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1. (WO2018193919) ラックシャフト及びラックシャフトの製造方法
Document

明 細 書

発明の名称 ラックシャフト及びラックシャフトの製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

発明の概要

0005   0006   0007   0008   0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3A   3B   3C   4A   4B   4C   5   6A   6B   7   8A   8B   9  

明 細 書

発明の名称 : ラックシャフト及びラックシャフトの製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、ラックシャフト及びラックシャフトの製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 電動パワーステアリング装置として、ドライバによる操舵トルクと電動モータによる操舵補助トルクとがそれぞれ独立してラックシャフトに入力されるデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置が知られている。デュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置において、ラックシャフトを中空又は円筒状の部材から形成して軽量化することが提案されている(JP2004-523365A、JP2014-124767A)。
[0003]
 JP2004-523365Aに開示されるラックシャフトの製造では、まず、円筒形のシャフトの一部を鍛造金型内に配置し、鍛造加工によりシャフトに第1ラック歯を形成する。その後、鍛造金型からシャフトを取り出し、鍛造金型内にシャフトの別の部分を配置し、鍛造加工によりシャフトに第2ラック歯を形成する。
[0004]
 JP2014-124767Aに開示されるラックシャフトの製造では、まず、鍛造加工により中空の第1バーに第1ラック歯を形成する。次に、この第1シャフトに摩擦圧接により中空の第2シャフトを接合し、切削加工により第2シャフトに第2ラック歯を形成する。

発明の概要

[0005]
 JP2004-523365Aに開示されるラックシャフトの製造では、第1及び第2ラック歯の両方が鍛造加工により形成される。鍛造加工では、シャフトに加えられる圧力の大きさに応じてシャフトが塑性変形する。そのため、ラック歯を形成するためには大きい圧力をシャフトに加える必要があり、圧力をシャフトに加える際にシャフトが金型に対して軸周りに回転することがある。第2ラック歯の形成時にシャフトが金型に対して軸周りに回転すると、第1ラック歯に対する第2ラック歯の位相角がずれ、第1ラック歯と第2ラック歯の位相角精度が低下する。
[0006]
 JP2014-124767Aに開示されるラックシャフトの製造では、第2ラック歯は、外面及び内面が円形の第2シャフトに切削加工により形成される。そのため、第2ラック歯の歯底と第2シャフトの内面との間の厚みは、第2ラック歯の歯幅方向における端部から中央部に向うにつれ減少し、中央部における強度が最も低い。中央部における強度を高めるために第2シャフトを厚くすると、中央部以外の部分が必要以上に厚くなり、ラックシャフトの重量が増加する。
[0007]
 本発明は、第1ラック歯と第2ラック歯の位相角精度を向上させつつラックシャフトを軽量化することを目的とする。
[0008]
 本発明は、第1及び第2ピニオンギアの回転運動を直線運動に変換するラックシャフトに係る。本発明のある態様によれば、ラックシャフトは、中空のシャフト本体と、シャフト本体に設けられ、第1及び第2ピニオンギアにそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯と、を備え、シャフト本体は、径方向に潰すことによって形成され外面に平坦部を含む潰し部を有し、第1及び第2ラック歯の少なくとも一方は、潰し部に切削加工により形成される。
[0009]
 また、本発明は、第1及び第2ピニオンギアにそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯を備えるラックシャフトの製造方法に係る。本発明のある態様によれば、ラックシャフトの製造方法は、中空のシャフト本体に第1ラック歯を形成する第1ラック歯形成工程と、シャフト本体に第2ラック歯を形成する第2ラック歯形成工程と、を備え、第2ラック歯形成工程は、シャフト本体を径方向に押し潰すことによって、外面に平坦部を含む潰し部を形成することと、第1ラック歯を形成した後に、潰し部に切削加工により第2ラック歯を形成することと、を含む。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 図1は、本発明の第1実施形態に係るラックシャフトを備える電動パワーステアリング装置の構成図である。
[図2] 図2は、本発明の第1実施形態に係るラックシャフトの断面図である。
[図3A] 図3Aは、図2に示すIIIA-IIIA線に沿う断面図である。
[図3B] 図3Bは、図4Aに示すIIIB-IIIB線に沿う断面図である。
[図3C] 図3Cは、図2に示すIIIC-IIIC線に沿う断面図である。
[図4A] 図4Aは、図2に示すラックシャフトを製造する方法を説明するための図であり、シャフト本体に第1潰し部を形成する工程を示す。
[図4B] 図4Bは、図2に示すラックシャフトを製造する方法を説明するための図であり、シャフト本体に第2潰し部を形成する工程を示す。
[図4C] 図4Cは、図2に示すラックシャフトを製造する方法を説明するための図であり、第1潰し部に第1ラック歯を形成する工程を示す。
[図5] 図5は、本発明の第2実施形態に係るラックシャフトの断面図であり、図2に対応して示す。
[図6A] 図6Aは、図5に示すラックシャフトを製造する方法を説明するための図であり、シャフト本体に第1ラック歯を形成する工程を示す。
[図6B] 図6Bは、図5に示すラックシャフトを製造する方法を説明するための図であり、シャフト本体に潰し部を形成する工程を示す。
[図7] 図7は、本発明の第3実施形態に係るラックシャフトの断面図であり、図2に対応して示す。
[図8A] 図8Aは、潰し部の変形例を示す断面図であり、図3Cに対応して示す。
[図8B] 図8Bは、潰し部の別の変形例を示す断面図であり、図3Cに対応して示す。
[図9] 図9は、比較例に係るラックシャフトの断面図であり、図3Cに対応して示す。

発明を実施するための形態

[0011]
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
[0012]
 <第1実施形態>
 図1は、本発明の第1実施形態に係るラックシャフト50を備える電動パワーステアリング装置100の構成図である。電動パワーステアリング装置100は、運転者による操舵力と電動モータ21によるアシスト駆動力とがそれぞれ独立してラックシャフト50に入力されるデュアルピニオン式の電動パワーステアリング装置である。
[0013]
 電動パワーステアリング装置100は、運転者によって操舵力が入力されるステアリングホイール1の回転に応じて車両の車輪2を転舵させる転舵機構10と、運転者の操舵力をアシストするアシスト機構20と、操舵力のアシスト量を制御する制御装置30と、を備える。
[0014]
 転舵機構10は、ステアリングホイール1に連結されステアリングホイール1の回転に応じて回転するステアリングシャフト11と、ステアリングシャフト11の回転に応じて車両の車輪2を転舵させるラックシャフト50と、を有する。ラックシャフト50は、タイロッド3を介して車輪2に連結される。
[0015]
 ステアリングシャフト11は、ステアリングホイール1に連結された入力シャフト13と、入力シャフト13にトーションバー14を介して連結された出力シャフト15と、を有する。出力シャフト15には、ラックシャフト50と噛み合う第1ピニオンギア16が設けられる。
[0016]
 アシスト機構20は、アシスト力の動力源である電動モータ21と、電動モータ21の出力シャフトに連結されたウォームシャフト22と、ウォームシャフト22と噛み合うウォームホイール23と、ウォームホイール23に連結されるピニオンシャフト24と、を有する。ピニオンシャフト24にはラックシャフト50と噛み合う第2ピニオンギア25が設けられる。
[0017]
 制御装置30は、入力シャフト13と出力シャフト15との相対回転に基づいてトーションバー14に付与される操舵トルクを検出するトルクセンサ31と、ピニオンシャフト24の回転角度を検出する回転角度センサ32と、ステアリングホイール1の回転角度(操舵角度)を検出する操舵角度センサ34と、レゾルバによって構成され電動モータ21の回転角度を検出するモータ回転角度センサ35と、電動モータ21の作動を制御するコントローラ33と、を有する。
[0018]
 コントローラ33は、トルクセンサ31によって検出される操舵トルクと、モータ回転角度センサ35によって検出される電動モータ21の回転角度と、に基づいて電動モータ21の駆動を制御する。なお、コントローラ33は、操舵トルク及び電動モータ21の回転角度に加えて、操舵角度センサ34によって検出される操舵角度を考慮して、電動モータ21の駆動を制御してもよい。さらに、コントローラ33は、回転角度センサ32によって検出されるピニオンシャフト24の回転角度を考慮して電動モータ21の駆動を制御してもよい。
[0019]
 回転角度センサ32によって検出されるピニオンシャフト24の回転角度を用いれば、車輪2の転舵角を正確に把握することができる。回転角度センサ32の検出結果は、車両の横滑り等を抑制するVDC(Vehicle Dynamics Control)等の制御においても用いられる。
[0020]
 ラックシャフト50は、シャフト本体51と、シャフト本体51の外周に設けられる第1及び第2ラック歯52,53と、を備える。第1ラック歯52は、出力シャフト15の第1ピニオンギア16に噛み合い、第2ラック歯53は、ピニオンシャフト24の第2ピニオンギア25に噛み合う。シャフト本体51は、タイロッド3を介して車輪2に連結される。
[0021]
 ステアリングホイール1の回転力は、入力シャフト13、トーションバー14を介して出力シャフト15に伝達される。出力シャフト15の回転力は、第1ピニオンギア16を介してラックシャフト50の軸方向(車両の左右方向)の力に変換されてラックシャフト50に伝達される。このため、ステアリングホイール1が操舵されると、ラックシャフト50が軸方向に移動し、車両の車輪2がラックシャフト50の移動に応じて転蛇される。
[0022]
 電動モータ21の回転力は、ウォームシャフト22、ウォームホイール23を介してピニオンシャフト24に伝達される。ピニオンシャフト24の回転力は、ラックシャフト50の軸方向(車両の左右方向)の力に変換されてラックシャフト50に伝達される。このため、電動モータ21が回転駆動されると、ラックシャフト50に操舵補助推力が付与され、ステアリングホイール1の操舵が補助される。
[0023]
 ラックシャフト50は、金属材料(例えば炭素鋼)から形成される。図2に示すように、ラックシャフト50のシャフト本体51は、中空に形成される。シャフト本体51は、接合部を含まない1つの中空の部材として形成されていてもよいし、複数の中空の部材を接合することによって形成されていてもよい。ラックシャフト50が接合部を含まない1つの中空の部材として形成されている場合には、ラックシャフト50の同軸度を確保しやすい。
[0024]
 接合部を含まない中空部材としては、例えば、シームレス管や電縫管を使用することができる。シームレス管や電縫管は、接合部を含まないので、接合作業を省略することができる。さらに、シームレス管や電縫管にスウェージング加工や引抜加工といった加工を施してもよい。
[0025]
 シャフト本体51は、外面に平坦部54a,55aを有する第1及び第2潰し部54,55と、第1及び第2潰し部54,55との間に設けられる中間部56と、を含む。図3Aに示すように、中間部56の外面及び内面は円形に形成される。図2に示すように、第1及び第2ラック歯52,53は、それぞれ、第1及び第2潰し部54,55に形成される。
[0026]
 第1潰し部54は、図4Aに示すように、全長が円筒状に形成されたシャフト本体51の素材の一部を径方向に潰すことによって形成される。具体的には、まず、シャフト本体51の素材の外面を加工機60の上金型61と下金型62とにより挟持する。次に、上金型61の案内孔61aに押し型63を挿入してシャフト本体51の素材の一部を径方向に押し潰す。これにより、第1潰し部54がシャフト本体51に形成される。シャフト本体51の一部が押し潰されて第1潰し部54が形成されるため、図3Bに示すように、第1潰し部54の外面には平坦部54aが形成される。
[0027]
 第1潰し部54を形成する際には、図4Aに示すように、シャフト本体51にマンドレル64が挿入される。マンドレル64の外面には平坦部64aが形成され、押し型63は、マンドレル64の平坦部64aに向ってシャフト本体51を押し潰す。したがって、図3Bに示すように、第1潰し部54の内面には平坦部54bが形成される。第1潰し部54の外面及び内面に平坦部54a,54bが形成されるので、第1潰し部54は一様の厚みを有する。
[0028]
 図4Bに示すように、第2潰し部55は、第1潰し部54と同様に、円筒状に形成されたシャフト本体51の素材の一部を径方向に潰すことによって形成される。そのため、第2潰し部55の外面及び内面には、第1潰し部54と同様に平坦部55a,55bが形成され、第2潰し部55は一様の厚みを有する。
[0029]
 図4Cに示すように、第1ラック歯52は、第1潰し部54に切削加工により形成される。具体的には、ブローチ盤70を用いて第1潰し部54の一部を切削して複数の溝を形成する。これにより、第1ラック歯52が形成される。
[0030]
 図3Cに示すように、第1潰し部54の平坦部54aの幅は、第1ラック歯52の歯幅L1に相当する。また、切削加工により第1潰し部54に形成される溝の深さは、第1ラック歯52の歯丈L2に相当する。切削加工により第1潰し部54に形成される溝の底面は、第1ラック歯52の歯底52aとなる。
[0031]
 なお、第1潰し部54の平坦部54aに切削加工を施して第1ラック歯52を形成した後に、第1ラック歯52の歯先にさらに切削加工を施してもよい。この場合には、切削加工後の平坦部54aの幅が第1ラック歯52の歯幅L1に相当する。
[0032]
 切削加工による第1ラック歯52の形成では、切削代のコントロールにより切削抵抗を減らすことができるので、塑性変形により第1ラック歯52を形成する場合と比較して、シャフト本体51に加えられる力を小さくすることができる。したがって、切削加工時にシャフト本体51がブローチ盤70に対して移動するのを防止することができ、第1ラック歯52を所望の位相角に形成することができる。
[0033]
 また、第1潰し部54の内面に平坦部54bが形成される。そのため、平坦部54bに沿って第1潰し部54を切削して第1ラック歯52を形成することにより、第1ラック歯52の歯底52aと第1潰し部54の内面との間の厚みL3は、第1ラック歯52の歯幅方向にほぼ一様となる。
[0034]
 ここで、比較例に係るラックシャフト450について、図9を参照して説明する。図9は、ラックシャフト450の断面図であり、図3Cに対応して示す。ラックシャフト450では、第1ラック歯452は、外面及び内面が円形のシャフト本体451の素材に切削加工により形成される。具体的には、まず、シャフト本体451の素材に切削加工により外面に平坦部454aを有する切削部454を形成する。その後、切削加工により切削部454に複数の溝を形成する。これにより、第1ラック歯452が形成される。そのため、切削部454の平坦部454aの幅は、第1ラック歯452の歯幅L21に相当する。また、切削部454に形成される溝の深さは、第1ラック歯452の歯丈L22に相当する。
[0035]
 シャフト本体451の内面が円形の状態でシャフト本体451が切削されるので、第1ラック歯452の歯底452aとシャフト本体451の内面との間の厚みは、第1ラック歯452の歯幅方向における両端部から中央部452bに向うにつれ減少する。つまり、中央部452bにおける厚みL23が最も小さい。
[0036]
 第1ラック歯452の強度は、歯底452aとシャフト本体451の内面との間の厚みに依存する。第1ラック歯452に所望の強度を持たせるためには、中央部452bにおける厚みL23に合わせてシャフト本体451の内径D2を定める必要がある。したがって、中央部452b以外の部分では、第1ラック歯452の歯底452aとシャフト本体451の内面との間の厚みは必要以上に厚くなる。
[0037]
 本実施形態に係るラックシャフト50では、図3C及び図4Cに示すように、第1潰し部54の内面に平坦部54bが形成された状態で、第1潰し部54が切削される。そのため、シャフト本体51の内径D1を第1潰し部54の平坦部54bの縁54cにおける厚みL3に合わせて定めることで、平坦部54bの両縁54c間の全体にわたって第1潰し部54の内面と第1ラック歯52の歯底52aとの間を必要以上に厚くすることなく第1ラック歯52の強度を高めることができる。したがって、シャフト本体51の素材の内径D1を大きくしてシャフト本体51を薄くすることができ、ラックシャフト50を軽量化することができる。
[0038]
 第2ラック歯53は、第1ラック歯52と同様に、ブローチ盤70(図4C参照)を用いた切削加工により第2潰し部55に形成される。切削加工による第2ラック歯53の形成では、切削代のコントロールにより切削抵抗を減らすことができるので、塑性変形により第2ラック歯53を形成する場合と比較して、シャフト本体51に加えられる力を小さくすることができる。したがって、切削加工時にシャフト本体51がブローチ盤70に対して軸周りに回転するのを防止することができる。これにより、第1ラック歯52を形成した後に第2ラック歯53を形成する際に、第1ラック歯52に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成することができる。
[0039]
 第2潰し部55は、第2潰し部55の内面に平坦部55bが形成された状態で切削される。そのため、第1ラック歯52と同様に、第2潰し部55の内面と第2ラック歯53の歯底53aとの間の厚みを必要以上に厚くすることなく第1ラック歯52の強度を高めることができる。したがって、シャフト本体51の素材の内径D1を大きくしてシャフト本体51を薄くすることができ、ラックシャフト50を軽量化することができる。
[0040]
 ラックシャフト50では、第1及び第2ラック歯52,53がそれぞれ第1及び第2潰し部54,55に切削加工により形成されるので、第1及び第2ラック歯52,53を共通のブローチ盤70を用いて成形することができる。したがって、ラックシャフト50の製造コストを削減することができる。
[0041]
 第1実施形態では、第1及び第2潰し部54,55をシャフト本体51に形成した後に、第1及び第2ラック歯52,53が形成される。この順に代えて、第1潰し部54を形成し第1ラック歯52を第1潰し部54に形成した後に、第2潰し部55を形成して第2ラック歯53を形成してもよい。
[0042]
 以上の第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
[0043]
 ラックシャフト50では、第1ラック歯52がシャフト本体51に形成された後に、第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成される。切削加工による第2ラック歯53の形成では、切削代のコントロールにより切削抵抗を減らすことができるので、塑性変形により第2ラック歯53を形成する場合と比較して、シャフト本体51に加えられる力を小さくすることができる。そのため、切削加工時にシャフト本体51が軸周りに回転するのを防止することができる。したがって、第1ラック歯52を形成した後に第2ラック歯53を形成することにより、第1ラック歯52に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成することができ、第1ラック歯52と第2ラック歯53の位相角精度を向上させることができる。
[0044]
 また、第2潰し部55は、シャフト本体51を径方向に潰すことによって形成される。そのため、第2潰し部55の内面がシャフト本体51の径方向内側に変形する。したがって、第2潰し部55に切削加工により形成される第2ラック歯53の強度を高めつつシャフト本体51を薄くすることができ、ラックシャフト50を軽量化することができる。
[0045]
 また、ラックシャフト50では、第2潰し部55が一様の厚みを有する。そのため、第2ラック歯53の歯幅方向における平坦部55bの両縁間の全体にわたって第2潰し部55の内面と第2ラック歯53の歯底53aとの間を必要以上に厚くすることなく第2ラック歯53の強度を高めることができる。したがって、ラックシャフト50を軽量化することができる。
[0046]
 また、ラックシャフト50では、第1及び第2ラック歯52,53の両方が第1及び第2潰し部54,55に切削加工により形成される。そのため、第1及び第2ラック歯52,53の両方を共通のブローチ盤70を用いて形成することができ、ラックシャフト50の製造コストを低減することができる。
[0047]
 <第2実施形態>
 次に、本発明の第2実施形態に係るラックシャフト250について、図5、図6A及び図6Bを参照して説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を主に説明し、図中、第1実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、ラックシャフト250を備える電動パワーステアリング装置は、図1に示す電動パワーステアリング装置100と略同じであるため、ここではその説明及び図示を省略する。
[0048]
 図5に示すように、ラックシャフト250は、中空のシャフト本体51と、シャフト本体251の外周に形成される第1及び第2ラック歯252,53と、を備える。
[0049]
 第1ラック歯252は、全長が円筒状に形成されたシャフト本体51の素材の一部に鍛造加工により形成される。具体的には、図6Aに示すように、まず、加工前のシャフト本体51の外面を鍛造加工機80の上金型81と下金型82とにより挟持するとともにシャフト本体51にマンドレル84を挿入する。次に、上金型81の案内孔81aに鍛造金型83を挿入してシャフト本体51を押し潰す。これにより、シャフト本体51の一部が塑性変形し、第1ラック歯252が形成される。
[0050]
 鍛造加工では、第1ラック歯252は、鍛造金型83の形状に応じて形成される。したがって、第1ラック歯252を、VGR(Variable Gear Ratio)といった複雑な形状に形成することができる。
[0051]
 第2ラック歯53は、第2潰し部55に切削加工により形成される。具体的には、第1ラック歯252を鍛造加工により形成した後に、シャフト本体51の外面を加工機60の上金型61と下金型62とにより挟持する。次に、上金型61の案内孔61aに押し型63を挿入してシャフト本体51を押し潰す。これにより、第2潰し部55が形成される。その後、第2潰し部55の一部を切削して複数の溝を形成する。これにより、第2ラック歯53が形成される(図5参照)。
[0052]
 以上の第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。
[0053]
 ラックシャフト250では、第1ラック歯252が鍛造加工により形成される。そのため、第1ラック歯252を、鍛造金型83の形状に応じて形成することができ、VGRといった複雑な形状のラック歯を有するラックシャフト250を容易に製造することができる。また、第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成されるので、予めシャフト本体51に鍛造加工により形成された複雑な形状の第1ラック歯252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成しつつ、ラックシャフト250を軽量化することができる。
[0054]
 <第3実施形態>
 次に、本発明の第3実施形態に係るラックシャフト350について、図7を参照して説明する。以下では、第1及び第2実施形態と異なる点を主に説明し、図中、第1及び第2実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、ラックシャフト350を備える電動パワーステアリング装置は、図1に示す電動パワーステアリング装置100と略同じであるため、ここではその説明及び図示を省略する。
[0055]
 図7に示すように、ラックシャフト350のシャフト本体351は、所定の厚みt1を有する中空の第1シャフト部351aと、厚みt2が第1シャフト部351aの厚みt1よりも厚い第2シャフト部351bと、を有する。第1シャフト部351aと第2シャフト部351bとは互いに接合され、一体化された中空の部材として形成される。第1シャフト部351aと第2シャフト部351bとは、例えば摩擦圧接により接合される。
[0056]
 第1シャフト部351aには、第1ラック歯252が鍛造加工により形成される。第1シャフト部351aの厚みは薄いので、鍛造加工により第1シャフト部351aを容易に塑性変形させることができる。したがって、第1ラック歯252を容易に形成することができる。
[0057]
 第2シャフト部351bには、第2潰し部55が形成され、第2潰し部55に切削加工により第2ラック歯53が形成される。第2シャフト部351bの厚みは厚いので、第2潰し部55の厚みを厚くすることができ、第2潰し部55の強度を高めることができる。したがって、切削加工により第2ラック歯53を形成するときの第2潰し部55の破損を防止することができる。
[0058]
 このように、ラックシャフト350では、厚みの異なる第1及び第2シャフト部351a,351bに適した加工方法で第1及び第2ラック歯252,53が形成される。したがって、ラックシャフト350の重量の増加を軽減するとともにラックシャフト350を容易に製造することができる。
[0059]
 ラックシャフト350においても、第1ラック歯252を第1シャフト部351aに形成した後に第2ラック歯53を形成することにより、鍛造加工により形成された複雑な形状の第1ラック歯252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成しつつ、ラックシャフト250を軽量化することができる。
[0060]
 (変形例)
 以下のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成どうしを組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成どうしを組み合わせることも可能である。
[0061]
 第1、第2及び第3実施形態では、シャフト本体51にマンドレル64を挿入してシャフト本体51を径方向に潰すことによって第2潰し部55が形成されるため、第2潰し部55の内面には平坦部55bが形成される。本発明はこれに限定されず、マンドレル64がシャフト本体51に挿入されていない状態で第2潰し部55が形成されてもよく、第2潰し部55の内面には平坦部55bが形成されていなくてもよい。
[0062]
 例えば、図8Aに示すように、第2潰し部55の内面は、シャフト本体51の径方向内側に向って隆起又は突出していてもよい。また、図8Bに示すように、第2潰し部55の内面は、シャフト本体51の径方向外側に向って窪んでいてもよい。つまり、第2潰し部55の内面は、径方向内側に変形し、加工前のシャフト本体51,351の内面の形状と比較して潰れていればよい。第1潰し部54の内面についても同様に、加工前のシャフト本体51,351の内面の形状と比較して潰れていればよい。
[0063]
 ラックシャフト50,250,350では、第2潰し部55の平坦部55aの幅は、シャフト本体51,351の外径よりも小さい。本発明はこれに限定されず、第2潰し部55の平坦部55aの幅が加工前のシャフト本体51,351の外径以上になるように第2潰し部55を形成してもよい。この場合には、第2ラック歯53の歯幅を拡大することができる。同様に、第1潰し部54の平坦部54aの幅が加工前のシャフト本体51の外径以上になるように第1潰し部54を形成して第1ラック歯52の歯幅を拡大してもよい。
[0064]
 ラックシャフト50,250,350では、第2潰し部55は、加工前のシャフト本体51,351の厚みと略同じ厚みを有する。本発明はこれに限定されず、第2潰し部55の平坦部55aの厚みが加工前のシャフト本体51,351の厚みよりも厚くなるように第2潰し部55を形成してもよい。この場合には、第2ラック歯53の歯丈を増加させることができる。同様に、第1潰し部54の平坦部54aの厚みが加工前のシャフト本体51の厚みよりも厚くなるように第1潰し部54を形成して第1ラック歯52の歯丈を増加してもよい。
[0065]
 シャフト本体51,351の外面における第1及び第2ラック歯52,53,252以外の領域に平坦部が形成されていてもよい。このような平坦部にプレッシャパッド(図示省略)を当接させることで、ラックシャフト50,250,350の回転を規制することができる。このような平坦部は、シャフト本体51,351の全長に渡って形成されていてもよいし、第1ラック歯52,252か第2ラック歯53の近傍にのみ形成されていてもよい。
[0066]
 ラックシャフト50,250,350では、第1ラック歯52,252と第2ラック歯53とが同位相に形成されるが、第1ラック歯52,252と第2ラック歯53は異なる位相に形成されていてもよい。
[0067]
 また、ラックシャフト50,250,350では、第1ラック歯52,252が出力シャフト15の第1ピニオンギア16に噛み合い第2ラック歯53がピニオンシャフト24の第2ピニオンギア25と噛み合うが、本発明はこの形態に限られない。第1ラック歯52,252がピニオンシャフト24の第2ピニオンギア25に噛み合い第2ラック歯53が出力シャフト15の第1ピニオンギア16と噛み合ってもよい。言い換えれば、ステアリングホイール1の回転力が第2ラック歯53を介してラックシャフト50,250,350に伝達され電動モータ21の回転力が第1ラック歯52,252を介してラックシャフト50,250,350に伝達されてもよい。
[0068]
 以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
[0069]
 本実施形態は、第1及び第2ピニオンギア16,25の回転運動を直線運動に変換するラックシャフト50,250,350に係る。ラックシャフト50,250,350は、中空のシャフト本体51,351と、シャフト本体51,351に設けられ、第1及び第2ピニオンギア16,25にそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯52,53,252と、を備え、シャフト本体51,351は、径方向に潰すことによって形成され外面に平坦部54a,55aを含む第1及び第2潰し部54,55を有し、第2ラック歯53は、第2潰し部55に切削加工により形成される。
[0070]
 この構成では、第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成される。切削加工による第2ラック歯53の形成では、切削代のコントロールにより切削抵抗を減らすことができるので、塑性変形により第2ラック歯53を形成する場合と比較して、シャフト本体51,351に加えられる力を小さくすることができる。そのため、切削加工時にシャフト本体51,351が軸周りに回転するのを防止することができる。したがって、第1ラック歯52,252を形成した後に第2ラック歯53を形成することにより、第1ラック歯52,252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成することができる。また、第2潰し部55は、シャフト本体51,351を径方向に潰すことによって形成される。そのため、第2潰し部55の内面は径方向内側に変形する。したがって、第2潰し部55に切削加工により形成される第2ラック歯53の強度を高めつつシャフト本体51を薄くすることができる。これにより、第1ラック歯52と第2ラック歯53の位相角精度を向上させつつラックシャフト50,250,350を軽量化することができる。
[0071]
 また、ラックシャフト50,250,350では、第1及び第2潰し部54,55は、一様の厚みを有する。
[0072]
 この構成では、第2潰し部55が一様の厚みを有する。そのため、第2潰し部55の平坦部55bの両縁55c間の全体にわたって第2潰し部55の内面と第2ラック歯53の歯底53aとの間を必要以上に厚くすることなく第2ラック歯53の強度を高めることができる。したがって、ラックシャフト50,250,350を軽量化することができる。
[0073]
 また、ラックシャフト50では、第1及び第2ラック歯52,53が第1及び第2潰し部54,55に切削加工により形成される。
[0074]
 この構成では、第1及び第2ラック歯52,53が第1及び第2潰し部54,55に切削加工により形成される。そのため、第1及び第2ラック歯52,53の両方を共通のブローチ盤70を用いて形成することができ、ラックシャフト50の製造コストを低減することができる。
[0075]
 また、ラックシャフト250,350では、第1ラック歯252は、鍛造加工によりシャフト本体51,351に形成され、第2ラック歯53は、第2潰し部55に切削加工により形成される。
[0076]
 この構成では、第1ラック歯252が鍛造加工により形成される。そのため、第1ラック歯252を、鍛造金型83の形状に応じて形成することができ、VGR(Variable Gear Ratio)といった複雑な形状の第1ラック歯252を有するラックシャフト250,350を容易に製造することができる。また、第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成されるので、予めシャフト本体351に鍛造加工により形成された複雑な形状の第1ラック歯252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成しつつ、ラックシャフト250,350を軽量化することができる。
[0077]
 また、ラックシャフト350では、シャフト本体351は、第1シャフト部351aと、厚みt2が第1シャフト部351aの厚みt1よりも厚い第2シャフト部351bと、を有し、第1ラック歯252は、第1シャフト部351aに設けられ、第2潰し部55は、第2シャフト部351bに設けられる。
[0078]
 この構成では、第1シャフト部351aの厚みt1が薄いので、鍛造加工により第1シャフト部351aを容易に塑性変形させることができ、第1ラック歯252を容易に形成することができる。また、第2潰し部55が厚い厚みt2を有する第2シャフト部351bに設けられる。そのため、第2潰し部55の強度を高めることができ、切削加工により第2ラック歯53を形成する際の第2潰し部55の破損を防止することができる。したがって、ラックシャフト350を容易に製造することができる。
[0079]
 また、ラックシャフト50,250,350では、シャフト本体51,351は、接合部を含まない1つの中空部材からなる。
[0080]
 この構成では、シャフト本体51,351が、接合部を含まない1つの中空部材からなる。接合部を含まない中空部材としては、例えば、シームレス管や電縫管を使用することができる。シームレス管や電縫管は、接合部を含まないので、接合作業を省略することができる。
[0081]
 また、本実施形態は、第1及び第2ピニオンギア16,25にそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯52,53,252を備えるラックシャフト50,250,350の製造方法に係る。ラックシャフト50,250,350の製造方法は、中空のシャフト本体51,351に第1ラック歯52,252を形成する第1ラック歯形成工程と、シャフト本体51,351に第2ラック歯53を形成する第2ラック歯形成工程と、を備え、第2ラック歯形成工程は、シャフト本体51,351を径方向に押し潰して第2潰し部55を形成することと、第1ラック歯52,252を形成した後に、第2潰し部55に切削加工により第2ラック歯53を形成することと、を含む。
[0082]
 この構成では、第1ラック歯52,252が形成された後に、第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成される。切削加工による第2ラック歯53の形成では、第2潰し部55の一部を除去すればよいので、塑性変形により第2ラック歯53を形成する場合と比較して、シャフト本体51,351に加えられる力は小さい。そのため、切削加工時にシャフト本体51,351が軸周りに回転するのを防止することができ、第1ラック歯52,252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成することができる。また、第2潰し部55は、シャフト本体51,351を径方向に潰すことによって形成される。そのため、第2潰し部55の内面は、シャフト本体51,351の径方向内側に変形する。したがって、第2ラック歯53の強度を高めつつシャフト本体51,351を薄くすることができる。これにより、第1ラック歯52,252と第2ラック歯53の位相角精度を向上させつつラックシャフト50,250,350を軽量化することができる。
[0083]
 また、ラックシャフト250,350の製造方法では、第1ラック歯形成工程は、シャフト本体51,351に鍛造加工により第1ラック歯52,252を形成することを含む。
[0084]
 この構成では、第1ラック歯252が鍛造加工により形成される。そのため、第1ラック歯252を、鍛造金型83の形状に応じて形成することができ、VGR(Variable Gear Ratio)といった複雑な形状の第1ラック歯252を有するラックシャフト250,350を容易に製造することができる。また、第1ラック歯252が鍛造加工により形成された後に第2ラック歯53が第2潰し部55に切削加工により形成されるので、複雑な形状の第1ラック歯252に対して所望の位相差で第2ラック歯53を形成しつつ、ラックシャフト250,350を軽量化することができる。
[0085]
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
[0086]
 本願は2017年4月21日に日本国特許庁に出願された特願2017-084646に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

請求の範囲

[請求項1]
 第1及び第2ピニオンギアの回転運動を直線運動に変換するラックシャフトであって、
 中空のシャフト本体と、
 前記シャフト本体に設けられ、前記第1及び第2ピニオンギアにそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯と、を備え、
 前記シャフト本体は、径方向に潰すことによって形成され外面に平坦部を含む潰し部を有し、
 前記第1及び第2ラック歯の少なくとも一方は、前記潰し部に切削加工により形成される
ラックシャフト。
[請求項2]
 請求項1に記載のラックシャフトであって、
 前記潰し部は、一様の厚みを有する
ラックシャフト。
[請求項3]
 請求項1に記載のラックシャフトであって、
 前記第1及び第2ラック歯の両方が前記潰し部に切削加工により形成される
ラックシャフト。
[請求項4]
 請求項1に記載のラックシャフトであって、
 前記第1ラック歯は、鍛造加工により前記シャフト本体に形成され、
 前記第2ラック歯は、前記潰し部に切削加工により形成される
ラックシャフト。
[請求項5]
 請求項4に記載のラックシャフトであって、
 前記シャフト本体は、第1シャフト部と、厚みが前記第1シャフト部よりも厚い第2シャフト部と、を有し、
 前記第1ラック歯は、前記第1シャフト部に設けられ、
 前記潰し部は、前記第2シャフト部に設けられる
ラックシャフト。
[請求項6]
 請求項1に記載のラックシャフトであって、
 前記シャフト本体は、接合部を含まない1つの中空部材からなる
ラックシャフト。
[請求項7]
 第1及び第2ピニオンギアにそれぞれ噛み合う第1及び第2ラック歯を備えるラックシャフトの製造方法であって、
 中空のシャフト本体に前記第1ラック歯を形成する第1ラック歯形成工程と、
 前記シャフト本体に前記第2ラック歯を形成する第2ラック歯形成工程と、を備え、
 前記第2ラック歯形成工程は、
 前記シャフト本体を径方向に押し潰すことによって、外面に平坦部を含む潰し部を形成することと、
 前記第1ラック歯を形成した後に、前記潰し部に切削加工により前記第2ラック歯を形成することと、を含む
ラックシャフトの製造方法。
[請求項8]
 請求項7に記載のラックシャフトの製造方法であって、
 前記第1ラック歯形成工程は、前記シャフト本体に鍛造加工により前記第1ラック歯を形成することを含む
ラックシャフトの製造方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 3C]

[ 図 4A]

[ 図 4B]

[ 図 4C]

[ 図 5]

[ 図 6A]

[ 図 6B]

[ 図 7]

[ 図 8A]

[ 図 8B]

[ 図 9]