JP3442298B2 - Manufacturing method of steering rack - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、閉塞形金型を用い
て１工程で鍛造成形を行うようにするとともに、鍛造成
形した後の製品のバリ取り加工を省略することができる
ようにし、さらに、製品の精度を向上することができる
ようにしたステアリングラックの製造方法、特に、形状
の複雑なバリアブルステアリングラック（可変速ステア
リングラック）の製造に適した、ステアリングラックの
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、形状の簡単なコンスタントステア
リングラックは、機械加工や冷間成形により、比較的容
易に、かつ、低コストで製造することができるようにな
っている。
【０００３】一方、形状の複雑なバリアブルステアリン
グラックは、機械加工法や各種の塑性加工法により製造
されている。ところで、このうち、機械加工法は、加工
に時間を要し、製造コストが高くなるという問題があっ
た。
【０００４】また、塑性加工法は、金型寿命等との関係
で、量産化するためには、冷間成形を採用することは困
難なため、通常、熱間における鍛造成形（「温間におけ
る鍛造成形」を含む。）が採用されている。
【０００５】ところで、ステアリングラックのような長
尺製品を鍛造成形する場合、成形する製品の形状、すな
わち、金型形状に応じ、素材に、その長手方向及び周方
向の塑性変形が生じることとなるため、この塑性変形を
吸収することができる開放形金型を用いて鍛造成形が行
われていた。そして、素材の長手方向の塑性変形は、鍛
造成形を行った後、製品にタイロッド等を取り付けるた
めの機械仕上げ加工を行う際に、所定寸法に仕上げるこ
とにより解消するようにしていた。また、バリとなって
発生する周方向の塑性変化は、そのまま放置すると、ス
テアリングラックの場合、ステアリングラックがステア
リングハウジングを貫通、摺動する際に、ステアリング
ラックの円滑な移動の支障となるため、鍛造成形を行っ
た後、このバリをトリミングその他の切削工程によって
除去し、完成品としていた。このため、塑性加工法の場
合も、バリを除去するための切削工程に時間を要し、製
造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
ステアリングラックの製造方法の有する問題点に鑑み、
閉塞形金型を用いて１工程で鍛造成形を行うようにする
とともに、鍛造成形した後の製品のバリ取り加工を省略
することができるようにし、さらに、製品の精度を向上
することができるようにしたステアリングラックの製造
方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のステアリングラックの製造方法は、素材を
温間鍛造に適した温度に加熱した後、成形するステアリ
ングラックの形状に応じて、塑性変形による素材の逃出
を吸収するように形成した閉塞形金型を用いて鍛造成形
するステアリングラックの製造方法において、塑性変形
による素材の逃出の吸収を行う一方の金型の素材収容部
に沿って形成した逃出吸収部を、他方の金型にて成形す
る歯形形状の背面側に、該歯形形状に応じて底面を多段
階又は傾斜させた凹部に形成した閉塞形金型を用いて鍛
造成形することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のステアリングラッ
クの製造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】図１に従って、本発明のステアリングラッ
クの製造方法の工程を、図５〜図６に示す形状の異なる
ラック歯形２１，２２を備えるようにしたバリアブルス
テアリングラック２（以下、単に「ステアリングラッ
ク」という。）を製造する場合を例にして説明する。
【００１０】まず、製造するステアリングラックに適し
た材質、例えば、中炭素鋼等の丸棒状の素材１を、所定
の長さに切断し（図１（１））、この切断した素材１１
に成形するステアリングラックの形状に合わせて荒レー
ス加工を施すようにする（図１（２））。
【００１１】次に、レース加工を施した素材１２を温間
鍛造に適した温度、例えば、７５０℃〜９００℃（この
温度は素材１２の材質により異なる。）に加熱する（図
１（３））。この素材１２の加熱は、通電加熱、より具
体的には、素材１２の両端に接続した電極により通電し
て所定の部位別の設定温度まで急速に加熱することによ
り行うようにする。これにより、短時間に所定の温度に
加熱することができ、酸化スケールの発生や脱炭を防止
することができるとともに、温度制御を成形するステア
リングラックの形状に応じて部位別に正確に行うことが
できるものとなる。
【００１２】次に、この加熱した素材１３を、上金型３
及び下金型４とからなる閉塞型金型Ｍにより鍛造成形
（図１（４）、（５））する。
【００１３】上金型３は、図２に示すように、ステアリ
ングラック２の外周、特に、ラック歯形２１，２２の外
形状を整えるための溝状の素材収容部３０を、その長手
方向に形成するとともに、素材収容部３０の所定位置
に、ラック歯形をしたくぼみ３１，３２を形成する。
【００１４】また、下金型４は、図３〜図４に示すよう
に、ステアリングラック２の外周を整えるための溝状の
素材収容部４０を、その長手方向に形成するとともに、
素材収容部４０の所定位置に、塑性変形による素材の逃
出を吸収する逃出吸収部４１を形成する。この塑性変形
による素材の逃出を吸収する逃出吸収部４１は、上金型
３にて成形する歯形形状、すなわち、ラック歯形をした
くぼみ３１，３２に応じて、素材の塑性変形が生じる位
置に合わせて、その形状を異ならせて形成するようにす
る。本実施例においては、逃出吸収部４１は、底面の高
さが異なる３段階の凹部４２，４３，４４に形成するよ
うにする。これにより、バリアブルステアリングラック
のような、形状が複雑で、部位毎に素材の塑性変形量が
異なる製品の場合においても、塑性変形による素材の逃
出を確実に吸収して、周方向の塑性変化がバリとなって
発生することを防止できるものとなる。
【００１５】なお、逃出吸収部４１の形状は、素材収容
部４０内に収まるようにして、形成したステアリングラ
ック２がステアリングハウジング（図示省略）を貫通す
る際に、ステアリングラック２が円滑に摺動できるよう
にする。また、本実施例においては、逃出吸収部４１
を、底面の高さが異なる３段階の凹部４２，４３，４４
に形成するようにしたが、これに限定されず、凹部の段
数を異ならせたり、凹部の底面を傾斜させることによ
り、部位毎に異なる素材の塑性変形量を吸収するように
することもできる。
【００１６】このように、荒レース加工を施し、加熱し
た素材１３を、上金型３及び下金型４とからなる閉塞型
金型Ｍにより、所定の加圧力にて押圧することにより、
１工程で、ステアリングラック２を鍛造成形することが
できる（図１（６））。この場合、成形するステアリン
グラック２の形状に応じて、塑性変形による素材の逃出
を、底面の高さが異なる３段階の凹部４２，４３，４４
で構成した逃出吸収部４１において吸収するようにした
閉塞形金型Ｍを用いて鍛造成形するようにしているの
で、素材の周方向の塑性変化がバリとなって発生せず、
このため、鍛造成形した後の製品のバリ取り加工を省略
することができ、製造コストを低廉にでき、さらに、製
品の精度を向上することができるものとなる。
【００１７】そして、このステアリングラック２は、鍛
造成形を行った後、製品にタイロッド等を取り付けるた
めの機械仕上げ加工を行う際に、所定寸法に仕上げるこ
とにより、長手方向の塑性変形を解消するようにする。
【００１８】このようにして成形したステアリングラッ
ク２を図５〜図６に示す。このステアリングラック２
は、丸棒状の本体部２０の先端部に、形状の異なるラッ
ク歯形２１，２２を形成するようにしたものであり、ラ
ック歯形２１，２２の背面側には、底面の高さが異なる
３段階の凹部４２，４３，４４で構成した逃出吸収部４
１において吸収された塑性変形による素材の逃出が高さ
の異なる段差２３となって現れている。
【００１９】
【発明の効果】本発明のステアリングラックの製造方法
によれば、成形するステアリングラックの形状に応じ
て、塑性変形による素材の逃出を吸収するように形成し
た閉塞形金型を用いて鍛造成形するようにしているの
で、１工程で鍛造成形を行うようにすることができると
ともに、周方向の塑性変化がバリとなって発生せず、こ
のため、鍛造成形した後の製品のバリ取り加工を省略す
ることができ、製造コストを低廉にでき、さらに、製品
の精度を向上することができる。
【００２０】そして、塑性変形による素材の逃出の吸収
を行う一方の金型の素材収容部に沿って形成した逃出吸
収部を、他方の金型にて成形する歯形形状の背面側に、
該歯形形状に応じて底面を多段階又は傾斜させた凹部に
形成した閉塞形金型を用いて鍛造成形することにより、
バリアブルステアリングラックのような、形状が複雑
で、部位毎に素材の塑性変形量が異なる製品の場合にお
いても、塑性変形による素材の逃出を確実に吸収して、
閉塞金型を用いて高精度に鍛造成形を行うことができ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forging process in a single step using a closed mold, and a deburring process of the product after the forging process. Is suitable for a method of manufacturing a steering rack capable of improving the accuracy of a product, particularly, a variable steering rack (variable speed steering rack) having a complicated shape. The present invention relates to a method for manufacturing a steering rack. 2. Description of the Related Art At present, a constant steering rack having a simple shape can be manufactured relatively easily and at low cost by machining or cold forming. On the other hand, a variable steering rack having a complicated shape is manufactured by a mechanical working method or various plastic working methods. By the way, among these, the mechanical processing method has a problem that processing requires a long time and a manufacturing cost is increased. [0004] In the plastic working method, it is difficult to employ cold forming for mass production in view of the life of the mold and the like. Forging ”is included.) [0005] When a long product such as a steering rack is forged, the material undergoes plastic deformation in the longitudinal and circumferential directions according to the shape of the product to be formed, that is, the shape of the mold. For this reason, forging has been performed using an open mold capable of absorbing the plastic deformation. Then, the plastic deformation in the longitudinal direction of the material is eliminated by finishing to a predetermined size when performing mechanical finishing for attaching a tie rod or the like to the product after forging. In addition, if the plastic rack in the circumferential direction, which is generated as burrs, is left as it is, in the case of a steering rack, when the steering rack penetrates and slides through the steering housing, it hinders smooth movement of the steering rack. After forging, the burrs were removed by trimming and other cutting steps to obtain a finished product. For this reason, even in the case of the plastic working method, there is a problem that a cutting process for removing burrs requires time, and the manufacturing cost is increased. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional method of manufacturing a steering rack,
In addition to performing forging in a single step using a closed mold, it is possible to omit the deburring process of the product after forging, and to improve the accuracy of the product. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a steering rack. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a steering rack according to the present invention comprises heating a material to a temperature suitable for warm forging, and then forming a shape of the steering rack to be formed. In accordance with the forging using a closed mold formed to absorb the escape of the material due to plastic deformation
Plastic steering in the manufacturing method of
Material storage part of one mold that absorbs material escape due to
The escape absorption part formed along
On the back side of the tooth profile, the bottom surface is multi-staged according to the tooth profile
Forging using a closed mold formed on the floor or in an inclined recess
It is characterized by molding . An embodiment of a method for manufacturing a steering rack according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, the steps of the method for manufacturing a steering rack according to the present invention are described in a variable steering rack 2 (hereinafter simply referred to as a "steering rack") having rack teeth 21 and 22 having different shapes shown in FIGS. ) Will be described as an example. First, a material 1 suitable for a steering rack to be manufactured, for example, a round bar-shaped material 1 such as medium carbon steel is cut into a predetermined length (FIG. 1A).
Rough lace processing is performed in accordance with the shape of the steering rack to be formed into a shape (FIG. 1 (2)). Next, the lace-processed material 12 is heated to a temperature suitable for warm forging, for example, 750 ° C. to 900 ° C. (this temperature varies depending on the material of the material 12) (FIG. 1 (3)). ). The heating of the raw material 12 is performed by energizing heating, more specifically, by rapidly supplying a current to electrodes connected to both ends of the raw material 12 to a set temperature for each predetermined portion. As a result, it is possible to heat to a predetermined temperature in a short time, to prevent generation of oxide scale and decarburization, and to perform temperature control accurately for each part according to the shape of the steering rack to be molded. You can do it. Next, the heated material 13 is transferred to the upper mold 3
Forging molding (FIGS. 1 (4) and (5)) using a closed mold M composed of the lower mold 4 and the lower mold 4. As shown in FIG. 2, the upper mold 3 has a groove-shaped material accommodating portion 30 for adjusting the outer shape of the steering rack 2, particularly the outer shape of the rack teeth 21 and 22, in the longitudinal direction thereof. At the same time, indentations 31 and 32 having a rack tooth shape are formed at predetermined positions of the material accommodating portion 30. As shown in FIGS. 3 and 4, the lower mold 4 has a groove-shaped material accommodating portion 40 for adjusting the outer periphery of the steering rack 2 in the longitudinal direction thereof.
At a predetermined position of the material accommodating portion 40, an escape absorbing portion 41 for absorbing escape of the material due to plastic deformation is formed. The escape absorbing portion 41 for absorbing the escape of the material due to the plastic deformation is located at a position where the plastic deformation of the material occurs in accordance with the tooth shape formed by the upper mold 3, that is, the rack-shaped recesses 31 and 32. In accordance with the shape, the shape is made different. In the present embodiment, the escape absorbing portion 41 is formed in the recesses 42, 43, and 44 having three different levels of the bottom surface. As a result, even in the case of products such as variable steering racks, which have complicated shapes and differ in the amount of plastic deformation of the material for each part, the escape of the material due to plastic deformation is reliably absorbed, and the plastic change in the circumferential direction is achieved. Can be prevented from being generated as burrs. The escape absorbing portion 41 is shaped so as to be accommodated in the material accommodating portion 40 so that the steering rack 2 slides smoothly when the formed steering rack 2 passes through a steering housing (not shown). Be able to move. Further, in the present embodiment, the escape absorbing portion 41
With three concave portions 42, 43, 44 having different bottom heights.
However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to absorb the plastic deformation amount of the different material for each part by changing the number of steps of the concave portion or inclining the bottom surface of the concave portion. As described above, the raw material 13 which has been subjected to the rough lace processing and heated is pressed by the closing mold M including the upper mold 3 and the lower mold 4 with a predetermined pressing force.
In one step, the steering rack 2 can be forged (FIG. 1 (6)). In this case, depending on the shape of the steering rack 2 to be formed, the escape of the material due to plastic deformation is performed by three-step concave portions 42, 43, 44 having different bottom heights.
Since the forging is performed using the closed mold M that is made to absorb in the escape absorbing part 41 constituted by the above, the circumferential plastic change of the material does not occur as burrs,
For this reason, deburring of the product after forging can be omitted, the manufacturing cost can be reduced, and the accuracy of the product can be improved. The steering rack 2 is formed to a predetermined size when machine-finishing for attaching a tie rod or the like to a product after forging, so that longitudinal plastic deformation is eliminated. To The steering rack 2 thus formed is shown in FIGS. This steering rack 2
The rack tooth forms 21 and 22 having different shapes are formed at the tip of the round bar-shaped main body 20. Escape absorbing portion 4 constituted by concave portions 42, 43, 44 of
In FIG. 1, the escape of the material due to the plastic deformation absorbed appears as steps 23 having different heights. According to the method for manufacturing a steering rack of the present invention, a closed mold is used which absorbs escape of a material due to plastic deformation in accordance with the shape of the steering rack to be molded. The forging process can be performed in a single step, and the plastic change in the circumferential direction does not occur as burrs. The cutting process can be omitted, the manufacturing cost can be reduced, and the accuracy of the product can be improved. [0020] Absorption of material escape due to plastic deformation
Escape suction formed along the material receiving part of one mold
On the back side of the tooth shape to be molded with the other mold,
Depending on the shape of the tooth profile, the bottom surface is multi-step or concave
By forging using the formed closed mold ,
Even in the case of products such as variable steering racks with complicated shapes and the amount of plastic deformation of the material differs for each part, the escape of the material due to plastic deformation is reliably absorbed,
Forging can be performed with high precision using a closed mold.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステアリングラックの製造方法の工程
の一例を示す説明図である。
【図２】本発明のステアリングラックの製造方法に用い
る上金型を示し、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は（上金型を
上に向けた状態の）正面断面図である。
【図３】同下金型を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正
面断面図である。
【図４】同下金型を示し、（Ａ）は図３（Ｂ）のＡ−Ａ
断面図、（Ｂ）は図３（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は
図３（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は図３（Ｂ）のＤ−
Ｄ断面図である。
【図５】本発明の製造方法により製造したステアリング
ラックを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、
（Ｃ）は底面図である。
【図６】同下金型を示し、（Ａ）は図５（Ｂ）のＡ−Ａ
断面図、（Ｂ）は図５（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は
図５（Ｂ）のＣ−Ｃ断面図、（Ｄ）は図５（Ｂ）のＤ−
Ｄ断面図である。
【符号の説明】
１ 素材
１１ 切断素材
１２ 荒レース加工後の素材
１３ 加熱した素材
２ ステアリングラック
２０ 本体部
２１ ラック歯
２２ ラック歯
２３ 段差
３ 上金型
３０ 素材収容部
３１ ラック歯形をしたくぼみ
３２ ラック歯形をしたくぼみ
４ 下金型
４０ 素材収容部
４１ 逃出吸収部
４２ 凹部
４３ 凹部
４４ 凹部
Ｍ 閉塞型金型BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing an example of steps of a method for manufacturing a steering rack according to the present invention. 2A and 2B show an upper mold used in the method of manufacturing a steering rack of the present invention, wherein FIG. 2A is a bottom view and FIG. 2B is a front sectional view (with the upper mold facing upward). 3A and 3B show the lower mold, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a front sectional view. 4A and 4B show the lower mold, and FIG.
3 (B) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3 (B), FIG. 3 (C) is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 3 (B), and FIG.
It is D sectional drawing. 5A and 5B show a steering rack manufactured by the manufacturing method of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view, FIG.
(C) is a bottom view. 6A and 6B show the lower mold, and FIG. 6A is a sectional view taken along a line AA in FIG.
5B is a sectional view taken along line BB of FIG. 5B, FIG. 5C is a sectional view taken along line CC of FIG. 5B, and FIG.
It is D sectional drawing. [Description of Signs] 1 Material 11 Cutting material 12 Material after rough lace processing 13 Heated material 2 Steering rack 20 Main body 21 Rack teeth 22 Rack teeth 23 Step 3 Upper mold 30 Material receiving part 31 Rack-shaped recess 32 Rack tooth-shaped recess 4 Lower mold 40 Material accommodating section 41 Escape absorbing section 42 Recess 43 Recess 44 Recess M Closed mold
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−54242（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75435（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−216033（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−99144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−7456（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-60-54242 (JP, A) JP-A-2-75435 (JP, A) JP-A-9-216033 (JP, A) JP-A 8- 99144 (JP, A) JP-A-61-232029 (JP, A) JP-A-59-7456 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B21J 1/00-13 / 14 B21J 17/00-19/04 B21K 1/00-31/00
Claims (1)
後、成形するステアリングラックの形状に応じて、塑性
変形による素材の逃出を吸収するように形成した閉塞形
金型を用いて鍛造成形するステアリングラックの製造方
法において、塑性変形による素材の逃出の吸収を行う一
方の金型の素材収容部に沿って形成した逃出吸収部を、
他方の金型にて成形する歯形形状の背面側に、該歯形形
状に応じて底面を多段階又は傾斜させた凹部に形成した
閉塞形金型を用いて鍛造成形することを特徴とするステ
アリングラックの製造方法。(57) [Claims 1] After a material is heated to a temperature suitable for warm forging, escape of the material due to plastic deformation is absorbed according to the shape of a steering rack to be formed. Manufacturing method of steering rack forged by using formed closed mold
Method to absorb the escape of material due to plastic deformation
The escape absorption part formed along the material storage part of one mold,
On the back side of the tooth shape to be molded by the other mold, the tooth shape
Depending on the shape, the bottom is formed in a multi-step or inclined recess
A method for manufacturing a steering rack, comprising forging using a closed mold .
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