JP3685710B2 - Rack bar and its manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の操舵装置に用いられるラックバー及びその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の操舵装置としては、ハンドルシャフトに設けられたピニオンを、車体側に左右軸線方向移動可能に設けられたラックバーの凹凸歯部に噛合させ、ハンドルを回転することによりピニオンから凹凸歯部を通じてラックバーを左右方向に移動させて車輪を操向させるように構成された、ラック・ピニオン方式の操舵装置が公知である。
【0003】
この操舵装置のラックバーは、車体の軽量化に伴って中空構造とされたものが製造されており、鍛造工程を複数回繰り返してパイプ体の外面の先端寄りに凹凸歯部を成形することにより作製されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この中空ラックバーの製造においては、高さ寸法の大きな歯を成形するには鍛造工程を7〜8回もしくはそれ以上繰り返す必要があり、鍛造装置の金型に負担が掛かって破損したり、成形途中の歯が破損したりなど、作製には非常な手間と困難性を伴っていた。また、パイプ体の肉厚によって成形可能な歯の上限高さが決まってしまうことで、製品仕様の異なるラックバーの製造に対応し難いという不具合もあった。また、7〜8回という鍛造工程の繰り返しにより、全体的に反り(曲がり)のあるラックバーが作製されてしまうという問題もあった。
【0005】
そこで、本発明は、上述の課題を解決して、軽量でかつ反りが無い高精度なラックバーを提供すること、及び、このラックバーを少ない製造工程数で低コストにて製造できる方法を提供することを、目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るラックバーは、外面に凹凸歯部を有する帯板状ラックプレートと、先端寄りにおいて長手方向に切欠かれて形成された開口部を有する横断面C字部を備え上記凹凸歯部を外部露出状として上記ラックプレートが上記開口部を閉じるように接合されるパイプ体と、を具備し、上記ラックプレートは、対向する一対の長辺側に、上記凹凸歯部と反対側へ向いて横断面略S字状に係合凹部・係合凸部が形成された端縁を有する弯曲辺部が、突出状に形成され、かつ、上記パイプ体の上記C字部は、一対の切欠端縁の夫々に、上記ラックプレートの上記係合凹部・係合凸部と係合可能な係合凸部・係合凹部が、設けられたものである。
【0007】
また、本発明に係るラックバーの製法は、帯板材の一面に長手方向に凹凸歯部を塑性加工すると共に横断面略S字状の係合凹部・係合凸部を端縁に有する一対の突出状の弯曲辺部を塑性加工してラックプレートを形成し、かつ、パイプ体の先端寄りを長手方向に切欠いて横断面C字部を形成すると共に、該C字部の一対の切欠端縁に、上記係合凹部・係合凸部と係合可能な係合凸部・係合凹部を、塑性加工して、上記ラックプレートの上記弯曲辺部の上記係合凹部・係合凸部に、上記パイプ体の上記切欠端縁の上記係合凸部・係合凹部を、係合状態にして圧接し、接合するものである。
【0008】
また、帯板材の一面に長手方向に凹凸歯部を塑性加工すると共に両側長辺部に沿って突条部を塑性加工してラックプレートを形成し、かつ、パイプ体の外面の先端寄りに、長手方向に先端開口矩形状かつ平坦な底面を有する凹部と、該凹部の外側部位に長手方向に配設される一対の隆起部と、を塑性加工し、上記凹凸歯部を外部露出状として上記ラックプレートを上記パイプ体の凹部に載置すると共に、上記一対の隆起部を、ラックプレート側にかしめて上記突条部を押えつけて、ラックプレートを上記パイプ体に固着するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【0010】
図1は、本発明に係るラックバーの参考例を示し、このラックバーは、外面に凹凸歯部2を有する中実のラック棒体1と、ラック棒体1の基端1aに連結されたパイプ体3と、を備えている。
【0011】
このラックバーの製法の一例を説明すると、先ず、温間鍛造によって中実棒材の外面に軸方向に凹凸歯部2を塑性加工してラック棒体1を形成する。また、この鍛造工程では、ラック棒体1の基端1a側には、パイプ体3の内径と略等しい外径の小径部5が形成されると共に、小径部5の基端に大径の膨出部6が形成される。この鍛造工程では、大きな高さ寸法Hの歯4であっても2工程程度で成形することができる。なお、ラック棒体1の成形後、バリのトリミング工程が行われる。
【0012】
一方、図2に示すように、パイプ体3においては、予めラック棒体1の基端1aの膨出部6が挿入できる程度に先端孔部7を塑性加工により拡径しておく。その後、ラック棒体1の基端1aをパイプ体3の先端孔部7に挿入し、パイプ体3の先端3aを塑性加工(しごき加工)にて縮径することにより、ラック棒体1の基端1aとパイプ体3の先端3aを連結する。具体的には、例えば、パイプ体3の基端3b側からダイス8に通して、拡径した先端3aをしごく(圧接する)ことにより、図1に示す如く、パイプ体3とラック棒体1とを連結する。
【0013】
このように、必要とする凹凸歯部2をパイプ体3から独立して作製することにより、少ない工程数で低コストにてラックバーを製造することができる。このとき、パイプに直接凹凸歯部を鍛造成形する従来製法では、パイプの肉厚によって凹凸歯部の歯の高さが大きく制限され、成形可能な歯の高さに限界があったが、本発明によれば、歯4の高さとパイプ体3の肉厚とは無関係であり、大きな高さ寸法Hの歯4であっても容易に成形することができる。また、ラックバー自体も、パイプ体3にて軽量化が図られると共に、(パイプに直接歯の塑性加工を繰り返したものではなく)ラック棒体1とパイプ体3とを連結した構造であるため、全体的に(反りの無い)真っ直ぐな、高い寸法精度のものとして得られる。
【0014】
次に、図3は、本発明のラックバーの第1の実施の形態を示し、このラックバーは、外面に凹凸歯部2を有する帯板状ラックプレート9と、凹凸歯部2を外部露出状としてラックプレート9に接合されたパイプ体3と、を備えている。
【0015】
図3と図4(イ)に示すように、このラックプレート9は、上記凹凸歯部2と、その対向する一対の長辺側(図4の左右側)に凹凸歯部2と反対側へ向いた(パイプ体3の外周壁の一部を構成する)弯曲辺部10,10を有し、この弯曲辺部10の端縁には、例えば、横断面略S字状に係合凹部21aと係合凸部21bが形成されている。なお、本実施の形態では、係合凹部21aを外側に配置し、係合凸部21bを内側に配置した場合を例示している。
【0016】
また、パイプ体3は、先端3a寄りが長手方向に切欠かれて横断面C字部11が形成されており、このC字部11の切欠端縁12,12に上記係合凹部21a・係合凸部21bと係合可能な形状の係合凸部22a・係合凹部22bが設けられている。
【0017】
このラックバーの製法の一例を説明すると、図3と図4(ロ)に示すように、先ず、帯板材に於て、その一面に長手方向に凹凸歯部2を塑性加工(鍛造成形)し、かつ、係合凹部21a・係合凸部21bを有する上記一対の弯曲辺部10,10を塑性加工して、ラックプレート9を作製する。一方、パイプ体3は、先端3a寄りを長手方向に切断・切削加工等により切欠いて横断面C字部11を形成し、その後、C字部11の切欠端縁12,12を塑性加工して係合凸部22a・係合凹部22bを形成する。
【0018】
その後、パイプ体3の横断面C字部11の開口部13にラックプレート9を配置し、ラックプレート9の弯曲辺部10,10の端縁と、パイプ体3の切欠端縁12,12とを、塑性加工にて相互に接合する。つまり、ラックプレート9の係合凹部21a・係合凸部21bにパイプ体3の係合凸部22a・係合凹部22bを外方から圧接させて(かしめて)係合状態に接合する。
【0019】
このラックバーの製法でも、凹凸歯部2をパイプ体3から独立して作製することで、少ない工程数で低コストにてラックバーを製造することができ、しかもパイプの肉厚によって歯の高さが制限されず、大きな高さ寸法Hの歯4を容易に得ることができる。なお、ラックプレート9の係合凹部21a・係合凸部21bとパイプ体3の係合凸部22a・係合凹部22bは、各々内外位置を入れ換えた逆の形状であっても良い。
【0020】
次に、図5は、本発明の第2の実施の形態を示し、このラックバーは、外面に凹凸歯部2を有する帯板状ラックプレート9と、凹凸歯部2を外部露出状としてラックプレート9と接合されたパイプ体3と、を備えたものであって、そのラックプレート9とパイプ体3との接合構造が(第1の実施の形態とは)異なったものである。
【0021】
図5と図6に示すように、ラックプレート9は、そのプレート本体部15の対向する両長辺側に、かつ、(凹凸歯部2と反対側の)内面と同一面状に、突条部16,16が設けられている。また、パイプ体3は、その先端3a寄りに長手方向の凹部17が設けられている。
【0022】
このラックバーの製法の一例を説明すると、先ず、図5と図6(ロ)に示すように、先ず、帯板材に於て、その一面に長手方向に凹凸歯部2を塑性加工し、かつ、一対の長辺部に沿って上記突条部16,16を塑性加工して、ラックプレート9を作製する。一方、パイプ体3は、外面の先端3a寄りに長手方向に先端開口矩形状の凹部17を塑性加工により形成する。このとき、凹部17の底面は平坦に形成されると共に、凹部17の外側部位には長手方向の一対の隆起部18,18が形成される。
【0023】
その後、凹凸歯部2を外部露出状としてラックプレート9をパイプ体3の凹部17に載置する(嵌込む)と共に、凹部17の外側部位を塑性加工して、ラックプレート9を固着する。即ち、図6(ロ)から(イ)に示すように、パイプ体3の一対の隆起部18,18をラックプレート9側にかしめることにより突条部16,16を押えつけて、ラックプレート9をパイプ体3に固着する。
【0024】
次に、図7と図8は、他の参考例を示し、このラックバーは、帯板材の一面に長手方向に凹凸歯部2を塑性加工し、かつ、パイプ体3の外面の先端3a寄りに長手方向に平坦面部19を塑性加工し、ラックプレート9の他面をパイプ体3の平坦面部19に溶接(例えばビーム溶接)して製造される。
【0025】
また、図9と図10は,さらに他の参考例を示し、このラックバーは、パイプ体3の外面の先端3a寄りに長手方向に平坦面部19を陥没状に塑性加工し、ラックプレート9を平坦面部19に溶接して製造されている。即ち、パイプ体3の外面の先端3a寄りに底面平坦状の凹所を形成し、この凹所にラックプレート9をほぼ隙間無く嵌合した状態で溶接している。この場合、ラックプレート9の長手方向への負荷(ずれ)に対して補強を行っている。
【0026】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されるので、次に記載する効果を奏する。
【0027】
(請求項1によれば)全体が中空構造であるためより軽量化が図られると共に、ラックプレート9とパイプ体3とを連結した構造であるため、全体的に(反りの無い)真っ直ぐな、高い寸法精度のラックバーとなる。
【0028】
(請求項2又は3によれば)凹凸歯部2が塑性加工されたラックプレート9を、パイプ体3とは個別に作製することにより、少ない工程数でかつ低コストにてラックバーを製造することができる。このとき、(従来のように)パイプに直接凹凸歯部を鍛造成形する場合のようにパイプの肉厚によって歯の高さが大きく制限されるということがなく、大きな高さ寸法Hの歯4であっても容易に成形することができる。
また、(従来のように)パイプに直接歯の塑性加工を繰り返すことによりパイプの反り(曲がり)が生じるということが無く、真っ直ぐにラックバーを製造することができる。 また、製造設備を簡素化・簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例を示す一部断面正面図である。
【図2】 ラックバーの製法の説明図である。
【図3】 本発明の第1の実施の形態を示す断面正面図である。
【図4】 ラックバーの製法の説明図である。
【図5】 本発明の第2の実施の形態を示す要部斜視図である。
【図6】 ラックバーの製法の説明図である。
【図7】 他の参考例を示す要部断面正面図である。
【図8】 ラックバーの製法の説明図である。
【図9】 さらに他の参考例を示す要部断面正面図である。
【図10】 ラックバーの製法の説明図である。
【符号の説明】
1 ラック棒体
1a 基端
2 凹凸歯部
3 パイプ体
3a 先端
7 先端孔部
9 ラップレート
10 弯曲辺部
11 横断面C字部
12 切欠端縁
13 開口部
16 突条部
17 凹部
18 隆起部
19 平坦面部
21 a 係合凹部
21 b 係合凸部
22 a 係合凸部
22 b 係合凹部 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rack bar used in an automobile steering apparatus and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
As an automobile steering device, a pinion provided on a handle shaft is engaged with an uneven tooth portion of a rack bar provided on the vehicle body side so as to be movable in the left-right axis direction, and the handle is rotated to pass through the uneven tooth portion. 2. Description of the Related Art A rack and pinion type steering device configured to move a rack bar in a left-right direction to steer a wheel is known.
[0003]
The rack bar of this steering device has been manufactured to have a hollow structure as the weight of the vehicle body is reduced, and the forging process is repeated a plurality of times to form an uneven tooth portion near the tip of the outer surface of the pipe body. Have been made.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the production of this hollow rack bar, it is necessary to repeat the
[0005]
Accordingly, the present invention provides a high-accuracy rack bar that is light and free of warping and solves the above-described problems, and provides a method that can manufacture the rack bar at a low cost with a small number of manufacturing steps. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a rack bar according to the present invention has a cross-section C having a strip-shaped rack plate having an uneven tooth portion on the outer surface and an opening formed by being cut out in the longitudinal direction near the tip. comprising a pipe in which the rack plate Ru are bonded to close the opening of the uneven teeth includes a shaped portion as an external exposed shape, and the rack plate, a pair of long sides facing each other, the A curved side portion having an edge formed with an engagement concave portion / engagement convex portion having a substantially S-shaped cross section toward the opposite side to the uneven tooth portion is formed in a protruding shape, and the pipe body The C-shaped part is provided with an engagement convex part / engagement concave part that can be engaged with the engagement concave part / engagement convex part of the rack plate on each of the pair of cut-out edges .
[0007]
Also, the manufacturing method of the rack bar according to the present invention includes a pair of concave and convex teeth in the longitudinal direction on one surface of the strip material, and a pair of engagement recesses and engagement projections having substantially S-shaped cross sections at the edges. A protruding bent side portion is plastically processed to form a rack plate, and the pipe body is notched in the longitudinal direction to form a cross-sectional C-shaped portion , and a pair of notched edges of the C-shaped portion The engaging recesses / engagement recesses engageable with the engagement recesses / engagement projections are plastically processed to form the engagement recesses / engagement projections of the bent side portions of the rack plate. The engagement projections and the engagement recesses of the cut-out edge of the pipe body are brought into an engaged state and are pressed and joined.
[0008]
In addition, the concave and convex tooth portions are plastically processed in the longitudinal direction on one surface of the band plate material, and the rack portions are formed by plastic processing of the protrusions along the long side portions on both sides , and near the tip of the outer surface of the pipe body , A concave portion having a rectangular shape with a front end opening in the longitudinal direction and a flat bottom surface and a pair of raised portions disposed in the longitudinal direction on the outer portion of the concave portion are plastically processed, and the concave and convex tooth portions are exposed as described above. The rack plate is placed in the concave portion of the pipe body, and the pair of raised portions are caulked to the rack plate side to press the protrusions, thereby fixing the rack plate to the pipe body .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.
[0010]
FIG. 1 shows a reference example of a rack bar according to the present invention. This rack bar is connected to a
[0011]
An example of the manufacturing method of the rack bar will be described. First, the
[0012]
On the other hand, as shown in FIG. 2, in the
[0013]
Thus, by producing the necessary
[0014]
Next, FIG. 3 shows a first embodiment of the rack bar of the present invention. This rack bar has a strip-
[0015]
As shown in FIG. 3 and FIG. 4 (a), the
[0016]
Further, the
[0017]
An example of the manufacturing method of this rack bar will be described. As shown in FIGS. 3 and 4 (b), first, in the strip plate material, the concave and
[0018]
Thereafter, the
[0019]
Even in this rack bar manufacturing method, by producing the concave and
[0020]
Next, FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. This rack bar has a strip
[0021]
As shown in FIGS. 5 and 6, the
[0022]
An example of the manufacturing method of this rack bar will be described. First, as shown in FIG. 5 and FIG. 6 (B), first, in the belt plate material, the
[0023]
Thereafter, the
[0024]
Next, FIG. 7 and FIG. 8 show other reference examples. This rack bar is obtained by plastically processing the concave and
[0025]
FIG. 9 and FIG. 10 show still another reference example. In this rack bar, the
[0026]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect described below.
[0027]
(According to claim 1) Since the whole is a hollow structure, the weight can be further reduced, and since the
[0028]
(According to
Also, the rack bar can be produced straight without the pipe being warped (bent) by repeating the plastic processing of the teeth directly on the pipe (as in the prior art). In addition, the manufacturing equipment can be simplified and simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional front view showing a reference example .
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a rack bar.
FIG. 3 is a sectional front view showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a rack bar.
FIG. 5 is a perspective view showing a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a rack bar.
FIG. 7 is a cross-sectional front view of an essential part showing another reference example .
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a rack bar.
FIG. 9 is a sectional front view of an essential part showing still another reference example .
FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a rack bar.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
10 curve side
11 Cross section C-shaped part
12 Notched edge
13 openings
16 ridges
17 Recess
18 ridges
19 Flat surface
21 a Engaging recess
21 b Engaging projection
22 a Engaging projection
22 b Engaging recess
Claims (3)
上記ラックプレート9は、対向する一対の長辺側に、上記凹凸歯部2と反対側へ向いて横断面略S字状に係合凹部 21 a・係合凸部 21 bが形成された端縁を有する弯曲辺部 10 , 10 が、突出状に形成され、
かつ、上記パイプ体3の上記C字部 11 は、一対の切欠端縁 12 , 12 の夫々に、上記ラックプレート9の上記係合凹部 21 a・係合凸部 21 bと係合可能な係合凸部 22 a・係合凹部 22 bが、設けられたことを特徴とするラックバー。 A strip-shaped rack plate 9 having the uneven teeth 2 on an outer surface, exposed outside the uneven teeth 2 provided with a cross-section C-shaped portion 11 having an opening 13 formed cut away in the longitudinal direction at the front end 3a toward the rack plate 9 is provided with a, a pipe 3 that will be joined to close the opening 13 as Jo,
The rack plate 9, the pair of long sides facing, the uneven teeth 2 opposite transverse surface substantially facing the side S-shape engaging recess 21 a · engaging convex portion 21 b is formed an end Folded sides 10 , 10 having edges are formed in a protruding shape,
And the C-shaped portion 11 of the pipe 3, the s husband pair of notches edges 12, 12, the engaging recesses 21 a · engaging convex portion 21 b engageable with the engagement of the rack plate 9 convex portion 22 a · engaging recess 22 b is, the rack and wherein the provided bar.
上記ラックプレート9の上記弯曲辺部 10 の上記係合凹部 21 a・係合凸部 21 bに、上記パイプ体3の上記切欠端縁 12 の上記係合凸部 22 a・係合凹部 22 bを、係合状態にして圧接し、接合することを特徴とするラックバーの製法。 Curved side portions 10 of the pair projecting shape having an engaging recess 21 a · engaging convex portion 21 b of the cross section substantially S-shape edge with plastic working in the longitudinal direction to the uneven teeth 2 on one surface of the strip plate material , 10 are plastically processed to form the rack plate 9, and the pipe body 3 is cut in the longitudinal direction near the tip 3a to form a cross-sectional C-shaped portion 11 and a pair of cut-out ends of the C-shaped portion 11 the edges 12, 12, the engaging recess 21 a · engaging convex portion 21 b can engage the engaging projection 22 a · engaging recess 22 b, and plastic working,
The engagement concave portion 21 a and the engagement convex portion 21 b of the bent side portion 10 of the rack plate 9 are connected to the engagement convex portion 22 a and the engagement concave portion 22 b of the notched end edge 12 of the pipe body 3. The rack bar is manufactured by press-contacting and joining them in an engaged state .
上記凹凸歯部2を外部露出状として上記ラックプレート9を上記パイプ体3の凹部17に載置すると共に、上記一対の隆起部 18 , 18 を、ラックプレート9側にかしめて上記突条部 16 , 16 を押えつけて、ラックプレート9を上記パイプ体3に固着することを特徴とするラックバーの製法。On the one surface of the strip material, the concave and convex tooth portions 2 are plastically processed in the longitudinal direction, and the protrusions 16 and 16 are plastic processed along the long side portions on both sides to form the rack plate 9, and the outer surface of the pipe body 3 the tip 3a closer, a recess 17 having a tip opening rectangular and flat bottom in the longitudinal direction, a pair of raised portions 18, 18 disposed longitudinally outward portions of the recess 17, to plastic working, and
The rack plate 9 is placed in the concave portion 17 of the pipe body 3 with the concave-convex tooth portion 2 exposed to the outside, and the pair of raised portions 18 , 18 are caulked to the rack plate 9 side to form the ridge portion 16. , 16 is pressed to fix the rack plate 9 to the pipe body 3 .
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