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KR100456914B1 - 마찰용접된샤프트및그제조방법 - Google Patents

마찰용접된샤프트및그제조방법 Download PDF

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KR100456914B1
KR100456914B1 KR10-1998-0701602A KR19980701602A KR100456914B1 KR 100456914 B1 KR100456914 B1 KR 100456914B1 KR 19980701602 A KR19980701602 A KR 19980701602A KR 100456914 B1 KR100456914 B1 KR 100456914B1
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Abstract

토크의 전달을 위한 샤프트는 제 1 및 제 2결합수단(4,4',5,6)으로 구성되어 있다. 이 샤프트는 그 길이방향으로 제 1 및 제 2섹션(1,2)으로 나누어지고, 제 1 및 제2섹션(1,2)은 마찰용접 조인트(3)에 의해 서로 동심적으로 결합된다. 제 1섹션은 표면경화되고 제 1결합수단(4,5,4')을 포함하고 있고, 제 2섹션(2)은 인성경화되고 제 1섹션(1)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝부(11)에 놓인 제 2섹션의 둘레면에 위치하고 그리고 유도가열경화되는 제 2결합수단(10)을 포함하고 있다.

Description

마찰 용접된 샤프트 및 그 제조방법{FRICTION WELDED SHAFT AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
표면경화된 섹션과 인성경화된 섹션으로 구성된 지금까지의 샤프트는 스플라인 조인트에 의해 서로 결합된다. 샤프트의 길이방향으로 섹션이 서로에 대하여 상대적으로 변위되는 것을 멈추게 하기 위하여, 스플라인 조인트는 각각의 섹션과 결합하는 록킹 와셔를 구비하고 있다. 회전하는 샤프트에서 이러한 조인트의 정밀한 중심맞추기는 필요하다. 반복되는 토크변화에 따라 즉, 회전 또는 부하의 방향이 자주 변할 때, 유격이 스플라인 조인트에 나타날 수 있어서 결국에는 파괴된다.
본 발명은 제 1 및 제 2 결합수단으로 구성되고, 길이방향으로 제 1 및 제 2 섹션으로 나누어지는, 토크를 전달하기 위한 샤프트에 관한 것으로서, 제 1 및 제 2섹션은 조인트에 의하여 서로 동심적으로 결합되고 이에 더하여 제 1섹션은 표면경화되고 제 1결합수단을 포함하고 그리고 제 2섹션은 인성경화(tough-harden)되고 제 2결합수단을 포함하고 있다. 본 발명은 또한 이것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 제 1실시예에 따른 샤프트의 측단면도,
도 2는 제 2실시예에 따른 샤프트의 측단면도이다.
본 발명의 주된 목적은 더 높은 강도, 더욱 소형의 구조, 더 적은 구성요소를 갖춘 그리고 서로 결합된 2개의 섹션으로 구성된 이전에 알려진 샤프트보다 제조 원가가 낮은 샤프트를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 마찰 용접된 조인트를 갖춘 샤프트가 달성된다.
예를 들면 코그(cog) 및 톱니의 형태로 제 1결합수단으로 구성되는 제 1섹션을 갖춘 본 발명에 따른 샤프트의 생산에서, 이 섹션은 코그 플랭크 및 톱니에서 필요한 표면경도를 달성하기 위해서 표면경화된다. 이 섹션은 마찰용접에 의해 함께 연속적으로 용접되고, 그후 톱니는 제 2섹션의 한 구역에서 기계가공된다. 이어서 제 2섹션은 톱니가 만들어지는 구역에서 유도가열경화(induction-harden)된다.
용접작업 전에 제 1섹션이 표면경화되기 때문에, 전체 샤프트가 비교적 비싼 표면경화작용을 거칠 필요가 없다.
본 발명을 첨부도면을 참조하여 실시예를 통해 아래에서 더 상세히 설명한다.
도 1에 따른 샤프트는 제 1 및 제 2섹션으로 구성되는데, 이것은 마찰 용접된 조인트(3)를 통해 동심적으로 결합된다. 제 2섹션은 제 1섹션보다 상당히 더 길다. 제 1섹션은 기어 트랜스미션(도시생략)을 위한 코그(4)로 부분적으로 형성된 그리고 제 1스플라인 조인트(도시생략)를 위한 톱니(5)로 부분적으로 형성된 제 1결합수단을 구비하고 있다. 기어 트랜스미션은 제 1섹션이 태양 휠을 형성하는 유성기어로 될 수 있다. 제 1스플라인 조인트는 마찰 브레이크에서 브레이크 디스크와 제 1섹션(1)사이에서 조인트를 형성하는 모양으로 될 수 있다.
코그는 제 2섹션(2)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 한 끝부에 놓이는 제 1섹션상에 둘레면에 놓인다. 제 1스플라인 조인트를 위한 톱니(5)는 톱니(5)와 마찰 용접된 조인트(3)사이의 한 구역에서 제 1섹션의 둘레면에 놓인다.
제 1섹션은 제 2섹션으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 면(8)의 끝에 놓인 제 1어깨면(7)을 구비하고 있다. 제 1어깨면(7)은 상기 기어 트랜스미션에서 베어링에 장착된 맞닿음면을 형성할 수 있다. 제 1섹션(1)은 마찰 용접된 조인트(3)가 위치하는 평면과 일치하는 제 2어깨면(9)을 또한 구비할 수 있고, 이것에 의해 제 2어깨면(9)은 상기 마찰 브레이크를 위한 케이싱 또는 하우징에서 베어링에 장착되는 맞닿음면을 형성할 수 있다.
톱니(5)와 코그(4)의 플랭크가 만족스런 강도를 갖추게 하기 위해서 제 1섹션(1)은 표면경화된다.
도 2에 도시된 제 2실시예에 따르면, 제 1결합수단이 단지 코그(4')로 형성되어 샤프트는 제 1실시예와 다른데, 이것은 한편으로는 코그-기어(도시생략)를 위한 것이고 다른 한편으로는 제 1스플라인 조인트(도시생략)를 위한 것이다. 결과적으로 코그(4')는 제 2실시예에서 축방향으로 일정한 간격으로 뻗어있어서 코그(4')는 제 1실시예에서 도시된 톱니(5)를 대체할 수 있다.
제 2섹션(2)은 제 2결합수단을 구비하고 있고, 이것은 제 2스플라인 조인트(도시생략)를 위한 톱니(10)로 형성되어 있다. 제 2스플라인 조인트는 차동기어의 일부인 코그-휠과 제 2섹션(2) 사이에서 조인트를 형성할 수 있다.
제 2섹션(2)은 만족스런 강도를 달성하기 위해서 마찰용접하기 전에 인성경화된다. 제 2스플라인 조인트를 위한 톱니(10)는 제 2섹션의 둘레면에서 가공되고, 이것은 마찰용접 그리고 이어지는 가능한 직선화(straightening)한 후에 제 1섹션으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 한쪽 끝부(11)에 놓여있다. 톱니(10)의 구역은 톱니(10)가 기계가공된 후 유도가열경화된다.
샤프트의 제조는 다음 단계에 따라서 수행된다. 제 2섹션(2)이 예를들면 절삭에 의해 제 1섹션보다 상당히 크게 만들어진다. 이어서 제 1섹션(91)의 둘레면에서 제 1결합수단(4,5,4')은 기계가공되고, 그후 제 1섹션(1)은 표면경화된다. 그리고 섹션(2)은 인성경화되고 마찰용접에 의해 제 1섹션(1)과 동심적으로 결합되고, 이것에 의해 마찰 용접 조인트(3)가 형성된다. 톱니(10)로 형성되는 제 2결합수단은 마찰용접한 후 제 1섹션(1)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 한쪽 끝부(11)에 놓인 제 2섹션의 둘레면에서 기계가공된다. 마지막으로 제 2스플라인 조인트를 위한 톱니(10)의 구역은 유도가열경화된다.
코그(4,4')와 톱니(5) 각각의 가공은 예를 들면 밀링에 의해 수행될 수 있다. 제 1섹션이 표면경화되기 전에 제 1 및 제 2어깨면(7, 9)은 예를 들면 선반을 통해 제 1섹션에서 기계가공될 수 있다.
본 발명에 따른 샤프트는 예컨대 자동차의 구동 샤프트로서 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제 1 및 제 2결합수단(4, 4', 5, 10)을 포함하고 있고, 길이방향으로 제 1 및 제 2섹션(1, 2)으로 나누어져 있으며, 제 1 및 제 2섹션(1, 2)이 마찰 용접된 조인트에 의하여 서로 동심적으로 결합되어 있는, 토크를 전달하기 위한 자동차 구동 샤프트와 같은 샤프트에 있어서, 제 1섹션(1)은 표면경화되어 있으며 제 1결합수단(4, 5, 4')을 포함하고 있고, 제 2섹션(2)은 인성경화되어 있으며 제 2결합수단(10)을 포함하고 있고, 제 1결합수단(4, 5, 4')에는 부분적으로는 기어-트랜스미션용으로 그리고 부분적으로는 스플라인 조인트용으로 사용되는 톱니(4, 4')가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2결합수단(10)은 유도가열경화되고 그리고 제 1섹션(1)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝부(11)에 놓인 제 2섹션의 둘레면에 위치하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2섹션(2)은 제 1섹션(1)보다 상당히 더 긴 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1결합수단은 제 1스플라인 조인트용 톱니(5)를 포함하고 있고, 제 2결합수단에는 제 2스플라인 조인트용 톱니(10)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 코그(4, 4')는 제 2섹션(2)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝부(6)에 놓인 제 1섹션(1)의 둘레면에 위치하고, 그리고 제 1스플라인 조인트용 톱니(5)는 코그(4, 4')와 마찰 용접된 조인트(3)사이의 구역에서 제 1섹션(1)의 둘레면에 위치하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1섹션(1)은 제 2섹션(2)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝면(8)에 놓인 제 1어깨면(7)을 구비하고 있고, 이 제 1어깨면(7)은 샤프트를 위한 맞닿음면을 형성하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1섹션(1)은 마찰 용접된 조인트(3)가 위치하는 평면과 일치하는 제 1어깨면(9)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트.
  8. 제 1 및 제 2결합수단(4, 4', 5, 10)을 포함하고 있고, 길이방향으로 제 1 및 제 2섹션(1, 2)으로 나누어져 있는, 토크를 전달하기 위한 샤프트의 제조방법에 있어서, 제 2섹션(2)은 제 1섹션(1)보다 상당히 더 길게 만들어져 있고,
    제 1결합수단(4,5,4')은 제 1섹션(1)의 둘레면에 기계가공된 코그(4, 4')를포함하고, 그 후 제 1섹션(1)이 표면경화되고,
    제 2섹션(2)은 인성경화된 재료로 형성되고,
    제 1섹션(1)이 기계가공 및 표면경화된 후에 제 1 및 제 2섹션(1,2)은 마찰 용접에 의해 서로 동심적으로 결합되어서, 마찰용접된 조인트(3)가 형성되며,
    제 2스플라인 조인트용 톱니(10)가 형성되어 있는 제 2결합수단은 마찰용접후에 제 1섹션(1)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝부(11)에 놓인 제 2섹션상의 둘레면에서 기계가공되고, 그리고
    제 2스플라인 조인트용 톱니(10)가 놓인 구역은 기계가공후에 유도가열경화되는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 표면경화되기 전에 제 1섹션(1)은 제 2섹션(2)으로부터 멀어지는 쪽으로 면하는 끝면(8)에서 기계가공되어 있는 제 1어깨면(7)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트의 제조방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 표면경화되기 전에 제 1섹션(1)은 마찰용접된 조인트(3)가 놓이는 평면과 일치하는 제 2어깨면(9)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마찰 용접된 샤프트의 제조방법.
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