(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に接続される円柱部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、操向車輪に連動するラックに噛合い前記入力軸の回転をラックに伝達するギア部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部とを備えたステアリング用ヘリカルピニオンギアにおいて、前記はす歯は、歯先部と、前記円柱部側端部において円柱部に対向する第１の歯面と、該第１の歯面の反対側に形成された第２の歯面とを有し、前記円柱部側端部において、前記歯先部の周方向幅が、円柱部側に向かって拡大するように前記第１の歯面側に肉盛り部が設けられ、前記円柱部の端部内周面に、前記入力軸が接続されるスプラインが形成されることを特徴とするステアリング用ヘリカルピニオンギア。
【請求項２】
ダイス内に円柱状の歯車素材を押込んで押出し加工することにより、ステアリング用ヘリカルピニオンギアを製造する方法において、前記ダイスの内周面には、入力軸に接続される円柱部を形成する円柱部形成部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、前記入力軸の回転を操向車輪に連動するラックに伝達するギア部を形成するギア部形成部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部を形成する切上り形成部とが形成され、
前記ギア部形成部は、前記円柱部形成部に対向する円柱部形成部側端面と、前記はす歯の歯先部に対応する歯先部形成部と、前記はす歯の歯底部に対応する歯底部形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記円柱部形成部に対向する第１の歯面形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記第１の歯面形成部の反対側に形成される第２の歯面形成部とを有し、
前記円柱部形成部側端面に、前記第２の歯面形成部側の一部が切り欠かれた切下げ部が形成され、該切下げは、前記円柱部形成部側端面と切下げ部とのなす角が鈍角となるように形成され、
前記歯車素材をダイスに押込むパンチは、前記円柱部の入力軸側に、該入力軸と連結するための連結部を形成するパンチ部を有し、
前記ステアリング用ヘリカルピニオンギアは、前記歯車素材を前記ダイスの円柱部形成部側から挿入する第１の工程と、前記歯車素材を円柱部側からパンチによって押圧することにより、歯車素材を押出し加工する第２の工程とによって形成され、
前記ギア部と連結部とは、前記第２の工程で同時に成形されることを特徴とするステアリング用ヘリカルピニオンギアの製造方法。
【請求項３】
前記切下げ部は、前記第２の歯面形成部と切下げ部とのなす角が鈍角となるように形成されることを特徴とする請求項２に記載のステアリング用ヘリカルピニオンギアの製造方法。
【請求項４】
前記切下げ部は、前記第２の歯面形成部と切下げ部とのなす角が、前記円柱部形成部側端面と第１の歯面形成部とのなす角とほぼ同角であることを特徴とする請求項２または３に記載のステアリング用ヘリカルピニオンギアの製造方法。
【請求項５】
前記第２の工程は、前記歯車素材の入力軸側が、前記円柱部形成部内に位置する状態でパンチを停止させることを特徴とする請求項２に記載のステアリング用ヘリカルピニオンギアの製造方法。
【請求項６】
前記連結部は、スプラインであって、前記歯車素材を円柱部側からパンチによって押圧することにより、前記円柱部の入力側にスプラインが形成されることを特徴とする請求項２に記載のステアリング用ヘリカルピニオンギアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステアリング用ヘリカルピニオンギアおよびこのヘリカルピニオンギアの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリング用のヘリカルピニオンギアは、歯車軸に対して斜めにねじれた複数本の歯を有するギア部と、このギア部の歯先円径よりも大径の円柱状の部分とを有しており、この円柱部の端部内周面に形成されたスプライン等の連結部を介して入力軸に連結され、舵取ハンドルの操作によって回転されるとともに、上記ギア部が操向車輪に連動するラックに噛合ってこのラックを往復動させるようになっている。このようなステアリング用のヘリカルピニオンギアを製造する方法として、従来、機械加工が一般的に行なわれていた。その製造工程としては、先ず、円柱状の歯車素材を必要な長さに切断し、ギアを成形する部分の外径を、製造されるピニオンギア部の外径に合せて予め旋削し、さらに、上記スプラインを形成するための内径加工を行なった後、ホブ加工あるいはシェーパー加工等により切削してピニオンギア部の歯切りを行ない、続いて、スプラインの歯切りを行ない、しかる後にバリ取り等の仕上加工を行なっている。
【０００３】
このような機械加工では、加工工程数が多いため製造に時間がかかり、また、歯切り盤等の高価な専用の機械を必要とするためコスト高であった。しかも、製造されるヘリカルピニオンギアが、上述のように、ピニオンギア部と、このギア部よりも大径の円柱部とを有する形状の場合には、ギア部と円柱部との接続部に形成される歯形の不完全部の長さが、ホブ等の工具による制約によって長くなってしまうという問題があった。また、パワーステアリング用のヘリカルピニオンギアの場合には、入力軸との連結部のスプラインが、このヘリカルピニオンギアと入力軸側との間の所定角度の相対回転を許容するとともに、その角度以上の回転は規制する、いわゆるフェイルセーフを構成しており、機械加工により製造する場合には、ピニオンギア部の加工とスプラインの加工とが別々に行なわれるため、ラックとの噛合いの中立位置とフェイルセーフの中立位置との位相が完全に一致しない場合があった。
【０００４】
上記のように、機械加工によるヘリカルピニオンギアの製造には種々の問題があるため、近年では、塑性加工としての転造によりピニオンギアを製造する方法が提案されている。この転造加工による方法は、図７に示すように、加工用の歯形が形成されている１対の歯車工具１０１，１０２を対向させて配置し、これら両歯車工具１０１，１０２間に歯車素材１０３を回転自在に支持させ、両歯車工具１０１，１０２を回転させつつ、油圧機構またはカム等によって歯車素材１０３に押付けることにより、この歯車素材１０３の表面に歯形を加圧成形するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ステアリング用のヘリカルピニオンギアを転造加工により製造する場合には、両歯車工具１０１，１０２と歯車素材１０３とを加圧回転させることにより、素材１０３の外周面に塑性変形を起こさせ、工具１０１，１０２の成形用歯形を歯車素材１０３の表面に食い込ませて歯形を盛り上がらせるもので、製造されるピニオンギアが少数歯で、しかも、奇数歯の場合には、歯車素材に対する両歯車工具の押込み力が周期的に変動するため、加工精度が悪いという問題があった。また、歯車素材１０３に歯形を形成していく過程で、歯面が歯先方向へ向けて金属流動をするので、歯先の先端部上に捲れ上った部分が形成されてしまうという問題があった。そのため上記転造加工の後に仕上加工をしなければならなかった。さらに、上記のようなステアリング装置用のヘリカルピニオンギアの場合には、ピニオンギア部に続いて、このギアの歯先径よりも大径の円柱状の部分を有しているため、転造用の歯車工具がこの大径の円柱部に干渉しないように、円柱部とギアが形成される部分との間に予め環状の逃げ溝を形成するようにしていた。そのため、強度上の問題が生ずるおそれがあった。
【０００６】
さらに、ヘリカルピニオンギアを押出し加工による鍛造で製造する方法も考えられている。この方法では、下型内に、歯形成形部を有するダイスを配置し、円柱状の歯車素材をパンチによってダイス内に押込むことにより、円柱状歯車素材の外周面に複数本の歯を同時に成形する。このような押出し加工によりヘリカルピニオンギアを製造する場合に使用されるダイスには、その軸線に対して斜めに傾いた複数本の歯形成形部が設けられている。図６は、このダイス１２２の内面形状を展開して示す図であり、この図によって、ヘリカルピニオンギアを押出し加工によって製造する過程について説明する。
【０００７】
図６はダイス１２２の内面を水平方向に見た形状を展開して示す図であり、複数本の歯形成形部１３６が等間隔で斜めに傾いた状態で設けられている。各歯形成形部１３６の上方側端面１３６ｅは、円周方向（図６の左右方向）に同一の高さにあり、従って、この端面１３６ｅと、歯形成形部１３６の両側の歯面１３６ｃ，１３６ｄとのなす角度が異なっている。すなわち、図６のように、歯形成形部１３６が左上から右下へと傾斜している場合には、上記歯形成形部１３６の上方側端面１３６ｅと一方の歯面（図の右側歯面）１３６ｃとのなす角度は鈍角であり、その端面１３６ｅと他方の歯面（図の左側歯面）１３６ｄとのなす角度は鋭角になっている。このような形状の歯形成形部１３６を備えたダイス１２２に対して、円柱状の歯車素材をパンチによって矢印Ｐ方向から押込んで押出し加工を行なうと、この素材は、上記上方側端面１３６ｅと鈍角をなす側の歯面１３６ｃに向かってはスムーズに流れ込んで精度の良い歯面が形成されるが、端面１３６ｅと鋭角をなす側の歯面１３６ｄに向かっては素材の金属が流動しにくいため高精度を得ることができない。従って、製造されたヘリカルピニオンギアの各歯の一方の歯面は高精度に加工されるが、他方の歯面は精度が悪くなってしまうため、押出し加工により精度の良いヘリカルピニオンギアを製造することは不可能であった。
【０００８】
本発明は上記欠点を除くためになされたもので、鍛造加工により製造することができ、しかも、高精度でコンパクトなステアリング用ヘリカルピニオンギアを提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、本発明は、上記ステアリング用ヘリカルピニオンギアを製造する方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステアリング用のヘリカルピニオンギアは、入力軸に接続される円柱部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、操向車輪に連動するラックに噛合い前記入力軸の回転をラックに伝達するギア部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部とを備えており、さらに、前記はす歯は、歯先部と、前記円柱部側端部において円柱部に対向する第１の歯面と、該第１の歯面の反対側に形成された第２の歯面とを有し、前記円柱部側端部において、前記歯先部の周方向幅が、円柱部側に向かって拡大するように前記第１の歯面側に肉盛り部が設けられ、前記円柱部の端部内周面に、前記入力軸が接続されるスプラインが形成されるようにしたものである。
【００１１】
また、第２の発明は、ダイス内に円柱状の歯車素材を押込んで押出し加工することにより、ステアリング用ヘリカルピニオンギアを製造する方法であって、特に、前記ダイスの内周面には、入力軸に接続される円柱部を形成する円柱部形成部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、前記入力軸の回転を操向車輪に連動するラックに伝達するギア部を形成するギア部形成部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部を形成する切上り形成部とが形成され、前記ギア部形成部は、前記円柱部形成部に対向する円柱部形成部側端面と、前記はす歯の歯先部に対応する歯先部形成部と、前記はす歯の歯底部に対応する歯底部形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記円柱部形成部に対向する第１の歯面形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記第１の歯面形成部の反対側に形成される第２の歯面形成部とを有し、前記円柱部形成部側端面に、前記第２の歯面形成部側の一部が切り欠かれた切下げ部が形成され、該切下げは、前記円柱部形成部側端面と切下げ部とのなす角が鈍角となるように形成され、前記歯車素材をダイスに押込むパンチは、前記円柱部の入力軸側に、該入力軸と連結するための連結部を形成するパンチ部を有し、前記ステアリング用ヘリカルピニオンギアは、前記歯車素材を前記ダイスの円柱部形成部側から挿入する第１の工程と、前記歯車素材を円柱部側からパンチによって押圧することにより、歯車素材を押出し加工する第２の工程とによって形成され、前記ギア部と連結部とは、前記第２の工程で同時に成形されるようにしたものである。
【００１３】
【作用】
上記第１の発明では、はす歯は、歯先部と、前記円柱部側端部において円柱部に対向する第１の歯面と、該第１の歯面の反対側に形成された第２の歯面とを有し、前記円柱部側端部において、前記歯先部の周方向幅が、円柱部側に向かって拡大するように前記第１の歯面側に肉盛り部が設けられ、前記円柱部の端部内周面に、前記入力軸が接続されるスプラインが形成されるようにしたことにより、操向車輪に連動するラックに噛合わされるギア部と入力軸への連結部を有する大径の円柱状部とを備えたステアリング用ヘリカルピニオンギアを、鍛造加工により製造することが可能になり、低コストで高精度の製品を量産することができる。
【００１４】
また、第２の発明では、ダイスの内周面には、入力軸に接続される円柱部を形成する円柱部形成部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、前記入力軸の回転を操向車輪に連動するラックに伝達するギア部を形成するギア部形成部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部を形成する切上り形成部とが形成され、前記ギア部形成部は、前記円柱部形成部に対向する円柱部形成部側端面と、前記はす歯の歯先部に対応する歯先部形成部と、前記はす歯の歯底部に対応する歯底部形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記円柱部形成部に対向する第１の歯面形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記第１の歯面形成部の反対側に形成される第２の歯面形成部とを有し、前記円柱部形成部側端面に、前記第２の歯面形成部側の一部が切り欠かれた切下げ部が形成され、該切下げは、前記円柱部形成部側端面と切下げ部とのなす角が鈍角となるように形成され、前記歯車素材をダイスに押込むパンチは、前記円柱部の入力軸側に、該入力軸と連結するための連結部を形成するパンチ部を有し、前記ステアリング用ヘリカルピニオンギアは、前記歯車素材を前記ダイスの円柱部形成部側から挿入する第１の工程と、前記歯車素材を円柱部側からパンチによって押圧することにより、歯車素材を押出し加工する第２の工程とによって形成され、前記ギア部と連結部とは、前記第２の工程で同時に成形されるようにしたので、各歯の両側の歯面とも高精度に成形加工することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係るステアリング用ヘリカルピニオンギア（全体として符号１で示す）を示す正面図、図２はその縦断面図であり、先ず、このヘリカルピニオンギア１が使用されるラックピニオン式パワーステアリング装置について、図８により簡単に説明する。図において、１は一端にピニオンギア部２を有するステアリング用ヘリカルピニオンギア、５２は図示しない舵取ハンドルに連結されて回転駆動される入力軸であり、これら両者１，５２は、入力軸５２の軸芯に形成された空間５２ａ内に配置されたトーションバー５６によって結合され、ベアリング５８，６０，６２によって、ギアハウジング６４およびバルブハウジング６６内に回転可能に支持されている。
【００１７】
上記ヘリカルピニオンギア１は、図示しない操向車輪に連動するラック６８に噛合ってラックピニオン式ステアリングギアを構成している。ギアハウジング６４のラック６８の背面側には筒状部６４ａが形成され、この筒状部６４ａ内にパッド７０が摺動自在に嵌合している。また、この筒状部６４ａの開口部には、プラグ７２が螺合固定されており、このプラグ７２と上記パッド７０との間に配置されたスプリング７４によって、上記パッド７０がラック６８をヘリカルピニオンギア１のギア部２に弾接させている。
【００１８】
入力軸５２の外面には、直接バルブロータ５２ｂが形成され、一方、ヘリカルピニオンギア１には、このバルブロータ５２ｂに嵌合されたバルブスリーブ７６がピン７８によって連結されて一体的に回転するようになっており、これらバルブロータ５２ｂおよびバルブスリーブ７６によってロータリバルブ８０が構成されている。このロータリバルブ８０は、従来周知のように、舵取ハンドルの操作による入力軸５２とヘリカルピニオンギア１との相対回転変位によって、バルブハウジング６６に形成されたポンプポートＰ，タンクポートＴおよびパワーシリンダの両室へのポートＣ１ Ｃ２ に通じる流路を切換えるようになっている。
【００１９】
次に、上記ヘリカルピニオンギア１の形状について、図１および図２により詳細に説明する。この実施例のヘリカルピニオンギア１は、上記ラックピニオン式ステアリング装置のラック６８に噛合うピニオンギア部２と、このギア部２の歯先円径よりも大径で、内周面に、上記入力軸５２に連結されるスプライン４が形成されている円柱状の部分６とを備えている。これらギア部２と大径の円柱部６とはほぼ４５度程度の傾斜を有する切上り部８によって接続されている。
【００２０】
ギア部２には、このヘリカルピニオンギア１の軸線Ａ１ に対して斜めにねじれた歯（はす歯）１０が等間隔で複数本形成されている。これら各歯１０の歯先１０ａの幅は、通常のギアと同様に、歯すじの全長に渡って同一であるが、円柱部６寄りの端部（すなわち、ギア部２と円柱部６とを接続する切上り部８上に位置する端部）の歯先に、ほぼ三角形状の肉盛り部１２が形成されている。このヘリカルピニオンギア１の各歯１０は、図１の右上から左下に向けて傾いており、肉盛り部１２は、各歯１０の左側の歯面（第１の歯面）１０ｄ（すなわち、円柱部６側を向いている歯面）側に設けられている。この肉盛り部１２の上面（外周側の面）は、その歯すじの他の部分の歯先１０ａの上面と同一の平面上にある。
【００２１】
スプライン部４は、その詳細は図示しないが、大径の円柱部６の内周面に円周方向等間隔で凹部と凸部が交互に形成されており、入力軸５２の先端部の外周面に同様に交互に形成されたスプライン５２ｃの凸部と凹部が、互いに間隙を隔てた状態で嵌合するようになっており、このヘリカルピニオンギア１と入力軸５２とは、上記両スプライン４，５２ａの凹凸間の間隙分だけ相対的に回転可能であり、それ以上の回転をしようとすると、両者の凹凸が互いに係合して一体的に回転するようになっている。なお、ヘリカルピニオンギア１の入力軸５２との連結部は、このようなスプライン４に限らず、例えば、入力軸５２の先端にほぼ菱形の係合部を設け、ヘリカルピニオンギア１の端部の内面には、この菱形係合部が嵌合し、所定角度の相対回転が可能であるとともに、所定角度以上回転したときには、菱形係合部が係合して直接回転を伝達させるようなほぼ長方形の凹部を形成するようにしても良い。
【００２２】
図３は上記形状のステアリング用ヘリカルピニオンギア１を押出し加工による鍛造によって製造するための製造装置を簡略化して示す縦断面図であり、下型１４は、大径の外側リング１６と、この外側リング１６の内面に配置された内側リング２０と、内側リング２０の内面に配置されたダイス２２と、これら外側リング１６、内側リング２０およびダイス２２の上面に載置されたワークガイド２４とを備えている。ワークガイド２４内には、円柱状の歯車素材の外径とほぼ等しい内径のガイド穴２４ａが形成され、ダイス２２には、後に説明する押出し加工用の加工穴２６が形成され、これら各穴２４ａ，２６の軸芯が一致するようにして上下に重ね合せて固定されている。
【００２３】
一方、上記各部材１６，２０，２２，２４から構成されている下型１４の上方には、上型２８が昇降可能に配置されている。この上型２８は、下型１４のワークガイド２４のガイド穴２４ａ内に挿入された円柱状の歯車素材を、上記ダイス２２の加工穴２６内に押込むガイドパンチ３０と、このガイドパンチ３０の下端に形成された小径部３０ａの外周に嵌着されて一体的に昇降するスプライン成形用パンチ３２とを備えている。従って、本実施例では、上型２８の一動作によって、ギア部２の前方押出し加工とスプライン４の後方押出し加工とが同時に行なわれる。この押出し加工を行なう際に、上型２８と上記ワークガイド２４との間で位置決めを行なうことにより、ギア部２とスプライン４との位相を一致させるようになっている。なお、この実施例では、上記上型２８の一動作によって、円柱状の歯車素材の下部に、前方押出しによってギア部２を成形し、同時に上部に、後方押出しによってスプライン４を成形するようになっているため、ガイドパンチ３０の下端に設けられた小径部３０ａの外周にスプライン成形用パンチ３２を固定しているが、一度の加工工程でギア部２だけを成形し、スプライン４は別の加工により成形する場合には、このスプライン成形用パンチ３２を省略しても良い。また、下型１４の下方には、ノックアウト３４が配置されており、成形後のヘリカルピニオンギア１を押し上げて下型１４から取出すようになっている。
【００２４】
上記ダイス２２の押出し加工用の加工穴２６は、上方から順に、上記ワークガイド２４のガイド穴２４ａとほぼ同径の大径部２６ａ、下方へ向けて次第に小径となるテーパ部２６ｂおよびギア部２の歯先径とほぼ等しい径の小径部２６ｃとを有している。この小径部２６ｃの内周面には、図１に示したヘリカルピニオンギア１のギア部２の歯形を成形する歯形成形部３６が設けられている。本実施例装置では、このダイス２２の内面に設けられた歯形成形部３６の形状に特徴があり、その形状を図４により説明する。図４は、ダイス２２の上記小径部２６ｃの内面を水平方向から見た形状を展開して示す図であり、複数本の斜めに傾いた歯形成形部３６が等間隔で設けられている。この図に示す歯形成形部３６の上部に、上述したヘリカルピニオンギア１の切上り部８の傾斜とほぼ等しい傾斜のテーパ部２６ｂおよび、円柱部６の外径とほぼ等しい内径を有する大径部２６ａが設けられている。
【００２５】
各歯形成形部３６は、このダイス２２の軸線Ａ２ に対して斜めにねじれた形状をしており、これら各歯形成形部３６の歯先３６ａが、上記ヘリカルピニオンギア１の各歯１０間の歯底１０ｂを形成し、各歯形成形部３６間の歯底３６ｂが、ヘリカルピニオンギア１の歯先１０ａを形成し、２本の隣接する歯形成形部３６の向かい合っている１組の歯面３６ｃ，３６ｄが、ヘリカルピニオンギア１の１本の歯１０の両側の歯面１０ｃ，１０ｄ（第２の歯面１０ｃ、第１の歯面１０ｄ）を形成する。そして、各歯形成形部３６の大径部２６ａ側端面（図４の上方側端面）は、その一部がほぼ三角形状に切欠かれている。
【００２６】
本実施例に係るダイス２２の歯形成形部３６の形状と、図６に示した従来のダイスの歯形成形部１３６の形状との相違について、これら両者を重ね合せて示す図５によって説明する。歯形成形部３６，１３６は、図の左上から右下へ向けて傾いており、従来の形状では、各歯形成形部１３６の上端面１３６ｅと図の右側の歯面（第１の歯面形成部）１３６ｃとのなす角は鈍角であり、上端面１３６ｅと左側の歯面（第２の歯面形成部）１３６ｄとのなす角は鋭角になっている。これに対し、本実施例に係るダイス２２では、各歯形成形部３６の上方側端面に、図の左側半分がほぼ三角形状に切欠かれた切下げ部３６ｆが設けられている。そのため、歯形成形部３６の上端面の切り欠かれていない部分（図の右側の部分）３６ｅと右側の歯面（第１の歯面形成部）３６ｃとは、従来の構成と同様に鈍角をなしており、一方、切り欠かれている左側の切下げ部３６ｆと左側の歯面（第２の歯面形成部）３６ｄとは、上記従来の形状に比較して大きい角度をなしている。この角度は適宜選択することができるが、特に、右側と同程度の鈍角とすることが好ましい。
【００２７】
以上の構成に係るヘリカルピニオンギア１の製造装置を用いた製造工程について説明する。先ず、円柱状の長尺の材料を所定の長さに切断し、焼鈍、ボンデ処理等の前工程を行なった後、この円柱状の歯車素材を、上記下型１４のワークガイド２４のガイド穴２４ａ内に挿入配置する（第１の工程）。次に、上型２８を下降させて円柱状歯車素材をダイス２２の加工穴２６の内部に押込む（第２の工程）。すると、円柱状歯車素材の下端面の外周寄りの部分が、ダイス２２の内周面に設けられている歯形成形部３６の平坦な上端面３６ｅおよび切下げ部３６ｆに押し付けられて塑性変形され、この上端面３６ｅおよび切下げ部３６ｆの両側に流動して歯形成形部３６の両歯面３６ｃ，３６ｄ間の溝内に流入し上記歯形１０（図１参照）が形成される。このように塑性変形する際に、歯形成形部３６の上端面の切り欠かれていない平坦な部分３６ｅとこの平坦な部分３６ｅに接続された右側の歯面３６ｃとは鈍角になっているので、歯車素材の金属がスムーズに流入する。また、上記上端面の図の左側の部分も切下げ部３６ｆになっているので、この切下げ部３６ｆ側に連続する歯面３６ｄ側にも従来装置のダイスと比較して金属素材が流動しやすくなっており、歯形成形部の左側の歯面３６ｄ側にも金属がスムーズに流入することにより、従来の製造装置を用いた製造方法よりも高精度の歯面１０ｃ，１０ｄおよび歯先１０ａが形成される。
【００２８】
上記のように上型２８によって歯車素材を加圧して下型１４のダイス２２内に押込んでギア部２を成形している間に、この歯車素材の上端面には、上型２８のガイドパンチ３０の先端に形成された小径部３０ａおよびその外周に固定されているスプライン成形用のパンチ３２が押込まれ、後方押出し加工によって、スプライン４が同時に成形される。このように、ギア部２とフェイルセーフ用のスプライン４とを同時に鍛造することにより、これら両者の位相を確実に一致させることができる。
【００２９】
上型２８を下型１４に対して所定量だけ下降させて上記円柱状の歯車素材の下部にギア部２を形成し、上端部の内周面にスプライン４を形成して、上型２８の下降を停止させる。その結果、ギア部２の上方には、約４５度のテーパ面からなる切上げ部８が連続して形成され、さらにその切上げ部８の上方は、外周面が加工されていない大径の円柱部６のまま残されて、図１に示すようなヘリカルピニオンギア１が成形される。
【００３０】
本実施例では、ヘリカルピニオンギア１を図１に示すような構成にしたので、押出し加工による鍛造でヘリカルピニオンギア１を製造することが可能になり、量産が容易であり、また、低コストである。しかも、切削加工により製造したヘリカルピニオンギアよりも歯面の面粗さが優れており、また、切上り部分８の長さを短かくしてコンパクトにすることができる。さらに、転造により製造したヘリカルピニオンギアよりも歯すじ精度が優れており、しかも、ギア部２と大径側の部分との間に逃げ溝を形成する必要がなく強度も向上する、等種々の優れた効果を達成することができる。なお、上記実施例装置では、歯数が少なく、しかも奇数歯の場合に特に従来よりも高精度のギア部を形成することができるが、このようなヘリカルピニオンギアに限定されるものではなく、歯数の多い場合あるいは偶数歯の場合であっても従来の製造方法よりも高精度な歯形を有するヘリカルピニオンギアを製造することができる。また、切上り部８の角度をほぼ４５度にしたが、この角度に限定されるものではないことは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、入力軸に接続される円柱部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、操向車輪に連動するラックに噛合い前記入力軸の回転をラックに伝達するギア部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部とを備えたステアリング用ヘリカルピニオンギアにおいて、前記はす歯は、歯先部と、前記円柱部側端部において円柱部に対向する第１の歯面と、該第１の歯面の反対側に形成された第２の歯面とを有し、前記円柱部側端部において、前記歯先部の周方向幅が、円柱部側に向かって拡大するように前記第１の歯面側に肉盛り部が設けられ、前記円柱部の端部内周面に、前記入力軸が接続されるスプラインが形成されるようにしたことにより、押出し加工による鍛造で製造することが可能になり、高精度なヘリカルピニオンギアを低コストで製造することができる。また、ヘリカルピニオンギアの製造装置を構成するダイスの内面に、入力軸に接続される円柱部を形成する円柱部形成部と、軸に対して斜めにねじれた複数のはす歯を有し、前記入力軸の回転を操向車輪に連動するラックに伝達するギア部を形成するギア部形成部と、前記円柱部とギア部との間に設けられ、ギア部側から円柱部側に向かって拡径するように形成された切上り部を形成する切上り形成部とが形成され、前記ギア部形成部は、前記円柱部形成部に対向する円柱部形成部側端面と、前記はす歯の歯先部に対応する歯先部形成部と、前記はす歯の歯底部に対応する歯底部形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記円柱部形成部に対向する第１の歯面形成部と、前記歯先部形成部と歯底部形成部との間に形成され、前記第１の歯面形成部の反対側に形成される第２の歯面形成部とを有し、前記円柱部形成部側端面に、前記第２の歯面形成部側の一部が切り欠かれた切下げ部が形成され、該切下げは、前記円柱部形成部側端面と切下げ部とのなす角が鈍角となるように形成され、前記歯車素材をダイスに押込むパンチは、前記円柱部の入力軸側に、該入力軸と連結するための連結部を形成するパンチ部を有し、前記ステアリング用ヘリカルピニオンギアは、前記歯車素材を前記ダイスの円柱部形成部側から挿入する第１の工程と、前記歯車素材を円柱部側からパンチによって押圧することにより、歯車素材を押出し加工する第２の工程とによって形成され、前記ギア部と連結部とは、前記第２の工程で同時に成形されるようにしたことにより、歯車素材をパンチによってダイス内に押込む押出し加工を行なう際に、歯形成形部の上端面から両歯面側へほぼ均等に流動させることができるので、精度の良い歯形を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るステアリング用のヘリカルピニオンギアの正面図である。
【図２】上記ヘリカルピニオンギアの縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るステアリング用のヘリカルピニオンギアの製造装置の縦断面図である。
【図４】上記ヘリカルピニオンギアの製造装置を構成するダイスの内周面を展開して示す説明図である。
【図５】図４に示すダイスの展開図と図６に示す従来のダイスの展開図とを重ね合せて示す説明図である。
【図６】従来のヘリカルピニオンギアの製造装置を構成するダイスの内周面を展開して示す説明図である。
【図７】ヘリカルピニオンギアを製造する従来の装置の一例として示す転造加工法の概念図である。
【図８】上記ヘリカルピニオンギアが使用されるラックピニオン式パワーステアリング装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ１   ヘリカルピニオンギアの軸線
１    ヘリカルピニオンギア
２    ギア部
４    スプライン
６    大径の円柱部
８    切上がり部
１０    歯
１０ｄ  円柱部方向を向いた歯面
１２    肉盛り部
２２    ダイス
２６    ダイスの内周面
３０    パンチ
３２    スプライン形成用パンチ
３６    歯形成形部
３６ｅ  歯形成形部の上端面
３６ｆ  歯形成形部の切下げ部
【図１】
0003564728.tif 000002
【図２】
0003564728.tif 000003
【図７】
0003564728.tif 000004
【図３】
0003564728.tif 000005
【図４】
0003564728.tif 000006
【図５】
0003564728.tif 000007
【図６】
0003564728.tif 000008
【図８】
0003564728.tif 000009