JP4224157B2 - 中空ラック軸の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管に平坦部を形成し、この平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば、自動車のラックアンドピニオン式のステアリング機構には、ラック軸が用いられている。ラック軸は近年軽量化のために中空化することが試みられている。中空ラック軸の製造方法として、特公平3−5892号公報にあるように、電縫鋼管や押出成形鋼管を用い、プレス成形を行って、鋼管の外周に平坦部を形成し、この平坦部にラック歯を形成している。ラック歯の形成に際しては、平坦部を形成した鋼管を歯形成形金型内に装填し、鋼管内にマンドレルを強制挿入して、平坦部を内側から押し出してラック歯を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の製造方法では、ラック歯を形成する際に、歯形成形金型のラック歯形に過大な負担が加わり、特に、ラック歯形の中央部には大きな負荷が加わり続け、また、平坦部に形成されるラック歯の幅方向端部の成形度が十分ではないという問題があった。更に、マンドレルに加わる加工抵抗が大きいという問題があった。
【0004】
本発明の課題は、負荷の低減を図ると共に、成形度を向上させた中空ラック軸の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
鋼管を潰して平坦部を形成し、該平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法において、
前記平坦部を形成した後、ラック歯形を有する成形金型に前記鋼管を装填して、前記鋼管内に押出部の大きさが異なる複数のマンドレルを順次挿入し、前記平坦部の内側から前記ラック歯形側に前記押出部により前記平坦部を徐々に押し出して前記ラック歯を形成するときに、
始めに、前記押出部が直線状の前記マンドレルを挿入し、次に、前記押出部のほぼ中央を軸方向に沿って窪ませた前記マンドレルを挿入することを特徴とする中空ラック軸の製造方法がそれである。
【0006】
また、前記鋼管の内径よりも小さな幅の前記マンドレルを挿入して前記ラック歯を形成するようにしてもよい。更に、1本の前記マンドレルに1箇所又は複数箇所の前記押出部を設けるようにしてもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図3に示すように、1は中空のラック軸であり、ラック軸1はギヤハウジング2内に回転可能に支承されたピニオン4と噛合されている。ラック軸1は、図4に示すように、その外周にラック歯1aが形成されており、このラック歯1aとピニオン4とが噛合されている。ピニオン4と反対側のラック軸1にはラックガイド6がスプリング8の付勢力によって押圧されており、ラック軸1をピニオン4の方向へ押圧してピニオン4との噛み合いを適度に調整している。
【0008】
この中空ラック軸1の製造には電縫鋼管や押出成形鋼管等の鋼管を素材として用い、まず、図5に示すように、鋼管10の外周に平坦部12が冷間平潰しプレス成形等により形成される。平坦部12を形成した後、図6に示すように、ラック歯形14aが形成された成形金型14に鋼管10を装填してマンドレル16を鋼管10内に強制挿入する。そして、マンドレル16に設けられた2箇所の押出部18,19を平坦部12の内側に押し当てて、平坦部12の内側からラック歯形14a側に平坦部12を押し出して、材料流れを生じさせラック歯1aを形成する。
【0009】
先端側の押出部18よりも、後側の押出部19の方が少し大きく形成されている。また、押出部18,19の大きさが異なる複数本のマンドレル16が、鋼管10内に順次挿入され、平坦部12を徐々に押し出してラック歯1aを形成する。一方の押出部18について、図2によって説明する。押出部18の軸方向と直交する断面形状は、図2(a)に示すように、円弧部20と直線部22とを備え、マンドレル16を鋼管10内に挿入したときに、直線部22が平坦部12の内側に接触し、円弧部20が鋼管10の円弧部13に接触するように形成されている。
【0010】
直線部22の幅W1 は押出部18の幅W2 より小さく形成されており、押出部18の幅W2 は、図1(a)に示すように、鋼管10の内側の幅W3 よりも小さく形成されている。そして、マンドレル16を鋼管10に挿入した際には、マンドレル16の幅方向では、マンドレル16と鋼管10の内側との間に隙間aが両側に生じるように形成されている。尚、本実施形態では、マンドレル16の幅W1 と幅W2 とは、複数本のマンドレル16の全てについて共通である。
【0011】
一方、押出部18の高さHは、鋼管10内に挿入する順序に徐々に大きくなるように形成されている。そして、その高くする程度は加工が進み仕上げ工程になるに従って小さくなるように形成されている。また、複数のマンドレル16の内、加工の後半のマンドレル16には、図2(b)に示すように、ほぼ中央が窪まされた凹部26が形成されており、凹部26はほぼ中央に形成されており、その両側には直線部24が形成されている。
【0012】
この複数のマンドレル16を用いてラック歯1aを加工する場合には、まず、平坦部12を形成した鋼管10をラック歯形14aを有する成形金型14に装填する。そして、直線部22を有するマンドレル16をその鋼管10内に強制的に挿入する。
【0013】
これにより、図1(a)に示すように、円弧部20は鋼管10の円弧部13に接触すると共に、直線部22は平坦部12の内側に接触して平坦部12をラック歯形14a側に押し出す。その際、図1(a)に矢印で示すように、材料はほぼ中央では径方向外側に押し出されるが、直線部22の両側付近では左右方法に流れて、角が丸くなりダレたような形状に押し出される。高さHの異なる複数のマンドレル16を通して更に、平坦部12をラック歯形14a側に押し出す。
【0014】
加工の後半には、凹部26が形成されたマンドレル16を鋼管10内に通して、更に平坦部12をラック歯形14a側に押し出す。その際、材料は、図1(b)に矢印で示すように、凹部26の両側の直線部24により押し出されて、ラック歯1aの両側が角張った形状に形成されて成形度が向上する。よって、ラック歯1aの有効な歯幅が大きく得られる。
【0015】
また、加工の後半では、特に、ラック歯形14aに押し出された平坦部12が押し付けられるので大きな負荷が加わるが、凹部26を設けたのでその両側の直線部24による負荷となり、ラック歯形14aへの負荷を低減できると共に、マンドレル16の加工抵抗を低減できる。更に、マンドレル16の両側に隙間aがあるので、加工抵抗を軽減することができ、マンドレル16の寿命が向上する。
【0016】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【0017】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の中空ラック軸の製造方法は、押出部のほぼ中央を軸方法に沿って窪ませたマンドレルを挿入してラック歯形側に押し出すので、ラック歯形に加わる負荷が低減されると共に、マンドレルの加工抵抗を低減できるという効果を奏する。また、鋼管の内径よりも小さな幅のマンドレルを挿入することにより、加工抵抗を低減でき、マンドレルの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての中空ラック軸の製造方法の加工状態を示す説明図である。
【図2】本実施形態の中空ラック軸の製造方法に用いるマンドレルの断面図である。
【図3】中空ラック軸を用いたステアリング機構の要部断面図である。
【図4】中空ラック軸のラック歯の斜視図である。
【図5】鋼管に平坦部を形成した状態の斜視図である。
【図6】本実施形態の中空ラック軸の製造方法によるラック歯を形成する状態の断面図である。
【符号の説明】
1…ラック軸 1a…ラック歯
10…鋼管 12…平坦部
13…円弧部 14…成形金型
14a…ラック歯形 16…マンドレル
18,19…押出部 20…円弧部
22,24…直線部 26…凹部

Claims (3)

  1. 鋼管を潰して平坦部を形成し、該平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法において、
    前記平坦部を形成した後、ラック歯形を有する成形金型に前記鋼管を装填して、前記鋼管内に押出部の大きさが異なる複数のマンドレルを順次挿入し、前記平坦部の内側から前記ラック歯形側に前記押出部により前記平坦部を徐々に押し出して前記ラック歯を形成するときに、
    始めに、前記押出部が直線状の前記マンドレルを挿入し、次に、前記押出部のほぼ中央を軸方向に沿って窪ませた前記マンドレルを挿入することを特徴とする中空ラック軸の製造方法。
  2. 前記鋼管の内径よりも小さな幅の前記マンドレルを挿入して前記ラック歯を形成することを特徴とする請求項1記載の中空ラック軸の製造方法。
  3. 1本の前記マンドレルに1箇所又は複数箇所の前記押出部を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の中空ラック軸の製造方法。
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