JPH03189043A - 動力操舵装置用トーションバー製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 及肌の貝酌 ［産業上の利用分野］ 本発明（よ動力操舵装置用トーションバー製造方法に係
わり、丸棒鋼材からトーションバーを形成するための製
造方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、車両等の動力操舵装置において（友人力軸と
出力軸との間にトーションバーを介装し、この入力軸の
外周にバルブスリーブを摺接嵌合してロータリバルブを
形成したものが知られている。

ここに用いられるトーションバー（友動力操舵装置の性
質を決定する重要な部品であり、十分な強度と耐久性が
要求されている。

こうした強度と耐久性の要求から、トーションバーのね
じれ部には所定の硬さと表面あらさが必要であり、また
中央部が細く両端が太いという特殊形状を一体に形成す
る必要があることがら、その製造方法としては以下の手
順がとられてぃｈ即ち、まず丸棒鋼材を所定範囲に渡り
切削して中央のねじれ部を形成し、続いて熱処理を施し
て所定の硬さを確保し、さらに切削部分を研磨して所定
の表面あらさを確保するといった製造方法がとられてい
た。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、切削加工は極めて多大の工数を要し、熱処理及
び研磨のためにも相当の工数を要することから、この従
来の製造方法では工程及び加工工数が多くてコスト高に
なるという問題があつＬそこで、少なくとも工程を削減
しようとして、例えば研磨の工程をなくそうとすれば、
要求表面あらさに応じて切削加工の精度を上げなければ
ならず、かえって工数増加となった また、切削加工の容易化を図ろうとして硬さの小さい鋼
材を用いると、強度の不足が大きくなり、その分だけ熱
処理工程が複雑になるという問題があった。

本発明の動力操舵装置用トーションバーの製造方法（上
　かかる課題を解決し、耐久性を満足すると共に少ない
工程でかつ加工工数を節減することを目的とし、併せて
最終的な調質の簡略化を図ることをも目的としている。

及肌の組成 ［課題を解決するための手段］ 本発明の動力操舵装置用トーションバー製造方法（よ 動力操舵装置の入力軸と出力軸とを接続し、該動力操舵
装置の耐久性から要求される表面あらさに調整された細
径のねじれ部と、該ねじれ部の両端の太径の接続端部と
を備えたトーションバーを丸棒鋼材から形成する動力操
舵装置用トーションバー製造方法において、 前記丸棒鋼材は加工前において前記接続端部の仕上がり
直径以上の直径を有し、 前記ねじれ部の仕上がり長さ及び仕上がり直径から定ま
る当該部分の鋼材量と前記加工前の直径とに基づいて前
記丸棒鋼材の被加工寸法を決定し、該丸棒鋼材の被加工
範囲を、前記仕上がり直径まで冷間加工にて絞ることを
特徴とする。

［作用］ 本発明の動力操舵装置用トーションバー製造方法におい
て（表トーションバーの接続端部の仕上がり直径以上の
直径を有する丸棒鋼材を冷間加工にて絞ることによって
、所定の仕上がり長さ及び仕上がり直径を有するねじれ
部を形成する。この工程は冷間の絞り加工によるもので
あるから、ねじれ部の表面は滑らかに加工さ札　かつ加
工硬化により当該部分の硬さが上昇する。この結果、特
殊形状の部品を簡便に加工することができると共に、表
面あらさの要求を満たし、併せて硬さの上昇から最終的
な調質の簡略化をも図ることができる。

［実施例］ 次に、本発明を具体化した実施例を詳細に説明する。

本実施例で（上　第１図に示すように、直径ｄＭ＝５．
お職長さＬＭ＝６９．５画（平行部長さＬＭＰ＝　６２
．　２ｍｍ）のねじれ部Ｍと、直径ｄＡ＝８．５８鳴　
長さＬＡ＝３８．０ｍｍの入力軸側接続端部Ａと、直径
ｄＢ＝９．５１鳴長さＬＢ＝２３．０ｍｍの出力軸側接
続端部Ｂとを備えるトーションバー１を、構造用炭素鋼
ＳＣＭ４３５．特殊合金鋼（非調質鋼）及びばね鋼５Ｕ
Ｐ９を素材とする丸棒鋼材にスェージング加工を施すこ
とにより製造した 丸棒鋼材（よ　トーションバーの仕上がり寸法と加工の
際のつかみ代等から、第２図（Ａ）に示すように、直径
ｄＯ：９．７−長さＬＯ＝２０１゜５ｒｒＩＴｌとした
。

この丸棒鋼材を、スェージング加工機にセットし、第２
図（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように４段階の冷間絞り加工を
行なっｈ スェージング加工機ｒｔｗｃ合金製のダイスを備え、こ
のダイスの間隔を調節する調節部材が設けられたもので
あって、この調節部材を加ニブログラムに従って作動さ
せることにより、ダイス間隔を変更して異なる直径への
絞り加工を連続的に実施することが可能となっている。

４段階の加工工程について説明する。

［第１段階：第１図（Ｂ）］ まず、スェージング加工機のダイス間隔を加工径ｄ　Ａ
！＝　８−　８ｍｍに対応する間隔に調節し、続いて丸
棒鋼材３のチャック側端部３ａから所定距離の第１位置
（入力軸側接続端部Ａの開始位置に相当する）×１を加
工機のダイス部に位置するように挿入する。次に、丸棒
鋼材３を図示左方向へ所定速度で引っ張りながら第２位
置×２まで絞り加工して直径ｄＡ１＝８．　８ｒｒｇｎ
で加工後長さＬＡ１＝３５、　５ｍｍの入力軸側端部初
期状態Ａ１を形成する。

さらにダイス間隔を加工径ｄＭ１＝８．　３ｍｍに対応
する間隔に調節した後に同方向へ引っ張りながら第３位
首×３まで紋り加工して直径ｄＭ１＝８．　３面で長さ
１Ｍ１＝　３０．　５ｒｒｒｎのねじれ部初期状態Ｍｌ
を形成する。

［第２段階：第１図（Ｃ）］ 次に、第２位置×２をダイス位置に合わせると共に、ダ
イス間隔を加工径ｄＭ２＝６．　８ｒｒｒｎに対応する
間隔に調節した後に図示左方向へ丸棒鋼材３を引っ張り
ながら第３位置×３まで絞り加工して直径ｄＭ２＝６．
８ｍｍで長さ１Ｍ２：＝４４．２ｒｒｒｎのねじれ部第
２段階Ｍ２を形成する。

［第３段階：第１図（Ｄ）］ 次に　ダイス間隔を加工径ｄＭ＝５．　３ｎｎ＋に対応
する間隔に調節した後に、丸棒鋼材３を加工機に対して
押し込み動作及び引っ張り動作を繰り返しながら第２位
置×２〜第３位置×３の範囲内を絞り加工して直径ｄＭ
：＝５．３ｎｖｎで長さＬＭ＝６９、　５ｒｒｒｎのね
じれ部Ｍを仕上げる。

し第４段階：第１図（Ｅ）コ 最後に、丸棒鋼材３の第２位置×２をダイスに合わせる
と共に、ダイス間隔を加工径ｄＡ＝８゜５８ｒｒｒｎに
対応する間隔に調節した後に、丸棒鋼材３を加工機に対
して押し込みながら第１位置×１まで紋り加工して直径
ｄＡ　＝８．５８ｎｖｎで長さＬＡ＝３８．０ｒｍ＋の
入力軸側接続端部Ａを仕上げる。

同様に、丸棒鋼材３の第３位置×２をダイスに合わせる
と共に、ダイス間隔を加工径ｄＢ＝９．５１■に対応す
る間隔に調節した後１：、丸棒鋼材３を加工機に対して
引っ張りながら第４位置×４まで紋り加工して直径ｄＢ
＝９．５１ｍｍで長さＬＢ＝２３．０ｒＩＴｒｌの出力
軸側接続端部Ｂを仕上げる。

本実施例で（よ　以上の４段階の工程を、あらかじめ組
み込んだ加ニブログラムに従って所要時間１分４４秒の
間に実行した。

こうして製造したトーションバー１について、ねじれ部
Ｍ及び入力軸側接続端部Ａの硬さと、ブランク硬さを計
測した なお、硬さの計測（上　ねじれ部Ｍの表面位置２１９表
面から０．０５１ＴＩ′ｒｌ内側の位置Ｐ２．　１／４
直径の位置Ｐ３及び中心位置Ｐ４について、また入力軸
側接続端部Ａの表面位置Ｐ５及び中心位置Ｐ６について
、さらにブランク硬さとして絞り加工を行わなかった部
分の表面位置Ｐ７及び中心位置Ｐ８についてビッカース
試験を実施した　なお、一部試料については未計測の箇
所もある。

この計測結果を、第１表に示す。

第１表 ここで、試料Ｎ１１ｌ、　　４は構造用炭素鋼ＳＣＭ４
３５　（ＨＲＣ２０）を非調質のまま用いたものであり
、試料Ｎ１１２．　３は同じく構造用炭素鋼ＳＣＭ４３
５を熱処理してロックウェル硬さでＨＲＣＩ５の軟らか
いものと１−ＩＲＣ２９の若干硬いものに調質して用い
たものに対する計測結果を示している。同じく、試料Ｎ
ｅｔ５．　６Ｆ　　それぞれ非調質の特殊合金鋼と素材
調質を行なったばね鋼５ＵＰ９に対する計測結果を示し
ている。

各試料とも、ねじれ部Ｍにおいて大幅な硬さ上昇が確認
できた特に、試料Ｎα６で１上　ねじれ部Ｍの中心位置
Ｐ４における硬さが、ビッカース硬さＨＶ３５４まで上
昇しん　この値はロックウェル硬さに換算するとほぼＨ
ＲＣ３７となる。また、試料Ｎα３でも、ねじれ部Ｍの
０．０５ｒｒｒｎ内部位置Ｐ２ではビッカース硬さＨＶ
３５０、即ち試料階６と同様にほぼＨＲＣ３７の硬さと
なった。

試料ＮＱ５．　６は、動力操舵装置用トーションバーと
して要求される硬さの条件をほぼ満足している。また、
それ以外のものについても、さらに若干の調質を施せば
硬さの条件を満足することができ、さらに使用条件を限
定すれば調質を廃止することも可能となる。

また、ブランク硬さがＨＲＣ２０以上で（友　スェージ
ングによりロックウェル硬さの数値で約５〜７の上昇が
あった。

さらに、試料階２については、スェージングによりねじ
れ部の硬さがロックウェル硬さ換算値でＨＲＣ３１程度
へと大幅に上昇し、その上昇率はもっとも大きかった　
この試料階２（友調質により素材自体の持つ硬さを低下
させたものであり、丸棒鋼材が軟らかい分だけ加工がし
やすく、かつ、硬さの上昇量及び上昇率は大きいという
結果になった。

ばね鋼５ＵＰ９についてはさらに同様のもの３個を製造
し、ねじれ部の表面あらさを計測した。

表面あらさ（よ最大高さＲｍａｘ　＝　１．４〜２．２
μｍ、中心平均あらさＲａ＝０．２μｍであり、このま
までトーションバーに要求される条件を満足するもので
あった。

以上説明したように、本実施例によれ（ｆ、表面あらさ
についてはそのままで満足のいくものが得ら札硬さにつ
いても簡単な調質で満足することができるものが得られ
翫　しかも、試料Ｎ１１３．　６（ＨＲＣ２９以上）で
（友表面あらさと同時に硬さも満足していｈ　二の結果
、研磨工程を設けなくてもよく、また調質についても簡
略化ができ、場合によっては省略もでき、トーションバ
ーの加工工数を大幅に節減することができた また、スェージング加工を施すことから、切削に比して
加工が宕易であり、この点からも工数を節減することが
できた 加えて、従来は、切削機械から調質装置へ　さらに研磨
機械へと三つの工程を経なければならず、材料の取り付
け・取り外し等の多くの工数が必要となり、作業が煩雑
であった。これに対して、本実施例によれ（凰工程を減
少でき、特に試料階３゜６においては−の工程で加工が
完了してしまい、極めて簡便である。

また、加工硬化が期待できることから、素材として、加
工の簡単な軟らかいものを用いることができ、紋り加工
自体も簡便とすることができる。

さらに、素材から材料を除去することなくトーションバ
ーを製造できるから、歩留まりも大幅に向上する。

なお、本実施例でよ　３種類の鋼材について、またブラ
ンク硬さの条件ではほぼ４種類についてだけトーション
バーを製造し、その硬さ等を計測した結果を示したが、
これらに限らずその他種々なる鋼材を用いることができ
る。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は何らこれに限
定されず、その要旨を逸脱しない範囲の種々なる態様を
採用できる。

例え（戯　スェージングに限らず、加工硬化を伴う冷間
絞り加工であれ（威信の形態の加工方法を適用すること
も可能である。

また、丸棒鋼材の直径（よ最太径の部分より大きくかつ
加工装置の能力内であれば種々に選定することができる
。

１吸の塾釆 以上説明した様に、本発明によれ（戯動力操舵装置の耐
久性から要求される表面あらさに調整されたねじれ部を
有するトーションバーを簡便に製造することができ、加
工工数の大幅な節減が可能である。

加えて、冷間加工にて丸棒鋼材を紋る構成としているか
ら、ねじれ部の硬さが加工硬化により上昇し、強度面か
ら要求される硬さへの調質も簡略化できる。

しかも、この加工硬化が期待できることから、素材であ
る丸棒鋼材のブランク硬さを小さくしておくことができ
、冷間加工自体も簡便とすることができる。

この様に、冷間絞り加工を適用すること（表耐久性から
表面あらさが要求される動力操舵装置用トーションバー
の製造において、特に大きな作用・効果を奏するもので
あって、その加工工程を簡略化することができると共に
、加工工数を大幅に節減することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例にて製造したトーションバーのスェージ
ング後形状及び硬さの計測位置を示す説明図、第２図（
Ａ）〜（Ｅ）はその４段階の加工状態を示す説明図であ
る。 １・・・トーションバー　　３・・・丸棒鋼材Ｍ・・・
ねじれ部　　　　　Ａ・・・出力軸側接続端部計・・入
力軸側接続端部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　動力操舵装置の入力軸と出力軸とを接続し、該動力
   操舵装置の耐久性から要求される表面あらさに調整され
   た細径のねじれ部と、該ねじれ部の両端の太径の接続端
   部とを備えたトーションバーを丸棒鋼材から形成する動
   力操舵装置用トーションバー製造方法において、 前記丸棒鋼材は加工前において前記接続端部の仕上がり
   直径以上の直径を有し、 前記ねじれ部の仕上がり長さ及び仕上がり直径から定ま
   る当該部分の鋼材量と前記加工前の直径とに基づいて前
   記丸棒鋼材の被加工範囲を決定し、該丸棒鋼材の被加工
   範囲を、前記仕上がり直径まで冷間加工にて絞ることを
   特徴とする動力操舵装置用トーションバー製造方法。