JP2020049989A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵シャフトの端部に過大な負荷が入力されても、転舵シャフトが備える外周転動溝の端部を起点とする転舵シャフトの撓みを従来よりも抑制できるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１０において、転舵シャフト２０は、第一端部２５ａのうち端面と外周転動溝２０ａまでの長さよりも短い所定長さＬ１の区間を第一区間Ａｒ１と定義し、第一端部２５ａのうち第一区間Ａｒ１以外の区間であって外周転動溝２０ａと隣接する区間を第二区間Ａｒ２と定義し、第二区間Ａｒ２と外周転動溝との境界を起点とする外周転動溝の区間であって外周転動溝が形成された区間の軸方向長さよりも短い所定長さの区間を第三区間Ａｒ３と定義し、外周転動溝のうち第三区間以外の区間を第四区間Ａｒ４と定義した場合に、第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さの最大値は、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さより大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

モータの駆動力によって転舵シャフトに対し軸力をアシストする転舵補助装置（転舵力付与装置）を備えた電動パワーステアリング装置がある。このような電動パワーステアリング装置の一例として、ラック歯とボールねじ装置のねじ軸を備える、所謂、ラックアンドピニオン方式の電動パワーステアリング装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。ラックアンドピニオン方式の電動パワーステアリング装置では、転舵補助装置が、モータの駆動力を、ボールねじ装置を介して転舵シャフトの軸線方向への軸力に変換し、転舵シャフトに付与する。転舵補助装置は、タイロッドを介して転舵輪に連結される転舵シャフトを軸線方向に往復移動させ転舵輪を転向させる。

しかし、このような構成において、例えば、転舵輪が縁石に乗り上げてしまったような場合、反力として転舵輪側から転舵シャフトの端部に対し、曲げ方向の大きな力が入力される場合がある。このような場合、転舵シャフトの外周面に形成されボールねじ装置を構成する外周転動溝の軸線方向における端部、即ち、曲げ方向の力が入力された側における転舵シャフトの円柱状の端部と外周転動溝との間の境界部には曲げ応力が集中しやすい。

特開２００４−１０９５６号公報 特開２００３−１６０８１２号公報

しかしながら、特許文献１には、軸線方向における転舵シャフトの各部位において、硬度と深さを所望の大きさにそれぞれ変更することは記載されているが、曲げ応力が集中しやすい部位に対して焼き入れの硬度や深さを変える思想は開示されていない。また、特許文献２には、低コスト化のため、ボールねじ装置を構成する転舵シャフトの外周転動溝のうち、実際にボールねじ装置のボールが転動する部分のみに熱処理（焼き入れ）を行ない、外周転動溝の硬度を向上させるとのみ記載されている。しかし、曲げ応力が集中しやすい部位に対して焼き入れの硬度や深さを変える思想は開示されていない。このため、転舵シャフトの端部に入力される曲げ方向の力が過大である場合、外周転動溝と端部との境界を起点として転舵シャフトに撓みが生じる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、転舵シャフトの端部に過大な負荷が入力されても、転舵シャフトが備える外周転動溝の端部を起点とする転舵シャフトの撓みを従来よりも抑制できるステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明に係る、ステアリング装置は、ハウジングと、前記ハウジングに支持され両端がタイロッドを介して転舵輪に連結されるとともに、前記ハウジングに対して軸線方向に相対移動して前記転舵輪を転向させる転舵シャフトと、モータを駆動源とし前記転舵シャフトに軸力を付与する転舵力付与装置と、前記転舵力付与装置に含まれ、軸力を前記転舵シャフトに直接、伝達するボールねじ装置と、を備える。

前記転舵シャフトは、両端に端面から所定長さの円柱状の端部を備え、前記軸線方向における両端部の間の外周面に形成され、前記ボールねじ装置を構成する螺旋状の外周転動溝を備える。前記軸線方向において、前記外周転動溝は、前記両端部のうちの一方の端部である第一端部に接して形成され、前記第一端部のうち端面と前記外周転動溝までの長さよりも短い所定長さの区間を第一区間と定義し、前記第一端部のうち前記第一区間以外の区間であって前記外周転動溝と隣接する前記区間を第二区間と定義し、前記第二区間と前記外周転動溝との境界を起点とする前記外周転動溝の区間であって前記外周転動溝が形成された区間の軸方向長さよりも短い所定長さの前記区間を第三区間と定義し、前記外周転動溝のうち前記第三区間以外の区間を第四区間と定義した場合に、前記第二区間における焼き入れ深さの最大値は、前記第一区間における焼き入れ深さより大きい。

このように、第一端部においては、外周転動溝と隣接する第二区間における焼き入れ深さの最大値の方が外周転動溝と接しない第一区間における焼き入れ深さよりも深い。このため、転舵シャフトの端部に負荷が入力され、転舵シャフトに過大な曲げ方向の応力が付与された場合においても、転舵シャフトは、大きな応力を受ける外周転動溝の端部（境界）の軸線方向両側に配置された焼き入れ深さが深い第二区間及び第三区間によって撓みが良好に規制される。また、このとき、撓みを規制するのに必要な区間（第二区間及び第三区間）に対してのみ、焼き入れ深さを深くするので、全体においては熱処理のためのサイクルタイムを短くでき低コスト化が図れる。

本実施形態の電動パワーステアリング装置の全体を示す概略図である。 転舵力付与装置及びボールねじ装置の拡大断面図である。 転舵シャフトの各区間を説明する図である。 転舵シャフトの各区間における焼き入れ深さを説明するグラフである。 転舵シャフトの第一端部側に反力が入力されたことを説明する図である。 図５に対応する、転舵シャフトの第一端部側に反力が入力された場合における転舵シャフトの撓みを模式的に説明する図である。 転舵シャフトの第二端部側に反力が入力されたことを説明する図である。 図７に対応する、転舵シャフトの第二端部側に反力が入力された場合における転舵シャフトの撓みを模式的に説明する図である。 変形例１及び変形例２に係る第一区間及び第六区間における焼き入れ深さの状態を説明する図である。

以下、本発明の第一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置（ステアリング装置に相当）の全体を示す図である。電動パワーステアリング装置は、転舵シャフト２０に軸力を付与することによって、操舵を補助するステアリング装置である。

（１．ステアリング装置の構成）
電動パワーステアリング装置１０（以後、ステアリング装置１０とのみ称する）は、車両の転舵輪２８，２８に連結される転舵シャフト２０を、転舵シャフト２０の軸線方向と一致するＡ方向（図１の左右方向）に往復移動させることにより、転舵輪２８，２８の向きを転舵させる装置である。なお、以下の説明においては、図１中、軸線方向Ａに沿った左側を「一方」側、右側を「他方」側として説明する場合がある。

図１に示すように、ステアリング装置１０は、転舵シャフト２０を収容し支持するハウジング１１と、ステアリングホイール１２と、ステアリングシャフト１３と、トルク検出装置１４と、電動モータＭ（モータに相当。以後、モータＭとのみ称す）と、前述した転舵シャフト２０と、転舵力付与装置３０と、ボールねじ装置４０と、ダンパ部５０を備える。

ハウジング１１は、車両に固定される固定部材である。ハウジング１１は、筒状に形成され、転舵シャフト２０をＡ方向に往復移動可能に挿通し支持する。ハウジング１１は、第一ハウジング１１ａと、第一ハウジング１１ａのＡ方向一方側に固定された第二ハウジング１１ｂと、を備える。

ステアリングホイール１２は、ステアリングシャフト１３の端部に固定され、車室内において回転可能に支持される。ステアリングシャフト１３は、運転者の操作によってステアリングホイール１２に加えられるトルクを転舵シャフト２０に伝達する。

ステアリングシャフト１３の転舵シャフト２０側の端部には、ラックアンドピニオン機構を構成するピニオン１３ａが形成される。ピニオン１３ａは、ステアリングホイール１２の回動に伴い回転する。トルク検出装置１４は、ステアリングシャフト１３の捩れ量に基づいて、ステアリングシャフト１３に加えられるトルクを検出する。

転舵シャフト２０は、Ａ方向に延伸している。転舵シャフト２０は、ハウジング１１に支持され、円柱状の両端部２５（第一端部２５ａ、第二端部２５ｂ）が、ジョイントである大径部５１，５１及びタイロッド２６，２６を介して左右の転舵輪２８，２８に連結される。転舵シャフト２０は、ステアリングホイール１２の回動に伴いＡ方向（軸線方向）に相対移動して転舵輪２８，２８を転向させる。

転舵シャフト２０の外周面の一部には、ラック歯２２が形成される。ラック歯２２は、ピニオン１３ａに噛合し、ピニオン１３ａとともに上述のラックアンドピニオン機構を構成する。ラックアンドピニオン機構は、ステアリング装置１０の用途等に基づいて、ステアリングシャフト１３と転舵シャフト２０との間で伝達可能な最大軸力が設定される。なお、転舵シャフト２０の詳細については、後に詳述する。

転舵シャフト２０に設けられる大径部５１，５１は、両端部２５（第一端部２５ａ、第二端部２５ｂ）の端面外側にそれぞれ螺着されて固定される。大径部５１，５１の両端外側に、タイロッド２６，２６が連結される。タイロッド２６，２６の先端は、ナックルアーム２７，２７を介して左右の転舵輪２８，２８に連結される。

これにより、ステアリングホイール１２が操舵されると、ラックアンドピニオン機構を介して、転舵シャフト２０がＡ方向（軸線方向）に直線往復移動される。このＡ方向に沿った移動がタイロッド２６，２６を介してナックルアーム２７，２７に伝達されることにより、図１に示すように転舵輪２８，２８が転舵され、車両の進行方向が変更される。このとき、タイロッド２６，２６は、図１に示すように転舵シャフト２０の軸線に対し所定の角度を有して配置される。

また、図１、図３に示すように、転舵シャフト２０は、ラック歯２２とは異なる位置の外周面に外周転動溝２０ａが形成される。外周転動溝２０ａは、後述するナット２１の内周転動溝２１ａとともにボールねじ装置４０を構成し、転舵力付与装置３０により軸力が伝達される。詳細については、のちに述べる。

前述したように転舵力付与装置３０は、ハウジング１１に固定されるモータＭを駆動源として転舵シャフト２０にボールねじ装置４０を介して軸力を付与する装置である。図１に示すように、転舵力付与装置３０は、モータＭ，モータＭを駆動する制御部ＥＣＵ及び駆動力伝達装置３２を備える。モータＭ及び制御部ＥＣＵは、ハウジング１１の第一ハウジング１１ａに固定されるケース３１に固定され収容される。制御部ＥＣＵは、トルク検出装置１４の出力信号に基づいて操舵補助トルクを決定しモータＭの出力を制御する。

図２に示すように、駆動力伝達装置３２は、駆動プーリ３６，従動プーリ３４及び歯付きベルト３５を備える。駆動プーリ３６，及び従動プーリ３４は、それぞれ、はす歯の外歯を備える歯付きのプーリである。歯付きベルト３５は、はす歯で形成された内歯を内周側に複数有する円環状のゴムベルトである。

駆動プーリ３６は、モータＭの出力シャフト３７に出力シャフト３７と一体回転可能に設けられる。出力シャフト３７は、転舵シャフト２０の軸線と所定量だけ平行にオフセットされて配置される。このとき、オフセットされる所定量は任意に設定すればよい。従動プーリ３４は、筒状の部材である。従動プーリ３４は、歯付きベルト３５を介して駆動プーリ３６と連結され、ナット２１の外周側にナット２１と一体回転可能に設けられる。

歯付きベルト３５は、従動プーリ３４の外周と駆動プーリ３６の外周との間に、各外周に設けられた各はす歯と噛合した状態で掛け渡される。このとき、歯付きベルト３５は、従動プーリ３４及び駆動プーリ３６との噛合が外れないように所定の張力を有した状態で従動プーリ３４と駆動プーリ３６との間に掛け渡される。

これにより、駆動力伝達装置３２は、駆動プーリ３６と従動プーリ３４との間で回転駆動力（駆動力）を伝達する。また、ナット２１の一方側端部は、図略の軸受を介して第二ハウジング１１ｂの内周面１１ｂ１に相対回転可能に支持される。これにより、ナット２１が軸受を介してハウジング１１に相対回転可能に支持される。

図２に示すように、ボールねじ装置４０は、前述した転舵シャフト２０の外周面に形成される外周転動溝２０ａ、外周転動溝２０ａの径方向外側に配置され内周面に内周転動溝２１ａが形成される前述のナット２１，外周転動溝２０ａと内周転動溝２１ａとの間に配列される複数の転動ボール２４，及び図略のデフレクタを備える。ボールねじ装置４０は転舵力付与装置３０と転舵シャフト２０との間に配置され、軸力を転舵シャフト２０に伝達する。

図３に示すように、ボールねじ装置４０を構成する外周転動溝２０ａは、転舵シャフト２０において、軸線方向における両端部２５（第一端部２５ａ、第二端部２５ｂ）の間に形成される。図２に示すように、外周転動溝２０ａは、転舵シャフト２０の外周面に複数巻き螺旋状に巻回されて形成される。ナット２１は、筒状に形成され、外周転動溝２０ａの径方向外方に外周転動溝２０ａ（転舵シャフト２０）と同軸になるよう配置される。

前述したように、ナット２１は、内周面に内周転動溝２１ａを備える。内周転動溝２１ａは、外周転動溝２０ａ（転舵シャフト２０）と径方向外方で対向し螺旋状に形成される。内周転動溝２１ａは、複数巻き巻回されて形成される。外周転動溝２０ａとナット２１の内周転動溝２１ａとが対向して配置され、それぞれ対応する外周転動溝２０ａと内周転動溝２１ａとの間で複数の転動ボール２４が転動する転動路Ｒ１が形成される。

複数の転動ボール２４は、転動路Ｒ１内に転動可能に配列される。これにより、転舵シャフト２０の外周転動溝２０ａと、ナット２１の内周転動溝２１ａとが、複数の転動ボール２４を介して螺合する。転動路Ｒ１を転動する複数の転動ボール２４は、ナット２１内に配置されたデフレクタ（図略）と、ナット２１内に形成され各デフレクタ間を接続する通路（図略）と、を介して無限循環される。デフレクタによる転動ボール２４の無限循環については、公知の技術であるので、詳細な説明については省略する。

上記の構成により、転舵力付与装置３０は、ステアリングホイール１２の回転操作に応じてモータＭを駆動し、モータＭの出力シャフト３７及び駆動プーリ３６を回転させる。駆動プーリ３６の回転は、歯付きベルト３５を介して従動プーリ３４に伝達され、従動プーリ３４を回転させることにより、従動プーリ３４に一体的に設けられるナット２１が回転する。そして、ナット２１が回転することにより、転舵シャフト２０の軸線方向への軸力が、ボールねじ装置４０が有する複数の転動ボール２４を介して転舵シャフト２０に伝達される。これにより、転舵シャフト２０がＡ方向に往復移動される。

図１に示すように、ダンパ部５０は、運転者がステアリングホイール１２を回転操作（操舵）することに伴い入力される正入力、又は車両の外部から転舵輪２８を介して入力される逆入力が転舵シャフト２０に入力され、転舵シャフト２０がＡ方向に移動された場合において、転舵シャフト２０の大径部５１と衝突させ、移動の衝突衝撃（エネルギー）を吸収する部位である。

なお、実施形態のダンパ部５０は、図１に示すように、ステアリング装置１０のＡ方向両側の２カ所に装着される。ダンパ部５０は、円筒状でゴム製の弾性体５３と、弾性体５３と大径部５１との間に介在し、大径部５１の端面５１ａと直接当接する金属製の当接部５４を備える。なお、ダンパ部５０は、公知であるため、これ以上の詳細な説明については省略する。

また、図１に示すように、軸線方向左側に配置されたダンパ部５０の軸線方向内側には、円筒状のラックブッシュ５２が配置される。ラックブッシュ５２は、後述する転舵シャフト２０の両端部２５のうち第一端部２５ａを内周面で支持する。

（２．転舵シャフト２０の詳細な説明）
上述したように、ボールねじ装置４０を構成する転舵シャフト２０の外周転動溝２０ａは、軸線方向における両端部２５（第一端部２５ａ、第二端部２５ｂ）の間の外周面に形成される。また、外周転動溝２０ａは、軸線方向において、両端部２５のうちの一方の端部である第一端部２５ａに接して形成される。図１、図３に示すように、ラック歯２２は、軸線方向において、外周転動溝２０ａと転舵シャフト２０の両端部２５のうちの他方の端部である第二端部２５ｂとの間で、外周転動溝２０ａと第二端部２５ｂ側で隣接する円柱部２０ｄの第二端部２５ｂ側に隣接して配置される。

ラック歯２２は、ステアリングホイール１２の回動に伴って回転するピニオン１３ａに噛合する。そして、ステアリングホイール１２、即ち、ピ二オン１３ａの回転に応じて、ピ二オン１３ａと噛合するラック歯２２の噛合位置が軸線方向で移動し、転舵シャフト２０がＡ方向に往復動される。

次に、転舵シャフト２０に施される熱処理（焼き入れ）について説明する。図３に示すように、本実施形態では、転舵シャフト２０を、軸線方向において、下記のようにそれぞれ定義される六つの区間（第一〜第六区間）に区分する。そして、焼き入れ深さが、それぞれ六つの区間ごとに設定された焼き入れ深さとなるよう、焼き入れ処理（熱処理）を行なう。なお、本実施形態において、焼き入れ処理（熱処理）は、高周波焼き入れとする。このときの焼き入れ方法は、各区間における焼き入れ深さに応じて加熱時間および加熱温度の少なくとも一方を変化させる、所謂、移動焼きである。

第一区間Ａｒ１（図３参照）は、軸線方向において、外周転動溝２０ａと接する一方の端部である第一端部２５ａのうち、第一端部２５ａの端面から外周転動溝２０ａまでの間の長さよりも短い所定長さＬ１の区間であると定義する。第一端部２５ａは円柱状を呈する。第一端部２５ａの直径は、外周転動溝２０ａの溝底の直径より小さく形成されているため、外周転動溝２０ａを加工する際に工具が第一端部２５ａ外周を加工せず、第一端部２５ａは円柱形に保たれる。

ただし、第一端部２５ａの端面に形成されためねじ孔（図略）には、大径部５１のおねじ部（図略）が螺着されており、おねじ部とめねじ部とで円柱を形成するものとする。ここで、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さをａとする（図４参照）。なお、上記の焼き入れ深さとは、材料硬さが所定値以上に硬化している領域における材料表面からの深さである。この硬度の所定値は、転舵シャフト２０の曲げ強度を所定量だけ向上させるのに貢献する硬度の下限規格値である。また、焼き入れ深さａは、従来技術において、通常、第一端部２５ａの全域に施す焼き入れ深さと同等程度の深さである。

なお、図３において、第一区間Ａｒ１は、第一端部２５ａの端面位置を含むよう記載されているが、この態様には限らない。第一区間Ａｒ１と端面位置との間には、熱処理が施されていない部分、若しくは、熱処理が施されていても、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａよりも浅い焼き入れ深さを備えた部分を有していてもよい。本実施形態において、一方側のダンパ部５０及びラックブッシュ５２は、第一端部２５ａの第一区間Ａｒ１内に配置される。

第二区間Ａｒ２（図３参照）は、第一端部２５ａのうち第一区間Ａｒ１以外の区間であって、外周転動溝２０ａと隣接する（接する）所定長さＬ２の区間であると定義する。本実施形態においては、所定長さＬ２は、第一端部２５ａの軸線方向長さＬＡから、第一区間Ａｒ１における所定長さＬ１を減算した長さ（Ｌ２＝ＬＡ−Ｌ１）となる。第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さの最大値をｂとする（図４参照）。このとき、第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さの最大値ｂは、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａより大きい。

第三区間Ａｒ３（図３参照）は、第二区間Ａｒ２と外周転動溝２０ａとの境界Ｂ１を起点とする外周転動溝２０ａ内の区間であって、外周転動溝２０ａが形成された区間の軸方向長さＬＢよりも短い所定長さＬ３の区間であると定義する。このとき、所定長さＬ３は、第一端部２５ａの第二区間Ａｒ２の長さＬ２よりも短い方が好ましい。具体的には、所定長さＬ３は、外周転動溝２０ａのリードで換算すると５リード分程度であることが好ましい。また、第二区間Ａｒ２の軸線方向における長さＬ２は、外周転動溝２０ａのリードで換算すると１０リード分程度であることが好ましい。

これにより、第二区間Ａｒ２と外周転動溝２０ａ（第三区間Ａｒ３）との境界Ｂ１近傍における転舵シャフト２０の曲げ強度を所望の曲げ強度とすることができる。ただし、この態様に限らず、所定長さＬ３及び長さＬ２は任意に設定しても良い。また、所定長さＬ３及び長さＬ２の大小関係が逆転していても良い。これらによっても相応の効果は期待できる。そして、第三区間Ａｒ３における焼き入れ深さをｃとする（図４参照）。なお、第三区間Ａｒ３における焼き入れ深さとは、外周転動溝２０ａの、溝底からの深さをいう。

第四区間Ａｒ４（図３参照）は、外周転動溝２０ａのうち第三区間Ａｒ３以外の区間であると定義する。つまり、第四区間Ａｒ４の軸線方向長さＬ４は、外周転動溝２０ａの軸線方向長さＬＢから、第三区間Ａｒ３の所定長さＬ３を減算した長さ（Ｌ４＝ＬＢ−Ｌ３）となる。従って、通常、第四区間Ａｒ４の軸線方向長さＬ４は、５リード分程度の長さの所定長さＬ３よりも長い。そして、第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さをｄとする（図４参照）。なお、第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さとは、第三区間Ａｒ３における焼き入れ深さと同様に外周転動溝２０ａの、溝底からの深さをいう。焼き入れ深さｄは、従来技術において、通常、外周転動溝２０ａに施す焼き入れ深さと同等程度の深さである。

また、第五区間Ａｒ５（図３参照）は、軸線方向において、外周転動溝２０ａと第二端部２５ｂ側で隣接する円柱部２０ｄと、円柱部２０ｄと第二端部２５ｂ側で隣接するラック歯２２のうち円柱部２０ｄとの境界Ｂ２を起点とする一部の区間とを合わせた所定長さＬ５の区間であると定義する。このとき、所定長さＬ５を構成する円柱部２０ｄの長さ、及びラック歯２２の一部の区間の長さの比率は任意に設定すればよい。そして、第五区間Ａｒ５における焼き入れ深さをｅとする（図４参照）。ここで、ラック歯２２の一部の区間における焼き入れ深さとは、ラック歯２２の歯底からの深さをいう。

なお、転舵シャフト２０においては、ラック歯２２の背面、及びラック歯２２と背面との挟まれる側面にも焼き入れがなされている。熱処理時、これらの部位の表面と、加熱コイルとの距離は近いため、ラック歯２２の歯底からの焼き入れ深さに比べて背面及び側面の焼き入れ深さは深くなる。しかし、車両で要求される転舵シャフトの曲げ方向における曲げ強さに最も寄与するのは歯底からの焼き入れ深さであるため、歯底からの焼き入れ深さを代表値としている。

また、第六区間Ａｒ６（図３参照）は、少なくともラック歯２２のうち第五区間Ａｒ５を構成する部分以外の区間であると定義する。本実施形態においては、第六区間Ａｒ６は、ラック歯２２のうち第五区間Ａｒ５を構成する部分以外の区間に、第二端部２５ｂを加えた区間とする。そして、第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さをｆとする（図４参照）。なお、第二端部２５ｂには、他方側のダンパ部５０が配置されている。

このとき、第六区間Ａｒ６におけるラック歯２２部分の焼き入れ深さは、第五区間Ａｒ５におけるラック歯２２の焼き入れ深さと同様にラック歯２２の歯底からの深さをいう。焼き入れ深さｆは、従来技術において、通常、ラック歯２２の全域に施す焼き入れ深さと同等程度の深さである。また、歯底からの焼き入れ深さと、背面及び側面の焼き入れ深さとの関係及び位置づけは第五区間Ａｒ５と同様である。また、第五区間Ａｒ５における焼き入れ深さｅは、第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さｆより大きい。

上記のように定義された第一区間Ａｒ１〜第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さａ〜ｆの大小関係は、さらに、図４に示すように、下記式（１）を満たす。このとき、焼き入れ深さを各区間ごとに設定する方法としては、上述したように、高周波焼き入れにおいて、焼き入れ深さに応じた加熱時間および加熱温度の少なくとも一方を変化させることにより、所望の焼き入れ深さを得る。
ｂ＞ａ≧ｃ＞ｄ＞ｅ＞ｆ・・・・（１）
以上で述べた焼き入れ深さａ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、各区間において、ほぼ一定、かつほぼ中央値となる焼き入れ深さの値である。なお、第一区間Ａｒ１−第六区間Ａｒ６での焼き入れ深さにおける材料硬さの所定値は等しい。

ただし、上記式（１）を全て満たさずとも、上述した様に、第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さの最大値ｂが、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａより大きい（ｂ＞ａ）だけでもよい。また、第三区間Ａｒ３における焼き入れ深さｃは、第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さｄより大きい。さらに、上述したｂ＞ａに加え、第五区間Ａｒ５における焼き入れ深さｅが、第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さｄより小さい（ｄ＞ｅ）ことを満足するだけでもよい。これによっても、相応の効果は得られる。

（３．作用）
上記のように、第一区間Ａｒ〜第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さａ〜ｆが設定された状態で、例えば、一方側（図１において左側）の転舵輪２８が縁石に乗り上げた場合を想定する。この場合、転舵輪２８が縁石に乗り上げた際の縁石からの反力Ｆ１が、大径部５１、即ち、転舵シャフト２０の第一端部２５ａに、図５に示すよう入力される場合がある。

なお、図５は、転舵シャフト２０が左方向に移動し、右側の大径部５１が他方側のダンパ部５０に当接している状態を示している。このとき、タイロッド２６，２６は、図１に示すように転舵シャフト２０の軸線に対して、所定の角度を有して傾いている。

また、図５において、支持位置Ｑ１は、左側のダンパ部５０による転舵シャフト２０の支持位置である。支持位置Ｑ２は、他方側のダンパ部５０による転舵シャフト２０の支持位置である。また、支持位置Ｑ３は、ラックブッシュ５２による転舵シャフト２０の第一端部２５ａの支持位置である。さらに、支持位置Ｑ４は、噛合するピニオン１３ａによる、ラック歯２２の支持位置である。

この場合、転舵シャフト２０は、例えば、支持位置Ｑ１、及びナット２１の軸線方向における中央位置Ｒを支点として図６に示すように撓む虞がある。しかし、このとき、支持位置Ｑ１及び中央位置Ｒの間において最も応力が集中しやすい外周転動溝２０ａと第一端部２５ａとの境界Ｂ１及び境界Ｂ１の軸線方向両側部、即ち第二区間Ａｒ２、及び第三区間Ａｒ３は、第一区間Ａｒ１の焼き入れ深さａ及び第四区間Ａｒ４の焼き入れ深さｄに対し、それぞれ焼き入れ深さｂ，及び焼き入れ深さｃが所定量だけ大きくなっている。これにより、転舵シャフト２０は、曲げに対する強度、特に降伏強度が向上し、除荷後の残留変形が良好に抑制される。

また、例えば、他方側（図1において右側）の転舵輪２８が、縁石に乗り上げた場合を想定する。この場合、転舵輪２８が縁石に乗り上げた際の縁石からの反力Ｆ２が、転舵シャフト２０の第二端部２５ｂに、図７に示すよう入力される場合がある。なお、図７は、転舵シャフト２０が右方向に移動し、左側の大径部５１が一方側のダンパ部５０と当接している状態を示している。このとき、タイロッド２６，２６は、図１に示すように転舵シャフト２０の軸線に対して、所定の角度を有して傾いている。

この場合、転舵シャフト２０は、例えば、他方側のダンパ部５０による支持位置Ｑ２、及びナット２１の軸線方向における中央位置Ｒを支点として図８に示すように撓む虞がある。しかし、このとき、支持位置Ｑ２及び支持位置Ｒの間において最も応力が集中しやすい円柱部２０ｄとラック歯２２との境界Ｂ２及び境界Ｂ２の軸線方向両側部、即ち第五区間Ａｒ５では、第六区間Ａｒ６の焼き入れ深さｆに対し、焼き入れ深さｅが所定量だけ大きくなっている。これにより、転舵シャフト２０は、曲げに対する強度、特に降伏強度が向上し、除荷後の残留変形が良好に抑制される。

なお、第一区間Ａｒ１〜第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さａ〜ｆの大小関係は、第一実施形態で示した順序に限らず、下記式（２）を満たすようにしてもよい。これによっても上記実施形態と同様の効果が期待できる。
ｂ≧ｃ＞ａ＞ｄ＞ｅ＞ｆ・・・・（２）

（４．第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、ステアリング装置１０が備える転舵シャフト２０は、軸線方向において、外周転動溝２０ａは、両端部２５のうちの一方の端部である第一端部２５ａに接して形成され、第一端部２５ａのうち端面から外周転動溝２０ａまでの長さよりも短い所定長さＬ１の端面側の区間を第一区間Ａｒ１と定義する。また、第一端部２５ａのうち第一区間Ａｒ１以外の区間であって外周転動溝２０ａと隣接する区間を第二区間Ａｒ２と定義する。また、第二区間Ａｒ２と外周転動溝２０ａとの境界Ｂ１を起点とする外周転動溝２０ａの区間であって外周転動溝２０ａが形成された区間の軸方向長さＬＢよりも短い所定長さＬ３の区間を第三区間Ａｒ３と定義する。また、外周転動溝２０ａのうち第三区間Ａｒ３以外の区間を第四区間Ａｒ４と定義する。このように第一区間Ａｒ１−第四区間Ａｒ４を定義した場合に、第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さｂの最大値は、第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａより大きい。

このように、第一端部２５ａにおいては、外周転動溝２０ａと隣接する第二区間Ａｒ２における焼き入れ深さｂの方が外周転動溝２０ａと隣接しない第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａよりも所定量だけ深い。また、外周転動溝２０ａにおいては、第一端部２５ａ（第二区間Ａｒ２）に隣接する第三区間Ａｒ３における焼き入れ深さｃの方が、第一端部２５ａ（第二区間Ａｒ２）に隣接しない第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さｄよりも所定量だけ深い。

このため、転舵シャフト２０の第一端部２５ａ側に転舵輪２８からの反力Ｆ１が入力され、転舵シャフト２０に過大な曲げ方向の負荷が加わった場合においても、転舵シャフト２０は、大きな応力を受ける外周転動溝２０ａの端部（境界Ｂ１）の軸線方向両側に配置された焼き入れ深さが深い第二区間Ａｒ２及び第三区間Ａｒ３によって除荷後の残留変形（撓み）が良好に抑制される。また、このとき、残留変形（撓み）を規制するのに必要な区間（第二区間Ａｒ２及び第三区間Ａｒ３）に対してのみ、焼き入れ深さｂ，ｃを深くするので、全体においては熱処理のためのサイクルタイムを短くでき低コスト化が図れる。

また、上記第一実施形態によれば、軸線方向において、転舵シャフト２０の第二区間Ａｒ２の長さＬ２は、第三区間Ａｒ３の長さＬ３よりも長い。これにより、熱処理に時間がかかる外周転動溝２０ａにおける第三区間Ａｒ３を短くできるので、低コストに対応できる。

また、上記第一実施形態によれば、ステアリング装置１０の転舵シャフト２０は、ピニオン１３ａを備え、転舵シャフト２０は、軸線方向における外周転動溝２０ａと、両端部２５のうちの他方の端部である第二端部２５ｂとの間で、外周転動溝２０ａと隣接する円柱部２０ｄに隣接して配置され、ステアリングホイール１２の回動に伴い回転するピ二オン１３ａと噛合するラック歯２２を備える。そして、軸線方向において、外周転動溝２０ａと第二端部２５ｂ側で隣接する円柱部２０ｄと、円柱部２０ｄと第二端部２５ｂ側で隣接するラック歯２２のうち円柱部２０ｄとの境界Ｂ２を起点とする一部の区間とを合わせた所定長さＬ５の区間を第五区間Ａｒ５と定義する。また、ラック歯２２のうち第五区間Ａｒ５以外の区間を第六区間Ａｒ６と定義する。このように第五区間Ａｒ５及び第六区間Ａｒ６を定義した場合に、第五区間Ａｒ５における焼き入れ深さｅは、第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さｆより大きい（ｅ＞ｆ）。

このため、転舵シャフト２０の第二端部２５ｂに転舵輪２８からの反力Ｆ２が入力され、転舵シャフト２０に過大な曲げ方向の負荷が加わった場合においても、転舵シャフト２０は、大きな応力を受けるラック歯２２の端部（境界Ｂ２）の軸線方向両側に配置された焼き入れ深さが深い第五区間Ａｒ５によって撓みが良好に規制される。

また、このとき、撓みを規制するのに必要な区間（第五区間Ａｒ５）に対してのみ、焼き入れ深さｅを深くするので、ラック歯２２全域においては熱処理のためのサイクルタイムを短くでき低コスト化が図れる。また、第五区間Ａｒ５における焼き入れ深さｅは、外周転動溝２０ａの第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さｄより浅くても、十分、撓みに対する強度が確保できる。つまり、ラック歯２２の背面側は、円周面を有している。このため、外周転動溝２０ａよりも大きな断面係数が確保でき、焼き入れ深さｅを、第四区間Ａｒ４における焼き入れ深さｄよりも浅くすることができる。これによっても、熱処理のためのサイクルタイムを短くでき低コスト化が図れる。

（５．その他）
なお、上記第一実施形態では、転舵シャフト２０の第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａは一定であるとして説明した。しかしこの態様には限らない。変形例１として、図９に示すように第一区間Ａｒ１における焼き入れ深さａは、第一端部２５ａの端面側から第二区間Ａｒ２までの間において徐変しながら増加しても良い。これにより、第一区間Ａｒ１における焼き入れのサイクルタイムをさらに短縮できる。

また、上記第一実施形態では、転舵シャフト２０の第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さｆは一定であるとして説明した。しかしこの態様には限らない。変形例２として、図９に示すように第六区間Ａｒ６における焼き入れ深さｆは、第五区間Ａｒ５との境界から第二端部２５ｂに向かって徐変しながら減少させてもよい。これにより、第六区間における焼き入れのサイクルタイムをさらに短縮できる。

また、上記実施形態では、ラックパラレル型の電動パワーステアリング装置１０を前提として説明した。しかし、この態様には限らない。他の実施形態として、電動パワーステアリング装置は、例えば、特開２０１１−１０５０７５号公報に記載されるような、ラック軸とモータとが同軸に配置される、所謂、ラックダイレクト型の電動ステアリング装置であってもよい。また、その他、ステアリングホイールと機械的に連結されない転舵シャフトを転舵力付与装置が備えるモータで駆動するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）のステアリング装置であってもよい。さらには、自動運転で適用されるステアリング装置であってもよい。

１０：電動パワーステアリング装置（ステアリング装置）、 １１：ハウジング、 １２：ステアリングホイール、 １３ａ：ピニオン、 ２０：転舵シャフト、 ２０ａ：外周転動溝、 ２０ｄ：円柱部、 ２２：ラック歯、 ２５ａ：第一端部、 ２５ｂ：第二端部、 ３０：転舵力付与装置、 ４０：ボールねじ装置、 Ａｒ１−Ａｒ６：第一区間−第六区間、 Ｂ１，Ｂ２：境界、 Ｆ１：反力、 Ｆ２：反力。

Claims (7)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに支持され両端がタイロッドを介して転舵輪に連結されるとともに、前記ハウジングに対して軸線方向に相対移動して前記転舵輪を転向させる転舵シャフトと、
   モータを駆動源とし前記転舵シャフトに軸力を付与する転舵力付与装置と、
   前記転舵力付与装置に含まれ、軸力を前記転舵シャフトに直接、伝達するボールねじ装置と、
   を備える、ステアリング装置であって、
   前記転舵シャフトは、
   両端に端面から所定長さの円柱状の端部を備え、
   前記軸線方向における両端部の間の外周面に形成され、前記ボールねじ装置を構成する螺旋状の外周転動溝を備え、
   前記軸線方向において、
   前記外周転動溝は、前記両端部のうちの一方の端部である第一端部に接して形成され、
   前記第一端部のうち、前記端面から前記外周転動溝までの長さよりも短い所定長さの前記端面側の区間を第一区間と定義し、
   前記第一端部のうち前記第一区間以外の区間であって前記外周転動溝と隣接する前記区間を第二区間と定義し、
   前記第二区間と前記外周転動溝との境界を起点とする前記外周転動溝の区間であって前記外周転動溝が形成された区間の軸方向長さよりも短い所定長さの前記区間を第三区間と定義し、
   前記外周転動溝のうち前記第三区間以外の区間を第四区間と定義した場合に、
   前記第二区間における焼き入れ深さの最大値は、前記第一区間における焼き入れ深さより大きい、ステアリング装置。
2. 前記第三区間における焼き入れ深さは前記第四区間における焼き入れ深さより大きい、請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記軸線方向において、
   前記第二区間の長さは、前記第三区間の長さよりも長い、請求項１又は２に記載のステアリング装置。
4. 前記第一区間における前記焼き入れ深さは、前記端面側から前記第二区間までの間において徐変しながら増加する、請求項１−３の何れか１項に記載のステアリング装置。
5. ピニオンを備え、
   前記転舵シャフトは、
   前記軸線方向における前記外周転動溝と、前記両端部のうちの他方の端部である第二端部との間で、前記外周転動溝と隣接する円柱部に隣接して配置され、ステアリングホイールの回動に伴い回転する前記ピニオンと噛合するラック歯を備え、
   前記軸線方向において、前記外周転動溝と前記第二端部側で隣接する前記円柱部と、前記円柱部と前記第二端部側で隣接する前記ラック歯のうち前記円柱部との境界を起点とする一部の区間とを合わせた所定長さの区間を第五区間と定義し、
   少なくとも前記ラック歯のうち前記第五区間以外の区間を第六区間と定義した場合に、
   前記第五区間における焼き入れ深さは、前記第六区間における焼き入れ深さより大きい、請求項１−３の何れか１項に記載のステアリング装置。
6. 前記第五区間における焼き入れ深さは、前記第四区間における焼き入れ深さより小さい、請求項５に記載のステアリング装置。
7. 前記第六区間における前記焼き入れ深さは、前記第五区間との境界から前記第二端部の前記端面側に向かって徐変しながら減少する、請求項５又は６に記載のステアリング装置。

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