(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管を潰して平坦部を形成し、該平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法において、
前記平坦部を形成した後、ラック歯形を有する成形金型に前記鋼管を装填して、前記鋼管内に押出部の大きさが異なる複数のマンドレルを順次挿入し、前記平坦部の内側から前記ラック歯形側に前記押出部により前記平坦部を徐々に押し出して前記ラック歯を形成するときに、
始めに、前記押出部が直線状の前記マンドレルを挿入し、次に、前記押出部のほぼ中央を軸方向に沿って窪ませた前記マンドレルを挿入することを特徴とする中空ラック軸の製造方法。
【請求項２】
前記鋼管の内径よりも小さな幅の前記マンドレルを挿入して前記ラック歯を形成することを特徴とする請求項１記載の中空ラック軸の製造方法。
【請求項３】
１本の前記マンドレルに１箇所又は複数箇所の前記押出部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の中空ラック軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管に平坦部を形成し、この平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、自動車のラックアンドピニオン式のステアリング機構には、ラック軸が用いられている。ラック軸は近年軽量化のために中空化することが試みられている。中空ラック軸の製造方法として、特公平３−５８９２号公報にあるように、電縫鋼管や押出成形鋼管を用い、プレス成形を行って、鋼管の外周に平坦部を形成し、この平坦部にラック歯を形成している。ラック歯の形成に際しては、平坦部を形成した鋼管を歯形成形金型内に装填し、鋼管内にマンドレルを強制挿入して、平坦部を内側から押し出してラック歯を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の製造方法では、ラック歯を形成する際に、歯形成形金型のラック歯形に過大な負担が加わり、特に、ラック歯形の中央部には大きな負荷が加わり続け、また、平坦部に形成されるラック歯の幅方向端部の成形度が十分ではないという問題があった。更に、マンドレルに加わる加工抵抗が大きいという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、負荷の低減を図ると共に、成形度を向上させた中空ラック軸の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
鋼管を潰して平坦部を形成し、該平坦部にラック歯を形成する中空ラック軸の製造方法において、
前記平坦部を形成した後、ラック歯形を有する成形金型に前記鋼管を装填して、前記鋼管内に押出部の大きさが異なる複数のマンドレルを順次挿入し、前記平坦部の内側から前記ラック歯形側に前記押出部により前記平坦部を徐々に押し出して前記ラック歯を形成するときに、
始めに、前記押出部が直線状の前記マンドレルを挿入し、次に、前記押出部のほぼ中央を軸方向に沿って窪ませた前記マンドレルを挿入することを特徴とする中空ラック軸の製造方法がそれである。
【０００６】
また、前記鋼管の内径よりも小さな幅の前記マンドレルを挿入して前記ラック歯を形成するようにしてもよい。更に、１本の前記マンドレルに１箇所又は複数箇所の前記押出部を設けるようにしてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、１は中空のラック軸であり、ラック軸１はギヤハウジング２内に回転可能に支承されたピニオン４と噛合されている。ラック軸１は、図４に示すように、その外周にラック歯１ａが形成されており、このラック歯１ａとピニオン４とが噛合されている。ピニオン４と反対側のラック軸１にはラックガイド６がスプリング８の付勢力によって押圧されており、ラック軸１をピニオン４の方向へ押圧してピニオン４との噛み合いを適度に調整している。
【０００８】
この中空ラック軸１の製造には電縫鋼管や押出成形鋼管等の鋼管を素材として用い、まず、図５に示すように、鋼管１０の外周に平坦部１２が冷間平潰しプレス成形等により形成される。平坦部１２を形成した後、図６に示すように、ラック歯形１４ａが形成された成形金型１４に鋼管１０を装填してマンドレル１６を鋼管１０内に強制挿入する。そして、マンドレル１６に設けられた２箇所の押出部１８，１９を平坦部１２の内側に押し当てて、平坦部１２の内側からラック歯形１４ａ側に平坦部１２を押し出して、材料流れを生じさせラック歯１ａを形成する。
【０００９】
先端側の押出部１８よりも、後側の押出部１９の方が少し大きく形成されている。また、押出部１８，１９の大きさが異なる複数本のマンドレル１６が、鋼管１０内に順次挿入され、平坦部１２を徐々に押し出してラック歯１ａを形成する。一方の押出部１８について、図２によって説明する。押出部１８の軸方向と直交する断面形状は、図２（ａ）に示すように、円弧部２０と直線部２２とを備え、マンドレル１６を鋼管１０内に挿入したときに、直線部２２が平坦部１２の内側に接触し、円弧部２０が鋼管１０の円弧部１３に接触するように形成されている。
【００１０】
直線部２２の幅Ｗ1 は押出部１８の幅Ｗ2 より小さく形成されており、押出部１８の幅Ｗ2 は、図１（ａ）に示すように、鋼管１０の内側の幅Ｗ3 よりも小さく形成されている。そして、マンドレル１６を鋼管１０に挿入した際には、マンドレル１６の幅方向では、マンドレル１６と鋼管１０の内側との間に隙間ａが両側に生じるように形成されている。尚、本実施形態では、マンドレル１６の幅Ｗ1 と幅Ｗ2 とは、複数本のマンドレル１６の全てについて共通である。
【００１１】
一方、押出部１８の高さＨは、鋼管１０内に挿入する順序に徐々に大きくなるように形成されている。そして、その高くする程度は加工が進み仕上げ工程になるに従って小さくなるように形成されている。また、複数のマンドレル１６の内、加工の後半のマンドレル１６には、図２（ｂ）に示すように、ほぼ中央が窪まされた凹部２６が形成されており、凹部２６はほぼ中央に形成されており、その両側には直線部２４が形成されている。
【００１２】
この複数のマンドレル１６を用いてラック歯１ａを加工する場合には、まず、平坦部１２を形成した鋼管１０をラック歯形１４ａを有する成形金型１４に装填する。そして、直線部２２を有するマンドレル１６をその鋼管１０内に強制的に挿入する。
【００１３】
これにより、図１（ａ）に示すように、円弧部２０は鋼管１０の円弧部１３に接触すると共に、直線部２２は平坦部１２の内側に接触して平坦部１２をラック歯形１４ａ側に押し出す。その際、図１（ａ）に矢印で示すように、材料はほぼ中央では径方向外側に押し出されるが、直線部２２の両側付近では左右方法に流れて、角が丸くなりダレたような形状に押し出される。高さＨの異なる複数のマンドレル１６を通して更に、平坦部１２をラック歯形１４ａ側に押し出す。
【００１４】
加工の後半には、凹部２６が形成されたマンドレル１６を鋼管１０内に通して、更に平坦部１２をラック歯形１４ａ側に押し出す。その際、材料は、図１（ｂ）に矢印で示すように、凹部２６の両側の直線部２４により押し出されて、ラック歯１ａの両側が角張った形状に形成されて成形度が向上する。よって、ラック歯１ａの有効な歯幅が大きく得られる。
【００１５】
また、加工の後半では、特に、ラック歯形１４ａに押し出された平坦部１２が押し付けられるので大きな負荷が加わるが、凹部２６を設けたのでその両側の直線部２４による負荷となり、ラック歯形１４ａへの負荷を低減できると共に、マンドレル１６の加工抵抗を低減できる。更に、マンドレル１６の両側に隙間ａがあるので、加工抵抗を軽減することができ、マンドレル１６の寿命が向上する。
【００１６】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の中空ラック軸の製造方法は、押出部のほぼ中央を軸方法に沿って窪ませたマンドレルを挿入してラック歯形側に押し出すので、ラック歯形に加わる負荷が低減されると共に、マンドレルの加工抵抗を低減できるという効果を奏する。また、鋼管の内径よりも小さな幅のマンドレルを挿入することにより、加工抵抗を低減でき、マンドレルの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての中空ラック軸の製造方法の加工状態を示す説明図である。
【図２】本実施形態の中空ラック軸の製造方法に用いるマンドレルの断面図である。
【図３】中空ラック軸を用いたステアリング機構の要部断面図である。
【図４】中空ラック軸のラック歯の斜視図である。
【図５】鋼管に平坦部を形成した状態の斜視図である。
【図６】本実施形態の中空ラック軸の製造方法によるラック歯を形成する状態の断面図である。
【符号の説明】
１…ラック軸        １ａ…ラック歯
１０…鋼管          １２…平坦部
１３…円弧部        １４…成形金型
１４ａ…ラック歯形  １６…マンドレル
１８，１９…押出部  ２０…円弧部
２２，２４…直線部  ２６…凹部
【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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