JP2011195025A

JP2011195025A - 棒の製造方法及びねじ棒

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Publication number: JP2011195025A
Application number: JP2010064210A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Aoi; 宏仁青井; Noriteru Maeda; 憲輝前田
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】周面に凹凸部が形成された棒の製造方法およびねじ棒に関し、重量が重くならず、低コストで強度が向上する棒の製造方法およびねじ棒を提供することを目的とする。
【解決手段】丸棒５１を引き抜く工程と、引き抜かれた丸棒５１’の周面に転造加工によりナット螺合部（凹凸部）２５と、セレーション（凹凸部）２１とを形成する工程とから、一方の端部側から順に、周面に凹凸が形成されたセレーション部、周面が円柱面である無ねじ部、周面に凹凸が形成されたねじ部、周面が円柱面である無ねじ部が形成されたねじ棒２０を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、周面に凹凸部が形成された棒の製造方法及びねじ棒に関する。

車両用のパワーシートトラックは、車両床面に前後方向に向けて固定されるロアレールに、シートに固定されるアッパレールを移動可能に係合させる基本構造を有している。
アッパレール、ロアレールのうちのいずれか一方のレールには、モータの回転を減速するギヤボックスと、レールの長手方向に沿って回転可能に設けられ、ギヤボックスの出力側に接続されたねじ棒とが設けられている。他方のレールには、ねじ棒に螺合するナット部材が固定されている。

そして、ねじ棒を回転駆動させることで、アッパレールを移動させるようになっている。
ねじ棒の長手方向の中間部の周面には、ナット部材が螺合するねじが刻設され、一方の端部側の周面には、ギヤボックスの出力側からの回転が伝達されるセレーションが刻設されている。

ねじ棒の周面に形成されたねじ、セレーションは、丸棒の周面を転造加工することにより形成されている（例えば、特許文献１参照）

特開２００９−０９０８００号公報

近年、車両用のパワーシートトラックにおいては、車両が衝突すると、シートバックに作用する力は、アッパレール、ロアレールを介してフロアに伝達される。
詳しく説明すると、ねじ棒がアッパレール、ナット部材がロアレールに設けられている場合は、アッパレール→ねじ棒→ナット部材→ロアレールという経路で伝達される。また、ねじ棒がロアレール、ナット部材がアッパレールに設けられている場合は、アッパレール→ナット部材→ねじ棒→ロアレールという経路で伝達される。

従って、シートバックに作用する力は、ねじ棒に伝達され、ねじ棒には変形しない強度が要求される。
ねじ棒の強度を向上するには、ねじ棒の径を大きくしたり、材質を高強度のものにしたりする方法があるが、ねじ棒の径を大きくすると重量が重くなり、材質を高強度に変更するとコストが高くなる問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、重量が重くならず、低コストで強度が向上する棒の製造方法及びねじ棒を提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、転造加工により周面に凹凸部が形成された棒の製造方法において、丸棒を引き抜く工程と、引き抜かれた丸棒の周面に転造加工により凹凸を形成する工程と、からなることを特徴とする棒の製造方法である。

請求項２に係る発明は、引き抜く前の丸棒の径をａ、引き抜いた丸棒の径をｂ、凹凸が形成された棒の径をｃとすると、ａ＞ｃ、ｂ＜ｃ、であり、周面に転造加工により凹凸が形成された棒のビッカース硬度(Hv)が３００以上であることを特徴とする請求項１記載の棒の製造方法である。

請求項３に係る発明は、一方の端部側から順に、周面に凹凸が形成されたセレーション部、周面が円柱面である無ねじ部、周面に凹凸が形成されたねじ部、周面が円柱面である無ねじ部が形成されたねじ棒であって、請求項１または請求項２に係る発明の棒の製造方法によって製造されたことを特徴とするねじ棒である。

請求項１−３に係る発明によれば、丸棒を引き抜く工程を有することにより、丸棒は塑性変形し、丸棒には加工硬化が発生する。このため、丸棒の強度が向上する。
引き抜かれた丸棒の周面に転造加工により凹凸を形成する工程を有する。転造加工は塑性変形加工であるので、更に丸棒の強度が向上する。

よって、重量が重くならず、低コストで棒の強度が向上する。

ねじ棒の製造する方法を示す図である。図１のII−II切断線における断面図である。引抜き加工を説明する図である。実施例を説明する表が記載された図である。実施の形態の製造方法で製造されたねじ棒を有するパワーシートトラックが設けられたシートを説明する図である。図５のパワーシートトラックの縦断面図である。

最初に、図５、図６を用いて実施形態の丸棒の製造方法で製造されたねじ棒を有するパワーシートトラックを説明する。
パワーシートトラックは、図５に示すように、車両用のシートＳと床面Ｆとの間に位置し車両前後方向に延びる左右一対のシートトラック１０を有する。左右のシートトラック１０は、同一（対称）構造であり、床面Ｆに前後のブラケット１１、１２で固定される。

シートトラック１０は、ロアレール１３と、シートＳに固定されるアッパレール１４とを有し、アッパレール１４は、ロアレール１３に移動可能に係合している。
ロアレール１３には、図６に示すように、固定ねじ１６Ｇを用いてナット部材１６が固定されている。

アッパレール１４には、このナット部材１６のめねじ穴に螺合するねじ棒２０が回転自在に支持されている。すなわち、アッパレール１４には、その前端部と後端部に、ねじ棒２０の前端部と後端部を回転自在に支持するギヤボックス３０と軸受部材１７が設けられており、ねじ棒２０には、その前端部から順に、セレーション部２１、無ねじ部２２、メインナット螺合部２５及び無ねじ部（後端軸受部）２６が形成されている。セレーション部２１は、周面にセレーション（凹凸）が形成されている。無ねじ部２２は、周面が円柱面となっている。メインナット螺合部２５は、周面におねじ（凹凸）が形成され、ナット部材１６のめねじ穴１６Ｄに螺合するようになっている。無ねじ部２６は、周面が円柱面となっており、軸受部材１７に回転自在に支持されるようになっている。

ギヤボックス３０は、接続ブラケット３１によってアッパレール１４に固定されている。ギヤボックス３０内には、セレーション部２１と相対回転不能に係合するセレーション穴３２ａを軸部に有するウォームホイル３２が回転自在に支持されている。ウォームホイル３２は、軸線を車両左右方向に向けたウォーム３３と噛み合っていて、ウォーム３３が正逆に回転すると、ウォームホイル３２が正逆に回転し、セレーション部２１（ねじ棒２０）が正逆に回転する。

左右のアッパレール１４のギヤボックス３０内のウォーム３３は、連動機構によって連動して回転するものであり、この連動回転により、左右のアッパレール１４のねじ棒２０が正逆に回転する。すると、ねじ棒２０は、ロアレール１３に固定したナット部材１６と螺合しているため、アッパレール１４（シートＳ）が前後に移動する。図６は、アッパレール１４（シートＳ）のロアレール１３に対する前方移動端を示している。

ここで、ねじ棒２０の製造方法を図１、図２を用いて説明する。
図１（ａ）、図（ｂ）に示すように、径ａの丸棒を引抜き加工により径ｂ(ｂ＜ａ)の丸棒とする。引抜き加工とは、図３に示すように、径がａの丸棒５１をダイス５３のこう配穴５３ａを通して引き抜き、径がｂの丸棒５１’を形成する加工方法である。

次に、図１（ｃ）、図２に示すように、径ｂの丸棒５１’に転造加工で、丸棒５１’の周面にセレーション部２１（凹凸）と、径がｃのナット螺合部２５（凹凸）とを形成し、セレーション部２１、無ねじ部２２、ナット螺合部２５、無ねじ部２６が形成されたねじ棒２０を形成する。ナット螺合部２５を形成する転造加工とは、丸棒５１’を、外周がねじの形をした円筒形状の複数の転造ダイスにより挟み込み、丸棒５１’素材を回転させながら、丸棒５１’の中心方向へ転造ダイスに圧力を加える。丸棒５１’の素材の降伏点を超えた圧力をかけることにより、丸棒５１’は塑性され永久的に変形し、ナット螺合部２５を形成する加工方法である。また、セレーション部２１を形成する転造加工とは、丸棒５１’を、外周にセレーションが刻設された円筒形状の複数の転造ダイスにより挟み込み、丸棒５１’素材を回転させながら、丸棒５１’の中心方向へ転造ダイスに圧力を加える。丸棒５１’の素材の降伏点を超えた圧力をかけることにより、丸棒５１’は塑性され永久的に変形し、セレーション部２１を形成する加工方法である。

更に、この転造加工により、ａ＞ｃ、ｂ＜ｃ、となるように、また、ねじ棒２０のビッカース硬度(Hv)が３００以上となるようにした。
このような製造方法によれば、以下のような効果を得ることができる。

(1) 径ａの丸棒を引き抜いて、径ｃの丸棒５１’とする工程を有することにより、丸棒は塑性変形し、丸棒５１’には加工硬化が発生する。そして、降伏応力が引抜き加工前よりも高くなり、丸棒５１’の強度（引張強度）が向上する。

よって、重量が重くならず、低コストでねじ棒２０の強度が向上する。
(2) 引き抜かれた丸棒の周面に転造加工により、セレーション部２１、ナット螺合部２５を形成しねじ棒２０とする工程を有する。転造加工は塑性変形加工であるので、更にねじ棒２０の強度が向上する。

よって、重量が重くならず、低コストでねじ棒２０の強度が向上する。

本願発明者は、引抜き加工される丸棒素材の径を変えることにより、ねじ棒の強度がどのように変わるか、また、転造加工により形成されるナット螺合部の谷の径を変えることにより、ねじ棒の強度がどのように変わるかを調査した。

No.1のサンプルは、径9.00mm、材質Ｓ４５Ｃの丸棒を径7.17mmに引き抜き、転造で径8.00mm、谷の径5.85mmのナット螺合部を形成した。
No.2のサンプルは、径9.40mm、材質Ｓ４５Ｃの丸棒を径7.17mmに引き抜き、転造で径8.00mm、谷の径5.85mmのナット螺合部を形成した。

No.3のサンプルは、径9.00mm、材質Ｓ４５Ｃの丸棒を径7.17mmに引き抜き、転造で径8.00mm、谷の径6.50mmのナット螺合部を形成した。
No.4のサンプルは、径9.40mm、材質Ｓ４５Ｃの丸棒を径7.17mmに引き抜き、転造で径8.00mm、谷の径6.50mmのナット螺合部を形成した。

なお、いずれのサンプルも、
ａ（引抜き加工前の丸棒の径）＞ｃ（転造加工したナット螺合部の径）、
ｂ（引抜き加工後の丸棒の径）＜ｃ（転造加工したナット螺合部の径）となっている。

これらのサンプルの硬度、引張強度等を図４に示す。
（引抜き加工される丸棒素材の径を変えることにより、引張強度がどのように変わるかの考察）
No.1,No.3は、引抜き加工により径9.00mmの丸棒を径7.17mmの丸棒に形成したサンプルである。一方、No.2,No.4は、引抜き加工により径9.40mmの丸棒を径7.17mmの丸棒に形成したサンプルである。

そして、No.1,No.3のサンプルは、引張強度が510N/mm²から570N/mm²へ増加している。一方、No.2,No.4のサンプルは、引張強度が510N/mm²から950N/mm²へ増加している。
引抜き加工による塑性変形量が大きいほど、加工硬化の度合いが大きくなり、引張強度も大きくなることが確認できた。
（転造加工により形成されるナット螺合部の谷の径を変えることにより、強度がどのように変わるかの考察）
No.1のサンプルは、転造加工前の引張強度が570N/mm²で転造加工後のナット螺合部の谷の径が5.85mmのサンプルである。一方、No.3のサンプルは、転造加工前の引張強度が570N/mm²で転造加工後の谷の径が6.50mmのサンプルである。

そして、No.1のサンプルは、谷の径が5.85mmとなる転造加工をすることにより引張強度は、570N/mm²から800N/mm²へ増加している。一方、No.3のサンプルは、谷の径が6.50mmとなる転造加工をすることにより引張強度は、570N/mm²から780N/mm²へ増加している。

転造加工による塑性変形量が大きいほど、加工硬化の度合いが大きく、引張強度も大きくなることが確認できた。
また、No.2のサンプルは、転造加工前の引張強度が950N/mm²で転造加工後のナット螺合部の谷の径が5.85mmのサンプルである。一方、No.4のサンプルは、転造加工前の引張強度が950N/mm²で転造加工後の谷の径が6.50mmのサンプルである。

そして、No.2のサンプルは、谷の径が5.85mmとなる転造加工をすることにより引張強度は、950N/mm²から1200N/mm²へ増加している。一方、No.4のサンプルは、谷の径が6.50mmとなる転造加工をすることにより引張強度は、950N/mm²から980N/mm²へ増加している。

これによっても、転造加工による塑性変形量が大きいほど、加工硬化の度合いが大きく、引張強度も大きくなることが確認できた。
（引き抜き加工、転造加工によって硬化した硬度とねじ棒強度との考察）
谷の断面積（Ａ）と転造加工後の引張強度（Ｂ）とをかけることにより、各サンプルのねじ棒の引張強度（Ａ×Ｂ）を求めた。車両用のパワーシートトラックでは、要求されるねじ棒の最低引張強度は、20000N以上であり、好ましくは30000N以上である。No.1〜No.4のいずれのサンプルも、最低引張強度（20000N以上）を有している。特に、No.2,No.4のサンプルは、好ましい引張強度（30000N以上）を有している（判定欄参照：○は最低引張強度以上を有し、◎は好ましい引張強度以上を有している。）。

そして、好ましい引張強度を有するNo.2のサンプルのビッカース硬度は380であり、同様に好ましい引張強度を有するNo.4のサンプルのビッカース硬度は300であった。
従って、転造加工後のビッカース硬度が300以上あれば、好ましい引張強度のねじ棒が得られることがわかった。

２１ねじ棒
２１セレーション
２５ナット螺合部
５１丸棒

Claims

周面に凹凸部が形成された棒の製造方法において、
丸棒を引き抜く工程と、
引き抜かれた丸棒の周面に転造加工により凹凸を形成する工程と、
からなることを特徴とする棒の製造方法。
引き抜く前の丸棒の径をａ、
引き抜いた丸棒の径をｂ、
凹凸が形成された棒の径をｃとすると、
ａ＞ｃ、
ｂ＜ｃ、
であり、
周面に転造加工により凹凸が形成された棒のビッカース硬度(Hv)が３００以上であることを特徴とする請求項１記載の棒の製造方法。
一方の端部側から順に、周面に凹凸が形成されたセレーション部、周面が円柱面である無ねじ部、周面に凹凸が形成されたねじ部、周面が円柱面である無ねじ部が形成されたねじ棒であって、
請求項１または請求項２に係る発明の棒の製造方法によって製造されたことを特徴とするねじ棒。