特許 6428215 ラック軸素材の鍛造装置、鍛造装置を用いた製造方法及びラック軸素材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6428215

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】ラック軸素材の鍛造装置、鍛造装置を用いた製造方法及びラック軸素材

(51)【国際特許分類】

   B21K 1/76 20060101AFI20181119BHJP

   B21J 5/02 20060101ALI20181119BHJP

   F16H 55/26 20060101ALI20181119BHJP

【ＦＩ】

   B21K1/76 A

   B21J5/02 C

   F16H55/26

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-245263(P2014-245263)

(22)【出願日】2014年12月3日

(65)【公開番号】特開2016-107287(P2016-107287A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年11月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】成澤 正美

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 良太

(72)【発明者】

【氏名】福井 正人

【審査官】 塩治 雅也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１１５２９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−０７９６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２１０８０２６（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｊ １／００−１３／１４

Ｂ２１Ｊ １７／００−１９／０４

Ｂ２１Ｋ １／００−３１／００

Ｆ１６Ｈ ５５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、
前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、
前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、
前記バリの形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の前記中央部より前記ラック歯形成部の前記第一端部の方が小さい、ラック軸素材の鍛造装置。

【請求項2】

半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、
前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、
前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面と、
前記第一溝部から前記軸直交方向に離間する前記第一縁面の外側において、前記第一縁面と接続され前記バリの形成時において対向する前記第二型から離間する方向に傾斜する第一傾斜面と、を備え、
前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面と、
前記第二溝部から前記軸直交方向に離間する前記第二縁面の外側において、前記第二縁面と接続され前記バリの前記形成時において対向する前記第一型から離間する方向に傾斜する第二傾斜面と、を備え、
前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、
前記バリの前記形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の中央部より前記ラック歯形成部の第一端部の方が小さい、ラック軸素材の鍛造装置。

【請求項3】

半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、
前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、
前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面と、
前記第一溝部から前記軸直交方向に離間する前記第一縁面の外側において、前記第一縁面と接続され前記バリの形成時において対向する前記第二型から離間する方向に傾斜する第一傾斜面と、
前記第一傾斜面のさらに外側において、前記第一傾斜面と接続され、前記第一縁面と平行で、且つ前記バリの前記形成時において前記第一縁面より前記第二型から離間するよう配置される第一逃がし面と、を備え、
前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面と、
前記第二溝部から前記軸直交方向に離間する前記第二縁面の外側において、前記第二縁面と接続され前記バリの前記形成時において対向する前記第一型から離間する方向に傾斜する第二傾斜面と、
前記第二傾斜面のさらに外側において、前記第二傾斜面と接続され、前記第二縁面と平行で、且つ前記バリの前記形成時において前記第二縁面より前記第一型から離間するよう配置される第二逃がし面と、を備え、
前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、
前記バリの前記形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の中央部より前記ラック歯形成部の第一端部の方が小さい、ラック軸素材の鍛造装置。

【請求項4】

前記離間距離は、前記中央部から前記第一端部に向かって漸減する、請求項１−３の何れか１項に記載のラック軸素材の鍛造装置。

【請求項5】

前記ラック軸素材は、前記ラック歯形成部の前記第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ、前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、
前記第一溝部の一端及び前記第二溝部の一端は、軸方向に貫通し前記第一非ラック軸部の第一端面側への移動を許容し、
前記第一溝部の他端及び前記第二溝部の他端は、前記第二非ラック軸部の端面に対向する規制端面を備え、前記第二非ラック軸部の第二端面側への移動を規制する、
請求項１−４の何れか１項に記載のラック軸素材の鍛造装置。

【請求項6】

前記ラック軸素材の鍛造装置は、前記第一型及び前記第二型による、前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周を押圧し、前記原材料に対する鍛造時に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制するクランパを備える、請求項５に記載のラック軸素材の鍛造装置。

【請求項7】

半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、
前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、前記ラック歯形成部の第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ、前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、
前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記鍛造装置は、前記第一型及び前記第二型による前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周を押圧し、前記原材料に対する鍛造時に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制するクランパをさらに備える、ラック軸素材の鍛造装置。

【請求項8】

半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を用いてラック軸素材を製造する方法であって、
前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出し、前記ラック歯形成部の軸方向中央部の厚みより前記ラック歯形成部の第一端部の厚みの方が小さく形成されるバリと、を備え、
前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延びる第二溝部、及び前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、
前記ラック軸素材は、前記ラック歯形成部の前記第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、
前記ラック軸素材の製造方法は、
前記第一型、及び前記第二型による、前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周面をクランパにより押圧する押圧工程と、
前記原材料に対する鍛造時に、前記クランパにより前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制しながら、前記ラック歯、及び前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出される前記バリが形成される鍛造工程と、を備える、ラック軸素材の製造方法。

【請求項9】

請求項１−７の何れか１項に記載の前記ラック軸素材の前記鍛造装置により製造されたラック軸素材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鍛造によって形成されるラック歯を有するラック軸素材の鍛造装置、鍛造装置を用いた製造方法、及びラック軸素材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に示すように、複数のラック歯が鍛造によって形成されるラック軸素材がある。特許文献１に示すラック軸素材は、複数のラック歯を備えるラック歯形成部と、ラック歯形成部の両端に連結されラック歯を備えない長軸部、及び短軸部と、を備える。なお、ラック軸素材を加工して形成される最終製品のラック軸は、自動車用ステアリング装置に使用される部品である。

【0003】

特許文献１に示す技術では、複数のラック歯を鍛造によって形成する際、ラック歯形成部からは余分な肉が鍛造型の上下金型の合わせ面と平行に流れて張り出し、バリとして形成される。具体的には、バリは、余分な肉が閉塞型鍛造金型の上下の金型の少なくとも一方の合わせ面に形成されたバリ形成用の逃出吸収部に移動することで形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−７９６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このとき、余肉はバリ形成用の逃出吸収部に流れるだけではなく、ラック歯を備えない長軸部及び短軸部に向かっても流れる。特許文献１に示す技術においては、短軸部は、鍛造型の行き止まりの溝部によって、伸びが規制されている。長軸部は、鍛造型の貫通する溝部によって、伸びが許容されている。従って、短軸部に隣接するラック歯に多くの余肉が流れ、形状精度のよいラック歯が形成できる。しかし、長軸部に隣接するラック歯への余肉の流れが不足する虞があり、延いては、ラック歯の形状精度が低下する虞がある。

【0006】

逃出吸収部の幅（張り出し長さ）を、長軸部と短軸部とで変えることで、長軸部のラック歯の形状精度の低下をある程度、抑えることができると思われる。しかし、逃出吸収部が、満充填されて、初めて長軸部に隣接するラック歯に十分な余肉が確保できるのであって、複数のラック素材の余肉量を一定にすることは難しいことから、大きめの逃出吸収部を用意することにより、逃出吸収部が、満充填されず、長軸部に隣接するラック歯に十分な余肉を確保することは難しい。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、鍛造によってラック歯を形成しても、高い形状精度を備えるラック歯の形成が可能なラック軸素材の鍛造装置、鍛造装置を用いた製造方法及びラック軸素材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（請求項１）本発明のラック軸素材の鍛造装置は、半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、前記バリの形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の前記中央部より前記ラック歯形成部の前記第一端部の方が小さい。

【0009】

これにより、ラック歯形成部の中央部より第一縁面と第二縁面との離間距離が小さい第一端部側では、鍛造時に、バリの形成方向に向かって流れる肉の流れる量を抑制することができる。これにより、第一端部側におけるラック歯形成用の歯部近傍に留まる余肉の量は多くなる。従って、歯部には、多くの肉が流れ込み、形状精度のよいラック歯の形成が可能となる。

【0010】

（請求項２）ラック軸素材の鍛造装置は、半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面と、前記第一溝部から前記軸直交方向に離間する前記第一縁面の外側において、前記第一縁面と接続され前記バリの形成時において対向する前記第二型から離間する方向に傾斜する第一傾斜面と、を備え、前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面と、前記第二溝部から前記軸直交方向に離間する前記第二縁面の外側において、前記第二縁面と接続され前記バリの前記形成時において対向する前記第一型から離間する方向に傾斜する第二傾斜面と、を備え、前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、前記バリの前記形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の中央部より前記ラック歯形成部の第一端部の方が小さい。
（請求項３）ラック軸素材の鍛造装置は、半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、を備え、前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面と、前記第一溝部から前記軸直交方向に離間する前記第一縁面の外側において、前記第一縁面と接続され前記バリの形成時において対向する前記第二型から離間する方向に傾斜する第一傾斜面と、前記第一傾斜面のさらに外側において、前記第一傾斜面と接続され、前記第一縁面と平行で、且つ前記バリの前記形成時において前記第一縁面より前記第二型から離間するよう配置される第一逃がし面と、を備え、前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面と、前記第二溝部から前記軸直交方向に離間する前記第二縁面の外側において、前記第二縁面と接続され前記バリの前記形成時において対向する前記第一型から離間する方向に傾斜する第二傾斜面と、前記第二傾斜面のさらに外側において、前記第二傾斜面と接続され、前記第二縁面と平行で、且つ前記バリの前記形成時において前記第二縁面より前記第一型から離間するよう配置される第二逃がし面と、を備え、前記バリは、前記第一型と前記第二型とを用いて前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造により、前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出されて形成され、前記バリの前記形成時における前記第一縁面と前記第二縁面との離間距離は、前記ラック歯形成部の中央部より前記ラック歯形成部の第一端部の方が小さい。
（請求項４）また、前記離間距離は、前記中央部から前記第一端部に向かって漸減してもよい。これにより、第一端部側におけるラック歯形成用の歯部に流れ込む余肉の量が十分なものとなり、第一端部側のラック歯の形状精度が良好になる。

【0011】

（請求項５）また、前記ラック軸素材は、前記ラック歯形成部の前記第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ、前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、前記第一溝部の一端及び前記第二溝部の一端は、軸方向に貫通し前記第一非ラック軸部の第一端面側への移動を許容し、前記第一溝部の他端及び前記第二溝部の他端は、前記第二非ラック軸部の端面に対向する規制端面を備え、前記第二非ラック軸部の第二端面側への移動を規制してもよい。

【0012】

このような鍛造型によりラック歯形成部を形成する場合、第二非ラック軸部の伸びは、規制端面によって規制される。これにより、第二非ラック軸部側のラック歯では、余肉が、ラック歯近傍に留まることによって第一型の歯部に流れ込みやすくなり、形状精度のよいラック歯が形成可能となる。また、第一非ラック軸部では、伸びが許容されている。しかし、第一端部側における第一縁面と第二縁面との間の離間距離は小さい。この小さな離間距離によって、バリの形成方向に向かって流れる肉の流れが抑制される。これにより、第一非ラック軸部側のラック歯位置ではより多くの余肉が流れずに留まることで、第一型の歯部に肉が流れ込みやすくなり、形状精度のよいラック歯を形成可能となる。

【0013】

（請求項６）また、前記ラック軸素材の鍛造装置は、前記第一型及び前記第二型による、前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周を押圧し、前記原材料に対する鍛造時に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制するクランパを備えてもよい。

【0014】

このように、ラック軸素材は、鍛造前に作動され、鍛造時において余肉の流れを規制するクランパによって、原材料の第一非ラック軸部側への伸長が抑制されるので、多くの余肉は、第一非ラック軸部側のラック歯位置近傍に留まる。そして、留まった余肉は、第一型の歯部に流入しやすくなる。これにより、第一縁面と第二縁面との間の隙間の離間距離が小さいことによるラック歯の形状精度の向上の効果に加えて、さらに形状精度のよいラック歯の形成が可能となる。

【0015】

（請求項７）本発明のラック軸素材の鍛造装置は、半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を備えるラック軸素材の鍛造装置であって、前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出するバリと、前記ラック歯形成部の第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ、前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び、前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延び前記ラック歯の裏面側に対応する第二溝部、及び、前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記鍛造装置は、前記第一型及び前記第二型による前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周を押圧し、前記原材料に対する鍛造時に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制するクランパをさらに備える。

【0016】

このように、ラック軸素材は、クランパによって、第一非ラック軸部に対応する原材料の部位の外周が押圧され、鍛造時においては第一非ラック軸部に対応する原材料の部位の軸方向への移動が抑制される。このため、ラック歯近傍の肉の第一非ラック軸部方向への移動が規制されるので、第一型におけるラック歯形成用の歯部近傍には、より多くの肉が留まり、歯部内に流れ込み、形状精度のよいラック歯が形成可能となる。

【0017】

（請求項８）本発明のラック軸素材の製造方法は、半密閉鍛造型を構成する第一型及び第二型を用いてラック軸素材を製造する方法であって、前記ラック軸素材は、ラック歯が形成されるラック歯形成部と、前記ラック歯形成部から軸直交方向に突出し、前記ラック歯形成部の軸方向中央部の厚みより前記ラック歯形成部の第一端部の厚みの方が小さく形成されるバリと、を備え、前記第一型は、前記ラック歯を鍛造形成する歯部を含み前記ラック軸素材の軸方向に延びる第一溝部、及び前記第一溝部の両縁に設けられる第一縁面を備え、前記第一縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第一溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第一溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記第二型は、前記第一型に対向して設けられ、前記ラック軸素材の軸方向に延びる第二溝部、及び前記第二溝部の両縁に設けられ前記第一縁面に対して隙間を介して対向する第二縁面を備え、前記第二縁面は、前記ラック歯形成部の前記中央部に対応する部分における前記第二溝部からの幅より前記ラック歯形成部の前記第一端部に対応する部分における前記第二溝部からの幅の方が小さくなるよう形成され、前記ラック軸素材は、前記ラック歯形成部の前記第一端部に連続して設けられる第一非ラック軸部と、前記ラック歯形成部の前記第一端部と反対側の第二端部に連続して設けられ前記第一非ラック軸部より短い第二非ラック軸部と、を備え、前記ラック軸素材の製造方法は、前記第一型、及び前記第二型による、前記ラック歯の形成前の原材料の鍛造前に、前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の外周面をクランパにより押圧する押圧工程と、前記原材料に対する鍛造時に、前記クランパにより前記原材料の前記第一非ラック軸部に対応する部位の軸方向への移動を抑制しながら、前記ラック歯、及び前記第一縁面と前記第二縁面との間に張り出される前記バリが形成される鍛造工程と、を備える。

【0018】

このように、押圧工程において、ラック軸素材の原材料は、鍛造前に作動されるクランパによって、軸線と直交する方向に押圧される。このため、鍛造時においては、クランパの作用によって原材料の伸長は抑制され、余肉は、第一端部側におけるラック歯形成用の歯部近傍に留まる。また、鍛造工程では、ラック歯形成部の中央部より第一縁面と第二縁面との離間距離が小さい第一端部側において、バリの形成方向に向かって流れる肉の流れる量を抑制することができる。これによっても、余肉は、第一端部側におけるラック歯形成用の歯部近傍に留まる。従って、歯部には、多くの肉が流れ込み、形状精度のよいラック歯の形成が可能となる。

【0019】

（請求項９）本発明のラック軸素材は、第一型におけるラック歯形成用の歯部に多くの肉が流れ込むことによって形成された良好な形状精度を有したラック歯を備える。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1A】本実施形態に係るラック軸素材の側面図である。

【図1B】本実施形態に係るラック軸素材の上面図である。

【図2】ラック軸素材の軸線方向で切断した鍛造装置２０の断面図である。

【図3A】第一型２１ａの下面図である。

【図3B】図３Ａの３Ｂ−３Ｂ矢視断面図である。

【図4A】第二型２１ｂの下面図である。

【図4B】図４Ａの４Ｂ−４Ｂ矢視断面図である。

【図5】図２の５−５矢視断面図である。

【図6】図２の６−６矢視断面図であり、クランパ１７の断面図である。

【図7】製造工程のフローチャートである。

【図8】鍛造によるラック歯形成部１３の形成時における余肉の移動について説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（ラック軸素材１１の構成）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、ラック軸素材１１について説明する。ラック軸素材１１は、ステアリング装置に適用されるラック軸（図略）を製作する基となる素材である。本実施形態に係るラック軸は、バリアブルステアリング装置（後に詳述する）に用いられる。図１Ａ、図１Ｂは、ラック軸素材１１の側面図及び上面図である。ラック軸は、ラック軸素材１１の一部（バリ１５、１５）をフライス加工等により除去加工することによって得られる。なお、ラック軸素材１１は、鋼材で形成された円柱状で中実の軸部材（原材料に相当）から形成される。

【0022】

ラック軸素材１１は、先端（図１Ａ、図１Ｂにおいて左側）から順に右に向かって、短軸部１２（第二非ラック軸部に相当）、ラック歯形成部１３、及び長軸部１４（第一非ラック軸部に相当）を有している。図１Ａ、図１Ｂにおいてラック歯形成部１３は、テーパ１２ｂの右側端部とテーパ１２ｃの左側端部との間に配置される。短軸部１２及び長軸部１４には、ラック歯が設けられておらず、ともに非ラック軸部である。短軸部１２及び長軸部１４は、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａ及び第二端部１３ｂである軸方向両側の各端部にそれぞれ連続して設けられる。

【0023】

図１Ａ、図１Ｂにおいて、第一端部１３ａは、テーパ１２ｃの左隣り（テーパ１２ｃの手前側）である。第二端部１３ｂは、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａと反対側の端部に設けられる。図１Ａ、図１Ｂにおいて、第二端部１３ｂは、テーパ１２ｂの右隣り（テーパ１２ｂの手前側）である。長軸部１４は、短軸部１２より長くなるよう形成される。また、図１Ａ、図１Ｂに示すように、バリ１５、１５が、ラック歯形成部１３から軸直交方向に突出して形成される。なお、以降において、軸方向とは、ラック軸素材１１の伸長方向、即ちラック軸素材１１の軸線方向をいうものとする。

【0024】

ラック歯形成部１３の上面（図１Ａにおいては上側、図１Ｂにおいては手前側）には、複数のラック歯１６が形成される。複数のラック歯１６は、温間鍛造により塑性変形されて形成される。図１Ｂに示すように、本実施形態に係るラック軸素材１１の各ラック歯１６は、軸方向において、均一には形成されていない。即ち、各ラック歯１６は、図略のピニオンとの噛合において、可変のギヤレシオ（つまり、バリアブルギヤレシオ（ＶＧＲ））の出力特性が出力されるよう形成され、配列されている。

【0025】

詳細には、図１Ａ、図１Ｂに示すように、複数のラック歯１６は、軸方向中央部分１６ａにある複数のラック歯１６と両端部分１６ｂ，１６ｂにある複数のラック歯１６と、を備える。軸方向中央部分１６ａの複数のラック歯１６は、互いにねじれ角、ピッチ、圧力角、歯厚等が同一である。両端部分１６ｂ，１６ｂの複数のラック歯１６は、互いにねじれ角、ピッチ、圧力角、歯厚等が異なっている。

【0026】

ラック歯形成部１３は、鋼材である中実の軸部材を、例えば、温間鍛造における低温側の温度領域である約７５０°Ｃ〜７９０°Ｃに図略のヒータで加熱し、後述する鍛造型２１を構成する第一型２１ａ、及び第二型２１ｂでプレス加工することにより形成される。なお、第一型２１ａ、及び第二型２１ｂには、これを暖める図略のヒータが共に設けられている。

【0027】

図１Ａ、図１Ｂに示すバリ１５，１５は、ラック歯形成部１３の軸直交方向両側に向かって形成されており、ほぼ同じ形状を備える。よって、以降においては、代表として何れか一方のバリ１５のみについて説明する。図１Ｂに示すように、バリ１５の突出長さは、ラック歯形成部１３の軸方向中央部（複数のラック歯１６の軸方向中央部分１６ａ位置に相当）における突出長さがＬｃとなり、各端部１３ａ、１３ｂにおける突出長さが０となるよう形成される。

【0028】

図１Ａに示すように、バリ１５は、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａにおける厚みｔ２が、第二端部１３ｂにおける厚みｔ３及び軸方向中央部における厚みｔ１より小さくなるよう形成される。なお、バリ１５の厚みｔ１〜ｔ３とは、バリ１５の突出方向と直交する方向におけるバリ１５の厚さである。また、本実施形態においては、ラック歯形成部１３の第二端部１３ｂにおけるバリ１５の厚みｔ３と、軸方向中央部における厚みｔ１とは同じ大きさである。

【0029】

詳細には、端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでのバリ１５の厚みｔｘは、軸方向中央部１６ａから、第一端部１３ａに向かって漸減し、端部１３ａで厚みｔ２となる。バリ１５の上下両端面がそれぞれ、ラック歯形成部１３の軸方向中央部から、第一端部１３ａに向かって、所定の半径Ｒの円弧を描くことで、バリ１５の厚みが漸減している（図１Ａ参照）。

【0030】

なお、上記態様に限らず、バリ１５の上下両端面が、それぞれラック歯形成部１３の軸方向中央部から、第一端部１３ａに向かって直線のテーパ面で形成されてもよい。また、上記態様に限らず、バリ１５の上下両端面のうちいずれか一方の端面のみが、軸方向中央部から、第一端部１３ａに向かって、所定の半径Ｒの円弧またはテーパによる面で漸減して形成されてもよい。さらに、端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでのバリ１５の厚みｔｘは、一定の厚みｔ２であってもよい。

【0031】

（鍛造装置２０の構成）
以下、本実施形態におけるラック軸素材１１を製造する鍛造装置２０の具体例について、図２〜図６に基づいて説明する。図２に示すように、鍛造装置２０は、鍛造型２１と、クランパ１７と、を備える。なお、クランパ１７は、ラック軸素材１１の外周面を、軸直交方向外方からラック軸素材１１の軸線に向けて押圧する部材である。クランパ１７によるラック軸素材１１の外周面の押圧により、鍛造時におけるラック軸素材１１の軸方向への伸長が抑制される。なお、図２には、ラック軸素材１１の図も含まれている。

【0032】

前述したとおり鍛造型２１は、第一型２１ａ及び第二型２１ｂを備える。本実施形態においては、第一型２１ａは上金型であり、第二型２１ｂは、下金型である。図２に示すように、第一型２１ａは、鍛造装置２０の上下動するスライド２３の下面に、図略のボルトで固定される。また、第二型２１ｂは、鍛造装置２０の図略のベッド上に載置される定盤２５（ボルスタ）上に、図略のボルトで固定される。

【0033】

第一型２１ａは、ラック歯１６を鍛造形成する歯部２１ｃを含みラック軸素材１１の軸方向に延びる第一溝部２１ａ２を備える（図２、図３Ａ、図３Ｂ参照）。図３Ａ、図３Ｂにおいて、第一溝部２１ａ２の左側が、ラック軸素材１１の短軸部１２の形成側であり、右側がラック軸素材１１の長軸部１４の形成側である。第一溝部２１ａ２の短軸部１２側の端面には規制端面２１ａ３を備える。規制端面２１ａ３は、ラック軸素材１１が鍛造によって形成される際、短軸部１２の端面１２ａと当接して、ラック軸素材１１の短軸部１２方向への移動を規制する規制面である。

【0034】

第一溝部２１ａ２の両縁、及び図３Ａにおける軸方向左側には、バリ１５を形成するための第一縁面２１ａ１，２１ａ１が設けられる。図３Ａに示すように、第一縁面２１ａ１，２１ａ１は、軸方向右側において摺動孔２６まで延在している。また、第一縁面２１ａ１，２１ａ１は、軸方向において、摺動孔２６と反対側で短軸部１２を形成する第一溝部２１ａ２の位置を超える位置まで延在している。図５に示すように、第一縁面２１ａ１は、第二型２１ｂ側に突設されている。また、第一型２１ａは、各第一縁面２１ａ１と平行で、かつ各第一縁面２１ａ１より第二型２１ｂから離間した各第一逃がし面２１ａ５を備える。そして、各第一傾斜面２１ａ４が各第一縁面２１ａ１から各第一逃がし面２１ａ５に向かって傾斜して接続されている。

【0035】

図３Ｂに示すように、鍛造時において、ラック軸素材１１の端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでの位置に相当する第一縁面２１ａ１の軸方向位置には、所定の半径Ｒの円弧が形成される。つまり、第一縁面２１ａ１は、所定の半径Ｒの円弧によって、ラック軸素材１１の鍛造成形時に、端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでの間で、第二型２１ｂ側に漸次、近づくよう形成される。これにより、この所定の半径Ｒの円弧は、ラック軸素材１１が鍛造成形されたとき、前述したバリ１５の端面のＲ曲面を形成する。

【0036】

図３Ａ、図３Ｂに示すように、第一型２１ａの歯部２１ｃ以外で長軸部１４に対応する第一溝部２１ａ２に、クランパ１７を上下動可能に保持する摺動孔２６が上下方向に貫通して設けられる。つまり、長軸部１４のテーパ１２ｃの手前を押圧する位置に摺動孔２６が開口している。摺動孔２６の内周面の一部には平面部２６ａが、設けられている。平面部２６ａは、摺動孔２６の軸中心と平行な面を有している。

【0037】

図２に示すように、クランパ１７は、円柱状に形成され、円柱の軸線と平行な面１７ａを有するよう側面に切欠きが設けられる。クランパ１７は、第一型２１ａの摺動孔２６に挿入されると、クランパ１７の面１７ａと、摺動孔２６の平面部２６ａとが係合して、クランパ１７の中心軸線周りにおける回り止めを行なう。なお、クランパ１７は、スライド２３も貫通している。しかし、スライド２３の貫通孔には切欠きは設けられていない。

【0038】

このように、クランパ１７は、スライド２３及び第一型２１ａとは、別体で上下動可能に構成される。そして、図６に示すように、クランパ１７は、ラック軸素材１１の長軸部１４を押圧可能に形成される。これにより、クランパ１７は、油圧によって上下動され、下方に移動した際に所定の荷重（例えば３０ｔ）で長軸部１４を押圧する。

【0039】

図６に示すように、クランパ１７の下面の凹部１７ｂは、長軸部１４の外周面のうち上側半周分に密着して長軸部１４を抑えられるよう、長軸部１４の外周面形状が転写されている。そして、クランパ１７は、長軸部１４のラック歯形成部１３側の端部Ｐ（図１Ａ、図１Ｂ、図２参照）を押圧可能とする位置に配置される。なお、クランパ１７の下面の凹部１７ｂは、上記態様に限らず、どのような形状でもよい。

【0040】

図２に示すように、第一型２１ａは、クランパ１７と同様に、長軸部１４の外周面のうち上側半周分に密着して長軸部１４を抑えられるよう、下面には長軸部１４の外周面形状が転写されている。第一型２１ａは、鍛造時に、長軸部１４の上方への屈曲変形（図２の矢印Ａｒｖ参照）を抑える作用を有する。なお、第一型２１ａの長軸部１４に対応する部分の下面は、上記態様に限らず、どのような形状でもよい。

【0041】

第二型２１ｂは、ラック軸素材１１の軸方向に延び、ラック歯１６の裏面側に対応する第二溝部２１ｂ２を備える（図２、図４Ａ、図４Ｂ参照）。第二溝部２１ｂ２の短軸部１２側の端面には規制端面２１ｂ３を備える。規制端面２１ｂ３は、上述した第一型２１ａの規制端面２１ａ３と、ラック軸素材１１の軸方向において同じ位置に配置される。これにより、第一型２１ａ及び第二型２１ｂは、鍛造成形時に、短軸部１２（第二非ラック軸部）の端面１２ａ（第二端面）に対向する規制端面２１ａ３、２１ｂ３によって、短軸部１２の端面１２ａ側（第二端面側）への移動（延び）を規制する。

【0042】

また、第二溝部２１ｂ２の両縁（図４Ａにおいては上下方向に相当）、及び図４Ａにおける軸方向左側には、バリ１５を形成するための第二縁面２１ｂ１が設けられる。第二縁面２１ｂ１は、軸方向において、短軸部１２が形成される第二溝部２１ｂ２の位置を超える位置まで延在している。図５に示すように、第二縁面２１ｂ１は、第一型２１ａ側に突設されている。また、第二型２１ｂは、各第二縁面２１ｂ１と平行で、かつ各第二縁面２１ｂ１より第一型２１ａから離間した各第二逃がし面２１ｂ５を備える。また、各第二傾斜面２１ｂ４が各第二縁面２１ｂ１から各第二逃がし面２１ｂ５に向かって傾斜し接続されている。そして、第二縁面２１ｂ１、第二傾斜面２１ｂ４、第二逃がし面２１ｂ５は、対向する第一縁面２１ａ１、第一傾斜面２１ａ４、及び第一逃がし面２１ａ５との間でバリ１５を逃がす空間を形成する。第二縁面２１ｂ１は、対向する第一縁面２１ａ１とでバリ１５を絞る機能を有する。

【0043】

図４Ｂに示すように、端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでの第二縁面２１ｂ１に、所定の半径Ｒの円弧が形成される。つまり、第二縁面２１ｂ１は、所定の半径Ｒの円弧によって、ラック軸素材１１の鍛造成形時に、端部分１６ｂ及び端部分１６ｂから端部１３ａまでの間で、第一型２１ａ側に漸次、近づくよう形成される。これにより、半径Ｒの円弧は、鍛造成形されたとき、前述したバリ１５の端面にＲ曲面を形成する。そして、鍛造成形時には、第二縁面２１ｂ１は第一縁面２１ａ１に対して離間距離α１〜α２の隙間を介して対向する。なお、離間距離α１は、軸方向中央部分１６ａにおける、第一縁面２１ａ１と、第二縁面２１ｂ１との間の距離である。また、離間距離α２は、第一端部１３ａにおける第一縁面２１ａ１と、第二縁面２１ｂ１との間の距離である。つまり、軸方向中央部分１６ａにおける離間距離α１は、第一端部１３ａに向かって漸減し第一端部１３ａで離間距離α２となる。

【0044】

このように、鍛造型２１は、いわゆる半密閉鍛造型である。つまり、鍛造型２１では、第一型２１ａが、スライド２３とともに、油圧による所定のプレス荷重（例えば５００ｔ）で、第二型２１ｂに向かって作動した際、第一型２１ａ及び第二型２１ｂの各第一縁面２１ａ１、第二縁面２１ｂ１同士は接触しない（図２参照）。

【0045】

また、図２に示すように、第一型２１ａ及び第二型２１ｂは、鍛造型２１の鍛造による成形時に、長軸部１４（第一非ラック軸部）の端面１４ａ（第一端面）に対して対向せず、つまり非対向に設けられ、長軸部１４（第一非ラック軸部）の端面１４ａ側（第一端面側）への移動を許容する。

【0046】

また、図２に示すように、第一型２１ａ及び第二型２１ｂは、鍛造型２１の鍛造による成形時に、短軸部１２（第二非ラック軸部）の端面１２ａ（第二端面）に対して対向する規制端面２１ａ３、２１ｂ３によって、短軸部１２の端面１２ａ側（第二端面側）への移動を規制している。

【0047】

（製造方法）
次に、上記で説明したラック軸素材１１の製造方法について図７のフローチャートに基づき説明する。製造方法は、加熱工程、押圧工程及び鍛造工程を備える。

【0048】

（加熱工程）
本実施形態における鍛造は温間鍛造である。加熱工程では、ラック軸素材１１のラック歯形成部１３、及びラック歯形成部１３の両側のテーパ１２ｂ、１２ｃに当たる部分が熱で柔らかくなるまで、電気加熱炉で加熱される。そして、押圧工程の準備として、第二型２１ｂ上の所定の位置に、長尺状で中実の原材料である軸部材が載置される（図略）。

【0049】

（押圧工程）
押圧工程では、まず、図２、図６に示すクランパ１７を鍛造前に作動させる。これにより、クランパ１７は、第一型２１ａと相対移動しながら、第二型２１ｂに向かって下降する。そして、クランパ１７は、下面の凹部１７ｂが、ラック軸素材１１の長軸部１４に対応する部位である軸部材の端部Ｐに当接し、端部Ｐを所定のプレス圧（例えば３０ｔ）で、第二型２１ｂ方向に押圧する。この押圧によって、端部Ｐの軸方向の変形を拘束し、延いては長軸部１４の伸びを抑制する。

【0050】

（鍛造工程）
次に、鍛造工程では、鍛造型２１の第一型２１ａを作動させる。つまり、スライド２３を作動させ、スライド２３に固定される第一型２１ａを、第二型２１ｂに向かって接近させる。そして、第一型２１ａと、第二型２１ｂとの間に所定の隙間を介して停止させる。このとき、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離αは、ラック歯形成部１３の中央部の離間距離α１よりラック歯形成部１３の第一端部１３ａの離間距離α２の方が小さくなるよう設定される。また、第二端部１３ｂの離間距離α３は、離間距離α１と同等である。また、このとき、第一型２１ａで短軸部１２と長軸部１４とを所定の圧力で、第二型２１ｂ方向に押圧する。これにより、鍛造時における長軸部１４の上方への屈曲変形（図２の矢印Ａｒｖ参照）が抑制される。

【0051】

鍛造工程では、軸部材が、クランパ１７に押圧されている状態で、第一型２１ａが第二型２１ｂに向かって下降し、軸部材の鍛造加工が行なわれる。第一型２１ａは、所定のプレス圧（例えば５００ｔ）で、軸部材をプレスし、ラック歯形成部１３、及びラック歯形成部１３の両側のテーパ１２ｂ、１２ｃを形成する。この鍛造加工により、第一型２１ａが有する歯部２１ｃによって、ラック歯形成部１３のラック歯１６が形成される。つまり、ラック歯形成部１３近傍にある肉が歯部２１ｃ内に、流入し押し込まれてラック歯形成部１３のラック歯１６が形成される。

【0052】

ラック歯１６の形成に伴って不要となった余肉は、鍛造加工中に、軸部材の両縁である第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間に流入すると同時に絞られる。そして、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間、第一傾斜面２１ａ４と第二傾斜面２１ｂ４との間、及び第一逃がし面２１ａ５と第二逃がし面２１ｂ５との間に流入する余肉によって、ラック歯１６の形成終了時にバリ１５が形成される。本実施形態においては、ラック歯１６の形成終了時における、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離α（α１〜α３）は、ラック歯形成部１３の中央部における離間距離α１（＝α３）から、第一端部１３ａにおける離間距離α２に向かって漸減している（つまりα１＞α２）。なお、離間距離αの漸減の詳細については、上記で説明したとおりである。バリ１５は、このような第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間に、流入して絞り形成され、離間距離α１〜α３に対応する、厚みｔ１〜ｔ３（ｔ１＞ｔ２、ｔ２＝ｔ３）の板厚が形成される。

【0053】

（鍛造加工による余肉の流れ）
ここで、鍛造工程によって鍛造加工されたラック軸素材１１の余肉の移動（流れ）について図８の模式図に基づき詳細に説明する。第一型２１ａのプレス加工によって、ラック歯形成部１３（複数のラック歯１６を含む）が鍛造加工されると、ラック歯形成部１３の形成にとって不要となる余肉は、主に図８中の矢印Ａｒ１〜Ａｒ６の方向に向かって移動する。なお、ラック歯形成部１３の軸方向中央部には符号の付してない矢印を軸直交方向に記載しているが、この矢印もラック歯形成部１３における余肉が矢印方向に移動することを示している。

【0054】

まず、矢印Ａｒ１について説明する。矢印Ａｒ１は、鍛造加工時における、短軸部１２側への余肉の流れを示している。しかし、図２に示すように、短軸部１２は、端面１２ａ（第二端面）が、第一型２１ａ及び第二型２１ｂの規制端面２１ａ３、２１ｂ３と対向し、規制端面２１ａ３、２１ｂ３から反力ｆ１、ｆ２を受け伸びが規制される（図２、図８参照）。このため、短軸部１２は、端面１２ａ側に向かって移動できず、伸長が抑制される。従って、短軸部１２近傍で発生した余肉の多くは、バリ１５の形成方向であるＡｒ３、Ａｒ４方向に移動する。そして、余肉は、短軸部１２側における、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の隙間に流入する。

【0055】

このとき、本実施形態では、鍛造型２１は、鍛造加工時において第一型２１ａと第二型２１ｂとの間に隙間を有する半密閉鍛造型である。そして、短軸部１２側における第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離α３には、特別な制限を設けていない。このため、余肉の多くは、バリ１５の形成方向であるＡｒ３、Ａｒ４方向に良好に移動する。しかし、短軸部１２側では、短軸部１２方向に延びずに残った余肉が存在する。そこで、その余肉は、バリ１５の短軸部１２側におけるラック歯１６の形成部である第一型２１ａの歯部２１ｃ内に十分流入する。これにより、余肉が歯部２１ｃ内に深く流入し、短軸部１２に隣接するラック歯１６の各歯を良好な形状精度で形成する。

【0056】

次に、長軸部１４側の余肉の流れ（矢印Ａｒ２参照）について説明する。ラック歯１６の形成終了時において、長軸部１４側では、第一縁面２１ａ１と、第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離αが、ラック歯形成部１３の中央部における離間距離α１から、第一端部１３ａ（長軸部１４側）における離間距離α２に向かって漸減するよう隙間の大きさが制限され形成されている（α１＞α２）。このため、従来技術と比較して、バリ１５を形成する方向（Ａｒ５、Ａｒ６）に流れる余肉のうち離間距離α２を有する隙間部分に向かって流れ込む余肉の量は減少する。このようにすることで、複数のラック歯１６のうち、長軸部１４に隣接する１以上のラック歯１６の形成部である第一型２１ａの歯部２１ｃに流し込む余肉が確保できる。

【0057】

また、本実施形態では、鍛造前、及び鍛造中に、クランパ１７によって、長軸部１４に対応する軸部材のラック歯形成部１３側の端部Ｐを押圧し拘束する。これにより、長軸部１４に対応する軸部材の伸長は規制され、余肉のラック歯形成部１３から端部Ｐ方向への移動は良好に抑制されている。

【0058】

このように、第一縁面２１ａ１と、第二縁面２１ｂ１との間の隙間が小さくなった離間距離α２の隙間部分に流れ込む余肉の量が減少し、且つクランパ１７によって、長軸部１４方向への余肉の移動が抑制される。従って、長軸部１４近傍の余肉の多くが、長軸部１４に隣接するラック歯１６近傍に保持され、第一型２１ａの歯部２１ｃの深部に流れこむことができる。これにより、短軸部１２側のラック歯１６の形状精度と同様、長軸部１４に隣接するラック歯１６が良好な形状精度で形成される。

【0059】

なお、上記実施形態では、ラック歯１６の形成終了時における、第一縁面２１ａ１と、第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離αがα１＞α２となるよう設定された。また、長軸部１４の伸び量を抑制するため、クランパ１７が、長軸部１４（第一非ラック軸部）の外周を押圧した。しかし、この態様には、限らない。離間距離α２をα１より小さく設定することと、クランパ１７を設けることとの何れか一方のみを採用するだけでもよい。これによっても、相応の効果は得られる。

【0060】

また、上記実施形態では、長軸部１４を第一非ラック軸部とし、短軸部１２を第二非ラック軸部とした。しかし、この態様には限らず、短軸部１２を第一非ラック軸部とし、長軸部１４を第二非ラック軸部としてもよい。

【0061】

また、上記実施形態では、第一型２１ａを上金型とし、第二型２１ｂを下金型とした。しかし、この態様には限らず、第二型２１ｂを上金型とし、第一型２１ａを下金型としてもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、第一非ラック軸部（長軸部１４）は、第二非ラック軸部（短軸部１２）より長い、としたが、第一非ラック軸部（長軸部１４）と第二非ラック軸部（短軸部１２）とは同じ長さでもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、クランパ１７は、第一非ラック軸部（長軸部１４）の外周を押圧し、第二非ラック軸部（短軸部１２）の外周を押圧しないとした。しかし、この態様には限らず、第一非ラック軸部（長軸部１４）及び第二非ラック軸部（短軸部１２）をともに押圧してもよい。

【0064】

（実施形態における効果）
上記実施形態によれば、鍛造装置２０は、半密閉鍛造型を構成する第一型２１ａ及び第二型２１ｂを備えるラック軸素材１１の鍛造装置である。ラック軸素材１１は、ラック歯１６が形成されるラック歯形成部１３と、ラック歯形成部１３から軸直交方向に突出するバリ１５と、を備える。鍛造装置２０の第一型２１ａは、ラック歯１６を鍛造形成する歯部２１ｃを含みラック軸素材１１の軸方向に延びる第一溝部２１ａ２、及び、第一溝部２１ａ２の両縁に設けられる第一縁面２１ａ１を備える。また、鍛造装置２０の第二型２１ｂは、第一型２１ａに対向して設けられ、ラック軸素材１１の軸方向に延びラック歯１６の裏面側に対応する第二溝部２１ｂ２、及び第二溝部２１ｂ２の両縁に設けられ第一縁面２１ａ１に対して隙間を介して対向する第二縁面２１ｂ１を備える。そして、バリ１５は、第一型２１ａと第二型２１ｂとを用いてラック歯１６の形成前の原材料の鍛造により、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間に張り出されて形成され、バリ１５の形成時における第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との離間距離は、ラック歯形成部１３の中央部よりラック歯形成部１３の第一端部１３ａの方が小さい。

【0065】

このため、ラック歯形成部１３の中央部より第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との離間距離αが小さい第一端部１３ａ側では、鍛造時に、バリ１５の形成方向に向かって流れる肉の流れる量を抑制することができる。これにより、第一端部１３ａ側におけるラック歯形成用の歯部２１ｃ近傍に留まる肉の量は多くなる。従って、当該歯部２１ｃには、多くの肉が流れ込み、形状精度のよいラック歯１６の形成が可能となる。

【0066】

また、上記実施形態によれば、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との離間距離αは、ラック歯形成部１３の中央部からラック歯形成部１３の第一端部１３ａに向かってα１→α２に漸減する。これにより、第一端部１３ａ側におけるラック歯形成用の歯部２１ｃに流れ込む余肉の量が十分なものとなり、第一端部１３ａ側のラック歯１６の形状精度が良好になる。

【0067】

また、上記実施形態によれば、ラック軸素材１１は、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａに連続して設けられる長軸部１４（第一非ラック軸部）と、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａと反対側の第二端部１３ｂに連続して設けられ、長軸部１４より短い短軸部１２（第二非ラック軸部）と、を備える。第一溝部２１ａ２の一端、及び第二溝部２１ｂ２の一端は、軸方向に貫通し長軸部１４の第一端面１４ａ側への移動を許容する。また、第一溝部２１ａ２の他端及び第二溝部２１ｂ２の他端は、短軸部１２の端面に対向する規制端面２１ａ３、２１ｂ３を備え、短軸部１２の第二端面１２ａ側への移動を規制する。

【0068】

このような態様の鍛造型２１によりラック歯形成部１３を形成する場合、短軸部１２の伸びは、規制端面２１ａ３、２１ｂ３によって規制される。これにより、短軸部１２側のラック歯１６では、余肉がラック歯１６近傍に留まることによって、余肉は、第一型２１ａの歯部２１ｃに流れ込みやすくなり、形状精度のよいラック歯１６が形成可能となる。また、長軸部１４では、伸びが許容されている。しかし、第一端部１３ａ側における第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の離間距離α２は小さくなるよう設定される。この小さなα２によって、バリ１５の形成方向に向かって流れる肉の流れが抑制される。これにより、長軸部１４側のラック歯１６位置では、バリ１５の形成方向に向かってより多くの余肉が流れずに留まることで、第一型２１ａの歯部２１ｃに肉が流れ込みやすくなり、形状精度のよいラック歯１６を形成可能となる。

【0069】

また、上記実施形態によれば、ラック軸素材１１の鍛造装置２０は、第一型２１ａ及び第二型２１ｂによる複数のラック歯１６の形成前の原材料の鍛造前に、原材料の長軸部１４（第一非ラック軸部）に対応する部位の外周を押圧し、第一型２１ａ及び第二型２１ｂによる原材料に対する鍛造時に、原材料の長軸部１４に対応する部位の軸方向における第一端面１４ａ側への移動を抑制するクランパ１７を備える。

【0070】

このように、ラック軸素材１１は、鍛造前に作動され、鍛造時において余肉の流れを規制するクランパ１７によって、原材料の長軸部１４側への伸長が抑制されるので、多くの余肉は、長軸部１４側のラック歯１６位置近傍に留まる。そして、留まった余肉は、第一型２１ａの歯部２１ｃに流入しやすくなる。これにより、第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間の隙間の離間距離α２が小さいことによるラック歯の形状精度の向上の効果に加えて、さらに形状精度のよいラック歯の形成が可能となる。

【0071】

また、上記実施形態によれば、鍛造装置２０は、半密閉鍛造型を構成する第一型２１ａ及び第二型２１ｂを備えるラック軸素材１１の鍛造装置である。ラック軸素材１１は、ラック歯１６が形成されるラック歯形成部１３と、ラック歯形成部１３から軸直交方向に突出するバリ１５と、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａに連続して設けられる長軸部１４（第一非ラック軸部）と、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａと反対側の第二端部１３ｂに連続して設けられ、長軸部１４（第一非ラック軸部）より短い短軸部１２（第二非ラック軸部）と、を備える。鍛造装置２０の第一型２１ａは、ラック歯１６を鍛造形成する歯部２１ｃを含み、ラック軸素材１１の軸方向に延びる第一溝部２１ａ２、及び、第一溝部２１ａ２の両縁に設けられる第一縁面２１ａ１を備える。また、鍛造装置２０の第二型２１ｂは、第一型２１ａに対向して設けられ、ラック軸素材１１の軸方向に延びラック歯１６の裏面側に対応する第二溝部２１ｂ２、及び、第二溝部２１ｂ２の両縁に設けられ、第一縁面２１ａ１に対して隙間α１〜α３（離間距離α１〜α３）を介して対向する第二縁面２１ｂ１を備える。そして、鍛造装置２０は、第一型２１ａ及び第二型２１ｂによるラック歯１６の形成前の原材料の鍛造前に、原材料の長軸部１４（第一非ラック軸部）に対応する部位の外周を押圧し、原材料に対する鍛造時に、原材料の長軸部１４（第一非ラック軸部）に対応する部位の軸方向への移動を抑制するクランパ１７をさらに備える。

【0072】

これにより、ラック軸素材１１は、クランパ１７のみによって、長軸部１４（第一非ラック軸部）に対応する原材料の部位の外周が押圧され、鍛造時においては長軸部１４に対応する原材料の部位の軸方向への移動が抑制される。このため、ラック歯１６近傍の肉の長軸部１４（第一非ラック軸部）方向への移動が規制されるので、第一型２１ａにおけるラック歯形成用の歯部２１ｃ近傍には、多くの肉が留まり、歯部２１ｃ内に流れ込み、形状精度のよいラック歯１６が形成可能となる。

【0073】

また、上記実施形態の製造方法は、半密閉鍛造型を構成する第一型２１ａ及び第二型２１ｂを用いてラック軸素材１１を製造する製造方法である。ラック軸素材１１は、ラック歯１６が形成されるラック歯形成部１３と、ラック歯形成部１３から軸直交方向に突出し、ラック歯形成部１３の軸方向中央部の厚みｔ１よりラック歯形成部１３の第一端部１３ａの厚みｔ２の方が小さく形成されるバリ１５と、を備える。第一型２１ａは、ラック歯１６を鍛造形成する歯部２１ｃを含みラック軸素材１１の軸方向に延びる第一溝部２１ａ２、及び、第一溝部２１ａ２の両縁に設けられる第一縁面２１ａ１を備える。また、第二型２１ｂは、第一型２１ａに対向して設けられ、ラック軸素材１１の軸方向に延びる第二溝部２１ｂ２、及び、第二溝部２１ｂ２の両縁に設けられ第一縁面２１ａ１に対して隙間を介して対向する第二縁面２１ｂ１を備える。また、ラック軸素材１１は、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａに連続して設けられる長軸部１４（第一非ラック軸部）と、ラック歯形成部１３の第一端部１３ａと反対側の第二端部１３ｂに連続して設けられ長軸部１４より短い短軸部１２（第二非ラック軸部）と、を備える。そして、ラック軸素材１１の製造方法は、第一型２１ａ、及び第二型２１ｂによるラック歯１６の形成前の原材料の鍛造前に、原材料の長軸部１４に対応する部位の外周面をクランパ１７により押圧する押圧工程と、原材料に対する鍛造時に、クランパ１７により原材料の長軸部１４に対応する部位の軸方向への移動を抑制しながら、ラック歯１６、及び第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との間に張り出されるバリ１５が形成される鍛造工程と、を備える。

【0074】

このような製造方法によれば、押圧工程において、ラック軸素材１１の原材料は、鍛造前に作動されるクランパ１７によって、軸線と直交する方向に押圧される。このため、鍛造時においては、クランパの作用によって原材料の伸長は抑制され、余肉は、第一端部１３ａ側におけるラック歯形成用の歯部２１ｃ近傍に留まる。また、鍛造工程では、ラック歯形成部１３の中央部より第一縁面２１ａ１と第二縁面２１ｂ１との離間距離が小さい第一端部１３ａ側において、バリ１５の形成方向に向かって流れる肉の流れる量を抑制することができる。これによっても、余肉は、第一端部１３ａ側におけるラック歯形成用の歯部２１ｃ近傍に留まる。従って、歯部２１ｃには、多くの肉が流れ込み、形状精度のよいラック歯の形成が可能となる。

【0075】

また、上記実施形態の鍛造装置２０によって製造されたラック軸素材１１は、第一型２１ａにおけるラック歯形成用の歯部２１ｃに、多くの肉が流れ込むことによって形成された良好な形状精度を有した複数のラック歯１６を備える。

【符号の説明】

【0076】

１１・・・ラック軸素材、 １２・・・短軸部（第二非ラック軸部）、 １２ａ・・・端面（第二端面）、 １３・・・ラック歯形成部、 １３ａ・・・第一端部、 １３ｂ・・・第二端部、 １４・・・長軸部（第一非ラック軸部）、 １４ａ・・・端面（第一端面）、 １５・・・バリ、 １６・・・ラック歯、 １７・・・クランパ、 ２０・・・鍛造装置、 ２１・・・鍛造型、 ２１ａ・・・第一型、 ２１ａ１・・・第一縁面、 ２１ａ２・・・第一溝部、 ２１ａ３、２１ｂ３・・・規制端面、 ２１ｂ・・・第二型、 ２１ｂ１・・・第二縁面、 ２１ｂ２・・・第二溝部、 α（α１〜α３）・・・隙間（離間距離）。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】