(57)【要約】【課題】  製造工程において、ピニオン軸を熱処理により硬化させた後は、ピニオン軸に加工処理を施す必要がないラックピニオン式舵取装置、及びラックピニオン式舵取装置のピニオン軸の製造方法の提供。【解決手段】  ピニオン軸２と、ピニオン軸２に噛合するラック軸３とを備えたラックピニオン式舵取装置。ピニオン軸２は、少なくともラック軸３と噛合する歯面（４）に、プラズマ窒化硬化層が形成されている構成である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、
前記ピニオン軸は、少なくとも前記ラック軸と噛合する歯面に、プラズマ窒化硬化層が形成されていることを特徴とするラックピニオン式舵取装置。
【請求項２】
ラックピニオン式舵取装置のピニオン軸を製造するピニオン軸の製造方法において、
荒歯切りを施した後、外径研削を施し、歯を仕上げ加工した後、プラズマ窒化法による熱処理を施すことを特徴とするピニオン軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の舵取装置として広く用いられているラックピニオン式舵取装置、及びラックピニオン式舵取装置のピニオン軸の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラックピニオン式舵取装置は、ステアリングホイール等の操舵部材に連結され、周面にピニオン歯が設けられたピニオン軸と、車体の左右方向に延設され、その中途部外面に適長に亘ってラック歯が並設されたラック軸とを備えている。運転者による操舵部材の操作に応じたピニオン軸の回転を、ラック軸の軸長方向の移動に変換し、ラック軸の左右両端に各別のタイロッドを介して連結された舵取用の車輪（一般的には左右の前輪）を作動させる構成となっている。
【０００３】
このようなラックピニオン式舵取装置では、ピニオン軸に設けられるピニオン歯、及びラック軸に設けられるラック歯は、高い噛み合い精度を得るべく、歯切り盤、ブローチ盤等の工作機械を用いた切削加工により一般的に形成されており、多くの場合、表面硬さを増して耐久性の向上を図るべく、歯面の熱処理が実施されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１１３１４９号公報
【特許文献２】特公平８−２５４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したラックピニオン式舵取装置のピニオン軸を製造する際、従来は、荒歯切りを施した後、高周波焼入れ及び焼戻しからなる熱処理を施し、熱処理により生じた歪を除去した後、外径を研削し、最後に、歯の仕上げ加工を施しており、熱処理で生じる軸の曲がり及び歯面の変形等の歪が大きい為、その歪を取る必要があり、熱処理により硬化させた後に更に加工処理を施さなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、第１発明では、製造工程において、ピニオン軸を熱処理により硬化させた後は、ピニオン軸に加工処理を施す必要がないラックピニオン式舵取装置を提供することを目的とする。第２発明では、熱処理により硬化させた後は、加工処理を施す必要がないピニオン軸の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係るラックピニオン式舵取装置は、ピニオン軸と、該ピニオン軸に噛合するラック軸とを備えたラックピニオン式舵取装置において、前記ピニオン軸は、少なくとも前記ラック軸と噛合する歯面に、プラズマ窒化硬化層が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係るピニオン軸の製造方法は、ラックピニオン式舵取装置のピニオン軸を製造するピニオン軸の製造方法において、荒歯切りを施した後、外径研削を施し、歯を仕上げ加工した後、プラズマ窒化法による熱処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明に係るラックピニオン式舵取装置によれば、製造工程において、ピニオン軸を熱処理により硬化させた後は、ピニオン軸に加工処理を施す必要がないラックピニオン式舵取装置を実現することが出来る。
【０００９】
第２発明に係るピニオン軸の製造方法によれば、熱処理により硬化させた後は、加工処理を施す必要がないピニオン軸の製造方法を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態の構成を示す模式図である。このラックピニオン式舵取装置は、円筒形をなすラックハウジング１０の内部で、軸長方向への移動自在に支持されたラック軸１が、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジング１０の両側に突出するラック軸１の両端は、舵取用の車輪である左右の前輪１１，１１のナックルアーム１２，１２に、各別のタイロッド１３，１３を介して連結されている。
【００１１】
また、ラックハウジング１０の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジング２０が連設されており、ピニオンハウジング２０の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸２が支持されている。ピニオン軸２の一部は、ピニオンハウジング２０の上方に適長突出させてあり、この突出端は、コラム軸２１を介して、操舵部材であるステアリングホイール２２に連結されている。
【００１２】
ピニオンハウジング２０の内部に延設されたピニオン軸２の下半部は、適長に亘って大径化され、この大径部の外周面にピニオン歯４が形成されている。また、ラックハウジング１０の内部に支持されたラック軸１の外面には、ピニオン軸２との対向部を含めた適長に亘って、ラック歯３が形成されており、このラック歯３は、ピニオン軸２の周面に設けられたピニオン歯４に噛合させてある。
【００１３】
以上の構成により、舵取のためにステアリングホイール２２が回転操作された場合、ステアリングホイール２２にコラム軸２１を介して連結されたピニオン軸２が回転し、この回転が、ピニオン歯４とラック歯３との噛合部においてラック軸１の軸長方向の移動に変換されて、ラック軸１が左右両方向に移動する。
【００１４】
このように生じるラック軸１の移動は、ラック軸１の両端に連結されたタイロッド１３，１３を介して、左右のナックルアーム１２，１２に伝達され、これらのナックルアーム１２，１２の押し引きにより、左右の前輪１１，１１が、ステアリングホイール２２の操作方向に、操作量に対応する角度となるまで転舵されて舵取がなされる。
【００１５】
尚、図１に示すラックピニオン式舵取装置は、以上のように行われる舵取を補助するモータ５を備える電動パワーステアリング装置として構成されている。操舵補助用のモータ５は、コラム軸２１を支持する円筒形をなすコラムハウジング２３の下端部近傍の外周に、内部のコラム軸２１と略直交するように取付けられている。モータ５の回転は、コラムハウジング２３の内側に構成された図示しないウォームギヤ減速装置を介して、コラム軸２１に伝達されるように構成されている。また、コラムハウジング２３の内部には、コラム軸２１に加わる回転トルク（操舵トルク）を検出するトルク検出装置２４が、モータ５の取付け部よりも上位置に構成されており、トルク検出装置２４により検出される操舵トルクは、操舵補助用のモータ５の駆動制御に用いられている。
【００１６】
以上の構成により、ステアリングホイール２２が回転操作された場合、これに伴ってコラム軸２１に加わる操舵トルクがトルク検出装置２４により検出される。この検出トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用のモータ５の回転力がコラム軸２１に加わり、コラム軸２１からピニオン軸２に伝達されて、ラック軸１に軸長方向の移動力が付加されることとなり、この移動により上述したようになされる操舵が補助される。
【００１７】
図２は、本発明に係るラックピニオン式舵取装置のピニオン軸２の例を示す外形図である。このピニオン軸２は、一端部が、コラム軸２１と連結する為の連結部４１となっており、連結部４１から中間部にかけては、軸部４２が形成され、中間部から他端部にかけては、ピニオン歯４が形成され、他端部には、ピニオンハウジング２０に設けられた図示しない軸受に嵌合する為の嵌合部４４が形成されている。ピニオン軸２には、少なくともラック軸１と噛合する歯面（４）に、プラズマ窒化硬化層が形成されている。
【００１８】
このようなピニオン軸２を製造するには、まず、素材である棒鋼に荒歯切りを施して、ピニオン歯４を粗加工する。次に、連結部４１、軸部４２、ピニオン歯４及び嵌合部４４の外径を研削した後、ピニオン歯４を仕上げ加工する。最後に、従来の焼き入れ等による硬化処理に代わるものとして、プラズマ窒化法による熱処理を施す。
【００１９】
プラズマ窒化法による熱処理は、図３に示すように、減圧した真空槽３０内にピニオン軸２を収容し、ピニオン軸２を陰極（−）、真空槽３０を陽極（＋）とする。真空槽３０内を窒素（Ｎ2 ）＋水素（Ｈ2 ）の減圧雰囲気（１〜１０Ｔｏｒｒ（１３３〜１３３３Ｐａ））にして、直流電源３１に数１００Ｖの電圧を印加すると、陰極側（ピニオン軸２側）でグロー放電が生じる。このグロー放電中には雰囲気ガスのイオン（Ｎ+ 及びＨ+ ）が多量に存在し、陰極であるピニオン軸２に高エネルギーで衝突する。その為、ピニオン軸２は、イオン衝撃により昇温し、同時に窒素は鉄と反応して、ピニオン軸２の表層に鉄窒化物を生成し、更に内部に向かって拡散して窒化が進行する。鉄窒化物による硬化層の厚さ（深さ）は０．２〜０．３ｍｍとする。
【００２０】
プラズマ窒化法による熱処理では、高温になるのはピニオン軸２の表面付近に止まるので、変形が微小である。その為、熱処理前に外径研削を行うことが出来、歪取り工程が必要なくなる。また、熱処理前に仕上げ歯加工を行うことが出来、熱処理後の仕上げ歯加工が不要となる。
【００２１】
尚、以上の実施の形態においては、操舵部材とピニオン軸との間に操舵補助用のモータを備え、このモータの回転力をピニオン軸に伝えて、ピニオン軸の回転に応じてなされる操舵を補助する電動パワーステアリング装置、所謂、コラムアシスト式の電動パワーステアリング装置として構成されたラックピニオン式舵取装置について説明したが、本発明は、他の形式の電動パワーステアリング装置として構成されたラックピニオン式舵取装置に適用しても良い。また、ステアリングホイール２２に運転者により加えられる操舵トルクのみによって操舵を行わせるマニュアル式の操舵装置として構成されたラックピニオン式舵取装置、更には、ラックハウジング１０の中途に設けた油圧シリンダの発生力をラック軸１に加えて操舵を補助する油圧パワーステアリング装置として構成されたラックピニオン式舵取装置への適用も可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るラックピニオン式舵取装置の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係るラックピニオン式舵取装置のピニオン軸の例を示す外形図である。
【図３】プラズマ窒化法による熱処理を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ラック軸
２  ピニオン軸
３  ラック歯
４  ピニオン歯
２２  ステアリングホイール（操舵部材）
３０  真空槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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