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JP3772090B2 - Manufacturing method of tubular member with rack - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はラック付き管状部材すなわち管材の長さの一部にラック部を有する部材の製造方法に関する。このようなものはたとえば自動車のステアリング装置の部品として使用されており、一般にラックバーと称されるので以下の説明では原則的にラックバーの名称を用いる。本発明は鋼管を素材として中空なラックバーを塑性加工により能率的に製造できる方法を提供する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置のラックバーは従来は中実な棒材のものが使用されていたが、軽量化を目的にして中空にしたものの製造が指向されている。図6はこのようなラックバー1を示す斜視図であり、図中2はラックの歯である。このように中空なものは棒材にラック部を切削加工した後に穴をあけるのが一般的な製造方法であるが、一方、素材に鋼管を使用して塑性加工によりラック部を形成する方法が特公平3−5892号公報に示されている。
【0003】
この方法はまず鋼管のラックを形成すべき部分をつぶして平面にし、次にこの部分にラックを形成するという2段階の工程からなる。このためにまず左右に開くことができる第1次成形用割型を設けて素材の鋼管の加工すべき部分を収容するが、この型は合わせた状態において上部のラックを形成すべき部分に貫通穴が設けられている。そして先が平面になったプレス型を上からこの貫通穴に挿入して鋼管のその部分を平面に加工し、これを第1次成形体とする。次に内面形状がラックバーの完成品の外形形状と一致し、左右に開くことができる第2次成形用割型に上記第1次成形体を収容する。すなわちこの第2次成形用割型は左右の型を合わせたとき、上部にラックの歯の雌型が構成されるようになっている。そしてマンドレルを鋼管内に挿入して、先に平面にされた部分を内部からしごき加工をする。これにより第1次成形体の外部においては材料が盛り上がり、上記第2次成形用割型の形状に従ってラックが成形されるというものである。
【0004】
また本発明者らは先に特願平11−370086号としてさらに改良された中空なラックバーの製造方法を提示した。この方法はまず図7の縦断面図、図8の横断面図に示すように、鋼管3の長さのうちの加工すべき部分とその両側の一部を、鋼管の全周を取り囲む割型5、6に収容する。この割型は合わせた状態において鋼管の加工すべき部分に対応した個所に貫通した縦穴8が形成されている。この状態で縦穴8にポンチ9を挿入してこの部分の鋼管3を押圧して平面にする。次いで図9の縦断面図、図10の横断面図に示すように、ポンチ9に代えてラック形成型11を縦穴8に挿入して鋼管3の平面にされた部分に接触させて保持し、鋼管の内部にマンドレル12を押込み、前記平面にされた部分の内面をしごいてラック形成型11に従ってラックを形成させる。
【0005】
上記特公平3−5892号公報、特願平11−370086号のいずれの方法も、すべて塑性加工によっているので切削加工と異なり材料の無駄がなく、また加工による材料強化の効果もあって材質的にも優れたものができる。また特公平3−5892号の方法においては2種類の割型を使用するが、特願平11−370086号の方法においては鋼管全体を収容する割型は1種類のみで済む。ラックの雌型の部分は損耗が激しいことが判明しているが、この方法では交換する場合割型自体はそのままでラック形成型だけ交換すれば済むことになり、型のコストが低減できる。また量産のときはポンチを組み合わせる割型あるいはラック形成型を組み合わせる割型をそれぞれ専用とし、材料をその間で移動して加工することもできる。この場合もっぱらラック形成型と組み合わせる割型についてはラック形成型を上型など1つの型に固定するようにしてもよい。この場合でもラック形成型の寿命が来たときにこれだけの交換ができるという利点は変わらない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで特願平11−370086号の中空なラックバーの製造方法において、図9や図10示したラック形成型11におけるラックの歯の雌型は、鋼管3の平面にされた部分の幅とほぼ一致する幅に歯が構成されたものを使用するのが普通である。この図9や図10に示したラック形成型では、幅方向において歯の形状が一様で貫通していればラック形成型の製作が容易になるという利点がある。そしてこのようなラック形成型を使用した場合、最終的に形成されたラックの形状は幅方向寸法に関してはラック形成型によって支配されるのではなく、鋼管の内面のしごき加工を適当なラック幅になった回数でやめることによって調節している。
【0007】
すなわち、一般にしごき加工は冷間加工であるためかなり大きな加工力を必要とし、このためたとえば20段階で加工するように少しずつ寸法を変えた1以上のしごき加工個所を有する複数のマンドレルを使用する。たとえばしごき加工個所が2個所あるマンドレルであれば10本を使用する。これにより鋼管の平面にされた部分の内面を順次しごき加工するが、ラック幅が所定の寸法になったところで終了とするのである。図11は特願平11−370086号の方法におけるしごき加工の状況を示す断面図であって、図10の割型5、6を省略した部分拡大図の関係になっている。マンドレル41において、鋼管の平面にされた部分の内面に対向する面の位置は42Aが最初、42Bが途中、42Cが加工完了時を示している(マンドレル41の断面のハッチングは42Cの位置に対応している)。42Aから42Cの間で位置を順次に、たとえば20段階で変化させた複数のマンドレルを使用してしごき加工をすることになる。ここに示したマンドレルは基本形態としては図10の断面が欠円のマンドレルに準拠しているが、両側面の一部が平面となっているものである。すなわち43Aが最初、43Bが途中、43Cが加工完了時の側面の位置である。
【0008】
一方、図11の鋼管3において、44Aは最初、すなわち外面円周の一部を平面とする加工がされた状態を示している。また44Bは途中、44Cは加工完了の歯先の面の位置を示している(鋼管3の断面のハッチングは44Cの位置に対応している)。ここに示したように、マンドレル挿入によるしごき加工の始めの段階では符号44Bで示したようにまず歯幅の中央部分が隆起し、ラック形成型11の歯型底部13に隆起した金属が衝突した後、すなわち歯幅中央部でラックの歯の頂部が形成された後、順次幅方向に隆起部分が広がっていく現象がみられる。そしてラックの歯の頂部において必要な歯幅になるようなしごき加工回数を以て加工完了とするが、この時のラックの歯44Cは幅方向においてラック形成型11との間に空間45を残している。
【0009】
ところで、上記のようにラックの歯幅方向の形状が型によって支配されるのでなく、自然に形成された形状による結果、図11にも示したようにラックの歯の頂部から根部にかけては傾斜部分は裾野を引いた比較的なだらかな形状となる。したがって歯の頂部において必要な歯幅を確保すると、根部においては歯幅端部が初期平面位置より隆起し、その一部は鋼管の外周を延長した面の範囲から外にはみ出すことになる。このはみ出した部分はばり46としてラックバーの製造工程の仕上段階で研削により除去しているが、それだけ工程が増え手間がかかることになる。本発明においては上記のようなばりの発生を防止し、さらには従来の方法よりさらに能率よくラックバーの製造ができる方法を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するものであって、素材の鋼管の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平面状とし、ラック形成型を前記平面状にされた部分に接触させて保持した状態で、全長の少なくとも1個所にしごき加工個所を有する1以上のマンドレルを鋼管の内部に押込み、前記平面状にされた部分の内面を複数のしごき加工個所により順次しごき加工をして、前記ラック形成型に従ってラックを形成するラック付き管状部材の製造方法において、前記平面状にされた部分は幅方向中央部に全幅の20ないし80%の幅の平坦部と、その両側に端部方向に低くなる傾斜部とを有する形状をなしていることを特徴とするラック付き管状部材の製造方法である。ここにおいて、前記平坦部と傾斜部端部との高さの差が0.2ないし4.0mmであること、平面状にされた部分における前記平坦部の幅および前記傾斜部における平坦部と傾斜部端部との高さの差の少なくとも一方を、ラック付き管状部材の長さ方向において変化させたことも特徴とする。
【0011】
また本発明は、素材の鋼管の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平面状とし、ラック形成型を前記平面状にされた部分に接触させて保持した状態で、全長の少なくとも1個所にしごき加工個所を有する1以上のマンドレルを鋼管の内部に押込み、前記平面状にされた部分の内面を複数のしごき加工個所により順次しごき加工をして、前記ラック形成型に従ってラックを形成するラック付き管状部材の製造方法において、ラック形成型の歯型先端部を前記平面状にされた部分との接触位置からさらに0.1ないし2.5mm進めて食い込ませた後、マンドレルによるしごき加工を開始することを特徴とするラック付き管状部材の製造方法である。またこの方法は、前記の平面状にされた部分が平坦部と傾斜部とを有する形状をなすラック付き管状部材の製造方法において、ラック形成型の歯型先端部を前記平坦部との接触位置からさらに0.1ないし2.5mm進めて食い込ませた後、マンドレルによるしごき加工を開始することにより適用される。
【0012】
また上記それぞれのラック付き管状部材の製造方法において、マンドレルのしごき加工個所における両側面が鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面と直角になっており、かつ前記しごき加工個所における両側面の間隔が、使用する複数のマンドレルすべてにおいて同一であることも特徴とする。またさらに、使用する複数のマンドレルのうちの少なくとも1以上について、しごき加工個所における鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面の幅方向中央部に全幅の20ないし70%の幅の窪みを有することも特徴とする。また前記窪みの幅方向中央部における深さが0.2mm以上であることも特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明のラック付き管状部材の製造方法において、素材の鋼管3の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平面状とした状態の断面図である。すなわち鋼管の外面を平面とする場合、従来は文字どうりの事実上完全な平面にすること以外の方法は行なわれていなかったが、本発明においてはこれを特別な形状とするものである。本発明において「平面状」と表現しているのは、完全な平面だけでなく平面に近い形状も含むことを意味している。そして本発明における素材の鋼管3の長さの一部分を平面状に押圧したときの外面は、幅方向中央部に平坦部31と、その両側に端部方向に低くなる傾斜部32とを有する形状となっている。なおラックバーの長さ方向においては、通常はこのような形状が一様に続いておればよいが、後に説明するようにラックバーの長さ方向において形状を変化させることもできる。
【0014】
図2は鋼管を図1のような形状に押圧してマンドレルによるしごき加工を開始しようとする状態の断面図であって、割型5、6は省略している。また図3はこのようにして加工が完了した状態の断面図である。なおマンドレル21A、21Bは先に図11に示したものとは異なった断面形状のものが示されているが、これは本発明において特に好ましい形態をあわせて示したもので後に説明する。また図2においてラック形成型11の歯型先端部14が鋼管3に食い込んでいるが、これについても後に説明する。
【0015】
素材の鋼管の長さの一部分を平面状に押圧したときの外面を前記のような形状とすることにより、図3に示したようにしごき加工完了後のラックバーにおいて、ラックの歯幅端部の根部に図11にあったようなばり46が出ることを防止できる。またさらにラックの歯の幅方向の形状も変化し、ラックの歯の根部近傍の傾斜部分33が、従来の単純な平面に押圧した場合より急峻になる。したがって従来の方法における場合よりラックの歯幅を大きく確保できる。このような効果が得られるのは、鋼管を本発明の形状に押圧したときの端部方向に低くなる傾斜部において、しごき加工の始めの段階では材料の隆起がなく、しごき加工が進行して材料が歯幅方向に移動を開始してから傾斜部の材料が隆起するので、ばりの発生が防止できまた歯幅端部の傾斜が急峻になるものと考えられる。
【0016】
上記のような幅方向中央部の平坦部31の幅やその両側の傾斜部32の傾斜程度は、実際に加工してみて必要な歯幅などを考慮して最適な値を決めればよいが、図1における平坦部の幅Fは平面状にされた部分の全幅Wの20ないし80%の範囲が好ましい。平坦部の幅Fが80%より大きいと全体が平面の場合の状況に近づき効果が不十分になり、一方全幅Wの20%より小さいとラック形成型の歯幅中央部に過大な負担がかかり寿命が短くなる。また平坦部と傾斜部端部との高さの差Hは0.2ないし4.0mmの範囲が好ましい。また平坦部と傾斜部端部との高さの差Hが0.2mmより小さいと全体が平面の場合の状況に近づき効果が不十分になるが、この点特に好ましいのは0.3mm以上である。一方4.0mmより大きいと形成されたラックの歯の形状が不良になるが、この点特に好ましいのは3.0mm以下である。
【0017】
なお本発明において素材の鋼管の長さの一部分をポンチで押圧して平坦部31と傾斜部32とを有する形状とする場合、先端部を上記形状の雌型としたポンチによって一挙に成形すればよい。たとえば第1段階で平面にして第2段階で傾斜部を形成するとか、第1段階で山形の表面形状として第2段階で幅方向中央部を平坦にするなどの2度手間を掛ける必要は特にないが、本発明においてそのような方法を排除するものではない。
【0018】
さらに本発明においては上記のように平面状にされた部分にラック形成型を接触させて保持するに際し、図2にBとして示したようにラック形成型11の歯型先端部14を平面状にされた部分との接触位置から食い込ませた後、しごき加工を開始することが好ましい。これはマンドレルによる鋼管内面のしごき加工においては、材料を移動させようとする応力はラックの歯を隆起させるような上方へのものだけではなく、鋼管の軸方向へ移動させようとする応力も働くが、この軸方向への材料の移動を制限するためである。
【0019】
すなわち図4はマンドレルによるしごき加工の初期の段階におけるラック形成型11と材料である鋼管3との位置関係を示す断面図であるが、材料が軸方向15に滑りながら上方に移動している。このようなしごき加工時の鋼管の軸方向への材料の移動はそれだけラックの歯の部分の形成を遅らせて、必要なしごき加工の回数が増えることになる。この軸方向の滑りはラック形成型11の歯型先端部14が材料に食い込むまでが著しく、一旦食い込んでしまえばこれにより軸方向15の移動が束縛されて少なくなる。本発明はこのようなラック形成型11の歯型先端部14が材料に食い込んだ状態を、マンドレルによるしごき加工開始前から発現させるものである。
【0020】
このためにラック形成型の歯型先端部を鋼管の平面状にされた部分との接触位置からさらに進めて食い込ませ、その後マンドレルによるしごき加工を開始する。図1に示したような平面状の部分が平坦部31と傾斜部32によって構成される形態の場合、ラック形成型の歯型先端部が平面状にされた部分と最初に接触するのは平坦部であり、食い込みが深くなるにしたがって傾斜部における食い込みの幅が広がることになる。この場合図2に示したように傾斜部の端部の深さまで食い込ませず、すなわち食い込みの幅が平面状の部分の全幅まで無くてもかまわない。
【0021】
このようなマンドレルによるしごき加工に先立ってラック形成型を食い込ませる方法は、鋼管を平面状にするときの平面の形状いかんに拘らず多少なりとも効果があり、たとえば従来方法である完全な平面にした場合にラック形成型を食い込ませる方法を行うことを排除するものではない。しかし前記した本発明の平坦部31と傾斜部32とを有する形状の場合、しごき加工において最初に材料が隆起する平面状にされた部分の幅方向中央部、すなわち前記平坦部に優先的にラック形成型11を食い込ませることになるので効果が大きい。さらに平面状にされた部分の幅方向中央部は内部が中空なため凹み易いが、上記本発明の形状の場合、この部分があらかじめ平坦部として高くなっているので効果的にラック形成型を食い込ませることができる。
【0022】
図2に示した食い込み量Bはラック形成型11の歯型先端部14と平面状にされた部分との接触位置、すなわちこの場合平坦部31との接触位置から0.1mm以上あれば効果が得られるが、特に好ましいのは0.2mm以上である。一方2.5mmを超えても効果は飽和し幅方向中央部の凹みが大きくなるが、この点特に好ましいのは1.5mm以下の範囲である。この食い込み量Bは上記のようにラック形成型11の歯型先端部14と平坦部31との接触位置からの距離として定義したものであり、ラック形成型を食い込ませた後に鋼管を取り外して見たときの圧痕の深さと通常は一致しない。すなわち先にも述べたように鋼管の平面状にされた部分の幅方向中央部は内部が中空なため凹み易く、鋼管平坦部との接触位置からのラック形成型の移動距離よりも圧痕は浅くなるためである。
【0023】
前記のようなラック形成型の鋼管の平面状にされた部分への食い込みによる材料のラック長さ方向への移動を制限する効果は、片方の隣に食い込むべき歯型の存在しない両端の歯においては少なくなる。このためラック形成型をしごき加工に先立って食い込ませる本発明の方法を採用するか否かに係わりなく、ラックの両端の歯においてはしごき加工による歯の形成に遅れが生じ、歯幅が他の歯よりかなり小さくなるのが普通である。この影響はさらに隣接する歯にも及び、ラックの長さ方向両端部の幾つかの歯において、端部に向けて歯幅が順次小さくなる傾向が生ずる。鋼管を平面状にするさい、幅方向中央部の平坦部とその両側に端部方向に低くなる傾斜部とを有する形状にする本発明の方法において、平坦部の幅および傾斜部における平坦部と傾斜部端部との高さの差の少なくとも一方を、ラックバーの長さ方向において変化させることにより、このような歯幅の変動をある程度防止することも可能である。またさらに進んで特殊な目的のために複数の歯において歯幅を順次変化させたいときには、平坦部の幅や傾斜部における平坦部と傾斜部端部との高さの差をラックバーの長さ方向において変化させて調節することも可能である。
【0024】
また図2や図3に示したマンドレル21A、21Bは本発明の製造方法において特に好ましい形態のものを示している。すなわちこのマンドレルはしごき加工個所における両方の側面23が鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面22A、22Bと直角になっていることが特徴である。さらにこの両方の側面23の間隔が、使用するすべてのマンドレルのしごき加工個所において同一であることも特徴である。
【0025】
すなわち図11に示したような断面のマンドレルにおいては、鋼管の平面にされた部分の内面に対向する面42Aないし42Cとこれに隣接する両側の面43Aないし43Cとは直角ではなく鈍角になっている。このため順次しごき加工をしていくと、この両側の面が43A、43B、43Cに示したように順次進行して鋼管3の内面にくさび状に食い込んでいくため、側面の部分で大きな加工力が発生し、1回の加工量を大きくできない。これに対して図2や図3に示すマンドレルにおいては両側面23は鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面22A、22Bと直角であり、順次使用するすべてのマンドレルにおいてこの両側面23の間隔が同一になっているためこの部分で加工力が費やされることがない。このため1回の加工量を大きくでき、マンドレルによるしごき加工の回数を減らすことができる。
【0026】
さらに本発明においては図5にしごき加工個所の断面図を示したマンドレルを、しごき加工で使用する複数のマンドレルのうちの少なくとも1以上について、上記マンドレルと併用すると好ましい。すなわち従来からのマンドレルはしごき加工個所における鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面は単純な平面になっているが、先に図11によって説明したように、マンドレル挿入によるしごき加工の始めの段階ではまず歯幅の中央部分が隆起し、ラック形成型の底の部分に隆起した金属が衝突した後、順次幅方向に隆起部分が広がっていく。本発明においてはこの現象に着目し、特にラック形成型の底の部分に隆起した金属が衝突した後においては、積極的にラックの幅方向両端部に向けて材料を流動させようとするものである。
【0027】
このための手段として図5に示したように、しごき加工個所における鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面35の幅方向中央部に窪み36を有する、逆に云えば材料を積極的に流動させたい幅方向両端部が突き出ているマンドレル34を使用する。このようなマンドレルによりラックの幅方向両端部に向けて直接に材料を流動させてラックの歯幅方向の形成を促進すると共に、ラック形成型の底の部分にかかる負担を軽減してラック形成型の寿命を延ばすことができる。このような効果は前記した本発明である、鋼管の長さの一部分を平面状に押圧したときの外面を、幅方向中央部に平坦部と、その両側に端部方向に低くなる傾斜部とを有する形状にする方法と組み合わせると特に顕著である。
【0028】
上記のようなしごき加工個所における鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面の幅方向中央部が窪んでいるマンドレルは、使用する複数のマンドレルのうちの少なくとも1以上がそのようになっていればよい。すなわち上記のようにラック形成型の底の部分に隆起した金属が衝突したと判断される段階以降のすべてのしごき加工に使用してもよいし、このマンドレルを使用した後の段階で、鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面が平面の普通のマンドレルに再度切り替えることを妨げるものではない。さらにはしごき加工のもっと初期の段階でこのような窪みを有するマンドレルを使用してもよい。
【0029】
なお図5に示したマンドレル34は図2や図3に示したマンドレル21A、21Bと同様に、しごき加工個所における両方の側面37が鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面35と直角になっている特徴も有している。また当然にこの両方の側面37の間隔も使用するすべてのマンドレルのしごき加工個所において同一である。しかし鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面の幅方向中央部に窪みを設けること自体は、図11に示したような両側面が平行でないマンドレルに対しても適用可能である。
【0030】
図5に示すようなマンドレルの鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面35における幅方向中央部の窪み36の幅Gは全幅Tの20ないし70%の範囲にあればよい。20%未満ではラックの幅方向への材料の流動を促進する効果が少なく、また70%を超えると幅両端部の狭い範囲に材料の流動が集中するおそれがある。また上記窪み36の幅方向中央部における深さDは0.2mm以上あればよい。0.2mm未満では効果が少なく、特に好ましいのは0.4mm以上である。一方深さの上限については、マンドレルによるしごき加工のある段階で幅両端部の材料だけの加工を行う工程を挟むこともあるので、特に制限しない。したがって極端な場合U字型に近い断面のマンドレルもありうるが、実際には幅方向中央部における深さDが5.0mmを超えるような値になれば幅方向両端部のみの材料がしごかれるようになる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ラックバーの製造工程において鋼管を平面状にするさい、幅方向中央部に平坦部とその両側に端部方向に低くなる傾斜部とを設けたので、しごき加工完了後のラックバーにおいてラックの歯幅端部の根部にばりが出ることを防止できるとともに、従来の方法における場合よりラックの歯幅を大きく確保できる。またしごき加工を開始するに当たって、ラック形成型の歯型先端部を鋼管の平面状にされた部分との接触位置からさらに食い込ませるので、材料を鋼管の軸方向へ移動させようとする応力を制限し、ラックの歯の隆起を促進させることができる。また、しごき加工個所における両方の側面が鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面と直角になっているマンドレルを使用することにより、両側面で加工力が費やされることを防止し、マンドレルによるしごき加工の回数を減らすことができる。また鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面の幅方向中央部に窪みを有するマンドレルを併用することにより、ラックの歯の歯幅方向への形成を促進すると共に、ラック形成型の底の部分にかかる負担を軽減してラック形成型の寿命を延ばすことができる。なお本発明は上記の実施形態に限定されず、その発明の範囲内で種々の変形が可能である。各図に示したような実施形態から変形されていても本発明の精神から逸脱しない限り本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において素材の鋼管の一部を平面状とした状態の断面図
【図2】図1に示した材料に対してマンドレルによるしごき加工を開始しようとする状態の断面図
【図3】図2のようにして加工が完了した状態の断面図
【図4】しごき加工の初期の段階におけるラック形成型と鋼管との位置関係を示す断面図
【図5】本発明のマンドレルの一例におけるしごき加工個所の断面図
【図6】中空なラックバーを示す斜視図
【図7】中空なラックバーの製造方法を示す縦断面図
【図8】中空なラックバーの製造方法を示す横断面図
【図9】中空なラックバーの製造方法を示す縦断面図
【図10】中空なラックバーの製造方法を示す横断面図
【図11】先の発明の方法におけるしごき加工の状況を示す断面図
【符号の説明】
1 ラックバー
2 ラックの歯
3 鋼管
5、6 割型
8 縦穴
9 ポンチ
11 ラック形成型
12 マンドレル
13 歯形底部
14 歯型先端部
15 軸方向
21A、21B マンドレル
22A、22B 鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面
23 側面
31 平坦部
32 傾斜部
33 傾斜部分
34 マンドレル
35 鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面
36 窪み
37 側面
マンドレル41
42A、42B、42C 鋼管の平面にされた部分の内面に対向する面
43A、43B、43C 側面
44A 鋼管における最初の位置
44B、44C 鋼管における歯先の面の位置
45 空間
46 ばり
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a tubular member with a rack, that is, a member having a rack portion in a part of the length of a tube material. Such a device is used, for example, as a part of a steering device of an automobile and is generally called a rack bar. Therefore, in the following description, the name of the rack bar is used in principle. The present invention provides a method capable of efficiently producing a hollow rack bar using a steel pipe as a raw material by plastic working.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a rack bar of a steering device of an automobile has been used as a solid bar, but the manufacture of a hollow bar for the purpose of weight reduction is directed. FIG. 6 is a perspective view showing such a rack bar 1, and reference numeral 2 in FIG. 6 denotes rack teeth. In this way, it is a general manufacturing method that the hollow part is drilled after cutting the rack part in the bar, but on the other hand, there is a method of forming the rack part by plastic working using a steel pipe as the material. This is shown in Japanese Patent Publication No. 3-5892.
[0003]
This method consists of a two-step process in which a portion of a steel pipe rack to be formed is first crushed to a flat surface and then a rack is formed in this portion. For this purpose, first, a split mold for primary forming that can be opened to the left and right is provided to accommodate the portion of the steel pipe to be processed, but this die penetrates the portion where the upper rack is to be formed in the combined state. A hole is provided. Then, a press die having a flat tip is inserted into the through hole from above, and the portion of the steel pipe is processed into a flat surface, which is used as a primary molded body. Next, the said primary molded object is accommodated in the split mold for secondary shaping | molding which inner surface shape corresponds with the external shape of the finished product of a rack bar, and can open to right and left. That is, the secondary molding split mold is configured such that when the left and right molds are combined, a female mold of rack teeth is formed at the top. Then, the mandrel is inserted into the steel pipe, and the previously flattened portion is ironed from the inside. As a result, the material swells outside the primary molded body, and the rack is molded according to the shape of the secondary molding split mold.
[0004]
The present inventors previously presented a method for producing a hollow rack bar which has been further improved as Japanese Patent Application No. 11-370086. In this method, first, as shown in the longitudinal sectional view of FIG. 7 and the transverse sectional view of FIG. 8, the part to be processed of the length of the steel pipe 3 and the parts on both sides of the part are surrounded by the split mold surrounding the entire circumference of the steel pipe. 5 and 6. This split mold is formed with a vertical hole 8 penetrating at a position corresponding to a portion to be processed of the steel pipe in the combined state. In this state, the punch 9 is inserted into the vertical hole 8 and the steel pipe 3 in this portion is pressed to make a flat surface. Next, as shown in the longitudinal sectional view of FIG. 9 and the transverse sectional view of FIG. 10, instead of the punch 9, the rack forming die 11 is inserted into the longitudinal hole 8 and held in contact with the flattened portion of the steel pipe 3. The mandrel 12 is pushed into the steel pipe, and the inner surface of the flattened portion is squeezed to form a rack according to the rack forming mold 11.
[0005]
Since both methods of the above Japanese Patent Publication No. 3-5892 and Japanese Patent Application No. 11-370086 are all based on plastic working, there is no waste of materials unlike cutting, and there is also an effect of material strengthening by processing. Can also be excellent. In the method of Japanese Patent Publication No. 3-5892, two types of split molds are used. However, in the method of Japanese Patent Application No. 11-370086, only one type of split mold is required to accommodate the entire steel pipe. Although it has been found that the female part of the rack is heavily worn, in this method, it is only necessary to replace the rack-forming mold without changing the split mold itself, thereby reducing the cost of the mold. In mass production, a split mold combining punches or a split mold combining rack-forming molds is dedicated, and the material can be moved between them for processing. In this case, for the split mold combined with the rack forming mold, the rack forming mold may be fixed to one mold such as the upper mold. Even in this case, there is no change in the advantage that such replacement can be performed when the life of the rack forming type comes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the manufacturing method of the hollow rack bar of Japanese Patent Application No. 11-370086, the female teeth of the rack teeth in the rack forming mold 11 shown in FIGS. 9 and 10 are approximately the width of the flat portion of the steel pipe 3. It is common to use a tooth with a matching width. The rack forming mold shown in FIGS. 9 and 10 has an advantage that the rack forming mold can be easily manufactured if the tooth shape is uniform and penetrates in the width direction. When such a rack forming mold is used, the shape of the finally formed rack is not governed by the rack forming mold with respect to the width dimension, but the ironing of the inner surface of the steel pipe is made to an appropriate rack width. It is adjusted by stopping at the number of times.
[0007]
That is, since ironing is generally a cold working, it requires a considerable amount of processing force. For this reason, for example, a plurality of mandrels having one or more ironing portions whose dimensions are gradually changed so as to be processed in 20 steps are used. . For example, if the mandrel has two ironing points, use ten. As a result, the inner surface of the flattened portion of the steel pipe is sequentially ironed, but the process ends when the rack width reaches a predetermined dimension. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the state of ironing in the method of Japanese Patent Application No. 11-370086, and has a relationship of a partially enlarged view in which the split molds 5 and 6 in FIG. 10 are omitted. In the mandrel 41, the position of the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe is 42A at the beginning, 42B is in the middle, and 42C indicates when the machining is completed (the cross section hatching of the mandrel 41 corresponds to the position of 42C. is doing). Ironing is performed using a plurality of mandrels whose positions are sequentially changed between 42A and 42C, for example, in 20 steps. The mandrel shown here conforms to a mandrel having a cross-section in FIG. 10 as a basic form, but part of both side surfaces are flat. That is, 43A is the first position, 43B is the middle, and 43C is the position of the side surface when the machining is completed.
[0008]
On the other hand, in the steel pipe 3 of FIG. 11, 44A has shown the state initially processed, ie, the part which made a part of outer surface periphery flat. In addition, 44B indicates a position on the way, and 44C indicates the position of the tooth tip surface that has been processed (hatching of the cross section of the steel pipe 3 corresponds to the position of 44C). As shown here, at the beginning of the ironing process by mandrel insertion, as shown by reference numeral 44B, the central portion of the tooth width first bulges, and the raised metal collides with the tooth bottom 13 of the rack forming die 11. Later, that is, after the top of the teeth of the rack is formed at the central portion of the tooth width, a phenomenon is observed in which the raised portions are sequentially expanded in the width direction. Then, the processing is completed with the number of ironing operations so that the necessary tooth width is obtained at the top of the rack teeth, but the rack teeth 44C at this time leave a space 45 between the rack forming mold 11 in the width direction. .
[0009]
By the way, the shape of the rack in the width direction of the rack is not controlled by the mold as described above, but as a result of the shape formed naturally, an inclined portion is formed from the top to the root of the rack teeth as shown in FIG. Is a comparatively gentle shape with a skirt. Therefore, if the necessary tooth width is secured at the top of the tooth, the end of the tooth width protrudes from the initial plane position at the root, and a part of the end protrudes from the range of the surface extending the outer periphery of the steel pipe. This protruding portion is removed by grinding at the finishing stage of the manufacturing process of the rack bar as the flash 46, but the process is increased and labor is increased accordingly. It is an object of the present invention to provide a method that can prevent the occurrence of the above-described flash and that can manufacture a rack bar more efficiently than a conventional method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned problem, and presses a part of the length of the steel pipe of the raw material to make a part of the outer circumferential surface planar, and a rack forming mold is brought into contact with the planarized part. In this state, one or more mandrels having at least one ironing portion in the entire length are pushed into the steel pipe, and the inner surface of the flat portion is sequentially ironed by a plurality of ironing portions. In the method of manufacturing a tubular member with a rack that forms a rack according to the rack forming mold, the flattened portion has a flat portion having a width of 20 to 80% of the entire width at the center in the width direction, and end portions on both sides thereof. It is a manufacturing method of the tubular member with a rack characterized by having the shape which has the inclination part which becomes low in a direction. Here, the difference in height between the flat part and the end of the inclined part is 0.2 to 4.0 mm, the width of the flat part in the flattened part, and the flat part and the inclined part in the inclined part It is also characterized in that at least one of the height differences from the end portions is changed in the length direction of the tubular member with a rack.
[0011]
Further, the present invention is a method in which a part of the length of the steel pipe of the material is pressed to make a part of the outer circumference flat, and the rack forming die is brought into contact with and held by the flattened part. One or more mandrels having at least one ironing portion are pushed into the steel pipe, the inner surface of the flattened portion is sequentially ironed by a plurality of ironing locations, and the rack is formed according to the rack forming mold. In the manufacturing method of the tubular member with a rack to be formed, the tooth forming tip of the rack forming die is further advanced by 0.1 to 2.5 mm from the contact position with the flattened portion, and then rubbed by a mandrel It is a manufacturing method of the tubular member with a rack characterized by starting processing. Further, in this method, in the method of manufacturing a tubular member with a rack in which the flattened portion has a shape having a flat portion and an inclined portion, the rack-shaped tooth tip end portion is in contact with the flat portion. Then, it is applied by starting ironing with a mandrel after further 0.1 to 2.5 mm .
[0012]
Further, in each of the methods for manufacturing a tubular member with a rack, both side surfaces in the ironing portion of the mandrel are perpendicular to a surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe, and both sides in the ironing portion. It is also characterized in that the distance between the surfaces is the same in all the mandrels used. Still further, for at least one or more of the plurality of mandrels to be used, a recess having a width of 20 to 70% of the full width at the center in the width direction of the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe at the ironing site. It is characterized by having. Moreover, the depth in the width direction center part of the said hollow is 0.2 mm or more, It is characterized by the above-mentioned.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view of a method of manufacturing a tubular member with a rack according to the present invention in a state in which a part of the length of a steel pipe 3 as a raw material is pressed to make a part of the outer circumference circumferential. That is, when the outer surface of the steel pipe is a flat surface, no method other than making a literally virtually flat surface has been conventionally performed. However, in the present invention, this is a special shape. In the present invention, the expression “planar” means not only a complete plane but also a shape close to a plane. And the outer surface when a part of length of the steel pipe 3 of the raw material in this invention is pressed planarly has the shape which has the flat part 31 in the center part of the width direction, and the inclination part 32 which becomes low in the edge part direction at the both sides. It has become. In the length direction of the rack bar, it is generally sufficient that such a shape continues uniformly. However, as will be described later, the shape can be changed in the length direction of the rack bar.
[0014]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a state in which the steel pipe is pressed into a shape as shown in FIG. 1 to start ironing with a mandrel, and the split molds 5 and 6 are omitted. FIG. 3 is a cross-sectional view of the state where the processing is completed in this way. The mandrels 21A and 21B have a cross-sectional shape different from that shown in FIG. 11, which is shown in a particularly preferred form in the present invention and will be described later. In FIG. 2, the tooth tip 14 of the rack forming die 11 bites into the steel pipe 3, which will be described later.
[0015]
The outer surface when a part of the length of the steel pipe of the material is pressed flat is shaped as described above, so that the rack width end portion of the rack in the rack bar after completion of ironing as shown in FIG. It is possible to prevent the flash 46 as shown in FIG. Furthermore, the shape of the rack teeth in the width direction also changes, and the inclined portion 33 near the root portion of the rack teeth becomes steeper than when pressed against a conventional simple flat surface. Therefore, it is possible to ensure a larger rack width than in the conventional method. Such an effect can be obtained when the steel pipe is pressed into the shape of the present invention, and in the inclined portion that becomes lower in the end direction, there is no material bulge at the beginning of the ironing process, and the ironing process proceeds. Since the material of the inclined portion rises after the material starts moving in the tooth width direction, it is considered that the occurrence of flash can be prevented and the inclination of the tooth width end portion becomes steep.
[0016]
The width of the flat portion 31 at the center in the width direction as described above and the inclination of the inclined portions 32 on both sides thereof may be determined optimally in consideration of the tooth width necessary for actual processing, The width F of the flat portion in FIG. 1 is preferably in the range of 20 to 80% of the total width W of the planar portion. If the width F of the flat part is larger than 80%, the effect will be inadequate, approaching the situation when the whole is flat, and if it is smaller than 20% of the total width W, an excessive burden will be applied to the central part of the rack-forming tooth width. Life is shortened. The height difference H between the flat portion and the end of the inclined portion is preferably in the range of 0.2 to 4.0 mm. Also, if the difference in height H between the flat part and the end of the inclined part is smaller than 0.2 mm, the effect of the approach to the situation when the whole is a flat surface becomes insufficient, but this point is particularly preferably 0.3 mm or more. is there. On the other hand, if it is larger than 4.0 mm, the shape of the teeth of the formed rack becomes poor, but in this respect, it is particularly preferably 3.0 mm or less.
[0017]
In the present invention, when a part of the length of the steel pipe of the material is pressed with a punch to have a shape having the flat portion 31 and the inclined portion 32, the tip portion is formed at once by a punch having a female shape with the above shape. Good. For example, it is particularly necessary to work twice, such as forming a flat surface in the first step and forming an inclined portion in the second step, or forming a mountain-shaped surface shape in the first step and flattening the central portion in the width direction in the second step. However, this method is not excluded in the present invention.
[0018]
Further, in the present invention, when the rack forming die is brought into contact with and held in the flat portion as described above, the tooth die tip portion 14 of the rack forming die 11 is flattened as shown in FIG. It is preferable to start the ironing process after biting in from the contact position with the applied portion. This is because in the ironing process of the inner surface of a steel pipe by a mandrel, the stress to move the material is not only upward, which raises the rack teeth, but also the stress to move in the axial direction of the steel pipe. However, this is to limit the movement of the material in this axial direction.
[0019]
That is, FIG. 4 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the rack forming die 11 and the steel pipe 3 that is a material in the initial stage of ironing by a mandrel, and the material moves upward while sliding in the axial direction 15. The movement of the material in the axial direction of the steel pipe during ironing as described above delays the formation of the rack tooth portion, and the number of unnecessary ironing operations increases. This axial slip is significant until the tooth tip 14 of the rack forming mold 11 bites into the material, and once it bites in, the movement in the axial direction 15 is constrained and reduced. In the present invention, the state in which the tooth tip portion 14 of the rack forming die 11 bites into the material is expressed before the ironing process by the mandrel is started.
[0020]
For this purpose, the tip of the tooth of the rack forming die is further advanced from the contact position with the flattened portion of the steel pipe, and then the ironing process by the mandrel is started. In the case where the planar portion as shown in FIG. 1 is configured by the flat portion 31 and the inclined portion 32, it is flat that the rack-shaped tooth tip portion first comes into contact with the planar portion. It is a part, and the width of the bite in the inclined part is widened as the bite becomes deeper. In this case, as shown in FIG. 2, it does not bite to the depth of the end of the inclined portion, that is, the biting width may not be up to the full width of the planar portion.
[0021]
This method of biting the rack forming mold prior to the ironing process with the mandrel is somewhat effective regardless of the shape of the flat surface when the steel pipe is made flat. In this case, it is not excluded to carry out a method of biting the rack forming mold. However, in the case of the shape having the flat portion 31 and the inclined portion 32 of the present invention described above, the rack is preferentially placed in the central portion in the width direction of the flat portion where the material first protrudes in the ironing process, that is, the flat portion. Since the forming mold 11 is bitten, the effect is great. Furthermore, the central portion in the width direction of the flattened portion is easy to dent because the inside is hollow, but in the case of the shape of the present invention, since this portion is preliminarily raised as a flat portion, the rack forming mold is effectively bitten. Can be made.
[0022]
The biting amount B shown in FIG. 2 is effective if it is 0.1 mm or more from the contact position between the tooth mold tip 14 of the rack forming die 11 and the flattened portion, that is, the contact position with the flat portion 31 in this case. Although it is obtained, it is particularly preferably 0.2 mm or more. On the other hand, even if it exceeds 2.5 mm, the effect is saturated and the dent in the central portion in the width direction becomes large. This biting amount B is defined as the distance from the contact position between the tooth tip 14 of the rack forming die 11 and the flat portion 31 as described above, and the steel pipe is removed after the rack forming die is bitten. The indentation depth does not usually match. That is, as described above, the central portion in the width direction of the flattened portion of the steel pipe is hollow and easily recessed, and the indentation is shallower than the rack-forming movement distance from the contact position with the flat portion of the steel pipe. Because it becomes.
[0023]
The effect of restricting the movement of the material in the rack length direction by biting into the flattened portion of the rack-forming steel pipe as described above is effective in the teeth at both ends where there is no tooth type to bite next to one side. Will be less. For this reason, regardless of whether or not the method of the present invention in which the rack forming mold is bitten prior to ironing is adopted, the teeth at the both ends of the rack are delayed in the formation of teeth by ironing, and the tooth width is different from that of the other. It is usually much smaller than the teeth. This influence also extends to adjacent teeth, and in some teeth at both ends in the longitudinal direction of the rack, the tooth width tends to gradually decrease toward the ends. In the method of the present invention, in which the steel pipe is flattened, the flat portion at the center in the width direction and the inclined portions that are lowered in the end direction on both sides thereof are formed. By changing at least one of the height differences from the end of the inclined portion in the length direction of the rack bar, it is possible to prevent such a variation in the tooth width to some extent. Further, when it is desired to sequentially change the tooth width of a plurality of teeth for a special purpose, the difference between the width of the flat portion and the height of the flat portion and the inclined portion at the inclined portion is determined by the length of the rack bar. It is also possible to adjust by changing in direction.
[0024]
Further, the mandrels 21A and 21B shown in FIG. 2 and FIG. 3 show particularly preferable forms in the manufacturing method of the present invention. That is, this mandrel is characterized in that both side surfaces 23 in the ironing portion are perpendicular to the surfaces 22A and 22B facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe. Further, the distance between both the side surfaces 23 is the same at all the mandrel ironing portions to be used.
[0025]
That is, in the mandrel having a cross section as shown in FIG. 11, the surfaces 42A to 42C facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe and the surfaces 43A to 43C on both sides adjacent thereto are not perpendicular but obtuse. Yes. For this reason, when ironing is performed sequentially, the surfaces on both sides proceed sequentially as shown in 43A, 43B and 43C and bite into the inner surface of the steel pipe 3, so that a large working force is exerted on the side portion. Occurs, and the amount of machining per process cannot be increased. On the other hand, in the mandrel shown in FIGS. 2 and 3, both side surfaces 23 are perpendicular to the surfaces 22A and 22B facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe. Since the intervals of 23 are the same, no processing force is consumed in this portion. For this reason, the amount of processing at one time can be increased, and the number of ironing operations by the mandrel can be reduced.
[0026]
Furthermore, in the present invention, it is preferable that the mandrel shown in the cross-sectional view of the ironing portion in FIG. 5 is used in combination with the mandrel for at least one of a plurality of mandrels used in ironing. That is, the conventional mandrel is a simple flat surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe at the ironing site, but as described above with reference to FIG. In the first stage, first, the central portion of the tooth width is raised, and after the raised metal collides with the bottom portion of the rack forming mold, the raised portion gradually spreads in the width direction. In the present invention, paying attention to this phenomenon, particularly after the raised metal collides with the bottom portion of the rack forming mold, the material actively flows toward both ends in the width direction of the rack. is there.
[0027]
As a means for this purpose, as shown in FIG. 5, a hollow 36 is provided at the center in the width direction of the surface 35 facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe at the ironing site. A mandrel 34 having both ends in the width direction that are desired to flow is used. Such a mandrel allows the material to flow directly toward both ends of the rack in the width direction to promote the formation of the rack in the width direction of the rack, and also reduces the burden on the bottom portion of the rack forming mold. Can extend the lifespan. Such an effect is the above-described present invention, the outer surface when a part of the length of the steel pipe is pressed flat, the flat portion at the center in the width direction, and the inclined portions that are lowered in the end direction on both sides thereof. This is particularly noticeable when combined with a method of forming a shape having a.
[0028]
In the mandrel in which the central portion in the width direction of the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe in the ironing portion as described above is depressed, at least one or more of the plurality of mandrels used are such. It only has to be. That is, as described above, it may be used for all ironing processes after the stage in which the raised metal collides with the bottom part of the rack forming mold, or in the stage after using this mandrel. It does not prevent the surface facing the inner surface of the flattened portion from switching again to a flat normal mandrel. Furthermore, a mandrel having such a depression may be used at an earlier stage of ironing.
[0029]
The mandrel 34 shown in FIG. 5 is similar to the mandrels 21A and 21B shown in FIGS. 2 and 3, and a surface 35 opposite to the inner surface of the portion where both side surfaces 37 of the ironing portion are made flat. It also has a right-angled feature. Naturally, the distance between the two side surfaces 37 is the same in all the mandrel ironing portions to be used. However, providing the depression in the center in the width direction of the surface facing the inner surface of the planarized portion of the steel pipe is also applicable to a mandrel whose both side surfaces are not parallel as shown in FIG.
[0030]
The width G of the recess 36 at the center in the width direction on the surface 35 facing the inner surface of the planarized portion of the steel pipe of the mandrel as shown in FIG. 5 may be in the range of 20 to 70% of the total width T. If it is less than 20%, there is little effect of promoting the material flow in the width direction of the rack, and if it exceeds 70%, the material flow may concentrate in a narrow range at both ends of the width. Moreover, the depth D in the center part of the width direction of the said hollow 36 should just be 0.2 mm or more. If it is less than 0.2 mm, the effect is small, and 0.4 mm or more is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the depth is not particularly limited because a process of processing only the material at both ends of the width may be sandwiched at a certain stage of ironing by a mandrel. Therefore, in the extreme case, there may be a mandrel with a cross section close to a U-shape, but in reality, if the depth D at the center in the width direction exceeds 5.0 mm, the material is only a ladder at both ends in the width direction. It comes to be.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the steel pipe is flattened in the manufacturing process of the rack bar, the flat portion is provided in the central portion in the width direction and the inclined portions that are lowered in the end portion direction are provided on both sides thereof. In the rack bar after completion, it is possible to prevent burrs from appearing at the root portion of the rack width end portion of the rack, and to secure a larger rack width than in the conventional method. In addition, when starting ironing, the rack-forming tooth tip is further digged in from the contact position with the flattened portion of the steel pipe, limiting the stress that tends to move the material in the axial direction of the steel pipe. Thus, the rack teeth can be raised. In addition, by using a mandrel in which both side surfaces in the ironing part are perpendicular to the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe, the processing force is prevented from being consumed on both sides, The number of ironing operations by mandrels can be reduced. In addition, by using a mandrel having a depression in the center in the width direction of the surface facing the inner surface of the planarized portion of the steel pipe, the formation of the rack teeth in the tooth width direction is promoted, and the rack forming type The burden on the bottom portion can be reduced and the life of the rack forming mold can be extended. In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the scope of the invention. Modifications from the embodiments shown in the drawings are within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which a part of a steel pipe of a material is flattened in the present invention. 3 is a cross-sectional view in a state where the machining is completed as shown in FIG. 2. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the rack forming die and the steel pipe in the initial stage of ironing. FIG. 5 is an example of the mandrel of the present invention. FIG. 6 is a perspective view showing a hollow rack bar. FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a method for manufacturing the hollow rack bar. FIG. 8 is a cross section showing a method for manufacturing the hollow rack bar. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a method for manufacturing a hollow rack bar. FIG. 10 is a transverse sectional view showing a method for manufacturing a hollow rack bar. FIG. 11 is a sectional view showing a state of ironing in the method of the previous invention. Figure [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack bar 2 Rack tooth 3 Steel pipe 5, 60 Split type 8 Vertical hole 9 Punch 11 Rack forming type 12 Mandrel 13 Tooth shape bottom part 14 Tooth type tip part 15 Axial direction 21A, 21B Mandrel 22A, 22B The flat part of the steel pipe Surface 23 facing the inner surface of the steel plate Side surface 31 Flat portion 32 Inclined portion 33 Inclined portion 34 Mandrel 35 Surface 36 facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe Depression 37 Side surface mandrel 41
42A, 42B, 42C Surfaces 43A, 43B, 43C opposite to the inner surface of the flattened portion of the steel pipe Side surface 44A Initial position 44B, 44C Position of the tooth tip on the steel pipe 45 Space 46 Beam

Claims (8)

素材の鋼管の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平面状とし、ラック形成型を前記平面状にされた部分に接触させて保持した状態で、全長の少なくとも1個所にしごき加工個所を有する1以上のマンドレルを鋼管の内部に押込み、前記平面状にされた部分の内面を複数のしごき加工個所により順次しごき加工をして、前記ラック形成型に従ってラックを形成するラック付き管状部材の製造方法において、前記平面状にされた部分は幅方向中央部に全幅の20ないし80%の幅の平坦部と、その両側に端部方向に低くなる傾斜部とを有する形状をなしていることを特徴とするラック付き管状部材の製造方法。  A part of the length of the steel pipe of the material is pressed to make a part of the outer circumference flat, and the rack forming mold is held in contact with the flat part and is squeezed to at least one part of the entire length. One or more mandrels having processing points are pushed into a steel pipe, and the inner surface of the flattened portion is sequentially ironed by a plurality of ironing points to form a rack according to the rack forming mold. In the method for producing a member, the planar portion has a shape having a flat portion having a width of 20 to 80% of the full width at a central portion in the width direction and inclined portions that are lowered in the end direction on both sides thereof. A method for manufacturing a tubular member with a rack, which is characterized in that: 前記平坦部と傾斜部端部との高さの差が0.2ないし4.0mmであることを特徴とする請求項1記載のラック付き管状部材の製造方法。  The method for manufacturing a tubular member with a rack according to claim 1, wherein a difference in height between the flat portion and the end of the inclined portion is 0.2 to 4.0 mm. 平面状にされた部分における前記平坦部の幅および前記傾斜部における平坦部と傾斜部端部との高さの差の少なくとも一方を、ラック付き管状部材の長さ方向において変化させたことを特徴とする請求項1または2に記載のラック付き管状部材の製造方法。  At least one of a width difference of the flat portion in the flattened portion and a height difference between the flat portion and the inclined portion end portion in the inclined portion is changed in the length direction of the tubular member with a rack. The manufacturing method of the tubular member with a rack of Claim 1 or 2. 素材の鋼管の長さの一部分を押圧して外面円周の一部を平面状とし、ラック形成型を前記平面状にされた部分に接触させて保持した状態で、全長の少なくとも1個所にしごき加工個所を有する1以上のマンドレルを鋼管の内部に押込み、前記平面状にされた部分の内面を複数のしごき加工個所により順次しごき加工をして、前記ラック形成型に従ってラックを形成するラック付き管状部材の製造方法において、ラック形成型の歯型先端部を前記平面状にされた部分との接触位置からさらに0.1ないし2.5mm進めて食い込ませた後、マンドレルによるしごき加工を開始することを特徴とするラック付き管状部材の製造方法。A part of the length of the steel pipe of the material is pressed to make a part of the outer circumference flat, and the rack forming mold is held in contact with the flat part and is squeezed to at least one part of the entire length. One or more mandrels having processing points are pushed into a steel pipe, and the inner surface of the flattened portion is sequentially ironed by a plurality of ironing points to form a rack according to the rack forming mold. In the method of manufacturing a member, starting the ironing process with a mandrel after the rack-shaped tooth tip is further advanced by 0.1 to 2.5 mm from the contact position with the flattened portion. A method for producing a tubular member with a rack, characterized in that: ラック形成型の歯型先端部を前記平面状にされた部分における前記平坦部との接触位置からさらに0.1ないし2.5mm進めて食い込ませた後、マンドレルによるしごき加工を開始することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のラック付き管状部材の製造方法。The rack-forming type tooth mold tip portion is further advanced by 0.1 to 2.5 mm from the contact position with the flat portion in the flattened portion, and then ironing by a mandrel is started. The manufacturing method of the tubular member with a rack in any one of Claim 1 thru | or 3. マンドレルのしごき加工個所における両側面が鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面と直角になっており、かつ前記しごき加工個所における両側面の間隔が、使用する複数のマンドレルすべてにおいて同一であることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のラック付き管状部材の製造方法。Both side surfaces of the mandrel ironing portion are perpendicular to the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe, and the distance between both side surfaces of the ironing portion is the same in all of the mandrels used. The method for manufacturing a tubular member with a rack according to any one of claims 1 to 5 , wherein: 使用する複数のマンドレルのうちの少なくとも1以上について、しごき加工個所における鋼管の平面状にされた部分の内面に対向する面の幅方向中央部に全幅の20ないし70%の幅の窪みを有することを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のラック付き管状部材の製造方法。At least one or more of the plurality of mandrels to be used has a recess having a width of 20 to 70% of the full width at the center in the width direction of the surface facing the inner surface of the flattened portion of the steel pipe at the ironing site. A method for manufacturing a tubular member with a rack according to any one of claims 1 to 6 . 前記窪みの幅方向中央部における深さが0.2mm以上であることを特徴とする請求項に記載のラック付き管状部材の製造方法。The method for manufacturing a tubular member with a rack according to claim 7 , wherein a depth at a central portion in the width direction of the recess is 0.2 mm or more.
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