JP2007275896A - 中空ラックの塑性加工方法及び装置及び中空ラック - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は車両の操舵機構用のラックバーを管材より塑性加工により形成する技術に関し、従来のこの種加工方法と比較して大幅な重量削減を実現しうることを目的とする。
【解決手段】金型によるラック歯の転造工程に先立ち、ラックバーにおける軸部となる部位につき減肉を行う。即ち、素管は元の肉厚はｔ_０であるが、ラックバーにおける歯型となる部位10-1については縮径の上この肉厚を維持若しくは些少の増肉ｔ_１を行うが、ラックバーの軸部となる部位10-2については素管の例えば半分といった肉厚ｔ_２に減肉を行う。減肉によりブランクの長さは素管のＬ_０からＬ_１に伸張される。その後、金型による歯型鍛造を行い、歯型１１を形成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は車両の操舵機構などに使用されるラックバーを管材より塑性加工により形成する技術に関し、更に特定すると、従来のこの種加工方法と比較して大幅な重量削減を実現しうる改良技術に関するものである。

車両用操舵系の主要部品であるラックバーは、従来、中実丸棒材を素材として古くはボブ盤、最近はブローチによって切削加工されてきた。しかしながら、丸棒材からの切削加工によるものは製品重量が嵩むため、軽量化のため中空部をガンドリルで穿孔したものも実用されているがコストが嵩むし、中実丸棒材を素材とするものに対して高々２０〜３０％程度の重量減が得られるに過ぎず浪資源であった。

そこで、ラックバーの軽量化即ち省資源車性能向上のため管材からの塑性加工（鍛造）によるものが本出願と同一の出願人などによって提案されている。この種の鍛造技術では、管材は管材との対向面に歯型を有した割金型に保持され、金型に保持された管材は芯金を圧入することで、金型の歯型に応じた歯型が転写式に造形される（特許文献１〜３）。また、シャットル型の芯金による改良も提案されている（特許文献４）。
特許第３５４７３７８号公報 特許第３６０７２０４号公報 特許第３６０７２０５号公報 特開２００６−０２６７０３号公報

管材よりラックバーを鍛造成形する特許文献１〜４等の技術では管材（素管）は素材メーカから供給されたままの４ｍｍ前後といった所定の肉厚のものであった。この肉厚は製品としてのラックバーに必要な歯高によって決められるものであるが、必要な歯高が大きい場合は管材の肉厚も大となり、歯型部以外の部位では過剰肉厚となる。従来は、この機能的に過剰な部分の肉をそのままにしていたので、製品の重量は必要機能以上に嵩む結果となり、軽量化が不充分で素材の利用効率が悪く、コスト的にも省資源的にも性能向上からも改善が望まれるところであった。

この発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、素材の全長に亘って肉の厚みの有効利用を図り、ラックバーとしての必要な性能を確保しつつ、最大限の軽量化、低コスト化、省資源化、車の性能向上を実現することを目的とする。

この発明に係る張出し転造式のラックバー鍛造成形は筒状のワークを金型に保持させ、ワークの内径に芯金を圧入し、素材の肉を外径に位置する金型に向けて塑性流動張り出しをさせることにより金型の歯型にワークを転写・造形（転造）することで行われるが、この発明によれば、張出し転造によるラック歯の成形工程に先立って増減肉による予備的断面積調整が実施される。即ち、この予備的断面積調整に際しては、ワークは長手方向に沿った各部位を所望に増減肉させるべく塑性加工を行うことで、長手方向に沿った各部位毎の要求機能に対応する断面積を付与せしめられる。

ワークの各部位の増減肉は所謂スエージング・縮径絞りやアイヨニング・減肉しごきにより１工程で一挙に若しくは複数工程に分割して行われる。

この発明における断面積調整のための装置は、長尺芯金と複数のダイスとから成る組合せ金型と、この組合せ金型を駆動する機構としての縦型若しくは横型の油圧シリンダ機構とから構成することができ、素管の夫々の部位を所望の増減肉するべく、油圧シリンダ機構をして金型と協働せしめるようにする。油圧シリンダ機構の代替として、サーボモータとボールねじ式などの回転運動−直線運動変換機構とから成るものなどの適当な往復駆動機構を採用することができる。

電動式のパワーステアリング機構等においては可変ピッチのラックバーが採用されることがしばしばある。この種の機構では歯型としてピッチ及び斜角を変化させる必要があり、切削加工では製造困難のため、管材からの塑性加工が適している。また電動式パワーステアリングでは油圧式よりも歯部における曲げ強度の強化が求められる。従って歯型が大きくなり厚い肉厚を要するがこの発明ではこの要求を満たしつつラックバーの重量の最大限の軽減を実現することができる。即ち、この発明の歯部成形は管材の肉を塑性流動即、金属繊維非切断下で半径方向に張り出させて行われる。このような成形原理下では、もともと、素材の断面積の管理が必要であったが、在来工法においてはそれは単なる研磨落としで行っていた。これに対して、この発明ではワークは長手方向に沿った各部位を所望に増減肉させるべく塑性加工を行って、これにより各部位ごとの要求機能に対応する断面積を付与せしめている。歯型成形部においては、塑性流動により必要な歯型が得られるように基本的には素管の肉厚が維持されるが、多少の増肉が必要な場合は縮径による増肉が行われる。これに対して、歯型成形部以外の部位では機能的には素管の肉厚より薄くても強度要求としては達成されることから、この発明では強度要求の許容範囲において減肉させている。減肉はアイヨニングにより行われ、その分軸長は延長される。即ち、この発明では管材の減肉による軸長の延長分も見込んで最終的な製品長の管理をしており、逆に言えば、軸長の延長分、管材としては短いものを採用することができ、その分素材と共に製品の重量も削減することができる。例えば、上記特許文献１〜４等の従来技術において、出発素材（素管）として４ｍｍの肉厚、25mmの直径、615mmの長さのものを使用した例の場合、素管の重量＝製品の重量として大きな誤りはなく、約1, 236gとなっていた。これに対して、この発明によれば、歯部においては肉厚は素管のまま＝４ｍｍとしても、歯部以外の長尺軸部の肉厚は半分＝２ｍｍにアイヨニングで減肉しても強度的な機能は十分確保できることがわかった。この場合に、アイヨニングによる延長分、素管としては短いものが使用でき、素管の肉厚のままである歯部の長さ如何にもよるが、素管の必要長さを縮減し、その素材重量（＝製品重量）として920gとすることは性能上問題はなかった。この場合の重量減は特許文献１〜４等の従来の鍛造方法との比較でも25.6%もの削減率であり、素材としての丸棒との対比では実に60%を超える削減率となる。塑性加工による断面積の管理のためのスエージングやアイヨニングのため付加的工程が必要にはなっても、更なるコストダウンを実現することができる。例えば、材料費として1kg=170円とすると上記例では材料費減は(1.236-0.920)×170=53.7円／本であり、他方、油圧シリンダ装置も含めた金型の償却費はせいぜい10円／本であり、一本あたり48円程度の材料費削減が可能である。また、ラックバーの軽量化＝車両の重量低減であるからその分車の加速性能の向上と共に燃費の削減が得られる。燃費削減効果は一台一台としては些少であるが、１年間で7000万台にも達する膨大な自動車の世界のマーケットを考慮すると省資源の観点からも望まれることである。

また、スエージング後のアイヨニングによる減肉は内外共に表面粗度が鏡面化され、ミクロン単位の交差で寸法管理が可能となり、高品質及び高精度を容易に確保することができる。

図１はこの発明のラックバー成形のための一連の工程を示しており、第１段階（イ）において、１０は素材メーカから供給される素管に対してボンデリューベ処理（燐酸塩皮膜形成処理）後のブランク（中間品）又はワークを示しており、ブランクの肉厚をｔ_０、長さをＬ_０で表す。肉厚ｔ_０の値はこの実施形態では４ｍｍであり、塑性流動によりこの肉厚の部分が外径側への張出しを受け、所望の歯高及び強度の歯部を形成することができる。

第２段階（ロ）では（イ）で得られたブランクにおける歯型形成部位のみの第１段階の縮径を行う。ブランクにおける図の左端から所定長さの部位10'に示す縮径を行うことによって素材の肉厚ｔ_０より幾分増加した肉厚ｔ_１が得られる。縮径は後述のようにスエージングによって実施することができる。この縮径部位10'の長さは製品としてのラックバーの歯部１１（図１（ホ））の長さに対応することになる。縮径を受けない残余の部位は10''にて表される。

第３段階（ハ）では段階（ロ）で縮径後のブランクにおいて、成形後のラックバーの連結部（軸部）となる部位の減肉工程が示される。即ち、素管の肉厚ｔ_０はラックバー鍛造後のラックバー製品として必要な歯高及び強度を得ることができるように前記のような４ｍｍといった値とされているが、この４ｍｍといった肉厚はラックバーにおける軸部にとっては歯部ほど力はかからないから軸部としての機能確保の観点では過剰である。そこで、この発明では鍛造製品としてのラックバーの軸部となる部位については塑性加工により肉厚を素管の肉厚ｔ_０に対して概ね半分の肉厚ｔ_２（≒0.5×ｔ_０（＝２ｍｍ））といった値に減肉する。このような減肉はアイヨニングにより行うことができるが、アイヨニングによりブランクは引き伸ばされ、ブランクの長さはＬ_０からＬ_１に増大される。そのため、ブランクには（ロ）の部位10'に対応する縮径部位10-1に継続して肉厚ｔ_２の減肉部位10-2が形成される。長さＬ_１は製品としてのラックバーの長さに対応するため、従来はブランクの長さとしても最低Ｌ_１に相当する長さは必要であった。これに対して、本発明では、減肉・伸張により製品長さに対応する長さＬ_１を得ているため、無垢のブランクの長さは縮径加工により得られた伸張分短くすることができる。即ち、従来との比較で素管の長さを基本的にはＬ_１からＬ_０に短縮することができ、材料減及び製品重量減による素材コスト及びランニングコスト減を実現することができる。

図１（ハ）の実施形態ではブランクにおける減肉部位10-2の後端側には素管の肉厚ｔ_０のままの比較的短い部位10-3が残される。 この部位10-3の内周にはラックバーを操舵機構の他の部品に連結するためのねじ部が切削形成されるため、それを見込んで肉厚の部位10-3を残すようにしている。実際にはねじ下穴径に合せる為に縮径加工後にねじが加工される。

また、図１（ロ）の縮径部10'は付加的な縮径を受けることにより縮径部10-1として表されている。

図１（ニ）に示す第４段階では、（ハ）で得られたブランクにおいて、ラックバーの歯部となる部位の平潰し工程を示す。すなわち、製品としてのラックバーの歯部となる素管における縮径部位10-1の上面10-1Aが平坦となるように圧潰され、その結果、この部位において素管は半月状の断面形状を呈する。

第５段階（ホ）ではブランクの平潰し部分10-1Aにおけるラック歯の鍛造工程を示し、芯金の左右からの交互圧入により平潰し部分10-1Aに金型の歯型に応じたラック歯１１の鍛造原理下での転写造形が行われる。図２は鍛造工程を模式的に示しており、基本的には特許文献１〜３と同様でも長心金のものでもよいが、この実施形態では特許文献４によるシャットル型の芯金を使用している。即ち、図２でラックバー成形用の組合せ金型は下型１２と上型１４との上下の半割型から構成され、上型１４の下面にラック歯型１４Ａが形成され、ラック歯型１４Ａが図１（イ）から（ハ）の塑性加工による予備的成形工程（断面積調整工程）が完了したブランク１０の縮径部位10-1における平坦化された上面10-1A（図１（ニ））に当接せしめられる。特許文献４に開示のように金型の左右にシャットル型芯金16a, 16bが配置され、シャットル型芯金16a, 16bの外側にシャットル型芯金の端面の凹部（破線）と先端が係合する押ロッド17a, 17bが配置される。ブランク１０の縮径部位10-1は上下の型14, 12間に配置され、上下の型14, 12を合体することにより型閉めが完了されると、ブランク１０の縮径部位10-1の上面10-1Aは上型１４の歯部１４Ａにより加圧されることで、実質的に平坦化され、図１（ニ）で説明した歯部形成面の平坦化工程を終わらせることができる。そして、ラック歯成形のための鍛造工程にそのまま移行される。即ち、押ロッド17a, 17bによりシャットル型芯金16a, 16bは交互に前進−後退駆動（矢印ｆ）され、金型に保持されたブランクに圧入され、シャットル型芯金16a, 16bはブランクの縮径部位10-1において素材の肉を上型１４のラック歯型１４Ａに向けて張り出させ（塑性流動させ）、ブランクの縮径部位10-1における平坦化された上面10-1Aにラック歯型１４Ａに応じた歯型１１が鍛造原理下で転写され造形（転写造形）される。

以上のようにして歯型転造が完了すると、製品仕上げのための汎用工程、即ち、曲がり矯正、両端再スエージング、溝加工、二面幅加工、両端内径タップ、焼入れ及び焼き戻し、外径研磨、噛合テスト、防錆処理、等が行われ、梱包・出荷されるが、これらの工程は本発明の本旨とは直接的には関係しないので詳細説明は省略する。

次に、本発明におけるラックバーの鍛造成形のための予備的成形（断面積調整）工程としての図１（ロ）で概略説明した縮径工程と図１（ハ）で概略説明した軸部減肉工程とについて、より詳細に説明する。先ず、縮径工程（図１の工程（ロ））について図３を参照して説明すると、この工程を実施するための塑性加工装置は金型ホルダ２０と、ホルダ２０に一連に挿入収容されるガイド２２及び絞りダイス２３及び先端潰しダイス２４からなる組合せダイスと、芯金大径部２６と中径部28及び小径部29からなる一体物芯金とで構成される。一体物芯金油圧シリンダ機構に連結されている。小径部29の長さは製品としてのラックバーの歯部１１（図１（ハ））の長さに準じた長さとなっている。

図３の装置により実施される縮径工程について説明すると、先ず第１段階として（イ）に示すように芯金中径部２８上にボンデリューベ処理後のブランク１０が装着される。ブランク１０は図１（イ）で説明のように長さはＬ_０であり、肉厚ｔ_０で長手方向に一定となっている。芯金大径部２６と芯金中径部28及び小径部29は矢印ａのように一体に前進移動され、ブランク１０は金型ホルダ２０に導入され、次いで、ガイド２２にその先端テーパ部２２Ａより案内導入される。ガイド２２内を移動時にはブランクは実質的に塑性変形を受けず、ブランク１０の外径は維持される（ブランク１０の内径と芯金中径部28の先端部の小径部29との間には隙間が残される）。

芯金の更なる前進移動はブランク１０をして絞りダイス２３に導入せしめ、絞りダイス２３のテーパ部２３Ａによってブランク１０は芯金中径部28の先端小径部29との隙間を解消するべく縮径せしめられる。このようにして縮径を受けたブランク１０の部位は図３（ロ）において10'において表され、縮径を受けない当初の径のままの部位を10''にて表す。縮径部位10'の長さとして最終的には製品としてのラックバーの歯部の長さに相当するものが得られる。即ち、図１（ロ）に相当するブランク（中間加工品）が得られる。

この実施形態においては、最後の段階として、芯金中径部28はそのまま芯金大径部26と共に前進される、芯金大径ぶ26の端面に当接しているブランク10が芯金大径部26により矢印a'のように押されることによって前進され、図３（ハ）に示すように、ブランク１０の縮径部位10'の先端は先端潰しダイス２４によって10'''のように潰される。この部位10'''は図１（ロ）には示されていないが、減肉工程において芯金との係合のため補助的に設けられるもので、用済みとなれば切除除去される。

図４〜図６は図１（ハ）で概略説明した製品としてのラックバーの軸部の減肉及び縮径のための塑性加工工程を示す。減肉のための塑性加工装置は長尺の油圧シリンダ装置（図示せず）により軸線方向に往復駆動される減肉用芯金３０と、芯金３０と協働することで微縮径と減肉を行うダイス３２と、縮径減肉により、ブランク10が、芯金30に密着させられるので、これを引きはがす時のストッパーとなるストライカ３４（ストライカ３４は図４（イ）では半径外方（矢印b'）に後退位置したところを図示されている）とを備える。芯金３０は導入部30-1と、それに引き続く減肉部の内径決め部30-2と、導入部30-1と同一外径に縮径され、油圧ピストン（図示しない）への連結部30-3とからなる段付形状をなす。芯金３０の導入部30-1は製品としてのラックバーの歯部の長さに対応した長さとなっており、内径決め部30-2は製品としてのラックバーの軸部の長さに対応した長さとなっている。

図４（イ）はアイヨニングによる減肉工程実施のため、図３の塑性加工装置により予備縮径加工されたブランクが芯金３０に装着された状態を示す。図示のように、芯金の導入部30-1から減肉部の内径決め部30-2にかけての芯金３０の外周面は部位10'から部位10''にかけてのブランク１０の内周面に準じた形状をなしている。芯金３０の導入部30-1はその先端がブランク１０の先端潰れ部10'''（図３（ハ）参照）に当接せしめられている。この状態より油圧シリンダ機構（図示せず）に油圧が導入されると、そのピストンの伸張によりピストンに連結された芯金３０は矢印ａのように前進され、芯金３０の導入部30-1の先端が先端潰れ部10'''に当接状態にあることから、ブランク１０はダイス３２に向け芯金３０と同方向に矢印ａのように連れて移動される。その結果、ブランクは先端潰れ部10'''よりダイス３２に導入される。ブランクは先端潰れ部10'''に後続する部位10'（図３（ロ）参照）では外径がダイスの内径より幾分大きいが、その径の差は導入部30-1に対するクリヤランス程度であるため、その分だけ縮径するがワークは実質的には増減肉を受けずに些少の縮径を受ける。図４（ロ）において、ダイス３２を通過後の部位10''', 10'は肉厚の変化は実質的に受けない。

芯金３０の更なる前進移動は内径決め部30-2をして、ブランクの部位10''（その肉厚及び外径は実質的に素管のままである）を介して減肉ダイス３２と正対せしめる。部位10''の外径はダイス３２の内径に対してワークの肉厚より相当小さく、例えば、その差はワークの肉厚の１／２程度であり、そのため、ブランク１０の前進移動（矢印ａ）下でのダイス３２によるアイヨニング動作によってブランクの部位10''は減肉・伸張される。拡径部30-2上のブランクの部位10''（図４（イ））がダイス３２を通過することにより減肉された部位を図４（ロ）において10-2にて表す。このアイヨニングの進行の過程において、ワークにおけるダイス３２より後方の素管のもとの肉厚のままの部位10''は次第にその長さが短くなって行きつつ、内径決め部30-2上を連結部30-3に向けて移動してゆき、芯金３０のシリンダー連結部径の30-3がダイス３２を過ぎた状態において、比較的短い部分が素管の肉厚のまま図４（ロ）に示すように連結部30-3上に残る。そして、芯金３０の前進運動（矢印ａ）における最前端（図４（ロ））においては、芯金３０上のワークはダイス３２を完全に通過し、かつブランク１０の後端面は後退位置にあるストライカ３４の前端面を幾分越えて位置している。

図５は塑性加工装置の次の工程（ハ）を示しており、今まで後退位置にあったストライカ３４は半径内側方向（矢印ｂ）に前進され、先端は芯金の連結部30-3に当接せしめられる。

次の工程は図５に（ハ）として示され、芯金３０を矢印ｃのように図の右方向に後退せしめるべく図示しない芯金駆動用の油圧シリンダの油圧が切り替えられる。芯金３０の後退の過程で、ブランク１０はその後端部位10''が芯金の段付部30-3と内径決め部30-2との間の肩部30-4に当接していることから、同部位10''がストライカ３４に当接するまでは、素管１０は芯金３０と連れて移動される。しかしながら、部位10''がストライカ３４に当接する状態まで芯金３０の矢印ｃ方向の後退が行われると、ブランク１０の連れ移動（後退）はストライカ３４により阻止され、他方、芯金３０の後退移動は継続され、芯金３０の後退移動の過程でその内径決め部30-2はブランク１０の部位10''を半径外方に押し広げてゆく。そのため、ワークの後端には肉厚はワークの素管のそれに近いが減肉部10-2から半径外方に張り出された拡管部10-3を呈する。これにより右端部は後工程で縮径し、タップを加工するのに必要な肉厚が与えられる。そして、（ニ）は芯金１０が後退位置まで抜去された状態を示す。

次の工程では減肉・伸張の終了した図５（ニ）のブランクに対して図６の工程（ホ）〜（ト）を通すことにより製品としてのラックバーの歯部となる部位の縮径（第２段階の縮径）を行う。縮径装置は芯金３６とダイス３７とから構成される。図６の工程（ホ）では、図５（ニ）のワークに対する縮径用芯金３６の挿入が行われる。芯金３６は外径が絞られた先端部36-1と、テーパ部36-2と、基部36-3とを備え、基部36-3は図示しない油圧シリンダに連結されている。

油圧シリンダに油圧を導入することで、芯金３６は前進され、芯金３６上のワークはダイス３７に導入される。ダイス３７に導入されることでブランク１０の部位10''',10'は芯金３６の先端部36-1の外径とのクリヤランス分だけ縮径される。図６（ヘ）は芯金36の肩部36-2がダイス３７を前方より臨む芯金３６の最前進状態を示しており、素管１０の部位10'（図６（ホ））はその全長にわたって肉厚をそのままに縮径を受け、縮径部10-1となり、その先端部を10-1'にて表す。この状態より芯金は（ト）の矢印のように後退され、その結果、ラックバー製品における歯部となる先端縮径部位10-1（図１（ハ））が形成される。先端部10-1'については最終的に不必要部位として切除される、基本的には図１（ハ）で説明した歯部転造加工用のブランクを得ることができる。そして、ブランクは図１（ニ）及び（ホ）工程を通すことにより縮径部10-1に対するラック歯の鍛造形成が行われる。

図７以降はこの発明の第２の実施形態を示しており、ボンデリューベ処理後に先端潰しのみ先行加工のブランクから一挙に図１（ロ）（ハ）に示す歯部成形用のワークのための予備塑性加工（ラックバーの歯部となる部位の縮径及びラックバーの軸部となる部位の減肉・伸張）を行うようにしたものである。この実施形態の塑性加工装置は外筒（ホルダ）４０を備え、外筒４０には、第１案内筒４２と、しごきダイス４４と、第２案内筒４６と、縮径ダイス４８との一連当接構造としての組合せ金型が挿入される。外筒４０の内方突出部40-1に縮径ダイス４８が当接し、後端には押え具４９が第１案内筒４２と当接するように螺合され、これにより案内筒及びダイスは外筒４０内に固定される。第１案内筒４２は芯金５２によるブランクの導入を円滑に行うためその入口端４０Ａがテーパ状をなすが、残余の部位は均一内径となっている。しごきダイス４４は段部４４Ａを備え、芯金５２と協働することによりブランクの減肉を行う。しごきダイス４４は内径一定の第２案内筒４６を介して縮径ダイス４８に連なり、縮径ダイス４８はテーパ部４８Ａによりブランク先端の肉厚を実質的に維持しつつ縮径のみを行う。この組合せ金型は芯金大径部５０と、芯金中径部５２とからなる組合せ芯金と協働することにより加工を行う。芯金（パンチ）大径部５０及び芯金中径部５２は油圧シリンダ（図示しない）に連結され同時に伸縮動作が可能となっている。尚芯金中径部５２はテーパ部52-1を介して前方に突出する縮径突出用小径部52-2を備える。また、５４は工程完了後のブランクノックアウトピンである。

次に、この第２の実施形態の動作を説明すると、ブランク１０は図１（イ）で説明したものと同様にメーカから供給される素管にボンデリューベ処理を施したものであり、先端部のみ潰し加工されている他の部分はストレートでかつ一定の肉厚のものである。そして、ブランク１０は図の矢印ａのように左行する芯金中径部５２と小径部52-2によって装置内に導入される。即ち、ブランク１０は芯金中径部５２には実質的に隙間無く嵌合されるが、芯金小径部52-2の先端が先端の潰し部に当接するため、矢印ａ方向への芯金全体の前進によりブランク１０は同方向へ連れ移動される。そして、ブランク１０の前端がしごきダイス４４の段部４４Ａに当接する図７（イ）の状態に至るまではブランク１０への加工は実質的に行われず、ブランク１０の径、及び肉厚はそのままである。

図７（イ）の状態から芯金の駆動用油圧シリンダに油圧が継続供給され、芯金全体はそのテーパ部52-1がしごきダイス４４のテーパ部４４Ａと対向する図７（ロ）の状態に至るまで前進せしめられる。芯金全体は図７（ロ）の状態から更に前進せしめられ、小径部52-2の先端が先端の潰し部と当接されたままブランク１０は前進せしめられ、この前進の過程でブランク１０はしごきダイス４４を通過し、テーパ部４４Ａによって縮径され、縮径後のブランクの縮径部位10''''は芯金中径部５２の縮径突出部52-2の外周面に当接するが、この部位10''''の肉厚は素管より僅か増加されるか又は実質的にそのままである。芯金の前進中においてしごきダイス４４より後方側のブランクの部位は縮径を受けず外径はそのままであるが、この外径がそのままの部位の長さの部分10-3は後方へ押し出されつつ減肉する。いわゆる後方押し出成形される。

図７（ロ）の状態から（ハ）のように中径芯金５２を更に前進させると、中径芯金５２1がしごきダイス４４のテーパ部44Aと協働することによりブランクは減肉され、後方押し出しされつつ減肉部位10'''''が形成され、ブランクはその減肉分だけ長さが伸張されてゆく。更に継続前進させると縮径ダイス４８を通過することにより縮径を受けるも芯金52-2は小径の為肉厚がそのままで縮径部位10-1は（ニ）のように縮径ダイス４８から突出する。その結果、実質的に素管の肉厚のままの縮径部位10-1（製品としてのラックバーの歯部となる部位）と、素管の肉厚に対して例えば１／２といった肉厚に減肉された減肉部位10-2（製品としてのラックバーの連結軸部となる部位）と、タップ加工に合わせた断面積を有する端部10-3（他部品との連結用のねじが内周に形成される）とからなる図１（ハ）で説明したものと実質的に同様なラック歯の鍛造成形用のブランクが完成する。

この第２実施例は、汎用機による先端潰しのみ先行加工したストレートの素管から実質的に１工程でラックバー転造用のブランクとすることができ、効率的である。

以上の実施形態では芯金を駆動するための油圧シリンダ装置について図示例では横型を前提としているが、縦型であってもかまわない。また、生産性向上若しくは使い易さのため、油圧シリンダ装置の代わりに変速自在なサーボモータ駆動による長尺ボールねじを用いること等が可能である。

図１はこの発明のラックバー成形工程（イ）〜（ホ）を示す概略図である。 図２はシャットル型心金による歯型鍛造工程を示す概略図である。 図３は縮径工程（イ）〜（ハ）を説明する図である。 図３は増肉工程（イ）及び（ロ）を示す図である。 図５は図４に後続する工程（ハ）及び（ニ）を示す図である。 図６は図５に後続する工程（ホ）〜（ト）を示す図である。 図７は別実施形態におけるブランク成形工程（イ）〜（ニ）を示す図である。

符号の説明

１０…ブランク
10-1…ブランクの縮径部位
10-2…ブランクの減肉部位
１２…ラックバー成形用下型
１４…ラックバー成形用上型
１４Ａ…ラック歯型
16a, 16b…シャットル型芯金
17a, 17b …押ロッド
２０…縮径用金型ホルダ
２２…ガイド
２３…絞りダイス
２４…先端潰しダイス
２６…縮径用芯金
３０…減肉用心金
３２…ダイス
３４…ストライカ
３６…縮径用心金
３７…ダイス
４０…外筒（ホルダ）
４２…第１案内筒
４４…しごきダイス
４６…第２案内筒
４８…縮径ダイス
５０…筒状芯金
５２…棒状芯金

Claims (6)

1. 円筒状のワークからの塑性加工による中空ラックの加工方法において、ワークに対する歯型の付与に先立って、中空ラックとしての長手方向に沿った各部位毎の要求機能に対応する断面積を与えるために、塑性加工によってワークの長手方向の各部位を所望に増減肉させ軽量化を図るようにしたことを特徴とする方法。
2. 円筒状のワークを金型によりクランプしつつワーク内径に芯金を圧入することによりワークの所定部位に金型により歯型を付与する中空ラックの塑性加工方法において、ワークに対する歯型の付与に先立って、金型による歯型の非付与域におけるワークの部位を塑性加工によって減肉することにより長手方向に伸張せしめ軽量化を図ることを特徴とする方法。
3. 請求項１若しくは２に記載の発明において、減肉もしくは増肉のための前記塑性加工は１工程のみにて行われる方法。
4. 請求項１若しくは２に記載の発明において、減肉もしくは増肉のための前記塑性加工は複数工程に分割して行われる方法。
5. 請求項１若しくは２に記載の発明の実施のための装置であって、ワークの増肉もしくは減肉のための塑性加工装置は長尺芯金と複数のダイスとから成る金型と、前記金型と協働してワークの夫々の部位を所望の増減肉するべく金型に対してワークを駆動する往復駆動機構とを具備してなることを特徴とする装置。
6. 車両の操舵部品として使用され、管材より塑性加工により形成される中空ラックであって、肉厚が管材の肉厚のままか幾分増肉された部位と、肉厚が素管の肉厚より大幅な減肉により伸張された部位とを具備して成り、ラック歯型は肉厚が素管の肉厚と実質的に等しいか幾分増肉された部位に形成された中空ラック。
   
   
   
   
   
   
   

Images