(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
盛り上がり部分からなる押圧部をもつマンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する挿入工程と、
該ワークをラック型で圧接する圧接工程と、
該マンドレルを該ワークから引き抜いて、該マンドレルの該押圧部を該ワークの軸方向に移動させることにより、該ワークの被加工部位を該ラック型に押圧してラック歯形を成型する成型工程と、を有するワークにラック歯形を形成する中空ラックバーの製造方法であって、
前記圧接工程の前に、前記ラック型が圧接される前記ワークの前記被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断面の径方向を薄くする薄肉化工程を有し、
前記薄肉化工程は、前記被加工部位の前記両端部を前記周方向中央部よりも金型押しつけ方向に凹ませる薄肉化金型の一対の押圧部で押圧して塑性変形させる工程であることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。
【請求項２】
盛り上がり部分からなる押圧部をもつマンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する挿入工程と、
該ワークをラック型で圧接する圧接工程と、
該マンドレルを該ワークから引き抜いて、該マンドレルの該押圧部を該ワークの軸方向に移動させることにより、該ワークの被加工部位を該ラック型に押圧してラック歯形を成型する成型工程と、を有するワークにラック歯形を形成する中空ラックバーの製造方法であって、
前記圧接工程の前に、前記ラック型が圧接される前記ワークの前記被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断面の径方向を薄くする薄肉化工程を有し、
前記薄肉化工程は、前記被加工部位の前記両端部を前記ワークの軸方向に切削する工程であることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、ラックアンドピニオン式の舵取り装置に用いられる中空ラックバーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラックアンドピニオン式の舵取り装置では、自動車のハンドルに連結されるピニオンが回転し、それに伴いピニオンと噛み合うラックバーが車両幅方向に移動する結果、ラックバーの端部に連結された車輪の向きを変えて車両の操舵がなされる。自動車等の車両は近年の環境意識の高まり等から軽量化が常に望まれている。ラックバーについても軽量化のために中空ラックバーが採用されだしている。
【０００３】
中空ラックバーの製造方法は、特開２０００−３１７５７２号公報に開示されたように、ラック歯型を中空のワークの被加工部位に径方向から押しつけた後、数種類のマンドレルワークの中空空間に圧入することでその被加工部位をラック型に押圧し歯型を形成する方法がある。
【０００４】
しかしながら、特開２０００−３１７５７２号公報に開示された方法は、マンドレルを圧入するため１回当たりの加工量をマンドレルが座屈しない程度の量にとどめる必要が生じ、加工量を増やすためには徐々に外径が大きくなる複数のマンドレルを順番に圧入していく必要があり、加工性に問題があった。
【０００５】
そこで、特開２００１−５８２３９号公報に開示されたように、盛り上がり部分からなる押圧部をもつマンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する挿入工程と、そのワークをラック型で圧接する圧接工程と、そのマンドレルをワークから引き抜いて、マンドレルの押圧部をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの被加工部位をラック型に押圧してラック歯形を成型する成型工程とを有する中空ラックバーの製造方法が提案された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−５８２３９号公報に開示された方法は、鍛造加工後に起こるスプリングバックによりラック歯の型転写性が良好でなかった。このために歯形精度（歯すじ誤差）が規格要求値を越えてしまう。製品規格を満たすためには、歯すじ面の凹を改善する必要がある。歯すじ面の凹を改善するために予め鍛造型を補正する方法があるが適正に補正することは技術的に困難である。
【０００７】
そこで本発明の中空ラックバーの製造方法は、簡便に精度の高い中空ラックバーを製造する方法を提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する目的で本発明者等は鋭意研究を行った結果、中空パイプ状のワークを側面からラック歯型で潰し加工を行うときの被加工部位の板厚が歯すじ面に発生する凹と関係することを見出した。すなわち、被加工部位の周方向中央付近が板厚が一番薄く両端部へ行くほど厚くなるので、ラック型による型鍛造でラック歯を形成するときに中央部は板厚が薄いためにラック歯の中央部付近の歯先部付近が欠肉傾向となり、ラック歯の成型時に被加工部位の両端部から中央部に向けて歯先部が形成されていく傾向があった。その結果、中央部は両端部に比べて板厚が薄いことで剛性が低いこと、充分ラック型内に材料が充填されないこと、そして歯底面ではワークの内径面とも近いことが相俟って、鍛造成型後のスプリングバックが局部的に発生する結果、歯すじ面の中央部が５０μｍ程度の凹部を形成することを見出した。すなわち、歯すじ面に発生する凹の原因として被加工部位の周方向の中央部と両端部との板厚の差が問題であることが判明し、本知見に基づいて本発明を行った。なお、従来技術として解決課題が異なるものの類似する技術として予めワークの被加工部位の形状を平面状とする技術があるが（特開昭５８−１２２１４７号公報、特開２０００−２３８６５０号公報）、単に被加工部位を平面とするだけでは前述した肉厚の不均一の問題は解決されない。
【０００９】
すなわち、本発明の中空ラックバーの製造方法は、盛り上がり部分からなる押圧部をもつマンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する挿入工程と、該ワークをラック型で圧接する圧接工程と、該マンドレルを該ワークから引き抜いて、該マンドレルの該押圧部を該ワークの軸方向に移動させることにより、該ワークの被加工部位を該ラック型に押圧してラック歯形を成型する成型工程と、を有するワークにラック歯形を形成する中空ラックバーの製造方法であって、前記圧接工程の前に、前記ラック型が圧接される前記ワークの前記被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断面の径方向を薄くする薄肉化工程を有し、前記薄肉化工程は、前記被加工部位の前記両端部を前記周方向中央部よりも金型押しつけ方向に凹ませる薄肉化金型の一対の押圧部で押圧して塑性変形させる工程であることを特徴とする。
【００１０】
つまり、ラック歯を成型する前にラック歯が形成される被加工部位の両端部の金型押しつけ方向の板厚を周方向中央付近より薄くし、周方向中央付近と両端部付近との間の板厚の差を予め小さくすることで、両者の剛性の差を減少させ、局部的に発生するスプリングバックを抑制できたのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の中空ラックバーの製造方法について詳細に説明する。本発明の中空ラックバーの製造方法は、挿入工程と圧接工程と成型工程とを有し、その圧接工程の前に、薄肉化工程を有する。
【００１２】
薄肉化工程は、圧接工程の前に、ラック型が圧接されるワークの被加工部位の周方向中央部よりも両端部の断面の径方向を薄くする工程である。圧接工程の前に行うことで、ラック型がワークの被加工部位に圧接される前に薄肉化が完了し、その後の加工が良好となる。なお、「被加工部位」とは、後述する圧接工程及び成型工程においてラック型がワークにラック歯を形成する部分である。
【００１３】
被加工部位を薄肉化する方法としては、相対的に被加工部位の周方向中央付近よりも両端部の径方向の厚みが薄くなれば、どのような方法を採用しても良い。なお、薄肉化といっても相対的なものであるので、被加工部位の周方向中央付近を増肉することで相対的に両端部の厚みを薄くすることも薄肉化に含まれる。具体的に好ましい薄肉化の方法としては、被加工部位の両端部を押圧して塑性変形させる方法である。この場合に単純に金型等で両端部を押圧して薄肉化しても良いが、ワークの内部を自由状態として押圧すると、両端部を押圧することで生起する逃げ部分がワーク内部に突出することがあるので、押圧による薄肉化を採用する場合には、内部にマンドレル等を予め挿入しておき、ワーク内部への逃げを防止する。この場合のマンドレルは、後述するマンドレルをそのまま用いても良いし、別個のマンドレル等を用いても良い。マンドレルを共用する場合には本工程は挿入工程と圧接工程との間に、マンドレルを共用しないときには本工程は挿入工程の前に行う。他の薄肉化の方法としては、被加工部位の両端部をワークの軸方向に切削する方法がある。
【００１４】
挿入工程は、マンドレルを略円筒形の中空パイプ状のワーク内に挿入する工程である。マンドレルは盛り上がり部分からなる押圧部をもつ。押圧部が設けられる位置はマンドレルをワーク内に挿入したときに、ワークの被加工部を越えた位置である。たとえば、マンドレルの先端に押圧部を設けて、押圧部がワーク内の被加工部を越えて挿入される。押圧部は、後述する成型工程で、マンドレルを引き抜く際にワークに直接当接してワークの被加工部を塑性変形させる部分であるから、ワークに対する引き抜き抵抗が小さい形状とすることが好ましい。たとえば、紡錘形状等とする。
【００１５】
圧接工程は、ワークをラック型で圧接する工程である。ワークの被加工部位にラック型を圧接することで、ある程度の歯形がワークの被加工部位に形成される。
【００１６】
成型工程は、マンドレルをワークから引き抜いて、マンドレルの押圧部をワークの軸方向に移動させることにより、ワークの被加工部位をラック型に押圧してラック歯形を成型する工程である。マンドレルがワーク軸方向に移動するにつれて押圧部が被加工部位に塑性変形を生起させ、ラック型内を充填する。本工程は、前述の圧接工程と同時に行うこともできる。すなわち、ラック型をワークの被加工部位に圧接する（圧接工程）と同時に、マンドレルをワーク内から引き抜くことができる。マンドレルには引っ張り方向の応力が加わるのみであるので、押圧部の移動による加工量を比較的大きくしてもマンドレルの破損は生起しない。
【００１７】
以上の構成をもつことから本発明の中空ラックバーの製造方法は以下の作用効果をもつ。まず、ワーク内部にマンドレルが挿入される（挿入工程）。その後、ワークの被加工部位の周方向の両端部を特に圧接する金型により、被加工部位を圧接すること、又は両端部の一部を切削等の機械的加工で除去することで両端部を中央部よりも薄肉化する（薄肉化工程）。
【００１８】
そして、ラック型を被加工部位に圧接する（圧接工程）。このときに、ラック型は相対的に肉厚である中央付近からワークの被加工部位に当接する。その後、ワーク内からマンドレルを引き抜くことでマンドレルに設けられている押圧部がワーク内から被加工部位をラック型に向けて塑性変形させる（成型工程）。被加工部位の中央付近が肉厚であるのでラック型へは中央付近から充填が完了し、その後、相対的に薄肉化されている両端部に材料が流れていく。その結果、被加工部位の中央付近に充分な応力を加えることが可能となり、ラック型を外したときの局所的なスプリングバックを抑制することができ、意図しない凹部が歯すじ面に形成されることが防止できる。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明の中空ラックバーの製造方法の実施の一形態を図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。図において同一符号は同一部分または相当部分とする。
【００２０】
本実施例の中空ラックバーの製造方法を実現する装置は、中空パイプ状のワークＷを位置決め保持するダイス１と、そのダイス１に位置決め保持されたワークＷを固定するクランパ２と、ダイス１に位置決め保持・固定されたワークＷを薄肉化する薄肉化金型Ｔ又は薄肉化金型Ｔと交換可能であるラック歯形をワークＷに成型するラック型３と、薄肉化金型Ｔと共に用いられるマンドレルＭ又はワークＷに対して軸方向に移動されることにより、該ワークＷをラック型３に圧接してワークＷにラック歯形を成型するマンドレル５と、薄肉化金型Ｔ又はラック型３を支持して、ダイス１に位置決め保持・固定されたワークＷをその径方向にプレスするプレス手段（図略）と、ワークＷに挿入されたマンドレルＭ、５をそのワークＷから引き抜くように相対的に移動させるマンドレル移動手段６と、を備えている。
【００２１】
そして、本装置は、プレス手段により薄肉化金型Ｔ又はラック型３をダイス１に位置決め保持・固定されたワークＷの径方向にプレスすることによって薄肉化又は荒歯形を成型できる装置である。図１のように、薄肉化金型Ｔが配設されている場合には、薄肉化金型Ｔを圧接することにより、被加工部位Ｗｒの周方向の両端部が薄肉化されるようになっている。また、図３のように、ラック型３が配設されているときには、ラック型３をワークＷの被加工部位Ｗｒに圧接した後に、マンドレル５の押圧部５１をマンドレル移動手段６により引き抜き・移動させることで、荒歯形を成型されたワークＷをラック型３に押圧することによりワークＷに最終的なラック歯形を成型するように構成されている。さらに、本装置は、マンドレル移動手段６をプレス手段と連動して駆動させるように構成されている。さらにまた、本装置は、マンドレル移動手段６が、ワークＷに成型するラック歯形に応じてマンドレル５を速度可変に移動させることができるように構成されている。
【００２２】
ダイス１は、中空パイプ状のワークＷの軸線Ｃから略下半分の外形と同様の断面に形成された溝１０をラック型３に対する対向面に有するもので、この実施の形態の場合、プレス（図略）のベッドに取付けられている。この溝１０のマンドレル５が引き抜き移動される側（図の右側）の端部には、ワークＷの一方の端部の端面Ｗａが当接されてその移動を阻止して位置決めする壁面１０ａと、この壁面１０ａに一方の端面Ｗａが当接されたワークＷに挿入されたマンドレル５をその軸方向に移動可能に挿通する挿通部１０ｂとが形成されており、他方の側（図の左側）の端部は、異なる長さのワークＷを位置決め保持し得るように、ワークＷのダイス１からの他方の端部Ｗｂの突出を許容する開放部１０ｃが形成されている。
【００２３】
クランパ２は、ダイス１に位置決め保持されたワークＷの被加工部位Ｗｒと開放部１０ｃから突出する他方の端部Ｗｂとの間を上方から押えて挟持することにより、ダイス１との間でワークＷを固定するもので、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスや圧縮空気などの圧力作動流体によって伸長・退縮駆動される流体圧シリンダのピストンロッド（図略）に支持されている。また、クランパ２は、図示は省略するが、プレスのラムに設けられ、ラック型３よりもダイス１に向かって突出させるように形成された、可撓性や弾性を備えたウレタンなどからなるクッションなどにより構成することもできる。
【００２４】
薄肉化金型Ｔは、図２に示すような断面をもち、ワークＷの被加工部位Ｗｒの周方向の両端部を押圧し薄肉化する要素である。
【００２５】
ラック型３（以下、パンチ３という）は、ワークＷに成型するラック歯形と対称に形成されたラック歯３１を有するもので、この実施の形態の場合、図示しないプレスのラムに取付けられている。パンチ３のラック歯３１の圧力角や歯厚、ピッチなどは、製造する中空ラックバーのラック歯形によって異なるが、部分によって異ならることなく均等に形成することができる。また、例えば、中空ラックバーとして自動車のバリアブルステアリングラックバーを製造する場合には、被加工部位Ｗｒの中央と端部とで圧力角や歯厚、ピッチなどを変化させるように、ラック歯３１の圧力角やピッチなどを部分によって異ならせて形成することもできる。パンチ３は、ダイスに対する対向面に中空パイプ状のワークＷの軸線Ｃから略上半分の形状と同様の断面に形成された溝３０を有しており、この溝３０内の中間にラック歯３１が形成されている。すなわち、パンチ３のラック歯３１が形成されていない部分の溝３０は、ワークＷにラック歯形を成型することなく、ダイス１の溝との間で単にワークＷを保持するだけである。さらに、溝３０の、ワークＷのからマンドレル５が移動される側の端部には、ダイス１と同様に、ワークＷの端部Ｗａが当接されてその移動を阻止する壁面３０ａと、ワークＷに挿入されたマンドレル５をその軸方向に移動可能に挿通する挿通部３０ｂとが形成されている。
【００２６】
なお、本実施例では、この薄肉化金型Ｔとパンチ３とは取り替え自在な型であるが、薄肉化金型Ｔ及びパンチ３のそれぞれのために専用の装置を用意して薄肉化工程とその他の工程とを分離することも可能である。その場合でも構成は大きく変わらない。
【００２７】
マンドレル５は、図３〜図６に示すように、パンチ３によりプレスされるワークＷを支持してラック歯形を成型する部分の内側形状を決定付けるように形成された平面５０ａを有する軸部５０が、少なくともワークＷのマンドレル５が挿入される端部Ｗａから被加工部位Ｗｒの反対側端部までに相当する長さの部分に形成されている。また、マンドレル５のワークＷに挿入される先端には、後述するように、引き抜かれるように軸方向に移動された際に、荒歯形が成型されたワークＷの内側を押圧し最終的なラック歯形が成型させるようにワークＷの肉をラック型３のラック歯３１間に流動させる押圧部５１が形成されている。さらに、マンドレル５の押圧部５１とは反対側の端部には、マンドレル移動手段６に係合される係合部５２が形成されている。
【００２８】
マンドレル５の押圧部５１は、図７および図８に示すように、ワークＷの内側と接して押圧する圧接平面５１ａを有するもので、押圧部５１の圧接平面５１ａまでの高さが軸部５０の平面５０ａまでの高さよりも所定量だけ高くなるように形成されている。また、押圧部５１の断面の大きさも軸部５０の断面の大きさよりも所定量だけ大きく形成されている。そして、この押圧部５１と軸部５０との間には、押圧部５１よりも断面形状が小さい軸部５０から連続するように傾斜する傾斜面５１ｂが全周にわたって形成されている。また、マンドレル５の押圧部５１よりもさらに先端側には、押圧部５１よりもわずかに断面積が小さく形成された逃げ部５３を有しており、この逃げ部５３と押圧部５１との間には、両者を連続するように緩やかに傾斜する傾斜面５１ｃが全周にわたって形成されている。なお、本発明では、マンドレル５が引き抜くように移動されるために座屈するおそれがないので、押圧部５１の圧接平面５１ａまでの高さと軸部５０の平面５０ａまでの高さとの比を従来の技術よりも大きくすることができる。
【００２９】
マンドレルＭは押圧部５１を有しない点と、被加工部位Ｗｒに挿入される部位の径がマンドレル５の押圧部５１が挿入できる程度に大きい点の他は、ほぼマンドレル５と同様の構成をもつ。
【００３０】
マンドレル移動手段６は、一対のカム部材６１，６２により構成されてなるもので、一方のカム部材６１にはマンドレルＭの係合部（図略）又はマンドレル５の係合部５２が係合されており、他方のカム部材６２にはプレスのノックアウト機構（図略）に接続されている。ノックアウト機構は、例えば、プレスが油圧プレスである場合に、カム部材６２と接続されるピストンロッドを備えたノックアウトシリンダにより構成され、さらに、ノックアウトシリンダはそのピストンロッドの駆動速度を、製造する中空ラックバーの成型しようとするラック歯形の圧力角や歯厚、ピッチなどに応じて適切にワークＷの肉をフィルアップすることができるように、各ストロークごとはもちろんのこと一ストロークのなかでも、制御可能に変化させることができるように構成されている。そして、両カム部材６１，６２のカム面６１ａ，６２ａは、プレスのラムが下降されてパンチ３がワークＷに荒歯形を成型した後に、互いに押圧して一方のカム部材６１に係合されたマンドレルＭ、５をワークＷから引き抜く方向に移動させるように形成されている（図６の矢印Ｘを参照）。なお、図３〜図５においては、両カム部材６１，６２のカム面６１ａ，６２ａが互いに離間した状態で示されている。しかしながら、これらの図は、特にワークＷに荒歯形を成型した後にマンドレル５をワークＷから引き抜く方向に移動させることを説明するために示したものであり、両カム部材６１，６２のカム面６１ａ，６２ａが互いに接するように構成することもできる。
【００３１】
なお、この実施例では、一般的なプレスのベッドにダイス１を取付け、ラムにパンチ３を取付け、ノックアウト機構にマンドレル移動手段６を接続した。すなわち、本発明はこの実施の形態に限定されることはないが、一般的なプレスに適用させることができる。また、本発明のマンドレル移動手段６は、プレスのノックアウト機構を利用する一対のカム部材６１，６２を用いることにより、ワークＷに対してパンチ３をプレスする力と連動してマンドレル５を引き抜くように移動させることができるが、マンドレル５を引き抜くように移動させて圧接工程を行わせることができるものであれば、すなわち、ワークＷに荒歯形を成型した後にマンドレル５をワークＷから引き抜く方向に移動させることができるものであれば、例えば、マンドレルを直接移動駆動する流体圧シリンダなど（図略）、他の手法を用いることもできる。
【００３２】
本実施例の中空ラックバーの製造方法を、上述したように構成されたプレスに適用された製造装置を用いて説明する。本製造方法は、マンドレル５をワークＷ内に挿入する挿入工程と、ワークＷをラック型３で圧接する圧接工程と、マンドレル５をワークＷから引き抜いて、マンドレル５の押圧部５１をワークＷの軸方向に移動させることにより、ワークＷの被加工部位Ｗｒをラック型３に押圧してラック歯形を成型する成型工程と、を有するワークにラック歯形を形成する中空ラックバーの製造方法であって、圧接工程の前に、ワークＷの被加工部位Ｗｒの周方向中央部よりも両端部の断面の径方向を薄くする薄肉化工程を有することを特徴とする。
【００３３】
薄肉化工程は、図１に示すように、ワークＷ内にマンドレルＭを挿入した後に、薄肉化金型Ｔで被加工部位Ｗｒをプレスして、ワークＷの被加工部位Ｗｒを図２の破線で示す断面形状とする。薄肉化されたワークＷの被加工部位Ｗｒは、図２、１１に示すように、中央付近Ｗｃよりも両端部Ｗｓの径方向の厚みが小さくなっている。薄肉化工程を行った後に、薄肉化金型Ｔをパンチ３に変更するか、又はパンチ３が配設されている装置にワークＷを移動させる。
【００３４】
中空パイプ状のワークＷにラック歯形を成型するに際しては、当初、図３に示すように、ダイス１からクランパ２およびパンチ３が離間された状態とされている。ワークＷには、マンドレル５の軸部５０の平面５０ａや押圧部５１との摩擦を低減させるための潤滑処理として燐酸塩被膜処理あるいは金属石けん被膜を形成する処理が施されている。
【００３５】
この状態で、最初に、ワークＷを、その端面Ｗａがダイス１の溝１０の壁面１０ａに当接されるようにして、溝１０に位置決め保持させると共に、このワークＷ内にマンドレル５の先端を、その押圧部５１がワークＷの被加工部位Ｗｒを通り過ぎるように深く挿入する（挿入工程）。ワークＷに挿入されたマンドレル５は、ダイス１に形成された挿通部１０ｂにその軸方向に移動可能に挿通され、その係合部５２が一方のカム部材６１に係合されている。なお、ダイス１の溝１０にワークＷを位置決め保持してからこのワークＷにマンドレル５を挿入してもよく、また、ワークＷにマンドレル５を挿入してからこのワークＷをダイス１の溝１０に位置決め保持してもよい。
【００３６】
この状態から、図４に示すように、図示しない流体圧シリンダのピストンロッドを伸長駆動し、あるいは、プレスのラムを下降させることにより、クランパ２を下降させてワークＷを上方から押えてダイス１との間で挟持して、移動不能に固定する。次いで、プレスのラムを駆動下降させワークＷに対してその径方向にパンチ３のラック歯３１を圧接する（圧接工程工程）。このとき、ワークＷの被加工部位Ｗｒは、マンドレル５の軸部５０にバックアップされた状態でパンチ３によりプレスされるものの、パンチ３のラック歯３１に対してワークＷの肉がフィルアップされていない状態、すなわち、荒歯形がプレス成型されているだけである（図９および図１０の右方におけるラック歯３１間のワークの状態を参照）。そして、ワークＷの、パンチ３のラック歯３１とマンドレル５の軸部５１との間で被加工部位Ｗｒの内径の断面形状の高さは、マンドレル５の軸部５１の平面５１ａの高さと同じに、すなわち、マンドレル５の押圧部５１の圧接平面５１ａの高さよりも低くなるように成型される。この圧接工程において、パンチ３のラック歯３１がワークＷに対して荒歯形を成形するためのプレス力は、次に説明する成型工程が完了するまで保持される。
【００３７】
その後、プレス力が保持された状態で、図示しないノックアウトシリンダの駆動により、カム部材６２を図６に矢印Ｙで示すようにカム部材６１に対して相対的に移動させると、カム面６１ａ，６２ａが互いに押圧され、図６に矢印Ｘで示したように、カム部材６１が図の右方に摺動移動される。このとき、ワークＷがダイス１とパンチ３に形成された溝１０，３０に位置決め保持されており、ワークＷの端部Ｗａが溝１０，３０の壁面１０ａ，３０ａに当接されているために、ワークＷの軸方向の移動が阻止されている。したがって、一方のカム部材６１に係合されたマンドレル５が座屈することなく挿入されたワークＷから引き抜かれるようにワークＷに対して軸方向に相対的に移動される。そして、パンチ３のラック歯３１がプレスされマンドレル５の軸部５０との間で荒歯形が成型されたワークＷは、マンドレル５の軸部５０から傾斜面５１ｂを介して連続する押圧部５１の圧接平面５１ａが通過することにより、パンチ３のラック歯３１に対して圧接・塑性変形され、その部分の肉がラック歯３１の間にフィルアップされて最終的なラック歯形が成型される（成型工程）。このときに、被加工部位Ｗｒの周方向両端部の径方向の厚みを薄肉化工程によって予め中央付近の径方向の厚みよりも薄くしてあるので、材料の流れはラック型３の中央付近から両端部へと流れることとなる。その結果、局所的なスプリングバックの発生が抑制されて、最終的に被加工部位Ｗｒに形成されるラック歯の歯すじ面は、ラック型３の形状が精度良く転写される。
【００３８】
なお、一回の加工サイクルでパンチのラック歯３１に対するワークＷの肉のフィルアップが不足する場合には、異なる高さの圧接平面５１ａが形成された押圧部５１を有するマンドレル５を用意し、パンチ３のラック歯３１のワークに対するプレスのストローク量を段階的に増加させるようにプレスの下死点位置を変更すると共に、プレスのストローク量に応じた高さの圧接平面５１ａが形成された押圧部５１を有するマンドレル５に順次交換し、圧接工程と成型工程とを繰り返し行うこともできる。本製造方法では、マンドレル５を引き抜くように移動させるために座屈するおそれがないので、押圧部５１の圧接平面５１ａまでの高さと軸部５０の平面５０ａまでの高さとの比を従来の技術と比べて大きくすることができる。したがって、従来の技術と比べて、１回の加工工程における加工量が多いため、圧接工程と成型工程とを繰り返し行う回数を減少させる事ができる。
【００３９】
また、図９に示すように、圧力角や歯厚、ピッチが均等な歯形を成型する場合には、これらラック歯形の圧力角や歯厚、ピッチなどと対応して形成された各ラック歯３１に対して適切にワークＷの肉が径方向および軸方向に移動するようにマンドレル５を移動させるべく、ノックアウトシリンダを一ストロークのなかでほぼ均等な速度Ｖとなるように制御する。
【００４０】
一方、図１０に示すように、自動車のバリアブルステアリングラックバーのように成型するラック歯形の圧力角や歯厚、ピッチなどが部分によって変化するような場合には、これらラック歯形の圧力角や歯厚、ピッチなどと対応して形成されたラック歯３１に対して適切にワークＷの肉が径方向および軸方向に移動する（フィルアップする）量を変化させることができるようにマンドレル５の移動速度を変化させるべく、ノックアウトシリンダの一ストロークにおける駆動速度をＶ１，Ｖ２・・・と変化させて制御する。これにより、パンチ３のラック歯３１にかかる負荷を低減させるよう調整することができ、したがってパンチ（ラック型）３の寿命を向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中空ラックバーの製造方法は、薄肉化工程を設けたことにより、局部的に発生するスプリングバックを抑制でき、簡便に精度の高い中空ラックバーを製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における薄肉化工程の前の状態を示した断面図である。
【図２】実施例における薄肉化工程で用いられる薄肉化金型の一部断面図である。
【図３】実施例における挿入工程を行った直後の状態を示した断面図である。
【図４】実施例における圧接工程の前の状態を示した断面図である。
【図５】実施例における圧接工程を行っている状態を示した断面図である。
【図６】実施例における成型工程を行っている状態を示した断面図である。
【図７】実施例における圧接工程及び成型工程でワーク内に挿入されているマンドレルの先端の構造を示す部分拡大図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】実施例における成型工程でマンドレルの押圧部がワークの被加工部位を押圧してラック型内にフィルアップしている状態を示した断面図である。
【図１０】実施例における成型工程でマンドレルの押圧部がワークの被加工部位を押圧してラック型内にフィルアップしている状態を示した断面図である。
【図１１】実施例におけるワークの薄肉化工程により薄肉化された被加工部位付近の部分拡大図である。
【符号の説明】
Ｗ…ワーク      Ｗｒ…被加工部位
１…ダイス
２…クランパ
Ｔ…薄肉化金型
３…ラック型
Ｍ、５…マンドレル     ５１…押圧部
６…マンドレル移動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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