KR102601090B1 - 랙 바 제조 방법 - Google Patents

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마코토 노무라
타카시 야마와키
료스케 스즈키
노부모토 이시키
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고오슈우하네쓰렌 가부시기가이샤
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Abstract

랙 바를 제조하기 위한 방법은 제1 및 제2 바 부재들의 축 방향 단부들을 서로 접합시키는 단계, 및 제2 바 부재 상에 동력 전달 섹션을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 바 부재는 톱니형 부분을 갖는다. 제2 바 부재가 중공인 경우, 상기 방법은 제1 바 부재와 동축이 되도록 제2 바 부재의 일부분의 벽을 축 방향을 따라 두껍게하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 바 부재가 제1 바 부재보다 더 큰 직경을 갖는 경우, 상기 방법은 제1 바 부재와 동축이 되도록 축 방향으로 제2 바 부재의 일부분의 외경을 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 동력 전달 섹션은 벽이 두껍게 되고/되거나 외경이 절단된 제2 바 부재의 부분 상에 형성된다.

Description

랙 바 제조 방법
본 발명은 랙 바를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
이중 피니언 타입의 랙 바는 자동차와 같은 차량의 스티어링 장치에 사용하기 위한 랙 바의 타입이며, 2곳의 위치들에서 톱니형 부분들(toothed portion)을 가지며, 각각의 톱니형 부분은 복수의 랙 톱니들을 갖는다. 톱니형 부분들 중 하나는 차량의 스티어링 샤프트의 스티어링 피니언과 체결되고, 다른 톱니형 부분은 보조 메커니즘의 보조 피니언과 체결된다. 일부 이중 피니언 타입의 랙 바들은 2곳의 위치들에서의 톱니형 부분들이 차량의 스티어링 샤프트와 보조 메커니즘 사이의 위치 관계에 따라, 축을 중심으로 각도 차이를 갖도록 설계된다.
JP2014-124767A는 톱니형 부분을 갖는 제1 바 부재 및 제1 바 부재와 동축으로 배열되는 제2 바 부재가 중심축을 중심으로 서로에 대해 회전됨으로써 마찰-용접되고 그 다음 다른 톱니형 부분이 절단에 의해 제2 바 부재 상에 형성되는 이중 피니언 타입의 랙 바를 제조하기 위한 방법을 개시한다. 제1 바 부재 및 제2 바 부재를 서로 접합한 후에 제2 바 부재 상에 톱니형 부분을 형성함으로써, 제1 바 부재의 톱니형 부분과 제2 바 부재의 톱니형 부분 사이의 각도 차이의 정확도가 향상된다.
랙 바를 제조하기 위한 이러한 방법에서, 제2 바 부재가 접합된 제1 바 부재에 대하여 제2 바 부재의 오정렬 또는 경사가 있는 경우, 랙 바의 직진성이 저하된다.
본 발명의 예시적 양태들은 복수의 랙 톱니들을 갖는 톱니형 부분으로 형성되는 제1 바 부재에 제2 바 부재를 접합시킴으로써 형성되는 랙 바의 형상 정확도를 향상시킨다.
본 발명의 일 예시적 양태에 따르면, 랙 바를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 제1 바 부재의 축 방향 단부 및 제2 바 부재의 축 방향 단부를 서로 접합시키는 단계 - 제1 바 부재 및 제2 바 부재는 중공 부재들이고, 제1 바 부재는 축 방향을 따라 톱니형 부분을 갖고, 상기 톱니형 부분은 복수의 랙 톱니들을 가짐 -, 제1 바 부재에 접합된 제2 바 부재의 적어도 일부분의 벽을 제2 바 부재의 부분이 제1 바 부재와 동축이도록 축 방향을 따라 두껍게 하는 단계, 및 제2 바 부재의 벽이 두꺼워진 부분에 동력 전달 섹션을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적 양태에 따르면, 랙 바를 제조하기 위한 다른 방법에 제공된다. 본 방법은 제1 바 부재의 축 방향 단부 및 제2 바 부재의 축 방향 단부를 서로 접합시키는 단계 - 제1 바 부재는 축 방향을 따라 톱니형 부분을 갖고, 상기 톱니형 부분은 복수의 랙 톱니들을 갖고, 제2 바 부재는 제1 바 부재보다 더 큰 직경을 가짐 -, 제1 바 부재에 접합된 제2 바 부재의 적어도 일부분의 외경을 제2 바 부재의 부분이 제1 바 부재와 동축이도록 축 방향으로 절단하는 단계, 및 외경이 절단된 제2 바 부재의 부분에 동력 전달 섹션을 형성하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 장치의 일 예의 정면도이다.
도 2는 스티어링 장치에 설치되는 랙 바의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 랙 바의 단면도이다.
도 4는 랙 바를 제조하기 위한 단계를 예시하는 개략도이다.
도 5는 랙 바를 제조하기 위한 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 6은 랙 바를 제조하기 위한 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 7은 랙 바를 제조하기 위한 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 랙 바의 단면도이다.
도 9는 도 8의 랙 바를 제조하기 위한 단계를 예시하는 개략도이다.
도 10은 도 8의 랙 바를 제조하기 위한 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 11은 도 8의 랙 바를 제조하기 위한 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 12는 도 8의 랙 바를 제조하기 위한 또 다른 단계를 예시하는 개략도이다.
도 13은 랙 바의 변형의 일 예를 예시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 랙 바의 변경된 예의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티어링 장치(1)의 예를 예시한다.
스티어링 장치(1)는 랙 하우징(2) 및 축 방향으로 슬라이딩 가능하도록 랙 하우징(2)에 수용되는 랙 바(10)를 갖는다.
타이 로드(3)는 조인트를 통해 랙 바(10)의 각각의 단부에 연결된다.
차량의 휠들은 타이 로드들(3) 및 타이 로드들(3)이 연결되는 스티어링 메커니즘을 통한 랙 바(10)의 이동에 의해 회전된다.
스티어링 기어 박스(4)는 랙 하우징(2)의 일 축 방향 단부에 제공된다. 스티어링 샤프트에 연결되는 입력 샤프트(5) 상에 형성되는 스티어링 피니언(미도시)은 스티어링 기어 박스(4)에 수용된다. 보조 기어 박스(6)는 랙 하우징(2)의 다른 축 방향 단부에 제공된다. 보조 메커니즘의 모터(7)에 의해 구동되는 보조 피이언(미도시)은 보조 기어 박스(6)에 수용된다.
스티어링 피니언과 결합되고 있는 복수 랩 톱니들을 갖는 제1 톱니형 부분(20) 및 보조 피니언과 결합되는 복수의 랙 톱니들을 갖는 제2 톱니형 부분(21)은 랙 바(10) 상에 형성된다.
입력 샤프트(5)의 스티어링 피니언은 스티어링 휠의 회전 동작에 의해 회전되며, 이에 의해 제1 톱니형 부분(20)에서 스티어링 피니언과 결합되는 랙 바(10)는 축 방향으로 이동된다. 스티어링 휠의 조향력(steering force)에 따라 제어되는 보조 메커니즘의 모터(7)의 구동력은 제2 톱니형 부분(21)과 결합되는 보조 피니언을 통해 랙 바(10)에 전달되며, 이에 의해 스티어링 휠의 회전 동작에 의한 랙 바(10)의 이동이 보조된다.
도 2는 랙 바(10)의 구성을 예시한다.
랙 바(10)는 스티어링 피니언과 결합되는 복수의 랙 톱니들을 갖는 제1 톱니형 부분(20)을 그 상에 갖는 제1 바 부재(11) 및 보조 피니언과 결합되는 복수의 랙 톱니들을 갖는 제2 톱니형 부분(21)을 그 상에 갖는 제2 바 부재(12)를 가지고, 제1 바 부재(11)의 축 방향 단부 및 제2 바 부재(12)의 축 방향 단부는 서로 접합된다.
예시된 예에서, 제1 바 부재(11)는 단면이 원형이고 탄소강 JIS-S45C와 같은 금속 재료로 이루어진 중공 부재로서 형성된다. 중공 부재로서 형성되는 제1 바 부재(11)의 제1 톱니형 부분(20)의 랙 톱니들은 예를 들어, 아래에 설명되는 바와 같이 형성된다.
먼저, 평탄 톱니들 형성 표면은 톱니형 부분이 제공될 종 방향의 중공 부재의 일부분(이하, 톱니들 형성 부분) 상에 있다. 상기 톱니들 형성 표면은 예를 들어, 프레스-성형 다이를 사용하여 중공 부재의 톱니들 형성 부분을 변형시킴으로써 형성된다.
다음으로, 중공 부재는 톱니들 형성 표면에 대해 가압되는 톱니들 성형 다이를 포함하고 중공 부재의 전체 톱니들 형성 부분을 둘러싸는 성형 다이에 배치되고, 맨드렐이 중공 부재 안으로 삽입된다. 톱니들 형성 표면에서의 중공 부재의 재료는 내부로부터 삽입된 맨드렐에 의해 소성 변형되고(plastically deformed) 톱니들 형성 표면에 대해 가압되는 톱니들 성형 다이 안으로 푸시된다. 이러한 소성 가공은 삽입되는 맨드렐이 점진적으로 더 큰 사이즈를 갖도록 교환되면서 반복되며, 이에 의해 톱니들 성형 다이에 대응하는 복수의 랙 톱니들이 중공 부재 상에 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 랙 바(10)의 단면을 예시한다. 제1 실시예에 있어서, 제2 바 부재(12)는 또한 단면이 원형이고 탄소강 JIS-S45C와 같은 금속 재료로 이루어지는 중공 부재로서 형성된다. 제2 바 부재(12)의 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들은 예를 들어, 제2 바 부재(12)가 제1 바 부재(11)에 접합된 후에 절단함으로써 이후에 상세히 설명되는 바와 같이 형성된다.
제1 바 부재(11)의 제1 톱니형 부분(20)의 랙 톱니들의 프로파일(profile)은 제2 바 부재(12)의 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들의 프로파일과 동일 또는 상이할 수 있고, 일정 기어 비(constant gear ratio(CGR)) 및 가변 기어 비(variable gear ratio(VGR))가 조합될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 제1 실시예에 따른 랙 바(10)를 제조하기 위한 단계들을 예시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 톱니형 부분(20)이 이미 형성되어 있는 제1 바 부재(11) 및 블랭크 제2 바 부재(12)가 동축으로 배열된다. 예시된 예에서, 블랭크 제2 바 부재(12)의 외경은 제1 바 부재(11)의 외경보다 더 크다. 그러나, 블랭크 제2 바 부재(12)의 외경은 제1 바 부재(11)의 외경과 동일할 수 있거나, 제1 바 부재(11)의 외경보다 더 작을 수 있다. 예시된 예에서, 블랭크 제2 바 부재(12)의 내경은 제1 바 부재(11)의 내경과 동일할 수 있다. 그러나, 블랭크 제2 바 부재(12)의 내경은 제1 바 부재(11)의 내경과 상이할 수 있다.
예시된 예에서, 제1 바 부재(11)의 측면 상의 제2 바 부재(12)의 축 방향 단부(12a)(접합 단부)는 예를 들어 절단에 의해, 접합 단부(12a)에 대항하는 제1 바 부재(11)의 축 방향 단부(11a)(접합 단부)와 동일한 내경 및 동일한 외경을 갖는 링 형상으로 미리 형성된다. 블랭크 제2 바 부재(12)의 외경이 제1 바 부재(11)의 외경보다 더 작은 경우, 업셋팅(upsetting)은 접합 단부(12a)의 외경이 접합 단부(11a)의 외경과 동일하거나 그보다 더 크게 되도록 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a) 상에서 미리 수행될 수 있다. 블랭크 제2 바 부재(12)의 내경이 제1 바 부재(11)의 내경보다 더 큰 경우, 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)는 접합 단부(12a)의 내경이 접합 단부(11a)의 내경과 동일하거나 그보다 더 작게 되도록 미리 스웨이징(swaged)될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 바 부재(12)는 제1 바 부재(11)를 향해 이동되고, 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 각각의 단면들은 서로에 대해 인접된다. 그 다음, 제1 바 부재(11)는 그것의 중심축을 중심으로 회전된다.
접합 단부(11a) 및 접합 단부(12a)의 금속 구조들은 서로 인접되는 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 각각의 단면들의 상대 회전에 의해 야기되는 마찰열에 의해 변화되고, 압력이 상기 단면들에 인가되며, 이에 의해 접합 단부(11a) 및 접합 단부(12a)는 서로 압력-용접된다.
접합 단부(12a)가 접합 단부(11a)와 동일한 내경 및 동일한 외경을 갖는 링 형상으로 미리 형성된 것으로 인해, 그 압력-용접 면들 주변으로 접합 단부(11a)의 소성 유량 및 접합 단부(12a)의 소성 유량은 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 마찰 용접 동안에 서로 실질적으로 동일하게 되며, 이에 의해 접합 단부(11a)와 접합 단부(12a) 사이의 조인트는 더욱 확실하게 된다.
제1 바 부재(11) 및 제2 바 부재(12)가 서로 접합된 상태에서, 제1 바 부재(11)에 대한 제2 바 부재(12)의 오정렬 또는 경사는 예를 들어, 조립 장치들에 의해 야기되는 조립 에러들 및 마찰 용접 동안에 압력-용접 면들에서의 압력 분포로 인해 일부 경우들에서 발생할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 바 부재(12)는 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 보정된다. 제2 바 부재(12)의 이러한 보정은 제2 바 부재(12)의 벽을 두껍게 하는 것을 포함한다. 예시된 예에서, 제1 바 부재(11)보다 더 큰 외경을 갖는 블랭크 제2 바 부재(12)의 벽은 제2 바 부재(12)가 제1 바 부재(11)와 동일한 외경을 갖도록 그것의 축 방향 길이가 실질적으로 변화되지 않게 하면서 블랭크 제2 바 부재(12)의 직경을 감소시킴으로써 두꺼워진다. 이러한 제2 바 부재(12)의 벽을 두껍게 하는 것은 예를 들어, 제2 바 부재(12)의 단면 형상을 변화시키기 위해 제2 바 부재(12)의 원주를 중심으로 회전하고 반경 방향으로 제2 바 부재(12)를 타격하는 복수의 다이들을 사용하여 제2 바 부재(12)를 스웨이징함으로써 수행될 수 있다. 블랭크 제2 바 부재(12)의 외경이 제1 바 부재(11)의 외경과 동일하거나 그보다 더 작은 경우, 제2 바 부재(12)의 벽은 그것의 축 방향 길이를 더 짧게 함으로써 두꺼워질 수 있다. 제2 바 부재(12)의 벽은 제2 바 부재(12)의 외경이 제1 바 부재(11)의 외경과 상이하도록 두꺼워질 수 있다. 예시된 예에서, 제2 바 부재(12)의 벽은 접합 단부(12a) 이외의 제2 바 부재(12)의 일부의 전체 축 방향 길이를 따라 두꺼워진다. 제2 바 부재(12)의 벽은 제2 톱니형 부분(21)이 이후 프로세스에서 형성될 섹션들을 포함하는 축 방향을 따라 제2 바 부재(12)의 일부분을 따라서만 두꺼워질 수 있다.
그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 랙 톱니들은 브로칭 머신(broaching machine) 또는 이와 유사한 것을 이용한 절단에 의해 제2 톱니형 부분(21)을 형성하기 위해 제2 바 부재(12)의 부분 상에 형성되고, 담금질과 같은 열처리가 제2 톱니형 부분(21) 상에 선택적으로 수행될 수 있다. 연마와 같은 표면 가공은 벽-두껍게 하기(wall-thickening)와 톱니들 절단 사이에서 제2 바 부재(12) 상에 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조되는 랙 바(10)는 제1 바 부재(11) 및 제2 바 부재(12)가 둘 다 중공이기 때문에 중량이 감소될 수 있다.
제2 톱니형 부분(21)이 형성되는 제2 바 부재(12)의 미리 결정된 부분의 벽 두께는 제2 바 부재(12)의 벽 두께를 증가시킴으로써 확실하게 획득될 수 있으며, 이에 의해 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들의 형상의 자유도는 향상될 수 있다. 더욱이, 제2 바 부재(12)는 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 보정될 수 있고 랙 바(10)의 직진성은 또한 제2 바 부재(12)에 대한 벽-두껍게 하기를 수행함으로써 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 랙 바(10)의 단면을 예시한다.
제2 실시예에 따른 랙 바(10)의 제2 바 부재(12)는 단면이 원형이고 탄소강 JIS-S45C와 같은 금속 재료로 이루어지는 솔리드 부재(solid member)로서 형성된다. 솔리드 부재로서 형성되는 제2 바 부재(12)의 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들은 예를 들어, 절단에 의해 형성된다.
제1 바 부재(11)는 또한 솔리드 부재로서 형성될 수 있고, 솔리드 부재로서 형성되는 제1 바 부재(11)의 제1 톱니형 부분(20) 상의 랙 톱니들은 예를 들어, 절단에 의해 형성된다.
도 9 내지 도 12는 제2 실시예에 따른 랙 바(10)를 제조하기 위한 단계들을 예시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 톱니형 부분(20)이 이미 형성되어 있는 제1 바 부재(11) 및 블랭크 제2 바 부재(12)는 서로 동축이 되도록 배열된다. 블랭크 제2 바 부재(12)의 외경은 제1 바 부재(11)의 외경보다 더 크다.
예시된 예에서, 제1 바 부재(11)의 측면 상의 제2 바 부재(12)의 축 방향 단부(12a)(접합 단부)는 예를 들어 절단에 의해, 동일한 형상을 갖는, 즉, 접합 단부(12a)에 대향하는 제1 바 부재(11)의 축 방향 단부(11a)(접합 단부)와 동일한 내경 및 동일한 외경을 갖는 링 형상으로 미리 형성된다. 제1 바 부재(11)가 솔리드 부재인 경우, 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)는 동일한 형상을 갖는, 즉, 접합 단부(11a)와 동일한 외경을 갖는 기둥 형상(column shape)으로 미리 형성된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제2 바 부재(12)는 제1 바 부재(11)를 향해 이동되고, 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 각각의 단면들은 서로에 대해 인접된다. 그 다음, 제1 바 부재(11)는 그것의 중심축을 중심으로 회전된다.
접합 단부(11a) 및 접합 단부(12a)의 금속 구조들은 서로에 대해 인접되는 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 각각의 단면들의 상대 회전에 의해 야기되는 마찰열에 의해 변화되고, 압력이 상기 단면들에 인가되며, 이에 의해 접합 단부(11a) 및 접합 단부(12a)는 서로 압력-용접된다.
접합 단부(12a)가 접합 단부(11a)와 동일한 형상으로 미리 형성되는 것으로 인해, 그 압력-용접 면들 주변으로 접합 단부(11a)의 소성 유량 및 접합 단부(12a)의 소성 소량은 제1 바 부재(11)의 접합 단부(11a) 및 제2 바 부재(12)의 접합 단부(12a)의 마찰 용접 동안에 서로 실질적으로 동일하게 되며, 이에 의해 접합 단부(11a)와 접합 단부(12a) 사이의 조인트는 더욱 확실하게 된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서, 제2 바 부재(12)는 외부-직경 절단에 의해 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 보정된다. 예시된 예에서, 외부-직경 절단은 제2 바 부재(12)가 제1 바 부재(11)와 동축이고 제2 바 부재(12)의 전체 축 방향 길이를 따라 제1 바 부재(11)와 동일한 외경을 갖도록 제2 바 부재(12)의 전체 축 방향 길이를 따라 수행된다. 그러나, 제2 바 부재(12)는 제1 바 부재(11)의 외경과 상이한 외경을 갖도록 형성될 수 있다. 외부-직경 절단은 제2 톱니형 부분(21)이 형성되는 섹션을 포함하는 제2 바 부재(12)의 일부만이 제1 바 부재(11)와 동축인 것으로 형성되도록, 제2 톱니형 부분(21)이 이후 공정에서 형성되는 섹션을 포함하는 축 방향에서의 제2 바 부재(12)의 일부만을 따라서만 수행될 수 있다.
그 다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 랙 톱니들은 브로칭 머신 또는 이와 유사한 것을 사용한 절단에 의해 제2 톱니형 부분(21)을 형성하기 위해 제2 바 부재(12)의 주어진 섹션 상에 형성되고, 담금질과 같은 열처리가 제2 톱니형 부분(21) 상에 선택적으로 수행될 수 있다. 연마와 같은 표면 가공은 외부-직경 절단과 톱니들 절단 사이에서 제2 바 부재(12) 상에 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이 제조되는 랙 바(10)는 제2 바 부재(12)가 도 11에 도시된 바와 같이 외부-직경 절단에 의해 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 형성되기 때문에 개선된 직진성을 가진다.
도 11에 도시된 외부-직경 절단은 또한 블랭크 제2 바 부재(12)의 표층에 잔류하는 내부 응력을 제거한다.
블랭크 제2 바 부재(12)의 역할을 하는 솔리드 부재는 일반적으로 드로잉 공정(drawing process)에 의해 생성된다. 이러한 타입의 솔리드 부재는 그것의 표층(surface layer)에 잔류하는 내부 인장 응력 및 그것의 심층(deep layer)에 잔류하는 내부 압축 응력을 갖는다. 내부 인장 응력은 표층에 더 가까운 위치에서 더 크고, 내부 압축 응력은 심층에 더 가까운 위치에서 더 크다. 표층과 심층 사이의 중간층에 잔류하는 내부 인장 응력 또는 내부 압축 응력은 표층에 잔류하는 내부 응력 및 심층에 잔류하는 내부 응력보다 더 작다.
제2 바 부재(12)의 외경을 절단하는 것에 의해, 재료의 표층은 제거되고, 표층보다 더 작은 내부 응력을 갖는 중간층이 노출된다. 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들은 이러한 중간층 상에 형성된다. 따라서, 내부 응력이 톱니 절단 및 열처리에 의해 해제되는 경우에도, 내부 응력의 해제로 인한 제2 바 부재(12)의 변형은 억제된다.
내부 응력의 해제로 인한 제2 바 부재(12)의 변형으로서, 그 중심 축주위의 토션(torsion)이 도 13에 도시된 바와 같은 예로서 취해질 수 있다. 제2 바 부재(12)의 토션이 발생하는 경우, 제2 톱니형 부분(21) 상의 랙 톱니들의 피치가 변화되고, 피니언과 랙 톱니들의 결합이 저하되고 전달 효율이 저하될 수 있는 위험이 있다. 외부-직경 절단을 수행하는 것에 의하여 블랭크 제2 바 부재(12)의 표층에 잔류하는 내부 응력을 제거하는 것은 전달 효율에서의 저하를 야기할 수 있는 제2 바 부재(12)의 토션을 억제하는데 특히 효과적이다.
외부-직경 절단을 위한 블랭크 제2 바 부재(12)의 절단 스톡(cutting stock)은 예를 들어, 제1 바 부재(11)에 대한 제2 바 부재(12)의 가능한 오정렬 또는 경사 및 블랭크 제2 바 부재(12)에 잔류하는 내부 응력의 분포를 고려하여 설정된다. 바람직한 절단 스톡의 예는 직경에 있어서 1 mm 내지 2 mm이다.
상술한 바와 같이, 제1 바 부재(11)에 접합되는 제2 바 부재(12)는 외부-직경 절단을 수행하는 것에 의하여 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 형성되고, 그 다음, 제2 톱니형 부분(21)의 랙 톱니들은 외부-직경 절단을 받은 제2 바 부재(12)의 일부에 형성되며, 이에 의해 랙 바(10)의 직진성은 개선될 수 있고, 제2 바 부재(12)의 변형은 억제될 수 있고, 랙 바(10)의 형상 정확도는 개선될 수 있다.
제2 바 부재(12)가 상술한 예에서 제1 바 부재(11)보다 더 큰 직경을 갖는 솔리드 부재로서 설명되었지만, 제2 바 부재(12)는 도 14에 도시된 바와 같이 제1 바 부재(11)보다 더 큰 직경을 갖는 중공 부재일 수 있다.
또한 중공의 제2 바 부재(12)를 이용하여, 랙 바는 제2 바 부재(12)의 일부를 제1 바 부재(11)와 동축이 되도록 형성하기 위해 제1 바 부재(11)에 접합된 제2 바 부재(12)의 적어도 일부분의 외경을 절단하고, 외부-직경 절단을 받은 제2 바 부재(12)의 부분 상에 랙 톱니들, 나사 홈 또는 이와 유사한 것을 포함하는 동력 전달 섹션을 형성하는 것에 의하여 제조될 수 있다.
제1 실시예에 따른 제조 방법은 도 6에 도시된 벽-두껍게 하기 프로세스와 도 7에 도시된 톱니 절단 프로세스 사이에, 제1 바 부재(11)의 중심 축이 기준이 되게 하면서 제2 바 부재(12)의 외경을 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 단계는 랙 바(10)의 직진성을 더 향상시키고, 블랭크 제2 바 부재(12)의 표층에 잔류하는 내부 응력을 제거한다.
중공 부재는 또한 드로잉 공정에 의해 일반적으로 생성된다. 따라서, 중공 부재는 또한 그것의 표층에 잔류하는 내부 인장 응력 및 그것의 심층에 잔류하는 내부 압축 응력을 갖고, 표층과 심층 사이의 중간층에 잔류하는 인장 또는 내부 압축 응력은 표층에 잔류하는 내부 응력 및 심층에 잔류하는 내부 응력들보다 더 작다.
제2 바 부재(12) 상에 형성되는 동력 전달 섹션이 상술한 예에서 복수의 랙 톱니들을 갖는 제2 톱니형 부분(21)으로 설명되지만, 동력 전달 섹션은 그러한 톱니형 부분에 제한되지 않고, 볼 나사의 나사 홈(screw groove)일 수 있다.
본 출원은 2015년 11월 4일에 둘 다 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015-217043호 및 제2015-217044호를 기반으로 하며, 그 전체 내용들은 본 명세서에서 참조로 통합된다.

Claims (12)

  1. 랙 바를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    제1 바 부재의 축 방향 단부 및 제2 바 부재의 축 방향 단부를 서로 접합시키는 단계로서, 상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재는 중공 부재들이고, 상기 제1 바 부재는 축 방향을 따라 톱니형 부분을 갖고, 상기 톱니형 부분은 복수의 랙 톱니들을 가지며,
    상기 제1 바 부재에 접합된 상기 제2 바 부재의 적어도 일부분의 벽을 상기 제2 바 부재의 상기 일부분이 상기 제1 바 부재와 동축이 되도록 상기 축 방향을 따라 두껍게 하는 단계, 및
    상기 제2 바 부재의 상기 벽이 두꺼워진 부분 상에 동력 전달 섹션을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 벽을 두껍게 하는 단계는, 상기 제1 바 부재에 대하여 상기 접합 과정동안 발생되는 상기 제2 바 부재의 오정렬 및 경사 중 적어도 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 바의 적어도 상기 부분의 상기 벽은, 상기 제1 바 부재에 접합되는 상기 제2 바 부재의 적어도 상기 부분을 스웨이징하는 것에 의하여, 상기 제2 바 부재의 상기 부분이 상기 제1 바 부재와 동축이 되도록, 두껍게 되는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달 섹션은, 상기 제2 바 부재의 상기 벽이 두꺼워진 부분이 상기 제1 바 부재와 동축이 되도록, 상기 제2 바 부재의 상기 벽이 두꺼워진 부분의 외경을 절단한 후에 형성되는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 동력 전달 섹션은, 상기 제2 바 부재의 상기 벽이 두꺼워진 부분이 상기 제1 바 부재와 동축이 되도록, 상기 제2 바 부재의 상기 벽이 두꺼워진 부분의 외경을 절단한 후에 형성되는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 바 부재 상에 형성되는 상기 동력 전달 섹션 상에 열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 바 부재 상에 형성되는 상기 동력 전달 섹션 상에 열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재는 마찰 용접에 의해 서로 접합되며, 상기 마찰 용접은 상기 제1 바 부재의 중심 축을 중심으로 상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재를 서로에 대해 회전시키는 것을 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 바 부재의 상기 축 방향 단부가 상기 제1 바 부재의 상기 축 방향 단부와 동일한 내경 및 동일한 외경을 갖는 링 형상으로 미리 형성된 상태에서, 상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재는 상기 마찰 용접에 의해 서로 접합되는 방법.
  9. 랙 바를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    제1 바 부재의 축 방향 단부 및 제2 바 부재의 축 방향 단부를 서로 접합시키는 단계로서, 상기 제1 바 부재는 축 방향을 따라 톱니형 부분을 갖고, 상기 톱니형 부분은 복수의 랙 톱니들을 갖고, 상기 제2 바 부재는 상기 제1 바 부재보다 더 큰 직경을 가지며,
    상기 제1 바 부재에 접합된 상기 제2 바 부재의 적어도 일부분의 외경을 상기 제2 바 부재의 일부분이 상기 제1 바 부재와 동축이 되도록, 상기 축 방향으로 절단하는 단계, 및
    상기 외경이 절단된 상기 제2 바 부재의 상기 부분 상에 동력 전달 섹션을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 외경을 절단하는 단계는, 상기 제1 바 부재에 대하여 상기 접합 과정동안 발생되는 상기 제2 바 부재의 오정렬 및 경사 중 적어도 하나를 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 바 부재 상에 형성되는 상기 동력 전달 섹션 상에 열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재는 마찰 용접에 의해 서로 접합되며, 상기 마찰 용접은 상기 제1 바 부재의 중심 축을 중심으로 상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재를 서로에 대해 회전시키는 것을 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 바 부재의 상기 축 방향 단부가 상기 제1 바 부재의 상기 축 방향 단부와 동일한 형상을 갖도록 미리 형성된 상태에서, 상기 제1 바 부재 및 상기 제2 바 부재는 상기 마찰 용접에 의해 서로 접합되는 방법.
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