JP2006192446A

JP2006192446A - ピニオンシャフトの製造方法

Info

Publication number: JP2006192446A
Application number: JP2005004259A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ukai; 一雄鵜飼; Hiroyuki Omi; 弘行近江
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】早期のパンチ折損を防止しつつ深穴をも冷間鍛造により作成することのできるピニオンシャフトを製造方法を提供する。
【解決手段】深穴２の大径部２ａおよび中径部２ｂが形成された中間素材６０を第２ダイ１０，１１のキャビティ１３，１４にセットすると、中間素材６０の外周部６３の欠肉空間形成部６５とキャビティ１３，１４の内周面１３ａ，１４ａとの間に欠肉空間Ｓ１が形成される。中間素材６０の一端６１に第３パンチ１２を押し込むことにより、小径部２ｃを形成するとともに、欠肉空間形成部６５を張り出させて欠肉空間Ｓ１を埋める。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばステアリング装置に用いられるピニオンシャフトの製造方法に関する。

ラックアンドピニオン式のステアリング装置では、ステアリングホイールに連なる入力軸と出力軸としてのピニオンシャフトをトーションバーを介して同軸上に連結している。そのピニオンシャフトの一端には、深穴が形成されている。その深穴は、入力軸の一端が相対回転可能に挿入される大径部と、この大径部の底に形成される小径部とを含んでいる。その小径部には、入力軸を挿通するトーションバーの一端が挿入される。

一方、中空の軸部材を冷間鍛造により作成する方法が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特開平８−５２５３０号公報

仮に、冷間鍛造を上記のピニオンシャフトの製造に適用すると仮定した場合、深穴としての小径部をパンチの押し込みにより形成するときに、パンチの負荷が過大となり、パンチが早期に傷んで、小径部の精度が悪くなることが予想される。また、パンチが早期に折損するおそれがあり、製造コストが高くなる。一方、上記の深穴の小径部を切削加工により形成することも考えられるが、この場合にも、製造コストが高くなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、早期のパンチ折損を防止しつつ深穴をも冷間鍛造で形成することのできる安価なピニオンシャフトの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、一端に有底の深穴を有するピニオンシャフトを冷間鍛造を用いて作成する、ピニオンシャフトの製造方法であって、外周部を含み、その外周部に、ダイにセットされたときにダイのキャビティの内周面との間に欠肉空間を形成することのできる欠肉空間形成部を有する中間素材を作成する工程と、上記中間素材の一端にパンチを押し込むことにより、上記深穴を形成しつつ中間素材の外周部の欠肉空間形成部を張り出させて上記欠肉空間を埋める工程とを含むことを特徴とするものである。

本発明では、ダイにセットされた中間素材の欠肉空間形成部とダイのキャビティの内面との間に欠肉空間が設けられるので、パンチを押し込んで中間素材の一端に深穴を形成するときに、上記の欠肉空間形成部が欠肉空間を埋めるようにして張り出す。すなわち中間素材の肉を外側へ逃がすことができるので、パンチにかかる負荷を格段に軽減することができる。したがって、早期のパンチ折損を防止することができる。深穴を切削加工ではなく、冷間鍛造により形成することが実質的に可能となり、製造コストを安くすることができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
本ピニオンシャフトの製造方法は、図１（ａ）に示されるような、一端１ａに有底の深穴２を有するピニオンシャフト１を製造するための方法である。
ピニオンシャフト１の深穴２は同軸上に配置された大径部２ａ、中径部２ｂおよび小径部２ｃを含み、この順で中心にいくほど深くなっている。また、ピニオンシャフト１の外周部３は、ピニオンシャフト１の一端１ａから他端１ｂに向かうにしたがって、大径部３ａ、第１中径部３ｂ、第２中径部３ｃおよび小径部３ｄを有している。大径部３ａと第１中径部３ｂとの間に円錐テーパ面状の接続部３ｅが形成されている。また、第２中径部３ｃにピニオン歯３ｆが形成されている。

図１（ｂ）は、ピニオンシャフト１の製造用中間体としての最終素材１００を示している。この最終素材１００に、ピニオン歯３ｆを歯切りカッタで加工することによりピニオンシャフト１が製作される。
本製造方法では、図３に示すような第１の鍛造工程により、図２（ａ）示す中間素材６０を得た後、その中間素材６０を図４（ａ）および（ｂ）に示すような第２の鍛造工程により、図２（ｂ）に示すような最終素材１００を得る。

具体的には、第１の鍛造工程では、図３に示すように、一対のダイ４，５によりプリフォーム素材５０を鍛圧するとともに、プリフォーム素材５０の一端５１に、深穴２の大径部２ａを形成するための第１パンチ６および深穴２の中径部２ｂを形成するための第２パンチ７をこの順で順次に押し込むことにより、図２（ａ）に示すように、一端６１に上記深穴２の大径部２ａおよび中径部２ｂが形成され、且つ外周部６３に後述する欠肉空間形成部６５が形成された中間素材６０を作成する。

一対の第１ダイ４，５はそれぞれキャビティ８，９を有している。キャビティ８，９の内周面８ａ，９ａにより中間素材６０の外周部６３が形成される。
この中間素材６０の外周部６３において、製品であるピニオンシャフト１の大径部３ａに相当する大径部６３ａとピニオンシャフト１の第１中径部３ｂに相当する第１中径部６３ｂとの接続部分において、欠肉空間形成部６５が形成されている。

次いで、図４（ａ）および（ｂ）を参照して、第２の鍛造工程においては、一対の第２ダイ１０，１１と、深穴２の小径部２ｃを形成するための第３パンチ１２が用いられる。図４（ａ）に示すように、上記の中間素材６０を一対の第２ダイ１０，１１のキャビティ１３，１４内にセットすると、第２ダイ１０，１１のキャビティ１３，１４の内周面１３ａ，１４ａと中間素材６０の外周部６３の欠肉空間形成部６５との間に、欠肉空間Ｓ１が形成される。

そして、図４（ｂ）に示すように、中間素材６０の一端６１の中径部２ｂの底に第３パンチ１２を押し込むことにより、深穴２の小径部２ｃを形成するとともに、外周部６３の欠肉空間形成部６５を張り出させて上記の欠肉空間Ｓ１を埋める。この第２の鍛造工程を経て得られた最終素材１００に、カッタ等を用いてピニオン歯３ｆが形成されてピニオンシャフト１の製品が完成する。

本実施の形態によれば、第２の鍛造工程の第２ダイ１０，１１に供給される中間素材６０には、当該中間素材６０が第２ダイ１０，１１にセットされたときに、第２ダイ１０，１１のキャビティ１３，１４の内周面１３ａ，１４ａとの間に欠肉空間Ｓ１が生ずるような形状が与えられている。すなわち、中間素材６０の外周面６３に、上記欠肉空間Ｓ１を形成するための欠肉空間形成部６５が設けられている。

したがって、第２の鍛造工程において、第３パンチ１２を押し込んで、深穴２の小径部２ｃを形成するときに、第３パンチ１２にかかる負荷を格段に軽減することができる。したがって、早期のパンチ折損を防止することができる。その結果、深穴２を切削加工ではなく、冷間鍛造により形成することが実質的に可能となり、製造コストを安くすることができる。

（ａ）は本発明の一実施の形態の製造方法により製造されたピニオンシャフトの一部破断側面図であり、（ｂ）はピニオンシャフトの最終素材の一部破断側面図である。（ａ）は中間素材の要部の一部破断側面図であり、（ｂ）は最終素材の要部の一部破断側面図である。図３は第１の鍛造工程を示す金型構造の断面図である。（ａ）および（ｂ）は第２の鍛造工程での金型構造の断面図である。

符号の説明

１…ピニオンシャフト、１ａ…一端、１ｂ…他端、２…深穴、２ａ…大径部、２ｂ…中径部、２ｃ…小径部、３…外周部、３ａ…大径部、３ｂ…第１中径部、３ｃ…第２中径部、３ｄ…小径部、４，５…第１ダイ、６…第１パンチ、７…第２パンチ、８，９…キャビティ、８ａ，９ａ…内周面、１０，１１…第２ダイ、１２…第３パンチ、１３，１４…キャビティ、１３ａ，１４ａ…内周面、５０…プリフォーム素材、５１…一端、６０…中間素材、６１…一端、６３…外周部、６３ａ…大径部、６３ｂ…第１中径部、６５…欠肉空間形成部、Ｓ１…欠肉空間、１００…最終素材

Claims

一端に有底の深穴を有するピニオンシャフトを冷間鍛造を用いて作成する、ピニオンシャフトの製造方法であって、
外周部を含み、その外周部に、ダイにセットされたときにダイのキャビティの内周面との間に欠肉空間を形成することのできる欠肉空間形成部を有する中間素材を作成する工程と、
上記中間素材の一端にパンチを押し込むことにより、上記深穴を形成しつつ中間素材の外周部の欠肉空間形成部を張り出させて上記欠肉空間を埋める工程とを含むことを特徴とするピニオンシャフトの製造方法。