JPH08174126A - ラック軸製造装置 - Google Patents

ラック軸製造装置

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JPH08174126A
JPH08174126A JP6337053A JP33705394A JPH08174126A JP H08174126 A JPH08174126 A JP H08174126A JP 6337053 A JP6337053 A JP 6337053A JP 33705394 A JP33705394 A JP 33705394A JP H08174126 A JPH08174126 A JP H08174126A
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Japan
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rack
rack shaft
rolling roll
rolling
base stock
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JP6337053A
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Tsutomu Yasuda
務 安田
Atsushi Minamoto
淳 源
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SHOWA AUTO ENG
Showa Corp
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SHOWA AUTO ENG
Showa Corp
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    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/76Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラック歯の成形工程を簡易とするとともに、
比較的小さな力でラック歯を成形でき、バリの発生も少
ないラック軸を製造すること。 【構成】 ラック軸製造装置20において、中空パイプ
のラック軸素材11をその中空部に心金26を挿入した
状態で保持する素材クランプ装置22と、周面にラック
歯形を形成した転造ロール27と、素材クランプ装置2
2と転造ロール27とを該転造ロール27の接線方向に
相対的に摺動させる素材移動装置24と、素材クランプ
装置22に保持されたラック軸素材11と転造ロール2
7の軸間距離を調整する転造深さ調整装置25とを有す
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は中空パイプ状のラック軸
素材の側面にラック歯を転造するラック軸の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車のステアリング機構等で
用いられるラック軸は、丸棒の周面の一部を平坦にし
て、ここにラック歯を形成したものである。このとき、
ラック軸素材を中空パイプとすることは、軽量化の要求
から実施されている。
【0003】ラック軸素材に塑性加工によってラック歯
を成形する方法として、特公昭58-31257号に、素材のラ
ック歯形成部分を、ラック歯形を設けた上型で、該素材
の軸線に対し垂直方向に加圧する方法が示されている。
【0004】また、特公平3-5892号公報には、歯列形成
部を平面部とした中空パイプからなるラック軸素材の該
平面部に、ラック歯に対応する凹凸面を形成した成形型
を当てがい、該中空パイプ内にポンチを圧入することに
より、前記平面部の肉を前記成形型の凹凸面内に喰込ま
せて歯列を形成させる方法が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、このよう
な従来技術はいずれも中空パイプの側面のラック歯形成
部分に予め平面部を成形する工程が必要であり生産性が
低い。また大きな加工力(加圧力)を必要とし、このた
め形成されるラック歯の周囲にバリができ易い。
【0006】本発明は、ラック歯の成形工程を簡易とす
るとともに、比較的小さな力でラック歯を成形でき、バ
リの発生も少ないラック軸を製造することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、側面にラック歯を有するラック軸を製造するラック
軸製造装置において、中空パイプ状のラック軸素材をそ
の中空部に心金を挿入した状態で保持する素材保持手段
と、周面にラック歯形を形成した転造ロールと、上記素
材保持手段と上記転造ロールとを該転造ロールの接線方
向に相対的に摺動させる摺動手段と、上記素材保持手段
に保持されたラック軸素材と上記転造ロールの軸間距離
を調整する送り手段とを有してなるものである。
【0008】請求項2に記載の本発明は、請求項1に記
載の本発明において更に、前記素材保持手段が、前記転
造ロールに対するラック軸素材保持角度を変える角度調
整手段を備えてなるものである。
【0009】請求項3に記載の本発明は、請求項1又は
2に記載の本発明において更に、前記素材保持手段が、
前記転造ロールの径方向の両側にラック軸素材を対向し
て保持し、前記摺動手段が各ラック軸素材の摺動方向を
互いに逆方向としてなるものである。
【0010】
【作用】請求項1に記載の本発明によれば下記〜の
作用がある。 ラック軸素材と転造ロールとを摺動手段により該転造
ロールの接線方向に相対的に摺動させることにより、ラ
ック軸素材にラック歯を転造できる。このとき、転造ロ
ールはラック軸素材に圧接するが、ラック軸素材は転造
ロールに相対的に接線方向に摺動するので、転造ロール
はラック軸素材に喰込みながら、接線力により回転し、
ラック軸素材にラック歯を転造する。
【0011】このとき、ラック軸素材のラック歯形成
部分に予め平面部を形成する工程は不要であり、円形パ
イプのまま直ちにラック歯を転造できる。従って、工程
簡易で生産性を向上できる。
【0012】そして、転造ロールはラック軸素材に対
する上述の相対的摺動の所定行程毎(例えば1行程毎)
に、送り手段によりラック軸素材との軸間距離を狭める
ことができる。これにより、転造ロールは前記相対的摺
動の所定行程毎に少しずつ素材に喰込んでいくので、一
度に大きな力を必要とせず、比較的小さな力でラック歯
を成形することができる。また成形されたラック歯にバ
リを生ずることが少なく、かつ転造により強度に優れた
ラック歯を成形することができる。
【0013】請求項2に記載の本発明によれば下記の
作用がある。 素材保持手段が、転造ロールに対するラック軸素材保
持角度を変える角度調整手段を備えていることにより、
ラック軸は、ラック軸素材の軸線方向に対し直角をなす
ラック歯を付与されるばかりでなく、ラック軸素材の軸
線方向に対し傾斜したラック歯を簡易に付与される。
【0014】請求項3に記載の本発明によれば下記〜
の作用がある。 ラック軸素材を転造ロールの径方向の両側に対向さ
せ、各ラック軸素材をそれぞれ反対方向に摺動させるこ
とにより、両ラック軸素材が転造ロールに及ぼす圧接力
はそのロール軸心を通る点対称上にあって互いに相殺さ
れる。このため、転造ロールのロール軸の曲げ剛性を確
保するために転造ロール径を大きくする如くが不要とな
り、装置を小型にできる。
【0015】上記により、転造ロール径を小さくし
ても、転造ロールのロール軸が曲がりにくく、結果とし
て、転造ラック歯の加工精度を落とさず、転造圧力を大
きくできる。
【0016】上記により、転造ロール径を小さくで
きるから、転造ロールと被加工面との接触面積が減少す
ることとなり、単位面積あたりの圧接力が増加し、結果
として転造ロールの1摺動行程あたりの被加工部の盛り
上がりを増加し、加工時間を短縮できる。
【0017】同時に2本のラック軸を成形できるの
で、加工能力は2倍になる。
【0018】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す正面図、図2
は図1の平面図、図3は図2のIII-III 線に沿う矢視
図、図4は素材保持手段を示す模式図、図5は図4の要
部を示す模式図、図6は図5のVI-VI 線に沿う断面図、
図7は心金を示す模式図、図8は転造ロールに対するラ
ック軸素材の加工位置関係を示す模式図、図9はラック
軸を示す斜視図である。
【0019】ラック軸10は、図9に示す如く、中空の
丸パイプからなるラック軸素材11の周面の一部に、そ
の軸方向に交差する多数のラック歯12を有するもので
ある。
【0020】ラック軸製造装置20は、架台21と、素
材クランプ装置(素材保持手段)22と、心金設定装置
23と、素材移動装置(摺動手段)24と、転造深さ調
整装置(送り手段)25とを有し、ラック軸素材11に
心金26を挿入した状態で、ラック軸素材1と転造ロー
ル27とを該転造ロール27の接線方向に相対的に摺動
させてラック軸素材11にラック歯12を転造するもの
である。転造ロール27はその周面にラック歯形を形成
されている。
【0021】尚、素材クランプ装置22は、転造ロール
27に対するラック軸素材11の保持角度(加工角度)
を変える角度調整装置(角度調整手段)28を備えてい
る。
【0022】以下、架台21と、素材クランプ装置22
と、心金設定装置23と、素材移動装置24と、転造深
さ調整装置25と、角度調整装置28について説明す
る。 (A) 架台21(図1〜図3) 架台21は、左右の側板21A、21B、上下板21
C、21Dを有している。そして、架台21は、前後一
対の支持柱21E、21Fを上下板21C、21Dの間
に架け渡し、両支持柱21E、21Fに、転造ロール2
7のロール軸両端部を不図示の軸受けを介して回転自在
に支持している。
【0023】(B) 素材クランプ装置22(図1〜図6) 素材クランプ装置22は、図1、図2に示す如く、転造
ロール27の径方向の両側に、転造ロール27のロール
軸心を通る点対称上に配置される左右のクランプハウジ
ング31、32を有する。左右のクランプハウジング3
1、32のそれぞれには、図1、図2、図4に示す如
く、後述する角度調整装置28の固定ボルト28Bによ
り左右のクランプホルダ33、34が固定されている。
【0024】左右のクランプホルダ33、34はそれぞ
れ、図5、図6に示す如く、凹所35を有し、凹所35
に、上下に2分割されたクランプ部材36A、36Bを
配置し、クランプ部材36A、36Bの間にラック軸素
材11を保持する。クランプホルダ33、34の凹所3
5内で、上下のクランプ部材36A、36Bが上下方向
移動自在に配置され、クランプ部材36A、36Bの間
には拡開用ばね37が介装され、クランプ部材36A、
36Bの外側には一対のクランプ用カム38A、38B
が装備されている。そして、クランプホルダ33、34
はクランプ用カム38A、38Bに螺合一体化されたプ
ランジャ39A、39Bのための油圧作動室41A、4
1Bを備えている。油圧作動室41A、41Bはそれぞ
れプランジャ39A、39Bの両側に第1室42、第2
室43を形成して構成され、それらの第1室42、第2
室43に油路44、45を連通している。
【0025】これにより、左右のクランプホルダ33、
34のそれぞれにおいて、油圧作動室41A、41Bの
第1室42に作動油が供給されクランプ用カム38A、
38Bが下動(図6)すると、クランプ部材36A、3
6Bが縮閉してラック軸素材11を保持する。これによ
り、左右のクランプホルダ33、34の上に保持される
左右のラック軸素材11、11は、互いに、転造ロール
27のロール軸心を通る径方向の両側の点対称上に対向
して保持され、それらの転造加工を開始可能とされる。
それらラック軸素材11、11の転造加工が終了する
と、左右のクランプホルダ33、34のそれぞれにおい
て、油圧作動室41A、41Bの第2室43に作動油が
供給されクランプ用カム38A、38Bが上動(図6)
する結果、クランプ部材36A、36Bがばね37のば
ね力によって拡開してラック軸素材11の保持を解除す
る。
【0026】尚、クランプ部材36A、36Bは、図6
に示す如く、素材下面クランプ部46を有する。素材下
面クランプ部46は、クランプ部材36A、36Bの前
後方向の全域に渡って設けられ、ラック軸素材11の下
半面〜赤道面11Aの上部を締付けできるようにラック
軸素材11のパイプ外周面と略同形をなす。
【0027】(C) 心金設定装置23(図2、図4) 心金設定装置23は、左右のクランプホルダ33、34
それぞれの後面に心金用シリンダ62を備え、この心金
用シリンダ62のロッドに心金取付ブラケット63が固
定され、この心金取付ブラケット63に前述の心金26
が取付けられるようになっている。
【0028】これにより、心金用シリンダ62が心金取
付ブラケット63を前進させると、心金26がクランプ
部材36A、36B間の素材挿入位置に設定され、ラッ
ク軸素材11のパイプ内部に心金26を挿入してラック
軸素材11の転造加工を開始可能とする。ラック軸素材
11の転造加工が終了すると、心金用シリンダ62が心
金取付ブラケット63を後退させる結果、心金26がラ
ック軸素材11のパイプ内部から抜去される。
【0029】本実施例は心金を加工毎に所定の位置に移
動設定するものであるが、予め所定位置に固定しておい
ても支障ない。
【0030】(D) 素材移動装置24(図1、図2、図
4) 素材移動装置24は、架台21の上板21Cに固定した
取付台70に左右の素材往復動シリンダ71、72を設
け、左素材往復動シリンダ71のロッドに左連結軸71
Aを介して左クランプハウジング31を連結し、右素材
往復動シリンダ72のロッドに右連結軸72Aを介して
右クランプハウジング32を連結してある。そして、左
右の連結軸71A、72Aのそれぞれに設けたラック7
1B、72Bの間には、ピニオン73が介装され、左連
結軸71Aと右連結軸72Aとを互いに同期させ、逆方
向に移動せしめるようになっている。ピニオン73は、
取付台70に支持されている。
【0031】これにより、素材移動装置24は、左素材
往復動シリンダ71による左連結軸71Aの下動(もし
くは上動)と、右素材往復動シリンダ72による右連結
軸72Aの上動(もしくは下動)とを同期させると、左
右のクランプハウジング31、32上のクランプホルダ
33、34のそれぞれに保持されている左右のラック軸
素材11、11は転造ロール27の径方向の両面に圧接
しながら逆方向に移動し、各ラック軸素材11が転造ロ
ール27の接線方向に相対的に摺動するものとなる。こ
のとき、転造ロール27は反時計方向(もしくは時計方
向)に回転する。尚、左右のラック軸素材11、11の
摺動方向は、上述のように互いに逆方向となる(左連結
軸71Aが上動すれば右連結軸72Aが下動し、転造ロ
ール27は時計方向に回転する)。
【0032】(E) 転造深さ調整装置25(図1、図2) 転造深さ調整装置25は、架台21の左右の側板21
A、21Bに左右のねじ軸81、82を回転自在に支持
し、これらのねじ軸81、82をモータ83、84によ
り駆動可能としている。また、架台21は、左右のスラ
イドベース85A、86Aに左右の横移動台85、86
をスライド可能に支持し、左右の横移動台85、86に
左右のねじ軸81、82が螺合されるナット85B、8
6Bを備えている。左横移動台85は左クランプハウジ
ング31を左右方向(転造深さ方向)には一体に保持
し、上下方向(左連結軸71Aの軸方向)には相対移動
可能に支持している。右横移動台86は右クランプハウ
ジング32を左右方向(転造深さ方向)には一体に保持
し、上下方向(右連結軸72Aの軸方向)には相対移動
可能に支持している。左横移動台85と左クランプハウ
ジング31、右横移動台86と右クランプハウジング3
2はそれぞれ係合溝と突起との係合を介して、上述の位
置方向にのみ移動自在に結合されている。
【0033】転造深さ調整装置25は、前記素材往復動
シリンダ71、72の運動周期をモータ83、84の制
御に取り込み、素材移動装置24による左右のラック軸
素材11、11の往復動の一行程毎に、左右のねじ軸8
1、82を所定角度回転し、左右の横移動台85、86
を転造ロール27の側へと一定量ずつ前進させる。左右
の横移動台85、86の前進動は、転造ロール27に対
する左右のクランプハウジング31、32の上下動に同
期し、転造ロール27に対する左右のラック軸素材11
の各摺動行程毎に、左右のラック軸素材11と転造ロー
ル27との軸間距離を狭めるものとなり、左右のラック
軸素材11に加工されるラック歯12の歯の深さを徐々
に深くするものとなる。
【0034】(F) 角度調整装置28(図4、図5) 角度調整装置28は、素材クランプ装置22の左右のク
ランプハウジング31、32上で、クランプホルダ3
3、34を旋回可能に支持することとしている。クラン
プホルダ33、34のそれぞれは、円形状の外径をなし
てクランプハウジング31、32のそれぞれに設けてあ
る旋回ガイド孔31A、32A(図2)に嵌合されると
ともに、クランプ部材36A、36B、クランプ用カム
38A、38Bが設けられる凹所35の両側に円弧状の
長孔28A、28Bを有しており、旋回ガイド孔31
A、32A内で旋回せしめられた所定位置にて、固定ボ
ルト28Bによりクランプハウジング31、32のそれ
ぞれに固定される。これにより、素材クランプ装置22
が保持するラック軸素材11は、図8に示す如く、転造
ロール27の軸線方向に対し任意の角度方向に傾けら
れ、ラック軸10は、ラック軸素材11の軸線方向に対
し傾斜したラック歯12を付与可能とされる。
【0035】尚、ラック軸製造装置20にあっては、心
金26として、図7に示す如く、その横断面形状が、ラ
ック軸素材11のラック歯形成予定部に対し、空隙を介
して離隔する加工支持面90を備え、かつこの加工支持
面90が中高状をなすものを用いることとしている。こ
のとき、加工支持面90は、中央の平坦面91と、両側
のテーパ面92、92とによって中高状をなすものが好
ましい。
【0036】以下、ラック軸製造装置20によるラック
軸10の製造手順について説明する。 (1) 心金設定装置23により、心金26を左右のクラン
プホルダ33、34それぞれのクランプ部材36A、3
6B間の素材挿入位置に設定する。
【0037】(2) 左右のラック軸素材11、11を左右
のクランプホルダ33、34それぞれのクランプ部材3
6A、36B間の素材挿入位置に位置付け、上記(1) の
心金26をラック軸素材11に挿入する。このとき、ラ
ック軸素材11の端面をクランプホルダ33、34に設
けた素材ストッパに突き当て、ラック軸素材11の長手
方向の保持位置を位置決めする。
【0038】(3) 素材クランプ装置22により、上記
(2) の左右のラック軸素材11、11を左右のクランプ
ホルダ33、34それぞれのクランプ部材36A、36
B間に締付け保持する。左右のラック軸素材11、11
は、転造ロール27のロール軸心を通る径方向の両側の
点対称上に対向して保持されるものとなる。
【0039】(4) 転造深さ調整装置25により、左右の
横移動台85、86を転造ロール27に対する適宜の前
進位置に設定し、ついで、素材移動装置24により、左
右のクランプホルダ33、34を上下動させる。これに
より、左右のクランプホルダ33、34の上に締付け保
持されている左右のラック軸素材11、11は、心金2
6の加工支持面90により背面支持される状態で、転造
ロール27の外周部に食い込んで摺動し、浅いラック歯
12が冷間加工により転造される。このとき、左右のラ
ック軸素材11、11は、転造ロール27のロール軸心
を通る点対称位置関係を保ちながら、転造ロール27の
外周上を互いに反対方向に摺動する。
【0040】(5) 以後、転造ロール27に対する左右の
ラック軸素材11、11の上記(4)の摺動行程毎に、転
造深さ調整装置25により左右の横移動台85、86を
一定量ずつ前進させてラック軸素材11、11と転造ロ
ール27との軸間距離を狭め、ラック歯12の歯の深さ
を徐々に増していき、最終的に所定深さのラック歯12
を形成する。
【0041】以下、本実施例の作用について説明する。 ラック軸素材11と転造ロール27とを素材移動装置
24により該転造ロール27の接線方向に相対的に摺動
させることにより、ラック軸素材11にラック歯12を
転造できる。このとき、転造ロール27はラック軸素材
11に圧接するが、ラック軸素材11は転造ロール27
に相対的に接線方向に摺動するので、転造ロール27は
ラック軸素材11に喰込みながら、接線力により回転
し、ラック軸素材11にラック歯12を転造する。
【0042】このとき、ラック軸素材11のラック歯
12の形成部分に予め平面部を形成する工程は不要であ
り、円形パイプのまま直ちにラック歯12を転造でき
る。従って、工程簡易で生産性を向上できる。
【0043】そして、転造ロール27はラック軸素材
11に対する上述の相対的摺動の所定行程毎(例えば1
行程毎)に、転造深さ調整装置25によりラック軸素材
11との軸間距離を狭めることができる。これにより、
転造ロール27は前記相対的摺動の所定行程毎に少しず
つ素材に喰込んでいくので、一度に大きな力を必要とせ
ず、比較的小さな力でラック歯12を成形することがで
きる。また成形されたラック歯12にバリを生ずること
が少なく、かつ転造により強度に優れたラック歯12を
成形することができる。
【0044】素材クランプ装置22が、転造ロール2
7に対するラック軸素材11の保持角度を変える角度調
整装置28を備えていることにより、ラック軸は、ラッ
ク軸素材11の軸線方向に対し直角をなすラック歯12
を付与されるばかりでなく、ラック軸素材11の軸線方
向に対し傾斜したラック歯12を簡易に付与される。
【0045】ラック軸素材11を転造ロール27の径
方向の両側に対向させ、各ラック軸素材11、11をそ
れぞれ反対方向に摺動させることにより、両ラック軸素
材11、11が転造ロール27に及ぼす圧接力はそのロ
ール軸心を通る点対称上にあって互いに相殺される。こ
のため、転造ロール27のロール軸の曲げ剛性を確保す
るために転造ロール径を大きくする如くが不要となり、
装置を小型にできる。
【0046】上記により、転造ロール径を小さくし
ても、転造ロール27のロール軸が曲がりにくく、結果
として、転造ラック歯の加工精度を落とさず、転造圧力
を大きくできる。
【0047】上記により、転造ロール径を小さくで
きるから、転造ロール27と被加工面との接触面積が減
少することとなり、単位面積あたりの圧接力が増加し、
結果として転造ロール27の1摺動行程あたりの被加工
部の盛り上がりを増加し、加工時間を短縮できる。
【0048】同時に2本のラック軸を成形できるの
で、加工能力は2倍になる。以上、本発明の実施例を図
面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施
例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例え
ば、転造深さ調整装置は、ラック軸素材の往復動の半行
程毎、或いは複行程毎(所定摺動行程毎)に、転造ロー
ルとラック軸素材の軸間距離を狭めるものであっても良
い。
【0049】また、摺動手段は、素材移動装置24によ
るものでなく、転造ロール移動装置により転造ロールの
側を移動させても良い。
【0050】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ラック歯
の成形工程を簡易とするとともに、比較的小さな力でラ
ック歯を成形でき、バリの発生も少ないラック軸を製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例を示す正面図である。
【図2】図2は図1の平面図である。
【図3】図3は図2のIII-III 線に沿う矢視図である。
【図4】図4は素材保持手段を示す模式図である。
【図5】図5は図4の要部を示す模式図である。
【図6】図6は図5のVI-VI 線に沿う断面図である。
【図7】図7は心金を示す模式図である。
【図8】図8は転造ロールに対するラック軸素材の加工
位置関係を示す模式図である。
【図9】図9はラック軸を示す斜視図である。
【符号の説明】 10 ラック軸 11 ラック軸素材 12 ラック歯 20 ラック軸製造装置 21 架台 22 素材クランプ装置(素材保持手段) 23 心金設定装置 24 素材移動装置(摺動手段) 25 転造深さ調整装置(送り手段) 26 心金 27 転造ロール 28 角度調整装置(角度調整手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側面にラック歯を有するラック軸を製造
    するラック軸製造装置において、 中空パイプ状のラック軸素材をその中空部に心金を挿入
    した状態で保持する素材保持手段と、 周面にラック歯形を形成した転造ロールと、 上記素材保持手段と上記転造ロールとを該転造ロールの
    接線方向に相対的に摺動させる摺動手段と、 上記素材保持手段に保持されたラック軸素材と上記転造
    ロールの軸間距離を調整する送り手段とを有してなるこ
    とを特徴とするラック軸製造装置。
  2. 【請求項2】 前記素材保持手段が、前記転造ロールに
    対するラック軸素材保持角度を変える角度調整手段を備
    えてなる請求項1記載のラック軸製造装置。
  3. 【請求項3】 前記素材保持手段が、前記転造ロールの
    径方向の両側にラック軸素材を対向して保持し、前記摺
    動手段が各ラック軸素材の摺動方向を互いに逆方向とし
    てなる請求項1又は2に記載のラック軸製造装置。
JP6337053A 1994-12-27 1994-12-27 ラック軸製造装置 Withdrawn JPH08174126A (ja)

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