JP2002178094A - 中空ラック軸及びその製造方法 - Google Patents
中空ラック軸及びその製造方法Info
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Abstract
ック軸において、ラック歯部、及び中央の軸部は全長に
わたり完全な中空とすること、また、これにより軽量
化、低コスト化を図ることを課題とする。 【解決手段】 中空ラック軸は、その軸方向に沿って互
いに隔てられた位置に、この軸中心線周りの角度に関し
て、互いに位相差θを有する二組のラック歯群A2、B
2を備えており、素材1にこれらラック歯群A2、B2
が形成された後、背面を突き合わせるように曲げられ
て、中空状とされる。素材1の中心線には、予め位相差
θに応じた段差yが設けられている。
Description
置に使用される中空のラック軸であって、特に1個のラ
ック軸に2組のラック歯群を有する、いわゆるデュアル
ピニオンタイプ操舵装置のラック軸、および、その製造
方法に関する。
に2組のラック歯群を有するラック軸を使うタイプが知
られている。従来、これは、中実の棒材を使用して、こ
の棒材の2ケ所にラック歯群を形成することにより得ら
れる。
消費を低減させるために、これに使用される部品の軽量
化が進められている。このような中で、これまで、上に
述べた棒材から製造するデュアルピニオンタイプのラッ
ク軸では、切削加工により軸方向に穴をあけることによ
り軽量化がはかられているが、この方法で穴加工できる
のはラック歯のない軸部、しかも軸方向から加工できる
ラック軸の両端の軸部に止まり、ラック歯部、及び、一
つのラック歯群と他のラック歯群で挟まれた領域は、依
然として、中実のままであった。
るいは特開平11−278287号公報などに開示され
るように、単一のラック歯群を備える中空ラック軸を板
材から形成することも一部で提案されているが、デュア
ルピニオンタイプのラック軸に対しては、このような製
造方法は開発されておらず、依然として中実の素材から
製造されているのが実状である。
ック軸には、中実棒材を素材として用いるため、 1.軽量化のための深穴加工工程での加工時間が長い。 2.切削加工が多いため、捨てる材料が多く、歩留まり
が悪い。そのため製造コストが高い。 3.軽量化のため深穴加工できるのはラック軸両端側か
ら加工できる範囲に限られる。 4.ラック歯部、及び中央の軸部は中実であるため、完
全な中空化がなされていない。 5.そのため、重量が重い。 といった問題がある。
問題を解決することを課題とするものである。
よって解決される。すなわち、第1番目の発明の中空ラ
ック軸は、操舵装置に使用される中空ラック軸であっ
て、この中空ラック軸が、その軸方向に沿って互いに隔
てられた位置に二組のラック歯群を備えており、それぞ
れのラック歯群は塑性加工によって形成されたものであ
る。
目の発明の中空ラック軸において、この中空ラック軸
が、一つの板状の素材から、これを塑性変形させること
により得られるものである。
目又は第2番目の発明の中空ラック軸において、上記ラ
ック歯群のそれぞれが、上記中空ラック軸の中心線周り
の角度に関して、互いに位相差を有するものである。
目から第3番目までのいずれかの中空ラック軸におい
て、上記ラック歯群が、このラック歯群のそれぞれに対
応する歯型群を有する上下一組の金型により成形された
ラック歯群である。
目から第3番目までのいずれかの中空ラック軸におい
て、上記ラック歯群が、このラック歯群のそれぞれに対
応する歯型群をそれぞれが有する上下二組の金型により
成形されたラック歯群である。
空ラック軸製造方法は、その軸方向に沿って互いに隔て
られた位置に、この軸中心線周りの角度に関して、互い
に位相差を有する二組のラック歯群を備えた中空ラック
軸を製造するための中空ラック軸製造方法であって、中
空ラック軸の素材には、板状の素材のラック軸軸方向沿
いの領域が、各ラック歯群相互の位相差に応じてそれぞ
れの領域の素材中心線に段差が設けられている素材が使
用される。
発明の製造方法によって、 1.軽量化のための深穴加工工程が必要とされず、加工
時間が短い。 2.切削加工がないため、捨てる材料はほとんどなく、
歩留まりが良い。 3.ラック軸両端側だけでなく全域にわたり中空化され
る。 4.そのため、重量が軽い。 5.異なる位相にラック歯群の形成が可能であるため、
製品レイアウトの自由度を大きくとることができる。ま
た、各ラック歯群は、金型により成形されるため、加工
上からくる歯形形状の制約をほとんど受けないので、C
GR(Constant Gear Ratio、定ギヤ比)、VGR(Var
iable Gear Ratio、可変ギヤ比)いずれのラックにも対
応することができる。 6.板状の一体ブランクからの成形であることによって
製造工程を短縮することができる。 7.製造コストを引き下げることができる。 等の効果を期待することができる。
中空ラック軸及びその製造方法に関し、本発明の好適な
実施例を示す。ここで、1個のラック軸に、その軸方向
に沿って互いに隔てられた位置にある二組のラック歯群
を形成するに当たりその位相が異なる場合、つまり、中
空ラック軸の中心線周りの角度に関して、互いに位相差
を有する場合について、(イ)位相θ差が小さい場合を
第1の実施例によって、また、(ロ)位相θ差が大きい
場合を第2の実施例によって、更に、(ハ)位相θ差の
大小に関わらず位相差θを左右に振り分けた例を第3の
実施例によって、それぞれ示す。なお、以下の図面にお
ける寸法関係及び角度は説明をわかりやすくするためあ
る程度の誇張を含んでいる。
しており、(a)は素材の正面図、(b)は(a)のB
−B断面図である。この素材1は、おおよそ矩形板状で
あり、その長さ方向に沿って、2つのラック歯群が形成
されるそれぞれの領域A1及び領域B1を備えている。
この領域の幅方向の中心線は図1に示されるように中心
線段差yが設けられている。領域A1及び領域B1の板
幅はラック歯群が形成されない部分に対して、軸直角方
向でのボリューム差に応じて予め板幅が調整されたもの
である。
れる。図2は第一工程終了後の素材1の形状を示す断面
図である。ここで、(a)は正面断面図、(b)は
(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面
図、(d)は(a)のD−D断面図、(e)は(a)の
E−E断面図をそれぞれ示している。
プレスなどにより曲げ加工することにより行われる。こ
の後工程においてラック歯となる領域AlおよびBl
は、(c)および(d)に示すように、底部に平坦部を
有するコの字形状に成形される。ここで、(d)に示す
よう領域B1では、(c)で示す領域A1に対してコの
字の底部が位相(角度)θだけ傾斜して成形される。ま
た、後工程においてチューブ状となる部分は、(b)お
よび(e)に示すように底部が円弧をなすU字状に成形
される。
に対して第二工程が実行される。この工程では、領域A
1及び領域B1にそれぞれラック歯群A2及びラック歯
群B2が形成される。図3は第二工程終了後の素材1の
形状を示しており、(a)は正面断面図、(c)は
(a)のラック歯群A2のC−C断面図、(d)は
(a)のラック歯群B2のD−D断面図をそれぞれ示し
ている。
それぞれ任意に設定することが可能であり、一方をCG
R、他方をVGRとして成形しても何ら問題を生じな
い。当然、2ケ所のラック歯群A2およびB2の諸元を
同じにして、2ケ所ともCGR、あるいはVGRとする
ことも可能である。
型と、下型の凹凸に対応する凹凸を持つ上型を用いて、
第一工程で加工されたワークを上下型の間に挟み込み、
金型の凹凸をワークに転写することにより行われる。し
たがって、本実施の形態のラック形状は図3に示すよう
に歯形状に沿ってチューブ内面側となる裏面まで凹凸に
形成してある。
よびB2を、それぞれに対応する歯型を備えた一組の上
下金型によって同時に成形することが加工時間の点で最
も好ましい。しかしながら、プレス機の荷重等に制約が
ある場合には、一組あるいは異なる二組の上下金型によ
り、1ケ所ずつ成形しても何ら問題を生じない。
形状が得られない場合には、複数工程かけて成形しても
何ら問題を生じない。こうしてラック歯群が形成された
素材1に対して第三工程が実行され、2つの脚部すなわ
ち開口部がラック歯と反対側において突き合わされるよ
うに曲げ加工され、中空状の筒体に成形される。
り、(a)は正面断面図、(b)は(a)のB−B断面
図、(c)は(a)のC−C断面図、(d)は(a)の
D−D断面図、(e)は(a)のE−E断面図をそれぞ
れ示している。このとき突き合わせ部が(b)、
(c)、(d)、(e)の点線囲いで示されるようにラ
ック歯群A2およびB2の丁度背面に来るように調整す
るのが好ましい。図1における中心線段差yはこれを調
整するために設けられた段差である。
位相差θが小さいため、二つの脚部間に形成されている
空間から二組のラック歯群を成形するための金型を挿入
することができ、また、金型にかかる曲げ力が比較的小
さいので、最も好ましくは一度のプレスストロークによ
って二つのラック歯群を同時に成形するようにすること
ができる。
成形方法によると、ラック歯群B2を成形するための金
型に極めて大きな曲げ力が働く。このため、金型強度の
観点から、位相差θの増加とともに一方のラック歯群の
成形が困難になってくる。第2実施例には、位相差θが
大きく、金型のワンストロークによって加工することが
困難な場合の加工手順を示す。
されるものと同様であるが、中心線段差yの大きさは位
相差θに合わせて異なるものとなる。板状の素材1に曲
げ加工されるが、第2実施例ではこの第一工程の曲げ加
工の程度が異なる。図5は第一工程終了後の形状を示す
断面図である。ここで、(a)は正面断面図、(b)は
(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面
図、(d)は(a)のD−D断面図、(e)は(a)の
E−E断面図をそれぞれ示している。
開口部を図5のように広く成形する点において、二つの
脚部がほぼ並行に曲げられる第1実施例の方法とは異な
る。1回の成形で図5の形状に成形するのが困難であれ
ば、複数回かけて成形しても何ら問題を生じない。この
成形が終了した素材1には、第二工程が施される。第二
工程では、一方のラック歯群A2のみが成形される。図
6は第二工程終了後の素材1の断面形状を示しており、
(a)は正面断面図、(c)は(a)のC−C断面図で
ある。ラック歯群A2の成形に金型が使用される点は第
1実施例と同様である。なお、図6(c)にはこのとき
のラック歯群A2の加工に用いられる金型の向きも示さ
れている。
れた素材1に対して、第三工程が施される。この第三工
程では残りのラック歯群B2が成形される。図7は第三
工程終了後の断面形状を示しており、(a)は正面断面
図、(d)は(a)のD−D断面図にC−C断面図(点
線)が重ねて示されている。
ック歯群A2およびB2のどちらの成形の際にも、ラッ
ク歯群A2およびB2に対して垂直方向に金型M1、M
2を挿入した時に脚部(側壁)Pが干渉しない形状とす
ることである。こうすることによりラック歯群A2およ
びB2のどちらに対しても垂直方向で金型M1、M2が
荷重を受けられるので、金型強度に関して有利となる。
A2が成形された素材1つまりワーク側をθだけ回転
し、常に鉛直方向に金型がセットされるようにすれば金
型設計が容易になる。こうしてラック歯群A2及びラッ
ク歯群B2が成形された後、第4工程においてU字状お
よびコの字状断面の開口部を突き合わせるように曲げて
筒状に成形する。この工程については第1実施例の第三
工程の方法と同様であるので説明を省略する。
小さなものから大きくずれたものまで広い範囲のラック
軸に対しても対応することができるというメリットが得
られる。
例: ラック歯群の位相差θの増加とともに一方のラック歯群
の成形が困難になってくることは既に説明した。第3実
施例は、このような金型のワンストロークによって加工
することが困難な場合だけでなく、限界はあるけれど位
相差θの大小に関わらず適用できるものである。
されるものとほぼ同様であるが、中心線段差yが両方の
ラック歯群となる部分に位相差θの半分づつ振り分けて
設けられている。図8は第3実施例において第一工程を
終了した後の形状を示す断面図である。ここで、(a)
は正面断面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)
は(a)のC−C断面図、(d)は(a)のD−D断面
図、(e)は(a)のE−E断面図をそれぞれ示してい
る。
工されるが、第3実施例では開口部は第2実施例と比べ
て狭く、側壁(脚部)が第1実施例と同様に略平行に加
工される。このとき、この後工程においてラック歯とな
る領域AlおよびBlは、(c)および(d)に示すよ
うに、底部に平坦部を有するコの字形状に成形される。
ここで、(c)で示す領域A1及び(d)に示す領域B
1は、コの字の底部が位相(角度)θ/2だけ互いに逆
方向に傾斜して成形される。また、後工程においてチュ
ーブ状となる部分は、(b)および(e)に示すように
底部が円弧をなすU字状に成形される。
に対して第二工程が実行される。この工程では、領域A
1及び領域B1にそれぞれラック歯群A2及びラック歯
群B2が形成される。図9は第二工程終了後の素材1の
形状を示しており、(a)は正面断面図、(c)は
(a)のラック歯群A2のC−C断面図、(d)は
(a)のラック歯群B2のD−D断面図をそれぞれ示し
ている。
型と、下型の凹凸に対応する凹凸を持つ上型を用いて、
第一工程で加工されたワークを上下型の間に挟み込み、
金型の凹凸をワークに転写することにより行われる。こ
のとき、ラック歯群A2とラック歯群B2とは互いに角
度θ/2だけ逆方向に傾斜しており、ラック形状は図9
に示すように歯形状に沿ってチューブ内面側となる裏面
まで凹凸に形成してある。
ク歯群A2およびB2を、それぞれに対応する歯型を備
えた一組の上下金型によって同時に成形することが加工
時間の点で最も好ましい。しかしながら、プレス機の荷
重等に制約がある場合には、一組あるいは異なる二組の
上下金型により、1ケ所ずつ成形しても何ら問題を生じ
ない。
形状が得られない場合には、複数工程かけて成形しても
何ら問題を生じない。こうしてラック歯群が形成された
素材1に対して次の第三工程が実行され、2つの脚部す
なわち開口部がラック歯と反対側において突き合わされ
るように曲げ加工され、中空状の筒体に成形される。
対して第三工程が実行され、2つの脚部すなわち開口部
がラック歯と反対側において突き合わされるように曲げ
加工され、中空状の筒体に成形される。図10は第三工
程終了後の形状を示しており、(a)は正面断面図、
(b)は(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−
C断面図、(d)は(a)のD−D断面図、(e)は
(a)のE−E断面図をそれぞれ示している。このとき
突き合わせ部が(b)、(c)、(d)、(e)の点線
囲いで示されるようにラック歯群A2およびB2の丁度
背面に来るように段差を角度θ(θ/2)の大きさに応
じて調整するのが好ましい。
逆方向にθ/2だけ傾斜しているそれぞれの角度が小さ
いため、二つの脚部間に形成されている空間から二組の
ラック歯群を成形するための金型を挿入することがで
き、また、金型にかかる曲げ力が比較的小さくできるの
で、最も好ましくは一度のプレスストロークによって二
つのラック歯群を同時に成形するようにすることができ
る。更に、こうすることにより、横方向からかかる力が
相殺され、金型の負荷が軽減される。
ック軸は、軸端部等の切削加工を、あるいは、必要に応
じて突き合わせ部の溶接、曲がり直し等の矯正加工、熱
処理などを施した後に製品とされる。
歯群に位相差θがある場合について説明したが、位相差
を付ける必要がない中空ラック軸の場合には、図1にお
ける中心線段差y=0、図2から図10における位相差
θ=0とするだけでこれらの実施例と同様に成形するこ
とが可能である。
本発明の製造方法によって、軽量化のための深穴加工工
程が必要とされず、加工時間が短い、また、切削加工が
ないため、捨てる材料はほとんどなく、歩留まりが良
い、ラック軸両端側だけでなく全域にわたり中空化され
る、そのため、重量が軽い、異なる位相にラック歯群の
形成が可能であるため、製品レイアウトの自由度を大き
くとることができる、また、各ラック歯群は、金型によ
り成形されるため、加工上からくる歯形形状の制約をほ
とんど受けないので、CGR、VGRいずれのラックに
も対応することができる、板状の一体ブランクからの成
形であることによって製造工程を短縮することができ
る、製造コストを引き下げることができるという効果を
奏する。
しており、(a)は素材の正面図、(b)は(a)のB
−B断面図である。
を示す断面図であり、(a)は正面断面図、(b)は
(a)のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面
図、(d)は(a)のD−D断面図、(e)は(a)の
E−E断面図を示す。
を示しており、(a)は正面断面図、(c)は(a)の
ラック歯群A2のC−C断面図、(d)は(a)のラッ
ク歯群B2のD−D断面図を示す。
四)工程終了後の素材形状を示しており、(a)は正面
断面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)は
(a)のC−C断面図、(d)は(a)のD−D断面
図、(e)は(a)のE−E断面図を示す。
面図であり、(a)は正面断面図、(b)は(a)のB
−B断面図、(c)は(a)のC−C断面図、(d)は
(a)のD−D断面図、(e)は(a)のE−E断面図
を示す。
形状を示しており、(a)は正面断面図、(c)は
(a)のC−C断面図である。
しており、(a)は正面断面図、(d)は(a)のD−
D断面図にC−C断面図(点線)が重ねて示されてい
る。
状を示しており、(a)は正面断面図、(b)は(a)
のB−B断面図、(c)は(a)のC−C断面図、
(d)は(a)のD−D断面図、(e)は(a)のE−
E断面図である。
(a)は正面断面図、(c)は(a)のラック歯群A2
のC−C断面図、(d)は(a)のラック歯群B2のD
−D断面図である。
は正面断面図、(b)は(a)のB−B断面図、(c)
は(a)のC−C断面図、(d)は(a)のD−D断面
図、(e)は(a)のE−E断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 操舵装置に使用される中空ラック軸であ
って、この中空ラック軸は、 その軸方向に沿って互いに隔てられた位置に二組のラッ
ク歯群を備えており、 それぞれのラック歯群は塑性加工によって形成されたラ
ック歯群であることを特徴とする中空ラック軸。 - 【請求項2】 請求項1に記載された中空ラック軸にお
いて、この中空ラック軸は、 一つの板状の素材から、これを塑性変形させることによ
り得られた中空ラック軸であることを特徴とする中空ラ
ック軸。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載された中空
ラック軸において、 上記ラック歯群のそれぞれは、上記中空ラック軸の中心
線周りの角度に関して、互いに位相差を有することを特
徴とする中空ラック軸。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれかに
記載された中空ラック軸において、 上記ラック歯群は、このラック歯群のそれぞれに対応す
る歯型群を有する上下一組の金型により成形されたラッ
ク歯群であることを特徴とする中空ラック軸。 - 【請求項5】 請求項1から請求項3までのいずれかに
記載された中空ラック軸において、 上記ラック歯群は、このラック歯群のそれぞれに対応す
る歯型群をそれぞれが有する上下二組の金型により成形
されたラック歯群であることを特徴とする中空ラック
軸。 - 【請求項6】 操舵装置に使用される中空ラック軸であ
って、その軸方向に沿って互いに隔てられた位置に、こ
の軸中心線周りの角度に関して、互いに位相差を有する
二組のラック歯群を備えた中空ラック軸を製造するため
の中空ラック軸製造方法であって、中空ラック軸の素材
には、 板状の素材が使用され、 上記板状の素材のラック軸軸方向沿いの領域は、各ラッ
ク歯群相互の位相差に応じてそれぞれの領域の素材中心
線に段差が設けられている素材が使用されることを特徴
とする中空ラック軸製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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