JP5954579B2 - ラックバーの製造方法、ラックバー及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の電動パワーステアリング装置に適用され、操舵系とアシスト系の両ピニオン軸と噛合することによって操舵力及びアシスト力の伝達に供するラックバーの製造方法等に関する。

従来の電動パワーステアリング装置に適用されるラックバーの製造方法等としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このラックバーは、１つの棒状部材によって構成され、その軸方向において、第１のピニオンと噛合する第１のラック歯と、第２のピニオンと噛合する第２のラック歯と、が熱間加工によって形成されている。

そこで、かかるラックバーを製造するにあたっては、第１、第２のラック歯を順に熱間加工し、第２のラック歯を形成した後に再び第１のラック歯に切削加工を施すことによって、当該第２のラック歯に係る熱間加工による熱ひずみの影響から第１のラック歯に生じてしまう軸線方向の位置ずれや位相ずれ等の是正を担保している。

特開２００２−１５４４４２号公報

しかしながら、前記従来のラックバーの製造方法では、前述したような修正加工（追加工）が余儀なくされるため、製造作業が煩雑になってしまうという問題があった。

本発明は、かかる技術的課題に鑑みて案出されたものであって、煩雑な製造作業を伴わずに良好な精度を確保し得るラックバーの製造方法等を提供するものである。

本発明は、とりわけ、ラックバー長手方向を回転軸としたとき第１のラック歯と第２のラック歯との回転方向における相対角度が所定角度に固定されるように第１部材と第２部材とを治具によって固定する第１の工程と、第１の工程において前記治具により固定された第１部材及び第２部材と中間部材とを前記回転方向において相対回転させることで第１部材及び第２部材と中間部材とを摩擦圧接する第２の工程と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、複数の部材からなる分割構成を有するものであって、第１のラック歯と第２のラック歯とを相対回転させることなく摩擦圧接を行うことが可能となることから、当該摩擦圧接による第１、第２のラック歯の相対角度の精度低下の抑制が図れる。これにより、従来余儀なくされていた追加工も不要となり、良好な作業性をもってラックバーを製造することができる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置の正面図である。 図１に示す操舵系構成部の縦断面図である。 図１に示すアシスト系構成部の縦断面図である。 本発明に係るラックバーの斜視図である。 図４に示すラックバーをＡ方向から見た矢視図である。 図５のａ−ａ線に沿う断面図である。 図５のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 第１部材と第２部材の位相差を現した要図である。 本発明に係るラックバーの製造方法に使用する製造設備の構成を表した概略図である。 図９に示す製造設備に第１部材と第２部材をセットした状態を現した要図である。 図１０のｃ−ｃ線に沿う断面図である。 図１０のｄ−ｄ線に沿う断面図である。 図１１に示す第１チャックによる第１部材の位置決め固定状態を現した要図である。 第１、第２部材と中間部材とを接合した直後の状態を現した部分断面図である。 図１４に示すラックバーについてバリ取りを行った状態を現した縦断面図である。 本発明に係るラックバーの製造方法の第２実施形態を示した、図１４に相当する図である。 同実施形態に係る図１５に相当する図である。

以下、本発明に係るラックバーの製造方法等の各実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、以下に示す実施形態では、このラックバーの製造方法等を、従来と同様、自動車のデュアルピニオンタイプの電動パワーステアリング装置に適用したものを示している。

図１〜図１５は本発明の第１実施形態を示しており、この電動パワーステアリング装置は、図１に示すように、図外のステアリングホイールに連係され、運転者の操舵力を図外の転舵輪へ伝達する操舵系構成部１０と、電動機である電動モータＭに連係され、該電動モータＭにより発生させた操舵アシスト力を図外の転舵輪へ伝達するアシスト系構成部２０と、を備えてなるもので、一対の第１、第２ブラケットＢＲ１，ＢＲ２を介して車体に取り付けられる。

すなわち、この電動パワーステアリング装置は、図１〜図４に示すように、図外のステアリングホイールに連係する第１の出力軸１１と、電動モータＭに連係する第２の出力軸２１と、が１つのラックバー１を共有するかたちで構成され、当該ラックバー１を介して運転者による操舵力及び電動モータＭによる操舵アシスト力が図外の転舵輪へと伝達される。

前記操舵系構成部１０は、図２に示すように、その一端側が図外のステアリングホイールと一体回転可能に連係する入力軸１２と、その一端側がトーションバー１３を介して入力軸１２の他端側に相対回転可能に連結され、その他端側が第１のラック・ピニオン機構１１を介して図外の転舵輪と連係する第１の出力軸１４と、入力軸１２の外周側に配置され、当該入力軸１２と第１の出力軸１４との相対回転変位量に基づき運転者の操舵力に相当する操舵入力トルクを検出するトルクセンサ１５と、から主として構成されている。

前記第１のラック・ピニオン機構１１は、第１の出力軸１４の他端部外周に形成された第１のピニオン歯Ｐ１と、第１の出力軸１４の他端側にほぼ直交するかたちで配置されるラックバー１の一端側の所定範囲にて形成される第１のラック歯Ｒ１（図６参照）と、が噛合してなり、第１出力軸１４の回転方向に応じてラックバー１が軸方向へと移動することで、当該ラックバー１の両端部に連係される図外の転舵輪の向きが変更されるようになっている。

一方、前記アシスト系構成部２０は、図３に示すように、運転者の操舵力に応じた操舵アシスト力の発生に供する電動モータＭと、その一端側が減速機構を介して電動モータＭの駆動軸に連係され、その他端側が第２のラック・ピニオン機構２１を介して図外の転舵輪に連係される第２の出力軸２２と、から主として構成されている。なお、前記減速機構は、電動モータＭの駆動軸先端に連結されるウォームシャフト２３と、第２の出力軸２２の基端部外周に固定されたウォームホイール２４と、からなるウォーム歯車によって構成されている。

前記第２のラック・ピニオン機構２１は、第２出力軸２２の先端部外周に形成された第２のピニオン歯Ｐ２と、第２の出力軸２２の先端部にほぼ直交するかたちで配置されるラックバー１の軸方向他端側の所定範囲に形成される第２のラック歯Ｒ２（図７参照）と、が噛合してなり、第１のラック・ピニオン機構１１と同様に、第２出力軸２２の回転方向に応じてラックバー１が軸方向へと移動することとなる。この際、電動モータＭが前記トルクセンサ１５による検出結果や図外の車輪等に配設された車速センサからの車速信号等に基づき制御され、これによって、運転者による前記操舵入力トルクに応じた適切な操舵アシストトルクが図外の転舵輪に伝達されることとなる。

前記ラックバー１は、特に図４、図５に示すように、３つの軸状部材を接合してなるものであって、第１のラック歯Ｒ１を有する第１部材３１と、第２のラック歯Ｒ２を有する第２部材３２と、前記両部材３１，３２間に介装され、当該両部材３１，３２を接続する中間部材３３と、により構成され、第１部材３１と第２部材３２が所定角度θ（本実施形態では９０°）分だけ相互に位相をずらした状態で摩擦圧接により接合されることによって構成されている（図８参照）。

前記第１部材３１は、特に図４及び図６に示すように、その全体が非調質鋼である炭素鋼によってほぼ丸棒状に構成されたものであり、その所定の軸方向範囲において第１のラック歯Ｒ１が平面状に鍛造され、当該歯部を除き、その横断面がほぼ円形状となるように構成されている。換言すれば、前記平面状の第１ラック歯Ｒ１と、その背部に形成される円形部Ｂ１とにより、第１ラック歯形成部Ｔ１が構成されている。ここで、この第１ラック歯形成部Ｔ１については、第１のラック歯Ｒ１は電動モータＭによるアシストトルクが入力される第２のラック歯Ｒ２と異なり運転者から入力される比較的小さい操舵トルクを受けるものであるから、後述する第２ラック歯形成部Ｔ２ほどの外径を必要としない。このため、かかる第１ラック歯形成部Ｔ１にあっては、第２ラック歯形成部Ｔ２よりも小径に形成することにより、過剰強度による重量の増大化が抑制されている。

そして、この第１部材３１は、その軸方向一端側が円筒状に形成されて中間部材３３の一端側に接合されている。具体的には、当該第１部材３１は、第１のラック歯Ｒ１が形成された領域において中空部を有しない無垢軸であって、少なくとも前記接合に供する端面（以下、「接合端面」と呼称する。）３１ａの外径が中間部材３３の外径とほぼ同径となるよう設定されて、その接合部１ａにおいて中間部材３３とほとんど段差なく接続するように構成されると共に、前記接合端面３１ａに、中間部材３３に設けられる後記の貫通孔３３ｃと対向するかたちで有底の穴部３１ｂが穿設されている（図１５参照）。

前記第２部材３２は、特に図４及び図７に示すように、前記第１部材３１と同様の炭素鋼をもって形成され、第２のラック歯Ｒ２の形成領域が異形状に構成されたものである。ここで、かかる異形状に形成された軸方向範囲は、第１部材３１及び中間部材３３よりも大きな外径となるように構成され（図８参照）、当該軸方向範囲には第２のラック歯Ｒ２が平面状に鍛造されると共に、その背部が横断面ほぼＹ字形状となるように鍛造される一方、第２のラック歯Ｒ２が形成されない両端部のみが円形状に形成されている。換言すれば、前記平面状の第２ラック歯Ｒ２と、その背部に形成される異形部Ｂ２と、によって、第２ラック歯形成部Ｔ２が構成されている。そして、この第２ラック歯形成部Ｔ２については、第２ラック歯Ｒ２において運転者の操舵トルクよりも大きな操舵アシストトルクに対応させるべく、前記円形部の両端部を含め、第１部材３１や中間部材３３の外径よりも大きく形成され、強度不足による不具合の招来が回避されている。

一方、この第２部材３２においても、少なくとも中間部材３３に接続される一端面（以下、「接合端面」と呼称する。）３２ａの外径が中間部材３３の外径とほぼ同径となるよう若干段差縮径状に形成されることによって、その接合部１ｂにおいて中間部材３３とほぼ段差なく接続するようになっている。また、この接合端面３２ａにあっても、中間部材３３に設けられる後記の貫通孔３３ｃと対向するかたちで有底の穴部３２ｂが穿設されている（図１５参照）。

なお、前記第１、第２部材３１，３２については、前述のような炭素鋼など、いわゆる非調質鋼を用いることが望ましく、これによって、前記摩擦圧接時に発生する熱の影響、例えば硬度低下などの不具合が低減されることとなる。

前記中間部材３３は、特に図４、図１５に示すように、第１、第２部材３１，３２と同様の炭素鋼やアルミニウム合金等によりほぼ円筒状に形成されてなるものであって、第１部材３１の接合端面３１ａと接合される端面（以下、「第１接合端面」と呼称する。）３３ａから第２部材３２の接合端面３２ａと接合される端面（以下、「第２接合端面」と呼称する。）３３ｂまでがほぼ一定の外径をもって構成されると共に、その内周側に所定の内径を有する貫通孔３３ｃが軸方向に沿って設けられている。この貫通孔３３ｃは、前記各部材３１，３２に穿設された各穴部３１ｂ，３２ｂとほぼ同径となるように設定され、その結果、第１、第２部材３１，３２の各接合端面３１ａ，３２ａに対する当該中間部材３３の各接合端面３１ａ，３２ａの接合面積がそれぞれほぼ等しくなる構成となっている。このように、前記中間部材３３については、第１、第２部材３１，３２との接合面積を極力揃えることによって前記摩擦圧接時に発生する摩擦熱の熱容量の均一化を図り、これによって、両部材間３１，３３、３２，３３の接合不良を抑制することが可能となっている。

また、前記第１、第２部材３１，３２では、特に図１０〜図１２に示すように、前記各ラック歯Ｒ１，Ｒ２の回転軸Ｚの軸方向ほぼ中央部近傍における歯面ＧＦ１，ＧＦ２を基準として、その相対角度を前記所定角度θに設定することとしている。すなわち、これら第１、第２部材３１，３２については、前記各ラック歯Ｒ１，Ｒ２の歯幅方向に沿うように一体に設けられた複数の位置決めピン（図１３参照）を介して第１、第２ラック歯形成部の歯面側を支持する第１、第２歯面側支持型ＯＤ１，ＯＤ２と、該各歯面側支持型ＯＤ１，ＯＤ２に組み合わせられて第１、第２ラック歯形成部Ｔ１，Ｔ２の背面側を支持する第１、第２背面側支持型ＵＤ１，ＵＤ２と、からなる半割状の第１、第２チャックＣ１，Ｃ２によって、当該両部材３１，３２がそれぞれ所定角度θに係る位相差をもって固定されると共に、後述する摩擦圧接装置により中間部材３３のみを回転させるかたちで当該両部材３１，３２と中間部材３３とを相対回転させることによって、前記位相差を維持したまま当該両部材３１，３２と中間部材３３とを摩擦圧接することとしている。

以下、本実施形態に係るラックバー１の製造方法について、図９〜図１５を用いて具体的に説明する。なお、第１、第２部材３１，３２及び中間部材３３各単体の製造については、周知の手段によるものであり、具体的な説明は省略する。

まず、ラックバー１の製造方法について説明する前に、当該製造にあたって摩擦圧接に用いる摩擦圧接装置の概略について説明すれば、この摩擦圧接装置は、図９に示すように、中間部材３３を回転させる回転駆動機４０と、該回転駆動機４０の一端側にて回転軸Ｚと同軸上に配置され、回転する中間部材３３に対し第１部材３１を押圧することに供する第１部材押圧機４１と、前記回転駆動機４０の他端側にて回転軸Ｚと同軸上に配置され、回転する中間部材３３に対し第２部材３２を押圧することに供する第２部材押圧機４２と、から主として構成されている。

前記回転駆動機４０は、中間部材３３の回転に供する回転駆動力を発生する電動モータ４０ａと、該電動モータ４０ａの回転駆動力に基づいて中間部材３３を回転させる回転駆動部４０ｂと、該回転駆動部と電動モータ４０ａの間に介装され、電動モータ４０ａの回転数を適切に減速して回転駆動部４０ｂへと伝達する減速器４０ｃと、から構成される。前記回転駆動部４０ｂは、例えばローラやシュー等によって中間部材３３を外周側から支持しながら回転させる構成を有するもので、機構等は周知技術であることから、具体的な説明については省略する。

前記第１、第２部材押圧機４１，４２は、いずれも、第１部材３１及び第２部材３２をそれぞれ固定支持する第１チャックＣ１及び第２チャックＣ２を備えた第１部材固定部４１ａ及び第２部材固定部４２ａと、これら各部材固定部４１ａ，４２ａの外端部に配設されて、前記各チャックＣ１，Ｃ２を押圧することによって当該各チャックＣ１，Ｃ２に固定された前記各部材３１，３２を前記回転駆動機４０により回転駆動される中間部材３３に対して押圧する第１シリンダ４１ｂ及び第２シリンダ４２ｂと、前記各部材固定部４１ａ，４２ａのそれぞれに配設されて、前記各シリンダ４１ｂ、４２ｂの軸方向移動に伴う各部材３１，３２の軸方向位置を検出する第１位置センサ４１ｃ及び第２位置センサ４２ｃと、を備えている。

そして、前記摩擦圧接装置では、回転駆動機４０及び第１、第２部材押圧機４１，４２が周知のサーボ機構によって駆動制御されることで、前記摩擦圧接が行われる。具体的には、回転駆動機４０の回転数及び制動、第１、第２部材押圧機４１，４２における第１、第２シリンダ４１ｂ，４２ｂの進退移動量及び推力等がサーボ制御されると共に、第１、第２位置センサ４１ｃ，４２ｃの検出結果に基づいて摩擦圧接時における第１、第２部材３１，３２と中間部材３３の接合状態が管理されるようになっている。

かかる摩擦圧接装置を用いて第１、第２部材３１，３２と中間部材３３とを摩擦圧接させるには、まず、第１部材３１を予め所定の回転方向位置にセットされた第１部材固定部４１ａの第１チャックＣ１へと固定させる。具体的には、図１０、図１１に示すように、前記第１チャックＣ１の歯面側支持型ＯＤ１を、その内側部に一体に設けられる複数の位置決めピン５０をそれぞれ第１ラック歯Ｒ１の歯面ＧＦ１間に係合させるように外嵌すると共に（図１３参照）、前記第１チャックＣ１の背面側支持型ＵＤ１を、その内側部に切欠形成された断面ほぼＶ字形状の支持溝５１を円形部Ｂ１に係合させるかたちで外嵌することによって、第１ラック歯構成部Ｔ１を挟持するように第１部材３１の回転方向の角度位置を固定する。

同様に、前記第２部材３２についても、図１０、図１２に示すように、予め所定の回転方向位置にセットされた第２部材固定部４２ａの第２チャックＣ２へと固定させる。すなわち、前記第２チャックＣ２の歯面側支持型ＯＤ２を、その内側部に一体に設けられる図外の複数の位置決めピン（図１３に示すものと同様）をそれぞれ第２ラック歯Ｒ２の歯面ＧＦ２間に係合させるように外嵌すると共に、前記第２チャックＣ２の背面側支持型ＵＤ２を、その内側部に異形部Ｂ２に係合可能となるように切欠形成された支持溝５２を当該異形部Ｂ２に係合させるかたちで外嵌することによって、第２ラック歯構成部Ｔ２を挟持するように第２部材３２の回転方向の角度位置を固定する。

そして、かかる第１の工程の後、図９、図１０に示すように、中間部材３３を回転駆動機４０にセットし、これを回転駆動させると共に、第１、第２シリンダ４１ｂ，４２ｂによって第１、第２チャックＣ１，Ｃ２を進出移動させることで、回転している中間部材３３の各接合端面３３ａ，３３ｂに対し、前記各回転方向位置（相対角度θ）を固持したまま第１、第２部材３１，３２の各接合端面３１ａ，３２ａを摺接させる。その後、当該摺接により発生する摩擦熱によって前記各接合端面３１ａ，３２ａの温度が適温となる所定時間が経過したところで、回転駆動機４０にブレーキをかけ中間部材３３の回転を急停止させると共に、前記各シリンダ４１ｂ，４２ｂによって前記各チャックＣ１，Ｃ２に所定のアプセット推力を一定時間付与することにより、第１、第２部材３１，３２と中間部材３３とが接合（摩擦圧接）される（図１４参照）。

続いて、かかる第２の工程により接合形成されたラックバー構成体について、図１５に示すように、上記摩擦圧接によって各接合部１ａ，１ｂ外周にカール状に形成されたバリ片１ｘを切削除去することによって、ラックバー１が完成する。なお、このようにバリ片１ｘを除去することで、第１、第２部材３１，３２の各接合端面３１ａ，３２ａの外径と中間部材３３の各接合端面３３ａ，３３ｂの外径とを近づけることが可能となるため、前記各接合部１ａ，１ｂの断面形状が相異することによって当該各接合部１ａ，１ｂに発生する応力集中が緩和されることとなる。

以上のように、本実施形態では、ラックバー１を第１、第２部材３１，３２と中間部材３３といった３つの部材で構成したことで、第１のラック歯Ｒ１と第２のラック歯Ｒ２とを相対回転させることなく摩擦圧接を行うことが可能となる。これにより、当該摩擦圧接によって第１、第２のラック歯Ｒ１，Ｒ２の相対角度の精度が変化（低下）してしまう不都合の抑制に供される。この結果、従来余儀なくされていたラック歯についての追加工も不要となり、良好な作業性をもってラックバー１を製造することができる。

しかも、上記摩擦圧接にあたり、第１、第２部材３１，３２については前記各チャックＣ１，Ｃ２によってその回転方向位置を固定し、中間部材３３のみを回転させるようにしたことから、当該第１、第２部材３１，３２の相対角度変化を極力抑制することが可能となって、一層良好な製造作業性が確保されることとなる。

また、本実施形態の場合には、前記各チャックＣ１，Ｃ２による第１、第２部材３１，３２の固定に際して、当該第１、第２部材３１，３２において比較的良好な精度をもって形成される歯面ＧＦ１，ＧＦ２を位置決めの基準とすることとしたため、前記相対角度についての十分な精度を確保することが可能となっている。

加えて、この際、前記各ラック歯Ｒ１，Ｒ２のうち車両の直進状態における前記各ピニオン歯Ｐ１，Ｐ２との噛み合いに影響を与える軸方向のほぼ中央部近傍の歯面ＧＦ１，ＧＦ２を前記相対角度設定の基準としたことにより、車両の直進状態における前記各ピニオン歯Ｐ１，Ｐ２との噛み合い精度の向上を図ることもできる。

さらに、前記摩擦圧接にあたり、本実施形態では、前記サーボ制御によって回転駆動機４０の回転数や第１、第２シリンダ４１ｂ，４２ｂの推力等を制御すると共に、第１、第２位置センサ４１ｃ，４２ｃにより第１、第２チャックＣ１，Ｃ２の移動量を管理することで、第１、第２部材３１，３２と中間部材３３との摩擦圧接による各軸方向長さの減少量を管理するようにしていることから、当該摩擦圧接に際して、例えば一方側の接合部１ａ，１ｂにおける発熱量が不足してしまうなどの接合不具合を抑制することもできる。

なお、本実施形態では、前記両部材押圧機４１，４２のそれぞれにシリンダ４１ｂ，４２ｂを設けることによって、回転する中間部材３３に対して第１、第２部材３１，３２を両側から個別に押圧する構成としていることから、前記摩擦圧接時の推力をより適切に管理することが可能となって、当該摩擦圧接における前記接合不具合についてのより効果的な抑制が図れると共に、接合精度の向上にも供される。

図１６、図１７は、本発明に係るラックバーの製造方法等の第２実施形態を示しており、前記第１実施形態の構成を基本とし、前記中間部材３３の形態を変更したものである。

すなわち、この実施形態では、前記中間部材３３が、第１、第２部材３１，３２の接合端面３１ａ，３２ａの外径よりも十分に大きな外径を有する円盤状に構成されたもので、その内周側には、前記第１実施形態と同様、軸線方向に沿って第１、第２部材３１，３２の穴部３１ｂ，３２ｂとほぼ同径の貫通孔３３ｃが設けられている。なお、この中間部材３３にあっては、回転駆動機４０によって回転可能な程度の厚さ幅をもった極薄板状に形成されている。

そして、かかる中間部材３３を用いる場合でも、前記第１実施形態と同様の手順によって、当該中間部材３３を回転駆動機４０に、第１、第２部材３１，３２を第１、第２部材押圧機４１，４２にそれぞれセットした後、当該中間部材３３と第１、第２部材３１，３２とを相対回転させることによって両者３１，３２、３３を摩擦圧接させ（図１６参照）、これにより前記各接合部１ａ，１ｂの外周に形成されたバリ片１ｘを切削除去することによって、ラックバー１の製造が完了する（図１７参照）。

以上のように、本実施形態によっても、前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられるのは勿論のこと、特に本実施形態のように中間部材３３の軸方向寸法を最小限に抑えることにより、ラックバー１の軽量化を図ることができる。換言すれば、中間部材３３は第１、第２部材３１，３２同士を互いに相対回転させないための繋ぎとして利用するものであって、ラックバー１自体としては不要なものであるから、その体積はできるだけ小さい方が望ましく、当該中間部材３３を設けたことよるラックバー１の重量増を抑制することができる。

また、本実施形態の場合、第１、第２部材３１，３２の各接合端面３１ａ，３２ａの外径に対し中間部材３３の外径を十分大きく確保するようにしたことから、前記各接合部１ａ，１ｂにおける曲げ強度を向上させることができる。これによって、当該各接合部１ａ，１ｂに対する応力集中に抗することが可能となり、より耐久性の高いラックバー１を得ることができる。

加えて、前記中間部材３３の拡径化は、前記摩擦圧接の際に第１、第２部材３１，３２と中間部材３３との相対径方向位置に若干のずれが生じてしまった場合の前記各接合部１ａ，１ｂの接合面積の補助にも供され、前記両部材３１，３２の良好な接合を得ることもできる。

本発明は前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記第１、第２部材３１，３２の形状（特に横断面形状）や当該両部材３１，３２の相対角度θ、前記各ラック歯Ｒ１，Ｒ２の形状や寸法等については、ラックバー１が適用される電動パワーステアリング装置や搭載車両の仕様等に応じて自由に変更することができる。

また、前記第１、第２部材３１，３２と中間部材３３との摩擦圧接に際し、前記第１、第２部材押圧機４１，４２の一方側のみから推力を付与するような構成することも可能である。すなわち、例えば一方側の第１部材押圧機４１の第１シリンダ４１ｂを廃止することにより第１チャックＣ１軸方向において固定し、他方側の第２部材押圧機４２側からのみ推力を付与するように構成することによって、第２部材３２を中間部材３３に押し付けると共に当該第２部材３２を介して中間部材３３を第１部材３１に押し付けるかたちで前記摩擦圧接を行うこととしてもよい。この場合は、一方のシリンダを省略できる分、設備の小型化に寄与することができる。

さらに、同摩擦圧接に際して、第１、第２部材３１，３２と中間部材３３とを相対回転させるにあたり、前記各実施形態とは反対に、中間部材３３を固定し第１、第２部材３１，３２を回転させることにより接合させるようにしてもよい。具体的には、第１、第２部材３１，３２の角度位置を適確にサーボ制御することで、中間部材３３を固定するかたちでも前記摩擦圧接を行うことが可能となる。かかる構造を採用することで、前記各実施形態の場合と比べて摩擦圧接装置の構成の簡素化が図れるメリットがある。

加えて、前記各実施形態において第１、第２部材３１，３２と中間部材３３とを摩擦圧接させるにあたり、前記各穴部３１ｂ，３２ｂにそれぞれ一端側を突出させるかたちで位置決めピンを差し込み、当該位置決めピン６０を介して第１、第２部材３１，３２と中間部材３３との径方向の位置決めを行うこととしてもよい。この場合、第１、第２部材３１，３２と中間部材３３との回転軸を物理的に合致させることができるため、ラックバー１の製造作業性の向上が図れることは勿論、当該ラックバー１の摩擦圧接後の精度向上にも供される。

以下、前記各実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。

（ａ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１のラック歯は、前記回転方向において前記第２のラック歯と異なる角度で持続されることを特徴とするラックバーの製造方法。

これにより、第１のピニオン歯と第２のピニオン歯との相対角度が相異するパワーステアリング装置にも適用することができる。

（ｂ）前記（ａ）に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１の工程は、前記第２の工程において摩擦圧接を行う摩擦圧接装置に対し、前記中間部材を前記回転方向において固定する工程を含み、
前記第２の工程は、前記第１部材及び前記第２部材を前記回転方向へと回転させることにより前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを相対回転させることを特徴とするラックバーの製造方法。

このように、ラックバーの端部側に位置する第１部材及び第２部材を回転させるようにすることで、摩擦圧接装置の構成の複雑化を抑制することができる。

（ｃ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記中間部材は、前記第２の工程において摩擦圧接される際の素材の状態で前記第１部材及び前記第２部材よりも外径が大きくなるように構成されることを特徴とするラックバーの製造方法。

ラックバーに曲げ応力が作用した際、当該応力は接合部分に集中することになるが、第１、第２部材に比べて中間部材の外径が小さいと、曲げ強度が低下する部分と応力集中部とが重なってしまうこととなる。そこで、中間部材の外径を大きく確保することよって、少なくとも部分的に断面積が小さくなることで曲げ強度が低下してしまう、といった前記不都合を抑制することができる。

（ｄ）前記（ｃ）に記載のラックバーの製造方法において、
前記第２の工程において前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とが摩擦圧接された後に行われ、前記第１部材及び前記第２部材の外径に合わせて前記中間部材の外周部を切除する第３の工程をさらに有することを特徴とするラックバーの製造方法。

このようにして、中間部材の外径を第１、第２部材に近づけることにより、断面形状が異なることによる接続部分における応力集中を緩和することが可能となる。好ましくは、第１、第２部材と中間部材の外径がほぼ一致するように中間部材の外周部を切除することによって、接続部分における応力集中のさらなる緩和を図ることができる。

（ｅ）請求項３に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１の工程において前記第１部材及び前記第２部材は、前記相対角度を前記所定角度に合わせるための基準として、前記第１のラック歯の前記回転軸方向ほぼ中央部と前記第２のラック歯の前記回転軸方向ほぼ中央部のそれぞれを用いることを特徴とするラックバーの製造方法。

ラック歯の中央部付近は車両が直進状態の際にピニオン歯と噛み合う領域であって、ピニオン歯との噛み合い精度において最も重要な領域であることから、これを基準とすることで、直進状態におけるピニオン歯との噛み合い精度を向上させることができる。

（ｆ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１部材の外径と前記第２部材の外径とが異なるように構成されていることを特徴とするラックバーの製造方法。

このように、第１、第２部材それぞれの要求に応じた外径とすることにより、強度不足又は過剰強度による重量増大の問題を緩和することに供される。

（ｇ）前記（ｆ）に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１部材と前記中間部材との接続部分と、前記第２部材と前記中間部材の接続部分とは、前記第１部材と前記中間部材とが互いにほぼ同径、同形状であり、かつ、前記第２部材と前記中間部材とが互いにほぼ同径、同形状となるように構成されることを特徴とするラックバーの製造方法。

このように構成することで、摩擦圧接される接合面同士を互いにほぼ同径、同形状とすることにより、摩擦圧接される部材同士の熱容量の均一化が図れ、接合不良を抑制することができる。

（ｈ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記中間部材は、前記回転軸方向に延びる貫通孔を有する中空部材であって、
前記第１部材は、前記回転軸方向における前記第１のラック歯が形成された領域において中空部を有しない無垢軸であって、前記中間部材と接続される側の端部に、前記貫通孔の一端側端部開口と対向する位置に開口する有底の穴部を有することを特徴とするラックバーの製造方法。

このように構成することで、摩擦圧接における部材同士の熱容量の均一化を図ることが可能となり、接合不良の抑制に供される。

（ｉ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記第１部材は、非調質鋼材料によって形成されることを特徴とするラックバーの製造方法。

調質鋼を用いた場合は、摩擦圧接の熱により硬度が低下する傾向にあることから、非調質鋼を用いることにより、当該摩擦圧接の熱による影響を低減することができる。

（ｊ）請求項１に記載のラックバーの製造方法において、
前記第２の工程における摩擦圧接の際、前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材との接続部が接合されることによって減少する前記ラックバーの前記回転軸方向長さの管理は、前記第２の工程において摩擦圧接を行う摩擦圧接装置に対して前記中間部材を前記回転軸方向において固定し、前記中間部材に対する前記第１部材及び前記第２部材の移動量を管理することにより行うことを特徴とするラックバーの製造方法。

このようにすることで、第１部材と中間部材との摩擦圧接による軸方向長さの減少量と、第２部材と中間部材との摩擦圧接による軸方向長さの減少量と、の両方を管理することが可能となることから、一方に接合不足が生じる不都合を緩和することができる。

（ｋ）請求項４に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第１の工程は、前記第２の工程において摩擦圧接を行う摩擦圧接装置に対し、前記第１部材と前記第２部材とを前記回転方向において固定する工程であって、
前記第２の工程は、前記中間部材を前記回転方向へと回転させることにより前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを相対回転させることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

これにより、第１のピニオン歯と第２のピニオン歯との相対角度が相異するパワーステアリング装置にも適用することができる。

（ｌ）前記（ｋ）に記載の電動パワーステアリング装置において、
前記第１の工程において、前記第１部材及び前記第２部材は、前記相対角度を前記所定角度に合わせるための基準として前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯のそれぞれを用いることを特徴とする電動パワーステアリング装置。

このように、摩擦圧接工程において第１部材及び第２部材を摩擦圧接装置にしっかりと固定することで、各ラック歯の相対角度の精度向上に供される。

（ｍ）請求項５に記載のラックバーにおいて、
前記第１の工程は、前記第２の工程において摩擦圧接を行う摩擦圧接装置に対し、前記第１部材と前記第２部材とを前記回転方向において固定する工程であって、
前記第２の工程は、前記中間部材を前記回転方向へと回転させることにより前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを相対回転させることを特徴とするラックバー。

これにより、第１のピニオン歯と第２のピニオン歯との相対角度が相異するパワーステアリング装置にも適用することができる。

（ｎ）前記（ｍ）に記載のラックバーにおいて、
前記第１の工程において、前記第１部材及び前記第２部材は、前記相対角度を前記所定角度に合わせるための基準として前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯のそれぞれを用いることを特徴とするラックバー。

このように、摩擦圧接工程において第１部材及び第２部材を摩擦圧接装置にしっかりと固定することで、各ラック歯の相対角度の精度向上に供される。

１…ラックバー
３１…第１部材
３２…第２部材
３３…中間部材
Ｍ…電動モータ（電動機）
Ｐ１…第１のピニオン歯
Ｐ２…第２のピニオン歯
Ｒ１…第１のラック歯
Ｒ２…第２のラック歯
Ｃ１…第１チャック（治具）
Ｃ２…第２チャック（治具）
Ｚ…回転軸
θ…所定角度

Claims (2)

1. ステアリングホイールの操舵操作を転舵輪に伝達するラックバーの製造方法であって、
   前記ラックバーは、
   前記ステアリングホイールの操舵操作に伴い回転する第１のピニオン歯と噛合する第１のラック歯を有する第１部材と、
   操舵アシスト力を発生する電動機の回転力を前記ラックバーに伝達する第２のピニオン歯と噛合する第２のラック歯を有する第２部材と、
   一端側が前記第１部材と接続され、他端側が前記第２部材と接続される中間部材と、
   から構成され、
   前記ラックバーの長手方向を回転軸としたとき、前記第１のラック歯と前記第２のラック歯との回転方向における相対角度が所定角度に固定されるように前記第１部材と前記第２部材とを治具によって固定する第１の工程と、
   前記第１の工程において前記治具によって固定された前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを前記回転方向において相対回転させることで前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを摩擦圧接する第２の工程と、
   を有し、
   前記第１の工程においては、前記第１部材と前記第２部材との相対角度を前記所定角度に合わせるための基準として前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯を用い、
   前記治具は、前記第１のラック歯及び前記第２のラック歯の歯面間にそれぞれ位置決めピンを係合させることによって、前記第１部材と前記第２部材との相対角度を前記所定角度に固定することを特徴とするラックバーの製造方法。
2. 前記第１の工程は、前記第２の工程において摩擦圧接を行う摩擦圧接装置に対し、前記第１部材と前記第２部材とを前記回転方向において固定する工程であって、
   前記第２の工程は、前記中間部材を前記回転方向へと回転させることにより前記第１部材及び前記第２部材と前記中間部材とを相対回転させることを特徴とする請求項１に記載のラックバーの製造方法。

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