(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向途中領域に小径ばね部が、また、小径ばね部の長手方向両端に大径結合部が設けられたトーションバーの製造方法であって、
丸棒鋼材を冷間引き抜き加工により縮径させることにより、内部から表層部までの硬度をビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上にする第１整形工程と、
前記丸棒鋼材の長手方向途中領域を切削することにより前記小径ばね部を得る第２整形工程とを含む、トーションバーの製造方法。
【請求項２】
請求項１のトーションバーの製造方法において、
前記第２整形工程の前または後に、前記丸棒鋼材に対してブルーイング加工を施す、トーションバーの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２のトーションバーの製造方法において、
前記丸棒鋼材として、ＪＩＳ規格ＳＵＰ１２、ＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂのうちのいずれかが選択される、トーションバーの製造方法。
【請求項４】
長手方向途中領域に小径ばね部が、また、小径ばね部の長手方向両端に大径結合部が設けられたトーションバーであって、
丸棒鋼材を冷間引き抜き加工により縮径して内部から表層部までの硬度がビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上にされた後で、前記縮径ばね部が切削加工により設けられてなる、トーションバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トーションバーの製造方法ならびにトーションバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トーションバーは、周知のように、例えば自動車などの車両に備えるパワーステアリングなどの操舵装置に用いられている。
【０００３】
一般的に、上記トーションバーは、全体的に見て丸棒形状になっており、その長手方向途中領域に小径ばね部が、また、長手方向両端領域に大径結合部が設けられた形状になっている。
【０００４】
上記用途で使用されるトーションバーは、所定の繰り返し捩り疲労強度が要求される。この繰り返し捩り疲労強度としては、ねじり応力として３００ＭＰａ以上を付与して、少なくとも５×１０6回繰り返し捩り可能となる条件を満足することと規定される。
【０００５】
ここで、従来例に係るトーションバーの製造手順について説明する。まず、ＪＩＳ規格ＳＵＰ９などの丸棒鋼材を切削加工により完成品に近い外形にする。なお、前記ＪＩＳ規格ＳＵＰ９の硬度は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で２２０以下である。
【０００６】
この切削した鋼材に対して焼入れ、焼き戻しなどを含む熱硬化処理を施す。この熱硬化処理としては、全体の硬度を高めるようにしてから、後で両端の大径結合部のみを高周波焼き戻しして硬度を低下させるようにしている。なお、トーションバーの小径ばね部の硬度はビッカース硬さ（Ｈｖ）で３４０程度に、また、トーションバーの大径結合部の硬度はビッカース硬さ（Ｈｖ）で２７０〜３５０にされる。
【０００７】
この後、上記熱硬化処理により基材に反りや、歪みが発生するので、前記反りを補正するとともに、前記歪みを研磨加工により除去して外径寸法を調整する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のトーションバーでは、要するに、丸棒鋼材を完成品に近い外形に切削して、熱硬化処理により硬度を調整するようにしている。
【０００９】
この場合、熱硬化処理について手間とコストが嵩むうえ、熱硬化処理に伴い反りの補正や歪みの除去を行う後処理が必要になることから、生産性が低下するとともに製造コストが嵩む結果になっていた。
【００１０】
これに対し、特開平３−１８９０４３号公報に示すように、トーションバーの大径結合部の仕上がり直径以上の丸棒鋼材を用い、トーションバーの小径ばね部のみをスエージング加工することにより得るようにしたものがある。
【００１１】
この場合、スエージング加工でもって小径ばね部の長さを高精度に制御することは困難である。しかも、スエージング加工のまま、後処理していないので小径ばね部の真円度や外径寸法などの精度が低いと言える。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、長手方向途中領域に小径ばね部が、また、小径ばね部の長手方向両端に大径結合部が設けられたトーションバーの製造方法であって、丸棒鋼材を冷間引き抜き加工により縮径させることにより、内部から表層部までの硬度をビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上にする第１整形工程と、前記丸棒鋼材の長手方向途中領域を切削することにより前記小径ばね部を得る第２整形工程とを含む。
【００１３】
要するに、本発明では、従来例のような熱硬化処理を行わずに、冷間引き抜き加工で丸棒鋼材を縮径させる塑性変形を行うことによって、内部から表層部までの硬度を調整するようにしている。つまり、丸棒鋼材を塑性変形させる寸法を規定するだけで済み、従来例において最もコストが嵩む要因である熱処理を行わないから、製造コストを低減するうえで有利となる。
【００１４】
なお、上記製造方法において、前記第２整形工程の前または後に、前記丸棒鋼材に対してブルーイング加工を施すことができる。この場合、比較的簡単に、丸棒鋼材の硬度をさらに高めることが可能となる。また、上記丸棒鋼材としては、ＪＩＳ規格ＳＵＰ１２、ＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂのうちのいずれかを選択することができる。
【００１５】
本発明のトーションバーは、長手方向途中領域に小径ばね部が、また、小径ばね部の長手方向両端に大径結合部が設けられたもので、丸棒鋼材を冷間引き抜き加工により縮径して内部から表層部までの硬度がビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上にされた後で、前記縮径ばね部が切削加工により設けられてなる。
【００１６】
このトーションバーは、要するに、上記製造方法で製造されたものであって、従来例に比べて生産性に優れているとともに、価格低減が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１および図２に本発明の一実施形態を示している。図例のトーションバー１は、全体的に見て丸棒形状になっており、その長手方向途中領域に小径ばね部２が、また、長手方向両端領域に大径結合部３，４が設けられた形状になっている。
【００１８】
上記小径ばね部２から大径結合部３，４へ連なる部分は、漸次拡径するように丸みを帯びた曲面形状になっている。また、大径結合部３，４は、何らかの他の部材に対して結合される部分であり、この大径結合部３，４に対して、図示しないが、必要に応じて、スプラインまたはセレーションや、径方向に貫通する貫通孔などが設けられる。
【００１９】
次に、上述したトーションバー１の製造手順としては、図２に示すように、第１整形工程１１と、第２整形工程１２とを、この記載順に行う。
【００２０】
つまり、トーションバー１の基材として、例えばＪＩＳ規格ＳＵＰ１２、ＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂのうちのいずれかを選択する。
【００２１】
この基材については、大径結合部３，４の仕上がり直径寸法よりも必要に応じて大きく設定した丸棒鋼材を用意する。この丸棒鋼材の段階において、ＪＩＳ規格ＳＵＰ１２、ＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂの硬度は、それぞれ、ビッカース硬さ（Ｈｖ）でおよそ２００である。
【００２２】
（ａ）上記第１整形工程１１では、上記用意した丸棒鋼材に対して冷間引き抜き加工を施すことにより、長手方向全体にほぼ同一の直径寸法に縮径する。
【００２３】
ところで、上記第１整形工程１１では、基材となる丸棒鋼材の断面減少率を管理することにより、所定の硬度を確保するようにする。但し、冷間引き抜き加工を複数回行う場合には、１回毎の断面減少率と、総断面減少率とを適切に設定する必要がある。
【００２４】
上記断面減少率γ（％）については、周知であるが、次式に示される。
【００２５】
γ＝｛（Ａ0−Ａn）／Ａ0｝×１００
上記式において、Ａ0は、加工前の基材の断面積、Ａnは最終加工後の基材の断面積である。
【００２６】
ちなみに、上記基材としてＪＩＳ規格ＳＵＰ１２やＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂを用いる場合には、断面減少率を１２〜１５％に設定すれば、基材の内部から表層部までの硬度を、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上に設定することができる。
【００２７】
（ｂ）上記第２整形工程１２では、上記縮径した丸棒鋼材の長手方向途中領域を小径に切削加工することにより、小径ばね部２と大径結合部３，４を備えた完成品に近い外形とする。
【００２８】
なお、上記第１整形工程１１では、大径結合部３，４の仕上げ直径よりも若干大きな寸法にしておき、上記第２整形工程１２では、小径ばね部２だけでなく、大径結合部３，４をも切削加工することにより、大径結合部３，４の直径寸法を管理することができる。
【００２９】
ここで、上記第１整形工程１１を行った後と上記第２整形工程１２を行った後で、それぞれ基材の深さ方向数ヶ所での硬度を調べたので、説明する。
【００３０】
硬度の測定場所は、大径結合部３，４とし、測定位置は、図３に示すように、深さ方向の５ヶ所Ｐ１〜Ｐ５としている。Ｐ１位置は、Ｐ０位置（表面）から０．５ｍｍ、Ｐ２位置は、Ｐ０位置（表面）から１．０ｍｍ、Ｐ３位置は、Ｐ０位置（表面）から２．０ｍｍ、Ｐ４位置は、Ｐ０位置（表面）から３．０ｍｍ、Ｐ５位置は、Ｐ０位置（表面）から４．０ｍｍである。
【００３１】
また、試料として、実施例１〜４を用意した。実施例１，２は、基材をＪＩＳ規格ＳＵＰ１２としている。実施例３，４は、基材をＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂとしている。
【００３２】
さらに、断面減少率は、１２．６％に設定している。
【００３３】
まず、第１整形工程１１の終了時点での硬度を、図４や下記表１に示している。なお、この硬度の測定場所は上述したように大径結合部３，４であるが、第１整形工程１１では、基材である丸棒鋼材の長手方向全体をほぼ同じ外径に縮径させているので、小径ばね部２での硬度とほぼ同じと考えられる。
【００３４】
結果的に、実施例１〜４では、丸棒鋼材の内部から表層部までの硬度が、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上になった。
【００３５】
【表１】
0003994763.tif 000002
次に、第２整形工程１２の終了時点での硬度を、図５や下記表２に示している。
【００３６】
結果的に、実施例１〜４では、丸棒鋼材の内部から表層部までの硬度が、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上になった。
【００３７】
【表２】
0003994763.tif 000003
このように、上記基材としてＪＩＳ規格ＳＵＰ１２やＪＩＳ規格ＳＷＲＨ８２Ｂを用いる場合には、第１整形工程１１での断面減少率を１２〜１５％、好ましくは１２．６％に設定すれば、小径ばね部２ならびに大径結合部３，４の硬度を、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３２０以上に設定することができる。
【００３８】
そして、上記のような硬度を確保した場合、トーションバー１の引張強さを、１００〜１６５ｋｇ／ｍｍ2に、また、回転曲げ疲労限度を、４８〜７０ｋｇ／ｍｍ2にそれぞれ設定することができる。また、繰り返し捩り疲労強度は、３００ＭＰａ以上のねじり応力を付与して、少なくとも５×１０6回繰り返し捩り可能となる条件を、従来のものと同様に満足することができる。ちなみに、上記繰り返し疲労強度を確保できれば、トーションバー１を、例えば自動車などの車両に備えるパワーステアリングなどの操舵装置に用いる場合でも、十分である。
【００３９】
以上説明した実施形態のトーションバー１の場合、従来例での熱硬化処理を行わずに、トーションバー１の基材を選定したうえで塑性変形を行うようにしている。これにより、基材の原価が従来例に比べて高くなる場合があるものの、従来例において最もコストが嵩む要因である熱硬化処理を行わないから、生産効率の向上と製造コストの低減を図ることができる。したがって、本発明の製造方法では、所定の性能を満たす高品位なトーションバー１を比較的安価で製造できるようになる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００４１】
（１）上記実施形態において、第２整形工程１２の後で、周知技術であるブルーイング加工を行うようにしてもよい。つまり、上記トーションバー１の製造手順として、図６に示すように、第１整形工程１１と、第２整形工程１２と、ブルーイング工程１３とを、この記載順に行うようにしてもよい。
【００４２】
上記第１、第２の整形工程１１，１２は、上記実施形態と同一であるので、説明を省略する。上記ブルーイング工程１３では、基材を例えば２００〜３５０℃に設定した雰囲気温度として加熱する。
【００４３】
この実施形態では、ブルーイング工程１３の終了時点で、図７や下記表３に示すように、小径ばね部２ならびに大径結合部３，４の硬度を、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３６０以上に高めることができる。
【００４４】
【表３】
0003994763.tif 000004
（２）上記（１）に示す実施形態において、ブルーイング工程１３は、第２整形工程１２の前に行うようにしてもよい。
【００４５】
（３）上記各実施形態において、最終工程の後で、完成品に近い外形にした丸棒鋼材に対して研削加工を施すことにより、外形寸法精度など品質をさらに向上することができる。但し、上記（１）に示す製造方法については、第２整形工程１２とブルーイング工程１３との間で、前記研削加工を行うようにしてもよい。この研削加工は、従来例のような熱硬化処理に伴う反りや歪みを除去するようなものでないので、短時間で済む。
【００４６】
【発明の効果】
本発明では、従来例において最もコストが嵩む要因である熱硬化処理を行わないから、生産効率の向上と製造コストの低減を図ることができる。したがって、本発明では、所定の性能を満たすトーションバーを比較的安価で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトーションバーを示す側面図
【図２】図１のトーションバーの製造手順を示す工程図
【図３】基材の硬度測定位置を示す断面図
【図４】第１整形工程後の基材の硬度を調べた結果を示すグラフ
【図５】第２整形工程後の基材の硬度を調べた結果を示すグラフ
【図６】本発明の他の実施形態に係るトーションバーの製造手順を示す工程図
【図７】ブルーイング工程後の基材の硬度を調べた結果を示すグラフ
【符号の説明】
１      トーションバー
２      小径ばね部
３，４      大径結合部
【図１】
0003994763.tif 000005
【図２】
0003994763.tif 000006
【図３】
0003994763.tif 000007
【図４】
0003994763.tif 000008
【図５】
0003994763.tif 000009
【図６】
0003994763.tif 000010
【図７】
0003994763.tif 000011