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KR20230122115A - 이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 제조 방법에 의해제조된 이음매 부재를 이용하여 각도 위치 유지 장치를 제조하는 방법 - Google Patents

이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 제조 방법에 의해제조된 이음매 부재를 이용하여 각도 위치 유지 장치를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20230122115A
KR20230122115A KR1020237024660A KR20237024660A KR20230122115A KR 20230122115 A KR20230122115 A KR 20230122115A KR 1020237024660 A KR1020237024660 A KR 1020237024660A KR 20237024660 A KR20237024660 A KR 20237024660A KR 20230122115 A KR20230122115 A KR 20230122115A
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KR
South Korea
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female
male
joint member
engaging portion
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020237024660A
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English (en)
Inventor
다로 이소베
Original Assignee
가부시키가이샤 오리진
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 오리진 filed Critical 가부시키가이샤 오리진
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Abstract

본 발명은, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금에 의해 고품질 또한 용이하게 제조할 수 있는, 신규의 제조 방법을 제공한다. 수형 걸어맞춤부(10)를 구비한 수형 부재(14)와 암형 걸어맞춤부(12)를 구비한 암형 부재(16)를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에, 수형 부재(14)와 암형 부재(16)를 상대 회전 불가능하게 조합한다.

Description

이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재를 이용하여 각도 위치 유지 장치를 제조하는 방법
본 발명은, 이음매 부재, 특히 수형 걸어맞춤부(雄係合部) 및 암형 걸어맞춤부(雌係合部)가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재를 이용하여 각도 위치 유지 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
하기 특허문헌 1에는, 전동 모터와 같은 입력측 기기로부터의 회전 토크를 차량의 해치백과 같은 출력측 기기에 전달하는 샤프트에 장착되어, 입력측 기기의 구동을 정지해도 출력측 기기의 각도 위치가 홀딩되는 각도 위치 유지 장치가 개시되어 있다. 이러한 각도 위치 유지 장치에 있어서는, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되면, 샤프트는 제동 토크 부여 수단이 구비하는 소요(所要) 제동 토크에 저항하여 회전하고, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되지 않을 때는, 샤프트는 상기 소요 제동 토크에 의해 홀딩된다.
일본국 특허 제6815567호 공보
상기 특허문헌 1에 개시된 각도 위치 유지 장치에 있어서는, 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트가 출력측 기기에 직접적으로 접속되어 있었지만, 입력측 기기 및 출력측 기기의 구성에 따라서는, 입력측 기기 및 출력측 기기의 양쪽에 회전을 전달하는 샤프트가 설치되고, 양(兩) 샤프트를 각도 위치 유지 장치로 접속, 즉 각도 위치 유지 장치에 이음매로서의 기능을 갖게 하여, 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트와 출력측 기기로부터 연장되는 샤프트를 간접적으로 접속하는 것이 필요해지는 경우가 있다. 여기에서, 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트 및 출력측 기기로부터 연장되는 샤프트가 모두 암형 피걸어맞춤부(被係合部)를 구비하고 있는 경우에는, 양 암형 피걸어맞춤부와 걸어맞춤되는 수형 걸어맞춤부를 구비한 이음매 부재를, 양 샤프트가 모두 수형 피걸어맞춤부를 구비하고 있는 경우에는, 양 수형 피걸어맞춤부와 걸어맞춤되는 암형 걸어맞춤부를 구비한 이음매 부재를 준비함으로써 양 샤프트를 접속할 수 있다. 한편, 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트 및 출력측 기기로부터 연장되는 샤프트가 암형 피걸어맞춤부 및 수형 피걸어맞춤부를 상호 구비하고 있는 경우에는, 상기 수형 걸어맞춤부 및 상기 암형 걸어맞춤부가 동축상에 각각 배치된 이음매 부재를 준비할 필요가 있다.
또, 상기 특허문헌 1에 개시된 각도 위치 유지 장치가 구비하는 제동 토크 부여 수단은 코일 스프링으로서, 이것은, 내측을 상기 샤프트가 관통하는 내륜의 외주면(外周面)에 장착되어 있다. 그리고, 내륜은 코일 스프링의 조임력에 기인한 제동 토크에 저항하여 회전, 즉 내륜은 코일 스프링에 대해 슬라이딩한다. 그 때문에, 내륜은 내마모성을 포함하는 상당한 강도를 가질 필요가 있어, 분말야금(powder metallurgy)에 의해 제조된다.
그런데, 상술한 이음매 부재, 즉 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상에 각각 배치된 이음매 부재를 상기 특허문헌 1에 개시된 각도 위치 유지 장치의 내륜으로서 사용하는 경우에는, 이음매 부재에는 코일 스프링을 장착하기 위한 원통 형상부를 설치할 필요가 있는 점에서, 수형 걸어맞춤부와 암형 걸어맞춤부를 동축상의 축 방향의 동일한 위치에 배치할 수 없어, 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치할 필요가 있다. 이러한 이음매 부재(내륜)를 분말야금에 의해 일체적으로 제조하려면, 후에 도면을 참조하여 상술하는 바와 같이, 축 방향으로 연재(延在)하는 바닥이 있는 오목부를 구비한 암형 금형과, 이 암형 금형 내로 진입 가능한 수형 금형에 의해 구성되는 성형 금형이 이용된다. 수형 금형에는 암형 걸어맞춤부를 규정하기 위해 축 방향으로 돌출하는 돌기가 설치되어 있다. 이와 같은 성형 금형을 이용하여 이음매 부재를 제조하려면, 암형 금형의 내측에 분말을 충전한 후에 수형 금형을 암형 금형 내로 진입시켜 분말을 압축함으로써 성형체를 형성하고, 그 후에 이러한 성형체를 성형 금형으로부터 취출(取出)하여 소결한다.
그런데, 상술한 바와 같이 하여 이음매 부재를 성형 금형으로 성형할 때, 보다 상세하게는, 수형 금형을 암형 금형 내로 진입시켜 분말을 압축할 때에는, 수형 금형의 누름면(押壓面)(하면)에 축 방향으로 돌출하는 돌기가 설치되어 있고, 이러한 돌기의 외주면이 암형 걸어맞춤부를 규정하는 것에 기인하여, 이하와 같은 문제가 발생한다. 즉, (1) 돌기의 자유단면에는 상기 압축에 의한 축 방향 하중이 집중되기 때문에 돌기는 좌굴(坐屈)하기 쉬워, 수형 금형은 상당한 강도를 가질 필요가 있다, (2) 돌기의 앞쪽에 존재하는 분말의 일부는 축 방향이 아닌 지름 방향 바깥쪽으로 강제되는 점에서 분말의 유동성이 양호하지 않아, 수형 금형을 암형 금형 내로 진입시킬 때에 과대한 저항이 발생, 즉 수형 금형을 암형 금형 내로 진입시키는 데에 과대한 힘을 필요로 한다, (3) 돌기의 앞쪽에 존재하는 분말만이 비교적 고밀도로 압축되기 때문에, 성형체를 구성하는 분말의 밀도 분포에 불균일이 발생하여, 소결했을 때에 크랙이 발생한다.
또, 상술한 이음매 부재, 즉, 수형 걸어맞춤부와 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 고강도로 제조하는 다른 방법으로서, 금속 블록으로부터 깎아내는 방법도 생각되지만, 이러한 방법은 제조 효율 및 코스트의 관점에서 현저하게 불리하여, 현실적이지 않다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 주된 기술적 과제는, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금에 의해 고품질 또한 용이하게 제조할 수 있는, 신규의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 예의 검토의 결과, 수형 걸어맞춤부를 구비한 수형 부재와 암형 걸어맞춤부를 구비한 암형 부재를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에, 수형 부재와 암형 부재를 상대 회전 불가능하게 조합함으로써, 상기 주된 기술적 과제를 달성할 수 있는 것을 찾아냈다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 주된 기술적 과제를 달성하는 이음매 부재의 제조 방법으로서, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재의 제조 방법에 있어서,
상기 수형 걸어맞춤부 및 걸림고정부(係止部)를 구비한 수형 부재와, 상기 암형 걸어맞춤부 및 피걸림고정부를 구비한 암형 부재를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에,
상기 걸림고정부와 상기 피걸림고정부를 걸림고정시켜 상기 수형 부재와 상기 암형 부재를 상대 회전 불가능하게 조합하는 것을 특징으로 하는 이음매 부재의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 수형 걸어맞춤부 및 상기 암형 걸어맞춤부는 모두 기어 형상이다. 이 경우에는, 상기 수형 걸어맞춤부의 피치원 직경은 상기 암형 걸어맞춤부의 피치원 직경 이하인 것이 적합이다. 또한, 상기 수형 걸어맞춤부는 수형 세레이션, 상기 암형 걸어맞춤부는 암형 세레이션인 것이 좋다. 상기 수형 부재에는 상기 수형 걸어맞춤부의 일단이 고정된 플랜지부가, 상기 암형 부재에는 상기 플랜지부를 수용하는 오목부가 각각 설치되고, 상기 걸림고정부는 상기 플랜지부의 외주면에 있어서 지름 방향 바깥쪽으로 돌출하는 돌기인 동시에, 상기 피걸림고정부는 상기 오목부의 내주면(內周面)에 있어서 상기 돌기가 끼워맞춤되는 몰입부인 것이 적합하다. 입력측 기기 및 출력측 기기를 상호 접속하는 이음매 부재와, 상기 이음매 부재에 소요 제동 토크를 부여하는 제동 토크 부여 수단을 구비하고, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되면, 상기 이음매 부재는 상기 소요 제동 토크에 저항하여 회전하고, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되지 않을 때는, 상기 이음매 부재는 상기 소요 제동 토크에 의해 홀딩되는 각도 위치 유지 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 이음매 부재를 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 이 경우에는, 상기 이음매 부재의 적어도 상기 암형 부재를 고정의 하우징의 내측에 배치해, 상기 이음매 부재를, 상기 하우징이 구비하는 단판(端板) 및 상기 하우징에 장착되는 실드에 의해 축 방향의 양측에서 지지하는 것이 좋다. 또, 상기 제동 토크 부여 수단은 코일 스프링으로서, 선재(線材)가 나선상으로 권회(卷回)된 권회부와 상기 권회부로부터 상기 선재가 지름 방향 바깥쪽으로 연장되어 나오는 후크부를 구비하고, 자유 상태에서의 상기 권회부의 내경(內徑)은 상기 이음매 부재의 상기 암형 부재의 외경(外徑)보다도 작으며, 상기 코일 스프링은, 상기 권회부가 확경(擴徑)된 상태로 상기 암형 부재의 외주면에 장착되고, 상기 후크부는 상기 하우징의 내주면에 형성된 후크 홈에 끼워맞춰져, 상기 코일 스프링은 상기 하우징에 대해 회전 불능이며, 상기 이음매 부재가 회전하면, 상기 후크 홈 내에서 상기 후크부가 상기 코일 스프링의 풀림 방향으로 밀리는 것이 좋다.
본 발명에 의하면, 수형 걸어맞춤부를 구비한 수형 부재와 암형 걸어맞춤부를 구비한 암형 부재를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에 수형 부재와 암형 부재를 상대 회전 불가능하게 조합함으로써 이음매 부재가 제조되기 때문에, 수형 금형의 누름면에 축 방향으로 돌출하는 돌기를 설치하는 일 없이 암형 부재를 성형할 수 있다. 이것에 의해, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금으로 일체적으로 제조하는 경우에 발생하는 상기 문제에 직면하는 일 없이, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금에 의해 고품질 또한 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따라 구성되는 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재를 이용한 각도 위치 유지 장치의 적합 실시형태의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치를 구성부품마다 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치의 이음매 부재를 구성하는 수형 부재를 단체(單體)로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치의 이음매 부재를 구성하는 암형 부재를 단체로 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치의 하우징을 단체로 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치의 실드를 단체로 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 1에 나타내는 각도 위치 유지 장치의 이음매 부재를 일체적으로 성형하는 경우의 성형 금형을 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 7에 나타내는 성형 금형을 이용하여 성형할 때의 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 도 3에 나타내는 수형 부재를 성형하기 위한 성형 금형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 4에 나타내는 암형 부재를 성형하기 위한 성형 금형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따라 구성되는 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재의 변형예를 구성하는 수형 부재를 단체로 나타내는 도면이다.
도 12는, 도 11에 나타내는 수형 부재와 조합되는 암형 부재를 단체로 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명에 따라 구성되는 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재의 다른 변형예를 구성하는 수형 부재를 단체로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에 나타내는 수형 부재와 조합되는 암형 부재를 단체로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 이음매 부재의 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 이음매 부재를 이용한 각도 위치 유지 장치의 적합 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서의 「축 방향 편측」 및 「축 방향 타측」이란, 특별히 지정하지 않는 한, 도 1의 A-A 단면에 나타나는 상태를 기준으로 하여, 「축 방향 편측」은 동 도면에 있어서 좌측을, 「축 방향 타측」은 동 도면에 있어서 우측을 말한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 전체를 번호 2로 나타내는 각도 위치 유지 장치는, 이음매 부재(4)와, 이음매 부재(4)에 소요 제동 토크를 부여하는 제동 토크 부여 수단(6)과, 고정 하우징(8)을 구비하고 있다. 도 1의 B-B 단면에 있어서는, 용이하게 이해할 수 있도록, 제동 토크 부여 수단(6)(후술하는 바와 같이, 이것은 도시의 실시형태에 있어서는 코일 스프링이다)에는 옅은 음영을 주어 나타내고 있다.
이음매 부재(4)는 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트 S1과 출력측 기기로부터 연장되는 샤프트 S2를 접속하여, 샤프트 S1의 회전을 샤프트 S2에 전달하는 부재이고, 이음매 부재(4)의 회전축을 o로 나타낸다. 샤프트 S1은 암형 피걸어맞춤부(S1a)를, 샤프트 S2는 수형 피걸어맞춤부(S2a)를 각각 구비하고 있고, 이음매 부재(4)는 암형 피걸어맞춤부(S1a)와 걸어맞춤되는 수형 걸어맞춤부(10), 및 수형 피걸어맞춤부(S2a)와 걸어맞춤되는 암형 걸어맞춤부(12)를 구비하고 있다. 후술하는 바와 같이, 도시의 실시형태에 있어서는, 수형 걸어맞춤부(10)는 수형 세레이션, 암형 걸어맞춤부(12)는 암형 세레이션인 점에서, 암형 피걸어맞춤부(S1a)는 암형 세레이션, 수형 피걸어맞춤부(S2a)는 수형 세레이션이다. 이음매 부재(4)는 후술하는 바와 같이 제동 토크 부여 수단(코일 스프링)(6)에 대해 미끄러지면서 회전(즉 슬라이딩)하는 점에서 내마모성을 포함하는 상당한 강도를 가질 필요가 있고, 따라서 분말야금에 의해 제조된다. 본 발명에 있어서는, 이음매 부재(4)가, 수형 걸어맞춤부(10)를 구비한 수형 부재(14)와, 암형 걸어맞춤부(12)를 구비한 암형 부재(16)를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에, 수형 부재(14)와 암형 부재(16)를 상대 회전 불가능하게 조합하여 제조되는 것이 중요하다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3을 참조하여 설명하면, 수형 부재(14)가 구비하는 수형 걸어맞춤부(10)는, 도시의 실시형태에 있어서는 수형 세레이션으로서, 축 방향으로 연장되는 원통 형상의 축부(18)의 외주면에 있어서 축 방향으로 직선상으로 연장되는 다수의 외부 기어(20)에 의해 구성된다. 수형 걸어맞춤부(10)의 일단, 즉 축 방향 타측 단은 플랜지부(22)에 고정되어 있다. 플랜지부(22)의 외주면, 더욱 상세하게는 그 축 방향 타측부에는 지름 방향 바깥쪽으로 돌출하는 돌기로 이루어지는 걸림고정부(24)가 형성되어 있다. 걸림고정부(24)는 둘레 방향으로 등(等) 각도 간격을 두고 복수(도시의 실시형태에 있어서는 8개) 형성되어 있다. 도시의 실시형태에 있어서는, 걸림고정부(24)는 수형의 각형 스플라인을 구성한다. 수형 걸어맞춤부(10) 및 플랜지부(22)의 중심축은 회전축(o)과 동일하며, 수형 부재(14)는 회전축(o)을 따라 축 방향으로 직선상으로 연장되는 관통 구멍(26)을 구비하고 있다.
도 1 및 도 2와 함께 도 4를 참조하여 설명하면, 암형 부재(16)는 원통 형상으로서 회전축(o)을 따라 축 방향으로 직선상으로 연장되는 관통 구멍(28)을 구비하고 있다. 도시의 실시형태에 있어서는, 암형 걸어맞춤부(12)는 암형 세레이션으로서, 암형 부재(16)의 내주면에 있어서 축 방향으로 직선상으로 연장되는 다수의 내부 기어(30)에 의해 구성되며, 수형 걸어맞춤부(10)의 수형 세레이션 및 암형 걸어맞춤부(12)의 암형 세레이션의 피치원 직경은 동일하다. 수형 걸어맞춤부(10)의 피치원 직경은 암형 걸어맞춤부(12)의 피치원 직경 이하인 것이 좋다. 암형 부재(16)의 축 방향 편측 단부에는, 내경을 국소적으로 증대시켜 형성되는 오목부(32)가 설치되어 있고, 오목부(32)의 내주면에는, 지름 방향의 안쪽으로 돌출하는 돌기(34)가 형성되어 있다. 돌기(34)는 수형 부재(14)에 설치된 걸림고정부(24)와 대응하여 둘레 방향으로 등 각도 간격을 두고 복수(따라서 도시의 실시형태에 있어서는 8개) 형성되어 있고, 둘레 방향으로 인접하는 2개의 돌기(34) 사이에는 각각 지름 방향 바깥쪽으로 몰입하는 피걸림고정부(35)가 획성(劃成)되어 있다. 도시의 실시형태에 있어서는, 피걸림고정부(35)는 암형의 각형 스플라인을 구성한다. 암형 부재(16)의 오목부(32)가 수형 부재(14)의 플랜지부(22)를 수용하고, 암형 부재(16)의 피걸림고정부(35)에 수형 부재(14)의 걸림고정부(24)가 끼워맞춰짐으로써, 수형 부재(14) 및 암형 부재(16)는 상대 회전 불가능하게 걸림고정된다. 암형 부재(16)의 축 방향 타측 단면에는 외주연을 따라 둘레 방향으로 연속해서 연재하는 원통 형상의 피(被)지지벽(36)이 형성되어 있다. 피지지벽(36)은 하우징(8)의 후술하는 지지벽(54)과 단판(42)의 접속부(50)에 의해 지지된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 도시의 실시형태에 있어서는, 제동 토크 부여 수단(6)은 금속제의 선재에 의해 형성된 코일 스프링이다(이하, 코일 스프링을 번호 6으로 나타낸다). 코일 스프링(6)은, 선재가 나선상으로 권회된 권회부(38)와 권회부(38)로부터 지름 방향 바깥쪽으로 연장되어 나오는 후크부(40)를 구비하고 있다. 후크부(40)는 권회부(38)의 축 방향 양단에 각각 설치되어 있다. 코일 스프링(6)이 자유 상태일 때의, 즉 코일 스프링(6)이 아무런 외력을 받고 있지 않은 상태일 때의, 권회부(38)의 내경은 이음매 부재(4)의 암형 부재(16)의 외경보다도 작고, 코일 스프링(6)은 권회부(38)가 확경된 상태로 암형 부재(16)의 외주면에 장착된다. 그리고, 2개의 후크부(40)는 공통되게 하우징(8)에 형성된 후술하는 후크 홈(62)에 끼워맞춰져, 코일 스프링(6)은 하우징(8)에 대해 회전 불능이 된다.
도 1 및 도 2와 함께 도 5를 참조하여 설명하면, 적당한 합성 수지로 성형되는 하우징(8)은, 회전축(o)에 대해 수직으로 배치되는 단판(42)과, 단판(42)의 외주연으로부터 축 방향 편측으로 연장되는 원통 형상의 외주벽(44)을 구비한 컵상(狀)이고, 이음매 부재(4)의 암형 부재(16)를 내측에 수용하고 있다. 단판(42)은 축 방향으로 보면 원형이지만, 원형의 중앙부(46)는 원환 형상의 외주부(48)보다도 축 방향 타측으로 약간 변위되어 있고, 중앙부(46)의 외주연과 외주부(48)의 내주연과의 사이에는 원통 형상의 접속부(50)가 설치되어 있다. 중앙부(46) 및 접속부(50)는, 이음매 부재(4)의 암형 부재(16)의 축 방향 타측 단부를 축받이하는 원형의 베어링 오목부(52)를 구성한다. 단판(42)의 중앙부(46)의 축 방향 편측면의 외주연부에는 둘레 방향으로 연속해서 연재하는 원통 형상의 지지벽(54)이 형성되어 있고, 암형 부재(16)에 형성된 피지지벽(36)이 지지벽(54)과 단판(42)의 접속부(50) 사이로 진입함으로써, 이음매 부재(4)는 하우징(8)에 대해 안정적으로 회전하는 것이 가능해진다. 단판(42)의 중앙에는 축 방향으로 관통하는 원형의 관통 구멍(56)이 형성되어 있고, 샤프트(S2)의 수형 피걸어맞춤부(S2a)가 관통 구멍(56)을 지나 이음매 부재(4)의 암형 부재(16)에 형성된 암형 걸어맞춤부(12)와 걸어맞춤된다. 단판(42)의 축 방향 타측면의 외주부(48)에는 축 방향 타측으로 기립하는 소요 형상의 리브(58)가 배치 설치되어 있고, 이것에 의해, 단판(42)에는 축 방향 타측 및 지름 방향 외측을 향해 개방된 고정 오목부(60)가 형성되어 있다. 고정 오목부(60)는 둘레 방향으로 등 각도 간격으로 4개 형성되어 있고, 하우징(8)을 차량 등에 고정할 때에 사용된다.
외주벽(44)의 내주면에는 소정 각도 범위에 걸쳐 내경을 증대시켜 형성되는 원호 형상의 후크 홈(62)이 형성되어 있다. 후크 홈(62)은 축 방향으로 직선상으로 연재하고 있고, 도 1의 B-B 단면에 나타내는 바와 같이, 후크 홈(62)에는 코일 스프링(6)이 구비하는 2개의 후크부(40)가 공통되게 끼워맞춰진다. 도시의 실시형태에 있어서는, 외주벽(44)의 내주면에 있어서 후크 홈(62)과는 직경 방향의 반대측에도 후크 홈(62)과 동일 형상의 더미 홈(64)이 형성되어 있다. 더미 홈(64)은 조립성을 고려하여 설치되어 있고, 더미 홈(64)을 후크 홈(62)으로서 사용할 수도 있다. 외주벽(44)의 자유단면, 즉 축 방향 편측 단면에는, 축 방향 편측을 향해 더욱 연장되어 돌출하는 원호 형상의 둘레 방향 걸림고정편(66)이 둘레 방향으로 등 각도 간격을 두고 6개 설치되어 있다. 각각의 둘레 방향 걸림고정편(66)의 내측면의 연장 돌출 단부에는, 지름 방향 내측으로 돌출하는 축 방향 걸림고정돌기(68)가 설치되어 있다.
하우징(8)의 개방단, 즉 외주벽(44)의 축 방향 편측 단은 실드(70)에 의해 폐색된다. 도 1 및 도 2와 함께 도 6을 참조하여 설명하면, 실드(70)는 합성 수지제로서, 전체적으로 원환 형상이다. 실드(70)의 외주면에는 지름 방향 외측으로 연장 돌출된 원호 형상의 둘레 방향 피걸림고정편(72)이 설치되어 있다. 실드(70)의 외주면에는 더욱 지름 방향 외측으로 돌출된 축 방향 피걸림고정돌기(74)가 설치되어 있다. 둘레 방향 피걸림고정편(72)과 둘레 방향 걸림고정편(66)이 둘레 방향으로, 축 방향 피걸림고정돌기(74)와 축 방향 걸림고정돌기(68)가 축 방향으로 각각 걸림고정됨으로써, 실드(70)는 하우징(8)에 고정된다. 실드(70)의 내주면에서의 축 방향 타측 단에는 지름 방향 내측으로 연장 돌출하는 동시에 둘레 방향으로 연속해서 연재하는 원환 형상의 지지편(76)이 형성되어 있다. 지지편(76)은 이음매 부재(4)의 수형 부재(14) 및 암형 부재(16)를 동시에 축 방향 편측에서 지지한다. 도 1의 A-A 단면을 참조함으로써 이해되는 바와 같이, 지지편(76)의 축 방향 타측면은 수형 부재(14)에 설치된 걸림고정부(24)의 축 방향 편측면과 대향하는 동시에, 암형 부재(16)의 돌기(34)의 축 방향 편측면과도 대향한다. 실드(70)의 축 방향 타측면의 내주연부에는, 축 방향 타측으로 돌출되어 둘레 방향으로 연속해서 연재하는 원통 형상의 지지벽(78)이 형성되어 있다. 지지벽(78)은 그 내측에 배치되는 이음매 부재(4)의 암형 부재(16)의 축 방향 편측 단부를 회전 가능하게 축받이하는 동시에, 코일 스프링(6)의 축 방향의 이동을 제한한다.
각도 위치 유지 장치(2)는 이하와 같이 하여 작동한다. 즉, 입력측 기기로부터 연장되는 샤프트(S1) 및 이음매 부재(4) 그리고 출력측 기기로부터 연장되는 샤프트(S2)는 일체인 점에서, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되면, 이음매 부재(4)는 코일 스프링(6)과 함께 회전하려고 하지만 상술한 바와 같이 코일 스프링(6)은 하우징(8)에 대해 회전 불능이기 때문에, 하우징(8)에 형성된 후크 홈(62) 내에 있어서 2개의 후크부(40) 중 어느 한쪽이 후크 홈(62)을 규정하는 하우징(8)의 내측면에 의해 상대적으로 코일 스프링(6)이 느슨해지는 방향으로 밀리고, 이음매 부재(4)는 코일 스프링(6)의 조임력에 의한 제동 토크에 저항하여 코일 스프링(6)(및 하우징(8))에 대해 회전한다. 즉, 입력측 기기로부터의 회전 토크가 출력측 기기에 전달되어 이것을 구동시킨다. 한편, 입력측 기기로부터의 회전 토크가 입력되지 않을 때는, 코일 스프링(6)에 의한 소요 제동 토크에 의해 이음매 부재(4)가 홀딩되고, 이것에 의해, 출력측 기기의 각도 위치도 유지된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이음매 부재(4)의 제조 방법에 있어서는, 수형 걸어맞춤부(10)를 구비한 수형 부재(14)와, 암형 걸어맞춤부(12)를 구비한 암형 부재(16)를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에, 수형 부재(14)와 암형 부재(16)를 상대 회전 불가능하게 조합하는 것이 중요하다. 수형 걸어맞춤부(10') 및 암형 걸어맞춤부(12')가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재(4')(도 7에 있어서 2점 쇄선으로 나타낸다)를 분말야금에 의해 일체 성형하는 것도 불가능한 것은 아니지만, 이하의 이유에서 바람직하지 않다. 그 이유에 대해서 이하에 상세히 기술한다. 이하의 설명에서는, 이음매 부재(4')에 있어서의 상술한 이음매 부재(4)와 대응하는 부위에 대해서는 동일한 번호에 「'」를 붙여서 나타낸다. 또, 이음매 부재(4')를 분말야금에 의해 형성하는 경우에는, 이음매 부재(4')의 축 방향을 상하 방향으로 할 필요가 있기 때문에, 이하의 설명에서는, 상술한 축 방향 편측을 아래쪽으로, 축 방향 타측을 위쪽으로 하여 설명한다.
도 7에는, 이음매 부재(4')를 분말야금으로 형성하기 위한 성형 금형(100)이 나타나 있다. 이러한 성형 금형(100)은, 고정의 암형 금형(102)과, 이 암형 금형(102)에 대해 상하 방향으로 이동 가능한 수형 금형(104)으로 구성되어 있다. 암형 금형(102)은 상하 방향으로 연재하는 바닥이 있는 오목부를 구비하고, 이러한 바닥이 있는 오목부는 이음매 부재(4')의 외주면을 규정하는 내주면(106)과, 이음매 부재(4')의 축 방향 편측 단면(하측 단면)을 규정하는 내저면(內底面)(108)을 갖고 있다. 그리고, 내주면(106)에 있어서 내저면(108)의 외주연으로부터 위쪽으로 연장되는 내주면 하부(110)가 이음매 부재(4')의 수형 걸어맞춤부(10')를 규정한다. 수형 금형(104)은 암형 금형(102)의 바닥이 있는 오목부로 진입 가능하며, 이음매 부재(4')의 축 방향 타측 단면(상측 단면)을 규정하는 하면(112)을 갖는다. 하면(112)의 중앙에는, 암형 금형(102)의 내저면(108)을 향해 아래쪽으로 돌출하는 돌기(114)가 형성되어 있고, 돌기(114)의 외주면(116)이 이음매 부재(4')의 암형 걸어맞춤부(12')를 규정한다.
도 8을 참조하여 설명을 계속하면, 이음매 부재(4')를 제조하려면, 맨 처음, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 암형 금형(102) 내에 금속제의 분말(P)을 충전한다. 이어서, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 수형 금형(104)을 강하시켜 암형 금형(102) 내로 진입시키고, 이것에 의해 동 도면에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 분말(P)을 압축하여 성형체를 형성한다. 그 후에, 성형 금형(100)을 열어(즉 암형 금형(102)에 대해 수형 금형(104)을 상승시켜 이격시켜) 이것으로부터 상기 성형체를 취출하고, 이러한 성형체를 소결한다.
여기에서, 성형 금형(100)에 의해 성형하고자 하는 이음매 부재(4')에 있어서는, 수형 금형(104)의 하면(112)(누름면)에 축 방향으로 돌출하는 돌기(114)가 설치되어 있고, 이러한 돌기(114)의 외주면이 암형 걸어맞춤부(12')를 규정하는 것에 기인하여, 수형 금형(104)을 암형 금형(102) 내로 진입시켜 분말을 압축할 때에는, 이하와 같은 문제가 발생한다. 즉, (1) 돌기(114)의 자유단면에는 상기 압축에 의한 상하 방향 하중이 집중되기 때문에 돌기(114)는 좌굴하기 쉬워, 돌기(114)를 구비한 수형 금형(104)은 상당한 강도를 가질 필요가 있다, (2) 돌기(114)의 앞쪽(도시의 실시형태에 있어서는 아래쪽)에 존재하는 분말의 일부는 아래쪽이 아닌 가로 방향으로 강제되는 점에서 분말의 유동성이 양호하지 않아, 수형 금형(104)을 암형 금형(102) 내로 진입시킬 때에 과대한 저항이 발생, 즉 수형 금형(104)을 암형 금형(102) 내로 진입시키는 데에 과대한 힘을 필요로 한다, (3) 돌기(114)의 앞쪽에 존재하는 분말만이 비교적 고밀도로 압축되기 때문에, 성형체를 구성하는 분말의 밀도 분포에 불균일이 생겨, 소결했을 때에 크랙이 발생한다.
이 점, 본 발명의 제조 방법과 같이, 수형 걸어맞춤부(10)를 구비한 수형 부재(14)와 암형 걸어맞춤부(12)를 구비한 암형 부재(16)를 각각 별도로 분말야금으로 제조하면, 수형 금형의 하면(누름면)에 축 방향으로 돌출하는 돌기를 설치하는 일 없이 암형 부재를 성형할 수 있어, 상기 문제를 발생시키는 일은 없다. 이하, 수형 부재(14) 및 암형 부재(16)의 제조 공정의 일례에 대해서 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9에는, 동 도면 중에 있어서 2점 쇄선으로 나타내어지는 수형 부재(14)를 성형하기 위한 성형 금형(200)의 일례가 나타나 있다. 이러한 성형 금형(200)은, 고정의 암형 금형(202)과, 이 암형 금형(202)에 대해 상하 방향으로 이동 가능한 수형 금형(204)과, 암형 금형(202)의 내측에 있어서 상하 방향으로 직선상으로 연장되는 중자(中子; core cylinder)(206)로 구성된다. 암형 금형(202)은 상하 방향으로 연재하는 바닥이 있는 오목부를 구비하고, 이러한 바닥이 있는 오목부는 수형 부재(14)의 외주면을 규정하는 내주면(208)과, 수형 부재(14)의 축 방향 편측 단면(하측 단면)을 규정하는 내저면(210)을 갖고 있다. 내주면(208)에 있어서 내저면(210)의 외주연으로부터 위쪽 방향으로 연장되는 내주면 하부(212)가 수형 부재(14)의 수형 걸어맞춤부(10)를 규정한다. 수형 금형(204)은 암형 금형(202)의 바닥이 있는 오목부로 진입 가능하며, 수형 부재(14)의 축 방향 타측 단면(상측 단면)을 규정하는 평탄한 하면(214)을 갖는다. 이러한 하면(214) 및 내저면(210)에는 중자(206)가 관통하는 구멍이 동축상에 형성되어 있고, 이러한 구멍을 중자(206)가 관통함으로써 관통 구멍(26)이 규정된다. 이러한 성형 금형(200) 에 의하면, 암형 금형(202) 내에 금속제의 분말을 충전한 후에, 수형 금형(204)을 강하시켜 암형 금형(202) 내로 진입시키고, 이것에 의해 분말을 압축하면, 중자(206)에 축 방향의 하중이 가해지는 일 없이 수형 부재(14)를 형성할 수 있다.
도 10에는, 동 도면 중에 있어서 2점 쇄선으로 나타내어지는 암형 부재(16)를 성형하기 위한 성형 금형(300)의 일례가 나타나 있다. 이러한 성형 금형(300)은, 고정의 암형 금형(302)과, 이 암형 금형(302)에 대해 상하 방향으로 이동 가능한 수형 금형(304)과, 암형 금형(302)의 내측에 있어서 상하 방향으로 직선상으로 연장되는 중자(306)로 구성된다. 암형 금형(302)은 상하 방향으로 연재하는 바닥이 있는 오목부를 구비하고, 이러한 바닥이 있는 오목부는 암형 부재(16)의 외주면을 규정하는 내주면(308)과, 암형 부재(16)의 축 방향 편측 단면(하측 단면)을 규정하는 내저면(310)을 갖고 있다. 수형 금형(304)은 암형 금형(302)의 바닥이 있는 오목부로 진입 가능하며, 암형 부재(16)의 축 방향 타측 단면(상측 단면)을 규정하는 평탄한 하면(312)을 갖는다. 이러한 하면(312) 및 내저면(310)에는 중자(306)가 관통하는 구멍이 동축상에 형성되어 있고, 이러한 구멍을 중자(306)가 관통하여, 중자(306)의 외주면에 의해 암형 걸어맞춤부(12)(내부 기어(30))가 규정된다. 이러한 성형 금형(300)에 의하면, 암형 금형(302) 내에 금속제의 분말을 충전한 후에, 수형 금형(304)을 강하시켜 암형 금형(302) 내로 진입시키고, 이것에 의해 분말을 압축하면, 중자(306)에 축 방향의 하중이 가해지는 일 없이 암형 부재(16)를 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 이음매 부재(4)는, 수형 걸어맞춤부(10)를 구비한 수형 부재(14)와 암형 걸어맞춤부(12)를 구비한 암형 부재(16)를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에, 수형 부재(14)와 암형 부재(16)를 상대 회전 불가능하게 조합함으로써 제조되기 때문에, 수형 금형의 누름면에 축 방향으로 돌출하는 돌기를 설치하는 일 없이 암형 부재(16)를 성형할 수 있다. 이것에 의해, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금으로 일체적으로 제조하는 경우에 발생하는 상기 문제에 직면하는 일 없이, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부가 동축상의 다른 위치에 배치된 이음매 부재를 분말야금에 의해 고품질 또한 용이하게 제조할 수 있다.
이상, 본 발명에 따라 구성된 이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 이음매 부재를 이용한 각도 위치 유지 장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세히 기술했지만, 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명을 일탈하지 않는 범위 내에서 적당한 수정이나 변경이 가능하다. 예를 들면, 도시의 실시형태에서는, 수형 걸어맞춤부는 수형 세레이션, 암형 걸어맞춤부는 암형 세레이션이었지만, 수형 걸어맞춤부 및 암형 걸어맞춤부는 각각 스플라인과 같은 기어 형상이면 임의여도 된다. 또, 수형 세레이션 및 암형 세레이션의 피치원 직경은 반드시 동일하지 않아도 된다. 수형 부재와 암형 부재를 상대 회전 불가능하게 걸림고정시키는 방법은 임의의 수단이어도 되며, 도시의 실시형태에서는, 수형 부재(14)에 설치된 걸림고정부(24)는 수형의 각형 스플라인을 구성하는 동시에 암형 부재(16)에 설치된 피걸림고정부(35)는 암형의 각형 스플라인을 구성하고 있었지만, 걸림고정부(24) 및 피걸림고정부(35)를 다른 형상의 스플라인(예를 들면 인벌류트 스플라인)으로 하거나, 도 11 및 도 12에 나타내는 변형예와 같이 세레이션으로 하거나(도 11 및 도 12에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 번호에 「'」를 붙여 나타내고 있다), 도 13 및 도 14에 나타내는 다른 변형예와 같이 다각형(도시의 실시형태에서는 정팔각형)으로 하거나 할 수도 있다(도 13 및 도 14에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 번호에 「''」를 붙여 나타내고 있다). 도시의 실시형태에서는, 각도 위치 유지 장치에 있어서 암형 부재에 소요 제동 토크를 부여하는 제동 토크 부여 수단은 코일 스프링이었지만, 제동 토크 부여 수단은, 판 스프링(leaf spring)이나 톨러런스 링(tolerance ring) 또는 휠 스프링(wheel spring) 등이어도 되며, 따라서 제동 토크 부여 수단은 반드시 하우징에 대해 회전 불능이 아니어도 된다. 만일을 위해 부언하면, 본 발명에서의 「이음매 부재」는 상술한 각도 위치 유지 장치에만 적용되는 것은 아니며, 다른 장치에 적용되는 경우나, 단체 즉 단지 2개의 부재를 접속하는 「이음매」로서 사용되는 경우도 있을 수 있다.
2: 각도 위치 유지 장치 4:이음매 부재
6: 제동 토크 부여 수단(코일 스프링) 8: 하우징
10: 수형 걸어맞춤부 12: 암형 걸어맞춤부
14: 수형 부재 16: 암형 부재
24, 24', 24'': 걸림고정부 35, 35', 35'': 피걸림고정부

Claims (8)

  1. 수형 걸어맞춤부(雄係合部) 및 암형 걸어맞춤부(雌係合部)가 동축상의 축 방향의 다른 위치에 배치된 이음매 부재의 제조 방법으로서,
    상기 수형 걸어맞춤부 및 걸림고정부(係止部)를 구비한 수형 부재와, 상기 암형 걸어맞춤부 및 피(被)걸림고정부를 구비한 암형 부재를 각각 별도로 분말야금으로 형성한 후에,
    상기 걸림고정부와 상기 피걸림고정부를 걸림고정시켜 상기 수형 부재와 상기 암형 부재를 상대 회전 불가능하게 조합하는 것을 특징으로 하는 이음매 부재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수형 걸어맞춤부 및 상기 암형 걸어맞춤부는 모두 기어 형상인, 이음매 부재의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수형 걸어맞춤부의 피치원 직경은 상기 암형 걸어맞춤부의 피치원 직경 이하인, 이음매 부재의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수형 걸어맞춤부는 수형 세레이션, 상기 암형 걸어맞춤부는 암형 세레이션인, 이음매 부재의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수형 부재에는 상기 수형 걸어맞춤부의 일단이 고정된 플랜지부가, 상기 암형 부재에는 상기 플랜지부를 수용하는 오목부가 각각 설치되고, 상기 걸림고정부는 상기 플랜지부의 외주면에 있어서 지름 방향 바깥쪽으로 돌출하는 돌기인 동시에, 상기 피걸림고정부는 상기 오목부의 내주면에 있어서 상기 돌기가 끼워맞춰지는 몰입부인, 이음매 부재의 제조 방법.
  6. 입력측 기기 및 출력측 기기를 상호 접속하는 이음매 부재와, 상기 이음매 부재에 소요(所要) 제동 토크를 부여하는 제동 토크 부여 수단을 구비하며, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되면, 상기 이음매 부재는 상기 소요 제동 토크에 저항하여 회전하고, 입력측 기기로부터 회전 토크가 입력되지 않을 때는, 상기 이음매 부재는 상기 소요 제동 토크에 의해 홀딩되는 각도 위치 유지 장치의 제조 방법으로서,
    상기 이음매 부재를 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재한 제조 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 각도 위치 유지 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이음매 부재의 적어도 상기 암형 부재를 고정의 하우징의 내측에 배치하고, 상기 이음매 부재를, 상기 하우징이 구비하는 단판(端板) 및 상기 하우징에 장착되는 실드에 의해 축 방향의 양측에서 지지하는, 각도 위치 유지 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제동 토크 부여 수단은 코일 스프링으로서, 선재(線材)가 나선상으로 권회(卷回)된 권회부와 상기 권회부로부터 상기 선재가 지름 방향 바깥쪽으로 연장되어 나오는 후크부를 구비하며,
    자유 상태에서의 상기 권회부의 내경은 상기 이음매 부재의 상기 암형 부재의 외경보다도 작고, 상기 코일 스프링은, 상기 권회부가 확경(擴徑)된 상태로 상기 암형 부재의 외주면에 장착되며,
    상기 후크부는 상기 하우징의 내주면에 형성된 후크 홈에 끼워맞춰져, 상기 코일 스프링은 상기 하우징에 대해 회전 불가능하여, 상기 이음매 부재가 회전하면, 상기 후크 홈 내에서 상기 후크부가 상기 코일 스프링의 풀림 방향으로 밀리는, 각도 위치 유지 장치의 제조 방법.
KR1020237024660A 2021-07-30 2022-03-28 이음매 부재의 제조 방법 및 이러한 제조 방법에 의해제조된 이음매 부재를 이용하여 각도 위치 유지 장치를 제조하는 방법 KR20230122115A (ko)

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