CN117836540A - 齿条轴及其制造方法、以及齿条齿轮式转向齿轮单元 - Google Patents

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CN117836540A CN202280057429.7A CN202280057429A CN117836540A CN 117836540 A CN117836540 A CN 117836540A CN 202280057429 A CN202280057429 A CN 202280057429A CN 117836540 A CN117836540 A CN 117836540A
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基蒂蓬·罗昂瓦希拉
黑川祥史
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Abstract

齿条部(21)在包含齿条齿(20)的径向外侧部分遍及整周地具有固化层(26)。固化层(26)中的存在于在径向上与齿条齿(20)相反的一侧的部分的深度(tb)比固化层(26)中存在于齿条齿(20)的齿宽方向上的两侧的部分的深度(ts)浅。

Description

齿条轴及其制造方法、以及齿条齿轮式转向齿轮单元
技术领域
本发明涉及构成齿条齿轮式转向齿轮单元的齿条轴。
背景技术
在汽车用的转向装置中，当驾驶员操作(旋转)方向盘时，方向盘的旋转经由转向轴、中间轴传递到转向齿轮单元的小齿轮轴。当通过小齿轮轴旋转而使转向齿轮单元的齿条轴在车辆的宽度方向上位移时，一对拉杆被推拉，从而对转向轮赋予转向角。
转向齿轮单元通过将在外周面具有小齿轮齿的小齿轮轴和在外周面的一部分具有与小齿轮齿啮合的齿条齿的齿条轴组合而构成。
近年来，对于齿条齿轮式转向齿轮单元，要求进一步实现轻量化和高输出化。在日本特开2020-169676号公报(专利文献1)中，记载了通过对具备齿条齿的部分实施高频淬火处理从而遍及整周地形成固化层的齿条轴。根据日本特开2020-169676号公报中记载的齿条轴，能够提高弯曲强度和齿条齿的强度(轴向强度)，并且抑制脆化。因此，能够使齿条轴轻量化和/或高输出化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-169676号公报
发明内容
发明所要解决的课题
日本特开2020-169676号公报中记载的齿条轴有可能导致制造成本增大。
在日本特开2020-169676号公报所记载的齿条轴中，固化层的深度(厚度)按存在于齿根的径向内侧的部分、存在于齿宽方向两侧的部分、存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分的顺序变深(变大)。在此，存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分由于表面积比存在于齿根的径向内侧的部分小，因此难以被冷却。因此，通过高频淬火处理来形成固化层的作业的效率低，可能导致齿条轴的制造成本增大。
本发明的目的在于提供一种能够在确保弯曲强度的同时抑制制造成本的齿条轴及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明人等对解决上述课题的方案进行了深入研究，结果得到如下见解：在使用状态(车辆的行驶中)下，在从拉杆向齿条轴中的齿条齿侧部分施加拉伸载荷而应力容易集中于齿条齿的比较严峻的载荷条件下，从拉杆施加于齿条轴中的存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分的载荷是压缩载荷。另外，得到如下见解：在使用状态下，为了确保齿条齿相对于从拉杆施加的拉伸载荷的强度，确保齿条轴中的存在于齿根的齿宽方向两侧的端部的径向内侧的部分的硬度是重要的。另外，已知金属材料的硬度高时杨氏模量降低，硬度低杨氏模量时提高。因此，得到如下见解：在使存在于在径向上与齿条齿相反的一侧(背面侧)的部分的固化层的深度比其他部分深的情况下，齿条轴中的背面侧部分的刚性变低，对齿条轴施加弯曲载荷时的变形变大，结果是，齿条齿的齿面产生的应力变大。本发明是基于这些见解而完成的。
本发明的一个方式所述的齿条轴具备在外周面具有齿条齿的齿条部，
所述齿条部在包含所述齿条齿的径向外侧部分(表层部)遍及整周地具有固化层，
所述固化层中的存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分的深度(厚度)比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度浅(小)。
在本发明的一个方式所涉及的齿条轴中，能够使所述固化层中的存在于齿根的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度深(大)，所述齿根存在于在轴向上相邻的所述齿条齿彼此之间。
在本发明的一个方式所涉及的齿条轴中，能够使所述固化层的深度在圆周方向上随着从存在于所述齿根的齿宽方向端部的径向内侧的部分朝向存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分而逐渐变浅。
在本发明的一个方式所涉及的齿条轴中，能够使所述固化层中的存在于所述齿根的齿宽方向中间部的径向内侧的部分的深度比存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分的深度浅。
本发明的一个方式所涉及的齿条轴的制造方法是用于制造本发明的一个方式所涉及的齿条轴的方法，具备如下工序：通过对配置于所述齿条部的周围的高频感应线圈通电，从而对所述齿条部实施淬火、回火等热处理，
在对所述齿条部实施热处理的工序中，将所述高频感应线圈的中心轴以相对于所述齿条部的中心轴在径向上向与所述齿条齿相反的一侧偏移的状态配置。换言之，在实施所述热处理的工序中，使所述高频感应线圈与所述齿条部之间的间隙的在背面侧的大小比在所述齿条齿侧大。
在该情况下，作为所述高频感应线圈，能够使用具有与所述齿条部的轮廓形状相似的形状的线圈。
本发明的一个方式所涉及的齿条齿轮式转向齿轮单元具备：
小齿轮轴，其在外周面具有小齿轮齿；以及
齿条轴，其具有齿条部，所述齿条部在外周面的圆周方向一部分包含与所述小齿轮齿啮合的齿条齿，
所述齿条轴由本发明的一个方式所涉及的齿条轴构成。
发明效果
根据本发明的一个方式所涉及的齿条轴，能够在确保弯曲强度的同时抑制制造成本。
附图说明
图1是示出具备本发明的实施方式的一个例子所涉及的齿条齿轮式转向齿轮单元的转向装置的立体图。
图2是示出实施方式的一个例子所涉及的齿条齿轮式转向齿轮单元的局部剖视图。
图3是图2的X-X剖视图。
图4是取出齿条轴而示出的立体图。
图5是图4的Y-Y剖视图。
图6(A)、图6(B)及图6(C)是按工序顺序示出形成齿条齿的步骤的剖视图。
图7是示出对齿条轴实施高频淬火处理的情形的剖视图。
图8是用于说明施加于齿条轴的载荷的示意图。
图9(A)及图9(B)是示出齿条轴的截面形状的另两例的图。
具体实施方式
使用图1～图7对本发明的实施方式的一个例子进行说明。本例的齿条轴4的特征在于，通过限制固化层26的深度(厚度)，从而能够在确保弯曲强度的同时抑制制造成本。以下，首先，在对转向装置1的整体结构以及转向齿轮单元5的结构进行说明之后，对齿条轴4的固化层26的深度进行说明，进而，对齿条轴4的制造方法进行说明。此外，在以下的说明中，前后方向是指车辆的前后方向，上下方向是指车辆的上下方向，左右方向是指车辆的宽度方向。
转向装置1如图1中的整体结构所示，通过具有小齿轮轴3和齿条轴4的齿条齿轮式的转向齿轮单元5将驾驶员操作的方向盘2的旋转运动转换为往复直线运动，由此对未图示的左右的转向轮赋予所希望的转向角。因此，将方向盘2固定于转向轴6的后端部。另外，将转向轴6的前端部经由一对万向接头7及中间轴8与小齿轮轴3的基端部连接。进而，将与小齿轮轴3啮合的齿条轴4的轴向两侧的端部与分别连结于左右的转向轮的一对拉杆9连接。
转向齿轮单元5具备壳体10、小齿轮轴3、齿条轴4以及按压机构11。
壳体10具备：容纳齿条轴4的轴向中间部的齿条容纳部12；容纳小齿轮轴3的前半部的小齿轮容纳部13；容纳按压机构11的缸部14；以及用于固定于车身的一对安装凸缘部15。齿条容纳部12的内部空间、小齿轮容纳部13的内部空间以及缸部14的内部空间相互连通。
另外，壳体10通过对铝系合金等轻合金进行压铸成形而一体地制造。或者，壳体10也能够通过利用螺栓固定或焊接等将多个部件结合而构成。
齿条容纳部12具有沿左右方向伸长的圆筒形状，且在轴向两侧(左右方向两侧)的端部具有开口。齿条容纳部12大致水平地配置。
小齿轮容纳部13具有有底圆筒形状，并且在上侧的端部具有开口。这样的小齿轮容纳部13配置在齿条容纳部12的前侧(图3的左侧)且偏向齿条容纳部12的轴向一侧(图1及图2的左侧)的位置且相对于齿条容纳部12成扭转的位置关系。即，小齿轮容纳部13的中心轴与齿条容纳部12的中心轴处于扭转的位置关系。另外，从前后方向观察时，小齿轮容纳部13的中心轴不配置在与齿条容纳部12的中心轴正交的方向上，而是相对于正交的方向倾斜地配置。
缸部14具有大致圆筒形状。这样的缸部14配置在齿条容纳部12的后侧(图3的右侧)且偏向齿条容纳部12的轴向一侧的位置。具体而言，缸部14在齿条容纳部12的轴向上配置于与小齿轮容纳部13相同的位置。另外，缸部14在与齿条容纳部12正交的方向中的前后方向上伸长。因此，缸部14的中心轴配置在与齿条容纳部12的中心轴正交的方向上。
一对安装凸缘部15在齿条容纳部12的前侧沿齿条容纳部12的轴向分离地配置。壳体10使用插通于安装凸缘部15的螺栓、螺柱等固定部件而固定于车身。
小齿轮轴3在外周面具有小齿轮齿16。在本例中，小齿轮轴3在外周面的靠前端的部分具有小齿轮齿16。小齿轮轴3将前半部配置在小齿轮容纳部13的内侧，被一对轴承17a、17b支承为相对于小齿轮容纳部13仅能够旋转。具体而言，利用滑动轴承17a将小齿轮轴3的前端部支承为相对于小齿轮容纳部13的里侧部旋转自如。另外，利用深槽型、3点接触型或4点接触型等单列的滚动轴承(球轴承)17b将小齿轮轴3的中间部相对于小齿轮容纳部13的靠近开口部分支承为旋转自如。另外，将抑制螺纹筒18螺合于小齿轮容纳部13的开口端，从而限制滚动轴承17b的轴向位置。而且，利用密封环19将抑制螺纹筒18的内周面与小齿轮轴3的外周面之间的间隙堵塞。
本实施方式的齿条轴4是实心的。另外，齿条轴4具备齿条部21，齿条部21在外周面的圆周方向一部分具有齿条齿20。在本例中，齿条轴4在前表面的偏向轴向一侧的位置具有齿条齿20。即，齿条轴4在轴向中间部中的偏向轴向一侧(图4的左侧)的位置具有齿条部21，并且在沿轴向从齿条部21偏离的位置具有轴部22a、22b。齿条部21具有大致D字形(大致弓形)的截面形状(轮廓形状)，并且轴部22a、22b具有圆形的截面形状(轮廓形状)。另外，齿条轴4具有在轴向两侧的端面开口的螺纹孔23。这样的齿条轴4例如由碳钢(S45C～S58C等)、铬钼钢(SCM 415～SCM 440等)等铁系合金构成。
齿条轴4被齿条衬套24支承为能够在齿条容纳部12的内侧沿轴向(左右方向)往复移动，齿条衬套24配置于齿条容纳部12的靠轴向另一端部分的内侧，齿条轴4使齿条齿20与小齿轮齿16啮合。齿条轴4的轴向两侧的端部从齿条容纳部12的轴向两侧的开口突出，经由被螺纹紧固固定于螺纹孔23的球面接头25与拉杆9的基端部连接。拉杆9的前端部分别通过枢轴与未图示的转向节臂的前端部结合。另外，齿条轴4通过小齿轮齿16与齿条齿20的啮合而不会绕自身的中心轴旋转。
齿条部21在包括齿条齿20的径向外侧部分(表层部)遍及整周地具有固化层26。如后所述，固化层26通过对齿条轴4中的至少包括齿条部21的部分实施热处理从而形成于齿条轴4(齿条部21)的径向外侧部分，固化层26未到达中心部。即，齿条部21在中心部具有非固化层27。另外，固化层26在齿条部21的圆周方向上连续，在与齿条轴4的中心轴O4正交的截面中为环状(D字环状)。另外，关于固化层26的深度在后面叙述。
按压机构11将齿条轴4朝向小齿轮轴3按压，且具备：齿条引导件28，其设置于缸部14内；罩29，其与缸部14的开口部螺合；以及螺旋弹簧30，其配置于上述齿条引导件28与罩29之间。齿条引导件28配置为能够在缸部14的内侧沿缸部14的轴向即前后方向移动。这样的齿条引导件28具有大致圆柱形状，在与齿条轴4的背面对置的前侧的端面具有为了将齿条轴4支承为能够滑动而与齿条轴4的背面形状一致的部分圆筒状凹面的按压凹部31。在按压凹部31的表面添设有滑动性优异的合成树脂制的片材32。
如上所述的按压机构11通过将齿条轴4朝向小齿轮轴3弹性地按压，从而消除小齿轮齿16与齿条齿20的啮合部的齿隙。而且，无论伴随着在啮合部的动力传递而向齿条轴4施加的从小齿轮轴3离开的方向的力如何，都适当地维持小齿轮齿16与齿条齿20的啮合状态。
在本例中，如下限制齿条轴4的固化层26的深度。
固化层26中的存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧、即背面侧(图5的下侧)的部分的深度tb比固化层26中的存在于齿条齿20的齿宽方向(图5的左右方向)上的两侧的部分的深度ts浅(小)(tb＜ts)。此外，在图示的例子中，将固化层26中的存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分的深度ts设为彼此相同，但在实施本发明的情况下，只要满足与固化层26中的存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的深度tb之间的大小关系，也能够使互不相同。
此外，固化层26中的存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的深度tb是指：在与齿条轴4的中心轴(轴部22a、22b的中心轴)O4正交的截面内、通过该截面的重心G和齿条轴4的中心轴O4的直线L1上，且存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的固化层26的深度。固化层26中存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分的深度ts是指：在与齿条轴4的中心轴O4正交的截面内、在将通过该截面的重心G且与直线L1正交的直线设为L2的情况下，以直线L2与齿条轴4的轮廓(外周面)的交点P为中心，且与固化层26和非固化层27的边界相接的圆Cs的半径。
另外，使固化层26中存在于在轴向上相邻的齿条齿20彼此之间的齿根33的齿宽方向端部的径向内侧存在的部分的深度td比固化层26中的存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分的深度ts深(大)(td>ts)。
此外，固化层26中存在于在轴向上相邻的齿条齿20彼此之间的齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td是指：在与齿条轴4的中心轴O4正交的截面内，以齿根33的齿宽方向端部为中心且与固化层26和非固化层27的边界相接的圆Cd的半径。
总之，在本例中，固化层26的深度按存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分、存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分、存在于径向上与齿条齿20相反的一侧(背面侧)的部分的顺序变浅(td＞ts＞tb)。更具体而言，在本例中，固化层26的深度在圆周方向上随着从存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分朝向存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分而逐渐变浅。即，固化层26的深度在圆周方向上，从存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分(深度td的部分)随着接近通过重心G和中心轴O4的直线L1上的部分(深度tb的部分)而逐渐变浅。此外，存在于背面侧的部分的深度tb、存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分的深度ts以及存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td以外的部分的固化层26的深度是指以齿条轴4的轮廓(外周面)上的点为中心且与固化层26和非固化层27的边界相接的圆的半径。
在此，齿条部21具有大致D字形(大致弓形)的截面形状(轮廓形状)，齿条部21中的齿条齿20以外的部分为曲线，没有角，因此容易如上述那样使固化层26的深度逐渐变浅。假设在齿条部21中的齿条齿20以外的部分具有角部的情况下，难以进行热处理、组织、硬度的控制，因此不优选。特别是，角部容易进行热传导，因此通过热处理，固化层容易变厚。
此外，在图示的例子中，固化层26中的存在于齿根33的齿宽方向中间部(中央部)的径向内侧的部分的深度tf比存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的深度tb浅(tf＜tb)。本发明人的实验表明，除了上述的条件td>ts>tb之外，通过使深度tf变薄而满足tf<tb(td>ts>tb>tf)，从而齿条部21的杨氏模量变高，应变难以到达齿条齿20，因此齿条轴4难以达到被破坏的极限。
但是，关于固化层26中存在于齿根33的齿宽方向中间部的径向内侧的部分的深度tf，只要能够充分确保存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td，则并无特别限定，也可以设为比深度tb深。
另外，固化层26是通过高频淬火处理而固化的部分，是指维氏硬度(Hv)为450以上、优选为550以上、更优选为600以上的部分。
固化层26的深度根据构成齿条轴4的金属材料、外径(轴部22a、22b的外径)等而适当决定。具体而言，例如，在由含碳0.45％～0.51％的中碳钢(S48C)构成齿条轴4的情况下，能够使固化层26中的存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td为齿条轴4(轴部22a、22b)的外径D的6％以上且35％以下。需要说明的是，齿条轴4的外径D与后述的预备坯料34的外径(坯料直径)相等。另外，固化层26中，存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的深度tb能够设为固化层26中的存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td的40％以上且70％以下，优选设为50％以上且60％以下。
如上所述的齿条轴4例如能够如下制造。
首先，将具有圆形截面形状的金属制的棒材切断成规定长度，得到如图6(A)所示的外径在轴向上不变化的圆柱状的预备坯料34。通过对该预备坯料实施调质处理，使预备坯料34的硬度为维氏硬度(Hv)180～320左右。
接着，仅对预备坯料34中的应形成齿条部21的部分实施冲压加工(平压加工)，从而在完成后成为前表面的部分形成平坦面部35，得到如图6(B)所示的具有大致D字形的截面形状的中间坯料36。在本例中，在利用模具约束了预备坯料34的背面的状态下，利用冲头按压预备坯料34中的应形成齿条部21的部分，形成平坦面部35。因此，中间坯料36的背面由直径与坯料直径大致相同的圆筒面构成。另一方面，中间坯料36中的存在于宽度方向两侧(图6(B)的左右两侧)的面由直径比坯料直径大的凸曲面构成。
接着，对中间坯料36的平坦面部35实施冲压和/或切削等齿成形加工，形成齿条齿20。进而，对轴向两侧的端面实施穿孔加工而形成螺纹孔23。由此，如图6(C)所示，得到实施热处理前的齿条轴4z。另外，关于由金属制的棒材获得齿条轴4z的步骤，只要不产生矛盾，则可以调换顺序或同时实施。
然后，对实施热处理前的齿条轴4z中的应形成齿条部21的部分实施热处理，形成固化层26，由此得到齿条轴4。在本例中，对实施热处理前的齿条轴4z实施高频淬火处理后，进一步实施回火处理，由此形成固化层26，得到齿条轴4。使用图7对实施高频淬火处理的方法进行说明。
高频淬火处理使用环状的高频感应线圈37来进行。高频感应线圈37具有比齿条部21的轮廓形状大的相似形状(包括大致相似形状)。即，高频感应线圈37具有大致圆弧形的曲线部37a和将该曲线部37a的圆周方向两侧的端部彼此连接的直线部37b。
将高频感应线圈37以如下状态配置在齿条轴4z的周围：使该高频感应线圈37的中心轴(曲线部37a的中行轴)O37相对于齿条轴4z的中心轴(构成齿条轴4z背面的部分圆筒面的中心轴)O4向该齿条轴4z的背面侧(图7的下侧)偏移的状态。即，以高频感应线圈37的内周面与齿条轴4z的外周面的间隔在圆周方向上随着从齿根33的齿宽方向两侧的端部朝向在径向上与齿条齿20位于相反的一侧的部分而逐渐变深的方式，配置高频感应线圈37。在该状态下，对高频感应线圈37通电而对齿条轴4z的径向外侧部分(表层部)进行加热，然后进行冷却，由此对齿条轴4z实施高频淬火处理。
然后，再实施回火处理，由此形成固化层26而获得齿条轴4。需要说明的是，回火处理也可以使用如上所述的高频感应线圈37或与其具有相同形状的其他线圈来进行，也可以通过其他方法来进行。另外，对从齿条部21沿轴向偏离的轴部22a、22b可以实施热处理，也可以不实施热处理。
根据本例的齿条轴4，能够在确保弯曲强度的同时抑制制造成本。
即，固化层26中，表面积小而难以冷却的、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧(背面侧)的部分的深度tb比存在于齿宽方向上的两侧的部分的深度ts浅(tb＜ts)。因此，能够削减热处理量，因此能够提高形成固化层26的作业的效率，能够抑制齿条轴4的制造成本。
另外，齿条部21中的背面侧(与齿条齿20相反的一侧)主要承受压缩的载荷，另外，与齿条齿20相比为简单的形状，不会产生应力集中，因此强度比较高。在考虑了热处理的情况下，齿条部21的背面侧为简单形状，不与边缘部接触，因此存在冷却变得比较慢的倾向。因此，若增大热量输入，则表面和芯部组织的结晶粒度变大，强度、韧性有可能降低。因此，使齿条部21的背面侧的固化层的深度tb如上述那样变浅，能够得到健全的组织，能够充分地具有强度。
使用图8对在使用转向齿轮单元5时(搭载有转向装置1的车辆的行驶中)能够充分确保齿条轴4相对于从拉杆9施加的载荷的弯曲强度的理由进行说明。
随着方向盘2的操作，当向转向轮施加转向角时，拉杆9相对于齿条轴4在前后方向上的倾斜角度(从上下方向观察的倾斜角度)发生变化。在图示的例子中，若将方向盘2向右切(转动)，则齿条轴4朝向轴向一侧(图8的左侧)移动，按压轴向一侧的拉杆9。此时，向齿条轴4施加图8中箭头α所示的方向的反作用力。基于该反作用力，在齿条轴4中的齿条齿20侧部分施加拉伸载荷，并且对存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧(背面侧)的部分施加压缩载荷。即，在对齿条轴4中的齿条齿20侧部分施加拉伸载荷、应力容易集中于齿条齿20的状态下，对存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分施加压缩载荷。另外，齿条轴4中的、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的形状简单，不容易产生应力集中。因此，即使使固化层26中的、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的深度tb变浅，在对齿条轴4中的齿条齿20侧部分施加拉伸载荷、应力容易集中于齿条齿20的比较严峻的载荷条件下，也能够充分确保齿条轴4相对于从拉杆9施加的载荷的弯曲强度。而且，由于能够确保齿条轴4的弯曲强度，因此也能够实现齿条轴4的小型化、轻量化，也有助于材料费的削减。
此外，在从拉杆9对齿条轴4施加了图8的箭头β方向的力的情况下，对齿条轴4中的、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧(背面侧)的部分施加拉伸载荷，并且对齿条齿20侧部分施加压缩载荷。因此，不容易产生向齿条齿20的应力集中，载荷条件变得比较平和。总之，齿条轴4只要设计为在对齿条齿20侧部分施加拉伸载荷的比较严峻的条件下能够确保充分的弯曲强度即可。
并且，在本例中，使固化层26中的存在于在轴向上相邻的齿条齿20彼此之间的齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度td比固化层26中的存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分的深度ts深(td>ts)。因此，在使用状态下，能够充分确保齿条齿20相对于从拉杆9施加的拉伸载荷的强度。
在本例的制造方法中，在高频感应线圈37以使该高频感应线圈37的中心轴O37相对于齿条轴4z的中心轴O4向该齿条轴4z的背面侧偏移的方式配置在齿条轴4z的周围的状态下，对高频感应线圈37通电，从而实施高频淬火处理。因此，能够容易地形成固化层26，该固化层26具有按存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分、存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分的顺序变浅的深度。
另外，在本例中，对圆柱状的预备坯料34实施冲压加工，形成平坦面部35后，在该平坦面部35形成齿条齿20。因此，与不形成平坦面部35而直接在部分圆筒面形成齿条齿的情况相比，容易增大齿条齿20的齿宽。
但是，如图9(A)所示，本发明也能够应用于在部分圆筒面直接形成齿条齿20的齿条轴4a。另外，如图9(B)所示，本发明也能够应用于具有大致梯形的截面形状的齿条轴4b。图9(A)所示的齿条轴4a以及图9(B)所示的齿条轴4b是实心的。在图9(A)所示的齿条轴4a以及图9(B)所示的齿条轴4b的情况下，固化层26的深度也按照存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分、存在于齿条齿20的齿宽方向上的两侧的部分、存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧(背面侧)的部分的顺序变浅(td＞ts＞tb)。另外，在图9(A)所示的齿条轴4a中，在圆周方向上，固化层26的深度随着从存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分朝向存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分而逐渐变浅。另一方面，在图9(B)所示的齿条轴4b中，在圆周方向上，固化层26的深度不随着从存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分朝向存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分而逐渐变浅。但是，在图9的(B)所示的齿条轴4b中，在圆周方向上，也能够使固化层26的深度随着从存在于齿根33的齿宽方向端部的径向内侧的部分朝向存在于在径向上与齿条齿20相反的一侧的部分而逐渐变浅。
在本例中，说明了将本发明应用于将小齿轮轴3配置于比齿条轴4靠前侧的位置且将齿条轴配置于比转向轮(前轮)的车轴的中心轴靠后侧的后拉式的转向齿轮单元的例子，但本发明也能够应用于将小齿轮轴配置于比齿条轴靠后侧的位置并将齿条轴配置于比转向轮的车轴的中心轴靠前侧的前拉式的转向齿轮单元。
另外，本发明不限于仅在轴向一处具有齿条部的齿条轴，也能够应用于在轴向两处具有齿条部的双齿轮式电动动力转向装置用的齿条轴。在该情况下，也能够仅针对两个齿条部中的一个齿条部所具备的固化层，使存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分的深度比存在于齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度浅，也能够对两个齿条部所具备的固化层使存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分的深度比存在于齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度浅。
另外，在本例中，在与齿条轴4的中心轴O4正交的截面内，齿条轴4的截面形状和固化层26的深度相对于齿条齿20的齿宽方向对称。但是，只要满足在固化层中的存在于在径向上与齿条齿相反的一侧的部分的深度比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度浅这样的关系，优选在此基础上，满足所述固化层中的存在于在轴向上相邻的所述齿条齿彼此之间的齿根的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度深这样的关系，则也能够使齿条轴的截面形状和/或固化层的深度在齿宽方向上非对称。
此外，本申请基于2021年8月23日申请的日本专利申请(日本特愿2021-135439)，其内容引用于本申请中作为参照。
附图标记说明
1 转向装置
2 方向盘
3 小齿轮轴
4、4a、4b、4z 齿条轴
5 转向齿轮单元
6 转向轴
7 万向接头
8 中间轴
9 拉杆
10 壳体
11 按压机构
12 齿条容纳部
13 小齿轮容纳部
14 缸部
15 安装凸缘部
16 小齿轮齿
17a、17b 轴承
18 抑制螺纹筒
19 密封环
20 齿条齿
21 齿条部
22a、22b 轴部
23 螺纹孔
24 齿条衬套
25 球面接头
26 固化层
27 非固化层
28 齿条引导件
29 罩
30 螺旋弹簧
31 按压凹部
32 片材
33 齿根
34 预备坯料
35 平坦面部
36 中间坯料
37 高频感应线圈
37a 曲线部
37b 直线部

Claims (6)

1.一种齿条轴，其特征在于，
所述齿条轴具有齿条部，所述齿条部在外周面具有齿条齿，
所述齿条部在包含所述齿条齿的径向外侧部分遍及整周地具有固化层，
所述固化层中的存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分的深度比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度浅。
2.如权利要求1所述的齿条轴，其特征在于，
所述固化层中的存在于齿根的齿宽方向端部的径向内侧的部分的深度比所述固化层中的存在于所述齿条齿的齿宽方向上的两侧的部分的深度深，所述齿根存在于在轴向上相邻的所述齿条齿彼此之间。
3.如权利要求2所述的齿条轴，其特征在于，
在圆周方向上，所述固化层的深度从存在于所述齿根的齿宽方向端部的径向内侧的部分起随着朝向存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分而逐渐变浅。
4.如权利要求3所述的齿条轴，其特征在于，
所述固化层中，存在于所述齿根的齿宽方向中间部的径向内侧的部分的深度比存在于在径向上与所述齿条齿相反的一侧的部分的深度浅。
5.一种齿条轴的制造方法，其特征在于，
所述齿条轴的制造方法是权利要求3或4所述的齿条轴的制造方法，
具备如下工序：通过向配置于所述齿条部的周围的高频感应线圈通电，从而对所述齿条部实施热处理，
在对所述齿条部实施热处理的工序中，将所述高频感应线圈的中心轴以相对于所述齿条部的中心轴在径向上向与所述齿条齿相反的一侧偏移的状态配置。
6.一种齿条齿轮式转向齿轮单元，其特征在于，具有：
小齿轮轴，所述小齿轮轴在外周面具有小齿轮齿；以及
齿条轴，所述齿条轴具有齿条部，所述齿条部在外周面的圆周方向的一部分包含与所述小齿轮齿啮合的齿条齿，
所述齿条轴由权利要求1至4中任一项所述的齿条轴构成。
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