(57)【要約】【課題】ステアリングラックの加工を複数本のサーフェスブローチで行う場合、ラックの歯先面の面取り加工を高精度に行うステアリングラック加工用サーフェスブローチおよびその加工方法を提供する。【解決手段】本発明のステアリングラック加工用サーフェスブローチ１００は、少なくとも第１ブローチ部品５０と第２ブローチ部品６０を有しており、それらの第１および第２ブローチ部品５０、６０には、少なくとも、ステアリングラックの複数の歯先面を同時に加工する第１切れ刃群１０と、ステアリングラックの複数の歯面を同時に加工する第２切れ刃群２０と、複数の歯先面と歯面の境界部分における面取り加工を同時に行う第３切れ刃群３０を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
ステアリングラックの複数の歯先面を同時に加工する第１切れ刃群と、
前記ステアリングラックの複数の歯面を同時に加工する第２切れ刃群と、
前記複数の歯先面と歯面の境界部分における面取り加工を同時に行う第３切れ刃群と、
を備えることを特徴とするステアリングラック加工用サーフェスブローチ。
【請求項２】
前記第１切れ刃群および前記第２切れ刃群は、
前記ステアリングラック加工用サーフェスブローチの進行方向側より
前記第１切れ刃群、前記第２切れ刃群の順に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリングラック加工用サーフェスブローチ。
【請求項３】
前記第１切れ刃群ないし前記第３切れ刃群は、
前記ステアリングラック加工用サーフェスブローチの進行方向側より
前記第３切れ刃群、前記第１切れ刃群、前記第２切れ刃群の順に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のステアリングラック加工用サーフェスブローチ。
【請求項４】
前記第２切れ刃群は、粉末ハイス製であることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステアリングラック加工用サーフェスブローチ。
【請求項５】
前記第２切れ刃群は、窒化処理されていることを特徴とする
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のステアリングラック加工用サーフェスブローチ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のサーフェスブローチを用いたステアリングラックの加工方法であって、
少なくとも
前記第３切れ刃群により前記ステアリングラックの面取り加工を行う第１工程と、
前記第１切れ刃群により前記ステアリングラックの歯先面を加工する第２工程と、
前記第２切れ刃群により前記ステアリングラックの歯面を加工する第３工程と、
を含むことを特徴とするサーフェスブローチを用いたステアリングラックの加工方法。
【請求項７】
前記加工方法は、前記第１工程、前記第２工程、前記第３工程の順に行うことを特徴
とする請求項６に記載のサーフェスブローチを用いたステアリングラックの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングラックを加工するために用いるサーフェスブローチ（ラックブローチ）およびそのブローチを用いたステアリングラックの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両（特に自動車）の進行方向を操作する、いわゆる操舵系の制御は主としてステアリングラックとピニオンから構成されており、ステアリングラックに形成された歯とピニオンの歯車が相互に噛み合うことでハンドルからの力（操舵力）を伝達し、車両の進行方向を自在に操作する。このステアリングラックの歯は、一般的に鋼製の棒材の表面を専用のサーフェスブローチにより歯切加工を行うことで形成される。
【０００３】
ステアリングラックに代表されるラック部品の歯を形成するには、例えば特許文献１に開示されている専用のサーフェスブローチを用いて加工される。通常、ラック部品には多数の歯が形成されているので、それら多数の歯を一度で加工するために専用のサーフェスブローチには多数の切れ刃が横並び、すなわちブローチの進行方向に対して直角方向に配列されている場合が多い。
【０００４】
また、ラック部品の歯を形成する場合には、歯車部品の歯を形成する場合と同様にその加工工程は荒加工や仕上加工などに数回に分けて行われる。そのため、専用のサーフェスブローチも例えば特許文献２に開示されているブローチのように各工程ごとに異なる切れ刃がサーフェスブローチの進行方向に順次配列された構成となっている。
【０００５】
さらに、ラック部品の歯の部位によってもその歯切工程を担う切れ刃が異なる。例えば、ラック部品の歯における歯先面、歯面（歯の側面）、歯底面等の位置によって各加工を担う切れ刃もサーフェスブローチ上に個別に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６０−１８６１２６号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ラック部品の歯を形成する際にサーフェスブローチの長さやブローチ盤の大きさが制約される場合には、サーフェスブローチを複数本に分割してラック部品の歯の加工を行う。
【０００８】
このとき、最初に用いるサーフェスブローチ（１本目のブローチ）はラック素材から荒加工を行うことで主に歯溝の加工を行う。その後に用いるサーフェスブローチ（２本目以降のブローチ）でラックの歯先面や歯面などの仕上げ加工を行う。
【０００９】
また、歯車部品と同様にラック部品もピニオンとの噛み合いを滑らかに行うためにラック部品の歯先面の面取り加工を行う。この面取り加工は、１本目のサーフェスブローチで歯溝を加工すると同時に行う場合が多い。
【００１０】
しかし、ラックの歯を形成する際に複数のサーフェスブローチを用いると、最初に使用するサーフェスブローチをブローチ盤から取り外した後、次に（または最後に）使用するサーフェスブローチへの取り付け位置がずれる場合がある。その状態でラックの歯の加工を行うと、最終的に隣接する歯先面の面取り量が変化することでピニオンとの噛み合い状態に問題が生じる。
【００１１】
そこで、本発明においてはラック部品（ステアリングラック）の加工を複数本のサーフェスブローチを用いて行う場合であっても、歯先面の面取り加工を高精度に行うステアリングラック加工用サーフェスブローチおよびその加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を解決するために、本発明は少なくとも、ステアリングラックの複数の歯先面を同時に加工する第１切れ刃群と、ステアリングラックの複数の歯面を同時に加工する第２切れ刃群と、複数の歯先面と歯面の境界部分における面取り加工を同時に行う第３切れ刃群と、を備えるステアリングラック加工用サーフェスブローチとした。
【００１３】
また、この第１切れ刃群および第２切れ刃群をステアリングラック加工用サーフェスブローチの進行方向側より第１切れ刃群、第２切れ刃群の順に設けることもできる。さらに、第３切れ刃群を第１切れ刃群の進行方向側の前方に設けることもできる。また、第２切れ刃群のみを粉末ハイス（高速度工具鋼）製としたり、窒化処理することもできる。
【００１４】
このサーフェスブローチを用いたステアリングラックの加工方法の発明については、少なくとも、第３切れ刃群によりステアリングラックの面取り加工を行う第１工程と、第１切れ刃群によりステアリングラックの歯先面を加工する第２工程と、第２切れ刃群によりステアリングラックの歯面を加工する第３工程を含む加工方法とする。また、加工順序については、第１工程、第２工程、第３工程の順に行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のステアリングラック加工用サーフェスブローチを用いることで、ラック部品（ステアリングラック）に形成される複数の歯先面の面取り加工を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示すサーフェスブローチ１００の平面図である。
【図２】図１に示すサーフェスブローチ１００の一部を形成する第１ブローチ部品５０の平面図である。
【図３】図２に示す第１ブローチ部品５０の正面図である。
【図４】図２に示す第１ブローチ部品５０のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２に示す第１ブローチ部品５０のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１に示すサーフェスブローチ１００の一部を形成する第２ブローチ部品６０の平面図である。
【図７】図６に示す第２ブローチ部品６０の正面図である。
【図８】図６に示す第２ブローチ部品６０の右側面図である。
【図９】別の実施形態（第２実施形態）である第１ブローチ部品５１の平面図である。
【図１０】図９に示す第１ブローチ部品５１の正面図である。
【図１１】別の実施形態（第２実施形態）である第２ブローチ部品６１の平面図である。
【図１２】図１１に示す第２ブローチ部品６１の正面図である。
【図１３】図１１に示す第２ブローチ部品６１のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】図１１に示す第２ブローチ部品６１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１５】別の実施形態（第２実施形態）であるサーフェスブローチ１０１の平面図である。
【図１６】別の実施形態（第３実施形態）であるサーフェスブローチ２００の平面図である。
【図１７】別の実施形態（第４実施形態）であるサーフェスブローチ２０１の平面図である。
【図１８】ステアリングラックの歯溝の加工形態を示す模式図である。
【図１９】ステアリングラックの面取り加工の加工形態を示す模式図である。
【図２０】ステアリングラックの歯先面の加工形態を示す模式図である。
【図２１】ステアリングラックの歯面の加工形態を示す模式図である。
【図２２】ステアリングラックの最終的な加工形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のステアリングラック加工用サーフェスブローチ（以下、「サーフェスブローチ」という）の実施形態について図面を用いて説明する。本発明の一実施形態であるサーフェスブローチ１００の平面図を図１に示す。本発明のサーフェスブローチ１００は、図１に示すように台座であるプレートＰ１の上方に第１ブローチ部品５０、第２ブローチ部品６０がサーフェスブローチ１００の移動方向（同図中に矢印で示す）の前方側より順に配置されている。このプレートＰ１と第１ブローチ部品５０、第２ブローチ部品６０とは複数の締結部品Ｔ１〜Ｔ４で互いに着脱可能な状態で固定されている。以下、第１ブローチ部品５０および第２ブローチ部品６０の詳細について以下に説明する。
【００１８】
第１ブローチ部品５０の平面図を図２、正面図を図３に示す。また、図２に示す第１ブローチ部品５０のＡ−Ａ断面図を図４、Ｂ−Ｂ断面図を図５にそれぞれ示す。この第１ブローチ部品５０は、図２および図３に示すように被削物であるステアリングラックの複数の歯先面を同時に加工する第１切れ刃群１０と、それら複数の歯先面と歯面の境界部分における面取り加工を同時に行う第３切れ刃群３０を備えている。
【００１９】
この第１ブローチ部品５０の切れ刃は、図２に示すようにサーフェスブローチ１００の移動方向側より第３切れ刃群３０、第１切れ刃群１０の順に配列されている。つまり、ステアリングラックに対して第３切れ刃群３０による切削加工を行った後、第１切れ刃群１０による切削加工を行えるように第１ブローチ部品５０の切れ刃が形成されている。
【００２０】
また、第１ブローチ部品５０において第３切れ刃群３０を構成する複数の切れ刃列３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・３０ｇおよび第１切れ刃群１０を構成する複数の切れ刃列１０ａ、１０ｂ・・１０ｆは、図２および図３に示すようにサーフェスブローチ１００の加工時の進行方向に対してほぼ直角方向となるように配列されている。
【００２１】
この第３切れ刃群３０を構成する１つの切れ刃列に着目すると、例えば第３切れ刃群３０を形成する１つの切れ刃列３０ｇは、図４に示すように切れ刃と刃溝が交互に形成されている。これに対して、第１切れ刃群１０を構成する各切れ刃列では、例えば第１切れ刃群１０を形成する１つの切れ刃列１０ｆは図５に示すように１つの切れ刃１０ｆのみから形成されていて、第３切れ刃群３０を構成する切れ刃列３０ｇのように刃溝は形成されていない。
【００２２】
これは、第３切れ刃群３０を構成する各切れ刃列３０ａ、３０ｂ・・の刃溝部分でラック部分の面取り加工を行うのに対して、第１切れ刃群１０を構成する各切れ刃列１０ａ、１０ｂ・・の切れ刃部分でラック部分の歯先面の加工のみを行うためである。
【００２３】
次に、第２ブローチ部品６０の平面図を図６、正面図を図７に示す。また、図６に示す第２ブローチ部品６０の右側面図を図８に示す。この第２ブローチ部品６０は、図６および図７に示すように被削物であるステアリングラックの複数の歯面を同時に加工する第２切れ刃群２０を備えている。
【００２４】
第２ブローチ部品６０において第２切れ刃群２０を構成する複数の切れ刃列２０ａ、２０ｂ・・２０ｋは、図６および図７に示すようにサーフェスブローチ１００の加工時の進行方向に対してほぼ直角方向となるように配列されている。
【００２５】
また、第２切れ刃群２０を構成する１つの切れ刃列に着目すると、例えば第２切れ刃群２０を形成する１つの切れ刃列２０ｋは、図８に示すように切れ刃と刃溝が交互に形成されている。この第２切れ刃群２０の切れ刃列２０ｋを構成する切れ刃によってラックの歯面を加工する。なお、図２や図６などに図示された第１ないし第３の各切れ刃群１０、２０、３０を形成する切れ刃列の数は、図２や図６等に図示された切れ刃列に限定されず被加工物であるステアリングラックの材質やラック形状等によって任意に設定できるものとする。
【００２６】
次に、前述した第１ブローチ部品５０および第２ブローチ部品６０の形態とは異なる実施形態（第２実施形態）について説明する。第１ブローチ部品５１の第２実施形態の平面図を図９、正面図を図１０にそれぞれ示す。第２実施形態の第１ブローチ部品５１は、図９および図１０に示すように被削物であるステアリングラックの複数の歯先面を同時に加工する第１切れ刃群１１のみから構成されている。また、第１切れ刃群１１はサーフェスブローチの移動方向の前方側から順に複数の切れ刃列１１ａ、１１ｂ・・・１１ｋ、１１ｌ（エル）が配列されている。
【００２７】
第２ブローチ部品６１の第２実施形態の平面図を図１１、正面図を図１２に示す。また、図１１に示す第２ブローチ部品６１のＣ−Ｃ断面図を図１３、Ｄ−Ｄ断面図を図１４にそれぞれ示す。第２実施形態の第２ブローチ部品６１は、図１１および図１２に示すように被削物であるステアリングラックの複数の歯先面と歯面の境界部分における面取り加工を同時に行う第３切れ刃群３１、および被削物であるステアリングラックの複数の歯面を同時に加工する第２切れ刃群２１を備えている。また、それらの切れ刃群は、サーフェスブローチの移動方向の前方側より第３切れ刃群３１、第２切れ刃群２１の順に配列されている。
【００２８】
また、第２ブローチ部品６１において第３切れ刃群３１を構成する複数の切れ刃列３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび第２切れ刃群２１を構成する複数の切れ刃列２１ａ、２１ｂ・・２１ｈは、図１１および図１２に示すようにサーフェスブローチの加工時の進行方向に対してほぼ直角方向となるように配列されている。さらに、第３切れ刃群３１および第２切れ刃群２１をそれぞれ構成する１つの切れ刃列に着目すると、図１３および図１４に示すように切れ刃と刃溝が交互に形成されている。
【００２９】
上述した第２実施形態の第１ブローチ部品５１および第２ブローチ部品６１をプレートＰ２上に締結部品Ｔ１１〜Ｔ１４を用いて取り付けたサーフェスブローチ１０１の平面図を図１５に示す。なお、図９や図１１などに図示された第１ないし第３の各切れ刃群１１、２１、３１を形成する切れ刃列の数は、図９や図１１等に図示された切れ刃列の数に限定されず被加工物であるステアリングラックの材質やラック形状等によって任意に設定できるものとする。
【００３０】
本発明のサーフェスブローチの形態は以上の通りであるが、他の実施形態として第１ブローチ部品や第２ブローチ部品に加えて、例えば歯溝を切削加工する切れ刃群を設けた別個のブローチ部品（第３ブローチ部品）をプレート上に取り付けた形態であっても構わない。第２および第３の実施形態のサーフェスブローチ２００、２０１をそれぞれ図１６、図１７に示す。
【００３１】
第２の実施形態のサーフェスブローチ２００は、図１６に示すようにサーフェスブローチ２００の進行方向（同図の矢印の向き）の前方側よりラック部品の歯溝を加工する切れ刃群を備えた第３ブローチ部品７０を配置し、その後方側に前述した第１ブローチ部品５０、第２ブローチ部品６０を順に締結部品Ｔ２１〜Ｔ２６によってプレートＰ３上に固定したものである。
【００３２】
また、第３の実施形態のサーフェスブローチ２０１は、図１７に示すようにサーフェスブローチ２０１の進行方向（同図の矢印の向き）の前方側よりラック部品の歯溝を加工する切れ刃群を備えた第３ブローチ部品７１を配置し、その後方側に前述の第１ブローチ部品５１、第２ブローチ部品６１を順に締結部品Ｔ３１〜Ｔ３６によってプレートＰ４上に固定したものである。
【００３３】
次に、上述したサーフェスブローチによるステアリングラック（以下、「ラック」という）の加工方法について図面を用いて説明する。図１６に示す本発明のサーフェスブローチ２００を用いてラック素材を切削加工する際の模式的な形態（加工位置）を図１８〜図２１、切削加工されたラックの最終的な加工形態を図２２に示す。
【００３４】
まず、ラックの素材に対してサーフェスブローチ２００を構成する第３ブローチ部品７０の切れ刃群を用いて、図１８に示す矢印の方向へラック歯の歯溝部分を段階的に切削加工する。その後、第１ブローチ部品５０を構成する第３切れ刃群により図１９に示す矢印の向きに歯先面の面取り加工を段階的に行い（第１工程）、続けて第１切れ刃群により図２０に示す矢印の向きに歯先面の加工を段階的に行う（第２工程）。最後に、第２ブローチ部品６０を構成する第２切れ刃群により図２１に示す矢印の向きに歯面を段階的に加工する（第３工程）。以上の加工方法により、ラック素材に対して歯先面、歯面、歯溝、面取りの各加工を施すことで多数の歯（ラック歯）が形成されて、最終的には図２２に示すようにステアリングラックの加工が完了する。
【００３５】
なお、サーフェスブローチによるラックの加工方法については、上述した加工形態の他に図１７に示すサーフェスブローチ２０１を用いることもできる。すなわち、ラック素材に対してサーフェスブローチ２０１を構成する第３ブローチ部品７１の切れ刃群を用いて、図１８に示すようにラック歯の歯溝部分を切削加工する。その後、第１ブローチ部品５１を第１切れ刃群により歯先面を加工する（第２工程）。最後に、第２ブローチ部品６１を構成する第３切れ刃群により図１９に示すように歯先面の面取り加工を行い（第１工程）、続けて（第２ブローチ部品６１の）第２切れ刃群により図２１に示すように歯面を加工する（第３工程）形態であっても構わない。
【００３６】
また、本発明のサーフェスブローチを説明する際に用いる用語については、原則としてＪＩＳ規定の用語に従うものとする。すなわち、「ラック」とは、「まっすぐな棒の一面に等間隔に同形の歯を刻んだもの（ＪＩＳ  Ｂ０１０２）。」または、「一つの面に一連の同じ形状の歯を等間隔にもつまっすぐな棒（ＪＩＳ  Ｂ０１０２）。」とする。「ラックブローチ」とは、「ラック形状を加工するのに用いるブローチ（ＪＩＳ  Ｂ０１７５）。」とする。
【００３７】
さらに、「歯面」とは、「歯車の歯の噛み合いにあずかる面（ＪＩＳ  Ｂ０１０２）。」、「歯溝」とは、「隣り合った歯にはさまれた空間。歯車の隣り合う二つの歯の間の空間（ＪＩＳ  Ｂ０１０２）。」、「歯先面」とは、「歯先を限る面（ＪＩＳ  Ｂ０１７４）。」、「歯底面」とは、「歯溝の底の面（ＪＩＳ  Ｂ０１０２）。」の意味とする。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１１                  第１切れ刃群
２０、２１                  第２切れ刃群
３０、３１                  第３切れ刃群
１００、１０１              （ステアリングラック加工用）サーフェスブローチ
２００、２０１              （ステアリングラック加工用）サーフェスブローチ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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