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

Publication number
JP2002079350A
JP2002079350A JP2000269915A JP2000269915A JP2002079350A JP 2002079350 A JP2002079350 A JP 2002079350A JP 2000269915 A JP2000269915 A JP 2000269915A JP 2000269915 A JP2000269915 A JP 2000269915A JP 2002079350 A JP2002079350 A JP 2002079350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rack shaft
rack
hollow
tube
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000269915A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Okubo
潔 大久保
Hiroshi Tsubouchi
啓 坪内
Yasushi Watanabe
靖 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2000269915A priority Critical patent/JP2002079350A/ja
Priority to US09/918,117 priority patent/US20020020237A1/en
Priority to DE60137560T priority patent/DE60137560D1/de
Priority to EP01118710A priority patent/EP1177966B1/en
Publication of JP2002079350A publication Critical patent/JP2002079350A/ja
Priority to US10/461,056 priority patent/US6782598B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、中空ラック軸、
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。
【0002】
【従来の技術】従来、中空ラック軸を形成する方法とし
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】中空ラック軸のラック
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。
【0004】一方、ラック歯が形成されないチューブ部
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。
【0005】既に述べたように、従来、中空ラック軸を
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。
【0006】すなわち、このやり方では、ラック歯部に
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。
【0007】さらに、自動車には燃費改善の観点からグ
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。
【0008】本発明は、このような問題に鑑み、安価で
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。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は以下の手段に
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。
【0010】第2番目の発明の解決手段は、第1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。
【0011】第3番目の発明の解決手段は、第1番目又
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。
【0012】第4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。
【0013】第5番目の発明の解決手段は、第4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。
【0014】第6番目の発明の解決手段は、第4番目又
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。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図1〜図5を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。
【0016】図1は本発明の実施の形態の一例に使用さ
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。
【0017】図1(a)に示すように、中空ラック軸の
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。
【0018】ラック歯部素材部分1の材質は浸炭焼入れ
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。
【0019】一方、チューブ部素材部分2の材質は低炭
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。
【0020】溶接部は熱影響のため硬化する傾向があ
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。
【0021】なお、図1においてラック歯部素材部分1
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。
【0022】図2は、上記ラック軸素材3にコの字状及
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。
【0023】第1の工程の成形は図1に示すラック軸素
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。
【0024】本第1工程は、曲げ加工自体、従来と実質
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。
【0025】図3は、以下の第2工程を経てラック歯が
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。
【0026】本第2工程の場合も従来どおりであって、
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。
【0027】図4は、第3工程を経たラック軸素材3の
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。
【0028】第3工程では、ラック軸素材3のU字型お
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。
【0029】その後、このようにして得られた中空ラッ
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。
【0030】なお、板状の段階で溶接された結合部R
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。
【0031】なお、本発明はラック歯部とチューブ部に
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。
【0032】このような、ラック軸素材3の図1とは異
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。
【0033】本実施形態で示した中空ラック軸10に
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。
【0034】
【発明の効果】本発明は、以上に述べたとおり、安価で
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。
【0035】また、ラック部には高級な材質を使用でき
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例に使用される板状の
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。
【図2】ラック軸素材3にコの字状及び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。
【図3】第2工程を経てラック歯が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。
【図4】第3工程を経たラック軸素材3の状態を示す図
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。
【図5】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。
【符号の説明】
1 ラック歯部素材部分 2 チューブ部素材部分 3 ラック軸素材 10 中空ラック軸 R 結合部 P、Q 突き合わせ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16H 55/26 F16H 55/26 (72)発明者 渡辺 靖 群馬県前橋市総社町一丁目8番1号 日本 精工株式会社内 Fターム(参考) 3J030 AC03 BA08 BC05 4E063 AA01 CA02 CA03 MA18 4E087 HA06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
JP2000269915A 2000-08-04 2000-09-06 中空ラック軸とその製造方法 Pending JP2002079350A (ja)

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)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005014064A (ja) 圧入接合構造及びその接合部品
EP1177966B1 (en) Hollow rack shaft
JP3633253B2 (ja) 中空ラック軸およびその製造方法
US6519852B1 (en) Method of manufacturing an aluminum alloy wheel rim
JP2652823B2 (ja) ギヤシャフトの製造方法
JP2002079350A (ja) 中空ラック軸とその製造方法
US6959479B2 (en) Method of manufacturing a hollow shaft having a flange at one end thereof
JP4853776B2 (ja) Cvt用シャフト及びその製造方法
JP4173818B2 (ja) 自動車のエキゾーストパイプの端部に被せ嵌められるカバーを製造するための方法、及びこの方法に従って製造されたカバー
JP2002048220A (ja) 中空ラック軸とその製造方法
JP3455892B2 (ja) 段状回転体の製造方法
JP2001063307A (ja) 前輪駆動車両の中空ドライブシャフトおよびその製造方法
JP3829565B2 (ja) 中空ラック軸の製造方法
JP3583310B2 (ja) クランク軸の冷間鍛造方法
JP2002079332A (ja) 中空ラック軸及びその製造方法
JPS6026858A (ja) チエンジドラムの製造方法
JPH10286646A (ja) フライホィールの製造方法
KR20040020588A (ko) 자동차 변속기용 싱크로나이저 링 코어 제조방법 및그러한 방법에 의한 열처리 지그장치
JPS5927736A (ja) ギヤシフトフオ−クの製造方法
JP3674756B2 (ja) 軸付き円盤部品の冷間鍛造方法
JP4344425B2 (ja) 等速ジョイント用外輪部材の製造方法
JP3982147B2 (ja) 中空ラック軸の成形方法
JP2001252743A (ja) 中空ラック軸の成形方法及びそのための芯金
JPH09276977A (ja) スプラインシャフトの製造方法
JP2000120411A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060801

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060929

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070510

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070612