WO2013122282A1

WO2013122282A1 - Mdps 웜휠 및 제조방법

Info

Publication number: WO2013122282A1
Application number: PCT/KR2012/002195
Authority: WO
Inventors: 홍성종; 박병선; 김동민
Original assignee: 남양공업주식회사
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-08-22
Also published as: CN104093622A; KR101346347B1; KR20130092859A

Abstract

본 발명의 MDPS 웜휠은, 통 형상의 설정 소재로 형성된 보스와 치형이 형성된 기어부 및 상기 보스와 기어부 사이로 수지를 사출하여 형성되는 플라스틱 허브를 포함하되, 상기 기어부의 내주면에는 플라스틱 허브와의 접촉면적을 증가시키도록 연장부가 형성되며, 상기 플라스틱 허브를 정면에서 바라볼 때, 상기 연장부와 연접하는 상기 기어부의 내주면에는 다수의 내향돌부가 돌출형성되거나, 상기 보스의 양측 단부에는 측 단면에서 볼 때 일부 은닉되는 홈 측면을 갖는 둥근 테 형상의 결합홈이 오목형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 기어부와 플라스틱 허브 및 플라스틱 허브와 보스의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립을 방지하는 효과가 있다.

Description

MDPS 웜휠 및 제조방법

본 발명은 MDPS 웜휠 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동 조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터 동력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 방식이다.

이를 위해, MDPS는 ECU 제어로 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전하는 웜축(Worm-Shaft)과, 상기 웜축과 치합된 웜휠(Worm Wheel)을 구비함으로써, 웜휠(Worm Wheel)의 회전력으로 조타력을 어시스트(assist)한다.

또한, 모터의 동력을 전달하기 위해서 웜축과 웜휠을 이용하는데, 이러한 웜축과 웜휠을 금속 재질로 만들 경우에 서로 접촉되는 부위에서 소음 또는 진동이 발생하여 사용상 제한을 받아왔다.

이에 따라, 웜축은 강(鋼)과 같은 금속 재질로 만들어지고, 웜휠은 예컨대 강과 같은 금속으로 이루어진 보스에다 합성수지재(플라스틱 재질)로 형성되며 치형을 갖는 기어부를 일체로 성형하여 만들어진다.

이와 같은 종래의 윔휠 제조방법으로는 압입 방식과 사출 방식이 주로 이용되고, 이 중, 압입 방식은 소정 두께로 절단된 보스를 동일한 두께로 절단된 기어부의 중심에 압입하여 그 접합부를 고주파로 융착한다. 이후, 기어부의 외주면에 치형을 후 가공하여 윔힐의 제조가 완료된다.

그러나, 종래의 압입 방식은 그 제조공정이 복잡하여 제조시간이 많이 소요되고 치형을 형성하기 위한 후 가공을 거쳐야 함에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 압입 방식의 문제점을 해결하기 위해 보스를 사출 금형 내에 위치시킨 후 수지 용융액을 사출 금형에 토출시켜 웜휠을 제조하는 문헌 1(한국공개특허 제2009-0016130호)의 '사출 성형을 이용한 조향장치의 감속기어용 웜휠 제조방법'이 제안되었다.

그러나, 문헌 1의 사출 방식 또한 사출에 의해 형성된 기어부에 추가적인 치형을 후 가공하는 문제점이 있었다.

또한, 이형 재질로 형성된 보스와 기어부로 이루어진 웜휠은 구동시에 보스와 기어부가 축 방향 및 경 방향 이탈 또는 회전 방향으로 분리되어 슬립이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 보스와 기어부의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립을 방지하는 개선된 MDPS 웜휠의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기어부와 플라스틱 허브 및 보스의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립을 방지하는 MDPS 웜휠 및 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제조공정이 단순하고 생산성이 증대되는 MDPS 웜휠 및 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 MDPS 웜휠은, 통 형상의 설정 소재로 형성된 보스와 치형이 형성된 기어부 및 상기 보스와 기어부 사이로 수지를 사출하여 형성되는 플라스틱 허브를 포함하되, 상기 기어부의 내주면에는 플라스틱 허브와의 접촉면적을 증가시키도록 연장부가 형성되며, 상기 플라스틱 허브를 정면에서 바라볼 때, 상기 연장부와 연접하는 상기 기어부의 내주면에는 다수의 내향돌부가 돌출형성되거나, 상기 보스의 양측 단부에는 측 단면에서 볼 때 일부 은닉되는 홈 측면을 갖는 둥근 테 형상의 결합홈이 오목형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보스를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 결합홈은 보스의 축방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연장부의 양 측면 둘레를 따라 걸림홈이 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸림홈은 축방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어부를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 연장부는 내주면 가장자리부터 기어부 내주면까지 폭이 줄어들도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보스를 측 단면에서 바라볼 때, 회전방지 외향돌부의 폭은 보스의 폭보다 상대적으로 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 MDPS 웜휠 제조방법은, 중공 통의 스틸 소재로 형성되는 보스를 준비하여, 상기 보스와 외주면에 치형이 형성되는 기어부의 사이에 개재되는 플라스틱 허브를 일체로 사출 성형하는 단계를 포함하고, 상기 보스의 외주면 둘레를 따라 회전방지 외향돌부를 복수개 형성하고, 상기 보스의 양측 단부에는 둥근 테 형상의 결합홈을 오목형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보스를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 결합홈은 보스의 축방향으로 경사지게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어부의 내주면에는 플라스틱 허브와의 접촉면적을 증가시키도록 연장부를 형성하며, 상기 연장부의 양 측면 둘레를 따라 걸림홈을 복수개 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸림홈은 축방향으로 경사지게 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어부를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 연장부는 가장자리부터 기어부 내주면까지 폭이 줄어들도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보스를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 회전방지 외향돌부의 폭은 보스의 폭보다 상대적으로 작게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 MDPS 웜휠 및 제조방법에 따르면, 보스에 형성되는 회전방지 외향돌부와 한 쌍의 결합홈과, 기어부에 형성되는 연장부와 상기 연장부에 형성되는 걸림홈에 의해 기어부와 플라스틱 허브 및 플라스틱 허브와 보스의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립을 방지하는 효과가 있다.

즉, 외측에서 가하여지는 축 방향의 힘 및 회전 방향의 힘을 유효하게 견딘다.

또한, 치형사출공법에 의해 치형이 형성된 기어부와 보스 사이로 수지를 사출하여 플라스틱 허브를 형성함에 따라 종래와 달리 치형 후 가공 공정을 삭제함에 따라 공정수가 감소하여 제조공정이 단순하고 생산성이 증대된다.

도 1은 본 발명에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 측단면도이다.

도 3은 도 1의 보스를 도시한 정면도이다.

도 4는 도 3의 측단면도이다.

도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 측단면도로서, 복수의 변형례를 함께 도시한 도면이다.

도 6은 도 1의 기어부를 도시한 정면도이다.

도 7은 도 6의 측단면도이다.

도 8은 도 6의 다른 실시예에 따른 측단면도이다.

도 9는 도 6의 또 다른 실시예에 따른 측단면도이다.

도 10은 본 발명의 제1 핵심 실시예에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도 및 그의 측단면도, 그리고 정면도이다.

도 11은 제2 핵심 실시예에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도 및 그의 측단면도, 그리고 정면도이다.

도 12는 도 6에 대응하는 도 10 및 도 11에서의 실시예에 따른 측단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이며, 도 3은 도 1의 보스를 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3의 측단면도이며, 도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 측단면도로서, 복수의 변형례를 함께 도시한 도면이며, 도 6은 도 1의 기어부를 도시한 정면도이고, 도 7은 도 6의 측단면도이며, 도 8은 도 6의 다른 실시예에 따른 측단면도이며, 도 9는 도 6의 또 다른 실시예에 따른 측단면도이다.

한편, 도 10은 본 발명의 제1 핵심 실시예에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도 및 그의 측단면도, 그리고 정면도이고, 도 11은 제2 핵심 실시예에 따른 MDPS 웜휠을 도시한 사시도 및 그의 측단면도, 그리고 정면도이며, 도 12는 도 6에 대응하는 도 10 및 도 11에서의 실시예에 따른 측단면도이다.

도 1 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 MDPS 웜휠(A)은, 통 형상의 설정 소재로 형성된 보스(100)와, 치형(201)이 형성된 기어부(200) 및 상기 보스(100)와 기어부(200) 사이로 수지를 사출하여 형성되는 플라스틱 허브(300)로 구성된다.

또, 본 발명의 핵심 실시예로서의 도 10에 예시된 바와 같이, 상기 기어부(200)의 내주면에는 플라스틱 허브(300)와의 접촉면적을 증가시키도록 연장부(210)가 형성되며, 상기 플라스틱 허브(300)을 정면에서 바라볼 때, 상기 연장부(210)와 연접하는 상기 기어부(200)의 내주면에는 다수의 내향돌부(223)가 방사상으로 내향돌출 형성되어, 상기 플라스틱 허브(300)의 축 및 경방향 이탈을 규제 가능하게 구성되어 있다.

또, 상기 기어부(200)는 도 10에 예시된 바와 같이, 기어부(200)의 연장부(210) 내주면에 오목구(211)가 걸림구의 기능을 수행하도록 구성되어 있다.

또한, 도 11 내지 도 12에 예시된 바와 같이, 상기 기어부(200)의 연장부(210)에는 사출 시, 상기 플라스틱 허브(300)와의 결합력을 배가하도록, 상기 플라스틱 허브(300)가 일부 함입되는 함입구(213)가 다수개 방사상으로 배열되어 있다.

물론, 기어부(200)의 연장부(210) 내주면에 오목구(211)가 일체로 형성됨은 물론이다.

그리고, 상기 함입구(213)는 상기 연장부(210) 양측면을 관통해도 좋으며, 중앙이 폐쇄되어 양측 일부만 오목 형성되는 구조로 해도 유사한 작용효과를 나타낸다.

한편, 상기 내향돌부(223)는 상기 웜휠의 정면 상에서 볼 때, 더브테일 형상으로 형성되어, 피연결체 간의 팽창을 방지하거나, 흡습 작용에 영향이 미치지 않도록 함으로써, 보다 견고한 결합이 되도록 구성된다.

또한, 도 2 내지 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 보스(100)의 외주면 둘레에는 회전방지 외향돌부(110)가 복수개 등 간격으로 형성되며, 상기 보스(100)의 양측 단부에는 측 단면에서 볼 때 홈 측벽면이 일부 은닉되어 보이는 둥근 테 형상의 결합홈(120)이 오목형성된다. 여기에서, 회전방지 외향돌부(110)는 톱니형상으로 이루어져 있으나, 줄무늬 형태의 널링(Knurling) 가공 또는 절삭 가공에 의해 형성됨은 물론이다.

즉, 상기 회전방지 외향돌부(110)에 의해 상기 보스(100)와 플라스틱 허브(300)는 서로 간의 접촉면적을 증가시켜 회전 방향의 슬립을 방지하여 견고하게 고정하게 된다.

더욱이, 상기 결합홈(120)과 회전방지 외향돌부(110)에 의해 상기 보스(100)와 플라스틱 허브(300)의 축 방향 및 경 방향 이탈이 방지된다.

그리고, 상기 보스(100)를 도 5와 같이 측 단면에서 바라볼 때, 상기 결합홈(120)은 보스(100)의 축방향으로 경사지게 형성된다. 즉, 축 방향으로 하향 경사진 결합홈(120)과 플라스틱 허브(300)가 결합하여 축 방향 및 경 방향 하중을 견디는 구조적 특성을 가지게 된다.

한편, 상기 보스(100)를 도 4와 같이 측 단면에서 바라볼 때, 상기 회전방지 외향돌부(110)의 폭(a)은 보스의 폭(b)보다 상대적으로 작게 형성되어 축 방향 하중을 지지하도록 형성된다. 이는, 상대적으로 폭이 작은 회전방지 외향돌부(110)의 측면을 플라스틱 허브(300)가 덮기 때문이다.

또한, 상기 기어부(200)의 내주면에는 플라스틱 허브(300)와의 접촉면적을 증가시키도록 축 방향으로 돌출된 연장부(210)가 형성되며, 상기 연장부(210)의 양 측면 둘레를 따라 걸림홈(220)이 복수개 형성된다.

즉, 상기 연장부(210)에 의해 상기 기어부(200)와 플라스틱 허브(300)의 축 방향 이탈이 방지된다.

더욱이, 상기 걸림홈(220)과 연장부(210)에 의해 상기 기어부(200)와 플라스틱 허브(300)의 접촉면적을 증가시켜 회전 방향의 슬립을 방지하여 견고하게 고정하게 된다.

그리고, 상기 걸림홈(220)은 도 7과 같이 축 방향으로 경사지게 형성되어 플라스틱 허브(300)와의 접촉면적을 늘려주게 된다. 이러한 경사 형성은 사출성형 후의 외형 유지를 용이하게 하는 부가 효과도 있음은 물론이다.

한편, 상기 회전방지 외향돌부(110)는 상기 웜휠의 측단면 상에서 볼 때, 더브테일 형상으로 형성되어, 피연결체 간의 팽창을 방지하거나, 흡습 작용에 영향이 미치지 않도록 함으로써, 보다 견고한 결합이 되도록 구성된다.

한편, 상기 기어부(200)를 도 8과 같이 측 단면에서 바라볼 때, 상기 연장부(210)는 내주면 가장자리(c)부터 기어부(200) 내주면(d)까지 폭이 줄어들도록 형성되어 플라스틱 허브(300)와 접촉면적을 늘려줌과 동시에 기어부(200)가 경 방향 이탈되지 않도록 결합력을 증대시켜 주는 걸림구의 기능을 수행하도록 형성되어 있다.

또한, 상기 기어부(200)는 치형사출공법에 의해 치형(201) 및 그 전체적인 외형이 형성된다.

또, 상기 기어부(200)는 도 9에 예시된 바와 같이, 기어부(200)의 내주면에 형성된 오목구(211)가 걸림구의 기능을 수행하도록 구성되어도 좋다. 그리고, 이러한 걸림구의 기능은, 기어부(200)의 연장부(210) 측벽에 다수개 간헐적으로 돌출형성된 돌기부(221) 또는 그 내벽의 톱니부(222)를 이용해도 동일한 걸림구의 기능을 수행하도록 구성되어 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 상기 보스(100)에 형성되는 회전방지 외향돌부(110)와 한 쌍의 결합홈(120)과, 상기 기어부(200)에 형성되는 연장부(210)와 상기 연장부(210)에 형성되는 걸림홈(220)에 의해 상기 기어부(200)와 플라스틱 허브(300) 및 상기 플라스틱 허브(300)와 보스(100)의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립을 방지하게 된다. 물론, 상기 돌기부(221) 및 톱니부(222)에 의해 상기 기어부(200)와 플라스틱 허브(300) 및 상기 플라스틱 허브(300)와 보스(100)의 축 방향 및 경 방향 이탈 및 회전 방향의 슬립이 방지됨은 물론이다. (도 9 참조)

즉, 본 발명의 웜휠(A)의 외측에서 가하여지는 축 방향의 힘 및 회전 방향의 힘을 유효하게 견딘다.

또한, 치형사출공법에 의해 치형(201)이 형성된 기어부(200)와 보스(100)의 사이로 수지를 사출하여 플라스틱 허브(300)를 형성함에 따라 종래와 달리 치형 후 가공 공정을 삭제함에 따라 공정수가 감소하여 제조공정이 단순하고 생산성이 증대된다.

이하, 본 발명에 따른 MDPS 웜휠의 제조방법을 설명한다.

먼저, 중공 통의 스틸 소재로 형성되는 보스(100)를 준비한다.

이때, 상기 보스(100)의 외주면 둘레를 따라 회전방지 외향돌부(110)를 복수개 형성하고, 상기 보스(100)의 양측 단부에는 둥근 테 형상의 결합홈(120)을 오목형성한다.

더욱이, 상기 보스(100)를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 결합홈(120)은 보스(100)의 축 방향으로 경사지게 형성시킬 수도 있으며, 보스(100)의 내외향 중 어느 하나 이상의 방향으로 경사지게 형성시켜도 좋다.

이에 더해, 상기 보스(100)를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 회전방지 외향돌부(110)의 폭은 보스(100)의 폭보다 상대적으로 작게 형성한다.

다음, 치형사출공법에 의해 치형(201)이 형성된 둥근 테(Rim) 형상의 기어부(200)를 준비한다.

이때, 상기 기어부(200)의 내주면에는 플라스틱 허브(300)와 접촉면적을 증가시키도록 연장부(210)를 형성하며, 상기 연장부(210)의 양 측면 둘레를 따라 걸림홈(220)을 복수개 형성한다.

더욱이, 상기 걸림홈(220)은 축방향으로 경사지게 형성한다.

이에 더해, 상기 기어부(200)를 측 단면에서 바라볼 때, 상기 연장부(210)는 가장자리부터 기어부(200)의 내주면까지 폭이 줄어들도록 형성한다.

그리고, 상기 보스(100)와 기어부(200)의 사이에 수지를 사출하여 플라스틱 허브(300)를 형성하여 본 발명에 따른 MDPS 웜휠(A)의 제조를 완성한다.

한편, 전술한 설명에서 상기 보스(100)를 먼저 준비하고 이후 기어부(200)를 준비하는 것으로 기재되었지만, 이는 설명의 편의를 위해서 기재된 것으로 그 순서를 특별히 한정하는 것은 아니다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

Claims

통 형상의 설정 소재로 형성된 보스;

치형이 형성된 기어부; 및

상기 보스와 기어부 사이로 수지를 사출하여 형성되는 플라스틱 허브;를 포함하되,

상기 기어부의 내주면에는 플라스틱 허브와의 접촉면적을 증가시키도록 연장부가 형성되며, 상기 플라스틱 허브를 정면에서 바라볼 때, 상기 연장부와 연접하는 상기 기어부의 내주면에는 다수의 내향돌부가 돌출형성되어, 상기 플라스틱 허브의 축 및 경 방향 이탈을 규제 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 1에 있어서,

상기 기어부의 내주면에 형성된 내향돌부의 중앙부에는 동심상으로 연장부가 수평으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 2에 있어서,

상기 연장부는 종단면 상에서 볼 때, 내경방향으로 폭이 넓어지는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

상기 기어부의 연장부 측면에 함입구가 다수개 방사상으로 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 4에 있어서,

상기 함입구는 관통 및 중앙이 막힌 함몰 형태 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 1에 있어서,

상기 기어부의 연장부의 양 측면에는 끝단 둘레를 따라 걸림홈이 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 6에 있어서,

상기 걸림홈은 축방향으로 내향 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 1에 있어서,

상기 내향돌부는 상기 웜휠의 정면 상에서 볼 때, 더브테일 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 1에 있어서,

상기 보스의 양측 단부에는 측 단면에서 볼 때 직선형으로 함몰 또는 경사형으로 일부 은닉되는 홈 측면을 갖는 결합홈이 오목형성되어, 보스의 축 및 경 방향 이탈을 규제 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 9에 있어서,

상기 보스의 결함홈은, 측 단면에서 바라볼 때, 내외향 중 어느 하나 이상의 방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,

상기 연장부의 양 측면 둘레를 따라 걸림홈이 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.
청구항 9에 있어서,

상기 보스의 외주면 둘레를 따라 회전방지 외향돌부가 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 MDPS 웜휠.