(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空駆動軸において、
中空になった形状の一つ以上の小径部と、
前記小径部に隣接して備えられ、前記小径部に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部と、を含み、
前記大径部の断面厚さは、前記小径部の断面厚さよりも小さく、
前記大径部の外面から始まって前記大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間の硬度は、浸炭されてＨＲＣ５５以上になり、
前記大径部中の前記第１断面区間を除く浸炭された区間であって前記大径部の内面から始まる第２断面区間の硬度は、ほぼＨＲＣ４０になり、
前記大径部中において前記第１および第２断面区間の間には、前記第１断面区間側から前記第２断面区間側に向かうに連れて硬度が徐々に低下する遷移区間が形成される中空駆動軸。
【請求項２】
前記小径部は、前記大径部の前記第１断面区間の硬度がＨＲＣ５５以上になると同時に前記大径部の前記第２断面区間の硬度がほぼＨＲＣ４０になる熱処理条件で、前記大径部と共に浸炭されて硬化する、請求項１に記載の中空駆動軸。
【請求項３】
前記大径部は、真空浸炭により熱処理される、請求項１に記載の中空駆動軸。
【請求項４】
前記大径部の表面は、ショットブラストにより均質化される、請求項１に記載の中空駆動軸。
【請求項５】
前記一つ以上の小径部は、第１および第２小径部を含み、
前記大径部は、前記第１および第２小径部の間に備えられる、請求項１に記載の中空駆動軸。
【請求項６】
前記小径部および前記大径部は、スウェージングにより加工される、請求項１に記載の中空駆動軸。
【請求項７】
前記スウェージングにより前記小径部および前記大径部の間に中空になった形状の連結部がさらに形成される、請求項６に記載の中空駆動軸。
【請求項８】
前記連結部は、前記小径部の外径に対して３０％以上の半径にラウンド処理される、請求項７に記載の中空駆動軸。
【請求項９】
中空駆動軸の製造方法において、
中空になった形状の一つ以上の小径部と、前記小径部に隣接して備えられ、前記小径部に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部とが含まれるようにし、前記大径部の断面厚さが前記小径部の断面厚さよりも小さく加工されるように成形する段階と、
前記小径部および前記大径部を浸炭する段階と、を含み、
前記浸炭する段階は、
前記大径部の外面から始まって前記大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間の硬度がＨＲＣ５５以上になる熱処理条件で行われ、
前記熱処理条件で、前記大径部中の前記第１断面区間を除く浸炭された区間であって前記大径部の内面から始まる第２断面区間の硬度がほぼＨＲＣ４０になり、
前記熱処理条件で、前記大径部中において前記第１および第２断面区間の間には、前記第１断面区間側から前記第２断面区間側に向かうに連れて硬度が徐々に低下する遷移区間が形成される中空駆動軸の製造方法。
【請求項１０】
前記大径部は、真空浸炭により熱処理される、請求項９に記載の中空駆動軸の製造方法。
【請求項１１】
前記大径部の表面は、ショットブラストにより均質化される、請求項９に記載の中空駆動軸の製造方法。
【請求項１２】
前記成形する段階は、
前記小径部および前記大径部をスウェージング加工により成形する、請求項９に記載の中空駆動軸の製造方法。
【請求項１３】
前記スウェージングにより前記小径部および前記大径部の間に中空になった形状の連結部がさらに形成され、
前記連結部は、前記小径部の外径に対して３０％以上の半径にラウンド処理される、請求項１２に記載の中空駆動軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などに使用される中空駆動軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動軸は駆動源の回転力を受動部材に伝達する動力伝達媒体の一つであって、中が詰まった中実駆動軸と中が空いた中空駆動軸に区分される。
【０００３】
このうち、中空駆動軸は、中実駆動軸に比べて重量が少なくて軽量化を達成することができ、ねじり強度の面でも優れた特性を有する。
【０００４】
従来の技術としては、韓国公開特許第１０−２００７−０１０７１４０号に開示された高周波焼き入れ中空駆動軸は、焼き入れ性に及ぼすＴｉ、ＮおよびＢの含量を調節し、強度を確保するために全体厚さにかけて焼き入れを行う技術的特徴を有する。
【０００５】
しかし、従来の技術は、全体厚さにかけて焼き入れが行われるため、全体長さに対して同一の断面厚さおよび同一の外径を有する中空駆動軸においては、全体的に強度が向上する効果はあるが、全体長さにおいて断面厚さおよび外径が異なる部位を有する駆動軸の場合、断面厚さおよび外径の差により脆弱部位が発生することがあり、従来の技術である焼き入れが行われてもその脆弱部位にねじりに対する疲労荷重が集中してむしろ強度が脆弱になる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００７−０１０７１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の技術的課題は、断面厚さおよび外径の差により発生し得る脆弱部位に対する集中荷重を分散させて全体長さに対する強度を最大限均一化させることができる中空駆動軸およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る中空駆動軸は、中空駆動軸において、中空になった形状の一つ以上の小径部と、前記小径部に隣接して備えられ、前記小径部に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部と、を含み、前記大径部の断面厚さは、前記小径部の断面厚さよりも小さく、前記大径部の外面から始まって前記大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間は、浸炭されてＨＲＣ５５以上の硬度からなる。
【０００９】
前記大径部中の前記第１断面区間を除いた第２断面区間は、浸炭されてＨＲＣ４０の硬度からなることができる。
【００１０】
前記第１および第２断面区間の間には、ＨＲＣ４０乃至ＨＲＣ５５の硬度の遷移区間が形成され得る。
【００１１】
前記小径部は、前記第１断面区間が前記ＨＲＣ５５以上の硬度からなると共に、前記第２断面区間が前記ＨＲＣ４０の硬度からなる熱処理条件で浸炭されて硬化され得る。
【００１２】
前記大径部は、真空浸炭により熱処理され得る。
【００１３】
前記大径部の表面は、ショットブラスト（ｓｈｏｔ  ｂｌａｓｔ）により均質化され得る。
【００１４】
前記一つ以上の小径部は、第１および第２小径部を含むことができ、前記大径部は、前記第１および第２小径部の間に備えられることができる。
【００１５】
前記小径部および前記大径部は、スウェージング（ｓｗａｇｉｎｇ）により加工され得る。
【００１６】
前記スウェージングにより前記小径部および前記大径部の間に中空になった形状の連結部がさらに形成され得る。
【００１７】
前記連結部は、前記小径部の外径に対して３０％以上の半径にラウンド処理され得る。
【００１８】
一方、本発明の実施形態に係る中空駆動軸の製造方法は、中空駆動軸の製造方法において、中空になった形状の一つ以上の小径部と、前記小径部に隣接して備えられ、前記小径部に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部とが含まれるようにし、前記大径部の断面厚さが前記小径部の断面厚さよりも小さく加工されるように成形する段階と、前記小径部および前記大径部を浸炭する段階と、を含み、前記浸炭する段階は、前記大径部の外面から始まって前記大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間の硬度がＨＲＣ５５以上からなる熱処理条件で行われる。
【００１９】
前記熱処理条件で、前記大径部中の前記第１断面区間を除いた第２断面区間の硬度がＨＲＣ４０からなることができる。
【００２０】
前記熱処理条件で、前記第１および第２断面区間の間には、ＨＲＣ４０乃至ＨＲＣ５５の硬度の遷移区間が形成され得る。
【００２１】
前記大径部は、真空浸炭により熱処理され得る。
【００２２】
前記大径部の表面は、ショットブラストにより均質化され得る。
【００２３】
前記成形する段階は、前記小径部および前記大径部をスウェージング加工により成形することができる。
【００２４】
前記スウェージングにより前記小径部および前記大径部の間に中空になった形状の連結部がさらに形成され、前記連結部は、前記小径部の外径に対して３０％以上の半径にラウンド処理され得る。
【００２５】
一方、本発明の実施形態に係る中空駆動軸は、中空駆動軸において、中空になった形状の一つ以上の小径部と、前記小径部に隣接して備えられ、前記小径部に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部と、を含み、前記大径部の断面厚さは、前記小径部の断面厚さよりも小さく、前記大径部の外面から始まって前記大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間は、浸炭されて第１硬度からなり、前記大径部中の前記第１断面区間を除いた第２断面区間は、浸炭されて第２硬度からなり、前記第１硬度は、前記第２硬度よりも大きい値を有する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明の実施形態に係る中空駆動軸およびその製造方法は、以下の効果を有することができる。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、断面厚さおよび外径の差を有する中空駆動軸全体が浸炭されて硬化し、ただし、大径部の外面から始まって大径部の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間が浸炭されてＨＲＣ５５以上の硬度からなる技術構成を有するため、全体長さに対する強度を最大限均一化させることができ、中空駆動軸が回転する間に脆弱部位が破断される現象を最小化することができる。特に、第１断面区間１２１の硬度を第２断面区間１２２の硬度よりも大きくする場合、全体長さに対する強度を最大限均一化させることができるため、中空駆動軸１００が回転する間に脆弱部位が破断される現象を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る中空駆動軸を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の中空駆動軸中の大径部の断面部位別硬度を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る中空駆動軸の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る中空駆動軸を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の中空駆動軸中の大径部の断面部位別硬度を示すグラフである。
【００３１】
本発明の一実施形態に係る中空駆動軸１００は、図１に示されているように、一つ以上の小径部１１０と大径部１２０とを含む。
【００３２】
一つ以上の小径部１１０は、中空になった形状を有する。例えば、図１に示されているように、一つ以上の小径部１１０は、大径部１２０の一端および他端にそれぞれ延長形成される第１および第２小径部１１０ａ、１１０ｂを含むことができる。特に、小径部１１０の断面厚さおよび外径は、自動車メーカー（ｃａｒ  ｍａｋｅｒ）などで要求するスペック（ｓｐｅｃ）により変更可能ではあるが、大径部１２０の外径よりは常時小さく加工される。
【００３３】
ひいては、小径部１１０は、ロータリースウェージング（ｒｏｔａｒｙ  ｓｗａｇｉｎｇ）またはリニア押出（ｌｉｎｅａｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）を通じて加工されてもよく、特にロータリースウェージング加工時には、小径部１１０の中空部にマンドレル（図示せず）（ｍａｎｄｒｅｌ）を挿入して変形に応じたバリ（Ｂｕｒｒ；かえり現象）などを防止することができる。また、小径部１１０の末端には相対部材（図示せず）との結合のためにスプライン１４０（ｓｐｌｉｎｅ）が形成されてもよく、特にスプライン１４０の加工時には小径部１１０の中空部にマンドレルを挿入してスプライン１４０が円周方向に変形される現象を最小化することができる。
【００３４】
大径部１２０は、中空になった形状を有し、小径部１１０に隣接して備えられ、小径部１１０に比べて相対的に外径が大きく加工される。また、図１に示されているように、大径部１２０は、第１および第２小径部１１０ａ、１１０ｂの間に位置することができる。特に、大径部１２０は、周辺部材（図示せず）との結合または干渉防止によってその厚さおよび外径が小径部１１０とは異なり、いずれか一つに特定されて加工されるため、後述する浸炭熱処理時に浸炭に応じた深さ別の硬度変化に対する基準に用いられる。
【００３５】
ひいては、大径部１２０は、ロータリースウェージング（ｒｏｔａｒｙ  ｓｗａｇｉｎｇ）またはリニア押出（ｌｉｎｅａｒ  ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）を通じて加工されてもよく、特にロータリースウェージング加工時には大径部１２０の中空部にマンドレル（ｍａｎｄｒｅｌ）を挿入して変形に応じたバリ（Ｂｕｒｒ；かえり現象）などを防止することができる。
【００３６】
これと共に、スウェージングにより小径部１１０と大径部１２０との間に中空になった形状の連結部１３０がさらに加工され得る。特に、連結部１３０は、スウェージング加工により小径部１１０の外径に対して３０％以上の半径（Ｒ）にラウンド（ｒｏｕｎｄ）処理され得る。
【００３７】
一方、このようにロータリースウェージング加工またはリニア圧縮加工により成形された本発明の一実施形態に係る中空駆動軸１００は、以下のとおり浸炭熱処理される。以下、図１および図２を再び参照して浸炭熱処理について詳細に説明する。
【００３８】
説明に先立ち、浸炭は、固体状態の鉄に炭素原子を浸入させる処理であり、炭素濃度が低い軟鉄の表面部を炭素濃度が高いマルテンサイトに変換させるための表面硬化法である。また、小径部１１０と大径部１２０のうち、浸炭の基準を定めることにあたり、外径および断面厚さが一つに特定されている大径部１２０を浸炭の基準とする。
【００３９】
図１および図２に示されているように、本発明の中空駆動軸１００全体に対して浸炭熱処理を行う。特に、大径部１２０の外面から始まって大径部１２０の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間１２１がＨＲＣ５５以上の硬度からなるように浸炭熱処理を行う。実験を通じて確認した結果、３５％よりも小さい場合、所望の強度に至らず、中空駆動軸の回転時に従来技術と類似する水準に脆弱部位で破断される問題が発生し、６０％よりも大きい場合、むしろ脆性が大きくなって中空駆動軸の回転時に相対的に早く折れる問題が発生した。さらに、実験を通じて確認した結果、第１断面区間１２１の硬度がＨＲＣ５５よりも小さい場合、強度に至らず、中空駆動軸の回転時に従来技術と類似する水準に脆弱部位で破断される問題が発生した。また、第１断面区間１２１の硬度がＨＲＣ５５以上からなる熱処理条件は、熱処理温度および熱処理時間に細分化することはできるが、中空駆動軸１００をなす素材の組成比に応じてその温度および時間が異なるように設定されるため、いずれか一つに特定しなかった。あえて、例に挙げれば、熱処理温度は、ほぼ８５０℃乃至８８０℃に設定され、熱処理時間は、ほぼ９０分乃至１２０分に設定され得る。
【００４０】
大径部１２０中の第１断面区間１２１を除いた第２断面区間１２２は、ほぼＨＲＣ４０の硬度からなるように浸炭熱処理され得る。特に、第２断面区間１２２をほぼＨＲＣ４０に管理する理由は、浸炭熱処理される間に第１断面区間１２１が無制限に硬度が増加する問題を防止し、浸炭熱処理条件（熱処理温度および熱処理時間）に対して下限の基準を提示するためのものである。さらに、実験を通じて確認した結果、ほぼ４０％よりも大きい場合、中空駆動軸１００全体の脆性が大きくなる問題が発生し、ほぼ４０％よりも小さい場合、第１断面区間１２１でＨＲＣ５５以上の硬度に至らないという問題が発生した。
【００４１】
小径部１１０は、大径部１２０の第１断面区間１２１がＨＲＣ５５以上の硬度からなると同時に、大径部１２０の第２断面区間１２２がＨＲＣ４０の硬度からなる熱処理条件（前記例示した熱処理温度および時間を参照）で大径部１２０と共に浸炭されて硬化され得る。特に、大径部１２０および小径部１１０が上記の熱処理条件で浸炭される間、図１および図２に示されているように、第１および第２断面区間１２１、１２２の間には、ＨＲＣ４０乃至ＨＲＣ５５の硬度の遷移区間１２３が形成され得る。
【００４２】
また、大径部１２０および小径部１１０は、真空浸炭により熱処理され得る。したがって、大径部１２０および小径部１１０の表面に現れる粒界酸化層の生成を防止することができる。他の例として、大径部１２０および小径部１１０の表面に生成される粒界酸化層を除去するために、大径部１２０および小径部１１０の表面は、ショットブラスト（ｓｈｏｔ  ｂｌａｓｔ）により均質化され得る。
【００４３】
以下、図３を参照して、本発明の一実施形態に係る中空駆動軸１００の製造方法について説明する。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態に係る中空駆動軸の製造方法を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、中空になった形状の一つ以上の小径部１１０と、小径部１１０に隣接して備えられ、小径部１１０に比べて相対的に外径が大きい中空になった形状の大径部１２０とが含まれるようにし、大径部１２０の断面厚さが小径部１１０の断面厚さよりも小さく加工されるように成形する（Ｓ１１０）。特に、成形はロータリースウェージング加工またはリニア圧縮加工により行われる。これに対するより具体的な説明は、前述した本発明の中空駆動軸１００で詳細に説明したため省略する。
【００４６】
その後、小径部１１０および大径部１２０を浸炭する（Ｓ１２０）。特に、浸炭は、大径部１２０の外面から始まって大径部１２０の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間１２１の硬度がＨＲＣ５５以上からなる熱処理条件で行われる。
【００４７】
前記熱処理条件で、大径部１２０中の第１断面区間１２１を除いた第２断面区間１２２の硬度がＨＲＣ４０になることができる。また、前記熱処理条件で、第１および第２断面区間１２１、１２２の間には、ＨＲＣ４０乃至ＨＲＣ５５の硬度の遷移区間１２３が形成され得る。これに対するより具体的な説明は、前述した本発明の中空駆動軸１００で詳細に説明したため省略する。
【００４８】
以上のように、本発明の一実施形態に係る中空駆動軸およびその製造方法は、以下のような効果を有することができる。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、断面厚さおよび外径の差を有する中空駆動軸１００全体が浸炭されて硬化し、ただし、大径部１２０の外面から始まって大径部１２０の断面厚さの３５％乃至６０％になる第１断面区間１２１が浸炭されてＨＲＣ５５以上の硬度からなる技術構成を有するため、全体長さに対する強度を最大限均一化させることができ、中空駆動軸１００が回転する間に脆弱部位が破断される現象を最小化することができる。特に、第１断面区間１２１の硬度を第２断面区間１２２の硬度よりも大きくする場合、全体長さに対する強度を最大限均一化させることができるため、中空駆動軸１００が回転する間に脆弱部位が破断される現象を最小化することができる。
【００５０】
以上で、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、自動車の中空駆動軸に関するものであって、自動車部品に適用可能であるため、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００５２】
１００…中空駆動軸
１１０ａ…第１小径部
１１０ｂ…第２小径部
１２０…大径部
１２１…第１断面区間
１２２…第２断面区間
１２３…遷移区間
１３０…連結部
１４０…スプライン
【図１】
0006434033.tif 000002
【図２】
0006434033.tif 000003
【図３】
0006434033.tif 000004