KR100835933B1 - 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그중간성형물 제조방법 - Google Patents

조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그중간성형물 제조방법 Download PDF

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pinion shaft
helical gear
forming
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tip
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이윤희
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주식회사태진정공
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Abstract

본 발명은 조향장치용 피니언 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법에 관한 것으로서, 특히 헤드부의 하측으로 중간몸체, 헬리컬기어 성형부 및 팁부가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성되고, 상기 헤드부와 중간몸체의 사이에 제 1 단차부가 형성되며, 상기 중간몸체와 헬리컬기어 성형부의 사이에 제 2 단차부가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부와 팁부의 사이에 제 3 단차부가 형성되며, 상기 헤드부의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈이 요입 형성됨과 동시에 헤드부의 상부 양측에 오일홈이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈의 중앙 바닥부와 팁부의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈과 하부척끼움홈이 형성된 중간성형물을 제공하며, 상기 중간성형물을 소재의 절단에서 여러단계의 성형공정이 자동으로 이루어지는 포머방식으로 제조하므로서, 제품의 제조시간을 현저히 단축 시킬 수 있도록 함은 물론 중간성형물의 상하부에 형성된 척기움홈을 이용하여 정밀가공용 척에 중간성형물을 장착한 후 헬리컬기어성형부에 헬리컬기어를 정밀가공할 수 있게됨에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 중간성형물에서 헤드부의 상부에 결합홈과 오일홈을 미리 성형함에 따라 피니언 샤프트의 완제품 가공이 용이해지도록 한 조향장치용 피니언샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법에 관한 것이다.
조향장치, 피니언샤프트, 중간성형물, 헤드부, 결합홈, 오일홈, 예비홈,

Description

조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법{Middle manufacturing things for pinion shaft}
도 1 은 일반적인 조향장치용 피니언 샤프트를 보인 도면.
도 2 는 본 발명의 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물을 보인 도면.
도 3 은 본 발명의 중간성형물 제조과정을 보인 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 헤드부, 2: 중간몸체,
3: 헬리컬기어 성형부, 4: 팁부,
5: 제 1 단차부, 6: 제 2 단차부,
7: 제 3 단차부, 8: 결합홈,
9: 오일홈, 10: 상부척끼움홈,
21: 예비홈,
본 발명은 조향장치용 피니언 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법에 관한 것으로서, 특히 제품의 제조시간을 현저히 단축 시킬 수 있도록 함은 물론 중간성형물의 상하부에 형성된 척기움홈을 이용하여 정밀가공용 척에 중간성형물을 장착한 후 헬리컬기어성형부에 헬리컬기어를 정밀가공할 수 있게됨에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 중간성형물에서 헤드부의 상부에 결합홈과 오일홈을 미리 성형함에 따라 피니언 샤프트의 완제품 가공이 용이해지도록 한 조향장치용 피니언샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법에 관한 것이다.
도 1 은 일반적인 자동차의 조향장치용 피니언 샤프트를 도시한 것으로서,
피니언 샤프트(100)는 몸체(101)의 상부에 헤드부(102)가 형성되어 있고, 상기 몸체(101)의 중간부에는 조향핸들의 조향력을 조향장치의 랙바에 전달하기 위한 헬리컬기어(103)가 형성된 구조이다.
이러한 조향장치용 피니언 샤프트는 조향장치의 출력축으로 부터 회전력을 전달받아 랙바로 전달하는 기능을 하며, 조향력을 정확하게 랙바에 전달하기 위하여 헬리컬기어(103) 부분이 정밀 가공된다.
그러나, 종래에는 조향장치용 피니언 샤프트를 프레스를 이용한 냉간단조방법으로 제조함에 따라 제조시간이 길어짐은 물론 제품의 정밀도가 하락하게되는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 헤드부의 하측으로 중간몸체, 헬리컬기어 성형부 및 팁부가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성되고, 상기 헤드부와 중간몸체의 사이에 제 1 단차부가 형성되며, 상기 중간몸체와 헬리컬기어 성형부의 사이에 제 2 단차부가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부와 팁부의 사이에 제 3 단차부가 형성되며, 상기 헤드부의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈이 요입 형성됨과 동시에 헤드부의 상부 양측에 오일홈이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈의 중앙 바닥부와 팁부의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈과 하부척끼움홈이 형성된 중간성형물을 제공하며, 상기 중간성형물을 소재의 절단에서 여러단계의 성형공정이 자동으로 이루어지는 포머방식으로 제조하므로서, 제품의 제조시간을 현저히 단축 시킬 수 있도록 함은 물론 중간성형물의 상하부에 형성된 척기움홈을 이용하여 정밀가공용 척에 중간성형물을 장착한 후 헬리컬기어성형부에 헬리컬기어를 정밀가공할 수 있게됨에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 중간성형물에서 헤드부의 상부에 결합홈과 오일홈을 미리 성형함에 따라 피니언 샤프트의 완제품 가공이 용이해지도록 한 조향장치용 피니언샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
청구범위 제 1항에 의하여,
조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물에 있어서,
헤드부의 하측으로 중간몸체, 헬리컬기어 성형부 및 팁부가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성되고, 상기 헤드부와 중간몸체의 사이에 제 1 단차부 가 형성되며, 상기 중간몸체와 헬리컬기어 성형부의 사이에 제 2 단차부가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부와 팁부의 사이에 제 3 단차부가 형성되며, 상기 헤드부의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈이 요입 형성됨과 동시에 헤드부의 상부 양측에 오일홈이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈의 중앙 바닥부와 팁부의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈과 하부척끼움홈이 형성한 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 2 항에 의하여,
상기 중간성형물은 포머방식으로 제조한 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 3 항에 의하여,
조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법에 있어서,
봉형상의 소재를 필요한 길이로 절단하는 절단공정과;
절단된 소재의 하단 모서리부분에 라운드를 형성하는 제 1 공정과;
소재의 상단 모서리부분에 라운드를 형성하는 제 2 공정과;
제 2 공정 이후 포머 금형으로 가압하여 팁부와 헬리컬기어성형부 그리고, 제 3 단차부와 제 2 단차부를 성형하는 제 3 공정과;
제 3 공정 이후 포머 금형으로 가압하여 헬리컬기어성형부의 상부에 중간몸체를 형성하면서 소재의 상부면에 결합홈 형성을 위한 예비홈을 성형하는 제 4 공정과;
제 4 공정 이후 금형으로 가압하여 헤드부와 제 1 단차부를 성형함과 동시에 상기 헤드부의 상면에 결합홈과 오일홈이 형성되도록 하며, 상기 헤드부의 결합홈 바닥면 중앙에 상부척끼움홈을 형성하면서 팁부의 저면 중앙에 하부척끼움홈을 형성하는 제 5 공정; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 4 항에 의하여,
상기 예비홈은 원형 또는 결합홈과 동일한 모양으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 5 항에 의하여,
상기 절단공정 내지 제 5 공정을 포머장치를 이용하여 소재의 절단에서 중간성형물의 완성이 연속적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 6 항에 의하여,
상기 절단공정 내지 제 4 공정을 포머장치를 이용하여 연속적으로 진행한 후 제 5 공정을 프레스방식으로 실시하는 것을 특징으로 한다.
청구범위 제 7 항에 의하여,
상기 절단공정 내지 제 4 공정을 포머장치를 이용하여 연속적으로 진행한 후 제 4 공정을 완료한 소재를 어닐링 및 본데 처리하여 소재의 표면에 이물질이 완전히 제거되도록 하면서 연성이 높아지도록 한 후 프레스방식으로 제 5 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 2 와 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2 의 (a)(b)는 본 발명의 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물을 도시한 것이다.
상기 중간성형물은 헤드부(1)의 하측으로 중간몸체(2), 헬리컬기어 성형부(3) 및 팁부(4)가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성된다.
중간성형물은 피니언 샤프트 가공을 위한 것이므로 전체적인 형상이 피니언 샤프트와 유사하다.
한편, 상기 헤드부(1)와 중간몸체(2)의 사이에 제 1 단차부(5)가 형성되며, 상기 중간몸체(2)와 헬리컬기어 성형부(3)의 사이에 제 2 단차부(6)가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부(3)와 팁부(4)의 사이에 제 3 단차부(7)가 형성된다.
이때, 상기 헤드부(1)의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈(8)이 요입 형성됨과 동시에 헤드부(1)의 상부 양측에 오일홈(9)이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈(8)의 중앙 바닥부와 팁부(4)의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)이 형성된다.
상기 결합홈(8)은 출력축이 끼워졌을때 출력축으로부터 전달되는 회전력을 그대로 전달받을 수 있도록 개략적으로 길쭉한 사각형 모양으로 형성하고, 상기 오일홈(9)은 피니언 샤프트의 헤드부에 출력축이 끼워졌을때 출력축과 헤드부 사이에 오일이 공급되기 위한 것이다.
그리고, 상기 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)은 중간성형물의 헬리컬기어 성형부(3)에 헬리컬기어를 정밀가공할때 정밀가공기계의 척이 끼워지는 것이 며, 이때 헬리컬기어 성형의 정밀도를 향상시키기 위하여 상기 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)은 중강성형물의 정중앙에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 설명과 같은 본 발명의 중간성형물은 피니언 샤프트 가공에 앞서 미리 중간성형물의 헤드부(1) 상부에 결합홈(8)과 오일홈(9)을 선가공함에 따라 피니언 샤프트 가공시 헬리컬기어만을 가공하면 되므로 제품의 생산성이 월등히 향상됨은 물론 중간성형물의 상하부에 각각 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)을 형성하므로 헬리컬기어를 정밀가공할 수 있게된다.
한편, 도 3 은 본 발명의 중간성형물 제조과정을 도시한 것으로서,
먼저, 직선기를 통해 인입되는 봉형상의 소재를 필요한 길이로 절단하는 절단공정이 이루어진다.
절단된 소재를 금형으로 가압하여 도 3 (b)와 같이 소재의 하부 모서리 부분에 라운드(20)가 형성되도록 하며(제 1 공정), 라운드(20)가 형성된 소재의 상부를 또다른 금형으로 가압하여 도 3 (c)와 같이 소재의 상부 모서리부분에 라운드(20)가 형성되도록 한다(제 2 공정).
상기 제 2 공정이 완료된 소재는 상하부금형으로 가압하여 소재의 하단에 팁부(4), 헬리컬기어 성형부(3) 그리고, 제 2 단차부(6)와 제 3 단차부(7)가 형성되도록 한다.(제 3 공정)
상기 제 3 공정 이후 소재의 상부를 금형으로 가압하여 제 2 단차부(6) 상측 으로 중간몸체(2)를 형성하면서 소재의 상부면에 예비홈(21)을 요입 형성한다.(제 4 공정)
상기 예비홈(21)은 원형 또는 결합홈(8)과 동일한 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 예비홈(21)을 요입 형성하는 이유는 예비홈(21)을 형성하지 않고 바로 제 5 공정을 진행하여 헤드부(1)와 결합홈(8) 및 오일홈(9)을 형성하게 되면, 상부금형에 큰 부하가 인가되어 금형의 수명이 짧아지기 때문이며, 상기와같이 예비홈(21)을 미리 형성하게 되면 제 5 공정에서 사용되는 금형에 가해지는 부하가 낮아지게되어 금형의 수명을 현저히 연장시킬 수 있게된다.
상기 제 4 공정 이후 소재를 금형으로 가압하여 중간몸체(2)의 상측으로 제 1 단차부(5)가 형성되도록 함과 동시에 헤드부(1)를 형성하고, 또한 상기 헤드부(1)의 상부면에 결합홈(8)과 오일홈(9)을 형성하면서 결합홈(8)의 중앙 바닥부에 상부척끼움홈(10)을 요입 형성하며, 상기 팁부(4)의 저면 중앙에 하부척끼움홈(11)을 요입 형성한다.(제 5 공정)
상기 제 5 공정에 의해 본 발명의 피니언샤프트 가공을 위한 중간성형물이 완성된다.
한편, 상기 절단공정 내지 제 5 공정은 포머장치를 이용하여 소재의 절단에서 중간성형물의 완성이 연속적으로 이루어지도록 하여 제품의 가공시간을 현저히 줄여준다.
즉, 포머장치는 여러 공정을 하나의 장치로서 연속적으로 실행하는 것으로 서, 상기 제 1 공정 내지 제 5 공정을 위한 각기 다른 금형이 나란히 배치되어 있으며, 절단공정에서 절단된 소재가 순차적으로 제 1 공정 내지 제 5 공정을 위한 금형에 공급되면서 중간성형물 가공 과정이 연속적으로 이루어지게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 중간성형물 제조는 포머방식과 프레스방식을 병행하여 실시할 수 있다.
즉, 제 1 내지 제 4 공정을 포머방식으로 실시한 이후 제 5 공정을 프레스방식으로 실시하는 것으로, 제 5 공정만을 프레스방식으로 독립적으로 실시하게 되면 보다 강력한 압력으로 제품을 성형할 수 있게되므로 중간성형물의 헤드부(1)를 보다 정밀하게 가공할 수 있게되는 것이다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 4 공정을 포머방식을 실시한 이후 소재를 어닐링 및 본데 처리하여 소재의 표면에 이물질이 완전히 제거되도록 하면서 연성이 높아지도록 한 후 프레스방식으로 제 5 공정을 실시할 수도 있다.
상기 어닐링 작업은 소재를 가열온도 800℃ 이상에서 90분 이상 가열한 뒤 소재를 서서히 공냉시켜 소재의 결정립이 미세화되면서 연성이 높아지도록 하는 것이며, 상기 본데처리는 열처리된 소재를 알카리성 수용액에 넣어 소재표면의 이물질을 제거하여 윤활성이 향상되도록 하는 작업이다.
따라서, 포머방식으로 제 4 공정을 실시한 이후 소재에 어닐링 및 본데처리를 실시하면 소재의 연성이 높아짐은 물론 표면에 이물질이 제거되면서 윤활성이 향상되므로 이후 프레스방식으로 제 5 공정을 실시할 때 헤드부(1)의 가공이 매우 용이해짐은 물론 소재의 연성이 증대되므로 금형의 마모율을 더욱 낮춰줄 수 있게 되어 수명을 연장시킬 수 있으며, 보다 정밀하게 헤드부(1)를 가공할 수 있게된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 헤드부의 하측으로 중간몸체, 헬리컬기어 성형부 및 팁부가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성되고, 상기 헤드부와 중간몸체의 사이에 제 1 단차부가 형성되며, 상기 중간몸체와 헬리컬기어 성형부의 사이에 제 2 단차부가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부와 팁부의 사이에 제 3 단차부가 형성되며, 상기 헤드부의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈이 요입 형성됨과 동시에 헤드부의 상부 양측에 오일홈이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈의 중앙 바닥부와 팁부의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈과 하부척끼움홈이 형성된 중간성형물을 제공하며, 상기 중간성형물을 소재의 절단에서 여러단계의 성형공정이 자동으로 이루어지는 포머방식으로 제조하므로서, 제품의 제조시간을 현저히 단축 시킬 수 있도록 함은 물론 중간성형물의 상하부에 형성된 척기움홈을 이용하여 정밀가공용 척에 중간성형물을 장착한 후 헬리컬기어성형부에 헬리컬기어를 정밀가공할 수 있게됨에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 중간성형물에서 헤드부의 상부에 결합홈과 오일홈을 미리 성형함에 따라 피니언 샤프트의 완제품 가공이 용이해지도록 한 조향장치용 피니언샤프트 가공을 위한 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (7)

  1. 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물에 있어서,
    헤드부(1)의 하측으로 중간몸체(2), 헬리컬기어 성형부(3) 및 팁부(4)가 점진적으로 단차지게 직경이 감소하도록 형성되고, 상기 헤드부(1)와 중간몸체(2)의 사이에 제 1 단차부(5)가 형성되며, 상기 중간몸체(2)와 헬리컬기어 성형부(3)의 사이에 제 2 단차부(6)가 형성되고, 상기 헬리컬기어 성형부(3)와 팁부(4)의 사이에 제 3 단차부(7)가 형성되며, 상기 헤드부(1)의 상부에 조향장치의 출력축이 끼워지기 위한 결합홈(8)이 요입 형성됨과 동시에 헤드부(1)의 상부 양측에 오일홈(9)이 경사지게 형성되고, 상기 결합홈(8)의 중앙 바닥부와 팁부(4)의 저면 중앙에 각각 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)을 형성한 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간성형물은 포머방식으로 제조한 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물.
  3. 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법에 있어서,
    봉형상의 소재를 필요한 길이로 절단하는 절단공정과;
    절단된 소재의 하단 모서리부분에 라운드(20)를 형성하는 제 1 공정과;
    소재의 상단 모서리부분에 라운드(20)를 형성하는 제 2 공정과;
    제 2 공정 이후 포머 금형으로 가압하여 팁부(4)와 헬리컬기어성형부(3) 그리고, 제 3 단차부(7)와 제 2 단차부(6)를 성형하는 제 3 공정과;
    제 3 공정 이후 포머 금형으로 가압하여 헬리컬기어성형부(3)의 상부에 중간몸체(2)를 형성하면서 소재의 상부면에 결합홈(8) 형성을 위한 예비홈(21)을 성형하는 제 4 공정과;
    제 4 공정 이후 금형으로 가압하여 헤드부(1)와 제 1 단차부(5)를 성형함과 동시에 상기 헤드부(1)의 상면에 결합홈(8)과 오일홈(9)이 형성되도록 하며, 상기 헤드부(1)의 결합홈(8) 바닥면 중앙에 상부척끼움홈(10)을 형성하면서 팁부(4)의 저면 중앙에 하부척끼움홈(11)을 형성하는 제 5 공정; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 예비홈(21)은 원형 또는 결합홈(8)과 동일한 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 절단공정 내지 제 5 공정을 포머장치를 이용하여 소재의 절단에서 중간성형물의 완성이 연속적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 절단공정 내지 제 4 공정을 포머장치를 이용하여 연속적으로 진행한 후 제 5 공정을 프레스방식으로 실시하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 절단공정 내지 제 4 공정을 포머장치를 이용하여 연속적으로 진행한 후 제 4 공정을 완료한 소재를 어닐링 및 본데 처리하여 소재의 표면에 이물질이 완전히 제거되도록 하면서 연성이 높아지도록 한 후 프레스방식으로 제 5 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조방법.
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