JPH07277207A - 舵取り装置のラックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンラックのラック歯形状を改良し、成
形、加工性を向上させ、さらにラック歯を含めたラック
全体の強度をも向上させる。 【構成】 ピストンラック３は、塑性加工である鍛造に
よるラック素材から形成される。ラック歯形成部分での
歯元部６ｃはアール形状の隅部２３をもち、圧力角に沿
った傾斜面部分２１との間に、これに鈍角をもって連続
する面２４が形成されている。ラック歯６は、セクタ歯
との噛合い歯面２２部分のみを加工代分だけ機械加工で
ある切削、研磨することによって創成して形成される。
歯元部や歯先部６ｄは塑性加工である鍛造素材面のまま
として形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車輌に用いられるインテ
グラルタイプ等の舵取り装置に関し、特に舵取輪側のセ
クタギヤのセクタ歯に噛合うラック歯を有する舵取りハ
ンドル側のラック（ピストンラック）において曲げ強度
を向上させた状態でラック歯を形成できるようにした舵
取り装置のラックおよびその製造方向に関する。

【０００２】

【従来の技術】舵取り装置として従来から種々の構造を
有するものが提案されている。その一例としてインテグ
ラルタイプのボールスクリュ式動力舵取り装置を図４お
よび図５を用いて簡単に説明すると、符号１，２はステ
アリングボディおよびその開口端側を閉塞する弁カバー
を兼るバルブハウジングで、これにより形成される内部
空間には、図示しない舵取ハンドルの操舵操作に伴ない
軸線方向に進退動作され後述するラックを兼ねるピスト
ン３が配設されている。そして、このピストン３の両側
には前、後二つの圧力室４，５が形成され、これらによ
ってパワーシリンダが構成されている。

【０００３】また、このラックを兼ねるピストン３の動
作は、その側方に形成されたラック歯６と噛合するセク
タ歯７を有するセクタギヤ８により、その出力軸９（図
５参照）の回転が舵取り機構を構成するピットマンアー
ム（図示せず）を介して操舵輪側に伝達されるようにな
っている。

【０００４】ここで、図５においてセクタギヤ８と一体
の出力軸９は、ステアリングボディ１に対し一対の軸受
９ａ，９ｂにより回転自在に軸支され、その一端９ｃが
ボディ１の外方に突出されることにより、前記ピットマ
ンアームの取付端となるように構成されている。また、
図５において符号１０はピストン３側のラック歯６に対
してのセクタギヤ８のセクタ歯７の噛合い間隙を調整す
るためのねじ手段により出力軸９を軸線方向に移動可能
に構成されている間隙調整機構であり、その詳細はたと
えば実公昭６１−３０２号公報等に示されている通り
で、具体的な説明は省略する。

【０００５】一方、前記バルブハウジング２には、ハン
ドル操作により回転されるスタブシャフト１１が貫通配
置され、さらにその先端側には一端が前記ピストン３内
に臨みボールねじ機構１２を介して連結されるウォーム
シャフト１３が同軸上に配設されている。なお、１４は
これらのシャフト１１，１３内に同軸的に配設されその
両端側がそれぞれのシャフト１１，１３側に一体的に結
合されているトーションバーで、このトーションバー１
４の働きによりスタブシャフト１１とウォームシャフト
１３とは所定角度範囲内において互いに独立して回転
し、かつハンドルの非操舵時に後述するコントロールバ
ルブが中立位置に戻されるように構成されている。

【０００６】また、１５は前記ハウジング２内に配設さ
れた周知の回転弁式コントロールバルブで、スタブシャ
フト１１の内方端に一体に形成されその外周に複数のバ
ルブ溝を有するロータ１６および前記ウォームシャフト
１１と一体的に回転するように設けられその内周に複数
のバルブ溝を有するスリーブ１７を備えている。そし
て、これらの相対的な回転により油圧流路の切替え動作
を行ない、オイルポンプ（図示せず）からの作動油をハ
ンドル操作に伴なって前記パワーシリンダの二つの圧力
室４，５に選択的に供給し、操舵輪側へ操舵補助力を与
えるピストン３を所望の方向に移動させるように構成さ
れている。

【０００７】このようなコントロールバルブ１５の具体
的な構造、作動状態、さらに操舵時におけるピストン３
の動き、これによるラック歯６とセクタ歯７との噛合い
に伴ないセクタギヤ８が回動動作することで操舵輪が所
要の方向に転舵動作する点等は周知の通りであり、詳細
な説明は省略する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな構造による従来のインテグラル型の舵取り装置（動
力舵取装置）において、出力軸側であるセクタギヤ８の
セクタ歯７と噛合うピストン３によるラックのラック歯
６は、各種の創成機械や加工装置によって、その歯面
を、機械加工として切削、研磨することにより製作され
ていた。そして、このようなラックのラック歯６におい
て、山部６ａの両側傾斜面である噛合い歯面は図６や図
７に示すように一定の圧力角をもつように形成され、ま
た谷部６ｂにおいて噛合いに関与しない歯元部６ｃにお
ける隅部はアール形状を呈するように形成されていた。

【０００９】したがって、このようなピストンラック３
におけるラック歯６において山部６ａでは、形状とし
て、歯元部での強度を考慮した形状となっているが、図
６に示したようなバー材からの切削、研磨加工により形
成された場合は、図６から明らかなように、ラック歯６
の山部６ａでの金属繊維の流れが分断された組織とな
り、金属組織的な見地からはまだまだ不十分であった。

【００１０】そこで、従来から、ピストンラック３を塑
性加工である鍛造により素材として製造し、ラック歯６
部分に図７および図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す
ように、歯切りを施す方法も取られている。ここで、図
８の（ａ）は鍛造により成形されたラック素材での山部
６ａと溝部６ｂによるラック歯６であって、同図（ｂ）
はこのようなラック素材のラック歯６に対し図中波線で
示す切削面位置まで切削、研磨加工を施すことを示し、
これにより同図（ｃ）のようなラック歯６が得られるも
のである。

【００１１】しかしながら、このような従来例では、鍛
造による金属素材の金属繊維の流れ（フロー；いわゆる
鍛流線）と歯切り後の歯元部６ｃや歯先部６ｄでの組織
フローとを一致させることはきわめて困難なもので、前
述した切削による従来例に対し格段の強度アップを図る
ことが実際上は困難な状況にあり、このような点をも配
慮し、前述した問題点を一掃し得る何らかの対策を講じ
ることが望まれる。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ピストンラックのラック歯形状を改良する
ことにより、成形、加工性を向上させる一方、ラック歯
を含めたラック全体の強度をも向上させることができる
舵取り装置のラックおよびその製造方法を得ることを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係る舵取り装置のラックは、ピストンラ
ック側面部のラック歯を、セクタ歯との噛合い歯面部分
のみが機械加工による切削、研磨によって形成するとと
もに、歯元部および歯先部の少なくとも一方を塑性加工
である鍛造による素材面のままとしたものである。

【００１４】また、本発明に係る舵取り装置のラック
は、ラック素材でのラック歯における歯元部の隅部を、
アール形状で形成するとともに、このアール形状の隅部
とこれに連続して圧力角に沿った傾斜面による噛合い歯
面との間に、この噛合い歯面と鈍角をもって連続する連
続面を形成したものである。

【００１５】さらに、本発明に係る舵取り装置のラック
の製造方法は、ピストンラックを、ラック歯形成部分
が、噛合い歯面に対応する部分では加工代を有するよう
な圧力角に沿った傾斜面とされ、歯元部に向けて略垂直
な面が連続するとともに歯元部とアール状交差部で交差
するような形状をもつようにして、塑性加工である鍛造
によってラック素材として形成し、かつラック歯形成部
分での歯元部およびこれに連続する略垂直な面の一部と
歯先部とを除いた噛合い歯面に対応する部分に、機械加
工を施すことにより噛合い歯面を創成するものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ラックを塑性加工である鍛造
によってラック素材として形成し、これにより得られる
噛合い歯面に対応する部分が加工代を有する圧力角に沿
った傾斜面とされ、歯元部に向けて略垂直な面が連続す
るとともに歯元部とアール状交差部で交差するような形
状をもつラック歯形成部分において、噛合い歯面に対応
する部分のみを機械加工である切削、研磨により形成
し、残りの歯元部や歯先部は鍛造等による素材面のまま
としてラック歯を創成するので、鍛流線による金属組織
によって強度を確保できる。

【００１７】

【実施例】図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）ないし図３は
本発明に係る舵取り装置のラックおよびその製造方法の
一実施例を示すものであり、これらの図において前述し
た図４以降と同一または相当する部分には同一番号を付
して説明は省略する。

【００１８】本発明によれば、前述したような舵取りハ
ンドル側での舵取り操作に伴ってステアリングボディ１
内で軸線方向に移動可能に保持されかつ操舵輪側に操舵
力を伝達するセクタギヤ８のセクタ歯７に噛合する複数
のラック歯６を側面部に有するピストンラック３を備え
ている舵取り装置において、ピストンラック３は、図１
の（ａ），（ｂ），（ｃ）、図２、図３から明らかなよ
うに、ラック歯形成部分（図２の符号６で示す部分）を
含めて塑性加工である鍛造によってラック素材として成
形される。

【００１９】そして、このラック素材のラック歯形成部
分における噛合い歯面２２に対応する部分２１に、図１
の（ｂ）において波線で示したような切削面形状２０を
もって機械加工として切削、研磨加工を施すことによ
り、所要の圧力角による噛合い歯面２２を形成し、かつ
このラック歯６において歯元部６ｃや歯先部６ｄ部分は
塑性加工である鍛造による素材面のままとしたものであ
る。

【００２０】ここで、本発明によれば、ラック素材での
ラック歯６における歯元部６ｃの隅部２３，２３を、ア
ール形状で形成するとともに、このアール形状の隅部２
３，２３とこれに連続して圧力角に沿った傾斜面による
噛合い歯面２２，２２との間に、この噛合い歯面２２，
２２と鈍角θ（＞９０°）をもって連続する略垂直な面
２４，２４を形成するようにしている。

【００２１】換言すれば、本発明によれば、ピストンラ
ック３を、ラック歯形成部分が、噛合い歯面２２，２２
に対応する部分では加工代を有するような圧力角に沿っ
た傾斜面２１，２１とされ、歯元部６ｃに向けて略垂直
な面２４，２４が連続するとともに歯元部６ｃとアール
状交差部２３，２３で交差するような形状をもつように
して、塑性加工である鍛造によってラック素材として形
成し、かつそのラック歯形成部分での歯元部６ｃおよび
これに連続する略垂直な面２４，２４の一部と歯先部６
ｄとを除いた噛合い歯面２２，２２に対応する部分に、
機械加工として切削、研磨加工を施すことにより噛合い
歯面２２，２２を創成するようにしたものである。

【００２２】そして、このような構成では、ラックピス
トン３を塑性加工である鍛造によってラック素材として
形成し、これにより得られる噛合い歯面２２，２２に対
応する部分２１，２１が加工代を有する圧力角に沿った
傾斜面とされ、歯元部６ｃに向けて略垂直な面２４，２
４が連続するとともに歯元部６ｃとアール状交差部２
３，２３で交差するような形状をもつラック歯形成部分
において、噛合い歯面２２，２２に対応する部分のみを
機械加工である切削、研磨により形成し、残りの歯元部
６ｃや歯先部６ｄは鍛造等による素材面のままとしてラ
ック歯６を創成しているので、鍛流線による金属組織に
よって強度を確保できる。

【００２３】したがって、このような構成によれば、ラ
ック歯６の少なくとも歯元部６ｃと歯先部６ｄとが塑性
加工である鍛造のままとし、これによりラック歯形成部
分での鍛流線による強度アップを図り、ラックピストン
３の曲げ強度を向上させ、またラック歯先部６ｄでの歯
こぼれ防止を図ることができる。

【００２４】特に、本発明によれば、ラック歯６におけ
る歯元部６ｃは塑性加工のままとしているので、鍛流線
確保による強度アップによって、ラック歯６における歯
元強度を確保することができる。

【００２５】また、本発明によれば、ラック歯６の機械
加工部分が最小限であり、従来鍛造品である場合にラッ
ク歯６の噛合い歯面２２，２２を始めとする歯元部６
ｃ、歯先部６ｄを全て機械加工していた場合に比べて、
ラックピストン３の切削等の加工時間を短縮することが
できる。

【００２６】さらに、本発明によれば、ラック歯６にお
ける歯元部６ｃは塑性加工のままとし、かつ噛合い歯面
２２，２２を形成するているので、この歯元部６ｃでの
ばりの発生を減少させることができる。特に、垂直な歯
面２４，２４と一定の圧力角による噛合い歯面２２，２
２との交差角が比較的鈍角であり、ばりの発生が少ない
ことから、歯元部６ｃでのばりを最小限とすることがで
きる。

【００２７】ここで、図１の（ａ）は鍛造によるラック
歯６の要部を拡大した図、（ｂ）は図中波線２０で示す
切削面により切削、研磨する部分を示す図、（ｃ）はこ
れにより得られるラック歯６の山部６ａに挟まれた谷部
６ｂを示す図である。また、図２および図３において波
線は噛合い歯面２２を機械加工によって形成するための
素材の際の成形面である。

【００２８】なお、本発明は上述した実施例構造に限定
されず、舵取り装置各部の形状、構造等を、適宜変形、
変更することは自由で、種々の変形例が考えられる。す
なわち、上述した実施例等では、舵取り装置としてパワ
ーステアリングに適用した場合を示したが、マニュアル
式のステアリングであっても適用できることは勿論であ
る。

【００２９】また、ラックピストン３でのラック歯６に
おける各歯面形状等としても、種々の変形例が考えられ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る舵取り
装置によれば、ラックを鍛造等の塑性加工によって形成
することにより、ラック歯形状を成形し、かつラック歯
の歯元部と歯先部を除いた噛合い歯面部分のみを機械加
工によって形成するようにしたので、簡単な構造である
にもかかわらず、ラック歯の歯元部と歯先部とが塑性加
工のままとし、これによりラック歯形成部分での鍛流線
による強度アップを図り、ラックの曲げ強度を向上さ
せ、またラック歯先部での歯こぼれ防止を図ることがで
きる。

【００３１】特に、本発明によれば、ラック歯における
歯元部は塑性加工のままとしているので、鍛流線確保に
よる強度アップによって、ラック歯における歯元強度を
確保することができる。また、本発明によれば、ラック
歯の機械加工部分が最小限であり、従来鍛造品である場
合にラック歯の噛合い歯面を始めとする歯元部、歯先部
を全て機械加工していた場合に比べて、ラックの切削等
の加工時間を短縮することができる。

【００３２】さらに、本発明によれば、ラック歯におけ
る歯元部は塑性加工のままとし、かつ噛合い歯面を形成
するているので、この歯元部でのばりの発生を減少させ
ることができる。特に、垂直な歯面と一定の圧力角によ
る噛合い歯面との交差角が比較的鈍角であり、ばりの発
生が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る舵取り装置の一実施例を示し、
ラック歯の成形、加工状態を（ａ），（ｂ），（ｃ）に
より説明する要部拡大図である。

【図２】 本発明を特徴づけるラック歯を有するピスト
ンラックを示す概略断面図である。

【図３】 本発明を特徴づけるラック歯の要部拡大図で
ある。

【図４】 本考案を適用して好適な舵取り装置としてボ
ールねじ機構を利用したインテグラルタイプの舵取り装
置全体構成を示す概略断面図である。

【図５】 図４で示した舵取り装置におけるセクタギヤ
機構を説明するための概略断面図である。

【図６】 従来の切削によるラック歯の形成状態を示す
ピストンラック全体の概略断面図である。

【図７】 従来の鍛造によるピストンラックにおいてラ
ック歯の形成状態を示す概略断面図である。

【図８】 従来のラック歯の成形、加工状態を（ａ），
（ｂ），（ｃ）により説明する要部拡大図である。

【符号の説明】

１‥‥ステアリングボディ、２‥‥バルブハウジング、
３‥‥ピストン、６‥‥ラック歯、６ａ‥‥山部、６ｂ
‥‥谷部、６ｃ‥‥歯元部、６ｄ‥‥歯先部、７‥‥セ
クタ歯、８‥‥セクタギヤ、２０‥‥切削面、２１‥‥
傾斜面、２２‥‥噛合い歯面、２３‥‥アール状交差部
（アール状隅部）、２４‥‥垂直面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舵取りハンドル側での舵取り操作に伴っ
   てステアリングボディ内で軸線方向に移動可能に保持さ
   れかつ操舵輪側に操舵力を伝達するセクタギヤのセクタ
   歯に噛合する複数のラック歯を側面部に有するピストン
   ラックを備えている舵取り装置において、 前記ピストンラックにおけるラック歯は、前記セクタ歯
   との噛合い歯面部分のみが機械加工により形成されると
   ともに、歯元部および歯先部の少なくとも一方は塑性加
   工による素材面のままとされるように構成されているこ
   とを特徴とする舵取り装置のラック。
2. 【請求項２】 請求項１記載の舵取り装置のラックにお
   いて、 ラック歯における歯元部の隅部は、アール形状で形成さ
   れるとともに、 このアール形状の隅部とこれに連続して圧力角に沿った
   傾斜面による噛合い歯面との間に、この噛合い歯面と鈍
   角をもって連続する連続面が形成されていることを特徴
   とする舵取り装置のラック。
3. 【請求項３】 舵取りハンドル側での舵取り操作に伴っ
   てステアリングボディ内で軸線方向に移動可能に保持さ
   れかつ操舵輪側に操舵力を伝達するセクタギヤのセクタ
   歯に噛合する複数のラック歯を側面部に有するピストン
   ラックを備えている舵取り装置において、 ラック歯形成部分が、噛合い歯面に対応する部分では加
   工代を有するような圧力角に沿った傾斜面とされ、歯元
   部に向けて略垂直な面が連続するとともに歯元部とアー
   ル状交差部で交差するような形状をもつようにして、前
   記ピストンラックを塑性加工によりラック素材として形
   成し、 かつ前記ラック歯形成部分での歯元部およびこれに連続
   する略垂直な面の一部と歯先部とを除いた前記噛合い歯
   面に対応する部分に、機械加工を施すことにより噛合い
   歯面を創成することを特徴とする舵取り装置のラックの
   製造方法。