(57)【要約】      （修正有）【課題】ラックシャフトの長手方向におけるラック歯列が設けられた領域の両端部を含む端部領域を歪矯正する必要がなく、耐久性に優れたラックシャフト、このラックシャフトを用いたステアリング装置、及びラックシャフトの製造方法を提供する。【解決手段】中実構造の軸状の軸部３０と、軸部３０の長手方向所定範囲における一部の周方向領域に設けられたラック歯列とを有し、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたラックシャフト３であって、軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積が、ラック歯列が設けられた領域の両端部を含む端部領域３ｂでは一定であり、ラック歯列が設けられた領域の中央部を含む中間領域３ａでは、軸部３０の断面積が端部領域３ｂにおける断面積よりも小さく形成されている。【選択図】図５
2017032078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中実構造の軸状の軸部と、前記軸部の長手方向所定範囲における一部の周方向領域に設けられたラック歯列とを有し、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたラックシャフトであって、
前記軸部の長手方向に直交する断面における前記軸部の断面積は、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の両端部を含む端部領域では一定であり、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の中央部を含む前記端部領域の間の中間領域では、前記端部領域における断面積よりも小さい、
ラックシャフト。
【請求項２】
前記軸部の前記断面積は、前記中間領域では、前記端部領域における断面積より小さな値で一定である、
請求項１に記載のラックシャフト。
【請求項３】
前記軸部には、前記中間領域における前記ラック歯列とは反対側の背面に前記長手方向に沿って延びる肉盗み部が形成されている、
請求項１又は２に記載のラックシャフト。
【請求項４】
前記軸部には、前記ラック歯列の歯筋方向の中央部と前記軸部の中心軸線とを含む仮想平面を挟んで対称な位置に、前記長手方向に沿って延びる複数の肉盗み部が形成されている、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のラックシャフト。
【請求項５】
ピニオン歯を外周面に有し、車両のステアリングホイールの操作に伴って回転するピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトの前記ピニオン歯に噛み合うラック歯列を有し、前記ピニオンシャフトの回転による軸方向移動によって前記車両の転舵輪を転舵させるラックシャフトと、
前記ピニオンシャフトの前記ピニオン歯を収容する収容空間を有し、前記ラックシャフトに対して直交する方向に延在する筒部を有するハウジングとを備えたラックアンドピニオン式のステアリング装置において、
前記ラックシャフトが、請求項１乃至４の何れか１項に記載されたラックシャフトである、
ステアリング装置。
【請求項６】
中実構造の軸状の軸部と、前記軸部の長手方向所定範囲における一部の周方向領域に設けられたラック歯列とを有し、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたラックシャフトの製造方法であって、
前記ラック歯列を形成するラック歯列形成工程と、
前記軸部の長手方向に直交する断面における前記軸部の断面積が、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の両端部を含む端部領域では一定であり、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の中央部を含む前記端部領域の間の中間領域では前記端部領域における断面積よりも小さくなるように前記軸部を形成する軸部形成工程と、
前記ラック歯列形成工程及び前記軸部形成工程の後に前記焼入れ処理及び焼戻し処理を施す熱処理工程と、
を有するラックシャフトの製造方法。
【請求項７】
前記中間領域における前記ラック歯列を押圧することにより前記軸部の反りを矯正する矯正工程をさらに有し、
前記矯正工程では、前記端部領域におけるラック歯列を押圧しない、
請求項６に記載のラックシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構に用いられるラックシャフト、このラックシャフトを用いたステアリング装置、及びラックシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラックアンドピニオン機構に用いられるラックシャフトは、長尺な円柱状の素材にブローチ盤やホブ盤によってラック歯を歯切り加工して形成される。このようなラックシャフトは、歯切り加工や熱処理によって反り（歪）が発生してしまう場合がある。ラックシャフトに反りが発生すると、回転運動するピニオンシャフトのピニオン歯とラック歯との噛み合いが適切になされず、またラックシャフトの円滑な直線運動にも支障が生じるおそれがあるので、歪矯正加工が施される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の歪取装置は、ラックシャフトの歪量を測定した結果に基づいてラックシャフトの一部を押圧し、ラックシャフトを塑性変形させることによって歪を矯正するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなラックシャフトが車両の転舵輪を転舵するステアリング装置のラックアンドピニオン機構に用いられた場合には、ステアリングホイールが最大舵角まで操舵されたときにラックシャフトの長手方向におけるラック歯列の端部の歯に大きな負荷がかかることがある。そして、この端部の歯に歪矯正による応力が残留していると、耐久性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、ラックシャフトの長手方向におけるラック歯列が設けられた領域の両端部を含む端部領域を歪矯正する必要がなく、耐久性に優れたラックシャフト、このラックシャフトを用いたステアリング装置、及びラックシャフト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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、中実構造の軸状の軸部と、前記軸部の長手方向所定範囲における一部の周方向領域に設けられたラック歯列とを有し、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたラックシャフトであって、前記軸部の長手方向に直交する断面における前記軸部の断面積は、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の両端部を含む端部領域では一定であり、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の中央部を含む前記端部領域の間の中間領域では、前記端部領域における断面積よりも小さい、ラックシャフトを提供する。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するために、ピニオン歯を外周面に有し、車両のステアリングホイールの操作に伴って回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの前記ピニオン歯に噛み合うラック歯列を有し、前記ピニオンシャフトの回転による軸方向移動によって前記車両の転舵輪を転舵させるラックシャフトと、前記ピニオンシャフトの前記ピニオン歯を収容する収容空間を有し、前記ラックシャフトに対して直交する方向に延在する筒部を有するハウジングとを備えたラックアンドピニオン式のステアリング装置において、前記ラックシャフトが、請求項１乃至４の何れか１項に記載されたラックシャフトである、ステアリング装置を提供する。
【０００９】
またさらに、本発明は、上記目的を達成するために、中実構造の軸状の軸部と、前記軸部の長手方向所定範囲における一部の周方向領域に設けられたラック歯列とを有し、焼入れ処理及び焼戻し処理が施されたラックシャフトの製造方法であって、前記ラック歯列を形成するラック歯列形成工程と、前記軸部の長手方向に直交する断面における前記軸部の断面積が、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の両端部を含む端部領域では一定であり、前記ラック歯列が設けられた領域の前記長手方向の中央部を含む前記端部領域の間の中間領域では前記端部領域における断面積よりも小さくなるように前記軸部を形成する軸部形成工程と、前記ラック歯列形成工程及び前記軸部形成工程の後に前記焼入れ処理及び焼戻し処理を施す熱処理工程と、を有するラックシャフトの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ラックシャフトの長手方向におけるラック歯列が設けられた領域の両端部を含む端部領域を歪矯正する必要がなく、耐久性に優れたラックシャフト、このラックシャフトを用いたステアリング装置、及びラックシャフトの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】ラックハウジングの一部を破断してその周辺部と共に示す構成図である。
【図３】ピニオンシャフトとラックシャフトとの噛み合い部の周辺の構成を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】ラックシャフト及びラックシャフトと摺接するサポートヨークの構成例を示す斜視図である。
【図５】ラックシャフトの構成を示し、（ａ）は中心軸線に沿った方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線端面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線端面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線端面図である。
【図６】ラックシャフトの製造工程のうち矯正工程を示し、（ａ）は矯正前のラックシャフトを示し、（ｂ）は矯正された後のラックシャフトを示す。
【図７】第２の実施の形態に係るラックシャフトの構成を示し、（ａ）は中心軸線に沿った方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線端面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線端面図であり、（ｄ）は（ａ）のＦ−Ｆ線端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
（ステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステアリング装置を模式的に示す全体構成図である。このステアリング装置１は、車両に搭載され、運転者の操舵操作に応じて転舵輪である前輪を転舵させる。図１では、図面左側が車両の右側にあたり、図面右側が車両の左側にあたる。なお、図１における符号中の文字「Ｒ」は車両の右側を示し、文字「Ｌ」は車両の左側を示している。
【００１３】
ステアリング装置１は、運転者が回転操作するステアリングホイール１０１と、ステアリングホイール１０１が一端部に固定されたコラムシャフト１０２と、コラムシャフト１０２に第１の自在継手１１１を介して連結されたインターミディエイトシャフト（中間シャフト）１０３と、インターミディエイトシャフト１０３に第２の自在継手１１２を介して連結されたピニオンシャフト２と、ピニオンシャフト２に噛み合うラックシャフト３とを備えている。コラムシャフト１０２、インターミディエイトシャフト１０３、及びピニオンシャフト２は、ステアリングホイール１０１に接続されるステアリングシャフト１００を構成する。
【００１４】
ステアリング装置１はさらに、ステアリングシャフト１００における操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ１２１と、操舵トルクセンサ１２１によって検出した操舵トルク及び車速に応じてモータ電流を出力する制御装置１２２と、制御装置１２２から出力されるモータ電流によってトルクを発生する電動モータ１２３と、電動モータ１２３の回転軸１２３ａの回転を減速する減速機構１３とを備えている。電動モータ１２３及び減速機構１３は、運転者によるステアリングホイール１０１の操作を補助する操舵補助力を発生させる操舵補助装置１０を構成する。
【００１５】
減速機構１３は、電動モータ１２３の回転軸１２３ａに固定されたウォーム１３１と、ウォーム１３１に噛み合うウォームホイール１３２とからなる。ウォームホイール１３２は、コラムシャフト１０２と共に回転し、ステアリングシャフト１００に操舵補助力を付与する。
【００１６】
ラックシャフト３の両端部には、ボールジョイント１４Ｌ，１４Ｒを介して左右のタイロッド１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ連結されている。左右のタイロッド１５Ｌ，１５Ｒは、左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒにそれぞれ連結されている。
【００１７】
ピニオンシャフト２は、コラムシャフト１０２及びインターミディエイトシャフト１０３を介してステアリングホイール１０１の操作に伴って回転し、その一端部における外周面には、斜歯からなるピニオン歯２１が形成されている。ラックシャフト３の前面には、ピニオンシャフト２のピニオン歯２１に噛み合うラック歯列３１が形成されている。ラックシャフト３は、ピニオンシャフト２の回転による軸方向移動によって、車両の転舵輪における左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒをそれぞれ転舵させる。
【００１８】
図２は、ラックシャフト３を軸方向移動可能に収容する筒状のラックハウジング４の一部を破断してその周辺部と共に示す構成図である。
【００１９】
ラックハウジング４の左右両端部と左右のタイロッド１５Ｌ，１５Ｒとの間には、伸縮可能な蛇腹構造を有するベローズ１７Ｌ，１７Ｒがそれぞれ設けられ、ラックハウジング４内への異物の侵入を防止している。
【００２０】
ラックハウジング４は、ラックシャフト３を軸方向移動可能に収容する円筒部４１と、ピニオンシャフト２に沿って円筒部４１に対して傾斜した方向に延びる筒状突起部４２と、筒状突起部４２の先端を覆うカバー部材４３とを有している。円筒部４１の内部には、その車幅方向の両端部に、第１のラックブッシュ１６Ａ及び第２のラックブッシュ１６Ｂがそれぞれ配置されている。第１のラックブッシュ１６Ａ及び第２のラックブッシュ１６Ｂは、ラックシャフト３をその中心軸線Ｏと平行な方向に移動可能に支持している。
【００２１】
図３は、ピニオンシャフト２とラックシャフト３との噛み合い部の周辺の構成例を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
ピニオンシャフト２は、ラックハウジング４の筒状突起部４２の内部に配置された針状ころ軸受４４１及び玉軸受４４２によってピニオン歯２１を挟む２箇所が支持されている。筒状突起部４２の開口は、ピニオンシャフト２を挿通させる挿通孔４４３ａが形成された蓋部材４４３によって塞がれている。蓋部材４４３から突出したピニオンシャフト２は、合成樹脂からなるカバー部材４３を挿通している。
【００２３】
筒状突起部４２及びカバー部材４３の内部は、ピニオンシャフト２のピニオン歯２１を収容する収容空間４２０として形成されている。ラックハウジング４は、筒状突起部４２の外周に、ラックシャフト３の中心軸線Ｏ（図２に示す）に対して直交する方向に延在する筒部４４を有している。この筒部４４の内部には、ラックシャフト３をピニオンシャフト２に弾性的に押し付け、ラックシャフト３のラック歯列３１とピニオンシャフト２のピニオン歯２１との噛み合いを良好に維持するためのラックガイド機構５が収容されている。
【００２４】
ラックガイド機構５は、筒部４４内でラックシャフト３の中心軸線Ｏに直交する方向へ移動可能に収容された移動部材としてのサポートヨーク５１と、筒部４４の開口を閉塞するヨークプラグ５２と、サポートヨーク５１とヨークプラグ５２との間に配置されてサポートヨーク５１をラックシャフト３側に付勢する付勢部材としてのコイルばね５３とを有している。
【００２５】
サポートヨーク５１は、金属からなる略円筒状の本体部５１１と、本体部５１１のラックシャフト３側の端面に設けられたシート状の樹脂からなる摺接部５１２とを有している。本体部５１１のラックシャフト３側の端面には、円弧状に窪んだ円弧溝５１１ａが形成され、この円弧溝５１１ａに断面円弧状に形成された摺接部５１２が配置されている。
【００２６】
摺接部５１２には、ラックシャフト３とは反対側に突出したボス部５１２ａが形成されており、このボス部５１２ａが本体部５１１における円弧溝５１１ａの中心部に形成された嵌合穴５１３に嵌合されている。摺接部５１２は、そのラックシャフト３側を指向する円弧面がラックシャフト３のラック歯列３１と反対側の外周面である背面３ｃと摺接する摺接面５１２ｂとして形成されている。また、サポートヨーク５１の摺接部５１２の中央部には、ボス部５１２ａに対応して窪んだ凹部５１２ｃが形成されている。
【００２７】
サポートヨーク５１の本体部５１１には、コイルばね５３を収容する凹状の収容穴５１０が形成されている。コイルばね５３は、ヨークプラグ５２と収容穴５１０の底面５１０ａとの間に配置されている。
【００２８】
サポートヨーク５１における本体部５１１の外周面には一対の環状溝５１１ｂが形成され、それぞれＯリング５１４が配置されている。コイルばね５３の伸縮に伴ってサポートヨーク５１が進退移動すると、一対のＯリング５１４が筒部４４の内面に摺接する。
【００２９】
ラックシャフト３には、ラック歯列３１とは反対側の背面３ｃに、矩形状に切り欠かれた肉盗み部３２が形成されている。ラックシャフト３の背面３ｃのうち、肉盗み部３２が形成されていない円弧面が、サポートヨーク５１の凹部５１２ｃを除いた円弧状の摺接面５１２ｂに接触している。ラックシャフト３の軸部３０における肉盗み部３２は、少なくともその一部がサポートヨーク５１における摺接部５１２の凹部５１２ｃに対応する位置に形成されている。
【００３０】
図４は、ラックシャフト３のラック歯列３１の形状をサポートヨーク５１と共に示した部分斜視図である。
【００３１】
ラックシャフト３は、中実構造の軸状の軸部３０と、軸部３０の長手方向所定範囲に設けられた複数の歯山３１１からなるラック歯列３１とを有している。複数の歯山３１１は、軸部３０におけるピニオンシャフト２のピニオン歯２１（図３に示す）と対向する前面３０ａに突設されている。
【００３２】
ラックシャフト３は、軸部３０の長手方向における背面３ｃの一部がサポートヨーク５１の摺接部５１２における摺接面５１２ｂと接触している。
【００３３】
ラック歯列３１は、中実構造の円柱状の素材に対して例えばブローチ盤等によるブローチ加工によって成形することができる。また、ラックシャフト３には、ラック歯列３１の強度の向上を目的として、焼き入れ処理及び焼き戻し処理の熱処理が施されている。
【００３４】
複数の歯山３１１は、軸部３０の長手方向に沿って所定の間隔で配列し、その歯筋方向が軸部３０の長手方向と直交する方向に対して傾斜した斜歯として形成されている。軸部３０の長手方向は、ラックシャフト３が中心軸線Ｏと平行である。
【００３５】
歯山３１１におけるピニオンシャフト２（図３に示す）を指向する歯先は、平坦状の頂面３１１ａであり、この頂面３１１ａがラックシャフト３の歪を矯正する押圧部材（後述）に押圧される被押圧面として形成されている。
【００３６】
軸部３０のラック歯列３１とは反対側の背面３ｃには、肉盗み部３２が軸部３０の長手方向に沿って延びるように凹陥部として形成されている。軸部３０の長手方向において、肉盗み部３２は、ラック歯列３１が形成された範囲よりも狭い範囲に形成されている。より具体的には、肉盗み部３２は、軸部３０の長手方向において、ラック歯列３１の裏面にあたる背面３ｃの中央寄りの一部の領域に形成され、背面３ｃの両端部には、肉盗み部３２が形成されていない。また、肉盗み部３２は、背面３ｃに開口３２０を有している。なお、肉盗み部３２は、例えば円柱状の素材を形成する際の鍛造によって形成してもよく、あるいは切削加工で形成してもよい。
【００３７】
図５は、ラックシャフト３の構成を示し、（ａ）は中心軸線Ｏに沿った方向の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線端面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線端面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線端面図である。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、軸部３０の背面３ｃに形成された凹陥部は、中心軸線Ｏに直交するラックシャフト３の径方向に深さを有し、その底面は、第１傾斜面３２ａ及び第２傾斜面３２ｂと、第１傾斜面３２ａと第２傾斜面３２ｂとの間の平坦面３２ｃとによって形成されている。この凹陥部のうち、平坦面３２ｃが形成された範囲が、本発明における肉盗み部３２に相当し、この肉盗み部３２が形成されている領域が、後述する中間領域３ａに相当する。第１傾斜面３２ａ及び第２傾斜面３２ｂは、ラックシャフト３の径方向に対して傾斜し、軸部３０の長手方向における肉盗み部３２の両端部に連続して形成されている。第１傾斜面３２ａ及び第２傾斜面３２ｂは、肉盗み部３２、すなわち中間領域３ａと後述する端部領域３ｂ（第１端部領域３ｂ１、第２端部領域３ｂ２）とを接続する接続部であり、平坦面３２ｃから離間するほど深さが浅くなっている。軸部３０の長手方向における平坦面３２ｃの長さは、凹陥部の全体の長さの例えば９０％以上である。
【００３９】
以下の説明では、軸部３０のラック歯列３１が設けられた領域のうち、その背面３ｃ側に肉盗み部３２（平坦面３２ｃ）が形成されている軸部３０の長手方向における領域を中間領域３ａとし、ラック歯列３１が設けられた領域のうち中間領域３ａを除いた両端部における軸部３０の長手方向における領域を端部領域３ｂとする。さらに、端部領域３ｂのうち、中間領域３ａの図５（ａ）における左側の領域を第１端部領域３ｂ１、中間領域３ａの図５（ａ）における右側の領域を第２端部領域３ｂ２とする。ただし、本実施の形態では、製作上の必要性から、中間領域３ａと後述する端部領域３ｂ（第１端部領域３ｂ１、第２端部領域３ｂ２）との間に、肉盗み部３２（平坦面３２ｃ）と端部領域３ｂにおける背面３ｃとを滑らかに接続する接続部が、第１傾斜面３２ａ及び第２傾斜面３２ｂとして形成されている。
【００４０】
ステアリングホイール１０１（図１に示す）の操作に応じてピニオンシャフト２が回転すると、この回転に伴ってピニオン歯２１とラックシャフト３のラック歯列３１の歯山３１１とが噛み合ってラックシャフト３が中心軸線Ｏに沿った方向に進退移動する。ステアリングホイール１０１が最大舵角まで操舵されると、さらなるピニオンシャフト２の回転が規制される。
【００４１】
図５（ｂ）に示すように、ラックシャフト３は、ラック歯列３１及び肉盗み部３２が形成された部位を除いた軸部３０の外周面が、円柱状の素材の中心軸線Ｏを中心とする円弧状である。
【００４２】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、中間領域３ａには肉盗み部３２が形成されているため、中間領域３ａにおける軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積Ｓ１は、端部領域３ｂにおける軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積Ｓ２よりも小さい。また、第１及び第２端部領域３ｂ１，３ｂ２においては、それぞれ軸部３０の断面形状が同一である。中間領域３ａ、端部領域３ｂとも、軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積が、各領域内では長手方向の全体に亘って一定である。
【００４３】
このように、軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積は、ラック歯列３１が設けられた領域の長手方向の両端部を含む端部領域３ｂでは一定であり、ラック歯列３１が設けられた領域の長手方向の中央部を含む端部領域３ｂの間の中間領域３ａでは、端部領域３ｂにおける断面積よりも小さい値で一定である。なお、図５（ｄ）に示すように、ラックシャフト３の軸部３０は、中間領域３ａ及び端部領域３ｂを除いた領域では、断面が円形の円柱状である。
【００４４】
ここで、端部領域３ｂは、ステアリングホイール１０１（図１に示す）が最大舵角付近まで操舵されたときのピニオンシャフト２の位置に対応するように形成されている。一般に、ラックシャフト３がピニオンシャフト２から受ける負荷は、ステアリングホイール１０１を最大舵角まで操舵したときのピニオンシャフト２が位置するラック歯列３１の領域において大きくなる。本実施の形態では、ピニオンシャフト２から受ける負荷が比較的大きい端部領域３ｂでは肉盗み部３２を形成せず、上記負荷が比較的小さい中間領域３ａにおいて肉盗み部３２を形成している。
【００４５】
ここで、図５（ｂ）に示す断面において、中間領域３ａにおける軸部３０の断面積に対する肉盗み部３２の空間面積が占める割合や、中間領域３ａと端部領域３ｂとを合わせた軸部３０の長手方向における長さに対する中間領域３ａの長さの割合は、後述する熱処理の諸条件を勘案して適宜、設定される。
【００４６】
（ラックシャフトの製造方法）
次に、図１乃至図５において説明した構成を有するステアリング装置１のラックシャフト３の製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。図６は、矯正工程を示す説明図であり、（ａ）は矯正前のラックシャフト３を示し、（ｂ）は矯正された後のラックシャフト３を示す。ラックシャフト３の製造方法は、ラック歯列形成工程と、肉盗み部形成工程と、熱処理工程と、矯正工程とからなる。これらの各工程について、それぞれ以下に詳細に説明する。
【００４７】
（ラック歯列形成工程）
ラック歯列形成工程では、中実構造の鋼材からなる断面円形の円柱状の素材の側面に対してラック歯列３１を例えばブローチ加工によって形成する。これにより、軸状の軸部３０と、ラック歯列３１とを有する略円柱状の部材が形成される。
【００４８】
（肉盗み部形成工程）
肉盗み部形成工程では、ラック歯列形成工程により得られた部材のラック歯列３１とは反対側の背面３ｃにおける軸部３０の長手方向の一部に切削加工を施し、肉盗み部３２を形成する。つまり、軸部３０の長手方向に直交する断面における断面積が、ラック歯列３１が設けられた領域の長手方向の両端部を含む端部領域３ｂでは一定であり、ラック歯列３１が設けられた領域の長手方向の中央部を含む端部領域３ｂの間の中間領域３ａでは端部領域３ｂにおける断面積よりも小さくなるように、切削加工を行う。なお、肉盗み部３２の形成は、鍛造によって行ってもよい。また、ラック歯列形成工程と肉盗み部形成工程の前後関係はこれに限定されるものではなく、例えば肉盗み部形成工程の後に、ラック歯列形成工程を行ってもよい。
【００４９】
（熱処理工程）
熱処理工程では、肉盗み部形成工程が施された軸部３０、及び複数の歯山３１１からなるラック歯列３１を有するラックシャフト３に対し、熱処理として焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施す。焼き入れ処理は、ラックシャフト３を図略の焼き入れ装置内に配置し、例えば加熱コイルによってラックシャフト３を加熱した後、冷却水等による冷却手段によってラックシャフト３を急冷することにより行う。焼き戻し処理は、焼き入れ処理で加熱した加熱温度よりも低い温度で再加熱する。これにより、所定の硬度及び靱性を有するラックシャフト３が形成される。
【００５０】
この熱処理工程では、図６（ａ）に示すように、ラック歯列３１側が凸となる反りが発生する。このような現象は、ラックシャフトの背面３ｃに肉盗み部３２が形成されていることに起因し、さらに、ラックシャフト３のラック歯列３１側と背面３ｃ側とで、焼き入れ処理及び／又は焼き戻し処理の処理温度を異ならせることにより促進される。ラック歯列３１側が凸となるように熱処理工程を行うことで、後述する矯正工程における押圧部材６の押し付け方向を一方向に規定することが可能となる。
【００５１】
ここで、前述したように、中間領域３ａにおける軸部３０の断面積Ｓ１（図５（ｂ）に示す）は、端部領域３ｂにおける断面積Ｓ２（図５（ｃ）に示す）よりも小さい。つまり、ラックシャフト３は、中間領域３ａにおける断面係数が、端部領域３ｂにおける断面係数より小さい。ここで、断面係数とは、物体の曲げ抵抗強度を表す量であり、断面係数が大きいほど物体の曲げ抵抗強度が高く、物体の剛性が高いことを意味している。この断面係数の違いにより、ラックシャフト３の軸部３０は、主として中間領域３ａにおいて弓形に湾曲する。
【００５２】
このように、本実施の形態では、ラックシャフト３の軸部３０における中間領域３ａ及び端部領域３ｂにおいて、その長手方向に直交する断面における断面形状に差異を設けることにより、熱処理工程の熱処理時における反りを主に中間領域３ａで生じさせるようにし、端部領域３ｂにおける反りを抑制している。なお、図６（ａ）では、説明の明確化のため、ラックシャフト３の中間領域３ａにおける反りを誇張している。
【００５３】
（矯正工程）
矯正工程では、熱処理工程において、ラックシャフト３に生じた反りを矯正する。より詳細には、図６（ａ）に示すように、図略の矯正装置に装備されたピストン状の押圧部材６がラックシャフト３の中間領域３ａの中央付近に対向するようにラックシャフト３を一対の支持台９によって支持し、押圧部材６を矢印方向に移動させる。この矯正工程においては、押圧部材６の押圧面６ａがラック歯列３１における歯山３１１の頂面３１１ａのうち中間領域３ａにおける少なくとも１つの歯山３１１の頂面３１１ａに当接し、軸部３０の背面３ｃ側に押圧することによって軸部３０の反りを矯正する。図６（ｂ）に示す状態では、押圧部材６の押圧面６ａが３つの歯山３１１の頂面３１１ａに当接する。そして、押圧部材６の押圧力によってラックシャフト３が塑性変形し、図６（ｂ）に示すように、ラックシャフト３の反りが矯正される。これにより、ラックシャフト３の製造工程が完了する。
【００５４】
また、この矯正工程では、端部領域３ｂにおける歯山３１１を押圧しない。すなわち、押圧部材６により押圧されるのは、中間領域３ａにおける歯山３１１のみである。これにより、端部領域３ｂにおける歯山３１１には歪矯正による応力が残留することがなく、端部領域３ｂにおける歯山３１１の耐久性が確保されている。
【００５５】
（第１の実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
【００５６】
（１）ラックシャフト３は、その軸部３０の長手方向に直交する断面における中間領域３ａの断面積Ｓ１が端部領域３ｂにおける断面積Ｓ２より小さくなるように構成されているので、熱処理工程において発生する端部領域３ｂの反り（歪）が低減される。これにより、ラックシャフト３の製造時の矯正工程において、端部領域３ｂにおける歪矯正を行う必要がないため、ラックシャフト３の耐久性の向上を図ることができる。
【００５７】
（２）ラックシャフト３には、中間領域３ａにおけるラック歯列３１とは反対側の背面３ｃに肉盗み部３２が形成されているので、肉盗み部形成工程における加工が容易である。また、肉盗み部３２が背面３ｃに形成されていることにより、熱処理工程において軸部３０にラック歯列３１側が凸となる反りが発生するので、矯正工程におけるラックシャフト３の矯正が容易となる。また、肉盗み部３２は、その一部がサポートヨーク５１における摺接部５１２の凹部５１２ｃに対応する位置に形成されているので、肉盗み部３２を設けることによる軸部３０と摺接部５１２との接触面積の減少を抑制することができる。
【００５８】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係るラックシャフト３の構成について図７を参照して説明する。
【００５９】
図７は、第２の実施の形態に係るラックシャフト３の構成を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線端面図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線端面図であり、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線端面図である。なお、図７において、第１の実施の形態について説明したものと共通する構成要素については、同一の又は対応する符号及び名称を付してその説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態に係るラックシャフト３は、肉盗み部の位置及び形状が第１の実施の形態に係るラックシャフト３と異なる。すなわち、第１の実施の形態に係るラックシャフト３には、単一の肉盗み部３２を含む凹陥部がサポートヨーク５１の摺接部５１２（図３に示す）と摺接する部位に対応する位置に形成されていたが、本実施の形態に係るラックシャフト３は、サポートヨーク５１の摺接部５１２と摺接しない位置に複数の肉盗み部（第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２）が凹陥部として形成されている。
【００６１】
第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２は、ラックシャフト３の前面３０ａと背面３ｃとの間の周方向領域である側面に形成され、ラックシャフト３におけるラック歯列３１の歯山３１１の歯筋方向の中央部としての中間点Ｍと軸部３０の中心軸線Ｏとを含む仮想平面Ｐを挟んで対称な位置に、軸部３０の長手方向に沿って延びるように形成されている。軸部３０の長手方向において、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２は、ラック歯列３１が形成された範囲よりも狭い範囲に形成されている。より具体的には、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２は、軸部３０の長手方向において、ラック歯列３１が設けられた範囲の中央寄りの一部の領域に形成され、ラック歯列３１が設けられた領域の両端部には、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２が形成されていない。
【００６２】
軸部３０の長手方向に直交する断面における軸部３０の断面積は、ラック歯列３１が設けられた領域の両端部を含む端部領域３ｂ（第１端部領域３ｂ１及び第２端部領域３ｂ２）では一定であり、ラック歯列３１が設けられた領域の軸部３０の長手方向の中央部を含む端部領域３ｂの間の中間領域３ａでは、端部領域３ｂにおける断面積よりも小さい値で一定である。この断面積の差は、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２の有無によるものである。
【００６３】
本実施の形態に係るラックシャフト３も、第１の実施の形態について説明したものと同様の各製造工程（ラック歯列形成工程、肉盗み部形成工程、熱処理工程、及び矯正工程）を経て製造される。すなわち、肉盗み部形成工程では第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２が例えば切削によって形成され、熱処理工程ではラック歯列３１側が凸となる反りが発生し、この反りが矯正工程において中間領域３ａの歯山３１１が軸部３０側に押圧されることによって矯正される。矯正工程では、端部領域３ｂにおける歯山３１１が押圧されず、端部領域３ｂにおける歯山３１１には歪矯正による応力が残留することがない。このため、端部領域３ｂにおける歯山３１１の耐久性が確保されている。
【００６４】
以上説明した第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を得ることができる。また、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２がサポートヨーク５１の摺接部５１２と摺接しない位置に形成されているので、ラックシャフト３の軸部３０と摺接部５１２との接触面積が第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２によって減少してしまうことがない。またさらに、第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２は、仮想平面Ｐを挟んで対称な位置に形成されているので、熱処理工程において軸部３０に仮想平面Ｐに対して直交する方向の反りが発生することが抑制される。
【００６５】
（付記）
以上、本発明を上記第１及び第２の実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００６６】
例えば、第１の実施の形態では、中間領域３と端部領域３ｂとの間に接続部が形成されていたが、これに限定されるものではなく、例えば接続部を有していなくてもよい。つまり、中間領域３ａと端部領域３ｂとが接続部を介さず連続した領域として形成されていてもよい。この場合には、軸部３０の背面３ｃに形成された凹陥部における第１傾斜面３２ａ及び第２傾斜面３２ｂに相当する部位が平坦面３２ｃに対して垂直な面として形成される。
【００６７】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、矯正工程において端部領域３ｂにおける歯山３１１を押圧しない場合について説明したが、中間領域３ａにおける歯山３１１を押圧する力よりも小さな力で、端部領域３ｂにおける歯山３１１を押圧してもよい。この場合でも、軸部３０の端部領域３ｂは、中間領域３ａよりも断面係数が大きいので、熱処理工程における反りが抑制され、比較的小さな力で端部領域３ｂの矯正を行うことができ、残留応力が抑制されて耐久性を確保することが可能である。
【００６８】
また、ラックシャフト３の軸部３０に、第１の実施の形態について説明した肉盗み部３２と、第２の実施の形態について説明した第１の肉盗み部３３１及び第２の肉盗み部３３２とを共に形成してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…ステアリング装置、２…ピニオンシャフト、２１…ピニオン歯、２２…セレーション、３…ラックシャフト、３ａ…中間領域、３ｂ…端部領域、３ｂ１…第１端部領域、３ｂ２…第２端部領域、３ｃ…背面、４…ラックハウジング、５…ラックガイド機構、６…押圧部材、６ａ…押圧面、９…支持台、１０…操舵補助装置、１３…減速機構、１４Ｌ，１４Ｒ     …ボールジョイント、１５Ｌ，１５Ｒ …タイロッド、１６Ａ…第１のラックブッシュ、１６Ｂ…第２のラックブッシュ、１６Ｌ，１６Ｒ…前輪、１７Ｌ，１７Ｒ…ベローズ、３０…軸部、３１…ラック歯列、３２…肉盗み部、３３１…第１の肉盗み部、３３２…第２の肉盗み部、４１…円筒部、４２…筒状突起部、４３…カバー部材、４４…筒部、５１…サポートヨーク（移動部材）、５２…ヨークプラグ、５３…コイルばね（付勢部材）、１００…ステアリングシャフト、１０１…ステアリングホイール、１０２…コラムシャフト、１０３…インターミディエイトシャフト、１１１…第１の自在継手、１１２…第２の自在継手、１２１…操舵トルクセンサ、１２２…制御装置、１２３…電動モータ、１２３ａ…回転軸、１３１…ウォーム、１３２…ウォームホイール、３１１…歯山、３１１ａ…頂面、３２０…開口、３５１…軸受、４２０…収容空間、４４１…針状ころ軸受、４４２…玉軸受、４４３…蓋部材、４４３ａ…挿通孔、５１０…収容穴、５１０ａ…底面、５１１…本体部、５１１ａ…円弧溝、５１１ｂ…環状溝、５１２…摺接部、５１２ａ…ボス部、５１２ｂ…摺接面、５１２ｃ…凹部、５１３…嵌合穴
【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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