(57)【要約】【課題】  ラック軸端部のラック歯付近の加熱不足に基づく焼入れ不良の発生することがない直接通電加熱焼入れ法によるラック歯の焼入れ方法を提供する。【解決手段】  第１電極１５の先端１５ａはラック軸１１のラック歯１１ａに噛合い接触する形状に形成され、第２電極１７はラック軸の軸方向端部のタイロッド固定孔１１ｇの内側底面１１ｈに圧接可能な形状に構成される。焼入れ処理では、ラック軸１１を隔てて反対側の油圧機構１２及び１３を作動させ、ラック軸１１の一方の端部のラック歯１１ａ１を第１電極１５の先端に接触させ、ラック軸１１の他方の端部のタイロッド固定孔の内側底面１１ｈに第２電極１７の先端１７ａを圧接させ、高周波電源１１からラック軸１１を経て高周波電流を供給する。第２電極１７が端部のラック歯１１ａ２に接触しないので、端部のラック歯も十分加熱され焼入れ不良が発生しない。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ装置であって、
ラック軸に形成されたラック歯に接触する第１電極と、
ラック軸端部に接触する第２電極と、
前記ラック軸に対して前記第１電極及び第２電極を所定位置に保持する保持装置と、
前記第１電極と第２電極との間に高周波電流を供給する高周波電源と
を備えることを特徴とするラック歯の焼入れ装置。
【請求項２】
前記ラック軸端部に形成されたラック歯は、前記第２電極が接触するタイロッド固定孔の内側底面に接近していること
を特徴とする請求項１に記載のラック歯の焼入れ装置。
【請求項３】
前記第２電極が接触するラック軸端部は、ラック軸端部に形成されたタイロッド固定孔の内側底面であること
を特徴とする請求項１に記載のラック歯の焼入れ装置。
【請求項４】
ラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ方法であって、
ラック軸に形成されたラック歯に第１電極を接触させ、ラック軸端部に形成されたタイロッド固定孔の内側底面に第２電極を接触させ、前記第１電極と第２電極との間に高周波電流を供給してラック軸に形成されたラック歯を加熱すること
を特徴とするラック歯の焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用のラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ装置及び焼入れ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置として、ピニオンの回転をラックに伝達するラック・ピニオン式ステアリング装置が広く使用されている。このようなラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ方法には高周波焼入れ方法が広く採用されている。
【０００３】
高周波焼入れ方法には２つの方法があり、第１の方法は、焼入れしたい加工部材に加熱用の誘導コイルを配置し、高周波電流を印加して加工部材を誘導加熱し、所定温度に加熱された後急冷する誘導加熱焼入れ法である（特許文献１）。また、第２の方法は、焼入れしたい加工部材の加熱部位の両端に電極を接触させ、加工部材に直接高周波電流を印加して加工部材を加熱し、所定温度に加熱された後急冷する直接通電加熱焼入れ法である（特許文献２）。
【特許文献１】特許第２９１２５２１号公報。
【特許文献２】特開平１０−１８３２３４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した第１の方法である誘導加熱焼入れ法では、焼入れしたい加工部材のサイズに適合した誘導コイルを必要とするから、寸法の異なる多品種の焼入れ処理を行うときは、それぞれの加工部材のサイズに適合した多数の誘導コイルの準備が必要になるなどコスト高になるという不都合がある。
【０００５】
一方、第２の方法である直接通電加熱焼入れ法では、焼入れ装置は多品種の焼入れ処理に共通して使用できる部材が多いから、前記した第１の方法のようにコスト高になることはない。しかし、直接通電加熱焼入れ法では焼入れしたい加工部材の加熱部位の両端に電極を接触させるから、電極位置に近い加熱部位は所定温度まで加熱することができずに焼入れ不良になる可能性がある。
【０００６】
図３は従来の直接通電加熱焼入れ法によるラック軸のラック歯の焼入れを説明する図、図４は焼入れ状態を説明する図であって、図４（ａ）は理想的なラック歯の焼入れ状態を説明する図、図４（ｂ）は焼入れ不良が発生した状態を説明する図である。なお、以下の説明では、直接通電加熱焼入れ装置、直接通電加熱焼入れ方法を、単に「焼入れ装置」、「焼入れ方法」という場合がある）。
【０００７】
図３において、１０１はラック軸、１０５は第１電極、１０７は第２電極であり、第１電極１０５の先端１０５ａ、及び第２電極１０７の先端１０７ａはラック軸１０１のラック歯１０１ａに噛合い接触する形状に形成されている。
【０００８】
第１電極１０５及び第２電極１０７には、高周波電源１１０から導体１０６及び導体１０８を経て高周波電流が供給されるように構成されている。なお、符号１０９は導体１０６と導体１０８とを絶縁する絶縁部材を示し、太線矢印は高周波電流の流れる方向（正方向）を示している。
【０００９】
第１電極１０５はラック軸方向の沿って形成されているラック歯の一方の端部のラック歯１０１ａ１に対応する位置に配置され、第２電極１０７はラック軸方向の沿って形成されているラック歯の他方の端部のラック歯１０１ａ２に対応する位置に、それぞれ適宜の保持装置の上に配置されている。
【００１０】
ラック軸を焼入れ処理するときは、ラック軸１０１を隔てて反対側に配置された油圧機構１０２及び油圧機構１０３を作動させてラック軸１０１を降下させ、ラック軸１０１の一方の端部のラック歯１０１ａ１を第１電極１０５の先端に、他方の端部のラック歯１０１ａ２を第２電極１０７の先端に強固に押圧して接触させ、高周波電源１１０から、第１電極１０５と第２電極１０７との間に高周波電流を供給する。
【００１１】
これにより、第１電極１０５から、ラック軸１０１の一方の端部のラック歯１０１ａ１、ラック軸１０１、他方の端部のラック歯１０１ａ２、第２電極１０７に高周波電流が流れ、また、これと逆方向に高周波電流が流れる。高周波電流により、ラック歯１０１ａを含めてラック軸１０１は、その内部に発生する渦電流により加熱されるから、加熱後に冷却水を噴射するなどして急冷することにより焼入れ処理が完了する。
【００１２】
図４（ａ）は、ラック軸端部のラック歯１０１ａ２の理想的な焼入れ状態を示している。また、図４（ｂ）は、ラック軸端部のラック歯１０１ａ２に焼入れ不良が発生した状態を示している。これは、端部のラック歯１０１ａ２の歯底に第２電極１０７が接触するため、この部位では発生した熱が電極側に放散すること、その他の理由から所定温度まで加熱されないことが原因と考えられるが、特にラック軸の端部のラック歯に焼入れ不良が発生すると、以下のような不都合が発生する。
【００１３】
即ち、最近の車両のレイアウトでは、車両が停止している状態でハンドルを一杯に端部まで回転させるような運転操作（据切り操作）がなされると、ラック軸の端部のラック歯がピニオンと噛合することになる。このとき、ラック軸の端部のラック歯が焼入れ不良であると、運転操作によるピニオンの回転が、焼入れ不良のラック歯に繰り返し衝撃を与える結果となり、ラック歯が疲労破壊する危険性がある。この発明は、上記した課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、ラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ装置であって、ラック軸に形成されたラック歯に接触する第１電極と、ラック軸端部に接触する第２電極と、前記ラック軸に対して前記第１電極及び第２電極を所定位置に保持する保持装置と、前記第１電極と第２電極との間に高周波電流を供給する高周波電源とを備えることを特徴とするラック歯の焼入れ装置である。
【００１５】
そして、前記ラック軸端部に形成されたラック歯は、前記第２電極が接触するタイロッド固定孔の内側底面に接近しているものとする。
【００１６】
また、前記第２電極が接触するラック軸端部は、前記ラック軸端部に形成されたタイロッド固定孔の内側底面とする。
【００１７】
請求項４の発明は、ラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸に形成されたラック歯の焼入れ方法であって、ラック軸に形成されたラック歯に第１電極を接触させ、ラック軸端部に形成されたタイロッド固定孔の内側底面に第２電極を接触させ、前記第１電極と第２電極との間に高周波電流を供給してラック軸に形成されたラック歯を加熱することを特徴とするラック歯の焼入れ方法である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したとおり、この発明に係るラック歯の焼入れ装置では、ラック軸の一方の端部のラック歯に接触する第１電極と、ラック軸の軸方向端部のタイロッド固定孔の内側底面に接触する第２電極を備え、ラック軸の軸方向端部のラック歯を経ることなくラック軸に直接高周波電流を供給して加熱する構成を備えているから、ラック軸端部のラック歯付近も十分に加熱することができ、焼入れ不良の発生するおそれがない。
【００１９】
また、この発明に係るラック歯の焼入れ方法では、ラック軸の一方の端部のラック歯を第１電極の先端に接触させ、ラック軸の他方の軸方向端部のタイロッド固定孔の内側底面に第２電極を接触させ、ラック軸の軸方向端部のラック歯を経ることなくラック軸に直接高周波電流を供給するから、ラック軸端部のラック歯付近も十分に加熱することができ、焼入れ不良の発生するおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態の直接通電加熱焼入れ法によるラック軸のラック歯の焼入れを説明する図、図２は焼入れ状態を説明する図であって、図２（ａ）は理想的なラック歯の焼入れ状態を説明する図、図２（ｂ）はこの発明による通電位置と焼入れ状態とを説明する図である。
【００２２】
図１において、１１はラック軸、１５は第１電極、１７は第２電極であり、第１電極１５の先端１５ａはラック軸１１のラック歯１１ａに噛合い接触する形状に形成されており、第２電極１７はラック軸の軸方向端部に形成されているタイロッド固定孔１１ｇの内面に設けられている捩子部の底面１１ｈに圧接可能な形状に構成されている。
【００２３】
第１電極１５及び第２電極１７には、高周波電源２０から導体１６及び導体１８を経て高周波電流が供給されるように構成されている。なお、符号１９は導体１６と導体１８とを絶縁する絶縁部材を示しており、太線矢印は高周波電流の流れる方向（正方向）を示している。
【００２４】
第１電極１５はラック軸方向に沿って形成されているラック歯の一方の端部のラック歯１１ａ１に対応する位置に配置され、第２電極１７はラック軸方向の端部に形成されているタイロッド固定孔１１ｇの内側底面１１ｈに接触するように、適宜の保持部材を使用して配置されている。
【００２５】
ラック軸を焼入れ処理するときは、ラック軸１１を隔てて反対側に配置された油圧機構１２及び油圧機構１３を作動させ、ラック軸１１の一方の端部のラック歯１１ａ１を第１電極１５の先端に接触させ、ラック軸１１の他方の軸方向端部に形成されているタイロッド固定孔１１ｇの内側底面１１ｈに第２電極１７の先端１７ａを圧接させる。高周波電源１１から導体１６、第１電極１５、ラック軸１１、第２電極１７及び導体１８を経て及びこれと逆方向に高周波電流を供給する。高周波電流の周波数は、例えば２００ｋＨｚ、通電時間は、例えば０．５秒である。
【００２６】
これにより、ラック軸１１の一方の端部ラック歯１１ａ１から、ラック軸１１の他方の軸方向端部に形成されているタイロッド固定孔１１ｇの内側底面１１ｈを経て流れる高周波電流及びこれと逆方向に流れる高周波電流により、ラック歯１１ａを含めてラック軸１１は、その内部に発生する渦電流により加熱されるから、加熱後に冷却水を噴射するなどして急冷することにより焼入れ処理が完了する。
【００２７】
図２（ａ）は、ラック軸端部のラック歯１１ａ２の理想的な焼入れ状態を示している。また、図２（ｂ）は、ラック軸端部のタイロッド固定孔１１ｇの内側底面１１ｈを経て高周波電流が流れるようにした時のラック歯１１ａ２の焼入れ状態を示している。ラック軸端部への通電位置がラック歯１１ａ２から僅かに離れているので、従来技術のようにラック軸端部のラック歯に通電することがないので、従来技術のように、加熱不良を起こすことなくラック歯１１ａ２付近を十分に加熱することができ、焼入れ不良の発生するおそれがない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
ラック軸に直接高周波電流を印加して加熱する車両用のラック・ピニオン式ステアリング装置に使用されるラック軸のラック歯の焼入れ装置及び方法であって、ラック軸１１の一方の端部のラック歯を第１電極の先端に接触させ、ラック軸の端部のタイロッド固定孔の内側底面に第２電極を接触させ、ラック軸に直接高周波電流を供給する。ラック軸端部のラック歯付近を十分に加熱することができ、焼入れ不良の発生するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態の直接通電加熱焼入れ法によるラック軸のラック歯の焼入れを説明する図。
【図２】この発明の実施の形態の焼入れ法によるラック軸端部のラック歯の焼入れ状態を説明する図。
【図３】従来の焼入れ法によるラック軸のラック歯の焼入れを説明する図。
【図４】従来の焼入れ法によるラック軸端部のラック歯の焼入れ状態を説明する図。
【符号の説明】
【００３０】
１１  ラック軸
１１ａ  ラック歯
１１ａ１  ラック軸の一方の端部のラック歯
１１ａ２  ラック軸端部のラック歯
１１ｇ  タイロッド固定孔
１１ｈ  タイロッド固定孔の内側底面
１２  油圧機構
１３  油圧機構
１５  第１電極
１５ａ  第１電極の先端
１６  導体
１７  第２電極
１７ａ  第２電極の先端
１８  導体
１９  絶縁部材
２０  高周波電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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