KR101987738B1 - 인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트 - Google Patents

인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트 Download PDF

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KR101987738B1
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Abstract

인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트가 개시된다. 본 발명에 따른 인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트에 의하면, 플라스틱의 살빼기 공간이 부족한 경우에도 플라스틱 사출물의 변형을 방지하고, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지하여 구조적 안정성과 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
그리고 플라스틱 사출물이 인서트로부터 들뜨거나 흔들리지 않게 함으로써 제품 구동 시 진동이나 소음을 방지할 수 있으며, 간단한 구조로 인서트와 사출물의 결합력을 확보함으로써 불필요한 공수를 줄이고 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.

Description

인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트{Insert injecting molding power transmission gear and insert for the same}
본 발명은 인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라스틱 사출물의 변형을 방지하고, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지할 수 있으며, 기어 작동 시 소음을 저감할 수 있는 인서트 사출 동력전달기어 및 그 제조에 사용되는 인서트에 관한 것이다.
동력전달기어는 모터 등 구동부에서 발생된 동력(회전력)과 회전속도를, 동력 수요처에서 요구하는 구동력 특성에 맞춰서 변화시키거나 혹은 그대로 동력 수요처까지 전달하는 기어(gear)를 말한다.
일반적으로 기어는 두 개 또는 그 이상의 회전축 사이에 회전이나 동력을 전달하기 위해 축에 끼운 원판 모양의 회전체에 같은 간격의 돌기(기어의 이(齒))를 만들어 서로 물리면서 회전하여 미끄럼이나 에너지의 손실 없이 운동이나 동력을 전달할 수 있다.
이러한 기어의 특성으로는 동력이나 회전의 전달이 확실하며, 정확한 속도비로 전달할 수 있고, 구조도 비교적 간단하며, 동력 손실도 적고 수명도 긴 장점이 있어 여러 가지 기계 구조에 널리 쓰인다.
기어 중에서 축과 기어의 이(齒)가 평행인 평기어가 가장 널리 사용되는데, 평기어와는 다르게 평행인 축과 이(齒)를 경사지게 절삭한 기어를 헬리컬 기어라고 하며, 평 기어에 비해 회전이 원활하고 소음이 적기 때문에 이러한 특성이 요구되는 곳에서는 헬리컬 기어가 사용된다.
한편, 서로 다른 외경을 갖는 이(齒) 즉, 치형부를 일체로 서로 인접하게 구성하는 동력전달기어는 인서트 기어 및 상기 인서트 기어에 사출성형하여 형성하는 플라스틱 기어로 구성된 2단 구조의 기어로 이루어질 수 있다.
이러한 2단 구조의 인서트 사출 동력전달기어는 부품의 파손과 동력전달 손실을 줄일 수 있도록 인서트와 사출부간의 축방향 이탈이나 원주방향 슬립이 발생하지 않는 구조로 이루어져야 한다.
그리고 사출형성되는 플라스틱 기어의 수축이나 치수 변형을 방지하기 위해 살빼기 형상을 추가하여야 하는데 플라스틱의 살빼기 공간이 부족할 경우에는 기어를 사출 성형한 후 기어의 내경 측에 2차 기어나 부쉬(bush)를 강제 압입하여야 하기 때문에, 구조가 복잡해지고 공수가 증가하여 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결함으로써 플라스틱 사출물의 변형을 방지하고, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지할 수 있으며, 기어 작동 시 소음을 저감할 수 있는 인서트 사출 동력전달기어의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 실시예들은 2단 구조로 이루어진 인서트 사출 동력전달기어에 있어서 플라스틱의 살빼기 공간이 부족한 경우에도 플라스틱 사출물의 변형을 방지하여 제품의 신뢰성을 확보하고자 한다.
또한, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지하여 구조적 안정성을 달성하고자 한다.
또한, 플라스틱 사출물이 인서트로부터 들뜨거나 흔들리지 않게 함으로써 제품 구동 시 진동이나 소음을 방지하고자 한다.
또한, 간단한 구조로 인서트와 사출물의 결합력을 확보함으로써 불필요한 공수를 줄이고 제품의 생산성을 증대시키고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 일측에는 원주방향을 따라 제1 치형부가 형성되는 제1 몸체가 구비되고, 타측에는 상기 제1 몸체와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체가 일체로 구비되는 인서트부; 상기 제2 몸체의 원주방향을 따라 제2 치형부를 형성하며, 상기 제2 몸체의 원주방향 외측을 둘러싸도록 사출성형되는 사출성형부; 및, 상기 제2 몸체의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성되는 적어도 하나의 키홈을 포함하는 인서트 사출 동력전달기어가 제공될 수 있다.
상기 키홈은 상기 제2 몸체의 양측면에 원주 방향을 따라 다수가 형성될 수 있다.
상기 키홈의 원주 방향 폭은 상기 제2 치형부의 이 두께의 0.8배 내지 2배로 이루어질 수 있다.
상기 키홈의 내경 방향 깊이는 0.8mm 내지 2mm로 이루어질 수 있다.
상기 키홈의 축 방향 깊이는 0.5mm 이상, 상기 제2 몸체 두께의 1/3 이하로 이루어질 수 있다.
상기 인서트부는 소결에 의해 제조될 수 있다.
상기 키홈의 내측 모서리측에는 모따기가 형성될 수 있다.
상기 키홈의 내측면은 기울어진 경사면을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 원주방향을 따라 치형부가 형성되는 제1 몸체; 상기 제1 몸체 일측에 일체로 구비되고, 상기 제1 몸체와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체; 및, 상기 제2 몸체의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성되는 적어도 하나의 키홈을 포함하는 인서트 사출 동력전달기어 제조에 사용되는 인서트가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 2단 구조로 이루어진 인서트 사출 동력전달기어에 있어서 플라스틱의 살빼기 공간이 부족한 경우에도 플라스틱 사출물의 변형을 방지하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지하여 구조적 안정성을 달성할 수 있다.
또한, 플라스틱 사출물이 인서트로부터 들뜨거나 흔들리지 않게 함으로써 제품 구동 시 진동이나 소음을 방지할 수 있다.
또한, 간단한 구조로 인서트와 사출물의 결합력을 확보함으로써 불필요한 공수를 줄이고 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 종단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 저면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 평면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 종단면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 저면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부에 형성된 키홈의 구조를 도시한 단면도와 정면도
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 종단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부의 저면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 평면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 종단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어의 저면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트부에 형성된 키홈의 구조를 도시한 단면도와 정면도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트 사출 동력전달기어(1000)는 크게 일측에는 원주방향을 따라 제1 치형부(112)가 형성되는 제1 몸체(110)가 구비되고, 타측에는 상기 제1 몸체(110)와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체(120)가 일체로 구비되는 인서트부(100)와, 상기 제2 몸체(120)의 원주방향을 따라 제2 치형부(222)를 형성하며, 상기 제2 몸체(120)의 원주방향 외측을 둘러싸도록 사출성형되는 사출성형부(200) 및, 상기 제2 몸체(120)의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성되는 적어도 하나의 키홈(130)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 인서트부(100)는 인서트 사출성형을 위한 베이스를 이루며 그 몸체는 예를 들어 금속분말을 소결(sintering)하여 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 인서트부(100)는 제1 치형부(112)가 형성되는 제1 몸체(110)와, 상기 제1 몸체(110)와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체(120)가 일체로 하나의 몸체를 구성할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제2 몸체(120)의 외경이 상기 제1 몸체(110)의 외경보다 더 크게 형성되는 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제1 몸체(110)는 일정한 길이와 외경을 갖는 환형의 원기둥 형태로 이루어지며, 그 원주방향으로는 제1 치형부(112)가 형성된다. 상기 제1 치형부(112)는 후술할 제2 치형부(222)와 함께 일정한 종감속비를 얻을 수 있도록 적절한 개수의 기어이(齒)가 형성될 수 있으며, 평기어 또는 헬리컬 기어 방식 모두 적용 가능하다.
상기 제2 몸체(120)는 상기 제1 몸체(110)와 일체로 형성되는데, 상기 제1 몸체(110)보다 큰 외경을 갖는 환형의 원기둥 형태로 이루어진다. 상기 제1 몸체(110)와 제2 몸체(120)는 그 외경이 다를 뿐 내측 중공이 서로 이어지며, 그에 따라 제1 몸체(110)와 제2 몸체(120)로 이루어진 인서트부(100) 내부에는 회전축이 삽입될 수 있는 관통공이 형성된다.
한편, 상기 제2 몸체(120)에는 키홈(130)이 형성된다. 상기 키홈(130)은 상기 제2 몸체(120)의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 키홈(130)은 제2 몸체(120)의 원주면 및 원주면과 인접한 측면이 개방된 홈 형태로 이루어지는 것이다.
상기 키홈(130)은 상기 제2 몸체(120)에 적어도 하나가 형성될 수 있으며, 바람직하게는 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼 상기 제2 몸체(120)의 원주방향을 따라 다수 개가 형성될 수 있다. 이때, 상기 키홈(130)은 원주면을 기준으로 양측면에 서로 대칭되도록 동일한 위치에 동일한 개수가 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 상기 키홈(130)은 일측면에 6개가 제2 몸체(120)의 원주방향을 따라 서로 대칭되도록 형성되고, 타측면에도 서로 대응되도록 동일한 개수가 형성되었다. 그러나 상기 키홈(130)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 그 개수를 증감하는 것이 가능하다.
이와 같이 구성된 인서트부(100)를 사출금형 내에 위치시킨 상태에서 상기 제2 몸체(120)의 원주방향을 둘러싸도록 사출성형부(200)가 사출되어 형성될 수 있다. 상기 사출성형부(200)는 제2 치형부(222)를 구비하도록 형성된다. 상기 제2 치형부(222)는 전술한 제1 치형부(112)와 함께 일정한 종감속비를 얻을 수 있도록 적절한 개수의 기어이(齒)가 형성될 수 있으며, 역시 평기어 또는 헬리컬 기어 방식 모두 적용 가능하다.
상기 사출성형부(200)는 상기 인서트부(100) 제2 몸체(120)의 원주면을 둘러싸도록 형성되는데 성형 과정에서 플라스틱 사출물이 상기 다수의 키홈(130) 내측까지 스며든 상태에서 굳어짐으로써 제2 몸체(120)와 사출성형부(200)가 서로 결합하게 된다.
이때, 상기 키홈(130)은 사출성형부(200)와 제2 몸체(120)가 축방향으로 서로 이탈하여 분리되거나, 제2 몸체(120) 원주방향으로 돌아가는 슬립(slip) 현상을 방지하는 역할을 수행한다. 그리고 사출형성되는 제2 치형부(222)에서 플라스틱 기어의 수축이나 치수 변형을 방지하는 살빼기 형상으로서의 역할도 함께 수행한다.
상기 키홈(130)의 원주 방향 폭은 상기 제2 치형부(222)의 이(齒) 두께의 0.8배 내지 2배로 이루어질 수 있다. 0.8배보다 작은 경우에는 키홈(130)의 폭이 너무 작기 때문에 사출성형부(200)와 제2 몸체(120) 간의 슬립방지 역할을 충분히 수행할 수 없고, 사출성형부(200)에서 키홈(130)과 연결되는 부분의 응력 집중으로 진동에 의한 파손이 발생할 수 있다. 그리고 2배보다 큰 경우에는 다수의 키홈(130) 배치에 어려움이 있을 수 있다.
따라서 상기 키홈(130)의 원주 방향 폭은 상기 제2 치형부(222)의 이(齒) 두께의 0.8배 내지 2배로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 키홈(130)의 내경 방향 깊이는 0.8mm 내지 2mm로 이루어질 수 있다. 역시 0.8mm보다 작은 경우에는 사출성형부(200)와 제2 몸체(120) 간의 슬립방지 역할을 충분히 수행할 수 없고, 사출성형부(200)에서 키홈(130)과 연결되는 부분의 응력 집중으로 진동에 의한 파손이 발생할 수 있다. 그리고 2mm보다 큰 경우에는 다수의 키홈(130) 가공 시 제2 몸체(120)의 구조적 안정성이 저하될 수 있으며, 사출물이 키홈(130) 내부에 충분히 안착하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 상기 키홈(130)의 내경 방향 깊이는 0.8mm 내지 2mm로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 키홈(130)의 축 방향 깊이는 0.5mm 이상, 상기 제2 몸체(120) 두께의 1/3 이하로 이루어질 수 있다. 상기 키홈(130)의 축 방향 깊이가 0.5mm보다 작은 경우에는 사출성형부(200)의 축 방향 이탈방지 역할을 충분히 수행할 수 없다. 그리고 제2 몸체(120) 전체 두께의 1/3보다 큰 경우에는 역시 다수의 키홈(130) 가공 시 제2 몸체(120)의 구조적 안정성이 저하될 수 있으며, 사출물이 키홈(130) 내부에 충분히 안착하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 상기 키홈(130)의 축 방향 깊이는 0.5mm 이상, 상기 제2 몸체(120) 두께의 1/3 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 9(a)와 도 9(b)에서 보는 바와 같이, 상기 키홈(130)의 내측면은 기울어진 경사면(S)을 형성할 수 있다. 상기 경사면(S)은 상기 키홈(130)의 내측 3면 모두에 형성되며, 키홈(130)의 개방된 부분이 넓어지도록 형성됨으로써 인서트 사출 시 사출물이 키홈(130) 내측으로 잘 확산되도록 하기 때문에 사출성형부(200)와 제2 몸체(120)가 잘 결합하도록 하는 역할을 수행한다.
그리고 도 9(a)와 도 9(b)에서 보는 바와 같이, 상기 키홈(130)의 내측 모서리측에는 모따기(C)가 적용될 수 있다. 상기 모따기(C)가 적용되지 않은 경우에는 인서트 사출 시 사출물이 키홈(130)의 내측 모서리까지 확산되지 못하여 사출성형부(200)와 제2 몸체(120) 간에 유격이 발생하고 서로 들뜨게 되는 문제가 발생할 수 있다.
그러나 상기와 같이 키홈(130) 내측 모서리 부분에 모따기(C)를 형성하면, 사출물이 모서리에서도 키홈(130)과 밀착될 수 있기 때문에 제2 몸체(120)와 사출성형부(200) 간의 결합력을 증대시킬 수 있고, 유격으로 인해 발생할 수 있는 진동과 소음을 저감할 수 있는 장점이 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 인서트 사출 동력전달기어에 의하면, 플라스틱의 살빼기 공간이 부족한 경우에도 플라스틱 사출물의 변형을 방지하고, 플라스틱 사출물이 인서트의 축방향으로 이탈하거나 원주방향으로 슬립(slip)하는 것을 방지하여 구조적 안정성과 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다.
그리고 플라스틱 사출물이 인서트로부터 들뜨거나 흔들리지 않게 함으로써 제품 구동 시 진동이나 소음을 방지할 수 있으며, 간단한 구조로 인서트와 사출물의 결합력을 확보함으로써 불필요한 공수를 줄이고 제품의 생산성을 증대시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 인서트부 110 : 제1 몸체
112 : 제1 치형부 120 : 제2 몸체
130 : 키홈 200 : 사출성형부
222 : 제2 치형부 C : 모따기
S : 경사면

Claims (9)

  1. 일측에는 원주방향을 따라 제1 치형부가 형성되는 제1 몸체가 구비되고, 타측에는 상기 제1 몸체와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체가 일체로 구비되는 인서트부;
    상기 제2 몸체의 원주방향을 따라 제2 치형부를 형성하며, 상기 제2 몸체의 원주방향 외측을 둘러싸도록 사출성형되는 사출성형부; 및
    상기 제2 몸체의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성되는 적어도 하나의 키홈을 포함하며,
    상기 키홈의 내측 모서리측에는 모따기가 형성되고,
    상기 키홈의 내측면은 기울어진 경사면을 형성하며, 상기 경사면은 상기 키홈의 내측 3면 모두에 형성되어 키홈의 개방된 부분이 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 키홈은 상기 제2 몸체의 양측면에 원주 방향을 따라 다수가 형성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 키홈의 원주 방향 폭은 상기 제2 치형부의 이 두께의 0.8배 내지 2배로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 키홈의 내경 방향 깊이는 0.8mm 내지 2mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 키홈의 축 방향 깊이는 0.5mm 이상, 상기 제2 몸체 두께의 1/3 이하로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인서트부는 소결에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 원주방향을 따라 치형부가 형성되는 제1 몸체;
    상기 제1 몸체 일측에 일체로 구비되고, 상기 제1 몸체와 서로 다른 외경을 갖는 제2 몸체; 및
    상기 제2 몸체의 원주면과 일측면이 만나는 모서리부에 구비되며, 상기 원주면과 일측면으로부터 일정 깊이 함몰되도록 형성되는 적어도 하나의 키홈을 포함하며,
    상기 키홈의 내측 모서리측에는 모따기가 형성되고,
    상기 키홈의 내측면은 기울어진 경사면을 형성하며, 상기 경사면은 상기 키홈의 내측 3면 모두에 형성되어 키홈의 개방된 부분이 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 인서트 사출 동력전달기어 제조에 사용되는 인서트.
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