JP2000247244A - Rack shaft - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【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。[0002] The present invention relates to a rack shaft used for an electric power steering device or the like.
【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。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a schematic view of an electric power steering apparatus. As shown in FIG. 7, an input shaft 3 is linked to the steering wheel 1 via an intermediate shaft 2 and the like, and the input shaft 3 is provided with a pinion 4. On the other hand, a rack 7 is formed on a rack shaft 6 having wheels 5a and 5b linked to both ends. The pinion 4 of the input shaft 3 is engaged with the rack 7.
【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。Further, a rack 8 is formed on the rack shaft 6 at a position different from the rack 7. A pinion 11 provided on an output shaft 10 of the speed reducer 9 is engaged with the rack 8. The output of the electric motor M is transmitted to the speed reducer 9.
The controller C controls the output of the electric motor M based on commands from the torque sensor 12 and the vehicle speed sensor 13. Therefore, the electric motor M is driven in accordance with the steering torque and the vehicle speed, and the output is transmitted from the pinion 11 of the output shaft 10 to the rack 8 via the speed reducer 9, and the assist force is applied.
【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。FIG. 8 specifically shows a rack shaft 6 of the electric power steering apparatus. Bar material 14
A rack tooth 15 is formed on the side surface of the rack shaft 6 made of a material by shaving. These rack teeth 15 constitute a rack 7 for engaging the pinion 4 of the input shaft 3. Similarly, on the side surface of the rack shaft 6, rack teeth 16 are further formed by shaving at a position different from the rack 7. These rack teeth 16 constitute a rack 8 for engaging the pinion 11 of the output shaft 10.
【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。[0005] Depending on the shape of a gear case (not shown), an input shaft 3 linked to the steering wheel 1 may be provided.
If the output shaft 10 linked to the electric motor M is arranged in parallel, it may be difficult to store the input shaft 3 and the output shaft 10 in the gear case. Therefore, in the configuration shown in FIG. 8, the rack 7 and the rack 8 are arranged so as to be shifted in phase in the circumferential direction of the rack shaft 6. By shifting the phases of the racks 7 and 8 in this manner, the angle between the axial direction of the input shaft 3 and the axial direction of the output shaft 10 can be shifted, and the input shaft 3 and the output shaft 10 can be stored in the gear case. May be enhanced.
【0006】[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。However, in the above-mentioned conventional example, since the rack teeth 15 and 16 are formed by shaving, the rod material 14 must be used, and the weight of the rack shaft 6 is inevitably reduced. Will end up. Further, if the rack teeth 15 and 16 are formed by shaving, the processing cost is increased. Further, in the case of shaving, due to the problem of workability, the cross section of the rack teeth 15 and 16 in the face width direction must be linear as shown in FIG. However, if the cross sections of the rack teeth 15 and 16 in the face width direction are linear, the angles of the input shaft 3 and the output shaft 10 to be engaged with the rack teeth 15 and 16 are uniquely determined.
【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。When the two racks 7 and 8 are formed as in the above-described conventional example, if the rack teeth 15 and 16 of these racks 7 and 8 are linear, the input shaft 3 that engages with them is formed. The deviation of the angle between the axial direction and the axial direction of the output shaft 10 will be determined by the deviation of the phases of the racks 7 and 8 themselves. Therefore, it is not possible to provide a margin for designing the phase shift of the racks 7 and 8, and it is necessary to increase the precision of the cutting of the rack teeth 15 and 16, which further increases the processing cost. An object of the present invention is to provide a rack shaft capable of reducing the processing cost while maintaining the strength, reducing the processing cost, and further, making the cross section of the rack teeth in the face width direction curved. is there.
【0008】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a rack shaft, comprising: a tube member; a core rod having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the tube member; and a flat portion or a curved portion formed on a side surface of the core rod. In the state where the core rod is inserted into the tube material, plastic processing is performed on the outer peripheral surface of the tube material corresponding to the flat part or the curved surface part of the core rod to form rack teeth. Having.
【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。The second invention is characterized in that, in the first invention, a flat portion or a curved portion is formed on a side surface of the core bar while leaving both ends of the core bar.
【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。According to a third invention, in the first and second inventions, a pair of core rods is inserted into the tube material, a flat portion is formed on a side surface of one of the core rods, and The feature is that a curved surface portion is formed on the side surface.
【0011】[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。1 to 6 show an embodiment of a rack shaft according to the present invention. As shown in FIG. 1, the bar shaft 14 is formed as in the above-described conventional example to constitute the rack shaft 6.
Instead, the tube material 17 is used. On the other hand, as shown in FIG. 2, a pair of core rods 18 and 19 are prepared, and the outer diameters of these core rods 18 and 19 are substantially the same as the inner diameter of the tube material 17. In addition, these core rods 18, 19
Of the racks 7, 8 to be formed on the rack shaft 6
Each is longer than the length.
【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。Recesses 20 and 21 are formed on the side surfaces of the core rods 18 and 19 while leaving both ends thereof. Then, the length of these recesses 20 and 21 is
The lengths of the racks 7 and 8 to be formed correspond to the respective lengths. Further, the bottom surface of the concave portion 20 of one core rod 18 is shown in FIG.
As shown in FIG. Note that the bottom surface of the concave portion 20 constitutes a flat portion in the present invention. Also,
The bottom surface of the concave portion 21 of the other core rod 19 is, as shown in FIG.
Processed into a gentle curved surface. Note that the bottom surface of the concave portion 21 constitutes a curved surface portion in the present invention.
【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。[0013] The pair of core rods 18 and 19 as described above are inserted into the tube member 17 and these core rods 18 and 19 are connected to each other.
Each is located at an appropriate position in the tube material 17.
In this state, as shown in FIGS.
The outer peripheral surfaces of the core rods 18 and 19 are in close contact with the inner peripheral surface of, and a space is formed in the portion where the concave portions 20 and 21 are formed.
【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。When the racks 7 and 8 are formed,
With the core rods 18 and 19 inserted, the tube material 17
Of the outer peripheral surfaces of the core rods 18 and 19 are subjected to plastic working. Specifically, the outer peripheral surface of the tube material 17 is subjected to press working or forging. When the plastic working is performed, the tube material 17 is moved into the concave portions 20, 21 of the core rods 18, 19 by the force of the working.
As shown in FIGS. 5 and 6, while plastically deforming according to
The rack teeth 15 and 16 are formed on the outer peripheral surface of the tube material 17.
【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。When the rack teeth 15 and 16 are formed on the outer peripheral surface of the tube material 17 in this manner, the tube material 17
Is in close contact with the bottom surfaces of the concave portions 20 and 21 of the core rods 18 and 19. Then, as shown in FIG. 5, when the bottom surface of the recess 20 is made flat, the cross section of the rack tooth 15 in the face width direction can be formed linearly. FIG.
When the bottom surface of the concave portion 21 is formed as a curved surface, the cross section of the rack tooth 16 in the face width direction can be formed in a curved shape.
【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。When the rack teeth 15 and 16 are formed on the outer peripheral surface of the tube member 17, as shown in FIG.
Both ends of 8 and 19 are hooked on the step 22 formed on the inner peripheral surface of the tube material 17. Therefore,
The axial movement of these core rods 18 and 19 can be restricted, and the tube member 17 and the core rods 18 and 19 can be completely integrated.
【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。According to the embodiment described above, since the tube member 17 is used instead of the bar member 14, the rack shaft 6 is used.
Can be reduced in weight. Moreover, the tube material 17
Of these, the core rods 18 and 19 are left particularly in the racks 7 and 8 where external force acts, so that the strength as the rack shaft 6 is sufficiently maintained while reducing the weight as described above. be able to. In addition, rack teeth 1
Since it is sufficient to form 5 and 16, compared to shaving,
Processing costs can be reduced.
【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。Further, as shown in FIG. 6, if the bottom surface of the concave portion 21 of the core rod 18 is curved, the cross section of the rack teeth 16 in the width direction can be curved. If the cross section of the rack teeth 16 in the width direction is curved, the axial angle of the output shaft 10 to be engaged with the rack teeth 16 can be freely determined in the tangential direction of the curved rack teeth 16. Becomes
【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。Therefore, even when the two racks 7 and 8 are formed as in the above embodiment, if the rack teeth 15 or 16 of either one of the racks 7 or 8 are formed in a curved line, the racks 7 and 8 are formed. When it is desired to shift the phase of No. 8, a margin can be given to the shift design.
【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。According to the above embodiment, the angle of the input shaft 3 in the axial direction that meshes with the linear rack teeth 15 is uniquely determined. However, the axial angle of the output shaft 10 meshing with the curved rack tooth 16 is, as described above, the angle of the curved rack tooth 1.
6 can be freely determined in the tangential direction. Therefore, apart from the phase shift of the racks 7 and 8 itself, the output shaft 1
By adjusting the angle in the axial direction of 0, the deviation of the angle between the axial direction of the input shaft 3 and the axial direction of the output shaft 10 can be adjusted. If it is possible to adjust the deviation of the angle between the shafts 3 and 10 in the axial direction, it is possible to provide a margin for designing the phase deviation of the racks 7 and 8 themselves. Therefore, very high precision is not required for processing the rack teeth 15 and 16 of the racks 7 and 8, and the processing cost can be reduced.
【0021】[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。According to the first aspect of the present invention, since the tube member is used, the weight of the rack shaft can be reduced. In addition, since the core rod remains in the rack portion of the tube material where external force acts, the strength of the rack shaft can be sufficiently maintained while reducing the weight as described above. . Further, since the rack teeth may be formed by plastic working, the processing cost can be reduced as compared with shaving. Further, by forming a curved surface portion on the core rod, the cross section of the rack tooth in the face width direction can be curved. If the cross section of the rack tooth in the width direction is curved, the axial angle of the pinion to be engaged with the rack tooth can be freely determined in the tangential direction of the curved rack tooth.
【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。According to the second aspect of the invention, when the rack teeth are formed on the outer peripheral surface of the tube material, both ends of the core rod are hooked on the steps formed on the inner peripheral surface of the tube material.
Therefore, the axial movement of the core rod can be restricted,
The tube material and the core rod can be completely integrated.
【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。According to the third aspect, when forming a pair of racks, apart from the phase shift of the racks themselves,
The angle deviation between the axial direction of the pinion meshing with one rack and the axial direction of the pinion meshing with the other rack can be adjusted. If it is possible to adjust the deviation of the angle in the axial direction of the pinion engaged with each rack, it is possible to provide a margin for designing the phase deviation of the pair of racks themselves. Therefore, the machining of the rack teeth of the pair of racks does not require a very high precision, and the machining cost can be reduced.
【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。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a rack shaft 6 according to an embodiment of the present invention.
【図2】芯棒18、19を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing core rods 18 and 19;
【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。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where a core rod 18 is inserted into a tube member 17;
【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。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where a core rod 19 is inserted into a tube member 17.
【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。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the rack teeth 15 are formed by performing plastic working from the state shown in FIG. 3;
【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。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the rack teeth 16 are formed by performing plastic working from the state shown in FIG. 4;
【図7】電動パワーステアリング装置を示す概略図であ
る。FIG. 7 is a schematic diagram showing an electric power steering device.
【図8】従来例のラックシャフト6を示す断面図であ
る。FIG. 8 is a sectional view showing a conventional rack shaft 6;
【図9】従来例のラックシャフト6の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional rack shaft 6.
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 6 Rack shaft Rack 4, 11 Pinion 15, 16 Rack teeth 17 Tube material 18, 19 Core rod 20, 21 Depression 22 Step
Claims (3)
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。1. A state in which a tube, a core rod having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the tube, and a flat portion or a curved surface formed on a side surface of the core are inserted into the tube. A rack shaft formed by plastically processing a portion of the outer peripheral surface of the tube material corresponding to the flat surface portion or the curved surface portion of the core bar to form rack teeth.
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。2. The rack shaft according to claim 1, wherein a flat portion or a curved portion is formed on a side surface of the core bar while leaving both ends of the core bar.
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。3. The method according to claim 1, wherein a pair of core rods is inserted into the tube material, a flat portion is formed on a side surface of one of the core bars, and a curved surface portion is formed on a side surface of the other core bar. Item 3. The rack shaft according to item 1 or 2.
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