JP2009262694A - Method of manufacturing rack bar, pressing device and hollow rack bar - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に使用されるラック&ピニオンギアに用いられるラックバー、プレス加工装置及び中空ラックバーの製造方法に関し、特に製品形状を安定化できるとともに、型寿命の向上を図れるものに関する。 The present invention relates to a rack bar used in a rack and pinion gear used in a power steering device of an automobile, a press working device, and a method for manufacturing a hollow rack bar. In particular, the product shape can be stabilized and the mold life can be improved. It relates to what can be planned.
自動車のパワーステアリング装置に使用されるラックバーは、素材となる中空鋼管を加工して形成されるもので、中間部にピニオンギアに噛み合わされる歯部、両端部の内側にネジ溝を有している。 A rack bar used in a power steering device of an automobile is formed by processing a hollow steel pipe as a raw material, and has a tooth portion meshed with a pinion gear at an intermediate portion and a screw groove inside both ends. ing.
このようなラックバー100は、最初に中空鋼管を図7,8に示すような型200,201に入れ、歯を成形する部分101に型201の貫通孔202を介してパンチ203を用いて平坦面を形成し(例えば、特許文献1参照)、次にこの平坦面に歯部を形成するという2段階の工程を有している。
In such a
また、ラック軸の外周面は平坦部と円周面で構成され、その断面形状が略D字形状となっている。この断面形状が略D字形形状の中空ラック軸では曲げ力が働く方向による曲げ強度のばらつきが大きい傾向にある。ところで、コスト低減の要請のため、レイアウトの異なる複数の舵取り装置でラック軸が共用化されている。したがって、曲げ強度が低い方向への曲げ負荷は避けなければならず、舵取り装置のレイアウトに制限があった。この目的を達成するために、断面形状が略六角形形状とされ、一の平坦部にラック歯が形成され、外周面の断面形状が六角形形状とされることにより、曲げ方向による曲げ強度のばらつきを少なくしつつ、ラック歯の歯幅を確保されるように形成されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, the outer peripheral surface of the rack shaft is composed of a flat portion and a circumferential surface, and its cross-sectional shape is substantially D-shaped. A hollow rack shaft having a substantially D-shaped cross section tends to have a large variation in bending strength depending on the direction in which the bending force acts. By the way, in order to reduce the cost, a rack shaft is shared by a plurality of steering apparatuses having different layouts. Therefore, a bending load in a direction where the bending strength is low must be avoided, and the layout of the steering device is limited. In order to achieve this object, the cross-sectional shape is substantially hexagonal, rack teeth are formed on one flat part, and the cross-sectional shape of the outer peripheral surface is hexagonal. It is formed so that the tooth width of the rack teeth can be secured while reducing variations (for example, see Patent Document 2).
なお、製品を金型によって成形する場合、金型が2つに分割されるものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
上述したラックバーの製造方法では、次のような問題があった。すなわち、パンチで中空鋼管を押し付けていくと、上型が左右に開こうとするため、中空鋼管が異形になったり、上型が割れてしまう虞があった。 The rack bar manufacturing method described above has the following problems. That is, when the hollow steel pipe is pressed with a punch, the upper mold tends to open to the left and right, so that the hollow steel pipe may be deformed or the upper mold may be broken.
そこで本発明は、中空鋼管に平坦部を形成するためにパンチで押し付けた場合であっても、異形に変形したり、型が割れる等の不具合を防止することができるラックバー、プレス加工装置及び中空ラックバーの製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a rack bar, a press working apparatus, and a press working apparatus that can prevent problems such as deforming into a deformed shape and cracking even when pressed with a punch to form a flat portion in a hollow steel pipe. It aims at providing the manufacturing method of a hollow rack bar.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のラックバー、プレス加工装置及び中空ラックバーの製造方法は次のように構成されている。 In order to solve the problems and achieve the object, the rack bar, press working apparatus and hollow rack bar manufacturing method of the present invention are configured as follows.
(1)ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するラックバーにおいて、前記歯部の軸方向に直交する断面の外周が、前記歯部が形成される第1直線部分と、この直線部分の中央の角度位置を0°として、90°及び270°の角度位置を含む範囲に形成された一対の第2直線部分とを備えていることを特徴とする。 (1) In a rack bar having a tooth portion meshed with a pinion gear at a shaft portion, an outer periphery of a cross section perpendicular to the axial direction of the tooth portion is a first straight portion where the tooth portion is formed, and the straight portion And a pair of second linear portions formed in a range including 90 ° and 270 ° angular positions, with the central angular position of 0 ° being 0 °.
(2)ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有する中空ラックバーに、前記歯部が形成される平坦部を形成するプレス加工装置において、水平方向に開くとともに、前記中空鋼管が挟持される左右型と、前記左右型の上部に配置され、上方からの押圧力を前記左右型を閉める方向への押圧力に変換する圧力方向変換伝達部と、前記左右型に挟持された前記中空ラックバーの上部に前記平坦部を形成するパンチと、前記パンチを上下動させる押圧機構と、この押圧機構と独立して上下動し、前記圧力方向変換伝達部を下方に押圧する固定加圧機構とを備えていることを特徴とする。 (2) In a press working apparatus for forming a flat portion on which a tooth portion is formed on a hollow rack bar having a tooth portion meshed with a pinion gear at a shaft portion, the hollow steel pipe is sandwiched while being opened in a horizontal direction. Left and right molds, a pressure direction conversion transmitting portion that is disposed on the left and right molds and converts a pressing force from above into a pressing force in a direction in which the left and right molds are closed, and the hollow rack sandwiched between the left and right molds A punch that forms the flat portion on the top of the bar, a pressing mechanism that moves the punch up and down, and a fixed pressure mechanism that moves up and down independently of the pressing mechanism and presses the pressure direction change transmission portion downward It is characterized by having.
(3)中空鋼管の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平坦部とし、前記中空鋼管を歯部形成型を内面に有する型内に収容して歯部形成型を平坦部に接触させ、マンドレルを中空鋼管の内部に押込むことにより平坦部にされた部分の内面を順次しごき加工をして前記歯部形成型に従って歯部を形成する中空ラックバーの製造方法において、前記中空鋼管の前記歯部の軸方向に直交する断面の外周が、前記歯部が形成される第1直線部分を有する平坦部と、この直線部分の中央の角度位置を0°として、90°及び270°の角度位置を含む範囲に形成された第2直線部分を有する平面部とを備えていることを特徴とする。 (3) A part of the length of the hollow steel pipe is pressed to make a part of the outer circumference a flat part, and the hollow steel pipe is accommodated in a mold having a tooth part forming mold on the inner surface to make the tooth part forming mold a flat part. In the manufacturing method of the hollow rack bar, the inner surface of the flat portion by pressing the mandrel into the hollow steel pipe is sequentially ironed to form the tooth portion according to the tooth portion forming mold. The outer periphery of the cross section perpendicular to the axial direction of the tooth portion of the hollow steel pipe is 90 ° with the flat portion having the first straight portion where the tooth portion is formed, and the angular position of the center of the straight portion as 0 °. And a flat surface portion having a second straight line portion formed in a range including an angular position of 270 °.
(4)ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有する中空鋼管に、前記歯部が形成される平坦部を形成する中空ラックバーの製造方法において、左右型によって水平方向から前記中空鋼管を挟持し、前記左右型の上方からの押圧力を前記左右型を閉める方向への押圧力に変換し、前記左右型に挟持された前記中空鋼管の上部に前記平坦部を形成することを特徴とする。 (4) In a method for manufacturing a hollow rack bar in which a hollow portion having a tooth portion meshed with a pinion gear is formed in a shaft portion, a flat portion on which the tooth portion is formed is formed. The pressing force from above the left and right molds is converted into a pressing force in a direction to close the left and right molds, and the flat portion is formed on the upper part of the hollow steel pipe sandwiched between the left and right molds. To do.
本発明によれば、中空鋼管に平坦部を形成するためにパンチで押し付けた場合であっても、異形に変形したり、型が割れる等の不具合を防止することが可能となる。 According to the present invention, even when pressed with a punch to form a flat portion in a hollow steel pipe, it is possible to prevent problems such as deforming into a deformed shape and cracking of a mold.
図1は本発明の一実施の形態に係る中空ラックバー10を示す斜視図、図2は同中空ラックバー10を図1中I−I線で切断して矢印方向に見た断面図、図3は同中空ラックバー10に平坦部11aを形成するためのプレス加工装置20を示す断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
中空ラックバー10は、中空鋼管からなる軸部11と、この軸部11の中間部に設けられた歯部12を備えている。歯部12は、軸部11の所定範囲を平坦に潰した形成された平坦部11aに形成されている。なお、図1中13は中空部、14はネジ部、Cは軸心線を示している。
The
軸部11は、図2に示すように、軸部11の軸方向に直交する断面の外周が、前記歯部が形成される平坦部(第1直線部分)11aと、平坦部11aの中央の角度位置を0°として、90°及び270°の角度位置を含む範囲に形成された平面部(第2直線部分)11bとを備えている。また、その他の部分は円弧状に形成されており、特にパワーステアリング装置に組み込まれた場合に摺動部となる範囲11cについては所定の円弧が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
次に、このような中空ラックバー10の形成方法について説明する。図3に示すプレス加工装置20は、左右に開く左右型30と、この左右型30に支持された軸部11をプレスするプレス機構40と、このプレス機構40に加圧力を加える加圧機構50とを備えている。
Next, a method for forming such a
左右型30は、左右に開く左型31及び右型32を備えている。これら左型31及び右型32の中央部には軸部11が挿入される凹部31a,32aが形成されている。凹部31a,32aはいずれも断面半円形状で底部が平面状となっている。また、左型31及び右型32は、上面から側面にかけて水平面に対し所定の角度θを有するテーパ面31b,32bが形成されている。左型31及び右型32の下側には左型31及び右型32を分離させるためのイジェクトピン33が設けられている。テーパ面31b,32bの下端は少なくとも凹部31a,32aの底部の下端の位置まで設けられている。また、所定の角度θは、55〜80°の範囲とすることが好ましい。
The left and
プレス機構40は、円筒状の支持ブロック41を備えている。この支持ブロック41の下面には、前述したテーパ面31b,32bを押圧するテーパ面41a,41bが形成されている。支持ブロック41の中央部には、貫通孔42が設けられ、パンチ43が往復動自在に支持されている。なお、パンチ43は付勢部材44により上方に付勢されている。
The
なお、上述したテーパ面31b,32bとテーパ面41a,41bとにより、下方への押圧力を左型31及び右型32を閉じる方向への押圧力に変換する圧力方向変換伝達部が形成されている。
The
加圧機構50は、支持ブロック41を介して左型31及び右型32が開くことを防止する固定加圧機構51と、この固定加圧機構51の中央に設けられ、パンチ43を下方に押圧するための押圧機構52とを備えている。なお、支持ブロック41と固定加圧機構51とは、ボルト等により一体化されている。
The pressurizing
このように構成されたプレス加工装置20では、次のようにして中空ラックバー10に平坦部11aを形成する。すなわち、凹部31a,32aに加工前の軸部11を挿入する。次に、プレス機構40を下降させ、支持ブロック41のテーパ面41a,41bを左型31及び右型32のテーパ面31b,32bにそれぞれ押し当てる。これにより、左型31及び右型32が閉じ、軸部11が位置決めされる。
In the
次に、所定の圧力で固定加圧機構51及び支持ブロック41を下降し、下方に押圧する。これにより、左型31及び右型32は強い力でチャックされる。
Next, the fixed
そして、押圧機構52を所定の圧力で下降させ、パンチ43を軸部11に押圧する。この動作を繰り返し、平坦部11aを形成し、所定の形状に達したところで加圧機構50を上方に移動し、押圧力を解除する。続いて、プレス機構40を上方に移動する。最後にイジェクトピン33を上方に押し上げることにより、左型31及び右型32を分離し、凹部31a,32aの形状が転写されるとともに、平坦部11aが形成された軸部11を取り出す。
Then, the
プレス加工装置20では、パンチ43が上方から加工力を与えるのに対し、左右に開く左型31及び右型32を用いているので、加工力は左型31及び右型32が開く方向に働くことになり、左型31及び右型32が破壊されることがない。したがって、割れや変形が発生しにくく、型寿命を向上させることができる。
In the
また、左型31及び右型32をプレス機構40の支持ブロック41を用いて上方から押圧することにより、左型31及び右型32が移動することがなく、加工精度を向上させることが可能となる。特に、テーパ面31b,32bの下端が凹部31a,32aの底部の下端の位置まで設けられているので、平面部11bの形状を精度よく形成することができる。
Further, by pressing the
図4は、平坦部11aに歯部12を形成する工程を示す断面図である。図4に示すように、軸部11を下型60に載置し、上型70を軸部11に被せる。下型60及び上型70は、内面形状がラックバーの完成品の外形形状と一致している。このとき、軸部11の左右には、平面部11bが形成されているので、上型70と下型60の隙間に軸部11の外周部を挟むことがない。次に、上型70側に歯部形成型71をセットする。軸部11の中空部にマンドレルを往復動させることで平坦部11aの内部からしごき加工を行い、平坦部11aに凸部を隆起させ、歯部形成型71に倣った歯部12を形成する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of forming the
歯部12が形成された後、焼入れ・焼戻し等の熱処理を行う。熱処理を行う際、図5に示すように、上下左右から治具80を当接させて拘束を行う。このとき、左右に平面部11cが形成されているので、治具80と面接触することにより、高精度に位置決めすることが可能となる。なお、治具80との接触する直線部分は少なくとも0.3mm以上あれば良い。
After the
上述したように、中空ラックバー10では、平面部11bが形成されていることにより、歯部形成工程における型への挿入性や熱処理時のチャックの精度を向上させることが可能となる。また、プレス加工装置20によれば、軸部11に平坦部11aを形成するためにパンチ43で押し付けた場合であっても、異形に変形したり、型が割れる等の不具合を防止することが可能となる。
As described above, in the
このような中空ラックバー10は、図6に示すラック&ピニオンギア300に用いられる。ラック&ピニオンギア300は、ケーシング301と、このケーシング301に軸受302を介して回転自在に取り付けられたピニオンギア303と、このピニオンギア303に対して直交する方向に移動自在に設けられた中空ラックバー10と、この中空ラックバー304の外壁面(角度範囲M)を摺動自在に支持するラックガイド305と、このラックガイド305をピニオンギア303側に押圧するスプリング306とを備えている。
Such a
前述した平面部11bは、ラックガイド305と平面接触する部分が形成されることになるため、ラックガイド305で押さえることができる。
Since the
なお、平面部11bの長さは、0.3mm以上10mm以下に形成されていることが好ましい。また、軸部11の直径δを基準にした場合、ラックガイド305に摺動される範囲をα°、平面部11bの長さをL、軸部11の直径をδ、平坦部11aに対向し、かつ、一対の平面部11bに挟まれ、ラックガイド305に摺動される範囲をα°としたとき、L≦δ×sin[(180°−α°)/2]の条件を満たすことが好ましい(図2参照)。
In addition, it is preferable that the length of the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。 The present invention is not limited to the above embodiment. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10…中空ラックバー、11…軸部、11a…平坦部(第1直線部分)、11b…平面部(第2直線部分)、11c…範囲、12…歯部、20…プレス加工装置、30…左右型、31b,32b…テーパ面、40…プレス機構、41…支持ブロック、41a,41b…テーパ面、43…パンチ、50…加圧機構、50…加圧機構、51…固定加圧機構、52…押圧機構、60…下型、70…上型、80…治具。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記歯部の軸方向に直交する断面の外周が、前記歯部が形成される第1直線部分と、
この直線部分の中央の角度位置を0°として、90°及び270°の角度位置を含む範囲に形成された一対の第2直線部分とを備えていることを特徴とするラックバー。 In the rack bar having the tooth portion meshed with the pinion gear in the shaft portion,
The outer periphery of the cross section orthogonal to the axial direction of the tooth portion, the first straight portion where the tooth portion is formed,
A rack bar comprising a pair of second linear portions formed in a range including 90 ° and 270 ° angular positions where the central angular position of the linear portion is 0 °.
水平方向に開くとともに、前記中空鋼管が挟持される左右型と、
前記左右型の上部に配置され、上方からの押圧力を前記左右型を閉める方向への押圧力に変換する圧力方向変換伝達部と、
前記左右型に挟持された前記中空ラックバーの上部に前記平坦部を形成するパンチと、
前記パンチを上下動させる押圧機構と、
この押圧機構と独立して上下動し、前記圧力方向変換伝達部を下方に押圧する固定加圧機構とを備えていることを特徴とするプレス加工装置。 In a press working apparatus for forming a flat portion on which a tooth portion is formed on a hollow rack bar having a tooth portion meshed with a pinion gear on a shaft portion,
While opening in the horizontal direction, the left and right molds that sandwich the hollow steel pipe,
A pressure direction conversion transmission unit that is disposed on the left and right molds and converts a pressing force from above into a pressing force in a direction to close the left and right molds;
A punch for forming the flat portion on top of the hollow rack bar sandwiched between the left and right molds;
A pressing mechanism for moving the punch up and down;
A press working apparatus, comprising: a fixed pressurizing mechanism that moves up and down independently of the pressing mechanism and presses the pressure direction conversion transmission portion downward.
前記中空鋼管を歯部形成型を内面に有する型内に収容して歯部形成型を平坦部に接触させ、
マンドレルを中空鋼管の内部に押込むことにより平坦部にされた部分の内面を順次しごき加工をして前記歯部形成型に従って歯部を形成する中空ラックバーの製造方法において、
前記中空鋼管の前記歯部の軸方向に直交する断面の外周が、前記歯部が形成される第1直線部分を有する平坦部と、
この直線部分の中央の角度位置を0°として、90°及び270°の角度位置を含む範囲に形成された第2直線部分を有する平面部とを備えていることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。 Press a part of the length of the hollow steel pipe to make a part of the outer circumference a flat part,
The hollow steel pipe is accommodated in a mold having a tooth part forming mold on the inner surface, and the tooth part forming mold is brought into contact with the flat part,
In the manufacturing method of the hollow rack bar, in which a mandrel is pushed into the hollow steel pipe and the inner surface of the flat portion is sequentially ironed to form a tooth portion according to the tooth portion forming mold,
The outer periphery of the cross section perpendicular to the axial direction of the tooth portion of the hollow steel pipe has a flat portion having a first straight portion where the tooth portion is formed, and
A hollow rack bar comprising a plane portion having a second linear portion formed in a range including 90 ° and 270 ° angular positions, where the central angular position of the linear portion is 0 °. Production method.
左右型によって水平方向から前記中空鋼管を挟持し、
前記左右型の上方からの押圧力を前記左右型を閉める方向への押圧力に変換し、
前記左右型に挟持された前記中空鋼管の上部に前記平坦部を形成することを特徴とする中空ラックバーの製造方法。 In the method of manufacturing a hollow rack bar for forming a flat portion on which the tooth portion is formed in a hollow steel pipe having a tooth portion meshed with the pinion gear in the shaft portion,
Hold the hollow steel pipe from the horizontal direction by the left and right molds,
The pressing force from above the left and right molds is converted into a pressing force in a direction to close the left and right molds,
A method for producing a hollow rack bar, wherein the flat portion is formed on an upper portion of the hollow steel pipe sandwiched between the left and right molds.
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