KR20060116099A

KR20060116099A - 자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060116099A
Application number: KR1020050038468A
Authority: KR
Inventors: 김홍근
Original assignee: 주식회사 드림텍
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2006-11-14

Abstract

샤프트 조인트와 파이프 조인트의 일측에 각각 형성되는 요크부를 샤프트 조인트 및 파이프 조인트와 일체형으로 각각 형성하여 제품의 안전성을 높인 자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

그러한 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법은,

소정의 길이와 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성변형시켜 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 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성변형시켜 상기 샤프트부가 삽입되는 파이프부와 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 조립공정;

을 포함하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법을 제공한다.

상기 샤프트 조인트 성형공정과 파이프 조인트 성형공정 후에는, 성형된 샤프트 조인트 및 파이프 조인트의 요크부 선단부를 고르게 라운드 형태로 처리하는 노칭공정이 더욱 행하여진다.

상기 기어 성형공정 후에는 성형된 기어의 외측면에 플라스틱 코팅 또는 사출물 형태의 피막처리를 할 경우, 이 피막이 기어에 견고하게 고정되도록 기어의 원주방향으로 절삭홈을 형성하는 지지홈 가공공정을 더욱 행할 수도 있다.

또한 소음감소, 마찰력 감소의 목적으로 상기 기어의 일정부분을 환봉형으로 절삭하는 경우, 상기 파이프 조인트에 스플라인 성형공정 후, 간극조절용 부시, 클립 등을 삽입 고정할 수 있도록 파이프부의 외주면에 홈을 형성하는 고정홈 가공정정을 행할 수 있다.

또한 본 발명은, 일측단에 스티어링 컬럼과 연결되는 요크부가 제공되는 샤프트 조인트와, 이 샤프트 조인트에 슬라이드 이동 가능하도록 조립되고 타측단에는 조향기어박스와 연결되는 다른 요크부를 갖는 파이프 조인트를 포함하고,

상기 각각의 요크부는 샤프트 조인트 및 파이프 조인트와 일체로 형성된 자동차용 유니버셜 조인트를 제공한다.

유니버셜조인트,샤프트 조인트,파이프 조인트,요크부,스플라인

Description

자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법{UNIVERSAL JOINT FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 유니버셜 조인트의 제조방법을 설명하기 위하여 샤프트 조인트의 포밍공정을 나타내는 도면.

도 2는 도 1의 공정을 통하여 제조된 샤프트 조인트의 요크부 선단부에 노칭공정이 완료된 것을 나타내는 도면.

도 3은 도 2의 공정을 통하여 제조된 샤프트 조인트의 요크부에 연결홀을 형성하는 것을 나타내는 도면.

도 4는 도 3의 공정이 완료된 샤프트 조인트의 샤프트부에 기어를 성형하는 것을 나타내는 도면.

도 5는 도 4의 공정이 완료된 샤프트 조인트의 기어에 지지홈을 성형하는 것을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 자동차용 유니버셜 조인트의 제조방법을 설명하기 위하여 파이프 조인트의 포밍공정을 나타내는 도면.

도 7은 도 6의 공정을 통하여 제조된 파이프 조인트의 요크부에 연결홀을 형성하는 것을 나타내는 도면.

도 8은 도 7의 공정이 완료된 파이프 조인트의 파이프부에 스플라인을 성형 하는 것을 나타내는 도면.

도 9는 도 8의 공정이 완료된 샤프트 조인트의 파이프부에 고정홈을 형성하는 것을 나타내는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 자동차용 유니버셜 조인트의 샤프트 조인트와 파이프 조인트가 조립된 것을 나타내는 도면.

본 발명은 자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 샤프트 조인트와 파이프 조인트의 일측에 각각 형성되는 요크부를 샤프트 조인트 및 파이프 조인트와 일체형으로 각각 형성하여 제품의 안전성을 높인 자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 운전자가 차량의 진행방향을 임의로 바꾸기 위하여 조향장치가 제공된다. 이 조향장치는 운전석 전방에 설치되어 운전자의 조작에 의해 차량의 진행방향을 바꾸기 위한 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 하부에 설치되는 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 휠의 회전운동을 직진운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 조향기어박스와, 상기 스티어링 컬럼에 전달된 회전력을 조향기어박스로 전달하기 위한 유니버셜 조인트 어셈블리를 포함한다.

상기 유니버셜 조인트 어셈블리는, 샤프트 조인트와, 이 샤프트 조인트에 슬 라이드 이동 가능하도록 조립되는 파이프 조인트로 구성된다.

상기 샤프트 조인트의 외주면 길이방향으로는 기어가 형성되고, 파이프 조인트의 내주면에는 상기 기어와 대응되는 스플라인이 가공되어, 샤프트 조인트는 파이프 조인트에 연결된 상태로 슬라이드 이동할 수 있도록 되어있다.

그리고 샤프트 조인트와 파이프 조인트의 각 단부에는 요크부가 각각 연결되어, 하나의 요크부는 상기 스티어링 컬럼에 결합되고, 다른 하나의 요크부는 상기 조향기어박스에 결합된다.

상기와 같은 유니버셜조인트 어셈블리는, 샤프트 조인트와 파이프 조인트 및 각각의 요크부를 제작한 후, 이들 요크부를 샤프트 조인트와 파이프 조인트에 각각 용접으로 연결하여 제작하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 유니버셜 조인트는, 샤프트 조인트와 파이프 조인트에 요크부를 용접으로 연결하게 되므로, 용접시 발생되는 열에 의하여 소재의 특성이 변하여 강도가 낮아지고, 이로 인하여 제품의 안전성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 샤프트 조인트와 파이프 조인트의 일측에 각각 제공되는 요크부를 일체형으로 형성하여 제품의 안전성과 신뢰성을 높이면서 용접공정이 필요없어 제조비용을 낮출 수 있는 자동차용 유니버셜 조인트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

상기 샤프트부의 외측면에 기어를 성형하는 공정;

소정의 길이와 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압하여 소성변형시켜 상기 샤프트부가 삽입되는 파이프부와 요크부를 일체형으로 성형하는 파이프 조인트 성형공정;

상기 기어 성형공정 후에는 성형된 기어의 외측면에 플라스틱 코팅 또는 사출물 형태의 피막처리를 할 경우, 이 피막이 기어에 견고하게 고정되도록 기어의 원주방향으로 절삭홈을 형성하는 지지홈 가공공정을 더욱 행할 수 있다.

상기 스플라인 성형공정 후에는, 조립된 유니버셜 조인트의 체결력 강화를 위한 부시 또는 클립을 삽입하여 고정시킬 수 있도록, 파이프부의 외주면에 홈을 형성하는 고정홈 가공공정을 더욱 행할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 유니버셜 조인트의 제조방법을 설명하기 위하여 샤프트 조인트가 제조되는 과정을 나타내는 도면으로서, 본 발명의 자동차용 유니버셜 조인트를 구성하는 샤프트 조인트를 제조하려면, 먼저 도 1a에서와 같이 원소재 절단공정을 통하여 소정의 외경을 갖는 원재료를 소정의 길이로 절단하여 소재(M)를 마련한다.

상기 소재(M)의 절단은 원소재를 포마기에 투입하여 원형으로 감겨져 있는 원소재를 포마기 압연공급부에서 직선으로 평활하게 하여 공급하면서, 그 단부가 스토퍼에 접촉되면, 컷팅 나이프가 작동하면서 일정길이의 소재를 절단하는 통상적인 방법으로 이루어질 수 있다.

이러한 절단공정시 절단된 소재(M)는 제조하려는 샤프트 조인트의 길이 및 체적과 펀치부의 작용으로 압축되는 비율을 정확히 계산하여 절단길이를 미리 결정한 후 진행된다.

이렇게 소재(M)가 마련되면, 이 소재(M)를 도시되지 않은 이송장치에 의하여 순차적으로 설치된 다이스를 차례로 이동하면서 이들 각각의 다이스와 대응되는 방향으로 설치된 펀치로 소재(M)를 가압 소성변형시켜, 도 1b 내지 도 1d에서와 같이 샤프트부와 요크부를 일체형으로 성형하는 샤프트 조인트 성형공정을 행한다.

상기 샤프트 조인트 성형공정은, 절단된 소재(M)가 마련되면, 이 소재(M)를 단조로 업세팅하여 샤프트부(100)로 성형될 부분과, 요크부(200)로 성형될 부분을 개략적인 모양으로 성형하는 제1공정(도 1b참조)과, 상기 요크부(200)로 성형될 부분을 업세팅으로 두부이형 형상을 예비성형하는 제2공정(도 1c참조)과, 상기 요크부(200)로 성형될 부분을 펀치핀으로 가압하여 양측이 개방부로 이루어진 일정 깊이의 홈(210)을 형성하면서 그 양측으로 서로 대향되는 요크부를 성형하는 제3공정(도 1d참조)으로 이루어질 수 있다.

이렇게 성형된 샤프트 조인트(S)는, 샤프트부(100)와 요크부(200)는 일체형으로 이루어지면서, 요크부(200)는 양측면이 개방된 홈(210)의 양면으로 서로 대향되는 구조를 갖게된다.

이렇게 샤프트 조인트(S)가 성형되면, 요크부(200)의 선단부는 면이 고르지 못하고, 또 여기에 스파이더와 같은 다른 조인트가 연결되므로 프레스 등으로 노칭공정을 행하여 도 2에서와 같이 요크부(200)의 선단부를 고르게 라운드 형태로 처리하는 단계를 갖는다.

상기 노칭공정이 완료되면, 샤프트 조인트(S)의 요크부(200)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여, 도 3에서와 같이 요크부(200)에 연결홀(220)을 뚫는 홀 가공공정을 행한다. 상기 홀 가공공정은 일반적인 프레스공법, 절삭공법에 의하여 요크부(200)의 양측에 연결홀(220)을 동시에 가공할 수 있으며, 리이밍을 포함한 홀가공 및 버(Burr)를 제거하는 특수한 전용기를 이용한 다단공정으로도 행할 수 있다.

상기와 같은 공정이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이 성형된 샤프트부(100)의 외측에 기어(110)를 성형하는 공정을 행한다.

상기 기어(110)의 성형은, 프레스공법, 포밍기를 이용한 성형, 전조(Rolling)공법 등을 이용할 수 있으며, 이러한 성형공법은 통상적으로 사용되는 방법이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 기어성형공정은, 도 4a에서와 같이 샤프트부(100)의 전체길이에 걸쳐 성형할 수도 있고, 도 4b에서와 같이 샤프트부(100)의 단부에서 일정길이만 성형하고 그 나머지는 환봉형으로 절삭할 수도 있는데, 도 4b와 같이 기어를 성형하면, 후술하는 파이프 조인트와 접촉면을 감소시킴으로서 마찰력을 저하시켜 파이프 조인트와 샤프트 조인트와 상호이동을 원활하게 할 수 있다.

이때, 프레스공법 및 포밍기를 이용하여 기어(110)를 성형할 경우에는, 성형방법이 금형에 의한 압출공법으로서 마찰력에 의한 소착이 발생되므로, 소재에 열처리(어닐링, 소둔)를 한 다음, 표면에 피막처리(윤활처리)를 하여 성형한다.

이와 같은 기어 성형공정이 완료되면, 기어(110)의 외측면에 플라스틱 코팅 또는 사출물 형태로 얇게 피막 처리할 수 있는데, 이러한 피막처리 공정을 행할 경우 피막이 빠지지 않도록, 샤프트부(100)의 기어(110)를 도 5a 및 도 5b에서와 원주방향으로 절삭 가공하여 지지홈(120)을 형성하는 지지홈 가공공정을 행하면 샤프트 조인트(S)의 제조가 완료된다.

한편, 상기와 같은 샤프트 조인트(S)에 조립되는 파이프 조인트의 제조는, 먼저 도 6a에서와 같이 원소재 절단공정을 통하여 소정의 외경을 갖는 원재료를 소정의 길이로 절단하여 소재(M')를 마련한다.

상기 소재(M')의 절단은 원소재를 포마기에 투입하여 원형으로 감겨져 있는 원소재를 포마기 압연공급부에서 직선으로 평활하게 하여 공급하면서, 그 단부가 스토퍼에 접촉되면, 컷팅 나이프가 작동하면서 일정길이의 소재를 절단하는 통상적인 방법으로 이루어질 수 있다.

이러한 절단공정시 절단된 소재(M')는 제조하려는 파이프 조인트의 길이 및 체적과 펀치부의 작용으로 압축되는 비율을 정확히 계산하여 절단길이를 미리 결정한 후 진행된다.

이렇게 소재(M')가 마련되면, 이 소재(M')를 도시되지 않은 이송장치에 의하여 순차적으로 설치된 다이스를 차례로 이동하면서 이들 각각의 다이스와 대응되는 방향으로 설치된 펀치로 소재(M')를 가압 소성변형시켜, 도 6b 내지 도 6g에서와 같이 파이프부와 요크부를 일체형으로 성형하는 파이프 조인트 성형공정을 행한다.

상기 파이프 조인트 성형공정은, 절단된 소재(M')가 마련되면, 이 소재(M')를 단조로 업세팅하여 파이프부(300)로 성형될 부분과, 요크부(400)로 성형될 부분을 개략적으로 나누면서, 아울러 파이프부(300)와 요크부(400) 각각의 단부에는 관통홀이 성형되는 부분인 중심자리면(310)(410)을 각각 형성하는 제1공정(도 6b참조)과, 상기 요크부(400)를 예비성형하는 제2공정(도 6c참조)과, 상기 요크부(400)의 내부에 일정한 깊이의 홈(420)을 형성하여 요크부의 형상으로 성형하는 제3공정(도 6d참조)과, 상기 파이프부(300)의 내부에 일정한 깊이의 내경홀(320)을 형성하는 제5공정(도 6e참조)과, 상기 파이프부(300)에 형성된 내경홀(320)을 연장하는 제6공정(도 6f참조)과, 상기 파이프부(300)에 형성된 내경홀(320)을 완전히 관통하는 제7공정(도 6g참조)으로 이루어질 수 있다.

이렇게 성형된 파이프 조인트(P)는, 파이프부(300)와 요크부(400)는 일체형으로 이루어지면서, 파이프부(300)의 내부에는 관통홀(320)이 형성되고, 요크부(400)는 개방된 홈(420)의 양면으로 서로 대향되는 구조를 갖게된다.

이렇게 파이프 조인트(S)가 성형되면, 요크부(400)의 선단부는 면이 고르지 못하고, 또 여기에 스파이더와 같은 다른 조인트가 연결되므로, 프레스 등으로 노칭공정을 행하여 요크부(400)의 선단부를 고르게 라운드 형태로 처리하는 단계를 행하는데, 이 단계는 도 2에서와 같은 동일한 공정으로 이루어질 수 있다.

이렇게 파이프 조인트(P)가 1차적으로 성형되면, 파이프 조인트(P)의 요크부 (400)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여, 도 7에서와 같이 요크부(400)에 연결홀(430)을 뚫는 홀 가공공정을 행한다. 상기 연결홀(430)의 가공은 일반적인 프레스공법, 절삭공법에 의하여 요크부(400)의 양측에 연결홀(430)을 동시에 가공할 수 있으며, 리이밍을 포함한 홀가공 및 버(Burr)를 제거하는 특수한 전용기를 이용한 다단공정으로도 행할 수 있다.

상기와 같은 공정이 완료되면, 도 8에 도시된 바와 같이 성형된 파이프부(300)의 내측에 샤프트 조인트(S)의 기어(100)와 대응되는 스플라인(330)을 성형하는 공정을 행한다.

상기 스플라인(330)의 성형은, 스웨이징공법, 프레스공법, 포밍기를 이용한 성형, 전조(Rolling)공법 등을 이용하여 성형할 수 있으며, 이러한 성형공법은 통상적으로 사용되는 방법이 적용될 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이때 프레스공법 및 포밍기를 이용하여 스플라인을 성형할 경우에는, 성형방법이 금형에 의한 압출공법으로서 마찰력에 의한 소착이 발생되므로 소재에 열처리(어닐링, 소둔)를 한 다음, 표면에 피막처리(윤활처리)를 하여 성형한다.

이와 같은 스플라인 성형공정이 완료되면 파이프 조인트(P)의 제조가 완료되는데, 이러한 것을 다른 공정을 통하여 제조된 샤프트 조인트(S)와 조립하여 사용할 수도 있지만, 예를 들어 유니버셜 조인트의 간극조절용 부시, 클립 등을 삽입하여 샤프트 조인트(S)와 파이프 조인트(P)의 체결력을 보강할 수 있도록, 도 9에서와 같이 파이프부(300)의 외주면에 고정홈(340)을 형성하는 고정홈 가공공정을 더욱 행할 수도 있다.

상기 고정홈(340)의 가공은 통상적인 절삭가공 또는 전조가공으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 샤프트 조인트(S)와 파이프 조인트(P)가 각각 제조되면, 도 9에서와 같이 피막처리된 샤프트 조인트(S)를 파이프 조인트(P)의 내측으로 삽입하여 조립하게 되는데, 이렇게 조립된 유니버셜 조인트는 샤프트 조인트(S)의 기어(110)와 파이프 조인트(P)의 스플라인(330)이 슬라이드 이동 가능하도록 치차 결합된 구조를 갖는다.

그리고 이렇게 조립된 샤프트 조인트(S)와 파이프 조인트(P)로 구성된 유니버셜 조인트의 각 요크부(200)(400)에 형성된 연결홈(220)(430)을 통하여 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하고, 이를 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 컬럼과 조향기어박스에 조립하여 사용하면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동차용 유니버셜 조인트는, 샤프트 조인트와 파이프 조인트의 일측에 각각 제공되는 요크부가 샤프트 조인트 및 파이프 조인트와 일체형으로 형성됨으로, 제품의 안전성과 신뢰성을 높일 수 있으며, 아울러 용접공정을 행하지 않아도 되어 그만큼 제조비용을 낮출 수 있다.

Claims

소정의 길이와 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성변형시켜 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 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압하여 소성변형시켜 상기 샤프트부가 삽입되는 파이프부와 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 조립공정;

을 포함하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 샤프트 조인트 성형공정과 파이프 조인트 성형공정 후에는, 성형된 샤프트 조인트 및 파이프 조인트의 요크부 선단부를 고르게 라운드 형태로 처리하는 노칭공정이 더욱 행하여지는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 샤프트 조인트의 기어 성형공정은, 샤프트부의 전체길이에 걸쳐 성형하거나, 또는 샤프트부의 단부에서 일정길이만 성형하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 샤프트 조인트의 기어 성형공정이 완료된 후, 성형된 기어의 외측면에 피막처리를 할 경우에 이 피막이 기어에 견고하게 고정될 수 있도록, 기어의 원주방향으로 절삭홈을 형성하는 지지홈 가공공정을 더욱 행하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 파이프 조인트의 스플라인 성형공정 후에는, 조립된 유니버셜 조인트의 체결력 강화를 위한 부시 또는 클립을 삽입하여 고정시킬 수 있도록, 파이프부의 외주면에 홈을 형성하는 고정홈 가공공정을 더욱 행하는 자동차용 유니버셜 조인트 제조방법.
일측단에 스티어링 컬럼과 연결되는 요크부가 제공되는 샤프트 조인트와, 이 샤프트 조인트에 슬라이드 이동 가능하도록 조립되고 타측단에는 조향기어박스와 연결되는 다른 요크부를 갖는 파이프 조인트를 포함하고,

상기 각각의 요크부는 샤프트 조인트 및 파이프 조인트와 일체로 이루어진 자동차용 유니버셜 조인트.