KR20230051879A - 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치 - Google Patents

차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치 Download PDF

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KR20230051879A
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신희택
최태성
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Abstract

개시되는 차량 핸들 조향장치용 샤프트는 요크 부재와 샤프트 본체 부재의 내부에 중공이 형성되고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재가 일체로 성형됨으로써, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 강도를 소정 강도 이상으로 유지하면서도 상기 샤프트 본체 부재에 경량화를 위한 중공을 형성시켜줄 수 있고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 결합 공정이 생략될 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치{Shaft for vehicle handle steering apparatus and manufacturing apparatus thereof}
본 발명은 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치에 관한 것이다.
차량의 조향장치는 상기 차량의 바퀴의 방향을 전환시켜주어 상기 차량의 진행 방향을 변경시켜주는 장치이고, 상기 차량의 핸들은 운전자가 손으로 잡고 회전시켜서 상기 조향장치를 조작시켜 주는 것이다.
상기 차량의 상기 핸들과 상기 조향장치를 연결시켜주는 부품 중의 하나가 차량 핸들 조향장치용 샤프트인데, 상기 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
일반적으로 상기 차량 핸들 조향장치용 샤프트는 상기 핸들과 연결되는 요크 부재와, 상기 요크 부재로부터 연장된 형태를 이루고 상기 조향장치와 연결되는 샤프트 본체 부재를 포함한다.
그러나, 종래에는, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재가 별도 성형 후 결합되는 방식이어서, 그 강도 유지를 위하여 상기 샤프트 본체 부재에 중공(中空)이 전혀 형성될 수 없어서 경량화가 불가능함은 물론, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 결합에 소요되는 공정이 필요한 비효율성이 발생되는 문제가 있었다.
공개특허 제 10-1997-0020832호, 공개일자: 1997.05.28., 발명의 명칭: 차량 핸들을 조향 샤프트에 연결하기 위한 부속품
본 발명은 요크 부재와 샤프트 본체 부재의 강도를 소정 강도 이상으로 유지하면서도 상기 샤프트 본체 부재에 경량화를 위한 중공을 형성시켜줄 수 있고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 결합 공정이 생략될 수 있도록 하는 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트는 차량의 핸들과 연결되는 요크 부재; 및 상기 요크 부재로부터 연장된 형태를 이루고, 상기 차량의 조향장치와 연결되는 샤프트 본체 부재;를 포함하고,
상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 내부에는 중공(中空)이 형성되고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재는 일체로 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치는 샤프트 본체 부재의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 중공 튜브의 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 일 측부를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브의 일 측부를 가열시킬 수 있는 근접 유도 가열 코일과, 상기 근접 유도 가열 코일을 지지하고, 상기 중공 튜브의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 외곽을 따라 승강될 수 있는 근접 유도 승강체와, 상기 근접 유동 승강체를 승강시킬 수 있는 근접 유도 승강 수단을 포함하는 근접 유도 가열 부재; 및 차량의 핸들과 연결되는 요크 부재로 성형되기 위하여 상기 중공 튜브의 다른 부분에 비해 단조에 의해 상대적으로 소정 크기로 확장된 형태로 변형된 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부를 가열시킬 수 있는 확장 유도 가열 코일과, 상기 확장 유도 가열 코일을 지지하고, 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽을 따라 승강될 수 있는 확장 유도 승강체와, 상기 확장 유동 승강체를 승강시킬 수 있는 확장 유도 승강 수단을 포함하는 확장 유도 가열 부재;를 포함하고,
상기 샤프트 본체 부재의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 상기 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 상기 중공 튜브의 일 측부를 감싼 형태로 상기 근접 유도 가열 코일이 배치되어, 상기 근접 유도 가열 코일에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부가 가열되고,
상기 근접 유도 가열 코일에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부가 소정 온도로 가열된 상태가 되면, 상기 근접 유도 승강 수단의 작동에 따라 상기 근접 유동 승강체가 하강되고, 그에 따라 상기 근접 유도 가열 코일이 상기 중공 튜브의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강되고,
상기 근접 유도 가열 코일이 상기 중공 튜브의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강된 상태에서, 상기 중공 튜브의 일 측부가 단조에 의해 소정 크기로 확장된 형태로 변형될 때, 상기 중공 튜브의 일 측부와 상기 확장 유도 가열 코일 사이에서 상기 근접 유동 가열 코일이 이탈된 상태여서, 상기 중공 튜브의 일 측부가 확장될 수 있는 공간이 형성됨과 함께, 상기 확장 유도 가열 코일의 작동에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부에 대한 가열이 지속될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치에 의하면, 요크 부재와 샤프트 본체 부재의 내부에 중공이 형성되고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재가 일체로 성형됨으로써, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 강도를 소정 강도 이상으로 유지하면서도 상기 샤프트 본체 부재에 경량화를 위한 중공을 형성시켜줄 수 있고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 결합 공정이 생략될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 모습을 보이는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트로 성형되기 전의 중공 튜브의 모습을 보이는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 중공 튜브의 일 측부가 확장된 형태로 변형된 모습을 보이는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치를 보이는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 근접 유도 가열 코일 및 근접 유도 승강체이 하강된 모습을 보이는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트에 대한 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 모습을 보이는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트로 성형되기 전의 중공 튜브의 모습을 보이는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 중공 튜브의 일 측부가 확장된 형태로 변형된 모습을 보이는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치를 보이는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 근접 유도 가열 코일 및 근접 유도 승강체이 하강된 모습을 보이는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트(100)는 요크 부재(120)와, 샤프트 본체 부재(110)를 포함한다.
상기 요크 부재(120)는 차량의 핸들과 연결되는 것이다.
상기 샤프트 본체 부재(110)는 상기 요크 부재(120)로부터 연장된 형태를 이루고, 상기 차량의 조향장치와 연결되는 것이다.
상기 샤프트 본체 부재(110)의 하부에 상기 조향장치와 연결되는 조향장치 연결부(130)가 형성됨으로써, 상기 샤프트 본체 부재(110)가 상기 조향장치와 연결될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)의 내부에는 중공(中空)이 형성되고, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)는 일체로 성형된다.
상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)의 내부에 중공이 형성되고, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)가 일체로 성형됨으로써, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)의 강도를 소정 강도 이상으로 유지하면서도 상기 샤프트 본체 부재(110)에 경량화를 위한 중공을 형성시켜줄 수 있고, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)의 결합 공정이 생략될 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트 본체 부재(110)의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 중공 튜브(105)의 일 측부가 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 요크 부재(120)로 성형되기 위한 요크 원형체(125)로 성형되고, 상기 요크 원형체(125)가 상기 요크 부재(120)로 성형됨으로써, 상기 요크 부재(120)와 상기 샤프트 본체 부재(110)가 일체로 성형될 수 있게 된다.
상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 유도 가열에 의해 가열된 상태에서, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 단조에 의해 1차 성형되어 상기 요크 원형체(125)로 변형되고, 상기 요크 원형체(125)가 단조에 의해 2차 성형되어 상기 요크 부재(120)로 변형된다.
한편, 본 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치(150)는 근접 유도 가열 부재(160)와, 확장 유도 가열 부재(170)를 포함한다.
상기 근접 유도 가열 부재(160)는 근접 유도 가열 코일(162)과, 근접 유도 승강체(161)와, 근접 유도 승강 수단(163)을 포함한다.
상기 근접 유도 가열 코일(162)은 상기 샤프트 본체 부재(110)의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 상기 중공 튜브(105)의 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브(105)의 일 측부를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부를 가열시킬 수 있는 것이다.
상기 근접 유도 승강체(161)는 상기 근접 유도 가열 코일(162)을 지지하고, 상기 중공 튜브(105)의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브(105)의 외곽을 따라 승강될 수 있는 것이다.
상기 근접 유도 승강체(161)는 상기 중공 튜브(105)의 일 측부와 대면되도록 소정 길이로 길게 배치되고, 상기 근접 유도 승강체(161)의 내면인 상기 중공 튜브(105)의 일 측부와 대면되는 면에 상기 근접 유도 가열 코일(162)이 배치된다.
상기 근접 유도 승강 수단(163)은 상기 근접 유도 승강체(161)를 승강시킬 수 있는 것으로, 유공압 실린더가 그 예로 제시될 수 있고, 상기 근접 유도 승강체(161)의 하부에 근접 유도 피스톤(164)이 연결됨으로써 상기 근접 유도 승강 수단(163)에 의해 상기 근접 유도 승강체(161)가 승강될 수 있게 된다.
상기 확장 유도 가열 부재(170)는 확장 유도 가열 코일(172)과, 확장 유도 승강체(171)와, 확장 유도 승강 수단(173)을 포함한다.
상기 확장 유도 가열 코일(172)은 상기 차량의 상기 핸들과 연결되는 상기 요크 부재(120)로 성형되기 위하여 상기 중공 튜브(105)의 다른 부분에 비해 단조에 의해 상대적으로 소정 크기로 확장된 형태로 변형된 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부인 상기 요크 원형체(125)의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부인 상기 요크 원형체(125)를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부인 상기 요크 원형체(125)를 가열시킬 수 있는 것이다.
상기 확장 유도 승강체(171)는 상기 확장 유도 가열 코일(172)을 지지하고, 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부의 외곽을 따라 승강될 수 있는 것이다.
상기 확장 유도 승강체(171)는 상기 중공 튜브(105)의 일 측부와 대면되도록 소정 길이로 길게 배치되고, 상기 확장 유도 승강체(171)의 내면인 상기 근접 유도 승강체(161)의 외면과 대면되는 면에 상기 확장 유도 가열 코일(172)이 배치됨으로써, 상기 근접 유도 승강체(161)가 하강된 상태에서 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 단조에 의해 변형되어 확장된 형태인 상기 중공 튜브(105)의 변형된 일 측부인 상기 요크 원형체(125)가 상기 확장 유도 가열 코일(172)과 대면될 수 있게 된다.
상기 확장 유도 승강 수단(173)은 상기 확장 유도 승강체(171)를 승강시킬 수 있는 것으로, 유공압 실린더가 그 예로 제시될 수 있고, 상기 확장 유도 승강체(171)의 하부에 확장 유도 피스톤(174)이 연결됨으로써 상기 확장 유도 승강 수단(173)에 의해 상기 확장 유도 승강체(171)가 승강될 수 있게 된다.
상기 샤프트 본체 부재(110)의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 상기 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 상기 중공 튜브(105)의 일 측부를 감싼 형태로 상기 근접 유도 가열 코일(162)이 배치되어, 상기 근접 유도 가열 코일(162)에 의해 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 가열된다.
상기 근접 유도 가열 코일(162)에 의해 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 소정 온도로 가열된 상태가 되면, 상기 근접 유도 승강 수단(163)의 작동에 따라 상기 근접 유도 승강체(161)가 하강되고, 그에 따라 상기 근접 유도 가열 코일(162)이 상기 중공 튜브(105)의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강된다.
상기 근접 유도 가열 코일(162)이 상기 중공 튜브(105)의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강된 상태에서, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 단조에 의해 소정 크기로 확장된 형태로 변형될 때, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부와 상기 확장 유도 가열 코일(172) 사이에서 상기 근접 유도 가열 코일(162)이 이탈된 상태여서, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부와 상기 확장 유도 가열 코일(172) 사이에 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 확장될 수 있는 공간이 형성됨과 함께, 상기 확장 유도 가열 코일(172)의 작동에 의해 상기 중공 튜브(105)의 일 측부에 대한 가열이 지속될 수 있게 된다.
상기 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치(150)가 상기 근접 유도 가열 부재(160)와, 상기 확장 유도 가열 부재(170)를 포함함에 따라, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부에 대한 가열을 지속하면서도, 상기 중공 튜브(105)의 일 측부가 단조에 의해 확장되어 변형될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트에 대한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트는 샤프트 보강 부재(240)를 더 포함한다.
상기 샤프트 보강 부재(240)는 샤프트 본체 부재(210)의 내부의 중공에 삽입되고, 상기 샤프트 본체 부재(210)의 보강을 위하여 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 이루어지는 것이다.
도면 번호 211은 상기 샤프트 본체 부재(210)의 샤프트 본체이고, 도면 번호 212는 상기 샤프트 본체(211)의 외면에 소정 개수 뾰족하게 돌출된 샤프트 돌출 돌기이다.
상기와 같이, 상기 샤프트 보강 부재(240)가 더 적용됨에 따라, 상기 샤프트 본체 부재(210)가 더 보강되면서도, 알루미늄 합금으로 이루어진 상기 샤프트 본체 부재(210)와 탄소를 포함하는 상기 샤프트 보강 부재(240)의 결합력이 증진될 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 핸들 조향장치용 샤프트 및 그 제조장치에 의하면, 요크 부재와 샤프트 본체 부재의 강도를 소정 강도 이상으로 유지하면서도 상기 샤프트 본체 부재에 경량화를 위한 중공을 형성시켜줄 수 있고, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 결합 공정이 생략될 수 있도록 할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 차량 핸들 조향장치용 샤프트
110 : 샤프트 본체 부재
120 : 요크 부재

Claims (4)

  1. 차량의 핸들과 연결되는 요크 부재; 및
    상기 요크 부재로부터 연장된 형태를 이루고, 상기 차량의 조향장치와 연결되는 샤프트 본체 부재;를 포함하고,
    상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재의 내부에는 중공(中空)이 형성되고,
    상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재는 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 핸들 조향장치용 샤프트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 핸들 조향장치용 샤프트는
    상기 샤프트 본체 부재의 내부의 중공에 삽입되고, 상기 샤프트 본체 부재의 보강을 위하여 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 이루어지는 샤프트 보강 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 핸들 조향장치용 샤프트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트 본체 부재의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 중공 튜브의 일 측부가 상기 요크 부재로 성형됨으로써, 상기 요크 부재와 상기 샤프트 본체 부재가 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 차량 핸들 조향장치용 샤프트.
  4. 샤프트 본체 부재의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 중공 튜브의 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 일 측부를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브의 일 측부를 가열시킬 수 있는 근접 유도 가열 코일과,
    상기 근접 유도 가열 코일을 지지하고, 상기 중공 튜브의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 외곽을 따라 승강될 수 있는 근접 유도 승강체와,
    상기 근접 유동 승강체를 승강시킬 수 있는 근접 유도 승강 수단을 포함하는 근접 유도 가열 부재; 및
    차량의 핸들과 연결되는 요크 부재로 성형되기 위하여 상기 중공 튜브의 다른 부분에 비해 단조에 의해 상대적으로 소정 크기로 확장된 형태로 변형된 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부를 감싼 형태로 배치되어, 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부를 가열시킬 수 있는 확장 유도 가열 코일과,
    상기 확장 유도 가열 코일을 지지하고, 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽과 소정 간격 이격되면서 상기 중공 튜브의 변형된 일 측부의 외곽을 따라 승강될 수 있는 확장 유도 승강체와,
    상기 확장 유동 승강체를 승강시킬 수 있는 확장 유도 승강 수단을 포함하는 확장 유도 가열 부재;를 포함하고,
    상기 샤프트 본체 부재의 단면과 동일한 단면을 가지도록 압출로 성형되고 상기 미리 설정된 길이로 절단된 상태인 상기 중공 튜브의 일 측부를 감싼 형태로 상기 근접 유도 가열 코일이 배치되어, 상기 근접 유도 가열 코일에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부가 가열되고,
    상기 근접 유도 가열 코일에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부가 소정 온도로 가열된 상태가 되면, 상기 근접 유도 승강 수단의 작동에 따라 상기 근접 유동 승강체가 하강되고, 그에 따라 상기 근접 유도 가열 코일이 상기 중공 튜브의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강되고,
    상기 근접 유도 가열 코일이 상기 중공 튜브의 일 측부의 외곽으로부터 이탈되도록 하강된 상태에서, 상기 중공 튜브의 일 측부가 단조에 의해 소정 크기로 확장된 형태로 변형될 때, 상기 중공 튜브의 일 측부와 상기 확장 유도 가열 코일 사이에서 상기 근접 유동 가열 코일이 이탈된 상태여서, 상기 중공 튜브의 일 측부가 확장될 수 있는 공간이 형성됨과 함께, 상기 확장 유도 가열 코일의 작동에 의해 상기 중공 튜브의 일 측부에 대한 가열이 지속될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량 핸들 조향장치용 샤프트의 제조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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