JP2002066685A - 中空ラックバー歯型転造用治工具 - Google Patents
中空ラックバー歯型転造用治工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は発明はパイプ材より中空ラックバーを
転造する際に使用される歯型転造用治工具である歯型組
立体及び心金に関し、その延命化を目的とする。 【解決手段】中空パイプ材から中空ラックバーを転造す
る際に使用される歯型組立体１２は歯型２６と歯型ホル
ダ２２とを供え、前記歯型２６は歯型ホルダに形成され
る凹部２４に取外し自在に挿入され、歯型ホルダの前記
凹部２４内において歯型２６を長手方向に付勢する圧入
駒28, 30を備え、かつ圧入駒に対向して歯型ホルダの前
記凹部の底面には圧入駒の押出し用のピン孔32, 34が開
口している。心金２０は複数の拡頭部２０Ｂを備え、拡
頭部２０Ｂは前方部位において長さと張出量の比が所定
値の傾斜面を形成している。
転造する際に使用される歯型転造用治工具である歯型組
立体及び心金に関し、その延命化を目的とする。 【解決手段】中空パイプ材から中空ラックバーを転造す
る際に使用される歯型組立体１２は歯型２６と歯型ホル
ダ２２とを供え、前記歯型２６は歯型ホルダに形成され
る凹部２４に取外し自在に挿入され、歯型ホルダの前記
凹部２４内において歯型２６を長手方向に付勢する圧入
駒28, 30を備え、かつ圧入駒に対向して歯型ホルダの前
記凹部の底面には圧入駒の押出し用のピン孔32, 34が開
口している。心金２０は複数の拡頭部２０Ｂを備え、拡
頭部２０Ｂは前方部位において長さと張出量の比が所定
値の傾斜面を形成している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はパイプ材より中空
ラックバーを転造する際に使用される歯型転造用治工具
である歯型組立体及び心金に関し、その延命化を狙った
ものである。
ラックバーを転造する際に使用される歯型転造用治工具
である歯型組立体及び心金に関し、その延命化を狙った
ものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の操舵系の部品であるラックバーの
形成は通常は中実の棒材に対してブローチ加工によって
切削形成するのが通常であった。しかしながら、中実で
あることから重くなり、その軽量化が望まれていた。そ
こで、中空のラックバーをパイプ材からの転造により成
形するものが特公平３−５８９２号公報や、特開平５−
１６９１８１号公報や、特開平６−２４６３７９号に開
示されており、これらの公報に開示された技術において
は、パイプ材を歯型とクランプダイとの間に挟着保持
し、拡頭部を形成した心金をパイプ材に圧入することに
よって材料を歯型に向けて張り出させ、パイプ材の外面
に歯型の内面の歯形状を付与している。
形成は通常は中実の棒材に対してブローチ加工によって
切削形成するのが通常であった。しかしながら、中実で
あることから重くなり、その軽量化が望まれていた。そ
こで、中空のラックバーをパイプ材からの転造により成
形するものが特公平３−５８９２号公報や、特開平５−
１６９１８１号公報や、特開平６−２４６３７９号に開
示されており、これらの公報に開示された技術において
は、パイプ材を歯型とクランプダイとの間に挟着保持
し、拡頭部を形成した心金をパイプ材に圧入することに
よって材料を歯型に向けて張り出させ、パイプ材の外面
に歯型の内面の歯形状を付与している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パイプ材からの転造に
おいては治工具として金型と心金を使用するが、その治
工具コストはブローチ加工と比較して低廉であるが、寿
命の短いことが問題となっていた。即ち、ブローチ歯の
寿命は修正研摩をすると１０万回に及ぶものとされてい
る。金型及び心金のコストはブローチ歯と比較して１／
１０であるが、寿命は現時点で３〜５千回とされてお
り、治工具の寿命の点で不満である。この寿命を十倍以
上に延命せしめることが可能であれば、ブローチ切削方
式と比較して治工具のランニングコストを数分の１とす
ることができる。そうすれば、中実ラックバーと比較し
て精度は同等以上、重量については約１／２、タクトは
２／３以下、歯の強度は２倍以上といった転造型中空ラ
ックバーの特長を更に生かすことが可能となる。
おいては治工具として金型と心金を使用するが、その治
工具コストはブローチ加工と比較して低廉であるが、寿
命の短いことが問題となっていた。即ち、ブローチ歯の
寿命は修正研摩をすると１０万回に及ぶものとされてい
る。金型及び心金のコストはブローチ歯と比較して１／
１０であるが、寿命は現時点で３〜５千回とされてお
り、治工具の寿命の点で不満である。この寿命を十倍以
上に延命せしめることが可能であれば、ブローチ切削方
式と比較して治工具のランニングコストを数分の１とす
ることができる。そうすれば、中実ラックバーと比較し
て精度は同等以上、重量については約１／２、タクトは
２／３以下、歯の強度は２倍以上といった転造型中空ラ
ックバーの特長を更に生かすことが可能となる。
【０００４】したがって、この発明の目的はパイプ材よ
り中空ラックバーを転造する際に使用される歯型転造用
治工具である歯型組立体及び心金に関し、その延命化を
実現することにある。
り中空ラックバーを転造する際に使用される歯型転造用
治工具である歯型組立体及び心金に関し、その延命化を
実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、素型材としての中空パイプ材から中空ラックバ
ーを転造する際に使用される歯型組立体であって、前記
組立体は歯型と歯型ホルダとを供え、前記歯型は歯型ホ
ルダに形成される凹部に取外し自在に挿入され、歯型ホ
ルダの前記凹部内において歯型を長手方向に付勢する圧
入駒を備え、かつ圧入駒に対向して歯型ホルダの前記凹
部の底面には圧入駒の押出し用のピン孔が開口している
ことを特徴とする歯型組立体が提供される。
よれば、素型材としての中空パイプ材から中空ラックバ
ーを転造する際に使用される歯型組立体であって、前記
組立体は歯型と歯型ホルダとを供え、前記歯型は歯型ホ
ルダに形成される凹部に取外し自在に挿入され、歯型ホ
ルダの前記凹部内において歯型を長手方向に付勢する圧
入駒を備え、かつ圧入駒に対向して歯型ホルダの前記凹
部の底面には圧入駒の押出し用のピン孔が開口している
ことを特徴とする歯型組立体が提供される。
【０００６】請求項１の発明の作用・効果を説明する
と、圧入駒の圧入によって歯型はホルダの凹部に長手方
向において押しつけられる。長手方向歯型の両端に圧入
駒を設けたこの構造により心金の転造時の往復動に対し
て歯型に加わる前後方向の荷重に対して歯型のガタを防
止し、歯型の長寿命化と精度維持を実現することができ
る。また、歯型はホルダの凹部に圧入されているだけで
あるが、転造成形時の塑性加工発熱による伸張により歯
型は凹部に対して締まり勝手になるため、強力圧入や焼
嵌めの必要はない。
と、圧入駒の圧入によって歯型はホルダの凹部に長手方
向において押しつけられる。長手方向歯型の両端に圧入
駒を設けたこの構造により心金の転造時の往復動に対し
て歯型に加わる前後方向の荷重に対して歯型のガタを防
止し、歯型の長寿命化と精度維持を実現することができ
る。また、歯型はホルダの凹部に圧入されているだけで
あるが、転造成形時の塑性加工発熱による伸張により歯
型は凹部に対して締まり勝手になるため、強力圧入や焼
嵌めの必要はない。
【０００７】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、歯型を収容するための歯型ホル
ダの前記凹部は圧入駒と当接する長手方向の両端におい
て凹部の幅に見合った径のＲ部を形成していることを特
徴とする歯型組立体が提供される。
に記載の発明において、歯型を収容するための歯型ホル
ダの前記凹部は圧入駒と当接する長手方向の両端におい
て凹部の幅に見合った径のＲ部を形成していることを特
徴とする歯型組立体が提供される。
【０００８】請求項２の発明の作用・効果を説明する
と、歯型を収容する凹部はその長手方向の両端に目一杯
のき大きさのＲ部を有しているため応力集中を回避し長
寿命化を図ることができ、かつＲ部の径は凹部の幅と同
一であるため、エンドミルによる半月加工で済ませるこ
とができ、加工も極めて容易となる。
と、歯型を収容する凹部はその長手方向の両端に目一杯
のき大きさのＲ部を有しているため応力集中を回避し長
寿命化を図ることができ、かつＲ部の径は凹部の幅と同
一であるため、エンドミルによる半月加工で済ませるこ
とができ、加工も極めて容易となる。
【０００９】請求項３の記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、歯型ホルダの前記凹部の底面に
歯型の底面と当接するライナを設置したことを特徴とす
る歯型組立体が提供される。
に記載の発明において、歯型ホルダの前記凹部の底面に
歯型の底面と当接するライナを設置したことを特徴とす
る歯型組立体が提供される。
【００１０】請求項３の発明の作用・効果を説明する
と、加工精度は歯型とホルダの数セット分の重ね合わせ
精度にクランプ圧力による静的圧縮歪と心金移動による
動的うねり圧縮歪の影響を受けるが、ライナは補正可能
な厚みのものを各種準備しておき、試打品の精度を計測
してそのデータから最適な厚みのものを装着する。これ
により、３２ミクロンといった所期の鍛造精度を確保す
ることができる。
と、加工精度は歯型とホルダの数セット分の重ね合わせ
精度にクランプ圧力による静的圧縮歪と心金移動による
動的うねり圧縮歪の影響を受けるが、ライナは補正可能
な厚みのものを各種準備しておき、試打品の精度を計測
してそのデータから最適な厚みのものを装着する。これ
により、３２ミクロンといった所期の鍛造精度を確保す
ることができる。
【００１１】請求項４に記載の発明によれば、歯型とク
ランプダイとの間に保持される中空パイプ材の凹部に向
けて圧入されることにより中空パイプ材に直線方向の歯
型転造を行うのに使用する心金であって、心金の拡頭部
はその前方部位において長さと張出量の比が所定値の傾
斜面を形成していることを特徴とする心金が提供され
る。
ランプダイとの間に保持される中空パイプ材の凹部に向
けて圧入されることにより中空パイプ材に直線方向の歯
型転造を行うのに使用する心金であって、心金の拡頭部
はその前方部位において長さと張出量の比が所定値の傾
斜面を形成していることを特徴とする心金が提供され
る。
【００１２】請求項４の発明の作用・効果を説明する
と、拡頭部の前方部位のリード部として傾斜面のくさび
作用により内径側から外径側への張出力を惹起させる
が、傾斜による拡大率が過大であると張出力が大きくな
り過ぎて金型のクランプ力がいたずらに増大する。逆
に、拡大率が小さすぎると、張出力の倍率が低くなるの
で、心金の挿入力を増大させやがては心金の座屈限界を
超過することになる。そこで、拡頭部の張出量をδと
し、直線傾斜面の有効リード長をｌとしたとき両者の調
和を図ることができるｌ／δの値に設定することができ
る。ｌ／δの好適値としてはおおよそ１００程度であ
る。
と、拡頭部の前方部位のリード部として傾斜面のくさび
作用により内径側から外径側への張出力を惹起させる
が、傾斜による拡大率が過大であると張出力が大きくな
り過ぎて金型のクランプ力がいたずらに増大する。逆
に、拡大率が小さすぎると、張出力の倍率が低くなるの
で、心金の挿入力を増大させやがては心金の座屈限界を
超過することになる。そこで、拡頭部の張出量をδと
し、直線傾斜面の有効リード長をｌとしたとき両者の調
和を図ることができるｌ／δの値に設定することができ
る。ｌ／δの好適値としてはおおよそ１００程度であ
る。
【００１３】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、各拡頭部は微小凹凸を有した表
面をなしていることを特徴とする心金が提供される。
に記載の発明において、各拡頭部は微小凹凸を有した表
面をなしていることを特徴とする心金が提供される。
【００１４】請求項５の発明の作用・効果を説明する
と、各拡頭部に形成した微小凹凸により転造時の油膜を
確保しやすくなり、心金の寿命延長に寄与させることが
できる。即ち、圧入時に拡頭部はパイプ材の内径に密着
しつつ直線傾斜面で張出を行い、当然背面は反発の受け
として強圧され、また張出部の両側部の金属は少しでも
移動距離の短い隙間の部分へ逃げようとして、全周は張
られるに至り、仮に、拡頭部を鏡面仕上げしていたとす
ると油膜の切れが起こり易い。拡頭部に微小凹凸を形成
することにより潤滑油がこのような凹凸に確保され油膜
の切れに有効となる。微小凹凸の形成としては、旋盤の
バイト目を残すような微細ラビリンス溝や、物理的若し
くは化学的若しくは機械的処理による２〜３ミクロンの
凹凸とすることにより所期の目的を達成することができ
る。尚、全周の強力当たりはいたずらに抵抗を増すので
心金の両側部を逃すのも一対策法である。
と、各拡頭部に形成した微小凹凸により転造時の油膜を
確保しやすくなり、心金の寿命延長に寄与させることが
できる。即ち、圧入時に拡頭部はパイプ材の内径に密着
しつつ直線傾斜面で張出を行い、当然背面は反発の受け
として強圧され、また張出部の両側部の金属は少しでも
移動距離の短い隙間の部分へ逃げようとして、全周は張
られるに至り、仮に、拡頭部を鏡面仕上げしていたとす
ると油膜の切れが起こり易い。拡頭部に微小凹凸を形成
することにより潤滑油がこのような凹凸に確保され油膜
の切れに有効となる。微小凹凸の形成としては、旋盤の
バイト目を残すような微細ラビリンス溝や、物理的若し
くは化学的若しくは機械的処理による２〜３ミクロンの
凹凸とすることにより所期の目的を達成することができ
る。尚、全周の強力当たりはいたずらに抵抗を増すので
心金の両側部を逃すのも一対策法である。
【００１５】請求項６に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、各拡頭部はその前後において油
溜室を形成していることを特徴とする心金が提供され
る。
に記載の発明において、各拡頭部はその前後において油
溜室を形成していることを特徴とする心金が提供され
る。
【００１６】請求項６の発明の作用・効果を説明する
と、心金には潤滑油が給油されるが、拡頭部の背後に形
成される油溜室には潤滑油が溜められる。そのため、心
金の前後進作動につれて拡頭部に向けて潤滑油の引き込
みを行うことができる。このような油溜室の形成のため
拡頭部の前後は小径部とされ、その縮径の度合いは拡頭
部の通過時におけるスプリングバックによるパイプ内径
の縮径に対して適当に大きな縮径となるようにされてお
り、これにより潤滑油の蓄積が可能となる。
と、心金には潤滑油が給油されるが、拡頭部の背後に形
成される油溜室には潤滑油が溜められる。そのため、心
金の前後進作動につれて拡頭部に向けて潤滑油の引き込
みを行うことができる。このような油溜室の形成のため
拡頭部の前後は小径部とされ、その縮径の度合いは拡頭
部の通過時におけるスプリングバックによるパイプ内径
の縮径に対して適当に大きな縮径となるようにされてお
り、これにより潤滑油の蓄積が可能となる。
【００１７】請求項７に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、心金は一回の圧入の過程で張出
を多段階に実施するため長手方向に間隔をおいて複数の
拡頭部を備えていることを特徴とする心金が提供され
る。
に記載の発明において、心金は一回の圧入の過程で張出
を多段階に実施するため長手方向に間隔をおいて複数の
拡頭部を備えていることを特徴とする心金が提供され
る。
【００１８】請求項７の発明の作用・効果を説明する
と、長手方向に間隔をおいて複数の拡頭部を備えること
により張出力の分散を図り、心金の寿命の延長を図るこ
とができる。即ち、心金の拡頭部を１個とした場合、圧
入転造時に１つの拡頭部という短い幅で強力な張出力を
伝達しながら大きなうねり歪を与える。心金圧入を左右
の各々から６回づつ、計１２回繰返すとすると、１つの
品物の成形の完了の度に金型に与えられる大きなうねり
歪の回数は１２回となり、金型の早期の疲労破壊が避け
られない。この発明によれば、長手方向に間隔をおいて
複数の拡頭部を２〜６個設けることにより段階的な張出
を行っているため拡頭部１個あたりの歪量を１／２〜１
／６に減少させることができる。そのため、心金の繰返
し的な圧入により加わるうねり歪に対して金型の負担を
軽減し、金属の疲労破壊限界を飛躍的に延ばして歯型の
延命を実現することができる。
と、長手方向に間隔をおいて複数の拡頭部を備えること
により張出力の分散を図り、心金の寿命の延長を図るこ
とができる。即ち、心金の拡頭部を１個とした場合、圧
入転造時に１つの拡頭部という短い幅で強力な張出力を
伝達しながら大きなうねり歪を与える。心金圧入を左右
の各々から６回づつ、計１２回繰返すとすると、１つの
品物の成形の完了の度に金型に与えられる大きなうねり
歪の回数は１２回となり、金型の早期の疲労破壊が避け
られない。この発明によれば、長手方向に間隔をおいて
複数の拡頭部を２〜６個設けることにより段階的な張出
を行っているため拡頭部１個あたりの歪量を１／２〜１
／６に減少させることができる。そのため、心金の繰返
し的な圧入により加わるうねり歪に対して金型の負担を
軽減し、金属の疲労破壊限界を飛躍的に延ばして歯型の
延命を実現することができる。
【００１９】請求項８に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、前記複数の拡頭部は歯型の全高
に応じたピッチにて配置されることを特徴とする心金が
提供される。
に記載の発明において、前記複数の拡頭部は歯型の全高
に応じたピッチにて配置されることを特徴とする心金が
提供される。
【００２０】請求項８の発明の作用・効果を説明する
と、拡頭部の通過時に金型は４５度程度の伝播角度にて
荷重が加わる。複数の拡頭部を全高に応じたピッチによ
って分離させることにより各拡頭部から伝番される荷重
の大きな重複を回避しつつ、うねり荷重が軽減されるた
め長寿命化を図ることができる。
と、拡頭部の通過時に金型は４５度程度の伝播角度にて
荷重が加わる。複数の拡頭部を全高に応じたピッチによ
って分離させることにより各拡頭部から伝番される荷重
の大きな重複を回避しつつ、うねり荷重が軽減されるた
め長寿命化を図ることができる。
【００２１】請求項９に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明において、拡頭部の外側においては心金は
中空材の内径にて支持されていることを特徴とする心金
が提供される。
に記載の発明において、拡頭部の外側においては心金は
中空材の内径にて支持されていることを特徴とする心金
が提供される。
【００２２】請求項９の発明の作用・効果を説明する
と、拡頭部を複数設けることにより心金の全長は長くな
り、座屈耐力の条件が不利になるが、拡頭部の外側にお
いて心金は中空材の内径により支持されるため、拡頭部
の外側において心金はパイプ材に保持されるため座屈条
件の不利を抑えることができる。
と、拡頭部を複数設けることにより心金の全長は長くな
り、座屈耐力の条件が不利になるが、拡頭部の外側にお
いて心金は中空材の内径により支持されるため、拡頭部
の外側において心金はパイプ材に保持されるため座屈条
件の不利を抑えることができる。
【００２３】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
１から請求項９のいずれかに記載の発明において、歯型
は数値制御のワイヤーカットマシンにより切削されてい
ることを特徴とする歯型が提供される。
１から請求項９のいずれかに記載の発明において、歯型
は数値制御のワイヤーカットマシンにより切削されてい
ることを特徴とする歯型が提供される。
【００２４】請求項１０の発明の作用・効果を説明する
と、歯型を数値制御のワイヤカットマシンにより切削す
ることにより特にピッチ及び角度可変のラックバー（所
謂VGRラックバー）を精度高くかつ低コストにて製造す
ることができる。即ち、車両用の最近のラックバーにお
いては電動式のパワーステアリングへの応用のためVGR
ラックバーへの関心が持たれている。VGRラックバーの
場合はブローチ加工は不可能であり、特殊切削加工で先
ず母型を切削加工し、これを電極として放電加工する
が、電極の消耗、精度低下もありかつコスト的に高くな
る。ワイヤカットマシンによる製造ではそれに先だって
初期開発としてＣＡＥ（コンピュータ補助設計）による
シミュレーションとそれに引き続くトライアンドエラー
によるフィードバックが必要となり、手間はかかるが、
それがすめばＣＮＣによるプログラムによってランニン
グコストとしては低減が可能となる。いづれにしても歯
工具類は消耗品である。
と、歯型を数値制御のワイヤカットマシンにより切削す
ることにより特にピッチ及び角度可変のラックバー（所
謂VGRラックバー）を精度高くかつ低コストにて製造す
ることができる。即ち、車両用の最近のラックバーにお
いては電動式のパワーステアリングへの応用のためVGR
ラックバーへの関心が持たれている。VGRラックバーの
場合はブローチ加工は不可能であり、特殊切削加工で先
ず母型を切削加工し、これを電極として放電加工する
が、電極の消耗、精度低下もありかつコスト的に高くな
る。ワイヤカットマシンによる製造ではそれに先だって
初期開発としてＣＡＥ（コンピュータ補助設計）による
シミュレーションとそれに引き続くトライアンドエラー
によるフィードバックが必要となり、手間はかかるが、
それがすめばＣＮＣによるプログラムによってランニン
グコストとしては低減が可能となる。いづれにしても歯
工具類は消耗品である。
【００２５】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
１から請求項１０のいずれかに記載の発明において、歯
型はＨＲＣ硬さ５１〜５４に抑えられていることを特徴
とする歯型が提供される。
１から請求項１０のいずれかに記載の発明において、歯
型はＨＲＣ硬さ５１〜５４に抑えられていることを特徴
とする歯型が提供される。
【００２６】この発明のラックバーの転造方式は所謂成
形転造であり、創成転造のような歯部の噛み合いによる
転がり摩擦も、グローブ式転造における滑り摩擦もな
い。したがって、磨耗に関しては非常に好条件である。
しかしながら、張出荷重を受け、圧縮による沈み歪みが
移動するので、歯型にうねりを与えることになり、例え
ば、往復１２工程の場合は１本のラックバーの成形によ
って歯型は１２回のうねりを受ける。このようなうねり
に対処するため摩擦の少ない成形転造の特徴を意図して
硬さを抑え靭性を与えることにより対処することができ
る。即ち、靭性を与えることによりうねりによる繰返し
的な曲げ荷重に耐えることができる。ＨＲＣ硬さ５１〜
５４は通常の鍛造型の焼入れ硬さよりかなり甘いがこの
ような硬さ範囲により金型に加わる曲げに対する耐久性
との金型の硬さとの調和を図ることができる。
形転造であり、創成転造のような歯部の噛み合いによる
転がり摩擦も、グローブ式転造における滑り摩擦もな
い。したがって、磨耗に関しては非常に好条件である。
しかしながら、張出荷重を受け、圧縮による沈み歪みが
移動するので、歯型にうねりを与えることになり、例え
ば、往復１２工程の場合は１本のラックバーの成形によ
って歯型は１２回のうねりを受ける。このようなうねり
に対処するため摩擦の少ない成形転造の特徴を意図して
硬さを抑え靭性を与えることにより対処することができ
る。即ち、靭性を与えることによりうねりによる繰返し
的な曲げ荷重に耐えることができる。ＨＲＣ硬さ５１〜
５４は通常の鍛造型の焼入れ硬さよりかなり甘いがこの
ような硬さ範囲により金型に加わる曲げに対する耐久性
との金型の硬さとの調和を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１において、ラックバーの転造
装置１０は歯型組立体１２とクランプダイ１４とから成
り、素材としての素材管１８は歯型組立体１２とクラン
プダイ１４との間に保持される。心金２０は転造型を挟
んで左右一対設けられる。芯金２０はその断面形状は一
部平坦化された素材管１８の部分の断面形状に順じた断
面形状を有している（図２参照）。芯金２０の先端は案
内部20Aをなしており、断面平坦化された素材管１８の
部分への導入のガイドとなる。案内部20Aの背後には拡
頭部２０Ｂが継続し、芯金２０の圧入時に素材管１８の
平坦部に係合することにより素材管の肉を内径側から外
形側に歯型組立体１２のラック歯状歯型２６に向けて金
属流動させ、素材管にその凹凸形状に相補的なラック状
歯部が賦型される。図示するように芯金２０は拡頭部２
０Ｂを二つ有しており、芯金２０の一回の圧入による順
次の多段階の金属流動が得られるようになっている。
装置１０は歯型組立体１２とクランプダイ１４とから成
り、素材としての素材管１８は歯型組立体１２とクラン
プダイ１４との間に保持される。心金２０は転造型を挟
んで左右一対設けられる。芯金２０はその断面形状は一
部平坦化された素材管１８の部分の断面形状に順じた断
面形状を有している（図２参照）。芯金２０の先端は案
内部20Aをなしており、断面平坦化された素材管１８の
部分への導入のガイドとなる。案内部20Aの背後には拡
頭部２０Ｂが継続し、芯金２０の圧入時に素材管１８の
平坦部に係合することにより素材管の肉を内径側から外
形側に歯型組立体１２のラック歯状歯型２６に向けて金
属流動させ、素材管にその凹凸形状に相補的なラック状
歯部が賦型される。図示するように芯金２０は拡頭部２
０Ｂを二つ有しており、芯金２０の一回の圧入による順
次の多段階の金属流動が得られるようになっている。
【００２８】図２〜図４は歯型組立体１２の実際の組立
構造の一例を示しており、歯型組立体１２は歯型ホルダ
２２と、ホルダ２２における矩形凹部２４に歯列を構成
するように収容される歯型２６と、矩形凹部２４の底部
に敷設される金属製支持ライナ２７と、歯型２６の両端
における圧入駒28, 30とから成る。図４に示すように、
矩形凹部２４の両端はその幅の径のＲ部２４Ａを呈して
おり、圧入駒28, 30はこのＲ部２４Ａと相補的な断面形
状をなしている。一方の圧入駒２８はテーパ面をなして
おり、その圧入により歯型２６はホルダ２２の矩形凹部
２４内に保持することができる。圧入駒28, 30の圧入に
よって歯型２６はホルダ２２の矩形凹部２４に長手方向
において押しつけられる。長手方向歯型の両端に圧入駒
28, 30を設けたこの構造により心金２０の転造時の往復
動に対して歯型２６に加わる前後方向の荷重に対して歯
型２６のガタを防止し、歯型２６の長寿命化を実現する
ことができる。また、歯型２６はホルダ２２の矩形凹部
２４に圧入されているだけであるが、転造成形時の塑性
加工発熱による伸張により歯型２６は矩形凹部２４に対
して締まり勝手になるため、強力圧入や焼嵌めの必要は
ない。歯型２６を収容する矩形凹部２４はその長手方向
の両端にＲ部２４Ａを有しているため応力集中を回避し
長寿命化を図ることができ、かつＲ部２４の径は矩形凹
部２４の幅と同一であるため、エンドミルによる半月加
工で済ませることができ、加工性も極めて容易となる。
ホルダ２２には凹部２４の底面に開口するピン孔32, 34
が形成され、この32, 34よりピンを導入することにより
圧入駒28, 30を押出すことにより、歯型組立体１２の分
解は簡単に実施することができる。
構造の一例を示しており、歯型組立体１２は歯型ホルダ
２２と、ホルダ２２における矩形凹部２４に歯列を構成
するように収容される歯型２６と、矩形凹部２４の底部
に敷設される金属製支持ライナ２７と、歯型２６の両端
における圧入駒28, 30とから成る。図４に示すように、
矩形凹部２４の両端はその幅の径のＲ部２４Ａを呈して
おり、圧入駒28, 30はこのＲ部２４Ａと相補的な断面形
状をなしている。一方の圧入駒２８はテーパ面をなして
おり、その圧入により歯型２６はホルダ２２の矩形凹部
２４内に保持することができる。圧入駒28, 30の圧入に
よって歯型２６はホルダ２２の矩形凹部２４に長手方向
において押しつけられる。長手方向歯型の両端に圧入駒
28, 30を設けたこの構造により心金２０の転造時の往復
動に対して歯型２６に加わる前後方向の荷重に対して歯
型２６のガタを防止し、歯型２６の長寿命化を実現する
ことができる。また、歯型２６はホルダ２２の矩形凹部
２４に圧入されているだけであるが、転造成形時の塑性
加工発熱による伸張により歯型２６は矩形凹部２４に対
して締まり勝手になるため、強力圧入や焼嵌めの必要は
ない。歯型２６を収容する矩形凹部２４はその長手方向
の両端にＲ部２４Ａを有しているため応力集中を回避し
長寿命化を図ることができ、かつＲ部２４の径は矩形凹
部２４の幅と同一であるため、エンドミルによる半月加
工で済ませることができ、加工性も極めて容易となる。
ホルダ２２には凹部２４の底面に開口するピン孔32, 34
が形成され、この32, 34よりピンを導入することにより
圧入駒28, 30を押出すことにより、歯型組立体１２の分
解は簡単に実施することができる。
【００２９】ライナ２７は補正可能な厚みのものを各種
準備しておき、試打品の精度を計測してそのデータから
最適な厚みのものを装着する。これにより、３２ミクロ
ンといった所期の鍛造精度を確保することができる。
準備しておき、試打品の精度を計測してそのデータから
最適な厚みのものを装着する。これにより、３２ミクロ
ンといった所期の鍛造精度を確保することができる。
【００３０】歯型２６は数値制御のワイヤーカットマシ
ンにより切削されたものである。ワイヤカットマシンに
よる切削に先だってＣＡＥ（コンピュータ補助設計）に
よるシミュレーションとそれに引き続くトライアンドエ
ラーによるフィードバックが行われる。このような作業
は手間は要するがそれが終わればあとはＣＮＣによるプ
ログラムによってワイヤーカットマシンによって歯型２
６の製造は自動化されうるためランニングコストとして
は低減が可能となる。
ンにより切削されたものである。ワイヤカットマシンに
よる切削に先だってＣＡＥ（コンピュータ補助設計）に
よるシミュレーションとそれに引き続くトライアンドエ
ラーによるフィードバックが行われる。このような作業
は手間は要するがそれが終わればあとはＣＮＣによるプ
ログラムによってワイヤーカットマシンによって歯型２
６の製造は自動化されうるためランニングコストとして
は低減が可能となる。
【００３１】歯型２６の焼入れはＨＲＣ硬さ５１〜５４
に抑えられるように実施される。このような硬さ範囲の
設定により磨耗と曲げ強度との調和を図ることができ
る。即ち、ラックバーの転造においては心金２０は左右
から交互に圧入が行われる。その往復回数としては１２
回程度である。この場合、拡頭部の通過のたびに金型は
張出荷重をうけ、このような張出荷重により金型は１２
回以上のうねりを受ける。このようなうねりは歯型２６
に対して沈み歪み、即ち曲げとなって作用する。このよ
うな曲げに対処するため歯型２６に靭性を付与するべ
く、通常の鍛造型の硬さより柔らかい５１〜５４のＨＲ
Ｃの硬さとしている。これにより繰返し的なうねりに耐
えうる靭性を付与するとともに、磨耗に対しても摩擦の
少ない成形転造の特徴からしてそこそこの性能を得るこ
とができ、両者の調和を図ることができる。
に抑えられるように実施される。このような硬さ範囲の
設定により磨耗と曲げ強度との調和を図ることができ
る。即ち、ラックバーの転造においては心金２０は左右
から交互に圧入が行われる。その往復回数としては１２
回程度である。この場合、拡頭部の通過のたびに金型は
張出荷重をうけ、このような張出荷重により金型は１２
回以上のうねりを受ける。このようなうねりは歯型２６
に対して沈み歪み、即ち曲げとなって作用する。このよ
うな曲げに対処するため歯型２６に靭性を付与するべ
く、通常の鍛造型の硬さより柔らかい５１〜５４のＨＲ
Ｃの硬さとしている。これにより繰返し的なうねりに耐
えうる靭性を付与するとともに、磨耗に対しても摩擦の
少ない成形転造の特徴からしてそこそこの性能を得るこ
とができ、両者の調和を図ることができる。
【００３２】最後に、治工具としての心金２０について
説明する。心金は成形力の大小、成形工程数の増減、金
属流動性の良否、歯型の圧縮歪うねりに関わる重要部品
である。心金の移動に伴い金型に加わる張出力について
検討すると、この張出力は拡頭部２０Ｂの前方部位のリ
ード部として傾斜面のくさび作用に由来するものであ
る。図５には心金２０の２個の拡頭部が詳細に示されて
いる。この図において、拡頭部２０Ｂによる張出力は傾
斜面部の有効長さをｌ、張出量をδとしたとき、圧入力
×ｌ／δによって表される。傾斜による拡大率ｌ／δが
過大であると張出力が大きくなり過ぎて金型のクランプ
力がいたずらに増大する。逆に、拡大率ｌ／δが小さす
ぎると、張出力の倍率が低くなるので、心金の挿入力を
増大させやがては心金の座屈限界を超過することにな
る。そこで、拡頭部の張出量をδとし、直線傾斜面の有
効リード長をｌとしたとき両者の調和を図ることができ
るｌ／δの値に設定することができる。発明者の検討結
果によれば、ｌ／δの好適値としては１００内外であ
る。例えば、２個の拡径部を有した図５の具体的構造例
で、ｌ＝3.5 mm、δ＝0.03 mmとすると、1/δ＝117であ
り、この場合心金圧入力を4.4 tfとすると拡頭部を２箇
所であるとすると各拡頭部での圧入力は張出力ＦはＦ＝
2.2×117＝257 tfとなる。
説明する。心金は成形力の大小、成形工程数の増減、金
属流動性の良否、歯型の圧縮歪うねりに関わる重要部品
である。心金の移動に伴い金型に加わる張出力について
検討すると、この張出力は拡頭部２０Ｂの前方部位のリ
ード部として傾斜面のくさび作用に由来するものであ
る。図５には心金２０の２個の拡頭部が詳細に示されて
いる。この図において、拡頭部２０Ｂによる張出力は傾
斜面部の有効長さをｌ、張出量をδとしたとき、圧入力
×ｌ／δによって表される。傾斜による拡大率ｌ／δが
過大であると張出力が大きくなり過ぎて金型のクランプ
力がいたずらに増大する。逆に、拡大率ｌ／δが小さす
ぎると、張出力の倍率が低くなるので、心金の挿入力を
増大させやがては心金の座屈限界を超過することにな
る。そこで、拡頭部の張出量をδとし、直線傾斜面の有
効リード長をｌとしたとき両者の調和を図ることができ
るｌ／δの値に設定することができる。発明者の検討結
果によれば、ｌ／δの好適値としては１００内外であ
る。例えば、２個の拡径部を有した図５の具体的構造例
で、ｌ＝3.5 mm、δ＝0.03 mmとすると、1/δ＝117であ
り、この場合心金圧入力を4.4 tfとすると拡頭部を２箇
所であるとすると各拡頭部での圧入力は張出力ＦはＦ＝
2.2×117＝257 tfとなる。
【００３３】圧入時において心金２０は潤滑油の給油を
受け、潤滑油は切れないようにする必要がある。拡頭部
２０Ｂは素材管１８の内径に密着しつつ直線傾斜面で張
出を行うため、拡頭部２０Ｂは反力の受けとして強圧さ
れる。拡頭部の金属は少しでも距離の短い隙間部へ逃げ
ようとする。したがって、特にリストライク工程用の２
段目の拡頭部２０Ｂは全周が強く張られ、潤滑油の油膜
切れが起こり易い。したがって、拡頭部２０Ｂは鏡面仕
上げしていたとすると油膜の切れが起こり易い。拡頭部
２０Ｂの表面に微小凹凸を形成することにより潤滑油が
このような凹凸に確保され油膜の切れに有効となる。微
小凹凸の形成としては、旋盤のバイト目を残すようにな
微細ラビリンス溝や、物理的若しくは化学的若しくは機
械的処理による２〜３ミクロンの凹凸とすることによ所
期の目的を達成することができる。
受け、潤滑油は切れないようにする必要がある。拡頭部
２０Ｂは素材管１８の内径に密着しつつ直線傾斜面で張
出を行うため、拡頭部２０Ｂは反力の受けとして強圧さ
れる。拡頭部の金属は少しでも距離の短い隙間部へ逃げ
ようとする。したがって、特にリストライク工程用の２
段目の拡頭部２０Ｂは全周が強く張られ、潤滑油の油膜
切れが起こり易い。したがって、拡頭部２０Ｂは鏡面仕
上げしていたとすると油膜の切れが起こり易い。拡頭部
２０Ｂの表面に微小凹凸を形成することにより潤滑油が
このような凹凸に確保され油膜の切れに有効となる。微
小凹凸の形成としては、旋盤のバイト目を残すようにな
微細ラビリンス溝や、物理的若しくは化学的若しくは機
械的処理による２〜３ミクロンの凹凸とすることによ所
期の目的を達成することができる。
【００３４】図１において、各拡頭部２０Ｂはその前後
の部分20-1において径が縮小されここに油溜室を形成し
ている。心金２０には潤滑油が給油されるが、拡頭部２
０Ｂの背後に形成される油溜室には潤滑油が溜めれられ
るため、心金の前行進作動につれて拡頭部２０Ｂに向け
て潤滑油の引き込みを行うことができる。このような油
溜室の形成のための拡頭部前後の小径部20-1において、
その縮径の度合いは拡頭部の通過時におけるスプリング
バックによるパイプ内径の縮径に対して適当に大きな縮
径にする必要がある。
の部分20-1において径が縮小されここに油溜室を形成し
ている。心金２０には潤滑油が給油されるが、拡頭部２
０Ｂの背後に形成される油溜室には潤滑油が溜めれられ
るため、心金の前行進作動につれて拡頭部２０Ｂに向け
て潤滑油の引き込みを行うことができる。このような油
溜室の形成のための拡頭部前後の小径部20-1において、
その縮径の度合いは拡頭部の通過時におけるスプリング
バックによるパイプ内径の縮径に対して適当に大きな縮
径にする必要がある。
【００３５】図１において、拡頭部の外側（根元側）の
部分２０Ｃにおいては心金は円形断面部位18-1における
パイプ材１８の内径と同等であり、ここの部分まで圧入
されてくると心金はパイプ材１８の全周内径で支持され
るため、座屈に対する大きな抗力を得ることができる。
部分２０Ｃにおいては心金は円形断面部位18-1における
パイプ材１８の内径と同等であり、ここの部分まで圧入
されてくると心金はパイプ材１８の全周内径で支持され
るため、座屈に対する大きな抗力を得ることができる。
【００３６】図５においては心金２０は２箇所の拡頭部
２０Ｂを有しており、このような複数の拡頭部２０Ｂの
設置は歪の分散を図り、心金及び金型の寿命の延長を図
るため有効である。即ち、心金の拡頭部を１個としたと
すると、圧入転造時に１つの拡頭部という短い幅で強力
な張出力を伝達しながら大きなうねり歪を与える。心金
圧入を左右の各々から６回繰返すとすると、与えられる
大きなうねり歪の回数は１２回となり金型の早期の疲労
破壊が避けられない。この発明によれば、長手方向に間
隔をおいて複数の拡頭部２〜６個設けることにより段階
的な張出を行っているため荷重を１／２〜１／６に減少
させることができる。そのため、心金の繰返し的な圧入
により加わるうねり歪に対して金型の受ける圧縮による
曲げ荷重（金型２６の沈み量）軽減し、その延命を実現
することができる。例えば、図５の２個の拡頭部の例で
は心金の圧入力を4.4 tfとすると各拡頭部２０Ｂにおけ
る圧入力としては4.4/2＝2.2 tfに減少することができ
る。
２０Ｂを有しており、このような複数の拡頭部２０Ｂの
設置は歪の分散を図り、心金及び金型の寿命の延長を図
るため有効である。即ち、心金の拡頭部を１個としたと
すると、圧入転造時に１つの拡頭部という短い幅で強力
な張出力を伝達しながら大きなうねり歪を与える。心金
圧入を左右の各々から６回繰返すとすると、与えられる
大きなうねり歪の回数は１２回となり金型の早期の疲労
破壊が避けられない。この発明によれば、長手方向に間
隔をおいて複数の拡頭部２〜６個設けることにより段階
的な張出を行っているため荷重を１／２〜１／６に減少
させることができる。そのため、心金の繰返し的な圧入
により加わるうねり歪に対して金型の受ける圧縮による
曲げ荷重（金型２６の沈み量）軽減し、その延命を実現
することができる。例えば、図５の２個の拡頭部の例で
は心金の圧入力を4.4 tfとすると各拡頭部２０Ｂにおけ
る圧入力としては4.4/2＝2.2 tfに減少することができ
る。
【００３７】図５のように２個の拡頭部２０Ｂの設置で
も各拡頭部当たりの張出力は半分になり、そこそこの効
果はあるが、圧入時のうねり歪に対する短寿命の懸念が
まだある。これに対して図６のように拡頭部を４個設け
ることにより荷重の一層の細分化を図ることができる。
即ち、この場合の１設計例について説明すると、ｌ＝1.
5 mm、δ＝0.015 mmとすると、1/δ＝100であり、この
場合心金圧入力を4.4tfとすると拡頭部は４箇所である
から各拡頭部での張出力Ｆは1.1×100＝110 tfとなる。
も各拡頭部当たりの張出力は半分になり、そこそこの効
果はあるが、圧入時のうねり歪に対する短寿命の懸念が
まだある。これに対して図６のように拡頭部を４個設け
ることにより荷重の一層の細分化を図ることができる。
即ち、この場合の１設計例について説明すると、ｌ＝1.
5 mm、δ＝0.015 mmとすると、1/δ＝100であり、この
場合心金圧入力を4.4tfとすると拡頭部は４箇所である
から各拡頭部での張出力Ｆは1.1×100＝110 tfとなる。
【００３８】また、拡頭部２０Ｂのピッチについて説明
すると、心金２０の移動により各拡頭部２０Ｂが通過す
ることによるうねり荷重により歯型２６は曲げ荷重を受
けるが、荷重の伝播角度は４５度程度といわれている。
図５において、扇状に広げられた矢印ａにより各拡頭部
２０Ｂからの荷重の伝播方向を模式的に表している。し
たがって、ピッチが短すぎると隣接する拡頭部からの荷
重が歯型高さとの関係では重畳され、金型に加わる荷重
（矢印ｂ）は大きくなり、歯型２６の寿命が短縮する懸
念がある。図５においてMの長さの部分で大きく重畳さ
れており、荷重は大きくなる。図６では各拡頭部からの
伝播角度ａ´が大きくは重畳されないようにピッチを分
配したものであ、金型に加わる荷重はｂ´のように均等
分散させることができる。４５度の伝播角度ａ´を考慮
すると歯形２６の高さと拡頭部２０Ｂ間のピッチとは大
略等しくするのが妥当である。
すると、心金２０の移動により各拡頭部２０Ｂが通過す
ることによるうねり荷重により歯型２６は曲げ荷重を受
けるが、荷重の伝播角度は４５度程度といわれている。
図５において、扇状に広げられた矢印ａにより各拡頭部
２０Ｂからの荷重の伝播方向を模式的に表している。し
たがって、ピッチが短すぎると隣接する拡頭部からの荷
重が歯型高さとの関係では重畳され、金型に加わる荷重
（矢印ｂ）は大きくなり、歯型２６の寿命が短縮する懸
念がある。図５においてMの長さの部分で大きく重畳さ
れており、荷重は大きくなる。図６では各拡頭部からの
伝播角度ａ´が大きくは重畳されないようにピッチを分
配したものであ、金型に加わる荷重はｂ´のように均等
分散させることができる。４５度の伝播角度ａ´を考慮
すると歯形２６の高さと拡頭部２０Ｂ間のピッチとは大
略等しくするのが妥当である。
【００３９】図５の２個の拡頭部２０Ｂの場合ピッチ30
mmとすると、４５度の伝播角度で歯型高さ＝60 mmとす
れば、歯型２６の底部での受圧長さはおおよそ30×2＝6
0mmであり、前述のように各拡頭部に加わる荷重が257 t
fであることから全荷重は2×257＝514 tfであり、歯型1
mm当たり荷重は514/60＝8.56 tf/mmとなる。これに対
して、図６の場合は拡頭部１個当たりの荷重は前述のよ
うに110 tfであり、したがって全体では4×110＝440 tf
であり、ピッチ40 mmとすると、歯型２６の底部での受
圧長さは40×4＝120mmであり、歯型1 mm当たり荷重は44
0/160＝2.75tf/mmまで減少させることができることがわ
かる。荷重の2.75/8.56＝0.32への低減は、金属の疲労
破壊曲線図上の寿命差としては１０４〜５にも相当す
る。
mmとすると、４５度の伝播角度で歯型高さ＝60 mmとす
れば、歯型２６の底部での受圧長さはおおよそ30×2＝6
0mmであり、前述のように各拡頭部に加わる荷重が257 t
fであることから全荷重は2×257＝514 tfであり、歯型1
mm当たり荷重は514/60＝8.56 tf/mmとなる。これに対
して、図６の場合は拡頭部１個当たりの荷重は前述のよ
うに110 tfであり、したがって全体では4×110＝440 tf
であり、ピッチ40 mmとすると、歯型２６の底部での受
圧長さは40×4＝120mmであり、歯型1 mm当たり荷重は44
0/160＝2.75tf/mmまで減少させることができることがわ
かる。荷重の2.75/8.56＝0.32への低減は、金属の疲労
破壊曲線図上の寿命差としては１０４〜５にも相当す
る。
【図1】図１は中空ラックバーの圧入鍛造方式を概略的
に示す図である。
に示す図である。
【図２】図２は図１のII−II線に沿って表される断面図
である。
である。
【図３】図３は図１の歯型組立体の拡大詳細図である。
【図４】図４は歯型組立体の底面図である。
【図５】図５は２個の拡頭部による金型に加わる荷重を
概略的に説明する図である。
概略的に説明する図である。
【図６】図６は４個の拡頭部による金型に加わる荷重を
概略的に説明する図である。
概略的に説明する図である。
１０…ラックバーの転造装置 １２…歯型組立体 １４…クランプダイ １８…素材管 ２０…心金 ２０Ａ…芯金の案内部 ２０Ｂ…心金の拡頭部 ２２…歯型ホルダ ２４…矩形凹部 ２４Ａ…Ｒ部 ２６…ラック歯状歯型 ２７…金属製支持ライナ 28, 30…圧入駒 ｌ…拡頭部の傾斜部有効長さ δ…拡頭部張出量
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月２４日（２００１．１．２
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】ライナ２７は補正可能な厚みのものを各種
準備しておき、試打品の精度を計測してそのデータから
最適な厚みのものを装着する。これにより、３２ミクロ
ンといった驚異的な鍛造精度を確保することができる。
準備しておき、試打品の精度を計測してそのデータから
最適な厚みのものを装着する。これにより、３２ミクロ
ンといった驚異的な鍛造精度を確保することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】歯型２６は数値制御のワイヤーカットマシ
ンにより切削されたものである。ワイヤカットマシンに
よる切削に先だってＣＡＥ（コンピュータ補助設計）に
よるシミュレーションとそれに引き続くトライアンドエ
ラーによるフィードバックが行われる。このような作業
は手間は要するがそれが終わればあとはＣＮＣによるプ
ログラムによってワイヤーカットマシンによって、磨耗
交換される歯型２６の製造は自動化されうるために廉価
供給されるのでランニングコストの低減が可能となる。
ンにより切削されたものである。ワイヤカットマシンに
よる切削に先だってＣＡＥ（コンピュータ補助設計）に
よるシミュレーションとそれに引き続くトライアンドエ
ラーによるフィードバックが行われる。このような作業
は手間は要するがそれが終わればあとはＣＮＣによるプ
ログラムによってワイヤーカットマシンによって、磨耗
交換される歯型２６の製造は自動化されうるために廉価
供給されるのでランニングコストの低減が可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】歯型２６の焼入れはＨＲＣ硬さ５１〜５４
に抑えられるように実施される。このような硬さ範囲の
設定により磨耗と曲げ強度との調和を図ることができ
る。即ち、ラックバーの転造においては心金２０は左右
から交互に圧入が行われる。その往復回数としては１２
回程度である。この場合、拡頭部の通過のたびに金型は
張り出し荷重をうけ、このような張り出し荷重により金
型は１２回以上のうねり荷重を受ける。このようなうね
り荷重は歯型２６に対して沈み歪みを与え、結果として
曲げ荷重となって作用する。このような曲げ荷重の繰り
返しに対処するため歯型２６に靭性を付与するべく、通
常の鍛造型の硬さより柔らかい５１〜５４のＨＲＣの硬
さとしている。これにより繰返し的なうねりに耐えうる
靭性を付与する。磨耗に対しては転がり摩擦摩のない成
形転造の特徴からしてそこそこの性能を得ることがで
き、両者の調和を図ることができる。
に抑えられるように実施される。このような硬さ範囲の
設定により磨耗と曲げ強度との調和を図ることができ
る。即ち、ラックバーの転造においては心金２０は左右
から交互に圧入が行われる。その往復回数としては１２
回程度である。この場合、拡頭部の通過のたびに金型は
張り出し荷重をうけ、このような張り出し荷重により金
型は１２回以上のうねり荷重を受ける。このようなうね
り荷重は歯型２６に対して沈み歪みを与え、結果として
曲げ荷重となって作用する。このような曲げ荷重の繰り
返しに対処するため歯型２６に靭性を付与するべく、通
常の鍛造型の硬さより柔らかい５１〜５４のＨＲＣの硬
さとしている。これにより繰返し的なうねりに耐えうる
靭性を付与する。磨耗に対しては転がり摩擦摩のない成
形転造の特徴からしてそこそこの性能を得ることがで
き、両者の調和を図ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】最後に、治工具としての心金２０について
説明する。心金は成形力の大小、成形工程数の増減、金
属流動性の良否、歯型の圧縮歪うねりに関わる重要部品
である。心金の移動に伴い金型に加わる張出力について
検討すると、この張出力は拡頭部２０Ｂの前方部位のリ
ード部として傾斜面のくさび作用に由来するものであ
る。図５には心金２０の２個の拡頭部が詳細に示されて
いる。この図において、拡頭部２０Ｂによる張出力は傾
斜面部の有効長さをｌ、張出量をδとしたとき、 圧入力×ｌ／δ によって表される。傾斜による拡大率ｌ／δが過大であ
ると張出力が大きくなり過ぎて金型のクランプ力がいた
ずらに増大する。逆に、拡大率ｌ／δが小さすぎると、
張出力の倍率が低くなるので、心金の挿入力を増大させ
やがては心金の座屈限界を超過することになる。そこ
で、拡頭部の張出量をδとし、直線傾斜面の有効リード
長をｌとしたとき両者の調和を図ることができるｌ／δ
の値に設定することができる。発明者の検討結果によれ
ば、ｌ／δの好適値としては１００内外である。例え
ば、２個の拡径部を有した図５の具体的構造例で、ｌ＝
3.5 mm、δ＝0.03 mmとすると、1/δ＝117であり、この
場合心金圧入力を4.4 tfとし拡頭部を２箇所であるとす
ると各拡頭部での圧入力は張出力ＦはＦ＝2.2×117＝25
7tfとなる。
説明する。心金は成形力の大小、成形工程数の増減、金
属流動性の良否、歯型の圧縮歪うねりに関わる重要部品
である。心金の移動に伴い金型に加わる張出力について
検討すると、この張出力は拡頭部２０Ｂの前方部位のリ
ード部として傾斜面のくさび作用に由来するものであ
る。図５には心金２０の２個の拡頭部が詳細に示されて
いる。この図において、拡頭部２０Ｂによる張出力は傾
斜面部の有効長さをｌ、張出量をδとしたとき、 圧入力×ｌ／δ によって表される。傾斜による拡大率ｌ／δが過大であ
ると張出力が大きくなり過ぎて金型のクランプ力がいた
ずらに増大する。逆に、拡大率ｌ／δが小さすぎると、
張出力の倍率が低くなるので、心金の挿入力を増大させ
やがては心金の座屈限界を超過することになる。そこ
で、拡頭部の張出量をδとし、直線傾斜面の有効リード
長をｌとしたとき両者の調和を図ることができるｌ／δ
の値に設定することができる。発明者の検討結果によれ
ば、ｌ／δの好適値としては１００内外である。例え
ば、２個の拡径部を有した図５の具体的構造例で、ｌ＝
3.5 mm、δ＝0.03 mmとすると、1/δ＝117であり、この
場合心金圧入力を4.4 tfとし拡頭部を２箇所であるとす
ると各拡頭部での圧入力は張出力ＦはＦ＝2.2×117＝25
7tfとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】圧入時において心金２０は潤滑油の給油を
受け、潤滑油は切れないようにする必要がある。拡頭部
２０Ｂは素材管１８の内径に密着しつつ直線傾斜面で張
出を行うため、拡頭部２０Ｂは反力の受けとして強圧さ
れる。拡頭部の金属は少しでも距離の短い隙間部へ逃げ
ようとする。したがって、特にリストライク工程用の２
段目の拡頭部２０Ｂは全周が強く張られ、潤滑油の油膜
切れが起こり易い。したがって、拡頭部２０Ｂは鏡面仕
上げしていたとすると油膜の切れが起こり易い。拡頭部
２０Ｂの表面に微小凹凸を形成することにより潤滑油が
このような凹凸に確保され油膜の切れに有効となる。微
小凹凸の形成としては、旋盤のバイト目を残すような微
細ラビリンス溝や、物理的若しくは化学的または機械的
処理による２〜３ミクロンの凹凸化することによ所期の
目的を達成することができる。
受け、潤滑油は切れないようにする必要がある。拡頭部
２０Ｂは素材管１８の内径に密着しつつ直線傾斜面で張
出を行うため、拡頭部２０Ｂは反力の受けとして強圧さ
れる。拡頭部の金属は少しでも距離の短い隙間部へ逃げ
ようとする。したがって、特にリストライク工程用の２
段目の拡頭部２０Ｂは全周が強く張られ、潤滑油の油膜
切れが起こり易い。したがって、拡頭部２０Ｂは鏡面仕
上げしていたとすると油膜の切れが起こり易い。拡頭部
２０Ｂの表面に微小凹凸を形成することにより潤滑油が
このような凹凸に確保され油膜の切れに有効となる。微
小凹凸の形成としては、旋盤のバイト目を残すような微
細ラビリンス溝や、物理的若しくは化学的または機械的
処理による２〜３ミクロンの凹凸化することによ所期の
目的を達成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】図５の２個の拡頭部２０Ｂの場合ピッチ30
mmとすると、４５度の伝播角度で歯型高さ＝60 mmとす
れば、歯型２６の底部での受圧長さはおおよそ30×2＝6
0mmであり、前述のように各拡頭部に加わる荷重が257 t
fであることから全荷重は2×257＝514 tfであり、歯型1
mm当たり荷重は514/60＝8.56 tf/mmとなる。これに対
して、図６の場合は拡頭部１個当たりの荷重は前述のよ
うに110 tfであり、したがって全体では4×110＝440 tf
であり、ピッチ40 mmとすると、歯型２６の底部での受
圧長さは40×4＝160mmであり、歯型1 mm当たり荷重は44
0/160＝2.75tf/mmまで減少させることができることがわ
かる。荷重の2.75/8.56＝0.32への低減は、金属の疲労
破壊曲線図上の寿命差としては１０４〜５にも相当す
る。
mmとすると、４５度の伝播角度で歯型高さ＝60 mmとす
れば、歯型２６の底部での受圧長さはおおよそ30×2＝6
0mmであり、前述のように各拡頭部に加わる荷重が257 t
fであることから全荷重は2×257＝514 tfであり、歯型1
mm当たり荷重は514/60＝8.56 tf/mmとなる。これに対
して、図６の場合は拡頭部１個当たりの荷重は前述のよ
うに110 tfであり、したがって全体では4×110＝440 tf
であり、ピッチ40 mmとすると、歯型２６の底部での受
圧長さは40×4＝160mmであり、歯型1 mm当たり荷重は44
0/160＝2.75tf/mmまで減少させることができることがわ
かる。荷重の2.75/8.56＝0.32への低減は、金属の疲労
破壊曲線図上の寿命差としては１０４〜５にも相当す
る。
Claims (11)
- 【請求項１】 素型材としての中空パイプ材から中空ラ
ックバーを転造する際に使用される歯型組立体であっ
て、前記組立体は歯型と歯型ホルダとを供え、前記歯型
は歯型ホルダに形成される凹部に取外し自在に挿入さ
れ、歯型ホルダの前記凹部内において歯型を長手方向に
付勢する圧入駒を備え、かつ圧入駒に対向して歯型ホル
ダの前記凹部の底面には圧入駒の押出し用のピン孔が開
口していることを特徴とする歯型組立体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の発明において、歯型を
収容するための歯型ホルダの前記凹部は圧入駒と当接す
る長手方向の両端において凹部の幅に見合った径のＲ部
を形成していることを特徴とする歯型組立体。 - 【請求項３】 請求項１に記載の発明において、歯型ホ
ルダの前記凹部の底面に歯型の底面と当接するライナを
設置したことを特徴とする歯型組立体。 - 【請求項４】 歯型とクランプダイとの間に保持される
中空パイプ材の凹部に向けて圧入されることにより中空
パイプ材に直線方向の歯型転造を行うのに使用する心金
であって、心金の複数の拡頭部はその前方部位において
長さと張出量の比が所定値の傾斜面を形成していること
を特徴とする心金。 - 【請求項５】 請求項４に記載の発明において、各拡頭
部は微小の凹凸を有した表面をなしていることを特徴と
する心金。 - 【請求項６】 請求項４に記載の発明において、各拡頭
部はその前後において油溜室を形成していることを特徴
とする心金。 - 【請求項７】 請求項４に記載の発明において、心金は
一回の圧入の過程で張出を多段階に実施するため長手方
向に間隔をおいて複数の拡頭部を備えていることを特徴
とする心金。 - 【請求項８】 請求項４に記載の発明において、前記複
数の拡頭部は歯型の全高に応じたピッチにて配置される
ことを特徴とする心金。 - 【請求項９】 請求項４に記載の発明において、拡頭部
の外側においては心金は中空材の内径にて支持されてい
ることを特徴とする心金。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
載の発明において、歯型は数値制御のワイヤーカットマ
シンにより切削されていることを特徴とする歯型。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項１０のいずれかに
記載の発明において、歯型はＨＲＣ硬さ５１〜５４程度
に抑えられていることを特徴とする歯型。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256606A JP3547378B2 (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 中空ラックバー歯型転造用治工具 |
| US09/765,610 US6575009B2 (en) | 2000-02-14 | 2001-01-22 | Mandrel insertion type metal forming of rack bar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256606A JP3547378B2 (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 中空ラックバー歯型転造用治工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002066685A true JP2002066685A (ja) | 2002-03-05 |
| JP3547378B2 JP3547378B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=18745191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000256606A Expired - Fee Related JP3547378B2 (ja) | 2000-02-14 | 2000-08-28 | 中空ラックバー歯型転造用治工具 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3547378B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1839772A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-03 | Matsuoka, Minako | Method and apparatus for plastic working of hollow rack bar and hollow rack bar |
| EP1961503A1 (en) * | 2007-02-23 | 2008-08-27 | Neturen Co., Ltd. | Mandrel, set of mandrels, and hollow rack bar |
| JP2008207196A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 芯金治具 |
| WO2008123654A1 (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-16 | Yoonsong Tech Co., Ltd. | Automobile hollow style steering rack bar and the manufacture method |
| EP2093124A1 (fr) | 2008-02-21 | 2009-08-26 | Macc | Brouette grutable |
| EP2213388A1 (en) * | 2007-03-20 | 2010-08-04 | Neturen Co., Ltd. | Hollow rack bar manufacturing method and apparatus for manufacturing a hollow rack bar |
| CN102139338A (zh) * | 2009-12-14 | 2011-08-03 | 株式会社捷太格特 | 中空齿条轴的制造方法以及中空齿条轴 |
| JP2018199150A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 高周波熱錬株式会社 | ラックバーの製造方法及び製造装置 |
-
2000
- 2000-08-28 JP JP2000256606A patent/JP3547378B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008207196A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | High Frequency Heattreat Co Ltd | 芯金治具 |
| US8365573B2 (en) | 2007-02-23 | 2013-02-05 | Neutron Co., Ltd. | Mandrel, set of mandrels, and hollow rack bar |
| US9046157B2 (en) | 2007-02-23 | 2015-06-02 | Neturen Co., Ltd. | Mandrel, set of mandrels, and hollow rack bar |
| EP2213388A1 (en) * | 2007-03-20 | 2010-08-04 | Neturen Co., Ltd. | Hollow rack bar manufacturing method and apparatus for manufacturing a hollow rack bar |
| US8677797B2 (en) | 2007-03-20 | 2014-03-25 | Neturen Co., Ltd. | Hollow rack manufacturing method and manufacturing apparatus |
| WO2008123654A1 (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-16 | Yoonsong Tech Co., Ltd. | Automobile hollow style steering rack bar and the manufacture method |
| EP2093124A1 (fr) | 2008-02-21 | 2009-08-26 | Macc | Brouette grutable |
| CN102139338A (zh) * | 2009-12-14 | 2011-08-03 | 株式会社捷太格特 | 中空齿条轴的制造方法以及中空齿条轴 |
| JP2018199150A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 高周波熱錬株式会社 | ラックバーの製造方法及び製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3547378B2 (ja) | 2004-07-28 |
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