WO2012111925A2 - 기어 휠 및 기어 휠의 제조방법 - Google Patents

기어 휠 및 기어 휠의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공 파이프 형상의 스틸 소재로 형성되는 삽입부를 준비하는 단계와, 외주면에 치형이 형성되는 외측부를 사출 성형하는 단계와, 상기 외측부의 내측 중앙에 상기 삽입부를 배치하고 상기 삽입부와 상기 외측부 사이를 연결하도록 상기 삽입부와 상기 외측부 사이에 적어도 3지점에 수지를 사출하여 휠 형상의 연결부를 성형하는 단계를 포함하는 기어 휠의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 기어 휠의 제조방법은 연결부의 사출성형 시, 삽입부와 외측부 사이에 수지가 사출되어 필요 외적으로 사출된 부분을 제거하는 공정이 생략되며, 크랙에 의한 불량품을 감소시켜 생산성을 증대시키는 효과가 있다.

Description

기어 휠 및 기어 휠의 제조방법
본 발명은 기어 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외측부의 성형에서 발생하는 응력을 최소화하고 공정수를 감소시키는 기어 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 기어 휠(Gear wheel)은 외부에 톱니 형상의 기어림이 형성되는 외측부와, 양 측이 개구되어 상기 외측부의 중심에 동축으로 배치되는 허브와, 상기 외측부와 상기 허브 사이에 형성되는 벽 또는 연결브릿지 형상으로 방사방향으로 형성되는 연결부를 포함한다.
이때 상기 연결부를 형성하기 위해서는 상기 허브의 개구된 부분을 차폐하고 차폐된 상기 허브의 중심의 상측에 탕구를 위치시킨 후 수지를 방사형상으로 사출하여 연결부를 형성한다.
그리고 상기 연결부가 성형되면 상기 허브의 개구된 부분을 차폐한 부분의 상측에 우산형상으로 형성된 탕구부착물 수지들을 컷팅하고 상기 허브의 측면과 상기 연결부가 접촉하는 부분을 가공하여 상기 기어 휠을 완성한다.
상기한 내용의 발명은 유럽 등록번호 EP 1777439에 기재된 내용으로 상세한 설명은 생략한다.
그러나 상기와 같은 기어 휠은 상기 연결부를 성형함에 있어서 상기 허브 개구부의 상측에 우산 형상의 탕구부착물이 형성되므로, 연결부의 성형이 완료된 후 상기 탕구부착물을 제거하는 공정이 별도로 요구된다. 따라서 공정수가 증가하게 되고, 이에 따르는 제조시간이 증가하는 문제점을 가진다.
본 발명은, 차량용 스티어링 휠에 사용되는 기어휠 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 외측에서 가하여지는 축방향의 힘 및 반경방향의 힘을 유효하게 견딤과 동시에 제조공정이 단순하고 불량품이 발생하는 것을 방지하여 생산성이 증대되는 기어 휠 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여, 본 발명은, 중공 파이프 형상의 스틸 소재로 형성되는 삽입부를 준비하는 단계; 외주면에 치형이 형성되는 외측부를 사출 성형하는 단계; 상기 외측부의 내측 중앙에 상기 삽입부를 배치하고 상기 삽입부와 상기 외측부 사이를 연결하도록 상기 삽입부와 상기 외측부 사이에 적어도 3지점에 수지를 사출하여 휠 형상의 연결부를 성형하는 단계를 포함하는 기어 휠의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 외측부를 성형하는 단계는, 상기 연결부와의 접촉면적을 증가시키도록 상기 외측부의 내주면에서 원주방향을 따라 복수개의 돌출편이 형성되고, 상기 연결부를 성형하는 단계는, 상기 연결부의 중심으로부터 동일각도 및 동일거리에서 사출되며, 상기 삽입부는, 외주면의 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈이 형성되고, 상기 한 쌍의 결합홈을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되고, 상기 수직방향을 따라서 내측으로 호 형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기가 형성된다.
또한, 본 발명은, 중공 파이프 형상의 스틸 소재로 형성되는 삽입부와; 상기 삽입부의 외측에 이격되어 위치하며, 외주면에 치형이 형성되는 외측부와; 상기 삽입부와 상기 외측부 사이에 형성되어 상기 삽입부와 외측부를 결합시키는 연결부를 포함하는 기어휠에 있어서, 상기 삽입부는, 외주면의 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈이 형성되고, 상기 한 쌍의 결합홈을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되고, 상기 수직방향을 따라서 내측으로 호 형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기가 형성되는 기어 휠을 제공한다.
본 발명에 따른 기어 휠의 제조방법은 연결부의 사출성형 시, 삽입부와 외측부 사이에 수지가 사출되어 필요 외적으로 사출된 부분을 제거하는 공정이 생략되는 효과가 있고, 이에 따른 생산성을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 삽입부를 나타내는 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠의 외측부를 성형하는 과정을 나타내는 사시도,
도 4는 도 1 내지 도 3에 나타낸 삽입부와 외측부 사이에서 연결부를 성형하는 과정을 나타내는 사시도,
도 5는 도 4에 나타낸 성형과정 후 완성된 기어 휠의 사시도,
도 6은 도 1에 나타낸 삽입부를 나타내는 측단면도,
도 7은 도 5에 나타낸 기어 휠의 제조방법을 나타내는 블록도이다.
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 휠(100)의 삽입부(110)를 나타내는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 휠(100)의 외측부(130)를 성형하는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 1 내지 도 3에 나타낸 삽입부(110)와 외측부(130) 사이에서 연결부(150)를 성형하는 과정을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 성형과정 후 완성된 기어 휠(100)의 사시도이고, 도 6은 도 1에 나타낸 삽입부(110)를 나타내는 측단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 기어 휠(100)은 중앙에 배치되는 삽입부(110)와, 상기 삽입부(110) 외측에 형성되는 연결부(150) 및 상기 연결부(150) 외측에 형성되는 외측부(130)를 포함한다.
상기 삽입부(110)는 중공의 파이프 형상으로 형성된다. 상기 삽입부(110)의 외주면에는 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈(111)이 형성된다. 상기 삽입부(110)는 상기 한 쌍의 결합홈(111)을 수직방향으로 연결하고, 상기 외주면으로부터 돌출되며, 상기 수직방향을 따라서 상기 삽입부(110)의 내측으로 호(弧) 형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기(113)가 형성된다.
따라서 상기 한 쌍의 결합홈(111)과 상기 결합돌기(113)는 상기 연결부(150)와 접촉면적을 증가시키고 상기 연결부(150)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 삽입부(110)로부터 발생하는 회전력이 상기 연결부(150)의 상기 결합돌기(113)로 하여금 슬립(slip)을 방지하도록 전달하는 기능을 갖는다.
또한, 본 발명은 외주면의 양단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한쌍의 결합홈(111) 및 상기 결합홈을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되고, 수직방향을 따라서 내측으로 호형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기를 형성하는 구조로 이루어져 측면에 각진 모서리가 존재하지 않도록 함으로써 제품 완성 후 시행되는 열열화시험에서 크랙이 발생하여 불량품이 생성되는 것을 방지한다.
그리고 상기 외측부(130)는 수지를 압입하여 사출 성형된다. 이때 상기 외측부(130)는 수지를 중앙으로부터 압입하여 사출 성형한다. 그리고 상기 외측부(130)의 중심 부분에 성형된 부분을 제거하여 상기 외측부(130)의 성형이 완료된다.
상기 외측부(130)의 외주면에는 평기어 또는 헬리컬 기어와 같은 치형(齒形)이 형성된다. 또한 상기 외측부(130)는 상기 연결부(150)에 비하여 강성이 뛰어난 강화 플라스틱으로 성형되는 것이 바람직하다. 또한 상기 외측부(130)는 내주면에 복수개의 돌출편(133)이 형성되어 상기 연결부(150)와의 접촉면적을 증가시켜 상기 연결부(150)와 상기 외측부(130)의 결합력을 증대시킨다.
상기 연결부(150)는 중앙에 상기 삽입부(110)를 배치하고, 상기 삽입부(110)의 외측으로 상기 외측부(130)를 등간격 이격되도록 배치하며, 상기 삽입부(110)와 상기 외측부(130) 사이에 수지를 사출하여 성형한다. 이때 상기 삽입부(110)는 적어도 3지점에서 수지를 사출하여 성형되고, 상기 3지점은 각각 상기 연결부(150)의 중심으로부터 동일각도 및 동일거리에 위치한다.
이는 수지가 압입되어 사출될 때, 적어도 3지점 이상에서 그리고 상기 3지점의 중심으로부터 동일각도 및 동일거리서 성형이 이루어져야만 상기 연결부(150)의 성형에 가해지는 사출 압력으로 인하여 상기 수지가 고루 분포되고, 또한 압력의 편차에 의한 응력을 감소시켜 불량률을 감소시킬 수 있기 때문이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기어 휠(100)의 제조방법에 관해 설명한다.
도 7은 도 5에 나타낸 기어 휠(100)의 제조방법을 나타내는 블록도이다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 상기 기어 휠(100)의 제조방법은 삽입부(110)를 준비하는 단계(S10)와, 외측부(130)를 성형하는 단계(S20) 및 연결부(150)를 성형하는 단계(S30)를 포함한다.
상기 삽입부(110)를 준비하는 단계(S10)는 스틸 소재로 형성된 중공의 파이프 형상의 상기 삽입부(110)를 준비한다.
이때 상기 삽입부(110)는 상기 연결부(150)로부터 이탈되는 것을 방지하고 마찰력이 증가되도록 상기 삽입부(110)의 외주면 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈(111)이 형성된다.
그리고 상기 한 쌍의 결합홈(111)을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되는 복수개의 결합돌기(113)가 형성된다. 따라서 상기 연결부(150) 내주면으로부터 수직 및 수평방향으로 이탈 또는 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
상기 외측부(130)를 성형하는 단계(S20)는 상기 외측부(130)의 외주면에 치형을 형성하여 다른 기어와 치합될 수 있도록 성형된다. 또한 상기 외측부(130)의 내주면에는 상기 연결부(150)와 접촉면적을 증가시키도록 복수개의 돌출편(133)이 형성된다.
상기 연결부(150)를 성형하는 단계는 상기 삽입부(110)를 중앙에 배치하고, 상기 삽입부(110)로부터 등간격 이격되도록 상기 외측부(130)를 외측에 배치하며, 상기 삽입부(110)의 중심을 기준으로 동일각도 및 동일거리를 갖는 3지점에 수지를 사출한다. 따라서 상기 삽입부(110)의 외측 및 상기 외측부(130)의 내측과 상기 연결부(150)가 결합되어 일체로 형성된다.
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.

Claims (5)

  1. 중공 파이프 형상의 스틸 소재로 형성되는 삽입부를 준비하는 단계;
    외주면에 치형이 형성되는 외측부를 사출 성형하는 단계;
    상기 외측부의 내측 중앙에 상기 삽입부를 배치하고 상기 삽입부와 상기 외측부 사이를 연결하도록 상기 삽입부와 상기 외측부 사이에 적어도 3지점에 수지를 사출하여 휠 형상의 연결부를 성형하는 단계를 포함하는 기어 휠의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외측부를 성형하는 단계는,
    상기 연결부와의 접촉면적을 증가시키도록 상기 외측부의 내주면에서 원주방향을 따라 복수개의 돌출편이 형성되는 기어 휠의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부를 성형하는 단계는,
    상기 연결부의 중심으로부터 동일각도 및 동일거리에서 사출되는 기어 휠의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 삽입부는,
    외주면의 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈이 형성되고,
    상기 한 쌍의 결합홈을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되고, 상기 수직방향을 따라서 내측으로 호 형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기가 형성되는 기어 휠의 제조방법.
  5. 중공 파이프 형상의 스틸 소재로 형성되는 삽입부와; 상기 삽입부의 외측에 이격되어 위치하며, 외주면에 치형이 형성되는 외측부와; 상기 삽입부와 상기 외측부 사이에 형성되어 상기 삽입부와 외측부를 결합시키는 연결부를 포함하는 기어휠에 있어서,
    상기 삽입부는,
    외주면의 양 단부를 따라서 원주방향 내측으로 침강되는 한 쌍의 결합홈이 형성되고,
    상기 한 쌍의 결합홈을 수직방향으로 연결하도록 상기 외주면으로부터 돌출되고, 상기 수직방향을 따라서 내측으로 호 형상으로 침강되는 복수개의 결합돌기가 형성되는 기어 휠.
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