KR20230058962A - 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법 - Google Patents
전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
기어부 및 허브부의 접합강도가 향상되고, 상기 기어부의 기어치 정밀도가 향상되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법이 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은, 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 복수개의 기어치가 형성된 링형의 기어부와, 상기 기어부 내의 중심에 배치되는 보스부와, 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치되어 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합되는 허브부를 포함하고, 상기 허브부의 외주면에는 상기 허브부의 외주면과 동일한 축방향의 폭을 가지는 복수개의 결합헤드가 원주방향으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 복수개의 결합헤드 각각의 원주방향 양측면에는 상기 기어부가 매립되는 제1 매립홈이 형성되고, 상기 복수개의 결합헤드 각각의 외측면은 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부와, 상기 사각평면부의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부를 포함한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은, 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 복수개의 기어치가 형성된 링형의 기어부와, 상기 기어부 내의 중심에 배치되는 보스부와, 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치되어 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합되는 허브부를 포함하고, 상기 허브부의 외주면에는 상기 허브부의 외주면과 동일한 축방향의 폭을 가지는 복수개의 결합헤드가 원주방향으로 서로 이격되어 형성되고, 상기 복수개의 결합헤드 각각의 원주방향 양측면에는 상기 기어부가 매립되는 제1 매립홈이 형성되고, 상기 복수개의 결합헤드 각각의 외측면은 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부와, 상기 사각평면부의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부를 포함한다.
Description
본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기어부 및 허브부가 서로 상이한 플라스틱 재질로 사출 성형된 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 조타력을 발생시키는 파워 스티어링장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하는 기능이 부가된 장치이다.
이와 같은, 파워 스티어링장치는 작은 힘으로 조향조작을 할 수 있으며, 조향 기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있고, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점을 가진다.
또한, 최근에는 차속 센서 및 조향 토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행 시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하는 한편, 고속 운행 시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하고, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 파워스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.
전동식 파워스티어링 장치는 통상 EHPS(Electri-Hydraulic Power Steering)이나 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있는데, MDPS는 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 구동력을 발생시키는 모터와 연결된 웜 샤프트(Worm-Shaft)의 웜 기어가, 스티어링 샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있는 웜휠(Worm Wheel)의 기어치 치합되어 있어서, 상기 모터의 구동력에 의해 상기 스티어링 샤프트를 회전시켜 조향력을 어시스트하게 된다.
통상적으로, 상기 웜휠은, 상기 웜 기어와 치합하는 기어부와, 상기 기어부 내의 중심에 배치되는 보스부와, 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치되는 허브부로 구성된다.
상기 웜휠은 상기 웜 기어와 치합되어 회전되는 구조이기 때문에, 상기 웜휠의 무게 및 강도는 구동토크, 소음 및 진동에 지대한 영향을 끼치므로, 최근에는 상기 허브부를 강화엔지니어링플라스틱으로 형성하고 상기 기어부는 비강화플라스틱으로 형성하여, 상기 구동토크, 소음 및 진동을 저감시키고 있다.
그런데, 상기 기어부 및 상기 허브부가 서로 상이한 재질의 플라스틱으로 형성되기 때문에, 상기 웜휠의 회전 시 상기 기어부 및 상기 허브부의 접합부위의 강도저하가 발생되지 않도록 설계되는 것이 중요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1798906호(2017.11.17. 공고일)(이하, '종래 기술'이라 함)에는 상기 허브부 및 상기 기어부를 상이한 재질의 플라스틱으로 형성한 '전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 이의 제조방법'이 개시되어 있다.
상기 종래 기술의 웜휠은, 외측면 둘레방향을 따라 다수 개의 기어가 형성되는 기어부와, 상기 기어부 내측에 설치되는 보스부와, 상기 기어부와 상기 보스부 사이에 개지되는 허브부를 포함하여 구성되고, 상기 허브부는, 허브부본체와, 상기 허브부본체의 외측면에 형성되는 원형 띠 형상의 매립밴드와, 상기 허브부본체 및 상기 매립밴드 사이에 형성되 양측으로 제1 매립홈이 구비되는 웨브와, 상기 매립밴드의 외측면 둘레를 따라 다수 개가 소정 간격을 두고 형성되며, 서로 마주하는 면에 제2 매립홈이 구비되는 결합헤드를 포함하여 구성되고, 상기 기어부는 상기 제1 매립홈 및 상기 제2 매립홈에 매립되어서 형성된다.
그런데, 상기 종래 기술은, 상기 결합헤드의 외측면이 사각형상의 평면으로만 형성되어 있기 때문에, 상기 결합헤드의 외측면이 상기 기어부와 접촉되는 면적이 충분히 확보되지 않아 상기 허브부 및 상기 기어부의 접합강도가 충분히 확보되지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래 기술은, 상기 보스부의 외측에 허브부를 사출한 후, 상기 허브부의 외측에 상기 기어부를 사출하여, 상기 웜휠을 제조하였으므로, 상기 기어부를 사출하여 냉각하는 과정에서 상기 기어부의 외주면에 형성된 복수개의 기어치가 수축되어 정밀성이 저하되는 문제점도 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 기어부 및 허브부의 접합강도가 향상되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상기 기어부의 기어치 정밀도가 향상되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은, 기어부, 보스부 및 허브부로 구성된다. 상기 기어부는 링형으로 형성된다. 상기 기어부의 외주면에는 복수개의 기어치가 형성된다. 상기 복수개의 기어치는 원주방향으로 서로 이격된다. 상기 보스부는 상기 기어부 내의 중심에 배치된다. 상기 허브부는 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치된다. 상기 허브부는 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합된다. 상기 허브부의 외주면에는, 상기 허브부의 외주면과 동일한 축방향의 폭을 가지는 복수개의 결합헤드가 원주방향으로 서로 이격되어 형성된다. 상기 복수개의 결합헤드 각각의 원주방향 양측면에는 상기 기어부가 매립되는 제1 매립홈이 형성된다. 상기 복수개의 결합헤드 각각의 외측면은, 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부와, 상기 사각평면부의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부로 구성된다.
상기 허브부는 바디부, 링부 및 연결부로 구성될 수 있다. 상기 바디부는 상기 보스부와 연결될 수 있다. 상기 링부는 상기 바디부와 이격되어 상기 바디부의 축방향의 중앙부를 원주방향으로 감쌀 수 있다. 상기 링부는 상기 바디부의 외주면보다 축방향의 폭이 좁게 형성될 수 있다. 상기 링부는 상기 기어부 내에 배치될 수 있다. 상기 연결부는 상기 바디부 및 상기 링부를 연결할 수 있다. 상기 연결부의 축방향의 양측면 각각에는 상기 기어부가 매립되는 제2 매립홈이 형성될 수 있다. 상기 제2 매립홈은 링형으로 형성될 수 있다. 상기 복수개의 결합헤드는 상기 링부의 외주면에 형성될 수 있다.
상기 보스부에는 축방향의 중앙부 외주면에 복수개의 결합돌기가 형성될 수 있다. 상기 복수개의 결합돌기는 원주방향으로 서로 이격될 수 있다. 상기 복수개의 결합돌기 각각의 축방향 양측면 각각에는, 상기 허브부가 매립되는 제3 매립홈이 형성될 수 있다.
상기 복수개의 결합돌기 중 적어도 하나의 외측면에는, 축방향 중앙부에 상기 허브부가 매립되는 제4 매립홈이 형성될 수 있다.
상기 복수개의 결합돌기 중 적어도 하나의 외측면에는, 축방향 중앙부를 기준으로 양측에 각각 상기 허브부가 매립되는 제5 매립홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법은, 기어부, 보수부 및 허브부로 구성된 상기 웜휠을 제조하는 방법이다. 상기 기어부는 링형으로 형성된다. 상기 기어부의 외주면에는 복수개의 기어치가 형성된다. 상기 복수개의 기어치는 원주방향으로 서로 이격된다. 상기 보스부는 상기 기어부 내의 중심에 배치된다. 상기 허브부는 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치된다. 상기 허브부는 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합된다. 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법은, 제1 사출금형에서 상기 기어부를 1차 사출하는 단계와, 상기 제1 사출금형에서 상기 기어부를 냉각하는 단계와, 상기 제1 사출금형에서 상기 기어부를 취출하는 단계와, 제2 사출금형에 상기 보스부와 상기 취출된 기어부를 삽입하는 단계와, 상기 제2 사출금형에서 상기 기어부를 2차 사출함과 동시에 상기 허브부를 사출하여, 상기 기어부, 상기 보스부 및 상기 허브부를 결합하는 단계로 구성된다.
상기 냉각하는 단계에서는, 냉각된 상기 기어부의 상기 복수개의 기어치가 수축되어, 상기 복수개의 기어치 및 상기 제1 사출금형 사이에 빈 공간이 형성될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠은, 허브부에 형성된 복수개의 결합헤드 각각의 외측면은, 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부와, 상기 사각평면부의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부를 포함하기 때문에, 상기 허브부를 기어부와 사출 시 상기 복수개의 결합헤드 각각의 외측면이 상기 기어부 접촉되는 면적이 증가되므로, 상기 기어부 및 상기 허브부의 결합강도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법은, 상기 기어부를 제1 사출금형에서 사출 성형한 후, 제2 사출금형에 상기 기어부 및 보스부를 넣고 상기 허브부를 사출하여, 상기 제2 사출금형에서 상기 기어부, 상기 보스부 및 상기 허브부가 결합된 웜휠이 제조되는 방식으로, 상기 기어부를 2번 사출하기 때문에, 상기 기어부를 1번만 사출하는 방식에 비해 상기 기어부의 복수개의 기어치 수축을 방지할 수 있으므로, 상기 기어부의 복수개의 기어치 정밀도가 향상되는 효과도 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에서 기어부의 일부를 절개한 절개사시도,
도 3은 도 1에서 기어부를 제외하고 나타내는 횡단면도,
도 4는 도 1에 도시된 허브부의 정면도,
도 5는 도 1에 도시된 허브부의 측면도,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법에 따른 공정을 나타내는 블록도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 나타내는 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 1차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 취출한 후 제2 사출금형에서 2차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에서 기어부의 일부를 절개한 절개사시도,
도 3은 도 1에서 기어부를 제외하고 나타내는 횡단면도,
도 4는 도 1에 도시된 허브부의 정면도,
도 5는 도 1에 도시된 허브부의 측면도,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법에 따른 공정을 나타내는 블록도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 나타내는 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 1차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 취출한 후 제2 사출금형에서 2차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 및 그것의 제조방법을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)은, 외주면에 복수개의 기어치(110)가 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 원형의 기어형상으로 형성될 수 있다.
상기 전동식 파워스티어링 장치는 차량용 조향 장치의 조타력을 보조하는 장치이다.
상기 차량용 조향 장치는, 운전자가 손잡으로 잡고 회전시키는 구성인 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠이 상단에 결합되어 상기 스티어링 휠과 함께 상기 스티어링 휠의 회전방향으로 회전되는 스티어링 샤프트와, 상기 스티어링 샤프트의 하단에 결합된 피니언 샤프트와, 상기 피니언 샤프트의 외주에 설치된 피니언 기어에 의해 상기 스티어링 휠의 회전방향에 따라 좌측 또는 우측으로 직선이동되는 랙바를 구비한 스티어링 기어와, 상기 랙바의 좌우측단에 각각 연결된 좌우측 타이로드를 포함할 수 있다.
운전자가 상기 스티어링 휠을 좌회전시키면, 상기 스티어링 샤프트 및 상기 피니언 샤프트가 상기 스티어링 휠과 함께 동시에 좌회전되고, 이에 따라 상기 랙바가 좌측으로 직선 이동되는 것에 의해, 상기 좌우측 타이로드가 좌측으로 직선 이동되어, 좌우측 차륜 휠의 전방부가 좌측을 향할 수 있다.
운전자가 상기 스티어링 휠을 우회전시키면, 상기 스티어링 샤프트 및 상기 피니언 샤프트가 상기 스티어링 휠과 함께 동시에 우회전되고, 이에 따라 상기 랙바가 우측으로 직선 이동되는 것에 의해, 상기 좌우측 타이로드가 우측으로 직선 이동되어, 좌우측 차륜 휠의 전방부가 우측을 향할 수 있다.
상기 전동식 파워스티어링 장치는 상기 스티어링 샤프트의 회전력을 보조하여 차량용 조향 장치의 조타력을 보조할 수 있다.
상기 전동식 파워스티어링 장치는, 구동 모터와, 상기 구동 모터의 회전축에 결합된 웜 샤프트와, 상기 웜 샤프트의 웜 기어와 치합하는 복수개의 기어치(110)가 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 형성된 웜휠(1)을 포함할 수 있다.
웜휠(1)은 상기 스티어링 샤프트에 설치될 수 있다. 웜휠(1)에는 상기 스티어링 샤프트가 관통하는 관통홀(210)이 형성될 수 있다. 웜휠(1)에는 상기 스티어링 샤프트가 관통홀(210)을 관통하여, 웜휠(1)은 상기 스티어링 샤프트의 외주면에 설치될 수 있다.
상기 전동식 파워스티어링 장치는, 상기 스티어링 샤프트의 회전 토크를 감지하는 토크 센서와, 상기 토그 센서의 감지값을 이용하여 상기 구동 모터를 제어하는 제어부(ECU)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부가 상기 토크 센서의 감지값을 이용하여 상기 구동 모터를 제어함으로서, 상기 스티어링 샤프트의 외주면에 설치된 웜휠(1)이 회전되어 상기 스티어링 샤프트의 회전력을 보조함으로서, 상기 차량용 조향 장치의 조타력을 보조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)은, 기어부(100)와, 보스부(200)와, 허브부(300)를 포함할 수 있다.
기어부(100)는 링형으로 형성될 수 있다. 기어부(100)의 외주면에는 복수개의 기어치(110)가 형성될 수 있다. 복수개의 기어치(110)는 원주방향으로 서로 이격될 수 있다.
보스부(200)는 링형으로 형성될 수 있다. 보스부(200)는 기어부(100) 내의 중심에 배치될 수 있다. 보스부(200)의 중심은 웜휠(1)의 회전 중심이 될 수 있다. 보스부(200)에는 축방향으로 관통하는 관통홀(210)이 형성될 수 있다. 보스부(200)의 관통홀(210)에는 상기 스티어링 샤프트가 관통하여 설치될 수 있다.
허브부(300)는 링형으로 형성될 수 있다. 허브부(300)는 기어부(100) 및 보스부(200) 사이에 배치될 수 있다. 허브부(300)는 기어부(100) 및 보스부(200)와 결합될 수 있다. 허브부(300)는 기어부(100) 및 보스부(200)를 연결할 수 있다. 허브부(300)는 기어부(100) 및 보스부(200)를 결합할 수 있다.
기어부(100) 및 허브부(300)는 플라스틱으로 형성될 수 있고, 보스부(200)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 허브부(300)는 강화엔지니어링플라스틱으로 형성될 수 있고, 기어부(100)는 비강화플라스틱으로 형성될 수 있다.
기어부(100)는 제1 사출금형(400, 도 8 참조)에서 1차 사출될 수 있고, 제2 사출금형(500, 도 9참조)에서 2차 사출될 수 있다. 구체적으로, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 1차 사출하여 냉각한 후, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 취출할 수 있고, 이후에 제2 사출금형(400)에 보스부(200)와 제1 사출금형(400)에서 취출된 기어부(100)를 넣은 후, 제2 사출금형(400)에서 기어부(100)를 2차 사출함과 아울러 허브부(300)를 사출함으로써, 기어부(100), 보스부(200) 및 허브부(300)가 결합된 웜휠(1)이 제조될 수 있으며, 이후에 제2 사출금형(400)에서 웜휠(1)을 냉각한 후 취출할 수 있다. 이와 같이, 기어부(100)를 두 번 사출하기 때문에, 기어부(100)의 외주면에 형성된 복수개의 기어치(110)의 수축을 최소화하여 복수개의 기어치(110)의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
기어부(100) 및 허브부(300)가 플라스틱으로 형성되어 있기 때문에, 웜휠(1)의 무게를 줄일 수 있고, 구동토크, 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.
특히, 기어부(100) 및 허브부(300)가 서로 상이한 재질의 플라스틱으로 형성되기 때문에, 웜휠(1)의 회전 시 기어부(100) 및 허브부(300)의 접합부위의 강도저하가 발생되지 않도록 설계되는 것이 중요하다. 또한, 보스부(200) 및 허브부(300)는 서로 상이한 재질로 형성되기 때문에, 웜휠(1)의 회전 시 보스부(200) 및 허브부(300)의 접합부위의 강도저하가 발생되지 않도록 설계되는 것이 중요하다. 아래에서는 기어부(100) 및 허브부(300)의 접합부위의 강도와, 보스부(200) 및 허브부(300)의 접합부위의 강도를 향상시키기 위한 구조에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에서 기어부의 일부를 절개한 절개사시도, 도 3은 도 1에서 기어부를 제외하고 나타내는 횡단면도, 도 4는 도 1에 도시된 허브부의 정면도, 도 5는 도 1에 도시된 허브부의 측면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 허브부(300)의 외주면에는, 허브부(300)의 외주면과 동일한 축방향의 폭을 가지는 복수개의 결합헤드(310)가 원주방향으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.
복수개의 결합헤드(310) 각각의 원주방향 양측면에는 기어부(100)가 매립되는 제1 매립홈(314, 315)이 형성될 수 있다. 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 제1 매립홈(314, 315)에는 기어부(100)가 매립될 수 있다. 물론, 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 사이 공간에도 기어부(100)가 매립될 수 있다.
제1 매립홈(314, 315)은, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 원주방향 일측면에 형성된 제1-1 매립홈(314)과, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 원주방향 타측면에 형성된 제1-2 매립홈(315)을 포함할 수 있다.
복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면은, 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부(311)와, 사각평면부(311)의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부(312, 313)을 포함할 수 있다.
복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면은, 사각평면부(311) 및 곡면부(312, 313)로 구성되기 때문에, 사각평면부로만 구성되는 경우에 비해, 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면과 기어부(100)와의 접촉 면적이 증가되어, 결합강도가 향상될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 곡면부(312, 313)에는 복수개의 톱니부 또는 복수개의 돌기부가 더 형성될 수도 있다. 이 경우, 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면과 기어부(100)와의 접촉 면적이 보다 더 증가되어, 결합강도가 보다 더 향상될 수 있다.
또한, 사각평면부(311)에도 복수개의 톱니부 또는 복수개의 돌기부가 더 형성될 수도 있다. 이 경우, 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 대, 복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면과 기어부(100)와의 접촉 면적이 보다 더 증가되어, 결합강도가 보다 더 향상될 수 있다.
곡면부(312, 313)는, 사각평면부(311)의 축방향의 일단에 볼록하게 형성된 제1 곡면부(312)와, 사각평면부(311)의 축방향의 타단에 볼록하게 형성된 제2 곡면부(313)를 포함할 수 있다. 제1 곡면부(312) 및 제2 곡면부(313)는 서로 동일한 크기 및 서로 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 허브부(300)는 바디부(320), 링부(330) 및 연결부(340)를 포함할 수 있다.
바디부(320)는 허브부(300) 중 가장 내측 구성일 수 있다. 바디부(320)는 보스부(200)와 연결될 수 있다. 바디부(320)는 보스부(200)와 결합될 수 있다.
링부(330)는 바디부(320)와 이격되어 바디부(320)의 축방향의 중앙부를 원주방향으로 감쌀 수 있다. 링부(330)는 바디부(320)의 외주면보다 축방향의 폭이 좁게 형성될 수 있다. 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 링부(330)는 기어부(100) 내에 배치될 수 있다.
연결부(340)는 바디부(320) 및 링부(330)를 연결할 수 있다. 연결부(340)의 축방향의 양측면 각각에는 기어부(100)가 매립되는 제2 매립홈(345)이 형성될 수 있다. 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합되었을 때, 제2 매립홈(345)에는 기어부(100)가 매립될 수 있다. 제2 매립홈(345)은 원주방향으로 연속되는 링형으로 형성될 수 있다. 복수개의 결합헤드(310)는 링부(330)의 외주면에 형성될 수 있다.
보스부(200)에는 축방향의 중앙부 외주면에 복수개의 결합돌기(220, 230)가 형성될 수 있다. 복수개의 결합돌기(220, 230)는 원주방향으로 서로 이격될 수 있다. 복수개의 결합돌기(220, 230) 각각의 축방향 양측면 각각에는, 허브부(300)가 매립되는 제3 매립홈(221, 222, 231, 232)이 형성될 수 있다.
기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합될 때, 허브부(300)는 보스부(200)와 결합될 수 있다. 기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합될 때, 허브부(300)는 제3 매립홈(221, 222, 231, 232)에 매립되어 보스부(200)와 결합될 수 있다.
복수개의 결합돌기(220, 230)는 제1 결합돌기(220) 및 제2 결합돌기(230)를 포함할 수 있다. 제1 결합돌기(220) 및 제2 결합돌기(230)는 서로 상이한 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 복수개의 결합돌기(220, 230)는, 복수개의 제1 결합돌기(220)만으로 구성될 수도 있고, 복수개의 제2 결합돌기(230)만으로 구성될 수도 있다.
제3 매립홈(221, 222, 231, 232)은, 제1 결합돌기(220)의 축방향의 일측면에 형성되는 제3-1 매립홈(221)과, 제1 결합돌기(220)의 축방향의 타측면에 형성되는 제3-2 매립홈(222)과, 제2 결합돌기(230)의 축방향의 일측면에 형성되는 제3-3 매립홈(231)과, 제2 결합돌기(230)의 축방향의 타측면에 형성되는 제3-4 매립홈(232)을 포함할 수 있다.
복수개의 결합돌기(220, 230) 중 적어도 하나(여기서는, 제1 결합돌기(220))의 외측면에는, 축방향 중앙부에 허브부(300)가 매립되는 제4 매립홈(223)이 형성될 수 있다.
기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합될 때, 허브부(300)는 제4 매립홈(223)에 매립되어 보스부(200)와 결합될 수 있다.
또한, 복수개의 결합돌기(220, 230) 중 적어도 하나(여기서는, 제2 결합돌기(230))의 외측면에는, 축방향 중앙부를 기준으로 양측에 각각 허브부(300)가 매립되는 제5 매립홈(233, 234)이 형성될 수 있다.
기어부(100) 및 허브부(300)가 사출되어 서로 결합될 때, 허브부(300)는 제5 매립홈(233, 234)에 매립되어 보스부(200)와 결합될 수 있다.
제5 매립홈(233, 234)은, 복수개의 결합돌기(220, 230) 중 적어도 하나(여기서는, 제2 결합돌기(230))의 외측면 중 축방향 중앙부를 기준으로, 일측에 형성되는 제5-1 매립홈(233)과, 타측에 형성되는 제5-2 매립홈(234)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법에 따른 공정을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법은, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 1차 사출하는 단계(S1)와, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 냉각하는 단계(S2)와, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 취출하는 단계(S3)와, 제2 사출금형(500)에 보스부(200)와 상기 취출된 기어부(100)를 삽입하는 단계(S4)와, 제2 사출금형(500)에서 기어부(100)를 2차 사출함과 동시에 허브부(300)를 사출하여, 기어부(100), 보스부(200) 및 허브부(300)를 결합하는 단계(S5)와, 제2 사출금형(500)에서 웜휠(1)을 냉각하는 단계(S6)와, 제2 사출금형(500)에서 웜휠(1)을 취출하는 단계(S7)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1) 제조방법은, 기어부(100)를 두 번 사출하여서, 기어부(100)의 외주면에 형성된 복수개의 기어치(110)의 수축을 최소화함으로써, 복수개의 기어치(110)의 정밀도를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 기어부(100), 보스부(200) 및 허브부(300)의 구조가 반드시 제1 실시예의 구조에 한정되어 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법에 적용되는 것은 아니다.
즉, 도 7 내지 도 9에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(2)도, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)의 제조방법과 동일한 제조방법이 적용될 수 있다. 이에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 간단하게 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠을 나타내는 사시도이다. 여기서는, 전술한 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)과 동일한 기능을 하는 것에 대해 동일한 도면부호를 부여하여, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(2)은, 전술한 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)과 마찬가지로, 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 복수개의 기어치(110)가 형성된 링형의 기어부(100)와, 기어부(100) 내의 중심에 배치되는 보스부(200)와, 기어부(100) 및 보스부(200) 사이에 배치되어 기어부(100) 및 보스부(200)와 결합되는 허브부(300)를 포함할 수 있으며, 이러한 구조의 기어부(100), 보스부(200) 및 허브부(300)를 포함하는 웜휠(1)이라면, 도 6에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법으로 제조될 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)과, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(2)은, 도 6에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법으로 제조될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 1차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제1 사출금형(400)에서 기어부(100)를 냉각하는 단계(S2)에서는, 제1 사출금형(400)에서 냉각된 기어부(100)의 복수개의 기어치(110)가 수축되어, 복수개의 기어치(110) 및 제1 사출금형(400) 사이에 빈 공간(S)이 형성될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 기어부를 제1 사출금형에서 취출한 후 제2 사출금형에서 2차 사출하여 냉각한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 제2 사출금형(500)에서 웜휠(2)을 냉각하는 단계(S6)에서는, 제2 사출금형(500)에서 냉각된 기어부(100)의 복수개의 기어치(110)가 수축되지 않으므로, 복수개의 기어치(110) 및 제2 사출금형(500) 사이에 빈 공간이 형성되지 않는다.
이와 같이, 기어부(100)를 1차만 사출하는 경우에는 기어부(100)의 복수개의 기어치(110)가 수축되어, 복수개의 기어치(110)의 정밀도가 저하되는 문제점이 있을 수 있으나, 본 발명의 실시예들에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1, 2) 및 그것들의 제조방법은, 제1 사출금형(400)에서 사출 성형된 기어부(100)를 제2 사출금형(500)에서 2차 사출하여 복수개의 기어치(110)의 수축을 방지할 수 있으므로, 복수개의 기어치(110)의 정밀도를 호빙 가공과 비슷한 수준으로 향상시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1)은, 허브부(300)에 형성된 복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면은, 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부(311)와, 사각평면부(311)의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부(312, 313)를 포함하기 때문에, 허브부(300)를 기어부(100)와 사출 시 복수개의 결합헤드(310) 각각의 외측면이 기어부(100) 접촉되는 면적이 증가되므로, 기어부(100) 및 허브부(300)의 결합강도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠(1, 2) 및 그것의 제조방법은, 기어부(100)를 제1 사출금형(400)에서 사출 성형한 후, 제2 사출금형(500)에 기어부(100) 및 보스부(200)를 넣고 허브부(300)를 사출하여, 제2 사출금형(500)에서 기어부(100), 보스부(200) 및 허브부(300)가 결합된 웜휠(1, 2)이 제조되는 방식으로, 기어부(100)를 2번 사출하기 때문에, 기어부(100)를 1번만 사출하는 방식에 비해 기어부(100)의 복수개의 기어치(110) 수축을 방지할 수 있으므로, 기어부(100)의 복수개의 기어치(110) 정밀도가 향상될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 2 : 웜휠
100 : 기어부
110 : 기어치 200 : 보스부
220, 230 : 결합돌기 221, 222, 231, 232 : 제3 매립홈
223 : 제4 매립홈 233, 234 : 제5 매립홈
300 : 허브부 310 : 결합헤드
311 : 사각평면부 312, 313 : 곡면부
314, 315 : 제1 매립홈 320 : 바디부
330 : 링부 340 : 연결부
345 : 제2 매립홈 400 : 제1 사출금형
500 : 제2 사출금형 S : 빈 공간
110 : 기어치 200 : 보스부
220, 230 : 결합돌기 221, 222, 231, 232 : 제3 매립홈
223 : 제4 매립홈 233, 234 : 제5 매립홈
300 : 허브부 310 : 결합헤드
311 : 사각평면부 312, 313 : 곡면부
314, 315 : 제1 매립홈 320 : 바디부
330 : 링부 340 : 연결부
345 : 제2 매립홈 400 : 제1 사출금형
500 : 제2 사출금형 S : 빈 공간
Claims (7)
- 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 복수개의 기어치가 형성된 링형의 기어부;
상기 기어부 내의 중심에 배치되는 보스부; 및
상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치되어, 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합되는 허브부;를 포함하고,
상기 허브부의 외주면에는, 상기 허브부의 외주면과 동일한 축방향의 폭을 가지는 복수개의 결합헤드가 원주방향으로 서로 이격되어 형성되고,
상기 복수개의 결합헤드 각각의 원주방향 양측면에는 상기 기어부가 매립되는 제1 매립홈이 형성되고,
상기 복수개의 결합헤드 각각의 외측면은, 축방향의 중앙부에 평평하게 형성된 사각평면부와, 상기 사각평면부의 축방향의 양단에 각각 볼록하게 형성된 곡면부를 포함하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠. - 청구항 1에 있어서,
상기 허브부는, 상기 보스부와 연결되는 바디부와, 상기 바디부와 이격되어 상기 바디부의 축방향의 중앙부를 원주방향으로 감싸고 상기 바디부의 외주면보다 축방향의 폭이 좁게 형성되어 상기 기어부 내에 배치되는 링부와, 상기 바디부 및 상기 링부를 연결하고 상기 기어부가 매립되는 링형의 제2 매립홈이 축방향의 양측면에 각각 형성되는 연결부를 포함하고,
상기 복수개의 결합헤드는 상기 링부의 외주면에 형성되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠. - 청구항 1에 있어서,
상기 보스부에는 축방향의 중앙부 외주면에 원주방향으로 서로 이격된 복수개의 결합돌기가 형성되고,
상기 복수개의 결합돌기 각각의 축방향 양측면 각각에는, 상기 허브부가 매립되는 제3 매립홈이 형성되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 결합돌기 중 적어도 하나의 외측면에는, 축방향 중앙부에 상기 허브부가 매립되는 제4 매립홈이 형성되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 결합돌기 중 적어도 하나의 외측면에는, 축방향 중앙부를 기준으로 양측에 각각 상기 허브부가 매립되는 제5 매립홈이 형성되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠. - 외주면에 원주방향으로 서로 이격되어 복수개의 기어치가 형성된 링형의 기어부와, 상기 기어부 내의 중심에 배치되는 보스부와, 상기 기어부 및 상기 보스부 사이에 배치되어 상기 기어부 및 상기 보스부와 결합되는 허브부를 포함하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법에 있어서,
제1 사출금형에서 상기 기어부를 1차 사출하는 단계;
상기 제1 사출금형에서 상기 기어부를 냉각하는 단계;
상기 제1 사출금형에서 상기 기어부를 취출하는 단계;
제2 사출금형에 상기 보스부와 상기 취출된 기어부를 삽입하는 단계; 및
상기 제2 사출금형에서 상기 기어부를 2차 사출함과 동시에 상기 허브부를 사출하여, 상기 기어부, 상기 보스부 및 상기 허브부를 결합하는 단계;를 포함하는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 냉각하는 단계에서는, 냉각된 상기 기어부의 상기 복수개의 기어치가 수축되어, 상기 복수개의 기어치 및 상기 제1 사출금형 사이에 빈 공간이 형성되는 전동식 파워스티어링 장치의 웜휠 제조방법.
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