JP2003094140A - 中空ラックバーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】簡便に精度の高い中空ラックバーを製造する方
法を提供すること。 【解決手段】中空パイプ状のワークＷに対してマンドレ
ル５１を軸方向に引き抜くことでマンドレル５１に形成
された押圧部がワークの被加工部位をラック型に押圧す
ることで、ワークＷにラック歯形を形成する中空ラック
バーの製造方法であって、予め被加工部位の周方向中央
部よりも両端部の断面の径方向を薄くする薄肉化工程を
有することを特徴とする。つまり、ラック歯を成型する
前にラック歯が形成される被加工部位の周方向中央付近
と両端部付近との間の板厚の差を予め小さくすること
で、両者の剛性の差を減少させ、局部的に発生するスプ
リングバックを抑制できたのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、ラック
アンドピニオン式の舵取り装置に用いられる中空ラック
バーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラックアンドピニオン式の舵取り装置で
は、自動車のハンドルに連結されるピニオンが回転し、
それに伴いピニオンと噛み合うラックバーが車両幅方向
に移動する結果、ラックバーの端部に連結された車輪の
向きを変えて車両の操舵がなされる。自動車等の車両は
近年の環境意識の高まり等から軽量化が常に望まれてい
る。ラックバーについても軽量化のために中空ラックバ
ーが採用されだしている。

【０００３】中空ラックバーの製造方法は、特開２００
０−３１７５７２号公報に開示されたように、ラック歯
型を中空のワークの被加工部位に径方向から押しつけた
後、数種類のマンドレルワークの中空空間に圧入するこ
とでその被加工部位をラック型に押圧し歯型を形成する
方法がある。

【０００４】しかしながら、特開２０００−３１７５７
２号公報に開示された方法は、マンドレルを圧入するた
め１回当たりの加工量をマンドレルが座屈しない程度の
量にとどめる必要が生じ、加工量を増やすためには徐々
に外径が大きくなる複数のマンドレルを順番に圧入して
いく必要があり、加工性に問題があった。

【０００５】そこで、特開２００１−５８２３９号公報
に開示されたように、盛り上がり部分からなる押圧部を
もつマンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に
挿入する挿入工程と、そのワークをラック型で圧接する
圧接工程と、そのマンドレルをワークから引き抜いて、
マンドレルの押圧部をワークの軸方向に移動させること
により、ワークの被加工部位をラック型に押圧してラッ
ク歯形を成型する成型工程とを有する中空ラックバーの
製造方法が提案された。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
００１−５８２３９号公報に開示された方法は、鍛造加
工後に起こるスプリングバックによりラック歯の型転写
性が良好でなかった。このために歯形精度（歯すじ誤
差）が規格要求値を越えてしまう。製品規格を満たすた
めには、歯すじ面の凹を改善する必要がある。歯すじ面
の凹を改善するために予め鍛造型を補正する方法がある
が適正に補正することは技術的に困難である。

【０００７】そこで本発明の中空ラックバーの製造方法
は、簡便に精度の高い中空ラックバーを製造する方法を
提供することを解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する目的
で本発明者等は鋭意研究を行った結果、中空パイプ状の
ワークを側面からラック歯型で潰し加工を行うときの被
加工部位の板厚が歯すじ面に発生する凹と関係すること
を見出した。すなわち、被加工部位の周方向中央付近が
板厚が一番薄く両端部へ行くほど厚くなるので、ラック
型による型鍛造でラック歯を形成するときに中央部は板
厚が薄いためにラック歯の中央部付近の歯先部付近が欠
肉傾向となり、ラック歯の成型時に被加工部位の両端部
から中央部に向けて歯先部が形成されていく傾向があっ
た。その結果、中央部は両端部に比べて板厚が薄いこと
で剛性が低いこと、充分ラック型内に材料が充填されな
いこと、そして歯底面ではワークの内径面とも近いこと
が相俟って、鍛造成型後のスプリングバックが局部的に
発生する結果、歯すじ面の中央部が５０μｍ程度の凹部
を形成することを見出した。すなわち、歯すじ面に発生
する凹の原因として被加工部位の周方向の中央部と両端
部との板厚の差が問題であることが判明し、本知見に基
づいて本発明を行った。なお、従来技術として解決課題
が異なるものの類似する技術として予めワークの被加工
部位の形状を平面状とする技術があるが（特開昭５８−
１２２１４７号公報、特開２０００−２３８６５０号公
報）、単に被加工部位を平面とするだけでは前述した肉
厚の不均一の問題は解決されない。

【０００９】すなわち、本発明の中空ラックバーの製造
方法は、盛り上がり部分からなる押圧部をもつマンドレ
ルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する挿入
工程と、該ワークをラック型で圧接する圧接工程と、該
マンドレルを該ワークから引き抜いて、該マンドレルの
該押圧部を該ワークの軸方向に移動させることにより、
該ワークの被加工部位を該ラック型に押圧してラック歯
形を成型する成型工程と、を有するワークにラック歯形
を形成する中空ラックバーの製造方法であって、前記圧
接工程の前に、前記ラック型が圧接される前記ワークの
前記被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断面の径
方向を薄くする薄肉化工程を有することを特徴とする。

【００１０】つまり、ラック歯を成型する前にラック歯
が形成される被加工部位の周方向中央付近と両端部付近
との間の板厚の差を予め小さくすることで、両者の剛性
の差を減少させ、局部的に発生するスプリングバックを
抑制できたのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の中空ラックバーの
製造方法について詳細に説明する。本発明の中空ラック
バーの製造方法は、挿入工程と圧接工程と成型工程とを
有し、その圧接工程の前に、薄肉化工程を有する。

【００１２】薄肉化工程は、圧接工程の前に、ラック型
が圧接されるワークの被加工部位の周方向中央部よりも
両端部の断面の径方向を薄くする工程である。圧接工程
の前に行うことで、ラック型がワークの被加工部位に圧
接される前に薄肉化が完了し、その後の加工が良好とな
る。なお、「被加工部位」とは、後述する圧接工程及び
成型工程においてラック型がワークにラック歯を形成す
る部分である。

【００１３】被加工部位を薄肉化する方法としては、相
対的に被加工部位の周方向中央付近よりも両端部の径方
向の厚みが薄くなれば、どのような方法を採用しても良
い。なお、薄肉化といっても相対的なものであるので、
被加工部位の周方向中央付近を増肉することで相対的に
両端部の厚みを薄くすることも薄肉化に含まれる。具体
的に好ましい薄肉化の方法としては、被加工部位の両端
部を押圧して塑性変形させる方法である。この場合に単
純に金型等で両端部を押圧して薄肉化しても良いが、ワ
ークの内部を自由状態として押圧すると、両端部を押圧
することで生起する逃げ部分がワーク内部に突出するこ
とがあるので、押圧による薄肉化を採用する場合には、
内部にマンドレル等を予め挿入しておき、ワーク内部へ
の逃げを防止する。この場合のマンドレルは、後述する
マンドレルをそのまま用いても良いし、別個のマンドレ
ル等を用いても良い。マンドレルを共用する場合には本
工程は挿入工程と圧接工程との間に、マンドレルを共用
しないときには本工程は挿入工程の前に行う。他の薄肉
化の方法としては、被加工部位の両端部をワークの軸方
向に切削する方法がある。

【００１４】挿入工程は、マンドレルを略円筒形の中空
パイプ状のワーク内に挿入する工程である。マンドレル
は盛り上がり部分からなる押圧部をもつ。押圧部が設け
られる位置はマンドレルをワーク内に挿入したときに、
ワークの被加工部を越えた位置である。たとえば、マン
ドレルの先端に押圧部を設けて、押圧部がワーク内の被
加工部を越えて挿入される。押圧部は、後述する成型工
程で、マンドレルを引き抜く際にワークに直接当接して
ワークの被加工部を塑性変形させる部分であるから、ワ
ークに対する引き抜き抵抗が小さい形状とすることが好
ましい。たとえば、紡錘形状等とする。

【００１５】圧接工程は、ワークをラック型で圧接する
工程である。ワークの被加工部位にラック型を圧接する
ことで、ある程度の歯形がワークの被加工部位に形成さ
れる。

【００１６】成型工程は、マンドレルをワークから引き
抜いて、マンドレルの押圧部をワークの軸方向に移動さ
せることにより、ワークの被加工部位をラック型に押圧
してラック歯形を成型する工程である。マンドレルがワ
ーク軸方向に移動するにつれて押圧部が被加工部位に塑
性変形を生起させ、ラック型内を充填する。本工程は、
前述の圧接工程と同時に行うこともできる。すなわち、
ラック型をワークの被加工部位に圧接する（圧接工程）
と同時に、マンドレルをワーク内から引き抜くことがで
きる。マンドレルには引っ張り方向の応力が加わるのみ
であるので、押圧部の移動による加工量を比較的大きく
してもマンドレルの破損は生起しない。

【００１７】以上の構成をもつことから本発明の中空ラ
ックバーの製造方法は以下の作用効果をもつ。まず、ワ
ーク内部にマンドレルが挿入される（挿入工程）。その
後、ワークの被加工部位の周方向の両端部を特に圧接す
る金型により、被加工部位を圧接すること、又は両端部
の一部を切削等の機械的加工で除去することで両端部を
中央部よりも薄肉化する（薄肉化工程）。

【００１８】そして、ラック型を被加工部位に圧接する
（圧接工程）。このときに、ラック型は相対的に肉厚で
ある中央付近からワークの被加工部位に当接する。その
後、ワーク内からマンドレルを引き抜くことでマンドレ
ルに設けられている押圧部がワーク内から被加工部位を
ラック型に向けて塑性変形させる（成型工程）。被加工
部位の中央付近が肉厚であるのでラック型へは中央付近
から充填が完了し、その後、相対的に薄肉化されている
両端部に材料が流れていく。その結果、被加工部位の中
央付近に充分な応力を加えることが可能となり、ラック
型を外したときの局所的なスプリングバックを抑制する
ことができ、意図しない凹部が歯すじ面に形成されるこ
とが防止できる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の中空ラックバーの製造方法
の実施の一形態を図１〜図１１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。

【００２０】本実施例の中空ラックバーの製造方法を実
現する装置は、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、そのダイス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を薄肉化する薄肉化金型Ｔ又は
薄肉化金型Ｔと交換可能であるラック歯形をワークＷに
成型するラック型３と、薄肉化金型Ｔと共に用いられる
マンドレルＭ又はワーク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、薄肉化金型
Ｔ又はラック型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（図略）と、ワークＷに挿入されたマンドレルＭ、
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。

【００２１】そして、本装置は、プレス手段により薄肉
化金型Ｔ又はラック型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薄
肉化又は荒歯形を成型できる装置である。図１のよう
に、薄肉化金型Ｔが配設されている場合には、薄肉化金
型Ｔを圧接することにより、被加工部位Ｗｒの周方向の
両端部が薄肉化されるようになっている。また、図３の
ように、ラック型３が配設されているときには、ラック
型３をワークＷの被加工部位Ｗｒに圧接した後に、マン
ドレル５の押圧部５１をマンドレル移動手段６により引
き抜き・移動させることで、荒歯形を成型されたワーク
Ｗをラック型３に押圧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。

【００２２】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（図略）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。

【００２３】クランパ２は、ダイス１に位置決め保持さ
れたワークＷの被加工部位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（図略）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。

【００２４】薄肉化金型Ｔは、図２に示すような断面を
もち、ワークＷの被加工部位Ｗｒの周方向の両端部を押
圧し薄肉化する要素である。

【００２５】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、被加工部
位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３
１が形成されている。すなわち、パンチ３のラック歯３
１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。

【００２６】なお、本実施例では、この薄肉化金型Ｔと
パンチ３とは取り替え自在な型であるが、薄肉化金型Ｔ
及びパンチ３のそれぞれのために専用の装置を用意して
薄肉化工程とその他の工程とを分離することも可能であ
る。その場合でも構成は大きく変わらない。

【００２７】マンドレル５は、図３〜図６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から被加
工部位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。

【００２８】マンドレル５の押圧部５１は、図７および
図８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。

【００２９】マンドレルＭは押圧部５１を有しない点
と、被加工部位Ｗｒに挿入される部位の径がマンドレル
５の押圧部５１が挿入できる程度に大きい点の他は、ほ
ぼマンドレル５と同様の構成をもつ。

【００３０】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Ｍの係合部（図略）又はマンドレ
ル５の係合部５２が係合されており、他方のカム部材６
２にはプレスのノックアウト機構（図略）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６１
ａ，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Ｍ、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６の矢印Ｘを参照）。なお、図３〜図５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、特にワーク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６１，６
２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。

【００３１】なお、この実施例では、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（図略）、他の手法を用いることも
できる。

【００３２】本実施例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たプレスに適用された製造装置
を用いて説明する。本製造方法は、マンドレル５をワー
クＷ内に挿入する挿入工程と、ワークＷをラック型３で
圧接する圧接工程と、マンドレル５をワークＷから引き
抜いて、マンドレル５の押圧部５１をワークＷの軸方向
に移動させることにより、ワークＷの被加工部位Ｗｒを
ラック型３に押圧してラック歯形を成型する成型工程
と、を有するワークにラック歯形を形成する中空ラック
バーの製造方法であって、圧接工程の前に、ワークＷの
被加工部位Ｗｒの周方向中央部よりも両端部の断面の径
方向を薄くする薄肉化工程を有することを特徴とする。

【００３３】薄肉化工程は、図１に示すように、ワーク
Ｗ内にマンドレルＭを挿入した後に、薄肉化金型Ｔで被
加工部位Ｗｒをプレスして、ワークＷの被加工部位Ｗｒ
を図２の破線で示す断面形状とする。薄肉化されたワー
クＷの被加工部位Ｗｒは、図２、１１に示すように、中
央付近Ｗｃよりも両端部Ｗｓの径方向の厚みが小さくな
っている。薄肉化工程を行った後に、薄肉化金型Ｔをパ
ンチ３に変更するか、又はパンチ３が配設されている装
置にワークＷを移動させる。

【００３４】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３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被膜を形成
する処理が施されている。

【００３５】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の被加工部位Ｗｒを通り過ぎるように深く挿入す
る（挿入工程）。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１０に位置決
め保持してもよい。

【００３６】この状態から、図４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を圧接する（圧接工程工程）。こ
のとき、ワークＷの被加工部位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９お
よび図１０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との間で被加工部位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５１ａの高さよりも低くなるよう
に成型される。この圧接工程において、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、次に説明する成型工程が完了するまで保持さ
れる。

【００３７】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６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６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・塑性変形され、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（成型工程）。このときに、被
加工部位Ｗｒの周方向両端部の径方向の厚みを薄肉化工
程によって予め中央付近の径方向の厚みよりも薄くして
あるので、材料の流れはラック型３の中央付近から両端
部へと流れることとなる。その結果、局所的なスプリン
グバックの発生が抑制されて、最終的に被加工部位Ｗｒ
に形成されるラック歯の歯すじ面は、ラック型３の形状
が精度良く転写される。

【００３８】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、圧接工程と成型工程とを繰り返し行うこ
ともできる。本製造方法では、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、圧接工程と成
型工程とを繰り返し行う回数を減少させる事ができる。

【００３９】また、図９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。

【００４０】一方、図１０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。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の中空ラッ
クバーの製造方法は、薄肉化工程を設けたことにより、
局部的に発生するスプリングバックを抑制でき、簡便に
精度の高い中空ラックバーを製造する方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における薄肉化工程の前の状態を示した
断面図である。

【図２】実施例における薄肉化工程で用いられる薄肉化
金型の一部断面図である。

【図３】実施例における挿入工程を行った直後の状態を
示した断面図である。

【図４】実施例における圧接工程の前の状態を示した断
面図である。

【図５】実施例における圧接工程を行っている状態を示
した断面図である。

【図６】実施例における成型工程を行っている状態を示
した断面図である。

【図７】実施例における圧接工程及び成型工程でワーク
内に挿入されているマンドレルの先端の構造を示す部分
拡大図である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】実施例における成型工程でマンドレルの押圧部
がワークの被加工部位を押圧してラック型内にフィルア
ップしている状態を示した断面図である。

【図１０】実施例における成型工程でマンドレルの押圧
部がワークの被加工部位を押圧してラック型内にフィル
アップしている状態を示した断面図である。

【図１１】実施例におけるワークの薄肉化工程により薄
肉化された被加工部位付近の部分拡大図である。

【符号の説明】

Ｗ…ワーク Ｗｒ…被加工部位 １…ダイス ２…クランパ Ｔ…薄肉化金型 ３…ラック型 Ｍ、５…マンドレル ５１…押圧部 ６…マンドレル移動手段

フロントページの続き (72)発明者 関 吉章 大阪府東大阪市加納４丁目４番24号 株式 会社ヤマナカゴーキン内 Ｆターム(参考） 4E087 AA08 BA18 CA11 CA17 DA04 DB04 DB22 HA06 HA35 HA37 HA82 HB02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 盛り上がり部分からなる押圧部をもつマ
   ンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入す
   る挿入工程と、 該ワークをラック型で圧接する圧接工程と、 該マンドレルを該ワークから引き抜いて、該マンドレル
   の該押圧部を該ワークの軸方向に移動させることによ
   り、該ワークの被加工部位を該ラック型に押圧してラッ
   ク歯形を成型する成型工程と、を有するワークにラック
   歯形を形成する中空ラックバーの製造方法であって、 前記圧接工程の前に、前記ラック型が圧接される前記ワ
   ークの前記被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断
   面の径方向を薄くする薄肉化工程を有することを特徴と
   する中空ラックバーの製造方法。
2. 【請求項２】 前記薄肉化工程は、前記被加工部位の前
   記両端部を押圧して塑性変形させる工程である請求項１
   に記載の中空ラックバーの製造方法。
3. 【請求項３】 前記薄肉化工程は、前記被加工部位の前
   記両端部を前記ワークの軸方向に切削する工程である請
   求項１に記載の中空ラックバーの製造方法。