JP2003312489A - 中空ラック軸及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空ラック軸の曲がり矯正の良好性を確保しつ
つ、中空部を区画する内周面に対する焼入検査を容易に
行うのに有利な中空ラック軸及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】中空ラック軸１は、中心側に中空部１１を
もつ主軸部１０と、主軸部１０に同軸的に一体的に連設
されたラック軸部１５とで構成されている。ラック軸部
１５は、中心側に中空部１１をもつと共に、外周壁に外
歯状のラック歯１６を有する。ラック軸部１５のラック
歯１６及び主軸部１０の外周側に焼入層２０が設けられ
ている。主軸部１０の内周側には、焼入層が形成されて
いない非焼入層２２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空ラック軸及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング装置を例にとって説
明する。車両のステアリング装置ではラック軸が使用さ
れている。このものでは、運転者がステアリングホィー
ルを回転操作させると、その回転力はピニオンに伝達さ
れ、ピニオンの回転力がこれと噛合するラック軸のラッ
ク歯に伝達され、ラック軸がこれの長さ方向に移動す
る。故に、ラック軸に繋がる車輪の向きが変わる。

【０００３】上記したラック軸は中実状の軸で形成され
ている。しかしながら軽量化等の要請から、近年、特開
平１０−２２６３３９号等に開示されているように、中
空部を有する中空軸形状の中空ラック軸が採用されつつ
ある。このような中空ラック軸は強化のため焼入処理が
施されている。

【０００４】中空ラック軸１Ｘは、図９に示すように、
中心側に中空部１１０をもつ主軸部１００と、主軸部１
００に同軸的に一体的に連設され中心側に中空部１１０
をもつラック軸部１５０とで構成されている。ラック軸
部１５０の外周壁には、外歯状のラック歯１６０が形成
されている。なお図９においてハッチング領域は焼入層
を意味する。

【０００５】焼入処理の際には、中空ラック軸１Ｘのう
ちラック軸部１５０の内周面１１０ｉ側まで焼入される
ようにラック軸部１５０の全体に焼入層２００を形成す
る工程、中空ラック軸１Ｘの焼入未実施部を利用して中
空ラック軸１Ｘの曲がりを矯正する工程、軸長方向にお
いてラック軸部１５０と主軸部１００との境界域に非焼
入領域１７０を形成しつつ、中空ラック軸１Ｘのうち主
軸部１００の内周面１１０ｉ側まで焼入されるように主
軸部１００の全体に焼入層２００を形成する工程、中空
ラック軸１Ｘの非焼入領域１７０を利用して中空ラック
軸１Ｘの曲がりを矯正する工程を順に実施することにし
ている。このような焼入処理に伴う歪みは、焼入未実施
部、非焼入領域１７０により矯正される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに中空ラック軸１Ｘの中空部１１０を区画する内周面
１１０ｉ側にまで焼入されるように、中空ラック軸１Ｘ
の主軸部１００の全体に焼入層２００を形成しているた
め、中空ラック軸１Ｘの中空部１１０を区画する内周面
１１０ｉが適切に焼入されているか否かの焼入検査を肉
眼または検査装置で行う必要がある。

【０００７】ところで、中空ラック軸１Ｘのラック軸部
１５０の中空部１１０を区画する内周面１１０ｉに対す
る焼入検査は、比較的容易である。しかし、中空ラック
軸１Ｘの主軸部１００の中空部１１０を区画する内周面
に対する焼入検査は、中空ラック軸１Ｘの軸長がかなり
長く、中空ラック軸１Ｘの先端からの距離も大きくな
り、必ずしも容易ではない。

【０００８】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
のであり、中空ラック軸の曲がり矯正の良好性を確保し
つつ、中空部を区画する内周面の焼入状況を検査する面
倒な焼入検査を簡素化または廃止するのに有利な中空ラ
ック軸及びその製造方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る中空ラック
軸は、中心側に中空部をもつ主軸部と、主軸部に同軸的
に一体的に連設され中心側に中空部をもつと共に外周壁
に外歯状のラック歯を有するラック軸部とで構成された
中空ラック軸において、ラック軸部のラック歯及び主軸
部の外周側に焼入層が設けられており、且つ、主軸部の
内周側には、焼入層が形成されていない非焼入層が設け
られていることを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係る中空ラック軸の製造方法は、
中心側に中空部をもつ主軸部と、主軸部に同軸的に一体
的に連設され中心側に中空部をもつと共に外周壁に外歯
状のラック歯を有するラック軸部とで構成された中空ラ
ック軸を用意する工程と、ラック軸部のラック歯及び主
軸部の外周側に焼入層を設け、且つ、主軸部の内周側に
は、焼入層が形成されていない非焼入層を設ける焼入工
程とを実施することを特徴とするものである。

【００１１】焼入層により中空ラック軸の強度及び耐摩
耗性は確保される。主軸部の内周側には、焼入層が形成
されていない非焼入層が設けられているため、主軸部の
内周側の延性が確保される。故に、焼入歪みにより中空
ラック軸に曲がりが生じているときであっても、中空ラ
ック軸の矯正を良好に行うことができる。

【００１２】更に前述したように、主軸部の内周側には
焼入層が形成されていないため、主軸部の中空部を区画
する内周面の焼入状況を肉眼または検査装置で検査する
面倒な焼入検査を簡素化または廃止することができる。

【００１３】本発明によれば、中空ラック軸の種類によ
っては、ラック軸部の内周側に、焼入層が形成されてい
ない非焼入層が設けられている構成を採用することがで
きる。この場合、ラック軸部において、ラック歯の強
度、耐摩耗性を確保しつつ、ラック軸部の内周側の延性
が確保される。また主軸部の内周側において焼入層が形
成されていないばかりか、ラック軸部の内周側において
も焼入層が形成されていないため、中空ラック軸の中空
部の内周面の焼入状況を肉眼または検査装置で検査する
面倒な焼入検査を簡素化または廃止することができる。

【００１４】本発明によれば、主軸部の内周側における
非焼入層の厚みをｔ３とし、ラック軸部のラック歯の内
周側における非焼入層の厚みをｔ４としたとき、ｔ３が
ｔ４よりも大きくなるように（ｔ３＞ｔ４）設定するこ
とができる。この場合、焼入歪みを矯正する曲げ矯正工
程における矯正量は、主軸部の内周側における非焼入層
で主として確保されるため、ラック歯への負荷が軽減さ
れ、ラック歯の噛合性を良好に確保するのに有利であ
る。

【００１５】また本発明によれば、主軸部の焼入層の厚
みをｔ２とし、主軸部の内周側における非焼入層の厚み
をｔ３としたとき、ｔ３がｔ２よりも大きくなるように
（ｔ３＞ｔ２）設定することができる。この場合、焼入
歪みを矯正する曲げ矯正工程における矯正量は、主軸部
の内周側における非焼入層で主として確保されるため、
ラック歯への負荷が軽減され、ラック歯の噛合性の良好
に確保するのに有利である。

【００１６】本発明によれば、ラック軸部の強化の要請
が大きいときには、ラック軸部については、焼入層はラ
ック軸部の内周面に到達している構成を採用することが
できる。この場合、ラック軸部のラック歯の強度、耐摩
耗性を確保するのに有利である。なお、車両のステアリ
ング装置に適用されるときには、中空ラック軸の両端側
には直接または他の部材を介して間接的に車輪が搭載さ
れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の
第１実施形態について図１〜図５を参照して具体的に説
明する。図１及び図２は中空ラック軸の要部の断面図、
図３は図１のＷ３−Ｗ３線に沿った断面図、図４は図１
のＷ４−Ｗ４線に沿った断面図を示す。図１,図２にお
いてハッチング領域は焼入層を意味する。

【００１８】本実施形態に係る中空ラック軸１は、中心
側に中空部１１をもつ主軸部１０と、主軸部１０に同軸
的に一体的に連設され中心側に中空部１１をもつラック
軸部１５とで構成されている。ラック軸部１５の外周壁
には外歯状のラック歯１６が形成されている。図３に示
すように、ラック歯１６は中空ラック軸１の横断面にお
いて片側に形成されており、他の片側には形成されてい
ない。中空ラック軸１を形成する金属は鉄系であり、
Ｃ，Ｍｎ等の合金元素を含む。Ｃ，Ｍｎは強度促進合金
元素であると共に、焼入性を高める元素でもある。

【００１９】主軸部１０の中空部１１とラック軸部１５
の中空部１１とは同一径とされており、一直線状に連通
している。中空ラック軸１のラック歯１６は、直円筒形
状のパイプ材を形成する周壁の一部を塑性加工すること
により形成されている。図３に示すようにラック軸部１
５には、塑性変形された辺部１７が形成されており、辺
部１７に複数個のラック歯１６が直列に突設されてい
る。ラック歯１６は、互いに配向する歯面１６ａと、歯
面１６ａの先端同士を繋ぐ歯先面１６ｂと、歯面１６ａ
の基端同士を繋ぐ歯底面１６ｃとを有する。ラック歯１
６の歯先面１６ｂは、主軸部１０の外周面１０ａの輪郭
よりも径内方向に退避している部分をもつ。主軸部１０
の外周面１０ａは他の部材に対して接触しながらスライ
ドするため耐摩耗性を向上させるため、高硬度及び高強
度が要請されている。ラック軸部１５のラック歯１６
は、ステアリングにより回転されるピニオンと噛合する
ため、高硬度及び高強度が要請されている。

【００２０】図１に示すように、中空ラック軸１におい
て、ラック軸部１５のラック歯１６には焼入層２０（歯
先面１６ｂからの厚みｔ１：３〜５ｍｍ）が設けられて
いる。この焼入層２０はラック歯１６の内部まで形成さ
れている。

【００２１】主軸部１０の外周側にも焼入層２０が（厚
みｔ２：１〜２ｍｍ）設けられている。なお主軸部１０
の外周側に形成されている焼入層２０は、軸長方向にお
いて厚みを実質的に均一としても良いし、軸長方向にお
いて部位によって異ならせても良い。主軸部１０の内周
側には、焼入層２０が形成されていない非焼入層２２
（厚みｔ３：０．１〜３ｍｍ）が設けられている。すな
わち、主軸部１０の内周面１１ｉには焼入層２０は到達
していない。これにより主軸部１０の内周側の延性は確
保されている。更にラック軸部１５の内周側にも、焼入
層２０が形成されていない非焼入層２２（厚みｔ４：
０．１〜２ｍｍ）が設けられている。すなわち、ラック
軸部１５の内周面１１ｉには焼入層２０は到達していな
い。これによりラック軸部１５の内周側の延性は確保さ
れている。 換言すると本実施形態によれば、中空ラッ
ク軸１の全長において、内周側には焼入層２０が形成さ
れていない。なお焼入層２０はマルサンサイトを有して
いる層をいう。非焼入層２２は母材の硬度に相当するか
母材の硬度に近い領域をいう。

【００２２】本実施形態によれば、焼入処理の際には、
円リング形状の１重の導電コイル３を用い、導電コイル
３に高周波電流（周波数：例えば３ｋＨｚ〜３００ｋＨ
ｚ）を通電しつつ、導電コイル３を中空ラック軸１の軸
長方向に沿って矢印Ｘ１方向に相対的に移動させる。こ
れにより中空ラック軸１の外周面を誘導加熱で焼入温度
領域に加熱する。導電コイル３で加熱した加熱部分に、
直ちに、冷却手段４Ａまたは４Ｂにより冷却水を吹き付
けて急冷し、中空ラック軸１の焼入を行う。本実施形態
によれば、主軸部１０の焼入層２０及びラック軸部１５
の焼入層２０は軸長方向において連続されており、図９
に示す従来技術とは異なり、主軸部１０とラック軸部１
５との境界域に非焼入領域が形成されていないため、焼
入処理は導電コイル３を中空ラック軸１の軸長方向に沿
って移動させるだけで良い。従って焼入処理を１回で行
うことができ、焼入処理を２回に分けて行っていた図９
示す従来技術に比較して工程を簡素化できる。

【００２３】前述したようにラック歯１６の歯先面１６
ｂは、主軸部１０の外周面１０ａよりも径内方向に退避
している。そのため導電コイル３を中空ラック軸１の軸
長方向（矢印Ｘ１方向）に沿って移動させると、ラック
歯１６を焼入するときに、導電コイル３の内周面とラッ
ク軸部１５のラック歯１６の歯先面１６ｂとの間の距離
が増加する。そこで導電コイル３を中空ラック軸１の軸
長方向（矢印Ｘ１方向）に沿って移動させてラック歯１
６を焼入するとき、図２から理解できるように、導電コ
イル３をラック軸部１５のラック歯１６に向けて矢印Ｙ
１方向に変位させることもできる。この結果、導電コイ
ル３の内周面はラック軸部１５のラック歯１６の歯先面
１６ｂに近づくことができる。故に、ラック部のラック
歯１６の歯先面１６ｂが主軸部１０の外周面１０ａより
も径内方向に退避しているときであっても、ラック軸部
１５のラック歯１６を良好に焼入することができる。

【００２４】上記した焼入処理の後に、中空ラック軸１
の曲げ矯正を行う。この場合、図１に示すように、主軸
部１０の内周側に、焼入層２０が形成されていない非焼
入層２２が設けられていると共に、ラック軸部１５の内
周側にも焼入層２０が形成されていない非焼入層２２が
設けられている。このため、中空ラック軸１の内周側の
延性は確保されており、焼入処理における上記した中空
ラック軸１の曲げ矯正を良好に行うことができる。

【００２５】本実施形態によれば、図１に示すように、
主軸部１０の内周側に焼入層２０が形成されていない非
焼入層２２が設けられていると共に、ラック軸部１５の
内周側にも焼入層２０が形成されていない非焼入層２２
が設けられている。このため、中空ラック軸１の中空部
１１を区画する内周面１１ｉには焼入層２０が到達して
いないため、中空ラック軸１の中空部１１を区画する内
周面１１ｉの焼入状況を検査する面倒な焼入検査を簡素
化したり、または、廃止したりすることができる。

【００２６】本実施形態によれば、主軸部１０の内周側
における非焼入層２２の厚みをｔ３とし、ラック軸部１
５のラック歯１６の内周側における非焼入層２２の厚み
をｔ４としたとき、ｔ３がｔ４よりも大きい（ｔ３＞ｔ
４）場合には、焼入歪みを矯正する曲げ矯正工程におけ
る矯正量は、主軸部１０の内周側における非焼入層２２
で主として確保されるため、ラック歯１６への負荷が軽
減され、ラック歯１６の噛合性が良好に確保される。

【００２７】なお本実施形態によれば、ラック軸部１５
の焼入層２０の平均焼入硬度をＨ１とし、主軸部１０の
焼入層２０の平均焼入硬度をＨ２とすると、Ｈ１はＨ２
と同様な値でも良い（Ｈ１＝Ｈ２，Ｈ１≒Ｈ２）。ある
いは、Ｈ１はＨ２よりも低い形態でも良い（Ｈ１＜Ｈ
２）。あるいは、Ｈ１はＨ２よりも高い形態でも良い
（Ｈ２＞Ｈ２）。

【００２８】加えて本実施形態によれば、中空ラック軸
１の種類によっては、ラック軸部１５を焼入するときの
焼入条件の調整により、例えば、導電コイル３に通電す
る高周波電流の周波数を高くすることにより、図５に示
すように、ラック軸部１５のラック歯１６の歯先面１６
ｂ、歯面１６ａ、歯底面１６ｃの輪郭状に沿った焼入層
２０を形成することもできる。この場合には、ラック歯
１６の表面硬度を高めつつラック歯１６の内部の靱性を
確保するのに有利となる。

【００２９】（第２実施形態）以下、本発明の第２実施
形態について図６を参照して説明する。第２実施形態は
基本的には第１実施形態と同様の構成であり、第１実施
形態と同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通
の符号を付する。図６においてハッチング領域は焼入層
を意味する。

【００３０】本実施形態に係る中空ラック軸１Ｂは、中
心側に中空部１１をもつ主軸部１０と、主軸部１０に同
軸的に一体的に連設され中心側に中空部１１をもつラッ
ク軸部１５とで構成されている。ラック軸部１５は外周
壁に外歯状のラック歯１６を有する。主軸部１０の中空
部１１とラック軸の中空部１１は同一径とされており、
一直線状に連通している。ラック軸部１５のラック歯１
６は、直円筒形状のパイプ材を形成する周壁の一部を塑
性加工することにより形成されている。ラック軸部１５
には、塑性変形された辺部１７が形成されており、辺部
１７に複数個のラック歯１６が直列に突設されている。
ラック歯１６は、互いに配向する歯面１６ａと、歯面１
６ａの先端同士を繋ぐ歯先面１６ｂと、歯面１６ａの基
端同士を繋ぐ歯底面１６ｃとを有する。ラック歯１６の
歯先面１６ｂは、主軸部１０の外周面１０ａよりも径内
方向に退避している。主軸部１０の外周面１０ａは耐摩
耗性を向上させるため、高硬度及び高強度が要請されて
いる。ラック軸部１５のラック歯１６は、ステアリング
により回転されるピニオンと噛合するため、高硬度及び
高強度が要請されている。

【００３１】本実施形態によれば、第１実施形態の場合
に比較して中空ラック軸１のラック軸部１５には高硬度
及び高強度が要請されている。このため図６に示すよう
に、中空ラック軸１において、ラック軸部１５のラック
歯１６の全体には焼入層２０が設けられている。従っ
て、ラック軸部１５のラック歯１６に形成されている焼
入層２０は、ラック軸部１５の中空部１１を区画する内
周面１１ｉに到達している。主軸部１０の外周側にも焼
入層２０が（厚みｔ２：１〜２ｍｍ）設けられている。
そして、主軸部１０の内周側には、焼入層２０が形成さ
れていない非焼入層２２（厚みｔ３：０．１〜３ｍｍ）
が設けられており、主軸部１０の内周側の延性は確保さ
れている。

【００３２】本実施形態によれば、第１実施形態と同様
に、焼入処理の際に、円リング形状の導電コイル３を導
電部材として用い、導電コイル３に高周波電流（周波
数：例えば３ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）を通電しつつ、導
電コイル３を中空ラック軸１の軸長方向に沿って相対的
に移動させる。これにより中空ラック軸１の外周面を誘
導加熱で焼入温度領域に加熱する。導電コイル３で加熱
した加熱部分に、直ちに、冷却手段４Ａまたは４Ｂによ
り冷却水を吹き付けて中空ラック軸１の焼入を行う。本
実施形態によれば、ラック軸部１５については焼入層２
０の厚みが厚いため、導電コイル３に通電する電流値を
増加したり、導電コイル３の相対移動速度を低速化させ
る。

【００３３】本実施形態によれば、主軸部１０の焼入層
２０及びラック軸部１５の焼入層２０は軸長方向におい
て連続されており、図９に示す従来技術とは異なり、主
軸部１０とラック軸部１５との軸長方向における境界域
に非焼入領域が形成されていないため、焼入処理は導電
コイル３を中空ラック軸１の軸長方向に沿って移動させ
るだけで良い。従って焼入処理を１回で行うことがで
き、焼入処理を２回に分けて行っていた図９に示す従来
技術に比較して工程を簡素化できる。

【００３４】本実施形態においても、導電コイル３を中
空ラック軸１の軸長方向に沿って移動させてラック歯１
６を焼入するとき、導電コイル３をラック軸部１５のラ
ック歯１６に向けて変位させることもできる。この結
果、導電コイル３の内周面はラック軸部１５のラック歯
１６の歯先面１６ｂに近づくことができる。故に、ラッ
ク軸部１５のラック歯１６の歯先面１６ｂが主軸部１０
の外周面よりも径内方向に退避しているときであって
も、ラック軸部１５のラック歯１６を良好に焼入するこ
とができる。

【００３５】上記した焼入処理の後に、中空ラック軸１
の曲げ矯正を行う。この場合、図６に示すように、主軸
部１０の内周側には焼入層２０が形成されていない非焼
入層２２が設けられているため、中空ラック軸１の内周
側の延性は確保されており、焼入処理後における中空ラ
ック軸１の曲げ矯正を良好に行うことができる。

【００３６】本実施形態によれば、図６に示すように、
ラック軸部１５の内周側には焼入層２０が形成されてい
るものの、主軸部１０の内周側には、焼入層２０が形成
されていない非焼入層２２が設けられている。このた
め、中空ラック軸１の中空部１１を区画する内周面１１
ｉの焼入状況を肉眼または検査装置で検査する面倒な焼
入検査を簡素化したり、または、廃止したりすることが
できる。

【００３７】加えて本実施形態によれば、中空ラック軸
１の種類によっては、第１実施形態と同様に、ラック軸
部１５を焼入するときの焼入条件の調整により、例え
ば、導電コイル３に通電する高周波電流の周波数を高く
することにより、図５に示すように、ラック軸部１５の
ラック歯１６の歯先面１６ｂ、歯面１６ａ、歯底面１６
ｃの輪郭状に沿った焼入層２０を形成することもでき
る。この場合、ラック歯１６の表面硬度を高めつつラッ
ク歯１６の内部の靱性を確保するのに有利となる。

【００３８】（第３実施形態）以下、本発明の第３実施
形態について図７を参照して説明する。第３実施形態は
基本的には第１実施形態と同様の構成であり、第１実施
形態と同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通
の符号を付する。図７においてハッチング領域は焼入層
を意味する。図７に示すように、主軸部１０の外周側に
焼入層２０が形成されている。主軸部１０の内周側に
は、焼入層２０が形成されていない非焼入層２２が設け
られている。但し本実施形態によれば、主軸部１０にお
いて焼入層２０の厚みを、主軸部１０の軸長方向におい
て部位によって異ならせている。従って、非焼入層２２
の厚みは、主軸部１０の軸長方向において部位によって
異なる。よって、焼入層２０は、焼入層の肉厚が相対的
に薄い薄肉焼入層２０ｒと、焼入層の肉厚が相対的に厚
い厚肉焼入層２０ｓとを交互に有する。導電コイル３に
通電する電流量、周波数、導電コイル３の相対移動速度
のうちの少なくとも一方を変更することにより、主軸部
１０に薄肉焼入層２０ｒと厚肉焼入層２０ｓとを交互に
形成することができる。本実施形態によれば、焼入歪み
を矯正する曲げ矯正工程において、主軸部１０の曲げを
良好に行うことができ、ラック歯１６への負荷が軽減さ
れ、ラック歯１６の噛合性が良好に確保される。

【００３９】なお図６に示す実施形態においても、焼入
層２０は、薄肉焼入層２０ｒと厚肉焼入層２０ｓとを交
互に有する形態としても良い。

【００４０】（適用形態）図８は車両としての自動車の
ステアリング装置に適用した適用例を示す。上記した中
空ラック軸１，１Ｂは、軸受として機能するスライド部
８２を介して長筒体８０に同軸的に軸長方向にスライド
可能に挿通されている。中空ラック軸１の両端部には、
車輪側に繋がるジョイント部８３，８４が設けられてい
る。運転者により回転操作されるステアリングホィール
とピニオン８５とは接続されている。ピニオン８５は中
空ラック軸１，１Ｂのラック歯１６は噛合する。なお図
８ではラック歯１６の歯、ピニオン８５の歯は一部省略
されている。運転者によりステアリングホィールが回転
操作されると、ピニオン８５がラック歯１６と噛合しつ
つ回転し、中空ラック軸１が軸長方向（矢印Ｘ１，Ｘ２
方向）に移動し、車輪の向きを操作させる。

【００４１】パワーステアリング装置は、中空ラック軸
１の外周面と長筒体８０の内周面との間に形成された油
室８６と、中空ラック軸１の軸長方向の中間部に外径方
向に突設され油室８６を第１油室８６ａ及び第２油室８
６ｂとに仕切るピストン８７とを有する。なお、第１油
室８６ａはピストン８７と仕切部材８８ａとで仕切られ
ている。第２油室８６ｂはピストン８７と仕切部材８８
ｂとで仕切られている。

【００４２】運転者のステアリングホィールの操作によ
りピニオン８５が一方向へ回転して中空ラック軸１が矢
印Ｘ３方向に移動するとき、図略のパワーステアリング
装置の油圧系により第１油室８６ａが第２油室８６ｂよ
りも高圧となり、両者の差圧により中空ラック軸１は矢
印Ｘ３方向にアシストされる。

【００４３】また運転者のステアリングホィールの操作
によりピニオン８５が逆方向へ回転して中空ラック軸１
が矢印Ｘ２方向に移動するときには、図略のパワーステ
アリング装置の油圧系により第２油室８６ｂが第１油室
８６ａよりも高圧となり、両者の差圧により中空ラック
軸１は矢印Ｘ２方向にアシストされる。なおジョイント
部８３．８４と長筒体８０の端部との間には、防塵用の
蛇腹状のダストカバー９０が被着されている。

【００４４】（その他）前記した第１実施形態及び第２
実施形態によれば、中空ラック軸１、１Ｂの主軸部１０
の外径及び内径は、上記した値に限定されるものではな
く、適宜変更できる。主軸部１０の中空部１１の内径と
ラック軸部１５の中空部１１の内径とは同一径とされて
いるが、これに限定されるものではなく、主軸部１０の
中空部１１の内径とラック軸部１５の中空部１１の内径
とを異径とすることもできる。また主軸部１０の中空部
１１の横断面形状とラック軸部１５の中空部１１の横断
面形状とは、図面に示したものに限定されるものではな
く、適宜変更できる。焼入層２０の厚みは、上記した値
に限定されるものではなく、適宜変更できる。即ち、焼
入層２０の厚みに関する上記したｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ
４の値は上記した値に限定されるものではなく、中空ラ
ック軸の種類に応じて適宜変更できる。

【００４５】中空ラック軸１、１Ｂを誘導加熱するため
の導電部材としての導電コイル３は１重リング形状とさ
れているが、これに限らず、２重リング状でも、それ以
上のリングでも良く、更にリング形状に限らず、場合に
よっては板状でも良く、要するに中空ラック軸１を高周
波焼入処理できるものであればよい。導電コイル３に通
電する高周波電流の周波数は上記した周波数域に限定さ
れるものでなく、適宜変更して実施できる。その他、本
発明は上記した実施形態のみに限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施でき
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
ック軸部のラック歯及び主軸部の外周側に焼入層が設け
られており、且つ、主軸部の内周側には、焼入層が形成
されていない非焼入層が設けられている。このため中空
ラック軸に要請される硬度、耐摩耗性、強度を確保しつ
つ、中空ラック軸の曲がり矯正の良好性を確保できる。
しかも、主軸部の内周側には非焼入層が設けられている
ため、つまり、主軸部の内周側には焼入層が到達してい
ないため、中空ラック軸の中空部の内周面を肉眼または
検査装置で検査する面倒な焼入検査の簡素化または廃止
に有利である。

【００４７】また本発明方法によれば、主軸部の焼入層
及びラック軸部の焼入層は軸長方向において連続されて
おり、図９に示す従来技術とは異なり、主軸部とラック
軸部との境界域に非焼入領域が形成されていないため、
焼入処理は導電コイル等の導電部材を中空ラック軸の軸
長方向に沿って相対的に移動させるだけで良い。従って
焼入処理を１回で行うことができ、焼入処理を２回に分
けて行っていた図９示す従来技術に比較して工程を簡素
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の係る中空ラック軸の要部の断面
図である。

【図２】第１実施形態の他の形態に係る中空ラック軸の
要部の断面図である。

【図３】第１実施形態の係る中空ラック軸のラック軸部
の横断面図であり、図１のＷ３−Ｗ３に沿った断面図で
ある。

【図４】第１実施形態の他の形態に係る中空ラック軸の
主軸部の横断面図であり、図１のＷ４−Ｗ４に沿った断
面図であるる。

【図５】第１実施形態の別の他の形態に係る中空ラック
軸のラック歯の断面図である。

【図６】第２実施形態の係る中空ラック軸の要部の断面
図である。

【図７】第３実施形態の係る中空ラック軸の要部の断面
図である。

【図８】適用形態の係り、中空ラック軸をパワーステア
リング装置に適用した状態の断面図である。

【図９】従来形態の係る中空ラック軸の要部の断面図で
ある。

【符号の説明】 図中、１は中空ラック軸、１０は主軸部、１１は中空
部、１５はラック軸部、１６はラック歯、２０は焼入
層、２２は非焼入層を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小畑 幸治 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 川口 実 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 村上 博昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 篠原 明彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3J030 AC03 BA08 BC03 CA10 3J062 AA07 AB05 AC07 BA01 BA11 CA15 CA31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心側に中空部をもつ主軸部と、前記主軸
   部に同軸的に一体的に連設され中心側に中空部をもつと
   共に外周壁に外歯状のラック歯を有するラック軸部とで
   構成された中空ラック軸において、 前記ラック軸部の前記ラック歯及び前記主軸部の外周側
   に焼入層が設けられており、且つ、前記主軸部の内周側
   には、焼入層が形成されていない非焼入層が設けられて
   いることを特徴とする中空ラック軸。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ラック軸部の内周
   側には焼入層が形成されていない非焼入層が設けられて
   いることを特徴とする中空ラック軸。
3. 【請求項３】請求項２において、前記主軸部の内周側に
   おける非焼入層の厚みをｔ３とし、ラック軸部のラック
   歯の内周側における非焼入層の厚みをｔ４としたとき、
   ｔ３はｔ４よりも大きく（ｔ３＞ｔ４）設定されている
   ことを特徴とする中空ラック軸。
4. 【請求項４】請求項１において、前記ラック軸部では、
   焼入層は前記ラック軸部の内周面に到達していることを
   特徴とする中空ラック軸。
5. 【請求項５】中心側に中空部をもつ主軸部と、前記主軸
   部に同軸的に一体的に連設され中心側に中空部をもつと
   共に外周壁に外歯状のラック歯を有するラック軸部とで
   構成された中空ラック軸を用意する工程と、 前記ラック軸部の前記ラック歯及び前記主軸部の外周側
   に焼入層を設け、且つ、前記主軸部の内周側には、焼入
   層が形成されていない非焼入層を設ける焼入工程とを実
   施することを特徴とする中空ラック軸の製造方法。