JP2015004422A - ラックおよびラックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はすばラック、やまばラックなどのように、平ラックと比べて加工が難しいラックであっても容易に製造することができるラックの製造方法を提供する。【解決手段】ラック歯が形成された複数の薄板３を積層する工程を含むラックの製造方法であって、隣接する薄板３同士のラック歯の軸方向位置をずらした状態で、薄板３を積層し互いに固定する工程と、積層された薄板３のラック歯２を、耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆う工程とを含むラックの製造方法。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の薄板が積層されてなるラックおよびそのラックの製造方法に関する。

この種のラックは、例えば特許文献１に開示されている。同文献に開示されたラックは、ラック歯が形成された複数の薄板が積層されてなるものであって、歯すじが軸方向に対して直交する方向に形成されたものである。つまり、このラックは、平ラックとして機能し、平歯車とともに、ラックアンドピニオン機構を構成して使用される。

特開２０１０−８９９６４号公報

ところで、平ラックと平歯車からなるラックアンドピニオン機構よりも、はすばラックとはすば歯車からなるラックアンドピニオン機構や、やまばラックとやまば歯車からなるラックアンドピニオン機構の方が、歯打ち音が小さいことがよく知られている。

しかしながら、平ラックに比べて、形状が複雑な、はすばラックは加工が難しく、やまばラックは更に加工が難しいという問題がある。

そこで、本発明は、はすばラック、やまばラックなどのように、平ラックと比べて加工が難しいラックであっても容易に製造することのできるラックおよびそのラックの製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明のラックは、ラック歯が形成された複数の薄板が積層されてなるものであって、隣接する薄板同士が、ラック歯の軸方向位置をずらした状態で積層され互いに固定されたことを特徴とするものである。

上記（１）の構成によれば、ラック歯を軸方向にずらした状態で複数の薄板を積層することで、任意形状のラックを形成することができるので、従来、製造することが容易ではなかった複雑な形状のラックでも容易に製造することができる。

（２）本発明のラックは、上記（１）の構成を備えるラックにおいて、前記ラック歯が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆われたことを特徴とするものである。

上記（１）の構成では、互いに軸方向にずれたラック歯の歯面同士の間で段差が生じるため、耐摩耗性・耐摩擦性を向上させることが必要となる場合があるが、上記（２）の構成によれば、ラック歯が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆われているので、そのような問題が解決される。

（３）本発明のラックの製造方法は、ラック歯が形成された複数の薄板を積層する工程を含むものであって、隣接する薄板同士のラック歯の軸方向位置をずらした状態で、複数の薄板を積層し互いに固定する工程を含むことを特徴とするものである。

上記（３）の構成によれば、隣接する薄板同士のラック歯の軸方向位置をずらして積層することで、任意形状のラックを形成することができるので、従来、製造することが容易ではないとされていた複雑な形状のラックでも容易に製造することができる。

（４）本発明のラックの製造方法は、上記（３）の構成を含むラックの製造方法において、積層された前記薄板のラック歯を耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆う工程を含む、ことを特徴とするものである。

上記（３）の構成では、互いに軸方向にずれたラック歯の歯面同士の間で段差が生じるため、耐摩耗性・耐摩擦性を向上させることが必要となる場合があるが、上記（４）の構成によれば、ラック歯が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆われているので、そのような問題が解決される。

本発明の実施の形態に係るラックを示す斜視図である。 １枚の薄板を示す斜視図である。 複数の薄板が積層され、やまば状の歯筋を形成した状態を示す斜視図である。 積層された複数の薄板を示す平面図である。但し、隣接する薄板間でのラック歯のずれを分かり易く示すためにラック歯の歯先部を塗り潰している。 積層された複数の薄板のラック歯にゴム又は樹脂を含浸させた繊維からなるカバー体を貼り付ける様子を示した図である。 複数の薄板が積層され、はすば状の歯筋を形成した状態を示す斜視図である。 積層された複数の薄板のラック歯にゴム又は樹脂を含浸させた繊維からなるカバー体を貼り付ける様子を示した図である。

以下、本発明の実施の形態に係るラックおよびラックの製造方法について図面を参照しつつ説明する。

図１に例示するラック１は、本発明の実施の形態に係るラックの製造方法により製造されたものである。このラック１は、やまば歯車（図示せず。）と噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成するやまばラックである。ラック１は、図２に示すような、ラック歯２が形成された薄板３が複数積層され、図３に示すように、隣接する薄板３同士がラック歯２の軸方向位置（矢印５の示す方向が軸方向である。）を互いにずらした状態で積層され固定されたものを含んでおり、さらに、薄板３のラック歯２が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材（摩耗しにくく、摩擦抵抗が小さい部材）で覆われたものである。本実施形態では、この耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材としてゴム又は樹脂を含浸させた繊維４を例に挙げる。

上記ラック１は、ラック歯２が形成された薄板３を作製する薄板作製工程と、複数の薄板３を積層して互いに固定する薄板積層工程と、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６を薄板３のラック歯２に接着するカバー体接着工程とを含む製造方法により製造される。以下、各工程について詳述する。

上記薄板作製工程では、図２に示すような、ラック歯２を有する薄板３を、薄い鉄板を打ち抜くことにより作製する。打ち抜きに使用する抜き型は、一般の平ラックを片側から視た輪郭形状と略同一形状のものとすることができる。打ち抜き材料は、製造すべきラック１の用途に応じて適宜決定され、用途に応じて鉄以外の金属や樹脂等からなる薄板材が使用されてもよい。

上記薄板積層工程では、上記薄板作製工程によって作製された複数（本実施形態では９枚）の薄板３を、隣接する薄板３同士のラック歯２の軸方向位置を互いに所定量ずつずらした状態に積層し、薄板３同士を固定する。例えば図３および図４に示すように、積層した薄板３のラック歯２の歯すじが、やまばを形成するように、ラック歯２の軸方向位置（矢印５の示す方向が軸方向である。）を互いに所定量ずつずらして積層し相互に固定する。なお図４では、各薄板３間でのラック歯２のずれが分かり易いように、ラック歯２の歯先部を塗り潰している。

上記薄板積層工程における固定方法には、様々な方法を採択し得る。例えば、薄板３同士の合わせ面に予め接着剤を塗布しておき、上記薄板積層工程の後、積層された薄板３同士を所定圧力にて密着させることで薄板３同士に相対的ずれが生じないように固定することができる。また例えば、薄板積層工程の後、積層された薄板３に対して板厚方向に貫通する貫通孔を加工し、当該貫通孔にボルトを挿通して、ナットとともに、積層された薄板３を締結することで薄板３同士に相対的ずれが生じないように固定することもできる。

上記カバー体接着工程では、積層された薄板３のラック歯２に、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６を接着し、当該ラック歯２をそのカバー体６で覆う。上記カバー体６としては、例えば図５に示すように、その表面６ａが一般のやまばラックのラック歯形状に成型され、その裏面６ｂが、積層された複数の薄板３のラック歯２が形成する凹凸形状に対応した凸凹形状（該形凸凹形状は図示せず。）に成型されたものが使用される。図３、図４に示すように、薄板積層工程を施した直後は、互いに軸方向にずれたラック歯２の歯面２ａ同士の間に段差が生じるが、このようなカバー体６でラック歯２を覆うことにより、そのような段差は外観上解消される。

以上の工程を経て図１に示すようなラック１が出来上がるが、上記ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４について、更に詳しく説明する。

上記ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４は、アラミド繊維、ナイロン、ウレタン、木綿、絹、麻、アセテート、レーヨン、フッ素を含む繊維、及び、ポリエステル等によって形成可能であって、ゴム又は樹脂で含浸処理されている。繊維の形状は、例えば短繊維形状や長繊維形状であってもよい。

ゴム又は樹脂により繊維を含浸処理することで、繊維の間にゴム材又は樹脂材が入り込み、繊維同士を接着させてまとめあげ、カバー体６として機能させることが可能となる。また、繊維にゴム等が含浸されることにより、繊維同士の擦れによる摩耗が低減されると共に、さらにはピニオンギヤとの間で発生する、カバー体６の摩耗性のアップを図ることが可能となる。

なお、ゴムは、繊維を含浸処理できるものであればよい。このゴムとしては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロヒドリンゴム、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム等を単独で、又はこれらのゴムを各種変性処理したものを使用することができる。これらのゴムは、単独で使用することができるほか、複数種のゴムをブレンドして用いることもできる。また、ゴムには、加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、及び、着色剤等の従来からゴムの配合剤として使用していたものを適量配合することができる。また、上記ゴムの代わりに、又は上記ゴムとともに、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、又は熱硬化樹脂を用いることもできる。

上記のゴム又は樹脂による繊維への含浸処理は、ゴム又は樹脂を溶剤等で溶解し液状とした後、所定の繊維（短繊維、長繊維や布）をディッピング処理する方法が好適に使用される。ラック歯２に接着するカバー体６の前駆体として、繊維をシート状に形成した布を使用することができる。この布のゴム又は樹脂の含浸処理の方法も上記と同様な方法で行われる。

布を構成するものとしては、繊維を不規則にからめた不織布や、規則的に成形した織布や編布（ニット）等が挙げられる。これらの布は、シート状であることから、ゴム等による含浸処理を行い易い（ハンドリングが容易）という特徴を有する。なお、上記織布の織り方については、平織、朱子織、及び綾織等が用いられる。

（本発明の実施の形態による作用効果）
本実施形態に係るラックの製造方法によれば、ラック歯２を軸方向にずらした状態で複数の薄板３を積層することにより、やまば等の任意形状のラックを形成することができるので、従来、製造することが容易ではないとされていたやまばラック等の複雑な形状のラックでも容易に製造することができる。

また、本実施形態に係るラック１では、複数の薄板３が互いに軸方向にずれた状態で積層されることで、ラック歯２の歯面２ａ同士の間に段差が生じるため、ラック歯２をカバー体６で覆うことなく、そのまま一般のやまば歯車と噛み合わせて使用すると、当該段差によって生じるラック歯２のエッジ部２ｂのみが摩耗し、好ましくない。しかし、本実施形態に係るラック１では、ラック歯２が耐摩耗性・対摩擦性に優れたカバー体６で覆われたものとなっており、当該エッジ部２ｂもカバー体６で覆われているので、そのような問題が解決される。

また、本実施形態に係るラック１によれば、ラック歯２が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材（ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６）で覆われているので、このラック１とやまば歯車とを噛合させてなるラックアンドピニオン機構において、歯打ち音を低減させることができるとともに、やまば歯車との摩擦抵抗を低減することができる。

（本実施の形態の変形例）
本発明の実施の形態では、やまばラックを製造する方法を例に挙げて説明したが、薄板積層工程において、薄板３のラック歯２の軸方向へのずらし方を変えることで、任意の種類のラックや、任意の歯形状のラックを容易に製造することが可能である。例えば、薄板積層工程において、図６に示すように、複数の薄板３のラック歯２がはすばを形成するように互いに軸方向へずらして積層固定し、図７に示すように、そのラック歯２に対応した、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６Ａでラック歯２を覆って接着することで、歯打ち音が小さく、耐摩耗性・耐摩擦性に優れたはすばラックを製造することも可能である。

また、既述の実施の形態に係るラックは、積層された薄板３のラック歯２にゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６，６Ａが接着されてなるものであったが、図３や図６に示すように、カバー体６，６Ａを省略したものを、そのまま、或いは、何らかの加工を施して、ラックとして使用することも可能である。

また、既述の実施形態に係るラックの製造方法では、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４からなるカバー体６，６Ａはラック歯２全体を覆ったものとされているが、ラック歯２全体を覆うものではなく、少なくともラック歯２のピニオンギヤと接触する部分（歯面２ａ等）を覆うものであってもよい。

また、既述の実施形態において、ゴム又は樹脂を含浸させた繊維４は、短繊維を入れたゴム又は樹脂であってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ ラック
２ ラック歯
３ 薄板
４ ゴム又は樹脂を含浸させた繊維（耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材）

Claims (4)

1. ラック歯が形成された複数の薄板が積層されてなるラックであって、
   隣接する薄板同士が、ラック歯の軸方向位置をずらした状態で積層され互いに固定されたことを特徴とするラック。
2. 請求項１に記載のラックにおいて、
   前記ラック歯が耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆われたことを特徴とするラック。
3. ラック歯が形成された複数の薄板を積層する工程を含むラックの製造方法であって、
   隣接する薄板同士のラック歯の軸方向位置をずらした状態で、複数の薄板を積層し互いに固定する工程を含むことを特徴とするラックの製造方法。
4. 請求項３に記載のラックの製造方法において、
   積層された前記薄板のラック歯を耐摩耗性・耐摩擦性に優れた部材で覆う工程を含む、ことを特徴とするラックの製造方法。