(57)【要約】【課題】各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上するラックバーの熱処理方法及びラックバーを得る。【解決手段】ラックバー１０は、高周波焼入れ装置によって、連続して送られながら、エンドブッシュガイド部１２、ボール螺子部１４、中間部１８、ラック歯部１６の全周が順次連続して高周波焼入れ処理され、その後に、前記順序と逆に連続して送られながら、各部が順次連続して焼戻し処理される。これにより、ラックバー１０は、各部位がそれぞれ必要な表面硬度を確保される。また、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了する構成であるため、各部位毎に各別に焼入れ装置が異なったり複数の処理工程を要することがなく、大幅に生産性が向上し、しかも焼入れ処理に伴う部材の捻れ（反り）が生じる可能性が少なくなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用操舵装置に適用され、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部と電動パワーアシスト用のボール螺子部とが一体形成され、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのラックバーの熱処理方法であって、
単一の高周波焼入れ装置によって、前記ラックバーを連続して送りながら、前記ラック歯部とボール螺子部の全周を順次連続して焼入れ処理し、
その後に、前記順序と逆に前記ラックバーを連続して送りながら、前記ボール螺子部とラック歯部とを順次連続して焼戻し処理する、
ことを特徴とするラックバーの熱処理方法。
【請求項２】
前記ラック歯部と前記ボール螺子部のそれぞれの要求表面硬度及び要求焼入深さに応じて、前記連続して順次行う前記ラック歯部の焼入れ処理の際の前記ラックバーの送り速度及び加熱温度と、前記ボール螺子部の焼入れ処理の際の前記ラックバーの送り速度及び加熱温度とを各部独自に設定した、
ことを特徴とする請求項１記載のラックバーの熱処理方法。
【請求項３】
車両用操舵装置に適用され、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部と電動パワーアシスト用のボール螺子部とが一体形成され、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためラックバーであって、
前記ラック歯部とボール螺子部とが、高周波焼入れによって全周に亘って連続して焼入れ処理されている、
ことを特徴とするラックバー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵輪を転舵するための車両用操舵装置に適用されるラックバーの熱処理方法及びラックバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置においては、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構（所謂、ラック＆ピニオン式）は、ラックバーを備えた構成となっている。また特に、電動パワーアシスト用のステアリング機構に適用されるラックバーは、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部と、電動パワーアシスト用のボール螺子部と、エンドブッシュガイド部と、が一体形成された構成となっている。
【０００３】
ここで、この種のラックバーは、所定の部位の必要な表面硬度を確保するために、焼入れ処理が施されている。この場合、ラック歯部は、当該歯部分のみの表面硬度を確保すればよいため（歯に対して部材背面側は焼入れ処理の必要がないため）通電焼入れにて処理され、また、ボール螺子部はその全域に亘って表面硬度を確保する必要があるため高周波焼入れが施され、さらに、エンドブッシュガイド部は焼入れの必要がないため未処理とされていた。
【０００４】
これにより、従来のラックバーは、各部位がそれぞれ必要な表面硬度を確保している。
【０００５】
しかしながら、前述の如き従来のラックバー及びその熱処理方法では、ラックバーの各部位の必要な表面硬度を確保するためにそれぞれ異なる手段（焼入れ装置や焼入れ方法）にて焼入れ処理を施す構成であったため、各別に焼入れ装置が異なったり、複数の処理工程を要することになり、極めて生産性が悪い欠点があった。
【０００６】
また、前述の如き従来のラックバーの熱処理方法では、ラックバーのラック歯部（当該歯部分のみ）に焼入れ処理すると、焼入れ処理に伴う部材の捻れ（反り）が生じる可能性があり、また、各部位を各別に複数の処理工程にて焼入れ処理するため、このような部材の捻れ（反り）が生じないように特別な注意や対策あるいは品質管理が必要であり、これによっても生産性が低下する原因であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上するラックバーの熱処理方法及びラックバーを得ることが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のラックバーの熱処理方法は、車両用操舵装置に適用され、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部と電動パワーアシスト用のボール螺子部とが一体形成され、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのラックバーの熱処理方法であって、単一の高周波焼入れ装置によって、前記ラックバーを連続して送りながら、前記ラック歯部とボール螺子部の全周を順次連続して焼入れ処理し、その後に、前記順序と逆に前記ラックバーを連続して送りながら、前記ボール螺子部とラック歯部とを順次連続して焼戻し処理する、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項１記載のラックバーの熱処理方法では、ラックバーは、単一の高周波焼入れ装置によって、連続して送られながら、ラック歯部とボール螺子部の全周が順次連続して高周波焼入れ処理され、その後に、前記ラックバーは、前記順序と逆に連続して送られながら、ボール螺子部とラック歯部とが順次連続して焼戻し処理される。これにより、ラックバーは、各部位がそれぞれ必要な表面硬度を確保される。
【００１０】
ここで、このラックバーの熱処理方法では、ラックバーを連続して送りながら単一の高周波焼入れ装置によってラック歯部とボール螺子部の全周を順次連続して高周波焼入れ処理する構成であるため、換言すれば、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了する構成であるため、各部位毎に各別に焼入れ装置が異なったり複数の処理工程を要することがなく、大幅に生産性が向上する。
【００１１】
また、前述の如く１工程にて各部位の焼入れ処理を完了する構成であり、しかも各部位の全周を焼入れ処理する構成であるため、焼入れ処理に伴う部材の捻れ（反り）が生じる可能性が少なくなり、このような部材の捻れ（反り）が生じないように特別な注意や対策あるいは特別な品質管理が不要であり、これによっても生産性が向上する。
【００１２】
このように、請求項１記載のラックバーの熱処理方法では、各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上する。
【００１３】
請求項２に係る発明のラックバーの熱処理方法は、請求項１記載のラックバーの熱処理方法において、前記ラック歯部と前記ボール螺子部のそれぞれの要求表面硬度及び要求焼入深さに応じて、前記連続して順次行う前記ラック歯部の焼入れ処理の際の前記ラックバーの送り速度及び加熱温度と、前記ボール螺子部の焼入れ処理の際の前記ラックバーの送り速度及び加熱温度とを各部独自に設定した、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載のラックバーの熱処理方法では、連続して順次行われるラック歯部の焼入れ処理の際のラックバーの送り速度及び加熱温度と、ボール螺子部の焼入れ処理の際のラックバーの送り速度及び加熱温度とは、各部それぞれの要求表面硬度及び要求焼入深さに応じて独自に設定されている。
【００１５】
したがって、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了しても、要求表面硬度及び要求焼入深さを満足することが可能になる。
【００１６】
請求項３に係る発明のラックバーは、車両用操舵装置に適用され、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部と電動パワーアシスト用のボール螺子部とが一体形成され、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためラックバーであって、前記ラック歯部とボール螺子部とが、高周波焼入れによって全周に亘って連続して焼入れ処理されている、ことを特徴としている。
【００１７】
請求項３記載のラックバーでは、ラック歯部とボール螺子部とは、高周波焼入れによって全周に亘って連続して焼入れ処理されている。これにより、このラックバーは、各部位がそれぞれ必要な表面硬度を確保される。
【００１８】
ここで、このラックバーでは、ラック歯部とボール螺子部とが高周波焼入れによって全周に亘って連続して焼入れ処理されているため、ラックバーを連続して送りながら単一の高周波焼入れ装置によってラック歯部とボール螺子部の全周を順次連続して高周波焼入れ処理することができる。換言すれば、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了することが可能となる。したがって、各部位毎に各別に焼入れ装置を異ならせて処理したり、複数の処理工程を要することがなく、大幅に生産性が向上する。
【００１９】
また、ラック歯部とボール螺子部の全周が焼入れ処理された構成であるため、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了できることと相俟って、焼入れ処理に伴う部材の捻れ（反り）が生じる可能性が少なくなり、このような部材の捻れ（反り）が生じないような特別な注意や対策あるいは特別な品質管理が不要であり、これによっても生産性が向上する。
【００２０】
このように、請求項３記載のラックバーでは、各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）には、本発明の実施の形態に係るラックバー１０の全体構成が平面図にて示されており、図１（Ｂ）にはこのラックバー１０の全体構成が正面図にて示されている。
【００２２】
ラックバー１０は、電動パワーアシスト用のステアリング機構に適用されるものであり、直径（φ）２４ｍｍに形成されたエンドブッシュガイド部１２、電動パワーアシスト用のボール螺子部１４、ステアリングホイールに連結されたピニオン歯が噛み合うラック歯部１６、及び、ボール螺子部１４とラック歯部１６との間の中間部１８が一体形成された構成となっている。このラックバー１０は、両端部がそれぞれ車両のタイロッドに連結され、さらに各タイロッドはナックルアームを介して操舵輪に連結される構成である。
【００２３】
次に、前記ラックバー１０を熱処理（焼入れ処理）するための装置について説明する。当該熱処理装置は、例えば、特開平１１−２１６１９号公報に示されたもの等を適用することができるが、その一例を図２に示す断面図にて説明する。
【００２４】
この熱処理装置（焼入れ処理装置）２０は、ワークを高周波焼入れするための装置であり、ワークとしてのラックバー１０は、図示を省略した上下移動機構に保持され、この熱処理装置２０内を回転しながら上下に移動される構成となっている。
【００２５】
またさらに、この熱処理装置２０は、ワークとしてのラックバー１０の表面を高周波誘導加熱する高周波誘導加熱コイル２２と、この高周波誘導加熱コイル２２を取り囲むように配設されたガス噴射環２４と、ガス噴射環２４の下方に配設された冷却液噴射環２６とを備えている。
【００２６】
高周波誘導加熱コイル２２は、ワーク（ラックバー１０）の全周を取り囲むようにして設けられており、高周波電源２８から高周波電流を付与されることで、対応するワーク（ラックバー１０）の表面を所定温度に加熱することができる。
【００２７】
また、この高周波誘導加熱コイル２２を取り囲むように配設されたガス噴射環２４は、その内周面には多数のガス噴射孔３０が形成されると共に、ガス導入管３２が接続されている。ガス導入管３２からは、例えば不活性ガスあるいは還元性ガスが供給されるようになっており、供給された所定圧力及び流量の当該ガスは、ガス噴射環２４のガス噴射孔３０からワーク（ラックバー１０）の表面に噴射されるようになっている。
【００２８】
ガス噴射環２４の上方には、ハウジング３４によってガス充満室３６が設けられており、さらに、このガス充満室３６にはガス排出管３８が接続されている。さらに、ガス排出管３８には、排出ガス流量調節弁４０及び電磁弁４２が直列に接続されている。
【００２９】
一方、冷却液噴射環２６は、その内周面には多数の冷却液噴射孔４４が形成されると共に、冷却液導入管４６が接続されて冷却液が供給されるようになっている。供給された所定圧力及び流量の当該冷却液は、冷却液噴射環２６の冷却液噴射孔４４から加熱後のワーク（ラックバー１０）の表面に噴射されるようになっている。
【００３０】
次に、以上の構成の熱処理装置２０を用いてラックバー１０を熱処理する具体的手順を説明する。
【００３１】
この熱処理は、図３に示す如く大別して、焼入れ処理工程及び焼戻し処理工程によって構成される。
【００３２】
焼入れ処理工程においては、前記熱処理装置２０を用いてラックバー１０を焼入れ処理する。
【００３３】
すなわち、単一の熱処理装置２０によって、ラックバー１０を連続して送りながら、エンドブッシュガイド部１２、ボール螺子部１４、中間部１８、ラック歯部１６の全周を順次連続して焼入れ処理する。この処理に際しては、図２において、ラックバー１０は熱処理装置２０内を回転しながら順次下向きに移動され、ガス噴射環２４のガス噴射孔３０から所定の圧力及び流量のガスを噴射されながら、高周波誘導加熱コイル２２によって表面を所定温度に加熱される。さらに、加熱後には、冷却液噴射環２６の冷却液噴射孔４４から所定の圧力及び流量の冷却液を噴射されて、焼入れ処理が実行される。その後には、前記順序と逆にラックバー１０を連続して送りながら、順次連続して焼戻し処理が実行される。
【００３４】
この場合、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、ラックバー１０の各部別の処理条件（高周波誘導加熱するための出力やワークの送り速度等）が示されている。
【００３５】
このように、本実施の形態に係る熱処理方法では、ラックバー１０は、熱処理装置２０（高周波焼入れ装置）によって、連続して送られながら各部の全周が順次連続して高周波焼入れ処理され、その後に、前記順序と逆に連続して送られながら、各部が順次連続して焼戻し処理される。これにより、ラックバー１０は、各部位がそれぞれ必要な表面硬度を確保される。特にこの場合、ラックバー１０の各部位のそれぞれの要求表面硬度及び要求焼入深さに応じて、前記連続して順次行う焼入れ処理の際のラックバー１０の送り速度及び加熱温度を各部独自に設定している。したがって、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了しても、要求表面硬度及び要求焼入深さを満足することができる。
【００３６】
ここで、図５乃至図８には、前述の如き熱処理方法によって熱処理したラックバー１０の各部の焼入深さに対する表面硬度の分布状況が示されている。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）はエンドブッシュガイド部１２の硬度分布状況であり、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）はボール螺子部１４の硬度分布状況であり、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は中間部１８の硬度分布状況であり、図８（Ａ）及び図８（Ｃ）はラック歯部１６の硬度分布状況である。
【００３７】
前記各図にて解るように、前述の如き熱処理方法によって熱処理したラックバー１０は、各部位のそれぞれの要求表面硬度を満足している。
【００３８】
またさらに、このラックバー１０の熱処理方法では、ラックバー１０を連続して送りながら単一の熱処理装置２０によってエンドブッシュガイド部１２、ボール螺子部１４、中間部１８、及び、ラック歯部１６の全周を順次連続して高周波焼入れ処理する構成であるため、換言すれば、１工程にて各部位の焼入れ処理を完了する構成であるため、各部位毎に各別に焼入れ装置が異なったり複数の処理工程を要することがなく、大幅に生産性が向上する。
【００３９】
また、前述の如く１工程にて各部位の焼入れ処理を完了する構成であり、しかも各部位の全周を焼入れ処理する構成であるため、焼入れ処理に伴う部材の捻れ（反り）が生じる可能性が少なくなり、このような部材の捻れ（反り）が生じないように特別な注意や対策あるいは特別な品質管理が不要であり、これによっても生産性が向上する。
【００４０】
このように、本実施の形態に係る熱処理方法及びそのラックバー１０では、各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上する。
【００４１】
なお、前述した実施の形態においては、ラックバー１０は、エンドブッシュガイド部１２、ボール螺子部１４、中間部１８、及びラック歯部１６が一体形成された構成とし、熱処理装置２０によってエンドブッシュガイド部１２、ボール螺子部１４、中間部１８、ラック歯部１６の全周を順次連続して焼入れ処理する構成としたが、これに限らず、例えばエンドブッシュガイド部１２を有しないラックバーであっても適用可能である。すなわち、単一の高周波焼入れ装置によって、前記ラックバーを連続して送りながら、ラック歯部とボール螺子部の全周を順次連続して焼入れ処理する構成とすることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係るラックバーの熱処理方法及びラックバーは、各部位の必要な表面硬度を確保できるに留まらず、部品の精度も向上し、しかも大幅に生産性が向上するという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るラックバーの構成を示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱処理の全体構成を示す概略的なブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱処理方法における個別の処理条件を示す一覧図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱処理方法によって熱処理したラックバーのエンドブッシュガイド部の焼入深さに対する表面硬度の分布状況を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る熱処理方法によって熱処理したラックバーのボール螺子部の焼入深さに対する表面硬度の分布状況を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る熱処理方法によって熱処理したラックバーの中間部の焼入深さに対する表面硬度の分布状況を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る熱処理方法によって熱処理したラックバーのラック歯部の焼入深さに対する表面硬度の分布状況を示す図である。
【符号の説明】
１０　　ラックバー
１２　　エンドブッシュガイド部
１４　　ボール螺子部
１６　　ラック歯部
１８　　中間部
２０　　熱処理装置
２２　　高周波誘導加熱コイル
２４　　ガス噴射環
２６　　冷却液噴射環
【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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