JPH102321A - ギヤ付きシャフト及びステアリング装置 - Google Patents

ギヤ付きシャフト及びステアリング装置

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JPH102321A
JPH102321A JP8174191A JP17419196A JPH102321A JP H102321 A JPH102321 A JP H102321A JP 8174191 A JP8174191 A JP 8174191A JP 17419196 A JP17419196 A JP 17419196A JP H102321 A JPH102321 A JP H102321A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
gear
steering
geared
rack
Prior art date
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Pending
Application number
JP8174191A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryuichi Komine
龍一 小峯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】強度を低下させることなく重量を軽減し、さら
に、材料投入量を低減できるギヤ付きシャフトを提供す
る。 【解決手段】シャフト本体30の外周上に一体的に形成
されたギヤ5を有する。そのシャフト本体30は、軸方
向一端側のギヤ5が一体化されている第1部分30aと
軸方向他端側の第2部分30bとを、インサート材とし
て両部分よりも低温で溶融するアモルファス合金シート
を用いて液相拡散接合することで成形される。その第1
部分30aと第2部分30bの少なくとも一方において
中空部を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外周上に円弧に沿
うギヤやラック等を有するギヤ付きシャフトと、そのギ
ヤ付きシャフトを備えたステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ボールねじ式ステアリング装置は、操舵
により回転する入力シャフトと、その入力シャフトの回
転により移動するラックと、そのラックに噛み合うギヤ
付きシャフトとを備え、そのギヤ付きシャフトの回転を
転舵用車輪に伝達することで車両の転舵を行なう。その
ギヤ付きシャフトは、シャフト本体と、このシャフト本
体の外周上に一体的に形成された円弧に沿うギヤとを有
する。従来、このボールねじ式ステアリング装置におけ
るギヤ付きシャフトは、熱間鍛造により成形された中実
材であった。
【0003】また、ラックピニオン式ステアリング装置
は、操舵により回転するピニオンと、そのピニオンに噛
み合うギヤとしてラックが形成されているギヤ付きシャ
フトとを備え、そのギヤ付きシャフトの軸方向移動を転
舵用車輪に伝達することで車両の転舵を行なう。従来、
このラックピニオン式ステアリング装置におけるギヤ付
きシャフトは、単一の長尺材から成形され、重量軽減の
ために中空部が形成されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のボールねじ式ス
テアリング装置におけるギヤ付きシャフトは中実材であ
るため、重量が大きく、省エネルギー化のために重量軽
減が要求される車両用部品としては不適切なものであ
り、材料コストが嵩むものであった。
【0005】また、従来のラックピニオンステアリング
装置におけるギヤ付きシャフトの中空部は、機械加工に
より形成されていた。そのため、加工コストが増大し、
また、削り出される材料が無駄になっていた。
【0006】本発明は、上記問題を解決することのでき
るギヤ付きシャフト及びステアリング装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、シャフト本体
と、このシャフト本体の外周上に一体的に形成されたギ
ヤとを有するギヤ付きシャフトにおいて、そのシャフト
本体は、軸方向一端側のギヤが一体化されている第1部
分と、軸方向他端側の第2部分とを、インサート材とし
て両部分よりも低温で溶融するアモルファス合金シート
を用いて液相拡散接合することで成形され、そのシャフ
ト本体は、その第1部分と第2部分の少なくとも一方に
おいて中空部を有することを特徴とする。この構成によ
れば、そのシャフト本体は中空部を有するので、中実部
材よりも重量を軽減できる。また、その第1部分と第2
部分自体は液相拡散接合の際に溶融しないので、その接
合部において組織が変化することはなく全体に亘り均一
な組織を得ることができるので、接合部での強度低下を
防止できる。
【0008】その第1部分と第2部分は、冷間での塑性
加工により成形された後に液相拡散接合され、その液相
拡散接合後に全表面に亘る焼入れ処理がなされているの
が好ましい。その中空部になる部分を冷間での塑性加工
により成形することで、機械加工により成形する場合に
比べて投入材料を軽減でき、材料コストを低減できる。
また、第1部分と第2部分の互いの接合面を冷間での塑
性加工により形成することで、熱間鍛造により成形する
場合に比べ寸法精度が良いことから、その接合面の面粗
度を後加工なしで液相拡散接合を行なう上で必要な程度
に確保でき、余分な加工コストを要しない。さらに、そ
の第1部分と第2部分自体は液相拡散接合の際に溶融せ
ず、その接合部において組織が変化することはないの
で、焼入れ性は低下しない。これにより、その液相拡散
接合後に全表面に亘る焼入れ処理を行なうことで、全体
に均一な焼入れによる効果を得ることができる。
【0009】本発明によるステアリング装置の一つは、
操舵により回転する入力シャフトと、その入力シャフト
の回転により移動するラックと、そのラックに噛み合う
上記本発明のギヤ付きシャフトとを備え、そのギヤ付き
シャフトの回転を転舵用車輪に伝達することで車両の転
舵を行なうことを特徴とする。この構成によれば、その
ギヤ付きシャフトとして上記本発明の構成のものを用い
ることで、そのシャフト本体の接合部における強度低下
を防止でき、操舵の際に作用する捩じりトルクによる破
損防止のために不必要に肉厚等を増大する必要がないの
で、重量軽減により省エネルギー化を図ることができ、
材料投入量の減少によりコスト低減を図ることができ
る。
【0010】本発明によるステアリング装置の別の一つ
は、操舵により回転するピニオンと、上記本発明のギヤ
付きシャフトとを備え、そのギヤ付きシャフトは、前記
ギヤとして前記ピニオンに噛み合うラックを有し、その
ギヤ付きシャフトの軸方向移動を転舵用車輪に伝達する
ことで車両の転舵を行なうことを特徴とする。この構成
によれば、そのギヤ付きシャフトの第2部分をパイプ材
とすることで、中空部を形成するための機械加工を不要
にでき、材料投入量の減少によりコスト低減を図ること
ができる。また、その第1部分と第2部分との接合部に
おける強度低下を防止でき、操舵の際に作用する軸方向
力や曲げモーメント等による破損防止のために不必要に
肉厚等を増大する必要がないので、重量軽減により省エ
ネルギー化を図ることができ、材料投入量の減少により
コスト低減を図ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図4を参照して本発
明の第1実施形態を説明する。
【0012】図1、図2に示すボールねじ式パワーステ
アリング装置Aは、入力シャフト1と、ハウジング2
と、ボールスクリュー13と、このボールスクリュー1
3にボール14を介し嵌合されるボールナット3と、こ
のボールナット3に形成されるラック4と、このラック
4に噛み合うギヤ5付きの出力シャフト6と、この出力
シャフト6の下端にセレーション18を介し取り付けら
れるピットマンアーム17とを備えている。そのピット
マンアーム17は、その出力シャフト6の下端のネジ部
19にねじ合わされるナット(図示省略)により固定さ
れる。
【0013】そのハウジング2は鋳鉄製で、そのボール
ナット3が軸方向移動可能に挿入される第1空間2a
と、その出力シャフト6がベアリング7、8を介して軸
中心に回転可能かつ軸方向移動可能に支持されている第
2空間2bとを有する。その第1空間は、ボールナット
3と一体のピストン3aにより仕切られることで一対の
油室11、12を構成する。その入力シャフト1とボー
ルスクリュー13とはトーションバー19を介し連結さ
れ、その入力シャフト1はステアリングホイール(図示
省略)に連結され、その入力シャフト1の外周にはロー
タリバルブ16が設けられている。その入力シャフト1
は操舵により回転し、その回転がトーションバー19か
らボールスクリュー13に伝達され、ボールナット3と
ラック4が軸方向に移動し、そのラック4の動きがギヤ
5を介して伝達されることで出力シャフト6が回転す
る。この出力シャフト6の回転によるピットマンアーム
17の揺動がリンク(図示省略)を介して転舵用車輪に
伝達されることで車両の転舵がなされる。
【0014】なお、ロータリーバルブ16は公知のもの
を用いることができ、図外ポンプから送られる圧油を、
操舵方向と操舵トルクとに応じたトーションバー19の
弾性的な捩れ量に応じて油室11、12の一方に供給
し、油室11、12の他方から油を図外タンクに還流さ
せる。これにより、ボールナット3を軸方向移動させよ
うとする油圧が作用し、操舵補助力が与えられる。
【0015】その出力シャフト6の一端外方において、
ハウジング2に嵌め合わされたカバーにネジ軸21がね
じ合わされ、このネジ軸21の先端が出力シャフト6の
一端に軸中心に相対回転可能かつ軸方向移動が規制され
るように連結されている。そのネジ軸21の回転操作に
よって出力シャフト6がハウジング2に対して軸方向移
動することで、ギヤ5とラック4との噛み合い調節がな
される。
【0016】その出力シャフト6は、シャフト本体30
と、このシャフト本体30の外周上に一体的に形成され
た円弧に沿う上記ギヤ5とを有する。図3、図4の
(1)、(2)に示すように、そのシャフト本体30
は、軸方向一端側のギヤ5が一体化されている第1部分
30aと、軸方向他端側の第2部分30bとを、インサ
ート材として両部分よりも低温で溶融する環状アモルフ
ァス合金シート31を用いて液相拡散接合することで成
形される。そのシャフト本体30は、その第1部分30
aと第2部分30bとに亘る中空部30cを有する。
【0017】その第1部分30aは、そのギヤ5と、第
2部分30bとの接合面30a′を含む外形と、上記中
空部30cになる部分が冷間鍛造により成形され、その
第2部分30bは、第1部分30aとの接合面30b′
を含む外形と、上記中空部30cになる部分とが冷間鍛
造により成形され、しかる後に液相拡散接合される。そ
の液相拡散接合後に、ギヤ5を構成する歯が所定形状に
仕上げ加工され、上記セレーション18とネジ部19と
が転造等により形成される。しかる後に、全表面に亘る
浸炭や高周波焼入れ等の焼入れ処理がなされる。
【0018】その第1部分30aと第2部分30bの材
質としては、例えば、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を用
いることができ、両部分30a、30bの材質は相等し
くてもよいし相異なるものでもよい。そのアモルファス
合金シート31としては、例えば、ボロンやシリコン等
を融点降下元素として添加した合金材料を用いることが
でき、また、その液相拡散接合に際しての加熱温度、加
熱保持時間、加圧力としては、例えば、1200℃、1
80秒、5.9MPaとすることができるが、特に限定
されるものではない。
【0019】上記構成によれば、出力シャフト6のシャ
フト本体30は中空部30cを有するので、中実部材よ
りも重量を軽減できる。例えば、その出力シャフト6
を、外径が35mmで中空部30cの内径が25mmで
軸方向寸法が190mmとすることで、従来の中実部品
であれば2470gであったものを、約30%の重量軽
減ができる。また、その第1部分30aと第2部分30
b自体は液相拡散接合の際に溶融しないので、その接合
部において組織が変化することはなく全体に亘り均一な
組織を得ることができるので、接合部での強度低下を防
止できる。よって、操舵の際に作用する捩じりトルクに
よる破損防止のために不必要に肉厚等を増大する必要が
ないので、重量軽減により省エネルギー化を図ることが
できる。また、その中空部30cになる部分を冷間鍛造
により成形することで、機械加工により成形する場合に
比べ投入材料を軽減でき、材料コストを低減できる。ま
た、第1部分30aと第2部分30bの互いの接合面3
0a′、30b′を冷間鍛造により形成することで、熱
間鍛造に比べ寸法精度が良いことから、その接合面30
a′、30b′の面粗度を後加工なしで液相拡散接合を
行なう上で必要な程度に確保でき、余分な加工コストを
要しない。さらに、その第1部分30aと第2部分30
bは液相拡散接合の際に溶融せず、その接合部において
組織が変化することはないので、焼入れ性は低下しな
い。これにより、その液相拡散接合後に全表面に亘る焼
入れ処理を行なうことで、全体に均一な焼入れによる効
果を得ることができる。
【0020】図5は本発明の第2実施形態を示す。上記
第1実施形態との相違は、ラックピニオン式ステアリン
グ装置に本発明を適用した点にある。すなわち、そのラ
ックピニオン式ステアリング装置は、操舵により回転す
るピニオン101と、ハウジング(図示省略)により軸
方向移動可能に支持されるシャフト102とを備える。
そのシャフト102は、シャフト本体110と、このシ
ャフト本体110の外周に一体的に形成されたラック1
11とを有し、そのラック111が上記ピニオン101
に噛み合うギヤとされている。このシャフト102の両
端に、図外ボールジョイント、タイロッド、ナックルア
ーム等を介して転舵用車輪が連結される。これにより、
そのピニオン101の回転によるシャフト102の軸方
向移動を転舵用車輪に伝達することで、車両の転舵を行
なうことができる。
【0021】そのシャフト本体110は、軸方向一端側
のラック111が形成されている第1部分110aと、
軸方向他端側の第2部分110bとを、インサート材と
して両部分よりも低温で溶融する環状アモルファス合金
シートを用い、相対向する端面110a′、110b′
において液相拡散接合することで成形される。その第1
部分110aは中実とされ、その外周の一部にラック1
11が機械加工により形成され、一端にボールジョイン
ト連結用雌ねじ120が機械加工により形成される。そ
の第2部分110bは、素材としてパイプ材が用いられ
ることで中空部130を有し、一端にボールジョイント
連結用雌ねじ121が機械加工により形成される。
【0022】上記構成によれば、そのシャフト本体11
0の第2部分110bをパイプ材とすることで、中空部
130を形成するための機械加工を不要にでき、材料投
入量の減少によりコスト低減を図ることができる。ま
た、その第1部分110aと第2部分110bとの接合
部における強度低下を防止でき、操舵の際に作用する軸
方向力や曲げモーメント等による破損防止のために不必
要に肉厚等を増大する必要がないので、重量軽減により
省エネルギー化を図ることができ、材料投入量の減少に
よりコスト低減を図ることができる。
【0023】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではない。例えば、第1実施形態における第2部
分の素材としてパイプ材を用い、ロータリースエージン
グにより所定形状に成形してもよい。また、本発明はパ
ワーステアリング装置とマニュアルステアリング装置の
何れにも適用できる。
【0024】
【発明の効果】本発明のギヤ付きシャフトによれば、強
度を低下させることなく重量を軽減し、さらに、材料投
入量を低減でき、本発明のステアリング装置によれば、
そのギヤ付きシャフトを用いることで、省エネルギー化
とコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のボールねじ式パワース
テアリング装置の縦断面図
【図2】本発明の第1実施形態のボールねじ式パワース
テアリング装置の横断面図
【図3】本発明の第1実施形態の出力シャフトの断面図
【図4】本発明の第1実施形態の、(1)は出力シャフ
トの液相拡散接合前の状態を示す要部の断面図、(2)
はアモルファス合金シートの正面図
【図5】本発明の第2実施形態のシャフトの部分破断正
面図
【符号の説明】
1 入力シャフト 4 ラック 5 ギヤ 6 出力シャフト 30 シャフト本体 30a、110a 第1部分 30b、110b 第2部分 30c、130 中空部 30a′、30b′、110a′、110b′ 接合面 31 アモルファス合金シート 101 ピニオン 110 シャフト本体 111 ラック

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャフト本体と、このシャフト本体の外
    周上に一体的に形成されたギヤとを有するギヤ付きシャ
    フトにおいて、 そのシャフト本体は、軸方向一端側のギヤが一体化され
    ている第1部分と、軸方向他端側の第2部分とを、イン
    サート材として両部分よりも低温で溶融するアモルファ
    ス合金シートを用いて液相拡散接合することで成形さ
    れ、そのシャフト本体は、その第1部分と第2部分の少
    なくとも一方において中空部を有することを特徴とする
    ギヤ付きシャフト。
  2. 【請求項2】 その第1部分と第2部分は、冷間での塑
    性加工により成形された後に液相拡散接合され、その液
    相拡散接合後に全表面に亘る焼入れ処理がなされている
    請求項1に記載のギヤ付きシャフト。
  3. 【請求項3】 操舵により回転する入力シャフトと、 その入力シャフトの回転により移動するラックと、 そのラックに噛み合う請求項1または2に記載のギヤ付
    きシャフトとを備え、そのギヤ付きシャフトの回転を転
    舵用車輪に伝達することで車両の転舵を行なうステアリ
    ング装置。
  4. 【請求項4】 操舵により回転するピニオンと、 請求項1に記載のギヤ付きシャフトとを備え、 そのギヤ付きシャフトは、前記ギヤとして前記ピニオン
    に噛み合うラックを有し、 そのギヤ付きシャフトの軸方向移動を転舵用車輪に伝達
    することで車両の転舵を行なうステアリング装置。
JP8174191A 1996-06-12 1996-06-12 ギヤ付きシャフト及びステアリング装置 Pending JPH102321A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022259567A1 (ja) * 2021-06-11 2022-12-15 株式会社三條機械製作所 シャフトの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022259567A1 (ja) * 2021-06-11 2022-12-15 株式会社三條機械製作所 シャフトの製造方法
JP2022189588A (ja) * 2021-06-11 2022-12-22 株式会社三條機械製作所 シャフトの製造方法

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