JP6063652B2

JP6063652B2 - 中空ラックバーの製造方法

Info

Publication number: JP6063652B2
Application number: JP2012139552A
Authority: JP
Inventors: 聖人野村; 崇山脇; 亮介鈴木
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: CN103507851A; EP2676865A2; US20130340554A1; EP2676865B1; EP2676865A3; US9328815B2; JP2014005839A; CN103507851B

Description

本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に使用されるラック＆ピニオンギアに用いられる中空ラックバーの製造方法に関し、特にピニオンギアとの操舵力の伝達効率の改善を図る技術に関する。

車両を操舵するためのステアリング装置は、ステアリングシャフト側のピニオンギアと、左右の車輪を接続するタイロッド側に、ラックが形成されたラックバーとを備えており、これらピニオンギアとラックにより、ハンドルから伝達される回転操舵力をギヤボックスで左右の横力に変換してこれを車輪に伝達し、キングピン回りの回動力を車輪に作用させるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、ラックバー上においては、ハンドルから伝達された操舵力はピニオンギアとラック歯の接触面から伝達される。したがって、この接触面が大きいほど、操舵力の伝達を効率的に行うことができる。

また、中空ラックバーを製造する方法として、筒状の金属部材の内側から圧延鍛造する方法が知られている。これは、筒状の金属部材の内部に芯金を圧入し、金型の凹部に金属流動させることで、ラック歯を形成する方法である。（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−２５３１９０号公報特開２００８−２６４８７４号公報（段落番号［００１３］〜［００１８］）

上述したラックバーでは、次のような問題があった。すなわち、ラックバーを形成する方法として、図８に示すように、筒状部材４１０を圧入鍛造する方法が知られている。筒状部材４１０は金型Ｋ１及びＫ２によって固定されている。筒状部材４１０は予め別の型を用いて中央部が中凹状に平潰され、この中凹部４０５に歯型４３０が当接されている。この方法では、その上面側にテーパ状の突起Ｔ１を有する芯金Ｔを筒状部材４１０に圧入する。中凹部４０５の肉は、芯金Ｔ上の突起Ｔ１によって歯型４３０上の凹部に張り出す。その後、芯金Ｔを、突起Ｔ１が僅かに大きいものに交換し、筒状部材４１０に圧入する。この工程を繰り返すことで、歯型凹部に中凹部４０５の肉が張出していき、ラック歯が形成される。

図９及び図１０に示すように、筒状部材４１０の中凹部４０５の軸方向の全域にラック歯を有するラックバー４１１を形成する場合、ラック歯形成部ＬＢ１の軸方向端部近傍では、中央部より小さいラック歯が形成される。例えばラック歯Ｈ１，Ｈ２について、圧延鍛造時にＬ１，Ｌ２の範囲の肉がそれぞれ歯型４３０の凹部に張出し、Ｈ１，Ｈ２が形成される。Ｌ１，Ｌ２の範囲から供給される肉では、歯型４３０の凹部を満たすために十分ではなく、ラック歯Ｈ１，Ｈ２は他のラック歯より小さく形成される。このようにして形成されたラック歯Ｈ１，Ｈ２では、所要の強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有していない。上記の理由から、軸方向端部近傍のラック歯は他のラック歯より小さく形成される。このため、ラック歯形成部の軸方向端部近傍では、ラック歯の強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率が十分ではない。

これに対し、図１１及び図１２に示すように、筒状部材４１０の中凹部４０５の端部近傍に平坦部Ｆ１を有するラックバー４１２を形成する場合、ラック歯形成部ＬＢ２の端部であっても、ラック歯Ｈ３を形成するための肉を平坦部Ｆ１から十分に供給することが可能である。このため、ラック歯形成部ＬＢ２の全域に十分な強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有するラック歯Ｈ３を形成することができる。一方、平坦部Ｆ１は、この肉をラック歯形成部ＬＢ２に供給するため、肉が薄くなる。肉が薄くなった平坦部Ｆ１では強度・耐久力が低下することから、ラックバー自体の強度・耐久力も十分ではない。

そこで本発明は、ラック歯形成部の端部近傍であっても、十分な強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有する中空ラックバーの製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の中空ラックバーの製造方法は次のように構成されている。

本発明の中空ラックバーの製造方法は、ピニオンギアに噛み合わされるラック歯を有する中空ラックバーの製造方法において、筒状部材及びこの筒状部材に押し当てられた歯型を金型に保持し、上記筒状部材の内部に芯金を圧入して、上記筒状部材の肉を上記歯型に向けて内径側から張出させて上記ラック歯を形成し、上記歯型は、上記金型に固定される固定部と、上記固定部に設けられ、上記ラック歯を上記筒状部材に転写するラック歯転写部が直列方向に並設されて設置されたラック歯形成部転写部と、上記ラック歯転写部の、上記直列方向の一端側又は両端側から上記直列方向に沿って、上記ラック歯転写部に平行に並設されたダミー歯を転写する少なくとも一つのダミー歯転写部とを備え、上記ダミー歯転写部の深さが、上記ラック歯転写部の深さより浅く形成される。

本発明によれば、ラックバーが十分な強度・耐久性を持ち、かつ、ピニオンギアとの間の操舵力の伝達効率を一定にすること及び、上記ラックバーを形成することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るラックバーが組み込まれたステアリング装置を示す斜視図。同ラックバーの要部を示す平面図。同ラックバーの要部を示す斜視図。同ラックバー形成用歯型の要部を示す斜視図。同ラックバーを形成する過程の第１を一部破断して示す側面図。同ラックバーを形成する過程の第２を一部破断して示す側面図。同ラックバーを形成する過程の第３を一部破断して示す側面図。一般的なラックバーの製造装置を一部破断して示す側面図。一般的なラックバーの一例の要部を示す平面図。同ラックバーの要部を示す断面図。一般的なラックバーの他の例の要部を示す平面図。同ラックバーの要部を示す断面図。

図１は本発明の一実施の形態に係るラックバー２００が組み込まれたステアリング装置１０を示す斜視図、図２はラックバー２００の要部を示す平面図、図３はラックバー２００の要部を示す斜視図、図４はラックバー２００のラック歯２２１及びダミー歯２２２を転写する歯型３００の要部を示す斜視図である。なお、図４中Ｎは後述の固定部３１０の長手方向を示している。

ステアリング装置１０は、ハンドル（操舵部材）１１に連結されたステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に連結されるとともに、先端にピニオンギア１３ａを有するピニオン軸１３と、ピニオンギア１３ａに噛み合わされるラックバー（筒状部材）２００とを備えている。ラックバー２００はさらにタイロッド３０、３０を介して前車輪ＷＲ、ＷＬに接続されている。

図２及び図３に示すように、ラックバー２００は、中空丸棒から形成された軸部２１０と、この軸部２１０の中央に設けられたラック歯形成部２２０とを備えている。ラック歯形成部２２０は、ピニオンギアと噛み合う複数のラック歯２２１が中心軸Ｃに沿って並設されている。ラック歯２２１のピニオンギアと接触する接触面２２３が軸方向Ｃに対して斜めに配置されている。また、ラック歯形成部２２０の端部から外側に、軸方向Ｃに沿って、ダミー歯２２２がラック歯２２１に平行に並設されている。ダミー歯２２２の高さは、ラック歯２２１の高さより低く形成されている。

歯型３００は、ほぼ直方体状を有し、金型に固定する固定部３１０と、固定部３１０の１つの面に形成され、ラック歯形成部２２０を転写するラック歯形成部転写部３２０と、ラック歯形成部転写部３２０と同一面に形成され、ダミー歯２２２を転写するダミー歯転写部３２２を備えている。ラック歯形成部転写部３２０は、複数のラック歯転写部３２１が固定部３１０の長手方向Ｎに沿って並設されている。ダミー歯転写部３２２は、ラック歯形成部転写部３２０の長手方向Ｎの端部側から外側に、長手方向Ｎに沿ってラック歯転写部３２１に平行に並設されている。また、ダミー歯転写部３２２の深さは、ラック歯転写部３２１の深さより浅く形成されている。

図５乃至図７は、歯型３００を用いてラック歯２２１及びダミー歯２２２を形成する様子を示した説明図である。なお、図６及び図７中Ｔは、その上部に突起Ｔ１を有する芯金を示している。

ラック歯の形成は、図８に示すように、金型Ｋ１及びＫ２により固定された筒状部材２００に、芯金Ｔを圧入する方法で行われる。

図５に示すように、ラックバー（筒状部材）２００は、予め別の型を用いて中央部を中凹状に平潰され、平凹部２３０が形成されている。筒状部材２００は金型Ｋ１及びＫ２（図８参照）により固定され、平凹部２３０には歯型３００が当接されている。

筒状部材２００を固定後、図６に示すように、芯金Ｔを筒状部材２００の内部に圧入する。図６中Ｙ１に示すように、芯金Ｔの突起部Ｔ１により平凹部２３０の肉が押し出され、歯型３００上のラック歯転写部３２１及びダミー歯転写部３２２に供給され、張り出していく。芯金Ｔの圧入後、芯金Ｔの突起部Ｔ１が僅かに大きいものに交換し、再び圧入する。この芯金Ｔの交換、圧入を繰り返すことで、ラック歯２２１及びダミー歯２２２が形成されていく。ダミー歯転写部３２２は、ラック歯転写部３２１より浅く形成されていることから、ラック歯２２１より先にダミー歯２２２が形成される。

図７に示すように、ダミー歯２２２が形成された後も、芯金Ｔを交換し、圧入する工程を繰り返すことで、図７中Ｙ３に示すように、ラック歯２２１が形成されていく。ダミー歯転写部３２２に供給される肉は、既にダミー歯２２２の形成が完了しているため、図７中Ｙ３に示すように、余肉としてラック歯転写部３２１に供給され、ラック歯２２１を形成していく。

このように、本実施の形態では、歯型３００を用いてラックバー２００を形成する場合、ラック歯形成部２２０の軸方向Ｃの端部近傍であっても、ダミー歯２２２から余肉を供給することで、十分な強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有するラック歯２２１を形成することが可能となる。また、ダミー歯を設けることで、ラック歯形成部の外側も十分な強度を有することが可能となる。

上述したように、本発明によれば、ラックバーが十分な強度・耐久力及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ピニオンギアに噛み合わされるラックバーにおいて、軸部と、上記軸部に設けられ、上記ピニオンギアと噛み合う複数のラック歯が軸方向に沿って並設されるとともに、各ラック歯の上記ピニオンギアと接触する接触面が上記軸方向に対して斜めに配置されたラック歯形成部と、上記ラック歯形成部の上記軸方向の一端側又は両端側から上記軸方向に沿って、少なくとも一つのダミー歯が上記ラック歯に平行に並設されたダミー歯形成部とを備え、上記ダミー歯の歯高は上記ラック歯の歯高より小さく形成されることを特徴とするラックバー。
［２］ピニオンギアに噛み合わされるラックバーのラック歯を形成する歯型において、金型に固定される固定部と、上記固定部に設けられ、上記ラック歯を転写するラック歯転写部が直列方向に並設されるとともに、各ラック歯転写部の、上記ラック歯の上記ピニオンギアと接触する接触面を転写する接触面転写面が上記直列方向に対して斜めに設置されたラック歯転写部と、上記ラック歯転写部の、上記直列方向の一端側又は両端側から上記直列方向に沿って、上記ラック歯転写部に平行に並設された、上記ダミー歯を転写する少なくとも一つのダミー歯転写部とを備え、上記ダミー歯転写部の深さが、上記ラック歯転写部の深さより浅く形成されることを特徴とする歯型。

１０…ステアリング装置、１１…ハンドル（操舵部材）、１３…ピニオン軸、１３ａ…ピニオンギア、２００…ラックバー、２１０…軸部、２２０…ラック歯形成部、２２１…ラック歯、２２２…ダミー歯、３００…歯型、３２１…ラック歯転写部、３２２…ダミー歯転写部、Ｔ…芯金。

Claims

ピニオンギアに噛み合わされるラック歯を有する中空ラックバーの製造方法において、
筒状部材及びこの筒状部材に押し当てられた歯型を金型に保持し、
上記筒状部材の内部に芯金を圧入して、上記筒状部材の肉を上記歯型に向けて内径側から張出させて上記ラック歯を形成し、
上記歯型は、上記金型に固定される固定部と、上記固定部に設けられ、上記ラック歯を上記筒状部材に転写するラック歯転写部が直列方向に並設されて設置されたラック歯形成部転写部と、上記ラック歯転写部の、上記直列方向の一端側又は両端側から上記直列方向に沿って、上記ラック歯転写部に平行に並設されたダミー歯を転写する少なくとも一つのダミー歯転写部とを備え、上記ダミー歯転写部の深さが、上記ラック歯転写部の深さより浅く形成されることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。