KR100852424B1 - 랙바아의 랙성형장치 - Google Patents

Abstract

성형되는 랙기어의 치형정밀도를 높이고 점진적 성형으로 공구의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 랙바아의 랙성형장치에 관한 것이다.

이 성형장치는 외주면에 랙기어에 대응되는 성형리브(31)가 형성되며 회전가능하게 마련되는 성형롤러(30)와, 성형롤러(30)와 랙바아를 상대이동시키면서 성형리브(31)와 상기 랙바아를 점진적으로 가압시키는 이동수단을 구비한다. 이동수단은 경사면이 형성된 고정블럭(10)과, 고정블럭(10)의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 랙바아가 안착되는 안착홈(23)이 형성된 이동블럭(20), 이동블럭(20)을 이동시키는 압력실린더, 나사스크류 또는 기어를 구비하여서, 랙바아가 성형롤러(30)를 향하여 이동되어 성형롤러(30)에 가압되도록 한다.

이와 같은 성형장치는 성형롤러와 랙바아를 상호 점진적으로 가압시키면서 랙기어를 성형하게 되므로 성형롤러의 수명을 연장시킬 수 있고, 종래와 같이 지지공구를 요하지 아니하므로 치저부의 강성을 종래보다 높일 수 있으며, 점진적 성형으로 성형횟수를 늘림으로써 치형 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

랙바아, 랙기어, 성형롤러, 조향

Description

랙바아의 랙성형장치{rack forming apparatus of rack bar}

도 1은 랙바아가 채용된 조향장치의 요부를 나타낸 단면도,

도 2는 랙바아를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명 실시예의 성형장치를 나타낸 개략도,

도 4 및 도 5는 본 발명 성형장치의 개략 작동 단면도,

도 6 내지 도 8은 본 발명 성형장치의 다른 실시예들의 단면도,

도 9는 랙기어 형성시 지지봉이 삽입된 중공바의 단면도,

도 10은 도 9의 단면도,

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도,

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3...랙바아 3c...랙기어

10...고정블럭 20...이동블럭

30...성형롤러 31...성형리브

40...지지봉

본 발명은 랙바아(rack bar)의 랙성형장치에 관한 것으로서, 특히 성형되는 랙기어의 치형정밀도를 높이고 점진적 성형으로 공구의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 랙바아의 랙성형장치에 관한 것이다.

랙바아(rack bar)는 통상 피니언과 맞물려 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 데 사용된다.

이러한 랙바아는 자동차의 조향장치에도 적용된다. 조향장치는 운전석의 조향핸들 하측에 마련되는 조향축과, 이 조향축과 연결되는 로터리밸브와, 로터리밸브의 동작에 따라 조향륜을 직접 동작시킬 수 있도록 좌/우 양측으로 연장되어 조향륜에 연결되는 랙바아를 구비한다.

도 1은 랙바아가 채용된 조향장치의 요부 단면도를 나타낸다. 유압관(1a)과 연결된 로터리밸브(1)는 유압펌프(미도시)를 통해 공급되는 오일을 조절할 수 있도록 마련되며, 그 내부에는 조향축(미도시)과 연결되어 조향핸들(미도시)에서 발생되는 회전력을 전달받을 수 있도록 입력축(1b)이 마련된다.

로터리밸브(1)의 내부 하측에는 입력축(1b)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전되는 피니언(미도시)이 마련되어 있고, 하부 외측에는 로터리밸브(1)와 일체로 형성되며 양측으로 연장되는 랙하우징(2)이 마련되어 있다.

랙하우징(2)은 로터리밸브(1)를 통해 공급되는 오일이 유동되는 공간을 형성할 수 있도록 중공관으로 형성되고, 입구측에는 오일씰(7)과 벨로즈(4)가 설치된다.

랙하우징(2)의 내부에는 로터리밸브(1)에 마련된 피니언과 맞물리는 랙기어가 형성된 랙바아(3)가 마련된다. (도 1 및 도 2 참조)

이 랙바아(3)는 랙하우징(2)의 내부에서 축방향으로 이동되도록 마련되는 것으로서, 로터리밸브(1)의 피니언과 이물림될 수 있도록 중간에 랙기어(3c)가 형성되고, 좌우측은 조향륜과 직접 연결된 타이로드엔드(5)를 이동시킬 수 있도록 마련되어 있다.

랙바아(3)의 일측에는 랙하우징(2)의 내부면과 밀착되어 그 내부에서 슬라이딩될 수 있도록 피스톤(3a)이 마련되는 데, 이 피스톤(3a)은 로터리밸브(1)와 연결된 두 개의 유압관(1a) 사이에 설치되어 로터리밸브(1)를 통해 공급되는 유압에 의해 동작된다.

이와 같이 조향장치에 채용되는 랙바아(3)는 비틀림력에 저항할 수 있도록 중공형으로 형성된다.

이러한 중공형의 랙바아의 랙기어(3c)는 프레스성형하여 형성한다. 그러나 프레스성형은 공구를 랙바아에 수직으로 가압하여 치형을 성형하므로 공구에 큰 힘이 작용하여 공구파손 등 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 공구의 가압시 중공의 랙바아의 변형을 방지하기 위하여 중공 랙바아 내부에 멘드렐 등의 지지공구를 삽입시키는바, 공구를 가압하여 치형을 성형하게 되는 경우 치(齒)저부의 두께가 얇아져 강성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 점진적 성형으로 치형 성형공구의 수명을 연장시킬 수 있도록 개량된 랙바아의 랙 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 랙기어의 강성을 종래보다 높이고 치형정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 랙바아의 랙 성형장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 랙바아에 랙기어 성형시 랙바아의 변형을 최소화할 수 있는 랙바아의 랙 성형장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 랙바아(rack bar)의 외주면에 랙기어가 형성된 랙바아의 랙 성형장치에 있어서, 외주면에 상기 랙기어에 대응되는 성형리브가 형성되며 수평이동 및 회전가능하게 마련되는 성형롤러와, 상기 성형롤러와 상기 랙바아를 상대이동시키면서 상기 성형리브와 상기 랙바아를 점진적으로 가압시키는 이동수단을 구비하며, 상기 이동수단은 경사면이 형성된 고정블럭과, 상기 고정블럭의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 상기 랙바아가 안착되는 안착홈이 형성된 이동블럭, 상기 이동블럭을 이동시키는 유압 또는 공압실린더를 구비하여서, 상기 랙바아가 상기 성형롤러를 향하여 이동되어 성형롤러에 가압되도록 된 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명 장치는, 상기 랙바아는 임의위치에 고정되고, 상기 이동수단은 상기 랙바아에 대하여 상기 성형롤러를 수평 및 수직으로 이동시키는 수평실린더 및 수직실린더를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 장치는 상기 성형롤러는 위치고정되고, 상기 이동수단은 경사면이 형성되며 수평이동가능한 고정블럭과, 상기 고정블럭의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 상기 랙바아가 안착되는 안착홈이 형성된 이동블럭, 상기 이동블럭을 이동시키는 압력실린더, 나사스크류, 기어중 선택된 어느 하나를 구비하여서, 상기 랙바아가 수평 및 수직으로 이동되면서 상기 성형롤러를 향하여 이동되어 성형롤러에 가압되도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 성형장치는 상기 성형롤러는 수직실린더 등에 의해서 수직왕복이동되고, 상기 이동수단은 상기 랙바아의 일부분이 고정결합되는 고정블럭과, 상기 고정블럭을 수평왕복이동시키는 수평실린더를 구비하여서, 상기 랙바아와 상기 성형롤러가 상호 수평 및 수직으로 이동되어 상호 접촉 가압되도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 성형장치는 상기 안착홈과 접하는 이동블럭에 상기 성형리브가 안내되는 안내홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 성형장치는 상기 랙바아는 중공으로 형성되고, 상기 중공의 랙바아의 외주면에 형성되는 상기 랙기어와 대응되는 위치의 중공에 삽입되는 지지봉을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한,상기 이동블럭은 각각 체결공이 형성된 제1이동블럭과 제2이동블럭으로 분할되고, 상기 체결공에 체결되는 체결볼트를 구비하여서, 상기 랙바아를 클램핑할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공의 랙바아는 환형의 단면을 가지며, 상기 성형되는 랙기어의 직하부에 대응되는 위치에 상기 랙바아보다 상대적으로 경도가 낮은 코아가 충진된 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명 성형장치는 성형롤러와 랙바아를 상호 점진적으로 가압시키면서 랙기어를 성형하게 되므로 성형롤러의 수명을 연장시킬 수 있고, 종래와 같이 지지공구를 요하지 아니하므로 치저부의 강성을 종래보다 높일 수 있으며, 점진적 성형으로 성형횟수를 늘림으로써 치형 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명 실시예의 성형장치에 적용되는 랙바아(rack bar)는 도 2에 도시된 바와 같이 랙바아의 외주면 일부분에 랙기어(3c)가 형성된 구조로서, 상기 종래기술의 설명에서와 같이 자동차의 조향장치에 적용되므로 랙바아의 용도에 대하여는 구체적 설명을 생략한다.

랙바아(rack bar)의 외주면에 랙기어(3c)를 형성시키는 본 발명 실시예의 성형장치를 나타낸 도 3 내지 도 5를 참조하면, 이 성형장치는 외주면에 상기 랙기어(3c)에 대응되는 성형리브(31)가 형성되며 회전가능하게 마련되는 성형롤러(30)와, 상기 성형롤러(30)와 상기 랙바아를 상대이동시키면서 상기 성형리브(31)와 상기 랙바아를 점진적으로 가압시키는 이동수단을 구비한다.

상기 이동수단은 경사면이 형성된 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 상기 랙바아가 안착되는 안착홈(23) 이 형성된 이동블럭(20)과, 상기 이동블럭(20)을 이동시키는 유압 또는 공압실린더(미도시)를 구비하여서, 상기 랙바아가 상기 성형롤러(30)를 향하여 이동되어 성형롤러(30)에 가압되도록 한다.

참조번호 11과 21은 고정블럭(10)과 이동블럭(20)에 형성된 가이드홈과 가이드레일로서 이동블럭(20)이 안정적으로 안내될 수 있도록 한다.

한편, 상기 안착홈(23)과 접하는 이동블럭(20)에는 상기 성형리브(31)가 안내되는 안내홈(22)이 형성되어 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 랙바아(3)는 중공으로 형성되고, 이 랙바아의 외주면에 형성되는 랙기어(3c)와 대응되는 위치의 중공에 삽입되는 지지봉(40)을 구비한다. 상기 중공의 랙바아(3)는 환형의 단면을 가지며 상기 성형되는 랙기어(3c)의 직하부에 대응되는 위치는 평면(41)을 가지는 지지봉(40)이 삽입된다.

상기와 같은 구조를 가지는 본 발명 성형장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 중공의 랙바아(3)를 이동블럭(20)의 안착홈(23)에 안착고정시킨다. 이때 랙바아가 안착홈(23)에서 유동되지 않도록 바이스(미도시) 등으로 고정시킨다.

이어서 공압실린더에 의해서 이동블럭(20)을 고정블럭(10)의 경사면을 따라 상승시키고 또는 성형롤러(30)를 하강시켜서, 성형리브(31)와 중공 랙바아(rack bar;3)를 상호 접촉하여 가압시키고 성형롤러(30)를 도 5에 도시된 바와 같이 수평으로 왕복이동시켜서 랙바아(3)의 외주면에 성형리브(31)의 형상 일부를 성형시킨다. 성형롤러(30)는 구동모터 또는 유압모터 등을 사용하여 회전 구동시킨다.

이어서, 이동블럭(20)을 점진적으로 상승시키고 성형롤러(30)를 왕복이동시 키면서 점진적으로 랙기어(3c)를 형성시킨다. 이때 성형롤러(30)는 수평왕복 이동되어 랙바아의 외주면에 접촉하여 가압하고, 랙바아와의 접촉에 따른 마찰로 롤링(rolling)된다.

상기와 같이 성형롤러(30)와 랙바아(3)를 점진적으로 접근시키면서 랙기어(3c)를 성형하게 되므로, 성형롤러(30)에 큰 힘이 요구되지 아니하므로 성형롤러(30)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 점진적 접근에 의해 성형하게 되므로 랙기어(3c)의 치(齒)저부의 강성을 종래보다 향상시킬 수 있게 한다.

이와 같은 성형장치에 있어서, 성형롤러(30)를 복수개 구비하여 동시에 복수의 랙바아를 성형시킬 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 성형롤러(30)는 구동모터 또는 유압모터 등을 사용하여 회전 구동되고, 또한 수평이동 및 승강이동이 가능하다. 성형롤러(30)의 수평이동 및 승강이동은 일반적 이동수단에 의해서 구현할 수 있는바, 예컨대 공압실린더 또는 유압실린더에 의해서 수평 및 승강이동시킬 수 있다.

한편, 실시예의 성형장치는 도 6에서와 같이, 상기 랙바아(3)는 임의위치에 고정하고, 상기 이동수단을 다음과 같이 구성한다. 이 이동수단은 상기 랙바아에 대하여 상기 성형롤러(30)를 수평 및 수직으로 이동시키는 수평실린더(미도시) 및 수직실린더(미도시)를 구비한다.

이와 같은 성형장치는 위치고정된 랙바아(3)에 대하여 성형롤러(30)가 수평 또는 수직으로 이동되면서 랙기어를 성형할 수도 있다.

또한, 다른 실시예의 성형장치를 나타낸 도 7을 참조하면, 상기 이동수단은 경사면이 형성되며 수평이동가능한 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 상기 랙바아가 안착되는 안착홈(23)이 형성된 이동블럭(20), 상기 이동블럭(20)을 이동시키는 압력실린더, 나사스크류, 기어중 선택된 어느 하나를 구비한다.

이 성형장치는 상기 랙바아가 수평 및 수직으로 이동되면서 위치고정된 성형롤러(30)에 가압되면서 랙기어를 성형한다.

또한, 도 8에서와 같이, 상기 성형롤러(30)는 수직실린더 등(미도시)에 의해서 수직왕복이동되고, 상기 이동수단은 상기 랙바아의 일부분이 고정결합되는 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)을 수평왕복이동시키는 수평실린더(미도시)를 구비하여서,`상기 랙바아와 상기 성형롤러(30)가 상호 수평 및 수직으로 이동되어 상호 접촉 가압되어 랙기어가 성형되도록 할 수 있다.

또한, 성형롤러(30)와 랙바아(3)를 함께 수평 및 수직이동시키면서 랙기어(3c)를 형성할 수도 있다.

한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 중공의 랙바아(3)에 랙기어(3c)를 형성하기 위해 중공의 랙바아(3)에 지지봉(40)을 삽입시킨 후, 랙바아(3)의 외주면에 성형롤러(30)를 회전시키면서 랙바아(3)를 가압하여 랙기어(3c)를 성형시킨다. 성형롤러(30)에 의해 랙바아(3)의 외주면에 랙기어(3c)를 형성하게 되면 랙바아(3)의 외주면이 성형롤러(30)에 의해 눌리면서 랙바아(3)에 변형이 발생되며, 변형초기에 랙바아(3)의 내면이 지지봉(40)에 의해 지지되므로 랙바아(3)의 변형을 방지 할 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이 중공의 랙바아(3)는 환형의 단면을 가지며, 성형되는 랙기어(3c)의 직하부에 대응되는 위치에서 평면(41)을 가지는 지지봉(40)을 사용하여 랙기어(3c)의 뿌리부분이 평면 구조를 갖게 됨으로써 정확한 맞물림을 가능하게 하여 동작특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명 성형장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도 11을 참조하면, 이는 랙바아(3)의 표면에 랙기어(3c)를 성형시 랙바아(3)의 헛돌음(공회전)을 방지하여 원할한 성형을 가능하게 한 것이다. 이 구성은 도 3의 실시예와 유사한 구성으로서 동일 구성에 대하여는 동일부호를 표기하였으며, 동일부분에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.

이 실시예의 특징부분은, 상기 이동블럭(20)을 제1이동블럭(20a)과 제2이동블럭(20b)으로 분할시키고, 체결공(25)을 통하여 체결볼트(미도시)로 상호 체결될 수 있도록 한것이다. 즉, 제1,2이동블럭(20a)(20b) 사이에 랙바아(3)를 위치시키고 제1,2이동블럭(20a)(20b)을 상호 체결하여 랙바아(3)를 클램핑시킨 후, 성형롤러(30)를 가압하여 랙기어(3c)를 성형할 수 있도록 한다.

이 경우 랙바아(3)의 공회전을 방지하여 정밀한 치형을 성형할 수 있게 한다. 특히, 이 경우에는 클램핑을 해제시킨 후 랙기어(3c)가 성형되지 않은 부분이 상형롤러(30)와 마주보는 위치에 놓이도록 랙바아(3)를 회전시키면서 성형하여야 한다.

한편, 본 발명 성형장치의 다른 실시예를 나타낸 도 12를 참조하면, 이는 중 공의 랙바아(3)에 랙바아(3)보다 경도가 낮은 재질(구리,납,고무,합성수지등)의 코아(100)를 충진시킨 후, 랙기어(3c)를 성형하고, 랙기어(3c) 성형이 완료된 후 코아(100)를 제거하는 경우이다.

이 실시예는 도 9의 실시예와 유사하게 응용하여 실시될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명 성형장치는 다음과 같은 이점을 가진다.

첫째, 성형롤러와 랙바아를 상호 점진적으로 가압시키면서 랙기어를 성형하게 되므로 성형롤러의 수명을 연장시킬 수 있다.

둘째, 종래와 같이 지지공구를 요하지 아니하므로 치저부의 강성을 종래보다 높일 수 있다.

셋째, 점진적 성형으로 성형횟수를 늘림으로써 치형 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

넷째, 중공의 랙바아에 지지봉을 삽입하여 성형롤러에 의해 랙바아의 외주면에 랙기어 성형시 랙바아를 지지키면서 랙기어를 성형하게 되므로 랙바아의 변형을 최소화할 수 있으며, 지지봉에 평면 부분을 갖게 함으로써 성형되는 랙기어의 뿌리부분이 평면구조를 갖게하여 이를 채용하는 구동부의 동작특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 랙바아(rack bar)의 외주면에 랙기어가 형성된 랙바아의 랙 성형장치에 있어서,

   외주면에 상기 랙기어에 대응되는 성형리브(31)가 형성되며 회전가능하게 마련되는 성형롤러(30)와,

   상기 성형롤러(30)와 상기 랙바아를 상대이동시키면서 상기 성형리브(31)와 상기 랙바아를 점진적으로 가압시키는 이동수단을 구비하며,

   상기 성형롤러(30)는 수평왕복이동되고,

   상기 이동수단은 경사면이 형성된 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 경사면을 따라 슬라이딩 이동가능하게 마련되며 상기 랙바아가 안착되는 안착홈(23)이 형성된 이동블럭(20)과, 상기 이동블럭(20)을 이동시키는 압력실린더, 나사스크류, 기어중 선택된 어느 하나를 구비하여서, 상기 랙바아가 상기 성형롤러(30)를 향하여 이동되어 성형롤러(30)에 가압되도록 된 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서, 상기 안착홈(23)과 접하는 이동블럭(20)에 상기 성형리브(31)가 안내되는 안내홈(22)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 랙바아는 중공으로 형성되고, 상기 중공의 랙바아의 외주면에 형성되는 상기 랙기어와 대응되는 위치의 중공에 삽입되는 지지봉(40)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 중공의 랙바아는 환형의 단면을 가지며, 상기 성형되는 랙기어의 직하부에 대응되는 위치에서 평면을 가지는 지지봉(40)을 사용하는 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.
9. 제 2 항에 있어서, 상기 이동블럭(20)은 각각 체결공(25)이 형성된 제1이동블럭(20a)과 제2이동블럭(20b)으로 분할되고, 상기 체결공(25)에 체결되는 체결볼트를 구비하여서,

   상기 랙바아(3)를 클램핑할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 중공의 랙바아는 환형의 단면을 가지며, 상기 성형되는 랙기어의 직하부에 대응되는 위치에 상기 랙바아보다 상대적으로 경도가 낮은 코아가 충진된 것을 특징으로 하는 랙바아의 랙 성형장치.

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