KR20060032903A - 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치 - Google Patents

스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조단계는 파이프의 일단부 외경을 축소시키기 위하여 소정 형상의 성형홈이 형성된 공구를 파이프의 길이방향으로 가압하여 압출가공하는 단계와; 상기 파이프의 축소된 일단부 외주면이 다단으로 성형되도록 압출가공하는 단계;로 이루어지며, 그 구성은 본체와; 파이프를 고정 및 이송하기 위한 이송부와; 상기 이송부에 고정되는 파이프의 양단을 소정의 형상으로 성형하기 위하여 압출가공하는 가공부;를 포함하여 구성되어, 스티어링 샤프트를 생산함에 있어 생산시간과 공정을 단축하고 여러 단계의 생산공정이 하나의 장비에서 완료될 수 있는 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.
스티어링 샤프트, 압출가공

Description

스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치{Method for making steering shaft and making steering shaft device}
도 1은 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조단계를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 사시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 이송부와 가공부의 사시도, 부분 절개 사시도 및 측단면도.
도 6a 내지 6e는 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 작동을 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
본체 : 100 구동장치 : 110
제어장치 : 120 이송부 : 200
프레임 : 210 클램프 : 220
하부클램프 : 221 상부클램프 : 223
피더 : 230 제 1 이송수단 : 240
가공부 : 300 공구 : 310
제 2 이송수단 : 320
본 발명은 자동차의 조향장치에 적용되는 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 스티어링 휠의 조작력을 스티어링 기어에 전달하는 샤프트를 제작함에 있어서 압출공법을 이용하는 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 것으로 운전자의 조작력을 조향기어와 링크로 전달하기 위한 조작기구와, 상기 조작기구의 회전을 대략 20:1로 감속하여 조작력을 크게 하는 조향기어 및 조향기어의 작동을 앞바퀴에 전달하는 링크기구로 구분된다. 여기서, 상기 조작기구는 스티어링 휠, 스티어링 샤프트 및 칼럼 기구로 구성되고, 상기 조향기어 랙과 피니언의 구조로 구성되며, 상기 링크기구는 상기 조향기어의 랙과 연결되는 타이로드 및 너클 암 등으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성되는 조향장치 중 스티어링 샤프트는 스티어링 휠의 조작력을 조향기어에 전달하는 수단으로 상단부에는 스티어링 휠이 장착되고, 하단부에는 조향기어가 연결되도록 구성되며, 상단 측부에는 차량의 도난을 방지하기 위한 록킹홈이 형성된다. 또한, 상기 스티어링 샤프트는 상측으로 갈수록 외경이 작아지는 다단의 파이프형상으로, 일측 단부 내주면에는 세레이션이 형성된다.
이때, 상기와 같은 형상의 스티어링 샤프트를 제작하기 위하여, 소정의 길이 로 절단된 파이프형상의 원자재를 다단의 외경으로 성형하기 위한 스웨이징 성형기와, 다단의 외경으로 성형된 샤프트의 일측 단부 내주면에 세레이션을 형성시키기 위한 별도의 장비가 요구된다.
이와 같은 종래의 스티어링 샤프트는 각 부분의 형상을 성형하기 위한 다수개의 장비가 요구되므로 각 장비를 구비하기 위해서는 경제적인 부담이 크고, 여러 장비를 거쳐 제작되므로 제작시간과 공정이 증가되어 생산성도 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 스티어링 샤프트를 생산함에 있어 생산시간과 공정을 단축하고 여러 단계의 생산공정이 하나의 장비에서 완료될 수 있는 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링 샤프트의 제조방법은, 파이프의 일단부 외경을 축소시키기 위하여 소정 형상의 성형홈이 형성된 공구를 파이프의 길이방향으로 가압하여 압출가공하는 단계와; 상기 파이프의 축소된 일단부 외주면이 다단으로 성형되도록 압출가공하는 단계;로 이루어진다.
그리고, 본 발명에 의한 스티어링 샤프트의 제조장치는, 본체와; 파이프를 고정 및 이송하기 위한 이송부와; 상기 이송부에 고정되는 파이프의 양단을 소정의 형상으로 성형하기 위하여 압출가공하는 가공부;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 이송부는 상기 파이프의 일부가 삽입 가능하도록 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 일정 간격을 두고 서로 이격되는 다수개의 홈이 구비되는 하부클램프와; 상기 하부클램프와 맞물려 상기 파이프를 고정하도록 수직방향으로 이송 가능하며, 하부클램프의 상부에 마련되는 상부클램프와; 상기 파이프의 길이방향으로 상기 하부클램프 양측에 마련된 2개의 수직플레이트와, 이들 수직플레이트를 일체로 이동 가능하게 연결시키는 수평플레이트를 포함하고, 파이프의 일부가 삽입 가능하도록 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 일정 간격을 두고 서로 이격되는 다수개의 홈이 수직플레이트의 상면에 형성되는 피더와; 상기 하부클램프의 홈에 안착된 상기 파이프를 이송시키기 위하여 상기 피더를 상하방향 및 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 이송하는 제 1 이송수단;을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조단계를 도시한다.
본 발명 스티어링 샤프트의 제조방법은, 파이프(P)의 일단부 외경을 축소시키기 위하여 소정 형상의 성형홈이 형성된 공구를 파이프의 길이방향으로 가압하여 압출가공하는 단계와, 상기 파이프(P)의 축소된 일단부 외주면이 다단으로 성형되도록 압출가공하는 단계로 이루어진다.
또한, 스티어링 휠의 조작력이 조향기어로 손실없이 전달되도록 압출가공이 완료된 파이프(P)의 외경에 길이방향으로 형성되는 세레이션(S)을 가공하기 위한 단계가 추가로 구비된다. 이때, 상기 세레이션(S)을 가공하기 위한 단계에 사용되 는 가공법은 압출가공법이다.
도 2는 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 이송부와 가공부의 사시도, 부분 절개 사시도 및 측단면도이다.
본 발명 스티어링 샤프트의 제조장치는 본체(100)와, 파이프를 고정 및 이송하기 위한 이송부(200)와, 상기 이송부(200)에 고정되는 파이프(P)의 양단을 소정의 형상으로 성형하기 위하여 압출가공하는 가공부(300)를 포함하여 구성된다.
상기 본체(100)는 상기 이송부(200)와 가공부(300)가 상면에 구비되며, 이송부(200)와 가공부(300)를 구동하기 위한 구동장치(110)와 스티어링 샤프트 제조장치 전체의 동작을 제어하기 위한 제어장치(120)를 포함한다. 이때, 상기 구동장치(110)와 제어장치(120)는 일반적인 유압파워팩과 컨트롤패널로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 본체(100)는 소정 높이의 단턱부(130)가 형성되어 상기 이송부(200)와 가공부(300)가 설치되는 상단부(131)와 상기 구동부(110)가 설치되는 하단부(133)로 구분되며, 구동부(110)에서 발생된 유압을 이송부(200)와 가공부(300)로 전달하기 위한 유압라인(135)이 단턱부(130)의 수직벽면을 관통하도록 형성되어 외부로 노출되던 유압라인(135)을 본체(100) 내부에 배치할 수 있다.
이하, 본 발명 스티어링 샤프트의 제조장치에 관한 이해가 좀 더 용이하도록 상기 이송부(200)와 가공부(300) 측을 전면이라 하고 상기 구동장치(110) 측을 후면이라 하여 설명하도록 한다.
상기 이송부(200)는 상기 본체(100)의 상면에 구비되는 프레임(210)과, 일정한 크기로 절단된 파이프(P)를 가공하기 위하여 고정하는 클램프(220)를 포함한다. 또한, 상기 파이프(P)를 본체의 전후방향과 동일한 방향과 동일한 방향인 파이프의 진행방향으로 이송하는 피더(230)와, 상기 피더(230)를 구동하는 제 1 이송수단(240)으로 구성된다.
상기 프레임(210)은 한 개의 상면부재(211)와 두 개의 측면부재(213)로 구성되어 사각의 터널형상으로 형성되며, 상기 본체(100)의 전후방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성된다. 또한, 상기 상면부재(211)와 측면부재(213)의 중심부에는 일정한 크기의 관통공(215a,215b)이 각각 형성된다.
상기 클램프(220)는 상기 프레임(210) 내부에 구비되는 하측클램프(221)와 상기 하측클램프(221) 상부에 위치되는 상측클램프(223)로 구성된다. 상기 하측클램프(221)는 전단면 형상이 사각형이고 상기 프레임(210)의 길이방향과 동일한 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되며, 상면에는 상기 파이프(P)의 일부가 삽입 가능하도록 오목한 형상의 홈(225)이 파이프(P)의 진행방향으로 다수개가 서로 이격되어 형성되어 상기 본체(100)의 상단부(131) 상면에 결합된다. 상기 상부클램프(223)는 상기 하부클램프(221)의 상면과 맞물린 상태에서 상기 파이프(P)를 고정할 수 있도록 하부클램프(221)의 상면과 접하는 하면에 오목한 형상의 홈(225)이 파이프(P)의 진행방향으로 다수개가 서로 이격되어 형성된다. 또한, 상기 상부클램프(223)가 상하방향으로 이송 가능하도록 제 1 실린더(227)에 결합되며, 상기 제 1 실린더(227)는 상기 상면부재(211)의 관통공(215)에 결합된다.
상기 피더(230)는 전체적인 형상이"ㅛ"자형으로 한 개의 수평플레이트(231)와 두 개의 수직플레이트(233)로 구성되어지되, 상기 두 개의 수직플레이트(233)는 사이에 홈이 형성되도록 일정한 간격으로 이격된다. 또한 상기 수직플레이트(233)가 수평플레이트(231)와 직교할 수 있도록 수직플레이트(233) 각각의 외측에 앵글(235)이 구비된다.
여기서, 상기 수평플레이트(231)와 수직플레이트(233)는 상기 앵글(235)에 의해 접합되어 일체형으로 형성되며, 수직플레이트(233) 사이의 수평플레이트(233)중심부에는 상기 하부클램프(221)가 삽입되도록 사각홀(237)이 형성된다. 이때, 상기 사각홀(237)은 상기 피더(230)가 파이프(P)의 진행방향으로 이송 가능하도록 본체(100)의 전후방향으로 소정의 길이만큼 더 크게 형성된다.
한편, 상기 수직플레이트(233)의 상단에는 상기 파이프(P)의 일부가 삽입 가능하도록 오목한 형상의 홈(239)이 파이프(P)의 진행방향으로 다수개 형성되어지되, 파이프(P)의 이송이 가능하도록 상기 상하부클램프(223,221)의 홈(225)보다 많은 수의 홈(239)이 형성되며, 이들 홈은 상기 상하부클램프(223,221)의 홈(225)과 동일한 간격으로 이격되어 형성된다.
상기 제 1 이송수단(240)은 상기 파이프(P)가 현재 안착된 하부클램프(221)의 홈(225)에서 인접한 홈(225)으로 이송되도록 상기 피더(230)를 상하방향 또는 파이프의 진행방향으로 이송하기 위한 것으로, 피더(230)의 하부에 구비되어 피더(230)를 상하방향으로 안내 및 이송하기 위한 수직이송수단(241)과, 상기 수직이송수단(241)의 하부에 위치되며 상기 본체(100)의 상단부(131)에 결합되어 피더(230) 를 파이프의 진행방향으로 안내 및 이송하기 위한 수평이송수단(243)으로 구성된다. 이때, 상기 수직이송수단(241)은 이송플레이트(245) 상에 위치되고, 상기 이송플레이트(245)는 수평이송수단(243)에 의해 이송된다.
상기 수직이송수단(241)은 상기 수평플레이트(231)와 이송플레이트(245) 사이에 구비되며, 상기 피더(230)를 상승시키기 위한 실린더(C1)와, 피더(230)의 이송방향을 수직방향으로 안내하기 위한 가이드(G1)로 구성된다. 또한, 상기 수평이송수단(243)은 상기 이송플레이트(245)의 하부에 구비되어 상기 본체(100)의 상부로 돌출되는 프레임(140)과 결합되며, 이송플레이트(245)를 이송시키기 위한 실린더(C2)와, 이송플레이트(245)의 이송방향을 파이프(P)의 진행방향과 동일한 방향으로 안내하기 위한 가이드(G2)로 구성된다.
상기 가공부(300)는 상기 파이프(P)의 일측 끝단을 소정의 형상으로 압출가공하기 위한 공구(310)와, 상기 공구(310)를 파이프(P)의 길이방향으로 이송하기 위한 제 2 이송수단(320)으로 구성된다.
상기 공구(310)는 상기 제 1 이송수단(240)에 의해 연속적으로 이송되는 파이프(P)의 단부를 가공하기 위한 것으로, 소정의 외경으로 형성되는 상기 파이프(P)의 일단을 다단의 형상으로 압출가공하는 제 1 공구(311)와, 파이프(P)의 외경이 축소된 일단 외측에 세레이션(S)을 성형하는 제 2 공구(313)와, 파이프(P)의 타단 구비되어 상기 제 1 및 제 2 공구의 이송시 반대방향에서 이송되어 압출가공이 가능하도록 제 1 및 제 2 공구와 동일축선 상에 위치되는 제 3 공구(315)로 구성된다. 또한, 다수개의 공구(310)가 동시에 이송되도록 플레이트 형상의 공구대(317) 가 구비된다.
상기 제 2 이송수단(320)은 일면에 다수개의 공구(310)가 결합되는 공구대(317)를 상기 파이프(P)의 축방향으로 안내 및 이송하기 위한 것으로, 가이드(G3)와 실린더(C3)로 구성된다. 상기 가이드(G3)에 의해 안내되어 이송되는 상기 공구(310)는 이송과정에서 상기 수직부재(213)의 관통공(215)을 통과하여 상기 파이프의 양단과 접촉하게 된다.
상기 공구(310)와 제 2 이송수단(320)은 상기 파이프(P)의 양측에 각각 구비되는 바, 양측에서 이송되는 공구(310)의 속도 및 압력이 상이하거나 동일축선 상에 있지 않을 경우, 파이프(P)가 일방향으로 밀려나거나 가공위치를 벗어나 가공불량이 발생되므로 공구(310)와 제 2 이송수단(320)은 파이프(P)의 양단에서 동일한 거리로 이격되도록 결합된다. 또한, 상기 제 2 이송수단(320)의 이송속도 및 인가되는 압력도 동일하도록 제작된다.
한편, 공구(310)의 형상과 개수는 축소되는 단부의 형상 및 단수에 따라 다양하게 변경시킬 수 있다.
본 발명에 의한 스티어링 샤프트 제조장치의 작동을 설명하는 도시하는 도 6a 내지 6e을 참조하여 살펴보면, 하부클램프(221)의 상면에 형성된 홈(225) 중에서 제 1 공구(311)에 대응하는 위치, 즉 전방측 홈(225)에 파이프(P)가 안착된 최초의 상태에서 제 1 공구(311)에 의한 압출가공이 완료되면 상부클램프(223)가 상승하게 된다(도 6a). 상기 상부클램프(223)가 상승된 상태에서 수직이송수단(241)이 작동하여 피더(230)를 상승시키면 피더(230)는 파이프(P)를 상승시키게 되고(도 6b), 수평이송수단(243)이 작동하여 피더(230)를 파이프의 진행방향으로 인접한 홈(225)까지 이송시키면 파이프(P)는 상기 인접한 홈(225)의 상부에 위치하게 된다(도 6c). 그 후, 상기 수직이송수단(241)이 다시 작동하여 피더(230)를 하강시키면 파이프(P)는 상기 인접한 홈(225)에 삽입되도록 하강하게 되고, 상부클램프(223)가 하강하여 파이프(P)를 고정하게 된다(도 6d). 파이프(P)가 고정됨에 따라 도면에 도시되지 않은 제어장치는 제 2 이송수단(320)의 실린더(C3)를 동작시켜 공구대(317)를 파이프(P)의 축방향으로 이송시키게 되고, 공구(310)가 파이프(P)의 끝단과 접함과 동시에 제 2 공구(313)에 의한 제 2 압출가공이 시작된다.
제 2 압출가공이 완료된 파이프(P)는 상술한 바와 동일한 이송동작을 거쳐 제 3 공구(315)와 동일축선 상에 위치하게 되고, 상기 제 3 공구(313)에 의해 세레이션 성형가공이 시작된다.
한편, 파이프가 전방측 홈에서 인접한 다음 홈으로 이송될 때, 전방측 홈에는 새로운 파이프가 안착되고, 상기와 같은 동작이 반복됨으로써 파이프(P)를 연속적으로 이송 및 가공할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명 스티어링 샤프트의 제조방법 및 장치는, 여러 단계의 생산 공정이 하나의 장비에서 연속적으로 가공되므로 생산시간과 공정을 단축할 수 있으며, 생산시간과 공정이 단축됨에 따라 투입되는 인건비도 감소시킬 수 있어 경제적으로도 유리하다.

Claims (9)

  1. 파이프의 일단부 외경을 축소시키기 위하여 소정 형상의 성형홈이 형성된 공구를 파이프의 길이방향으로 가압하여 압출가공하는 단계와;
    상기 파이프의 축소된 일단부 외주면이 다단으로 성형되도록 압출가공하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    압출가공이 완료된 파이프의 외경에 길이방향으로 형성되는 세레이션을 가공하는 단계가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세레이션을 성형하기 위한 단계는 압출가공법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조방법.
  4. 스티어링 샤프트 제조장치에 있어서,
    본체와;
    파이프를 고정 및 이송하기 위한 이송부와;
    상기 이송부에 고정되는 파이프의 양단을 소정의 형상으로 성형하기 위하여 압출가공하는 가공부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 파이프의 일부가 삽입 가능하도록 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 일정 간격을 두고 서로 이격되는 다수개의 홈이 구비되는 하부클램프와;
    상기 하부클램프와 맞물려 상기 파이프를 고정하도록 수직방향으로 이송 가능하며, 하부클램프의 상부에 마련되는 상부클램프와;
    상기 파이프의 길이방향으로 상기 하부클램프 양측에 마련된 2개의 수직플레이트와, 이들 수직플레이트를 일체로 이동 가능하게 연결시키는 수평플레이트를 포함하고, 파이프의 일부가 삽입 가능하도록 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 일정 간격을 두고 서로 이격되는 다수개의 홈이 수직플레이트의 상면에 형성되는 피더와;
    상기 하부클램프의 홈에 안착된 상기 파이프를 이송시키기 위하여 상기 피더를 상하방향 및 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 이송하는 제 1 이송수단;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 이송수단은,
    상기 피더가 상하방향 및 파이프의 길이방향에 수직인 방향으로 이송되도록 복수개의 실린더와 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가공부는,
    상기 파이프의 양끝단을 소정의 형상으로 압출가공하기 위한 공구와;
    상기 공구를 상기 파이프의 축방향으로 이송하기 위한 제 2 이송수단;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부클램프에 형성된 홈은 3개이고,
    상기 공구는, 상기 파이프의 단부를 다단으로 압출가공하는 제 1 공구와, 상기 파이프의 외경이 축소된 일단 외측에 세레이션을 성형하는 제 2 공구와, 상기 파이프의 타단에 구비되어 상기 1,2 공구와 동일축 선상에 위치되는 제 3 공구를 포함하며, 이들 공구는 상기 홈과 대응되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 이송수단은,
    상기 공구를 상기 파이프의 길이방향으로 안내 및 이송하기 위한 가이드와 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 샤프트의 제조장치.
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