(57)【要約】【課題】ラックバーが操舵力を効率的に伝達できると共に、ラックバー形成用歯型の寿命を延ばす。【解決手段】ピニオンギア１３ａに噛み合わされるラックバー２００において、軸部２１０と、軸部２１０に設けられ、ピニオンギア１３ａと噛み合う複数のラック歯２３０が中心軸Ｃに沿って並設されるとともに、各ラック歯２３０のピニオンギア１３ａと接触する接触面２３３が中心軸Ｃに対して斜めに配置されたラック歯形成部２２０とを備え、ラック歯２３０のうち歯先部２３１と上記接触面２３３の間の歯先Ｒ部２３２において、歯幅方向Ｈの中央領域２３２ｂを規定する半径Ｒ１ｂが、中央領域２３２ｂ以外の領域２３２ａを規定する半径Ｒ１ａより大きく設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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を備え、
上記ラック歯のうち歯先部と上記接触面の間のＲ形状部において、歯幅方向の中央領域を規定する半径が、上記中央領域以外の領域を規定する半径より大きく設定されていることを特徴とするラックバー。
【請求項２】
複数の上記ラック歯がそれぞれ有する上記Ｒ形状部を規定する半径がそれぞれのラック歯で異なることを特徴とする請求項１に記載のラックバー。
【請求項３】
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配置されたラック歯形成部転写部とを備え、
上記ラック歯転写部のうち上記ラック歯の歯底部を転写する歯底転写部と上記接触面転写面の間のＲ形状部において、上記ラック歯の中央領域を転写する領域を規定する半径が、上記ラック歯の中央領域を転写する領域以外の領域を規定する半径より大きく設定されていることを特徴とする歯型。
【請求項４】
複数の上記ラック歯転写部がそれぞれ有するＲ形状部を規定する半径がそれぞれのラック歯で異なることを特徴とする請求項３に記載の歯型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ラックバー及びラックバー形成用歯型に関し、特にラックバーの操舵力伝達効率の改善及びラックバー形成用歯型の寿命延長を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【０００３】
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。
【０００４】
一方、ラックバーの製造工程において、圧入転造時の素材の金型の凹部に対する均等な金属流動を得ることで強度を高める手法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５３１９０号公報
【特許文献２】特開２００２−８６２４３号公報（段落番号［００２８］及び図８参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、ラック歯を形成する方法として、図７に示すように、筒状部材３１０を内部３１１から圧入鍛造する方法が知られている。この方法では、芯金３４０として、上面側にテーパ状の突起を有する芯金３４０を用いて行う。芯金３４０を筒状部材３１０に圧入すると、芯金３４０の突起によって筒状部材３１０の上面３１２の肉が歯型３５０上の凹部に張り出す。その後、芯金３４０を、突起が大きいものに交換し、筒状部材３１０に圧入する。この工程を繰り返すことで、筒状部材３１０の上面３１２にラック歯形成部３２０が形成される。この工程では、筒状部材３１０の上面３１２の肉が圧延鍛造されるため、歯型３５０の凹部の、特に、ラック歯形成部３２０の歯幅方向の中央部を転写する部分に大きな応力が生じる。このため、成形回数が増えると、歯型３５０に微細なクラックが生じる。このクラックは特に、大きな応力が生じる中央部に発生する。このクラックに筒状部材３１０の肉が入り込み、バリが発生する。この場合、筒状部材３１０から形成されたラックバーは不良品となるため、歯型３５０を交換する必要がある。
【０００７】
図８は一般的なラック歯の１つの例を拡大して示す斜視図、図９は一般的なラック歯の他の例を拡大して示す斜視図、図１０は図８と図９に示すラック歯の断面形状の比較を示す説明図である。
【０００８】
図８中３２１は一般的なラック歯の１つの例、３２２はラック歯３２１の歯先部、３２３は歯先Ｒ部、３２４は接触面、３２５は歯底Ｒ部、３２６は歯底部を示している。また、図１０中Ｓ１は図８に示すラック歯３２１の断面形状を示し、Ｌ１は接触面３２４の歯面長さ（ストレート長）、Ｒ１は歯先Ｒ部３２３を規定する半径を示している。歯先部３２２と接触面３２４は歯先Ｒ部３２３のＲ形状に沿って接続され、接触面３２４と歯底部３２６は歯底Ｒ部３２５のＲ形状に沿って接続されている。このＲ形状で接続されているのは、鍛造等によりラック歯２３０を形成すると共に、歯型の寿命を向上させるためである。
【０００９】
図１０中Ｓ１に示すように、歯先Ｒ部３２３を規定する半径Ｒ１が大きければ歯型寿命を延ばすことができるが、ストレート長Ｌ１は短くなる。接触面３２４は直接ピニオンギアの歯面から操舵力が伝達される部分であるため、ストレート長Ｌ１が短いと、接触面３２４の面積が小さくなるため、ラック歯３２１の耐久性・強度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。
【００１０】
一方、図９中３３１は一般的なラック歯の他の例、３３２はラック歯３３１の歯先部、３３３は歯先Ｒ部、３３４は接触面、３３５は歯底Ｒ部、３３６は歯底部を示している。また、図１０中Ｓ２は図９に示すラック歯３３１の断面形状を示し、Ｌ２は接触面３３４の歯面長さ（ストレート長）、Ｒ２は歯先Ｒ部３３３を規定する半径を示している。歯先部３３２と接触面３３４は歯先Ｒ部３３３のＲ形状に沿って接続され、接触面３３４と歯底部３３６は歯底Ｒ部３３５のＲ形状に沿って接続されている。
【００１１】
図１０中Ｓ２に示すように、ストレート長Ｌ２が長くなれば、接触面３３４の面積は大きくなるため、ラック歯３３１の耐久性・強度及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を向上させることができる。一方、ストレート長Ｌ２が長くなれば、歯先のＲ形状を規定する半径Ｒ２が小さくなり、歯型寿命が十分ではない。
【００１２】
そこで本発明は、接触面を大きくすることで耐久性・強度及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を十分に有するラックバーと、このラックバーを転写する、長寿命であるラックバー形成用歯型とを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のラックバー及びラックバー形成用歯型は次のように構成されている。
【００１４】
ピニオンギアに噛み合わされるラックバーにおいて、本発明のラックバーは、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を備え、上記ラック歯のうち歯先部と上記接触面の間のＲ形状部において、歯幅方向の中央領域を規定する半径が、上記中央領域以外の領域を規定する半径より大きく設定されていることを特徴とする。
【００１５】
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、本発明の歯型は、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を備え、上記ラック歯転写部のうち上記ラック歯の歯底部を転写する歯底転写部と上記接触面転写面の間のＲ形状部において、上記ラック歯の中央領域を転写する領域を規定する半径が、上記ラック歯の中央領域を転写する領域以外の領域を規定する半径より大きく設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ラックバーが十分な耐久性・強度及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有すると共に、このラックバーを形成するラックバー形成用歯型の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】同ラックバーの断面及び同ラックバー形成用歯型を示す説明図。
【図３】同ラックバーの要部を拡大して示す斜視図。
【図４】同ラックバーのラック歯の断面形状を比較して示す説明図。
【図５】同ラックバー形成用歯形の要部を拡大して示す斜視図。
【図６】同ラックバー形成用歯型のラック歯転写部の断面形状を比較して示す説明図。
【図７】一般的なラックバーの製造装置の一例を一部破断して示す正面図。
【図８】一般的なラックバーのラック歯の第１の例を拡大して示す斜視図。
【図９】一般的なラックバーのラック歯の第２の例を拡大して示す斜視図。
【図１０】一般的なラックバーのラック歯の歯先Ｒ形状を比較して示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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の断面と、ラックバー２００のラック歯形成部２２０を転写する歯型２５０の正面図を示す説明図、図３はラックバー２００のラック歯２３０を拡大して示す斜視図、図４はラック歯２３０の断面形状を比較して示した説明図、図５は歯型２５０のラック歯転写部２８０を拡大し、一部破断して示した斜視図である。なお、図２中Ｃは、ラックバー２００の中心軸、図５中Ｋは、歯型２５０の歯幅方向を示している。
【００１９】
図１に示すように、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。
【００２０】
図２はラックバー２００の断面と、ラックバー２００のラック歯形成部２２０を転写する歯型２５０の正面図を示している。
【００２１】
図２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、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１３ａと噛み合う複数のラック歯２３０が中心軸Ｃに沿って並設されている。また、ラック歯の接触面２３３が中心軸Ｃに対して斜めに配置されている。
【００２２】
歯型２５０は、ほぼ直方体状であり、金型に固定する固定部２６０と、固定部２６０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２７０を備えている。ラック歯形成部転写部２７０は、複数のラック歯転写部２８０が固定部２６０の長手方向に沿って並設されている。
【００２３】
図３に示すように、ラック歯２３０は、先端に平面形状を有する歯先部２３１と、半径Ｒにより規定される歯先Ｒ部２３２と、ピニオンギア１３ａと接触し、操舵力を伝達する接触面２３３と、Ｒｓにより規定される歯底Ｒ部２３４と、平面形状を有する歯底部２３５とを備えている。歯先Ｒ部２３２は、歯先部２３１と、接触面２３３との間に位置し、歯底Ｒ部２３４は、接触面２３３と、歯底部２３５との間に位置する。
【００２４】
図４は、ラック歯２３０の断面形状を比較して示す説明図である。図４中左側から、ラック歯２３０の歯幅方向Ｈの端部近傍の断面形状（Ｓａ）、ラック歯２３０の歯幅方向Ｈの中央部近傍の断面形状（Ｓｂ）を示している。また、図４中ＬａはＳａにおける接触面の歯面長さ、ＬｂはＳｂにおける接触面の歯面長さ、ＲａはＳａにおける歯先Ｒ部２３２ａを規定する半径、ＲｂはＳｂにおける歯先Ｒ部２３２ｂを規定する半径を示している。図４に示すように、半径Ｒａは、半径Ｒｂより小さく形成されている。例えば、半径Ｒａと半径Ｒｂの比は１．１倍である。これにより、ストレート長Ｌａはストレート長Ｌｂより大きく形成されている。
【００２５】
図５は歯型２５０のラック歯転写部２８０を拡大し、一部破断して示した斜視図である。ラック歯転写部２８０は、平面形状を有し、歯先部２３１を転写する歯先部転写部２８１と、半径Ｒにより規定され、歯先Ｒ部２３２を転写する歯先Ｒ部転写部２８２と、平面形状を有し、接触面２３３を転写する接触面転写部２８３と、半径Ｒｔにより規定され、歯底Ｒ部２３４を転写する歯底Ｒ部転写部２８４と、平面形状を有し、歯底部２３５を転写する歯底部転写部２８５とを備える。歯先Ｒ部転写部２８２は、歯先部転写部２８１と接触面転写部２８３との間に位置し、歯底Ｒ部転写部２８４は、接触面転写部２８３と歯底部転写部２８５の間に位置する。
【００２６】
図６はラック歯転写部２８０の断面形状を比較して示す説明図である。図６中左から、ラック歯転写部２８０のＫ方向の端部近傍の断面形状（Ｓｃ）、ラック歯転写部２８０のＫ方向の中央部近傍の断面形状（Ｓｄ）を示している。また、図６中ＬｃはＳｃにおける接触面転写部２８３のストレート長、ＬｄはＳｄにおける接触面転写部２８３のストレート長、ＲｃはＳｃにおける歯先Ｒ部転写部２８２ｃを規定する半径、ＲｄはＳｄにおける歯先Ｒ部転写部２８２ｄを規定する半径を示している。図６に示すように、半径Ｒｃは、半径Ｒｄより小さく形成されている。例えば、半径Ｒａと半径Ｒｂの比を１．１倍とする場合、半径Ｒｃと半径Ｒｄの比も１．１倍となる。これにより、ストレート長Ｌｃはストレート長Ｌｄより大きく形成される。
【００２７】
このようにしてラック歯転写部２８０を形成すると、歯先Ｒ部転写部２８２上の、クラックが発生しやすいＫ方向の中央部２８２ｂ近傍を規定する半径Ｒｄを大きくすることで、歯型２５０の寿命を延長することができる。また、歯型２５０により形成したラックバー２００は、ラック歯２３０のストレート長Ｌを、歯幅方向の中央部のストレート長Ｌｂを短く、端部のストレート長Ｌａを長く形成される。このことで、ピニオンギア１３ａとの接触面２３３の面積を大幅に縮小せず、ラック歯２３０の耐久性・強度及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を十分に保つことが可能となる。
【００２８】
上述したように、本発明によれば、ラックバーが十分耐久性・強度及びピニオンギアとの操舵力の伝達効率を有し、かつ、ラックバー形成用歯型の寿命を延長することができる。
【００２９】
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。
【符号の説明】
【００３０】
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、２３０…ラック歯、２３２…歯先Ｒ部、２３３…接触面、Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ…歯先Ｒ部半径、２５０…歯型、２６０…固定部、２７０…ラック歯形成部転写部、２８０…ラック歯転写部、２８２…歯先Ｒ部転写部、Ｒａ，Ｒｂ…歯先Ｒ部転写部半径、３００…ラック歯形成装置、３１０…筒状部材、３４０…芯金。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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