(57)【要約】ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラックと、その製造方法である。ステアリングラックは、歯付き領域を有する第一部材と、この第一部材に取り付けられる管状の第二部材とを備える。前記第二部材は、据込み作業によって形成された、増大壁厚と、減少穴径とを有する少なくとも１つの領域を備える。
2007505789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラックであって、歯付き領域を有する第一部材と、この第一部材に取り付けられる管状の第二部材とを備えるステアリングラックにおいて、
前記第二部材は、据込み作業によって形成された、増大壁厚と、減少穴径とを有する少なくとも１つの領域を備えることを特徴とするステアリングラック。
【請求項２】
増大壁厚の前記領域と、そこに接して隣り合った前記第二部材の部分とは、実質上、同じ外径を有するものである、請求項１に記載のステアリングラック。
【請求項３】
増大壁厚の前記領域は、外側の周方向に沿って溝を有するものである、請求項１に記載のステアリングラック。
【請求項４】
前記据込み作業が、前記第一部材及び前記第二部材を互いに取り付けるに先立って行なわれているものである、請求項１に記載のステアリングラック。
【請求項５】
前記第一部材と前記第二部材とが、互いに溶接作業によって取り付けられているものである、請求項１又は４に記載のステアリングラック。
【請求項６】
前記第一部材が、実質上、中実である、請求項１に記載のステアリングラック。
【請求項７】
前記歯付き領域は、バリの無い、温間鍛造された領域である、請求項６に記載の乗物用ステアリングラック。
【請求項８】
ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラックを製造するにあたり、
（ｉ）  ブランクを鍛造して歯付き領域を有する第一部材に形成するステップと、
（ii）  前記第一部材を溶接作業によって前記第二部材に取り付けるステップとを備える、ステアリングラックの製造方法であって、
前記第二部材を、当該第二部材が、増大壁厚と、減少穴径とを有する少なくとも１つの領域を備えるように、チューブに据込み作業を行うことによって製造することを特徴とする、ステアリングラックの製造方法。
【請求項９】
前記据込み作業では、実質上、前記チューブの外径を変化させない、請求項８に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１０】
前記据込み作業に引き続いて、増大壁厚の前記領域の外径に周方向に沿った溝を機械加工する、請求項８に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１１】
前記鍛造は、バリを生じない温間鍛造である、請求項８に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１２】
ステップ（ii）に先立って、前記第一部材の端部を機械加工で仕上げる、請求項８に記載のステアリングラックの製造方法。
【請求項１３】
ステップ（ii）に先立って、前記歯付き領域を誘導硬化させる、請求項８に記載のステアリングラックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラック、特に、管状部材に歯付き部材を取り付けることで製造されるラックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの乗物用ステアリングラックは、丸い中実の棒状ストックから製造され、この棒状ストックは、その端部近くを横切ってブローチ加工された歯付き領域を有する。この結果として、歯付き領域の横断面は「Ｄ」字形を有し、従って、これらのラックは、一般的に、「Ｄラック」と言われる。こうしたＤラックの歯付き領域は、そこから伸びる丸い中実シャンクよりも曲げ強さが著しく小さい。
【０００３】
しかしながら、ステアリングラックの重量を制限するためには、歯付き領域及びシャンクが同様の曲げ強さを有することが好ましい。この問題に対する共通のアプローチは、シャンクをその長さ方向に沿ってほとんどガンドリル加工することにより、実質上、管状のシャンクにすることである。ところが、ガンドリル加工には、素材が無駄になり、そのプロセスが比較的高価であることの欠点がある。
【０００４】
丸い中実の棒状ストックからステアリングラックを製造する方法には、歯付き領域を鍛造するものがある。米国特許第４，７５１，９８２号（Bishop）及び米国特許第５，８６２，７０１号（Bishop等）には、歯付き領域を最終形状にするバリの無い温間鍛造を行うためのダイ装置が開示されている。「最終形状」とは、鍛造されたラック歯が鍛造後に機械加工を要しないことを意味する。
【特許文献１】米国特許第４，７５１，９８２号
【特許文献２】米国特許第５，８６２，７０１号
【０００５】
鍛造には、多様なギア比を有するラック歯を形成できるという利点がある。このタイプのダイによって鍛造されたラックの歯付き領域の横断面は、「Ｙ」字形を有し、こうしたラックは、一般的に「Ｙラック」と言われる。鍛造されたＹラックの歯付き領域は、同じ直径の中実バーからブローチ加工されたＤラックの歯付き領域よりも、より大きな曲げ強さを有するので、Ｙラックは、総合的な曲げ強さを維持すると共に、より小さな直径のバーから鍛造することができる。
【０００６】
しかしながら、Ｙラックのシャンクは、今なお、一般的に、更に重量を軽減するためにガンドリル加工されている。
【０００７】
管状ストックからの中空ステアリングラックの製造により更に重量を軽減させるために様々な試みがなされている。特別の製品に使用されるこうした方法の１つとして、米国特許第４，５９８，４５１号（Takanosuke）には、一連のマンドレルを平らなチューブに通して、次第に外側の歯ダイを満たすものが開示されている。この方法は、高価で時間を要し、高い容積の製品に適さない。更に、製造できる歯の寸法がチューブの壁厚によって制限され、こうした方法は、多様なギア比を有するラックを製造することに適さない。
【特許文献３】米国特許第４，５９８，４５１号
【０００８】
「複合ラック」は、２つ又はそれ以上の部材を互いに連結することによって作られるラックとして定義される。典型的な複合ラックは、短い中実のラック部材にチューブから作られたシャンクを連結することによって作られている。こうした複合ラックには、チューブ上にラック歯を形成するための制限を受けることなく、重量が軽減されるという利点がある。複合ラックを作るための様々な方法が提案され、特別な製品に使用されている。例えば、複合ステアリングラックは、ホンダの自動車「Odyssey」に使用されている。このラックは、管状シャンクを短い中実鍛造Ｄラックに溶接することによって作られている。一般的に、流体を動力とするステアリングギア用のステアリングラックは、流体ピストンを位置決めするため、シャンクに沿ったほぼ中間に、外側に周方向に沿った溝を有する。ホンダ「Odyssey」のラックには、管状シャンクがその長さに沿って一定の壁厚を有するので、その外径上にあるこの溝をラックの弱点とすることなく機械加工するために、当該壁を十分に厚くしなければならないという欠点がある。また、チューブの壁は、タイロッド端部を取り付けるための一端部に、内ねじを機械加工するために、十分に厚くしなければならない。壁厚上のこれら局所的な制限は、一定の壁厚の管状シャンクを有する複合ラックは、複合ラックの性能を保つための重量を完全に利用することができないことを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、少なくとも従来技術の不都合のいくつかを改良しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第一の態様において、本発明は、ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラックであって、歯付き領域を有する第一部材と、この第一部材に取り付けられる管状の第二部材とを備えるステアリングラックにおいて、前記第二部材は、据込み作業によって形成された、増大壁厚と、減少穴径とを有する少なくとも１つの領域を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
好適には、増大壁厚の前記領域と、そこに接して隣り合った前記第二部材の部分とは、実質上、同じ外径を有するものである。
【００１２】
好適には、増大壁厚の前記領域は、外側の周方向に沿って溝を有するものである。
【００１３】
好適には、前記据込み作業が、前記第一部材及び前記第二部材を互いに取り付けるに先立って行なわれているものである。
【００１４】
好適には、前記第一部材と前記第二部材とが、互いに溶接作業によって取り付けられているものである。
【００１５】
好適には、前記第一部材が、実質上、中実である。
【００１６】
好適には、前記歯付き領域は、バリの無い、温間鍛造された領域である。
【００１７】
第二の態様において、本発明は、ラック・ピニオン型の乗物用ステアリングギアに用いられるステアリングラックを製造するにあたり、
（ｉ）  ブランクを鍛造して歯付き領域を有する第一部材に形成するステップと、
（ii）  前記第一部材を溶接作業によって前記第二部材に取り付けるステップとを備える、ステアリングラックの製造方法であって、
前記第二部材を、当該第二部材が、増大壁厚と、減少穴径とを有する少なくとも１つの領域を備えるように、チューブに据込み作業を行うことによって製造することを特徴とする製造方法である。
【００１８】
好適には、前記据込み作業では、実質上、前記チューブの外径を変化させない。
【００１９】
好適には、前記据込み作業に引き続いて、増大壁厚の前記領域の外径に周方向に沿った溝を機械加工する。
【００２０】
好適には、前記鍛造は、バリを生じない温間鍛造である。
【００２１】
好適には、ステップ（ii）に先立って、前記第一部材の端部を機械加工で仕上げる。
【００２２】
好適には、ステップ（ii）に先立って、前記歯付き領域を誘導硬化させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明に従う複合ステアリングラック１を示し、このラック１は、鍛造されたラック歯付き部材２と、管状のシャンク部材３とを備える。歯付き部材２は、その相当長さに亘って形成した歯付き領域４と、タイロッドを取り付けるための内ねじを有するタイロッド端部５と、その反対の端部にある取付端部６とを有する。歯付き部材２は、米国特許第４，５７１，９８２（Bishop）及び米国特許第５，８６２，７０１（Bishop等）に開示したと同種のダイ装置で中実の円筒形ブランク（素材）（図示せず）から温間鍛造されたバリの無いものである。歯付き領域４は、最終形状に鍛造され、そこにある歯は更なる機械加工を要しない。歯付き領域４の断面形状は、図３に示すように、「Ｙ」字形を有する。一度歯付き部材２が温間鍛造されると、歯付き領域４は、引き続いて、誘導硬化される。歯付き部材２の両端部には、図２に示すように、タイロッド端部５と取付端部６とを製造するための機械加工ができるような軟質性を維持する。取付端部６は、管状シャンク部材３の取付端部７と外径及び内径において同様の環状突出形状を有するように機械加工されている。エアブリードポート９は、管状シャンク部材３の穴を通る空気の通気路を設けるために、取付端部６を通して穴あけされたものである。
【００２４】
管状シャンク部材３は、所定の直径及び壁厚を有する一定長さのチューブ（図示せず）から製造されている。図４を参照すると、管状シャンク部材３は、領域１０及び１２を除いたその長さに沿って、チューブと同一の一定の壁厚及び外径を有する。領域１０及び１２は、増大壁厚と、減少穴径とを有し、これらは、局所的な据込み作業によって形作られている。厚肉領域１２は、増大壁厚１３と、流体ピストン（図示せず）を位置決めするためにその外径上に機械加工された周方向に沿って伸びる溝（以下、「周溝」という。）１４とを有する。厚肉領域１２の外径は、実質上、据込み作業によって一定であり、厚肉領域１２の外径は、実質上、その近傍に接する管状シャンク部材３の部分２１と同様である。周溝１４は、増大壁厚の領域にあるので、周溝１４は、管状シャンク部材３において、弱い部分とならない。
【００２５】
厚肉領域１０は、管状シャンク部材３の一端部にあり、そのなかにタイロッド端部を取り付けるために機械加工された内ねじ８を有する。厚肉領域１２と違って、厚肉領域１０の外径は、据込み作業によって減少させている。
【００２６】
据込み作業によって設けた局所的な厚肉は、管状シャンク部材３が、一定の壁厚を有する場合に、据込み作業を行わないチューブで要求される壁厚と対比して、より薄い壁のチューブから製造可能であることを示している。本発明によれば、例えば、約２６mmのシャンク外径を有するラックは、約４mmの壁厚を有するチューブを据込みによって作ることができる。このチューブは、壁厚を、例えば、厚肉領域１２で約５．５mmまで増大させて、溝１４を機械加工した後でも十分な強さが得られるように鍛造してもよい。据込み無しでチューブから作られたシャンクは、溝１４の領域で同じ強さを得るために、全長に亘って少なくとも５．５mmの壁厚が要求される。従って、こうしたラックは、本発明に従い作られたラックよりも、著しく重くなる。
【００２７】
据込み作業は、チューブを局所的に加熱し、それから、ローラ等でチューブの外径を制限する間、それを軸方向に圧縮することによって行ってもよい。外径を制限することにより、チューブは、内側に据え込まれ、それによって、領域１０及び１２において、壁厚が増大すると共に穴径が減少する。
【００２８】
上述のように歯付き部材と管状シャンク部材３と製造するに引き続いて、これらは互いに溶接作業によって取り付けられる。歯付き部材２の取付端部６は、管状シャンク部材３の取付端部７に、好適には、磁気アーク溶接プロセス、摩擦溶接プロセス又はレーザ溶接プロセスによって溶接される。１度溶接が行なわれると、外側にある過剰な溶接シームは、従来の方法により除去してもよい。そのとき、応力を軽減する作業を溶接部に実行してもよい。溶接の傷状態は、クラック検知作業によってチェックしてもよい。溶接後、管状シャンク部材３は、誘導硬化され、最終寸法に研削されてもよい。
【００２９】
溶接作業の間の曲げとミスアライメントを最小限にするため、歯付き部材と管状シャンク部材とは、取付具にクランプされ、溶接作業は、完全に自動化される。溶接は、引き続いての歪み取り作業が要求されない程度に制御してもよい。
【００３０】
上述した実施例は、「Ｙ」字形の歯付き部材を利用しているが、「Ｄ」字形の歯付き部材のような他の形状の歯付き部材を使用してもよいことは理解されるべきことである。また、歯付き部材は、鍛造に代えてブローチ加工のような機械加工作業によって作られてもよいことは理解されることである。更に、歯付き部材の歯は、一定比又は可変比のいずれによる形状を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従う複合ステアリングラックの斜視図である。
【図２】図１に示すラックの鍛造されたラック歯付き部材の断面図である。
【図３】図２に示す鍛造されたラック歯付き部材のIII-III断面図である。
【図４】図１に示すラックの管状シャンク部材の断面図である。
【図１】
2007505789.tif 000003
【図２】
2007505789.tif 000004
【図３】
2007505789.tif 000005
【図４】
2007505789.tif 000006
【国際調査報告】
2007505789.tif 000007
2007505789.tif 000008