KR20200069291A - 랙 바아 블랭크 재료, 랙 바아, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법, 및 랙 바아 제조 방법 - Google Patents

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KR20200069291A
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KR1020207008034A
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타카시 야마와키
켄이치 아오키
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고오슈우하네쓰렌 가부시기가이샤
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Abstract

랙 바아 블랭크 재료는 축방향으로 중공 샤프트 재료의 단부 측에 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분, 및 상기 랙 부분보다 상기 중공 샤프트 재료의 단부 측에 더 가깝게 제공되는 단부 부분을 포함한다. 상기 단부 부분은, 축방향과 직교하는 랙 부분의 단면을 수용하는 최소 원의 직경보다 더 크고 또한 상기 축방향으로 상기 샤프트 재료의 다른 쪽 단부 측의 샤프트 부분과 직경과 동일한 직경을 갖는다.

Description

랙 바아 블랭크 재료, 랙 바아, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법, 및 랙 바아 제조 방법
본 발명은 랙 바아 블랭크 재료(rack bar blank material), 랙 바아, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법, 및 랙 바아 제조 방법에 관한 것이다.
랙-피니언 조향 시스템에 사용하기 위한 랙 바아로서 알려진 랙 바아에서는, 중실 샤프트 재료(solid shaft material)가 사용되며, 또한 절삭 등을 통해 상기 중실 샤프트 재료 상에 다수의 랙 톱니(rack teeth)가 형성된다. 또한, 중공 샤프트 재료를 사용함으로써 그 중량이 감소되는, 이른바 중공 랙 바아(hollow rack bar) 또한 알려져 있다.
중공 랙 바아는 일반적으로 아래와 같이 제조된다. 먼저, 중공 샤프트 재료의 축방향 단부 측은 다른 쪽 축방향 단부 측보다 직경이 더 작게 형성되도록 인발(drawn)되며, 형성된 소직경 부분의 일부에는 평탄한 평면 형상을 갖는 평탄한 붕괴 부분이 제공된다. 그 후, 치형 다이(tooth die)가 상기 평탄한 붕괴 부분의 외면에 인접하고, 상기 평탄한 붕괴 부분의 내부에 맨드렐이 압입된다. 그 크기가 점진적으로 증가하는 맨드렐은 하나씩 순차적으로 압입되고, 그 후 맨드렐의 이러한 압입 교체가 반복됨에 따라 상기 치형 다이의 형상이 상기 평탄한 붕괴 부분으로 전달되며, 이에 의해 상기 평탄한 붕괴 부분의 외면 상에 다수의 랙 톱니가 형성된다(예를 들어, 특허 문헌 1: JP-A-2016-30271호 참조).
관련 기술의 랙 바아 제조 방법에 있어서, 상기 랙 바아 샤프트 재료의 개별 부분은 랙 톱니가 상기 평탄한 붕괴 부분의 외면 상에 형성된 후 연삭(grinding)을 통해 완성되며, 그 후 볼 스크류를 위한 스크류 홈(screw groove)이 상기 랙 바아 샤프트 재료 상의 대직경 부분의 외면 상에 형성된다. 상기 스크류 홈은 예를 들어 절삭에 의해 형성되며, 그 동안 랙 바아 샤프트 재료는 회전 가능하게 지지된 상기 샤프트 재료의 축방향 양 단부 부분과 함께 회전된다. 따라서 상기 스크류 홈의 절삭 정확도는, 샤프트 재료의 양 단부 부분의 동축도(coaxiality), 및 전체 샤프트 재료의 진직도(straightness)에 의해 영향을 받는다. 이에 대응하기 위해, 관련 기술의 랙 바아 제조 방법에서는, 상기 스크류 홈이 형성되기 전에, 샤프트 재료의 관련 부분들이 연삭을 통해 완성된다.
그러나 관련 기술의 랙 바아 제조 방법에서는, 상기 소직경 부분 측의 단부 부분 및 대직경 부분 측의 단부 부분의 외경들이 서로 회전 가능하게 상이하게 지지되어 있다. 이는 양 단부 부분을 동시에 절삭하는 것을 어렵게 한다. 따라서 대직경 부분 측의 단부 부분을 포함하는 대직경 부분, 및 소직경 부분 측의 단부 부분을 포함하는 소직경 부분이 별도로 절삭되며, 이는 제조 단계 수의 감축에 문제를 남긴다. 또한, 상기 양 단부 부분의 동축도 및 전체 샤프트 재료의 진직도에 대한 개선의 여지가 여전히 남아 있다.
하나 또는 그 이상의 실시예는 개선된 가공 정확도 및 간단한 제조 공정을 갖는 랙 바아를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예를 기재하는 데 사용하기 랙 바아 블랭크 재료의 예의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 단면도이다.
도 3a는 도 2의 ⅢA-ⅢA 선을 따라 취한 횡단면도이다.
도 3b는 도 2의 ⅢB-ⅢB 선을 따라 취한 횡단면도이다.
도 3c는 도 2의 ⅢC-ⅢC 선을 따라 취한 횡단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료를 사용하여 제조된 랙 바아의 예의 정면도이다.
도 5a는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 단계의 개략도이다.
도 5b는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 또 다른 단계의 개략도이다.
도 5c는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 추가 단계의 개략도이다.
도 5d는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 단계의 개략도이다.
도 5e는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 또 다른 단계의 개략도이다.
도 5f는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 추가 단계의 개략도이다.
도 5g는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법 단계의 개략도이다.
도 5h는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 제조 방법의 또 다른 단계의 개략도이다.
도 6은 도 5h에서 수행되는 외경 연삭의 예의 개략도이다.
도 7은 도 5h에서 수행되는 외경 연삭의 또 다른 예의 개략도이다.
도 8은 도 4에 도시된 랙 바아의 제조 방법의 예의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 기재하기 위해 사용되는 랙 바아 블랭크 재료의 예를 도시하고 있으며, 도 2 및 도 3a 내지 3c는 도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료의 단면 및 횡단면을 도시하고 있다.
도 1에 도시된 랙 바아 블랭크 재료(10)는, 예를 들어 주로 랙-피니언 조향 시스템에 통합될 랙 바아의 가공될 재료이다. 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)는, 예를 들어 강철과 같은 금속 재료의 중공 샤프트 재료로 형성된다. 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)는 그 축방향 단부 측에 랙 부분(11) 및 상기 랙 부분(11)보다 샤프트 재료의 축방향 단부 측에 더 가깝게 제공되는 단부 부분(12)을 가지며, 또한 다른 쪽의 축방향 단부 상에 샤프트 부분(13)을 갖는다.
상기 랙 부분(11)은 축방향으로 연장되는 평탄한 붕괴 부분(14), 및 상기 평탄한 붕괴 부분(14)의 외주면 상에 제공되는 다수의 랙 톱니(15)를 갖는다. 랙 부분(11)은 이들 랙 톱니(15)를 통해 피니언과 맞물린다. 이런 실시예에 있어서, 상기 랙 톱니(15)는 일정한 피치를 가지며, 또한 일정한 기어비(constant gear ratio)(CGR)를 제공한다. 그러나 상기 피치는 변할 수 있으며, 이에 따라 가변 기어비(variable gear ratio)(VGR)를 제공한다.
상기 샤프트 부분(13)은 축방향으로 이동하도록 상기 조향 시스템의 하우징에 의해 지지된다. 상기 랙 부분(11)과 함께, 축방향 동작 요소가 상기 샤프트 부분(13) 상에 제공될 수 있다.
상기 랙 부분(11)과 샤프트 부분(13) 사이에 형성된 중간 부분(16)을 제외하고, 상기 랙 부분(11) 및 샤프트 부분(13)에는 적어도 경화를 포함하는 열처리가 적용된다.
도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이, 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 단부 부분(12)의 외경(Da)은, 축방향과 직교하도록 취한 횡단면에 상기 랙 부분(11)을 수용하는 최소 원(minimum circle)(C)의 직경(Db)보다 더 크며(Da > Db), 또한 상기 샤프트 부분(13)의 외경(Dc)과 동일하다(Da = Dc).
도 4는 랙 바아 블랭크 재료(10)를 사용하여 제조된 랙 바아의 예를 도시하고 있다.
도 4에 도시된 랙 바아(20)는 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)가 형성되는 스테이지에서 축방향 단부 측에 형성되는 랙 부분(11), 및 또 다른 축방향 작용 요소로서 볼 스크류(ball screw)를 위한 스크류 홈(21)을 가지며, 상기 스크류 홈(21)은 샤프트 부분(13)의 외주면 상에 형성된다.
그 도시가 생략되었지만, 상기 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17)에는, 암나사(female thread)가 개별적으로 형성되어 있으며, 또한 조향 시스템의 타이 로드(tie-rod)에 결합되는 볼 조인트는 상기 암나사에 연결된다. 이들 암나사는 랙 바아 블랭크 재료(10)가 제조된 상태에서 형성될 수 있다.
도 5a 내지 5h는 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 제조 방법의 예를 도시하고 있다.
<예비-성형 단계>
도 5a에 도시된 바와 같이, 중공 샤프트 재료(30)는 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)를 제조하는 데 사용된다. 상기 샤프트 재료(30)는 그 외경 및 내경이 샤프트 재료(30)의 전체 길이에 걸쳐 그 축방향으로 일정한 원통형 형상을 갖는다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 소직경 부분(31)은 압연, 스웨이징(swaging)과 같은 인발, 절삭 등을 통해 상기 샤프트 부재(30)의 축방향 단부 측상의 부분에 형성되며, 이에 의해 비교적 직경이 큰 단부 부분(12)이 상기 소직경 부분(31)보다 단부 측에 더 가깝게 놓인 부분에 형성된다. 상기 단부 부분(12)은 샤프트 재료(30)의 본래 직경을 유지하며, 또한 상기 샤프트 재료(13)의 다른 쪽 축방향 단부 측의 샤프트 부분(13)의 외경과 동일한 외경을 갖는다.
<톱니 성형 단계>
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 샤프트 재료(30)의 소직경 부분(31)의 원주 부분은 프레싱을 통해 평탄하도록 붕괴되며, 이에 의해 샤프트 재료(30)의 축방향으로 연장되는 평탄한 붕괴 부분(14)이 형성된다. 그 후, 필요에 따라, 샤프트 재료(30)의 표면 상에 인산염 층(phosphate layer)이 형성된 샤프트 재료(30)에 성형 처리가 실시된다. 그리고 다수의 랙 톱니(15)가 상기 평탄한 붕괴 부분(14) 상에 형성된다.
상기 다수의 랙 톱니(15)는 다음과 같이 형성된다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 치형 다이(32)는 상기 치형 다이(32)가 평탄한 붕괴 부분(14)의 외면에 인접한 상태로 고정되며, 맨드렐(33)은 단부 부분(12)의 단부에 있는 개구를 통해 푸시 로드(34)에 의해 상기 평탄한 붕괴 부분(14)의 내부에 압입된다. 그 후, 압입된 맨드렐(33)은 푸시 로드(35)에 의해 뒤로 밀리며, 이에 의해 샤프트 재료(30)로부터 방출된다.
상기 평탄한 붕괴 부분(14)의 재료는, 맨드렐(33)이 상기 평탄한 붕괴 부분(14)의 전체 길이에 걸쳐 왕복동될 동안 그렇게 왕복동된 맨드렐(33)에 의해 가공되어, 상기 치형 다이(32)를 향해 소성 유동한다. 직경이 점진적으로 증가되는 맨드렐(33)은, 상기 평탄한 붕괴 부분(14) 내에 반복적으로 압입되는 데 사용되어, 상기 평탄한 붕괴 부분(14)의 재료와 치형 다이(32)와의 맞물림을 유발시키며, 이에 의해 상기 치형 다이(32)의 형상이 평탄한 붕괴 부분(14) 상으로 전달되어, 다수의 랙 톱니(15)가 상기 평탄한 붕괴 부분(14) 상에 형성된다.
랙 부분(11)[상기 평탄한 붕괴 부분(14) 및 다수의 랙 톱니(15)]가 소성 가공됨에 따라, 샤프트 재료(30)에 굽힘(bend)이 발생될 수 있으며, 따라서 샤프트 재료(30)의 굽힘은 톱니 성형 단계 후에 필요에 따라 수정될 수 있다 .
<열처리 단계>
다음으로, 도 5e에 도시된 바와 같이, 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분(11) 및 조향 시스템의 하우징에서 이동 가능하게 지지되는 샤프트 부분(13)의 경도를 향상시키기 위해, 상기 랙 부분(11) 및 샤프트 부분(13)에 경화가 가해진다. 그러나 이하에 기재되는 바와 같이, 샤프트 재료(30)에서 발생된 굽힘이 보정 단계에서 보정될 가능성을 고려하여, 상기 랙 부분(11)과 샤프트 부분(13) 사이의 중간 부분(16)은 경화되지 않은 상태로 남는다. 경화를 위해 상기 랙 부분(11) 및 샤프트 부분(13)을 가열하기 위해서는, 예를 들어 고주파 유도 가열이 이용될 수 있지만, 그러나 본 발명은 고주파 유도 가열에 한정되지 않는다.
경화가 가해지는 상기 랙 부분(11) 및 샤프트 부분(13)의 인성(toughness)을 회복하기 위해, 템퍼링(tempering)이 랙 부분(11) 및 샤프트 부분(13)에 국부적으로 가해지거나 또는 샤프트 재료(30) 전체에 가해질 수 있다. 표면에 가해지는 경화와 같은 열처리의 결과로서, 상기 샤프트 재료(30)의 표면 상에 발생된 산화층을 제거하기 위해, 숏-피닝(shot-peening)이 가해질 수 있다. 이런 숏-피닝은, 예를 들어 후 단계(post-step)에서 외경 연삭이 가해지는 샤프트 부분(13)을 제외하고, 랙 부분(11)에만 국부적으로 가해질 수 있거나, 또는 샤프트 재료(30)의 전체에 가해질 수 있다.
<보정 단계>
다음으로, 경화와 같은 열처리에 의해, 상기 샤프트 부재(30)에 발생된 굽힘이 보정된다.
상기 랙 부분(11)과 샤프트 부분(13) 사이의 중간 부분(16)이 열처리 단계에서 경화되지 않기 때문에, 상기 중간 부분(16)은 비교적 구부러지기 쉽다. 도 5f에 도시된 바와 같이, 예를 들어 샤프트 부분(13) 측의 중간 부분(16) 및 단부 부분(17)이 지지된 상태에서는, 랙 부분(11) 상에 하중이 발휘되며, 이에 의해 중간 부분(16)은 필요에 따라 구부러진다. 이는 샤프트 부분(13)에 대한 랙 부분(11)의 진직도를 향상시키며, 이에 의해 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17)과 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)의 동축도 또한 향상된다.
바람직하게는, 상기 단부 부분(12)과 랙 부분(11) 사이의 연결 부분(18)이 추가로 구부러진다. 상기 연결 부분(18) 또한 경화되지 않은 상태로 남겨지기 때문에, 상기 연결 부분(18)은 중간 부분(16)처럼 비교적 구부러지기 쉽다. 도 5g에 도시된 바와 같이, 예를 들어 연결 부분(18)과 중간 부분(16)이 지지된 상태에서, 상기 연결 부분(18)은 단부 부분(12) 상에 하중을 가함으로써 필요에 따라 구부러진다. 이는 상기 샤프트 재료(30)의 진직도, 및 상기 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17)과 상기 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)과의 동축도를 추가로 향상시킨다.
보정 단계 후, 필요에 따라, 다수의 랙 톱니(15)가 검사되고, 또한 상기 다수의 랙 톱니(15)가 형성된 측과는 반대 측에 위치된 랙 부분(11)의 톱니 후면이 연마되며, 샤프트 재료(30)는 결함이 자기적으로 검사된다. 또한, 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17)에는, 필요에 따라 암나사가 형성된다.
<연삭 단계>
다음으로, 도 5h에 도시된 바와 같이, 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)에 외경 연삭이 가해지며, 샤프트 재료(30)의 단부 부분(17)을 포함하는 샤프트 부분(13)은 굽힘으로부터 자유롭도록 보정된다. 여기서, 단부 부분(12)은 보정 단계까지의 예비-성형 단계를 통해 상기 샤프트 재료(30)의 직경과 동일한 직경으로 유지되며, 또한 상기 샤프트 부분(13)의 외경과 동일한 외경을 갖는다. 외경 연삭이 상기 단부 부분(12)에 가해졌을 때, 외경 연삭은 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13)의 적어도 일부에 동시에 가해진다.
도 6 및 7은 외경 연삭의 예를 도시하고 있다.
예를 들어, 단부 부분(12) 및 샤프트 부분(13)에 외경 연삭이 가해질 때는 무중심 연삭(centerless grinding)이 사용될 수 있으며, 상기 무중심 연삭은 트로프-피드 연삭(trough-feed grinding)[스루-피드 연삭(through-feed grinding)], 및 인피드 연삭(infeed grinding)[정지 연삭(stop grinding)]을 포함한다.
도 6은 샤프트 재료(30)가 연삭 휘일(40), 제어 휘일(41), 및 지지 블레이드(42)에 의해 지지되는, 트로프-피드 연삭의 예를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 연삭 휘일(40) 및 제어 휘일(41)이 회전되었을 때, 제어 휘일(41)의 중심 축선이 샤프트 재료(30)의 중심 축선 및 연삭 휘일(40)의 중심 축선에 대해 경사진 상태에서, 연삭 휘일(40) 및 제어 휘일(41)에 의해 지지 블레이드(42) 상에 유지된 샤프트 재료(30)는 회전하면서 축방향으로 공급된다. 상기 연삭 휘일(40)의 전체 길이(G3)는 샤프트 재료(30)의 전체 길이(L1)보다 더 작으며, 상기 연삭 휘일(40)과 접촉하고 있는 샤프트 재료(30)의 외주면은 샤프트 재료(30)가 축방향으로 공급될 동안 연속적으로 연삭된다. 이런 스루-피드 연삭에서는, 연삭 휘일(40)의 전체 길이(L3)가 랙 부분(11)의 축방향 길이(L2)보다 더 크고 또한 상기 연삭 휘일(40)이 단부 부분(12)과 상기 랙 부분(11)이 그 사이에 유지되는 중간 부분(16) 사이로 연장되는 길이를 갖기 때문에, 상기 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13)의 일부는 외부에서 그리고 외주에서 동시에 연삭된다.
도 7은 인피드 연삭의 예를 개략적으로 도시하고 있으며, 여기서 상기 샤프트 재료(30)는 도 6에 도시된 스루-피드 연삭에 사용된 바와 유사한 방식으로 연삭 휘일(50), 제어 휘일(51), 및 지지 블레이드(52)에 의해 지지된다. 그러나 상기 인피드 연삭은, 연삭 휘일(50)의 전체 길이(L4)가 샤프트 재료(30)의 전체 길이(L1)와 동일하거나 또는 이 보다 더 크고, 상기 제어 휘일(51)의 중심 축선이 샤프트 재료(30)의 중심 축선 및 연삭 휘일(50)의 중심 축선과 평행하게 배치되고, 또한 상기 샤프트 재료(30)의 축방향 공급이 정지되어 있고, 그리고 상기 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13)의 전체가 외부에서 그리고 외주에서 연삭된다는 점에서, 상기 스루-피드 연삭과 상이하다.
단부 부분(12) 및 샤프트 부분(13)에 가해진 외경 연삭은, 상기 무중심 연삭에 한정되지 않는다. 예를 들어, 샤프트 재료가 상기 샤프트 재료의 양 단부에서 그 축선에 지지되는 외부 원통형 연삭도 사용될 수 있다. 상기 외부 원통형 연삭의 경우, 스루-피드 연삭에서처럼 샤프트 재료(30)가 축방향으로 공급되는 횡단 연삭(traverse grinding), 또는 상기 샤프트 재료(30)의 축방향 공급이 인피드 연삭에서처럼 정지되는 플런지 연삭(plunge grinding)이 사용될 수 있다.
상기 단부 부분(12)이 그 직경을 랙 바아 블랭크 재료(10)의 재료의 직경인 샤프트 재료(30)의 직경과 동일하게 유지하고 또한 상기 샤프트 부분(13)의 외경과 동일한 외경을 갖기 때문에, 상기 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13)의 적어도 일부가 동시에 연삭될 때는, 단부 부분(12) 및 샤프트 부분(13)이 연삭 휘일과 균일하게 접촉하게 된다. 이는 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)과 연삭 단계까지의 예비-성형 단계를 통해 제조되는 랙 바아 블랭크 재료(10)의 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17) 사이의 동축도, 및 상기 랙 바아 블랭크 재료(10) 전체의 진직도를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 제조 공정을 단순화하는 것을 가능하게 한다.
특히, 본 실시예에서는, 샤프트 재료(30)에 발생된 굽힘이 보정 단계에서 보정되며, 이에 의해 외부에서 그리고 및 외주에서 연삭되는 단부 부분(12) 및 샤프트 부분(13)은 연삭 휘일과 더욱 균일하게 접촉하게 되며, 이는 양 단부 부분(12, 17) 사이의 동축도 및 상기 샤프트 재료(30) 전체의 진직도를 추가로 향상시킬 수 있다.
상기 스루-피드 연삭 및 인피드 연삭에서, 상기 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)과 상기 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17) 사이의 동축도, 및 샤프트 재료(30) 전체의 진직도를 향상시킨다는 관점에서 보았을 때, 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13) 전체가 외부에서 그리고 외주에서 동시에 연삭되는 인피드 연삭이 바람직하다.
도 8은 랙 바아(20)의 제조 방법의 예를 도시하고 있다.
랙 바아(20)는, 전술한 바와 같이, 랙 바아 블랭크 재료(10)가 형성되는 스테이지에서 축방향 단부 측에 형성되는 랙 부분(11), 및 그 다른 쪽의 축방향 단부 측의 또 다른 축방향 동작 요소로서 볼 스크류의 스크류 홈(21)을 갖는다. 상기 스크류 홈(21)은 훨링(whirling) 등을 통해 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 샤프트 부분(13)의 외주면 상에 형성된다.
상기 훨링에는, 다수의 절삭 팁(60)이 환형 절삭 툴(61)의 내주 부분 상에 원주 방향으로 일정한 간격으로 배치되는 환형 절삭 툴(61)이 사용된다. 랙 바아 블랭크 재료(10)는 상기 환형 절삭 툴(61)을 통해 삽입되며, 랙 부분(11) 측의 단부 부분(12) 및 상기 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17)은 척(62) 및 중심(63)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상기 절삭 툴(61)은 랙 바아 블랭크 재료(10)에 대해 편심되어 경사지도록 배치된다. 상기 절삭 툴(61)이 회전되었을 때, 상기 다수의 절삭 팁(60)은 샤프트 부분(13)의 외주면을 순차적으로 절삭하며, 랙 바아 블랭크 부재(10)가 회전되고 또한 상기 절삭 툴(61)이 랙 바아 블랭크 재료(10)의 축방향으로 인덱싱하도록 유발되었을 때, 나선형 스크류 홈(21)이 샤프트 부분(13)의 외주면 상에 형성된다.
랙 부분(11) 측의 단부 부분(12)과 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 샤프트 부분(13) 측의 단부 부분(17) 사이의 동축도, 및 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 진직도가 향상되기 때문에, 회전 가능하게 지지된 양 단부 부분(12, 17)과 함께 회전되는 랙 바아 블랭크 재료(10)의 런-아웃(run-out)이 방지된다. 이는 상기 스크류 홈(21)의 성형 정확도, 즉 랙 바아(20)의 가공 정확도를 향상시킨다.
샤프트 부분(13) 상에 제공된 축방향 직동 요소(direct acting element)는 볼 스크류의 스크류 홈(21)에 한정되지 않으며, 따라서 랙일 수도 있다. 랙이 미리 형성된 별도의 중공 또는 중실 샤프트 재료는, 상기 랙 바아 블랭크 재료(10)의 샤프트 부분(13)의 단부면에 결합되며, 이에 의해 랙이 샤프트 부분(13) 상에 제공된다. 그 후, 예를 들어 랙 바아 블랭크 재료(10)를 회전시킬 동안, 별도의 샤프트 재료가 샤프트 부분(13)의 단부면에 대해 가압되는 마찰 압입을 통해, 상기 별도의 샤프트 재료 및 랙 바아 블랭크 재료(10)가 서로 결합될 수 있다. 그 후, 회전하는 랙 바아 블랭크 재료(10)의 런아웃이 억제되기 때문에, 상기 별도의 샤프트 재료와 랙 바아 블랭크 재료(10) 사이의 동축도 및 상기 랙 바아의 진직도가 향상되며, 즉 랙 바아의 가공 정확도가 향상된다.
따라서 전술한 바와 같이, 본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료는 랙 부분보다 축방향으로 중공 샤프트 재료의 단부 측에서 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분, 및 상기 랙 부분보다 중공 샤프트 재료의 단부 측에 더 가깝게 제공되는 단부 부분을 갖는다. 상기 단부 부분은, 축방향과 직교하는 랙 부분의 단면을 수용하는 최소 원의 직경 보다 더 크고 또한 축방향으로 중공 샤프트 재료의 다른 쪽 단부 측의 샤프트 부분의 직경과 동일한, 직경을 갖는다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료에 있어서, 랙 부분 및 샤프트 부분은 상기 랙 부분과 상기 샤프트 부분 사이의 중간 부분을 제외하고 경화된다.
본 명세서에 기재된 랙 바아는 랙 바아 블랭크 재료의 샤프트 부분 상에 제공된 축방향 직동 요소를 포함한다.
본 명세서에 기재된 랙 바아에 있어서, 상기 직동 요소는 볼 스크류의 스크류 홈이며, 그리고 상기 샤프트 부분의 외주면 상에 제공된다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법은, 축방향으로 중공 샤프트 재료의 단부 측에 소직경 부분, 및 축방향으로 상기 중공 샤프트 재료의 단부 측에 상기 소직경 부분보다 더 가깝게 제공되고 또한 상기 소직경 부분의 직경보다 더 크며 그리고 상기 축방향으로 상기 중공 샤프트 재료의 다른 쪽 단부 측에 샤프트 부분의 직경과 동일한 직경을 갖는 단부 부분을 형성하는 예비-성형 단계; 상기 소직경 부분 상에 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분을 형성하는 톱니 성형 단계; 및 상기 단부 부분 및 상기 샤프트 부분에 외경 연삭을 가하는 연삭 단계를 포함하며, 상기 외경 연삭은 상기 단부 부분에 상기 외경 연삭이 가해질 때 상기 샤프트 부분의 적어도 일부에 동시에 가해진다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법은, 톱니 성형 단계 후에 그리고 연삭 단계 전에, 상기 랙 부분과 샤프트 부분 사이의 중간 부분을 제외하고, 상기 랙 부분 및 샤프트 부분을 경화시키는 열처리를 포함한다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법은, 연삭 단계 전에 상기 랙 부분 및 샤프트 부분이 곧바르게 되도록 보정하기 위해, 랙 바아 블랭크 재료의 랙 부분과 샤프트 부분 사이의 중간 부분을 구부리는 보정을 포함한다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법에 있어서, 상기 보정은 보정 시 상기 단부 부분, 랙 부분, 및 샤프트 부분이 곧바르게 되도록 보정하기 위해, 상기 랙 부분에 연결되는 단부 부분의 연결 부분을 추가로 구부리는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 제조 방법에 있어서, 랙 바아 제조 방법은, 랙 바아 블랭크 재료의 단부 부분 및 샤프트 부분을 회전 가능하게 지지하여 상기 랙 바아 블랭크 재료를 회전시킬 동안, 상기 샤프트 부분 상에 축방향 동작 요소를 제공하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 기재된 랙 바아 제조 방법에 있어서, 볼 스크류의 스크류 홈은 상기 샤프트 부분의 외주면 상에 직동 요소로서 형성된다.
본 출원은 2017년 10월 19일에 출원된 일본 특허출원 제2017-202925호에 대해 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조 인용되었다.

Claims (10)

  1. 랙 바아 블랭크 재료로서:
    축방향으로 중공 샤프트 재료의 단부 측에서 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분; 및
    상기 랙 부분보다 상기 중공 샤프트 재료의 단부 측에 더 가깝게 제공되는 단부 부분을 포함하며,
    상기 단부 부분은, 상기 축방향과 직교하는 상기 랙 부분의 단면을 수용하는 최소 원의 직경보다 더 크고 또한 상기 축방향으로 상기 중공 샤프트 재료의 다른 쪽 단부 측의 샤프트 부분의 직경과 동일한 직경을 갖는, 랙 바아 블랭크 재료.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 랙 부분 및 상기 샤프트 부분은 상기 랙 부분과 상기 샤프트 부분 사이의 중간 부분을 제외하고 경화되는, 랙 바아 블랭크 재료.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 랙 바아 블랭크 재료의 샤프트 부분 상에 제공된 축방향 직동 요소를 포함하는, 랙 바아.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 직동 요소는 볼 스크류의 스크류 홈이며, 또한 상기 샤프트 부분의 외주면 상에 제공되는, 랙 바아.
  5. 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법으로서:
    축방향으로 중공 샤프트 재료의 단부 측에 소직경 부분, 및 축방향으로 상기 중공 샤프트 재료의 단부 측에 상기 소직경 부분보다 더 가깝게 제공되고 또한 상기 소직경 부분의 직경보다 더 크며 그리고 상기 축방향으로 상기 중공 샤프트 재료의 다른 쪽 단부 측에 샤프트 부분의 직경과 동일한 직경을 갖는 단부 부분을 형성하는 예비-성형 단계;
    상기 소직경 부분 상에 피니언과 맞물리도록 구성된 랙 부분을 형성하는 톱니 성형 단계; 및
    상기 단부 부분 및 상기 샤프트 부분에 외경 연삭을 가하는 연삭 단계를 포함하며,
    상기 외경 연삭은 상기 단부 부분에 상기 외경 연삭이 가해질 때 상기 샤프트 부분의 적어도 일부에 동시에 가해지는, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 톱니 성형 단계 후에 그리고 상기 연삭 단계 전에, 상기 랙 부분과 상기 샤프트 부분 사이의 중간 부분을 제외하고, 상기 랙 부분 및 상기 샤프트 부분을 경화시키는 열처리를 더 포함하는, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연삭 단계 전에, 상기 랙 부분 및 상기 샤프트 부분이 곧바르게 되도록 보정하기 위해, 상기 랙 바아 블랭크 재료의 상기 랙 부분과 상기 샤프트 부분 사이의 상기 중간 부분을 구부리는 보정을 더 포함하는, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 보정은 보정 시 상기 단부 부분, 상기 랙 부분, 및 상기 샤프트 부분이 곧바르게 되도록 보정하기 위해, 상기 랙 부분에 연결하는 상기 단부 부분의 연결 부분을 더 구부리는 단계를 포함하는, 랙 바아 블랭크 재료 제조 방법.
  9. 랙 바아 제조 방법으로서:
    청구항 1 또는 청구항 2에 따른 랙 바아 블랭크 재료의 단부 부분 및 샤프트 부분을 회전 가능하게 지지하여 상기 랙 바아 블랭크 재료를 회전시킬 동안, 상기 샤프트 부분 상에 축방향 동작 요소를 제공하는 단계를 포함하는, 랙 바아 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    볼 스크류의 스크류 홈은, 상기 샤프트 부분의 외주면 상에 직동 요소로서 형성되는, 랙 바아 제조 방법.
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