KR20170038841A

KR20170038841A - 중공형 랙바 및 중공형 랙바를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20170038841A
Application number: KR1020177004523A
Authority: KR
Inventors: 다카시 가토; 다카시 야마와키
Original assignee: 고오슈우하네쓰렌 가부시기가이샤
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-04-07
Also published as: EP3194093A1; US10449995B2; JP6408819B2; EP3194093B1; US20170203781A1; KR102426646B1; JP2016030271A; US20200039571A1; CN106660108A; WO2016017158A1; CN106660108B

Abstract

피니언 기어와 맞물리는 랙부 및 요크에 의해 지지되는 면을 포함하는 중공형 랙바를 용이하고 정확하게 제조하는 방법, 및 그 중공형 랙바가 제공된다. 중공형 랙바(10)는, 피니언 기어(29)와 맞물리는 랙부(21); 및 랙부(21)의 톱니의 이면에 제공되고 요크(31)에 의해 지지되는 지지면(23)을 포함한다. 랙부(21)는, 원형 튜브 재료의 바깥면에 톱니 몰드(39)를 위치시키고, 원형 튜브 재료의 내부로 코어 바(41)를 삽입하여 원형 튜브 재료의 안쪽면을 가압하고, 이에 의해 톱니 몰드(39)의 형상이 전사되는 것에 의해 형성된다. 지지면(23)은 원형 튜브 재료의 랙부(21)의 톱니의 이면의 제거 프로세스 또는 변형 프로세스에 의해 형성된다.

Description

중공형 랙바 및 중공형 랙바를 제조하는 방법{HOLLOW RACK BAR AND METHOD OF MANUFACTURING THE HOLLOW RACK BAR}

본 발명은 자동차 파워 스티어링(power steering) 시스템에 사용되는 중공형 랙바(hollow rack bar) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 파워 스티어링 시스템은 랙바의 랙 톱니(rack teeth)의 이면(back side)에 오목 또는 볼록한 지지면(supported faces) 제공되고, 랙바의 이면을 지지하는 요크(yoke)로 지지면을 누르는 것에 의해, 피니언 기어(pinion gear)와 랙이 잘 맞물린 상태로 된다(특허 문헌 1).

솔리드(solid) 랙바는 일반적인 파워 스티어링 시스템에 사용된다. 솔리드 재료를 단조(forging)함으로써, 랙부와 V자형 또는 Y자형의 지지면이 형성되고, 지지면은 랙부의 톱니의 이면에 제공된다(특허문헌 2).

솔리드 랙바의 경우, 랙 톱니 피치 및 형상이 축 방향에 따라서 변하는 가변형 랙은 기계 가공으로 제조하기 어렵기 때문에, 가변형 랙은 단조에 의해 제조된다.

한편, 특허문헌 3에 나타난 바와 같이, 중공형 랙바를 사용함으로써 파워 스티어링 시스템의 중량을 실질적으로 대폭 경감할 수 있는 것이 알려져있다. 특허문헌 3에서는, 원형 튜브 재료의 바깥면 상에 톱니 몰드(toothed mold)를 배치하고 재료의 안쪽면에 높은 압력을 주기 위해 코어 바(cored bar)를 삽입함으로써, 톱니 몰드의 형상을 바깥면으로 전달하여 매우 정밀한 랙 톱니를 형성할 수 있다.

[선행기술문헌]

특허문헌 1: 일본특허공개공보 제2001-151132호

특허문헌 2: 일본특허공개공보 제H09-506550호

특허문헌 3: 일본특허공개공보 제2008-264874호

솔리드 랙바와 달리, 단조로 중공형 랙바를 제조하는 것은 어렵다. 예를 들어 바깥면으로부터 랙부가 단조된 경우에도, 중공의 변형으로 인해 랙부의 기어 톱니가 바람직한 형상으로 정확하게 형성될 수 없다. 또한 특허문헌 2의 경우와 같이 랙부 및 랙 톱니부의 이면 상의 요크에 의해 지지하는 면 모두를 정확히 형성하는 것은 더욱 실용적이지 못하다.

특허문헌 3에 기재된 바와 같이 랙부 및 지지면을 모두 동시에 또는 순차적으로 형성하는 것은 어렵다. 이것은 서로의 형상 및 하중이 영향을 미치므로 세심한 주의가 요구된다.

본 발명의 목적은, 피니언 기어와 맞물리는 랙부와 요크에 의해 지지면을 갖는 중공형 랙바를 용이하고 정확하게 제조하는 방법을 제공하고, 이와 같은 랙부와 지지면을 가지는 중공형 랙바를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양상에 따라 중공형 랙바를 제조하는 방법이 제공된다. 피니언(pinion) 기어와 맞물리는 랙부(rack portion), 및 랙 톱니부의 이면에 제공되고 요크(yoke)에 의해 지지되는 지지면(supported faces)을 포함하는 중공형 랙바(hollow rack bar)를 제조하는 방법은, 원형 튜브 재료의 바깥면에 톱니 몰드(mold)를 위치시켜 상기 랙부를 형성하는 단계, 원형 튜브 재료의 내부로 코어 바(cored bar)를 삽입하여, 원형 튜브 재료의 안쪽면을 가압하고, 이에 의해 상기 톱니 몰드의 형상이 전사되는 단계, 및 원형 튜브 재료의 랙 톱니부의 이면의 제거 프로세스 또는 변형 프로세스에 의해 지지면을 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 지지면이 평평하도록 원형 튜브 재료의 원호(arc) 면이 제거된다.

바람직하게, 방법은 담금질 및 템퍼링(tempering)에 의해 원형의 연속적인 열 처리된 층을 형성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 랙부 및 지지면이 형성된 부분의 전체 두께에 걸쳐서 담금질 및 템퍼링이 수행된다.

본 발명의 일 양상에 따라 중공형 랙바가 제공된다. 중공형 랙바는 피니언 기어와 맞물리는 랙부, 및 랙 톱니부의 이면에 제공되고 요크로 지지되는 지지면을 포함하고, 여기서 지지면은 평평하고 주변 영역보다 얇은 부분을 형성하도록 제공되고, 랙부와 지지면이 형성된 영역에 담금질 및 템퍼링에 의해 원형의 연속적인 열처리된 층이 형성된다.

바람직하게, 열처리된 층은, 랙부와 지지면이 형성된 부분의 전체 두께에 걸쳐서 제공된다.

바람직하게, 중공형 랙바는 볼 스크류를 더 포함하고, 이는 보조 기구가 랙부 및 지지면에 관하여 축 방향에서 상이한 위치에서 고정되게 한다.

본 발명에 따르면, 피니언 기어와 맞물리는 랙부 및 요크에 의해 지지면을 갖는 중공형 랙바를 용이하고 정확하게 제조하는 방법이 제공될 수 있고, 이러한 랙부 및 지지면을 가지는 중공형 랙바도 함께 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바를 도시한 것으로, (a)는 측면도, (b)는 (a)의 A-A를 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바의 제조 방법을 설명하는 도면으로, (a)는 평탄화 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 랙부 형성 프로세스를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 다른 중공형 랙바의 제조 방법을 설명하는 도면으로, (a)는 지지면 형성 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 형성 프로세스에서의 지지면을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바의 제조 방법을 설명하는 도면으로, (a)는 마무리 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 마무리 프로세스를 도시하는 단면도이다.
도 5는 제1 실시예의 변형을 도시하는 도면으로, (a)는 마무리 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 마무리 프로세스를 도시하는 단면도이다
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중공형 랙바를 제조하는 방법을 설명하는 도면으로, 변형 프로세스에서의 지지면을 도시한 단면도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 이하에서 설명된다.

실시예 1

본 실시예에 따른 중공형 랙바는 자동차의 파워 스티어링 시스템에 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바를 도시한 것으로, (a)는 측면도이고, (b)는 (a)의 A-A에 따른 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 중공형 랙바(10)는, 가장 바깥쪽 단면이 거의 원형인 소구경부(small diameter portion)(11)와 가장 바깥쪽 단면이 소구경부(11) 보다 크고 거의 원형인 대구경부(large diameter portion)(12)를 포함한다. 소구경부(11)와 대구경부(12)는 축 L을 따른 방향에서 상이한 위치에 제공된다.

소구경부(11)는 소구경부(11)의 바깥면의 일부에 형성된 랙부(rack portion)(21)와 랙 톱니부(teeth portion)(21)에 대향하는 소구경부(11)의 바깥면에 형성된 지지면(supported faces)(23)을 포함한다. 랙부(21) 및 지지면(23)이 제공되는 소구경부(11)의 부분에, 담금질(quenching) 및 템퍼링(tempering)에 의해 연속적인 원형의 열처리된 층이 형성된다. 바람직하게는 전체 두께가 열처리된 층들로 구성된다. 이 경우, 이 층들이 랙부(21)를 제외한 전체 두께에 걸쳐 형성될 수 있다.

볼 스크류(ball screw)(27)가 대구경부(12)에 제공된다. 볼 스크류(27) 내에 보조 기구(assist mechanism)의 회전 부분이 조립되면, 볼 너트(25)의 볼이 회전 부분으로서 구를 수 있다. 볼 너트(25)가 회전하기 시작하면, 중공형 랙바(10)의 축 L 방향에서의 스트로크(stroke)가 보조된다.

소구경부(11)의 랙부(21)는 스티어링 샤프트(steering shaft)의 피니언 기어(pinion gear)(29)와 맞물린다. 복수의 랙 톱니(21a)가 축 L의 방향에 따라 제공되고 배치된다. 특정 형상의 복수의 랙 톱니(21a)가 축 L 방향으로 일정한 피치(pitch)로 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 랙바는 피치 및/또는 형상이 축 L의 방향에 따라 변화하는 소위 가변적인 랙바이다.

소구경부(11)의 지지면(23)이 요크(yoke)(31)에 의해 지지된다. 지지면(23)은 축 L과 거의 평행하게 연장되는 평탄면이다. 축 L 주위의 원호(arc)면보다 평평하게 형성되는 면이 허용될 수 있으나, 면은 평면인 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 톱니 폭 방향에서의 랙부(21)의 양 측면의 바깥면에는 한 쌍의 평탄한 지지면(23)이 제공되고, 이 한 쌍의 평탄한 지지면(23)은 랙부(21)의 톱니 폭 방향에 대하여 15도 내지 75도의 각도로 기울어져 있다. 한 쌍의 지지면(23)은 축 L과 랙부(21)의 중심선을 통과하는 가상 평면(도 1의 B-B 선)에 대해 대칭으로 제공된다. 각 표면으로부터 축 L까지의 거리는 일정하게 유지된다. 각각의 지지면(23)이 평평하고 내부의 면이 원호 형상이므로, 각각의 지지면(23)은 다른 영역보다 얇은 영역을 형성한다.

각각의 지지면(23)의 양 단부(end)에, 지지면(23)으로부터 원호 형상의 바깥면으로의 경사면(33)이 형성된다. 이러한 경사면(33) 대신에 계단(들)이 설치될 수도 있다. 소구경부(22)에서 랙부(21)와 지지면(23)이 제공되지 않은 바깥면은 축 L을 중심으로 거의 원형인 단면을 가진다.

전술한 중공형 랙바(10)에 따르면, 지지면(23)은 각각 랙부(21)의 톱니 폭 방향에서의 양 측면의 바깥면 상에 각각 제공되고, 지지면(23)은 요크(31)에 의해 지지된다. 결론적으로, 축 L을 중심으로하는 반경 방향으로 중공형 랙바(10)에 힘이 가해졌을 때, 축 L을 중심으로하는 중공형 랙바(10)의 회전이 방지될 수 있다. 특히 본 실시예에서는, 중공형 랙바(10)의 축 L 방향으로의 스트로크가 보조될 때, 축 L 주위의 원주 방향의 회전력이 보조 기구의 회전 부분으로부터 중공형 랙바(10)에 가해진다.

따라서, 지지면(23)은 요크(31)에 의해 지지되고 눌러진다. 그 결과 중공형 랙바(10)의 반경 반향의 회전이 억제되어, 랙부(21)와 피니언 기어(29) 사이의 양호한 맞물림이 유지될 수 있다

중공형 랙바(10)의 각 지지면(23)과 랙부(21) 사이의 부분은 일정한 형상이 아니다. 따라서 랙부(21)의 톱니 폭 방향에 대해 15도 내지 75도 기울어진 지지면(23)과 랙부(21) 사이의 안쪽 면 및 바깥쪽 면에 급격하게 각이진 부분 또는 과도하게 수축된 부분이 생성되는 것이 방지된다

결과적으로, 생산시에 프로세싱의 부하가 감소될 수 있고 또는 프로세싱에 필요한 세심한 주의가 최소화될 수 있고, 충분한 강도 및 내구성이 사용중에 보장될 수 있다.

중공형 랙바(10)는, 랙부(21)와 지지면(23)의 사이 및 랙부(21)들 사이에서 축 L을 중심으로 거의 원호 형상을 이루는 바깥면을 갖는다. 지지면은 바깥면에 대응하는 가상의 원주 표면의 내부에 제공된다. 랙부(21)의 톱니의 이면 전체에 걸쳐서 돌출부가 존재하지 않는다. 따라서 중공형 랙바(10)의 축을 중심으로 한 외형을 최대한 작게 할 수 있고, 스티어링 기어는 용이하게 조립될 수 있다. 또한 주변 부품에 대한 충분한 여유(clearance)를 쉽게 확보할 수 있고, 주변 부품 설계를 변경할 필요가 없고, 주변 부품을 소형으로 설계할 수 있다.

중공형 랙바(10)는, 지지면(23) 및 랙부(10)가 제공되어 있는 영역에서 담금질 및 템퍼링에 의해 형성된 원형의 열처리된 층을 갖기 때문에, 중공형 랙바(10)의 충분한 강도가 보장된다. 평평한 지지면(23)이 얇더라도 충분한 강도가 보장될 수 있다.

이하에서 중공형 랙바(10)의 제조 방법이 설명된다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바의 평탄화 방법을 설명하기 위한 도면으로, (a)는 평탄화 프로세스를 도시한 측면도이고 (b)는 성형 프로세스에서의 랙부를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바의 가공 방법을 설명하는 도면으로, (a)는 지지면 형성 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 지지면을 도시하는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중공형 랙바를 연삭(grinding)하는 방법을 설명하는 도면으로, (a)는 마무리 프로세스를 도시하는 측면도이고, (b)는 마무리 프로세스 도시하는 단면도이다. 중공형 랙바(10)는, 담금질가능한(quenchable) 튜브 재료를 사용하는 이하의 프로세스를 포함하는 방법에 의해 제조된다.

우선, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 소구경부(11) 및 대구경부(12)가 튜브 재료에 형성되고, 소구경부(11)의 바깥면에 평탄부(37)가 평평한 다이에 의해 형성된다(평탄화 프로세스). 이 프로세스에서, 바깥면 및 안쪽면은 평탄부(37)이고, 소구경부(11)의 원주 방향의 다른 부분들은 대부분 원호 형상으로 유지되며, 그리고 대구경부(12)는 튜브(35)로 유지된다.

다음으로, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 톱니 몰드(toothed mold)(39)가 평탄부(37)의 바깥면 상에 위치되고, 그리고 나서 원형 튜브(35) 및 평탄부(37)가 각각 고정된다. 평탄부(37) 내의 중공(hollow)(13)에 코어 바(41)를 삽입하여 안쪽면을 가압함으로써, 톱니 몰드(39)의 형상을 평탄부(37)에 전사하여 랙부(21)을 형성한다(랙부 형성 프로세스).

이 프로세스에서는, 랙부(21)의 형상과 반대 형상의 톱니 몰드(39)를 평탄부(37)에 대향하는 상태로 고정한 후, 작은 코어 바(41)를 순차적으로 큰 것으로 바꾸면서 코어 바(41)가 중공(13)(평탄부(37)의 안쪽면, 및 안쪽면을 대면하는 대향면 사이)에 반복적으로 삽입된다.

평탄부(37)의 바깥면이 톱니 몰드(39)에 가압되고, 동시에 복수의 랙 톱니(21a)의 형상이 외측으로 전사되어 변형된다. 이러한 형상은 최종 형상, 또는 열처리 프로세스 후에 용이하게 최종 형상이 될 수 있는 대략적인 형상이 될 수 있다.

랙부(21)의 톱니와 대향하는 바깥면과 랙부(21)의 톱니의 하부 사이의 거리는 소구경부(11)의 반경보다 큰 것이 바람직하다.

도 3(a), (b)에 나타난 바와 같이, 랙부(21)의 톱니의 이면 상의 원호면은, 절삭 또는 연삭에 의한 제거 프로세스를 통과하게 되고 이에 의해 지지면(23)을 형성한다(지지면 형성 프로세스).

이 프로세스에서, 랙부(21)의 톱니의 이면 상의 원호면 중 랙부(21)의 톱니의 폭 방향에서의 양 측면의 부분은 공구(43 또는 44)를 사용하여 절삭 또는 연삭 가공함으로써, 랙부(21)의 톱니 폭 방향에 대하여 15도 내지 75도의 각도로 기울어진 면이 형성된다.

따라서 한 쌍의 지지면(23)이 원호 형상의 안쪽면에 대응하는 위치에 대칭으로 형성된다. 이 형상은 최종 형상, 또는 열처리 프로세스 후에 용이하게 유사한 최종 형상으로 마무리될 수 있는 대략적인 형상이 될 수 있다.

소구경부(11)에서 랙부(21) 및 지지면(23)을 제외한 바깥면 및 안쪽면은 대체로 원호 형상을 유지하고, 각 지지면(23)과 랙부(21)의 사이 및 지지면들(23)의 사이는 대체로 원호 형상이다.

다음으로, 랙부(21) 및 지지면(23)이 형성된 소구경부(11)의 영역은 담금질 및 템퍼링 등의 열처리를 받아 원형의 연속적인 열처리된 층을 형성한다(열처리 프로세스). 이때 전체 두께에 대해 담금질 및 템퍼링이 수행될 수 있다. 또한 랙부(21)를 제외한 전체 두께에 걸쳐 열처리된 층을 형성하는 것도 가능하다. 열처리 조건은 필요에 따라 선택될 수 있다.

따라서 중공형 소구경부(11)의 전체 벽 두께의 강도가 증가될 수 있다.

다음으로, 도 4(a), (b)에 도시된 바와 같이, 연삭 등에 의해 각 부가 정밀하게 마무리된다. 이 경우, 연삭은 열처리 후 연삭 공구(44)를 사용하여 연삭하는 것에 의해 수행되어, 랙바를 최종 형상으로 마무리한다. 대구경부(12)의 바깥면에는 볼 스크류(27)가 형성된다(마무리 프로세스).

이러한 연삭 프로세스에서, 지지면(23)은, 디스크 형상의 연삭 공구(44)의 측면 주변 면을 사용하여 프로세스를 수행함으로써 마무리된다. 그러나 방법은 이에 한정되지 않는다. 도 5(a), (b)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 디스크 형상 연삭 공구(44)의 단부 면을 이용하여 프로세스를 수행함으로써 지지면(23)을 마무리하는 것도 또한 가능하다.

상술한 프로세스들에 더하여, 조질(thermal refining), 표면 처리, 사이징(sizing) 검사 등의 각종 프로세스를 적절한 단계에서 수행함으로써 중공형 랙바(10)가 제조될 수 있다.

상술한 중공형 랙바(10)의 제조 방법에 따르면, 코어 바(41)를 원형 튜브 재료에 삽입하여 안쪽면을 가압하는 것에 의해 랙부(21)를 형성한 후에, 지지면(23)이 형성된다. 따라서 지지면(23)의 형상이 변형되거나 정밀도가 저하될 수 있는 위험이 없다.

다시 말하면, 랙부(21)가 형성될 때, 코어 바(41)를 삽입함으로써 원형 튜브 재료의 윤곽이 확장될 수 있을 뿐만 아니라, 톱니 몰드(39)에 원형 튜브 재료가 눌려지는 것에 의해 톱니 몰드(39)의 형상이 전사된다. 결론적으로 높은 압력이 원형 튜브 재료에 가해진다.

만약 지지면(23)이 형성된 후 랙부(10)를 형성하면, 지지면(23) 및 그 주변 영역들은, 예를 들어 중공(13)의 변형 또는 얇은 부분의 형성으로 인해 변형된다.

랙부(21)를 형성하고 그 후 지지면(23)을 형성함으로써, 지지면(23) 및 그 주변 영역의 변형이 방지될 수 있어서 제조가 용이해진다.

본 실시예의 제조 방법에 따르면, 원호 형상의 바깥면이 제거되어 지지면(23)이 형성되기 때문에, 가공 중에 변형을 발생시킬 정도로 높은 압력이 가해지지 않는다. 따라서 랙부(21)의 형상을 유지할 수 있어 정밀도의 저하가 방지될 수 있다.

또한 랙부(21)의 톱니 폭 방향의 양 측면의 안쪽면에는 가압에 의해 생성된 것과 같은 예리한 에지가 형성되지 않고, 즉 바람직한 강도 및 내구성이 보장될 수 있다.

이에 더하여, 두꺼운 원형 튜브 재료가 거의 변형되지 않기 때문에, 가압은 제한된 형상만을 생성할 수 있다. 그러나 절단과 같은 제거 처리에 의해 지지면(23)의 형상 및 크기는 임의로 설정될 수 있다. 따라서 랙부(21) 및 지지면(23)을 바람직한 형상으로 정밀도 높게 형성될 수 있다.

본 실시예의 제조 방법에 의하면, 랙부(21)의 톱니의 이면 상의 원호면에 제거 프로세스가 수행되어 평탄한 지지면(23)이 형성되기 때문에, 얇은 부분이 형성된다. 그러나 두께는 원호의 형상에 따라 점진적으로 변화한다. 이것이 중공형 랙바(10)의 바람직한 강도를 보장하면서 국소적 얇아짐(thinning)이 발생하지 않는 이유이다.

본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 랙부(21) 및 지지면(23)을 형성한 후, 소구경부(11)의 전체 두께에 담금질 및 템퍼링을 수행한다. 그 결과, 중공형 소구경부(11)의 전체 두께의 굽힘 강도가 증가하여 중공의 랙바(10)의 강성이 향상된다. 따라서, 비록 섹션의 모듈러스(modulus)가 지지면(23)의 형성에 의해 감소되더라도, 충분한 굽힘 강도가 유지될 수 있다.

실시예 2

제2 실시예가 이하에서 설명된다.

제1 실시예에서 지지면(23)은 절삭 및 연삭과 같은 제거 프로세스를 수행함으로써 형성된다. 제2 실시예에서는 지지면(23)이 가압과 같은 변형 프로세스에 의해 형성되는 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일한 방법으로 중공형 랙바(10)가 제조된다.

도 6은 제2 실시예의 제조 방법에 의해 지지면(23)을 형성하는 프로세스를 도시한다.

이 프로세스에서 제1 실시예와 동일한 방법으로 원형 튜브 재료로 랙부(21)을 형성하고, 랙부(21)를 랙 고정 장치(45)를 갖는 고정 몰드(fastening mold)(46)에 유지 고정한다.

형성될 한 쌍의 지지면(23)에 대응하는 각도로 형성된 V자형 가압면(47)을 갖는 이동가능 몰드(48)를 사용하여, 원호 형상 바깥면이 랙부(21)의 톱니의 이면 상에서 가압되고 변형되어 지지면(23)을 형성한다.

따라서 랙부(21)의 톱니의 이면 상의 튜브 벽이 변형되어 원호 형상의 안쪽면 및 바깥면이 평탄하게 변한다. 따라서 바깥면은 지지면(23)으로 형성된다.

그 다음 중공형 랙바(10)는 제1 실시예와 동일한 방법으로 제조될 수 있다.

상술한 제2 실시예에서, 제1 실시예와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.

특히, 제2 실시예에서, 랙부(10)를 형성하는 중공형 재료의 바깥면은 가압 변형되어 지지면(23)을 형성한다. 결과적으로 바깥면에서의 감소된 체적은 중공(13)으로 들어온다.

바깥면의 일부의 형상이 압축되어도, 단조에 의해 솔리드 재료가 형성되는 경우와 달리, 다른 부분의 형상이 초과 두께로서 팽창되거나 또는 외측으로 돌출하지 않는다.

상술한 바와 같이 랙부(21) 및 지지면(23)은 변형 프로세싱에 의해 유사하게 형성될 수 있다. 따라서 재료와 장치를 다루기 쉽다. 이에 더하여, 바깥면에 초과 두께가 돌출되지 않기 때문에, 프로세싱 후에 초과 두께를 제거할 필요가 없다. 따라서 제조가 용이해지고, 재료의 낭비가 방지될 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 범위 내에서 필요에 따라 변형될 수 있다.

예를 들어, 지지면들은 상술한 실시예에서 평탄면으로 형성된다. 그러나 본 발명은 평탄면뿐만 아니라 다른 면에도 적용 가능하다. 예를 들면, 축 L을 중심으로하는 원호 면 외에, 소구경부(11)의 원호 형상 바깥면보다 작은 곡면 또는 굴곡면이 또한 허용된다.

상술한 실시예는, 축 L에 수직인 단면이 거의 V자형이 되도록 지지면(23)이 형성되는 경우이다. 그러나 축 L에 수직인 단면이 거의 Y자형이 되도록 지지면(23)을 형성하는 것도 가능하다.

파워 스티어링 시스템에 사용되는 중공형 랙바(10)는 상술한 바와 같다. 그러나, 중공형 랙바(10)는 유압식 파워 스티어링 시스템에 대해 사용될 수 있다.

상술한 예에서 대구경부(12)에 대해 볼 스크류(27)을 사용하였다. 그러나 본 발명은 다른 유형의 전기 파워 스티어링 시스템에도 적용 가능하다. 볼 스크류(27)가 없는 중공형 랙바 또한 허용된다.

L : 축
10 : 중공형 랙바
11 : 소구경부
12 : 대구경부
21 : 랙부
21a : 랙 톱니
23 : 지지면
25 : 볼 너트
27 : 볼 스크류
29 : 피니언 기어
31 : 요크
33 : 경사면
35 : 원형 튜브
37 : 평탄부
39 : 톱니 몰드
41 : 코어 바
43 : 공구
44 : 연삭 공구
45 : 랙 고정 장치
46 : 고정 몰드
47 : 가압면
48 : 이동가능 몰드

Claims

피니언(pinion) 기어와 맞물리는 랙부(rack portion), 및 랙 톱니부의 이면에 제공되고 요크(yoke)에 의해 지지되는 지지면(supported faces)을 포함하는 중공형 랙바(hollow rack bar)를 제조하는 방법으로서,
원형 튜브 재료의 바깥면에 톱니 몰드(mold)를 위치시켜 상기 랙부를 형성하는 단계;
상기 원형 튜브 재료의 내부로 코어 바(cored bar)를 삽입하여, 상기 원형 튜브 재료의 안쪽면을 가압하고, 이에 의해 상기 톱니 몰드의 형상이 전사되는 단계; 및
성가 원형 튜브 재료의 상기 랙 톱니부의 이면의 제거 프로세스 또는 변형 프로세스에 의해 상기 지지면을 형성하는 단계
를 포함하는,
중공형 랙바를 제조하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 지지면이 평평하도록 상기 원형 튜브 재료의 원호(arc) 면이 제거되는,
중공형 랙바를 제조하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
담금질 및 템퍼링(tempering)에 의해 원형의 연속적인 열 처리된 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
중공형 랙바를 제조하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 랙부 및 상기 지지면이 형성된 부분의 전체 두께에 걸쳐서 담금질 및 템퍼링이 수행되는,
중공형 랙바를 제조하는 방법.
중공형 랙바로서,
피니언 기어와 맞물리는 랙부; 및
랙 톱니부의 이면에 제공되고 요크로 지지되는 지지면
을 포함하고,
상기 지지면은 평평하고 주변 영역보다 얇은 부분을 형성하도록 제공되고,
상기 랙부와 상기 지지면이 형성된 영역에 담금질 및 템퍼링에 의해 원형의 연속적인 열처리된 층이 형성되는,
중공형 랙바.
제5항에 있어서,
상기 열처리된 층은, 상기 랙부와 상기 지지면이 형성된 부분의 전체 두께에 걸쳐서 제공되는,
중공형 랙바.
제5항 또는 제6항에 있어서,
볼 스크류를 더 포함하고,
보조 기구의 회전 부분이, 상기 랙부 및 상기 지지면에 관하여 축 방향에서 상이한 위치에서 상기 볼 스크류와 조립되는,
중공형 랙바.