성을 위하여 수용성 도료에 전류를 통해서 도막을 형성하는 전착 도장(Electro Painting)을 수행한다.

이렇게 제조된 본 발명의 중공 드라이브 샤프트(20)는 단일 소재로 제조되어 내부에 중공부를 형성하고, 업세팅 공정을 거치면서 소재의 양단 부분(22, 23)이 상기 중간부(21)보다 외경이 커지는 구조를 가진다(도 6 및 도 7).

다시 말해, 중공 드라이브 샤프트(20)의 양단 부분(22, 23)은 중간부(21)보다 외경과 두께가 커지고, 내경이 동일한 구조를 가진다. 중간부(21)는 외경이나 두께의 변화가 없다.

본 발명은 열간 단조의 업세팅 공법을 이용하여 중공 드라이브 샤프트(20)를 제조한다.

본 발명은 스웨징 공법으로 구현할 수 없는 중공 드라이브 샤프트의 양단 부분의 외경을 키울 수 있고, 이로 인하여 드라이브 샤프트의 양단에 체결되는 등속 조인트 및 볼 케이지의 구경을 키우고 볼 개수를 늘릴 수 있어 더 큰 구동력을 전달할 수 있다.

본 발명은 도 4 및 도 5와 같이, 설명의 편의를 위하여 중공 드라이브 샤프트(20)의 양단 부분(22, 23) 중에서 한쪽 부분의 업세팅 공정을 기재하고 있지만, 실제적으로 중공 드라이브 샤프트(20)의 양단 부분(22, 23)에 대하여 업세팅 공정을 동시에 수행한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이며, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 업세팅 성형 공정으로 제조된 중공 드라이브 샤프트의 구조를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 업세팅 성형 공정을 나타낸 도면이며, 도 13은 본 발명의 업세팅 성형 공정으로 제조된 중공 드라이브 샤프트의 구조를 나타낸 도면이다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 소재(10)는 제1 성형 다이(110)의 제1 삽입 구멍(112)으로 삽입하여 소재(10)의 일측 끝단 부분을 고정하고, 제1 펀치 다이(120)의 맨드릴(122)을 소재(10)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 수평 방향으로 가압한다. 상기 맨드릴(122)의 직경은 상기 중간부 내경보다 작도록 형성한다.

소재(10)의 양단 부분(12, 13)은 맨드릴(122)의 가압으로 제1 확장 구멍(114)의 형상대로 체적이 확장되면서 외경이 커지도록 업세팅된다.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 성형 다이(110)은 맨드릴(122)을 소재(10)의 이동 방향으로 분리하면, 소재(10)는 중간부(11)의 내경보다 소재의 양단 부분(22, 23)의 내경이 작아지는 구조를 형성한다.

도 9 내지 도 11과 같이, 중공 드라이브 샤프트(20)는 단일 소재로 제조되어 내부에 중공부를 형성하고, 업세팅 공정을 거치면서 소재의 양단 부분(22, 23)의 외경이 커지고 내경이 작아지는 구조를 가진다. 다시 말해, 중공 드라이브 샤프트(20)의 양단 부분(22, 23)은 중간부(21)보다 외경과 두께가 커지고, 내경이 작아지는 구조를 가진다.

도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 소재(20)는 제1 성형 다이(110)의 제1 삽입 구멍(112)으로 삽입하여 소재(10)의 일측 끝단 부분을 고정하고, 제1 펀치 다이(120)의 맨드릴(122)을 소재(10)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 수평 방향으로 가압한다.

소재(10)의 양단 부분(12, 13)은 맨드릴(122)의 가압으로 소재(10)의 내부를 관통한다.

도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 성형 다이(110)은 맨드릴(122)을 소재(10)의 이동 방향으로 분리하면, 소재(10)는 중간부(11)의 외경과 양단 부분(22, 23)의 외경이 동일하며, 중간부(11)의 내경보다 소재의 양단 부분(22, 23)의 내경이 작아지는 구조를 형성한다.

도 13과 같이, 중공 드라이브 샤프트(20)는 단일 소재로 제조되어 내부에 중공부를 형성하고, 업세팅 공정을 거치면서 소재의 양단 부분(22, 23)의 내경이 작아지는 구조를 가진다.

다시 말해, 중공 드라이브 샤프트(20)의 양단 부분(22, 23)은 중간부(21)보다 내경이 작아지고, 외경이 동일한 구조를 가진다.

이상에서 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 소재 11: 중간부
12, 13: 양단 부분 20: 중공 드라이브 샤프트
21: 중간부 22, 23: 양단 부분
100: 제1 업세팅 유닛 110: 제1 성형 다이
112: 제1 삽입 구멍 114: 제1 확장 구멍
120: 제1 펀치 다이 122: 맨드릴
200: 제2 업세팅 유닛 210: 제2 성형 다이
212: 제2 삽입 구멍 214: 제2 확장 구멍
220: 제2 펀치 다이 222: 제2 맨드릴

Claims

일정한 길이로 절단된 소재의 양단 부분을 가열유닛에 삽입하여 일정 온도까지 가열하는 단계; 및
상기 가열된 소재의 양단 부분을 각각 성형 다이에 삽입한 후, 맨드릴로 가압하여 상기 소재의 중간부의 외경보다 상기 소재의 양단 부분의 외경이 커지도록 업세팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 업세팅하는 단계 이후에,
상기 업세팅한 소재의 양단 부분을 상기 가열유닛에 삽입하여 일정 온도까지 가열하는 단계와 상기 맨드릴로 가압하여 상기 소재의 양단 부분의 외경을 확장하는 업세팅하는 단계를 하나의 세트로 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 업세팅하는 단계를 완료하고, 상기 업세팅된 소재의 양단 부분을 CNC(Computer Numerical Control) 선반을 이용하여 소정의 치수 및 형상으로 선삭 가공하는 CNC 가공 공정을 수행하는 단계;
전조기를 이용하여 CNC 가공 공정을 거친 소재의 양단 부분을 스플라인 가공하는 전조 공정을 수행하는 단계;
상기 전조 공정을 거친 소재는 고주파 열처리기를 이용하여 일정 온도로 가열한 후, 냉각시켜 담금질하고, 담금질한 소재를 상기 고주파 열처리기를 이용하여 일정 온도로 다시 가열한 후, 냉각시켜 템퍼링하는 고주파 열처리 공정을 수행하는 단계;
상기 고주파 열처리 공정을 수행한 후, 프레스를 이용하여 변형된 치수를 교정하는 교정 공정을 수행하는 단계; 및
미관 및 내식성을 위하여 도막을 형성하는 도장 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 업세팅하는 단계는,
상기 소재가 삽입되는 방향에 삽입 구멍과 확장 구멍을 구비한 성형 다이에 상기 가열된 소재의 양단 부분을 삽입하는 단계;
상기 맨드릴을 상기 소재의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 상기 확장 구멍으로 삽입하여 상기 소재를 가압하는 단계; 및
상기 소재의 양단 부분은 상기 맨드릴의 가압으로 상기 확장 구멍의 형상대로 체적이 확장되면서 외경이 커지도록 업세팅하는 단계를 포함하며,
상기 소재의 양단 부분은 상기 소재의 중간부보다 외경과 두께가 커지고 내경이 동일한 것을 특징으로 하는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 업세팅하는 단계는,
상기 소재가 삽입되는 방향에 삽입 구멍과 확장 구멍을 구비한 성형 다이에 상기 가열된 소재의 양단 부분을 삽입하는 단계;
상기 맨드릴을 상기 소재의 이동 방향과 반대 방향으로 이동시켜 상기 확장 구멍으로 삽입하여 상기 소재를 가압하는 단계; 및
상기 소재의 양단 부분은 상기 맨드릴의 가압으로 상기 확장 구멍의 형상대로 체적이 확장되면서 외경이 커지도록 업세팅하는 단계를 포함하며,
상기 맨드릴의 직경은 상기 중간부 내경보다 작도록 형성하고,
상기 소재의 양단 부분은 상기 중간부보다 외경이 커지고 내경이 동시에 작아지는 것을 특징으로 하는 업세팅 공법을 이용한 중공 드라이브 샤프트의 제조 방법.
차량용 중공 드라이브 샤프트에 있어서,
상기 드라이브 샤프트의 중간 부분으로 내부에 중공부를 형성한 중간부; 및
내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 외경과 두께가 커진 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 드라이브 샤프트.
차량용 중공 드라이브 샤프트에 있어서,
상기 드라이브 샤프트의 중간 부분으로 내부에 중공부를 형성한 중간부; 및
내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 외경과 두께가 커지고 내경이 작아진 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 드라이브 샤프트.
차량용 중공 드라이브 샤프트에 있어서,
상기 드라이브 샤프트의 중간 부분으로 내부에 중공부를 형성한 중간부; 및
내부에 중공부를 형성하여 상기 중간부와 연통하고, 업세팅 공법을 적용하여 상기 중간부보다 내경이 작아지고 외경이 동일한 상기 드라이브 샤프트의 양단 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 드라이브 샤프트.