KR102642113B1 - Worm wheel for power steering system and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 실시예들은, 자동차 조향장치의 웜휠을 통해 고출력의 동력이 전달될 때 웜휠의 기계적 강도 및 내구성을 증대시켜 장시간 안정적으로 사용할 수 있는 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법을 제공을 제공한다.These embodiments relate to a worm wheel of an automobile steering device and a method of manufacturing the same. These embodiments increase the mechanical strength and durability of the worm wheel when high-output power is transmitted through the worm wheel of an automobile steering device, so that it can be used stably for a long time. Provides a worm wheel for an automobile steering system and a manufacturing method thereof.

Description

자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법{Worm wheel for power steering system and method for manufacturing the same}Worm wheel for automobile steering system and method for manufacturing the same {Worm wheel for power steering system and method for manufacturing the same}

본 실시예들은 자동차 조향장치의 웜휠에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 조향장치의 웜휠에 있어서, 웜휠을 통해 고출력의 동력이 전달될 때 웜휠의 기계적 강도 및 내구성을 증대시켜 장시간 안정적으로 사용할 수 있게 되는 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.These embodiments relate to the worm wheel of an automobile steering device, and more specifically, to the worm wheel of an automobile steering device, when high-output power is transmitted through the worm wheel, the mechanical strength and durability of the worm wheel are increased to enable stable use for a long time. It relates to a worm wheel of an automobile steering system and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 차량에 장착되는 자동차 조향장치 중에는 모터에 의해 조향력이 조절되는 전동식 조향장치가 있으며, 이것은 차속 센서 및 조향 토크 센서 등과 같은 각종 센서에서 감지된 차량의 운행 조건에 따라 전자 제어 장치에서 모터를 정밀하게 구동하고, 모터에서 발생한 토크가 감속기를 거쳐 조향컬럼 또는 피니언에 전달되어서 이 조향컬럼 및 피니언에 연결된 조향휠을 조작하는 운전자의 조향력을 보조하게 된다. Generally, among automobile steering devices installed in vehicles, there is an electric steering device in which the steering force is adjusted by a motor. This is an electronic control device that operates the motor according to the driving conditions of the vehicle detected by various sensors such as vehicle speed sensor and steering torque sensor. It is driven precisely, and the torque generated from the motor is transmitted to the steering column or pinion through a reducer to assist the steering force of the driver who operates the steering wheel connected to the steering column and pinion.

그리고, 전동식 조향장치는 장착되는 위치에 따라 여러 가지 종류로 나눠질 수 있는데, 주로 운전석의 조향휠과 차량 하부의 기어박스를 연결하는 조향축을 차체에 고정하기 위한 조향컬럼 부위, 또는 랙바와 결합되는 피니언이 내장된 기어박스 부위 등에 모터를 구비한 감속기를 설치하고, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전력이 모터와 감속기에 의해서 랙바에 전달될 수 있도록 하는 장치이다.In addition, electric steering devices can be divided into several types depending on the location at which they are installed. Mainly, the steering column part for fixing the steering shaft connecting the steering wheel on the driver's seat and the gearbox at the bottom of the vehicle to the car body, or combined with the rack bar. It is a device that installs a reducer with a motor in the gearbox area with a built-in pinion, and allows the rotational force of the steering wheel operated by the driver to be transmitted to the rack bar through the motor and reducer.

이러한 종래의 감속기는 웜축과 웜휠이 치합되어 회전하면서, 모터의 회전수를 감속하여 조향축에 전달하는 역할을 하는 것으로, 웜축은 금속재질로 형성되고 웜휠은 플라스틱 수지로 형성되어 있다.In this conventional reducer, a worm shaft and a worm wheel engage and rotate to reduce the rotational speed of the motor and transmit it to the steering shaft. The worm shaft is made of metal and the worm wheel is made of plastic resin.

그러나, 이와 같은 종래의 웜휠은 서로 치합되어 회전하는 웜축, 조향축 등이 맞물려 결합되는 구조이기 때문에 회전에 의해 발생되는 진동과 충격으로 인한 소음이 운전자에게 직접 매우 크게 전달되고, 웜휠의 강성과 내구성이 낮아서 변형과 파손이 발생되는 문제점이 있었다.However, since such a conventional worm wheel has a structure in which the worm shaft and steering shaft, which rotate by meshing with each other, are meshed and combined, the noise due to vibration and impact generated by rotation is transmitted directly to the driver, and the rigidity and durability of the worm wheel are greatly affected. Because this was low, there was a problem of deformation and damage occurring.

이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 자동차 조향장치의 웜휠을 통해 고출력의 동력이 전달될 때 웜휠의 기계적 강도 및 내구성을 증대시켜 장시간 안정적으로 사용할 수 있는 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. Accordingly, the present embodiments were developed against the above-mentioned background, and the worm wheel of an automobile steering device and its manufacture that can be used stably for a long time by increasing the mechanical strength and durability of the worm wheel when high-output power is transmitted through the worm wheel of an automobile steering device and the same. The purpose is to provide a method.

또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Additionally, the purpose of the present embodiments is not limited thereto, and other purposes not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 실시예들은, 중심부에 위치하는 환형의 허브와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치가 형성된 기어부와, 허브의 외주측과 기어부의 내주측 사이를 연결하는 보스를 구비하되, 허브와 보스 중 적어도 어느 하나와 기어부는, 플라스틱 수지에 유리섬유와, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 혼합되어 사출 성형된 후, 전자빔이 조사되어 형성되는 자동차 조향장치의 웜휠을 제공한다.In order to achieve this purpose, the present embodiments include an annular hub located at the center, a gear portion located on the radial outer side with a plurality of gear teeth formed on the outer peripheral surface, and a connection between the outer peripheral side of the hub and the inner peripheral side of the gear portion. It is provided with a boss, and at least one of the hub and the boss and the gear part are formed by injection molding a mixture of glass fiber and triallyl isocyanurate (TAIC) in a plastic resin and then irradiating an electron beam. Provides a worm wheel.

또한, 본 실시예들은, 플라스틱 수지와 유리섬유, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)를 혼합한 용융물을 금형에 인젝션하여, 중심부에 위치하는 환형의 허브와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치가 형성된 기어부, 허브의 외주측과 기어부의 내주측 사이를 연결하는 보스를 형성하는 인젝션 몰딩 단계, 금형에서 형성된 허브와 보스 중 적어도 어느 하나와 기어부에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사 단계를 포함하는 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법을 제공한다.In addition, in the present embodiments, a melt mixed with plastic resin, glass fiber, and triallyl isocyanurate (TAIC) is injected into a mold to create an annular hub located in the center and a plurality of layers located on the radial outer side and on the outer peripheral surface. An injection molding step of forming a boss connecting the gear portion with the gear teeth formed, the outer peripheral side of the hub and the inner peripheral side of the gear portion, and an electron beam irradiation step of irradiating an electron beam to at least one of the hub and boss formed in the mold and the gear portion. Provides a method for manufacturing a worm wheel of an automobile steering device including:

이와 같은 본 실시예들에 의하면, 자동차 조향장치의 웜휠에 있어서, 웜휠을 통해 고출력의 동력이 전달될 때 웜휠의 기계적 강도 및 내구성을 증대시켜 장시간 안정적으로 사용할 수 있는 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.According to these embodiments, in the worm wheel of an automobile steering device, the mechanical strength and durability of the worm wheel are increased when high output power is transmitted through the worm wheel, and a worm wheel of an automobile steering device that can be used stably for a long time and its manufacture It has the effect of providing a method.

도 1은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 감속기와 웜휠을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 웜휠을 나타내는 사시도,
도 3 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 웜휠을 테스트한 결과를 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the reducer and worm wheel of the automobile steering system according to the present embodiments;
Figure 2 is a perspective view showing a worm wheel of an automobile steering device according to the present embodiments;
3 to 6 are diagrams showing the results of testing the worm wheel of the automobile steering system according to the present embodiments.

이하, 본 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present embodiments will be described in detail through exemplary drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present embodiments, the detailed description will be omitted.

또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, in describing the components of the present embodiments, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”

도 1은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 감속기와 웜휠을 개략적으로 나타낸 단면도, 도 2는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 웜휠을 나타내는 사시도, 도 3 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 웜휠을 테스트한 결과를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing the reducer and worm wheel of the automobile steering device according to the present embodiments, Figure 2 is a perspective view showing the worm wheel of the automobile steering device according to the present embodiments, and Figures 3 to 6 are the present embodiments. This is a drawing showing the results of testing the worm wheel of an automobile steering system by .

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예들에 자동차 조향장치의 웜휠(120)은, 중심부에 위치하는 환형의 허브(123)와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치(121a)가 형성된 기어부(121)와, 허브(123)의 외주측과 기어부(121)의 내주측 사이를 연결하는 보스(125)를 구비하되, 허브(123)와 보스(125) 중 적어도 어느 하나와 기어부(121)는, 플라스틱 수지에 유리섬유와, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 혼합되어 사출 성형된 후, 전자빔이 조사되어 형성된다.As shown in these drawings, the worm wheel 120 of the automobile steering device in the present embodiments includes an annular hub 123 located in the center, a plurality of gear teeth 121a located on the outer peripheral surface in the radial direction, and and a boss 125 connecting the outer circumferential side of the hub 123 and the inner circumferential side of the gear portion 121, and at least one of the hub 123 and the boss 125. The gear portion 121 is formed by injection molding a mixture of glass fiber and triallyl isocyanurate (TAIC) in a plastic resin and then irradiating an electron beam.

먼저 도 1을 참조하면, 본 실시예들에 의한 웜휠(120)이 일례로 적용되는 감속기는 모터(110)의 구동력으로 회전하는 웜축(104)과 웜휠(120)을 매개로 전달되며, 웜축(104)과 웜휠(120)의 기어비에 따라서 감속 또는 가속되는 것으로, 웜기어(102)가 형성된 금속 재질의 웜축(104)이 구비되고, 이 웜축(104)의 외주에 형성된 웜기어(102)와 치합될 수 있도록 웜축(104)의 외경 일측에는 웜휠(120)이 구비된다. First, referring to FIG. 1, the reducer to which the worm wheel 120 according to the present embodiments is applied as an example is transmitted through the worm shaft 104 and the worm wheel 120, which rotate with the driving force of the motor 110, and the worm shaft ( It is decelerated or accelerated according to the gear ratio of the worm wheel 120 and the worm wheel 120, and is provided with a worm shaft 104 made of metal on which a worm gear 102 is formed, and meshed with the worm gear 102 formed on the outer periphery of the worm shaft 104. A worm wheel 120 is provided on one side of the outer diameter of the worm shaft 104.

그리고, 이러한 감속기는 일례로 전동식 조향장치에 장착되어, 모터(110)의 구동력에 의해 웜축(104)과 웜휠(120)이 연동되면서 조향축(112)을 회전시켜 운전자의 조향력을 보조하게 되는데, 모터(110)의 구동시 모터의 축(108)과 연동되는 웜축(104)의 양단에는 웜축베어링(106)이 체결되어 웜축(104)의 회전을 지지하며, 조향축(112)과 연동되는 웜휠(120)과 웜축(104)은 기어 하우징(116)에 내장된다. In addition, this reducer is mounted on an electric steering system, for example, and the worm shaft 104 and the worm wheel 120 are interlocked by the driving force of the motor 110 to rotate the steering shaft 112 to assist the driver's steering force. When the motor 110 is driven, worm shaft bearings 106 are fastened to both ends of the worm shaft 104, which is interlocked with the motor shaft 108, to support the rotation of the worm shaft 104, and a worm wheel is interlocked with the steering shaft 112. (120) and the worm shaft 104 are built into the gear housing (116).

한편, 운전자가 조향휠의 조작시 조향휠의 회전력을 랙바로 전달하는 조향축(112)은 조향휠로부터 컬럼, 유니버설 조인트, 랙기어와 피니언 기어를 내장하는 기어박스까지 연결되어 있고, 감속기는 컬럼, 기어박스에 내장되는 조향축(또는 피니언)에 결합될 수 있다.Meanwhile, the steering shaft 112, which transmits the rotational force of the steering wheel to the rack bar when the driver operates the steering wheel, is connected from the steering wheel to the gearbox containing a column, universal joint, rack gear, and pinion gear, and the reducer is connected to the column. , can be coupled to the steering shaft (or pinion) built into the gearbox.

따라서, 모터(110)의 구동으로 웜축(104)이 회전하면 웜휠(120)이 연동되어 회전하고, 이때 웜휠(120)이 컬럼의 조향축(112) 또는 기어박스의 조향축(112)에 결합되어 운전자의 조향력을 보조하게 된다.Therefore, when the worm shaft 104 rotates by driving the motor 110, the worm wheel 120 rotates in conjunction with it, and at this time, the worm wheel 120 is coupled to the steering shaft 112 of the column or the steering shaft 112 of the gearbox. This assists the driver's steering ability.

여기서, 웜휠(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 조향축(112)과 같은 입력축이 결합되는 허브(123), 허브(123)의 외주측에 일체로 성형되는 보스(125), 보스(125)의 외주측에 일체로 성형되며 웜축(104)과 치합되는 기어부(121)를 포함한다.Here, as shown in FIG. 2, the worm wheel 120 includes a hub 123 to which an input shaft such as the steering shaft 112 is coupled, a boss 125 integrally molded on the outer circumference of the hub 123, and a boss ( It is integrally molded on the outer circumferential side of 125) and includes a gear portion 121 engaged with the worm shaft 104.

대략 링과 같이 환형으로 형성되는 허브(123)는 스틸 재질로 형성되어 보스(125), 기어부(121)와 연결되도록 플라스틱 수지로 사출 성형되거나, 허브(123)도 보스(125), 기어부(121)와 함께 전체가 플라스틱 수지로 일체로 형성될 수 있다.The hub 123, which is approximately ring-shaped, is made of steel and is injection molded with plastic resin to be connected to the boss 125 and the gear unit 121. Together with (121), the whole may be formed integrally with plastic resin.

이러한 허브(123)는 중심부에 조향축(112)이 관통 결합되며, 기어부(121)는 외주면에 웜축(104)과 치합되는 기어치(121a)가 형성된다.The hub 123 has a steering shaft 112 penetrated into the center, and the gear portion 121 has gear teeth 121a engaged with the worm shaft 104 on the outer peripheral surface.

그리고, 보스(125)는 허브(123)의 외주측과 기어부(121)의 내주측 사이에 일체로 사출 성형되는데, 기어부(121)의 내측 중심에 허브(123)를 위치시키고 허브(123)의 외주측과 기어부(121)의 내주측 사이를 수지조성물로 사출하여 일체로 형성된다.In addition, the boss 125 is integrally injection-molded between the outer circumference of the hub 123 and the inner circumference of the gear portion 121. The hub 123 is located at the inner center of the gear portion 121 and the hub 123 ) is integrally formed by injecting a resin composition between the outer circumferential side of the gear portion 121 and the inner circumferential side of the gear portion 121.

여기서, 허브(123)와 보스(125) 중 어느 하나와 기어부(121)는 폴리아미드(PA) 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 12, 폴리프탈아미드(PPA) 중 어느 하나에, 유리섬유와 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 혼합 보강된 수지조성물을 사출하여 성형된다. Here, one of the hub 123 and the boss 125 and the gear portion 121 are made of any one of polyamide (PA) 6, polyamide 66, polyamide 12, and polyphthalamide (PPA), glass fiber, and It is molded by injection of a resin composition reinforced with triallyl isocyanurate (TAIC).

보스(125)가 수지조성물로 형성되는 경우에는 허브(123)의 외주면을 감싸는 내경부(125a)에서 기어부(121)의 내주면을 감싸는 외경부(125b)까지 경방향과 원주방향으로 연결 형성되는 복수개의 리브(125c)가 서로 연결 형성되도록 금형에서 일체로 사출 성형될 수 있다.When the boss 125 is formed of a resin composition, it is connected in the radial and circumferential directions from the inner diameter portion 125a surrounding the outer peripheral surface of the hub 123 to the outer diameter portion 125b surrounding the inner peripheral surface of the gear portion 121. The plurality of ribs 125c may be integrally injection molded in a mold to be connected to each other.

트리알릴이소시아누레이트(TAIC)는 플라스틱 수지에 3 ~ 15 중량% 로 혼합되는데, 본 실시예들에 의한 웜휠(120)이 형성된 후 전자빔을 조사할 때, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 플라스틱 수지의 가교반응(Crosslinking Reaction or Bridging Reaction)을 일으키게 한다.Triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in the plastic resin at 3 to 15% by weight. When irradiated with an electron beam after the worm wheel 120 according to the present embodiments is formed, triallyl isocyanurate (TAIC) It causes crosslinking reaction or bridging reaction of plastic resin.

여기서, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 3 중량% 보다 적게 혼합되면 플라스틱 수지의 가교반응이 거의 발생되지 않게 되어 웜휠(120)에 필요한 인장강도, 신율, 고온물성, 내구성 등이 현저히 낮아지게 된다.Here, if triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in an amount of less than 3% by weight, the crosslinking reaction of the plastic resin hardly occurs, and the tensile strength, elongation, high temperature properties, and durability required for the worm wheel 120 are significantly lowered. do.

그리고, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 15 중량% 보다 많게 혼합되면 가교반응은 늘어나지만 전술한 인장강도, 신율, 고온물성, 내구성 등이 오히려 떨어지게 된다.And, if triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in an amount of more than 15% by weight, the crosslinking reaction increases, but the tensile strength, elongation, high temperature properties, and durability described above deteriorate.

따라서, 본 실시예들에서는 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 웜휠(120) 전체의 3 ~ 15 중량% 로 혼합되도록 되어 있다.Therefore, in the present embodiments, triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in an amount of 3 to 15% by weight of the total weight of the worm wheel 120.

또한, 웜휠(120)에는 유리섬유가 5 ~ 50 중량% 로 혼합되는데, 유리섬유는 원통형 유리섬유 또는 판상형 유리섬유가 혼합됨으로써 경도와 인장강도, 신율, 굴곡강도, 고온물성 등이 향상되고 우수한 마찰특성을 갖게 되어 내구성이 좋아지게 된다.In addition, 5 to 50% by weight of glass fiber is mixed in the worm wheel 120. By mixing cylindrical glass fiber or plate-shaped glass fiber, glass fiber improves hardness, tensile strength, elongation, bending strength, and high-temperature properties and provides excellent friction. characteristics and improves durability.

여기서, 유리섬유가 5 중량% 보다 적게 혼합되면 웜휠(120)에 필요한 경도와 인장강도 등이 현저히 낮아지고, 유리섬유가 50 중량% 보다 많게 혼합되면 경도와 인장강도 등은 커지지만 신율, 굴곡강도, 고온물성, 내구성 등이 오히려 떨어지게 된다.Here, if less than 5% by weight of glass fiber is mixed, the hardness and tensile strength required for the worm wheel 120 are significantly lowered, and if more than 50% by weight of glass fiber is mixed, hardness and tensile strength increase, but elongation and flexural strength decrease. , high-temperature properties and durability deteriorate.

그리고, 원통형 유리섬유의 경우 폭이 5 ~ 13 ㎛ 인 원통형 유리섬유가 혼합되고, 판상형 유리섬유의 경우 폭이 20 ~ 30 ㎛ 인 판상형 유리섬유가 혼합된다.In the case of cylindrical glass fibers, cylindrical glass fibers with a width of 5 to 13 ㎛ are mixed, and in the case of plate-shaped glass fibers, plate-shaped glass fibers with a width of 20 to 30 ㎛ are mixed.

원통형 유리섬유의 폭이 5 ㎛ 보다 작거나 13 ㎛ 보다 크게 되면 전술한 바와 같이 경도와 인장강도, 신율, 굴곡강도, 고온물성, 내구성 등이 떨어지게 되고, 판상형 유리섬유의 폭이 20 ㎛ 보다 작거나 30 ㎛ 보다 큰 경우에도 웜휠(120)에 필요한 물성치를 만족하지 못하게 된다.If the width of the cylindrical glass fiber is smaller than 5 ㎛ or larger than 13 ㎛, hardness, tensile strength, elongation, bending strength, high temperature properties, durability, etc. decrease as described above, and if the width of the plate-shaped glass fiber is smaller than 20 ㎛ or Even if it is larger than 30 ㎛, the physical properties required for the worm wheel 120 are not satisfied.

따라서, 본 실시예들에서는 폭이 5 ~ 13 ㎛ 인 원통형 유리섬유 또는 폭이 20 ~ 30 ㎛ 인 판상형 유리섬유가 혼합되도록 되어 있다.Therefore, in these embodiments, cylindrical glass fibers with a width of 5 to 13 ㎛ or plate-shaped glass fibers with a width of 20 to 30 ㎛ are mixed.

이러한 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법은, 플라스틱 수지와 유리섬유, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)를 혼합한 용융물을 금형에 인젝션하여, 중심부에 위치하는 환형의 허브(123)와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치(121a)가 형성된 기어부(121), 허브(123)의 외주측과 기어부(121)의 내주측 사이를 연결하는 보스(125)를 형성하는 인젝션 몰딩 단계, 금형에서 형성된 허브(123)와 보스(125) 중 적어도 어느 하나와 기어부(121)에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사 단계를 포함한다.The method of manufacturing a worm wheel for an automobile steering device according to these embodiments involves injecting a melted mixture of plastic resin, glass fiber, and triallyl isocyanurate (TAIC) into a mold to form an annular hub (123) located in the center. ) and a gear unit 121 located on the radial outer side and having a plurality of gear teeth 121a formed on the outer peripheral surface, and a boss 125 connecting between the outer peripheral side of the hub 123 and the inner peripheral side of the gear portion 121. It includes an injection molding step of forming a , and an electron beam irradiation step of irradiating an electron beam to at least one of the hub 123 and the boss 125 and the gear portion 121 formed in the mold.

여기서, 인젝션 몰딩 단계에서 플라스틱 수지와 트리알릴이소시아누레이트(TAIC), 유리섬유 등의 혼합과 사출 성형에 대해서는 전술한 바와 같으므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, mixing and injection molding of plastic resin, triallyl isocyanurate (TAIC), glass fiber, etc. in the injection molding step are the same as described above, so detailed description below will be omitted.

그리고, 이렇게 웜휠(120)이 수지조성물로 사출 성형된 후, 허브(123)와 보스(125) 중 적어도 어느 하나와 기어부(121)에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사 단계를 거쳐 웜휠(120)의 플라스틱 수지에 가교반응을 발생시키게 된다.Then, after the worm wheel 120 is injection molded with a resin composition, an electron beam irradiation step is performed to irradiate an electron beam to at least one of the hub 123 and the boss 125 and the gear unit 121, thereby irradiating the worm wheel 120. A crosslinking reaction occurs in the plastic resin.

이 경우 웜휠(120)은 지그에 결합되어 컨베이어벨트 등과 같은 이송수단을 통해 전자빔이 조사되는 챔버에 유입되어 허브(123)와 보스(125) 중 적어도 어느 하나와 기어부(121)의 외주면에 전자빔이 조사되도록 할 수 있다.In this case, the worm wheel 120 is coupled to the jig and flows into the chamber where the electron beam is irradiated through a transport means such as a conveyor belt, so that the electron beam is applied to at least one of the hub 123 and the boss 125 and the outer peripheral surface of the gear unit 121. This can be investigated.

즉, 웜휠(120)의 사출 성형이 완료된 상태에서 플라스틱 성형부위의 외주면에 전자빔을 조사하여 플라스틱 수지 즉, 전술한 폴리아미드(PA) 6, 폴리아미드(PA) 66, 폴리아미드(PA) 12, 폴리프탈아미드(PPA)의 분자들 사이에 가교반응을 발생시키게 된다.That is, when the injection molding of the worm wheel 120 is completed, an electron beam is irradiated to the outer peripheral surface of the plastic molded part to form the plastic resin, that is, the above-described polyamide (PA) 6, polyamide (PA) 66, polyamide (PA) 12, A cross-linking reaction occurs between the molecules of polyphthalamide (PPA).

이 때, 전자빔 조사 단계에서 전자빔은 2 ~ 10 MeV 로 조사되며, 140 ~ 160 kGy 로 1 ~ 2 시간 조사된다.At this time, in the electron beam irradiation stage, the electron beam is irradiated at 2 to 10 MeV and 140 to 160 kGy for 1 to 2 hours.

즉, 사출 성형된 웜휠(120)에 조사되는 전자빔의 에너지는 2 ~ 10 MeV 로 조사되고, 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되며, 조사되는 시간은 1 ~ 2 시간 조사된다.That is, the energy of the electron beam irradiated to the injection molded worm wheel 120 is 2 to 10 MeV, the irradiation amount of the electron beam is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours.

여기서, 사출 성형된 웜휠(120)에 조사되는 전자빔의 에너지는 전자빔의 투과 깊이에 관련되는 인자로, 전자빔의 에너지가 2 MeV 보다 적은 에너지로 조사되면 전자빔의 투과 깊이가 얕아서 전술한 웜휠(120)의 경도와 인장강도, 신율, 굴곡강도, 고온물성 등이 전자빔 조사 이전과 변화가 없게 된다.Here, the energy of the electron beam irradiated to the injection molded worm wheel 120 is a factor related to the penetration depth of the electron beam. When the energy of the electron beam is irradiated with an energy less than 2 MeV, the penetration depth of the electron beam is shallow, and the worm wheel 120 described above is The hardness, tensile strength, elongation, flexural strength, and high-temperature properties remain unchanged from before electron beam irradiation.

그리고, 전자빔의 에너지를 증가시키면 이에 따라서 전자빔의 투과 깊이도 증대되되는데, 전자빔의 에너지가 10 MeV 에 이르르면, 전자빔이 웜휠(120)의 플라스틱 수지 부위 전 영역에 투과되어 더 이상 전자빔의 에너지 증가가 필요하지 않게 된다.In addition, when the energy of the electron beam is increased, the penetration depth of the electron beam also increases. When the energy of the electron beam reaches 10 MeV, the electron beam penetrates the entire plastic resin area of the worm wheel 120, and the energy of the electron beam no longer increases. becomes unnecessary.

이 때, 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되고, 조사되는 시간은 1 ~ 2 시간 조사되는데, 조사량과 조사시간에 따라서 웜휠(120)의 경도와 이탈강도, 마모량 등이 변화된다.At this time, the irradiation amount of the electron beam is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours. The hardness, separation strength, and wear amount of the worm wheel 120 change depending on the irradiation amount and irradiation time.

즉, 전바빔의 조사에 의해 가교반응이 발생되면서 웜휠(120)의 물성치가 변화되는데, 조사량이 너무 적으면 가교반응량이 줄어들어 요구되는 물성치를 얻기 위해 너무 많은 조사시간이 소요되고, 조사량이 너무 많으면 가교반응으로 연결된 가교결합이 끊어지면서 오히려 물성치가 떨어지게 된다.In other words, the physical properties of the worm wheel 120 change as a cross-linking reaction occurs due to irradiation of the electric beam. If the irradiation amount is too small, the amount of cross-linking reaction decreases and too much irradiation time is required to obtain the required physical properties, and if the irradiation amount is too high, As the crosslinks connected by the crosslinking reaction are broken, the physical properties deteriorate.

따라서, 최적화된 조사량과 조사시간으로 전자빔이 조사되어야 하는데, 본 실시예들에서는 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되고, 조사되는 시간을 1 ~ 2 시간 조사시켜 웜휠(120)의 물성치를 최적화 시키도록 되어 있다.Therefore, the electron beam must be irradiated with an optimized irradiation amount and irradiation time. In the present embodiments, the electron beam irradiation amount is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours to optimize the physical properties of the worm wheel 120. It is supposed to be done.

이러한 최적화된 전자빔의 조사량과 조사시간을 도출하기 위해 여러 실시예를 통해 테스트 결과를 도출하였다.In order to derive the optimized electron beam irradiation amount and irradiation time, test results were derived through several examples.

즉, 일례로, 폴리아미드(PA) 12에 원통형 또는 판상형 유리섬유 30 중량% 와 트리알릴이소시아누레이트(TAIC) 6 중량% 를 혼합하여 웜휠(120)을 성형한 후, 전자빔의 조사가 없는 경우(TEST 1)를, 전자빔의 조사량은 150 kGy 로 조사하되 조사되는 시간이 1 시간인 경우(TEST 2), 조사시간이 2시간인 경우(TEST 3), 조사시간이 3시간인 경우(TEST 4)와 비교하였다.That is, as an example, after forming the worm wheel 120 by mixing 30% by weight of cylindrical or plate-shaped glass fiber and 6% by weight of triallyl isocyanurate (TAIC) with polyamide (PA) 12, the worm wheel 120 is formed without irradiation of an electron beam. In the case (TEST 1), the electron beam dose is 150 kGy, but the irradiation time is 1 hour (TEST 2), the irradiation time is 2 hours (TEST 3), and the irradiation time is 3 hours (TEST 4) was compared.

먼저, 조사시간별 웜휠(120)의 경도를 테스트한 도 3을 참조하여 살펴보면, 조사시간이 늘어나면 웜휠(120)의 경도가 증가하다가 2시간이 되면 경도가 최고값인 87 에 이르게 되고, 2시간이 지나면 경도값이 낮아지게 되고 3시간이 되면 웜휠(120)의 경도가 86 으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 3, which tests the hardness of the worm wheel 120 according to irradiation time, as the irradiation time increases, the hardness of the worm wheel 120 increases, and after 2 hours, the hardness reaches the highest value of 87, and after 2 hours, the hardness of the worm wheel 120 increases. After this, the hardness value decreases, and after 3 hours, it can be seen that the hardness of the worm wheel 120 decreases to 86.

그리고, 조사시간별 웜휠(120)의 이탈강도를 테스트한 도 4를 참조하면, 조사시간이 2 시간일 때, 이탈강도가 최고값인 7014 kgf 에 이르르고, 3시간이 되면 5121 kgf 로 더 떨어지는 것을 확인할 수 있다.And, referring to Figure 4, which tests the breakaway strength of the worm wheel 120 by irradiation time, when the irradiation time is 2 hours, the breakaway strength reaches the highest value of 7014 kg f , and at 3 hours, it further increases to 5121 kg f . You can see it falling.

또한, 조사시간별 웜휠(120)의 마모량을 테스트한 도 5를 참조하면, 조사시간이 2 시간일 때 마모량이 최소값인 0.256 mm 에 이르르고, 3시간이 되면 0.891 mm 로 다시 마모량이 대폭 늘어나는 것을 확인할 수 있다.In addition, referring to Figure 5, which tests the wear amount of the worm wheel 120 by irradiation time, it can be seen that when the irradiation time is 2 hours, the wear amount reaches the minimum value of 0.256 mm, and at 3 hours, the wear amount increases significantly again to 0.891 mm. You can.

이를 아래 표로 확인하면 조사량이 150 kGy 인 경우, 조사시간이 2 시간일 때, 경도가 최고값인 87, 이탈강도가 최고값인 7014 kgf, 마모량이 최소값인 0.256 mm 로, 웜휠의 물성치가 최적인 경우를 알 수 있다.Checking this in the table below, when the irradiation amount is 150 kGy and the irradiation time is 2 hours, the hardness is the highest value of 87, the breakaway strength is the highest value of 7014 kg f , and the wear amount is the minimum value of 0.256 mm, so the physical properties of the worm wheel are optimal. You can see the case.

또한, 전자빔의 조사가 없는 경우(TEST 1), 전자빔의 조사량은 150 kGy 로 조사하되 조사되는 시간이 1 시간인 경우(TEST 2), 조사시간이 2시간인 경우(TEST 3), 조사시간이 3시간인 경우(TEST 4)에 있어서, 내구횟수에 따른 유격변화를 나타내는 도 6을 참고하면, 이 경우에도 조사량이 150 kGy 인 경우, 조사시간이 2 시간일 때, 유격변화가 최소화 되는 것을 알 수 있다.In addition, in the case where there is no electron beam irradiation (TEST 1), the electron beam irradiation amount is 150 kGy, but the irradiation time is 1 hour (TEST 2), and the irradiation time is 2 hours (TEST 3), the irradiation time is 150 kGy. In the case of 3 hours (TEST 4), referring to Figure 6, which shows the change in clearance according to the number of durability, it can be seen that even in this case, when the irradiation amount is 150 kGy and the irradiation time is 2 hours, the change in clearance is minimized. You can.

즉, 전자빔의 조사가 없는 경우(TEST 1)에 비하여 조사시간이 늘어나면 유격변화가 작아지면서 조사시간이 2시간일때 유격변화가 최소화되지만, 조사시간이 3시간에 이르르면 대략 5000 사이클에서 파손이 발생되어 내구조건을 만족하지 못하게 된다.In other words, compared to the case without electron beam irradiation (TEST 1), as the irradiation time increases, the change in clearance decreases, and when the irradiation time is 2 hours, the change in clearance is minimized, but when the irradiation time reaches 3 hours, damage occurs at approximately 5000 cycles. This causes the durability requirements to not be satisfied.

따라서, 본 실시예들에서 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되고, 조사되는 시간을 1 ~ 2 시간 조사시켜 웜휠(120)의 물성치를 최적화 시켜 본 실시예들에 의한 웜휠이 얻어질 수 있게 된다.Therefore, in the present embodiments, the irradiation amount of the electron beam is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours to optimize the physical properties of the worm wheel 120 so that the worm wheel according to the present embodiments can be obtained. do.

이와 같은 본 실시예들에 의하면, 자동차 조향장치의 웜휠에 있어서, 웜휠을 통해 고출력의 동력이 전달될 때 웜휠의 기계적 강도 및 내구성을 증대시켜 장시간 안정적으로 사용할 수 있는 자동차 조향장치의 웜휠 및 이의 제조방법을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.According to these embodiments, in the worm wheel of an automobile steering device, the mechanical strength and durability of the worm wheel are increased when high output power is transmitted through the worm wheel, and a worm wheel of an automobile steering device that can be used stably for a long time and its manufacture It has the effect of providing a method.

이상에서, 본 실시예들을 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.In the above, even though all the components constituting the present embodiments are described as being combined or operating in combination, the present embodiments are not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the purpose of the present embodiments, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as “include,” “comprise,” or “have” as used above mean that the corresponding component may be included, unless specifically stated to the contrary, and thus do not exclude other components. Rather, it should be interpreted as being able to include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present embodiments belong, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the contextual meaning of the related technology and, unless clearly defined in the present embodiments, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense.

이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative description of the technical idea of the present embodiments, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art in the technical field to which the present embodiments belong without departing from the essential characteristics of the present embodiments. will be. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiments, but rather to explain them, and the scope of the technical idea of the present embodiments is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiments should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present embodiments.

120: 웜휠 121: 기어부
121a: 기어치 123: 허브
125: 보스120: worm wheel 121: gear unit
121a: gear 123: hub
125: Boss

Claims (15)

중심부에 위치하는 환형의 허브와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치가 형성된 기어부와, 상기 허브의 외주측과 상기 기어부의 내주측 사이를 연결하는 보스를 구비하되,
상기 허브와 보스 중 적어도 어느 하나와 상기 기어부는, 플라스틱 수지에 유리섬유와, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)가 혼합되어 사출 성형된 후, 전자빔이 조사되어 형성되며,
상기 유리섬유는 원통형 유리섬유 또는 판상형 유리섬유이고 5 ~ 50 중량% 로 혼합되며,
상기 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)는 3 ~ 15 중량% 로 혼합되고,
상기 전자빔의 에너지는 2 ~ 10 MeV 로 조사되고, 상기 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되며, 조사되는 시간은 1 ~ 2 시간 조사되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠.An annular hub located at the center, a gear portion located on the radial outer side with a plurality of gear teeth formed on the outer peripheral surface, and a boss connecting the outer peripheral side of the hub and the inner peripheral side of the gear portion,
At least one of the hub and the boss and the gear portion are formed by injection molding a mixture of glass fiber and triallyl isocyanurate (TAIC) in a plastic resin and then irradiating an electron beam,
The glass fibers are cylindrical glass fibers or plate-shaped glass fibers and are mixed at 5 to 50% by weight,
The triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in an amount of 3 to 15% by weight,
The energy of the electron beam is 2 to 10 MeV, the irradiation amount of the electron beam is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours. A worm wheel for an automobile steering system. 제 1 항에 있어서,
상기 플라스틱 수지는, 폴리아미드(PA) 6, 폴리아미드(PA) 66, 폴리아미드(PA) 12, 폴리프탈아미드(PPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠.According to claim 1,
A worm wheel for an automobile steering system, wherein the plastic resin is one or more of polyamide (PA) 6, polyamide (PA) 66, polyamide (PA) 12, and polyphthalamide (PPA). 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 유리섬유는 폭이 5 ~ 13 ㎛ 인 원통형 유리섬유인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠.According to claim 1,
A worm wheel for an automobile steering system, characterized in that the glass fiber is a cylindrical glass fiber with a width of 5 to 13 ㎛. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 유리섬유는 폭이 20 ~ 30 ㎛ 인 판상형 유리섬유인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠.According to claim 1,
A worm wheel for an automobile steering system, characterized in that the glass fiber is a plate-shaped glass fiber with a width of 20 to 30 ㎛. 플라스틱 수지와 유리섬유, 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)를 혼합한 용융물을 금형에 인젝션하여, 중심부에 위치하는 환형의 허브와, 경방향 외측에 위치하며 외주면에 복수의 기어치가 형성된 기어부, 상기 허브의 외주측과 상기 기어부의 내주측 사이를 연결하는 보스를 형성하는 인젝션 몰딩 단계;
상기 금형에서 형성된 상기 허브와 보스 중 적어도 어느 하나와 상기 기어부에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사 단계;
를 포함하며,
상기 유리섬유는 원통형 유리섬유 또는 판상형 유리섬유이고 5 ~ 50 중량% 로 혼합되며,
상기 트리알릴이소시아누레이트(TAIC)는 3 ~ 15 중량% 로 혼합되고,
상기 전자빔의 에너지는 2 ~ 10 MeV 로 조사되고, 상기 전자빔의 조사량은 140 ~ 160 kGy 로 조사되며, 조사되는 시간은 1 ~ 2 시간 조사되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법.A melted mixture of plastic resin, glass fiber, and triallyl isocyanurate (TAIC) is injected into the mold to create an annular hub located in the center, a gear portion located on the radial outer side with a plurality of gear teeth formed on the outer peripheral surface, An injection molding step of forming a boss connecting the outer circumference of the hub and the inner circumference of the gear unit;
An electron beam irradiation step of irradiating an electron beam to at least one of the hub and boss formed in the mold and the gear unit;
Includes,
The glass fibers are cylindrical glass fibers or plate-shaped glass fibers and are mixed at 5 to 50% by weight,
The triallyl isocyanurate (TAIC) is mixed in an amount of 3 to 15% by weight,
The energy of the electron beam is 2 to 10 MeV, the irradiation amount of the electron beam is 140 to 160 kGy, and the irradiation time is 1 to 2 hours. A method of manufacturing a worm wheel for an automobile steering device. 제 8 항에 있어서,
상기 플라스틱 수지는, 폴리아미드(PA) 6, 폴리아미드(PA) 66, 폴리아미드(PA) 12, 폴리프탈아미드(PPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법.According to claim 8,
A method of manufacturing a worm wheel for an automobile steering system, characterized in that the plastic resin is one or more of polyamide (PA) 6, polyamide (PA) 66, polyamide (PA) 12, and polyphthalamide (PPA). 삭제delete 삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 유리섬유는 폭이 5 ~ 13 ㎛ 인 원통형 유리섬유인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법.According to claim 8,
A method of manufacturing a worm wheel for an automobile steering system, wherein the glass fiber is a cylindrical glass fiber with a width of 5 to 13 ㎛. 삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 유리섬유는 폭이 20 ~ 30 ㎛ 인 판상형 유리섬유인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 웜휠 제조방법.According to claim 8,
A method of manufacturing a worm wheel for an automobile steering system, wherein the glass fiber is a plate-shaped glass fiber with a width of 20 to 30 ㎛. 삭제delete
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