JPH06269896A - バルブスリーブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度であるだけでなく精度のバラツキが小
さく高品質のバルブスリーブを低コストで製造するため
のバルブスリーブの製造方法を提供すること。 【構成】 軸心方向に沿って両端を閉じた複数の溝を内
面に形成した一片型のバルブスリ―ブの製造方法におい
て、素材片の一端側の所定の部分の外周面に圧力を加え
て内方に傾斜するように塑性変形させてテーパ部を形成
する工程と、素材片の一端に圧力を加えてテーパ部を塑
性変形させて内向き隆起部を形成して、その内向き隆起
部により複数の溝の一端側の開放端部を閉じる工程を含
むことを特徴とするバルブスリーブの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバルブスリーブの製造方
法に関するものであり、特に一片形のバルブスリーブの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車操縦機構のラック・ピニオン式パ
ワーステアリング装置において、その主要部に動力操舵
用回転バルブが使われる。この回転バルブに円筒状のバ
ルブスリーブが用いられる。バルブスリーブのコスト
は、操縦機構の７〜１５％を占めるのが普通である。

【０００３】バルブスリーブの内面には、油圧用の分流
溝が複数配置されている。分流溝の両端は閉じられてい
て、分流溝の分割配置精度、溝両端の閉鎖精度及び溝幅
精度は高い水準でかつバラツキが少ないことが要求され
る。しかも、こういった高精度のバルブスリーブをより
低コストで製造することが求められている。

【０００４】バルブスリーブの形態としては、一片形バ
ルブスリーブ、二片形バルブスリーブ、三片形バルブス
リーブが挙げられる。

【０００５】二片形バルブスリーブは、片側から塑性加
工又はエンドミルによる切削加工によって一方側のみ閉
じた溝を成形し、その後、圧入リングを圧入して溝の他
端を閉じたものである。三片形バルブスリーブは、ブロ
ーチ切削により両端が開いた溝を形成し、その後、両端
に圧入リングを圧入したものである。二片形及び三片形
バルブスリーブは、いずれの場合にも圧入リングをはめ
込むための凹所の切削が必要であり、その嵌合精度が不
充分な場合にはリングが緩んで動作不良となったり、リ
ングの脱落事故の恐れがある。また、二片形及び三片形
バルブスリーブの製造コストは一片形バルブスリーブに
比べ一般に１．２〜２倍と高くなってしまう。このた
め、近年は一片形バルブスリーブが主流になりつつあ
る。

【０００６】一片形バルブスリーブの製造方法として
は、エンドミルで一溝づつ切削する方法、バイトで一溝
づつスロッチング切削する方法、塑性加工による方法の
３つがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エンドミルによる切削
加工では、エンドミルの直径が６〜７ｍｍ、長さが１０
０〜１２０ｍｍであるため、刃物としての剛性が不充分
となり、切削時間が長くなる。また、刃先の摩耗や欠け
等により切削面粗さが変化し易く、加工溝の真直度が狂
い易い。さらに、分割精度も良くない等の欠点がある。

【０００８】バイトでスロッチング加工する方法では、
刃物剛性が不充分な場合に刃先の摩耗や欠け等によって
刃物寿命が短くなり、またバラツキ精度も良くない等の
欠点がある。

【０００９】塑性加工によって溝を形成する従来の方法
では、まず一端が閉じた溝を円筒の内面に形成し、溝の
他端の側から軸方向（溝の長手方向）にパンチを挿入し
て円筒内側の部分を盛り上げるように塑性変形させて溝
の他端を閉じるようにしている。端部に圧縮力を加えて
内方に変形移動させて溝の開放端を閉じるのである。こ
の場合、精度の必要な部分に圧力が加わるため、溝の
幅、形状、真直精度がそこなわれる等の精度的な問題が
発生する。

【００１０】また、初めに塑性加工によって有底の筒状
体を成形し、別の塑性加工により溝を加工し、次に底面
に成形力を加えて溝を閉じ込むための成形を行う方法も
あるが、この方法でも次のような問題点が生じる。それ
は、溝加工と下穴加工（有底の筒状体を作る工程）が分
離しているため、溝形状の良好な精度が得にくいことで
ある。つまり、溝の中心と穴の中心とが一致しない欠点
がある。

【００１１】また、底面を加圧するため、溝部断面に引
張り力が掛り、引張りを受ける断面積が小さい場合は伸
びが生じて溝の精度が悪くなる。このため、溝部断面積
を大きくするか、閉じ込み加工力を低く抑えるための寸
法制限が必要になり、底厚も加工力に耐え得る厚さにし
なければならない。

【００１２】さらに、従来の塑性加工による製造方法で
はスリーブ内面の溝の境界部分や閉鎖部付近にヘこみが
残ったり、ファイバーフローの不連続境界が発生し、強
度が低下する等の不都合も生じる。

【００１３】本発明の目的は、高精度であり、しかも精
度のバラツキが小さく、高品質のバルブスリーブを低コ
ストで製造できる一片型のバルブスリーブの製造方法を
提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸心方向に沿
って両端を閉じた複数の溝を内面に形成した一片型のバ
ルブスリ―ブの製造方法において、素材片の一端側の所
定の部分の外周面に圧力を加えて内方に傾斜するように
塑性変形させてテーパ部を形成する工程と、素材片の一
端に圧力を加えてテーパ部を塑性変形させて内向き隆起
部を形成して、その内向き隆起部により複数の溝の一端
側の開放端部を閉じる工程を含むことを特徴とするバル
ブスリーブの製造方法を要旨としている。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の好適な実施
例を説明する。

【００１６】まず、長尺の丸棒材を所定の長さに切断し
て、短かい丸棒状の素材片（図示せず）とする。

【００１７】この素材片に第１の予備成形を行い、図１
に示すように、第１成形体１０を得る。第１成形体１０
の一端（図では下端）には極めて浅い予備穴１３を形成
しておくのが好ましい。さらに好ましくは、第１成形体
１０の他端（図では上端）にも極めて浅い予備穴（図示
せず）を形成しておく。

【００１８】第１成形体１０を反転してその上下を逆に
し、第１成形体１０の他端の予備穴に第２の予備成形を
行い、図２に示すように、好ましくは浅い大径の丸穴１
４を形成して、第２成形体２０を得る。図２もパンチや
ダイは図示を省略している。

【００１９】次に、第２成形体２０を反転してその上下
を逆にし、第２成形体２０の一端の予備穴１３側からス
プライン状穴あけパンチ３１を圧入して、図３に示すよ
うに、深い小径の丸穴３２と一端側の端部３３ａのみが
開放している複数の溝３３を同時に形成して、第３成形
体３０を得る。この成形のとき、第２成形体２０はダイ
３４に設定され、第２成形体２０の成形力は、ノックア
ウトピン３５の端面と、ノックアウトスリーブ３７の端
面によって分散した形で支承される。大径の丸穴１４に
はノックアウトピン３５が配置される。そのノックアウ
トピン３５の下端には丸穴３５ａが設けられていて、そ
こに中間壁３６が少し入る形になる。

【００２０】丸穴３２は、図４に示すように、その周面
に８本の溝３３を有している。これらの溝３３は全て軸
方向に互いに平行に配置されている。また、８本の溝３
３は穴３２の周面に等間隔に配置されている。図３に示
すように、溝３３の一端３３ａ（図では下端）は開いて
いて、他端（図では上端）は閉じている。

【００２１】次に、図５に示すように、ダイ６４とノッ
クアウトスリ―ブ６７を設け、それらによって形成され
た凹所に第３成形体３０を設定し、第３成形体３０の中
間壁３６を穴貫通パンチ６１によって軸方向に打ち抜い
て、中間壁３６を貫通させる。６２は打ち抜かれたスク
ラップを示す。パンチ６１の有効打ち抜き径は、溝付き
穴３２の最終仕上径よりもやや小さめに設定する。そう
すれば、その後の仕上げ加工が容易かつ正確に行える。

【００２２】次に、図６に示すように、ダイ７１とノッ
クアウトピン７２を設け、ダイ７１に第４成形体４０を
設ける。この時、第４成形体４０の下端の外周縁とダイ
７１のテ―パ面７１ａの上端は接しており、ノックアウ
トピン７２の上端はダイ７１のテ―パ面７１ａの下端か
ら下方に所定の間隔で離れている。好ましくはテ―パ面
７１ａのテ―パ角度は、約９０度である。

【００２３】さらに、第４成形体４０の穴３２にインサ
―トピン７３を挿入する。インサ―トピン７３の下端
は、テ―パ面７１ａの上端に対して上方に所定間隔で離
れている。

【００２４】このように、第４成形体４０、ダイ７１、
ノックアウトピン７２およびインサ―トピン７３を設定
し、パンチスリ―ブ７４を用いて第３の予備成形を行
い、テ―パ部１１を形成して第５成形体５０を得る。パ
ンチスリ―ブ７４は、図６の矢印Ａ方向に所定の位置ま
で移動させる。

【００２５】図６は、パンチスリ―ブ７４が第４成形体
４０を変形させて第５成形体５０を形成した直後の状態
を示している。この第３予備成形によってテ―パ部１１
が形成されて、第５成形体５０が得られる。パンチスリ
―ブ７４を矢印Ａの方向に移動させて、第４成形体４０
の下端部をテ―パ面７１ａに沿って内方に塑性変形させ
る。その結果、テ―パ部１１が形成される。前述のイン
サ―トピン７３の上下方向の位置を適当に設定すること
によって、テ―パ部１１をほぼテ―パ面７１ａに対応し
た形状にすることができる。

【００２６】パンチスリ―ブ７４の移動距離は、テ―パ
部１１が形成されて、溝３３の下端が閉じられる程度に
設定する。ただし、テーパ部１１を除いて、ノックアウ
トピン７２によって第５成形体５０に永久変形が生じな
いように、寸法を設定する。この図示例ではテ―パ部１
１の一部（最内方部分）が余肉として残る。

【００２７】次に、図７に示すように、第５成形体５０
を反転してその上下を逆にし、ダイ８１とノックアウト
スリ―ブ８２を設け、それらによって形成された凹所に
第５成形体５０を設定する。この時、第５成形体５０の
下端とノックアウトスリ―ブ８２の上端は接している。
さらに、第５成形体５０の穴３２にインサ―トピン８５
を挿入する。インサ―トピン８５の上端は、第５成形体
５０のテ―パ部１１の内面の下端付近に位置している。
このように第５成形体５０をダイ８１とノックアウトス
リ―ブ８２による凹所に設定し、穴３２にインサ―トピ
ン８５を挿入し、刃面８３をもったパンチ８４を用いて
成形する。パンチ８４は図７の矢印Ａ方向に所定位置ま
で移動させる。

【００２８】刃面８３は、円形の平面８３ａとその平面
８３ａの周縁に連続して設けられたテ―パ面８３ｂから
構成されていて、円錐台状である。好ましくは、テ―パ
面８３ｂのテ―パ角度を９０度に設定する。

【００２９】パンチ８４を矢印Ａ方向に移動させて、パ
ンチ８４の刃面８３とインサートピン８５の上端によっ
て第５成形体５０のテ―パ部１１をプレスして塑性変形
させ、内向き隆起部８９を形成して、第６成形体６０を
得る。この成形のとき、第５成形体５０の成形力は、ノ
ックアウトスリ―ブ８２の端面と、インサ―トピン８５
の上端によって分散した形で支承される。

【００３０】パンチ８４の移動距離は、テ―パ部１１が
塑性変形されて、それと同時に適当な大きさの内向き隆
起部８９が形成されて、溝３３の上端が適切に閉じられ
る程度に設定する。この内向き隆起部８９は、軸線に対
してほぼ直角に内向きに隆起するように形成される。た
だし、内向き隆起部８９を除いて、ノックアウトスリ―
ブ８２によって第５成形体５０に永久変形が生じないよ
うに寸法を設定する。この図示例では内向き隆起部８９
の一部（最内方部分）が余肉として残る。

【００３１】この成形のあと、溝３３の両端は閉じられ
たまま残る。

【００３２】第６成形体６０の内向き隆起部８９の最内
方部の余肉を除去すると、大径の丸穴１４と小径の丸穴
３２によりなる貫通穴が形成され、そこには両端が閉じ
られた８本の溝３３が配置されている。この溝３３の両
端は、それぞれ軸線とほぼ直交するように形成されてい
て、互いにほぼ同一の形状になっている。

【００３３】図には示していないが、第６成形体６０の
内外周面を仕上げ加工する。特に外周面には環状溝を設
け、そこから溝３３に通じる分流穴を設ける。このよう
にして最終製品としての一片型バルブスリーブ（図示せ
ず）を製造する。

【００３４】なお、第１〜第６成形体１０〜６０は、説
明の便宜上用いたものであり、成形体とよばずに最終製
品に対比して素材片と呼んでもよい。

【００３５】本発明は前述の実施例に限定されない。た
とえば、パンチ８４の刃面８３は、円錐台状（円形の平
面８３ａとテ―パ面８３ｂの組合せ）に限らず、他の種
々の形状に構成できる。

【００３６】なお、図には、成形体（素材片）の軸心が
上下（縦）方向になるように示したが、成形時の成形体
（素材片）の軸心の向きはこれに限るものではなく、横
方向であっても、逆さ方向であってもよい。また、一連
の塑性成形は冷間で行っても熱間で行ってもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、内方に傾斜
させたテ―パ部を形成し、そのテ―パ部を塑性変形させ
て内向き隆起部を形成する構成になっているため、無理
な塑性変形が行われないので、溝の閉じ込みに必要な部
分の精度をそこなうことなく、溝を閉鎖できるので、高
い溝精度を得るだけでなく精度のバラツキが少ない一片
型バルブスリーブを製造できる。そして、精度の向上に
よって歩留まりも向上できるので、例えば２０〜５０％
のコスト低減が可能となる。また、従来の塑性加工によ
る一片型バルブスリーブの製造方法に比べて材質、寸法
等の変化に対し適応範囲が広くなる。

【００３８】しかも、内向き隆起部を所定の大きさに形
成することが容易である。例えば、切削仕上代が少なく
なるように内向き隆起部を形成することによって、バル
ブスリーブ１個あたりの材料の量を減らすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例における第１の予備成形
によって成形した第１成形体を一部断面で示す側面図。

【図２】本発明の好適な実施例における第２の予備成形
によって成形した第２成形体を示す断面図。

【図３】本発明の好適な実施例における溝を成形した第
３成形体を示す断面図。

【図４】第３成形体を示す図３のＸ−Ｘ線に沿った断面
図。

【図５】本発明の実施例における穴貫通成形を行った直
後の状態を示す断面図。

【図６】本発明の好適な実施例における第３の予備成形
を行った直後の状態を示す断面図。

【図７】本発明の好適な実施例における溝閉じ成形を行
った直後の状態を示す断面図。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０、５０，６０ 成形体（素材
片） １１ テーパ部 １３ 予備穴 １４ 大径の丸穴 ３２ 小径の丸穴 ３３ 溝 ３６ 中間壁 ３４，８１ ダイ ３１，８４ パンチ ３５ ノックアウトピ
ン ８９ 内向き隆起部 ６２ スクラップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心方向に沿って両端を閉じた複数の溝
   を内面に形成した一片型のバルブスリ―ブの製造方法に
   おいて、素材片の一端側の所定の部分の外周面に圧力を
   加えて内方に傾斜するように塑性変形させてテーパ部を
   形成する工程と、素材片の一端に圧力を加えてテーパ部
   を塑性変形させて内向き隆起部を形成して、その内向き
   隆起部により複数の溝の一端側の開放端部を閉じる工程
   を含むことを特徴とするバルブスリーブの製造方法。