JP6043579B2

JP6043579B2 - ラックバーの製造方法

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Publication number: JP6043579B2
Application number: JP2012228050A
Authority: JP
Inventors: 貴司加藤; 聖人野村; 青木　健一; 健一青木
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: JP2014079770A

Description

本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に使用されるラック＆ピニオンギアに用いられるラックバーの製造方法に関し、ロッド部研磨後黒皮残りの低減を図る技術に関する。

車両を操舵するためのステアリング装置は、ステアリングシャフト側のピニオンギアと、左右の車輪を接続するタイロッドに締結するラック歯が形成されたラックバーを備えており、これらピニオンギアとラック歯により、ハンドルから伝達される回転操舵力をギヤボックスで左右の横力に変換してキングピン回りの回動力を車輪に作用させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなラックバーを形成する場合、円筒状の素管をつぶし、つぶし面に歯型を当て、内側から圧延鍛造してラック歯を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、圧延鍛造を行う前に、予めラック歯を形成する部分を押圧し、平潰部を形成する。またラックバーやステアリング装置で滑らかな操舵を得るためや、油圧パワーステアリング装置の油圧シリンダー軸として使われるために、ラックバー製造における仕上げ工程において円筒表面を研磨する（例えば、特許文献１参照。）。ラックバー表面を研磨することで、滑らかな操舵を実現し、油圧パワーステアリング装置の場合相手シール部品と油槽をシールすることができる。

特開２００７−２５３１９０号公報特開２００９−２８０１９９号公報

上述したラックバーの製造方法では、次のような問題がある。図９に示すように、筒状に形成されたラックバー５０の一部に長方形の平面形状を有する平潰部５２を形成する。その後、図５に示すように、金型Ｋ５，Ｋ６により平潰部５２に歯型Ｕのラック歯転写部Ｕ１を当てた状態で軸部５１を固定し、円筒形状の内部に芯金Ｖを圧入する。圧延鍛造により、ラック歯転写部Ｕ１からラックバー５０に、図１０に示すようにラック歯５５が転写される。圧延鍛造されたラックバー５０は、図９平潰部５２に図１０ラック歯５５が形成される。ラック歯５５を形成する肉は、図９平潰部５２、平潰部５２の近傍、平潰部５２でラック歯５５が形成されていない図１０ヌスミ部５４から供給される。

ラックバー５０に平潰部５２を形成する工程において、図９平潰部５２両端近傍の肉が平潰部５２に引き込まれる。このため平潰部５２両端近傍では軸真円形状が崩れ、他の部分よりも凹んでいる形状になる。この状態で図１０ラック歯５５を形成し、研磨等の仕上げ工程を経ると、平潰部５４近傍軸部は一部研磨がされず、黒皮が残ってしまう問題がある。

そこで本発明は、平潰加工時の材料の引き込みを抑制し、軸真円形状を、保ちラックバー平潰部５４両端近傍の黒皮残りを防止することで、ステアリング装置等に組み込まれた後の摺動部あるいはシール部を長く確保することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のラックバーの製造方法は次のように構成されている。

ピニオンギアに噛み合わされるラック歯を有するラックバーの製造方法において、円筒形状の軸部を固定する工程と、前記軸部の外周面の一部に、軸方向に長さを有し、軸方向と直交する方向に幅を有し、前記幅方向の中央部近傍における前記長さが、前記幅方向の両端部近傍における前期長さより短く形成されている平面形状を有する平潰部を形成する工程と、前記ラック歯を転写するラック歯転写部を有する歯型を、前記平潰部と前記ラック歯転写部が接する状態で固定する工程と、前記平潰部に前記ラック歯転写部を転写させ、前記ラック歯を形成する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、平潰加工時の平面部両端の材料の引き込みを抑制し、ラックバー軸部表面研磨黒皮残りを抑制することで、ステアリング装置等に組み込まれた後の摺動部、またはシール部を長くとることが出来、製品配置レイアウトの自由度が上がり、操舵性能の品質余力を上げることができる。

本発明の一実施の形態に係るラックバーの製造方法における第２工程後のラックバーを示す斜視図。同製造方法における第１工程及び第２工程を一部破断して示す断面図。同製造方法における第２工程に用いる押金を示す斜視図。同製造方法における第２工程後のラックバーを示す平面図。同製造方法における第３工程及び第４工程を示す説明図。同製造方法における第４工程後のラックバーを示す平面図。同製造方法の変形例に係る第２工程後のラックバーを示す斜視図。同製造方法の変形例に係る第２工程前のラックバーラック部断面図。同製造方法の変形例に係る平潰部形成後の平潰部の、図１における二点鎖線Ｐ−Ｐ線で切断して矢印方向に見た形状を示す断面図。同製造方法の変形例に係る第２工程後の平潰部の、図７における二点鎖線Ｆ−Ｆ線で切断して矢印方向に見た形状を示す断面図。一般的なラックバーの製造方法に係る平潰加工後のラックバーを示す平面図。同製造方法に係るラック歯形成後のラックバーを示す平面図。

図１は、本発明の一実施の形態に係るラックバーの製造方法における第２工程後のラックバー１０を示す斜視図、図２は第１工程及び第２工程を示す断面図、図３は後述する押金２０を示す斜視図、図４は第２工程後のラックバー１０を示す上面図、図５は第３工程及び第４工程を示す断面図、図６は第４工程後のラックバー１０を示す上面図である。

本実施の形態に係るラックバー１０の製造方法は、図２ラックバー１０を固定する第１工程と、図４ラックバー１０に平潰部１２を形成する第２工程と、平潰部１２に図５歯型Ｓを当接させる第３工程と、図４平潰部１２に図６ラック歯１５を形成する第４工程とを有している。

図１ラックバー１０は、円筒形状の軸部１１と、軸部１１の一部に形成された平潰部１２とを有している。平潰部１２は平面形状であり、ラックバー１０の軸方向と平行な方向に長さＬ１，Ｌ２を有し、長さＬ１，Ｌ２の方向と直交する方向に幅Ｈを有している。Ｌ１は、幅Ｈの中央部における平潰部１２の長さであり、Ｌ２は幅Ｈの両端部における平潰部１２の長さである。また、図１中Ｌは、長さＬ１，Ｌ２と平行な長さ方向を示している。

長さＬ２が長さＬ１より長く形成されているため、平潰部１２は長さＬ方向の両端に凸部１３を有している。この凸部１３には、平潰部１２のＬ方向の両端に形成されている。ピニオンギアとラックバーは通常交差角を持って噛み合っているため、図６隅部１４のへこみがあれば干渉せず、凸部１３がラック歯１５とピニオンギアとの噛み合いを妨げることはない。また、凸部１３を設けることで、図４軸部１１の平潰部１２両端近傍の肉の引き込みを防ぎ、凸部１３近傍の軸真円形状を保つことが可能となる。これにより、仕上げ工程における研磨で、図６ラックバー１０の凸部１３近傍表面を研磨することが可能となり、ステアリング装置等に組み込まれた後の摺動部、またはシール部を長くとることが出来、製品配置レイアウトの自由度が上がり、操舵性能の品質余力を上げることができる。

次に本実施の形態に係るラックバーの製造方法について詳しく説明する。

第１工程では、図２ラックバー１０を形成する軸部を金型Ｋ１及びＫ２で固定する。金型Ｋ１には、後述する押金２０を挿入する押金孔Ｄが設けられている。金型Ｋ１は、押金孔Ｄが図６ラックバー１０上のラック歯１５を形成する部分に位置するよう、図２ラックバー１０を固定している。

第２工程では、図２金型Ｋ１の押金孔Ｄに押金２０を挿入し、ラックバー１０に押し当てることで図４平潰部１２を形成する。

図３押金２０は、直方体状の本体部２１と、本体部２１の１つの面に設けられ、図４ラックバー１０の平潰部１２を形成する図３押当部２２とを有している。押当部２２は、本体部２１の長辺方向に押当長Ｍを有している。押当長Ｍは本体部２１の短辺方向Ｎの端部で長く、短辺方向Ｎの中央部で短く形成されている。すなわち、押当部２２は長辺方向の両端部に凹部２３を有している。第２工程の際は、凹部２３の部分は押圧されないため、図４凸部１３が形成される。軸部１１からは、平潰部１２両端近傍であっても、肉が引き込まれず、軸正円形状が維持される。

第３工程では、図５金型Ｋ３，Ｋ４により、図４平潰部１２に図６ラック歯１５を転写する図５歯型Ｓを、歯型Ｓ上のラック歯転写部Ｓ１を当接させた状態で固定する。

第４工程では、円筒形状の内部に芯金Ｔを圧入し、ラック歯転写部Ｓ１から図６ラック歯１５を転写する。

本実施の形態に係るラックバーの製造方法によれば、図４平潰部１２に凸部１３を形成することで、平潰部１２両端の近傍であっても軸部１１からの肉の引っ張りを抑制することが可能となる。これにより、仕上工程における研磨後においても、軸部１１に黒皮を残さず、油漏れや操舵性能の悪化を防ぐことが可能となる。

上述したように、本発明に係るラックバーの製造方法によれば、平潰加工時の材料の引き込みを抑制し、研磨後のラックバー円筒表面の黒皮残りを防止することで、ステアリング装置等に組み込まれた後の摺動部、またはシール部を長くとることが出来る。これにより、製品配置レイアウトの自由度が上がり、操舵性能の品質余力を上げることができ、油漏れを防ぎ安定した操舵性を確保することができる。

図７は、上述した実施の形態に係るラックバーの製造方法の変形例の、第２工程後のラックバー３０を示す斜視図、図８Ａは図７における二点鎖線Ｆ−Ｆ線で切断して矢印方向に見た断面形状の第２工程前の形状を示す断面図、図８Ｂは図１における二点鎖線Ｐ−Ｐ線で切断して矢印方向に見た断面形状の平潰部３２形成後の形状を示す断面図、図８Ｃは図７における二点鎖線Ｆ−Ｆ線で切断して矢印方向に見た第２工程後断面形状を示す。

本変形例では第２工程において、図８Ａの円筒形状のラックバー３０に、図８Ｂに示す平潰部３２、及び、図８Ｃに示す一対の第２平潰部３４を形成する。図７第２平潰部３４は平面形状を有し、ラックバー３０の軸方向と平行な第２長さＬ３と、第２長さＬ３と垂直な第２幅Ｈ２を有している。第２幅Ｈ２と幅Ｈとの図８Ｃ相対角度θは５度から３０度の間の角度になるように形成されている。例えば、ラックバー３０では相対角度θを１５度としている。また、第２平潰部３４の幅Ｈ方向の寸法は、平潰加工に入る前の図８Ａラックバー３０の肉厚Ｅと同じである。このように、図７第２平潰部３４の幅Ｈ方向の寸法を規定することで、図６ラック歯１５の歯巾長さを十分に取ることができる。

図７第２平潰部３４を形成することで、肉がラックバー３０の軸中心部に集められる。これにより、第３工程、第４工程において、図５歯型Ｓに供給される肉が増え、より効率よく歯に肉を充填することが可能となる。

本変形例によれば、上述した実施の形態にかかるラックバーの製造方法と同様の効果を得られるとともに、より効率良く歯に肉を充填することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

１０，３０，５０…ラックバー、１２…平潰部、２０…押金、３４…第２平潰部、Ｌ１，Ｌ２…長さ、Ｈ…幅、Ｈ２…第２幅、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…金型。

Claims

ピニオンギアに噛み合わされるラック歯を有するラックバーの製造方法において、
円筒形状の軸部を固定する工程と、
前記軸部の外周面の一部に、軸方向に長さを有し、軸方向と直交する方向に幅を有し、前記幅方向の中央部近傍における前記長さが、前記幅方向の両端部近傍における前記長さより短く形成されている平面形状を有する平潰部を形成する工程と、
前記ラック歯を転写するラック歯転写部を有する歯型を、前記平潰部と前記ラック歯転写部が接する状態で固定する工程と、
前記平潰部に前記ラック歯転写部を転写させ、前記ラック歯を形成する工程とを備えることを特徴とするラックバーの製造方法。
前記平潰部を形成する工程の際、前記平潰部の幅方向の端部の少なくとも一方に位置し、前記軸方向に第２長さを有し、前記軸方向と直交する方向に第２幅を有し、前記幅方向と前記第２幅方向との相対角度が５度以上３０度以下である平面状の第２平潰部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のラックバーの製造方法。