JP2000247244A - ラックシャフト - Google Patents

ラックシャフト

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JP2000247244A JP4848399A JP4848399A JP2000247244A JP 2000247244 A JP2000247244 A JP 2000247244A JP 4848399 A JP4848399 A JP 4848399A JP 4848399 A JP4848399 A JP 4848399A JP 2000247244 A JP2000247244 A JP 2000247244A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度を維持しながら軽量化を図るとともに、
加工コストを抑え、さらには、ラック歯の歯幅方向の断
面を曲線的にすることも可能にしたラックシャフトを提
供することである。 【解決手段】 チューブ材17と、チューブ材17の内
径とほぼ同じ外径を有する芯棒18、19と、芯棒1
8、19の側面に形成した平面部あるいは曲面部とを備
えている。そして、チューブ材17内に芯棒18、19
を挿入した状態で、チューブ材17の外周面のうち、芯
棒18、19の平面部あるいは曲面部に対応する部分に
塑性加工を施して、ラック歯15、16を形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
【0002】この発明は、電動パワーステアリング装置
等に使用されるラックシャフトに関する。
【従来の技術】図7には、電動パワーステアリング装置
の概略図を示す。この図7に示すように、ステアリング
ホイール1には、中間シャフト2等を介して入力軸3を
連係し、この入力軸3にピニオン4を設けている。一
方、両端に車輪5a、5bを連係させたラックシャフト
6には、ラック7を形成している。そして、上記入力軸
3のピニオン4を、このラック7にかみ合わせている。
【0003】さらに、ラックシャフト6には、上記ラッ
ク7と別の箇所に、さらにラック8を形成している。そ
して、このラック8には、減速機9の出力軸10に設け
たピニオン11をかみ合わせている。上記減速機9に
は、電動モータMの出力が伝えられるようにしている。
そして、コントローラCは、トルクセンサ12や車速セ
ンサ13からの指令に基づいて、上記電動モータMの出
力を制御する。したがって、操舵トルクや車速に応じて
電動モータMが駆動し、その出力は、減速機9を介して
出力軸10のピニオン11からラック8に伝えられ、ア
シスト力が付与されることになる。
【0004】図8には、上記電動パワーステアリング装
置のうち、ラックシャフト6を具体的に示す。棒材14
からなるラックシャフト6の側面には、削り加工によっ
てラック歯15を形成している。これらラック歯15に
よって、上記入力軸3のピニオン4をかみ合わせるため
のラック7を構成している。同じく、このラックシャフ
ト6の側面には、上記ラック7と別の箇所に、削り加工
によってさらにラック歯16を形成している。これらラ
ック歯16によって、上記出力軸10のピニオン11を
かみ合わせるためのラック8を構成している。
【0005】なお、図示しないギヤケースの形状によっ
ては、ステアリングホイール1に連係する入力軸3と、
電動モータMに連係する出力軸10とが平行に並んでい
ると、これら入力軸3や出力軸10をギヤケース内に収
納しにくくなる場合がある。そこで、図8に示すもので
は、上記ラック7とラック8とを、ラックシャフト6の
円周方向に位相をずらして配置している。このようにラ
ック7、8の位相をずらしておけば、入力軸3の軸方向
と出力軸10の軸方向との角度をずらすことができ、こ
れら入力軸3や出力軸10のギヤケースへの収納性を高
められることがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は、ラック歯15、16を削り加工で成形することか
ら、棒材14を使用しなくてはならず、どうしてもラッ
クシャフト6の重量がかさんでしまう。また、ラック歯
15、16を削り加工で成形するのでは、その加工コス
トがかかってしまう。さらに、削り加工をする場合、そ
の加工性の問題から、図9に示すように、そのラック歯
15、16の歯幅方向の断面を直線的にせざるをえな
い。ところが、ラック歯15、16の歯幅方向の断面が
直線的になっていると、それにかみ合わせる入力軸3の
軸方向や出力軸10の軸方向の角度が一義的に決められ
てしまう。
【0007】そして、上記従来例のように2つのラック
7、8を形成する場合、これらラック7、8のラック歯
15、16が直線的になっていると、それらにかみ合わ
せる入力軸3の軸方向と出力軸10の軸方向との角度の
ずれは、ラック7、8自体の位相のずれによって決めら
れてしまうことになる。そのため、ラック7、8の位相
のずれ設計に余裕を持たせることができず、各ラック歯
15、16の削り加工の精度を高いものとしなければな
らなくなり、さらに加工コストがかかってしまう。この
発明の目的は、強度を維持しながら軽量化を図るととも
に、加工コストを抑え、さらには、ラック歯の歯幅方向
の断面を曲線的にすることも可能としたラックシャフト
を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、ラックシャ
フトに係り、チューブ材と、チューブ材の内径とほぼ同
じ外径を有する芯棒と、芯棒の側面に形成した平面部あ
るいは曲面部とを備え、チューブ材内に芯棒を挿入した
状態で、チューブ材の外周面のうち、芯棒の平面部ある
いは曲面部に対応する部分に塑性加工を施して、ラック
歯を形成した点に特徴を有する。
【0009】第2の発明は、第1の発明において、芯棒
の両端を残した状態で、この芯棒の側面に平面部あるい
は曲面部を形成した点に特徴を有する。
【0010】第3の発明によれば、第1、2の発明にお
いて、チューブ材に一対の芯棒を挿入するとともに、一
方の芯棒の側面には平面部を形成し、他方の芯棒の側面
には曲面部を形成した点に特徴を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1〜6に、この発明のラックシ
ャフトの一実施例を示す。図1に示すように、ラックシ
ャフト6を構成するのに、上記従来例のように棒材14
ではなく、チューブ材17を用いる。一方、図2に示す
ように、一対の芯棒18、19を準備するとともに、こ
れら芯棒18、19の外径を、上記チューブ材17の内
径とほぼ同じにしている。また、これら芯棒18、19
の長さを、ラックシャフト6に形成すべきラック7、8
の長さよりそれぞれ長くしている。
【0012】上記芯棒18、19の側面には、その両端
を残した状態で凹部20、21を形成している。そし
て、これら凹部20、21の長さを、ラックシャフト6
に形成すべきラック7、8の長さにそれぞれ対応させて
いる。さらに、一方の芯棒18の凹部20底面を、図3
に示すように、平面状に加工している。なお、この凹部
20底面が、この発明でいう平面部を構成する。また、
他方の芯棒19の凹部21底面を、図4に示すように、
緩やかな曲面状に加工している。なお、この凹部21底
面が、この発明でいう曲面部を構成する。
【0013】上記のようにした一対の芯棒18、19を
チューブ材17内に挿入し、これら芯棒18、19を、
チューブ材17内の適切な箇所にそれぞれ位置させる。
この状態では、図3、4に示すように、チューブ材17
の内周面に芯棒18、19の外周面が密着するととも
に、凹部20、21を形成した部分には空間が形成され
ることになる。
【0014】そして、ラック7、8を形成するときは、
上記芯棒18、19を挿入した状態で、チューブ材17
の外周面のうち、芯棒18、19の凹部20、21に対
応する部分に塑性加工を施す。具体的には、チューブ材
17の外周面にプレス加工を施したり、鍛造加工を施し
たりする。塑性加工を施すと、その加工時の力によっ
て、チューブ材17が芯棒18、19の凹部20、21
に合わせて塑性変形しながら、図5、6に示すように、
このチューブ材17の外周面にラック歯15、16が形
成されることになる。
【0015】このようにしてチューブ材17の外周面に
ラック歯15、16を形成していくと、チューブ材17
の内周面は、芯棒18、19の凹部20、21底面にも
密着した状態となる。そして、図5に示すように、凹部
20底面を平面的にした場合は、ラック歯15の歯幅方
向の断面を直線的に形成することができる。また、図6
に示すように、凹部21底面を曲面的にした場合は、ラ
ック歯16の歯幅方向の断面を曲線的に形成することが
できる。
【0016】なお、チューブ材17の外周面にラック歯
15、16を形成すると、図1に示すように、芯棒1
8、19の両端部が、チューブ材17の内周面に形成さ
れる段部22に引っ掛かった状態となる。したがって、
これら芯棒18、19の軸方向移動を規制することがで
き、チューブ材17と芯棒18、19とを完全に一体化
させることができる。
【0017】以上述べた実施例によれば、棒材14でな
く、チューブ材17を使用するので、ラックシャフト6
の軽量化を図ることができる。しかも、チューブ材17
内のうち、特に外部の力が作用するラック7、8部分に
芯棒18、19を残したままなので、上記のように軽量
化を図りつつも、ラックシャフト6としての強度を十分
に維持することができる。また、塑性加工でラック歯1
5、16を形成すればよいので、削り加工に比べれば、
加工コストを抑えることが可能となる。
【0018】さらに、図6に示すように、芯棒18の凹
部21底面を曲面的にしておけば、ラック歯16の歯幅
方向の断面を曲線的にすることができる。そして、ラッ
ク歯16の歯幅方向の断面が曲線的になっていれば、そ
れにかみ合わせる出力軸10の軸方向の角度を、その曲
線形状のラック歯16の接線方向で自由に決めることが
可能となる。
【0019】したがって、上記実施例のように2つのラ
ック7、8を形成する場合でも、いずれか一方のラック
7あるいは8のラック歯15あるいは16を曲線的に形
成しておけば、ラック7、8の位相をずらしたいとき
に、そのずれ設計に余裕を持たせることができる。
【0020】上記実施例で説明すれば、直線的になって
いるラック歯15にかみ合わせる入力軸3の軸方向の角
度は、一義的に決められてしまう。ただし、曲線的にな
っているラック歯16にかみ合わせる出力軸10の軸方
向の角度は、前述のように、その曲線形状のラック歯1
6の接線方向で自由に決めることができる。したがっ
て、ラック7、8自体の位相のずれとは別に、出力軸1
0の軸方向の角度を調整することで、入力軸3の軸方向
と出力軸10の軸方向との角度のずれを調整することが
できる。そして、両軸3、10の軸方向の角度のずれを
調整することができれば、ラック7、8自体の位相のず
れ設計に余裕を持たせることができる。したがって、こ
れらラック7、8のラック歯15、16の加工にさほど
高い精度は要求されなくなり、加工コストを抑えること
が可能となる。
【0021】
【発明の効果】第1の発明によれば、チューブ材を使用
するので、ラックシャフトの軽量化を図ることができ
る。しかも、チューブ材内のうち、特に外部の力が作用
するラック部分に芯棒を残したままなので、上記のよう
に軽量化を図りつつも、ラックシャフトとしての強度を
十分に維持することができる。また、塑性加工でラック
歯を形成すればよいので、削り加工に比べれば、加工コ
ストを抑えることが可能となる。さらに、芯棒に曲面部
を形成しておけば、ラック歯の歯幅方向の断面を曲線的
にすることができる。そして、ラック歯の歯幅方向の断
面が曲線的になっていれば、それにかみ合わせるピニオ
ンの軸方向の角度を、その曲線形状のラック歯の接線方
向で自由に決めることが可能となる。
【0022】第2の発明によれば、チューブ材の外周面
にラック歯を形成すると、芯棒の両端部が、チューブ材
の内周面に形成される段部に引っ掛かった状態となる。
したがって、芯棒の軸方向移動を規制することができ、
チューブ材と芯棒とを完全に一体化させることができ
る。
【0023】第3の発明によれば、一対のラックを形成
する場合に、これらラック自体の位相のずれとは別に、
一方のラックにかみ合わせるピニオンの軸方向と他方の
ラックにかみ合わせるピニオンの軸方向との角度のずれ
を調整することができる。そして、各ラックにかみ合わ
せるピニオンの軸方向の角度のずれを調整することがで
きれば、一対のラック自体の位相のずれ設計に余裕を持
たせることができる。したがって、これら一対のラック
のラック歯の加工にさほど高い精度は要求されなくな
り、加工コストを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のラックシャフト6を示す
断面図である。
【図2】芯棒18、19を示す斜視図である。
【図3】チューブ材17内に芯棒18を挿入した状態を
示す断面図である。
【図4】チューブ材17内に芯棒19を挿入した状態を
示す断面図である。
【図5】図3に示した状態から塑性加工を施してラック
歯15を形成した状態を示す断面図である。
【図6】図4に示した状態から塑性加工を施してラック
歯16を形成した状態を示す断面図である。
【図7】電動パワーステアリング装置を示す概略図であ
る。
【図8】従来例のラックシャフト6を示す断面図であ
る。
【図9】従来例のラックシャフト6の断面図である。
【符号の説明】
6 ラックシャフト ラック 4、11 ピニオン 15、16 ラック歯 17 チューブ材 18、19 芯棒 20、21 凹部 22 段部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チューブ材と、チューブ材の内径とほぼ
    同じ外径を有する芯棒と、芯棒の側面に形成した平面部
    あるいは曲面部とを備え、チューブ材内に芯棒を挿入し
    た状態で、チューブ材の外周面のうち、芯棒の平面部あ
    るいは曲面部に対応する部分に塑性加工を施して、ラッ
    ク歯を形成したことを特徴とするラックシャフト。
  2. 【請求項2】 芯棒の両端を残した状態で、この芯棒の
    側面に平面部あるいは曲面部を形成したことを特徴とす
    る請求項1記載のラックシャフト。
  3. 【請求項3】 チューブ材に一対の芯棒を挿入するとと
    もに、一方の芯棒の側面には平面部を形成し、他方の芯
    棒の側面には曲面部を形成したことを特徴とする請求項
    1または2記載のラックシャフト。
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