(57)【要約】ステアリングラックの歯状部分を製造するため、ばりを形成しない鍛造操作を実施するための金型装置、および方法である。金型装置は第１、および第２の金型部材、および少なくとも１個のポンチ部材を備え、これ等の部材はそれぞれ前記歯状部分の一部にほぼ対応する部分としての形状の形成面を有しており、そして前記第１の金型部材の形成面の少なくとも一部が前記ラックの歯にほぼ対応する形状を有している。前記第１、および第２の金型部材は、互いに近寄るように、閉位置まで動くことが可能であり、それによって前記金型装置内に置かれた素材から前記歯状部分を一部、鍛造し、また前記形成面により確定された実質的に閉じた空所を形成し、前記ポンチ部材は前記空所内に動くように構成されており、一旦前記金型部材が前記閉位置に来ると、前記鍛造操作が完了する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、および第２の金型部材と、少なくとも１個のポンチ部材とを備え、これ等の部材は歯状部分の一部にほぼ対応する形状の形成面をそれぞれ有し、更に、前記第１の金型部材の前記形成面の少なくとも一部が前記ラックの歯にほぼ対応する形状であり、ステアリングラックの歯状部分を製造するため、ばりを形成しない鍛造操作を実施するための金型装置において、前記第１、および第２の金型部材は閉位置に向け、互いに近寄るように動くことが可能であり、これにより前記金型装置内に置かれた素材に前記歯状部分を一部鍛造すると共に、前記形成面によって確定されたほぼ閉じた空所を形成し、前記ポンチ部材を前記閉空所内に移動するように構成し、前記金型部材が一旦、前記閉位置にあれば前記鍛造操作が完了することを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記金型部材の一方の金型部材の孔を通って、前記閉空所内に移動できるように前記ポンチ部材を構成した請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記孔が前記第２の金型部材にあり、前記ポンチ部材が前記第２の金型部材に対して移動可能である請求項２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記ポンチ部材が、前記第１の金型部材のほぼ中央に、前記第1の金型部材の反対側に配置されており、前記第１の金型部材に向かって移動可能である請求項３に記載の金型装置。
【請求項５】
両方の前記金型部材は前記閉位置において、互いに当接する請求項１に記載の金型装置。
【請求項６】
前記少なくとも１個のポンチ部材は前記第１、および第２の金型部材の間に、前記空所の両側に配置された第１、および第２のポンチ部材を備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項７】
前記ポンチ部材は前記金型装置が閉じる動作によって作動する機構によって移動可能である請求項１に記載の金型装置。
【請求項８】
前記機構は、前記ポンチ部材を前記空所内に押圧するように構成された少なくとも１個の楔部材を備えている請求項７に記載の金型装置。
【請求項９】
前記金型装置が閉じることによって加圧される油圧シリンダによって、前記金型部材の少なくとも１個が支持されている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１０】
前記歯状部分の横断面がほぼＤ型である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１１】
前記素材がむくの棒である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１２】
前記素材が円筒状である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１３】
前記素材が中空棒であり、前記金型装置は更に前記鍛造操作の前に、前記中空棒に挿入するよう構成されたマンドレルを備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１４】
前記金型装置は更に、少なくとも１個の軸線方向に移動可能な端部ポンチを備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１５】
前記端部ポンチは前記素材の端部をアップセットするよう構成されている請求項１４に記載の金型装置。
【請求項１６】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の金型装置によって、素材に鍛造操作を施すことを特徴とするステアリングラックの製造方法。
【請求項１７】
前記鍛造操作によって前記ステアリングラックの歯をネットシェイプに鍛造する請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１８】
前記ステアリングラックの歯状部分の横断面がほぼＤ型である請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１９】
前記素材は第１の円筒部と、前記第１の円筒部より直径が小さい第２の円筒部とを有し、前記ステアリングラックの前記歯状部分を形成するため、前記第２の円筒部を鍛造し、前記ステアリングラックの軸は前記第１の円筒部を備えている請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２０】
前記素材は更に、前記第１の円筒部の直径にほぼ等しい直径の第３の円筒部を備え、前記第２の円筒部は前記第１、および第３の円筒部の間にある請求項１９に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２１】
前記鍛造操作の前に、温間鍛造温度まで、前記素材を加熱する請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２２】
素材から歯を有するステアリングラックのばりのない鍛造を行なう金型であって、前記金型は、少なくとも２個の金型部材と、少なくとも１個のポンチ部材とを備え、前記金型部材の少なくとも１個、および前記１個のポンチ部材は前記素材が前記金型内に置かれた時に、素材に向け収束するように互いに相対的に動くことが可能であり、両方の前記金型部材は前記ステアリングラックにほぼ対応する形成部を有しており、前記金型部材は少なくとも一部前記ステアリングラックを鍛造するために、閉位置に収束する時に、これら金型部材の間に空所を確定する金型において、前記ポンチ部材が内方への移動を行なうように構成されており、前記空所をほぼ充填するように、前記一部鍛造された素材を押圧することを特徴とするばりを形成しない鍛造用金型。
【請求項２３】
前記ポンチ部材が前記内方への移動を完了した後に、前記ラックは鍛造が完了している請求項２２に記載のばりを形成しない鍛造用金型。
【請求項２４】
前記ポンチ部材が、前記金型部材の少なくとも１個に位置する周辺の孔を通じて、前記空所に入る請求項２２に記載のばりを形成しない鍛造用金型。
【請求項２５】
前記鍛造された前記ラックがＤ型の横断面を有する請求項２２に記載のばりを形成しない鍛造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリングラックを鍛造する金型に関するものであり、また特に、ばりを生ぜず、自動車のステアリングラックを鍛造する金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングラックの歯状部分は、機械加工、もしくは鍛造処理によって製造されることは公知である。概して、機械加工処理は、むくの円柱棒をブローチ加工することで、歯状部分の横断面がＤ型になるようにする工程を備え、従って、このようなラックは一般にＤ−ラックと呼ばれている。機械加工による歯を有するステアリングラックは、一定ピッチの歯を有する場合のみ、経済的に大量生産することができる。しかしながら、鍛造された歯を有するラックは、一定ピッチ、もしくは可変ピッチの歯の場合でも同様に大量生産することができる。
【０００３】
鍛造に関連して使用される時の「ばり」という用語は、鍛造された構成部分の本体から突出する余分な材料を意味し、一般的に、これは次のトリミング、または機械加工操作によって取り除く必要がある。ばりは開放型の金型による鍛造の一般的な特徴であり、この場合、金型の空所を確実に充填するために、余分な材料を金型内に設置する。「ばりのない鍛造」という用語は、実際上、金型空所から飛び出す余分な材料がない鍛造処理を意味する。ばりのない鍛造の利点には、無駄な材料をなくすること、ばりを除去するための次の操作をなくすること、および鍛造される構成部分の精度に関して著しく制御することができることを含んでいる。ばりのない鍛造は、一般に閉鍛造金型を使用することにより達成される。
【０００４】
米国特許４，５７１，９８２（Bishop）および５，８６２，７０１（Bishop等）は、むくの円柱棒からステアリングラックの歯状部分をネットシェイプに、ばりを形成せず温間鍛造する金型装置を開示している。「ネットシェイプ」とは、鍛造されたラックの歯が、鍛造後の他のいかなる機械加工をも必要としないことを意味する。この形式の金型装置による加工は、歯状部分の横断面がＹ型であるラックの鍛造に限定され、このようなラックは一般にＹ−ラックと呼ばれている。この形式の金型装置は、米国特許４，５７１，９８２の図７，８および９から明らかなように、鍛造処理の最後にだけ、閉鍛造空所を形成し、バリを形成しない鍛造は、鍛造操作が完了する前に、鍛造空所を閉じることよりも、工具素子の独特の運動、および歯の区域のＹ型横断面によるものであることに注意することが重要である。Ｙ−ラックの不都合な点は、組み立てるためにステアリングギアの修正が必要であることであり、そのため、市場が歴史的にＤ−ラックを好んでいる。
【０００５】
むくの棒からＤ−ラックを鍛造するための種々の形式の金型装置が提案されている。しかしながら、これら金型の大部分はばりを生成してしまう。日本特許５８２１８３３９（大同特殊鋼株式会社）の図３〜図５は、２個の金型半部のみを備えた基本的な開放型金型装置を表している。余分な材料は単にばりとして、金型空所から逃げる。この金型装置には空所の圧力を制御するための手段が設けられておらず、そのことにより、特に熱間鍛造を行う時よりも温間鍛造温度で鍛造操作を行う時に、歯部への充填が不十分になり易い。日本特許５８２１８３３９の図５は、鍛造後のばりをトリミングする処理を示している。
【０００６】
英国特許２１０８０２６（Cam Gears社）は、むくの棒からD−ラックを鍛造する金型装置を開示している。これは、ばりの形成を制御し、歯部への素材の充填を助けるためのばり溜りが付加された、２個の金型半部を有する典型的な金型装置である。しかしながら、この金型装置でも材料が早期にこれらのばり溜りに逃れてしまい、これにより、発生する静水圧を制限してしまい、金型空所に欠肉を生じさせてしまう。このような金型装置によって生成されるばりは、単純な開放型金型によって生成されるばりよりは形状がより制御されるが、それでも一般に鍛造後に、ばりは取り除く必要がある。類似する原理を使用している一層高性能な金型装置が、米国特許５，９９２，２０５（Bishop）に開示されており、これは、十分な静水圧を維持し、十分な歯部への充填を達成することを助けるため、ばり溜りの形成について示している。
【０００７】
むくのＤ−ラックを鍛造するための金型装置は、日本特許５８０１３４３１（自動車機器株式会社）、および日本特許０３１３８０４２（ＩＳセイキＫＫ等）に開示されている。これらの金型は、しばしば棒材の称呼の直径である仕上がったラックのシャンクより大きい直径を持つ歯状部分を鍛造する。このようなラックはＹ−ラックと同じ組み立てに関する課題を有する。さらに、これらの両方の金型は２個の金型半部を備え、これらは実際には完全に閉じることはあまりなく、金型半部の間にばりを形成することなく、歯部に素材を充填することはあまりない。
【０００８】
日本特許５８２１８３３９（大同特殊鋼株式会社）の図８〜図１２は、中空管からステアリングラックを鍛造するための閉金型装置を示している。この金型は、鍛造を開始する前に閉じ、従って、鍛造処理はばりのないものとなる。この金型の構成のポンチ５６は、ラックの歯を鍛造する形状を有している。中空管状の素材の周りに、金型半部５８、および５０が閉じた後に、ポンチ５６は内方に動き、鍛造操作を行う。金型半部５８、および５０が閉じることによって、素材に変形が生じることはない。この金型の構成に関する課題はポンチ５６上の歯の端部が開いており、歯の端部の間に支持体が存在しないために早期に金型の故障が起こりうることである。さらに、鍛造された歯の両端は、各端部で傾斜ではなく、歯に対して垂直であり、ラックの組み立てに干渉する可能性があることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の問題点の少なくとも若干を改善して、ばりを形成することなく、ステアリングラックを鍛造する金型装置、および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の態様において、本発明は、ステアリングラックの歯状部分を製造するためのばりを形成しない鍛造操作を実施するための金型装置から成り、前記金型装置は第１、および第２の金型部材と、少なくとも１個のポンチ部材とを備え、これ等各部材は前記歯状部分の一部にほぼ対応する形状の形成面を有し、さらに、前記第１の金型部材の前記形成面の少なくとも一部が前記ラックの歯にほぼ対応する形状であり、前記第１および第２の金型部材は閉位置に向け、互いに近寄るように動くことが可能であり、それによって前記金型装置内に置かれた素材に、前記歯状部分を一部鍛造すると共に、前記形成面によって確定されたほぼ閉空所を形成し、前記ポンチ部材を前記閉空所内に移動するように構成し、前記金型部材が一旦、前記閉位置にあれば前記鍛造操作が完了することを特徴とする金型装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましくは、一実施例において、前記ポンチ部材は、前記金型部材のうちの一方の金型部材の孔を通って、前記閉空所内に移動できるように構成する。好ましくは、前記孔が前記第２の金型部材にあり、前記ポンチ部材は前記第２の金型部材に対して移動可能である。好ましくは、前記ポンチ部材は、前記第１の金型部材のほぼ中央に、前記第１の金型部材の反対側に配置されており、前記第１の金型部材に向け、移動可能である。好ましくは、前記金型部材は、前記閉位置において互いに当接している。
【００１２】
好ましくは、他の実施例において、少なくとも１個のポンチ部材は、前記第１、および第２の金型部材の間に、前記空所の両側に配置された前記第１および第２のポンチ部材を備えている。
【００１３】
好ましくは、前記ポンチ部材は、前記金型装置が閉じる運動によって作動する機構によって移動可能である。好ましくは、前記機構は、前記空所に前記ポンチ部材を押圧するように構成した少なくとも1個の楔部材を備えている。
【００１４】
好ましくは、少なくとも一方の前記金型部材は、前記金型部材が閉じることによって加圧される液圧シリンダによって支持されている。
【００１５】
好ましくは、前記歯状部分の横断面は、ほぼＤ型の形状である。好ましくは、前記素材はむくの棒である。好ましくは、前記素材は円筒状である。あるいは、前記素材は中空棒であり、前記金型装置はさらに前記鍛造操作の前に、前記中空棒に挿入するよう構成したマンドレルを備えている。
【００１６】
好ましくは、前記金型装置は少なくとも1個の軸線方向に移動可能である端部ポンチを更に備えている。好ましくは、前記端部ポンチは、前記素材の端部をアップセット、すなわち、すえ込みするように構成される。
【００１７】
第２の態様において、本発明は、本発明の第１の態様による金型装置によって素材に鍛造操作を施す、ステアリングラックの製造方法から成る。好ましくは、前記ステアリングラックの歯は、前記鍛造操作によってネットシェイプに鍛造される。好ましくは、前記ステアリングラックの歯状部分の横断面は、ほぼＤ型の形状である。
【００１８】
好ましくは、前記素材は、第１の円筒部と、前記第１の円筒部よりも直径が小さい第２の円筒部とを有し、前記第２の円筒部は前記ステアリングラックの歯状部分を形成するために鍛造され、前記ステアリングラックのシャンクは前記第１の円筒部を備えている。好ましくは、前記素材はさらに、前記第１の円筒部とほぼ等しい直径を有する第３の円筒部を備え、前記第２の円筒部は前記第１および第３の円筒部の間にある。
【００１９】
好ましくは、前記素材は、前記鍛造操作の前に、温間鍛造温度に加熱される。
【００２０】
第３の態様において、本発明は、素材から歯を有するステアリングラックのばりのない鍛造を行なう金型から成り、前記金型は少なくとも２個の金型部材と、少なくとも１個のポンチ部材とを備え、前記金型部材の少なくとも１個、および前記１個のポンチ部材は前記素材が前記金型内に置かれた時に、素材に向け収束するように互いに相対的に動くことが可能であり、両方の前記金型部材は前記ステアリングラックにほぼ対応する形成部を有しており、前記金型部材は少なくとも一部前記ステアリングラックを鍛造するために、閉位置に収束するときに、これら金型部材の間に空所を確定する金型において、前記ポンチ部材が内方への移動を行なうように構成されており、前記空所をほぼ充填するように、前記一部鍛造された素材を押圧することを特徴とするものである。
【００２１】
好ましくは、前記ポンチ部材が前記内方への移動を終了した後に、前記ラックは鍛造が完了している。好ましくは、前記ポンチ部材は、前記金型部材の少なくとも１個に位置する周辺の孔を通じて前記空所に入る。好ましくは、前記鍛造されたラックはＤ型の横断面を有する。
【実施例】
【００２２】
図１および図２は、本発明による金型１０の第１の実施例を表している。金型１０は、第１の金型部材１４と、第２の金型部材１６と、ポンチ部材１８とを備えている。ラック１２は、米国特許３，８０２，２４８（Ｒｏｓｓ等）に記載されているような適切な鍛造プレス機と組み合わせて金型１０を利用して、ラック１２を鍛造する。その場合、金型部材、１４、および１６はプレス機のプラテンに取り付けられている。ラック１２は、軸部分２５、および歯状部分２６とを備えるD-ラックであり、これは一定ピッチの歯車の歯を有する形式のもの、または可変ピッチの歯車の歯を有する形式のものであってもよい。
【００２３】
図１、および図２は、閉空所１３を形成するために、第１の金型部材１４と、第２の金型部材１６とが当接している状態の、鍛造処理の終わりの金型１０を示している。ポンチ部材１８は、第２の金型部材１６の孔１１を通じて、第２の金型部材１６に対して移動可能である。孔１１によって、ポンチ部材１８は空所１３に入ることができる。図３aを参照し、第１の金型部材１４は、ラック１２の歯の形状に対応する形状を持つ歯型形成面２８を有する。第２の金型部材１６の形成面１９は、ほぼ半円形の形状であり、この形成面１９はラック１２をステアリングギアに組み立てる時、ラックパッドの中に摺動させる歯状部分２６の一部に対応する部分である。ポンチ部材１８は、歯状部分２６、および対向する第１の金型部材１４の対称軸線の周りに、中心に配置されている。ポンチ部材１８は、第１の金型部材１４に向け、移動可能であり、歯状部分２６の背部に、浅い縦方向のくぼみを鍛造形成する形成面２９を有する。
【００２４】
金型１０の作動は図３ａから図３ｄに図示されている。これらは図１の平面２４に沿う断面図であり、ばりを形成せずにラック１２の歯状部分２６を鍛造する工程の種々の段階を示している。図３ａは、第２の金型部材１６内に素材１２ａを置き、鍛造処理の開始の段階の金型１０を示しており、歯形成面２８が素材１２ａに接触するように、第１の金型部材１４が第２の金型部材１６に向け、動かされた段階を示している。ポンチ部材１８は、形成面２９が第２の金型部材１６の半円形成面１９とほぼ同一平面になるように、第２の金型部材１６に対し、後退している。
【００２５】
素材１２ａは、むくの円柱棒の形状である。鍛造されたラック１２をステアリングラックに組み立てるにあたって、歯状部分２６を囲む円の直径が、ラック１２の軸２５の直径より大きくないことが望ましい。これは、棒の歯状部分２６となるように鍛造する部分の直径がラック１２の軸２５として残る部分の直径より小さくなるように、棒１２ａに段差をつけることにより達成することができる。
【００２６】
棒１２ａは、ステアリングラックの軸２５になる大きい直径の部分と、鍛造され歯状部分２６となる小さい直径の部分との、２個の部分のみを有するように段付きにすることができる。代案として、棒１２ａは、鍛造され歯状部分２６となる小さい直径の部分と、小さい直径の部分をはさむほぼ等しい直径の、歯状部分２６より大きい直径の部分との、３個の部分を有するようにすることもできる。この大きい直径の部分の一方はラックの軸２５を形成し、他方は反対側のタイロッド端を形成する。
【００２７】
図３ｂにおいて、第１の金型部材１４は、素材１２ａから歯状部分２６を一部鍛造しながら第２の金型部材１６に向け、動き終わっている。この工程中、半円形成面１９は、ほぼ充填されている。図３ｃにおいては、第１の金型部材１４はさらに第２の金型部材１６に向け、第１の金型部材１４が第２の金型部材１６に当接する閉位置に到達するまで動き、部分的に歯状部分２６の鍛造を進める。これによって形成面２８、１９および２９によって確定された閉空所１３を形成する。閉空所１３のまだ充填されていない部分３０によって示されているように、この状態では歯状部分２６の歯はまだ完全には形成されていない。図３ｂおよび図３ｃに示される工程の間、ポンチ部材１８は、第２の金型部材１６に対して静止しているままである。しかしながら、図示しない他の実施例においては、金型部材１４、および１６が相互に近づく際、ポンチ部材１８は第２の金型部材１６に対して移動する。
【００２８】
図３ｄは鍛造処理の最終工程を示しており、ポンチ部材１８は上方に、閉空所１３の中に動き、素材１２ａ内に高い圧力を発生し、素材が歯形成面２８を満たす。閉空所１３はすでに閉じられているので、この工程中、ばりが形成されることはない。歯状部分２６の歯は、ネットシェイプに鍛造されるので、仕上げ加工は必要でない。ポンチ部材１８の移動は、プレス機のラムに連結されたリンク装置によって行われるが、他の作動手段を利用することもできる。この工程中、金型部材１４および１６は、互いに静止した状態に留まる。
【００２９】
金型１０および本願明細書において記載されている他の実施例は、ステアリングラックの熱間鍛造、温間鍛造、および冷間鍛造に使用することができる。しかしながら、温間鍛造は、鋼素材を５００℃から９００℃程度の温度まで、加熱して使用するのが好適である。
【００３０】
図４、および図５は、本発明による金型５０の第２の実施例を表している。金型５０は、第１の金型部材５４と、第２の金型部材５６と、２個のポンチ部材５８とを備えている。第１実施例と同様に、金型５０は、歯状部分６６を有するラック５２を鍛造するのに適切な鍛造プレス機に関連して使用される。
【００３１】
金型５０は単一のポンチ部材１８の代わりに、２個のポンチ部材５８を有している以外は金型１０に類似している。鍛造処理の制御性を強化することができるので、１個のポンチ部材のみよりも、鍛造負荷を作用させる２個のポンチ部材５８を有するのが有利である。ポンチ部材５８はそれぞれ金型５０の両側に、金型部材５６と５８との間に配置されている。ポンチ部材５８は、金型の中心に向け、第２の金型部材５６に対して同時に移動することができる。ポンチ部材５８と第２の金型部材５６との間には最小の間隙がある。
【００３２】
図６ａを参照し、第１の金型部材５４は、ラック５２の歯の形状に対応する形状の歯形成面７８を有する。第２の金型部材５６の形成面６９は、形状がほぼ半円形で、ラック５２をステアリングギアに組み立てる時、ラックパッドの中に摺動させる歯状部分６６の表面に対応している。各ポンチ部材５８は歯状部分６６の両側に浅い長手方向くぼみ７２を鍛造する形成面７９を有する。これは図７に一層、明らかに示されている。歯状部分とラックパッドとの間の接触面積を最大化するので、歯状部分の両側にくぼみ７２を有することは、単一のくぼみをラック１２の歯の反対側に有することよりも有利である。
【００３３】
金型５０の作動は図６ａ〜図６ｄに図示されている。これらは図４の平面６４に沿う断面図であり、ばりを形成することなくラック５２の歯状部分６６を鍛造する工程の種々の段階を示している。図６ａ〜図６ｄは、金型１０の作動を示す図３ａ〜図３ｄに類似している。図６ａは、第２の金型部材５６内に素材１２ａを置き、鍛造処理の開始の際の金型部材５０を示しており、歯形成面７８が素材１２ａに接触するように、第１の金型部材５４が第２の金型部材１６に向け、動かされた段階を示している。ポンチ部材５８は、形成面７９が第２の金型部材５６の半円形成面６９とほぼ同一平面になるように、第２の金型部材５６に対し、後退している。
【００３４】
図６ｂにおいて、第１の金型部材５４は、素材１２ａから歯状部分６６を一部鍛造しながら第２の金型部材５６に向け、動き終わっている。この工程中、半円形成面６９は、ほぼ充填される。図６ｃにおいては、第１の金型部材５４はさらに第２の金型部材５６に向け、第１の金型部材５４とポンチ部材５８との間の間隙が閉じ、閉位置に到達するまで動き、歯状部分６６を更に一部鍛造する。これによって形成面７８、６９、および７９によって確定される閉空所６３を形成する。閉空所６３のまだ充填されていない部分７０によって示されているように、歯状部分６６の歯はまだ完全には形成されていない。図６ｂ、および図６ｃに示される工程の間、ポンチ部材５８は、第２の金型部材５６に対して静止したままである。しかしながら、図示しない他の実施例においては、金型部材５４および５６が相互に近づく際に、ポンチ部材５８は第２の金型部材５６に対して移動する。
【００３５】
図６ｄは鍛造処理の最終工程を示しており、ポンチ部材５８は金型部材５４と５６との間に形成された孔を通じて、閉空所６３の中に、同時に半径方向に動き、素材１２ａ内に高い圧力を発生し、素材は歯形成面７８を充填する。空所６３はすでに閉じているので、この工程中、ばりが形成されることはない。この工程の間、金型部材５４と５６とは、互いに静止したままである。歯状部分６６の歯は、ネットシェイプに鍛造されるので、仕上げ加工は必要でない。図７は金型５０によって鍛造されたラック５２を示している。
【００３６】
図８，図９および図１０は、図４に示す金型５０を組み込んだ完全な金型装置８１の線図的な構成を示すものである。金型５０は、第１の金型部材５４と、第２の金型部材５６と、2個のポンチ部材５８とを備えている。第１の金型部材５４は、キャリア８２に取り付けられており、このキャリア８２は第１のボルスタ８４内で鉛直に移動できる軸８３に取り付けられている。キャリア８２は、図示されていない手段によって、回転しないようにキー止めされている。液圧ピストン８５は、軸８３に取り付けられており、第１のボルスタ８４内に形成されたシリンダ８６内で、移動することができる。第２の金型部材５６は、第２のボルスタ８７に取り付けられている。ポンチ部材５８は、第２のボルスタ８７に対して、それぞれ水平に移動できるブロック８８に取り付けられている。ブロック８８は楔部材８９に当接しており、これ等の楔部材は第２のボルスタ８７に対して、垂直に移動でき、ばね９０によって上方に押圧されている。
【００３７】
図８は、中に素材１２ａが装填された状態の、開状態に金型装置８１を示している。シリンダ８６には、ポート９２を通じて、液圧流体９１が充填されている。楔部材８９は、ばね９０によって上方に突出し、それによって素材１２ａを装填する十分な間隙を生ずるよう、ポンチ部材５８を後退させる。
【００３８】
図９は、図６ｃに示される金型５０の位置に相当する鍛造操作中の位置にある金型装置８１を示している。第１のボルスタ８４が下方に移動するにつれて、第１の金型部材５４とポンチ部材５８との間の間隙は閉空所を形成するように閉じる。この位置では、ポンチ部材５８が金型部材５４、および５６の間にクランプされないようにするために、第１の金型部材５４は図示しない止め具によって支持されている。金型部材５４とポンチ部材５８との間には、ポンチ部材５８が自由に動くことができるようにするため、小さな間隙が設けられている。第１の金型部材５４が閉位置に到達した後、この金型部材は残りの鍛造操作を行うため、この位置に留まり、ボルスタ８４が更に下方向に動くことでピストン８５をシリンダ８６に対して動かし、これによりポート９２を通じて、液圧流体９１を強制的に排出する。ポート９２は、調圧弁、スプール弁、畜圧器またはその他の装置に連結され、ポート９２を通る流れの関数として、シリンダ８６内の液圧を制御する。このような手段によって、第１の金型部材５４上の鍛造負荷に反応して、金型部材５４をその閉位置に保持するのに充分な圧力を液圧流体９１内に発生させることができる。
【００３９】
第１のボルスタ８４が下方に移動するにつれて、ボルスタ８４は楔部材８９の上面に接触し、従って、楔部材を第２のボルスタ８７に対して、下方に押す。楔部材８９が下方に押されるにつれて、楔部材８９はブロック８８、およびポンチ部材５８を閉空所内に押す。
【００４０】
図１０は、図６ｄに示す金型５０の位置に相当する鍛造操作が完了した状態に、金型装置８１を示す。図９と図１０とに示す位置の間に、第１のボルスタ８４が下方に移動を続け、歯状部分６６を形成する鍛造操作を完了するため、楔部材８９によってポンチ部材５８を閉空所内に動かしている間、金型部材５４は静止したままである。
【００４１】
図１１は、本発明による金型１００の第３の実施例を表している。第１、および第２の実施例において製造されるラックとは異なり、ラック１１２は全長のラックではなく、車両のステアリングギアに取り付ける前に、軸部分に結合する必要がある。ラックの歯状部分を軸部分に結合する一方法は日本国特許０６２０７６２３（関口産業ＫＫ）に記載されている。
【００４２】
金型１００は、軸線ポンチ部材１０８と、マンドレル部材１１０とを有する点で、前述の実施例とは異なる。軸線ポンチ部材１０８は、鍛造処理における特別な制御と、ラック１１２の最終長さを制御する手段とを提供する。
【００４３】
第１、および第２の実施例においてポンチ部材１８、５８を使用したのと同様の方法で、半径方向のポンチ部材（1個のみを示す）に組み合わせて、軸線ポンチ１０８を使用するが、中空ラックにおいて必要となるマンドレル部材１１０を加えていることのみが相違している。マンドレル部材１１０は、鍛造負荷が加えられる前に、すなわち金型部材１０２，１０４のいかなる相対運動おも生ずる前に、ラック１１２の孔１１３に挿入される。マンドレル部材１１０は、鍛造処理の完了後に、除去され、中空ラック１１２を残す。中空ラックは、軽量であり材料の消費が抑えられるので、車両のステアリングギアに望ましい。
【００４４】
図１２は、本発明による金型１５０の第４の実施例を表している。金型１５０は、金型５０のそれぞれに対応する、第１の金型部材１５２と、第２の金型部材１５４と、ポンチ部材１５９とを備えている。金型１５０は、さらに第１軸線端部ポンチ１５６、および第２軸線端部ポンチ１５８を有するという点で本発明の第２の実施例である金型５０とは異なっている。金型１５０は、完全なステアリングラックにするため軸部材に取り付ける必要がある短いラックであるラック１１２に類似するラック１６０を鍛造する。軸線端部ポンチ１５６、および１５８は、ラック１６０の縦軸線の方向に移動することができる。軸線端部ポンチ１５６、および１５８は金型部材１５２、および１５４と同時に動き、もしくは金型部材１５２、および１５４が閉位置に移動した後に、移動を開始する。軸線端部ポンチ１５６、および１５８は、鍛造される素材１２ａの端部をアップセット、すなわち、すえ込みするために、金型内に軸線方向に移動し、これにより鍛造されるラック１６０の端部の直径を増大する。
【００４５】
上述の実施例に示された鍛造されたラックは、金型の空所が完全に充填されたことを示唆する実線として、歯やポンチ部材の相手面のようなそれ等の特徴を示していることを理解すべきである。実際には、大量生産においては、これ程の充填は達成可能でもなく、望ましいものでもない。すなわち、商業的に鍛造されるラックは、丸みがついた外観によって明らかな、或る程度の充填されない部分を示しているのが望ましい。
【００４６】
また、簡明の理由のために、種々の支持体、ジャーナル、ベアリングおよび制御装置が図面から省略されていることを理解すべきである。
【００４７】
本明細書において、本発明を４つの実施例に示して、記述したが、発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施例から離れ、およびこれ等の実施例の組み合わせを行うことができると認められる。また、本発明は、主に鋼から製造されるステアリングラックを鍛造するのに使用することを意図しているが、代わりに、他の鍛造可能な材料で本発明を使用することも可能である。
【００４８】
本明細書において使用されている「備え」の語は、「含み」、もしくは「有する」の包括的な意味において使用したものであり、「・・・のみから成る」のように、そのもののみを有し、その他のものを排除する意味で使用したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による金型の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】平面２２に沿う一部を断面とする図１に示す金型の斜視図である。
【図３ａ】ステアリングラックを鍛造する工程を示し、平面２４に沿う断面とした図１の金型の図面である。
【図３ｂ】図3 a の次の工程を示す断面図である。
【図３ｃ】図3 b の次の工程を示す断面図である。
【図３ｄ】図3 c の次の工程を示す断面図である。
【図４】本発明による金型の第２実施例の斜視図である。
【図５】平面６２に沿って部分的に切断された図４に示される金型の斜視図である。
【図６ａ】ステアリングラックを鍛造する工程を示す、平面６４に沿う断面とした図４の金型の図面である。
【図６ｂ】図６a の次の工程を示す断面図である。
【図６ｃ】図６b の次の工程を示す断面図である。
【図６ｄ】図６c の次の工程を示す断面図である。
【図７】図４に示す金型を使用して、鍛造されたステアリングラックの斜視図である。
【図８】図４に示す金型を組み込んだ完成した金型装置の線図的構成の斜視図である。
【図９】図４に示す金型を組み込んだ完成した金型装置の線図的構成の斜視図である。
【図１０】図４に示す金型を組み込んだ完成した金型装置の線図的構成の斜視図である。
【図１１】本発明による金型の第３実施例の断面斜視図である。
【図１２】本発明による金型の第４実施例の部分断面斜視図である。
【図１】
2007512962.tif 000003
【図２】
2007512962.tif 000004
【図３ａ】
2007512962.tif 000005
【図３ｂ】
2007512962.tif 000006
【図３ｃ】
2007512962.tif 000007
【図３ｄ】
2007512962.tif 000008
【図４】
2007512962.tif 000009
【図５】
2007512962.tif 000010
【図６ａ】
2007512962.tif 000011
【図６ｂ】
2007512962.tif 000012
【図６ｃ】
2007512962.tif 000013
【図６ｄ】
2007512962.tif 000014
【図７】
2007512962.tif 000015
【図８】
2007512962.tif 000016
【図９】
2007512962.tif 000017
【図１０】
2007512962.tif 000018
【図１１】
2007512962.tif 000019
【図１２】
2007512962.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月4日(2006.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、および第２の金型部材と、少なくとも１個のポンチ部材とを備え、これ等の部材は歯状部分の一部にほぼ対応する形状の形成面をそれぞれ有し、更に、前記第１の金型部材の前記形成面の少なくとも一部が前記ラックの歯にほぼ対応する形状であり、ステアリングラックの歯状部分を製造するため、ばりを形成しない鍛造操作を実施するための金型装置において、前記第１、および第２の金型部材は閉位置に向け、互いに近寄るように動くことが可能であり、これにより前記金型装置内に置かれた素材に前記歯状部分を一部鍛造すると共に、前記形成面によって確定されたほぼ閉じた空所を形成し、前記ポンチ部材を前記閉空所内に移動するように構成し、前記金型部材が一旦、前記閉位置にあれば前記鍛造操作が完了することを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記金型部材の一方の金型部材の孔を通って、前記閉空所内に移動できるように前記ポンチ部材を構成した請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記孔が前記第２の金型部材にあり、前記ポンチ部材が前記第２の金型部材に対して移動可能である請求項２に記載の金型装置。
【請求項４】
前記ポンチ部材が、前記第１の金型部材のほぼ中央に、前記第1の金型部材の反対側に配置されており、前記第１の金型部材に向かって移動可能である請求項３に記載の金型装置。
【請求項５】
両方の前記金型部材は前記閉位置において、互いに当接する請求項１に記載の金型装置。
【請求項６】
前記少なくとも１個のポンチ部材は前記第１、および第２の金型部材の間に、前記空所の両側に配置された第１、および第２のポンチ部材を備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項７】
前記ポンチ部材は前記金型装置が閉じる動作によって作動する機構によって移動可能である請求項１に記載の金型装置。
【請求項８】
前記機構は、前記ポンチ部材を前記空所内に押圧するように構成された少なくとも１個の楔部材を備えている請求項７に記載の金型装置。
【請求項９】
前記金型装置が閉じることによって加圧される油圧シリンダによって、前記金型部材の少なくとも１個が支持されている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１０】
前記歯状部分の横断面がほぼＤ型である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１１】
前記素材がむくの棒である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１２】
前記素材が円筒状である請求項１に記載の金型装置。
【請求項１３】
前記素材が中空棒であり、前記金型装置は更に前記鍛造操作の前に、前記中空棒に挿入するよう構成されたマンドレルを備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１４】
前記金型装置は更に、少なくとも１個の軸線方向に移動可能な端部ポンチを備えている請求項１に記載の金型装置。
【請求項１５】
前記端部ポンチは前記素材の端部をアップセットするよう構成されている請求項１４に記載の金型装置。
【請求項１６】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の金型装置によって、素材に鍛造操作を施すことを特徴とするステアリングラックの製造方法。
【請求項１７】
前記鍛造操作によって前記ステアリングラックの歯をネットシェイプに鍛造する請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１８】
前記ステアリングラックの歯状部分の横断面がほぼＤ型である請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１９】
前記素材は第１の円筒部と、前記第１の円筒部より直径が小さい第２の円筒部とを有し、前記ステアリングラックの前記歯状部分を形成するため、前記第２の円筒部を鍛造し、前記ステアリングラックの軸は前記第１の円筒部を備えている請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２０】
前記素材は更に、前記第１の円筒部の直径にほぼ等しい直径の第３の円筒部を備え、前記第２の円筒部は前記第１、および第３の円筒部の間にある請求項１９に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２１】
前記鍛造操作の前に、温間鍛造温度まで、前記素材を加熱する請求項１６に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項２２】
前記ステアリングラックの前記歯状部分は２個の反対側の長手方向くぼみをその両側に有し、前記くぼみは前記鍛造操作によって形成されている請求項１６に記載の方法で製造したステアリングラック。
【請求項２３】
反対側の２個の長手方向くぼみを両側に有する歯状部分を備えるステアリングラック。
【請求項２４】
前記歯状部分の横断面がほぼＤ型である請求項２３に記載のステアリングラック。
【請求項２５】
前記歯状部分が鍛造処理によって製造されている請求項２３に記載のステアリングラック。
【請求項２６】
前記くぼみが前記鍛造処理中に形成されている請求項２５に記載のステアリングラック。
【請求項２７】
前記歯状部分の歯はネットシェイプに鍛造されている請求項２５に記載のステアリングラック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2007512962.tif 000021
2007512962.tif 000022