KR0151766B1 - 파워스티어링용 스터브축과 그 가공방법 - Google Patents

Abstract

파워스티어링용 스터브축의 토오션바(6)가 삽입되는 부분의 기계적 가공에 의한 다듬질을 생략한다.

파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 한다. 이때, 내부에 맨드릴(230)을 삽입해 두어도 된다. 교축가공에 의해 파이프재의 내면에는 가공된 부분의 내측의 소경내면부(108a)와, 비가공부내의 대경내면부(108b)와, 이들 양 내면부 사이의 경사내면부(108c)가 형성되고, 경사내면부(108c)와 양쪽 대경내면부(108b) 및 소경내면부(108a) 사이는 각각 큰 반지름의 곡면(108d, 108e)에 의해 접속된다. 토오션바(6)를 대경내면부(108b)측으로부터 삽입해서 소경내면부(108a)내에 삽입 고정시킨다.

소경내면부(108a)는 소성 가공한 그대로이고, 토오션바(6)의 삽입에 따라 그 외주에 끼워붙여진 0링(10)이 손상되는 일은 없고, 또, 토오션바(6) 삽입부의 강도가 향상되고 또한 저비용이다.

Description

파워스티어링용 스터브축과 그 가공방법

제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 파워스티어링용 스터브축의 종단면도이다.

제2도는 제1도의 파워스티어링용 스터브축의 주요부의 확대도이다.

제3도는 상기한 파워스티어링용 스터브축의 소재인 파이프재를 표시한 종단면도이다.

제4도는 제3도의 파이프형상 소재의 교축 가공을 한 상태를 표시한 도면이다.

제5도는 제2실시예에 관한 스터브축의 가공 공정을 표시한 종단면도이다.

제6도는 일반적인 인티그럴식 파워스티어링의 구성을 표시한 종단면도이다.

제7도는 종래의 스터브축의 주요부를 확대해서 표시한 종단면도이다.

제8도는 제7도의 A부의 확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6:토오션바 10:0링

100:파이프재 100a:끝부

230:맨드릴 108a:소경내면부

108b:대경내면부 108c:경사부

본 발명은, 파워스티어링용 스터브축(입력축)과 그 가공방법에 관한 것이다.

종래의 파워스티어링용 스터브축에 대해서 제6도 내지 제8도에 의해 설명한다.

제6도는, 일반적인 인티그럴식 파워스티어링의 구성의 한가지 예를 표시한 것으로서 도면에는 표시하지 않은 스티어링 핸들의 조작에 의해 회전되는 스터브축(입력축)(2)이 위엄축(출력축)(4)과 동일 축선상에 배치되고, 토오션바(6)를 통하여 소정의 각도도 상대회전이 가능하게 연결되어 있다. 스터브축(2)은 전체적으로 대략 통형상을 하고 있고, 그 내부를 관통하는 홀(8)의 끝부(제6도의 우측의 끝부)(8a)가 다른 부분 보다도 소경으로 되어 있는, 이 소경내면부(8a)에 상기한 토오션바(6)의 한 쪽의 끝부(6a)가 외주에 끼워진 0링(10)을 통하여 삽입되어 핀에 의해 고정되어 있다. 또, 이 토오션바(6)의 다른쪽 끝부(6b)는 원통형상의 워엄축(4)의 내주면에 압입되어 있다.

이 제6도에 표시하는 구성에서는, 스터브축(2)에 직접 밸브로우터부(12)가 형성되어 있고, 이 밸브로우터부(12)와 그 외주면에 끼워맞춤되어 핀(14)을 통하여 워엄축(4)에 연결되어서 일체적으로 회전하는 밸브슬리이브(16)에 의해 회전밸브(18)가 구성되어 있다. 스터브축(2)과 워엄축(4)은 워엄축(4)의 외주면과 밸브하우징(20)의 사이에 배치된 보올베어링(22)과 스터브축(2)의 외주면과 밸브하우징(20)의 내면의 사이에 배치된 니이들 베어링(24)에 의해서 회전자재하게 지지되어 있다. 회전밸브(18)의 구성에 대해서는 종래부터 잘 알려져 있는 것이므로 그 상세한 설명은 생략하지만, 스터브축(2)이 제6도에 표시한 우측편 끝부에 연결된 스티어링축을 통하여 회전되어서 워엄축(4)에 대하여 상대적으로 회전하면 이 회전밸브(18)가 전환작동되어 오일펌프(도면표시 않음)에서 토출된 압유가 파워실린더(26)의 한 쪽의 압력실(26a) 또는 (26b)도 유입되는 동시에 다른 한 쪽의 압력실(26a) 또는 (26b)은 오일탱크(도면표시 하지 않음)와 연통되며, 이들 양쪽의 압력실(26a, 26b)간의 압력차에 의해서 피스톤(28)이 작동되어서 조향 보조력을 발생시키도록 되어있다.

상기한 스터브축(2)은 종래에는, 환봉형상의 소재로 제작되었으며, 그 환봉형상의 소재의 내외면을 절삭해서 제7도에 표시하듯이 외주면에 대경부(2b)와 소경부(2a)를 형성하는 동시에 내경측도 상기한 대경부(2b) 내측의 대경내면부(8b)와 소경부(2a) 내측의 소경내면부(8a)를 형성 가공하고, 그 후에 내외면의 마무리 가공을 하고 있었다.

특히, 상기한 토오션바(6)의 한 쪽의 끝부(6a)가 압입되는 소경내면부(8a)는 리이머의 의한 마무리 가공을 하므로써 내경의 정밀도를 확보하도록 하고 있었다.

상기한 바와 같이 종래의 파워스티어링용 스터브축(2)은 내주측과 외주측을 모두 절삭가공에 의해 제7도에 표시한 바와 같은 형상을 얻은 다음에 토오션바(6)의 한 쪽의 끝부가 삽입되는 소경내면부(8a)를 리이머에 의해 마무리 가공을 하고 있기 때문에 소경내면부(8a)와 인접하는 경사부(8c)의 사이에 버어(burr)(8d)(제8도 참조)가 발생한다고 하는 문제가 있었다. 이와 같이 소경내면부(8a)의 내부측 끝부(제7도, 제8도의 좌측끝부)에 버어(8d)가 발생되어 있으면 토오션바(6)가 이 좌측끝부로부터 삽입되도록 되어 있으므로, 버어의 제거 공정을 실시하지 않으면, 토오션바(6)를 삽입할 때에 토오션바(6)의 외주면에 끼워넣은 0링(10)을 손상시키기 때문에 외부누설이 발생될 우려가 있었다. 또, 스터브축(2)의 내외경을 모두 절삭에 의해 가공해서 소경부(2a)와 소경내면부(8a)측의 두께가 다른부분(대경부(2b)와 대경내면부(8b)측)의 두께보다도 얇게되어 있으므로, 강도가 불충분하다고 하는 문제도 있었다. 또, 절삭가공을 한 다음에 리이머에 의한 내면가공을 하지 않으면 안되기 때문에 가공 공정이 많고, 비용이 높아진다고 하는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 결점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서 리이머에 의한 마무리 가공을 할 필요가 없으므로 버어가 발생되지 않고, 토오션바를 삽입할 때에 0링을 손상시킬 우려가 없는 파워스티어링용 스터브축을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 그 결과, 파워스티어링의 사용시에 외부누설이 발생될 우려를 없앨 수가 있다. 또, 토오션바의 삽입부(소경내면부)의 충분한 강도를 얻을 수가 있고, 또한 저렴한 비용의 파워스티어링용 스터브축를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또, 제2의 발명은 리이며 가공에 의한 내면의 마무리 가공을 할 필요가 없으므로 외부누설이 발생될 우려가 없을 뿐 아니라, 가공 공정수가 감소되기 때문에 저비용의 파워스티어링용 스터브축의 가공방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 파워스티어링용 스터브축은 출력축과 동일축선상에 배치되어서 축심부를 관통하는 홀의 끝부에 형성된 소경내면부에 토오션바의 한 쪽 끝부가 삽입되고, 상기한 출력축과 소정의 각도로 상대회전이 가능하게 연결되는 것으로서, 소재로서의 파이프형상 소재의 끝부를 교축가공 하므로써 상기한 소경내면부가 형성되고, 이 소경내면부에 토오션바의 한 쪽 끝부가 삽입되도록 되어있다.

또, 제2의 발명에 관한 파워스티어링용 스터브축의 가공방법은 파이프재의 끝부에 교축 가공을 하므로써, 그 가공부의 내측에 소경내면부를 형성하고, 이 소경내면부와 비가공부의 대경내면부의 사이에 경사내면부를 설치하는 동시에 상기한 소경내면부와 대경내면부사이를 각각 큰 반지름의 곡면에 의하여 접속하고, 대경내면부측으로부터 토오션바의 한 쪽의 끝부를 삽입하도록 한 것이다.

상기한 제1의 발명에서는, 스터브축의 끝부측의 토오션바가 삽입되는 부분(소경 내면부)이 교축가공(소성가공)에 의해 형성되어 있으므로, 리이머가공 등의 마무리 가공을 할 필요가 없으며, 따라서 내면에 버어가 발생되는 일이 없으므로 토오션바를 삽입할 때에 토오션바의 끝부외주에 끼워진 0링이 파손될 우려가 없다.

또, 제2의 발명에서는 파이프형상 소재의 끝부에 교축 가공을 하므로써 소경 내면부를 형성하는 동시에 파이프형상 소재의 가공을 하지 않는 부분의 내측의 대경내면부와 이 소경내면부의 사이를 접속하는 경사내면부를 형성하며, 상기한 대경내면부측으로부터 토오션바의 한 쪽의 끝부를 삽입하도록 하고 있으므로 토오션바를 삽입할 때에 이 토오션바의 끝부 외주에 끼워진 0링이 파손될 우려가 없고, 또한 가공공정수를 감소시키므로써 저렴한 비용의 스터브축을 얻을 수가 있다.

이하, 도면에 표시한 실시예에 의하여 본 발명을 설명한다.

제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 파워스티어링용 스터브축(102)의 종단면도이고, 제2도는 그 주요부를 확대해서 표시하는 도면이며, 제3도는 이 스터브축(102)을 형성하는 소재인 파이프재(100)의 종단면도이다. 이 파이프재(100)의 소재는 각종 제조법에 의해 제조된 파이프를 사용할 수가 있지만, 특히 두께가 균일하고, 내외지름의 동축성이 높고, 또한 저렴하기 때문에 전기저항 용접관을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 이음매 없는 관을 사용할 수도 있지만, 두께가 균일하지 않는 경우가 있으므로 본 실시예에서는 전봉관을 사용하고 있다.

먼저 제1의 공정으로서 파이프재(100)의 끝부(100a)에 대하여 교축가공을 한다. 이 교축 가공으로서, 예를 들면 냉간단조, 전조 혹은 스웨이징 등의 소성 가공을 적용할 수 가 있다.

이 교축가공의 결과, 제4도에 표시하는 형상의 통체(102)(완성한 스터브축(102)과 대략 동일한 형상이므로 동일한 부호로 표시한다)를 얻을 수가 있다. 즉, 외주측이 본래의 소재(100)의 외경과 동일한 외경을 보유하는 대경부(102b)와 교축가공을 한 소경부(102a)와, 이들 대경부(102b)와 소경부(102a) 사이에 계단부(102c)로 구성되며, 통체(102)의 내부를 관통하는 홀(108)의 내측면은 상기한 대경부(102b)에 대응하는 대경내면부(소성가공되어 있지 않는 부분)(108b)와 교축가공된 상기한 소경부(102a)에 대응하는 소경내면부(108a)및 상기한 계단부(102c)의 내측의 경사내면부(108c)로 구성되어 있다.

또, 이 실시예에서는 교축가공을 할 때에 가공하는 쪽의 끝면(제3도의 우측끝면(100d)을 고정하지 않는 상태로 가공을 하고 있으므로, 소재가 이 끝면(100d)쪽으로 유동하여 길이가 본래의 파이프재(100)의 길이보다도 늘어나는 동시에 두께는 가공하지 않는 부분보다도 얇게되어 있다. 단 소재의 끝면(100d)을 고정한 상태로 가공할 수도 있다.

그리고, 교축가공에 의해 대경내면부(108d)와, 경사내면부(108c) 및 소경내면부(108a)를 형성했으므로, 대경내면부108b)와 경사내면부(108c)사이와 소경내면부(108a)와 경사내면부(108c)사이는 제2도에 확대해서 표시하듯이 각각 반지름이 큰곡면(108d, 108e)에 의해 접속되고 있다.

파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 해서 상기한 제1도의 스터브축과 대략 동일한 형상의 통체(102)(제4도 참조)를 얻은 다음, 외주면 쪽에만 절삭가공을 한다. 또, 제2도의 일점 쇄선은 절삭가공전의 상태를 표시하며 그 내측의 실선은 적살가공후의 상태를 표시한다. 본 실시예에 관한 스터브축(102)은 제1도에 표시하듯이 회전밸브(제6도에 부호 18로 표시함)를 구성하는 밸브로우터부(102f)가 직접 설치되어 있고 외주면에는 축방향으로 형성된 복수의 밸브홈(102g)이 또, 통체(102)의 내외를 관통하는 복귀통로(102h, 102i)와 탱크측으로의 환류통로(102j)등이 원주방향의 동일한 간격으로 형성되어 있다. 또, 교축가공된 소경부(102a)측의 외면은 도면표시하지 않는 스티어링축에 연결하기 위한 가공이 실시된다. 또, 이 실시예에서는 스터브축(102)자체에 직접 밸브로우터부(102f)를 형성했지만, 이와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 별개의 밸브로우터를 스터브축의 외주에 끼워맞추고 핀등에 의해 연결하여 일체적으로 회전하도록 구성한 것 등이라도 된다.

또, 제1도와 제2도에 표시하는 스터브축(102)의 내면측은 마무리 가공을 하지않고 교축가공을 한 그대로의 상태로 해둔다. 이 스터브축(102)을 조립해 붙일 때에 토오션바(6)(제6도참조)의 한 쪽 끝부(도면의 우측끝부)(6a)를 스터브축(102)의 (도면 좌측) 대경내면부(108b)측에서 삽입하고, 경사내면부(108c)를 경유하여 소경내면부(108a)내로 삽입한다. 이 스터브축(102)은 토오션바(6)가 삽입고정되는 소경내면부(108a)를 리이머가공 등에 의한 다듬질가공을 하고 있지 않으므로 종래와 같이 버어(8d)(제8도 참조)가 발생되어 있지 않으며 토오션바(6)의 외면에 끼워진 0링(10)이 손상되는 일도 없다. 따라서, 파워스티어링을 사용할 때에 외부누설이 발생될 우려도 없다. 또, 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 소재가 유동한 결과에 따라 소경내면부(108a)가 가공 경화되므로써, 이 부분의 강도가 증가하여 내구성이 향상된다.

제5도는, 제2실시예를 표시하는 것으로서 제1실시예와 동일한 파이프재(100)(제3도참조)의 끝부(100a)쪽에 맨드릴(230)을 삽입해서 교축가공을 한 것이다. 교축가공을 한 통체(102)를 형성한 다음, 이 맨드릴(230)은 제5도의 화살표B방향으로 뽑아 내어진다. 이와 같이 맨드릴(23)을 삽입한 상태로 교축가공을 하고 그 다음 뽑아내므로써, 소정의 내경정밀도와, 필요한 거친면(rough face)를 쉽게 얻을 수가 있다. 그외에도 맨드릴(230)에 의해 내면측을 고정한 상태를 교축가공을 하므로써 상기한 제1실시예와 같이 맨드릴(230)을 사용하지 않는 경우보다도 내주면이 더욱 경화되어서 이 부분의 강도가 향상된다고 하는 효과를 얻을 수가 있다.

또 상기한 각 실시예에서는 교축가공에 의해 소경부(102a)와 그 내측의 소경내면부(108a)를 형성한 다음, 내면측은 리이머 가공 등의 마무리 가공을 하지 않고 토오션바(6)를 삽입하도록 하고 있었다. 이와 같이 소성가공한 그대로의 표면에 토오션바(6)의 끝부(6a)를 삽입할 수가 있으므로 상기한 바와같은 효과를 나타낼 수 있다. 이 토오션바(6)를 삽입하는 소경내면부(108a)의 표면을 더욱 정밀하게 다듬질하므로써 더욱 양호한 상태로 삽입을 할 수가 있다. 그래서 소경내면부(108a)를 보링바이트 등을 사용한 절삭가공을 하도록 해도된다. 이 보링바이트등에 의한 다음질가공은 통상적인 가공과는 다르게 안쪽에서부터 즉, 제4도의 좌측의 경사내면부(108c)측에서부터 제4도의 우측으로 향해서 끌어당기면서 이 소경내면부(108a)의 마무리 가공을 한다. 이 경우의 가공은 공작물(스터브축(102))을 회전시키면서 실시하면 좋은 결과를 얻을 수 있다. 이와 같이 스터브축(102)의 내부측에서부터 외부측으로 향해서 마무리 가공를 하기 때문에 버어의 발생을 방지할 수 있으므로 토오션바(6)의 삽입시에 0링(10)을 손상시킬 우려가 없고, 외부 누설의 발생을 없앨 수가 있다.

또, 상기한 실시예에서는 인티그럴식 파워스티어링의 스터브축에 대해서 설명했지만, 인티그럴식에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 랙피니언식 파워스티어링등의 다른 형식의 파워스티어링용 스터브축에 대해서도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 출력축과 동일선상에 배치되어서 축심부를 관통하는 홀의 끝부에 형성된 소경내면부(108a)에 토오션바(6)의 한 쪽 끝부가 삽입되어서, 상기한 출력축과 연결된 파워스티어링용 스터브축(102)을 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 상기한 소경내면부(108a)를 형성하고 이 소경내면부(108a)에 토오션바(6)의 한 쪽 끝부를 삽입하도록 구성했으므로, 버어제거 가공을 하지 않아도 토오션바를 삽입시킬 때에 0링(10)에 손상되지 않도록 해서 외부누설의 발생을 방지할 수가 있다. 또, 토오션바(6)가 삽입되는 부분의 강도를 높이므로써 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 제2의 발명에 관한 가공법에 의하면, 리이머 등에 의한 마무리가공이 필요없게 되므로 가공공정수가 감소되므로 원가절감을 도모할 수 있다.

Claims (8)

1. 출력축과 동일축선상에 배치되어서 축심부를 관통하는 홀의 끝부에 형성된 소경내면부에 토오션바의 한 쪽 끝부가 삽입되고, 상기한 출력축과 연결된 파워스티어링용 스터브 축에 있어서, 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 상기한 소경내면부(108a)가 형성되고, 이 소경내면부(108a)에 토오션바(6)의 한 쪽 끝부(6a)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축.
2. 제1항에 있어서, 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 그 파이프재(100)의 내부에 교축가공을 실시하지 않는 대경내면부(108b) 보다도 소경인 소경내면부(108a)와, 이 소경내면부(108a)와 상기한 대경내면부(108b) 사이에 경사내면부(108c)가 형성되는 동시에 이들 소경내면부(108a)과 경사내면부(108c)의 사이가 각각 큰 반지름의 곡면(108d, 108e)에 의해 접속되고, 상기한 토오션바(6)의 한 쪽 끝부(6a)는 이 경사내면부(108c)측으로부터 상기한 소경내면부(108a)내에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축.
3. 제1항, 제2항 중 어느한 항에 있어서, 소재인 파이프재(100)가 전기저항 용접관인 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축.
4. 제1항, 제2항 중 어느한 항에 있어서, 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 다듬질 가공이 되어 있는 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축.
5. 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 하므로써 그 가공된 부분의 내측에 소경내면부(108a)를 형성하고, 이 소경내면부(108a)와 비가공부의 대경내면부(108b)의 사이에 경사내면부(108c)를 설치하는 동시에 이 경사내면부(108c)와 상기한 소경내면(108a)부 및 대경내면부(108b)의 사이를 각각 큰 반지름 곡면(108d, 108e)에 의해 접속해서 상기한 대경부(102b)측으로부터 토오션바(6)의 한 쪽 끝부(6a)를 삽입하도록 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브 축의 가공방법.
6. 제5항에 있어서, 파이프재(100)의 끝부내(100a)에 맨드릴(230)을 삽입해서 교축가공을 한 다음 뽑아내는 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축의 가공방법.
7. 제5항에 있어서, 소재로서의 파이프재(100)가 전기저항 용접관인 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축의 가공방법.
8. 제5항에 있어서, 파이프재(100)의 끝부(100a)에 교축가공을 한 다음, 소경내면부(108a)를 내부측에서부터 외측으로 향해서 절삭가공을 하므로써 다듬질 가공을 하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링용 스터브축의 가공방법.