JP2002346689A - ジョイント部材用ハウジングの鍛造成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 正規座面が広く、内周形状への影響の少ない
ジョイント部材用ハウジングの鍛造成形方法を提供す
る。 【解決手段】所望するハウジングＷ３の体積と略同一体
積の円柱素材Ｗ０を形成する第一工程と、円柱素材Ｗ０
に段階的な鍛造成形を施し、一端に開口する開口部１２
と他端に閉口する底部１４と底部１４の反開口部側に位
置する中間座面１５から軸線方向に突出する柄部１１と
中間座面１５から突出する余肉部１６とを備える中間成
形品Ｗ２を形成する第二工程と、中間成形品Ｗ２の余肉
部１６を軸線方向から押圧して中間座面１５より最大径
が大なる正規座面１８を成形する第三工程とからなるジ
ョイント部材用ハウジングの鍛造成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の操舵装
置等に使用されるボールジョイントに代表されるジョイ
ント部材用ハウジングの鍛造成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の操舵装置には様々な構造がある
が、例えばラックアンドピニオン式の操舵装置では、図
１０に示す如く、車輪側に位置するタイロッド１４１と
ステアリング軸側に位置するラック軸１３２との間にボ
ールジョイントに代表されるジョイント部材１２１が介
在されている。このボールジョイント１２１は、球状の
球頭部１２４と球頭部１２４から延出し反球頭部側端部
に雄ねじ部１２５を有する軸部１２３とからなるボール
スタッド１２２と、ボールスタッド１２２の球頭部１２
４を包持する合成樹脂製のシート１４０と、シート１４
０を保持するカップ状で一端に開口する開口部１１２と
他端に閉口する底部１１４とその底部１１４の反開口部
側に位置する正規座面１１８から軸線方向に突出する雄
ねじ部１０５を有する雄ねじ付ハウジングＷ１０４とを
備える。そしてボールスタッド１２２の雄ねじ部１２５
がタイロッド１４１の端部に形成される雌ねじ部１４１
ａに、雄ねじ付ハウジングＷ１０４の雄ねじ部１０５が
ラック軸１３２の端部に形成される雌ねじ部１３２ｂに
各々螺合され、ボールジョイント１２１がタイロッド１
４１とラック軸１３２とを連結していた。

【０００３】このようなラックアンドピニオン式の操舵
装置では、ステアリング軸の回転運動を、図１１に示す
如くラック軸１３２の軸線方向の直線往復運動に変換
し、この直線往復運動により車輪を転向させる。そして
ラック軸１３２のストロークは、図１２に示す如くボー
ルジョイント１２１の雄ねじ付ハウジングＷ１０４の底
部１１４雄ねじ部側端面にギアボックス１３１が当接す
るまでの範囲に設定されている。

【０００４】ここで、ボールジョイント１２１の雄ねじ
付ハウジングＷ１０４は、図１３乃至図１５に示す如
く、まず鍛造成形で円柱状の円柱素材Ｗ１００（図１３
の（ア））から雄ねじ部１０５と略同径の柄部１１１を
有する予備成形品Ｗ１０１（図１３の（イ））を形成
後、後方押出しで開口する開口部１１２を有するカップ
状のハウジングＷ１０３（図１３の（ウ）及び図１４）
を形成する。その後、ハウジングＷ１０３の柄部１１１
にねじ転造加工を施し、雄ねじ部１０５を有する雄ねじ
付ハウジングＷ１０４（図１５）を形成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如くラックアン
ドピニオン式の操舵装置ではボールジョイント１２１の
雄ねじ付ハウジングＷ１０４の底部１１４雄ねじ部側端
面にギアボックス１３１が当接することにより、車輪の
転向範囲が規制される。しかし、一般的な雄ねじ付ハウ
ジングＷ１０４の雄ねじ部側に位置する正規座面１１８
は、雄ねじ付ハウジングＷ１０４の外径と同一径に形成
されるため、図１２に示す如く、雄ねじ付ハウジングＷ
１０４の底部１１４雄ねじ部側端面とギアボックス１３
１との当接面積が小さく、使用中にギアボックス１３１
が雄ねじ付ハウジングＷ１０４の底部１１４雄ねじ部側
端面を乗り越えてしまうことが考えられる。そこでこの
乗り越えを防ぐため、雄ねじ付ハウジングＷ１０４の外
径を拡径し、正規座面の拡大を計ることも考えられる
が、雄ねじ付ハウジングＷ１０４の外径を拡径すると、
重量が増加し、更にボールジョイント１２１も大型化し
てしまうという不具合がある。

【０００６】そこで図１６に示す如く、ハウジングの鍛
造成形時、ハウジングの外径と同一径の中間座面２１５
を有する中間成形品Ｗ２０２（図１６の（ウ））を形成
後、中間座面２１５を押圧して、座面を拡大した正規座
面２１８を有するハウジングＷ２０３を形成し、ボール
ジョイントに使用することも考えられる。しかし、この
ように鍛造成形されたハウジングＷ２０３は、座面に拡
大のための押圧荷重がハウジングＷ２０３の内周部に影
響し、ハウジングＷ２０３の内周形状が変形してしまう
という不具合がある。

【０００７】従って、本発明は上述の如き課題を解決
し、正規座面が広く、内周形状への影響の少ないジョイ
ント部材用ハウジングの鍛造成形方法を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の通りであ
る。

【０００９】１ 請求項１記載のジョイント部材用ハウ
ジングの鍛造成形方法は、所望するハウジングの体積と
略同一体積の円柱素材を形成する第一工程と、円柱素材
に段階的な鍛造成形を施し、一端に開口する開口部と他
端に閉口する底部と底部の反開口部側に位置する中間座
面から軸線方向に突出する柄部と中間座面から突出する
余肉部とを備える中間成形品を形成する第二工程と、中
間成形品の余肉部を軸線方向から押圧して中間座面より
最大径が大なる正規座面を成形する第三工程とからなる
ことを特徴とするものである。

【００１０】２ 請求項２記載のジョイント部材用ハウ
ジングの鍛造成形方法は、請求項１に記載されたものに
おいて、中間成形品の余肉部が、中間座面の柄部を通り
径方向に直線状に成形されるものである。

【００１１】３ 請求項３記載のジョイント部材用ハウ
ジングの鍛造成形方法は、請求項１に記載されたものに
おいて、中間成形品の余肉部が中間座面の外周付近に周
方向に間隔をおいて複数成形されるものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図９に基づ
いて説明する。

【００１３】図１は自動車のラックアンドピニオン式の
操舵装置の一部、車輪側に位置するタイロッド４１と、
ステアリング軸側に位置するラック軸３２と、両者を連
結するジョイント部材、ここではボールジョイント２１
を表す。

【００１４】ボールジョイント２１は、球状の球頭部２
４と球頭部２４から延出し反球頭部側端部に雄ねじが形
成された雄ねじ部２５、中央付近に周状に凹むブーツ溝
２６を有する軸部２３とからなるボールスタッド２２
と、ボールスタッド２２の球頭部２４を包持する合成樹
脂製のシート４０と、シート４０を保持するカップ状で
一端に開口する開口部１２と他端に閉口する底部１４と
その底部１４の反開口部側に位置する正規座面１８から
軸線方向に突出する雄ねじ部５を有する雄ねじ付ハウジ
ングＷ４とを備える。この雄ねじ付ハウジングＷ４の底
部１４外周には、後記する弛み止め用のワッシャ３８が
係合する平面部１７が対向する位置に形成され、周方向
平面部１７間には正規座面１８に向かって拡径するスカ
ート部１９が形成される。

【００１５】３１はラック軸３２を収容するギアボック
スで、ギアボックス３１の端部内周には、内周側に金属
製のスペーサ３６、外周側にゴム製のラバー部３７とが
一体的に焼き付けられたブッシュ３５が圧入され、ラッ
ク軸３２を軸線方向に摺動自在に保持する。またギアボ
ックス３１の端部外周には、外周が周状に凹むブーツ溝
３４を有するブーツ止め具３３が圧入固定される。ラッ
ク軸３２の端部には、周方向に間隔をおいて軸線方向に
切り欠かれたスリット３２ａが成形され、端部内周には
雌ねじ部３２ｂが成形される。

【００１６】上記操舵装置のボールジョイント２１とラ
ック軸３２とは、雄ねじ付ハウジングＷ４の雄ねじ部５
に板状のワッシャ３８を嵌合した状態でラック軸３２の
雌ねじ部３２ｂが所定位置まで螺合され、この状態でワ
ッシャ３８の爪３８ａを雄ねじ付ハウジングＷ４の平面
部１７及びラック軸３２のスリット３２ａに折り曲げ
て、両者の弛みを防止する。またボールジョイント２１
とタイロッド４１とは、ボールスタッド２２の雄ねじ部
２５にナット３０が螺合した状態でタイロッド４１の端
部内周に成形した雌ねじ部４１ａが所定位置まで螺合さ
れ、その後、ナット３０がタイロッド４１の端部に当接
するように固定され、両者の弛みを防止する。そしてボ
ールジョイント２１、ラック軸３２及びギアボックス３
１内部への異物、水等の侵入を防ぐブーツ２７の一端端
部がボールスタッド２２のブーツ溝２６に、他端端部が
ギアボックス３１に固定されたブーツ止め具３３のブー
ツ溝３４にクリップ２８，２９により各々固定される。

【００１７】このような操舵装置では、図示せぬステア
リング軸の回転運動を、図２に示す如くラック軸３２の
軸線方向の直線往復運動に変換し、この直線往復運動に
より車輪を転向させる。そして車輪の最大の切れ角の状
態で、図３に示す如くボールジョイント２１の雄ねじ付
ハウジングＷ４の正規座面１８に固定されるワッシャ３
８にギアボックス３１の端部が当接して、ラック軸３２
のストロークを規制する。ワッシャ３８は雄ねじ付ハウ
ジングＷ４に形成されるスカート部１９により拡大され
た正規座面１８と同一外径に設定されており、正規座面
１８がギアボックス３１の当接するワッシャ３８を支え
る。

【００１８】次にこのボールジョイント２１の雄ねじ付
ハウジングＷ４の成形方法について説明する。ここでボ
ールジョイント２１として組付けられた雄ねじ付ハウジ
ングＷ４はボールスタッド２２の球頭部２４を保持する
ため開口部１２付近が軸心側に縮径されているが、組付
け前の雄ねじ付ハウジングＷ４は底部１４から開口部１
２に向けてストレートに延びる円筒形状を有する。

【００１９】まず、雄ねじ付ハウジングＷ４の成形工程
の内、雄ねじ転造前のハウジングＷ３の鍛造成形工程を
説明すると、図４に示す如く、所望するハウジングＷ３
の体積と略同一体積の円柱素材Ｗ０（図４の（ア））を
形成し、続いて円柱素材Ｗ０の一端端部に絞り加工を施
し、予備円柱状本体１０とその予備円柱状本体１０より
小径の柄部１１とを有する予備成形品Ｗ１（図４の
（イ））を形成する。続いて予備成形品Ｗ１の予備円柱
状本体１０を軸線方向に押圧し、柄部１１付カップ状の
中間成形品Ｗ２（図４の（ウ））を形成する。

【００２０】この予備成形品Ｗ１から中間成形品Ｗ２を
形成する鍛造工程を図７に基づいて説明する。図７の左
半部は鍛造成形前、図７右半部は鍛造成形後の状態を表
す。

【００２１】５０は中間鍛造装置で、上型５１と下型６
１とからなる。

【００２２】下型６１は、予備成形品Ｗ１を投入する型
彫空間６５を有するインナーダイス６３と、インナーダ
イス６３の外周側に嵌合されるアウターダイス６４とか
らなるダイス６２を備える。インナーダイス６３の型彫
空間６５は、予備成形品Ｗ１の予備円柱状本体１０が挿
嵌される大径内周面６３ｃと、柄部１１が挿嵌される小
径内周面６３ｄと、両内周面６３ｃ，６３ｄをつなぐ段
部６３ａから画成され、段部６３ａには径方向に延びる
凹溝６３ｂが形成される。このダイス６２は、型彫空間
６５に突出可能のノックアウトピン６９を備えるノック
金型６８と、ノック金型６８の外周側に配置されるベー
ス６７とより構成される基盤６６に固定される。

【００２３】また、上型５１は、下型６１の型彫空間６
５に対して同一軸心上で進退可能に配置される。この上
型５１の軸心に沿ってパンチ５２が配置され、パンチ５
２の先端部は中間成形品Ｗ２の内周底部形状同一形状の
先端押圧部５２ａを有する。パンチ５２の外周側にはリ
ング状でパンチ５２に対し軸線方向に相対的に移動可能
なパンチガイド５３が配置され、更にパンチガイド５３
の外周側には、パンチガイド５３を一体的に軸線方向へ
移動させる上ガイド５４が配設される。５５は、パンチ
５２を保持するバックアップリングである。

【００２４】上記中間鍛造装置５０で中間成形品Ｗ２を
形成するとき、まず図７左半部に示す如く、上型５１を
上方で待機させた状態で予備成形品Ｗ１を下型６１の型
彫空間６５に投入し、その後、上型５１を下降させる。
そしてパンチガイド５３が下型６１の大径内周面６３ｃ
に案内され所定位置まで挿嵌された後、相対的にパンチ
５２が下降して予備成形品Ｗ１の予備円柱状本体１０を
軸線方向に押圧し、この下方押出し成形により柄部１１
付カップ状に成形する。このとき、底部１４の柄部側に
位置する中間座面１５は、インナーダイス６３の凹溝６
３ｂに鍛造肉が流動し、図５に示す如く、径方向に直線
状に連なり軸線方向に突出する余肉部１６が成形され、
中間成形品Ｗ２が形成される。

【００２５】次に中間成形品Ｗ２からハウジングＷ３を
形成する鍛造工程を図８に基づいて説明する。図８左半
部は鍛造成形前、図８右半部は鍛造成形後の状態を表
す。

【００２６】７０は最終鍛造装置で、上型５１と下型８
１とからなる。尚、基本構成は中間鍛造装置５０と類似
するため、差異のある構造のみを説明する。

【００２７】下型８１は、インナーダイス８３の型彫空
間８５の形状が異なり、柄部１１が挿嵌される小径内周
面８３ｄ、底部１４が挿入される大径内周面８３ｃに連
続し、後記する案内リング７６が挿嵌される案内用内周
面８３ｅが形成される。また大径内周面８３ｃはハウジ
ングＷ３の正規座面１８と同一形状に、段部８３ａは平
面状に形成される。

【００２８】また上型７１にはパンチ７２とパンチガイ
ド７３との間に案内リング７６が追加される。

【００２９】上型最終鍛造装置７０でハウジングＷ３を
形成するとき、まず図８左半部に示す如く、上型７１を
上方で待機させた状態で中間成形品Ｗ２を下型８１の型
彫空間８５に投入し、その後、上型７１を下降させる。
そしてパンチガイド７３が下型８１の案内用内周面８３
ｅに案内され所定位置まで挿嵌された後、相対的にパン
チ７２及び案内リング７６が一体的に下降して中間成形
品Ｗ２の底部１４を軸線方向に押圧する。この押圧によ
り中間座面１５に形成された余肉部１６が押し潰され、
余肉部１６の鍛造肉が外径方向に流動することにより中
間座面１５より最大径が大なる正規座面１８が成形さ
れ、ハウジングＷ３が形成される。

【００３０】そして最後に鍛造成形されたハウジングＷ
３の柄部１１にねじ転造加工で雄ねじ部５を成形するこ
とにより雄ねじ付ハウジングＷ４を形成できる。

【００３１】このように中間座面１５から突出する余肉
部１６を備える中間成形品Ｗ２を形成後、この余肉部１
６を軸線方向から押圧して中間座面１５より最大径が大
なる正規座面１８を成形してハウジングＷ３を鍛造成形
すると、低い押圧荷重で余肉部１６のみを押し潰すこと
により鍛造肉を流動させて広い正規座面１８を成形する
ことができる。

【００３２】尚、上記実施例では中間成形品Ｗ２の余肉
部１６を柄部１１を通り径方向に直線状に成形したが、
図９に示す如く、外周付近に周方向に間隔をおいて複数
成形しても良い。このように外周付近に余肉部１６を成
形することにより押圧面積を小さくすることが可能で、
更に押圧荷重を下げることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明のジョイント部材用
ハウジングの鍛造成形方法によれば、所望するハウジン
グの体積と略同一体積の円柱素材を形成する第一工程
と、円柱素材に段階的な鍛造成形を施し、一端に開口す
る開口部と他端に閉口する底部と底部の反開口部側に位
置する中間座面から軸線方向に突出する柄部と中間座面
から突出する余肉部とを備える中間成形品を形成する第
二工程と、中間成形品の余肉部を軸線方向から押圧して
中間座面より最大径が大なる正規座面を成形する第三工
程とからなるため、余肉部のみを押し潰すことにより鍛
造肉を流動させるので押圧荷重を低く設定することがで
き、ハウジングの内周形状への影響を抑えることができ
る。

【００３４】また、中間成形品の余肉部が、中間座面の
柄部を通り径方向に直線状に成形されると、正規座面の
拡径される位置に合わせて余肉部の鍛造肉を流動できる
ので、正規座面の成形が容易となる。

【００３５】更に、中間成形品の余肉部が中間座面の外
周付近に周方向に間隔をおいて複数成形されると、余肉
部の押圧面積を小さくすることが可能で押圧荷重を下げ
ることができるので、更にハウジングの内周形状への影
響を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハウジングを含むジョイント部材を使用した操
舵装置を表す部分断面正面図である。

【図２】図１に示す操舵装置の操作状態を表す部分断面
正面図である。

【図３】図１に示す操舵装置で最大ストローク時の状態
を表す部分断面正面図である。

【図４】本発明の実施例によるジョイント部材用ハウジ
ングの鍛造成形方法を表す断面正面図である。

【図５】本発明の実施例による鍛造成形途中の中間成形
品を表し、（ア）は平面図、（イ）は側面図である。

【図６】本発明の実施例により形成されるハウジングを
表し、（ア）は平面図、（イ）は斜視図である。

【図７】本発明の実施例の中間成形品を鍛造成形する工
程を表し、左半部は成形前、右半部は成形後の状態を表
す部分断面正面図である。

【図８】本発明の実施例の中間成形品からハウジングを
鍛造成形する工程を表し、左半部は成形前、右半部は成
形後の状態を表す部分断面正面図である。

【図９】本発明の他の実施例により成形される中間成形
品を表し、（ア）は平面図、（イ）は側面図、（ウ）は
正面図である。

【図１０】従来のハウジングを含むジョイント部材を使
用した操舵装置を表す部分断面正面図である。

【図１１】図１０に示す操舵装置の操作状態を表す部分
断面正面図である。

【図１２】図１０に示す操舵装置で最大ストローク時の
状態を表す部分断面正面図である。

【図１３】従来のジョイント部材用ハウジングの鍛造成
形方法を表す断面正面図である。

【図１４】従来のジョイント部材用ハウジングを表す斜
視図である。

【図１５】従来の雄ねじ付ハウジングを表す斜視図であ
る。

【図１６】他の従来のジョイント部材用ハウジングの鍛
造成形方法を表す断面正面図である。

【符号の説明】

１１ 柄部 １２ 開口部 １４ 底部 １５ 中間座面 １６ 余肉部 １８ 正規座面 Ｗ０ 円柱素材 Ｗ２ 中間成形品 Ｗ３ ハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望するハウジング（Ｗ３）の体積と略
   同一体積の円柱素材（Ｗ０）を形成する第一工程と、前
   記円柱素材（Ｗ０）に段階的な鍛造成形を施し、一端に
   開口する開口部（１２）と他端に閉口する底部（１４）
   と該底部（１４）の反開口部側に位置する中間座面（１
   ５）から軸線方向に突出する柄部（１１）と前記中間座
   面（１５）から突出する余肉部（１６）とを備える中間
   成形品（Ｗ２）を形成する第二工程と、前記中間成形品
   （Ｗ２）の余肉部（１６）を軸線方向から押圧して中間
   座面（１５）より最大径が大なる正規座面（１８）を成
   形する第三工程とからなることを特徴とするジョイント
   部材用ハウジングの鍛造成形方法。
2. 【請求項２】 前記中間成形品（Ｗ２）の余肉部（１
   ６）が、中間座面（１５）の柄部（１１）を通り径方向
   に直線状に成形されることを特徴とする請求項１記載の
   ジョイント部材用ハウジングの鍛造成形方法。
3. 【請求項３】 前記中間成形品（Ｗ２）の余肉部（１
   ６）が、中間座面（１５）の外周付近に周方向に間隔を
   おいて複数成形されることを特徴とする請求項１記載の
   ジョイント部材用ハウジングの鍛造成形方法。