KR100991235B1 - 조향장치용 피니언 샤프트 가공용 중간성형물과 그중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향장치용 피니언 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법및 중간성형물 제조용 하부금형에 관한 것으로서, 특히 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물을 제공하되, 상기 중간성형물은 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면을 갖는 헤드부를 형성하여 제공하고, 상기 중간성형물 제조를 위한 하부금형에는 금형홈의 상단에 헤드경사면 형성을 위한 경사측벽을 형성하므로서, 중간성형물 제조시 상부금형에 가해지는 충격을 현저히 줄여주어 고가인 상부금형의 수명을 연장시키고, 이로인해 제품의 전체적인 생산단가를 낮춰줄 수 있으며, 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 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형에 관한 것이다.

피니언샤프트, 중간성형물, 헤드부, 헤드경사면, 상부금형, 경사측벽,

Description

조향장치용 피니언 샤프트 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형{Middle manufacturing things for pinion shaft}

본 발명은 조향장치용 피니언 샤프트 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물을 제공하되, 상기 중간성형물은 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면을 갖는 헤드부를 형성하여 제공하고, 상기 중간성형물 제조를 위한 하부금형에는 금형홈의 상단에 헤드경사면 형성을 위한 경사측벽을 형성한 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 위하 여 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 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물을 제공하되, 상기 중간성형물은 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면을 갖는 헤드부를 형성하여 제공하고, 상기 중간성형물 제조를 위한 하부금형에는 금형홈의 상단에 헤드경사면 형성을 위한 경사측벽을 형성하므로서, 중간성형물 제조시 상부금형에 가해지는 충격을 현저히 줄여주어 고가인 상부금형의 수명을 연장시키고, 이로인해 제품의 전체적인 생산단가를 낮춰줄 수 있으며, 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 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

자체 직경이 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면을 갖는 헤드부를 가지며, 상기 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 하부척끼움홈을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 중간성형물 제조시 상부금형에 가해지는 충격을 현저히 줄여주어 고가인 상부금형의 수명을 연장시키고, 이로인해 제품의 전체적인 생산단가를 낮춰줄 수 있으며, 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 가공용 중간성형물과 그 중간성형물 제조방법 및 중간성형물 제조용 하부금형

이하, 첨부된 도면 도 2 내지 도 4 를 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.

이때, 상기 헤드부(1)는 도 2 에 도시된 바와같이 자체 직경이 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면(1a)을 형성하며, 상기 헤드경사면(1a)의 경사각(θ)은 1°~7°로 설정하는 것이 바람직하다.

헤드부(1)에 헤드경사면(1a)을 형성하는 이유는 상하금형(20)(30)을 이용하여 중간성형물을 가공할때 상부금형(20)의 가압력에 의해 헤드부(1)의 상부에 오일홈(9) 및 결합홈(8)이 형성되는 과정에서 헤드부(1)의 상단이 횡방향으로 퍼지면서 가압력을 흡수하게 되므로 상부금형(20)에 가해지는 상하방향 충격이 감소하게되어 상부금형(20)의 수명을 연장시킬 수 있게된다.
즉, 헤드경사면(1a)의 각도가 7°보다 커지면 상하금형(20)(30)을 이용하여 중간성형물을 가공 시 충격 흡수 효율은 더 높으나 성형물의 형상이 너무 원제품과 상이해지는 문제점이 발생하고, 헤드부경사면(1a)의 각도를 1°보다 작게 형성하게 되면 충격 흡수 효과가 미미해지는 문제점이 발생한다.

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 상부척끼움 홈(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 것이며, 이때 헬리컬기어 성형의 정밀도를 향상시키기 위하여 상기 상부척끼움홈(10)과 하부척끼움홈(11)은 중간성형물의 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 있게되며, 중간성형물을 가공하는 상부금형(20)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

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) 상측으로 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 공정이 완료되면, 제 4 공정에서 만들어진 성형물을 도 4 (a)와 같이 하부금형(30)의 금형홈(32)에 투입하고 상부금형(20)으로 가압하여 제 5 공정을 실시하게 되는데, 여기서 상기 상부금형(20)과 하부금형(30)에 대해 설명한다.

상기 상부금형(20)은 원기둥 형상의 상부금형(20) 상부에 상부금형다이에 걸려지기 위한 걸림돌부(21)를 외향 돌출 형성하고, 상기 상부금형(20)의 하단부에 경사면(22)을 형성하며, 상기 경사면(22)의 하측으로 헤드부(1)의 결합홈(8) 가공을 위한 가압돌부(23)를 길쭉한 직사각형 모양으로 형성하고, 상기 가압돌부(23)의 저면 중앙에 원추형의 펀칭돌부(24)를 돌출 형성한다.

상기 펀칭돌부(24)는 피니언 샤프트의 헤드부(1) 결합홈(8)의 바닥면 중앙에 요입 형성되는 상부척끼움홈(10)을 형성하기 위한 것이다.

그리고, 상기 가압돌부(23)의 양측단에 경사면(22)의 시작지점으로부터 반원 모양으로 돌출된 홈성형돌기(25)를 형성하여 구성한다.

이와같이 구성된 상부금형(20)을 이용하면, 피니언 샤프트의 헤드부를 성형할때, 상기 상부금형(20)을 프레스의 금형치구에 끼워 고정시킨 상태에서 한번의 프레싱 작업으로 헤드부(1), 결합홈(8), 오일홈(9) 및 상부척끼움홈(10)을 형성시킬 수 있게된다.

한편, 상기 하부금형(30)은 가공대상물(제 4 공정에서 만들어진 성형물)이 투입되는 금형홈(32)을 구비하되, 금형홈(32)의 상측에 확개되도록 경사측벽(31)을 형성하여 상부금형(20)으로 가공대상물을 가압하면서 가공할때 가공대상물의 상부(헤드부)가 경사측벽(31)을 따라 직경이 확개되면서 상부금형에 가해지는 충격이 약해져 상부금형의 수명을 연장시킬 수 있도록 구성한다.

상기 설명과 같은 하부금형(30)의 금형홈(32)에 제 4 공정 성형물을 도 4 (a)와 같이 투입한 후 상부금형(20)을 하강시켜 성형물을 가압하게되면, 성형물의 상부인 헤드부(1)에 결합홈(8), 오일홈(9) 및 상부척끼움홈(10)이 형성되면서 강한 충격이 상부금형(20)에 가해지게 되나, 본 발명에서는 가압력에 의해 헤드부(1)가 하부금형(30)의 경사측벽(31)의 경사각도 만큼 횡방향으로 퍼지면서 헤드경사면(1a)이 만들어지게되고, 이에의해 상부금형(20)에 가해지는 강한충격이 줄어들게되어 상부금형(20)의 수명을 현저히 연장시킬 수 있게된다.

한편, 상기 제 5 공정에 의해 중간몸체(2)의 상측으로 제 1 단차부(5)가 형성되면서 동시에 헤드부(1)가 형성되고, 또한 팁부(4)의 저면 중앙에 하부척끼움홈(11)이 요입 형성된다.(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 것으로서, 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 것이며, 본 발명의 중간성형물 및 중간성형물 제조방법을 적용하게되면 포머장치를 이용해서 연속적으로 중간성형물을 가공할때 상부금형(20)의 수명은 보다 연장시켜 하나의 상부금형으로 많은 수의 중간성형물을 가공할 수 있게되어 제품 생산단가를 현 저히 낮춰줄 수 있게되는 것이다.

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.

도 4 는 중간성형물 제조를 위한 상부금형과 하부금형을 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, 1a: 헤드경사면,

30: 하부금형, 31: 경사측벽,

32: 금형홈,

Claims (5)

1. 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물에 있어서,

   자체 직경이 상측은 넓고 하측은 좁아지도록 측면부에 헤드경사면(1a)을 갖는 헤드부(1)를 가지며, 상기 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 가공용 중간성형물.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드경사면(1a)의 경사각은 1°~7°인 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공용 중간성형물.
4. 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;

   금형홈(32)의 상측에 경사측벽(31)이 확개되도록 형성된 하부금형(30)의 금형홈(32)에 상기 제 4 공정의 성형물을 투입한 후 상부금형(20)으로 성형물을 가압하여 헤드부(1)와 제 1 단차부(5)를 성형함과 동시에 상기 헤드부(1)의 상면에 결합홈(8)과 오일홈(9)이 형성되도록 하면서 헤드부(1)의 측면부에 헤드경사면(1a)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 가공용 중간성형물 제조방법.
5. 조향장치용 피니언 샤프트 가공을 위한 중간성형물 제조용 하부금형에 있어서,

   상기 하부금형(30)은 가공대상물이 투입되는 금형홈(32)을 구비하되, 금형홈(32)의 상측에 확개되도록 경사측벽(31)을 형성하여 상부금형으로 가공대상물을 가압하면서 가공할때 가공대상물의 상부가 경사측벽(31)을 따라 직경이 확개되면서 상부금형에 가해지는 충격이 약해져 상부금형의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조향장치용 피니언 샤프트 가공용 중간성형물 제조용 하부금형.

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