KR100870779B1 - 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공형 블랭크에 삽입봉을 삽입하는 단계(S1)와, 삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 가압함으로써, 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 단계(S2)와, 상기 중공형 랙바로부터 삽입봉을 제거하는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 중공형 블랭크가 위치되는 하부금형과, 상기 중공형 블랭크에 삽입되는 삽입봉과, 상기 하부금형에 위치한 중공형 블랭크를 가압하여 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 상부금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 장치를 제공한다.

랙바, 냉간단조, 랙기어

Description

중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치{Cold Forging Method and Device Thereof for Hollow Rack Bar}

본 발명은 자동차의 조향장치에 구비되는 랙바(RACK BAR)의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는 냉간단조 방법에 의해 성형됨으로써 랙기어의 정밀도가 유지되고, 랙기어에서의 금속의 흐름이 유지되어 랙기어의 강도 및 내구성이 향상되며, 중공형으로 형성됨으로써 중량의 혁신적인 절감을 달성하여 제조 비용의 혁신적인 절감을 가져오는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

운전자에 의한 운전대의 조작이 있는 경우 조향장치 내부의 각각의 단계를 거쳐 운전대로부터 시작된 회전운동이 조향장치의 피니언기어에 전달되고 이때, 피니언기어에 랙바의 랙기어가 맞물려 치합됨으로써 랙바가 좌우로 이동하여 타이어로드를 움직이며 최종적으로 자동차의 방향을 전환시켜 차를 원하는 방향으로 이동시킬 수 있게 된다. 이와 같은 자동차의 조향장치에 구비되는 랙바를 제조함에 있어서 종래에는 치절삭 기계를 이용하여 랙바의 랙기어를 치절삭 가공하였고 이후 선반으로 절삭가공 등의 공정을 거쳐 최종 완성품을 만들었다. 따라서, 제조 비용 이 높았으며 제조 시간도 길었다. 또한, 치절삭 가공으로 인해 금속재료의 흐름이 단절되어 랙기어의 강도가 저하되었고, 내구성도 떨어지는 문제점이 있었다. 한편, 종래의 랙바는 중량의 감소 방안 없이 중실형으로 제조되어 제조원가가 높았던 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉간단조 방법에 의해 성형됨으로써 랙기어의 정밀도가 유지되고, 랙기어에서의 금속의 흐름이 유지되어 랙기어의 강도 및 내구성이 향상되는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 중공형으로 형성됨으로써 중량의 혁신적인 절감을 달성하여 제조 비용의 혁신적인 절감을 가져오는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 테이퍼진 삽입봉을 도입함으로써 중공형 랙바를 성형한 후 삽입봉이 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 하는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 역삼각형 형상의 뒤틀림 방지 성형홈을 도입함으로써 중공형 랙바 성형시 성형성을 향상시킬 수 있는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부금형 및 하부금형을 관통하는 위치결정핀을 도입함으로써 상부금형과 하부금형의 정확한 위치가 가이드되어 랙기어의 정밀도가 보장되는 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 앞서 본 목적들을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시 예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 중공형 랙바 냉간단조 방법은 중공형 블랭크에 삽입봉을 삽입하는 단계(S1)와, 삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 하부금형에 위치시키고 상부금형이 하강하여 삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 가압함으로써, 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 단계(S2)와, 상기 중공형 랙바로부터 삽입봉을 제거하는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 삽입봉은 상기 단계(S3)에서 상기 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 테이퍼진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 상부금형에는 상기 중공형 랙바에 성형되는 랙기어와 대응하는 형상의 랙기어 성형부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하부금형에는 뒤틀림 방지 성형홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 뒤틀림 방지 성형홈은 역삼각형 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면. 상기 상부금형과 상기 하부금형에는 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 관통하는 위치결정핀이 삽입된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 중공형 랙바 냉간단조 장치는 중공형 블랭크가 위치되는 하부금형과, 상기 중공형 블랭크에 삽입되는 삽입봉과, 상기 하부금형에 위치한 중공형 블랭크를 가압하여 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 상부금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 삽입봉은 상기 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 테이퍼진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 상부금형에는 상기 중공형 랙바에 성형되는 랙기어와 대응하는 형상의 랙기어 성형부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 하부금형에는 뒤틀림 방지 성형홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 뒤틀림 방지 성형홈은 역삼각형 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 중공형 랙바 냉간단조 장치는 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 관통하는 위치결정핀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 각 단계와 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치는 냉간단조 방법에 의해 성형됨으로써 랙기어의 정밀도가 유지되고, 랙기어에서의 금속의 흐름이 유지되어 랙기어의 강도 및 내구성이 향상되는 효과를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치는 중공형으로 형성됨으로써 중량의 혁신적인 절감을 달성하여 제조 비용의 혁신적인 절감을 가져오는 효과를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치는 테이퍼진 삽입봉을 도입함으로써 중공형 랙바를 성형한 후 삽입봉이 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 하는 효과를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치는 역삼각형 형상의 뒤틀림 방지 성형홈을 도입함으로써 중공형 랙바 성형시 성형성을 향상시킬 수 있 는 효과를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법 및 그 장치는 상부금형 및 하부금형을 관통하는 위치결정핀을 도입함으로써 상부금형과 하부금형의 정확한 위치가 가이드되어 랙기어의 정밀도가 보장되는 효과를 이룰 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 중공형 랙바를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 상부금형을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 하부금형을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 하부금형에 형성된 뒤틀림 방지 성형홈을 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법의 흐름도이다.

도 8은 중공형 블랭크를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 삽입봉을 나타낸 도면이다.

도 10은 중공형 블랭크에 삽입봉이 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 핵심을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치는 하부금형(1)과, 상부금형(2)과, 삽입봉(3)과, 위치결정핀(4)을 포함한다.

도 5에 되시된 바와 같이, 상기 하부금형(1)은 원반 형상으로 형성되고 중공형 랙바(200)의 하부를 성형하는 하부 캐비티(11)와, 핀 가이드 공(12)을 포함한다. 이때, 상기 하부 캐비티(11)에는 도 6에 도시된 바와 같이 역삼각형 형상의 뒤틀림 방지 성형홈(111)이 형성되는데, 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111)은 다음과 같은 이유에서 채택되어진 구성이다. 즉, 중공형 랙바(200) 성형시 상기 하부금형(1)에 위치되는 삽입봉(3)이 삽입된 중공형 블랭크(100, 도 10 참조)에 대해 상부금형(2)이 하강하여 압력을 가하면 상기 중공형 블랭크(100)의 금속재료가 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111) 내부로 유동하여 채워지게 되는데 이 경우 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111)의 형상이 역삼각형 형상으로 이루어져, 상기 중공형 블랭크(100)의 하 부가 역삼각형 형상으로 변형하여 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111)에 의해 움직이지 않게 됨으로써 성형성이 향상된다. 상기 핀 가이드 공(12)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(1)의 가장자리에 대향되게 한쌍이 형성되고, 상기 하부금형(1)을 관통하여 형성된다. 그러나 상기 핀 가이드 공(12)의 위치는 도 5에 도시된 위치에 한정되는 것이 아니라 한 쌍의 핀 가이드 공(12)이 대향되게 위치하는 한 상기 하부금형(1)의 어느 위치에든 형성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부금형(2)은 원반 형상으로 형성되고 중공형 랙바(200)의 상부를 성형하는 상부 캐비티(21)와, 핀 가이드 공(22)을 포함한다. 이때, 상기 상부 캐비티(21)에는 도 4의 확대도에 되시된 바와 같이 상기 중공형 랙바(200)의 랙기어(210)와 대응하는 형상의 랙기어 성형부(211)가 형성된다. 상기 핀 가이드 공(22)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부금형(2)의 가장자리에 대향되게 한쌍이 형성되고, 상기 상부금형(2)을 관통하여 형성된다. 그러나 상기 핀 가이드 공(22)의 위치는 도 4에 도시된 위치에 한정되는 것이 아니라 한 쌍의 핀 가이드 공(22)이 대향되게 위치하는 한 상기 상부금형(2)의 어느 위치에든 형성될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 삽입봉(3)은 원형의 단면을 가진 봉으로서 그 단면적이 어느 한 방향으로 갈수록 점차 줄어드는 테이퍼진 형상으로 이루어진다. 즉 상기 삽입봉(3)의 외주면(31)은 길이방향으로 일정한 경사를 갖도록 형성되는데, 이는 중공형 랙바(200)를 성형한 후 상기 삽입봉(3)이 중공형 랙바(200)로부터 쉽게 제거될 수 있도록 하기 위함이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 위치결정핀(4)은 상기 하부금형(1)의 핀 가이드 공(12) 및 상기 상부금형(2)의 핀 가이드 공(22)을 관통하여 상기 상부금형 (2) 및 상기 하부금형(1)에 동시에 삽입되는데, 상기 위치결정핀(4)의 작용으로 인하여 상기 상부금형(2)과 상기 하부금형(1)의 정확한 위치가 가이드되어 중공형 랙바(200)의 랙기어(210) 정밀도가 보장된다.

이하에서는 본 발명에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7을 참조하면, 중공형 랙바 냉간단조 방법은 중공형 블랭크에 삽입봉을 삽입하는 단계(S1)와, 중공형 랙바를 성형하는 단계(S2)와, 중공형 랙바로부터 삽입봉을 제거하는 단계(S3)를 포함한다.

상기 단계(S1)는 도 8에 도시된 중공형 블랭크(100)에 형성된 중공(110)에 도 9에 도시된 삽입봉(3)을 삽입하는 단계이며, 도 10은 상기 중공형 블랭크(100)에 상기 삽입봉(3)이 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도6을 더불어 참조하면, 상기 단계(S2)는 도 10에 도시된 삽입봉(3)이 삽입된 중공형 블랭크(100)를 하부금형(1)에 위치시키고 상부금형(2)이 하강하여 상기 삽입봉(3)이 삽입된 상기 중공형 블랭크(100)를 가압함으로써, 랙기어(210)를 포함하며 상기 랙기어(210)에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바(200)를 성형하는 단계이다. 이때, 상기 하부금형(1)에 형성된 역삼각형 형상의 뒤틀림 방지 성형홈(111)이 존재함으로 인해 중공형 랙바(200) 성형시 상기 하부금형(1)에 위치되는 삽입봉(3)이 삽입된 중공형 블랭크(100)에 대해 상부금형(2)이 하강하여 압력을 가할때 상기 중공형 블랭크(100)의 금속재료가 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111) 내부로 유동하여 채워지게 되며, 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111)의 형상이 역삼각형 형상으로 이루어져, 상기 중공형 블랭크(100)의 하부가 역삼각형 형상으로 변형하여 상기 뒤틀림 방지 성형홈(111)에 의해 움직이지 않게 됨으로써 성형성의 향상이 있게된다.

한편, 상기 상부금형(2)에 형성된 랙기어 성형부(211)에 의해 중공형 랙바(200)에는 상기 랙기어 성형부(211)에 대응하는 형상의 랙기어(210)가 형성된다. 이때, 상기 랙기어 성형부(211)에 의해 냉간단조 방법으로 랙기어(210)가 성형됨으로써 상기 랙기어(210)의 정밀도가 유지되고, 상기 랙기어(210)에서의 금속의 흐름이 유지되어 상기 랙기어(210)의 강도 및 내구성이 향상된다. 상기 하부금형(1)의 핀 가이드 공(12) 및 상기 상부금형(2)의 핀 가이드 공(22)을 관통하여 상기 상부금형(2) 및 상기 하부금형(1)에 동시에 삽입되는 상기 위치결정핀(4)의 작용으로 인하여 상기 상부금형(2)과 상기 하부금형(1)의 정확한 위치가 가이드되어 중공형 랙바(200)의 랙기어(210) 정밀도가 보장된다.

상기 단계(S3)는 상기 단계(S2)에 의해 성형된 중공형 랙바(200)에 여전히 삽입되어 있는 삽입봉(3)을 제거하는 단계이다. 이때, 상기 삽입봉(3)은 그 외주면(31)이 길이방향으로 일정한 경사를 갖도록 테이퍼진 형상으로 이루어지는데, 이러한 상기 삽입봉(3)의 테이퍼진 형상으로 인하여 상기 단계(S2)에 의해 성형된 중 공형 랙바(200)로부터 상기 삽입봉(3)을 쉽게 제거할 수 있게 된다. 이때, 상기 삽입봉(3)을 제거함에 있어서는 유압을 이용하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상술한 단계들을 거쳐 최종적으로 완성된 중공형 랙바(200)는 냉간단조 방법에 의해 성형됨으로써 랙기어(210)의 정밀도가 유지되고, 상기 랙기어(210)에서의 금속의 흐름이 유지되어 상기 랙기어(210)의 강도 및 내구성이 향상된다. 또한, 상기 중공형 랙바(200)에는 중공(230)이 형성되어 상기 중공(230)으로 인한 중량의 혁신적인 절감이 이루어져 상기 중공형 랙바(200)에 대한 제조 비용이 혁신적으로 절감되게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 중공형 랙바를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치를 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 상부금형을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 하부금형을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 하부금형에 형성된 뒤틀림 방지 성형홈을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 방법의 흐름도.

도 8은 중공형 블랭크를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형 랙바 냉간단조 장치에 적용된 삽입봉을 나타낸 도면.

도 10은 중공형 블랭크에 삽입봉이 삽입된 상태를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하부금형 2 : 상부금형

3 : 삽입봉 4 : 위치결정핀

11 : 하부 캐비티 12 : 핀 가이드 공

111 : 뒤틀림 방지 성형홈 21 : 상부 캐비티

22 : 핀 가이드 공 211 : 랙기어 성형부

100 : 중공형 블랭크 200 : 중공형 랙바

Claims (12)

1. 중공형 블랭크에 삽입봉을 삽입하는 단계(S1);

   삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 하부금형의 뒤틀림 방지 성형홈에 위치시키고, 중공형 랙바에 성형되는 랙기어와 대응하는 형상의 랙기어 성형부가 형성된 상부금형이 하강하여 삽입봉이 삽입된 상기 중공형 블랭크를 가압함으로써, 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 단계(S2); 및

   상기 중공형 랙바로부터 삽입봉을 제거하는 단계(S3)를 포함하며,

   상기 상부금형과 상기 하부금형에는 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 관통하는 위치결정핀이 삽입된 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 삽입봉은 상기 단계(S3)에서 상기 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 뒤틀림 방지 성형홈은 역삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 방법.
6. 삭제
7. 중공형 블랭크가 위치되는 하부금형과, 상기 중공형 블랭크에 삽입되는 삽입봉과, 상기 하부금형에 위치한 중공형 블랭크를 가압하여 랙기어를 포함하며 상기 랙기어에서 금속재료의 흐름이 유지되는 중공형 랙바를 성형하는 상부금형과, 상기 상부금형 및 상기 하부금형을 관통하는 위치결정핀을 포함하며,

   상기 하부금형에는 뒤틀림 방지 성형홈이 형성되고, 상기 상부금형에는 상기 중공형 랙바에 성형되는 랙기어와 대응하는 형상의 랙기어 성형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 삽입봉은 상기 중공형 랙바로부터 쉽게 제거될 수 있도록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 7항에 있어서,

    상기 뒤틀림 방지 성형홈은 역삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 중공형 랙바 냉간단조 장치.
12. 삭제

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