KR20130129773A - 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스플라인의 성형을 파이프부 쪽에서 행하여 제조공정이 간단해져 제조를 빠르고 간단하게 할 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법은, 소재를 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성 변형시켜 파이프부와 요크부로 이루어진 파이프조인트를 성형하는 제1공정; 상기 제1공정에서 발생한 요크부의 버(Burr)를 제거하는 제2공정; 상기 파이프부를 스플라인의 형상과 대응되는 형상을 갖는 다이스에 고정시키고, 단면이 스플라인의 형상을 갖는 펀치를 상기 파이프부의 끝단부 쪽에서 압입하여 파이프부 자체를 스플라인 형상으로 성형하는 제3공정; 상기 요크부에 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 제4공정을 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼과 연결되도록 이루어진 요크부와, 샤프트조인트에 구동토크를 전달하면서 슬립이동 가능하게 조립되는 스플라인이 형성된 파이프부를 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트에 있어서, 상기 파이프부는 그 자체가 스플라인으로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트를 제공한다.

Description

자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법{PIPE JOINT OF UNIVERSAL JOINT FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 공정으로 제조를 빠르고 쉽게 할 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 운전자가 차량의 진행방향을 조절하기 위하여 조향장치가 제공된다.

차량의 조향장치는 운전석 전방에 설치되어 운전자의 조작에 의해 차량의 진행방향을 바꾸기 위한 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 하부에 설치되는 스티어링 칼럼과, 상기 스티어링 휠의 회전운동을 직진운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 기어박스와, 상기 스티어링 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설 조인트를 포함한다.

상기 유니버설 조인트는 샤프트조인트 및 이 샤프트조인트에 슬립 이동 가능하면서 회전토크를 전달할 수 있도록 조립되는 파이프조인트로 구성된다.

상기 샤프트조인트의 외주면 길이방향으로는 세레이션이 형성되고, 파이프조인트의 내측에는 상기 스플라인과 대응되는 스플라인이 형성되어 파이프조인트는 샤프트조인트에 치차 결합으로 연결되어 회전토크를 전달할 수 있으면서 축 방향으로 슬립이동 할 수 있다.

그리고 상기 샤프트조인트와 파이프조인트의 각 단부에는 요크부가 각각 형성되어 샤프트조인트의 요크부는 스티어링 칼럼에 연결되고 파이프조인트의 요크부는 기어박스에 연결된다.

이러한 자동차용 유니버설 조인트는 근래에는 냉간단조를 이용하여 샤프트조인트 및 파이프조인트는 각각의 요크부가 일체형으로 이루어진 구조로 성형하고 있다.

이와 같은 자동차용 유니버설 조인트의 선행기술로서 공개특허 10-2011-0045311호가 알려져 있다.

상기 선행기술은 소정의 길이와 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성 변형시켜 요크부가 일체형으로 샤프트조인트 및 파이프조인트를 성형한 후, 상기 샤프트조인트의 샤프트부 및 파이프조인트의 파이프부에는 서로 대응되는 형상의 세레이션 및 스플라인을 각각 가공한다.

그리고 이러한 공정이 완료되면 샤프트조인트의 요크부 및 파이프조인트의 요크부에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 홀 가공공정을 행한다.

그러나 상기 선행기술의 파이프조인트 제조방법은 스플라인의 형상과 대응되는 형상의 성형부를 갖는 펀치(맨드릴; Mandrel)를 금형내에 구속된 파이프조인트내부로 강제 압입하여 성형부와 대응되는 스플라인을 파이프조인트 내부에 성형한다.

이때 펀치는 요크부 쪽에서 삽입하여 그 하부에 위치한 파이프조인트 내부를 통과시켜 파이프부의 내부 길이방향으로는 소정의 형상으로 이루어진 스플라인이 형성된다.

그러나 이와 같이 펀치를 요크부 쪽에서 삽입하면 요크부에 펀치를 삽입하기 위한 삽입홀을 형성해야하고, 또 여기에 펀치가 삽입될 수 있도록 삽입홀을 넓히는 확공 작업을 해야 됨으로 작업이 번거롭고 공정이 많아진다. 이에 따라 파이프조인트의 제조에 많은 시간이 소요된다.

또한 선행기술은 파이프부의 성형과 스플라인의 성형을 각각의 공정을 통하여 진행하는 방식이므로 파이프조인트의 제조 시간이 많이 소요됨은 물론 제조설비의 부피가 그만큼 커지고 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 스플라인의 성형을 파이프부 쪽에서 행하여 제조공정이 간단해져 제조를 빠르고 간단하게 할 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이프부 자체를 스플라인으로 형성한 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법은 소재를 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성 변형시켜 파이프부와 요크부로 이루어진 파이프조인트를 성형하는 제1공정; 상기 제1공정에서 발생한 요크부의 버(Burr)를 제거하는 제2공정; 상기 파이프부를 스플라인의 형상과 대응되는 형상을 갖는 다이스에 고정시키고, 단면이 스플라인의 형상을 갖는 펀치를 상기 파이프부의 끝단부 쪽에서 압입하여 파이프부 자체를 스플라인 형상으로 성형하는 제3공정; 상기 요크부에 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 제4공정을 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트 제조방법을 제공한다.

상기 제2공정이 완료된 후 샤프트조인트의 표면에 내식성과 도장성이 뛰어난 인산염 피막을 생성시키는 본데라이트공정(Bonderite process)이 행하여진다.

상기 제2공정이 완료되고 제3공정을 행하기 전 파이프부의 끝단부 내측면을 경사면으로 성형하는 공정이 더 행해지고, 상기 제3공정을 행할 때 펀치는 파이프부의 끝단부에서 삽입하여 스플라인을 성형한다.

상기 제3공정이 완료되고 제4공정을 행하기 전 스플라인에는 열처리공정이 더 행하여지고, 이와 아울러 스플라인에는 피고정체에 고정하기 위한 고정홈 가공공정이 행하여진다.

또한 본 발명은 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼과 연결되도록 이루어진 요크부와, 샤프트조인트에 구동토크를 전달하면서 슬립이동 가능하게 조립되는 스플라인이 형성된 파이프부를 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트에 있어서,

상기 파이프부는 그 자체가 스플라인으로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트를 제공한다. 상기 스플라인에는 피고정체에 고정하기 위한 고정홈이 형성된다.

본 발명에 의한 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 및 그 제조방법은 스플라인의 성형작업을 종래와 같아 요크부 쪽에서 진행하지 않고 파이프부 쪽에서 진행하여 요크부에 펀치를 삽입하기 위한 삽입홀의 형성 및 확공 작업이 필요 없어 작업공정이 간소화됨으로 파이프조인트의 제조를 간단하고 빠르게 할 수 있다.

또한 상기와 같은 이유로 파이프부 자체를 스플라인으로 성형할 수 있으므로 파이프조인트의 제조를 더욱 쉽고 빠르게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법을 설명하기 위하여 파이프부와 요크부가 성형된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 공정을 통하여 제조된 파이프조인트의 요크부에 디버링 공정이 완료된 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법에 있어서 파이프부의 단면가공을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법을 설명하기 위하여 파이프부에 스플라인이 성형된 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트를 피고정체에 고정할 수 있도록 파이프조인트의 외주면에 고정홈을 형성한 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법을 설명하기 위하여도 요크부에 연결홀이 가공된 것을 나타낸 도면이다.

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

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법을 설명하기 위하여 파이프조인트가 제조되는 과정을 나타내는 도면으로서, 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트는 냉간다단단조 기술로서 제조되는데 이를 위하여 먼저 원소재를 소정의 길이로 절단하여 마련한다.

이러한 소재는 제조하려는 파이프조인트의 길이 및 체적과 펀치부의 작용으로 압축되는 비율을 정확히 계산하여 소정의 직경을 갖는 소재를 일정한 길이로 절단하여 준비한다.

이렇게 소재가 마련되면, 이 소재를 도시되지 않은 이송장치에 의하여 순차적으로 설치된 다이스를 차례로 이동하면서 이들 각각의 다이스와 대응되는 방향으로 설치된 다수개의 펀치(맨드릴)로 소재를 가압 소성 변형시켜 파이프부와 요크부로 이루어진 파이프조인트를 성형할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법은, 먼저 준비된 소재를 냉간단조를 이용하여 도 1 에서와 같이 파이프부(100)와 요크부(200)를 일체형으로 성형하는 파이프조인트 성형공정을 행한다.

이때 파이프부(100) 내부는 길이방향으로 공간부를 형성하면서 요크부(200)는 중앙부가 유자 홈의 공간을 형성하며 파이프조인트(P)를 성형한다.

이러한 공정이 완료되면 요크부(200) 등에 면이 고르지 못하고 거칠게 형성된 버(Burr)(210)가 발생하므로 도 2에서와 같이 디버링 공정을 행하여 버(210)를 제거한다.

이와 같은 디버링 공정이 완료되면 요크부(200)의 선단부 및 내부면은 매끄러운 표면을 갖게 된다.

이러한 공정이 완료되면 다음 성형을 용이하게 하기 위하여 스플라인이 형성될 부분인 파이프부(100)를 소정의 내경으로 넓히는 확관 공정과, 파이프부(100)의 내부와 요크부(200) 사이에 관통된 홀의 내경을 키우는 확공 공정을 행할 수도 있다.

이와 같이 디버링 공정이 완료되거나 또는 확관 공정 및 확공 공정이 완료되면 도 3에서와 같이 파이프부(100)의 끝단부 내측면을 경사면(110)으로 성형하는 파이프부 단면성형공정을 행한다.

파이프부 단면성형공정을 통하여 마련된 경사면(110)으로 인하여 스플라인을 성형하기 위하여 파이프부(100) 끝단부에서 펀치를 삽입할 때 용이하게 삽입할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있다.

이러한 공정이 완료된 후 파이프부(100) 또는 파이프부(100) 및 요크부(200)를 인산염의 수용액 속에 담그고 표면에 내식성과 도장성이 뛰어난 인산염 피막을 생성시키는 본데라이트공정(Bonderite processor)을 더 행할 수 있다.

상기 강재 표면처리의 일종인 본데라이트공정은 통상적인 방법을 이용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같은 공정이 완료되면 파이프부(100)에 스플라인 성형공정을 행하여 도 4에 도시된 바와 같이 파이프부(100) 자체를 스플라인(120)으로 성형한다.

스플라인(120)의 성형은 파이프부(100)를 스플라인의 형상과 대응되는 성형부 형상을 갖는 다이스에 고정시키고, 단면이 스플라인의 형상을 갖는 펀치를 다이스 내부에 구속된 파이프부(100)의 끝단부에서 파이프부(100) 내부로 강제로 압입하여 압출함으로써 파이프부(100) 자체가 성형부와 대응되는 스플라인(120)으로 성형할 수 있다.

이때 파이프부(100)의 끝단부 내측면은 경사면(110)으로 형성되어 있으므로 스플라인을 성형하기 위한 펀치의 진입이 원활하게 이루어져 스플라인(120)의 성형을 용이하게 하면서 정밀하게 성형할 수 있다.

이러한 스플라인(120)은 파이프부(100)의 전체길이에 걸쳐 성형할 수도 있고, 끝단부로부터 일정길이만큼만 성형할 수도 있다.

이렇게 파이프부(100) 자체가 스플라인으로 이루어지면 종래에서와 같이 파이프부의 성형과 스플라인의 성형을 각각의 공정을 통하여 진행하는 것에 비하여 파이프조인트의 제조 시간을 그만큼 단축할 수 있고, 제조설비를 줄일 수 있어 제조비용을 최소화 할 수 있다.

또 파이프부(100) 자체를 스플라인(120)으로 성형함으로서 펀치를 파이프부(100) 끝단부에서 삽입할 수 있어 종래와 같이 펀치를 요크부에서 삽입할 때에 비하여 작업을 간단하게 할 수 있고, 제조설비의 크기를 간소화할 수 있는 등의 장점이 있다.

이렇게 스플라인(120)이 성형되면 요크부(200)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하여 사용할 때 연결된 조인트가 원활하게 작동할 수 있도록 프레스 등으로 노칭(Notching)공정을 행하여 요크부(200)의 선단부를 고르게 라운드 면으로 처리하는 단계를 행할 수 있다. 또 이와 함께 스플라인(120)의 강도 및 내마모성을 높일 수 있도록 스플라인(120)에는 열처리공정을 더 행할 수 있다.

이와 같은 공정이 완료되면 파이프조인트(P)를 다른 공정을 통하여 제조된 샤프트조인트와 조립하여 피고정체에 고정할 수 있도록 도 5에서와 같이 파이프조인트(P)의 스플라인(120)의 둘레 면을 따라서 고정홈(130)을 형성하는 고정홈 가공공정을 행한다. 이 고정홈(130)의 가공은 통상적인 절삭가공 등으로 형성할 수 있다.

그리고 파이프조인트(P)의 요크부(200)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여, 도 6에서와 같이 요크부(200)에 연결홀(220)을 뚫는 연결홀 가공공정을 행한다.

상기 연결홀(220)의 가공은 통상적인 절삭가공 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다.

상기와 같이 파이프조인트(P)가 제조되면 파이프(100) 내측에 다른 공정을 통하여 제조된 샤프트조인트(미도시)를 삽입하여 조립한다.

이렇게 조립된 유니버설조인트는 파이프조인트(P)는 샤프트조인트에 회전토크를 전달할 수 있으면서 축 방향으로 슬립이동 가능한 상태가 된다.

그리고 이러한 유니버설조인트는 파이프조인트(P)의 요크부(200) 및 샤프트조인트의 요크부에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하고, 이를 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼과 기어박스에 조립하여 사용하면 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

100: 파이프부 110: 경사면
120: 스플라인 200: 요크부
210: 버(Burr) 220: 연결홀
P: 파이프조인트

Claims (9)

1. 소재를 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성 변형시켜 파이프부와 요크부로 이루어진 파이프조인트를 성형하는 제1공정;
   상기 제1공정에서 발생한 요크부의 버(Burr)를 제거하는 제2공정;
   상기 파이프부를 스플라인의 형상과 대응되는 형상을 갖는 다이스에 고정시키고, 단면이 스플라인의 형상을 갖는 펀치를 상기 파이프부의 끝단부 쪽에서 압입하여 파이프부 자체를 스플라인 형상으로 성형하는 제3공정;
   상기 요크부에 조인트를 연결하기 위하여 연결홀을 가공하는 제4공정;
   을 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2공정이 완료된 후 샤프트조인트의 표면에 내식성과 도장성이 뛰어난 인산염 피막을 생성시키는 본데라이트공정(Bonderite process)이 행하여지는 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2공정이 완료되고 제3공정을 행하기 전 파이프부의 끝단부 내측면을 경사면으로 성형하는 공정이 더 행하여지는 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3공정을 행할 때 펀치는 파이프부의 끝단부에서 삽입하여 스플라인을 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3공정이 완료되고 제4공정을 행하기 전 스플라인에는 열처리공정이 더 행하여지는 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3공정이 완료되고 제4공정을 행하기 전 스플라인에는 피고정체에 고정하기 위한 고정홈 가공공정이 더 행하여지는 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트 제조방법.
7. 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼과 연결되도록 이루어진 요크부와, 샤프트조인트에 구동토크를 전달하면서 슬립이동 가능하게 조립되는 스플라인이 형성된 파이프부를 포함하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트에 있어서,
   상기 파이프부는 그 자체가 스플라인으로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 스플라인은 열처리된 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 스플라인에는 피고정체에 고정하기 위한 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 파이프조인트.

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