JP6304458B2 - ラック軸及びその製造方法 - Google Patents
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Description
尚、本明細書及び特許請求の範囲で、ラック歯の軸方向所定位置とは、ラック歯の軸方向に関する1点のみを指すのではなく、ある程度の幅を持った範囲(区間)を指す。
これに対して、第2発明のラック軸の製造方法の場合には、前記ラック歯を鍛造加工(熱間鍛造、温間鍛造、又は冷間鍛造)により形成し、熱処理(例えば焼入れ処理、及び焼戻し処理)を施した後、必要に応じて、軸の曲げ修正加工を施し、次いで、該ラック歯のうち前記比ストロークが一定となる軸方向中央部及び軸方向両端部(のうち歯面又は歯面及び歯底)にのみ仕上加工(例えば研削加工)を施す。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で、ラック歯の軸方向中央部とは、軸方向中央に存在する1点のみを指すのではなく、軸方向中央とその近傍(付近)を含む幅を持った範囲を指す。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で、ラック軸に関して背面とは、ピニオン軸と対向する面を前面としたときの反対側の面をいう。
尚、この様な構成を有するラック軸とピニオン軸とにより構成されるラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットが、バリアブルギヤレシオ構造のステアリングギヤユニットと呼ばれる。
又、本発明のラック軸の製造方法を実施する場合には、例えば、前記比ストロークが前記ラック歯の軸方向全長に亙り一定となる、ラック軸を製造対象とする事ができる。
尚、この様な構成を有するラック軸とピニオン軸とにより構成されるラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットが、コンスタントギヤレシオ(CGR)構造のステアリングギヤユニットと呼ばれる。
或いは、第4発明のラック軸の様に、少なくとも表層部に熱処理硬化層が形成された前記ラック歯のうち、前記比ストロークが一定となる軸方向中央部及び軸方向両端部のみに仕上加工部を設けている。別な表現によれば、鍛造加工後、熱処理が施された前記ラック歯のうち、前記比ストロークが一定となる軸方向中央部及び軸方向両端部のみに仕上加工が施されている。
或いは、前記比ストロークを、前記ラック歯の軸方向全長に亙り一定とする事ができる。
即ち、本発明の場合には、鍛造加工によりラック歯を形成し、熱処理を施した後、ラック歯のうち比ストロークが一定となる軸方向中央部のみに仕上加工を施す、又は、軸方向中央部及び軸方向両端部のみに仕上加工を施している。
この為、鍛造加工後のラック歯の精度を低く設定したり、熱処理後の精度を低く設定(例えば曲がり許容値を大きく設定)した場合にも、仕上加工が施された軸方向中央部に関しては、ステアリングギヤユニットの作動を滑らかにする事ができ、車両直進状態で頻繁に行われる操舵操作に対して滑らかなフィーリング性を実現する事が可能になる。
この様に、本発明の場合には、比ストロークが一定となるラック歯の軸方向中央部のみに仕上加工を施すか、又は、軸方向中央部及び軸方向両端部のみに仕上加工を施す為、仕上加工範囲を少なく抑えつつ、運転者にとって特に重要な直進状態でのフィーリング性を滑らかにする事が可能になる。
又、仕上加工範囲を少なく抑えられると共に、鍛造加工に使用する鍛造型の修正等を繰り返し行ったり、鍛造型の精度を必要以上に高く維持しなくても済む為、開発コストや製造コストを抑える事もできる。
この結果、本発明によれば、ラック歯に関して滑らかなフィーリング性を実現する上で必要十分な精度を確保できるラック軸を、低コストで得る事ができる。
本発明の第1実施形態に就いて、図1〜7を参照しつつ説明する。本実施形態のステアリングギヤユニット5aは、バリアブルギヤレシオ構造のラックアンドピニオン式ステアリングギヤユニットであり、ハウジング11と、ピニオン軸8aと、ラック軸9aと、押圧手段12とを備えている。
本実施形態のラック軸9aは、例えば図6に示す様な工程順に製造する。
先ず、ステップ1(S1)で、素材となる、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属材製で、断面形状が円形のコイル材又はバー材(棒状部材)を用意する。
即ち、本実施形態の場合には、冷間鍛造加工によりラック歯10aを形成し、熱処理を施した後、ラック歯10aのうち比ストロークが一定となる軸方向中央部(センタ側不変ギヤ部17)のみに仕上加工を施している。この為、鍛造加工後のラック歯10aの精度を低く設定したり、熱処理後の精度を低く設定(例えば曲がり許容値を大きく設定)した場合にも、仕上加工が施された軸方向中央部(センタ側不変ギヤ部17)に関しては、ステアリングギヤユニット5aの作動を滑らかにする事ができ、車両直進状態で頻繁に行われる操舵操作に対して滑らかなフィーリング性を実現する事が可能になる。
本発明の第2実施形態に就いて、図8を参照しつつ説明する。本実施形態の場合には、ラック軸9bの前面の軸方向一部分に形成したラック歯10aのうち、軸方向中央部に設けたセンタ側不変ギヤ部17(の歯面、図8の斜格子模様部分)だけでなく、軸方向両端部に設けたエンド側不変ギヤ部18、18(の歯面)に対しても、研削加工等の仕上加工を施し、当該部分(図8の斜線模様部分)に仕上加工部を設けている点が、第1実施形態の場合と異なる。
仕上加工以外のラック軸9bの製造方法を含め、その他の構成及び作用効果に就いては、第1実施形態の場合と同様である。
本発明の第3実施形態に就いて、図9〜11を参照しつつ説明する。本実施形態の場合には、ラック軸9cの背面のうち、仕上加工が施されたセンタ側不変ギヤ部17と軸方向に関して整合する部分に、グリース保持用の凹溝32を設けた点が、第1実施形態の場合と異なる。
鍛造加工以外のラック軸9cの製造方法を含め、その他の構成及び作用効果に就いては、第1実施形態の場合と同様である。
なお、凹溝32の形成範囲は、センタ側不変ギヤ部17と軸方向に関して整合する部分を少なくとも含んでいればよい。即ち、凹溝32の形成範囲は、センタ側不変ギヤ部17よりも軸方向に関して長くしてもよい。
本発明の第4実施形態に就いて、図12を参照しつつ説明する。本実施形態の場合には、ラック軸9dの前面の軸方向一部分に形成するラック歯10bの諸元が、第1〜3実施形態の場合とは異なっている。即ち、本実施形態のステアリングギヤユニット5bの場合、ピニオン軸8a(図1、2参照)の1回転当たりのラック軸9dの軸方向移動量に相当する比ストローク(ラック軸移動量/ピニオン1回転)を、ピニオン軸8aの回転角度に応じて変化させず、一定としている。この為、本実施形態の場合には、ラック歯10bの諸元(歯同士のピッチ、歯の形状、歯筋の傾斜角等)を、軸方向位置に応じて変化させずに一定としており、ラック歯10bの軸方向全長に亙る範囲で、比ストロークが一定となる様にしている。
ラック軸9dの製造方法を含め、その他の構成及び作用効果に就いては、第1実施形態の場合と同様である。
本発明の第5実施形態に就いて、図13を参照しつつ説明する。本実施形態の場合には、第4実施形態の場合と同様に、ラック歯10bの諸元を、軸方向位置に応じて変化させずに一定とし、ラック歯10bの軸方向全長に亙る範囲で、比ストロークを一定としたラック軸9eに関して、軸方向中央部(の歯面、図13の斜格子模様部分)だけでなく、軸方向両端部(の歯面)に対しても、研削加工等の仕上加工を施し、当該部分(図13の斜線模様部分)に仕上加工部を設けている。
その他の構成及び作用効果に就いては、第1、第2、及び、第4実施形態の場合と同様である。
本発明の第6実施形態に就いて、図14を参照しつつ説明する。本実施形態の場合には、第4実施形態の場合と同様に、ラック歯10bの諸元を、軸方向位置に応じて変化させずに一定とし、ラック歯10bの軸方向全長に亙る範囲で、比ストロークを一定としたラック軸9fに関して、該ラック軸9fの背面のうち、仕上加工が施された軸方向中央部と軸方向に関して整合する部分に、1対の斜格子状凹溝部33、33から成る、グリース保持用の凹溝32を設けている。
その他の構成及び作用効果に就いては、第1、第3、及び、第4実施形態の場合と同様である。
例えば、図15Aに示すように、ストローク中央付近(ステアリングセンタ側)で、比ストロークを高い値で一定に設定すると共に、ストローク両端部(ステアリングエンド側)で、比ストロークを低い値で一定に設定し、これらストローク中央付近とストローク端部との間部分で、比ストロークを変化させる様に設定してもよい。
また、図15Bに示すように、ストローク中央付近で、比ストロークを低い値で一定に設定すると共に、ストローク両端部まで高い比ストロークとなるように変化させてもよい。この場合、図15Bに示すように、ストローク両端部では、比ストロークが一定に設定される部分がない。なお、図示しないが、ストローク両端部に、比ストロークが一定の部分を短く設定してもよい。
この場合にも、図15Aや図15Bに示す比ストロークに応じて、ラック歯10aの諸元(歯同士のピッチ、歯の形状、歯筋の傾斜角等)を、軸方向位置で変化させればよい。
2 ステアリングシャフト
3 自在継手
4 中間シャフト
5、5a ステアリングギヤユニット
6 入力軸
7 タイロッド
8、8a ピニオン軸
9、9a〜9f ラック軸
10、10a、10b ラック歯
11 ハウジング
12 押圧手段
13a〜13c 第一〜第三収容体
14 ピニオン歯
15a、15b 転がり軸受
16 熱処理硬化層
17 センタ側不変ギヤ部
18 エンド側不変ギヤ部
19 可変ギヤ部
20 第一中間素材
21 受型
22 凹溝部
23 押圧パンチ
24 第二中間素材
25 ダイス
26 保持孔
27 底部
28 内側面
29 ガイド傾斜面部
30 歯成形用パンチ
31 平坦面部
32 凹溝
33 斜格子状凹溝部
34、34a、34b 周方向凹溝部
35、35a、35b 軸方向凹溝部
Claims (10)
- 軸方向一部分にラック歯が設けられており、該ラック歯に噛合するピニオン歯を有するピニオン軸の1回転当たりのラック軸の移動量に相当する比ストロークが、少なくとも前記ラック歯の軸方向所定位置にて一定となる、ラック軸の製造方法であって、
前記ラック歯を鍛造加工により形成し、熱処理を施した後、該ラック歯のうち前記比ストロークが一定となる軸方向中央部にのみ仕上加工を施す事を特徴とするラック軸の製造方法。 - 軸方向一部分にラック歯が設けられており、該ラック歯に噛合するピニオン歯を有するピニオン軸の1回転当たりのラック軸の移動量に相当する比ストロークが、少なくとも前記ラック歯の軸方向所定位置にて一定となる、ラック軸の製造方法であって、
前記ラック歯を鍛造加工により形成し、熱処理を施した後、該ラック歯のうち前記比ストロークが一定となる軸方向中央部及び軸方向両端部にのみ仕上加工を施す事を特徴とするラック軸の製造方法。 - 前記ラック歯を形成するのと同時に、前記ラック軸の背面のうち、前記仕上加工を施す部分と軸方向に関して整合する部分に、グリース保持用の凹溝を鍛造加工により形成する、請求項1又は2に記載したラック軸の製造方法。
- 前記ラック歯に、前記比ストロークが変化する可変ギヤ部が設けられている、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載したラック軸の製造方法。
- 前記比ストロークが、前記ラック歯の軸方向全長に亙り一定である、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載したラック軸の製造方法。
- 軸方向一部分に鍛造加工部位であるラック歯が設けられており、該ラック歯に噛合するピニオン歯を有するピニオン軸の1回転当たりのラック軸の移動量に相当する比ストロークが、少なくとも前記ラック歯の軸方向所定位置にて一定となる、ラック軸であって、
少なくとも表層部に熱処理硬化層が形成された前記ラック歯のうち、前記比ストロークが一定となる軸方向中央部のみに仕上加工部が設けられている事を特徴とするラック軸。 - 軸方向一部分に鍛造加工部位であるラック歯が設けられており、該ラック歯に噛合するピニオン歯を有するピニオン軸の1回転当たりのラック軸の移動量に相当する比ストロークが、少なくとも前記ラック歯の軸方向所定位置にて一定となる、ラック軸であって、
少なくとも表層部に熱処理硬化層が形成された前記ラック歯のうち、前記比ストロークが一定となる軸方向中央部及び軸方向両端部のみに仕上加工部が設けられている事を特徴とするラック軸。 - 前記ラック軸の背面のうち、前記ラック歯に設けられた前記仕上加工部と軸方向に関して整合する部分に、グリース保持用の凹溝が形成されている、請求項6又は7に記載したラック軸。
- 前記ラック歯に、前記比ストロークが変化する可変ギヤ部が設けられている、請求項6〜8のうちの何れか1項に記載したラック軸。
- 前記比ストロークが、前記ラック歯の軸方向全長に亙り一定である、請求項6〜8のうちの何れか1項に記載したラック軸。
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