JP3394411B2 - 車両用操舵装置のラック軸及びその製造方法 - Google Patents

車両用操舵装置のラック軸及びその製造方法

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  • Mechanical Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用操舵装置
のラック軸及びその製造方法に関し、特に鋼管の一部に
ラック歯を形成した中空のラック軸及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、車両用の操舵装置として、ラック
軸に形成されたラック歯に、ピニオンを噛み合わせ、操
舵によるピニオンの回転に伴って、上記ラック軸を軸方
向へ移動させることにより、車両の操舵を行うラックピ
ニオン式操舵装置が提供されている。このラックピニオ
ン式操舵装置に用いられる上記ラック軸は、図6及び図
7に示すように、軽量化を図るために鋼管Pで形成され
ており、その軸方向の途中部に、ピニオンと噛み合うラ
ック歯90が形成されている。このラック歯90は、鋼
管Pの円弧部91を残した状態で、プレスによる塑性加
工にて平坦部92を形成し、その外側面に歯切り加工を
施すことにより形成されたものであり、このラック歯9
0部分は、高周波焼入れによって所定の硬度に硬化され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ラック軸は、その途中部を平坦に塑性変形させる際に、
鋼管内側の平坦部92と円弧部91とが交わる内側角部
93が鋭角に変形し、この急激な形状変化によって、当
該内側角部93に軸方向へ延びる皺が生じ易く、この皺
が実質的に深い地傷として作用して、高周波焼入れ時に
この皺の部分を起点に焼割れが発生し、ラック軸の強度
が低下するという問題が生じていた。この発明は上記問
題点に鑑みてなされたものであり、鋼管の一部を平坦に
塑性変形させる際に、その内側角部に皺が生じ難く、ラ
ック軸の強度が低下するのを防止することができる車両
用操舵装置のラック軸及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の車両用操舵装置のラック軸は、断面略円形
の鋼管の軸方向途中部を、平坦に塑性変形させて断面略
D形中空形状とし、その平坦部の外側面にピニオンと噛
合するラック歯を形成している車両用操舵装置のラック
軸において、上記ラック歯を形成した部分の鋼管外側の
平坦部と円弧部とが交わる外側角部を、上記円弧部を含
む仮想円よりも内側に塑性変形させてテーパ形状にして
いるとともに、上記ラック歯を形成した部分の鋼管内側
の平坦部と円弧部とが交わる内側角部を、テーパ面又は
凹曲面で連続させていることを特徴とするものである。
【0005】上記の構成の車両用操舵装置のラック軸に
よれば、内側角部をテーパ面又は凹曲面で連続させてい
るので、鋼管の一部を平坦に塑性変形させる際に、上記
内側角部に皺が生じるのを抑制することができる。しか
も、上記外側角部を鋼管の円弧部を含む仮想円よりも内
側に塑性変形させているので、この塑性変形により生じ
る余肉を内側角部に回り込ませて、当該内側角部を内方
へ膨出させることができ、これにより内側角部に鋭角が
生じるのを効果的に防止することができる。
【0006】特に、上記外側角部をテーパ形状に塑性変
形させているの、当該外側角部を凸曲面形状に塑性変
形させる場合よりも、断面変化率を大きくすることがで
きる。このため、上記内側角部を内方へより効果的に膨
出させて、当該内側角部に皺が発生するのをより確実に
防止することができる。
【0007】また、この発明のラック軸の製造方法は、
断面略円形の鋼管の軸方向途中部を、平坦に塑性変形さ
せて断面略D形中空形状とした後、その平坦部の外側面
にピニオンと噛合するラック歯を形成する車両用操舵装
置のラック軸の製造方法において、上記ラック歯を形成
する部分の鋼管外側の平坦部と円弧部とが交わる外側角
部に対応する部分を、上記平坦部の塑性変形と同時に円
弧部を含む仮想円よりも内側且つテーパ形状に塑性変形
させて、鋼管内側の平坦部と円弧部とが交わる内側角部
を、テーパ面又は凹曲面で連続させることを特徴とする
ものである。
【0008】このラック軸の製造方法によれば、鋼管の
一部を平坦に塑性変形させる際に、上記外側角部に対応
する部分を、鋼管の円弧部を含む仮想円よりも内側に塑
性変形させて、その塑性変形により生じる余肉を、内側
角部に回り込ませて、当該内側角部を内方へ膨出させる
ことができ、これにより内側角部を鋭角を生じることな
くテーパ面又は凹曲面で連続させて、内側角部に皺が生
じるのを抑制することができる。
【0009】特に、上記ラック軸の製造方法において
は、上記外側角部に対応する部分を、テーパ形状に塑性
変形させているので、当該外側角部を凸曲面形状に塑性
変形させる場合よりも、断面変化率を大きくすることが
できる。このため、上記内側角部を内方へより効果的に
膨出させて、当該内側角部に皺が発生するのをより確実
に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照しながら説明する。図2はこの発
明のラック軸Sを装備したラックピニオン式操舵装置を
示す断面図である。この操舵装置は、図示しない操舵用
ハンドルに連結される入力軸1と、この入力軸1の回転
に伴って回転するピニオン2と、このピニオン2に噛み
合う上記ラック軸Sと、このラック軸Sを覆うハウジン
グ3とを備えている。上記ラック軸Sはラックブッシュ
4を介してハウジング3に摺動自在に保持されている。
このラック軸Sの両端部は、ハウジング3の両端開口部
3a,3bから突出しており、その突出端には、ボール
ジョイント5,6が一体化されている。各ボールジョイ
ント5,6には、タイロッド7,8が取付けられてお
り、このタイロッド7,8を介して上記ラック軸Sの両
端部が操舵輪に連結されている。したがって、上記ハン
ドルの回転により、入力軸1を介してピニオン2を回転
させ、ラック軸Sを軸方向(車幅方向)へ移動させて、
車両の操舵を行うことができる。なお、上記ハウジング
3の内部には、操舵力を補助するための油圧シリンダ9
が構成されており、その油室9a,9bには、上記入力
軸1の外周に設けられた油圧コントロールバルブ10か
ら、操舵方向と操舵抵抗に応じて操舵力補助用の圧油を
選択的に供給できるようになっている。
【0011】図1を参照して、上記ラック軸Sは、断面
略円形の鋼管11を素材として形成されており、その軸
方向の途中部に、上記ピニオン2と噛み合うラック歯1
2が形成されている。このラック軸Sの上記ラック歯1
2を形成した部分は、塑性加工によって平坦に変形され
ており、その横断面形状は平坦部13と円弧部14とを
有する略D形中空形状になっている。この円弧部14の
外周形状は、上記平坦部13を形成する前の鋼管11が
本来有する外周形状と略同じ形状である。
【0012】上記横断面形状において、平坦部13の外
側と円弧部14の外側とが交わる外側角部15は、上記
円弧部14を含む仮想円Cよりも内側になるように、テ
ーパ形状に塑性変形させてある。また、平坦部13の内
側と円弧部14の内側とが交わる内側角部16は、上記
外側角部15のテーパと略平行なテーパ面によって鋭角
を生じることなく連続させてある。なお、上記ラック軸
Sのラック歯12を形成した部分以外の横断面形状は、
鋼管11本来の横断面形状である略円形を呈している。
【0013】上記ラック軸Sの製造に際しては、まず、
図3(a) (b) に示すように、断面略円形の鋼管11をワ
ークとして、その内部に芯金21を挿入しておく。この
芯金21の横断面形状は、鋼管11の内周の略下半部に
合致する円弧部21aと、上記平坦部13を形成するた
めの平坦面21bとを有する略D形形状であり、その円
弧部21aと平坦面21bとが交差する両角部には、ラ
ック軸Sの内側角部16に合致するテーパ面21cが形
成されている。
【0014】次いで、鋼管11の軸方向途中部の周面の
一部を、例えばプレス加工によって塑性変形させて、平
坦部13を形成する(図3(c) (d) 参照)。この平坦部
13の形成と同時に、上記外側角部15に対応する部分
を、円弧部14を含む仮想円Cよりも内側に塑性変形さ
せて、当該外側角部15をテーパ形状に成形し、これに
より生じる鋼管11の余肉を、内側角部16に回り込ま
せて、当該内側角部16を内方へ膨出させる。この結
果、上記内側角部16を、芯金21のテーパ面21cに
合致するテーパ面で連続させることができ、当該内側角
部16に、鋭角が生じるのを防止することができる。そ
の後、上記平坦部13に歯切り加工を施して、ラック歯
12を形成し(図3(e) (f) 参照)、さらに高周波焼入
れによって、上記ラック歯12を所定の硬度に硬化させ
る。
【0015】以上により製造されたラック軸Sは、内側
角部16に鋭角が生じるのを防止することができるの
で、平坦部13を形成する際に当該内側角部16に皺が
発生するのを防止することができる。このため、高周波
焼入れ工程において、内側角部16に焼割れが発生する
のを防止することができ、ひいては焼割れに起因してラ
ック軸Sの強度が低下するという従来の不都合を解消す
ることができる。特に、上記実施の形態においては、ラ
ック軸Sの外側角部15をテーパ形状に塑性変形させて
いるので、当該外側角部15を凸曲面形状に塑性変形さ
せる場合よりも、断面変化率を大きくすることができ
る。このため、上記内側角部16を内方へより効果的に
膨出させて、芯金21に確実に沿わせることができる。
したがって、内側角部16に皺が発生するのをより確実
に防止することができる。
【0016】上記外側角部15の横断面形状としては、
上記テーパ形状の他、図4に示すように、凸曲面形状で
あってもよい。また内側角部16についても、上記テー
パ面で連続させる場合の他、同図に示すように、凹曲面
で連続させてもよい。
【0017】また、上述の図3(a) (b) に示すラック軸
Sの製造方法に代えて、図5に示す方法でラック軸Sを
製造してもよい。すなわち、鋼管11の内部に芯金21
を挿入する代わりに、鋼管11のうちの、外側角部15
のテーパ下端付近に対応する部分よりも下方部分を、一
体又は分割タイプのクランプ型22によって拘束してお
き、残余の鋼管上方部分を、平坦部13形成用のパンチ
23或いはロールを用いて塑性変形させて、平坦部13
及び外側角部15を形成してもよく、この場合には、鋼
管11の下方部分がクランプ型22によって拘束されて
おり、鋼管11の内周側は、上記パンチ23或いはロー
ルの押し付け形と略相似形となるので、鋭角を有しない
内側角部16を形成することができる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、請求項1に係る車両用操
舵装置のラック軸によれば、内側角部をテーパ面又は凹
曲面で連続させているので、鋼管の一部を平坦に塑性変
形させる際に、上記内側角部に皺が生じるのを抑制する
ことができる。このため、上記皺に起因して焼割れが発
生し、ラック軸の強度が低下するという不都合が生じる
のを防止することができる。しかも、上記外側角部を鋼
管の円弧部を含む仮想円よりも内側に塑性変形させてい
るので、この塑性変形により生じる余肉を、内側角部に
回り込ませて、当該内側角部を内方へ膨出させることが
でき、これにより内側角部に鋭角が生じるのをより効果
的に防止することができる。
【0019】特に、上記車両用操舵装置のラック軸によ
れば、外側角部をテーパ形状に塑性変形させているの
で、当該外側角部を凸曲面形状に塑性変形させる場合よ
りも、断面変化率を大きくすることができる。このた
め、上記内側角部を内方へ効果的に膨出させて、当該内
側角部に皺が発生するのをより確実に防止することがで
きる。
【0020】請求項3に係るラック軸の製造方法によれ
ば、鋼管の一部を平坦に塑性変形させる際に、上記外側
角部に対応する部分を、鋼管の円弧部を含む仮想円より
も内側に塑性変形させて、その塑性変形により生じる余
肉を、内側角部に回り込ませて、当該内側角部を内方へ
膨出させることができるので、内側角部を鋭角を生じる
ことなくテーパ面又は凹曲面で連続させることができ
る。このため、内側角部に皺が生じるのを抑制すること
ができ、この皺に起因して焼割れが発生し、ラック軸の
強度が低下するという不都合が生じるのを防止すること
ができる。
【0021】特に、上記ラック軸の製造方法によれば、
上記外側角部に対応する部分を、テーパ形状に塑性変形
させるので、当該外側角部を凸曲面形状に塑性変形させ
る場合よりも、断面変化率を大きくすることができ、上
記内側角部を内方へ効果的に膨出させて、当該内側角部
に皺が発生するのをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のラック軸の一つの実施の形態を示す
図であり、(a) は要部正面図であり、(b) は(a) のI−
I線拡大断面図である。
【図2】この発明のラック軸が装備された車両用操舵装
置の断面図である。
【図3】この発明のラック軸の製造方法を示す工程図で
ある。
【図4】他の実施の形態を示す断面図である。
【図5】さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図6】従来例を示す要部正面図である。
【図7】図6のVII −VII 線拡大断面図である。
【符号の説明】
1 ラック軸 11 鋼管 12 ラック歯 13 平坦部 14 円弧部 15 外側角部 16 内側角部 2 ピニオン C 仮想円
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−155575(JP,A) 実開 昭60−45174(JP,U) 実開 昭60−3172(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断面略円形の鋼管の軸方向途中部を、平坦
    に塑性変形させて断面略D形中空形状とし、その平坦部
    の外側面にピニオンと噛合するラック歯を形成している
    車両用操舵装置のラック軸において、 上記ラック歯を形成した部分の鋼管外側の平坦部と円弧
    部とが交わる外側角部を、上記円弧部を含む仮想円より
    も内側に塑性変形させてテーパ形状にしているととも
    に、 上記ラック歯を形成した部分の鋼管内側の平坦部と円弧
    部とが交わる内側角部を、テーパ面又は凹曲面で連続さ
    せていることを特徴とする車両用操舵装置のラック軸。
  2. 【請求項2】断面略円形の鋼管の軸方向途中部を、平坦
    に塑性変形させて断面略D形中空形状とした後、その平
    坦部の外側面にピニオンと噛合するラック歯を形成する
    車両用操舵装置のラック軸の製造方法において、 上記ラック歯を形成する部分の鋼管外側の平坦部と円弧
    部とが交わる外側角部に対応する部分を、上記平坦部の
    塑性変形と同時に円弧部を含む仮想円よりも内側且つテ
    ーパ形状に塑性変形させて、鋼管内側の平坦部と円弧部
    とが交わる内側角部を、テーパ面又は凹曲面で連続させ
    ることを特徴とする車両用操舵装置のラック軸の製造方
    法。
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