JP6202109B2 - ステアリング用ラック、操舵装置、自動車、及び、ステアリング用ラックの製造方法、操舵装置の製造方法、自動車の製造方法 - Google Patents
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Description
(1) 自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合するステアリング用ラックにおいて、
前記ステアリング用ラックは、軸方向に延びる断面円形のロッド部と、前記ロッド部の軸方向一部の径方向片側面に形成されて前記ピニオンと噛合する複数のラック歯と、を備え、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
前記ダミー歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面と、前記径方向外側面と、の一対の接続部は、R形状であり、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ダミー歯がn個ずつ形成され(nは自然数)、
前記ラック歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
複数の前記ラック歯のうち軸方向両端に位置する前記ラック歯における、前記ダミー歯と隣り合う前記軸方向外側面の傾斜角度をθ1とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向内側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ2、θ4、・・・、θ2nとし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向外側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ3、θ5、・・・、θ2n+1とすると、
θ1<θ2≦θ3<θ4≦θ5<・・・<θ2n≦θ2n+1である
ステアリング用ラック。
(2) 軸方向両端に位置する前記ラック歯の歯丈をH1とし、
複数の前記ダミー歯の歯丈を、1〜n番目の前記ダミー歯から順にH3、H5、・・・、H2n+1とすると、
H1>H3>H5>・・・>H2n+1である
ことを特徴とする(1)に記載のステアリング用ラック。
(3) 軸方向両端に位置する前記ラック歯の歯丈H1の半分の値をL1とし、
1〜n番目の前記ダミー歯の歯丈H3、H5、・・・、H2n+1の半分の値をL3、L5、・・・、L2n+1としたとき、
L2=H1−L3、L4=H3−L5、・・・、L2n=H2n−1−L2n+1とし、
軸方向両端に位置する前記ラック歯の径方向外側端部から径方向内側にL1の位置で、前記ラック歯の前記軸方向外側面に、軸方向外側に向けて生じる力をf1とし、
軸方向両端に位置する前記ラック歯の径方向外側端部から径方向内側にL2の位置で、1番目の前記ダミー歯の前記軸方向内側面に、軸方向内側に向けて生じる力をf2とし、
n−1番目の前記ダミー歯の径方向外側端部から径方向内側にL2n−1の位置で、n−1番目の前記ダミー歯の前記軸方向外側面に、軸方向外側に向けて生じる力をf2n−1とし、
n−1番目の前記ダミー歯の径方向外側端部から径方向内側にL2nの位置で、n番目の前記ダミー歯の前記軸方向内側面に、軸方向内側に向けて生じる力をf2nとすると、
L1×f1=L2×f2、L3×f3=L4×f4、・・・、L2n−1×f2n−1=L2n×f2nである
ことを特徴とする(2)に記載のステアリング用ラック。
(4) 自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合するステアリング用ラックにおいて、
前記ステアリング用ラックは、軸方向に延びる断面円形のロッド部と、前記ロッド部の軸方向一部の径方向片側面に形成されて前記ピニオンと噛合する複数のラック歯と、を備え、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
少なくとも一つの前記ダミー歯の径方向外側面には、少なくとも一つの溝部が形成されるステアリング用ラック。
(5) 前記ダミー歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面と、前記径方向外側面と、の一対の接続部は、R形状である(4)に記載のステアリング用ラック。
(6) 前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ダミー歯がn個ずつ形成され(nは自然数)、
前記ラック歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
複数の前記ラック歯のうち軸方向両端に位置する前記ラック歯における、前記ダミー歯と隣り合う前記軸方向外側面の傾斜角度をθ 1 とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向内側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 2 、θ 4 、・・・、θ 2n とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向外側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 3 、θ 5 、・・・、θ 2n+1 とすると、
θ 1 <θ 2 ≦θ 3 <θ 4 ≦θ 5 <・・・<θ 2n ≦θ 2n+1 である(5)に記載のステアリング用ラック。
(7) 前記溝部は、歯丈が等しい複数の前記ダミー歯に、合計3個以上形成される
ことを特徴とする(4)〜(6)の何れか1項に記載のステアリング用ラック。
(8) ラック状であるラック歯加工用凹凸を設けた歯成形用パンチを、軸方向に延びる金属材製のロッド部の軸方向一部の径方向片側面に押し付ける事により、前記径方向片側面を塑性変形させて前記径方向片側面に複数のラック歯を形成するステアリング用ラックの製造方法において、
前記複数のラック歯は、自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合し、
前記歯成形用パンチは、前記ラック歯加工用凹凸の軸方向両側に隣接する部分に、前記ラック歯加工用凹凸よりも歯丈が小さいダミー歯加工用凹凸を有し、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
前記ラック歯の成形過程において、前記歯成形用パンチの軸方向両端部に位置する歯の軸方向外側面が、前記ロッド部の軸方向内側面に当接し、
前記ダミー歯加工用凹凸は、少なくとも一つの突起部を有し、
前記突起部により、少なくとも一つの前記ダミー歯の径方向外側面には、少なくとも一つの溝部が形成される
ステアリング用ラックの製造方法。
(9) (1)〜(7)の何れか1項に記載のステアリング用ラックを備える操舵装置。
(10) (1)〜(7)の何れか1項に記載のステアリング用ラックを備える自動車。
(11) (8)に記載のステアリング用ラックの製造方法を含む操舵装置の製造方法。
(12) (8)に記載のステアリング用ラックの製造方法を含む自動車の製造方法。
図1に示すように、本実施形態の歯成形用パンチ32は、上述のラック歯加工用凹凸40に加えて、当該ラック歯加工用凹凸40の軸方向両側に隣接する部分にダミー歯加工用凹凸41を有している(図中、軸方向一方側のダミー歯加工用凹凸41のみが示されている。)。ダミー歯加工用凹凸41の歯丈41Lは、ラック歯加工用凹凸40の歯丈40Lよりも小さく形成されている。
上述の実施形態では、ロッド部15の軸方向一部で且つ複数のラック歯16の軸方向両側に隣接する部分に、一つずつダミー歯42が形成される構成であったが(図1参照)、図5に示すように、ロッド部15の軸方向一部で且つ複数のラック歯16の軸方向両側に隣接する部分に、複数個ずつダミー歯42が形成される構成であっても構わない。
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤ
6 入力軸
7 タイロッド
8 ステアリングコラム
9 ギヤハウジング
10、10a 電動モータ
11、11a ステアリング用ラック
12 第二の入力軸
13 ハウジング
14 減速機
15 ロッド部
15a 軸方向内側面
16 ラック歯
16a 軸方向内側面
16b 軸方向外側面
16c 径方向外側面
16d 接続部
17 背面部分
18 円筒部
19 素材
20 受型
21 凹溝部
22 押圧パンチ
23 中間素材
24 部分円筒面部
25 平坦面部
26 曲面部
27 ダイス
28 保持孔
29 底部
30 内側面
31 ガイド傾斜面部
32 歯成形用パンチ
33 素ラック
34 逃げ平坦面部
35 サイジング用ダイス
36 サイジング用凹凸面部
37 押型
38 押し凹溝
39 歯
40 ラック歯加工用凹凸
40L 歯丈
41 ダミー歯加工用凹凸
41L 歯丈
42 ダミー歯
42L 歯丈
42a 軸方向内側面
42b 軸方向外側面
42c 径方向外側面
42d 接続部
43 溝部
A、B 領域
C 亀裂
R17、r18 曲率半径
Claims (12)
- 自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合するステアリング用ラックにおいて、
前記ステアリング用ラックは、軸方向に延びる断面円形のロッド部と、前記ロッド部の軸方向一部の径方向片側面に形成されて前記ピニオンと噛合する複数のラック歯と、を備え、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
前記ダミー歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面と、前記径方向外側面と、の一対の接続部は、R形状であり、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ダミー歯がn個ずつ形成され(nは自然数)、
前記ラック歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
複数の前記ラック歯のうち軸方向両端に位置する前記ラック歯における、前記ダミー歯と隣り合う前記軸方向外側面の傾斜角度をθ 1 とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向内側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 2 、θ 4 、・・・、θ 2n とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向外側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 3 、θ 5 、・・・、θ 2n+1 とすると、
θ 1 <θ 2 ≦θ 3 <θ 4 ≦θ 5 <・・・<θ 2n ≦θ 2n+1 である
ステアリング用ラック。 - 軸方向両端に位置する前記ラック歯の歯丈をH1とし、
複数の前記ダミー歯の歯丈を、1〜n番目の前記ダミー歯から順にH3、H5、・・・、H2n+1とすると、
H1>H3>H5>・・・>H2n+1である
請求項1に記載のステアリング用ラック。 - 軸方向両端に位置する前記ラック歯の歯丈H1の半分の値をL1とし、
1〜n番目の前記ダミー歯の歯丈H3、H5、・・・、H2n+1の半分の値をL3、L5、・・・、L2n+1としたとき、
L2=H1−L3、L4=H3−L5、・・・、L2n=H2n−1−L2n+1とし、
軸方向両端に位置する前記ラック歯の径方向外側端部から径方向内側にL1の位置で、前記ラック歯の前記軸方向外側面に、軸方向外側に向けて生じる力をf1とし、
軸方向両端に位置する前記ラック歯の径方向外側端部から径方向内側にL2の位置で、1番目の前記ダミー歯の前記軸方向内側面に、軸方向内側に向けて生じる力をf2とし、
n−1番目の前記ダミー歯の径方向外側端部から径方向内側にL2n−1の位置で、n−1番目の前記ダミー歯の前記軸方向外側面に、軸方向外側に向けて生じる力をf2n−1とし、
n−1番目の前記ダミー歯の径方向外側端部から径方向内側にL2nの位置で、n番目の前記ダミー歯の前記軸方向内側面に、軸方向内側に向けて生じる力をf2nとすると、
L1×f1=L2×f2、L3×f3=L4×f4、・・・、L2n−1×f2n−1=L2n×f2nである
請求項2に記載のステアリング用ラック。 - 自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合するステアリング用ラックにおいて、
前記ステアリング用ラックは、軸方向に延びる断面円形のロッド部と、前記ロッド部の軸方向一部の径方向片側面に形成されて前記ピニオンと噛合する複数のラック歯と、を備え、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
少なくとも一つの前記ダミー歯の径方向外側面には、少なくとも一つの溝部が形成されるステアリング用ラック。 - 前記ダミー歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面と、前記径方向外側面と、の一対の接続部は、R形状である
請求項4に記載のステアリング用ラック。 - 前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ダミー歯がn個ずつ形成され(nは自然数)、
前記ラック歯は、径方向外側に向かうにしたがって、軸方向において互いに近接する方向に傾斜する軸方向内側面及び軸方向外側面と、前記軸方向内側面及び前記軸方向外側面を接続する径方向外側面と、を有し、
複数の前記ラック歯のうち軸方向両端に位置する前記ラック歯における、前記ダミー歯と隣り合う前記軸方向外側面の傾斜角度をθ 1 とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向内側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 2 、θ 4 、・・・、θ 2n とし、
複数の前記ダミー歯の前記軸方向外側面の傾斜角度を、前記ラック歯に近い1〜n番目の前記ダミー歯から順にθ 3 、θ 5 、・・・、θ 2n+1 とすると、
θ 1 <θ 2 ≦θ 3 <θ 4 ≦θ 5 <・・・<θ 2n ≦θ 2n+1 である
請求項5に記載のステアリング用ラック。 - 前記溝部は、歯丈が等しい複数の前記ダミー歯に、合計3個以上形成される請求項4〜6の何れか1項に記載のステアリング用ラック。
- ラック状であるラック歯加工用凹凸を設けた歯成形用パンチを、軸方向に延びる金属材製のロッド部の軸方向一部の径方向片側面に押し付ける事により、前記径方向片側面を塑性変形させて前記径方向片側面に複数のラック歯を形成するステアリング用ラックの製造方法において、
前記複数のラック歯は、自動車用操舵装置を構成するステアリングギヤの入力軸により回転駆動されるピニオンと噛合し、
前記歯成形用パンチは、前記ラック歯加工用凹凸の軸方向両側に隣接する部分に、前記ラック歯加工用凹凸よりも歯丈が小さいダミー歯加工用凹凸を有し、
前記ロッド部の前記軸方向一部で、且つ複数の前記ラック歯の軸方向両側に隣接する部分には、前記ラック歯よりも歯丈が小さく、前記ピニオンと噛合しない少なくとも一つのダミー歯が形成され、
前記ラック歯の成形過程において、前記歯成形用パンチの軸方向両端部に位置する歯の軸方向外側面が、前記ロッド部の軸方向内側面に当接し、
前記ダミー歯加工用凹凸は、少なくとも一つの突起部を有し、
前記突起部により、少なくとも一つの前記ダミー歯の径方向外側面には、少なくとも一つの溝部が形成される
ステアリング用ラックの製造方法。 - 請求項1〜7の何れか1項に記載のステアリング用ラックを備える操舵装置。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のステアリング用ラックを備える自動車。
- 請求項8に記載のステアリング用ラックの製造方法を含む操舵装置の製造方法。
- 請求項8に記載のステアリング用ラックの製造方法を含む自動車の製造方法。
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