利用冷锻的汽车用转向装置的夹紧轭制造方法与流程

本发明涉及利用冷锻(自动多级冷锻)的汽车用转向装置的夹紧轭(pinchyoke)的制造方法。

背景技术：

通常，汽车用转向装置作为由驾驶者通过对转向盘的操作而控制行驶方向的装置，上述转向装置包括：方向盘，其设于驾驶座的前方，通过驾驶者的操作而改变汽车的行进方向；转向柱，其设于上述方向盘的下部；齿轮箱，其将上述方向盘的旋转运动转换为直线运动，同时提高转向力而改变车轮的方向；万向节，其将传递到上述方向盘柱的旋转力传递到齿轮箱。

上述万向节由轴接头和管接头构成，在上述轴接头的外周面的长度方向上形成有凹凸，在管接头的内周面加工有与上述凹凸部对应的花键，从而轴接头能够以与管接头结合、连接的状态滑动。

另外，轴接头和管接头的各个端部分别连接有夹紧轭，一侧的夹紧轭结合到转向柱，另一侧的夹紧轭连接到齿轮箱。

如上所述的夹紧轭是利用热锻加工方法或冲压加工方法而制得的。

利用冲压加工方法的夹紧轭是通过利用冲压的单一的工序来制得的，在通过单一的锻造工序来制作产品的情况下，产品的变形量多，因此存在因通过缓慢的加压而进行的冲压作业而导致成型速度缓慢的缺点。

另外，通过热锻工序来成型夹紧轭的情况下，在热锻工序的特性上会产生表面结垢，由润滑剂飞散而导致作业环境恶劣，并通过追加的切削工序而确保尺寸精度，但因材料的特性发生改变而导致硬度下降，由此引发产品的稳定性下降等问题。

作为解决这样的问题的手段，提出了利用冷锻成型技术而制造产品的内容。

换言之，冷锻即自动多级冷锻作为最近应用增加的技术，特别作为适于制造如汽车部件这样的小且精密的部件的技术而获得认可，在相关企业中对利用冷锻的产品制造不断进行研究。

在上述冷锻中将一定形状的材料投入到锻造机，并通过4-6步骤或其以上的自动多级冷锻而成型出所希望的产品，根据按照步骤而锻造的模具的设计条件，在金属产品中所生成的锻造流线的稳定性和高强度的确保性不同，而且通过热变形，产品的尺寸精度发生变化。

由此，解决冲压成型及热锻工序的问题，而研究利用冷锻成型技术的夹紧轭产品成型的现有技术，则以往提供有如韩国专利第10-1272252号“汽车用转向装置的夹紧螺栓轭及其制造方法”(专利文献1)这样的利用自动多级冷锻的制造夹紧螺栓轭的手段。

参照图8至图13，对上述专利文献1的技术内容说明如下。

即，通过如下的6个步骤的工序来完成冷锻工序：如图8所示，将原材料切断成所需的长度而准备材料(m)的切断工序；如图9所示，将上述材料(m)嵌入夹紧螺栓轭用模具，用冲头进行加压而塑性变形，从而将材料镦锻(upsetting)，由此形成为在外侧形成有槽(110)的主体(100)和一对轭部(200)形状的预备成型工序；如图10所示，将上述预备成型的轭部(200)之间成型为u字形，在轭部(200)的内侧面将槽(210)成型的工序；如图11所示，在上述轭部(200)之间的主体(100)的上部面将用于形成通孔(130)的部分即位置面(120)成型的通孔预备成型工序；如图12所示，将上述预备成型的位置面(120)部分击碎而成型为通孔(130)的穿孔工序；如图13所示，在上述通孔(130)将锯齿(140)成型，以使相对部件被组装并啮合。

通过多个加工工序，用通过冷锻工序而成型出锯齿(140)的产品而制造汽车转向装置的夹紧螺栓轭。

在专利文献1的工序中，仅通过在将如图8所示的圆形的金属材料(m)嵌入模具之后用冲头加压的预备成型的这一个工序，镦锻成如图9所示的主体(100)和形成于主体(100)的两侧的槽(110)及一对轭部(200)形状。

但是，在冷锻单一工序即预备成型工序中，在将圆筒形的材料(m)冲切而一次性地成型主体(100)、槽(110)、轭部(200)的情况下，对模具和冲头传递过大的负荷，因此实际上难以成型，并且即便能够成型，在成型产品中难以形成稳定的锻造流线，因过负荷而导致模具被破损或极其缩短寿命。

另外，在图9的预备成型工序中成型图10的槽(210)的工序与在上述图10的槽(210)成型工序中成型图11的位置面(120)的通孔预备成型工序之间，产品的形状变形极其微小，从而连续进行无需的工序，存在不仅导致资源浪费而且还消耗额外的模具和冲头的问题。

不仅如此，如图11所示，在主体(100)成型位置面(120)之后，在如图12所示这样直接成型通孔(130)的穿孔工序的情况下，也会对冲头模具施加过大的负荷，因此并非优选，缩短冲头的使用寿命。

因此，通过冷锻即自动多级冷锻，事实上通过冷锻工序而难以实施如专利文献1这样的夹紧螺栓轭成型手段，并且即便使用，也有可能发生产品的品质上的问题，导致模具和冲头的使用寿命短等问题。

(现有技术文献)

专利第10-1272252号“汽车用转向装置的夹紧螺栓轭及其制造方法”

技术实现要素：

技术课题

本发明利用冷锻而对汽车用转向装置的夹紧轭进行多级成型，在将夹紧轭多级成型的过程中，将传送到模具的负荷最小化而延长模具的使用寿命，并提高生产性，另外保持产品的稳定的锻造流线的生成，从而提高耐久性及强度的保持。

解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明利用冷锻(自动多级冷锻)而制造汽车用转向装置的夹紧轭，通过如下工序而将夹紧轭成型：镦锻工序，将圆棒材料切断而供给到锻造机的模具，然后将材料的上端部冲切而形成微细凹入部；预备成型工序，减小上述材料的长度，增加外径，在上下面成型出小的凹入部和倒角部；轭成型工序，对上述材料形成轭部和凹入槽；锯齿成型工序，对上述材料的轭部形成凹槽和位置面，在凹入槽形成锯齿；及穿孔工序，将上述材料的位置面穿孔而形成通孔。

发明效果

本发明具有如下效果等：利用冷锻而对汽车用转向装置的夹紧轭进行多级成型，在将夹紧轭多级成型的过程中，将传递到模具的负荷最小化而延长模具的使用寿命，并提高生产性，另外保持产品的稳定的锻造流线的生成，从而保持耐久性及强度的提高。

附图说明

图1是本发明的制造工序的框图。

图2a是本发明中使用的材料的状态图。

图2b是图2a的俯视图。

图3a是本发明的镦锻工序中所获得的预备成型材料的截面结构图。

图3b是图3a的平面结构图

图4a是本发明的预备成型工序中获得的轭成型材料的截面结构图。

图4b是图4a的平面结构图。

图4c是图4a的底面结构图。

图5a是本发明的轭成型工序中获得的锯齿成型材料的截面结构图。

图5b是图3a的平面结构图。

图5c是图5a的底面结构图。

图6a是本发明的锯齿工序中获得的穿孔成型材料的截面结构图。

图6b是图6a的平面结构图。

图6c是图6a的底面结构图。

图7a是本发明的穿孔工序中获得的夹紧轭的截面结构图。

图7b是图7a的平面结构图。

图7c是图7a的底面结构图。

图8是以往原材料的状态图。

图9是在以往的预备成型工序中成型的产品状态图。

图10是以往的槽成型工序中成型的产品状态图。

图11是以往的通孔预备成型工序中成型的产品状态图。

图12是以往的穿孔工序中成型的产品状态图。

图13是以往的锯齿工序中成型的产品状态图。

具体实施方式

下面，参照附图，按照各个工序而对本发明的实施例进行说明。

本发明通过自动多级冷锻即冷锻方法而对汽车用转向装置的夹紧轭进行成型，将卷曲为卷轴状态的线(wire)切断而获得圆棒的材料，通过利用上述材料而进行的镦锻工序(s1)和预备成型工序(s2)和轭成型工序(s3)和锯齿工序(s4)及穿孔工序(s5)而将夹紧轭进行多级成型。

按照各个工序而对夹紧轭(pinchyoke)成型过程进行说明。

按照要成型的夹紧轭的体积而对从锻造机的一侧供给的材料进行切断来准备所需的大小的材料(1)，在锻造工序中通常会实施上述材料(1)的准备动作。

本发明中使用了在如上所述地准备的材料(1)中长度(l)为56.3㎜，外径(d)为的这样的条件的材料。

镦锻工序(s1)为如下。

在将所供给的圆棒的材料(1)置于镦锻模具(未图示)之后，用冲头加压而在上部形成微细凹入部(11)，从而缓解应力分布，在下部形成有向内倾斜的倒角部(12)，从而将预备成型材料(10)成型。

在上述镦锻工序(s1)中，以使成型的预备成型材料(10)的长度(l1)为56.4㎜，外径(d1)为倒角部(12)的内径(d2)为微细凹入部(11)的两侧倾斜角(c)为3°的条件进行成型，从而使得比原材料(1)的长度(l)和外径(d)更长，来缓解金属材料的应力分布。

预备成型工序(s2)为如下。

通过移送装置而将圆形的预备成型材料(10)移动并供给到预备成型模具(未图示)，然后利用冲头进行加压而减小长度(l2)，增加正面宽度(k)，并减小侧面宽度(k1)，从而将轭成型材料(20)成型。

此时，在轭成型材料(20)的中央构成圆形中心部(25)，在两侧构成侧面扩张部(26)，在上部构成由平面(21)和倾斜面(22)构成的小的凹入部(23)，在侧面扩张部(26)的两侧形成有下端倾斜面(24)。

在上述预备成型工序(s2)中成型为如下：所成型的轭成型材料(20)的长度(l2)为39㎜，正面宽度(k)为41.7㎜，侧面宽度(k1)为22.7㎜，圆形中心部(25)的外径(d3)为在较小的凹入部(23)中构成的平面(21)的平面宽度(k2)为10㎜，倾斜面(22)的倾斜角(c1)为5°。

轭成型工序(s3)为如下。

通过移送装置而将轭成型材料(20)移送并供给到轭成型模具(未图示)，然后用冲头进行加压而增加长度(l3)，从而将形成有凹入槽(32)的轭(31)形成于上部两侧，并在其之间形成轭槽(33)，在轭槽(33)的底部构成轭槽倾斜面(34)，在圆形中心部(36)的底面即后壁部(37)的底面形成锯齿成型槽(35)，由此将锯齿成型材料(30)成型。

在上述轭成型工序(s3)中成型为如下：所成型的锯齿成型材料(30)的长度(l3)为63.9㎜，正面宽度(k2)为41.85㎜，侧面宽度(k3)为22.85㎜，两侧轭(31)之间的距离(w)为25.1㎜，轭槽倾斜面(34)的角度(c2)为160°，圆形中心部(36)的外径(d4)为内径(d5)为轭槽(33)底部和锯齿成型材料后壁部的长度(l4)为20.4㎜。

如上所述，之所以将轭槽(33)的底部的倾斜角(c2)设定为160°，是为了如下目的：将冲头模具的端部的角设定为160°，在轭(31)成型时，减少施加到冲头模具的负荷，并实现顺利的轭槽(33)成型。

锯齿工序(s4)为如下：

通过移送装置而将锯齿成型材料(30)移送并供给到锯齿成型模具(未图示)，然后用冲头加压而增加后壁部(37)的长度，并在两侧构成侧面槽(41)，在后壁部(37)的底面的中央凹入成型凹凸形的锯齿(42)，由此在轭槽(33)之间形成间隔壁(43)，并在轭槽(33)的底部构成通孔成型槽(44)。

在上述锯齿工序(s4)中成型为如下：所成型的穿孔成型材料(40)的长度(l5)为71㎜，正面宽度(k4)为42㎜，侧面宽度(k5)为23㎜，两侧轭(31)之间的距离(w1)为25.05㎜，锯齿(42)的长度(l6)为22㎜，通孔成型槽(44)的直径(d6)为15.5㎜，圆形中心部(36)的直径(d7)为

穿孔工序(s5)为如下：

通过移送装置而将穿孔成型材料(40)移动并供给到穿孔模具(未图示)，然后用冲头进行加压而将形成于穿孔成型材料(40)的间隔壁(43)穿孔而形成通孔(5)，从而将夹紧轭(50)材料成型，将对上述材料进行后加工而完成的夹紧轭成型。

在上述穿孔工序(s5)中成型为如下：所成型的夹紧轭(50)的长度(l7)为71㎜，与锯齿工序中的长度相同，前面宽度(k6)为42.2㎜，侧面宽度(k7)为23.2㎜，比锯齿工序中的宽度分别长0.2㎜，通孔(51)的内径(d8)为

如上所述，本发明通过利用锻造机的冷锻工序而对汽车用转向装置的夹紧轭(50)进行多级成型，通过如下工序而对汽车转向装置用夹紧轭进行多级成型，从而提高生产性并减少传递到模具的负荷，由此延长模具的使用寿命，在夹紧轭的多级成型时稳定地形成锻造流线，从而能够制造出提高耐久性及强度的高品质的产品：镦锻工序(s1)，将卷曲为卷轴状态的线盘(wirecoil)切断而获得材料(1)，在上述材料(1)的上部形成微细凹入部(11)而将预备成型材料(10)成型；预备成型工序(s2)，减小上述预备成型材料(10)的长度(l2)，扩大正面宽度(k)，并在上部构成较小的凹入部(23)，从而将轭成型材料(20)成型；轭成型工序(s3)，增加上述轭成型材料(20)的长度(l3)，将轭(31)形成于上部两侧而在其之间形成轭槽(33)，在底面形成锯齿成型槽(35)而将锯齿成型材料(30)成型；锯齿工序(s4)，使上述锯齿成型材料(30)变长，在侧面槽(41)和间隔壁(43)和底面中央凹入形成锯齿(42)，从而将穿孔成型材料(40)成型；及穿孔工序(s5)，将上述穿孔成型材料(40)的间隔壁(43)穿孔而形成通孔(51)。