JP2020062662A - Rack bar manufacturing apparatus - Google Patents

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Abstract

To improve durability of a rack bar manufacturing apparatus and achieve miniaturization thereof.SOLUTION: A rack bar manufacturing apparatus 100 is provided for forming a flat-crushing part in a hollow shaft material of a rack bar. The manufacturing apparatus includes: a flat-crushing punch 101 pressed on an outer circumferential surface of a shaft material 2; a pair of metal molds 110, 111 being openable in the pushing direction of the flat-crushing punch to the shaft material and in the vertical direction, and holding the outer circumference of the shaft material 2 over the length being more than a machining range of the flat-crushing punch; a cam having a pair of engagement parts 122 sandwiching the pair of metal molds 110, 111, and making the pair of engagement parts engage with the pair of metal molds by being pressurized in the pushing direction of the flat-crushing punch to the shaft material, and closing the pair of metal molds; and an annular holder 104 having a fitting hole 130 where the cam fits therein. The cam is divided into two parts of a first cam block 120 and a second cam block 121 at the border of a butt surface of the pair of metal molds. The first cam block and the second cam block present a pillar shape while being combined with each other.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ラックバーの製造装置に関する。   The present invention relates to a rack bar manufacturing apparatus.

ラックアンドピニオン式ステアリング装置等に用いられるラックバーとして、例えば中実の軸材にラックが形成された、いわゆる中実ラックバーが知られている。また、中空の軸材にラックが形成され、軽量化が図られた、いわゆる中空ラックバーも知られている。   As a rack bar used in a rack and pinion type steering device or the like, for example, a so-called solid rack bar in which a rack is formed on a solid shaft material is known. There is also known a so-called hollow rack bar in which a rack is formed on a hollow shaft member to reduce the weight.

中空ラックバーは、例えば次のようにして製造される。まず、中空の軸材に平潰しパンチが押し付けられることにより、中空の軸材の外周面に平潰し部が形成される。次に、ラック歯型が平潰し部の平坦な外面に押し付けられた状態で平潰し部の内部に芯金が圧入され、圧入される芯金が次第に大きなものとされて芯金の圧入が繰り返されることにより、ラックが平潰し部の外面に形成される。そして、ラックの硬度を高めるため、ラックの焼入れが行われる。   The hollow rack bar is manufactured as follows, for example. First, the flattening punch is pressed against the hollow shaft member to form a flattened portion on the outer peripheral surface of the hollow shaft member. Next, with the rack tooth mold being pressed against the flat outer surface of the flattened part, the core metal is press-fitted inside the flattened part, and the core metal to be press-fitted is gradually increased, and the press-fitting of the cored bar is repeated. As a result, the rack is formed on the outer surface of the flattened portion. Then, in order to increase the hardness of the rack, the rack is quenched.

特許文献１に記載されたプレス加工装置は、中空ラックバーの素材となる中空の軸材の外周面に平潰し部を形成するものである。このプレス加工装置は、水平方向に開閉される左右型と、左右型によって挟持された軸材の上部に押し付けられる平潰しパンチと、下方に向けて押圧されることによって左右型を閉じるように構成された支持ブロックとを備える。   The press working apparatus described in Patent Document 1 forms a flattened portion on the outer peripheral surface of a hollow shaft material that is a material of a hollow rack bar. This press working device is configured such that the left and right dies that are opened and closed horizontally, the flat crushing punch that is pressed against the upper part of the shaft material held by the left and right dies, and the left and right dies are closed by being pressed downward. And a support block that is formed.

支持ブロックの下面には、左右型を収容する凹部が設けられており、凹部の左右の側面及び凹部の側面に対向する左右型の側面には、互いに係合するテーパ面が設けられている。支持ブロックに加えられる下方に向けた押圧力は、凹部のテーパ面と左右型のテーパ面との係合により、左右型を閉じる水平方向の押圧力に変換される。そして、変換された水平方向の押圧力により、左右型は閉じられ且つ閉状態に保持される。   The lower surface of the support block is provided with recesses for accommodating the left and right dies, and the left and right side surfaces of the recess and the side surfaces of the left and right dies opposed to the side surfaces of the recesses are provided with tapered surfaces that engage with each other. The downward pressing force applied to the support block is converted into a horizontal pressing force for closing the left and right dies by the engagement between the tapered surface of the recess and the tapered surfaces of the left and right dies. The left and right dies are closed and held in the closed state by the converted horizontal pressing force.

特開２００９−２６２６９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-262694

特許文献１に記載されたプレス加工装置では、支持ブロックの押し下げに応じて左右型を閉じるためのテーパ面が、支持ブロックの凹部及び凹部に収容される左右型に設けられている。このため、上下方向に垂直な断面において、凹部及び左右型は矩形状に形成されている。平潰しパンチが中空の軸材の上部に押し付けられた際に、軸材を挟持する左右型を開く水平方向の力が左右型に作用し、この力は支持ブロックによって受け止められる。ここで、凹部の断面形状が矩形状であると、例えば凹部の四隅に応力集中が生じ、支持ブロックが破断する虞がある。凹部を囲む枠部の厚みを大きくすることによって支持ブロックの破断は抑制し得るが、支持ブロックの重量が増大し、支持ブロックの昇降に必要な設備の大型化が懸念される。   In the press working apparatus described in Patent Document 1, a tapered surface for closing the left and right dies in response to the pressing of the support block is provided in the recess of the support block and the left and right dies housed in the recess. Therefore, the recess and the left and right dies are formed in a rectangular shape in a cross section perpendicular to the vertical direction. When the flattening punch is pressed against the upper part of the hollow shaft member, a horizontal force for opening the left and right molds for holding the shaft member acts on the left and right molds, and this force is received by the support block. Here, if the recess has a rectangular cross-sectional shape, stress concentration may occur at the four corners of the recess, and the support block may be broken. Although the breakage of the support block can be suppressed by increasing the thickness of the frame portion surrounding the recess, the weight of the support block increases, and there is a concern that the equipment required for raising and lowering the support block will be large.

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、ラックバーの製造装置の耐久性の向上及び小型化を図ることを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rack bar manufacturing apparatus with improved durability and reduced size.

本発明の一態様のラックバーの製造装置は、中空の軸材に設けられた平潰し部にラックが形成されてなるラックバーの前記軸材に前記平潰し部を形成する製造装置であって、前記軸材の外周面に押し付けられる平潰しパンチと、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向と垂直な方向に開閉可能であり、前記平潰しパンチの加工範囲以上の長さに亘って前記軸材の外周を保持する一対の金型と、前記一対の金型の開閉方向に前記一対の金型を挟む一対の係合部を有し、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に加圧されることにより、前記一対の係合部を前記一対の金型に係合させ、前記一対の金型を閉じるカムと、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に前記カムが嵌合する嵌合孔を有する環状のホルダと、を備え、前記カムは、前記一対の金型の突合せ面を境にして、第１カムブロックと第２カムブロックとに二分されており、前記第１カムブロック及び前記第２カムブロックは、互いに組み合わされた状態で円柱状を呈する。   A rack bar manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for forming the flattened portion on the shaft member of a rack bar in which a rack is formed on a flattened portion provided on a hollow shaft member. , A flattening punch pressed against the outer peripheral surface of the shaft member, and can be opened and closed in a direction perpendicular to the pressing direction of the flattening punch with respect to the shaft member, over a length equal to or more than the processing range of the flattening punch. A pair of molds for holding the outer circumference of the shaft member, and a pair of engaging portions sandwiching the pair of molds in the opening / closing direction of the pair of molds, and the pressing direction of the flattening punch against the shaft member. Are pressed to engage the pair of engaging portions with the pair of molds to close the pair of molds, and the cams in the pressing direction of the flattening punch against the shaft member. An annular holder with a fitting hole that fits The cam is divided into a first cam block and a second cam block with the abutting surface of the pair of molds as a boundary, and the first cam block and the second cam block are separated from each other. It has a cylindrical shape when combined.

本発明によれば、ラックバーの製造装置の耐久性の向上及び小型化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the durability and reduce the size of the rack bar manufacturing apparatus.

本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a rack bar for explaining the embodiment of the present invention. 図１のラックバーの製造における予備成形工程の模式図である。It is a schematic diagram of the preforming process in manufacture of the rack bar of FIG. 図１のラックバーの製造における歯成形工程の模式図である。It is a schematic diagram of the tooth forming process in manufacture of the rack bar of FIG. 図２の予備成形工程を行う製造装置の平面図である。It is a top view of the manufacturing apparatus which performs the preforming process of FIG. 図４の製造装置のＶ−Ｖ線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the manufacturing apparatus of FIG. 4. 図４の製造装置の各部に作用する力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the force which acts on each part of the manufacturing apparatus of FIG. 図４の製造装置の各部に作用する力を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the force which acts on each part of the manufacturing apparatus of FIG. 図４の製造装置の変形例の断面図である。It is sectional drawing of the modification of the manufacturing apparatus of FIG. 図８の製造装置を用いて製造されたラックバーの断面図である。It is sectional drawing of the rack bar manufactured using the manufacturing apparatus of FIG. 図９のラックバーを用いたステアリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the steering apparatus which used the rack bar of FIG.

図１は、本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの一例を示す。   FIG. 1 shows an example of a rack bar for explaining an embodiment of the present invention.

図１に示すラックバー１は、断面円形状の中空の軸材２からなる、いわゆる中空ラックバーである。軸材２にはラック３が形成されている。ラック３が形成されている区間（以下、ラック形成区間という）の断面形状は非円形状であり、ラック形成区間から外れた区間の断面形状は円形状である。中空ラックバー１は、例えば次のようにして製造される。   The rack bar 1 shown in FIG. 1 is a so-called hollow rack bar composed of a hollow shaft member 2 having a circular cross section. A rack 3 is formed on the shaft member 2. A section in which the rack 3 is formed (hereinafter referred to as a rack formation section) has a non-circular cross-sectional shape, and a section deviating from the rack formation section has a circular shape. The hollow rack bar 1 is manufactured as follows, for example.

図２及び図３は、中空ラックバー１の製造工程の概略を示す。   2 and 3 schematically show the manufacturing process of the hollow rack bar 1.

素材である軸材２は、例えばＪＩＳ−Ｓ４５Ｃ等の鋼からなる断面円形状の中空の軸材であり、軸材２の軸方向の両端は開口している。軸材２には、典型的には、成形性及び防食性を高める燐酸亜鉛皮膜処理等が施される。   The shaft member 2 which is a material is a hollow shaft member having a circular cross section made of steel such as JIS-S45C, and both ends of the shaft member 2 in the axial direction are open. The shaft material 2 is typically subjected to a zinc phosphate coating treatment or the like that improves moldability and corrosion resistance.

＜予備成形工程＞
図２に示すように、軸材２の外周面に、軸材２の軸方向に延びる平潰し部４が形成される。この平潰し部４の平坦な外面には、図３に示す歯成形工程によってラック３が形成される。平潰し部４は、軸材２の外周面がラック３の歯底高さ付近まで平坦状に押し潰されることによって形成される。 <Preforming process>
As shown in FIG. 2, a flattened portion 4 extending in the axial direction of the shaft member 2 is formed on the outer peripheral surface of the shaft member 2. The rack 3 is formed on the flat outer surface of the flattened portion 4 by the tooth forming step shown in FIG. The flattened portion 4 is formed by flattening the outer peripheral surface of the shaft member 2 up to the vicinity of the root height of the rack 3.

＜歯成形工程＞
次に、図３に示すように、軸材２の平潰し部４の平坦な外面に、ラック３が形成される。ラック３を形成する歯成形装置１０は、歯成形用金型１１と、複数の芯金１２と、複数の芯金１２を保持する芯金ホルダ１３と、第１の芯金押棒１４と、第２の芯金押棒１５とを備える。 <Tooth forming process>
Next, as shown in FIG. 3, the rack 3 is formed on the flat outer surface of the flattened portion 4 of the shaft member 2. A tooth forming apparatus 10 that forms a rack 3 includes a tooth forming die 11, a plurality of cored bars 12, a cored bar holder 13 that holds the plurality of cored bars 12, a first cored bar push rod 14, and a first cored bar push bar 14. 2 core metal push rods 15 are provided.

歯成形用金型１１は、図示しない型締め機構によって上下方向に開閉される上型１６と下型１７とを有する。上型１６と下型１７とは、軸材２を上下方向に挟み、軸材２の外周を保持する。上型１６にはラック歯型１８が取外し可能に装着されており、ラック歯型１８は平潰し部４の略平坦な外面に当接した状態で固定される。平潰し部４の外面に接するラック歯型１８の成形面１８ａには、ラック３を成形する複数の歯溝が設けられている。   The tooth forming die 11 has an upper die 16 and a lower die 17 which are opened and closed in the vertical direction by a die clamping mechanism (not shown). The upper die 16 and the lower die 17 sandwich the shaft member 2 in the vertical direction and hold the outer periphery of the shaft member 2. A rack tooth mold 18 is detachably attached to the upper mold 16, and the rack tooth mold 18 is fixed in a state of being in contact with the substantially flat outer surface of the flattened portion 4. A plurality of tooth grooves for molding the rack 3 are provided on the molding surface 18 a of the rack tooth mold 18 that is in contact with the outer surface of the flattened portion 4.

芯金ホルダ１３に保持されている複数の芯金１２のうち一つの芯金１２が、軸材２の軸方向一端側の第１の開口５から軸材２に挿入され、第１の芯金押棒１４によって平潰し部４の内部に圧入される。そして、圧入された芯金１２は、軸材２の軸方向他端側の第２の開口６から軸材２に挿入される第２の芯金押棒１５によって押し戻され、軸材２から排出される。   One core bar 12 of the plurality of core bars 12 held by the core bar holder 13 is inserted into the shaft bar 2 from the first opening 5 on the one axial end side of the shaft bar 2, and the first core bar It is pressed into the flattened portion 4 by the push rod 14. Then, the press-fitted core metal 12 is pushed back by the second core metal push rod 15 inserted into the shaft member 2 from the second opening 6 on the other end side in the axial direction of the shaft member 2, and is discharged from the shaft member 2. It

芯金１２が平潰し部４の全長に亘って往復移動される過程で、平潰し部４の材料が芯金１２によってしごかれ、ラック歯型１８に向けて塑性流動する。芯金１２が次第に大きなものに替えられ、芯金１２の圧入が繰り返されることにより、平潰し部４の材料がラック歯型１８の成形面１８ａの歯溝に次第に食い込み、成形面１８ａの形状が平潰し部４に転写され、平潰し部４にラック３が形成される。   In the process in which the cored bar 12 is reciprocally moved over the entire length of the flattened part 4, the material of the flattened part 4 is squeezed by the cored bar 12 and plastically flows toward the rack tooth mold 18. The core metal 12 is gradually replaced with a larger one, and the press-fitting of the core metal 12 is repeated, so that the material of the flattening part 4 gradually bites into the tooth groove of the molding surface 18a of the rack tooth mold 18, and the shape of the molding surface 18a is The rack 3 is transferred to the flattened portion 4 and the rack 3 is formed on the flattened portion 4.

ラック３が形成された軸材２は、必要に応じて、歯の成形に伴う曲りの矯正、外周面の研削が施され、そして、ラック３の硬度を高めるために焼入が施される。焼入の際の加熱は、例えば高周波誘導加熱によって行うことができるが、高周波誘導加熱に限定されない。また、焼入の際の加熱範囲は、ラック形成区間を含む限りにおいて特に限定されず、ラック形成区間だけでもよいし、軸材２の全長でもよい。また、焼入の際には、好ましくは、ラック形成区間が上下方向及び左右方向から拘束され、焼入に起因する軸材２の曲がりが抑制される。   The shaft member 2 on which the rack 3 is formed is, if necessary, subjected to straightening of bending due to molding of teeth, grinding of the outer peripheral surface, and quenching for increasing the hardness of the rack 3. The heating at the time of quenching can be performed by, for example, high frequency induction heating, but is not limited to high frequency induction heating. The heating range during quenching is not particularly limited as long as it includes the rack forming section, and may be only the rack forming section or the entire length of the shaft member 2. Further, at the time of quenching, preferably, the rack forming section is constrained from the vertical direction and the lateral direction, so that the bending of the shaft member 2 due to the quenching is suppressed.

図４及び図５は、図２に示した予備成形工程を行うラックバーの製造装置の一例を示す。   4 and 5 show an example of a rack bar manufacturing apparatus for performing the preforming step shown in FIG.

製造装置１００は、平潰しパンチ１０１と、予備成形用金型１０２と、カム１０３と、ホルダ１０４と、加圧機構１０５とを備える。   The manufacturing apparatus 100 includes a flattening punch 101, a preforming die 102, a cam 103, a holder 104, and a pressing mechanism 105.

平潰しパンチ１０１は、加圧機構１０５によって軸材２に押し付けられ、軸材２の外周面に平潰し部４を形成する。本例では、水平に配置される軸材２の上方から軸材２に押し付けられる。   The flattening punch 101 is pressed against the shaft member 2 by the pressing mechanism 105 to form the flattening portion 4 on the outer peripheral surface of the shaft member 2. In this example, the shaft member 2 is pressed against the shaft member 2 from above the horizontally arranged shaft member 2.

予備成形用金型１０２は、対をなす第１金型１１０及び第２金型１１１を有し、第１金型１１０及び第２金型１１１は、軸材２に対する平潰しパンチ１０１の押し付け方向と垂直な方向に開閉される。本例では、水平に配置された軸材２に対して、平潰しパンチ１０１が軸材２の上方から軸材２に押し付けられており、軸材２の軸方向を前後方向として、第１金型１１０及び第２金型１１１は、上下方向及び前後方向に垂直な左右方向に開閉される。第１金型１１０及び第２金型１１１の下方にはイジェクトピン１１２が配置されている。イジェクトピン１１２は、突き合わされた第１金型１１０と第２金型１１１との間に差し込まれ、第１金型１１０と第２金型１１１とを分離させる。   The preforming die 102 has a pair of a first die 110 and a second die 111, and the first die 110 and the second die 111 are in the pressing direction of the flattening punch 101 against the shaft member 2. It is opened and closed in the vertical direction. In this example, the flattening punch 101 is pressed against the shaft member 2 from above the shaft member 2 with respect to the shaft member 2 arranged horizontally, and the axial direction of the shaft member 2 is defined as the front-back direction. The mold 110 and the second mold 111 are opened and closed in the left-right direction that is perpendicular to the vertical direction and the front-back direction. An eject pin 112 is arranged below the first mold 110 and the second mold 111. The eject pin 112 is inserted between the first die 110 and the second die 111 which are butted to separate the first die 110 and the second die 111 from each other.

第１金型１１０及び第２金型１１１それぞれの突合せ面には、突合せ面を前後方向に横断する断面半円形状の保持溝１１３が形成されている。これらの保持溝１１３は、第１金型１１０及び第２金型１１１が閉じられた際に互いに組み合され、平潰しパンチ１０１の加工範囲以上の長さに亘って軸材２を収容する円筒状の成形空間を形成し、この成形空間に収容した軸材２の外周を保持する。また、第１金型１１０及び第２金型１１１それぞれの突合せ面には、第１金型１１０及び第２金型１１１それぞれの上面から保持溝１１３に達する連通溝１１４が形成さている。平潰しパンチ１０１は、第１金型１１０及び第２金型１１１それぞれの連通溝１１４が組み合わされてなる連通孔を通して、上記成形空間に収容された軸材２の外周面に押し付けられる。   A holding groove 113 having a semicircular cross section that crosses the abutting surface in the front-rear direction is formed on the abutting surface of each of the first die 110 and the second die 111. These holding grooves 113 are combined with each other when the first die 110 and the second die 111 are closed, and are cylinders for accommodating the shaft member 2 over a length not less than the processing range of the flattening punch 101. Forming space is formed, and the outer periphery of the shaft member 2 accommodated in this forming space is held. Further, a communication groove 114 reaching the holding groove 113 from the upper surface of each of the first mold 110 and the second mold 111 is formed on the abutting surface of each of the first mold 110 and the second mold 111. The flattening punch 101 is pressed against the outer peripheral surface of the shaft member 2 housed in the molding space through a communication hole formed by combining the communication grooves 114 of the first mold 110 and the second mold 111.

第１金型１１０の突合せ面とは反対側の外側面には、上下方向に傾斜した傾斜面１１５が設けられており、傾斜面１１５は、第１金型１１０の上面から少なくとも保持溝１１３の下端の位置まで延びている。第２金型１１１の外側面にも、同様の傾斜面１１６が設けられている。   An inclined surface 115 that is inclined in the up-down direction is provided on the outer surface of the first mold 110 on the opposite side to the abutting surface, and the inclined surface 115 extends from the upper surface of the first mold 110 to at least the holding groove 113. It extends to the lower end position. A similar inclined surface 116 is also provided on the outer side surface of the second mold 111.

カム１０３は、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を有する。第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１は、第１金型１１０及び第２金型１１１の開閉方向に第１金型１１０及び第２金型１１１を挟んで、互いに対向して配置されている。カム１０３は、全体として略円柱状を呈し、第１カムブロック１２０及び第２カムブロックは、第１金型１１０及び第２金型１１１の突合せ面を境にして円柱を二分してなる半円柱状に形成されている。   The cam 103 has a first cam block 120 and a second cam block 121. The first cam block 120 and the second cam block 121 are arranged to face each other with the first mold 110 and the second mold 111 sandwiched in the opening and closing direction of the first mold 110 and the second mold 111. There is. The cam 103 has a substantially columnar shape as a whole, and the first cam block 120 and the second cam block are semicircles formed by dividing the cylinder into two parts with the abutting surfaces of the first mold 110 and the second mold 111 as boundaries. It has a columnar shape.

第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１それぞれの対向面には、凹部（係合部）１２２が形成されている。第１カムブロック１２０の凹部１２２には、第１金型１１０が収容されており、第１金型１１０の傾斜面１１５に摺接する傾斜面１２３が設けられている。第２カムブロック１２１の凹部１２２には、第２金型１１１が収容されており、第２金型１１１の傾斜面１１６に摺接する傾斜面１２４が設けられている。   Recesses (engagement portions) 122 are formed on the respective facing surfaces of the first cam block 120 and the second cam block 121. The first die 110 is housed in the recess 122 of the first cam block 120, and an inclined surface 123 that is in sliding contact with the inclined surface 115 of the first die 110 is provided. The second mold 111 is housed in the recess 122 of the second cam block 121, and an inclined surface 124 that is in sliding contact with the inclined surface 116 of the second mold 111 is provided.

ホルダ１０４は、直方体状のブロックからなり、このブロックを上下方向に貫通する断面円形状の嵌合孔１３０を有する。ホルダ１０４は、嵌合孔１３０の外周を囲む環状に形成されている。第１金型１１０及び第２金型１１１は、嵌合孔１３０の中央に配置されており、第１カムブロック１２０は、第１金型１１０と嵌合孔１３０の内周面との間に配置され、第２カムブロック１２１は、第２金型１１１と嵌合孔１３０の内周面との間に配置されている。第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１は、上下方向に移動可能に嵌合孔１３０に嵌合している。なお、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１並びにホルダ１０４には、第１金型１１０及び第２金型１１１によって形成される上記成形空間に通じる挿入孔１３１が形成されている。   The holder 104 is composed of a rectangular parallelepiped block, and has a fitting hole 130 having a circular cross section that penetrates the block in the vertical direction. The holder 104 is formed in an annular shape surrounding the outer periphery of the fitting hole 130. The first mold 110 and the second mold 111 are arranged in the center of the fitting hole 130, and the first cam block 120 is provided between the first mold 110 and the inner peripheral surface of the fitting hole 130. The second cam block 121 is disposed between the second die 111 and the inner peripheral surface of the fitting hole 130. The first cam block 120 and the second cam block 121 are fitted in the fitting hole 130 so as to be vertically movable. The first cam block 120, the second cam block 121, and the holder 104 are each provided with an insertion hole 131 that communicates with the molding space formed by the first mold 110 and the second mold 111.

第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１は、平潰しパンチ１０１とは独立に、加圧機構１０５によって押し下げられる。第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１が押し下げられることにより、第１カムブロック１２０の傾斜面１２３と第１金型１１０の傾斜面１１５とが係合し、第２カムブロック１２１の傾斜面１２４と第２金型１１１の傾斜面１１６とが係合する。これらの傾斜面の係合により、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１に作用する下方に向けた押圧力は、左右方向の押圧力に変換されて第１金型１１０及び第２金型１１１に作用する。これにより、第１金型１１０と第２金型１１１とが閉じられ、且つ閉じられた状態で強固に保持される。   The first cam block 120 and the second cam block 121 are pushed down by the pressure mechanism 105 independently of the flattening punch 101. By pushing down the first cam block 120 and the second cam block 121, the inclined surface 123 of the first cam block 120 and the inclined surface 115 of the first mold 110 are engaged with each other, and the inclined surface of the second cam block 121. 124 and the inclined surface 116 of the second mold 111 engage with each other. Due to the engagement of these inclined surfaces, the downward pressing force acting on the first cam block 120 and the second cam block 121 is converted into a lateral pressing force, and the first mold 110 and the second mold 110 are pressed. Act on 111. As a result, the first die 110 and the second die 111 are closed and firmly held in the closed state.

予備成形工程では、まず、平潰しパンチ１０１と、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１とが加圧機構１０５によって持ち上げられ、第１金型１１０及び第２金型１１１が開かれている状態で、軸材２が、挿入孔１３１を通じ、第１金型１１０の保持溝１１３と第２金型１１１の保持溝１１３との間の所定位置に配置される。次に、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１が押し下げられ、第１金型１１０及び第２金型１１１が閉じられる。そして、平潰しパンチ１０１が押し下げられ、軸材２の外周面に押し付けられる。これにより、軸材２の外周面に平潰し部４が形成される。   In the preforming step, first, the flattening punch 101, the first cam block 120 and the second cam block 121 are lifted by the pressing mechanism 105, and the first die 110 and the second die 111 are opened. In this state, the shaft member 2 is arranged at a predetermined position between the holding groove 113 of the first die 110 and the holding groove 113 of the second die 111 through the insertion hole 131. Next, the first cam block 120 and the second cam block 121 are pushed down, and the first die 110 and the second die 111 are closed. Then, the flattening punch 101 is pushed down and pressed against the outer peripheral surface of the shaft member 2. As a result, the flattened portion 4 is formed on the outer peripheral surface of the shaft member 2.

図６及び図７は、予備成形工程において製造装置１００の各部に作用する力を模式的に示す。   6 and 7 schematically show the forces that act on each part of the manufacturing apparatus 100 in the preforming step.

平潰しパンチ１０１が軸材２に押し付けられた際に、軸材２を保持する第１金型１１０及び第２金型１１１には、第１金型１１０及び第２金型１１１を開く左右方向の力Ｆ１が作用する。この力Ｆ１は、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１に負荷されるが、第１カムブロック１２０の傾斜面１２３と第１金型１１０の傾斜面１１５との係合及び第２カムブロック１２１の傾斜面１２４と第２金型１１１の傾斜面１１６との係合により、上下方向の力Ｆ２と、左右方向の力Ｆ３とに分解される。このうち、上下方向の力Ｆ２は、加圧機構１０５によって受け止められる。   When the flattening punch 101 is pressed against the shaft member 2, the first mold 110 and the second mold 111 that hold the shaft member 2 have a left-right direction in which the first mold 110 and the second mold 111 are opened. Force F1 of is applied. This force F1 is applied to the first cam block 120 and the second cam block 121, and the engagement between the inclined surface 123 of the first cam block 120 and the inclined surface 115 of the first die 110 and the second cam block. Due to the engagement between the inclined surface 124 of 121 and the inclined surface 116 of the second mold 111, the force F2 in the vertical direction and the force F3 in the horizontal direction are decomposed. Of these, the vertical force F2 is received by the pressing mechanism 105.

左右方向の力Ｆ３は、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を左右方向に押し広げるように第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１に作用し、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を介してホルダ１０４に伝わり、ホルダ１０４によって受け止められる。ここで、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１は、そもそも左右方向に分離されているので、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１が力Ｆ３に起因して破断することはない。そして、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１が半円柱状に形成されていることから、左右方向の力Ｆ３は、放射状に分散された力Ｆ４となってホルダ１０４に作用する。これにより、力Ｆ３に起因してホルダ１０４が破断することを抑制でき、製造装置１００の耐久性を高められる。   The force F3 in the left-right direction acts on the first cam block 120 and the second cam block 121 so as to spread the first cam block 120 and the second cam block 121 in the left-right direction, and the first cam block 120 and the second cam block 121. It is transmitted to the holder 104 via the block 121 and is received by the holder 104. Here, since the first cam block 120 and the second cam block 121 are originally separated in the left-right direction, the first cam block 120 and the second cam block 121 do not break due to the force F3. Since the first cam block 120 and the second cam block 121 are formed in a semi-cylindrical shape, the lateral force F3 acts on the holder 104 as a radially dispersed force F4. Thereby, the holder 104 can be prevented from breaking due to the force F3, and the durability of the manufacturing apparatus 100 can be improved.

また、左右方向の力Ｆ３を受け止めるホルダ１０４は、予備成形工程を通して固定されており、力Ｆ３に起因して破断することがない第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１は、ホルダ１０４に比べて小型化できる。したがって、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を昇降させる加圧機構１０５も小型化できる。これにより、製造装置１００を小型化できる。   Further, the holder 104 that receives the force F3 in the left-right direction is fixed through the preforming process, and the first cam block 120 and the second cam block 121 that are not broken due to the force F3 are different from the holder 104. Can be miniaturized. Therefore, the pressurizing mechanism 105 that moves up and down the first cam block 120 and the second cam block 121 can also be downsized. Thereby, the manufacturing apparatus 100 can be downsized.

好ましくは、第１金型１１０及び第２金型１１１を形成している材料の硬度をＡとし、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を形成している材料の硬度をＢとし、ホルダ１０４を形成している材料の硬度をＣとして、Ａ≧Ｂ≧Ｃである。例えば、第１金型１１０及び第２金型１１１の材料は、ロックウェル硬さ５８〜６２ＨＲＣの冷間工具鋼とし、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１の材料は、ロックウェル硬さ５４〜５８ＨＲＣの冷間工具鋼とし、ホルダ１０４の材料は、ロックウェル硬さ４８〜５４ＨＲＣの熱間工具鋼とすることができる。なお、各材料のロックウェル硬さは、ＪＩＳ２２４５：２０１６に規定されるロックウェル硬さ試験によって測定される値とする。   Preferably, the hardness of the material forming the first mold 110 and the second mold 111 is A, the hardness of the material forming the first cam block 120 and the second cam block 121 is B, and the holder A ≧ B ≧ C, where C is the hardness of the material forming 104. For example, the material of the first mold 110 and the second mold 111 is cold tool steel having Rockwell hardness of 58 to 62 HRC, and the material of the first cam block 120 and the second cam block 121 is Rockwell hardness. 54-58 HRC cold tool steel and the material of the holder 104 may be Rockwell hardness 48-54 HRC hot tool steel. The Rockwell hardness of each material is a value measured by the Rockwell hardness test specified in JIS2245: 2016.

一般に、鋼の硬度と靱性とはトレードオフであり、硬度が高いほど靱性は低い。第１金型１１０及び第２金型１１１を形成している材料の靱性をａとし、第１カムブロック１２０及び第２カムブロック１２１を形成している材料の靱性をｂとし、ホルダ１０４を形成している材料の靱性をｃとして、上記硬度の関係式Ａ≧Ｂ≧Ｃを靱性の関係式に変換すればａ≦ｂ≦ｃとなる。第１金型１１０及び第２金型１１１の材料を相対的に高硬度とすることにより、軸材２と接する第１金型１１０及び第２金型１１１の摩耗を抑制でき、ホルダ１０４の材料を相対的に高靱性とすることにより、左右方向の力Ｆ３を受け止めるホルダ１０４の破断を抑制でき、製造装置１００の耐久性を一層高められる。   Generally, there is a trade-off between hardness and toughness of steel, and the higher the hardness, the lower the toughness. The toughness of the material forming the first die 110 and the second die 111 is a, the toughness of the material forming the first cam block 120 and the second cam block 121 is b, and the holder 104 is formed. If the toughness of the material being used is c and the above relational expression of hardness A ≧ B ≧ C is converted into the relational expression of toughness, a ≦ b ≦ c. By making the materials of the first mold 110 and the second mold 111 relatively high in hardness, it is possible to suppress the wear of the first mold 110 and the second mold 111 that are in contact with the shaft member 2, and the material of the holder 104. Is relatively tough, the breakage of the holder 104 that receives the force F3 in the left-right direction can be suppressed, and the durability of the manufacturing apparatus 100 can be further enhanced.

図８は、製造装置１００の変形例を示す。   FIG. 8 shows a modification of the manufacturing apparatus 100.

図８に示す例では、第１金型１１０及び第２金型１１１それぞれの断面半円形状の保持溝１１３の底に、平面部１１７が設けられている。この平面部１１７は、平潰しパンチ１０１の加工範囲以上の長さ亘って延びている。   In the example shown in FIG. 8, a plane portion 117 is provided at the bottom of the holding groove 113 having a semicircular cross section in each of the first die 110 and the second die 111. The flat surface 117 extends over a length equal to or larger than the processing range of the flattening punch 101.

図９は、図８に示した製造装置１００を用いて製造された中空ラックバー１のラック形成区間の断面形状を示し、平面部１１７によって成形された平面部７が、ラック３の左右両側に形成されている。   FIG. 9 shows a cross-sectional shape of the rack forming section of the hollow rack bar 1 manufactured by using the manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 8, and the flat surface portion 7 formed by the flat surface portion 117 is formed on both left and right sides of the rack 3. Has been formed.

図１０は、図９の中空ラックバー１を用いたステアリング装置の一例を示し、ステアリング装置２００は、中空ラックバー１を軸方向に移動自在に支持するケーシング２０１と、中空ラックバー１のラック３と噛み合うピニオンギア２０２と、ピニオンギア２０２との間に中空ラックバー１を挟み、中空ラックバー１を摺動自在に支持するラックガイド２０３と、ラックガイド２０３を中空ラックバー１に向けて押圧するスプリング２０４とを備える。   FIG. 10 shows an example of a steering device using the hollow rack bar 1 of FIG. 9, and a steering device 200 includes a casing 201 for movably supporting the hollow rack bar 1 in an axial direction, and a rack 3 of the hollow rack bar 1. A pinion gear 202 that meshes with the pinion gear 202, and a rack guide 203 that holds the hollow rack bar 1 between the pinion gear 202 and slidably supports the hollow rack bar 1, and presses the rack guide 203 toward the hollow rack bar 1. And a spring 204.

中空ラックバー１の平面部７は、ラックガイド２０３と平面接触する部分を形成することになるので、ラックガイド２０３による中空ラックバー１の支持が安定する。   Since the flat surface portion 7 of the hollow rack bar 1 forms a portion that comes into planar contact with the rack guide 203, the support of the hollow rack bar 1 by the rack guide 203 is stable.

平面部７の幅Ｗ及び平面部７を成形する保持溝１１３の平面部１１７の幅Ｗは、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、中空ラックバー１の外径Ｄを基準とした場合、ラック３とは反対側で左右の平面部７の間に挟まれる円弧面部の中心角度をα°として、幅Ｗは、下式を満たすことが好ましい。
Ｗ≦Ｄ×ｓｉｎ［（１８０°−α°）／２］ The width W of the flat surface portion 7 and the width W of the flat surface portion 117 of the holding groove 113 for molding the flat surface portion 7 are preferably 0.3 mm or more and 10 mm or less. Further, when the outer diameter D of the hollow rack bar 1 is used as a reference, the central angle of the arcuate surface portion sandwiched between the left and right flat surface portions 7 on the side opposite to the rack 3 is α °, and the width W is expressed by the following equation. It is preferable to satisfy.
W ≦ D × sin [(180 ° -α °) / 2]

以上、説明したとおり、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、中空の軸材に設けられた平潰し部にラックが形成されてなるラックバーの前記軸材に前記平潰し部を形成するラックバーの製造装置であって、前記軸材の外周面に押し付けられる平潰しパンチと、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向と垂直な方向に開閉可能であり、前記平潰しパンチの加工範囲以上の長さに亘って前記軸材の外周を保持する一対の金型と、前記一対の金型の開閉方向に前記一対の金型を挟む一対の係合部を有し、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に加圧されることにより、前記一対の係合部を前記一対の金型に係合させ、前記一対の金型を閉じるカムと、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に前記カムが嵌合する嵌合孔を有する環状のホルダと、を備え、前記カムは、前記一対の金型の突合せ面を境にして、第１カムブロックと第２カムブロックとに二分されており、前記第１カムブロック及び前記第２カムブロックは、互いに組み合わされた状態で円柱状を呈する。   As described above, in the rack bar manufacturing apparatus disclosed in the present specification, the flat bar is formed on the shaft member of the rack bar in which the rack is formed on the flat bar provided on the hollow shaft member. A rack bar manufacturing apparatus for forming, comprising: a flattening punch pressed against an outer peripheral surface of the shaft member; and a flattening punch that can be opened and closed in a direction perpendicular to a pressing direction of the flattening punch against the shaft member. A pair of molds for holding the outer periphery of the shaft member over a length equal to or more than the processing range, and a pair of engaging portions sandwiching the pair of molds in the opening / closing direction of the pair of molds, By pressing in the pressing direction of the flattening punch against the shaft member, the pair of engaging portions are engaged with the pair of molds, the cam closing the pair of molds, and the shaft member with respect to the shaft. The cam is pressed in the pressing direction of the flattening punch. An annular holder having a fitting hole for fitting is provided, and the cam is divided into a first cam block and a second cam block with a butting surface of the pair of molds as a boundary. The first cam block and the second cam block have a cylindrical shape when combined with each other.

また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記一対の金型を形成している材料の硬度をＡとし、前記第１カムブロック及び前記第２カムブロックを形成している材料の硬度をＢとし、前記ホルダを形成している材料の硬度をＣとして、Ａ≧Ｂ≧Ｃである。   In the rack bar manufacturing apparatus disclosed in this specification, the hardness of the material forming the pair of molds is A, and the material forming the first cam block and the second cam block. A ≧ B ≧ C, where B is the hardness of B and C is the hardness of the material forming the holder.

また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記一対の金型が、前記軸材を収容する断面半円形状の溝をそれぞれ有し、前記溝は、前記平潰しパンチの加工範囲以上の長さに亘って延びる平面部を、当該溝の底に有する。   Further, in the rack bar manufacturing apparatus disclosed in the present specification, the pair of molds each have a groove having a semicircular cross section for accommodating the shaft member, and the groove is formed by processing the flattening punch. The bottom of the groove has a flat portion extending over the length of the range or more.

また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記平面部の幅が、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。   In the rack bar manufacturing apparatus disclosed in the present specification, the width of the flat surface portion is 0.3 mm or more and 10 mm or less.

１ 中空ラックバー
２ 軸材
３ ラック
４ 平潰し部
５ 第１の開口
６ 第２の開口
７ 平面部
１０ 歯成形装置
１１ 歯成形用金型
１２ 芯金
１３ 芯金ホルダ
１４ 第１の芯金押棒
１５ 第２の芯金押棒
１６ 上型
１７ 下型
１８ ラック歯型
１００ 製造装置
１０１ パンチ
１０２ 予備成形用金型
１０３ カム
１０４ ホルダ
１０５ 加圧機構
１１０ 第１金型
１１１ 第２金型
１１２ イジェクトピン
１１３ 保持溝
１１４ 連通溝
１１５ 傾斜面
１１６ 傾斜面
１１７ 平面部
１２０ 第１カムブロック
１２１ 第２カムブロック
１２２ 凹部（係合部）
１２３ 傾斜面
１２４ 傾斜面
１３０ 嵌合孔
１３１ 挿入孔
２００ ステアリング装置
２０１ ケーシング
２０２ ピニオンギア
２０３ ラックガイド
２０４ スプリング 1 Hollow Rack Bar 2 Shaft Material 3 Rack 4 Flattened Part 5 First Opening 6 Second Opening 7 Flat Surface 10 Tooth Forming Device 11 Tooth Forming Die 12 Core Bar 13 Core Bar Holder 14 First Core Bar Push Rod 15 Second core metal push rod 16 Upper mold 17 Lower mold 18 Rack tooth mold 100 Manufacturing device 101 Punch 102 Preforming mold 103 Cam 104 Holder 105 Pressurizing mechanism 110 First mold 111 Second mold 112 Eject pin 113 Holding groove 114 Communication groove 115 Inclined surface 116 Inclined surface 117 Flat portion 120 First cam block 121 Second cam block 122 Recessed portion (engagement portion)
123 inclined surface 124 inclined surface 130 fitting hole 131 insertion hole 200 steering device 201 casing 202 pinion gear 203 rack guide 204 spring

Claims (4)

中空の軸材に設けられた平潰し部にラックが形成されてなるラックバーの前記軸材に前記平潰し部を形成するラックバーの製造装置であって、
前記軸材の外周面に押し付けられる平潰しパンチと、
前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向と垂直な方向に開閉可能であり、前記平潰しパンチの加工範囲以上の長さに亘って前記軸材の外周を保持する一対の金型と、
前記一対の金型の開閉方向に前記一対の金型を挟む一対の係合部を有し、前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に加圧されることにより、前記一対の係合部を前記一対の金型に係合させ、前記一対の金型を閉じるカムと、
前記軸材に対する前記平潰しパンチの押し付け方向に前記カムが嵌合する嵌合孔を有する環状のホルダと、
を備え、
前記カムは、前記一対の金型の突合せ面を境にして、第１カムブロックと第２カムブロックとに二分されており、
前記第１カムブロック及び前記第２カムブロックは、互いに組み合わされた状態で円柱状を呈する製造装置。 A rack bar manufacturing apparatus for forming a flattened portion on a shaft member of a rack bar, wherein a rack is formed on a flattened portion provided on a hollow shaft member,
A flattening punch pressed against the outer peripheral surface of the shaft member,
A pair of molds that can be opened and closed in a direction perpendicular to the pressing direction of the flattening punch with respect to the shaft material and that holds the outer circumference of the shaft material over a length equal to or more than the processing range of the flattening punch,
Having a pair of engaging portions sandwiching the pair of dies in the opening / closing direction of the pair of dies, and being pressed in the pressing direction of the flattening punch against the shaft member, the pair of engaging portions A cam for closing the pair of molds by engaging the pair of molds with each other,
An annular holder having a fitting hole into which the cam fits in the pressing direction of the flattening punch with respect to the shaft member,
Equipped with
The cam is divided into a first cam block and a second cam block with the abutting surface of the pair of molds as a boundary.
The manufacturing apparatus in which the first cam block and the second cam block have a cylindrical shape in a state of being combined with each other. 請求項１記載の製造装置であって、
前記一対の金型を形成している材料の硬度をＡとし、
前記第１カムブロック及び前記第２カムブロックを形成している材料の硬度をＢとし、
前記ホルダを形成している材料の硬度をＣとして、
Ａ≧Ｂ≧Ｃである製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein
The hardness of the material forming the pair of molds is A,
The hardness of the material forming the first cam block and the second cam block is B,
Assuming that the hardness of the material forming the holder is C,
Manufacturing apparatus with A ≧ B ≧ C. 請求項１又は２記載の製造装置であって、
前記一対の金型は、前記軸材を収容する断面半円形状の溝をそれぞれ有し、
前記溝は、前記平潰しパンチの加工範囲以上の長さに亘って延びる平面部を、当該溝の底に有する製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
The pair of molds each have a groove having a semicircular cross section for accommodating the shaft member,
The said groove | channel has a plane part extended in the length beyond the processing range of the said flattening punch, The manufacturing apparatus which has the bottom of the said groove | channel. 請求項３記載の製造装置であって、
前記平面部の幅は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 3,
A manufacturing apparatus in which the width of the flat portion is 0.3 mm or more and 10 mm or less.
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