JPS61139625A - 歯付軸部材の永久変形強度向上方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、２次加工素材を用いた歯付軸部材（ステアリ
ングラック）の永久変形強度向上方法およびその装置に
関するもの〒ある。

〔従来技術〕

従来ステアリンゲラ・りは軸部永久変形強竺向−Ｌのた
めに、調質型高張力鋼が用いられてきた。これは、いわ
ゆる焼入れ焼もどし処理をほどこして製造される高張力
鋼であり、この素材を用いて切削による部品加工後、歯
部疲労強度向上のために歯部のみ高周波焼入れを行って
きた。ところが、近年省エネルギー、省コストの観点か
らステアリングラック用素材として非調質高張力鋼が用
いられるようになってきた。これは、圧延のまま、また
は焼ならしのままで素材として用いられる高張力鋼をい
う。ところが、当材料適用の場合、焼入れ焼もどし材よ
り降伏比（０，２％酎方力／引張さ）が低いことが原因
してステアリングラックの永久変形強度が若干低くなっ
てしまうという問題が生じる。このため従来は永久変形
強度を向−卜させるために非調質鋼を適用しているステ
アリングラックの場合、ｌ）部品の形状変更（サイズア
ップ）、２）素材の硬さ、引き上げによる間接的な０．
２％耐力引き上げ、あるいは３）ステアリング全面高周
波焼入れ等によって対応しなければならなかった。

これらの方法では、ｌ）においては部品重量の、増加、
２）においては被削性の悪化、３）においてはステアリ
ングラック全面高周波焼入れに伴う焼入れ歪の増大によ
り不良率増加という弊害を伴い、いずれの方法でも満足
できる解決かえられなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、以北のような問題点を解決し、部品重
量の増加、被削性の悪化、全面高周波焼入れに伴う焼入
れ歪の増大（不良率増加）という弊害を伴わずに同一部
品形状、同一材料のままでステアリングラックの永久変
形強度を向−ヒさせる方法およびその装置を提供せんと
するものである。

〔発明の詳細な説明〕

このような目的を達成するための第１の発明は、２次加
工素材を用いた歯部および軸部を有する歯付軸部材に、
前記歯部には高周波焼入を、前記軸部には低温焼鈍を同
時に行うことを特徴とする歯付軸部材の永久変形強度向
上方法である。

また、第２の発明は、２次加工素材を用いた歯部および
軸部を有する歯付軸部材の永久変形強度を向上させる装
置であって、前記歯部の高周波焼入を行う高温部と、前
記軸部の低温焼鈍を行う低温部とを有することを特徴と
する歯付軸部材の永久変形強度向」二装置である。

〔発明の具体的構成〕

部品の永久変形強度は形状および使用材料の降伏点（０
，２％耐力）によって決定される。使用材料の降伏点（
０，２％耐力）を上昇させる方法としては、硬さの引き
−Ｌげによる間接的向上法と、ひずみ時効（冷間加工を
施したものに低温焼鈍を実施すると陵伏点０．２％耐力
が向上する）による直接的向−Ｌ法が知られている。ス
テアリングラック用素材の多くは非調質型高張力鋼の２
次加工素材（ピーリング材）が用いられており、この２
次加工時に冷間加工を受けた状態になっている。

本発明は、ステアリングラック用素材の前歴に着目し、
すでに冷間加工実施状態にあることを利用し、従来性わ
れている歯部の高周波焼入法を改良し、歯部の高周波焼
入と軸部の低温焼鈍（ひずみ時効）を同時に行う永久変
形強度向」二重性である。

歯部の高周波焼入（９００〜９５０℃）と軸部の低温焼
鈍（３００〜７００℃）を同時に行う加熱装置は、ステ
アリングラックの形状に応じて歯部を高温（９００〜９
５０℃）に保つ高温部と軸部を低温（３００〜７００℃
）に保つ低温部を有するものであれば抵抗加熱、誘導加
熱、金属材料通電加熱等のいずれを用いてもよいが、短
時間で高温が容易にえられ温度制御も容易なことから、
高温部に高周波加熱を用い、低温部に通電加熱を用いる
ことが好ましい。

以下に第１図に示す好適なｌ実施例を用いて、本発明の
詳細な説明する。

ステアリングラック４は非調質型高張力鋼より２次加工
によって得られた素材を第３図に示す歯部４ａと軸部４
ｂを有する形状に機械加工完了後、本発明の装置を用い
る。本発明の装置は、ステアリングラック４の長袖方向
に電流を通電し、ステアリングラック４の全体を通電加
熱する低温部５ｂと、ステアリングラックの歯部４ａの
周囲に巻かれた高周波コイル２によって歯部４ａを加熱
する高温部５ａを有する加熱装置であり、高周波コイル
２と通電加熱部３は高周波電流発振機１に接続している
。

〔具体的実施例〕

下表１に示す機械的性質を持つ非調質鋼ピーリング素材
を用いステアリングラック、機械加工完了後第１図に示
す本発明の装置を用いステアリングラック全体を通電加
熱（約３００〜７００℃）し、歯部は誘導加熱（周波数
３〜１００ＫＧ、電圧２０〜１００ＫＶ）を併用し加熱
（９ｏｏ〜９５０℃）し、歯部のみを焼入れ硬化させる
本発明法でステアリングラックを製造した。

一方、比較例として、機械加工完了後、歯部のみを高周
波焼入れ（周波数３〜１００ＫＧ、電圧２０〜１００に
Ｖ）する第２図に示す従来の製造方法を用いて実施例と
同じ素材で同じサイズのステアリングラックを製造した
。

それぞれの製造方法でつくったステアリングラックを用
い、１）軸部から削り出した引っ張り試験片での引っ張
り試験、２）ステアリングラック単体での静的曲げ試験
を行った。単体曲げ試験の方法は第４図に示すものであ
る。

試験結果を表２に示す。

表　　　　　１ 〔発明の効果〕 本発明の装置を用い、本発明の方法で製造したステアリ
ングラックは、熱処理によってつくられる複雑な下部組
織のため強度が増大し、しかも歯部と軸部に同時に異な
った熱処理をすることができるので、歯部と軸部間に熱
歪がおこることなく、本発明を用いて製造したステアリ
ングラックは従来方法のものに比べ０．２％耐力で約９
％、永久変形強度（永久変形１＋＋ｍ時の荷重で整理）
でも約５％の向とが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の断面図である。 第２図は、従来法の装置の断面図である。 第３図は、ステアリングラックの斜視図〒ある。 第４図は、単体曲げ試験方法を示す模式図である。 符号の説明 １・・・高周波電流発振機、２・・・高周波コイル、３
・・・通電加熱部、４ａ・・・軸部、４ｂ・・・歯部、
５ａ・・・高温部、５ｂ・・・低温部 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、　　３ ヘヘ ４ｂ　　　　　　　　　　　　４ ＦＩＧ、４ ρ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２次加工素材を用いた歯部および軸部を有する歯
   付軸部材に、前記歯部には高周波焼入を、前記軸部には
   低温焼鈍を同時に行うことを特徴とする歯付軸部材の永
   久変形強度向上方法。
2. （２）２次加工素材を用いた歯部および軸部を有する歯
   付軸部材の永久変形強度を向上させる装置であって、前
   記歯部の高周波焼入を行う高温部と、前記軸部の低温焼
   鈍を行う低温部とを有することを特徴とする歯付軸部材
   の永久変形強度向上装置。