KR102410811B1 - 인풋 샤프트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 단계; 및 상기 제2금속관을 기계가공하여 인풋 샤프트를 제조하는 단계를 포함하는 인풋 샤프트의 제조방법에 관한 것으로, 상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하고, 이후, 상기 제2금속관을 기계가공하여 최종 제품인 인풋 샤프트를 제조하기 때문에, 원소재의 투입량을 최소화하고, 기계가공을 최소화함으로써, 공정비용을 저감시킬 수 있는 인풋 샤프트를 제공할 수 있다.

Description

인풋 샤프트의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD FOR INPUT SHAFT}

본 발명은 인풋 샤프트의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원소재의 투입량을 최소화하고, 기계가공을 최소화함으로써, 공정비용을 저감시킬 수 있는 인풋 샤프트의 제조방법에 관한 것이다.

본 특허는 경남테크노파크에서 주관하는 '2020년 산업위기지역 미래자동차 핵심부품개발 및 실증지원사업의 기술개발 패키지지원' 사업을 통해 발명한 특허이다.

일반적으로 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 때 조작되는 장치로서, 조향휠(Steering Wheel)을 회전시켜 조향 기어에 그 회전력을 전달함으로써, 차륜의 각도를 조정하여 차량의 진행 방향을 제어할 수 있도록 한 것이다.

자동차 조향장치는 크게는 전동식 동력 보조 조향장치와 유압식 동력 보조 조향장치로 구분될 수 있다.

전동식 동력 보조 조향장치는 차량의 주행 속도에 따라 핸들의 조타력을 조절하는 것으로서, 모터의 회전력을 이용해 정차시나 저속시에는 조타력을 가볍게 해주고, 고속시에는 조타력을 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 운전자에게 제공하는 조향장치의 일종이다.

한편, 유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 구동력을 이용해 파워 스티어링 펌프를 구동하고, 파워 스티어링 펌프에서 출력되는 파워 스티어링 오일을 실린더에 선택적으로 주입하여 정차시나 저속시에는 조타력을 가볍게 해주고, 고속시에는 조타력을 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 운전자에게 제공하는 조향장치이다.

도 1은 종래의 유압식 동력 보조 조향장치의 요부를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 유압식 동력 보조 조향장치의 기어박스(11)는 피니언기어(12)의 회전운동을 랙바(13)의 직선운동으로 전환시키는 구성을 가지며, 인풋 샤프트(10)의 내부는 중공형상으로 일측이 유니버셜 조인트(20)에 연결된다.

또한, 토션바(14)의 일측은 인풋 샤프트(10)의 내부 중공으로 삽입 고정되어 유니버셜 조인트(20)와 연결된 인풋 샤프트(10)와 연동되고, 타측은 피니언 샤프트(15)와 연결되어 있으며, 피니언 샤프트(15)는 랙바(13)와 치합되는 피니언 기어(12)를 형성하고 있다.

이러한 구성에 의하면, 운전자가 조향휠을 회전시키면 인풋 샤프트(10), 토션바(14), 피니언 샤프트(15) 및 피니어 기어(12)가 연동하여 회전되어 구동된다.

상기 토션바(14)는 유니버셜 조인트(20)와 피니언 샤프트(15) 사이에 회전차로 생기는 비틀림을 발생시키는 일종의 스프링으로서, 토션바(14)의 비틀림으로 컨트롤 밸브 하우징(16)의 유로를 변경시키는 기능을 가진다.

또한, 상기 인풋 샤프트(10)의 외주면은 피니언 샤프트(15)와 연동하여 회전되는 중공 [0010] 형상의 밸브 바디(17)가 감싸고 있으며, 상기 밸브 바디(17)의 외주를 감싸도록 설치되는 컨트롤 밸브 하우징(16)에는 공급유로(16a), 회수유로(16b), 좌측 유로(16c), 우측유로(16d)가 형성된다.

이때, 운전자가 조향장치를 작동하지 않는 경우에는 공급유로(16a)를 통해서 들어온 파워 스티어링 오일은 인풋 샤프트(10)에 형성된 복수의 리턴홀(18)을 통해 회수 유로(16b)로 리턴된다.

한편, 이와 같은 종래의 인풋 샤프트는, 환봉 소재를 준비하여 상기 환봉 소재의 중심부에 오일홀을 드릴 가공하며, 상기 환봉의 외주에 상기 오일홀과 연통하는 오일구멍을 형성하고, 최종적으로 상기 환봉의 내주면에 상기 오일 구멍을 천공하면서 발생한 버를 제거하는 과정으로 이루어진다.

이에 관련된 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2015-0093942호를 개시하고 있다. 여기에서는 환봉소재를 준비하는 소재준비공정과, 환봉소재의 양쪽에 드릴가공 또는 피어싱가공으로 맨드릴홀을 형성하는 공정과, 환봉소재의 양쪽에 맨드릴을 넣고 양쪽에 다이스 통과시키는 스웨이징 공정을 수행하여 플랜지를 두고 양쪽으로 장측 샤프트와 단측 샤프트를 성형하는 스웨이징 공정과, 양쪽으로 형성된 장측 샤프트와 단측 샤프트에 스플라인 성형용 다이스를 가압하여 스플라인을 형성하고 오일구멍을 형성하는 공정으로 이루어진 자동차 변속기용 인풋 샤프트 제조방법(이하, "인풋 샤프트 제조방법"이라 함)을 제공하고 있다.

하지만, 이러한 종래의 인풋 샤프트의 경우, 상술한 바와 같이, 환봉소재를 제품 형상에 맞게 기계 가공하여 제조되기 때문에, 원소재 투입량 및 가공 툴 소모에 따라 비용이 과다 발생하게 되어, 경제적인 손실이 크며 가공시간이 길어 생산성 저하로 공정비용이 증가하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0093942호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원소재의 투입량을 최소화하고, 기계가공을 최소화함으로써, 공정비용을 저감시킬 수 있는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 단계; 및 상기 제2금속관을 기계가공하여 인풋 샤프트를 제조하는 단계를 포함하는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 금속 빌렛을 준비하는 단계; 및 상기 금속 빌렛을 압출하여 상기 제1금속관을 제조하는 단계를 더 포함하는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 금속 빌렛을 압출하여 상기 제1금속관을 제조하는 것은, 상기 금속 빌렛을 직접압출법(direct extrusion)에 의해 압출하는 것인 인풋 샤프트의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 것은, 냉간 압출 가공 공정에 의해 냉간 축관하는 공정이고, 상기 냉간 압출 가공 수행시, 상기 제1금속관의 내경과 외경에, 윤활유 공급장치에 의해 윤활유를 공급하는 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 인풋 샤프트의 제조방법에 의해 제조된 인풋 샤프트를 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하고, 이후, 상기 제2금속관을 기계가공하여 최종 제품인 인풋 샤프트를 제조하기 때문에, 원소재의 투입량을 최소화하고, 기계가공을 최소화함으로써, 공정비용을 저감시킬 수 있는 인풋 샤프트를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1금속관을 냉간 축관함으로써, 단조 가공을 수행하는 경우에 비하여, 가공면의 표면조도가 향상되고, 공정이 빠르게 진행되어 제품생산 효율성을 향상되며, 완성품의 치수 오차범위가 감소될 수 있는 인풋 샤프트를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 유압식 동력 보조 조향장치의 요부를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법을 도시하는 개략적인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 단면도이다.
도 7은 금속관이 냉간 축관되는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 압출 장치 및 외경다이스의 구조를 도시하는 개략적인 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 윤활유 공급구가 적용된 외경다이스 홀더와, 윤활유 공급홀이 적용된 내경플러그가 장착된 냉간 압출 장치의 구조를 도시하는 개략적인 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법을 도시하는 개략적인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법을 도시하는 흐름도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저, 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법은, 금속 빌렛(210)을 준비하는 단계를 포함한다(S110).

상기 금속 빌렛은 Fe, Ag, Cu, Al, Mg 및 Ti 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질로 구성될 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 금속 빌렛의 재질을 제한하는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법은, 상기 금속 빌렛(110)을 압출하여 제1금속관(220)을 제조하는 단계를 포함한다(S120).

상기 금속 빌렛을 압출하여 제1금속관(220)을 제조하는 것은, 금속 빌렛을 제조하고, 상기 금속 빌렛을 예를 들면, 직접압출법(direct extrusion)에 의해 압출기에 도입하여, 소정의 제품 형상, 즉, 제1금속관으로 제조할 수 있다.

이때, 상기 직접 압출법은 컨테이너 내에 빌릿을 투입한 후, 램으로 프레스하여 상기 램과 반대쪽에 위치한 다이스를 통해 압출하는 방법을 의미한다.

다만, 본 발명에서 상기 금속 빌렛(210)을 상기 제1금속관(220)으로 제조하는 방법을 제한하는 것은 아니며, 공지된 다양한 방법에 의해 상기 제1금속관(220)을 제조할 수 있다.

한편, 상기 제1금속관(220)은, 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법에 있어서 원재료에 해당하는 것으로, 따라서, 본 발명에서는 상기 제1금속관(220)을 원재료로 하여, 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 제조할 수 있다.

이때, 상기 제1금속관(220)는 제1금속관 몸체부(221) 및 상기 제1금속관 몸체부(221)의 내부에 위치하는 제1중공부(222)를 포함하며, 따라서, 본 발명에서는, 상기 제1금속관 몸체부(221)의 내부에 상기 제1중공부(222)를 포함하는 구조를 제1금속관(220)으로 정의할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법은, 상기 제1금속관(220)을 냉간 축관하여 제2금속관(230)을 제조하는 단계를 포함한다(S130).

상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 것은, 다음의 냉간 압출방법을 통해 제조할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 제1금속관을 냉간 축관하는 방법을 제한하는 것은 아니다.

이하에서는 냉간 압출 장치를 통한 냉간 축관 공정을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 금속관이 냉간 축관되는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 7을 참조하면, 금속관은 냉간 압출 장치를 통한, 냉간 축관 공정에 의해 일정 위치의 관의 외경이 축소됨과 동시에 금속관의 두께가 축소될 수 있다.

보다 구체적으로, 금속관(10)의 두께 축소는 냉간 압출 가공 전과 가공 후 금속관(10) 자체의 두께를 T1과 T2의 차만큼 얇게 만드는 것을 의미하고, 축관 가공은 금속관(10)의 외경 크기와 내경 크기를 각각 D1과 D2의 차와 D3과 D4의 차만큼 줄이는 것을 의미하며, 이러한 두께축소는 금속관의 단위 길이당 무게를 감소시킬 수 있다.

따라서, 금속관의 냉간 축관은 두께 축소 및 축관으로 구분될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 압출 장치 및 외경다이스의 구조를 도시하는 개략적인 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 윤활유 공급구가 적용된 외경다이스 홀더와, 윤활유 공급홀이 적용된 내경플러그가 장착된 냉간 압출 장치의 구조를 도시하는 개략적인 도면이다.

먼저, 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉간 압출 장치는, 냉간 압출 장치(100)의 한쪽 측면에 미리 제조된 금속관(금속재 파이프)(10)의 한쪽 끝단을 고정하는 스토퍼(110)가 장착되고, 스토퍼(110)의 측면에는 금속관(10)의 중앙부를 고정하는 바이스(vice, 120)가 장착되며, 바이스(120)의 측면에는 금속관(10)의 반대쪽 끝단이 삽입되는 외경다이스 홀더(130)가 장착된다.

또한, 외경다이스 홀더(130)의 내측에는 파이프홀(131)이 형성되어 냉간 압출 가공된 금속관(10)의 끝단이 파이프홀(131) 내부로 삽입될 수 있도록 하고, 외경다이스 홀더(130) 내부에는 파이프홀(131) 입구방향으로 외경다이스(150)가 장착되며, 외경다이스(150)의 내측에는 경사면(151)이 형성되어, 스토퍼(110)에 한쪽 끝단이 고정된 금속관(10)의 반대쪽 끝단 외경이 경사면(151)과 접촉하도록 끼워진다.

또한, 외경다이스 홀더(130)에는 로드(rod, 140)가 연결되는데, 외경다이스 홀더(130)와 로드(140)의 결합부에 내경플러그(160)의 한쪽 끝단이 연결되어 고정된 상태에서 파이프홀(131) 내부를 통과하여 반대쪽 끝단이 외경 다이스(150) 내측 중앙부에 위치하도록 장착되고, 내경플러그(160)의 끝단이 냉간 압출 가공되는 금속관(10)의 내경에 삽입되며, 로드(140)에는 가압실린더(170)가 연결되는데, 가압실린더(170)에는 에어실린더 또는 유압실린더 등과 같이 직선왕복운동을 발생시키는 다양한 수단이 적용될 수 있으며, 그 중 유압실린더를 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 가압실린더(170)에는 가압실린더(170)의 이동량을 측정하여 금속관(10)의 압출길이를 조절하는 리니어센서(171)가 장착될 수 있다.

다음으로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 압출 장치는 상술한 제1실시예의 냉간 압출장치와 대부분 동일하며, 다만, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉간 압출장치는, 상기 외경다이스 홀더(130)에 1개 이상의 윤활유 공급구(152)가 형성되고, 윤활유 공급구(152)는 외경다이스(150) 및 내경플러그(160)의 내측 중심부에 형성된 윤활유 공급홀(161)에 각각 연결되며, 윤활유 공급구(152)에 연결된 윤활유 공급장치(190, 도면 미도시)로부터 윤활유가 공급되어 냉간 압출 가공과정에서 금속관(10)의 내경과 외경에 윤활유가 도포될 수 있도록 할 수 있다.

즉, 본 발명의 제2실시예의 경우, 상기 제1실시예와 비교하여, 상기 외경다이스 홀더(130)에 1개 이상의 윤활유 공급구(152)를 포함하여, 냉간 압출 가공과정에서 금속관(10)의 내경과 외경에 윤활유가 도포될 수 있다.

이와 같은 냉간 압출 장치의 작동은, 먼저, 가압실린더(170)를 작동시켜 외경다이스(150)를 후진시킨 뒤, 금속관(10)의 양 끝단을 각각 스토퍼(110)와 외경다이스(150)의 경사면(151)에 위치시키되, 금속관(10)의 끝단을 경사면(151)에 위치시킬 때 내경플러그(160)가 금속관(10)의 내경에 삽입되도록 하여 냉간 압출 장치(100)에 파이프(10)를 안착시키게 된다.

다음으로, 금속관(10)의 안착이 완료되면 바이스(120)를 작동시켜 금속관(10)의 중앙부를 고정하며(S20), 금속관(10)의 고정이 완료되면 가압실린더(170)를 작동시켜 가압실린더(170)에 연결된 로드(140)를 통해 외경다이스(150) 및 내경플러그(160)를 전진시켜 압출공정을 수행하게 되는데, 외경다이스(150)의 경사면(151)과 금속관(10) 내경에 삽입된 내경플러그(160)에 의해 금속관(10)의 외경뿐만 아니라 내경에서도 압출 가공이 동시에 발생하게 되어, 금속관(10) 한쪽 끝단의 두께를 축소하는 동시에 축관 가공을 가능하도록 한다.

이때, 바이스(120)로 금속관(10)을 고정하는 과정에서 바이스(120)를 2개 이상 병렬로 배치하여 금속관(10)을 고정할 수 있는데, 복수의 바이스(120)를 사용하여 금속관(10)을 고정하는 경우 냉간 압출 공정 과정에서 발생하는 압축력에 의해 금속관(10)의 중앙부가 휘어지는 것을 방지하여 생산되는 제품의 형상 및 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 금속관(10)의 한쪽 방향 두께 축소 및 축관 가공이 완료되면 가압실린더(170)를 작동시켜 외경다이스(150) 및 내경플러그(160)를 후진시키고, 바이스(120)를 작동시켜 금속관(10)의 고정을 풀어 금속관(10)를 분리한 뒤, 금속관(10)의 방향을 반대로 전환하여 금속관(10)의 반대쪽도 상술한 과정과 동일한 과정을 거쳐 냉간 압출 가공을 수행함으로써 금속관(10) 양단의 두께 축소 및 축관 가공을 완료하게 된다.

위와 같이 냉간 압출을 통해 금속관(10) 끝단의 두께 축소 및 축관 가공을 수행하는 경우 단조 가공을 수행하는 경우에 비하여 가공면의 표면조도가 향상될 수 있고, 단조 가공에 비하여 공정이 빠르게 진행되어 제품생산 효율성을 향상시킬 수 있으며, 단조 가공에 비해 완성품의 치수 오차범위가 감소될 수 있다.

또한, 냉간 가공은 열간 가공에 비해 가공부위의 치수정밀도가 우수하여 제품의 형상 불량률을 더욱 낮출 수 있도록 하고, 압출 가공을 수행하는 장치는 단조 가공을 수행하는 장치에 비해 작은 크기로 제작할 수 있어 제품 생산시설의 공간활용성을 높일 수 있도록 한다.

한편, 상기 제2실시예와 관련하여, 냉간 압출 가공 수행시 윤활유 공급장치(190)에 연결된 윤활유 공급구(152) 및 윤활유 공급구(152)에 연결된 윤활유 공급홀(161)을 통해 외경다이스(150) 및 내경플러그(160)에 윤활유를 공급함으로써, 외경다이스(150)의 경사면(151)과 금속관(10)의 외경 사이에 발생하는 마찰 및 내경플러그(160)와 금속관(10)의 내경 사이에 발생하는 마찰을 감소시켜 금속관(10)의 외경과 내경의 냉간 압출 가공이 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같은 공정을 통하여, 본 발명에서는 상기 제1금속관(220)을 냉간 축관하여 제1금속관(230)을 제조할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 제1금속관을 냉간 축관하는 방법을 제한하는 것은 아니다.

계속해서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제2금속관(230)은 상기 제1금속관이 냉간 축관된 것으로, 상기 제2금속관(230)는 제2금속관 몸체부(231) 및 상기 제2금속관 몸체부(231)의 내부에 위치하는 제2중공부(232)를 포함하며, 따라서, 본 발명에서는, 상기 제2금속관 몸체부(231)의 내부에 상기 제2중공부(232)를 포함하는 구조를 제2금속관(230)으로 정의할 수 있다.

이때, 상기 제2금속관 몸체부(231)는, 상술한 바와 같이, 냉간 축관 공정에 의해 일정 위치의 관의 외경이 축소됨과 동시에 금속관의 두께가 축소된 것으로, 제1외경의 제2금속관 제1몸체부(231a); 및 상기 제2금속관 제1몸체부(231a)와 연속적으로 배치되고, 제2외경의 제2금속관 제2몸체부(231b)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

한편, 상기 제1외경 및 상기 제2외경은, 상기 제1금속관 몸체부(221)의 외경보다 축소된 것으로, 본 발명에서 상기 제1외경 및 상기 제2외경의 수치를 제한하는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명에 따른 인풋 샤프트의 제조방법은, 상기 제2금속관(230)을 기계가공하여 인풋 샤프트(240)을 제조하는 단계를 포함한다(S140).

상기 제2금속관을 기계가공하는 것은, 상기 제2금속관을 최종 제품인 인풋 샤프트로 가공하는 것으로, 일반적인 기계가공장치에 의해, 상기 제2금속관을 가공함으로써, 본 발명에 따른 최종 제품인 인풋 샤프트를 제조할 수 있다.

예를 들어, 도 3의 (d)에서의 표시 영역이 기계가공한 영역에 해당하며, 본 발명에서 상기 기계가공영역을 제한하는 것은 아니다.

이와 같은 공정을 통해, 본 발명에 인풋 샤프트를 제조할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 인풋 샤프트를 도시하는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 인풋 샤프트(240)는 샤프트 몸체부(241); 및 상기 샤프트 몸체부(241)의 내부에 위치하는 샤프트 중공부(242)를 포함한다.

이때, 상기 샤프트 몸체부(241)는, 제1외경의 샤프트 제1몸체부(241a); 및 상기 샤프트 제1몸체부(241a)와 연속적으로 배치되고, 제2외경의 샤프트 제2몸체부(241b)를 포함하며, 이때, 상기 샤프트 몸체부(241)는 냉간 축관 공정에 의해 일정 위치의 관의 외경이 축소됨과 동시에 금속관의 두께가 축소된 상기 제2금속관 몸체부(231)을 기계가공하여 제조된 것으로, 본 발명에서 상기 제1외경 및 상기 제2외경의 수치를 제한하는 것은 아니다.

이때, 상기 샤프트 몸체부의 일단부(243)는 상술한 도 1의 유니버셜 조인트(20)에 연결되고, 상기 샤프트 몸체부의 타단부(244)는 상술한 도 1의 기어박스(11)의 상기 피니언 샤프트(15)에 연결된다.

이때, 상기 샤프트 몸체부의 일단부(243)의 외주면에는 서로 대칭되는 양측면을 가공한 가공면들(a1)(a2)이 각각 형성되어 있으며, 상기 가공면들(a1)(a2)을 기준으로 하여, 상기 샤프트 몸체부의 타단부(244)에는 결합부(245)가 비원형 단면 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트 몸체부의 일단부(243)의 외주에는 가공면들(a1)(a2)이 각각 서로 다른 형상으로 형성되고, 인상기 샤프트 몸체부의 타단부(244)에는 가공면들(a1)(a2)을 기준으로 하여 다각형상의 단면구조를 가지는 결합부(245)가 기계가공되어 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 상기 제2금속관(230)을 기계가공하여 최종 제품인 인풋 샤프트로 가공할 수 있으며, 이러한 기계가공 공정이, 상기 가공면들(a1)(a2) 및 결합부(245) 등을 가공하는 공정이라고 이해될 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 인풋 샤프트의 경우, 환봉소재를 제품 형상에 맞게 기계 가공하여 제조되기 때문에, 원소재 투입량 및 가공 툴 소모에 따라 비용이 과다 발생하게 되어, 경제적인 손실이 크며 가공시간이 길어 생산성 저하로 공정비용이 증가하는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명에서는, 상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하고, 이후, 상기 제2금속관을 기계가공하여 최종 제품인 인풋 샤프트를 제조하기 때문에, 원소재의 투입량을 최소화하고, 기계가공을 최소화함으로써, 공정비용을 저감시킬 수 있는 인풋 샤프트를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1금속관을 냉간 축관함으로써, 단조 가공을 수행하는 경우에 비하여, 가공면의 표면조도가 향상되고, 공정이 빠르게 진행되어 제품생산 효율성을 향상되며, 완성품의 치수 오차범위가 감소될 수 있는 인풋 샤프트를 제공할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

1. 샤프트 몸체부; 및 상기 샤프트 몸체부의 내부에 위치하는 샤프트 중공부를 포함하는 인풋 샤프트의 제조방법에 있어서,
   상기 인풋 샤프트의 제조방법은,
   제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 단계; 및
   상기 제2금속관을 기계가공하여 인풋 샤프트를 제조하는 단계를 포함하고,
   상기 제1금속관은 상기 냉간 축관의 공정에 의해, 상기 제1금속관의 외경이 축소됨과 동시에 상기 제1금속관의 두께가 축소되어 상기 제2금속관이 제조되고,
   상기 제1금속관은 일정 외경의 제1금속관 몸체부를 포함하며,
   상기 제2금속관은 제2금속관 몸체부를 포함하고, 상기 제2금속관 몸체부는, 제1외경의 제2금속관 제1몸체부; 및 상기 제2금속관 제1몸체부와 연속적으로 배치되는, 제2외경의 제2금속관 제2몸체부를 포함하며,
   상기 제2금속관 제1몸체부의 제1외경 및 상기 제2금속관 제2몸체부의 제2외경은, 상기 제1금속관 몸체부의 외경보다 축소되고,
   상기 제2금속관 제1몸체부의 두께 및 상기 제2금속관 제2몸체부의 두께는, 상기 제1금속관 몸체부의 두께보다 축소되며,
   상기 샤프트 몸체부는, 샤프트 제1몸체부; 및 상기 샤프트 제1몸체부와 연속적으로 배치되는 샤프트 제2몸체부를 포함하며,
   상기 제2금속관 제1몸체부는 상기 샤프트 제1몸체부를 구성하고, 상기 제2금속관 제2몸체부는 상기 샤프트 제2몸체부를 구성하는 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   금속 빌렛을 준비하는 단계; 및
   상기 금속 빌렛을 압출하여 상기 제1금속관을 제조하는 단계를 더 포함하는 인풋 샤프트의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 금속 빌렛을 압출하여 상기 제1금속관을 제조하는 것은, 상기 금속 빌렛을 직접압출법(direct extrusion)에 의해 압출하는 것인 인풋 샤프트의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1금속관을 냉간 축관하여 제2금속관을 제조하는 것은, 냉간 압출 가공 공정에 의해 냉간 축관하는 공정이고,
   상기 냉간 압출 가공 수행시, 상기 제1금속관의 내경과 외경에, 윤활유 공급장치에 의해 윤활유를 공급하는 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트의 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 인풋 샤프트의 제조방법에 의해 제조된 인풋 샤프트.

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