JPH1058081A - ステアリング用ラックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インナーシールの組付けが容易なステアリング
用ラックの製造コストを低減する。 【解決手段】鍛造加工によりラック素材２の一部にラッ
ク歯１０を成形するとともに、このラック歯１０の両側
部に、ラック歯１０と直交するとともにラック素材２の
軸線方向に延びる平面部１２を形成し、かつ、鍛造加工
時に生ずるバリ６を、前記平面部１２の範囲内に発生さ
せる。次の、バリ取り工程で、トリミング型４のダイス
４ｂ内に前記ラック素材２を配置する際に、両側面の平
面部１２をガイドとして完全に落とし込み、ポンチ４ａ
によりトリミングを行なう。トリミング工程が終了した
ラック８は、バリの残部６ａがラック歯１０の形成され
ている部分の外接円１４内に収まっている。 【効果】バリの残部６ａがラック歯１０の形成されてい
る部分の外接円１４内に収まっているので、機械加工に
よってこのバリの残部６ａを除去する必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラックピニオン式ス
テアリング装置に用いられるラックおよびその製造方法
に係り、特に、型を使用した工法により成形されたステ
アリング用ラックおよびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】前記ステアリング用ラックを備えたラッ
クピニオン式パワーステアリング装置は、ラックの一端
部にラック歯を形成し、このラック歯に、ステアリング
ハンドルの操作に応じて回転するピニオンを噛合わせ、
ピニオンの回転によってラックを進退動させるようにな
っている。一方、ラックの他端側の外周にはピストンを
固定し、ラックを摺動自在に支持しているステアリング
ボディ内をインナーシールによって密封した空間内を、
このピストンによって２つの液圧室に区画してパワーシ
リンダを構成している。さらに、このラックの両端に
は、所要のステアリングリンク機構を介して操向車輪が
連結されている。そして、前記ステアリングハンドルの
回転によって、このハンドル側の入力軸とピニオン軸と
を相対回転変位させることによりコントロールバルブを
切換えて、前記パワーシリンダの一方の液圧室内にポン
プから吐出された圧油を導入することにより操舵補助力
を発生させるようになっている。

【０００３】前記ステアリングボディ内に装着されてパ
ワーシリンダを形成するインナーシールは、ラック外周
の、ラック歯が形成されている部分と前記ピストンが固
定されている部分との間に嵌着され、進退動するラック
の外周面を摺動するようになっており、このインナーシ
ールをラックに組み付ける場合に、ラックのピストン側
の端部から組み付けようとすると、後工程でピストンを
ラックに固定するための溝を通過させる必要がある。そ
のため、直接インナーシールの組付けを行なうと、前記
溝によりインナーシールのリップ部を損傷してしまうお
それがある。そこで、リップ部の損傷を避けるために挿
入保護具を使用すると、逆にこの挿入保護具によってラ
ック外面のシール摺動部を傷付けてしまうおそれがあ
る。また、仮に、両者を傷付けることなく組み付けるこ
とができたとしても、使用中にインナーシールを損傷し
た場合には、既にピストンが組み付けられているため、
このインナーシールを交換することは不可能である。そ
のため、インナーシールのラックへの組み付けは、一般
にラック歯側から行なわれている。

【０００４】特に、最近では、パワーステアリング装置
等の製品に対する高出力化および軽量化の要求が強くな
り、従来の装置と同等の大きさで、使用する油圧を上げ
る（高圧化する）ことで必要な出力を確保しようとする
場合がある。このような場合には、インナーシールを組
み付ける際の拡張代が厳しくなる（すなわち拡げにくく
なる）ため、ラックの形状を、より一層インナーシール
を損傷しないような形状にする必要がある。

【０００５】ところで、前記のようなステアリング用ラ
ックの製造方法として、型を用いて成形する方法、特に
鍛造加工による方法が従来から広く行なわれている（特
開昭５８−１３４３１号公報、特開昭５９−１０４２３
７号公報等）。例えば、特開昭５８−１３４３１号公報
では、図１および図２に示すように、「上型（１）の凹
陥部（３）の底部にはラック歯に合致した形状の歯形
（４）が形成され、一方下型（２）には素材の径に合致
した凹陥部（５）が形成されるとともにこの凹陥部
（５）の両側には、上型（１）との当接部（６）よりも
低く設定されたバリ発生用平面部（７），（７）がそれ
ぞれ設けられ、さらにこれら平面部（７），（７）に逃
げ溝（８），（８）が形成され」た構造の成形型を用い
て鍛造加工を行なっている。

【０００６】前記公報（特開昭５８−１３４３１号）に
記載された成形型を用いて鍛造加工を行なうと、図５に
示すように、円柱状のラック素材１０２の一部にラック
歯１１０が形成されるとともに、このラック歯１１０が
形成された部分の両側に、前記バリ発生用平面部（７）
および逃げ溝（８）内に流動した大きなバリ１０６が発
生する。その後、この鍛造加工により得たラック素材１
０２をトリミング型１０４のダイス１０４ｂ上に配置し
てポンチ１０４ａを下降させることにより、バリ１０６
の大部分を除去するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記トリミング型１０
４によりバリ１０６を除去した段階では、図６に示すよ
うに、ラック歯１１０の形成されている部分の両側部
に、ラック１０８の軸線方向に延びる小さいバリ１０６
ａが残されている。このバリの残部１０６ａは、ラック
１０８の、ラック歯１１０が形成されている部分に外接
する円弧よりも外側に突出しているので、このままで
は、前述のようにラック歯１１０側からインナーシール
を組み付けることは不可能である。そこで、図６に二点
鎖線１１２で示すように、このバリの残部１０６ａを含
めた両側面を機械加工によって除去することにより、前
記円弧よりも内部側に位置する平坦な面を形成してい
る。このように従来の製造方法では、機械加工が必要で
あり、しかも特殊な加工機を必要とするためコスト高で
あるという問題があった。また、機械加工を行なう際の
押さえ治具の強度が弱く振動が発生しやすいという問題
もあった。

【０００８】さらに、前記従来の製造方法では、円柱状
のラック素材１０２の両側部にバリ１０６が発生してお
り、この鍛造加工後のラック素材１０２をトリミング型
１０４に配置する際に、図７に示すように、位置決めが
正確に行なわれないと素材の円形外面がダイス１０４ｂ
の刃１３０の上に載ってしまう場合があった（図７の右
側参照）。また、前記鍛造に使用する成形型は、使用中
にフラッシュランド（前記バリ発生用平面部）の入口の
角部が摩耗してアールが徐々に大きくなってしまう。こ
のような摩耗した型によって鍛造したラック素材１０２
は、図８に示すように、その本体部とバリ１０６との接
続されている部分１３２がアール状に膨出しているため
正確な位置決めができず、トリミング型１０４のダイス
１０４ｂ上にずれて載ってしまう場合があった。

【０００９】前記のようにトリミング型１０４のダイス
１０４ｂ上に、ラック素材１０２を正確に位置決めされ
ていない状態で載せてトリミング加工を行なうと、バリ
１０６だけでなく円柱状の本体部分の一部を切り取って
しまう場合がある。このように、いわゆる身切りを起こ
すと、ラック１０８の強度が不足してしまうおそれがあ
った。しかも、図７あるいは図８のような状態にしてト
リミングを行なうと、身切りを起した側面（図の右側の
側面）と逆の側面には、過大なバリが残ってしまうとい
う問題もあった。その上、前述のように正確な位置決め
がされずに傾いた状態でダイス１０４ｂ上に載ってしま
うと、トリミング時に、局部的に過大な力が掛る可能性
が高く、ラック歯１１０のギア精度を損なってしまうお
それがあった。この場合には不良品として廃却しなけれ
ばならずロスが大きいという問題があった。

【００１０】本発明は前記欠点を除くためになされたも
ので、インナーシールをラック歯側から組み付ける場合
に、組付性が優れたステアリング用ラックを提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】また、前記組付性の優れたステアリング用
ラックを、少ない工数で、かつ、低コストで製造するこ
とができ、しかも、作業ミス等の少ない製造方法を提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るステア
リング用ラックは、成形型を用いた成形加工によりラッ
クの一部に形成されたラック歯と、このラック歯の両側
部に設けられ、ラック歯に直交するとともに、ラックの
軸線方向に延びる平面部とを備え、前記型による成形時
に生じたバリが前記平面部の範囲内にあり、かつ、バリ
を除去した後の残部が、前記ラック歯の形成された部分
に外接する円内に収まるようにしたものである。

【００１３】また、第２の発明に係るステアリング用ラ
ックの製造方法は、成形型内で成形することにより、ラ
ック素材の一部にラック歯を形成するとともに、このラ
ック歯の成形加工時に、ラック歯の両側部にラック歯と
直交する平面部を形成し、かつ、前記成形型による成形
時に生ずるバリを前記平面部の範囲内に発生させ、その
後、トリミング型によって前記バリを除去する際に、前
記両側の平面部をガイドとしてトリミング型のダイス上
にラック素材を配置してトリミングを行ない、除去され
た後のバリの残部が、前記ラック歯の形成された部分に
外接する円内に収まるようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例により本
発明を説明する。図１は本発明に係る製造方法の各工程
を順次説明する工程図であり、先ず、丸棒状の素材を所
定の長さに切断する（Ｓ１）。次にこの素材を加熱した
後（Ｓ２）、後に説明する成形型を使用した熱間鍛造に
よりその一部にラック歯を形成する（Ｓ３）。この熱間
鍛造によって、ラック歯が形成された部分の軸線に直角
な断面が、図２に示す形状を有するラック素材２を得
る。その後、トリミング型４によって、前記熱間鍛造時
に発生したバリ６を除去することにより、図３に示す断
面形状のラック８を得る（Ｓ４）。さらに、冷却をした
後（Ｓ５）、前記トリミングによるバリ除去工程におい
て発生した二次バリをショットブラストで除去すること
によりラック８が完成する（Ｓ６）。

【００１５】前記トリミングによってバリ６を除去した
後の形状は、図３に示すように、軸線に直角な断面が概
略円形をしており、その一側面（図３では上面）にラッ
ク歯１０が形成されている。そして、このラック歯１０
の両側面（図３の左右の面）に、ラック歯１０と直交す
る方向で、かつ、ラック８の軸線方向に延びる平面部１
２が形成されている。さらに、両側の平面部１２のほぼ
中央部に、この平面部１２と直角な、つまりラック歯１
０の歯面と平行な方向（図の水平方向）へ延びるバリの
残部６ａが僅かに突出している。このバリの残部６ａ
は、ラック８の、ラック歯１０が形成されている部分の
外周に接する円弧１４よりも内部側に位置している。従
って、このラック８のラック歯１０側から前記インナー
シールを組み付ける場合にも、インナーシールがバリ
（バリの残部６ａ）に引っ掛って損傷してしまうおそれ
がない。よって、機械加工によってこのバリの残部６ａ
を除去する必要がない。なお、図３は前記トリミング工
程（Ｓ４）を行なった後のラック８の軸線に直角な断面
を示しているが、このラック８の完成形状も実質的には
同一である。

【００１６】本実施例に係る製造方法に使用する成形型
１６は、図４に示すように、基本的構成は、前記公報
（特開昭５８−１３４３１号公報）の図１と同様に、上
型１６ａおよび下型１６ｂから成っている。上型１６ａ
の凹陥部１８の底面には、円柱状素材にラック歯１０を
形成する歯形２０が設けられている。一方、下型１６ｂ
には、円柱状の素材を収容するほぼ半円弧状の凹陥部２
２が形成されている。さらに、上下の型１６ａ，１６ｂ
の合わせ面に、フラッシュランド（バリ発生用平面部）
２４およびガッタ（逃げ溝）２６が設けられている。さ
らに本発明の特徴的な構成として、フラッシュランド
（バリ発生用平面部）２４の入口部に、上下の型１６
ａ，１６ｂのほぼ円形をしている凹陥部１８，２２の、
円弧（図４に想像線で示す）よりも内部側に位置する平
坦面２７，２８を有している。

【００１７】前記構成を有する成形型１６の下型１６ｂ
内に円柱状の素材を配置し、上型１６ａによりプレス加
工を行なうと、図２に示すような断面を有するラック素
材２が得られる。このラック素材２は、上面にラック歯
１０が形成されるとともに、このラック歯１０の両側面
に、ラック歯１０の歯面と直交する平面部１２が形成さ
れる。さらにこの平面部１２の上下幅のほぼ中央に、こ
の平面部１２と直角の方向にバリ６が発生している。な
お、このバリ６は、必ずしも平面部１２の上下幅のほぼ
中央に発生させるものに限らず、この平面部１２内に位
置するものであれば良い。

【００１８】次に、上記形状のラック素材２を、トリミ
ング型４（図２参照）を用いてバリ６の除去をすること
により所望の形状のラック８を得る。トリミング型４の
ダイス４ｂは、ラック素材２の外径Ｄ₁ よりも小さく、
かつ、ラック素材２の両側面に形成されている平面部１
２間の距離よりも大きい間隔Ｌ₁ の平行な刃３０を有し
ている。従って、このダイス４ｂ上に前記ラック素材２
を載せると、両側部に形成されている平面部１２がガイ
ドになって、ダイス４ｂ内に自動的に位置決めされる。
このようにダイス４ｂ上にラック素材２を配置してポン
チ４ａを下降させてトリミングを行なう。

【００１９】前記ダイス４ｂの両側の刃３０の間隔Ｌ₁
は、ラック素材２の外形をなす円の直径Ｄ₁ よりも小さ
いので、前記トリミング型４によって切断されたバリの
残った部分６ａ（図１参照）は、前記円１４内に収まる
ため、インナーシールをラック８に組み付ける際に、ラ
ック歯１０側から組み付けていけば、バリの残部６ｂが
障害になることがなく、インナーシールを傷付けること
なくスムーズに組み付けることができる。その結果、後
の機械加工によって、バリの残部６ｂを除去しなくとも
良いので、加工数が低減され、コストダウンを図ること
ができる。しかも、両側部に形成されている平面部１２
をガイドとして、ダイス４ｂの両側の刃３０の間に確実
に落とし込んでトリミングを行なうので、身切りを防止
することができ、ラック８の強度を確保することができ
る。また、過大なバリが発生することも防止できる。

【００２０】なお、上記実施例では、熱間鍛造によって
成形を行なったが、鍛造加工に限るものではなく、鋳
造、燒結、射出成形等の成形型を使用するその他の工法
にも適用可能である。また、図１に示す製造工程では、
トリミング加工（Ｓ４）を行なった後に、冷却し（Ｓ
５）、その後、ショットブラスト（Ｓ６）よって二次バ
リを除去するようにしているが、バリの残部６ａが、ラ
ック８のラック歯１０が形成されている部分に外接する
前記円弧１４内に収まっている限りさしつかえないの
で、ショットブラスト工程は省略することもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るステアリ
ング用ラックは、型を用いた成形加工によりラックの一
部に形成されたラック歯と、このラック歯の両側部に設
けられたラック歯に直交する平面部とを備え、前記型に
よる成形時に生じたバリが前記平面部内にあり、かつ、
バリを除去した後の残部が、前記ラック歯の形成された
部分に外接する円内に収まっているので、ラック歯側か
ら、インナーシールを傷付けることなく容易に組み付け
ることができる。

【００２２】また、本発明に係るステアリング用ラック
の製造方法は、成形型内で成形することにより、ラック
素材の一部にラック歯を形成するとともに、この成形加
工時に、ラック歯の両側部にラック歯と直交する平面部
を形成し、かつ、前記型による成形時に生ずるバリを前
記平面部内に発生させ、その後、トリミング型により前
記バリを除去する際に、前記両側の平面部をガイドとし
てトリミング型のダイス上に配置してトリミングを行な
い、除去された後のバリの残部が、前記ラック歯の形成
された部分に外接する円内に収まるようにしたので、ラ
ック素材の平面部をガイドとしてトリミング型に配置し
てトリミングを行なうため、身切りによって強度不足が
発生することを防止することができる。また、バリの発
生する左右差が小さくなり、トリミングによりバリを除
去した後の残部が、確実にラック歯を形成した部分の外
接円形内に収まるので、インナーシールの組付性を保証
することができる。さらに、機械加工によってバリの残
部を除去する必要がないので、コストダウンを図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステアリング用ラックの製造工程を説明する工
程図である。

【図２】前記ステアリング用ラックのトリミング工程
（バリ除去工程）を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係るステアリング用ラック
の軸直角断面図である。

【図４】本発明方法の実施に使用する鍛造加工用の型の
横断面図である。

【図５】従来のステアリング用ラックのトリミング工程
を示す断面図である。

【図６】従来のステアリング用ラックの機械加工を行な
う前の形状を示す軸直角断面図である。

【図７】従来のトリミング工程の欠点を示す軸直角断面
図である。

【図８】従来のトリミング工程の欠点を示す軸直角断面
図である。

【符号の説明】

２ ラック素材 ４ トリミング型 ４ｂ ダイス ６ バリ ６ａ バリの残部 ８ ラック １０ ラック歯 １２ 平面部 １４ 外接する円 １６ 型（鍛造加工用の型）

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【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型を用いた成形加工によりラックの一部
   に形成されたラック歯と、このラック歯の両側部に設け
   られたラック歯に直交する平面部とを備え、前記型によ
   る成形時に生じたバリが前記平面部内にあり、かつ、バ
   リを除去した後の残部が、前記ラック歯の形成された部
   分に外接する円内に収まっていることを特徴とするステ
   アリング用ラック。
2. 【請求項２】 成形型内で成形することにより、ラック
   素材の一部にラック歯を形成するとともに、この成形加
   工時に、ラック歯の両側部にラック歯と直交する平面部
   を形成し、かつ、前記型による成形時に生ずるバリを前
   記平面部内に発生させ、その後、トリミング型により前
   記バリを除去する際に、前記両側の平面部をガイドとし
   てトリミング型のダイス上に配置してトリミングを行な
   い、除去された後のバリの残部が、前記ラック歯の形成
   された部分に外接する円内に収まるようにしたことを特
   徴とするステアリング用ラックの製造方法。