KR20130009363A - 기어 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은.기어휠에 완충부를 형성하여 기어 휠의 파손을 감소시키는 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 중공관 형상의 허브와; 상기 허브의 외측에 이격되어 형성되며, 상기 허브의 외측면을 감싸도록 위치하는 인서트부와; 상기 허브의 외측면과 상기 인서트부의 내측면 사이에 형성되는 연결부와; 상기 인서트부의 외측에 형성되며, 상기 인서트부의 외측면을 감싸도록 위치하며 탄성재질로 형성된 완충부와; 상기 완충부의 외측에 형성되며, 외측면에는 치형이 형성되는 기어부를 포함하는 기어휠을 제공한다.

Description

기어 휠 및 그 제조방법{A gear wheel and Manufacturing method thereof}
본 발명은 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부구조를 개선하여 조향장치에 적용되는 웜 기어 휠의 파손을 감소시킨 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.
이와 같은, 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있으며 조향기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.
또한, 최근에는 차속센서 및 조향토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 <14> 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행 시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행 시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.
이러한 전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Electro-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor DrivenPower Steering)가 있으며, 이중 MDPS 시스템은 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트(assist)하는 유압시스템과 달리 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터와 연결된 웜축(Worm-Shaft)이 스티어링샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있는 웜휠(Worm Wheel)을 회전 시켜 조향력을 어시스트(assist)하게 된다.
그러나, 이와 같은 전동 타입에서 조향 조작을 수행하는 스티어링 컬럼은, 모터의 동력을 받는 웜축과 치합된 웜휠의 회전력을 직접 전달받도록 강 결합되므로 회전력을 직접 전달 받는 감속기어에 취성이 생겨 쉽게 깨지게 된다는 문제점이 있다. 그리고 모터의 출력 토크(Torque)는 웜축과 웜휠의 기어 비를 곧바로 전달하는데, 이 경우 모터에서의 순간적으로 급격한 토크가 전달될 경우 스티어링 휠을 통해 운전자가 느끼는 스티어링 에포트(Steering Effort)의 급격한 변화를 직접 전달받는다는 문제가 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 기어휠에 완충부를 형성하여 기어 휠의 파손을 감소시키는 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 모터에서의 순각적인 급격한 토크가 전달되는 경우에도 운전자가 느끼는 스티어링 에포트의 급격한 변화를 감소시키는 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 중공관 형상의 허브와; 상기 허브의 외측에 이격되어 형성되며, 상기 허브의 외측면을 감싸도록 위치하는 인서트부와; 상기 허브의 외측면과 상기 인서트부의 내측면 사이에 형성되는 연결부와; 상기 인서트부의 외측에 형성되며, 상기 인서트부의 외측면을 감싸도록 위치하며 탄성재질로 형성된 완충부와; 상기 완충부의 외측에 형성되며, 외측면에는 치형이 형성되는 기어부를 포함하는 기어휠을 제공한다.
바람직하게, 상기 허브는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제1결합돌부를 구비하고, 상기 인서트부는 내측면을 따라 돌출되어 형성되는 제2결합돌부를 구비하며, 상기 연결부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합돌부와 대응되는 제1,2결합홈이 내외측면에 각각 형성되고, 상기 인서트부는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제3결합돌부를 구비하고, 상기 완충부는 내측면에 상기 제3결합돌부에 대응하는 제3결합홈이 형성된다.
더욱 바람직하게, 상기 완충부는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제4결합돌부를 구비하고, 상기 기어부는 내측면에 상기 제4결합돌부와 대응하는 제4결합홈이 형성되고, 상기 완충부는, EPDM(ethylene propylene diene M-class)으로 형성된다.
본 발명은, 중공관 형상의 허브와, 상기 허브의 외측으로 이격되어 위치하는 인서트부를 준비하는 단계와; 상기 허브와 상기 인서트부의 사이에 연결부를 형성하는 단계와; 상기 인서트부의 외측에 탄성재질로 형성된 완충부를 형성하는 단계와; 상기 완충부의 외측에 결합되며, 외측면에 치형이 형성된 기어부를 형성하는 단계를 포함하는 기어휠의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 연결부는 인서트사출공정을 통하여 형성되고, 상기 기어부는 사출성형을 통하여 형성되며, 상기 기어부는, 상기 완충부의 외측 3점에 수지를 공급하여 성형된다.
다른 한편으로 본 발명은, 중공관 형상의 인서트부의 외측에 완충부를 형성하는 단계와; 상기 완충부의 외측에 결합되며, 외측면에 치형이 형성된 기어부를 형성하는 단계와; 상기 인서트부의 내측으로 이격된 위치에 허브를 위치시킨 후, 상기 인서트부와 상기 허브 사이에 연결부를 형성하는 단계를 포함하는 기어 휠의 제조방법을 제공한다.
본 발명은, 기어 휠의 허브와 인서트부 사이에 완충부를 형성하여 기어 휠의 기어부가 파손되는 것을 감소시키는 효과를 가진다.
그리고 본 발명은 모터에서의 순각적인 급격한 토크가 전달되는 경우에도 운전자가 느끼는 스티어링 에포트의 급격한 변화를 감소시킨다는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 순서도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 순서도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 연결부 제조 공정의 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A의 단면도이다.
도 1,2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기어 휠은, 허브(110), 인서트부(120), 연결부(150), 완충부(130) 및 기어부(140)로 이루어진다.
상기 허브(110)는 중앙에 스티어링 샤프트가 결합되는 공간이 형성된 중공관 형상으로 이루어지며, 외측면에는 외측을 따라 돌출되어 형성되는 제1결합돌부(111)를 구비한다. 상기 허브(110)는 스틸 재질로 이루어진다.
상기 허브(110)의 외측에는, 일정간격 이격되어 인서트부(120)가 위치한다. 상기 인서트부(120)는 스틸재질 또는 합성수지재질로 이루어지며, 상기 허브(110)의 외측면을 감싸는 도우넛 형상으로 이루어진다. 그리고 상기 인서트부(120)의 내측에는 내측면을 따라 내측으로 돌출되는 제2결합돌부(121)가 형성되고, 외측에는 외측면을 따라 외측으로 돌출되는 제3결합돌부(122)가 형성된다.
그리고 상기 인서트부(120)의 내측면과 상기 허브(110)의 외측면 사이에는 플라스틱 재질로 이루어지는 연결부(150)가 형성된다. 상기 연결부(150)는 상기 허브(110)와 인서트부(120)를 결합시켜 주는 역할을 하며, 내측면에는 상기 제1결합돌부(111)와 대응되는 형상의 제1결합홈(151)이 형성되고, 외측면에는 상기 제2결합돌부(121)와 대응되는 형상의 제2결합홈(152)이 형성된다.
상기 완충부(130)는 인서트부(120)의 외측에 형성되어 상기 인서트부(120)의 외측면을 감싸는 링 형상으로 이루어진다. 상기 완충부(130)는 탄성재질인 EPDM(ethylene propylene diene M-class)으로 이루어진다. 본 실시예에서는 상기 완충부(130)가 EPDM으로 이루어져 있으나 탄성 성질을 가진 재료라면 어느 것도 사용될 수 있다.
상기 완충부(130)는, 상기 제3결합돌부(122)에 대응하는 형상의 제3결합홈(131)이 내측면에 형성된다. 이에 따라 상기 완충부(130)와 상기 인서트부(120)는 치합하여 안정되게 결합되어 스티어링축의 길이방향의 외력에 대하여 탄성력을 가질 수 있게 된다.
그리고 상기 완충부(130)의 외측면에는 제4결합돌부(132)가 형성된다. 상기 제4결합돌부(132)는 완충부(130)의 외측면을 따라 돌출되어 형성된다.
상기 완충부(130)의 외측에는 기어부(140)가 결합된다. 상기 기어부는 외측면에 치형이 형성되어 있으며, 내측면에는 상기 제4결합돌부(132)에 대응하는 형상의 제4결합홈(141)이 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 기어휠의 작용을 설명하면 다음과 같다.
상기 기어부에 치합된 모터의 힘이 기어부로 갑자기 전달되는 경우, 상기 모터의 힘에 의한 충격력을 상기 완충부가 일부 흡수하여 상기 기어부가 파손되는 것을 방지한다.
또한 모터에서 순간적으로 급격한 토크가 전달될 경우, 상기 토크의 일부를 상기 완충부가 완충하여 스티어링 휠을 통해 운전자가 느끼는 스티어링 에포트(Steering Effort)의 급격한 변화를 일부 감소시키게 된다.
뿐만 아니라, 운전자의 급격한 스티어링휠 회전 조작 시 웜 샤프트에 전달되는 힘도 일부 완충시켜주는 기능을 하고, 스티어링 축의 길이방향(도 2의 상하방향)으로 외력을 전달받는 경우 상기 외력에 대하여도 완충력을 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 기어 휠의 제조방법에 관해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 순서도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이다.
도 3 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기어 휠의 제조방법은, 허브와 인서트부를 준비하는 단계(S100), 연결부를 형성하는 단계(S110), 완충부를 형성하는 단계(S120), 기어부를 형성하는 단계(S130)로 이루어진다.
우선 중공관 형상이며 스틸 재질인 허브(110)와 스틸 재질인 인서트부(120)를 준비한 후, 상기 인서트부(120)의 가운데 빈 공간에 허브(110)를 위치시킨다. 그 후 인서트 사출공정을 통하여 연결부(150)를 형성한다. 상기 연결부(150)는 플라스틱 재질로 형성된다.(도 4a)
플라스틱을 사출성형하여 상기 연결부(150)를 형성한 후, 상기 인서트부의 외측에 탄성을 가지는 EPDM 재질의 완충부(130)를 인서트 사출하여 형성한다. (도 4b)
그 후, 상기 완충부(130)의 외측에 기어부(140)를 형성한다. 상기 기어부(140)는 외측면에 치형이 형성되어 있으며, 플라스틱을 사출성형하여 제조한다.(도 4c)
상기 기어부(140)는 상기 완충충부의 외측 3점에 수지를 공급하여 사출 성형한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 순서도이고, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이다.
도 5 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법은, 완충부를 형성하는 단계(S200), 기어부를 형성하는 단계(S210), 연결부를 형성하는 단계(S220)로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기어휠의 제조방법은 첫번째로, 인서트부(120)의 외측에 EPDM 재질의 완충부(130)를 인서트사출하여 형성한다.(도 6a)
상기 완충부(130)를 성형한 후, 플라스틱 재질을 사출 성형하여 상기 완충부의 외측에 기어부를 형성한다.(도 6b) 이 경우 제1다이렉트 게이트(160)를 통하여 사출성형재료가 상기 완충부의 외측에 주입되도록 하며, 상기 완충부의 외측에 주입된 사출성형재료가 고형화되면 상기 기어부를 형성한다. 상기 기어부가 완성되면 상기 제1다이렉트게이트는 제거된다.
그리고 상기 인서트부(120)의 내측에 스틸 재질의 허브(110)를 위치시킨 후, 상기 허브와 인서트부 사이에 제2다이렉트게이트(161)를 통하여 플라스틱 재질을 주입하고, 이를 고형화하여 연결부(150)를 형성한다.(도 6c) 상기 연결부(150)가 완성되면 상기 제2다이렉트게이트는 제거된다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 공정별 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법의 연결부 제조 공정의 사시도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법은 상술한 다른 실시예와 대부분의 구성에 있어서는 동일하나, 상기 연결부 형성 방법에 있어서 상이한 점을 가지므로, 연결부의 형성방법에 관하여만 구체적으로 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 기어 휠의 제조방법은, 기어부(140)를 형성한 이후, 제1다이렉트 게이트(160)를 제거하고, 상기 허브(110)의 외측의 3점에 사출성형재료를 공급하는 3점 핀포인트 게이트(163)를 형성하여 상기 허브(110)와 인서트부(120) 사이에 사출성형재료를 공급함으로써 연결부(150)를 형성한다.
이러한 본 실시예는, 상술한 제2다이렉트게이트를 이용하여 연결부를 형성하는 방법에 비하여, 제2다이렉트게이트에 의하여 기어 휠의 일측에 생성되는 우산형상의 게이트가 생성되지 아니하므로 이를 제거하는 공정이 별도로 필요하지 않아 공정이 단순하여 진다는 장점을 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 기어 휠 110 : 허브
111 : 제1결합돌부 120 : 인서트부
130 : 완충부 140 : 기어부
150 : 연결부 151 : 제1결합홈

Claims (12)

  1. 중공관 형상의 허브와;
    상기 허브의 외측에 이격되어 형성되며, 상기 허브의 외측면을 감싸도록 위치하는 인서트부와;
    상기 허브의 외측면과 상기 인서트부의 내측면 사이에 형성되는 연결부와;
    상기 인서트부의 외측에 형성되며, 상기 인서트부의 외측면을 감싸도록 위치하며 탄성재질로 형성된 완충부와;
    상기 완충부의 외측에 형성되며, 외측면에는 치형이 형성되는 기어부를 포함하는 기어휠.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 허브는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제1결합돌부를 구비하고,
    상기 인서트부는 내측면을 따라 돌출되어 형성되는 제2결합돌부를 구비하며, 상기 연결부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합돌부와 대응되는 제1,2결합홈이 내외측면에 각각 형성되는 기어 휠.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인서트부는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제3결합돌부를 구비하고, 상기 완충부는 내측면에 상기 제3결합돌부에 대응하는 제3결합홈이 형성되는 기어 휠.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 완충부는 외측면을 따라 돌출되어 형성되는 제4결합돌부를 구비하고, 상기 기어부는 내측면에 상기 제4결합돌부와 대응하는 제4결합홈이 형성되는 기어 휠.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 완충부는, EPDM(ethylene propylene diene M-class)인 기어 휠.
  6. 중공관 형상의 허브와, 상기 허브의 외측으로 이격되어 위치하는 인서트부를 준비하는 단계와;
    상기 허브와 상기 인서트부의 사이에 연결부를 형성하는 단계와;
    상기 인서트부의 외측에 탄성재질로 형성된 완충부를 형성하는 단계와;
    상기 완충부의 외측에 결합되며, 외측면에 치형이 형성된 기어부를 형성하는 단계를 포함하는 기어휠의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연결부는 인서트사출공정을 통하여 형성되고, 상기 기어부는 사출성형을 통하여 형성되는 기어휠의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 기어부는, 상기 완충부의 외측 3점에 수지를 공급하여 성형되는 기어휠의 제조방법.
  9. 중공관 형상의 인서트부의 외측에 완충부를 형성하는 단계와;
    상기 완충부의 외측에 결합되며, 외측면에 치형이 형성된 기어부를 형성하는 단계와;
    상기 인서트부의 내측으로 이격된 위치에 허브를 위치시킨 후, 상기 인서트부와 상기 허브 사이에 연결부를 형성하는 단계를 포함하는 기어 휠의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 완충부는 EPDM(ethylene propylene diene M-class)을 성형하여 형성하는 기어 휠의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 연결부는, 제2다이렉트 게이트를 이용하여 상기 허브스틸의 외측에 수지를 공급함으로써 성형되는 기어휠의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 허브스틸의 외측 3점에 수지를 공급하여 성형되는 기어휠의 제조방법.
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