JP4835097B2 - Steering device rack and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明はステアリング装置用ラック及びその製造方法に係わり、特に、型を使用した加工方法により成形されるステアリング装置用ラック及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a steering device rack and a manufacturing method thereof, and more particularly to a steering device rack formed by a processing method using a mold and a manufacturing method thereof.
近年、ステアリング装置用ラックとして、形状の複雑なバリアブルラック(可変速ステアリングラック)が多数使用されるようになってきた。このようなバリアブルラックは、ラック歯の形状が複雑であるため、切削による加工が困難で、型を使用した塑性加工により成形される場合が多い。型を使用した塑性加工によるラックの製造方法として、特許文献1から特許文献8に示す製造方法がある。
In recent years, many variable racks (variable speed steering racks) having a complicated shape have been used as racks for steering devices. Such a variable rack has a complicated rack tooth shape and is difficult to process by cutting, and is often formed by plastic processing using a mold. As a method for manufacturing a rack by plastic working using a mold, there are manufacturing methods shown in
特許文献1、特許文献2のラック製造方法は、中実の丸棒ラック素材を使用し、ラック歯成形時に排除された余肉をラック側部にバリとしてはみ出させ、このはみ出したバリをプレスや機械加工によって削除するようにしたラック製造方法である。この特許文献1、特許文献2の製造方法では、バリを削除するための余分な工程が必要となるため、加工コストが上昇し、また、余肉をバリとして側部に排出するために、型の加圧荷重が大きくなると共に、素材がバリ側に逃げてしまうため、ラック歯への素材の充填が不十分となり易い。
The rack manufacturing methods of
特許文献3のラック製造方法は、中実の丸棒ラック素材に対し、予め、ラック歯成形部を旋削加工で細く加工し、ラック歯成形時に排除された余肉を収容する逃出吸収部を、ラック歯の背面側の型に多段階に形成することにより、バリを出さないようにしたラック製造方法である。この特許文献3の製造方法では、金型の形状が複雑であり、閉塞形金型となるため、金型に加わる応力が大きくなって、金型の寿命が短くなるため、金型の製造コストが上昇する。また、ラック歯の背面側の形状が多段階で複雑形状になるため、ラック歯の背面側をガイドするラックガイド(特許文献4の図12の符号21の部品)の形状が複雑になるため、ステアリング装置がコスト高となる不具合があった。
In the rack manufacturing method of Patent Document 3, a rack-shaped molded portion is previously processed into a thin shape by turning to a solid round bar rack material, and an escape absorbing portion that accommodates the surplus portion removed at the time of rack-tooth molding is provided. This is a rack manufacturing method in which burrs are not produced by forming in a multi-stage on the mold on the back side of the rack teeth. In the manufacturing method of Patent Document 3, since the shape of the mold is complicated and becomes a closed mold, the stress applied to the mold is increased, and the life of the mold is shortened. Rises. In addition, since the shape of the back side of the rack teeth becomes complicated in multiple stages, the shape of the rack guide (
また、上記特許文献1から特許文献3のラック製造方法は、中実の丸棒ラック素材を使用するため、特にラック歯成形部以外の部分が中実で重量が重くなるため、軽量にするためにドリル等で孔加工を行う必要が生じ、孔加工のための加工コストが上昇する。また、ラック歯への素材の充填を十分に行うために、ラック素材の加熱が必要となるため、ラック歯の成形精度が低下する不具合があった。 Moreover, since the rack manufacturing method of the said patent document 1-patent document 3 uses a solid round bar rack raw material, in order to make it lightweight, especially parts other than a rack tooth molding part are solid and heavy. In addition, it becomes necessary to perform drilling with a drill or the like, and the processing cost for drilling increases. In addition, since the rack material needs to be heated in order to sufficiently fill the rack teeth with the material, there is a problem that the accuracy of forming the rack teeth decreases.
さらに、特許文献5から特許文献8のラック製造方法は、中空の管状ラック素材の内径孔にマンドレルを圧入して、ラック歯形を成形するようにしたラック製造方法である。この特許文献5から特許文献8の製造方法では、マンドレルによるしごき加工に大きな加工力を必要とするため、少しずつ寸法を変えた複数のマンドレルを交換しながら加工する必要があり、加工時間が長くなると共に、専用の加工機械が必要となるため、製造コストが上昇する。また、ラック歯の歯底の肉厚が薄くなるため、ラック歯の強度が低下する不具合があった。 Furthermore, the rack manufacturing methods of Patent Document 5 to Patent Document 8 are rack manufacturing methods in which a mandrel is press-fitted into an inner diameter hole of a hollow tubular rack material to form a rack tooth profile. In the manufacturing methods of Patent Document 5 to Patent Document 8, since a large processing force is required for ironing by a mandrel, it is necessary to perform processing while exchanging a plurality of mandrels whose dimensions are changed little by little, and the processing time is long. In addition, since a dedicated processing machine is required, the manufacturing cost increases. Moreover, since the thickness of the bottom of the rack tooth is thin, there is a problem that the strength of the rack tooth is lowered.
本発明は、ラックが軽量で、金型の形状が簡素で寿命が長く、歯形への素材の充填度が向上し、ラック歯全体の剛性が向上する、ステアリング装置用ラック及びその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a rack for a steering device and a manufacturing method thereof, in which the rack is lightweight, the mold shape is simple, the life is long, the filling degree of the material into the tooth profile is improved, and the rigidity of the entire rack tooth is improved. The task is to do.
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、内径孔を有する中空円筒状の第1のラック素材、及び、該第1のラック素材の内径孔内に挿入され、ラック歯成形時に、該第1のラック素材の内径孔のラック歯成形側及びラック歯成形側に直交する側との間に隙間が形成可能な断面形状を有する中実の第2のラック素材を使用し、上記第1のラック素材のラック歯成形部を除いた外周をダイで拘束し、ラック歯形を有するパンチを上記第1のラック素材の外周のラック歯成形部に押圧し、上記第1のラック素材の内径孔を、第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の第2のラック素材の外周に当接させ、さらに上記パンチを押し込み、上記パンチによるラック歯成形時に排除された素材材料を、上記第1のラック素材の内径孔と第2のラック素材の外周との間の空間に流動させ収容することにより第1のラック素材と第2のラック素材を一体化させるとともに概略のラック歯を成形する中間成形工程を行い、該中間成形工程終了時では、上記第1のラック素材の内径孔のラック歯形成形側に直交する側と第2のラック素材の外周との間に隙間がなお残っており、かつ、ラック歯形成形側に直交する側の外周面両側間の幅は所望のラック歯形の外周面両側間の幅よりも狭く成形しており、その後、所望のラック歯形を有するダイと、ラック歯成形側に対向する側の所望の外周形状を有するダイとの間に、上記中間成形工程が終了した第1のラック素材を挟持して押圧することで、ラック歯形成形側に直交する側の外周の幅を広げながら、所望のラック歯を成形するサイジング成形工程を行うことを特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法である。
The above problem is solved by the following means. That is, the first invention is a hollow cylindrical first rack material having an inner diameter hole, and the first rack material inserted into the inner diameter hole of the first rack material and forming the rack teeth. A rack of the first rack material is used by using a solid second rack material having a cross-sectional shape capable of forming a gap between the rack tooth forming side of the inner diameter hole and the side orthogonal to the rack tooth forming side. The outer periphery excluding the tooth forming part is constrained by a die, a punch having a rack tooth profile is pressed against the rack tooth forming part on the outer periphery of the first rack material, and the inner diameter hole of the first rack material is changed to the first hole The rack material is made to abut against the outer periphery of the second rack material on the side facing the rack tooth forming side of the rack material, and the punch is pushed in, and the material material excluded during the rack tooth forming by the punch is used as the first rack material. Outside of the inner hole and the second rack material A first rack material by accommodating to flow into the space between the performed intermediate forming step of forming the rack teeth of the schematic with to integrate second rack materials, during the intermediate molding step is completed, the There are still gaps between the side of the inner diameter hole of the first rack material orthogonal to the rack tooth forming shape side and the outer periphery of the second rack material, and both sides of the outer peripheral surface of the side orthogonal to the rack tooth forming shape side. The width between them is formed narrower than the width between both sides of the outer surface of the desired rack tooth profile, and then the die having the desired rack tooth profile and the die having the desired outer peripheral shape on the side facing the rack tooth molding side. Sizing the desired rack teeth while widening the width of the outer circumference on the side perpendicular to the rack tooth forming shape side by sandwiching and pressing the first rack material after the intermediate forming step between the child that is responsible for the molding process It is a manufacturing method of a rack for a steering apparatus according to claim.
第2番目の発明は、第1番目の発明のステアリング装置用ラックの製造方法において、上記第2のラック素材が円柱状であることを特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法である。
A second invention is a method for manufacturing a steering device rack according to the first invention, wherein the second rack material is cylindrical.
第3番目の発明は、第1番目の発明のステアリング装置用ラックの製造方法において、上記第2のラック素材の軸方向長さは、少なくとも上記第1のラック素材のラック歯成形長さと同一長さもしくは若干長くすることを特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法である。
Third invention is a method of manufacturing a steering apparatus for a rack according to the first aspect of the invention, the axial length of the second rack material, at least the rack teeth forming the length and the same length of the first rack Material Or a method of manufacturing a steering device rack characterized in that the rack is slightly longer.
第4番目の発明は、第1番目の発明のステアリング装置用ラックの製造方法において、上記第2のラック素材には、上記第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の外周に、上記ラック歯形と同数で同一ピッチの凹凸が形成されていることを特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法である。
Fourth invention is a method of manufacturing a steering apparatus for a rack according to the first aspect of the invention, the above second rack material, the outer periphery of the side facing the rack teeth forming side of the first rack material, The manufacturing method of the rack for a steering device is characterized in that the same number of concaves and convexes as the rack tooth profile are formed.
第5番目の発明は、第3番目の発明のステアリング装置用ラックの製造方法において、上記第2のラック素材には、上記第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の外周に、上記ラック歯形と同数で同一ピッチの凹凸が形成されていることを特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法である。
Fifth invention is a method of manufacturing a steering apparatus for a rack according to the third aspect of the invention, the above second rack material, the outer periphery of the side facing the rack teeth forming side of the first rack material, The manufacturing method of the rack for a steering device is characterized in that the same number of concaves and convexes as the rack tooth profile are formed.
第6番目の発明は、第1番目から第5番目までのいずれかの発明のステアリング装置用ラックの製造方法によって製造されたステアリング装置用ラックである。
A sixth invention is a steering device rack manufactured by the method for manufacturing a steering device rack according to any one of the first to fifth inventions.
本発明のステアリング装置用ラックの製造方法及びその製造方法によって製造されたステアリング装置用ラックでは、内径孔を有する管状の第1のラック素材と、この第1のラック素材の内径孔に挿入され、ラック歯成形時に、第1のラック素材の内径孔のラック歯成形側に直交する側との間に隙間が形成可能な断面形状を有する第2のラック素材を使用している。
In the steering device rack manufacturing method and the steering device rack manufactured by the manufacturing method of the present invention, a tubular first rack material having an inner diameter hole and an inner diameter hole of the first rack material are inserted, At the time of rack tooth molding, a second rack material having a cross-sectional shape capable of forming a gap between the inner diameter hole of the first rack material and the side orthogonal to the rack tooth molding side is used.
従って、ラック歯成形時に排除された素材材料が、第1のラック素材の内径孔と第2のラック素材の外周との間の空間に流動させ収容され、かつ、この内径孔に隙間が残るため、金型が密閉状態にならず、成形荷重が小さくて済むため、金型の寿命が長くなる。また、成形荷重が小さくて済むため、冷間での成形が可能となり、ラック歯の成形精度が向上する。 Therefore, the material material excluded at the time of forming the rack teeth flows and is accommodated in the space between the inner diameter hole of the first rack material and the outer periphery of the second rack material, and a gap remains in the inner diameter hole. The mold does not become hermetically sealed, and the molding load is small, so that the mold life is extended. Further, since the molding load is small, it is possible to perform the molding in the cold, and the molding accuracy of the rack teeth is improved.
また、第1のラック素材の内径孔が、第2のラック素材に当接し、その反力によって素材材料が第1のラック素材のラック歯の成形に効果的に使用されるため、歯形への充填度が向上する。さらに、第2のラック素材が第1のラック素材の内径孔に食い込んで、第1のラック素材と第2のラック素材が一体化するため、成形されたラック歯全体の剛性が向上する。 In addition, since the inner diameter hole of the first rack material abuts on the second rack material, and the reaction material is effectively used for forming the rack teeth of the first rack material, The filling degree is improved. Furthermore, since the second rack material bites into the inner diameter hole of the first rack material and the first rack material and the second rack material are integrated, the rigidity of the entire formed rack tooth is improved.
また、ラック歯の成形時に排除された素材材料がラック素材の内径孔内に流動させ収容されるため、成形したラックにバリが生じず、バリを削除するための加工工数が削減される。また、金型の形状が簡素で、汎用的なプレスで成形が可能なため、金型制作費や成形設備費が削減され、マンドレルを使用しないため、加工時間が短くて済む。 Further, since the material material excluded at the time of forming the rack teeth flows and is accommodated in the inner diameter hole of the rack material, burrs are not generated in the formed rack, and the number of processing steps for removing the burrs is reduced. In addition, since the shape of the mold is simple and molding can be performed with a general-purpose press, the mold production cost and molding equipment cost are reduced, and a mandrel is not used, so that the processing time is short.
また、本発明のステアリング装置用ラックの製造方法及びその製造方法によって製造されたステアリング装置用ラックでは、第2のラック素材の軸方向長さは、第1のラック素材のラック歯成形長さと同一長さにしている。従って、ラック歯成形部以外の部分が軽量化され、軽量にするための孔加工が不要となる。
In the steering device rack manufacturing method and the steering device rack manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the axial length of the second rack material is the same as the rack tooth forming length of the first rack material. Length. Therefore, parts other than the rack tooth molding part are reduced in weight, and the hole processing for making it lightweight becomes unnecessary.
さらに、第2のラック素材には、第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の外周に、ラック歯形と同数で同一ピッチの凹凸が形成されている。従って、第2のラック素材の凹凸の凹部と、第1のラック素材の内径孔との間に隙間が残るため、成形荷重がさらに小さくて済む。
Further, the second rack material has the same number of concavities and convexities as the rack tooth profile on the outer periphery of the first rack material on the side facing the rack tooth forming side. Therefore, since a gap remains between the concave and convex portions of the second rack material and the inner diameter hole of the first rack material, the molding load can be further reduced.
また、第2のラック素材の凹凸の凸部が、第1のラック素材のラック歯成形側に、素材材料を流動させる働きをするため、ラック歯への素材材料の流動がより効果的に行われ、歯形への充填度が向上する。 In addition, since the concave and convex portions of the second rack material serve to cause the material material to flow toward the rack tooth forming side of the first rack material, the material material flows to the rack teeth more effectively. The filling degree of the tooth profile is improved.
本発明のステアリング装置用ラックの製造方法及びその製造方法によって製造されたステアリング装置用ラックでは、中間成形工程で、ラック歯成形側に直交する側の外周両側間の幅を、所望のラック歯形の外周両側間の幅よりも狭く成形し、サイジング成形工程で、所定の幅に成形している。 In the steering device rack manufacturing method and the steering device rack manufactured by the manufacturing method according to the present invention, the width between the outer peripheral sides on the side orthogonal to the rack tooth forming side is set to a desired rack tooth shape in the intermediate forming step. It is formed narrower than the width between the outer peripheral sides, and is formed into a predetermined width in the sizing molding process.
従って、サイジング成形工程へのラック素材の投入が容易で、かつ、サイジング成形工程で使用するダイが、上下一対の簡単な構造のダイであっても、ラック素材の外周へのバリのはみ出しが起こらないため、バリを削除するための加工工数が削減される。 Therefore, it is easy to put the rack material into the sizing molding process, and even if the die used in the sizing molding process is a pair of upper and lower simple dies, burrs protrude from the outer periphery of the rack material. Therefore, the number of processing steps for removing burrs is reduced.
以下、図面に基づいて本発明の実施例1、実施例2、及び、第2のラック素材の他の実施例を説明する。 Hereinafter, the first embodiment, the second embodiment, and another embodiment of the second rack material according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(1A)、(1B)は、本発明の実施例1の管状の第1のラック素材を示す説明図であり、図1(1A)は図1(1B)のA−A断面図、図1(1B)は第1のラック素材の軸線に沿って切断した縦断面図である。図1(2A)、(2B)は、図1(1A)、(1B)に示した第1のラック素材の内径孔内に、中実の第2のラック素材を挿入した状態を示す本発明の実施例1の説明図であり、図1(2A)は図1(2B)のB−B断面図である。 1 (1A) and (1B) are explanatory views showing a tubular first rack material according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (1A) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 (1B). FIG. 1 (1B) is a longitudinal sectional view cut along the axis of the first rack material. FIGS. 1 (2A) and (2B) show the state in which a solid second rack material is inserted into the inner diameter hole of the first rack material shown in FIGS. 1 (1A) and (1B). FIG. 1 (2A) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 (2B).
図2は、本発明の実施例1のラックの製造方法を示す工程図であり、図2(1A)、(1B)は概略のラック歯を成形する中間成形工程の金型に第1のラック素材を取り付けた状態を示す説明図であって、図2(1A)は図2(1B)のC−C断面図である。図2(2A)、(2B)は中間成形工程の成形途中の状態を示す説明図であって、図2(2A)は図2(2B)のD−D断面図である。 FIG. 2 is a process diagram showing a method of manufacturing a rack according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (1A) and 2 (1B) show a first rack as a mold in an intermediate molding process for forming a rough rack tooth. It is explanatory drawing which shows the state which attached the raw material, Comprising: FIG. 2 (1A) is CC sectional drawing of FIG. 2 (1B). 2 (2A) and (2B) are explanatory views showing a state in the middle of the intermediate forming step, and FIG. 2 (2A) is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 2 (2B).
図3(1A)、(1B)は中間成形工程の成形終了時の状態を示す説明図であって、図3(1A)は図3(1B)のE−E断面図である。図3(2A)、(2B)は、図3(1A)、(1B)の後工程を示す工程図であり、所望のラック歯を成形するサイジング成形工程を示す説明図であって、図3(2A)は図3(2B)のF−F断面図である。 3 (1A) and (1B) are explanatory views showing a state at the end of molding in the intermediate molding step, and FIG. 3 (1A) is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 3 (1B). 3 (2A) and (2B) are process diagrams showing a post-process of FIGS. 3 (1A) and (1B), and are explanatory views showing a sizing molding process for molding a desired rack tooth. (2A) is an FF cross-sectional view of FIG. 3 (2B).
図1(1A)、(1B)に示すように、実施例1の管状の第1のラック素材1は、外周11及び内径孔12の断面が円形の中空円筒状に形成されている。第1のラック素材1の形状として、実施例1では、外周11及び内径孔12共に円形であるが、円形に限定されるものではなく、矩形や多角形等、任意の断面形状の管状であればよい。
As shown in FIGS. 1 (1A) and (1B), the tubular
図1(2A)、(2B)に示すように、管状の第1のラック素材1の内径孔12内に、中実の第2のラック素材2を挿入したものを、ラック成形用の素材として使用する。第2のラック素材2は、実施例1では、中実円柱状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 (2A) and (2B), a material obtained by inserting a solid
* 中間成形工程
この第1のラック素材1に第2のラック素材2を挿入したラック成形用の素材を、図2(1A)、(1B)に示すように、下側のダイ31と上側のダイ32との間に挟み込む。下側のダイ31には、第1のラック素材1の外周11よりも若干幅が狭く形成された多角形の断面形状を有する押圧面(拘束面)311が形成されている。
* Intermediate forming step As shown in FIGS. 2 (1A) and (1B), a material for rack molding in which the
上側のダイ32には、パンチ41を上下方向に案内するためのガイド孔321が形成され、パンチ41の下面には、図2(1B)の左右方向の略全長にわたって、概略のラック歯形42が形成されている。この中間成形工程では、このラック歯形42を第1のラック素材1の外周11のラック歯成形部に押圧して、概略のラック歯(荒加工のラック歯)を成形する。
A
第2のラック素材2の軸方向の長さL1は、パンチ41のラック歯形42の軸方向の長さ(すなわち第1のラック素材1に成形するラック歯成形長さ)L2よりも若干長く形成されている。第2のラック素材2の軸方向の長さL1は、パンチ41のラック歯形42の軸方向の長さL2と、少なくとも同一長さを有していることが望ましい。そして、第1のラック素材1に成形するラック歯成形範囲を覆うように、第1のラック素材1の内径孔12内に、第2のラック素材2が配置されている。
The axial length L1 of the
上側のダイ32には、ガイド孔321以外の部分に、第1のラック素材1の外周11と同一の断面形状を有する半円形の押圧面(拘束面)322が形成されている。下側のダイ31には、4個のノックアウト33が上下方向に摺動可能に内嵌し、図示しないばねによって、常時上方向への付勢力が付与されている。
On the
ノックアウト33は、パンチ41を第1のラック素材1に押圧して概略のラック歯を第1のラック素材1に成形する時に、上方への付勢力によって、第1のラック素材1を下から支持する。また、中間成形工程が完了して、パンチ41が上昇すると、図示しないばねの付勢力によって、ノックアウト33が第1のラック素材1を上方に押し、第1のラック素材1のラック歯成形部を下側のダイ31から強制的に離間する。
The
図2(2A)、(2B)に示すように、パンチ41をガイド孔321に沿って下方に押し込むと、第1のラック素材1の外周11がパンチ41のラック歯形42によって下方に押し込まれる。この押し込みによって、第1のラック素材1の外周11のパンチ41側に、ラック歯13が成形され始め、第1のラック素材1の内径孔12が、第2のラック素材2の上面(第1のラック素材1のラック歯成形側に対向する面)に当接する。
As shown in FIGS. 2 (2 A) and (2 B), when the
図2(2A)、(2B)の中間成形工程の成形途中の状態では、中空の第1のラック素材1の薄肉部を塑性変形させるだけなので、中実素材とは異なり、成形加重が小さくて済む。また、第1のラック素材1の内径孔12のラック歯成形側に直交する側と、第2のラック素材2の外周22との間には、隙間51、51が存在するため、金型が密閉状態とはならず、従って、成形荷重が小さくて済むため、金型の寿命が長くなる。
In the state in the middle of the intermediate forming step in FIGS. 2 (2A) and (2B), since the thin portion of the hollow
図3(1A)、(1B)に示すように、パンチ41をガイド孔321に沿ってさらに下方に押し込むと、第1のラック素材1の内径孔12が、第2のラック素材2の上面21を塑性変形させながら上面21に食い込み、その反力によって素材材料が上方に流動して、第1のラック素材1のラック歯13の成形に効果的に使用されるため、歯形への充填度が向上する。
As shown in FIGS. 3 (1 A) and (1 B), when the
また、図3(1A)、(1B)に示すように、中間成形工程のラック歯成形終了時においても、第1のラック素材1の内径孔12のラック歯成形側に直交する側と、第2のラック素材2の外周22との間には、隙間52、52が残るため、金型が密閉状態とはならず、従って、成形荷重が小さくて済むため、金型の寿命が長くなる。
Further, as shown in FIGS. 3 (1A) and (1B), even at the end of the rack tooth forming in the intermediate forming step, the side orthogonal to the rack tooth forming side of the
また、成形荷重が小さくて済むため、冷間での成形が可能となり、ラック歯の成形精度が向上する。さらに、第2のラック素材2の上面21が第1のラック素材1の内径孔12に食い込んで、第1のラック素材1と第2のラック素材2が一体化するため、成形されたラック歯全体の剛性が向上する。
Further, since the molding load is small, it is possible to perform the molding in the cold, and the molding accuracy of the rack teeth is improved. Further, since the
すなわち、ラック歯13の成形時に排除された素材材料(余肉)は、第1のラック素材1の内径孔12と、第2のラック素材2の外周22との間の空間に流動して収容される。また、図3(1A)、(1B)に示すように、第1のラック素材1の内径孔12と第2のラック素材2の上面21との間の隙間をB、パンチ41のラック歯形42の歯底の第1のラック素材1に対する押し込み寸法をAとした時、B≧0.7Aの寸法関係になるように構成している。
That is, the raw material (excess) that has been removed when the
それによって、第1のラック素材1の内径孔12と、第2のラック素材2の外周22との間の空間を十分に確保して、小さな成形荷重でラック歯13を成形することを可能としている。
Thereby, a sufficient space between the
* サイジング成形工程
上記中間成形工程が終了した第1のラック素材1を、図3(2A)、(2B)に示すサイジング成形工程用金型に搬入し、上側のダイ61の下面に形成された半円形の押圧面(拘束面)611と、下側のダイ62の上面に形成された所望のラック歯形を有する押圧面621との間で第1のラック素材1の外周を押圧する。これによって、第1のラック素材1のラック歯成形側に直交する側の外周の幅を広げながら、所望のラック歯(仕上げ加工のラック歯)が成形される。
* Sizing Molding Process The
上記中間成形工程によって、ラック歯成形側に直交する側の外周両側の幅を、所望のラック歯形の外周両側間の幅よりも狭くしている。従って、サイジング成形工程への第1のラック素材1の投入が容易である。また、サイジング成形工程で使用する上側のダイ61、下側のダイ62が、上下一対の簡単な構造のダイであっても、第1のラック素材1の外周へのバリのはみ出しが起こらないため、バリを削除するための加工工数が削減される。
By the intermediate forming step, the width on the outer peripheral side on the side orthogonal to the rack tooth forming side is made narrower than the width between the outer peripheral both sides of the desired rack tooth profile. Therefore, it is easy to put the
上記実施例1では、ラック歯13の成形時に排除された素材材料(余肉)が、全て第1のラック素材1の内径孔12と第2のラック素材2の外周22との間の空間に収容されるため、成形したラックにバリが生じないため、バリを削除するための加工工数が削減される。また、管状のラック素材を使用するため、ラック歯成型部以外の部分も軽量化される。さらに、ラック歯の背面側の形状が単純形状になるため、ラック歯の背面側をガイドするラックガイドの形状が簡素となる。
In the first embodiment, the raw material (remaining wall) removed during the formation of the
また、金型の形状が簡素で、汎用的なプレスで成形が可能なため、金型制作費や成形設備費が削減され、マンドレルを使用しないため、加工時間が短くて済む。また、マンドレルを使用しないため、ラック歯の歯底の肉厚が十分に確保され、ラック歯の強度が向上する。 In addition, since the shape of the mold is simple and molding can be performed with a general-purpose press, the mold production cost and molding equipment cost are reduced, and a mandrel is not used, so that the processing time is short. Moreover, since no mandrel is used, the thickness of the bottom of the rack tooth is sufficiently secured, and the strength of the rack tooth is improved.
次に本発明の実施例2について説明する。図4(1A)、(1B)は、本発明の実施例2の管状の第1のラック素材を示す説明図であり、図4(1A)は図4(1B)のG−G断面図である。図4(2A)、(2B)は、図4(1A)、(1B)に示した管状の第1のラック素材の内径孔内に、凹凸を有する中実の第2のラック素材を挿入した状態を示す本発明の実施例2の説明図であり、図4(2A)は図4(2B)のH−H断面図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. 4 (1A) and (1B) are explanatory views showing a tubular first rack material according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 (1A) is a sectional view taken along the line GG of FIG. 4 (1B). is there. 4 (2A) and (2B), a solid second rack material having irregularities is inserted into the inner diameter hole of the tubular first rack material shown in FIGS. 4 (1A) and (1B). It is explanatory drawing of Example 2 of this invention which shows a state, FIG. 4 (2A) is HH sectional drawing of FIG. 4 (2B).
図5は本発明の実施例2のラックの製造方法を示す工程図であり、図5(1A)、(1B)は概略のラック歯を成形する中間成形工程の金型に管状の第1のラック素材を取り付けた状態を示す説明図であって、図5(1A)は図5(1B)のJ−J断面図である。図5(2A)、(2B)は中間成形工程の成形途中の状態を示す説明図であって、図5(2A)は図5(2B)のK−K断面図である。 FIG. 5 is a process diagram showing a method of manufacturing a rack according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 5 (1A) and 5 (1B) show a tubular first mold in an intermediate molding process for forming an approximate rack tooth. It is explanatory drawing which shows the state which attached the rack raw material, Comprising: FIG. 5 (1A) is JJ sectional drawing of FIG. 5 (1B). FIGS. 5 (2A) and (2B) are explanatory views showing a state in the middle of the intermediate forming step, and FIG. 5 (2A) is a sectional view taken along the line KK of FIG. 5 (2B).
図6(1A)、(1B)は中間成形工程の成形終了時の状態を示す説明図であって、図6(1A)は図6(1B)のL−L断面図である。図6(2A)、(2B)は図6(1A)、(1B)の後工程を示す工程図であり、所望のラック歯を成形するサイジング成形工程を示す説明図であって、図6(2A)は図6(2B)のM−M断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。 6 (1A) and (1B) are explanatory views showing a state at the end of molding in the intermediate molding step, and FIG. 6 (1A) is an LL cross-sectional view of FIG. 6 (1B). FIGS. 6 (2A) and (2B) are process diagrams showing a post-process of FIGS. 6 (1A) and (1B), and are explanatory diagrams showing a sizing forming process for forming a desired rack tooth. 2A) is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 6 (2B). In the following description, only structural parts different from the above-described embodiment will be described, and redundant description will be omitted.
実施例2は、第2のラック素材2の上面21に凹凸を形成することによって、成形時に、第1のラック素材1の内径孔12と第2のラック素材2の上面21との間に隙間を確保することで、成形荷重をより小さくすると共に、上面21の凸部によって、素材材料が第1のラック素材1のラック歯13の成形に、より効率的に使用されるようにして、歯形への素材材料の充填度を向上させた例である。
In the second embodiment, by forming irregularities on the
図4(1A)、(1B)に示すように、実施例2の管状の第1のラック素材1は、外周11及び内径孔12の断面が円形の中空円筒状で、実施例1の第1のラック素材1と全く同一形状である。
As shown in FIGS. 4 (1A) and (1B), the tubular
図4(2A)、(2B)に示すように、管状の第1のラック素材1の内径孔12内に挿入される第2のラック素材2は、中実円柱状である。また、第2のラック素材2の上面(第1のラック素材1のラック歯成形側に対向する面)21には、第1のラック素材1に形成されるラック歯13(パンチ41のラック歯形42)と同数で、同一ピッチの凹凸23が形成されている。
As shown in FIGS. 4 (2A) and (2B), the
* 中間成形工程
図5(1A)、(1B)に示すように、中間成形工程に使用する下側のダイ31、上側のダイ32、パンチ41、ノックアウト33の形状は、実施例1と同一形状である。第2のラック素材2の軸方向の長さL1は、パンチ41のラック歯形42の軸方向の長さ(すなわち第1のラック素材1に成形するラック歯成形長さ)L2よりも若干長く形成されている。
* Intermediate forming step As shown in FIGS. 5 (1A) and (1B), the shapes of the
そして、第1のラック素材1に成形するラック歯成形範囲を覆うように、第1のラック素材1の内径孔12内に、第2のラック素材2が配置されている。また、第2のラック素材2の上面21の凹凸23の凹部の位置が、パンチ41のラック歯形42の歯形の凹凸の凸部の位置と一致するように、第1のラック素材1の内径孔12内に、第2のラック素材2が配置されている。
And the 2nd rack
この状態で、図5(2A)、(2B)に示すように、パンチ41をガイド孔321に沿って下方に押し込むと、第1のラック素材1の外周11がパンチ41のラック歯形42によって下方に押し込まれる。この押し込みによって、第1のラック素材1の外周11のパンチ41側に、ラック歯13が形成され始め、第1のラック素材1の内径孔12が、第2のラック素材2の上面(第1のラック素材1のラック歯成形側に対向する面)21に当接する。
In this state, as shown in FIGS. 5 (2A) and (2B), when the
図5(2A)、(2B)の中間成形工程の成形途中の状態では、中空の第1のラック素材1の薄肉部を塑性変形させるだけなので、中実素材とは異なり、成形加重が小さくて済む。また、第1のラック素材1の内径孔12のラック歯成形側に直交する側と、第2のラック素材2の外周22との間には、隙間51、51が存在するため、金型が密閉状態とはならず、従って、成形荷重が小さくて済むため、金型の寿命が長くなる。
5 (2A) and (2B), in the middle of the molding process, only the thin portion of the hollow
さらに、実施例2では、第2のラック素材2の上面21の凹凸23の凹部と、第1のラック素材1の内径孔12との間に隙間24が存在するため、実施例1よりもさらに成形荷重が小さくて済む。
Furthermore, in the second embodiment, since a
図6(1A)、(1B)に示すように、パンチ41をガイド孔321に沿ってさらに下方に押し込むと、第1のラック素材1の内周12が、第2のラック素材2の上面21の凹凸23に食い込み、凹凸23の凸部が素材材料を上方に効果的に流動させる働きをするため、実施例1よりもさらに歯形への充填度が向上する。
As shown in FIGS. 6 (1 A) and (1 B), when the
また、図6(1A)、(1B)に示すように、実施例1と同様に、中間成形工程のラック歯成形終了時においても、第1のラック素材1の内径孔12のラック歯成形側に直交する側と、第2のラック素材2の外周22との間には、隙間52、52が残るため、金型が密閉状態とはならず、従って、成形荷重が小さくて済むため、金型の寿命が長くなる。
As shown in FIGS. 6 (1A) and 6 (1B), as in Example 1, the rack tooth forming side of the
さらに、第2のラック素材2の上面21の凹凸23に、第1のラック素材1の内径孔12が食い込んで、第1のラック素材1と第2のラック素材2が一体化するため、成形されたラック歯全体の剛性が向上する。
Further, since the
* サイジング成形工程
上記中間成形工程が終了した第1のラック素材1を、図6(2A)、(2B)に示すサイジング成形工程用金型に搬入し、上側のダイ61の下面に形成された半円形の押圧面(拘束面)611と、下側のダイ62の上面に形成された所望のラック歯形を有する押圧面621との間で第1のラック素材1の外周を押圧する。これによって、第1のラック素材1のラック歯成形側に直交する側の外周の幅を広げながら、所望のラック歯(仕上げ加工のラック歯)が成形される。
* Sizing molding process The
次に本発明の実施例3について説明する。図7(2A)、(2B)は管状の第1のラック素材1の内径孔12内に挿入する第2のラック素材2の変形例を示す実施例3の説明図である。以下の説明では、上記実施例2と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. 7 (2A) and (2B) are explanatory views of the third embodiment showing a modification of the
上記実施例2では、第2のラック素材2の形状は、図7(1A)、(1B)に示すように、中実円柱状で、第2のラック素材2の上面21には、第1のラック素材1に形成されるラック歯13と同数で同一ピッチの凹凸23が形成されているが、第2のラック素材2の形状は円柱状に限定されるものではない。
In the second embodiment, the shape of the
すなわち、図7(2A)、(2B)に示す実施例3では、第2のラック素材2は、第1のラック素材1のラック歯成形側に直交する側の外周両側に、その全長にわたって扁平面25、25が形成され、第2のラック素材2の上面21には、第1のラック素材1に形成されるラック歯13と同数で、同一ピッチの凹凸23が形成されている。凹凸23は無くてもよい。
That is, in Example 3 shown in FIGS. 7 (2A) and (2B), the
また、図7(3A)、(3B)に示す実施例4では、第2のラック素材2は、第1のラック素材1のラック歯成形側に直交する側の外周両側に、その全長にわたって扁平面25、25が形成され、第2のラック素材2の上面21も扁平面に形成されている。また、第1のラック素材1に形成されるラック歯13と同数で、同一ピッチの凹凸23が、扁平に形成された上面21に形成されている。凹凸23は無くてもよい。
Moreover, in Example 4 shown in FIGS. 7 (3A) and (3B), the
上記実施例1から実施例4において、第2のラック素材2の材質は、第1のラック素材1の材質と同一でもよく、異なる材質でもよい。さらに、上記実施例1から実施例4では、第2のラック素材2は、中実であるが、中空にしてもよい。
In the first to fourth embodiments, the material of the
1 第1のラック素材
11 外周
12 内径孔
13 ラック歯
2 第2のラック素材
21 上面
22 外周
23 凹凸
24 隙間
25 扁平面
31 下側のダイ
311 押圧面(拘束面)
32 上側のダイ
321 ガイド孔
322 押圧面(拘束面)
33 ノックアウト
41 パンチ
42 ラック歯形
51 隙間
52 隙間
61 上側のダイ
611 押圧面(拘束面)
62 下側のダイ
621 押圧面(拘束面)
DESCRIPTION OF
32 Upper die 321
33
62 Lower die 621 Press surface (restraint surface)
Claims (6)
該第1のラック素材の内径孔内に挿入され、ラック歯成形時に、該第1のラック素材の内径孔のラック歯成形側及びラック歯成形側に直交する側との間に隙間が形成可能な断面形状を有する中実の第2のラック素材を使用し、
上記第1のラック素材のラック歯成形部を除いた外周をダイで拘束し、
ラック歯形を有するパンチを上記第1のラック素材の外周のラック歯成形部に押圧し、 上記第1のラック素材の内径孔を、第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の第2のラック素材の外周に当接させ、さらに上記パンチを押し込み、上記パンチによるラック歯成形時に排除された素材材料を、上記第1のラック素材の内径孔と第2のラック素材の外周との間の空間に流動させ収容することにより第1のラック素材と第2のラック素材を一体化させるとともに概略のラック歯を成形する中間成形工程を行い、
該中間成形工程終了時では、上記第1のラック素材の内径孔のラック歯形成形側に直交する側と第2のラック素材の外周との間に隙間がなお残っており、かつ、ラック歯形成形側に直交する側の外周面両側間の幅は所望のラック歯形の外周面両側間の幅よりも狭く成形しており、
その後、所望のラック歯形を有するダイと、ラック歯成形側に対向する側の所望の外周形状を有するダイとの間に、上記中間成形工程が終了した第1のラック素材を挟持して押圧することで、ラック歯形成形側に直交する側の外周の幅を広げながら、所望のラック歯を成形するサイジング成形工程を行うこと
を特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法。 A hollow cylindrical first rack material having an inner diameter hole, and
Inserted into the inner diameter hole of the first rack material, and when forming rack teeth, a gap can be formed between the rack tooth forming side of the inner diameter hole of the first rack material and the side orthogonal to the rack tooth forming side. Use a solid second rack material with a cross-sectional shape,
Restrain the outer periphery of the first rack material excluding the rack tooth forming part with a die,
A punch having a rack tooth shape is pressed against a rack tooth forming portion on the outer periphery of the first rack material, and an inner diameter hole of the first rack material is formed on a side opposite to the rack tooth forming side of the first rack material. 2 is brought into contact with the outer periphery of the rack material, the punch is further pushed in, and the material material excluded at the time of forming the rack teeth by the punch is changed between the inner diameter hole of the first rack material and the outer periphery of the second rack material. Performing an intermediate forming step of integrating the first rack material and the second rack material by forming a rough rack tooth by flowing and accommodating in the space between ,
At the end of the intermediate forming step, a gap still remains between the side of the inner diameter hole of the first rack material perpendicular to the rack tooth formation shape side and the outer periphery of the second rack material, and the rack tooth formation shape. The width between the outer peripheral surfaces on the side orthogonal to the side is formed narrower than the width between the outer peripheral surfaces of the desired rack tooth shape,
Thereafter, the first rack material after the intermediate forming step is sandwiched and pressed between a die having a desired rack tooth shape and a die having a desired outer peripheral shape on the side facing the rack tooth forming side. Thus, a method of manufacturing a rack for a steering device, wherein a sizing molding step of molding a desired rack tooth is performed while increasing the width of the outer periphery on the side orthogonal to the rack tooth formation side .
上記第2のラック素材が円柱状であること
を特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法。 In the manufacturing method of the steering device rack according to claim 1 ,
A method for manufacturing a steering device rack, wherein the second rack material is cylindrical.
上記第2のラック素材の軸方向長さは、少なくとも上記第1のラック素材のラック歯成形長さと同一長さもしくは若干長くすること
を特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法。 In the manufacturing method of the steering device rack according to claim 1,
A method of manufacturing a rack for a steering apparatus, wherein an axial length of the second rack material is at least the same length as or slightly longer than a rack tooth forming length of the first rack material.
上記第2のラック素材には、上記第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の外周に、上記ラック歯形と同数で同一ピッチの凹凸が形成されていること
を特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法。 In the manufacturing method of the steering device rack according to claim 1,
A steering device characterized in that the second rack material is provided with irregularities having the same number and the same pitch as the rack teeth on the outer periphery of the first rack material facing the rack tooth forming side. Rack manufacturing method.
上記第2のラック素材には、上記第1のラック素材のラック歯成形側に対向する側の外周に、上記ラック歯形と同数で同一ピッチの凹凸が形成されていること
を特徴とするステアリング装置用ラックの製造方法。 In the manufacturing method of the rack for steering devices according to claim 3 ,
A steering device characterized in that the second rack material is provided with irregularities having the same number and the same pitch as the rack teeth on the outer periphery of the first rack material facing the rack tooth forming side. Rack manufacturing method.
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