JP2002079350A - 中空ラック軸とその製造方法 - Google Patents
中空ラック軸とその製造方法Info
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Abstract
テアリング装置用中空ラック軸とその製造方法、また、
ラック部には高級な材質を使用し、中空ラック軸を充分
な強度とし、チューブ部には安価な材質を用い、板厚を
薄くして、軽量かつ低コストの中空ラック軸を得るこ
と、全体として無駄の無い適正な品質と強度バランスを
持った中空ラック軸を得ることを課題とする。 【解決手段】 板状のラック軸素材3は、ラック歯部が
成形されるべきラック歯部素材部分1とチューブ部が成
形されるべきチューブ部素材部分2とからなり、これら
の異なる素材が溶接接合された一枚のラック軸素材3か
らなり、これを成形して中空ラック軸10とされてい
る。
Description
特に自動車のステアリング装置に使用される中空ラック
軸に関する。
て、特開平11−180318号公報及び特開平11−
278287号公報などによる方法が示されているが、
これらの方法は、いずれも、板材もしくは半円断面を有
するU字状に曲げた状態でラック歯を形成し、その後更
に残部の板部(脚部)を曲げて円筒状に形成し、強度上
問題がなければそのまま使用し、また、より強度を求め
られる場合は、上記円筒状にするための突き合わせ部を
溶接により接合するものである。
歯には、ステアリングシャフトにつながるピニオンが結
合され、ピニオンから操舵力が伝達されるため、ラック
歯の歯元には曲げ応力が作用し、ラック歯歯面の接触部
には高い接触面圧が作用する。高い接触面圧に耐えるよ
うにするため、ラック歯には浸炭焼き入れ又は高周波焼
き入れ等により硬度Hrc60程度にまで硬化処理が施
されるのが一般的である。
にはこのように大きな面圧は作用せず、比較的小さい曲
げ応力が作用するだけであるため、チューブ部に焼き入
れをする必要はない。
成形によって製造するに際し、全体にわたって材質も板
厚も同じ(つまり、元になる1枚の大きな素材から切り
出された)ラック軸素材が用いられるため、要求の厳し
いラック歯に合わせて材質、板厚が選定、使用されてい
た。
合わせて高級で焼き入れ性の良好な材質がラック軸素材
として選定され、その板厚もラック歯部に合わせた厚い
ものとなっていた。チューブ部には低級で薄肉の材料で
十分であるから、製品としての中空ラック軸はこの点か
ら過剰品質といえ、コストの高いものであった。
ラム単位での軽量化が求められているところであるが、
このように余分な板厚の部分を持つようにすることは、
車体重量を増やすことになり、この点からも望ましから
ざるものである。
且つ性能の良い中空ラック軸、特にステアリング装置用
中空ラック軸を得ること、また、これを容易に製造する
ことを課題とするものである。また、ラック部には高級
な材質を使用し、中空ラック軸を充分な強度とし、チュ
ーブ部には安価な材質を用い、板厚を薄くして、軽量か
つ低コストの中空ラック軸を得ること、さらに、これに
より、全体として無駄の無い適正な品質と強度バランス
を持った中空ラック軸を得ることを課題とするものであ
る。
より解決される。すなわち、第1番目の発明の解決手段
は、板状のラック軸素材を用いてラック歯部、及び、チ
ューブ部を成形加工することにより得られる中空ラック
軸であって、このラック軸素材を、上記ラック歯部が成
形されるべきラック歯部素材部分と上記チューブ部が成
形されるべきチューブ部素材部分とを異なる素材とし、
これらが溶接接合された一枚のラック軸素材としたもの
である。
発明の中空ラック軸において、上記ラック歯部素材部分
の板厚を、上記チューブ部素材部分の板厚よりも厚くし
たものである。
は第2番目の発明の中空ラック軸において、上記ラック
歯部素材部分の材質を、上記チューブ部素材部分の材質
よりも焼き入れ性が良好な材質としたものである。
ク軸素材を用いてラック歯部、及び、チューブ部を成形
加工することにより中空ラック軸を製造するための中空
ラック軸製造方法であって、上記ラック軸素材として、
上記ラック歯部が成形されるべきラック歯部素材部分と
上記チューブ部が成形されるべきチューブ部素材部分と
が異なる素材からなり、これらが溶接接合された一枚の
ラック軸素材が用いられる中空ラック軸製造方法であ
る。
発明の中空ラック軸製造方法において、上記ラック歯部
素材部分の板厚を、上記チューブ部素材部分の板厚より
も厚くしたものである。
は第5番目の発明の中空ラック軸製造方法において、上
記ラック歯部素材部分の材質を、上記チューブ部素材部
分の材質よりも焼き入れ性が良好な材質としたものであ
る。
の好適な実施の形態について説明する。
れる板状のラック軸素材を示し、(a)はラック軸素材
の平面図、(b)は(a)の側面図である。
素材となるラック軸素材3は、略短冊状で板状のラック
歯部素材部分1および短冊状で板状のチューブ部素材部
分2とを用いて製造される。このラック歯部素材部分1
およびチューブ部素材部分2はコイル状素材などからプ
レス打ち抜きやレーザーカット等の手段により切り出さ
れたものである。
可能なSCr、SCMなどがよく、または高周波焼入れ
に適した炭素鋼などを使用してもよい。なお、このラッ
ク歯部素材部分1は図1(a)の矢印部X、Xにおいて
板幅が狭くなっている。この板幅の狭い部分1aはラッ
ク歯を形成する領域(範囲)であり、後述するように、
完成したラック軸のラック歯歯幅に合わせ、突き合わせ
部Pがぴったり合わさるようにボリュームを考慮してバ
ランスを保つために板幅が狭くされている。
素鋼などでよく特別な焼入れ性を必要としない。ラック
歯部素材部分1とチューブ部素材部分2とは、図1に示
すように、突き合わせ部Rにて密着し、密着部はレーザ
ーなどにより板の厚み全域にわたり途切れること無く完
全に溶接接合されてラック軸素材3とされている。
り、その影響で後工程の成形に支障があると考えられる
ため、溶接後、焼きなまし処理などを施して、硬化部を
軟化させておく方が望ましい。
の方がチューブ部素材部分2より板厚を厚くしている。
これはラック歯の強度を考慮して強度を上げるために厚
くしている。本実施例では材質と板厚の両方をラック歯
部素材部分1とチューブ部素材部分2とで変えている
が、どちらか一方を変えるようにしても構わない。
びU字状の成形を施す第1工程が終了した状態を示して
おり、(a)は正面断面図、(b)、(c)、及び
(d)はそれぞれ、(a)のB−B断面図、C−C断面
図、及び、D−D断面図である。
材3をプレスにより曲げ加工することにより行われる。
図2から分かるように、後にラック歯を形成しない部分
1b、1fは図2(b)、(d)に示すようにU字型断
面になっており、上半分が半円形に成形されている。こ
れに対し、ラック歯が形成される部分1cは図2(c)
に示すようにコの字状であって、上面に平坦部を有する
形状に成形されている。
的に変わらないが、ただ、ラック軸素材3が、材質及び
板厚が互いに異なるラック歯部素材部分1とチューブ部
素材部分2が溶接接合された板材である点において異な
る。この工程では、板厚及び材質が異なるため曲げ加工
に際しては板厚差を考慮して設計された金型が使用さ
れ、また、スプリングバックなどの材質差を考慮した加
工条件を与えて成形される。
成形されたラック軸素材3の状態を示しており、(a)
はラック歯成形後の平面断面図、(b)は(a)のB−
B断面図である。
この第2工程においてラック歯1dの成形はラック歯に
相当する歯を持つ上型と、上型の凹凸に対応する凹凸を
持つ下型を用いて、第1工程で加工されたワーク(ラッ
ク軸素材3)を上下型の間に挟み込んで上下型を接近さ
せ押し込み成形を行い、金型の凹凸をワークに転写する
ことにより行われる。つまり、図3(a)に示すよう
に、ラック歯の断面形状は表側の歯面の形状に倣うよう
に裏面までもが下型によって凹凸に成形されている。
状態を示す図であり、それぞれ(a)は正面断面図、
(b)、(c)及び(d)は、それぞれ、(a)のB−
B断面図、C−C断面図、及び、D−D断面図である。
よびコの字型の断面の開口部(脚部1e)が曲げられ
て、円筒状に成形される(円筒状に成形されたラック軸
素材3は、ほとんど中空ラック軸となっているので符号
10で示す。)。円筒状に曲げられた結果、突き合わせ
部P、Qは、既に説明したように、ぴったりくっつくよ
うに、予め素材の板幅が調整されている。
ク軸10は、必要に応じて突き合わせ部P、Qを溶接な
どにより接合した後、ラック部以外の切削加工を必要に
応じて行い、後加工においてラック歯部およびその他の
部分の浸炭焼入れ、または高周波焼入れによりラック軸
(歯)として必要な強度を付与した後、軸部をなす両端
のチューブ部を研削にて仕上げて製品になる。なお、途
中工程で適宜必要に応じて曲がり直し矯正を行うことは
妨げられるものではない。
は、焼きなましを施された後、第1〜3工程の成形を経
て塑性変形させられるため、溶接によるひずみの影響は
ほとんど消えてしまい、製品に悪影響を及ぼすことはな
い。
分けて、ラック軸素材3を2種の材料を結合して構成す
るようにしたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、分
割位置及び分割数などを適宜に変更して設定することも
可能である。例えば、ラック歯となる近辺のみを焼き入
れ性の良い高級鋼とし、かつ、厚肉に設定することも可
能である。
なる例を図5に示す。図5には、ラック軸素材3をチュ
ーブ部素材部分2’とその内部のラック歯部素材部分
1’とで構成した例を示す平面図(a)と側面図(b)で
ある。厚さ、材質については、上述の説明のものと同様
であり、ラック歯となる部分がラック歯素材部分1とし
てその他の部分となる部分内にはめ込まれて溶接されて
いる。このようなラック軸素材を用いた場合でも既に説
明したものと特に変わることはないので重複する説明を
省略する。
は、ラック歯部素材部分1には、ラック歯としての強度
に耐えうる焼き入れ性、厚さともに満足できる高級鋼を
使用し、チューブ部素材部分2には安価な材料を使用し
たラック軸素材3が使用されているので、過剰品質でな
く、コストが安い、軽量化された中空ラック軸を得るこ
とができる。
且つ性能の良い中空ラック軸、特にステアリング装置用
中空ラック軸が得られ、また容易に製造することができ
るという効果を奏する。
るので、充分な強度の中空ラック軸が得られ、チューブ
部には安価な材質を用い、板厚を薄く出来るので軽量か
つ低コストの中空ラック軸を得ることができるという効
果を奏する。さらに、これにより、全体として無駄の無
い適正な品質と強度バランスを持った中空ラック軸を得
ることができるという効果を奏する。
ラック軸素材を示し、(a)はラック軸素材の平面図、
(b)は(a)の側面図である。
施す第1工程が終了した状態を示しており、(a)は正
面断面図、(b)、(c)、及び(d)はそれぞれ、
(a)のB−B断面図、C−C断面図、及び、D−D断
面図である。
素材3の状態を示しており、(a)はラック歯成形後の
平面断面図、(b)は(a)のB−B断面図である。
であり、それぞれ(a)は正面断面図、(b)、(c)
及び(d)は、それぞれ、(a)のB−B断面図、C−
C断面図、及び、D−D断面図である。
その内部のラック歯部素材部分1’とで構成した図1と
は異なる他のラック軸素材の例を示す平面図(a)と側
面図(b)である。
Claims (6)
- 【請求項1】 板状のラック軸素材を用いてラック歯
部、及び、チューブ部を成形加工することにより得られ
る中空ラック軸であって、上記ラック軸素材は、 上記ラック歯部が成形されるべきラック歯部素材部分と
上記チューブ部が成形されるべきチューブ部素材部分と
が異なる素材からなり、これらが溶接接合された一枚の
ラック軸素材であることを特徴とする中空ラック軸。 - 【請求項2】 請求項1に記載された中空ラック軸にお
いて、 上記ラック歯部素材部分の板厚は、上記チューブ部素材
部分の板厚よりも厚いことを特徴とする中空ラック軸。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載された中空
ラック軸において、上記ラック歯部素材部分の材質は、
上記チューブ部素材部分の材質よりも焼き入れ性が良好
な材質であることを特徴とする中空ラック軸。 - 【請求項4】 板状のラック軸素材を用いてラック歯
部、及び、チューブ部を成形加工することにより中空ラ
ック軸を製造するための中空ラック軸製造方法であっ
て、 上記ラック軸素材として、上記ラック歯部が成形される
べきラック歯部素材部分と上記チューブ部が成形される
べきチューブ部素材部分とが異なる素材からなり、これ
らが溶接接合された一枚のラック軸素材が用いられるこ
とを特徴とする中空ラック軸製造方法。 - 【請求項5】 請求項4に記載された中空ラック軸製造
方法において、 上記ラック歯部素材部分の板厚は、上記チューブ部素材
部分の板厚よりも厚いことを特徴とする中空ラック軸製
造方法。 - 【請求項6】 請求項4又は請求項5に記載された中空
ラック軸製造方法において、 上記ラック歯部素材部分の材質は、上記チューブ部素材
部分の材質よりも焼き入れ性が良好な材質であることを
特徴とする中空ラック軸製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000269915A JP2002079350A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 中空ラック軸とその製造方法 |
US09/918,117 US20020020237A1 (en) | 2000-08-04 | 2001-07-30 | Hollow rack shaft |
DE60137560T DE60137560D1 (de) | 2000-08-04 | 2001-08-03 | Hohle Zahnstange |
EP01118710A EP1177966B1 (en) | 2000-08-04 | 2001-08-03 | Hollow rack shaft |
US10/461,056 US6782598B2 (en) | 2000-08-04 | 2003-06-13 | Method of manufacturing hollow rack shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000269915A JP2002079350A (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 中空ラック軸とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002079350A true JP2002079350A (ja) | 2002-03-19 |
Family
ID=18756445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000269915A Pending JP2002079350A (ja) | 2000-08-04 | 2000-09-06 | 中空ラック軸とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002079350A (ja) |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000269915A patent/JP2002079350A/ja active Pending
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Legal Events
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A977 | Report on retrieval |
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A521 | Written amendment |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070612 |