KR101632702B1 - 자동차 조향장치용 파이프 조인트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치용 파이프 조인트의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 포밍공정을 통하여 파이프 조인트를 압출성형하되, 절단된 소재에 내경홀을 먼저 성형한 다음 요크를 성형하고, 마지막 공정에서 파이프 조인트 외면에 요철형의 스플라인이 성형되게 함으로서, 공정단축과 함께 생산성 향상을 기대할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 일정길이로 절단된 소재를 포머기의 다이스에 공급하여 내경흔들림 발생방지를 위한 중심홈 성형공정과, 중심홈이 성형된 소재를 단계적으로 가압하여 내경홀을 압출성형하는 1차 및 2차 후방압출성형공정과, 소재 일측에 예비요크를 성형하는 예비요크 성형공정과, 상기 소재에 내경홀을 연장하고 U형의 요크를 성형하는 요크성형공정과, 내경홀이 형성된 관체에 요철형의 스플라인 성형공정을 통하여 파이프 조인트를 압출성형하는 것이다.

Description

자동차 조향장치용 파이프 조인트의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF PIPE JOINT FOR AUTOMOBILE STEERING APPARATUS}

본 발명은 자동차 조향장치용 파이프 조인트의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 포밍공정을 통하여 파이프 조인트를 압출성형하되, 절단된 소재에 내경홀을 먼저 성형한 다음 요크를 성형하고, 마지막 공정에서 파이프 조인트 외면에 요철형의 스플라인이 성형되게 함으로서, 공정단축과 함께 생산성 향상을 기대할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 자동차 조향장치는 운전자의 조작에 의해 방향을 전환하기 위한 스티어링휠과, 상기 스티어링휠 하부에 설치되는 스티어링칼럼과, 스티어링휠의 회전운동을 직선운동을 전환시킴과 동시에 타이어의 방향을 변경시키는 기어박스와, 스티어링칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버셜 조인트로 구성된다.

상기 유니버셜 조인트는, 샤프트 조인트와 샤프트 조인트에 회전력을 전달하는 파이프 조인트로 구성되며, 이때 샤프트 조인트 외면에 요철형태로 구성된 스플라인이 파이프 조인트 내면에 요철형태로 구성된 스플라인에 끼워져 결합되어 있어 회전력을 전달하면서 축방향으로 이동할 수 있게 구성된다.

상기 샤프트 조인트 및 파이프 조인트 단부에는 요크를 구성하되, 샤프트 조인트에 구성된 요크는 스티어링칼럼에, 파이프 조인트에 구성된 요크는 기어박스에 연결되며, 상기 유니버셜 조인트를 구성하는 샤프트 조인트 및 파이프 조인트는 냉간단조공정을 통하여 성형되고 있다.

냉간단조공정을 통하여 성형되는 파이프 조인트에 관한 선행기술을 검토하여 보면, 특허출원 제10-2005-0038468호 "자동차 유니버셜 조인트 및 그 제조방법"(특허문헌 1)과, 특허출원 제10-2012-0053881호 "자동차용 유니버셜 조인트의 파이프 조인트 제조방법(특허문헌 2) 등이 제공된바 있다.

상기 특허문헌 1의 기술내용을 검토하여 보면, 소정의 길이와 외견을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압소성변형시켜 샤프트부와 요크부를 일체형으로 성형하는 샤프트 조인트 성형공정, 상기 샤프트 조인트의 요크부에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 홀 가공공정, 상기 샤프트부의 외측면에 기어를 성형하는 공정, 소정의 길이와 외견을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압소성변형시켜 상기 샤프트부가 삽입되는 파이프와 요크부를 일체형으로 성형하는 파이프 조인트 성형공정, 상기 성형된 파이프 조인트의 요크부에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 홀 가공공정, 상기 성형된 파이프부의 내측에 샤프트부의 기어와 대응되는 스플라인을 성형하는 공정, 상기 각각 제조된 샤프트 조인트의 샤프트부를 파이프 조인트의 파이프부에 삽입하여 완성된 유니버셜 조인트의 형태를 갖도록 하는 조립공정을 포함하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법에 관한 것이다.

특허문헌 2의 기술내용을 검토하여 보면 소재를 다이스에 삽입하고 가압소성변형시켜 파이프부와 요크부로 이루어진 파이프 조인트를 성형하는 제1공정, 상기 제1공정에서 발생한 요크부의 버(Burr)를 제거하는 제2공정, 상기 파이프부를 스플라인의 형상과 대응되는 형상을 갖는 다이스에 고정시키고, 단면이 스플라인의 형상을 갖는 펀치로 압입하여 파이프에 스플라인을 성형하는 제3공정, 상기 요크부에 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 제4공정으로 자동차용 유니버셜 조인트의 파이프 조인트를 제조한다는 것이다.

상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서 제공되는 파이프 조인트의 성형과정을 검토하여 보면 요크부를 먼저 성형한 다음, 요크부 일측에 파이프형상이 되도록 내경홀을 성형하고, 상기 파이프에 스플라인을 성형하는 과정으로 파이프 조인트를 제조하게 된다.

그러나 요크부를 먼저 성형하고 난 다음 샤프트에 파이프형상의 내경홀을 성형할 경우 파이프를 구성하는 내경홀의 정확한 위치설정에 어려움이 있을 뿐 아니라, 내경홀 성형과정에서 요크부의 변형을 초래할 우려가 있는 것이었다.

특허출원 제10-2005-0038468호 "자동차 유니버셜 조인트 및 그 제조방법" 특허출원 제10-2012-0053881호 "자동차용 유니버셜 조인트의 파이프 조인트 제조방법"

본 발명은 자동차 조향장치용 파이프 조인트를 포밍공정을 통하여 압출성형하되, 파이프 조인트에 구성되는 내경홀 및 요크의 성형이 정밀한 가공이 이루어질 수 있게 함과 동시에, 포밍 마지막 공정에서 관체 외면 스플라인이 성형되게 함으로서, 공정단축과 생산성 향상을 기대할 수 있게 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 일정길이로 절단된 소재를 포머기의 다이스에 공급하여 내경흔들림 발생방지를 위한 중심홈 성형공정과, 중심홈이 성형된 소재를 단계적으로 가압하여 내경홀을 압출성형하는 1차 및 2차 후방압출성형공정과, 소재 일측에 예비요크를 성형하는 예비요크 성형공정과, 상기 소재에 내경홀을 연장하고 U형의 요크를 성형하는 요크성형공정과, 내경홀이 형성된 관체에 요철형의 스플라인 성형공정을 통하여 파이프 조인트를 압출성형하는 것이다.

본 발명은 일정길이로 절단된 소재를 포머기의 다이스에 공급하여 내경흔들림 발생방지를 위한 중심홈 성형공정과, 중심홈이 성형된 소재를 단계적으로 가압하여 내경홀을 압출성형하는 1차 및 2차 후방압출성형공정과, 소재 일측에 예비요크를 성형하는 예비요크 성형공정과, 상기 소재에 내경홀을 연장하고 U형의 요크를 성형하는 요크성형공정과, 내경홀이 형성된 관체에 요철형의 스플라인 성형공정을 통하여 파이프 조인트를 압출성형함으로서, 파이프 조인트에 구성되는 내경홀 및 요크의 성형이 정밀한 가공이 이루어질 수 있게 함과 동시에, 포밍 마지막 공정에서 관체 외면 스플라인이 성형되게 함으로서, 공정단축과 생산성 향상을 기대할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명 포밍공정의 블럭도
도 2 : 본 발명을 위하여 소재 일측에 중심홈을 성형한 상태도
도 3 : 도 2의 상태에서 소재 내면에 내경홀을 성형한 상태도
도 4 : 도 3의 상태에서 내경홀을 연장성형한 상태도
도 5 : 도 4의 상태에서 소재 일측에 예비요크를 성형한 상태도
도 6 : 도 5의 상태에서 요크를 성형함과 동시에 내경홀을 연장성형한 상태도
도 7 : 도 6의 상태에서 관체 외면에 스플라인을 성형한 상태도
도 8 : 본 발명의 파이프 조인트를 구성하는 스플라인부분의 단면구성도

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명은 자동차 조향장치용 파이프 조인트의 제조방법에 관한 것으로서, 포밍기 일측에서 공급되어 오는 재료를 원하는 길이로 절단하여 소재를 얻고, 상기 절단된 소재를 포밍기를 이용하여 중심홈 성형공정(S1)과, 1차후방압출성형공정(S2)과, 2차후방압출성형공정(S3)과, 요크예비성형공정(S4)과, 요크성형공정(S5)과, 스플라인성형공정(S6)으로 파이프 조인트를 단계적으로 제조하는 것이다.

본 발명에서 제공하고자 하는 파이프 조인트(10)의 제조과정을 단계별로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제조공정 블럭도이고, 도 2 내지 도 7은 자동차용 파이프 조인트(10)의 제조과정을 설명하기 위한 과정을 도시한 도면으로서, 포밍기를 이용하여 냉간단조공정을 단계적으로 성형하여 제조하되, 절단된 소재에 내경홀을 먼저 성형한 다음, 요크를 성형하고, 마지막 단계에서 스플라인이 성형되게 하는 것으로서, 이들의 제조과정을 공정별로 설명한다.

중심홈성형공정(S1)은 아래와 같다.

도 2는 포밍기(도시안됨) 일측에서 공급되어 오는 재료를 절단기를 이용, 일정한 길이로 절단한 소재(20) 일측에 중심홈(21)을 성형하는 공정이다.

상기 소재(20)의 절단길이는 성형하고자 하는 파이프 조인트(10)의 길이와 체적을 계산하여 정확한 길이로 절단한다.

절단된 소재(20)는 포밍기에 구성된 이송장치를 통하여 중심홈(21) 성형을 위한 중심홈 성형다이스(도시안됨) 전방으로 이송공급한 다음 펀치로 가압하여 소재(20) 일측에 중심홈(21)이 요입구성되게 한다.

상기 중심홈(21)은 뒷공정에서 소재(20) 내면에 다이핀을 이용, 내경홀을 성형할때 흔들림없이 정확한 위치에 내경홀이 성형되게 하는 것이다.

1차후방압출성형공정(S2)을 설명한다.

소재(20) 일측에 중심홈(21)이 가압성형된 소재(20)를 이송장치를 통하여 1차후방압출성형다이스(도시안됨) 전방에 위치시키고, 상기한 상태에서 다이핀을 전진이동시켜 소재(20) 일측 내면에 일정깊이의 내경홀(31)을 성형하여 상대적으로 파이프(30)가 형성되게 한다.

상기 공정에서 다이핀을 전진시켜 소재(20) 일측에 내경홀(31)을 가압성형할때 다이핀이 중심홈(21)에 안내되어 내경의 흔들림없이 정확한 위치에 내경홀(31)이 성형되게 하며, 이때 내경홀(31)의 길이는 파이프 샤프트(10)의 완성된 내경홀의 길이보다 짧게 성형하여 소재 및 다이핀에 무리가 발생되지 않게 한다.

2차후방압출성형공정(S3)을 설명한다.

1차후방압출성형공정(S2)에서 소재(20) 일측에 내경홀(21)이 성형되게 한 소재(20)를 이송장치를 이용 2차후방압출성형다이스(도시안됨) 전방에 위치시키고, 상기한 상태에서 다이핀을 전진이동시켜 소재(20) 일측에 구성된 내경홀(31)의 길이를 좀더 길게 성형되게 한다.

요크예비성형공정(S4)을 설명한다.

2차후방압출성형된 소재(20)를 이송장치를 이용하여 요크예비성형다이스(도시안됨) 전방에 위치시키고, 상기한 상태에서 펀치로 가압하여 내경홀(31)이 형성된 소재(20) 반대편에 소재(20)의 외경보다 큰 예비요크(40')가 성형되게 하며, 이때 예비요크(40') 중심부에 안내홈(41)이 형성되게 하여 후공정에서 요크성형펀치로 요크를 성형할때 정확한 위치에 형성될 수 있게 한다.

또한 요크예비성형공정(S4)에서 소재(20) 일측에 예비요크(40')가 성형되게 한 다음, 뒷공정에서 요크(40)가 성형되게 함으로서, 냉간단조로 성형되는 소재에 급격한 변형에 따른 피로도를 줄임과 동시에 요크성형펀치에 무리가 전가되지 않게 한다.

요크성형공정(S5)을 설명한다.

요크예비성형공정(S4)을 마친 소재(20)를 이송장치를 통하여 요크성형다이스(도시안됨) 전방에 위치시키고, 상기한 상태에서 요크성형펀치로 가압하여 도 6에서와 같이 U형연결홈(42)이 형성된 요크(40)가 성형되게 하며, 동시에 다이핀으로 내경홀(31)를 완전하게 성형하게 된다.

상기 요크성형공정(S5)에서 요크(40) 성형시 각형으로 구성된 요크성형펀치를 사용할 경우 펀치금형에 전가되는 압력을 감소시켜 사용수명을 증대시킴과 동시에 요크(40)의 원활한 성형이 이루어지게 할 수도 있다.

상기 요크성형공정(S5)을 마치게 되면 소재(20)에 내경홀(31)과 파이프(30) 및 요크(40)의 성형이 완료된다.

스플라인 성형공정(S6)을 설명한다.

본 공정은 포밍 마지막 공정으로서 요크성형공정(S5)에서 성형완료된 파이프(30) 외면에 요철형의 스플라인(50)을 성형하여, 자동차 조향장치에 사용시 샤프트 조인트의 스플라인이 결합되게 함으로서 회전력을 전달하면서 축방향으로 이동될 수 있게 하는 것이다.

즉 이송장치를 이용 요크성형공정(S5)을 마친 소재(20)를 스플라인다이에 넣고, 스플라인형상의 펀치로 가압하여 파이프(30)에 스플라인(50)이 성형되게 함으로서, 본 발명에서 제공하고자 하는 파이프 조인트(10)의 성형이 마무리된다.

상기 스플라인 성형공정(S6)에 사용되는 스플라인 성형펀치의 형상에 따라 다양한 형태의 스플라인이 성형된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 절단된 소재(20) 일측에 중심홈(21)을 성형하고, 상기 소재(20)를 1차 및 2차후방압출성형다이스에 순차적으로 이송, 내경홀(31)을 단계적으로 성형하고, 상기 소재(20) 일측에 예비요크(40')를 성형하고, 예비요크(40')가 성형된 소재를 스플라인다이에 이송시킨 다음 스플라인 성형펀치로 파이프 외면에 스플라인(50)이 형성되게 하는 일련의 공정, 즉 포밍단일공정을 통하여 파이프 조인트(10)의 제조가 완료되게 함으로서 공정단축과 함께 제품생산일정을 감소시킬 수 있게 된다.

특히 발명에서는 소재(20)에 내경홀(21)을 먼저 성형한 다음, 요크(40)를 성형하고, 다시 스플라인(50)이 성형되게 함으로서, 파이프 조인트(10)에 구성되는 내경홀(21)의 위치설정이 정확히 이루어지게 될 뿐 아니라, 요크성형이 마지막 단계에 성형되게 함으로서 요크의 변형을 방지할 수 있게 된다.

(S1)--중심홈 성형공정 (S2)--1차후방압출성형공정
(S3)--2차후방압출성형공정 (S4)--요크예비성형공정
(S5)--요크성형공정 (S6)--스플라인성형공정
(10)--파이프 조인트 (20)--소재
(21)--중심홈 (30)--파이프
(31)--내경홀 (40)--요크
(40')--예비요크 (41)--안내홈
(42)--연결홈 (50)--스플라인

Claims (1)

1. 포밍기 일측에서 공급되어 오는 재료를 절단하여 절단소재를 얻고, 상기 절단된 소재(20)를 중심홈 성형다이스로 공급시킨 다음 펀치로 가압하여 소재(20) 일측에 중심홈(21)이 성형되게 하는 중심홈 성형공정(S1)과, 상기 소재(20)를 1차후방압출성형다이스 전방에 위치시킨 다음 다이핀을 전진이동시켜 소재(20) 일측에 내경홀(31)과 파이프(30)가 성형되게 하는 1차후방압출성형공정(S2)과, 상기 소재(20)를 2차후방압출성형다이스 전방에 위치시킨 다음, 다이핀을 전진이동시켜 내경홀(31)이 좀더 길게 성형되게 하는 2차후방압출성형공정(S3)과, 상기 소재(20)를 요크예비성형다이스 전방에 위치시킨 다음, 펀치로 가압하는 요크예비성형공정(S4)과, 상기 소재(20)를 이송장치를 통하여 요크성형다이스 전방에 위치시킨 다음 요크성형펀치로 가압하여 연결홈(42)이 형성된 요크(40)가 성형되게 함과 동시에, 다이핀으로 내경홀(31)을 완전하게 성형하는 요크성형공정(S5)과, 상기 소재(20)의 파이프(30)에 스플라인이 성형되게 하는 스플라인성형공정(S6)으로 이루어지는 자동차 조향장치용 파이프조인트를 제조함에 있어서, 중심홈성형공정(S1)과, 1차후방압출공정(S2)과, 2차후방압출공정(S3)과, 요크예비성형공정(S4)과, 요크성형공정(S5)과, 스플라인성형공정(S6)이 포밍기에서 냉간다단단조로 성형되게 하되, 요크예비성형공정(S4)은 2차후방압출공정(S3)에서 성형된 소재(20)를 요크예비성형다이스 전방에 위치시킨 다음 펀치로 가압하여, 내경홀(31)이 형성된 소재(20) 반대편에 소재(20)의 외경보다 크고, 중앙에 안내홈(41)이 형성된 예비요크(40')가 성형되게 하고, 요크성형공정(S4)은, 상기 예비요크(40')를 요크성형다이스로 가압하여 예비요크(40')에 연결홈(42)이 형성된 요크(40)가 형성되게 하고, 스플라인성형공정(S6)은, 요크성형공정(S5)에서 성형된 소재(20)를 스플라인다이스에 넣고, 스플라인형상의 펀치로 가압하여 파이프(30)에 요철형상의 스플라인(50)이 성형되게 함을 특징으로 하는 자동차 조향장치용 파이프조인트의 제조방법.

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