JPH0999844A - プレスヨーク及びプレスヨークの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】平板をコップ状容器の形状に絞り加工する方式
を採用したプレスヨーク及びプレスヨークの製造方法を
提供すること。 【解決手段】このプレスヨークはプレス成形で形成され
たものであり、円筒体と、円筒体の軸長方向の一端部に
延設された一対の耳部とを備えている。耳部の平均肉厚
は円筒体の平均肉厚よりも厚い。製造に際しては、平板
を絞り加工し、絞り加工に伴う縮みフランジ効果により
フランジ部を厚肉化し、そのフランジ部から耳部を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形で製造
したプレスヨーク及びプレスヨークの製造方法に関す
る。本発明は、例えば車両のステアリング機構に使用さ
れるインタミディエイトヨークに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング機構に使用されるイ
ンタミディエイトヨークを例にとって説明する。このヨ
ークは次の様なＵＯ曲成形方法により製造される。即
ち、図１３（Ａ）に示す様に、平板を打ち抜いて突片１
００ａをもつ打抜板１００を形成する打ち抜き工程、図
１３（Ｂ）に示す様にその打抜板１００の端部１００ｃ
を若干曲げる端曲げ工程、図１３（Ｃ）に示す様にその
打抜板１００を更に曲げて『断面Ｕ形状』とする曲げ工
程、図１３（Ｄ）に示す様にその打抜板１００を更に円
筒形状に曲げて『断面Ｏ形状』つまり円筒体１０４とす
る曲げ工程、円筒体１０４の歪取り工程、更に図１３
（Ｅ）に示す様に円筒体１０４の合わせ部１０４ａをア
ーク溶接して接合し、溶接ビード部１０６を肉盛りする
溶接工程、溶接ビード部１０６を機械加工すると共に、
円筒体１０４の内周面及び外周面を切削加工して加工面
１０４ｃ、１０４ｅを形成する機械加工工程とを順に実
施することにしている。

【０００３】円筒体１０４の内周面及び外周面を切削加
工して加工面１０４ｃ、１０４ｅを得るのは、溶接によ
る熱歪みによる真円度の低下を是正するためである。更
に従来技術によれば、特公平３−１１９０号公報には、
長い円筒形状の単一のチューブから、これの軸長方向の
一旦に一対の耳部を形成した操舵輪シャフトが開示され
ている。この公報技術は、耳部の厚肉化を図るもので
も、平板をコップ状容器の形状に成形する絞り加工を利
用するものでもない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記したＵＯ
曲成形方法に係る従来技術及び特公平３−１１９０号公
報に係る従来技術とは異なる方式、つまり平板をコップ
状容器の形状に絞り加工する方式を採用したプレスヨー
ク及びプレスヨークの製造方法を提供することにある。

【０００５】殊に請求項２は、『縮みフランジ効果』を
利用でき、ヨークの耳部の平均肉厚が円筒体の平均肉厚
よりも厚いプレスヨークを得るのに有利なプレスヨーク
の製造方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプレスヨー
クは、円筒体と、該円筒体の軸長方向の一端部に延設さ
れた耳部とを備えると共にプレス成形で形成された金属
製のプレスヨークであって、ヨークの耳部の平均肉厚
は、円筒体の平均肉厚よりも厚いことを特徴とするもの
である。

【０００７】本発明に係るプレスヨークの製造方法は、
請求項１に係るプレスヨークの製造に適する方法であ
り、金属製の平板を用い、ダイス型にセットした平板を
パンチ型で押圧することにより平板を絞り加工し、軸長
方向の一端に径外方向にのびるフランジ部を備えると共
に軸長方向の他端に底壁を備えたコップ状容器を得る絞
り工程と、コップ状容器のフランジ部を打ち抜いて耳部
を形成し、更に耳部を円筒体の側壁に沿う方向に曲成す
る耳部形成工程とを順に実施することを特徴とするもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。 （実施形態の構成）まず製造方法から説明する。本実施
形態によれば、図１（Ａ）（Ｂ）に示す様に、円板形状
をなす金属製つまり鋼製の平板１を用いる。図１（Ａ）
は平板１の断面を示し、図１（Ｂ）は平板１の平面を示
す。この平板１の材質は、自動車用加工性熱間圧延高張
力鋼板（ＪＡＳＯ Ｍ１０７−７７）である。平板１の
肉厚Ｔ１で示されている。

【０００９】次に図１（Ｃ）（Ｄ）に示す第１絞り加工
を行う。即ち第１絞り加工では図略のダイス型にセット
した円形状の平板１の中央域をパンチ型２ｘの先端部で
押圧することにより、平板１から第１コップ状容器２を
成形する。なお図１（Ｃ）は第１コップ状容器２の断面
を示し、図１（Ｄ）は第１コップ状容器２の平面を示
す。

【００１０】更に第２絞り加工を行い、図１（Ｅ）
（Ｆ）に示す第２コップ状容器３を得る。なお図１
（Ｅ）は第２コップ状容器３の断面を示し、図１（Ｆ）
は第２コップ状容器３の平面を示す。次に第３絞り加工
を行い、図１（Ｇ）に示す第３コップ状容器４を得る。
次に第４絞り加工を行い、図１（Ｈ）に示す第４コップ
状容器５を得る。

【００１１】図１（Ｈ）に示す様に、この第４コップ状
容器５は、絞り加工で成形された中空室５０ｘを備えた
円筒体５０と、円筒体５０の軸長方向の一端である上端
に径外方向にのびるリング状のフランジ部５１を備える
と共に、円筒体５０の軸長方向の他端である下端を閉じ
る底壁５２を備えている。フランジ部５１の肉厚はＴ２
で示されている。なお円筒体５０の肉厚は、絞り加工に
よりやや薄くなる傾向がある。

【００１２】その後、図２（Ａ）（Ｂ）に示す様に、上
記した第４コップ状容器５のリング状のフランジ部５１
を打ち抜き、これにより２個一対の耳部５５を対向する
位置に形成する。この耳部５５は、円筒体５０の軸長方
向の上端から径外方向つまり横方向に伸びている。更に
この工程では図２（Ａ）から理解できる様に、第１打抜
き片５６ｈを打ち抜いて耳部５５の略中央域に貫通状態
の径小の下孔５６を形成すると共に、円筒体５０の底壁
５２を打ち抜いて第２打ち抜き片５７ｈを形成して打抜
孔５７を形成する。なお図２（Ａ）は、耳部５５を形成
した第４コップ状容器５の断面を示し、図２（Ｂ）は平
面を示す。

【００１３】図３では第４コップ状容器５の形状が実線
で示され、リング状のフランジ部５１に形成される耳部
５５の形状、下孔５６の形状が鎖線で示されている。次
に図４に示す様に、浅底状の座成形凹部６０ｍを備えた
ダイス型６０と、押さえ型６１とを用い、耳部５５の下
孔５６が座成形凹部６０ｍの底面６０ｎに対面した状態
で、第４コップ状容器５の耳部５５をダイス型６０にセ
ットすると共に、ダイス型６０と押さえ型６１で耳部５
５を挟持する。

【００１４】その状態で、図５から理解できる様に、耳
部５５の下孔５６付近に座成形用のパンチ型６２の先端
部を強圧して、下孔５６の周囲に座部５８を膨出成形す
る。図５から理解できる様に座部５８は、パンチ型６２
の先端の外周面で規定されたリング状の内側段部５８ｓ
と、ダイス型６０の座成形凹部６０ｍの内周面で規定さ
れたリング状の外側段部５８ｒとを備えている。

【００１５】このとき耳部５５のうち下孔５６の周縁の
肉部分がパンチ型６２の先端部で肉厚方向に強圧される
ので、下孔５６の周縁の肉部分が径外方向つまり矢印Ａ
１方向に流動して下孔５６の内径が増すと共に、下孔５
６の周縁領域に×印であらわされたリング形状の肉厚増
加部５９が形成される。なお試験よれば、下孔５６が形
成されないときには、良好な肉厚増加部５９が得られな
かった。

【００１６】肉厚増加部５９の幅は、図５においてΔｋ
で示されている。肉厚増加部５９の肉厚はＴ３で示さ
れ、耳部５５の肉厚Ｔ２よりも厚い（Ｔ３＞Ｔ２）。次
に図７から理解できる様に、第４コップ状容器５をダイ
ス型７０にセットすると共に押さえ部７１で押さえ、第
４コップ状容器５の円筒体５０の内にパンチ型７２を挿
入しておく。この状態で、ダイス型７０を矢印Ｂ１方向
にパンチ型７２に対して相対移動させ、これにより耳部
５５を矢印Ｃ１方向に曲げて円筒体５０の側壁に沿う方
向とする。なおダイス型７０には、座部５８との干渉を
避ける凹部が形成されている。

【００１７】次に図６から理解できる様に耳部５５の外
面５５ｋ側から、下孔５６にドリルＦｃを矢印Ｅ１方向
に挿入して、下孔５６の内周面を整形して圧入孔５６ｙ
を形成する。なお圧入孔５６ｙの精度は、ドリルＦｃに
よる仕上切削により確保される。圧入孔５６ｙはベアリ
ングが圧入されるものである。これにより図６から理解
できる様に肉厚増加部５９は、耳部５５の内面５５ｐ側
に突出したリング形状となる。

【００１８】更に本実施形態によれば図８から理解でき
る様に、一対の耳部５５の先端５５ｉの対向距離Ｌａを
狭める工程を行うと共に、図９から理解できる様に耳部
５５のうち円筒体５０側の根元に、凹状係合部５５ｘを
形成する。耳部５５のスプリングバック等の影響で、耳
部５５の対向距離Ｌａは微小変位する可能性がある。こ
の点本実施形態によれば、補強リブとして機能する凹状
係合部５５ｘが耳部５５に形成されているので、耳部５
５が強化され、耳部５５の根元領域の断面係数が良好と
なる。故に、スプリングバック等の影響で耳部５５の対
向距離Ｌａが変動することを軽減、回避するのに有利で
ある。

【００１９】更に本実施形態によれば、補強リブとして
機能する凹状係合部５５ｘは耳部５５のなかでもその根
元に形成されているので、耳部５５の先端５５ｉの対向
距離Ｌａの変動を軽減、回避するのに一層有利である。
ところでヨークにおいては相手ヨークと接続する関係で
耳部５５は強度が要請されている。更に、耳部５５に形
成した圧入孔５６ｙは前述の様にベアリングが圧入され
るものであり、この関係で圧入孔５６ｙの周縁もできる
だけ厚肉化して強度の増加を図ることが要請されてい
る。しかしヨーク全体の肉厚を増大すれば、強度確保に
有利であるものの、ヨーク自体の重量が増大し、近年強
く要請されている部品の軽量化の面で不利となる。

【００２０】この点本実施形態に係る製造方法を実行す
れば、耳部５５の平均肉厚は円筒体５０の平均肉厚より
も厚くなり、耳部５５の強度の確保に貢献できる。その
理由は、図１１から理解できる様に、平板１を絞り加工
してコップ状容器とする場合には、平板１の外縁１ｆが
縮径しながら絞り成形される関係で、フランジ部５１は
周方向つまり矢印Ｅ１方向に圧縮力を受けつつ縮径成形
される『縮みフランジ効果』が期待できる。

【００２１】この様に本実施形態によれば、コップ状容
器のフランジ部５１は周方向に圧縮力を受けつつ成形さ
れるため、フランジ部５１の肉厚が厚くなる。結果とし
てフランジ部５１から形成される耳部５５の肉厚の増加
も期待できる。試験によれば、絞り加工前の平板１の肉
厚Ｔ１が４ｍｍのときには、フランジ部５１ひいては耳
部５５の平均肉厚Ｔ２は５ｍｍ程度であり、約１ｍｍ程
度増加していた。耳部５５の肉厚増加率をみると、肉厚
増加率α１＝｛（５ｍｍ−４ｍｍ）／４ｍｍ｝×１００
＝２５％となり、かなり大きい。

【００２２】更に絞り加工に伴う『縮みフランジ効果』
によりフランジ部５１には周方向における圧縮力が作用
するので、フランジ部５１から形成される耳部５５の硬
度も、素材である平板１の硬度に比較してかなり高くな
り、硬度の増加による耳部５５の強度の向上も期待でき
る。試験によれば、マイクロビッカース硬度で、絞り加
工前の平板１の硬度がＨｖ２００程度のとき、耳部５５
の硬度はＨｖ２６０〜２９０程度であった。

【００２３】更に本実施形態によれば、図５から理解で
きる様に、耳部５５をダイス型６０及び押さえ型６１で
保持した状態で、パンチ型６２で耳部５５の下孔５６付
近を肉厚方向に強圧し、これにより下穴５６の周縁の肉
部分を径外方向つまり矢印Ａ１方向に供給し、リング状
の肉厚増加部５９を形成する。これにより下孔５６付近
の一層の強度増加を図り得る。

【００２４】なおパンチ型６２による強圧する前の耳部
５５の平均肉厚Ｔ２は５ｍｍ程度、パンチ型６２による
強圧で形成した肉厚増加部５９の平均肉厚Ｔ３は６ｍｍ
程度であり、１ｍｍ程度の増加が確認された。従って素
材である平板１の肉厚Ｔ１が４ｍｍであることを考える
と、平板１に対する肉厚増加部５９の肉厚増加率α２
は、α２＝｛（６ｍｍ−４ｍｍ）／４ｍｍ｝×１００＝
５０％となり、かなり大きくなる。

【００２５】（適用例）さて図１２は上記したヨークを
車両のステアリング機構に組み付けた状態を示す。ヨー
クの耳部５５には、ベアリング９０を介して相手ヨーク
９１が接続されている。ヨーク内には、横断面が十字形
状をなす十字シャフト９３が嵌合されている。

【００２６】（実施形態の効果）以上説明した様に本実
施形態によれば、周方向に縮んでフランジ部５１を成形
する『縮みフランジ効果』により、フランジ部５１の肉
厚ひいては耳部５５の肉厚を増大できる。従って、使用
する素材である平板１の肉厚Ｔ１を抑えたままで、強度
が要請される耳部５５の肉厚Ｔ２を厚肉化して、耳部５
５の強度の増加を図り得る。

【００２７】更に本実施形態によれば、『縮みフランジ
効果』により耳部５５の硬度も、素材である平板１の硬
度よりも高くなり、硬度の増加による耳部５５の強度の
向上も期待できる。更に本実施形態によれば、図５及び
図６から理解できる様に、パンチ型６２による強圧流動
効果により圧入孔５６ｙの周縁領域にリング状の肉厚増
加部５９を形成できる。その結果、使用する素材である
平板１の肉厚Ｔ１を抑えたままで、耳部５５のうち強度
が一層要請される圧入孔５６ｙの周縁領域の肉厚Ｔ３を
厚肉化して、圧入孔５６ｙの周縁領域の強度の増加も図
り得る。

【００２８】この様に本実施形態では強度が要請される
耳部５５、更には耳部５５のうち圧入孔５６ｙの周縁領
域の肉厚の厚肉化を図りつつ、使用する素材である平板
１の肉厚Ｔ１を抑え得る。換言すれば、ヨークとしての
必要強度を確保しつつヨークの軽量化するのに有利であ
る。加えて本実施形態によれば、図６から理解できる様
にリング状に突出する肉厚増加部５９は一方向つまり矢
印Ｙ１方向に延設されており、逆方向である矢印Ｙ２方
向には延設されていない。そのため、ドリルＦｃによっ
て圧入孔５６ｙを切削仕上する際に、突出する肉厚増加
部５９の先端とドリルＦｃとの干渉を回避でき、ドリル
Ｆｃによる切削を良好になし得、精密な切削に有利であ
る。

【００２９】更に本実施形態によれば、図１３に示す従
来技術とは異なり、ヨークには溶接ビード部も存在しな
いため、精度の低下を誘発する溶接歪みの問題もなく、
ヨークの精度確保に有利である。更に本実施形態によれ
ば図１０に示す様に、補強リブとして機能する凹状係合
部５５ｘが耳部５５に形成されているので、スプリング
バック等の影響で耳部５５の対向距離Ｌａが変動するこ
とを軽減、回避するのに有利である。更にこの凹状係合
部５５ｘは耳部５５の根元に形成されているので、耳部
５５の先端５５ｉの対向距離Ｌａの変動を軽減、回避す
るのに一層有利である。

【００３０】（他の形態）上記した実施形態によれば、
圧入孔５６ｙの回りにリング状に突出する肉厚増加部５
９を形成しているが、これに限らず、ヨークとしての必
要強度が充分確保される場合には、肉厚増加部５９を形
成せずとも良い。プレスヨークの材質は特に限定され
ず、絞り加工できるものであれば良い。

【００３１】上記した実施形態によれば、車両のステア
リング機構に使用されるインタミディエイトヨークに適
用しているが、これに限らず他のヨークにも適用でき
る。 （付記）上記した実施形態から次の技術的思想も把握で
きる。 ○円筒体は、周方向において非溶接部分が連続する非溶
接構造である請求項１に係るプレスヨーク。これによれ
ば、溶接工程を廃止でき、溶接歪み、溶接不良等の問題
も解消できる。 ○耳部の根元には補強リブが形成されており、根元が強
化されている請求項１に係るプレスヨーク。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係るプレスヨークによれば、耳
部の平均肉厚が円筒体の平均肉厚よりも厚いので、ヨー
クの軽量化を図りつつ、耳部の強度確保に有利であり、
従ってヨークの耐久性を確保できる。更に本発明に係る
プレスヨークの製造方法によれば、絞り加工に伴う『縮
みフランジ効果』により耳部の肉厚を厚肉化できる。従
って上記した請求項１に係るプレスヨークを製造するの
に有利である。

【００３３】更に『縮みフランジ効果』により耳部の硬
度も、素材である平板の硬度よりも高くなり、硬度の増
加による耳部の強度の向上も一層期待できる。更に本発
明に係るプレスヨークの製造方法によれば、強度の低下
を誘発する溶接歪みの問題もなく、ヨークの精度確保に
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】平板から第４コップ状容器を得るまでの工程を
示す構成図である。

【図２】第４コップ状容器のフランジ部から耳部を得る
構成図である。

【図３】第４コップ状容器の斜視図である。

【図４】浅底状の座成形凹部を備えたダイス型に耳部を
セットした状態を示す構成図である。

【図５】浅底状の座成形凹部を備えたダイス型を用い
て、耳部に座部を形成している状態を示す構成図であ
る。

【図６】圧入孔を形成する状態を示す構成図である。

【図７】耳部を曲げる工程を示す構成図である。

【図８】ヨークの側面図である。

【図９】ヨークの断面図である。

【図１０】ヨークの斜視図である。

【図１１】絞り加工に伴う縮みフランジ効果を示す構成
図である。

【図１２】ヨークの使用状態を示す構成図である。

【図１３】従来技術に係る工程を示す構成図である。

【符号の説明】

図中、１は平板、５は第４コップ状容器、５０は円筒
体、５１はフランジ部、５２は底壁、５５は耳部、５５
ｘは凹状係合部、５６は下孔、５８は座部、５９は肉厚
増加部を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒体と、該円筒体の軸長方向の一端部に
   延設された耳部とを備えると共にプレス成形で形成され
   た金属製のプレスヨークであって、 該ヨークの耳部の平均肉厚は、該円筒体の平均肉厚より
   も厚いことを特徴とするプレスヨーク。
2. 【請求項２】金属製の平板を用い、ダイス型にセットし
   た平板をパンチ型で押圧することにより平板を絞り加工
   し、 軸長方向の一端に径外方向にのびるフランジ部を備える
   と共に軸長方向の他端に底壁を備えたコップ状容器を得
   る絞り工程と、 該コップ状容器の該フランジ部を打ち抜いて耳部を形成
   し、更に該耳部を該円筒体の側壁に沿う方向に曲成する
   耳部形成工程とを順に実施することを特徴とするプレス
   ヨークの製造方法。