JP2001293528A - 中空ラックバー成形治具及び金型 - Google Patents

中空ラックバー成形治具及び金型

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JP2001293528A
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mandrel
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flat portion
rack bar
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Kazutomi Oka
和富 岡
Shigeru Okuura
茂 奥浦
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Neturen Co Ltd
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Neturen Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/76Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
    • B21K1/767Toothed racks
    • B21K1/768Toothed racks hollow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性能のよい中空ラックバー成形治具及び
金型。 【解決手段】 円周の一部に平面部が形成された中空異
形部を有する管体素材1の平面部4の外面に歯形金型7
の歯形7cを当接させ、平面部内面にマンドレル81を
圧入して平面部の肉を盛り上げ、平面部外面にラック歯
形を形成させる中空ラックバーの成形において、平面部
内面に接する1以上の突起部82aが設けらたマンドレ
ル81を備える。また、ワークのほぼ中心線で異形部平
面部に平行に軸方向に分割された歯形金型7と保持金型
6とを備え、歯形金型7の歯形7cをワークの異形部の
平面部外面4に当接させ、歯形金型7と保持金型6とで
ワークを保持固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空にして軽量化
された、例えば自動車のステアリング機構に使用される
ラックバーの成形用治具及び金型にかかるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車のステアリング機構に使用
されるラックバーは中実の棒鋼の外面に歯形を形成され
たものが使用されていた。しかし、自動車の軽量化の要
請により中空のラックバーが要請され、その簡易な製造
方法として特許第1638553号の製造方法が開示さ
れている。
【0003】この中空ラックバーは、図6に示すように
円周の一部に平面部4が形成された中空異形部を有する
管体素材3の平面部4にラック歯形5が形成されたもの
である。その製造方法として、図5に示す一次加工によ
り円周の一部に平面部4が形成された中空異形部を有す
る管体素材(以下ワークという)3を、図8に示すよう
に歯形金型71の歯形71aを異形部の平面部外面に当
接させて割型61、61で挟んで固定する。そして、図
7に示すように異形部の平面部の内周高さT1よりやや
大きい高さt1のマンドレル8を平面部内面に圧入す
る。これにより、中空異形管の平面部の内面が押圧さ
れ、この部分の肉が盛り上がって歯形金型71の歯形7
1aに食い込み、平面部外面に所定のラック歯形5が成
形されるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来は前記マンドレル
として、図7に示すような先端に傾斜部8aを有するマ
ンドレルが使用された。しかしながら、このようなマン
ドレルは圧入抵抗が大きく圧入に大きな動力を有すると
共に、焼き付き・かじりを生ずることが多かった。
【0005】また従来は、成形金型として図8に示すよ
うに、左右対称をなす半円筒状の1対の割型61、61
を垂直をなす下部対向面を互いに当接し、垂直をなす上
部対向面の間に歯形71aを有する角杆状歯形金型71
を挟んだ金型が用いられた。しかしながら、このような
金型ではワークの保持が十分でないという問題点があっ
た。
【0006】そこで本発明は、前記問題点を解決し、安
価な金型で焼き付きなどがなく中空ラックバーが製造で
きる成形治具及び金型を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の中空ラックバーの成形治具は、円周の一部に
平面部が形成された中空異形部を有する管体素材の該平
面部外面に歯形金型の歯形を当接させ、該平面部内面に
マンドレルを圧入して、前記平面部の肉を盛り上げて該
平面部外面にラック歯形を形成させる中空ラックバーの
成形において、前記マンドレルには前記平面部内面に接
する突起が設けられたことを特徴とするものである。
【0008】本発明の中空ラックバー成形治具は、図6
に示す異形管の平面部4にラック歯形5を形成させた中
空ラックバーの成形に使用するマンドレルに関するもの
である。かかる中空ラックバーは、図5に示す中空異形
部を有する管体素材(以下ワークという)3の平面部内
面に、図7に示すようにマンドレル8を圧入して、平面
部の内面の肉を歯形71aに食い込むように盛り上げて
ラック歯形5が成形される。この際、従来は図7に示す
ような先端部に傾斜部8aを設けたマンドレルが用いら
れた。
【0009】本発明の中空ラックバー成形治具は、上記
マンドレルの先端に突起部を設けマンドレル自体を小径
にしたものである。これにより、図7に示す従来の先端
部に傾斜部8aを設けたマンドレルに比し圧入抵抗が減
じ、かつ焼き付きなどが防止される。
【0010】前記マンドレルには、マンドレルの先端部
に先端から後端に向かって順次高さ大きくした2以上の
突起を設けることが望ましい。マンドレルによる成形の
際に一度に大きな加工率を与えると、ワークの焼付きや
亀裂などが生ずるので、1回の加工には適切な加工率を
与える必要がある。そこで本発明のマンドレルは、1本
のマンドレルに先端側から順次高さを大きくした2以上
の突起部を設けて、1回のマンドレルの圧入で2回以上
の加工を行うことができるようにしたものである。これ
により、加工工数が低減できると共に1回の加工率を減
してワークの亀裂などを防止できる。ここでマンドレル
の先端部とは、マンドレルの圧入する先端近傍を含むも
のである。
【0011】また本発明の中空ラックバー成形金型は、
円周の一部に平面部が形成された中空異形部を有する管
体素材の該平面部外面に歯形金型の歯形を当接させ、該
平面部内面にマンドレルを圧入して、前記平面部の肉を
盛り上げて該平面部外面にラック歯形を形成させる中空
ラックバーの成形において、前記異形部の平面部外面に
当接させる歯形を有する歯形金型と前記異形部の円筒部
外周を保持する保持金型とが、前記管体のほぼ中心線で
前記異形部の平面部に平行に軸方向に分割されたことを
特徴とするものである。
【0012】即ち、本発明の中空ラックバー成形金型
は、図3及び図1(c)に示すように歯形金型7と保持
金型6とを管体の中心線で異形部の平面部に平行に軸方
向に分割したものである。このように分割した金型にす
れば、歯形金型7と保持金型6の間に管体ワークを挿入
して、両金型に圧力を加えるだけで簡易・確実にワーク
を保持することができ、かつ歯形成形の際に異形部の平
面部に働く反力を確実に支えることができるので正確な
歯形を得ることができる。
【0013】また、前記歯形金型は歯形を備えた歯形部
と該歯形部を両側から保持する台部とを組み合わせてな
ることが金型の加工を容易にし、安価に金型を製造でき
る点から望ましい。
【0014】また、歯形金型の歯形部分は、分割歯形を
組み合わせて形成されることが型の割れを防止するため
に望ましい。即ち、管体素材の平面部の肉を歯形に盛り
上げる際には、歯間を広げる方向に力が働く。このため
に歯形金型の歯底の部分に力がかかって、この部分から
割れることが多い。そこで初めから割った分割歯形にし
た金型を組み合わせることにより歯間に弾性が生じて歯
形の割れを防止できる。この分割歯形は2歯以下の歯形
を組み合わせることが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
について具体的に説明する。図1(b)は本発明第1実
施形態の中空ラックバーの成形治具のマンドレルの側面
図及び金型の断面図、図1(a)は第1実施形態のマン
ドレルの突起部の断面図、図1(c)は本発明実施形態
の金型の断面図、図2(b)は本発明第2実施形態の中
空ラックバーの成形治具のマンドレルの側面図及び金型
の断面図、図2(a)は第2実施形態のマンドレルの突
起部の断面図である。
【0016】図1の第1実施形態のマンドレル81は竿
部83の先端部82に突起82aが設けられている。突
起82aの断面は、図1(a)に示すように平面部内面
とほぼ相似の形状をなし、その高さt1 が平面部内面の
高さTよりやや大きくされている。突起82aは超硬肉
盛り溶接などにより容易に成形できるが、機械加工によ
り成形してもよい。竿部83の断面は図1(a)に示す
ように高さがt1 より小さい平面部内面とほぼ相似形状
でもよいし、楕円あるいは円形棒でもよい。
【0017】このように突起を設け、この突起でワーク
の平面部内面に接するようにすることにより、図7に示
す従来の先端に傾斜部を設けたマンドレルよりも圧入圧
力を小さくすることができる。また、潤滑を良くし焼付
きを防止できるので1回の加工率も大きくでき工数が低
減できる。さらに突起が摩耗したときに、肉盛り溶接な
どで容易に補修できるのでマンドレルの寿命を増しコス
トを低減できる。
【0018】図2の第2実施形態のマンドレル81´
は、竿部83´の先端部82´に2つの突起82b,8
2cが設けられた形状をなしている。図2(a)に示す
突起82b,82cの断面は図1(a)と同様に、それ
ぞれの高さt2 、t3 が平面部内面の高さTよりやや大
きい平面部内面とほぼ相似の形状をなしており、マンド
レル先端に近い突起82bの高さt2 より遠い突起82
cの高さt3 の方が大きくされている。突起82b,8
2cの成形方法、竿部83の断面は第1実施形態と同様
である。
【0019】このように1本のマンドレルに2個の突起
を設けることにより、マンドレルの圧入回数を減らすこ
とができ、工数が低減できる。また、この突起は2個の
みでなく3個以上でもよい。
【0020】図3は本発明実施形態の金型の斜視図、図
4は歯形部の斜視図である。なお、図1(c)に同金型
の断面図を示す。これらの図において、金型10はワー
ク(管体)1の中心線で異形部の平面部4に平行に軸方
向に分割された保持金型6と歯形金型7とからなる。
【0021】保持金型6は、ワーク1の異形部の円筒部
4bの外周とほぼ同径の半円の溝6aが軸方向に形成さ
れている。歯形金型7は、歯形7cを有する歯形部7a
の両側を台部7bで挟んで図示しない任意の方法で一体
に固定されて形成される。また、歯形部7aは図4に示
すように2歯づつの分割された金型が縦に組み合わされ
て図示しない任意の方法で両側が拘束されている。
【0022】上記構成の金型によれば、保持金型6の溝
6aにワークの異形部円筒部を挿入して、歯形7cが異
形部平面部に当接するようにして歯形金型7を合わせれ
ば、容易に保持金型6と歯形金型7の間にワークを固定
できる。
【0023】以下、上記構成の本発明の成形治具及び金
型の作用について説明する。図5に示す円周の一部に平
面部4を有する断面形状の異形部が成形されたワーク
(1次成形体)1を、その平面部外面がラック歯形7c
に当接するようにして歯形金型7に挿入する。その上に
保持金型6を被せてワーク1を歯形金型7と保持金型6
との間に挟んで図示しない固定手段により固定する。こ
の状態で、図1に示すように突起82aの高さt1 が平
面部4の内面高さTより大きいマンドレル81をワーク
(1次成形体)1の内部に圧入する。すると、マンドレ
ル81の突起82aにより平面部4の肉が押し上げら
れ、歯形金型7の歯形7cに食い込んで平面部4の外面
に図6に示すようなラック歯形5が形成される。
【0024】図2に示す2つの突起82b,82cを有
する場合には、高さt2 の小さい先端側の突起82bで
平面部4の肉を押し上げた後、さらに次の高さt3 の大
きい突起82cで肉を押し上げるので、1回のマンドレ
ルの圧入で2回の加工を行うことができる。
【0025】以上説明したように本発明実施形態の中空
ラックバー成形治具によれば、平面部内面に圧入するマ
ンドレルに異形部の平面部の内面に接する突起が設けら
れているので、従来の先端に傾斜部のみ設けたマンドレ
ルに比し、圧入抵抗を大幅に減少でき、かつ肉の盛り上
げる効率を向上でき加工率を大きくできる。
【0026】また、マンドレルの先端部から順次高さを
大きくした2個の突起部を設けることにより、一本のマ
ンドレルの圧入による加工量を2倍にできるので、マン
ドレルを切り換えて圧入する回数を半分にすることがで
き作業能率が向上する。さらに、この突起を3以上設け
れば一層作業能率を向上できる。
【0027】また、本発明の中空ラックバーの成形金型
は、歯形金型と保持金型とが異形部の平面部に平行にワ
ークの中心線で分割されているので、保持金型で異形部
の円筒部の外周を保持し、歯形金型で異形部の平面部を
保持すると共に平面部の外面に歯形を当接させるので、
ワークを確実に保持すると共に前記平面部の肉が盛り上
がる力に対向して保持することが容易であるので、正確
なラック歯形の成形作業が容易かつ能率良くできる。
【0028】この歯形金型は歯形を備えた歯形部と、両
側から保持する台部とを組み合わせて形成し、かつ歯形
部を2歯以下の分割歯形を組み合わせて形成するように
すれば、加工が容易になると共に、歯形部の長さ方向に
弾性を与えることができて歯形部の破損を防止でき、か
つ摩耗部のみを取り替えることにより金型の原価を低減
できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の中空ラッ
クバーの成形治具及び金型によれば、安価に中空ラック
バーの量産ができるので、材料の節約による省資源を達
成でき、また自動車などの軽量化に寄与して省エネルギ
に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施形態の中空ラックバー成形治具
のマンドレルの図及び成形金型の断面図である。
【図2】本発明第2実施形態の中空ラックバー成形治具
のマンドレルの図及び成形金型の図である。
【図3】本発明実施形態の中空ラックバー成形金型の斜
視図である。
【図4】本発明実施形態の中空ラックバー成形金型の歯
形部の斜視図である。
【図5】本発明実施形態の中空ラックバーの1次成形体
(ワーク)の斜視図である。
【図6】本発明実施形態の中空ラックバー成形体の斜視
図である。
【図7】従来の中空ラックバー成形に使用されるマンド
レルの形状を示す図である。
【図8】従来の中空ラックバー成形金型の1例の側面図
である。
【符号の説明】
1 ワーク(1次成形体)、2 中空ラックバー、3
鋼管(管体)、4 平面部、4b 円周部、5 歯形、
6 保持金型、6a 半円溝、7 歯形金型、7a 歯
形部、7b 台部、7c 歯形、8 マンドレル、8a
傾斜部、61割型、71 歯形金型、71a 歯形、
81、81´ マンドレル、82、82´ 先端部、8
2a,82b,82c 突起

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円周の一部に平面部が形成された中空異
    形部を有する管体素材の該平面部外面に歯形金型の歯形
    を当接させ、該平面部内面にマンドレルを圧入して、前
    記平面部の肉を盛り上げて該平面部外面にラック歯形を
    形成させる中空ラックバーの成形において、前記マンド
    レルには前記平面部内面に接する突起が設けられたこと
    を特徴とする中空ラックバー成形治具。
  2. 【請求項2】 前記マンドレルには、マンドレルの先端
    部に先端から後端に向かって順次高さを大きくした2以
    上の突起が設けられたことを特徴とする請求項1に記載
    の中空ラックバー成形治具。
  3. 【請求項3】 円周の一部に平面部が形成された中空異
    形部を有する管体素材の該平面部外面に歯形金型の歯形
    を当接させ、該平面部内面にマンドレルを圧入して、前
    記平面部の肉を盛り上げて該平面部外面にラック歯形を
    形成させる中空ラックバーの成形において、前記異形部
    の平面部外面に当接させる歯形を有する歯形金型と前記
    異形部の円筒部外周を保持する保持金型とが、前記管体
    のほぼ中心線で前記異形部の平面部に平行に軸方向に分
    割されたことを特徴とする中空ラックバー成形金型。
  4. 【請求項4】 前記歯形金型は、前記歯形を備えた歯形
    部と該歯形部を両側から保持する台部とを組み合わせて
    なることを特徴とする請求項3に記載の中空ラックバー
    成形金型。
  5. 【請求項5】 前記歯形金型の歯形部分は、分割歯形を
    組み合わせて形成されることを特徴とする請求項4に記
    載の中空ラックバー成形金型。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008264873A (ja) * 2007-03-27 2008-11-06 High Frequency Heattreat Co Ltd 芯金及び中空ラックバー
US8365573B2 (en) 2007-02-23 2013-02-05 Neutron Co., Ltd. Mandrel, set of mandrels, and hollow rack bar
JP2016025221A (ja) * 2014-07-22 2016-02-08 日産自動車株式会社 凹凸成形品の成形装置

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