JP2010023784A - Power steering device, and pinion shaft and method of manufacturing the same - Google Patents

Power steering device, and pinion shaft and method of manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pinion shaft allowing formation of a tooth surface having the same function as a crowning-shaped tooth surface by forging, and a power steering device. <P>SOLUTION: In the pinion shaft 100, tooth thickness in a right-angled cross section of a tooth is gradually reduced from a dedendum 112 to a tooth tip 113, and tooth thickness of the tooth tip 113 is gradually reduced or gradually increased along a lead direction. The tooth thickness at a meshed position is made thicker than those of an axial direction root part 101 and an axial direction distal end part 102 of the pinion shaft 100. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、運転者の操舵力をラックバーに伝達するピニオンシャフトおよびそれを用いたパワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a pinion shaft that transmits a steering force of a driver to a rack bar, and a power steering device using the pinion shaft.

従来、特許文献１に開示されるパワーステアリング装置においては、ラックギヤとピニオンギヤの噛み合い面における歯の交差角度変化を許容するためピニオンギヤの歯筋方向にクラウニング（歯筋に沿って歯面を外側に凸形状とする加工）をつけていた。   Conventionally, in the power steering device disclosed in Patent Document 1, crowning is performed in the tooth trace direction of the pinion gear in order to allow a change in the tooth crossing angle on the meshing surface of the rack gear and the pinion gear (the tooth face is projected outward along the tooth trace). Processing to shape).

また、ピニオンギヤの加工はホブを用いた切削により行われ、切削時にボブを適宜動かすことでクラウニング形状のピニオンギヤを形成する。なお、ピニオンギヤは鍛造によっても形成される。鍛造時にピニオンギヤを形成する金属材料が硬化するため、切削により形成した場合よりも鍛造のほうが歯面強度は高くなる。
特開２００５−５３３２７号公報 The pinion gear is processed by cutting using a hob, and a crowned pinion gear is formed by appropriately moving the bob during cutting. The pinion gear is also formed by forging. Since the metal material forming the pinion gear is hardened during forging, the tooth surface strength is higher in forging than in the case of forming by cutting.
JP 2005-53327 A

しかしながら鍛造によりピニオンギヤを形成する場合、鍛造の金型はカップ形状となるため金型の開口部から材料を押し込むため、形成後に金型を抜くためには金型の径は最深部から開口部に向かって拡大させる必要がある。そのため鍛造では歯面にクラウニングを付けることができなかった。   However, when the pinion gear is formed by forging, since the forging die is cup-shaped, the material is pushed in from the opening of the die, so that the die diameter is changed from the deepest part to the opening to remove the die after formation. It is necessary to enlarge it. For this reason, crowning could not be applied to the tooth surface by forging.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、鍛造によってもクラウニング形状の歯面と同様の機能を持つ歯面を形成可能なピニオンシャフトおよびパワーステアリング装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and its object is to provide a pinion shaft and a power steering device capable of forming a tooth surface having the same function as a crowned tooth surface by forging. There is to do.

上記目的を達成するため、本発明では、ピニオンシャフトは、歯の直角断面における歯厚が歯元から歯先に向かって漸減し、前記歯先の歯厚が歯筋方向に沿って漸減または漸増し、噛み合い位置における前記歯厚が、前記ピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯厚よりも厚いこととした。   In order to achieve the above object, in the present invention, the pinion shaft is configured such that the tooth thickness in the right-angled cross section of the tooth gradually decreases from the root to the tooth tip, and the tooth thickness of the tooth tip gradually decreases or gradually increases along the tooth trace direction. The tooth thickness at the meshing position is greater than the tooth thickness at the axial root portion and the axial tip portion of the pinion shaft.

よって、鍛造によってもクラウニング形状の歯面を形成可能なピニオンシャフトおよびパワーステアリング装置を提供できる。   Therefore, it is possible to provide a pinion shaft and a power steering device that can form crowned tooth surfaces by forging.

以下、本発明のピニオンシャフトおよびパワーステアリング装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for realizing the pinion shaft and the power steering apparatus of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

［パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき説明する。図１は、本願パワーステアリング装置を適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。なお、ラック＆ピニオンを用いているものであれば他のパワーステアリング装置に用いてもよいし、パワーステアリング装置でなくとも、手動型のステアリング装置であってもよい。 [System configuration of power steering system]
Example 1 will be described. FIG. 1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus to which the present power steering apparatus is applied. As long as a rack and pinion is used, the power steering device may be used, or a manual steering device may be used instead of the power steering device.

電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ、トルクセンサＴＳ、ステアリングシャフトＳＳ、ラックバー１、パワーアシストユニット３、転舵輪７、及びコントロールユニット１０を有する。   The electric power steering apparatus includes a steering wheel SW, a torque sensor TS, a steering shaft SS, a rack bar 1, a power assist unit 3, a steered wheel 7, and a control unit 10.

ステアリングホイールＳＷはステアリングシャフトＳＳを介してピニオンシャフト１００に接続する。パワーアシストユニット３は車両上方からラックバー１の軸方向に離間して設けられており、モータ駆動によりピニオンシャフト１００を介してラックバー１にアシストトルクを付与する。   The steering wheel SW is connected to the pinion shaft 100 via the steering shaft SS. The power assist unit 3 is spaced apart from the upper side of the vehicle in the axial direction of the rack bar 1 and applies assist torque to the rack bar 1 via the pinion shaft 100 by driving the motor.

パワーアシストユニット３は、コントロールユニット１０によりモータＭを駆動してラックバー１にアシストトルクを付与するパワーアシスト装置である。パワーアシストユニット３にはステアリングホイールＳＷと接続したトルクセンサＴＳが設けられている。   The power assist unit 3 is a power assist device that drives the motor M by the control unit 10 and applies assist torque to the rack bar 1. The power assist unit 3 is provided with a torque sensor TS connected to the steering wheel SW.

コントロールユニット１０は、トルクセンサＴＳにより検出された操舵トルクに基づき、パワーアシストユニット３のモータＭを駆動して転舵輪７と接続したラックバー１にアシストトルクを付与する。   The control unit 10 applies assist torque to the rack bar 1 connected to the steered wheels 7 by driving the motor M of the power assist unit 3 based on the steering torque detected by the torque sensor TS.

［正面図］
図２は、パワーステアリング装置の正面図である。なお、説明のため図２においてはラックチューブ２のみ断面図を示し、ラックバー１の軸方向であってハウジング３０と反対方向をｘ軸正方向と定義する。 [Front view]
FIG. 2 is a front view of the power steering apparatus. For the sake of explanation, only the rack tube 2 is shown in a sectional view in FIG. 2, and the axial direction of the rack bar 1 and the direction opposite to the housing 30 is defined as the positive x-axis direction.

ラックバー１はラックチューブ２に収容され、両端は図外の転舵輪に接続される。また、ラックチューブ２の背面にはハウジング３０が設けられ、ハウジング３０内には図外のステアリングホイールと接続するピニオンシャフト１００が設けられている。ラックバー１はこのピニオンシャフト１００と噛合って運転者の操舵力が伝達され、転舵が行われる。   The rack bar 1 is accommodated in a rack tube 2 and both ends thereof are connected to steered wheels (not shown). A housing 30 is provided on the rear surface of the rack tube 2, and a pinion shaft 100 connected to a steering wheel (not shown) is provided in the housing 30. The rack bar 1 meshes with the pinion shaft 100 to transmit the steering force of the driver, and the steering is performed.

［ハウジング内部の詳細］
図３は、ハウジング３０におけるピニオンシャフト１００の軸方向部分断面図である。なお、ラックバー１に対しピニオンシャフト１００の反対方向をｙ軸正方向とする。 [Details inside the housing]
FIG. 3 is a partial axial sectional view of the pinion shaft 100 in the housing 30. The direction opposite to the pinion shaft 100 with respect to the rack bar 1 is defined as the y-axis positive direction.

ハウジング３０内部にはピニオンシャフト１００、ラックリテーナ１２、リテーナ支持部１３が設けられている。ラックリテーナ１２とピニオンシャフト１００との間にはラックバー１が設けられてピニオンシャフト１００と噛合う。   Inside the housing 30, a pinion shaft 100, a rack retainer 12, and a retainer support portion 13 are provided. A rack bar 1 is provided between the rack retainer 12 and the pinion shaft 100 and meshes with the pinion shaft 100.

ラックリテーナ１２は円柱の一端部を円筒状にくり貫いた形状であり、円筒側から見てコの字形に形成されている。このラックリテーナ１２はバネ１４を介してリテーナ支持部１３に支持され、円弧状の摺接面１２ａにおいてラックバー１に当接してラックバー１をｙ軸負方向に付勢する。   The rack retainer 12 has a shape in which one end of a column is cut into a cylindrical shape, and is formed in a U shape when viewed from the cylinder side. The rack retainer 12 is supported by a retainer support portion 13 via a spring 14, and abuts against the rack bar 1 at an arcuate sliding contact surface 12a to urge the rack bar 1 in the negative y-axis direction.

ピニオンシャフト１００の歯面１１１はインボリュート曲線によって形成され、ラックバー１の歯１１が台形であっても、滑らかな噛み合いを実現するものである。また、ピニオンシャフト１００は歯部１１０が設けられていない軸部１００ａと、歯部１１０が設けられる有効歯部１００ｂから形成され、この軸部１００ａと有効歯部１００ｂの間には、凹状の曲面である切り上がり部１００ｃが形成される。   The tooth surface 111 of the pinion shaft 100 is formed by an involute curve, and even if the teeth 11 of the rack bar 1 are trapezoidal, smooth engagement is realized. The pinion shaft 100 is formed of a shaft portion 100a where the tooth portion 110 is not provided and an effective tooth portion 100b where the tooth portion 110 is provided, and a concave curved surface is provided between the shaft portion 100a and the effective tooth portion 100b. A rounded-up portion 100c is formed.

鍛造によって歯部１１０を形成する場合、ピニオンシャフト１００の軸方向先端部１０２をカップ形状の金型に圧入することで歯部１１０を形成する際、金型の内部に完全に圧入される部分は高精度な歯部１１０が得られるが、金型の隅の部分（歯部１１０が形成される部分と形成されない部分との間）では歯部１１０の精度が不十分となる。   When forming the tooth part 110 by forging, when the tooth part 110 is formed by press-fitting the axial tip 102 of the pinion shaft 100 into a cup-shaped mold, the part that is completely press-fitted into the mold is Although the highly accurate tooth part 110 is obtained, the precision of the tooth part 110 becomes insufficient at the corner part of the mold (between the part where the tooth part 110 is formed and the part where the tooth part 110 is not formed).

したがって金型の隅に相当する部分に凹状の曲面である切り上がり部１００ｃを設け、歯部１１０と区別することで、ラックバー１とピニオンシャフト１００との噛み合いを確保する。   Therefore, a raised portion 100c which is a concave curved surface is provided at a portion corresponding to the corner of the mold, and the mesh between the rack bar 1 and the pinion shaft 100 is ensured by distinguishing from the tooth portion 110.

［ピニオンシャフト］
図４はピニオンシャフト１００の歯部１１０の模式図、図５は歯部１１０の拡大斜視図である。説明のため、図５でははす歯である歯部１１０を直線状に変換した図を示す。なお、図５ではピニオンシャフト１００の軸方向根元部１０１から軸方向先端部１０２に向かう方向をξ軸正方向とし、歯先１１３の歯厚を一定とした比較例の歯を破線で示す。 [Pinion shaft]
4 is a schematic view of the tooth portion 110 of the pinion shaft 100, and FIG. 5 is an enlarged perspective view of the tooth portion 110. As shown in FIG. For explanation, FIG. 5 shows a diagram in which the tooth portion 110, which is a helical tooth, is converted into a straight line. In FIG. 5, the direction from the axial base 101 of the pinion shaft 100 toward the axial tip 102 is the ξ-axis positive direction, and the teeth of the comparative example in which the tooth thickness of the tooth tip 113 is constant are indicated by broken lines.

また、図６は歯部１１０の軸方向根元部１０１、軸方向先端部１０２、および軸方向略中央部１０３の直角方向断面図である。軸方向根元部１０１および軸方向先端部１０２の噛み合い位置における歯厚はＡであり、軸方向略中央部１０３の噛み合い位置における歯厚はＣである。さらに、歯先１１３で形成される歯先円直径は、歯筋方向いずれの位置でも一定である。   FIG. 6 is a cross-sectional view in the perpendicular direction of the axial base portion 101, the axial tip portion 102, and the substantially axial central portion 103 of the tooth portion 110. The tooth thickness at the meshing position of the axial base portion 101 and the axial tip portion 102 is A, and the tooth thickness at the meshing position of the substantially axial central portion 103 is C. Furthermore, the tip circle diameter formed by the tip 113 is constant at any position in the tooth trace direction.

歯部１１０ははす歯であるため歯筋が軸方向に対し回転しており、外側に凸のクラウニング加工を施された歯面１１１を有する。歯筋方向に沿って直角断面における歯厚は歯元１１２から歯先１１３に向かって漸減し、歯先１１３における歯厚は歯元１１２の歯厚よりも薄い。   Since the tooth part 110 is a helical tooth, the tooth trace is rotating with respect to the axial direction, and has a tooth surface 111 having a convex crowning process on the outside. The tooth thickness in the cross section perpendicular to the tooth trace direction gradually decreases from the tooth root 112 toward the tooth tip 113, and the tooth thickness at the tooth tip 113 is thinner than the tooth thickness of the tooth root 112.

また、ラックバー１との噛み合い中心線は太線で示される。この噛み合い中心線はピニオンシャフト１００の軸方向略中央部１０３に向かうにつれて歯元１１２側に傾斜するとともに、歯元１１２側を凸として湾曲する。   Further, the meshing center line with the rack bar 1 is indicated by a bold line. The meshing center line is inclined toward the tooth root 112 side toward the substantially central portion 103 in the axial direction of the pinion shaft 100, and is curved with the tooth root 112 side as a convex.

したがって、歯先１１３から噛み合い中心線までの距離は、軸方向根元部１０１ではｂであるが、軸方向先端部１０２ではＢとなる（Ｂ＞ｂ）。また、噛み合い中心線における歯厚は軸方向略中央部１０３に向かって漸増し、軸方向略中央部１０３において最大値Ｃとなるとともに、軸方向両端部１０１，１０２において最小値Ａとなる（Ｃ＞Ａ）。   Therefore, the distance from the tooth tip 113 to the meshing center line is b at the axial root portion 101 but B at the axial tip portion 102 (B> b). Further, the tooth thickness at the meshing center line gradually increases toward the substantially axial central portion 103, reaches the maximum value C at the axially approximately central portion 103, and becomes the minimum value A at both axial end portions 101 and 102 (C > A).

このため歯面１１１は、噛み合い位置において軸方向略中央部１０３が外側に突出するクラウニング形状の歯と同等の機能を有し、ラックバー１とピニオンシャフト１００の噛み合い面における歯の交差角度の誤差を吸収して良好な歯当たりが達成される。   For this reason, the tooth surface 111 has a function equivalent to a crowned tooth in which the substantially central portion 103 in the axial direction protrudes outward at the meshing position, and an error in the tooth crossing angle on the meshing surface of the rack bar 1 and the pinion shaft 100. To achieve good tooth contact.

また、通常のクラウニング形状の歯であれば、軸方向根元部１０１の歯厚よりも軸方向略中央部１０３の歯厚が大きくなるため、軸方向先端部１０２から金型を挿入して歯部１１０を形成することは不可能であるが、本実施例では歯部１１０の歯厚は軸方向根元部１０１から歯筋方向に沿って軸方向先端部１０２に向かって漸減する。そのため、未加工のピニオンシャフト１００の先端から金型を挿入し、この金型を用いた鍛造により歯部１１０を形成することが可能となる。   Further, in the case of a tooth having a normal crowning shape, the tooth thickness of the substantially central portion 103 in the axial direction is larger than the tooth thickness of the axial base portion 101. In this embodiment, the tooth thickness of the tooth portion 110 gradually decreases from the axial root portion 101 toward the axial tip portion 102 along the tooth trace direction. Therefore, it is possible to insert a die from the tip of the unprocessed pinion shaft 100 and form the tooth portion 110 by forging using this die.

なお、本実施例では歯部１１０の歯厚が軸方向根元部１０１から歯筋方向に沿って軸方向先端部１０２に向かって漸減しているが、歯部１１０と軸部１１０ａを別体に形成し、歯部１１０を軸部１００ａに対し本実施例とは逆向きに取り付け、歯部１１０の歯厚が軸方向根元部１０１から歯筋方向に沿って軸方向先端部１０２に向かって漸増するように形成してもよい。   In the present embodiment, the tooth thickness of the tooth portion 110 gradually decreases from the axial root portion 101 along the tooth trace direction toward the axial tip portion 102, but the tooth portion 110 and the shaft portion 110a are separated. The tooth portion 110 is attached to the shaft portion 100a in the opposite direction to the present embodiment, and the tooth thickness of the tooth portion 110 gradually increases from the axial root portion 101 toward the axial tip portion 102 along the tooth trace direction. You may form so that it may do.

［実施例１の効果］
（１）（６）ピニオンシャフト１００は、
歯部１１０の直角断面における歯厚は、歯元１１２から歯先１１３に向かって漸減し、
歯先１１３の歯厚は、軸方向先端部１０２に向かって漸減し、
噛み合い位置である軸方向略中央部１０３における歯厚Ｃは、ピニオンシャフト１００の軸方向根元部１０１および軸方向先端部１０２における歯厚Ａよりも厚いこととした。 [Effect of Example 1]
(1) (6) The pinion shaft 100 is
The tooth thickness in the right-angle cross section of the tooth portion 110 gradually decreases from the tooth root 112 toward the tooth tip 113,
The tooth thickness of the tooth tip 113 gradually decreases toward the axial tip 102,
The tooth thickness C at the axially central portion 103 that is the meshing position is thicker than the tooth thickness A at the axial root portion 101 and the axial tip portion 102 of the pinion shaft 100.

これにより、鍛造によってもクラウニング形状の歯面と同様の機能を持つ歯面を形成可能なピニオンシャフトおよびパワーステアリング装置を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide a pinion shaft and a power steering device that can form a tooth surface having the same function as a crowned tooth surface even by forging.

（２）（７）ピニオンシャフト１００の歯面１１１は、外側に凸の円弧状曲面であって、
噛み合い位置における歯面１１１は、ピニオンシャフト１００の軸方向根元部１０１および軸方向先端部１０２における歯面１１１よりも外側に凸であることとした。 (2) (7) The tooth surface 111 of the pinion shaft 100 is an arcuate curved surface convex outwardly,
The tooth surface 111 at the meshing position is convex outward from the tooth surface 111 at the axial root portion 101 and the axial tip portion 102 of the pinion shaft 100.

これにより、軸方向先端部１０２に向かって歯厚が漸減するものであっても、クラウニング形状の歯と同様に噛み合い面における歯の交差角度の誤差を吸収して良好な歯当たりを得ることができる。   As a result, even if the tooth thickness gradually decreases toward the axial front end portion 102, it is possible to obtain a good tooth contact by absorbing the error of the tooth crossing angle on the meshing surface in the same manner as the crowned tooth. it can.

（４）（９）ピニオンシャフト１００の歯面１１１は、インボリュート曲線であることとした。これにより、ラックバー１の歯１１が台形であっても、滑らかな噛み合いを実現することができる。   (4) (9) The tooth surface 111 of the pinion shaft 100 is an involute curve. Thereby, even if the teeth 11 of the rack bar 1 are trapezoidal, smooth meshing can be realized.

（５）（１０）ピニオンシャフト１００は、軸部１００ａと有効歯部１００ｂとから形成され、
軸部１００ａと有効歯部１００ｂとの間に、凹状の曲面である切り上がり部１００ｃが形成されることとした。 (5) (10) The pinion shaft 100 is formed of a shaft portion 100a and an effective tooth portion 100b.
A raised portion 100c that is a concave curved surface is formed between the shaft portion 100a and the effective tooth portion 100b.

鍛造によって歯部１１０を形成する場合、ピニオンシャフト１００の軸方向先端部１０２をカップ形状の金型に圧入することで歯部１１０を形成するが、金型の内部に完全に圧入される部分は高精度な歯部１１０が得られるが、金型の隅の部分（歯部１１０が形成される部分と形成されない部分との間）では歯部１１０の精度が不十分となる。
したがって金型の隅に相当する部分に凹状の曲面である切り上がり部１００ｃを設け、歯部１１０と区別することで、高精度な歯部１１０において確実にラックバー１の歯１１と噛み合わせることで、ラックバー１とピニオンシャフト１００との噛み合いを確保することができる。 When the tooth part 110 is formed by forging, the tooth part 110 is formed by press-fitting the axial tip 102 of the pinion shaft 100 into a cup-shaped mold, but the part that is completely press-fitted into the mold is Although the highly accurate tooth part 110 is obtained, the precision of the tooth part 110 becomes insufficient at the corner part of the mold (between the part where the tooth part 110 is formed and the part where the tooth part 110 is not formed).
Therefore, by providing a rounded-up portion 100c that is a concave curved surface in a portion corresponding to the corner of the mold and distinguishing from the tooth portion 110, the tooth portion 110 of the rack bar 1 can be surely engaged with the tooth portion 110 with high accuracy. Thus, the meshing between the rack bar 1 and the pinion shaft 100 can be ensured.

（１１）金型に軸部材を挿入し、鍛造によってピニオンシャフト１００の歯部１１０を形成することとした。これにより、上記（１）と同様の効果を得ることができる。   (11) The shaft member is inserted into the mold, and the tooth portion 110 of the pinion shaft 100 is formed by forging. Thereby, the effect similar to said (1) can be acquired.

実施例２につき説明する。基本構成は実施例１と同様である。実施例１では歯先１１３で形成される歯先円直径は一定であったが、実施例２では軸方向先端部１０２に向かうほど歯部１１０の歯先円直径を漸減させる点で異なる。   Example 2 will be described. The basic configuration is the same as that of the first embodiment. In the first embodiment, the diameter of the tip circle formed by the tip 113 is constant, but in the second embodiment, the diameter of the tip circle of the tooth portion 110 is gradually reduced toward the tip portion 102 in the axial direction.

図７は実施例２のハウジング３０におけるピニオンシャフト１００の軸方向部分断面図である。また、図８は実施例２におけるピニオンシャフト１００の歯部１１０の模式図、図９は歯部１１０の拡大斜視図である。なお、図８、図９では歯先円直径が一定の実施例１における歯部１１０を一点鎖線で示し、図９ではξ軸方向で歯先１１３の厚さが一定の比較例における歯を破線で示す。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view in the axial direction of the pinion shaft 100 in the housing 30 of the second embodiment. FIG. 8 is a schematic diagram of the tooth portion 110 of the pinion shaft 100 according to the second embodiment, and FIG. 9 is an enlarged perspective view of the tooth portion 110. 8 and 9, the tooth portion 110 in the first embodiment having a constant tooth tip circle diameter is indicated by a one-dot chain line, and in FIG. 9, the tooth in the comparative example in which the thickness of the tooth tip 113 is constant in the ξ axis direction is indicated by a broken line. It shows with.

実施例１と同様、噛み合い中心線における歯厚は軸方向略中央部１０３に向かって漸増し、軸方向根元部１０１および先端部１０２ではＡ、軸方向略中央部１０３ではＣである（Ｃ＞Ａ）。これにより鍛造によってもクラウニング形状の歯面と同様の機能を持つ歯面を形成可能なピニオンシャフト１００を形成する。   As in Example 1, the tooth thickness at the meshing center line gradually increases toward the axially central portion 103, and is A at the axial root portion 101 and the tip portion 102, and C at the axially central portion 103 (C>). A). Thus, the pinion shaft 100 capable of forming a tooth surface having the same function as that of the crowned tooth surface by forging is formed.

歯先円直径は軸方向根元部１０１から軸方向先端部１０２に向かって漸減し、軸方向略中央部１０３に向かうにつれて歯元１１２側に傾斜してξ軸正方向側ほど歯丈は短くなる。また、実施例２においては軸方向根元部１０１における歯丈は実施例１および比較例よりもｈ高く、軸方向先端部１０２における歯丈は実施例１および比較例よりもｈ'低く設けられる。   The diameter of the tooth tip circle gradually decreases from the axial base 101 toward the axial tip 102, and inclines toward the tooth 112 as it approaches the substantially central portion 103 in the axial direction, and the tooth height decreases toward the ξ axial positive side. . In Example 2, the tooth height at the axial base 101 is higher by h than Example 1 and the comparative example, and the tooth height at the axial tip 102 is lower by h ′ than in Example 1 and Comparative Example.

また、実施例１と同様にラックバー１との噛み合い中心線は太線で示され、この噛み合い中心線はピニオンシャフト１００の軸方向略中央部１０３に向かうにつれて歯元１１２側に傾斜するとともに、歯元１１２側を凸として湾曲する。   As in the first embodiment, the meshing center line with the rack bar 1 is indicated by a thick line, and the meshing center line is inclined toward the tooth root 112 side toward the substantially central portion 103 in the axial direction of the pinion shaft 100, and the teeth The original 112 side is curved with a convex shape.

ここで、実施例２では歯先１１３も軸方向略中央部１０３に向かうにつれて歯元１１２側に傾斜しており、歯先１１３と噛み合い中心線は等間隔をもって設けられている。したがって、歯先１１３と噛み合い中心線との距離はξ軸方向に沿って一定の値Ｂをとり、軸方向略中央部１０３においても、歯先１１３と噛み合い中心線との距離は軸方向根元部１０１および軸方向先端部１０２と同様にＢとなる。   Here, in Example 2, the tooth tip 113 is also inclined toward the tooth root 112 side toward the substantially central portion 103 in the axial direction, and the tooth tip 113 and the meshing center line are provided at equal intervals. Accordingly, the distance between the tooth tip 113 and the meshing center line takes a constant value B along the ξ axis direction, and the distance between the tooth tip 113 and the meshing center line is also the axial base portion even in the axially central portion 103. Similar to 101 and the axial front end 102, B is obtained.

このため、歯部１１０とラックバー１の歯１１との噛み合い深さが一定の値Ｂとなる。実施例２では軸方向先端部１０２の歯丈が実施例１と比べｈ'だけ短くなるが、噛み合い深さが一定値Ｂであるため噛み合い位置が歯元１１２方向へ遷移し、軸方向略中央部１０３における歯厚が確保される。   For this reason, the meshing depth between the teeth 110 and the teeth 11 of the rack bar 1 is a constant value B. In the second embodiment, the tooth height of the axial tip 102 is shorter by h ′ than in the first embodiment. However, since the meshing depth is a constant value B, the meshing position transitions to the tooth root 112 direction, and the axial center is approximately the center. The tooth thickness at the portion 103 is ensured.

［実施例２の効果］
（３）（８）ピニオンシャフト１００の歯先円直径は、軸方向先端部１０２に向かって漸減することとした。これにより、実施例１の効果に加え、噛み合い深さが一定値Ｂであるため噛み合い位置が歯元１１２方向へ遷移させ、軸方向略中央部１０３における歯厚を確保することができる。 [Effect of Example 2]
(3) (8) The diameter of the tip circle of the pinion shaft 100 is gradually reduced toward the axial tip portion 102. Thereby, in addition to the effect of Example 1, since a meshing depth is the constant value B, a meshing position can be changed to the direction of the tooth root 112, and the tooth thickness in the substantially axial center part 103 can be ensured.

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。 [Other embodiments]
The best mode for carrying out the present invention has been described based on the embodiments. However, the specific configuration of the present invention is not limited to each embodiment, and the scope of the invention is not deviated. Design changes and the like are included in the present invention.

本願ピニオンシャフトを適用した電動パワーステアリング装置のシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an electric power steering apparatus to which a pinion shaft of the present application is applied. パワーステアリング装置の正面図である。It is a front view of a power steering device. ハウジングにおけるラックバー付近のピニオンシャフト方向部分断面図である。It is a pinion shaft direction fragmentary sectional view near the rack bar in a housing. ピニオンシャフトの歯の模式図である。It is a schematic diagram of the teeth of a pinion shaft. 歯の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of a tooth. 歯の軸方向根元部、軸方向先端部、および軸方向略中央部の直角方向断面図である。It is a right-angle direction sectional view of an axial direction root part, an axial direction tip part, and an axial direction approximate center part of a tooth. 実施例２におけるピニオンシャフトの軸方向部分断面図である。6 is a partial cross-sectional view in the axial direction of a pinion shaft in Embodiment 2. FIG. 実実施例２におけるピニオンシャフトの歯の模式図である。It is a schematic diagram of the teeth of the pinion shaft in Example 2. 実施例２における歯の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the tooth in Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ラックバー
７ 転舵輪
１１ ラック歯
１００ ピニオンシャフト
１００ａ 軸部
１００ｂ 有効歯部
１００ｃ 切り上がり部
１０１ 軸方向根元部
１０２ 軸方向先端部
１１０ 歯部
１１１ 歯面
１１２ 歯元
１１３ 歯先
Ｍ モータ
ＳＳ ステアリングシャフト
ＳＷ ステアリングホイール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rack bar 7 Steering wheel 11 Rack tooth | gear 100 Pinion shaft 100a Shaft part 100b Effective tooth part 100c Round-up part 101 Axial root part 102 Axial front-end | tip part 110 Tooth part 111 Tooth surface 112 Tooth root 113 Tooth tip M Motor SS Steering shaft SW Steering wheel

Claims (11)

運転者の操舵操作により回転するステアリングホイールおよびステアリングシャフトと、
転舵輪に接続され、ラック歯を有するラックバーと、
前記ステアリングシャフトに接続されるピニオンシャフトと、
前記ステアリングシャフトまたは前記ピニオンシャフトに操舵アシスト力を付与するモータと
を有するパワーステアリング装置において、
前記ピニオンシャフトは、
歯の直角断面における歯厚は、歯元から歯先に向かって漸減し、
前記歯先の歯厚は、歯筋方向に沿って漸減または漸増し、
噛み合い位置における前記歯厚は、前記ピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯厚よりも厚いこと
を特徴とするパワーステアリング装置。 A steering wheel and a steering shaft that are rotated by the steering operation of the driver;
A rack bar connected to the steered wheels and having rack teeth;
A pinion shaft connected to the steering shaft;
A power steering device having a motor for applying a steering assist force to the steering shaft or the pinion shaft;
The pinion shaft is
The tooth thickness in the right cross section of the tooth gradually decreases from the root to the tip,
The tooth thickness of the tooth tip gradually decreases or gradually increases along the tooth trace direction,
The tooth thickness at the meshing position is thicker than the tooth thickness at the axial base and axial tip of the pinion shaft. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、
前記ピニオンシャフトの歯面は、外側に凸の円弧状曲面であって、
前記噛み合い位置における前記歯面は、前記ピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯面よりも外側に凸であること
を特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to claim 1, wherein
The tooth surface of the pinion shaft is an outwardly convex arcuate curved surface,
The power steering device according to claim 1, wherein the tooth surface at the meshing position is convex outward from the tooth surface at the axial root portion and the axial tip portion of the pinion shaft. 請求項１または請求項２に記載のパワーステアリング装置において、
前記ピニオンシャフトの歯先円直径は、前記歯筋方向に沿って漸減または漸増すること
を特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to claim 1 or 2,
The diameter of a tip circle of the pinion shaft gradually decreases or gradually increases along the tooth trace direction. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ピニオンシャフトの歯面は、インボリュート曲線であること
を特徴とするパワーステアリング装置。 The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The tooth surface of the pinion shaft is an involute curve. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のパワーステアリング装置において、
前記ピニオンシャフトは、軸部と有効歯部とから形成され、
前記軸部と前記有効歯部との間に、凹状の曲面である切り上がり部が形成されること
を特徴とするパワーステアリング装置。 In the power steering device according to any one of claims 1 to 4,
The pinion shaft is formed of a shaft portion and an effective tooth portion,
A power steering device, wherein a rounded-up portion that is a concave curved surface is formed between the shaft portion and the effective tooth portion. ピニオンシャフトであって、
歯の直角断面における歯厚は、歯元から歯先に向かって漸減し、
前記歯先の歯厚は、前記ピニオンシャフトの歯筋方向に沿って漸減または漸増し、
噛み合い位置における前記歯厚は、このピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯厚よりも厚いこと
を特徴とするピニオンシャフト。 A pinion shaft,
The tooth thickness in the right cross section of the tooth gradually decreases from the root to the tip,
The tooth thickness of the tooth tip gradually decreases or gradually increases along the tooth trace direction of the pinion shaft,
The pinion shaft is characterized in that the tooth thickness at the meshing position is thicker than the tooth thickness at the axial root portion and the axial tip portion of the pinion shaft. 請求項６に記載のピニオンシャフトにおいて、
歯面は、外側に凸の円弧状曲面であって、
前記噛み合い位置における前記歯面は、前記ピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯面よりも外側に凸であること
を特徴とするピニオンシャフト。 The pinion shaft according to claim 6,
The tooth surface is an outwardly convex arcuate curved surface,
The pinion shaft according to claim 1, wherein the tooth surface at the meshing position is convex outward from the tooth surface at the axial root portion and the axial tip portion of the pinion shaft. 請求項６または請求項７に記載のピニオンシャフトにおいて、
歯先円直径は、前記軸方向先端部に向かって漸減すること
を特徴とするピニオンシャフト。 The pinion shaft according to claim 6 or 7,
The pinion shaft is characterized in that a tip circle diameter gradually decreases toward the tip in the axial direction. 請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のピニオンシャフトにおいて、
前記歯面は、インボリュート曲線であること
を特徴とするピニオンシャフト。 The pinion shaft according to any one of claims 6 to 8,
The tooth surface is an involute curve. 請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載のピニオンシャフトは、
軸部と有効歯部とから形成され、
前記軸部と前記有効歯部との間に、凹状の曲面である切り上がり部が形成されること
を特徴とするピニオンシャフト。 The pinion shaft according to any one of claims 6 to 9,
Formed from a shaft and an effective tooth,
A pinion shaft having a concave curved surface formed between the shaft portion and the effective tooth portion. ラックと噛み合うピニオンシャフトの製造方法であって、
金型に軸部材を挿入し、鍛造によって前記ピニオンシャフトの歯を形成し、
前記歯の直角断面における歯厚は、歯元から歯先に向かって漸減し、
前記歯先の歯厚は、前記ピニオンシャフトの歯筋方向に沿って漸減または漸増し、
噛み合い位置における前記歯厚は、前記ピニオンシャフトの軸方向根元部および軸方向先端部における歯厚よりも厚いこと
を特徴とするピニオンシャフトの製造方法。 A method of manufacturing a pinion shaft that meshes with a rack,
Insert the shaft member into the mold, form the teeth of the pinion shaft by forging,
The tooth thickness in the right-angle cross section of the tooth gradually decreases from the root to the tip,
The tooth thickness of the tooth tip gradually decreases or gradually increases along the tooth trace direction of the pinion shaft,
The method of manufacturing a pinion shaft, wherein the tooth thickness at the meshing position is thicker than the tooth thickness at the axial root portion and the axial tip portion of the pinion shaft.
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