JP2007125584A - ラック歯のプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚板材をプレス成形することにより精度のよいラック歯を成形することができるラック歯のプレス成形方法を提供すること。
【解決手段】山部３３と谷部３５とを長手方向に交互に配列し、谷部３５が下方に開口するように歯形３１を一平面上に形成した上型３０と、上型３０の谷部３５に対向する凸部５３と山部３３に対向する凹部５５とを、長手方向に交互に配置した歯形５１を一平面上に形成した下型５０と、により厚板材Ｗ１を押圧する第１のプレス工程と、第１のプレス工程により波形に成形された厚板材Ｗ１を上下反転して、上型３０と下型５０とに係合させて厚板材Ｗ１を押圧する第２のプレス工程とを実施することにより、厚板材Ｗ１にラック歯２０をプレス成形する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ラック・アンド・ピニオンで構成される歯車セットの、ラック歯を有するラック桿をプレス成形により製造する方法に関する。

自動車の座席、特に、福祉車両の座席は、通常の着座状態で前後方向に調整する調整機構に加えて、座席を通常の着座位置から車両外側に向かって回転させ、この外側に向いた状態で前記調整機構を用いて前記座席を外側に移動させて、搭乗者の乗降を容易にする回転装置が設けられている。

従って、回転装置の上に調整機構を設けるため、調整機構の厚さが薄く設定できるラック・アンド・ピニオンが用いられる。このラック歯を有するラック桿は強度、精度が要求されるため切削加工、鍛造あるいは鋳造で製造されるが、コストが嵩むという問題がある。
コストを低減するために、ラック桿をプレス成形により成形する技術が、特開平４−１１１９３９号公報（以下、「特許文献１」という。）や特開２００４−１７７７９号公報（以下、「特許文献２」という。）に開示されている。

特許文献１に記載の「ラックおよびその成形方法」は、ラック歯２と同形の歯形３を有する押型４をプレス機械５に装着して、断面角形の棒状金属素材６の一面を加圧成形することによりラック杆１を得るものである。

また、特許文献２の「ラックシャフトおよびその製造方法」は、中実円筒状の本体部材２にラックプレート３を溶接したものである。ラックプレート３は、ラック歯形３１１とこのラック歯形に対応した波形を、平板をプレス成形法によって成形したものである。
特開平４−１１１９３９号公報 特開２００４−１７７７９号公報

上記特許文献１、２には、いずれもラック歯をプレス成形により成形する方法が記載されているが、特許文献１の技術は、棒状金属素材の一面に歯形を加圧成形するもので、大きな加圧力が発揮できる大型のプレス機械を必要とし、製造が難しいという問題がある。
また、特許文献２の技術については、本発明者が試行してみたが、厚板の平板を単に波形にプレス成形するだけでは、精度のよい歯形が成形できず、特許文献２にはこれを解決するための技術が開示されていないという問題がある。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、厚板材をプレス成形することにより精度のよいラック歯を成形することができるラック歯のプレス成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１に記載のラック歯のプレス成形方法は、山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を一平面上に形成した上型と、前記上型の前記谷部に対向する凸部と前記山部に対向する凹部とを、長手方向に交互に配置した歯形を一平面上に形成した下型と、により板材を押圧する第１のプレス工程と、前記第１のプレス工程により波形に成形された板材を上下反転して、前記上型と下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程と、を有することを特徴とする。

よって、第１のプレス工程により波形に成形された板材を上下反転して、再度同一のプレス型により押圧する第２のプレス工程を実施するので、第２のプレス工程で形成された歯形の谷部の底まで十分に材料が流れ込み、精度のよいラック歯がプレス成形で形成できる。

また、本発明に係る請求項２に記載のラック歯のプレス成形方法は、下方に凸のＶ字形断面に形成され、該Ｖ字形の一方の傾斜面に、山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を形成した第１の上型と、前記第１の上型に対向したＶ字形の凹部が形成され、該Ｖ字形の凹部の、前記第１の上型の歯形に対応する一方の傾斜面に、前記第１の上型の前記谷部に対向する凸部と、前記山部に対向する凹部とを長手方向に交互に配置した歯形を形成した第１の下型と、により第１のプレス型を構成し、該第１のプレス型により板材をＶ字形に、且つ該Ｖ字形の一方の面を長手方向に配列された波形に形成する第１のプレス工程と、前記山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように前記第１の上型と同一形状の歯形を一平面上に形成した第２の上型と、該第２の上型の前記谷部に対向する凸部と、前記山部に対向する凹部とを、長手方向に交互に配置した前記第１の下型と同一形状の歯形を一平面上に形成した第２の下型とからなる第２のプレス型を構成し、該第２のプレス型により、前記第１のプレス工程で波形に成形した板材の、該波形部を上下反転して、前記第２の上型と第２の下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程と、を有することを特徴とする。

よって、長尺な板材を長手方向に断面Ｌ字形に形成すると同時に、該板材の長手方向の一面にラック歯が同時に形成できるので、剛性のあるラック歯を有するラック桿を容易に製造することができる。

また、本発明に係る請求項３に記載のラック歯のプレス成形方法は、請求項２に記載のラック歯のプレス成形方法において、前記第２のプレス型の前記第２の下型と同一形状の歯形を形成して上下反転させた第３の上型と、前記第２の上型と同一形状の歯形を形成して上下反転させた第３の下型とからなる第３のプレス型を構成し、前記第３のプレス型により、前記第１のプレス工程で波形に成形した板材を、該波形部をそのままの方向で、前記第３の上型と第３の下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程を有することを特徴とする。

よって、第２のプレス工程で用いる第３のプレス型を、第２のプレス型の上型と下型とを入れ替えて構成したので、第２のプレス工程で、第１のプレス工程で波形に形成された板材を上下反転させる必要がなく、平易なプレス作業の工程が編成できる。

本発明によれば、厚板材を波形に成形する際に使用したプレス型に、該波形の板材を上下反転させて載置し、該プレス型により前記板材を再度プレスするだけで精度のよいラック歯が安価に成形できる。

次に、本発明に係るラック歯のプレス成形方法の一の実施の形態について図面を参照して説明する。ここで、図１は、車両用座席の骨部材にラック歯を形成したラック桿を取り付けた断面図であり、図２は、その拡大断面図である。図３は、プレス成形され、車両用座席に取り付けられるラック桿の斜視図である。

自動車の座席に用いられるラック桿１は、図３に示すように、縦辺の取付フランジ１０と横辺のラック歯２０とからＬ字形に形成され、図１、図２に示すように、アルミ押出材で成形されたシートフレーム８０の取付座部８１に、ラック桿１と略同一長さで連続したナットＮと複数のビスＢとにより、ラック歯２０を下向きにして取付フランジ１０で締め付けられ、取り付けられる。

この下向きのラック歯２０に図略のピニオンが噛み合っており、ピニオンがモータにより回転されることにより、ラック桿１を介してシートフレーム８０が紙面に直角方向に進退移動する。
なお、自動車の座席に用いられる断面Ｌ字状の厚板材の一辺にラック歯が形成されるものを実施例２として後述し、基本となる平板の厚板材にラック歯を形成したものを実施例１として説明する。

第１実施例のラック桿１１０は、図４に示すように、平板状の厚板材Ｗ１にラック歯２０をプレス成形により形成したものである。ラック歯２０は、図５に示すように、ピニオン（図略）が噛み合う複数の歯部２１と、該歯部２１、２１の間に連続して形成される底部２５とから波形状に形成されたものである。

歯部２１は、略平面の頂部２１１と、該頂部２１１から波形の底部２５の凹底部２１５に連なる傾斜部２１３とから山形状に形成されている。
底部２５は、歯部２１、２１の間の、波形の底を形成し、最も低い位置で半円状の底頂部２５１と、歯部２１の頂部２１１の裏面を形成する凹頂部２５５と、底頂部２５１と凹頂部２５５とを連結する傾斜部２５３とから構成されている。

ラック歯２０を成形するプレス型３は、図６に示すように、下面に歯形３１を形成した上型３０と、上面に歯形５１を形成した下型５０とを備えている。
上型３０の歯形３１は、図７に示すように、ラック歯２０の歯部２１を成形する上方に凹む谷部３５と、谷部３５、３５との間で下方に凸の山部３３とを備えている。
谷部３５の底部である谷底部３５１は略平面に形成され、山部の頂部である山頂部３３１に傾斜面３３３を介して連続している。
谷底部３５１の図示左右方向の幅と山頂部３３１の左右方向の幅は、略同じ大きさに形成されている。

下型５０の歯形５１は、同じく図７に示すように、前記谷部３５に対向して上方に突出する凸部５３と、山部３３に対向して下方に凹の凹部５５とを備えている。
凸部５３は、その頂部である比較的小さな半円形の凸頂部５３１から傾斜面５３３を介して、凹部５５の底部である半径の大きな半円形の凹底部５５１に連続している。

なお、谷部３５と凸部５３との大きさの関係、および山部３３と凹部５５との大きさの関係は、厚板材Ｗ１がプレス型３により押圧されたときに、凹底部２１５と底頂部２５１
との間の肉厚、ならびに傾斜部２１３と傾斜部２５３との間の肉厚、ならびに頂部２１１と凹頂部２５５との肉厚が所定の厚さになるように設定される。

以上のように構成されたプレス型３により厚板材Ｗ１をプレス成形して、ラック桿１１０にラック歯２０を成形する方法について説明する。
プレス型３の上型３０と下型５０とを開いて、下型５０上に厚板材Ｗ１を載置し、図７に示すように、上型３０を徐々に降下させて、その山頂部３３１を厚板材Ｗ１の上面に当接させる。

そして、そのまま上型３０を降下させて上型３０により厚板材Ｗ１を押圧すると、図８に示すように、厚板材Ｗ１が上型３０と下型５０との間で、厚肉山部７１と薄肉谷部７３とからなる波形状に成形される（第１のプレス工程）。この第１のプレス工程で成形された状態の厚板材Ｗ１を厚板材Ｗ１ａとする。
しかし、この段階では、厚板材Ｗ１の薄肉谷部７３の肉が谷底部３５１まで流入しておらず、ラック歯としては形成されていない。また、これ以上上型３０により押圧しても、凸頂部５３１により薄肉谷部７３の下面に亀裂が入り、成形できない。

そこで、上型３０を開いて波形に成形された厚板材Ｗ１ａを一旦プレス型３から取り出し、これを上下反転させて、図９に示すように、プレス型３の下型５０上に載置する。反転させた状態の厚板材Ｗ１を厚板材Ｗ１ｂとする。厚板材Ｗ１ｂを下型５０上に載置すると、厚肉山部７１の下面が下型５０の凸頂部５３１に、その波形の中心を合わせて位置決めされる。
そして、図１０に示すように、上型３０を降下させると、上型３０の山部３３が厚板材Ｗ１ｂの薄肉谷部７３の上方から進入し、薄肉谷部７３と厚肉山部７１との連続部７５を押圧する。

上型３０の下降を続けると、図１０に点線で示すように、連続部７５のａ部の肉が下型５０の凸部５３側に押圧されるため、連続部７５の肉が上方に流れるとともに、厚肉山部７１の下面のｃ部の肉が凸部５３により上方に押圧されるため、厚肉山部７１の肉がｂ部に入り込み、歯部２１の頂部２１１が形成され、図５に示すラック歯２０を有するラック桿１１０として成形される（第２のプレス工程）。

このように、第１の実施例では、第１、第２のプレス工程に同一の上型３０と下型５０とを用いて、第１のプレス工程で成形した厚板材Ｗ１ａを上下反転させて、同一の上型３０と下型５０とにより、第２のプレス工程を実施することにより、厚板材Ｗ１からラック歯２０を有するラック桿１１０をプレス成形により製造することが可能になった。

つぎに、前述した断面Ｌ字状の厚板材Ｗ２の一辺にラック歯２０が形成されたラック桿１について説明する。
第２実施例のラック桿１は、前述した図３に示すように、縦辺の取付フランジ１０と横辺のラック歯２０とからＬ字形に形成されたものである。
取付フランジ１０には、取付座部８１にビスＢで取り付けるための複数の取付孔１０１が、所要ピッチで設けられている。
ラック歯２０は、第１実施例のラック歯２０と全く同一であるので説明は省略する。

ラック歯２０を成形するプレス型４は、図１１、図１２に示すように、下方に凸のＶ字形断面に形成され、該Ｖ字形の一方の傾斜面３０１に、山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を形成した第１の上型４０と、第１の上型４０に対向したＶ字形の凹部６１０が形成され、該Ｖ字形の凹部６１０の、前記第１の上型４０の歯形に対応する一方の傾斜面６０１に、前記第１の上型４０の前記谷部に対向する凸部と、前記山部に対向する凹部とを長手方向に交互に配置した歯形を形成した第１の下型６０とを備えている。
なお、第１の下型６０は、傾斜面６０１に歯形を形成する加工が容易なように、歯形を形成するブロックと傾斜面のみのブロックと分割したものを組み立てて形成されている。

第１の上型４０の傾斜面３０１に形成された山部と谷部とからなる歯形は、前記第１の実施例で説明した上型３０に形成した山部３３と谷部３５とからなる歯形３１と同一であり、第１の下型６０の傾斜面６０１に形成された歯形は、前記第１の実施例で説明した下型５０に形成した凸部５３と凹部５５とからなる歯形５１と同一であるので説明は省略する。

一方、この第２実施例では、第１の実施例で説明した歯形を一平面上に形成した上型３０と同一の第２の上型３０と、同じく下型５０と同一の第２の下型５０を備えた第２のプレス型３を準備しておく。

以上のように構成されたプレス型４及び３により厚板材Ｗ２をプレス成形して、ラック桿１にラック歯２０を成形する方法について説明する。
まず、第１の上型４０を開いた状態で、所要の幅と長さに切断された厚板材Ｗ２を、図１１に示すように、下型６０のＶ字形凹部６１０の上部に、Ｖ字形の頂部に厚板材Ｗ２の幅方向の中心を合わせて載置する。

そして、第１の上型４０を降下させて厚板材Ｗ２を第１の下型６０に押圧させ、さらに降下させると、第１の上型４０の凸状の先端が厚板材Ｗ２をＶ字状に折り曲げるとともに、傾斜面３０１、６０１に設けた歯形３１、５１により、厚板材Ｗ２の一方の面を図８に示すのと同一の波形に成形する（第１のプレス工程）。
その後、第１の上型４０を上昇させてプレス型４を開き、一方の面が波形に成形された厚板材Ｗ２を一旦第１の下型６０から取り出す。

そして、図１３に示すように、別に準備された第２のプレス型３の第２の下型５０上に、図９と同様に厚板材Ｗ２に形成した波形を上下反転して載置し、第２の上型３０により波形が形成された一方の面を押圧する（第２のプレス工程）。
すると、図１０と同様にｂ部にａ、ｃ部の肉が流れ込みラック歯２０として成形され、Ｌ字断面の一方の面にラック歯２０が形成されたラック桿１が製造される。

つぎに、図略の実施例３は、上記実施例２で説明したＶ字形の第１のプレス型４をそのまま使用し、第２のプレス型３の下型５０の歯形５１を上型に形成した第３の上型と、上型３０の歯形３１を下型に形成した第３の下型とから第３のプレス型を構成したものである。
したがって、上記第２の実施例で説明した第１のプレス型でＬ字形の一方の面に波形を形成（第１のプレス工程）した厚板材Ｗ２を、上下反転させることなくその波形を、前記第３のプレス型の下型に載置してプレス成形（第２のプレス工程）するものである。

従って、この第３実施例では、第１のプレス工程が終了した厚板材を、上下反転させることなく第２のプレス工程にかけて、ラック歯を成形できるため、作業が容易となる。

なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本発明は、山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を一平面上に形成した上型と、前記上型の前記谷部に対向する凸部と前記山部に対向する凹部とを、長手方向に交互に配置した歯形を一平面上に形成した下型と、により板材を押圧する第１のプレス工程と、前記第１のプレス工程により波形に成形された板材を上下反転して、前記上型と下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程と、によりラック歯のプレス成形方法を構成したので、容易に厚板材からラック歯をプレス成形することが可能となった。

本発明の一の実施の形態に係るラック歯を形成したラック桿を車両用座席の骨部材に取り付けた断面図である。 図１のＡ部拡大断面図である。 車両用座席に取り付けられる本発明の一の実施の形態に係る断面Ｌ字形のラック桿の斜視図である。 本発明の一の実施の形態に係るラック歯を平板の厚板材に形成したラック桿の斜視図である。 本発明の一の実施の形態に係るプレス成形したラック歯の拡大断面図である。 本発明の一の実施の形態に係るラック歯を成形するプレス型の斜視図である。 本発明の一の実施の形態に係るラック歯を成形するプレス型の拡大断面図である。 本発明の一の実施の形態に係る第１のプレス工程を終了した状態の拡大断面図である。 本発明の一の実施の形態に係る第１のプレス工程を終了した厚板材を上下反転させて、再びプレス型上に載置した状態の拡大断面図である。 本発明の一の実施の形態に係る第２のプレス工程を終了した状態の拡大断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係るラック桿を成形するプレス型の断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係るラック桿を成形するプレス型の斜視図である。 本発明の第二の実施の形態に係る第２のプレス工程を行うために、厚板材を第２のプレス型に載置した状態の正面図である。

符号の説明

１、１１０ ラック桿
１０ 取付フランジ
２０ ラック歯
２１ 歯部
２５ 底部
３ プレス型、第１のプレス型
３０ 上型、第１の上型
３１ 歯形
３３ 山部
３５ 谷部
５０ 下型、第１の下型
５１ 歯形
５３ 凸部
５５ 凹部
４ プレス型
４０ 第１の上型
６０ 第１の下型
６１０ Ｖ字形凹部
７１ 厚肉山部
７３ 薄肉谷部
７５ 連続部
８０ シートフレーム
Ｗ１、Ｗ２ 厚板材
Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ 厚板材

Claims (3)

1. 山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を一平面上に形成した上型と、
   前記上型の前記谷部に対向する凸部と前記山部に対向する凹部とを、長手方向に交互に配置した歯形を一平面上に形成した下型と、により板材を押圧する第１のプレス工程と、
   前記第１のプレス工程により波形に成形された板材を上下反転して、前記上型と下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程と、
   を有するラック歯のプレス成形方法。
2. 下方に凸のＶ字形断面に形成され、該Ｖ字形の一方の傾斜面に、山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように歯形を形成した第１の上型と、
   前記第１の上型に対向したＶ字形の凹部が形成され、該Ｖ字形の凹部の、前記第１の上型の歯形に対応する一方の傾斜面に、前記第１の上型の前記谷部に対向する凸部と、前記山部に対向する凹部とを長手方向に交互に配置した歯形を形成した第１の下型と、により第１のプレス型を構成し、
   該第１のプレス型により板材をＶ字形に、且つ該Ｖ字形の一方の面を長手方向に配列された波形に形成する第１のプレス工程と、
   前記山部と谷部とを長手方向に交互に配列し、谷部が下方に開口するように前記第１の上型と同一形状の歯形を一平面上に形成した第２の上型と、
   該第２の上型の前記谷部に対向する凸部と、前記山部に対向する凹部とを、長手方向に交互に配置した前記第１の下型と同一形状の歯形を一平面上に形成した第２の下型とからなる第２のプレス型を構成し、
   該第２のプレス型により、前記第１のプレス工程で波形に成形した板材の、該波形部を上下反転して、前記第２の上型と第２の下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程と、
   を有するラック歯のプレス成形方法。
3. 請求項２に記載のラック歯のプレス成形方法において、
   前記第２のプレス型の前記第２の下型と同一形状の歯形を形成して上下反転させた第３の上型と、
   前記第２の上型と同一形状の歯形を形成して上下反転させた第３の下型とからなる第３のプレス型を構成し、
   前記第３のプレス型により、前記第１のプレス工程で波形に成形した板材を、該波形部をそのままの方向で、前記第３の上型と第３の下型とに係合させて該板材を押圧する第２のプレス工程を有するラック歯のプレス成形方法。

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