JP2957263B2 - ステアリングラック軸およびその製造方法 - Google Patents

ステアリングラック軸およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステアリングラック軸およびその製造方法
に係り、さらに詳しくは軸本体におけるラック形成領域
及びそれに伴う軸本体部分の改良に関する。
〔従来の技術及びその課題〕
従来より、ステアリング装置におけるラック軸は、管
状の軸本体の外周面にラックを形成したものが知られて
いる。このステアリングラック軸を構成する軸本体は、
軽量化を図るため、ならびに、当該ラック軸の軸方向変
位に伴う軸本体両端部の空気流路を形成するため、軸方
向中央部に、その軸方向に沿って、貫通孔が形成された
ものが用いられており、この軸本体の外面側にラックが
形成されるものとされている。
ところで、ステアリングラック軸は、設置スペースと
の関係から、ラックの形成領域を軸本体の外径よりも小
径とされた部分に設けることが必要とされ、これによる
種々の提案がなされている。
例えば、第6図に示される従来例にあっては、軸方向
中央部に貫通孔50が形成された軸本体51を設けるととも
に、軸方向に沿う平坦部55が一部に形成された心金52を
前記貫通孔50内に挿入し、これをプレス成形機の上下金
型53,54間に介装してプレス成形することにより、前記
心金52の外形に沿って平坦部55(第7図参照)を軸本体
51の外周面部分に設け、この平坦部55にラックを形成す
る構成とされている。
しかしながら、このような従来例にあっては、前記上
下金型53,54間にてプレス加工されることから、平担部5
5を形成する領域である軸本体51の初期体積がプレス分
に対応して減少される結果、この減少分が上下金型53,5
4間にバリとなって発生することを回避し得ず、従っ
て、プレス成形後のバリ除去作業が要求されて作業行程
の増加に伴う生産力低下ならびにコストアップにつなが
るという欠点がある。
しかも、バリ除去は熟練を要し、高精度作業が要求さ
れるとともに、この作業が完全でない場合には、ステア
リングラック軸を収容するハウジング内の軸受またはオ
イルシール等との間に摩耗を発生させる要因ともなり、
かかる場合には作動不良となり得る。
さらに、成形時には、軸本体51はその径方向荷重を受
けるため、離型後の曲がりや、熱処理時の歪が大きくな
り、困難な矯正作業が強いられるという欠点もある。
また、前記心金52は、平坦部55を形成すべく軸本体51
の内径部くぼみを回避するが、プレス成形時の荷重によ
る破損や引抜き作業の反復継続により、摩耗が生じる結
果、交換サイクルが短縮されることにより設備費高騰を
招来する。
さらに、素材としての軸本体51が一般的な鋼管による
ものである場合には、素材時の偏肉がそのままの肉厚と
なり得るため、前記平坦部55の肉厚が十分に確保できな
い場合もある。しかも、硬質鋼管素材(例えば、引張応
力60gKgf/mm2以上のもの)のプレス成形は困難を伴い、
金型精度の極度の低下による形状転写精度維持が難しい
ものとなる。
また、第8図に示される従来例にあっては、軸本体70
の貫通孔71内に、小径部73Aを備えた心金73を挿入した
状態で、金型74の型穴74Aより軸本体70を引き抜くパテ
ット加工を行ってラック成形領域を設け、この領域部分
にラックを形成するものであるが、このような構成にお
いては、第9図に示されるように、初期直径より小径と
されたラック形成領域が形成可能であるが、平坦部が形
成されていない結果、ラックを形成した後の当該領域に
おける径方向肉厚が部分的に薄肉となるため、強度的に
問題であり、破損原因となり易く、また、心金73を用い
ることが必須であることから、作業行程の削減も期待で
きず、心金73自体の設備費コスト減も図れないという問
題が残されている。
ここに、本発明の目的は、ラック形成領域における強
度低下を回避するとともに、加工行程の削減を図ること
のできるステアリングラック軸およびその製造方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明は、軸長方向に貫通孔を備えた軸本体
の軸長方向に沿ってその所定箇所に形成された平坦部を
有するラック絞り加工領域と、前記平坦部を略一定の肉
厚分布として該平坦部上に形成されたラックと、前記ラ
ック絞り加工領域の端部箇所より軸本体に設けた非絞り
加工領域と、該非絞り加工領域の端部箇所より軸本体に
形成された細径絞り加工領域とからなり、該細径絞りの
加工領域における軸径を前記非絞り加工領域よりも小径
としたステアリングラック軸としたり、或いは、軸長方
向に貫通孔を備えた軸本体の軸長方向に沿ってその所定
箇所に絞り加工にて、略一定の肉厚分布とした平坦部を
有するラック絞り加工領域を形成し、次いでその平坦部
の適宜の範囲にラックを形成し、次いで絞り加工にてそ
のラック絞り加工領域の端部箇所の非絞り加工領域より
軸本体に細径絞り加工領域を形成し、該細径絞り加工領
域における軸径は前記非絞り加工領域よりも小径とした
ステアリングラック軸の製造方法としたことにより、前
記課題を解決したものである。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図乃至第5図に基づい
て詳細に説明する。
第1図には、本実施例に係るステアリングラック軸A
の全体構成が示されている。この図においてステアリン
グラック軸Aは、軸方向中心部を貫通する貫通孔2が形
成された鋼材からなる管状の軸本体1と、該軸本体1の
軸長方向中間箇所に形成された平担部3の面上に形成さ
れたラック4とにより構成されている。
その平坦部3及びラック4は、ラック絞り加工領域A1
に形成されたものである。そのラック絞り加工領域A1
軸本体1の中間部で、具体的には何れか一側寄りに形成
されるものであって、軸本体1の軸方向と直交する方向
に平坦面が存在するように平坦部3が形成されるように
絞り加工されている。
前記平坦部3は、第3図に示されるように、外面と内
面との肉厚が前記軸方向と直交する方向に沿って一定の
肉厚となるように設けられている。
従って、このラック絞り加工領域A1における貫通孔2
の横断面形状は、一部が平担となるように形成され、非
絞り加工領域A3の貫通孔2との間に段部2aが形成される
ことになる(第2図参照)。
また、ラック絞り加工領域A1における平坦部3と軸本
体1との断面方向での閉ループ状に連続する円弧外周側
面1aは、前記非絞り加工領域A3における軸本体1の外周
側面1cとは段差がない同一面となっている。
次に、その軸本体1のラック絞り加工領域A1が形成さ
れている平坦部3の端部箇所以外の軸本体1には細径絞
り加工領域A2が形成されており、該細径絞り加工領域A2
は、その断面が円形状であって、前記非絞り加工領域A3
の外径よりも小さいものである。
該細径絞り加工領域A2と前記ラック絞り加工領域A1
の間には僅かの範囲内に非絞り加工領域A3が存在してい
る(第1図,第2図等参照)。また、図示しないが、前
記ラック絞り加工領域A1より直接に前記細径絞り加工領
域A2とした実施例も存在している。
本実施例に係るステアリングラック軸の製造行程(方
法)につき、第4図(A)乃至(D)をも参照して説明
する。初めに、第4図(A)に示されるように、軸方向
中心部に貫通孔2を有する管状の軸本体1を形成する。
次いで、前記軸本体1の一端から図示しない絞り加工
機にてラック絞り加工領域A1における絞り加工を行い、
軸本体1の途中まで、これを連続的に行う〔第4図
(B)参照〕。この際、絞り加工された軸本体1の横断
面形状は、第3図に示したように外周面と内周面のそれ
ぞれの形状が対応し、全体として、平坦部3と円弧外周
側面1aとを略一定の同一肉厚を有する形状となる。
このようにラック絞り加工領域A1の絞り加工が終了し
た後、前記絞り加工が開始された軸本体1の端部側を所
定軸方向長さに亘って拡開させて初期形状に復元し、非
絞り加工領域A3とし、これによりラック絞り加工領域A1
は、非絞り加工領域A3,A3との間に位置されることとな
る〔第4図(C)参照〕。
次に、軸本体1のラック絞り加工領域A1形成部分と反
対側において〔第4図(D)において左側〕細径絞り加
工領域A2を形成する。
そのラック絞り加工領域A1の形成手段の具体的実施例
を示すと、第4図(D)に示すようなリング状のダイス
Dを使用するものであり、該ダイスDを軸本体1のラッ
ク絞り加工領域A1形成側より反対側端部から押し込み、
ダイスDをラック絞り加工領域A1方向に移動させてゆく
ものである。
次に、第4図(D)に示されるように、ラック絞り加
工領域A1の平坦部3にラック4を形成し、所定の焼入等
の処理工程を経て最終製品としてのステアリングラック
軸Aが完成する。
なお、上記において、ラック絞り加工領域A1の絞り加
工を行った後、その平坦部3にラック4を形成して後、
細径絞り加工領域A2を絞り加工するものであってもよ
い。
〔発明の効果〕 まず、請求項1に係る発明においては、軸長方向に貫
通孔2を備えた軸本体1の軸長方向に沿ってその所定箇
所に形成された平坦部3を有するラック絞り加工領域A1
と、前記平坦部3は略一定の肉厚分布として該平坦部3
上に形成されたラック4と、前記ラック絞り加工領域A1
の端部箇所より軸本体1に設けた非絞り加工領域A3と、
該非絞り加工領域A3の端部箇所より軸本体1に形成され
た細径絞り加工領域A2とからなり、該細径絞り加工領域
A2における軸径を非絞り加工領域A3よりも小径としたス
テアリングラック軸としたことにより、ラック部の強度
を充分に確保しつつ、他の軸本体1部分を小径とし、ス
テアリングの装置全体をコンパクトなものとすることが
できるし、第2に絞り加工によりラック絞り加工領域
A1,細径絞り加工領域A2を形成するものであり、素材を
殆ど無駄なく加工することができる等の効果を奏する。
これらの効果を詳述すると、軸本体1としては大径且
つ肉厚としたものとし、これに平担部3を有するラック
絞り加工領域A1を形成することで、中空状のラック部で
あってもラック4部分は、肉厚が厚く、充分な強度が確
保されるものである。
さらに、上記に加えてラック絞り加工領域A1の他の軸
本体1箇所を細径絞り加工領域A2としてその外径を、非
絞り加工領域A3の外径よりも小径なものとしたことで、
ステアリングラック軸Aを全体的にコンパクト且つ軽量
にすることができる。
そのステアリングラック軸Aの細径絞り加工領域A2
形成によりステアリングギアボックスの軸本体1のカバ
ー等も細径にすることができ、ステアリング装置全体を
コンパクト且つ軽量なものにすることができる。
以上説明したように、物の発明によれば、全体として
顕著なる軽量化を図ることが可能となるとともに、ラッ
ク形成領域における強度低下を回避可できるステアリン
グラック軸を提供できるという効果がある。
次に請求項2に係る発明においては、軸長方向に貫通
孔2を備えた軸本体1の軸長方向に沿ってその所定箇所
に係り加工にて、略一定の肉厚分布として平坦部3を有
するラック絞り加工領域A1を形成して、次いでその平坦
部3の適宜の範囲にラック4を形成し、次いで絞り加工
にてそのラック絞り加工領域A1の端部箇所の非絞り加工
領域A3より軸本体1に細径絞り加工領域A2を形成し、該
細径絞り加工領域A2における軸径は前記非絞り加工領域
A3よりも小径としたことにより、先ず第1に生産性が向
上し、短時間にて製造することができる等の効果を奏す
る。
ラック絞り加工領域A1,細径絞り加工領域A2は絞り加
工によって形成されるものであため、当該平坦部3の肉
厚は、素材状態の軸本体1の肉厚と同等であり、平坦部
3上にラック4を形成した際に、ラック4の歯底から貫
通孔2までの肉厚のばらつきがなく一定であり、その後
におけるラック4の焼入条件が標準化できるとともに、
焼入パターンが均一化でき、これによって強度のばらつ
きを減少することが可能となって従来品に比べて強度的
に優れたステアリングラック軸を提供することが可能と
なる。さらに軸本体1の細径絞り加工領域A2の形成にお
いては、その絞り加工によって軸本体1の直径が細径状
に形成されるものであって、このときに軸本体1には絞
り加工による加工硬化を生じることになり、細径絞り加
工領域A2全体が硬化する利点がある。
また、前記平坦部3の略一定肉厚によれば、従来のよ
うな部分的肉薄部の発生を考慮する必要性が排除される
ため、当初の鋼管の肉厚は強度的に支障を生じない限り
肉薄であってもよいことになる結果、より軽量化ならび
に小径化が可能となる。
さらに、平坦部3の成形はプレス加工によるのではな
く絞り加工によるものとしたから、バリの発生に伴うバ
リ除去作業を一掃できることと相俟って作業工程を削減
でき、且つ、従来品に比して硬質材の採用も可能であ
る。
また、絞り加工時には、心金を用いていないため、少
なくとも心金を必須とした成形による設備費コストより
低廉である。
その上、平坦部3成形時における荷重は軸方向荷重で
あるから、軸の曲がりの矯正ならびに低減を図ることに
より後工程の矯正作業等も不要となり、ラック4の寸法
精度を高精度に維持する上で有利である。
以上のように、方法の発明によれば、絞り加工による
ため、素材の無駄を排除することができると同時に、後
にラック4を形成するため、ラック絞り加工領域A1にお
ける強度低下原因を回避しつつ高精度加工が可能で、且
つ作業工程の削減が可能なステアリングラック軸の製造
方法を提供でるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであって、第1図は本
発明に係るステアリングラック軸の一実施例を一部省略
して示す全体斜視図、第2図は第1図の縦断面図、第3
図は第2図III−III線矢視断面図、第4図(A)乃至第
4図(D)は前記実施例に係るステアリングラック軸の
製造工程を説明するための断面図、第5図は前記実施例
の変形例を示す第4図(D)と対応する断面図、第6図
乃至第9図は従来例を説明するための図である。 A……ステアリングラック軸、 1……軸本体、 2……貫通孔、 3……平坦部、 4……ラック、 A1……ラック絞り加工領域、 A2……細径絞り加工領域、 A3……非絞り加工領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B62D 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸長方向に貫通孔を備えた軸本体の軸長方
    向に沿ってその所定箇所に形成された平坦部を有するラ
    ック絞り加工領域と、前記平坦部を略一定の肉厚分布と
    して該平坦部上に形成されたラックと、前記ラック絞り
    加工領域の端部箇所より軸本体に設けた非絞り加工領域
    と、該非絞り加工領域の端部箇所より軸本体に形成され
    た細径絞り加工領域とからなり、該細径絞り加工領域に
    おける軸径を前記非絞り加工領域よりも小径としたこと
    を特徴とするステアリングラック軸。
  2. 【請求項2】軸長方向に貫通孔を備えた軸本体の軸長方
    向に沿ってその所定箇所に絞り加工にて、略一定の肉厚
    分布とした平坦部を有するラック絞り加工領域を形成
    し、次いでその平坦部の適宜の範囲にラックを形成し、
    次いで絞り加工にてそのラック絞り加工領域の端部箇所
    の非絞り加工領域より軸本体に細径絞り加工領域を形成
    し、該細径絞り加工領域における軸径は前記非絞り加工
    領域よりも小径としたことを特徴とするステアリングラ
    ック軸の製造方法。
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