(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】
(24)【登録日】2022-09-28
(45)【発行日】2022-10-06
(54)【発明の名称】ラックバーの製造装置
(51)【国際特許分類】
B21K 1/76 20060101AFI20220929BHJP
B21J 5/12 20060101ALI20220929BHJP
B21J 3/00 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
B21K1/76 A
B21J5/12 A
B21J3/00
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018186973
(22)【出願日】2018-10-01
(65)【公開番号】P2020055014
(43)【公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】390029089
【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002505
【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山脇 崇
(72)【発明者】
【氏名】野村 聖人
【審査官】豊島 唯
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２２９６７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０４６７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１２２９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２２９６７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｋ １／７６
Ｂ２１Ｊ ５／０２ － ５／１２
Ｂ２１Ｊ ３／００
Ｂ２１Ｊ ９／０２ － ９／０８
Ｂ２１Ｊ １３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金型によって外周を囲まれた中空の軸材に芯金を圧入することにより、前記金型の形状を前記軸材の外周に転写して、前記軸材の外周にラックを形成するラックバーの製造装置であって、前記金型と、
前記金型を保持するホルダと、
を備え、
前記金型は、
下型と、
前記軸材の外周を囲む成形空間を前記下型との間に形成する成形溝を有する上型と、
を含み、
前記ホルダは、
前記上型を保持する可動な上型ホルダと、
前記下型を保持する保持溝を有し、前記上型ホルダと一体に移動される前記上型が前記保持溝内において上下動される下型ホルダと、
を含み、
前記金型が閉じられている状態で、前記上型の下面から前記成形溝の深さ以上の範囲に亘る前記上型の下部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスは、前記上型の上部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスよりも小さく、
前記保持溝を当該保持溝の幅方向に挟んで設けられており、前記保持溝の幅方向両側の側面から突出可能な一対の押圧部材を備え、
前記金型が閉じられている状態で、前記一対の押圧部材は、前記保持溝の幅方向両側の側面から突出し、前記上型の前記下部を挟持するラックバーの製造装置。
【請求項2】
請求項１記載のラックバーの製造装置であって、前記上型の前記下部の幅方向両側の側面は、前記上型の前記上部の幅方向両側の側面に対して凸設されているラックバーの製造装置。
【請求項3】
請求項１記載のラックバーの製造装置であって、前記保持溝の幅方向両側の側面において、前記上型の前記上部と対向する上領域は、前記上型の前記下部と対向する下領域に対して凹設されているラックバーの製造装置。
【請求項4】
請求項２又は３に記載のラックバーの製造装置であって、前記上型の前記下部の幅方向両側の側面及び／又は前記保持溝の幅方向両側の側面における前記下領域に、潤滑剤を保持する一つ以上の凹部が設けられているラックバーの製造装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項記載のラックバーの製造装置であって、
前記軸材の軸方向一端側の第１の開口を通して前記軸材に挿入される第１の芯金押棒と、
前記軸材の軸方向他端側の第２の開口を通して前記軸材に挿入される第２の芯金押棒と、
を備え、
前記芯金は、回り止め部を有し、
前記第１の芯金押棒は、前記回り止め部と係合する先端部を有し、
前記第１の芯金押棒の先端部と前記芯金の回り止め部とが係合しており且つ前記芯金が前記第１の芯金押棒と前記第２の芯金押棒とによって挟まれた状態で、前記芯金は、前記第１の芯金押棒によって前記軸材に圧入され、前記第２の芯金押棒によって押し戻されるラックバーの製造装置。
【請求項6】
請求項５記載のラックバーの製造装置であって、
前記第１の芯金押棒と一体に移動される第１の連結部材と、
前記第２の芯金押棒と一体に移動される第２の連結部材と、
前記第１の連結部材と前記第２の連結部材を連結し、前記芯金が前記第１の芯金押棒と前記第２の芯金押棒とによって挟まれた状態を維持する連結手段と、
前記第１の連結部材と前記第２の連結部材とが連結された状態で、前記第１の芯金押棒及び前記第２の芯金押棒を移動させる単一の押棒駆動部と、
を備えるラックバーの製造装置。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項記載のラックバーの製造装置であって、
前記金型は、前記軸材の少なくとも一端側の端部が当該金型の外部に突出した状態に前記軸材を保持し、
前記金型から突出している前記軸材の前記端部に上方から当接する離型部材を有し、前記ラックが形成された前記軸材を前記上型から離型させる離型機構を備えるラックバーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車のステアリング装置等に使用されるラックバーの製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ラックバーは、軸材にラックが形成されているものであり、軽量化のため、中空の軸材からなるラックバーも知られている。中空の軸材からなるラックバーは、例えば金型によって外周を保持された中空の軸材に芯金が圧入されて製造される。芯金が圧入されることにより、金型の形状が軸材の外周に転写され、軸材の外周にラックが形成される（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載されたラックバーの製造装置は、ラック歯型を有する上型と、下型と、上型を保持する可動な上型ホルダと、下型を保持する固定の下型ホルダとを備える。下型ホルダは溝を有し、下型は溝の底部に固定されている。上型は、上型ホルダと一体に移動され、下型ホルダの溝内において上下動される。軸材は、上型と下型との間に挟まれて保持され、上型と下型とによって保持された軸材に芯金が圧入される。
【0004】
また、中空の軸材からなるラックバーは、典型的には、ラックの硬度を高めるために焼入される。しかし、軸材のラック形成区間の断面形状が非対称であり、且つラック加工時の残留応力が高いため、焼入に起因して曲がりが生じやすい。そこで、中空の軸材からなるラックバーの焼入方法として、ラック形成区間を上下方向及び左右方向から拘束した状態で焼入する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００８－２２９６７５号公報
【文献】特開２０００－１１９７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載されたラックバーの製造装置において、上型は、上下動に応じて下型ホルダの溝の側面を摺動する。このため、上型と下型ホルダの溝の側面との間には、適宜なクリアランスが設けられている。ここで、芯金が圧入された軸材は、芯金によって外径側に押圧され、軸材を保持する上型及び下型もまた、軸材を介して径方向に押圧される。上型及び下型に作用する荷重は、上型ホルダ及び下型ホルダによって支持されるが、上型と下型ホルダの溝の側面との間には、上型の摺動を可能とするクリアランスが設けられている。このため、軸材によって径方向に押圧された上型は、上型と下型ホルダの溝の側面との間のクリアランスだけ、左右方向に押し広げられる。
【0007】
上型が左右方向に押し広げられると、軸材も左右方向に膨らみ、軸材のラック形成区間の真直度や真円度が低下する虞がある。そして、ラック形成区間の真直度や真円度が低下すると、ラックバーが焼入される際に、ラック形成区間の拘束が長さ方向に一定とならず、ラックの精度が低下する虞がある。一方、上型と下型ホルダの溝の側面との間のクリアランスが狭められた場合に、上型の変形は抑制されるが、上型の円滑な移動が妨げられ、ラックバーの製造装置の動作に支障が生じる虞がある。
【0008】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、動作性を確保でき、ラックの精度を高めることができるラックバーの製造装置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】
【0009】
本発明の一態様のラックバーの製造装置は、金型によって外周を囲まれた中空の軸材に芯金を圧入することにより、前記金型の形状を前記軸材の外周に転写して、前記軸材の外周にラックを形成するラックバーの製造装置であって、前記金型と、前記金型を保持するホルダと、を備え、前記金型は、下型と、前記軸材の外周を囲む成形空間を前記下型との間に形成する成形溝を有する上型と、を含み、前記ホルダは、前記上型を保持する可動な上型ホルダと、前記下型を保持する保持溝を有し、前記上型ホルダと一体に移動される前記上型が前記保持溝内において上下動される下型ホルダと、を含み、前記金型が閉じられている状態で、前記上型の下面から前記成形溝の深さ以上の範囲に亘る前記上型の下部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスは、前記上型の上部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスよりも小さい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、動作性を確保でき、ラックの精度を高めることができるラックバーの製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図１は、本発明の実施形態を説明するための、ラックバーの一例を示す。
【0013】
ラックバー１は、断面円形状の中空の軸材２からなるラックバーであり、軸材２の軸方向の両端は開口している。軸材２の長さの一部区間にはラック３が形成されている。ラック３が形成されている区間（以下、ラック形成区間という）の断面形状は非円形状であり、ラック形成区間から外れた区間の断面形状は円形状である。ラックバー１は、例えば次のようにして製造される。
【0014】
【0015】
軸材２は、例えばＪＩＳ－Ｓ４５Ｃ等の鋼からなる中空の軸材である。軸材２には、典型的には、成形性及び防食性を高めるボンデライジング処理が施されている。
【0016】
図２に示すように、軸材２の長さの一部区間には、軸材２の軸方向に延びる平潰し部４が形成される。この平潰し部４の平坦な外面には、以下に説明する中空ラックバーの製造装置１０によってラック３が形成される。平潰し部４は、例えば軸材２の長さの一部区間がラック３の歯底高さ付近までプレス加工で平坦状に押し潰されることによって形成される。
【0017】
図３に示すように、中空ラックバーの製造装置１０は、金型１１と、複数の芯金１２と、複数の芯金１２を保持する芯金ホルダ１３と、第１の芯金押棒１４と、第２の芯金押棒１５とを備える。
【0018】
平潰し部４を含む軸材２の長さの一部区間が金型１１によって保持される。金型１１は上型１６と下型１７とを備える。上型１６と下型１７とは、図示しない型締め機構により開閉され、軸材２を上下方向に挟み、軸材２の外周を保持する。上型１６にはラック歯型１８が取外し可能に装着されており、ラック歯型１８は平潰し部４の略平坦な外面に当接した状態で固定される。平潰し部４の外面に接するラック歯型１８の成形面１８ａには、ラック３を成形する複数の歯溝が設けられている。
【0019】
芯金ホルダ１３に保持されている複数の芯金１２のうち一つの芯金１２が、軸材２の軸方向一端側の第１の開口５から軸材２に挿入され、第１の芯金押棒１４によって平潰し部４の内部に圧入される。そして、圧入された芯金１２は、軸材２の軸方向他端側の第２の開口６から軸材２に挿入される第２の芯金押棒１５によって押し戻され、軸材２から排出される。芯金１２が平潰し部４の全長に亘って往復移動される過程で、平潰し部４の材料が芯金１２によってしごかれ、ラック歯型１８に向けて塑性流動する。芯金１２が次第に大きなものに替えられ、芯金１２の圧入が繰り返されることにより、平潰し部４の材料がラック歯型１８の成形面１８ａの歯溝に次第に食い込み、成形面１８ａの形状が平潰し部４に転写され、平潰し部４にラック３が形成される。
【0020】
ラック３が形成された軸材２は、必要に応じて、歯の成形に伴う曲りの矯正、外周面の研削が施され、そして、ラック３の硬度を高めるために焼入が施される。焼入の際の加熱は、例えば高周波誘導加熱によって行うことができるが、高周波誘導加熱に限定されない。また、焼入の際の加熱範囲は、ラック形成区間を含む限りにおいて特に限定されず、ラック形成区間だけでもよいし、軸材２の全長でもよい。また、焼入の際には、好ましくは、特許文献２に記載された焼入方法のように、ラック形成区間が上下方向及び左右方向から拘束され、焼入に起因する軸材２の曲がりが抑制される。
【0021】
【0022】
金型１１は、上型１６と下型１７とを備え、金型１１を保持するホルダ２０は、上型を保持する上型ホルダ２１と、下型１７を保持する下型ホルダ２２とを備える。上型ホルダ２１は、上記型締め機構（不図示）によって上下動される。下型ホルダ２２は、ホルダ支持フレーム２３によって支持されており、ホルダ支持フレーム２３は、製造装置１０の基台２４に固定されている。
【0023】
下型ホルダ２２は保持溝２５を有し、保持溝２５は、下型ホルダ２２の上面に開放され且つ保持溝２５の長さ方向に下型ホルダ２２を横断して形成されている。下型１７は、保持溝２５に嵌め入れられ、保持溝２５の底部に固定されている。上型ホルダ２１と一体に上下動される上型１６は、保持溝２５内において上下動され、上下動に伴って保持溝２５の幅方向両側の側面２５ａ，２５ｂを摺動する。上型１６の上下動に応じ、金型１１が開閉される。
【0024】
金型１１が閉じられている状態で、上型１６の下面１６ａと、下型１７の上面１７ａとは突合されている。上型１６の下面１６ａには、保持溝２５の長さ方向に下面１６ａを横切る成形溝２６が形成されており、下型１７の上面１７ａにも、保持溝２５の長さ方向に上面１７ａを横切る成形溝２７が形成されている。上型１６の成形溝２６と下型１７の成形溝２７とが合わさることにより、平潰し部４を含む軸材２の長さの一部区間の外周を囲む成形空間が、上型１６と下型１７との間に形成される。ラック歯型１８の成形面１８ａが上記成形空間に突出した状態で、ラック歯型１８は上型１６に装着されている。
【0025】
下型ホルダ２２及びホルダ支持フレーム２３の内部には主冷却路２８が設けられており、上型１６の内部には副冷却路２９が設けられている。主冷却路２８は、下型ホルダ２２の内部において下型１７を囲むように形成されている。副冷却路２９は、金型１１が閉じられている状態では主冷却路２８と連通し、金型１１が開かれている状態では主冷却路２８から外れる。主冷却路２８と連通される副冷却路２９の連通部位は、金型１１が開かれている状態では、上型１６の側面によって閉じられる。
【0026】
主冷却路２８の流入口３０及び流出口３１には、液冷却器を備える冷却液循環装置（不図示）が接続される。例えば製造装置１０の運転中、冷却液循環装置は継続して運転され、主冷却路２８及び副冷却路２９に冷却液が流通される。主冷却路２８及び副冷却路２９に冷却液が流通されることにより、上型１６、下型１７、及びラック歯型１８の温度上昇が抑制され、温度上昇に伴う熱膨張が抑制される。これにより、ラック３の精度が高まる。
【0027】
また、下型ホルダ２２及びホルダ支持フレーム２３の内部には給油路３２が設けられている。また、保持溝２５の幅方向両側の側面２５ａ，２５ｂには噴射ノズル３３が設けられており、給油路３２は一対の噴射ノズル３３に接続されている。噴射ノズル３３は保持溝２５の長さ方向に延びており、噴射ノズル３３には複数の噴射孔が長さ方向に間隔をあけて設けられている、
【0028】
給油路３２の流入口３４には、給油装置（不図示）が接続される。例えば金型１１が開かれる都度、給油装置は所定量の加工油を圧送し、加工油が一対の噴射ノズル３３の各噴射孔からラック歯型１８の成形面１８ａに向けて噴射される。加工油がラック歯型１８の成形面１８ａに噴き付けられることにより、成形面１８ａが洗浄される。ラック３の成形に伴い、ボンデライジング処理によって軸材２の外面に生成された皮膜の一部が成形面１８ａに付着する場合があるが、成形面１８ａが加工油によって洗浄されることにより、被膜等の異物が成形面１８ａから除去される。これにより、成形面１８ａに付着した異物に起因するラック３の成形不良が回避される。
【0029】
図５に示すように、上型１６の下面１６ａから成形溝２６の深さ以上の範囲に亘る部分を上型１６の下部３５として、上型１６の下部３５の幅方向両側の側面３５ａ，３５ｂは、上型１６の上部３６の幅方向両側の側面３６ａ，３６ｂに対して凸設されている。上型１６の下部３５の両側面３５ａ，３５ｂが相対的に凸設されていることにより、金型１１が閉じられている状態で、上型１６の下部３５と保持溝２５の幅方向両側の側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ１は、上型１６の上部３６と保持溝２５の幅方向両側の側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ２よりも小さくなっている。
【0030】
ここで、芯金１２が圧入された軸材２は、芯金１２によって外径側に押圧され、軸材２を保持する上型１６及び下型１７もまた、軸材２を介して径方向に押圧される。特に、成形溝２６が設けられている上型１６の下部３５には、上部３６に比べて押圧力が幅方向に強く作用する。しかし、上型１６の下部３５と保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ１が相対的に小さくなっており、押圧力に起因する下部３５の幅方向の広がりが抑制される。
【0031】
上型１６の下部３５の幅方向の広がりが抑制されることにより、図６において二点鎖線で示す、軸材２のラック形成区間の左右方向の膨らみもまた抑制される。これにより、軸材２のラック形成区間の真直度や真円度が維持される。上述したとおり、ラック３が形成された軸材２は、ラック形成区間が上下方向及び左右方向から拘束された状態で焼入れされるが、ラック形成区間の真直度や真円度が維持されていることにより、ラック形成区間の拘束が長さ方向に一定となり、ラック３の精度が高まる。
【0032】
一方、上型１６の上部３６と保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ２は相対的に大きくなっており、上型１６の円滑な移動も確保される。これにより、製造装置１０の動作が安定する。
【0033】
なお、図７に示すように、金型１１が閉じられている状態で、保持溝２５の幅方向両側の側面２５ａ，２５ｂのうち、上型１６の上部３６と対向する領域を上領域２５ａ１，２５ｂ１とし、上型１６の下部３５と対向する領域を下領域２５ａ２，２５ｂ２として、上領域２５ａ１，２５ｂ１が下領域２５ａ２，２５ｂ２に対して凹設され、これにより、上型１６の下部３５と保持溝２５との間のクリアランスＣ１が、上型１６の上部３６と保持溝２５との間のクリアランスＣ２よりも小さくされてもよい。
【0034】
上型１６の下部３５の両側面３５ａ，３５ｂが相対的に凸設される場合（図５参照）、及び保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂの上領域２５ａ１，２５ｂ１が相対的に凹設される場合（図７参照）のいずれの場合にも、好ましくは、上型１６の下部３５の両側面３５ａ，３５ｂ及び／又は保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂの下領域２５ａ２，２５ｂ２に一つ以上の凹部３７が設けられ、凹部３７に潤滑剤が保持される。これにより、上型１６の移動が一層円滑となり、製造装置１０の動作がさらに安定する。
【0035】
また、図８に示すように、一対の押圧部材３８と、一対の押圧部材３８を移動させる駆動部３９とを備えてもよい。駆動部３９は一対の圧力室４０を有し、一対の圧力室４０は、保持溝２５を幅方向に挟んでホルダ支持フレーム２３に設けられている。そして、各圧力室４０には、保持溝２５の幅方向に各圧力室４０から保持溝２５まで延びる挿通孔４１が設けられている。押圧部材３８は、隔壁４２と、隔壁４２から延びる押圧ロッド４３とを有し、隔壁４２は圧力室４０に収容されており、押圧ロッド４３は挿通孔４１に収容されている。隔壁４２は、保持溝２５の幅方向に圧力室４０を二分しており、圧力室４０内を保持溝２５の幅方向に前後移動可能である。隔壁４２の前後移動に応じて、押圧ロッド４３の先端部は、保持溝２５に突出し、又は挿通孔４１に収納される。
【0036】
駆動部３９は、例えば油等の圧力媒体を給排する給排装置４４と、圧力媒体を流通させる給排路４５ａ，４５ｂとをさらに有する。圧力室４０は、隔壁４２によって第１の圧力室４０ａと第２の圧力室４０ｂとに二分されており、給排路４５ａは第１の圧力室４０ａに連通しており、給排路４５ｂは第２の圧力室４０ｂに連通している。第１の圧力室４０ａに圧力媒体が供給され、第２の圧力室４０ｂから圧力媒体が排出されることにより、押圧ロッド４３の先端部は保持溝２５に突出し、逆に、第１の圧力室４０ａから圧力媒体が排出され、第２の圧力室４０ｂに圧力媒体が供給されることにより、押圧ロッド４３の先端部は挿通孔４１に収納される。
【0037】
給排装置４４は、金型１１が閉じられている状態では、一対の圧力室４０それぞれの第１の圧力室４０ａに圧力媒体を供給する。圧力媒体が第１の圧力室４０ａに供給されることにより、一対の押圧ロッド４３の先端部が保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂから突出し、上型１６の下部３５が一対の押圧ロッド４３によって幅方向に挟持される。すなわち、上型１６の下部３５（図５、図７参照）と保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ１はゼロとなる。これにより、芯金１２の圧入によって上型１６に作用する押圧力に対し、上型１６の下部３５の幅方向の広がりが一層抑制される。
【0038】
一方、給排装置４４は、金型１１が開閉される際には、一対の圧力室４０それぞれの第２の圧力室４０ｂに圧力媒体を供給する。圧力媒体が第２の圧力室４０ｂに供給されることにより、一対の押圧ロッド４３の先端部は挿通孔４１に収納される。すなわち、上型１６の下部３５（図５、図７参照）と保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ１が、上型１６の上部３６（図５、図７参照）と保持溝２５の両側面２５ａ，２５ｂとの間のクリアランスＣ２と同等に拡大される。これにより、上型１６が一層円滑に移動可能となる。
【0039】
以下、上述した製造装置１０の好ましい構成例について説明する。
【0040】
【0041】
図９及び図１０に示すように、芯金１２は、軸材２の内周面に沿う円筒状の底面１２ａと、この底面１２ａの両端から上向きに略平行に延びる一対の側面１２ｂ，１２ｃと、一対の側面１２ｂ，１２ｃの上端をつなぐ上面１２ｄとを有する。芯金１２の上面１２ｄには、複数の凸部５０が設けられており、複数の凸部５０は、芯金１２の長さ方向に間隔をあけて配置されている。軸材２に圧入される複数の芯金１２それぞれの凸部５０の高さは互いに異なっており、相対的に低い凸部５０を有する芯金１２から順に軸材２に圧入される。そして、凸部５０が軸材２の平潰し部４（図３参照）を摺動するように、芯金１２は軸材２に圧入される。
【0042】
芯金１２の長さ方向の一方の端部には、回り止め部５１が設けられている。図９に示す例では、回り止め部５１は、円筒状の凹曲面５１ａによって形成されており、凹曲面５１ａの中心軸は芯金１２の上下方向と略平行である。なお、回り止め部５１は、円筒状の凹曲面によって形成されるものに限定されず、例えば、円筒状の凸曲面によって形成されてもよいし、芯金１２の円筒状の底面１２ａの中心軸から外れて配置される凹部又は凸部によって形成されてもよい。
【0043】
図１１に示すように、芯金１２を軸材２に圧入する第１の芯金押棒１４は、芯金１２と共に軸材２に挿入される挿入部５２を有し、挿入部５２の長さ方向に垂直な断面形状は、芯金１２の長さ方向に垂直な断面形状と略同じである。そして、挿入部５２の先端部５３は、芯金１２の回り止め部５１と係合可能である。図１１に示す例では、円筒状の凹曲面５１ａによって形成される回り止め部５１に対応して、挿入部５２の先端部５３は、円筒状の凸曲面５３ａによって形成されている。
【0044】
なお、芯金１２の回り止め部５１が円筒状の凸曲面によって形成される場合に、挿入部５２の先端部５３は、円筒状の凹曲面によって形成される。また、回り止め部５１が、芯金１２の円筒状の底面１２ａの中心軸から外れて配置される凹部によって形成される場合に、挿入部５２の先端部５３は、回り止め部５１の凹部に嵌合する凸部によって形成され、回り止め部５１が、底面１２ａの中心軸から外れて配置される凹部によって形成される場合に、挿入部５２の先端部５３は、回り止め部５１の凸部に嵌合する凹部によって形成される。
【0045】
【0046】
図１２に示すように、芯金ホルダ１３に保持されている複数の芯金１２のうち一つの芯金１２が、芯金ホルダ１３により、軸材２の第１の開口５に対向して配置される。そして、第１の芯金押棒１４が移動され、軸材２の第１の開口５に対向して配置された芯金１２の回り止め部５１と、第１の芯金押棒１４の挿入部５２の先端部５３とが係合する。なお、第２の芯金押棒１５は待機位置Ｐ１にあって、第２の芯金押棒１５の挿入部５４の先端部は、軸材２の第２の開口６に対向して配置されている。
【0047】
次に、図１３に示すように、第２の芯金押棒１５がセット位置Ｐ２に移動され、第２の芯金押棒１５の挿入部５４が、軸材２の第２の開口６から軸材２に挿通される。軸材２に挿通された挿入部５４の先端部は、軸材２の第１の開口５から突出し、第１の開口５に対向して配置されている芯金１２に当接する。これにより、芯金１２が、第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とによって挟持される。
【0048】
次に、図１４に示すように、芯金１２を挟持した第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが同期して移動され、芯金１２が、軸材２の第１の開口５を通して軸材２に挿入され、平潰し部４の内部に圧入される。引き続き、第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが同期して移動され、圧入された芯金１２が押し戻され、軸材２から排出される。
【0049】
第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが同期して移動されることにより、芯金１２が第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とによって挟持されている状態が維持される。したがって、芯金１２の回り止め部５１と第１の芯金押棒１４の先端部５３との係合も維持され、芯金１２の回転が阻止される。これにより、芯金１２の凸部５０が軸材２の平潰し部４を適正に摺動し、平潰し部４に形成されるラック３の精度が高まる。
【0050】
【0051】
第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが同期して移動される場合に、第１の芯金押棒１４及び第２の芯金押棒１５の押棒毎に押棒駆動部が設けられてもよいが、好ましくは、第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが連結され、連結された第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが単一の押棒駆動によって移動される。図１５及び図１６に示す製造装置１０は、第１の芯金押棒１４と一体に移動される第１の連結部材６０と、第２の芯金押棒１５と一体に移動される第２の連結部材６１と、第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とを連結する連結手段６２と、一つの押棒駆動部６３とを備える。
【0052】
第１の芯金押棒１４は、基台２４上に設置された第１の移動台６４によって保持されており、第１の移動台６４は、軸材２に対して挿抜される第１の芯金押棒１４の移動方向に移動可能である。第１の連結部材６０は、第１の移動台６４に固定されており、基台２４の下部において第１の芯金押棒１４及び第１の移動台６４と一体に移動される。
【0053】
第２の芯金押棒１５は、基台２４上に設置された第２の移動台６５によって保持されており、第２の移動台６５は、軸材２に対して挿抜される第２の芯金押棒１５の移動方向に移動可能である。第２の連結部材６１は、第２の移動台６５に固定されており、基台２４の下部において第２の芯金押棒１５及び第２の移動台６５と一体に移動される。そして、第２の芯金押棒１５のセット位置Ｐ２に対応する位置に第２の連結部材６１が移動された際に、第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とは連結手段６２によって連結される。
【0054】
連結手段６２は、第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とを切断可能に連結する。連結手段６２は、例えば第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とを一続きに貫通するピンであり、第１の連結部材６０及び第２の連結部材６１に対するピンの着脱は、モータ等を用いて自動的に行われる。
【0055】
押棒駆動部６３は、直動アクチュエータを含み、第１の芯金押棒１４を保持している第１の移動台６４を往復移動させる。第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とが連結手段６２によって連結されている状態では、第１の移動台６４が移動されることによって第２の移動台６５も移動され、第２の移動台６５に保持されている第２の芯金押棒１５が第１の芯金押棒１４と同じ方向に移動される。
【0056】
第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが連結手段６２によって連結され、連結された第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが単一の押棒駆動部６３によって移動されることにより、第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とが容易に且つ確実に同期して移動される。したがって、芯金１２が第１の芯金押棒１４と第２の芯金押棒１５とによって挟持されている状態もまた確実に維持される。また、第１の芯金押棒１４及び第２の芯金押棒１５の押棒毎に押棒駆動部が設けられる場合に比べて、製造装置１０の小型化も図られる。
【0057】
なお、第１の連結部材６０と第２の連結部材６１との連結が切断されている状態では、第２の移動台６５は駆動部６６によって移動される。例えば第２の芯金押棒１５が待機位置Ｐ１からセット位置Ｐ２に移動され、第１の連結部材６０と第２の連結部材６１とが連結手段６２によって連結されるまで、第２の移動台６５は駆動部６６によって移動される。駆動部６６は、例えばエアーシリンダ等であり、芯金１２を軸材２に圧入し且つ圧入された芯金１２を押し戻すための押棒駆動部６３に比べて小型の直動アクチュエータで足りる。
【0058】
図１７は、製造装置１０の他の好ましい構成例を示す。
【0059】
図１７に示す製造装置１０は、離型機構７０と、セット機構８０とを備え、金型１１に対する軸材２の供給及び排出が自動的に行われるように構成されている。なお、軸材２は、平潰し部４を含む軸材２の長さの一部区間が金型１１によって保持された際に、軸材２の第２の開口６側の端部が金型１１から突出して配置されるだけの長さを有する。以下、軸材２において金型１１から突出して配置される部位を突出部位７という。
【0060】
離型機構７０は、ラック３が成形された軸材２を上型１６及びラック歯型１８から離すためのものであり、離型部材７１と、昇降手段７２とを有する。離型部材７１は、金型１１と待機位置Ｐ１に配置された第２の芯金押棒１５との間に設けられている。離型部材７１は、軸材２が挿通可能な通し部７３を有する。通し部７３の孔形状は円形に限定されず、切れ目を有するＣ字状であってもよい。昇降手段７２は、モータ等を用いて離型部材７１を昇降させる。離型部材７１が昇降手段７２によって下降されることにより、ラック３が形成された軸材２が上型１６及びラック歯型１８から離される。
【0061】
セット機構８０は、金型１１が開かれている状態で、金型１１に対して軸材２を供給しまた排出するものであり、セット部材８１と、駆動部８２とを有する。セット部材８１は、離型部材７１を境に金型１１とは反対側に設けられている。セット部材８１は、軸材２を着脱可能に把持するチャック８３を有する。駆動部８２は、チャック８３が金型１１に対して接離する方向及び上下方向に移動されるよう、モータ等を用いてセット部材８１を移動させる。
【0062】
【0063】
図１８に示すように、金型１１が開かれている状態で、離型機構７０の離型部材７１は待機位置に配置されており、セット機構８０のチャック８３は待機位置に配置されている。離型部材７１は、待機位置において、最も下降した状態に保持されており、離型部材７１の通し部７３は、下型１７の成形溝２７の一端に対向している。
【0064】
次に、セット機構８０の駆動部８２が動作され、チャック８３が軸材２の突出部位７を把持し、チャック８３に把持された軸材２が金型１１内に挿入される。平潰し部４を含む軸材２の長さの一部区間が、離型部材７１の通し部７３に挿通されて下型１７の成形溝２７にセットされる。この後、金型１１が閉じられる。チャック８３に把持されている軸材２の突出部位７は、金型１１から突出して配置されている。
【0065】
金型１１によって保持された軸材２に対し、第１の芯金押棒１４及び第２の芯金押棒１５によって芯金１２の圧入が繰り返し行われ、軸材２の平潰し部４にラック３が形成される。芯金１２の圧入及びラック３の形成工程は、図１２から図１４に示したとおりである。
【0066】
次に、ラック３が形成された軸材２が金型１１から取り出される。図１９に示すように、金型１１が開かれる際に、ラック３がラック歯型１８に付着しており、軸材２は、上昇する上型１６及びラック歯型１８と一体に移動される。上型１６及びラック歯型１８の上昇に同期してセット機構８０の駆動部８２が動作され、軸材２の突出部位７を把持しているチャック８３も上昇される。併せて、上型１６及びラック歯型１８の上昇に同期して離型機構７０の昇降手段７２が動作され、離型部材７１も上昇される。
【0067】
図２０に示すように、金型１１の型開きが完了した後、離型機構７０の昇降手段７２及びセット機構８０の駆動部８２が同期して動作されて、離型部材７１及びチャック８３が下降される。離型部材７１の通し部７３に挿通されている軸材２が離型部材７１によって下方に押圧され、軸材２が上型１６及びラック歯型１８から離される。
【0068】
最後に、軸材２の突出部位７を把持しているチャック８３が、セット機構８０の駆動部８２によって金型１１から離れる方向に移動される。これにより、軸材２が、離型部材７１の通し部７３を通って金型１１から引き出される。
【0069】
以上、説明したとおり、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、金型によって外周を囲まれた中空の軸材に芯金を圧入することにより、前記金型の形状を前記軸材の外周に転写して、前記軸材の外周にラックを形成するラックバーの製造装置であって、前記金型と、前記金型を保持するホルダと、を備え、前記金型は、下型と、前記軸材の外周を囲む成形空間を前記下型との間に形成する成形溝を有する上型と、を含み、前記ホルダは、前記上型を保持する可動な上型ホルダと、前記下型を保持する保持溝を有し、前記上型ホルダと一体に移動される前記上型が前記保持溝内において上下動される下型ホルダと、を含み、前記金型が閉じられている状態で、前記上型の下面から前記成形溝の深さ以上の範囲に亘る前記上型の下部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスは、前記上型の上部と前記保持溝の幅方向両側の側面との間のクリアランスよりも小さい。
【0070】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記上型の前記下部の幅方向両側の側面は、前記上型の前記上部の幅方向両側の側面に対して凸設されている。
【0071】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記保持溝の幅方向両側の側面において、前記上型の前記上部と対向する上領域は、前記上型の前記下部と対向する下領域に対して凹設されている。
【0072】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記上型の前記下部の幅方向両側の側面及び／又は前記保持溝の幅方向両側の側面における前記下領域に、潤滑剤を保持する一つ以上の凹部が設けられている。
【0073】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記保持溝を当該保持溝の幅方向に挟んで設けられており、前記保持溝の幅方向両側の側面から突出可能な一対の押圧部材を備え、前記金型が閉じられている状態で、前記一対の押圧部材は、前記保持溝の幅方向両側の側面から突出し、前記上型の前記下部を挟持する。
【0074】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記軸材の軸方向一端側の第１の開口を通して前記軸材に挿入される第１の芯金押棒と、前記軸材の軸方向他端側の第２の開口を通して前記軸材に挿入される第２の芯金押棒と、を備え、前記芯金は、回り止め部を有し、前記第１の芯金押棒は、前記回り止め部と係合する先端部を有し、前記第１の芯金押棒の先端部と前記芯金の回り止め部とが係合しており且つ前記芯金が前記第１の芯金押棒と前記第２の芯金押棒とによって挟まれた状態で、前記芯金は、前記第１の芯金押棒によって前記軸材に圧入され、前記第２の芯金押棒によって押し戻される。
【0075】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記第１の芯金押棒と一体に移動される第１の連結部材と、前記第２の芯金押棒と一体に移動される第２の連結部材と、前記第１の連結部材と前記第２の連結部材を連結し、前記芯金が前記第１の芯金押棒と前記第２の芯金押棒とによって挟まれた状態を維持する連結手段と、前記第１の連結部材と前記第２の連結部材とが連結された状態で、前記第１の芯金押棒及び前記第２の芯金押棒を移動させる単一の押棒駆動部と、を備える。
【0076】
また、本明細書に開示されたラックバーの製造装置は、前記金型は、前記軸材の少なくとも一端側の端部が当該金型の外部に突出した状態に前記軸材を保持し、前記金型から突出している前記軸材の前記端部に上方から当接する離型部材を有し、前記ラックが形成された前記軸材を前記上型から離型させる離型機構を備える。
【符号の説明】
【0077】
１ ラックバー
２ 軸材
３ ラック
４ 平潰し部
５ 第１の開口
６ 第２の開口
７ 突出部位
１０ 製造装置
１１ 金型
１２ 芯金
１２ａ 芯金の底面
１２ｂ，１２ｃ 芯金の側面
１２ｄ 芯金の上面
１３ 芯金ホルダ
１４ 第１の芯金押棒
１５ 第２の芯金押棒
１６ 上型
１６ａ 上型の下面
１７ 下型
１７ａ 下型の上面
１８ ラック歯型
１８ａ ラック歯型の成形面
２０ ホルダ
２１ 上型ホルダ
２２ 下型ホルダ
２３ ホルダ支持フレーム
２４ 基台
２５ 保持溝
２５ａ，２５ｂ 保持溝の側面
２５ａ１，２５ｂ１ 保持溝側面の上領域
２５ａ２，２５ｂ２ 保持溝側面の下領域
２６ 上型の成形溝
２７ 下型の成形溝
２８ 主冷却路
２９ 副冷却路
３０ 主冷却路の流入口
３１ 主冷却路の流出口
３２ 給油路
３３ 噴射ノズル
３４ 給油路の流入口
３５ 上型の下部
３５ａ，３５ｂ 上型下部の側面
３６ 上型の上部
３６ａ，３６ｂ 上型上部の側面
３７ 凹部
３８ 押圧部材
３９ 駆動部
４０ 圧力室
４０ａ 第１の圧力室
４０ｂ 第２の圧力室
４１ 挿通孔
４２ 隔壁
４３ 押圧ロッド
４４ 給排装置
４５ａ，４５ｂ 給排路
５０ 芯金の凸部
５１ 回り止め部
５１ａ 凹曲面
５２ 第１の芯金押棒の挿入部
５３ 第１の芯金押棒の先端部
５３ａ 凸曲面
５４ 第２の芯金押棒の挿入部
６０ 第１の連結部材
６１ 第２の連結部材
６２ 連結手段
６３ 押棒駆動部
６４ 第１の移動台
６５ 第２の移動台
６６ 駆動部
７０ 離型機構
７１ 離型部材
７２ 昇降手段
７３ 通し部
８０ セット機構
８１ セット部材
８２ 駆動部
８３ チャック
Ｃ１ 上型下部と保持溝とのクリアランス
Ｃ２ 上型上部と保持溝とのクリアランス
Ｐ１ 第２の芯金押棒の待機位置
Ｐ２ 第２の芯金押棒のセット位置
２ 軸材
３ ラック
４ 平潰し部
５ 第１の開口
６ 第２の開口
７ 突出部位
１０ 製造装置
１１ 金型
１２ 芯金
１２ａ 芯金の底面
１２ｂ，１２ｃ 芯金の側面
１２ｄ 芯金の上面
１３ 芯金ホルダ
１４ 第１の芯金押棒
１５ 第２の芯金押棒
１６ 上型
１６ａ 上型の下面
１７ 下型
１７ａ 下型の上面
１８ ラック歯型
１８ａ ラック歯型の成形面
２０ ホルダ
２１ 上型ホルダ
２２ 下型ホルダ
２３ ホルダ支持フレーム
２４ 基台
２５ 保持溝
２５ａ，２５ｂ 保持溝の側面
２５ａ１，２５ｂ１ 保持溝側面の上領域
２５ａ２，２５ｂ２ 保持溝側面の下領域
２６ 上型の成形溝
２７ 下型の成形溝
２８ 主冷却路
２９ 副冷却路
３０ 主冷却路の流入口
３１ 主冷却路の流出口
３２ 給油路
３３ 噴射ノズル
３４ 給油路の流入口
３５ 上型の下部
３５ａ，３５ｂ 上型下部の側面
３６ 上型の上部
３６ａ，３６ｂ 上型上部の側面
３７ 凹部
３８ 押圧部材
３９ 駆動部
４０ 圧力室
４０ａ 第１の圧力室
４０ｂ 第２の圧力室
４１ 挿通孔
４２ 隔壁
４３ 押圧ロッド
４４ 給排装置
４５ａ，４５ｂ 給排路
５０ 芯金の凸部
５１ 回り止め部
５１ａ 凹曲面
５２ 第１の芯金押棒の挿入部
５３ 第１の芯金押棒の先端部
５３ａ 凸曲面
５４ 第２の芯金押棒の挿入部
６０ 第１の連結部材
６１ 第２の連結部材
６２ 連結手段
６３ 押棒駆動部
６４ 第１の移動台
６５ 第２の移動台
６６ 駆動部
７０ 離型機構
７１ 離型部材
７２ 昇降手段
７３ 通し部
８０ セット機構
８１ セット部材
８２ 駆動部
８３ チャック
Ｃ１ 上型下部と保持溝とのクリアランス
Ｃ２ 上型上部と保持溝とのクリアランス
Ｐ１ 第２の芯金押棒の待機位置
Ｐ２ 第２の芯金押棒のセット位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】