JP2001058239A - 中空ラックバーの製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一度の加工工程における加工量を増加させる
ことができ、効率よく中空ラックバーを製造することが
できる方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 中空ラックバーの製造装置は、中空パイ
プ状のワークＷを位置決め保持するダイス１と、ダイス
１に位置決め保持されたワークＷを固定するクランパ２
と、ダイス１に位置決め保持・固定されたワークＷにラ
ック歯形を成型するラック型３と、ワークＷに対して軸
方向に移動されることにより、該ワークＷをラック型３
に圧接してワークＷにラック歯形を成型するマンドレル
５と、前記ラック型３を支持して、ダイス１に位置決め
保持・固定されたワークＷをその径方向にプレスするプ
レス手段と、ワークＷに挿入されたマンドレル５をその
ワークＷから引き抜くように相対的に移動させるマンド
レル移動手段６とを備え、ワークＷに荒歯形を成型した
後に最終的なラック歯形を成型するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空ラックバーの
製造方法およびその装置に関し、さらに詳しくは、中空
パイプ状のワークに対してマンドレルを軸方向に移動さ
せることにより、そのワークをラック型に圧接させてワ
ークにラック歯形を成型する中空ラックバーの製造方法
およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】中空ラックバーの製造に関する従来の技
術としては、例えば、特開平６−２４６３７９号公報に
開示されているように、円筒状の空洞を有し、得ようと
するラックの幅と同幅の溝が空洞に連続して形成された
第１次成型割型と、該割型の溝にチューブが挿入された
ときに圧入されるプレス型と、得ようとするラックバー
と補形をなし、内部の軸線に対して直交する方向にラッ
クの歯に対応する凹凸条部が形成された第２次成型割型
に装着されたチューブの穴から圧入される断面半円状の
マンドレルと、第２次成型後のチューブの穴に挿入され
る芯金挿入手段及び芯金を挿入した状態でチューブに外
周から圧力をかけると共にスライド移動することにより
チューブの両端の肉を押し伸す高圧強制潤滑押出し加工
装置とからなる金属チューブからラックバーを製造する
装置が知られている。

【０００３】また、特開平６−２４６３７９号公報に
は、比較的肉厚の金属製チューブの一部に外周から圧力
をかけて断面半円状のラック形成部を製造する工程（第
１次成型工程）と、前記加工されたチューブを内部に得
ようとするラックと補形をなす凹凸状を有する成型割型
に装着し、該金属製チューブの穴から断面半円状のマン
ドレルを圧入することによりラックを形成する工程（第
２次成型工程）と、前記工程の後に金属製チューブの端
部に芯金を挿入した後に内周に圧延用のダイスを有する
高圧潤滑押出し装置に装着して、端部の金属チューブの
肉を押し延ばし金属製チューブの端部を薄化する工程と
からなる金属チューブからラックバーを製造する方法も
開示されている。

【０００４】また、別の従来の技術としては、特開平５
−１６９１８１号公報に開示されているように、パイプ
素材を押圧してその長手方向に平面部を形成し、パイプ
素材の軸線方向に直交する方向に多数の歯形を形成して
なるラック型を前記平面部の外面に位置させたのち、パ
イプ素材の内部にパイプ素材の内径より小なる外径を有
すると共に前記平面部に対応する平面部が形成されたポ
ンチを圧入し、このポンチをパイプ素材の軸線方向に移
動させることによりパイプ素材の平面部をラック型に食
い込ませてラック歯形を形成するラックバーの製造方法
において、パイプ素材のポンチ圧入側に対向する方向あ
るいはポンチ圧入側方向よりパイプ素材内に圧油を供給
し、パイプ素材とポンチとの間の摩擦抵抗を減少させて
パイプ素材の平面部にラック歯型を形成することを特徴
とするラックバーの製造方法が知られている。

【０００５】このように、上述した従来の技術では、い
ずれのものも、金属製のチューブあるいはパイプ素材
（ワークという）にラックを形成する部分に平坦な部分
を予め形成する工程を行い、この工程とは別の工程にお
いて、マンドレルあるいはポンチ（マンドレルという）
をワークに圧入するように軸方向に移動させることによ
り、ワークを成型割型あるいはラック型に圧接してワー
クにラック歯形を成型するものであった。

【０００６】さらに、別の従来の技術としては、特開平
２−９９２２５号公報に開示されているように、軸線方
向と直角な多数の歯形を内面に設けたラック型にパイプ
素材の歯形形成部位を位置させ、ラック型またはパイプ
素材の歯形形成部位を、互いに反対方向の傾斜面を持つ
２つのテーパ面の軸方向への相対移動によるくさび作用
により圧接方向に相対的に移動させ、パイプ素材の歯形
形成部にラック型の歯形によりラック歯を成型すること
を特徴とするラック加工方法が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術のうち、特開平６−２４６３７９号公報や
特開平５−１６９１８１号公報に開示されたものにあっ
ては、マンドレルをワークに圧入するものであり、マン
ドレルの断面積はワークの圧入し得るように制限され
る。このように断面積が制限されるマンドレルをワーク
内に圧入するため、マンドレルが座屈するおそれがある
という問題があり、この問題を回避するために当該従来
の技術では潤滑油を供給する必要があった。また、ワー
クの内径に対して一度の加工において圧入することがで
きるマンドレルの外径の比が少ない、すなわち、一度の
圧入で行うことのできる加工量が少ないため、外径の異
なるマンドレルを用意して、外径が徐々に大きくなるよ
うにマンドレルを交換して繰り返しワークに圧入する必
要があった。

【０００８】さらに、特開平６−２４６３７９号公報や
特開平５−１６９１８１号公報に開示されたものにあっ
ては、ワークのラックを形成する部分に平坦な部分を予
め形成する工程と、マンドレルをワークに圧入してラッ
ク歯形を成型する工程とを別々に行わなければならず、
工程数が多いばかりでなく、各工程のための手間や設備
が必要となってコストがかかるという問題があった。

【０００９】一方、上述した従来の技術のうち、特開平
２−９９２２５号公報に開示されたものにあっては、互
いに反対方向の傾斜面を持つ２つのテーパ面の軸方向へ
の相対移動によるくさび作用により、ラック型にパイプ
素材圧接方向に相対的に移動させるものであり、くさび
作用を得るために、心金とくさび部材とをあるいはくさ
び部材とくさび部材とを軸方向に圧入するように移動さ
せる必要があり、やはり座屈するおそれがあるという問
題があった。また、このものにあっては、くさび作用に
よってラック型をワークに対して平行移動させるもので
あるため、成型しようとするラック歯形が、例えば圧力
角や歯厚、ピッチなどが部分によって異なる場合に、ワ
ークの肉をラック歯形のラック歯に最適にフィルアップ
させることができないという問題があった。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、マンドレルを座屈させるおそれがなく、一度の加工
工程における加工量を増加させることができ、もって、
効率よく中空ラックバーを製造することができる方法お
よびその装置を提供することを目的とする。また、本発
明は、さらに効率よくそして精度よく中空ラックバーを
製造することができる方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。さらに、本発明は、簡単な構成で容易
に且つ確実に荒歯形を成型し、次いで最終的なラック歯
形を成型することができる中空ラックバーの製造方法お
よびその装置を提供することを目的とする。さらにま
た、本発明は、成型しようとするラック歯形が部分によ
って異なる場合であっても、最適にワークの肉をラック
歯形のラック歯にフィルアップさせることができる中空
ラックバーの製造方法およびその装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の中空ラックバ
ーの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、
中空パイプ状のワークに対してマンドレルを軸方向に移
動させることにより、該ワークをラック型に圧接してワ
ークにラック歯形を成型する圧接工程を含む中空ラック
バーの製造方法であって、該圧接工程では、ワークから
マンドレルを引き抜くように相対的に移動させることを
特徴とするものである。

【００１２】請求項２の中空ラックバーの製造方法に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項１の発明に
おいて、ラック型をワークの径方向にプレスして荒歯形
を成型する荒歯形成型工程を行い、その後、該工程と連
続して前記圧接工程を行ってワークに最終的なラック歯
形を成型することを特徴とするものである。

【００１３】請求項３の中空ラックバーの製造方法に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項２の発明に
おいて、前記荒歯形成型工程におけるプレス力と連動し
て、前記圧接工程を行わせることを特徴とするものであ
る。

【００１４】請求項４の中空ラックバーの製造方法に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜３のい
ずれかに記載の発明において、ワークに成型するラック
歯形に応じてマンドレルの移動速度を変化させることを
特徴とするものである。

【００１５】また、請求項５の中空ラックバーの製造装
置に係る発明は、上記目的を達成するため、中空パイプ
状のワークを保持するダイスと、該ダイスに保持された
ワークを固定するクランパと、前記ダイスに保持・固定
されたワークにラック歯形を成型するラック型と、ワー
クに対して軸方向に移動されることにより、該ワークを
ラック型に圧接してワークにラック歯形を成型するマン
ドレルと、前記ラック型を支持して、ダイスに保持・固
定されたワークをその径方向にプレスするプレス手段
と、ワークに挿入されたマンドレルをそのワークから引
き抜くように相対的に移動させるマンドレル移動手段
と、を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】請求項６の中空ラックバーの製造装置に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項５の発明に
おいて、プレス手段がダイスに保持・固定されたワーク
の径方向にプレスすることにより荒歯形を成型し、マン
ドレル移動手段が荒歯形を成型されたワークをラック型
に圧接することによりワークに最終的なラック歯形を成
型するようにしたことを特徴とするものである。

【００１７】請求項７の中空ラックバーの製造装置に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項６の発明に
おいて、マンドレル移動手段をプレス手段と連動して駆
動させるようにしたことを特徴とするものである。

【００１８】請求項８の中空ラックバーの製造装置に係
る発明は、上記目的を達成するため、請求項５〜７のい
ずれかに記載の発明において、マンドレル移動手段が、
ワークに成型するラック歯形に応じてマンドレルを速度
可変に移動させることができるものであることを特徴と
するものである。

【００１９】請求項１の発明では、圧接工程でワークか
らマンドレルを引き抜くように相対的に移動させること
により、一度の加工工程における加工量を増加させた場
合であっても、座屈させるおそれがない。

【００２０】請求項２の発明では、請求項１に記載の発
明において、ラック型をワークの径方向にプレスして荒
歯形を成型する荒歯形成型工程を行い、その後、該工程
と連続して前記圧接工程を行ってワークに最終的なラッ
ク歯形を成型することにより、一度の加工工程でワーク
に分散して応力がかかるため、効率よくそして精度よく
中空ラックバーが製造される。

【００２１】請求項３の発明では、請求項２に記載の発
明において、前記荒歯形成型工程におけるプレス力と連
動して、前記圧接工程を行わせることにより、簡単な構
成で、荒歯形と最終的なラック歯形とが容易に且つ確実
に成型される。

【００２２】請求項４の発明では、請求項１〜３のいず
れかに記載の発明において、ワークに成型するラック歯
形に応じてマンドレルの移動速度を変化させると、ワー
クの肉の流動量が変化しラック型のラック歯に対して適
切にフィルアップされる。

【００２３】また、請求項５の発明では、ダイスに中空
パイプ状のワークを保持してクランパにより固定すると
共に、ワーク内にマンドレルを挿入する。そして、プレ
ス手段によりワークをその径方向にプレスし、マンドレ
ル移動手段によってワークに挿入されたマンドレルをそ
のワークから引き抜くように相対的に移動させると、一
度の加工工程における加工量が多い場合であっても、マ
ンドレルが座屈することなくワークをラック型に確実に
効率よく圧接してワークにラック歯形が成型される。

【００２４】請求項６の発明では、請求項５に記載の発
明において、最初にプレス手段がワークをプレスしたと
きに荒歯形を成型し、次いで、荒歯形が成型されたワー
クに対してマンドレル移動手段がワーク内に挿入された
マンドレルを軸方向に引き抜くように移動させることに
より、ワークがラック型に圧接されて最終的なラック歯
形を成型する。したがって、一度の加工工程でワークに
分散して応力がかかることとなり、中空ラックバーが効
率よく且つ精度よく製造される。

【００２５】請求項７の発明では、請求項６に記載の発
明において、簡単な構成で容易に且つ確実にワークに荒
歯形を成型するようにプレス手段を駆動し、その後に連
動してマンドレルを引き抜くようにマンドレル移動手段
が移動される。

【００２６】請求項８の発明では、請求項５〜７のいず
れかに記載の発明において、ワークに成型するラック歯
形に応じてマンドレル移動手段がマンドレルの移動速度
を変化させることにより、ワークの肉の流動量を変化さ
せてラック型のラック歯に対して適切にフィルアップさ
せる。

【００２７】

【発明の実施の形態】最初に、本発明の中空ラックバー
の製造装置の実施の一形態を図１〜図８に基づいて詳細
に説明する。図において同一符号は同一部分または相当
部分とする。

【００２８】本発明の中空ラックバーの製造装置は、概
略、中空パイプ状のワークＷを位置決め保持するダイス
１と、該ダイス１に位置決め保持されたワークＷを固定
するクランパ２と、前記ダイス１に位置決め保持・固定
されたワークＷにラック歯形を成型するラック型３と、
ワークＷに対して軸方向に移動されることにより、該ワ
ークＷをラック型３に圧接してワークＷにラック歯形を
成型するマンドレル５と、前記ラック型３を支持して、
ダイス１に位置決め保持・固定されたワークＷをその径
方向にプレスするプレス手段（図示を省略した）と、ワ
ークＷに挿入されたマンドレル５をそのワークＷから引
き抜くように相対的に移動させるマンドレル移動手段６
と、を備えている。そして、本発明の中空ラックバーの
製造装置は、プレス手段によりラック型３をダイス１に
位置決め保持・固定されたワークＷの径方向にプレスす
ることによって荒歯形を成型し、マンドレル移動手段６
が荒歯形を成型されたワークＷをラック型３に圧接する
ことによりワークＷに最終的なラック歯形を成型するよ
うに構成されている。さらに、本発明の中空ラックバー
の製造装置は、マンドレル移動手段６をプレス手段と連
動して駆動させるように構成されている。さらにまた、
本発明の中空ラックバーの製造装置は、マンドレル移動
手段６が、ワークＷに成型するラック歯形に応じてマン
ドレル５を速度可変に移動させることができるように構
成されている。

【００２９】ダイス１は、中空パイプ状のワークＷの軸
線Ｃから略下半分の外形と同様の断面に形成された溝１
０をラック型３に対する対向面に有するもので、この実
施の形態の場合、プレス（図示を省略した）のベッドに
取付けられている。この溝１０のマンドレル５が引き抜
き移動される側（図の右側）の端部には、ワークＷの一
方の端部の端面Ｗａが当接されてその移動を阻止して位
置決めする壁面１０ａと、この壁面１０ａに一方の端面
Ｗａが当接されたワークＷに挿入されたマンドレル５を
その軸方向に移動可能に挿通する挿通部１０ｂとが形成
されており、他方の側（図の左側）の端部は、異なる長
さのワークＷを位置決め保持し得るように、ワークＷの
ダイス１からの他方の端部Ｗｂの突出を許容する開放部
１０ｃが形成されている。

【００３０】クランパ２は、ダイス１に位置決め保持さ
れたワークＷのラック歯形を成型する部分Ｗｒと開放部
１０ｃから突出する他方の端部Ｗｂとの間を上方から押
えて挟持することにより、ダイス１との間でワークＷを
固定するもので、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスや
圧縮空気などの圧力作動流体によって伸長・退縮駆動さ
れる流体圧シリンダのピストンロッド（図示は省略す
る）に支持されている。また、クランパ２は、図示は省
略するが、プレスのラムに設けられ、ラック型３よりも
ダイス１に向かって突出させるように形成された、可撓
性や弾性を備えたウレタンなどからなるクッションなど
により構成することもできる。

【００３１】ラック型３（以下、パンチ３という）は、
ワークＷに成型するラック歯形と対称に形成されたラッ
ク歯３１を有するもので、この実施の形態の場合、図示
しないプレスのラムに取付けられている。パンチ３のラ
ック歯３１の圧力角や歯厚、ピッチなどは、製造する中
空ラックバーのラック歯形によって異なるが、部分によ
って異ならることなく均等に形成することができる。ま
た、例えば、中空ラックバーとして自動車のバリアブル
ステアリングラックバーを製造する場合には、ラック歯
形が成型される部分Ｗｒの中央と端部とで圧力角や歯
厚、ピッチなどを変化させるように、ラック歯３１の圧
力角やピッチなどを部分によって異ならせて形成するこ
ともできる。パンチ３は、ダイスに対する対向面に中空
パイプ状のワークＷの軸線Ｃから略上半分の形状と同様
の断面に形成された溝３０を有しており、この溝３０内
の中間にラック歯３１が形成されている。すなわち、パ
ンチ３のラック歯３１が形成されていない部分の溝３０
は、ワークＷにラック歯形を成型することなく、ダイス
１の溝との間で単にワークＷを保持するだけである。さ
らに、溝３０の、ワークＷのからマンドレル５が移動さ
れる側の端部には、ダイス１と同様に、ワークＷの端部
Ｗａが当接されてその移動を阻止する壁面３０ａと、ワ
ークＷに挿入されたマンドレル５をその軸方向に移動可
能に挿通する挿通部３０ｂとが形成されている。

【００３２】マンドレル５は、図１〜図４に示すよう
に、パンチ３によりプレスされるワークＷを支持してラ
ック歯形を成型する部分の内側形状を決定付けるように
形成された平面５０ａを有する軸部５０が、少なくとも
ワークＷのマンドレル５が挿入される端部Ｗａからラッ
ク歯形を成型する部分Ｗｒの反対側端部までに相当する
長さの部分に形成されている。また、マンドレル５のワ
ークＷに挿入される先端には、後述するように、引き抜
かれるように軸方向に移動された際に、荒歯形が成型さ
れたワークＷの内側を押圧し最終的なラック歯形が成型
させるようにワークＷの肉をラック型３のラック歯３１
間に流動させる押圧部５１が形成されている。さらに、
マンドレル５の押圧部５１とは反対側の端部には、マン
ドレル移動手段６に係合される係合部５２が形成されて
いる。

【００３３】マンドレル５の押圧部５１は、図５および
図６に示すように、ワークＷの内側と接して押圧する圧
接平面５１ａを有するもので、押圧部５１の圧接平面５
１ａまでの高さが軸部５０の平面５０ａまでの高さより
も所定量だけ高くなるように形成されている。また、押
圧部５１の断面の大きさも軸部５０の断面の大きさより
も所定量だけ大きく形成されている。そして、この押圧
部５１と軸部５０との間には、押圧部５１よりも断面形
状が小さい軸部５０から連続するように傾斜する傾斜面
５１ｂが全周にわたって形成されている。また、マンド
レル５の押圧部５１よりもさらに先端側には、押圧部５
１よりもわずかに断面積が小さく形成された逃げ部５３
を有しており、この逃げ部５３と押圧部５１との間に
は、両者を連続するように緩やかに傾斜する傾斜面５１
ｃが全周にわたって形成されている。なお、本発明で
は、マンドレル５が引き抜くように移動されるために座
屈するおそれがないので、押圧部５１の圧接平面５１ａ
までの高さと軸部５０の平面５０ａまでの高さとの比を
従来の技術よりも大きくすることができる。

【００３４】マンドレル移動手段６は、一対のカム部材
６１，６２により構成されてなるもので、一方のカム部
材６１にはマンドレル５の係合部５２が係合されてお
り、他方のカム部材６２にはプレスのノックアウト機構
（図示を省略した）に接続されている。ノックアウト機
構は、例えば、プレスが油圧プレスである場合に、カム
部材６２と接続されるピストンロッドを備えたノックア
ウトシリンダにより構成され、さらに、ノックアウトシ
リンダはそのピストンロッドの駆動速度を、製造する中
空ラックバーの成型しようとするラック歯形の圧力角や
歯厚、ピッチなどに応じて適切にワークＷの肉をフィル
アップすることができるように、各ストロークごとはも
ちろんのこと一ストロークのなかでも、制御可能に変化
させることができるように構成されている。そして、両
カム部材６１，６２のカム面６１ａ，６２ａは、プレス
のラムが下降されてパンチ３がワークＷに荒歯形を成型
した後に、互いに押圧して一方のカム部材６１に係合さ
れたマンドレル５をワークＷから引き抜く方向に移動さ
せるように形成されている（図４の矢印Ｘを参照）。な
お、図１〜図３においては、両カム部材６１，６２のカ
ム面６１ａ，６２ａが互いに離間した状態で示されてい
る。しかしながら、これらの図は、ワークＷに荒歯形を
成型した後にマンドレル５をワークＷから引き抜く方向
に移動させることを説明するために示したものであり、
両カム部材６１，６２のカム面６１ａ，６２ａが互いに
接するように構成することもできる。

【００３５】なお、この実施の形態では、一般的なプレ
スのベッドにダイス１を取付け、ラムにパンチ３を取付
け、ノックアウト機構にマンドレル移動手段６を接続し
た。すなわち、本発明はこの実施の形態に限定されるこ
とはないが、一般的なプレスに適用させることができ
る。また、本発明のマンドレル移動手段６は、プレスの
ノックアウト機構を利用する一対のカム部材６１，６２
を用いることにより、ワークＷに対してパンチ３をプレ
スする力と連動してマンドレル５を引き抜くように移動
させることができるが、マンドレル５を引き抜くように
移動させて圧接工程を行わせることができるものであれ
ば、すなわち、ワークＷに荒歯形を成型した後にマンド
レル５をワークＷから引き抜く方向に移動させることが
できるものであれば、例えば、マンドレルを直接移動駆
動する流体圧シリンダなど（図示は省略する）、他の手
法を用いることもできる。

【００３６】次に、本発明の中空ラックバーの製造方法
を、上述したように構成され一般的なプレスに適用され
た製造装置を用いた場合によって説明する。本発明の中
空ラックバーの製造方法は、概略、中空パイプ状のワー
クＷに対してマンドレル５を軸方向に移動させることに
より、該ワークＷをラック型３に圧接してワークＷにラ
ック歯形を成型する圧接工程を含む中空ラックバーの製
造方法であって、該圧接工程では、ワークＷからマンド
レル５を引き抜くように相対的に移動させるものであ
る。また、本発明の中空ラックバーの製造方法は、ラッ
ク型３をワークＷの径方向にプレスして荒歯形を成型す
る荒歯形成型工程を行い、その後、該工程と連続して前
記圧接工程を行ってワークＷに最終的なラック歯形を成
型するものである。さらに、本発明の中空ラックバーの
製造方法は、前記荒歯形成型工程におけるプレス力と連
動して、前記圧接工程を行わせるものである。さらにま
た、本発明の中空ラックバーの製造方法は、ワークＷに
成型するラック歯形に応じてマンドレル５の移動速度を
変化させるものである。

【００３７】中空パイプ状のワークＷにラック歯形を成
型するに際しては、当初、図１に示すように、ダイス１
からクランパ２およびパンチ３が離間された状態とされ
ている。ワークＷには、マンドレル５の軸部５０の平面
５０ａや押圧部５１との摩擦を低減させるための潤滑処
理として燐酸塩被膜処理あるいは金属石けんを生成する
処理が施されている。この状態で、最初に、ワークＷ
を、その端面Ｗａがダイス１の溝１０の壁面１０ａに当
接されるようにして、溝１０に位置決め保持させると共
に、このワークＷ内にマンドレル５の先端を、その押圧
部５１がワークＷにラック歯形を成型する部分よりも通
り過ぎるように深く挿入する。ワークＷに挿入されたマ
ンドレル５は、ダイス１に形成された挿通部１０ｂにそ
の軸方向に移動可能に挿通され、その係合部５２が一方
のカム部材６１に係合されている。なお、ダイス１の溝
１０にワークＷを位置決め保持してからこのワークＷに
マンドレル５を挿入してもよく、また、ワークＷにマン
ドレル５を挿入してからこのワークＷをダイス１の溝１
０に位置決め保持してもよい。

【００３８】この状態から、図２に示すように、図示し
ない流体圧シリンダのピストンロッドを伸長駆動し、あ
るいは、プレスのラムを下降させることにより、クラン
パ２を下降させてワークＷを上方から押えてダイス１と
の間で挟持して、移動不能に固定する。次いで、プレス
のラムを駆動下降させワークＷに対してその径方向にパ
ンチ３のラック歯３１を押圧する（荒歯形成型工程）。
このとき、ワークＷのラック歯形を成型する部分Ｗｒ
は、マンドレル５の軸部５０にバックアップされた状態
でパンチ３によりプレスされるものの、パンチ３のラッ
ク歯３１に対してワークＷの肉がフィルアップされてい
ない状態、すなわち、荒歯形がプレス成型されているだ
けである（図７および図８の右方におけるラック歯３１
間のワークの状態を参照）。そして、ワークＷの、パン
チ３のラック歯３１とマンドレル５の軸部５１との間で
荒歯形が成型された部分Ｗｒの内径の断面形状の高さ
は、マンドレル５の軸部５１の平面５１ａの高さと同じ
に、すなわち、マンドレル５の押圧部５１の圧接平面５
１ａの高さよりも低くなるように成型される。この荒歯
形成型工程において、パンチ３のラック歯３１がワーク
Ｗに対して荒歯形を成形するためのプレス力は、次に説
明する圧接工程が完了するまで保持される。

【００３９】その後、プレス力が保持された状態で、図
示しないノックアウトシリンダの駆動により、カム部材
６２を図４に矢印Ｙで示すようにカム部材６１に対して
相対的に移動させると、カム面６１ａ，６２ａが互いに
押圧され、図４に矢印Ｘで示したように、カム部材６１
が図の右方に摺動移動される。このとき、ワークＷがダ
イス１とパンチ３に形成された溝１０，３０に位置決め
保持されており、ワークＷの端部Ｗａが溝１０，３０の
壁面１０ａ，３０ａに当接されているために、ワークＷ
の軸方向の移動が阻止されている。したがって、一方の
カム部材６１に係合されたマンドレル５が座屈すること
なく挿入されたワークＷから引き抜かれるようにワーク
Ｗに対して軸方向に相対的に移動される。そして、パン
チ３のラック歯３１がプレスされマンドレル５の軸部５
０との間で荒歯形が成型されたワークＷは、マンドレル
５の軸部５０から傾斜面５１ｂを介して連続する押圧部
５１の圧接平面５１ａが通過することにより、パンチ３
のラック歯３１に対して圧接され、その部分の肉がラッ
ク歯３１の間にフィルアップされて最終的なラック歯形
が成型される（圧接工程）。このとき、マンドレル５が
ワークＷの内周面に対して実質的に接するのは、押圧部
５１の圧接平面５１ａとその反対側の曲面５１ｄのみで
あり、圧接工程におけるワークＷとマンドレル５との間
の摩擦抵抗は低減されている。

【００４０】なお、一回の加工サイクルでパンチのラッ
ク歯３１に対するワークＷの肉のフィルアップが不足す
る場合には、異なる高さの圧接平面５１ａが形成された
押圧部５１を有するマンドレル５を用意し、パンチ３の
ラック歯３１のワークに対するプレスのストローク量を
段階的に増加させるようにプレスの下死点位置を変更す
ると共に、プレスのストローク量に応じた高さの圧接平
面５１ａが形成された押圧部５１を有するマンドレル５
に順次交換し、荒歯形成型工程と圧接工程とを繰り返し
行う。本発明では、マンドレル５を引き抜くように移動
させるために座屈するおそれがないので、押圧部５１の
圧接平面５１ａまでの高さと軸部５０の平面５０ａまで
の高さとの比を従来の技術と比べて大きくすることがで
きる。したがって、従来の技術と比べて、１回の加工工
程における加工量が多いため、荒歯形成型工程と圧接工
程とを繰り返し行う回数を減少させる事ができる。

【００４１】また、図７に示すように、圧力角や歯厚、
ピッチが均等な歯形を成型する場合には、これらラック
歯形の圧力角や歯厚、ピッチなどと対応して形成された
各ラック歯３１に対して適切にワークＷの肉が径方向お
よび軸方向に移動するようにマンドレル５を移動させる
べく、ノックアウトシリンダを一ストロークのなかでほ
ぼ均等な速度Ｖとなるように制御する。

【００４２】一方、図８に示すように、自動車のバリア
ブルステアリングラックバーのように成型するラック歯
形の圧力角や歯厚、ピッチなどが部分によって変化する
ような場合には、これらラック歯形の圧力角や歯厚、ピ
ッチなどと対応して形成されたラック歯３１に対して適
切にワークＷの肉が径方向および軸方向に移動する（フ
ィルアップする）量を変化させることができるようにマ
ンドレル５の移動速度を変化させるべく、ノックアウト
シリンダの一ストロークにおける駆動速度をＶ１，Ｖ２
・・・と変化させて制御する。これにより、パンチ３の
ラック歯３１にかかる負荷を低減させるよう調整するこ
とができ、したがってパンチ（ラック型）３の寿命を向
上させることができる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、圧接工程でワ
ークからマンドレルを引き抜くように相対的に移動させ
ることにより、一度の加工量を増加させた場合であって
も、マンドレルを座屈させるおそれがなく、一度の加工
量を増加させることができ、したがって、効率よく中空
ラックバーを製造することができる方法およびその装置
を提供することができる。

【００４４】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
の発明において、ラック型３をワークの径方向にプレス
して荒歯形を成型する荒歯形成型工程を行い、その後、
該工程と連続して前記圧接工程を行ってワークに最終的
なラック歯形を成型することにより、一度の工程でワー
クに分散して応力がかかるため、効率よくそして精度よ
くラックを成型することができる中空ラックバーの製造
方法を提供することができる。

【００４５】請求項３の発明によれば、請求項２に記載
の発明において、前記荒歯形成型工程におけるプレス力
と連動して、前記圧接工程を行わせることにより、簡単
な構成で、荒歯形と最終的なラック歯形とを容易に且つ
確実に成型し、次いで最終的なラック歯形を成型するこ
とができる中空ラックバーの製造方法を提供することが
できる。

【００４６】請求項４の発明によれば、請求項１〜３の
いずれかに記載の発明において、ワークに成型するラッ
ク歯形に応じてマンドレルの移動速度を変化させること
により、成型しようとするラック歯形が部分によって異
なる場合であっても、最適にワークの肉をラック歯形の
ラック歯にフィルアップさせることができる中空ラック
バーの製造方法を提供することができる。

【００４７】また、請求項５の発明によれば、中空パイ
プ状のワークを保持するダイス１と、該ダイス１に保持
されたワークを固定するクランパと、前記ダイス１に保
持・固定されたワークにラック歯形を成型するラック型
３と、ワークに対して軸方向に移動されることにより、
該ワークをラック型３に圧接してワークにラック歯形を
成型するマンドレルと、前記ラック型３を支持して、ダ
イス１に保持・固定されたワークをその径方向にプレス
するプレス手段と、ワークに挿入されたマンドレルをそ
のワークから引き抜くように相対的に移動させるマンド
レル移動手段と、を備えたことにより、一度の加工量が
多い場合であっても、マンドレルが座屈することなくワ
ークをラック型３に確実に効率よく圧接してワークにラ
ック歯形を成型することができ、一度の加工量を増加さ
せることができ、したがって、効率のよい中空ラックバ
ーの製造装置を提供することができる。

【００４８】請求項６の発明によれば、請求項５に記載
の発明において、プレス手段がダイス１に保持・固定さ
れたワークの径方向にプレスすることにより荒歯形を成
型し、マンドレル移動手段が荒歯形を成型されたワーク
をラック型３に圧接することによりワークに最終的なラ
ック歯形を成型するようにしたことにより、最初にプレ
ス手段がワークをプレスしたときに荒歯形を成型し、次
いで、荒歯形が成型されたワークに対してマンドレル移
動手段がワーク内に挿入されたマンドレルを軸方向に引
き抜くように移動させて、ワークをラック型３に圧接さ
せて最終的なラック歯形を成型するため、一度の工程で
ワークに分散して応力がかかることとなり、中空ラック
バーが効率よく且つ精度よく製造することができる中空
ラックバーの製造装置を提供することができる。

【００４９】請求項７の発明によれば、請求項６に記載
の発明において、マンドレル移動手段をプレス手段と連
動して駆動させるようにしたことにより、簡単な構成で
容易に且つ確実にワークに荒歯形を成型するようにプレ
ス手段を駆動し、その後に連動してマンドレルを引き抜
くようにマンドレル移動手段が移動させるため、簡単な
構成で容易に且つ確実に荒歯形を成型し、次いで最終的
なラック歯形を成型することができる中空ラックバーの
製造装置を提供することをができる。

【００５０】請求項８の発明によれば、請求項５〜７の
いずれかに記載の発明において、マンドレル移動手段
を、ワークに成型するラック歯形に応じてマンドレルを
速度可変に移動させることができるものとしたことによ
り、成型しようとするラック歯形が部分によって異なる
場合であっても、最適にワークの肉をラック歯形のラッ
ク歯にフィルアップさせることができる中空ラックバー
の製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空ランクバーの製造装置の実施の一
形態を示す一部断面図であり、ワークにラック歯形を成
型するに際して、当初ダイスからクランパおよびパンチ
が離間された状態を示す説明図である。

【図２】図１の状態からクランパによりワークを固定し
た状態を示す説明図である。

【図３】図２の状態からパンチを下降させて荒歯形を成
型した状態を示す説明図である。

【図４】図３の状態からマンドレルを引き抜くように軸
方向に移動させることにより、最終的なラック歯形を成
型する状態を示す説明図である。

【図５】マンドレルのワークの挿入される先端を示す部
分拡大図である。

【図６】図５のＡ−Ａ線断面矢視図である。

【図７】圧力角や歯厚、ピッチなどが均等なラック歯形
を成型する場合の、ラック歯間にワークの肉がフィルア
ップされる様子を説明するための部分拡大断面図であ
る。

【図８】圧力角や歯厚、ピッチなどが変化するラック歯
形を成型する場合の、ラック歯間にワークの肉がフィル
アップされる様子を説明するための部分拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｗ ワーク １ ダイス ２ クランパ ３ パンチ（ラック型） ５ マンドレル ６ マンドレル移動手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空パイプ状のワークに対してマンドレ
   ルを軸方向に移動させることにより、該ワークをラック
   型に圧接してワークにラック歯形を成型する圧接工程を
   含む中空ラックバーの製造方法であって、 該圧接工程では、ワークからマンドレルを引き抜くよう
   に相対的に移動させることを特徴とする中空ラックバー
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ラック型をワークの径方向にプレスして
   荒歯形を成型する荒歯形成型工程を行い、その後、該工
   程と連続して前記圧接工程を行ってワークに最終的なラ
   ック歯形を成型することを特徴とする請求項１に記載の
   中空ラックバーの製造方法。
3. 【請求項３】 前記荒歯形成型工程におけるプレス力と
   連動して、前記圧接工程を行わせることを特徴とする請
   求項２に記載の中空ラックバーの製造方法。
4. 【請求項４】 ワークに成型するラック歯形に応じてマ
   ンドレルの移動速度を変化させることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載の中空ラックバーの製造方
   法。
5. 【請求項５】 中空パイプ状のワークを保持するダイス
   と、 該ダイスに保持されたワークを固定するクランパと、 前記ダイスに保持・固定されたワークにラック歯形を成
   型するラック型と、 ワークに対して軸方向に移動されることにより、該ワー
   クをラック型に圧接してワークにラック歯形を成型する
   マンドレルと、 前記ラック型を支持して、ダイスに保持・固定されたワ
   ークをその径方向にプレスするプレス手段と、 ワークに挿入されたマンドレルをそのワークから引き抜
   くように相対的に移動させるマンドレル移動手段と、を
   備えたことを特徴とする中空ラクックバーの製造装置。
6. 【請求項６】 プレス手段がダイスに保持・固定された
   ワークの径方向にプレスすることにより荒歯形を成型
   し、マンドレル移動手段が荒歯形を成型されたワークを
   ラック型に圧接することによりワークに最終的なラック
   歯形を成型するようにしたことを特徴とする請求項５に
   記載の中空ラックバーの製造装置。
7. 【請求項７】 マンドレル移動手段をプレス手段と連動
   して駆動させるようにしたことを特徴とする請求項６に
   記載の中空ラクックバーの製造装置。
8. 【請求項８】 マンドレル移動手段が、ワークに成型す
   るラック歯形に応じてマンドレルを速度可変に移動させ
   ることができるものであることを特徴とする請求項５〜
   ７のいずれかに記載の中空ラクックバーの製造装置。