KR102601413B1 - 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법 - Google Patents

차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은, 원형의 봉재를 절단하여 원기둥 소재를 준비하는 소재준비단계와, 상기 원기둥 소재를 단조 처리하여 일단부 모서리부에 제1처리 곡면을 형성하면서 타격면을 형성하도록 제1성형 소재를 성형하는 제1단조 처리공정과, 상기 제1성형 소재를 제2가공툴에 투입하여 단조 처리하여 제2성형 소재를 성형하는 제2단조 처리공정와, 상기 제2성형 소재를 제3가공툴에 투입한 후 단조 처리하여 제3성형 소재를 성형하는 제3단조 처리공정과, 상기 제3성형 소재를 제4가공툴에 투입하여 단조 처리하여 제4성형 소재를 성형하는 제4단조 처리공정과, 상기 제4성형 소재를 제5가공툴에 투입한 후, 단조 처리하여 제5성형 소재를 성형하는 제5단조 처리공정과, 상기 제5성형 소재를 상기 제5가공툴에서 분리하여 제6가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 기어 성형부의 외면에 기어부를 형성하도록 제6성형 소재를 성형하는 제6단조 처리공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법{Pinion gear manufacturing method for the pretensioner of the vehicle seat belt}
본 발명은 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리텐셔너의 피니언 기어를 단조가공 방식으로 제조함으로써, 제품의 물성을 향상시키면서 생산성을 높일 수 있으며, 피니언 기어 제조에 사용되는 재료의 사용량을 줄임으로써, 제조원가를 줄일 수 있도록 하는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자 및 탑승자의 안전을 확보하기 위하여 안전벨트를 구비하며, 이 안전벨트가 인출속도에 따라 그 인출이 제한되면서 착용자를 보호하게 된다. 이때, 안전벨트의 인출속도에 따라 인출을 제한하기 위하여 안전벨트가 리트랙터(RETRACTOR)에 권취된다.
자동차용 안전벨트의 리트랙터는 웨빙의 인출속도를 감지하여 록킹되도록 하는 웨빙감지방식과 차체가 기울기를 가지게 되면 불관성력에 의해 포울이 작동하여 록킹되도록 하는 비클감지방식 등이 있다. 이 장치들은 대개 복합적으로 설치되어 차량의 급정지나 급가속 또는 충돌, 비탈길 운행 및 추락 등과 같은 위험한 상황이 발생하였을 때 각기의 기능을 발휘하도록 되어 있다. 이러한 장치들은 다수의 부품이 조립되어 연계작동이 이루어지며 예민한 반응 및 동작이 이루어지는 구조를 가지므로 신속하게 벨트의 잠금 기능을 수행하게 된다.
또한, 안전벨트의 리트랙터에는 벨트를 되감아주는 프리텐셔너가 설치된다. 프리텐셔너(PRETENSIONER)는 차량의 충돌 등에 의해 응급상황이 발생할 때 안전벨트를 조여주면서 웨빙의 느슨함을 줄이는 기능을 수행한다.
이러한 프리텐셔너는 가스가 폭발할 때 발생하는 에너지를 이용하여 실린더 내에 위치한 피스톤을 작동시키고, 피스톤이 작동됨에 따라 피스톤과 연계된 구조가 작동되어 스풀을 역회전시킴으로써, 탑승자의 전방 이동을 제한하는 방식으로 작동한다. 이때, 탑승자의 어깨 부위 벨트에 하중이 발생할 때 기준 하중 이하인 경우 링기어(Ring Gear)의 위치가 떨어지며, 피니언 기어(Pinion Gear)에 맞물려 스풀(Spool)에 감겨있는 안전벨트를 감아주거나 풀어주게 된다.
그러나 상기와 같은 종래 기술의 프리텐셔너는, 피니언 기어를 제조하기 위해서는 주조, 절삭 및 연마 등의 과정을 거쳐야 하므로, 제작이 어렵고, 특히 피스톤의 구조적 특성상 중공형으로 형성하여야 하는데, 중공을 가공 및 연마하는 공정이 매우 어려워 제품을 생산하는 과정에서 불량률이 높아지는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 대한민국 공개특허 제10-2016-0042588호(공개일:2016.04.20)에는 "차량용 시트벨트 프리텐셔너 장치"가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 프리텐셔너의 피니언 기어를 단조가공 방식으로 제조함으로써, 제품의 물성을 향상시키면서 피니언 기어를 제작하는데 사용하는 재료의 사용량을 줄여 제조원가를 줄일 수 있으며, 불량률을 줄이면서 생산성을 향상시킬 수 있는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 안전벨트 프리텐셔너의 피니언 기어 제조방법은, 원형의 봉재를 절단하여 원기둥 소재를 준비하는 소재준비단계와, 상기 원기둥 소재를 제1가공툴에 투입하고, 상기 원기둥 소재를 단조 처리하여 일단부 모서리부에 제1처리 곡면을 형성하면 타격면을 형성하도록 제1성형 소재를 성형하는 제1단조 처리공정과, 상기 제1성형 소재를 상기 제1가공툴에서 분리하고 상하 180°로 회전시켜 제2가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 제1처리 곡면을 축소하면서 상기 타격면을 확장시키고, 타단부 모서리부에 제2처리 곡면을 형성하면서 타면에 홈성형을 위한 단조 자리홈부를 형성하도록 제2성형 소재를 성형하는 제2단조 처리공정과, 상기 제2성형 소재를 상기 제2가공툴에서 분리하여 제3가공툴에 투입한 후 단조 처리하며, 상기 단조 자리홈부를 이용하여 중공형상의 다각 결합부를 형성하면서 상기 다각 결합부의 함몰을 통해 상기 다각 결합부보다 큰 직경을 가지는 확장 헤드부를 형성하도록 제3성형 소재를 성형하는 제3단조 처리공정과, 상기 제3성형 소재를 상기 제3가공툴에서 분리하여 제4가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 확장 헤드부의 중앙부를 함몰시켜 원형 함몰홈부를 형성하면서 상기 확장 헤드부의 길이를 더 길게 형성하여 원통형의 기어 성형부를 형성함과 동시에 상기 기어 성형부와 상기 다각 결합부의 연결부위가 수직으로 형성되도록 제4성형 소재를 성형하는 제4단조 처리공정과, 상기 제4성형 소재를 상기 제4가공툴에서 분리하여 제5가공툴에 투입한 후, 상기 제4성형 소재를 단조 처리하며, 상기 다각 결합부의 다각 함몰홈부를 더 깊게 함몰시키면서 상기 다각 함몰홈부와 상기 원형 함몰홈부의 중심부를 융기시켜 보강돌부를 각각 형성하되록 제5성형 소재를 성형하는 제5단조 처리공정과, 상기 제5성형 소재를 상기 제5가공툴에서 분리하여 제6가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 기어 성형부의 외면에 기어부를 형성하도록 제6성형 소재를 성형하는 제6단조 처리공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제1단조 처리공정은, 상기 제1성형 소재의 길이를 상기 원기둥 소재의 길이보다 작고, 직경을 상기 원기둥 소재의 직경보다 크게 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제2단조 처리공정에서 상기 단조 자리홈부는, 상기 제2처리 곡면의 선단에서 상기 제2성형 소재의 중심으로 경사지게 형성되는 경사면과, 상기 경사면의 중앙부에 형성되는 함몰 평탄면을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제3단조 처리공정은, 상기 다각 결합부와 상기 확장 헤드부의 연결부위 외면이 라운드지게 형성되며, 상기 확장 헤드부에 단면에 단조 함몰홈부를 함몰 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제4단조 처리공정은, 상기 다각 결합부의 길이를 더 길게 성형하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제6단조 처리공정은 상기 기어부가 평면에서 볼 때 톱날형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제6단조 처리공정은, 상기 제5성형 소재가 상하 180°방향 전환되어 상기 제6가공툴에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 기어부는, 기어치의 일측 이끝면과 이뿌리면이 직선형으로 형성되고, 상기 이끝면에서 타측 이끝면이 중심방향으로 하향 경사지게 형성되고, 상기 타측 이끝면에서 타측 이뿌리면이 경사지게 형성되어 상기 타측 이끝면과 타측 이뿌리면이 구분되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은 종래기술과는 달리 랙기어와 치합되도록 프리텐셔너에 적용되는 피니언 기어를 주조와 절삭 등의 공정을 사용하지 않고, 적어도 6단계의 단조처리 공정을 통해 제조할 수 있으므로, 최종 제품인 피니언 기어의 내구성과 강성 등과 같은 물성을 향상시킬 수 있음은 물론, 제조과정에서 불량률을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법에 의하면, 피니언 기어를 단조가공 방식으로 제조하므로, 절삭 및 연마 등의 제조공정이 생략되어 피니언 기어를 제조하는데 사용하는 재료의 사용량을 줄일 수 있어 제조원가를 절감할 수 있음은 물론, 생산성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안전벨트 프리텐셔너의 피니언 기어 제조방법의 제3단조 처리공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안전벨트 프리텐셔너의 피니언 기어 제조방법의 제4단조 처리공정과 제5단조 처리공정을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안전벨트 프리텐셔너의 피니언 기어 제조방법의 제3단조 처리공정을 설명하기 위한 모식도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안전벨트 프리텐셔너의 피니언 기어 제조방법의 제4단조 처리공정과 제5단조 처리공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어(100)는, 프레텐셔너의 스틸볼 이동에 따라 작동하는 랙기어에 치합되며, 랙기어의 이동에 의해 회전한다. 이러한 피니언 기어(100)는 프리텐셔너의 스폴에 결합된다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 프리텐셔너용 피니언 기어(100)는 랙기어와 치합되는 기어부(110)와, 스풀에 결합되는 다각 결합부(120)를 포함하며, 기어부(110)와 다각 결합부(120)가 중공 형태를 가진다. 이때, 피니언 기어(100)는 기어부(110)와 다각 결합부(120) 사이에 격벽부(130)가 형성되고, 격벽부(130)의 양면에 중앙부에 보강돌부(140)가 각각 돌출 형성된다.
특히, 본 실시 예에 따른 프리텐셔너용 피니언 기어(100)는 그 기능이 정확하고 오작동을 방지하도록 기어부(110)의 기어치(111)가 톱날형으로 형성될 수 있다. 구체적으로 기어부(110)의 개별 기어치(111)는 일측 이끝면(112)과 일측 이뿌리면(113)이 직선형으로 형성되고, 타측 이끝면(115)과 타측 이뿌리면(116)이 특정 각도로 경사지게 형성된다. 즉 기어치(111)의 일측은 직선형으로 형성되고, 타측은 완만하게 경사를 이룬다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어(100)는 단조 방식을 통해 절삭과 연마 등의 가공을 사용하지 않고 제작될 수 있다. 이를 통해 사용되는 재료의 양을 줄일 수 있고, 생산성을 높일 수 있으며, 반복되는 단조 공정으로 인하여 내구성과 강성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은 크게 소재준비단계(S10)와, 제1단조 처리공정(S20)과, 제2단조 처리공정(S30)과, 제3단조 처리공정(S40)과, 제4단조 처리공정(S50)과, 제5단조 처리공정(S60)과, 제6단조 처리공정(S70)을 포함하며, 제1단조 처리공정(S20) 내지 제6단조 처리공정(S70)을 차례로 진행하면서 소재를 단조 방식으로 성형하여 피니언 기어(100)를 제작할 수 있다.
먼저, 소재준비단계(S10)는 원형의 봉재를 특정 길이로 절단하여 원기둥 소재(10)를 제조한다. 이때 원기둥 소재(10)의 직경과 길이는 최종 제품인 피니언 기어(100)의 형상과 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
그리고 소재준비단계(S10)에서 준비되는 원기둥 소재(10)를 제1가공툴(1)에 투입하고, 제1단조 처리공정(S20)을 진행할 수 있다.
본 실시 예에 따른 제1단조 처리공정(S20)은 원기둥 소재(10)를 제1가공툴(1)에 투입하고, 제1가공툴(1)에서 원기둥 소재(10)를 단조 처리하여 길이를 줄이면서 직경을 확장시킴과 동시에 절단면을 처리한 제1성형 소재(20)를 성형한다.
이때, 제1성형 소재(20)는 일단부에 타격면(21)이 형성되면서 제1처리 곡면(23)이 함께 형성되고, 타단면이 수평으로 평탄하게 처리된다. 즉, 제1성형 소재(20)의 일단부 모서리부가 곡선으로 가공되면서 제1처리 곡면(23)을 이루고, 일단면이 타격면(21)을 이루게 된다.
또한, 제1단조 처리공정(S20)에서 제1가공툴(1)은 단조 기계 또는 프레스기계일 수 있다.
그리고 제1단조 처리공정(S20)에서 단조 처리되는 제1성형 소재(20)는 제1가공툴(1)에서 분리되어 제2가공툴(2)에 투입된 후, 제3단조 처리공정(S40)을 통해 제2성형 소재(30)로 성형된다.
본 실시 예에 따른 제2단조 처리공정(S30)은 제1성형 소재(20)를 제1가공툴(1)에서 분리하여 상하 180° 반전하여 제2가공툴(2)에 투입한 후, 펀치 등을 이용하여 제1성형 소재(20)를 단조 처리한다.
구체적으로, 제2단조 처리공정(S30)은 상측으로 배치되는 제1성형 소재(20)의 제1처리 곡면(23)과 타격면(21)을 타격하여 일단부를 확장시키면서 타단부 모서리부에 제2처리 곡면(31)을 형성하면서 타면에 홈성형을 위한 단조 자리홈부(33)이 형성되는 제2성형 소재(30)를 성형한다. 이와 같이 제1단조 처리공정(S20)과 제2단조 처리공정(S30)을 거치면서 원기둥 소재(10)를 이용하여 제1성형 소재(20)와 제2성형 소재(30)를 성형할 때 소재의 압축 이완이 이루어지므로, 가공하는 소재의 물성을 향상시킬 수 있다.
이때, 제2성형 소재(30)의 단조 자리홈부(33)는 제2처리 곡면(31)의 끝단에서 중심으로 경사지게 형성되는 경사면(33a)과, 경사면(33a)의 끝단에서 수평으로 형성되는 함몰 평탄면(33b)으로 이루어질 수 있다. 이러한 단조 자리홈부(33)를 이용하여 제3단조 처리공정(S40)에서 다각 결합부(120)를 용이하게 형성할 수 있다.
이처럼, 제1단조 처리공정(S20)과 제2단조 처리공정(S30)에서 모서리부의 타격과 변형률을 크게 하는 것은 소재의 특성상 그 물성이 취약한 모서리부를 강화하기 위함이다.
그리고 제2단조 처리공정(S30)에서 성형이 완료되는 제2성형 소재(30)는 제2가공툴(2)에서 분리되어 제3가공툴(3)에 투입되어 제3단조 처리공정(S40)이 진행된다.
본 실시 예에 따른 제3단조 처리공정(S40)은 제2가공툴(2)에서 분리되는 제2성형 소재(30)를 제3가공툴(3)에 투입한 후, 펀치 등을 이용하여 단조 공정을 진행한다. 예를 들어 제3단조 처리공정(S40)은 제2성형 소재(30)의 단조 자리홈부(33)를 이용하여 중공형상의 다각 결합부(120)를 형성하면서 다각 결합부(120)의 함몰을 통해 다각 결합부(120)의 상측으로 확장 헤드부(41)를 형성하는 제3성형 소재(40)를 제작한다.
이때, 제3성형 소재(40)는 다각 결합부(120)에서 확장 헤드부(41)가 더 넓게 확장 형성된다. 즉 확장 헤드부(41)의 외경이 다각 결합부(120) 넓이보다 큰 직경을 가지도록 형성된다. 다각 결합부(120)는 프리텐셔너의 스폴과 결합될 수 있다.
또한, 제3단조 처리공정(S40)에서는 다각 결합부(120)의 다각 함몰홈부(43) 바닥면에 단조 자리홈부(33)의 형태로 유지되도록 제3성형 소재(40)를 형성한다. 이는 제4단조 처리공정(S50)에서 소재의 성형을 보다 용이하고 정확하게 진행하기 위함이다. 이때, 제3성형 소재(40)에 형성되는 단조 자리홈부(33)는 경사면(33a)이 다각형으로 형성되고, 함몰 평탄면(33b)이 원형으로 형성될 수 있다.
더하여, 제3단조 처리공정(S40)에서는 다각 함몰홈부(43)의 내부 크기보다 단조 함몰홈부(43)의 내경이 더 크게 형성될 수 있으며, 다각 함몰홈부(43)와 단조 함몰홈부(43)의 성형을 통해 제3성형 소재(40)의 길이를 더 길게 형성할 수 있다. 이를 통해 피니언 기어(100)의 기어부(110)와 다각 결합부(120)의 성형을 위한 충분한 소재 길이를 확보할 수 있다.
그리고 제3단조 처리공정(S40)에서 단조 성형이 완료되는 제3성형 소재(40)는 제3가공툴(3)에서 분리되어 제4가공툴(4)로 투입되고, 펀치 등을 이용하여 제4단조 처리공정(S50)을 진행한다.
본 실시 에에 따른 제4단조 처리공정(S50)은 제3성형 소재(40)를 제4가공툴(4)에 투입하고, 단조 처리하여 단조 함몰홈부(43)를 더 함몰시켜 확장 헤드부(41)의 중앙부에 원형 함몰홈부(51)를 깊게 형성하면서 확장 헤드부(41)를 길게 하여 원통형의 기어 성형부(53)를 형성하고, 기어 성형부(53)와 다각 결합부(120)의 연결부위를 수직으로 형성하는 제4성형 소재(50)를 성형한다.
이때, 제4단조 처리공정(S50)을 통해 성형되는 제4성형 소재(50)는 다각 함몰홈부(43)가 제3성형 소재(40)의 다각 함몰홈부(43)의 깊이보다 더 깊게 형성된다. 또한, 제4성형 소재(50)의 다각 함몰홈부(43)는 바닥면에 단조 자리홈부(33)의 형태로 그대로 유지되면서 그 깊이만 더 깊어지도록 형성된다. 이를 통해 다각 결합부(120)의 길이를 더 길게 형성할 수 있다.
더하여, 제4단조 처리공정(S50)을 통해 다각 함몰홈부(43)와 원형 함몰홈부(51) 사이에 격벽부(130)가 형성됨에 따라 피니언 기어(100)의 중량을 줄이면서 그 내구성 저하를 방지할 수 있다.
그리고 제4단조 처리공정(S50)에서 성형이 완료된 제4성형 소재(50)를 제4가공툴(4)에서 분리하여 제5가공툴(5)에 투입하여 제5단조 처리공정(S60)을 진행한다.
본 실시 예에 따른 제5단조 처리공정(S60)은 제4성형 소재(50)를 제4가공툴(4)에서 분리하여 제5가공툴(5)에 투입하고, 펀치 등을 이용하여 단조 함몰홈부(43)와 원형 함몰홈부(51)의 내부를 중심으로 단조 처리를 진행하여 격벽부(130)를 강화시킨 제5성형 소재(60)를 성형한다.
구체적으로, 제5단조 처리공정(S60)에서는 다각 결합부(120)의 다각 함몰홈부(43)를 더 깊게 함몰시키면서 다각 함몰홈부(43)와 원형 함몰홈부(51)의 중심부를 융기시켜 격벽부(130)에 보강돌부(140)를 각각 돌출 성형한다.
이와 같이 제4단조 처리공정(S50)과 제5단조 처리공정(S60)을 통해 피니언 기어(100)의 내부 물성을 더욱 강화시켜 모든 부위를 강도를 균일하게 유지시켜 일부분의 강도 저하로 인한 제품 불량을 예방할 수 있다. 즉 불량률의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 제5단조 처리공정(S60)에서는 보강돌부(140)의 형성을 통해 격벽부(130)의 내구성 저하를 방지하면서 두께를 줄일 수 있다.
그리고 제5단조 처리공정(S60)에서 성형이 완료된 제5성형 소재(60)를 제5가공툴(5)에서 분리하여 제6가공툴(6)에 투입한 후, 펀치 등을 이용하여 제6단조 처리공정(S70)을 진행한다.
본 실시 예에 따른 제6단조 처리공정(S70)은 제5단조 처리공정(S60)을 통해 성형이 완료되는 제5성형 소재(60)를 제5가공툴(5)에서 분리하고, 제5성형 소재(60)의 상하를 180°로 방향 전환하여 제6가공툴(6)에 투입하여 단조 처리함으로써, 기어 성형부(53)의 외면에 기어부(110)를 형성한다. 이러한 제6단조 처리공정(S70)을 통해 기어부(110)가 형성된 제6성형 소재(70)을 성형할 수 있다. 이때, 제6성형 소재(70)는 최종 제품인 피니언 기어(100)일 수 있다.
또한, 제6단조 처리공정(S70)은 피니언 기어(100)의 기어부(110)가 프리텐셔너의 랙기어와 더욱 긴밀하게 치합될 수 있도록 기어부(110)의 개별 기어치(111)를 톱날형으로 성형할 수 있다.
구체적으로, 제6단조 처리공정(S70)에서는 기어부(110)의 기어치(111) 일측 이끝면(112)과 일측 이뿌리면(113)을 직선형으로 형성하고, 타측 이끝면(115)과 타측 이뿌리면(116)을 특정 각도로 경사지게 형성할 수 있다. 이때, 기어치(111)의 타측 이끝면(115)은 일측 이끝면(112)에서 피니언 기어(100)의 법선 방향으로 경사지게 형성되고, 타측 이끝면(115)에서 타측 이뿌리면(116)이 형성될 때 중심방향으로 더 경사지게 형성될 수 있다.
이를 통해 기어치(111)의 일측이 직선형으로 형성되고, 타측이 완만하게 경사를 이룸에 따라 기어치(111)를 톱날형으로 성형할 수 있어 피니언 기어(100)를 기어는 물론 래치 기능을 가지도록 형성할 수 있다.
상기와 같이 진행되는 본 발명의 일 측면에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은 랙기어와 치합되도록 프리텐셔너에 적용되는 피니언 기어(100)를 제조할 때 주조와 절삭 등의 공정을 사용하지 않고, 적어도 6단계의 단조처리 공정을 통해 제조할 수 있으므로, 최종 제품인 피니언 기어(100)의 내구성과 강성 등을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은 하나의 원기둥 소재(10)를 절삭 및 연마 등의 제조공정을 거치지 않고, 단조만으로 피니언 기어(100)를 제조할 수 있으므로, 재료의 사용량을 줄일 수 있어 제조원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 절삭유 등의 사용을 방지하여 환경오염을 줄이고, 산업 쓰레기의 발생을 방지하여 친환경적이다.
또한, 본 발명에 따른 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법은 제조과정에서 불량 발생을 최소화하면서 생산성을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 제1가공툴 2 : 제2가공툴
3 : 제3가공툴 4 : 제4가공툴
5 : 제5가공툴 6 : 제6가공툴
10 : 원기둥 소재 20 : 제1성형 소재
21 : 타격면 23 : 제1처리 곡면
30 : 제2성형 소재 31 : 제2처리 곡면
33 : 단조자리 홈부 33a : 경사면
33b : 함몰 평탄면 40 : 제3성형 소재
41 : 확장 헤드부 43 : 다각 함몰홈부
45 : 단조 함몰홈부 50 : 제4성형 소재
51 : 원형 함몰홈부 53 : 기어 성형부
60 : 제5성형 소재 70 : 제6성형 소제
100 : 피니언 기어 110 : 기어부
111 : 기어치 112 : 일측 이끝면
113 : 일측 이뿌리면 115 : 타측 이끝면
116 : 타측 이뿌리면 120 : 다각 결합부
130 : 격벽부 140 : 보강돌부

Claims (5)

  1. 원형의 봉재를 절단하여 원기둥 소재를 준비하는 소재준비단계; 상기 원기둥 소재를 제1가공툴에 투입하고, 상기 원기둥 소재를 단조 처리하여 일단부 모서리부에 제1처리 곡면을 형성하면서 타격면을 형성하도록 제1성형 소재를 성형하는 제1단조 처리공정; 상기 제1성형 소재를 상기 제1가공툴에서 분리하고 상하 180°로 회전시켜 제2가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 제1처리 곡면을 축소하면서 상기 타격면을 확장시키고, 타단부 모서리부에 제2처리 곡면을 형성하면서 타면에 홈성형을 위한 단조 자리홈부를 형성하도록 제2성형 소재를 성형하는 제2단조 처리공정; 상기 제2성형 소재를 상기 제2가공툴에서 분리하여 제3가공툴에 투입한 후 단조 처리하며, 상기 단조 자리홈부를 이용하여 중공형상의 다각 결합부를 형성하면서 상기 다각 결합부의 함몰을 통해 상기 다각 결합부보다 큰 직경을 가지는 확장 헤드부를 형성하도록 제3성형 소재를 성형하는 제3단조 처리공정; 상기 제3성형 소재를 상기 제3가공툴에서 분리하여 제4가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 확장 헤드부의 중앙부를 함몰시켜 원형 함몰홈부를 형성하면서 상기 확장 헤드부의 길이를 더 길게 형성하여 원통형의 기어 성형부를 형성함과 동시에 상기 기어 성형부와 상기 다각 결합부의 연결부위가 수직으로 형성되도록 제4성형 소재를 성형하는 제4단조 처리공정; 상기 제4성형 소재를 상기 제4가공툴에서 분리하여 제5가공툴에 투입한 후, 상기 제4성형 소재를 단조 처리하며, 상기 다각 결합부의 다각 함몰홈부를 더 깊게 함몰시키면서 상기 다각 함몰홈부와 상기 원형 함몰홈부의 중심부를 융기시켜 보강돌부를 각각 형성하되록 제5성형 소재를 성형하는 제5단조 처리공정; 및 상기 제5성형 소재를 상기 제5가공툴에서 분리하여 제6가공툴에 투입하여 단조 처리하며, 상기 기어 성형부의 외면에 기어부를 형성하도록 제6성형 소재를 성형하는 제6단조 처리공정;을 포함하며,
    상기 제6단조 처리공정은, 상기 제5성형 소재가 상하 180°방향 전환되어 상기 제6가공툴에 삽입되며,
    상기 기어부는, 기어치의 일측 이끝면과 이뿌리면이 직선형으로 형성되고, 상기 이끝면에서 타측 이끝면이 중심방향으로 하향 경사지게 형성되고, 상기 타측 이끝면에서 타측 이뿌리면이 경사지게 형성되어 상기 타측 이끝면과 타측 이뿌리면이 구분되게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단조 처리공정은, 상기 제1성형 소재의 길이를 상기 원기둥 소재의 길이보다 작고, 직경을 상기 원기둥 소재의 직경보다 크게 형성하며,
    상기 제2단조 처리공정에서 상기 단조 자리홈부는, 상기 제2처리 곡면의 선단에서 상기 제2성형 소재의 중심으로 경사지게 형성되는 경사면과, 상기 경사면의 중앙부에 형성되는 함몰 평탄면을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단조 처리공정은, 상기 다각 결합부와 상기 확장 헤드부의 연결부위 외면이 라운드지게 형성되며, 상기 확장 헤드부에 단면에 단조 함몰홈부를 함몰 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제4단조 처리공정은, 상기 다각 결합부의 길이를 더 길게 성형하며,
    상기 제6단조 처리공정에서는 상기 기어부가 평면에서 볼 때 톱날형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 안전벨트의 프리텐셔너용 피니언 기어 제조방법.
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