齒條軸以及轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的齒條軸具備：通過軸部件的塑性變形形成并具有與小齒輪嚙合的多個(gè)齒條齒的有效齒條齒列、不具有齒條齒的滾珠絲杠部、形成于有效齒條齒列與滾珠絲杠部之間而不與小齒輪嚙合的無效齒條齒、以及從滾珠絲杠部的端部朝向無效齒條齒延伸而覆蓋無效齒條齒的至少一部分的突起部。
【專利說明】
齒條軸以及轉(zhuǎn)向裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具有齒條齒列的齒條軸以及具備該齒條軸的轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002 ]例如，如日本特開2013-6517號(hào)公報(bào)所示，在對(duì)車輛的車輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱的轉(zhuǎn)向裝置中，應(yīng)用具有齒條齒列的齒條軸。例如，如日本特開2014-79769號(hào)公報(bào)所示，在齒條軸形成有齒條齒形成部、非齒條齒部以及連結(jié)部。齒條齒形成部稱為形成有齒條齒列的部位。非齒條齒部稱為未形成有齒條齒列的部位。連結(jié)部稱為將齒條齒列形成部與非齒條齒部連結(jié)的部位。
[0003]齒條軸的齒條齒形成部在塑性加工例如鍛造時(shí)，軸部件的多余材料向軸線方向退避。因此，形成的齒條齒列中的位于軸線方向端部的齒條齒容易成為缺肉狀態(tài)。因此，齒條齒難以得到所希望的精度。
[0004]未得到這樣的精度的齒條齒無法在與小齒輪的嚙合中利用。因此，在齒條軸的連結(jié)部，在齒條齒列的軸線方向端部的有效的齒條齒(以下，稱為有效齒條齒)的旁邊，形成有所謂的舍棄齒即無效的齒條齒(以下，稱為無效齒條齒)。進(jìn)一步在無效齒條齒的旁邊形成有將非齒條齒部的圓周面與無效齒條齒的齒根連結(jié)的突起部。此處，無效齒條齒是指完全沒有與齒條齒列嚙合的小齒輪的小齒輪齒接觸的部分的齒條齒。有效齒條齒是指具有供上述小齒輪齒接觸的部分的齒條齒。另外，突起部也具有提高鍛造中使用的模具中的沖頭從沖模的脫模性的效果。
[0005]以往的齒條軸，通過形成有無效齒條齒以及突起部的連結(jié)部連結(jié)齒條齒形成部與非齒條齒部。因此，齒條軸的軸長(zhǎng)的縮短化存在極限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)軸長(zhǎng)的縮短化的齒條軸以及具備該齒條軸的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。
[0007]本發(fā)明的一方式的齒條軸的構(gòu)成上的特征在于具備:有效齒條齒列，其由軸部件的塑性變形形成，并具有與小齒輪嚙合的多個(gè)齒條齒;非齒條齒部，其不具有上述齒條齒；無效齒條齒，其形成于上述有效齒條齒列與上述非齒條齒部之間，不與上述小齒輪嚙合；以及突起部，其從上述非齒條齒部的端部朝向上述無效齒條齒延伸，并覆蓋上述無效齒條齒的至少一部分。
【附圖說明】
[0008]根據(jù)以下參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述以及更多的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加清楚，其中對(duì)相同的元素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，其中，
[0009]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的齒條小齒輪式的轉(zhuǎn)向裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0010]圖2A是從與軸線以及有效齒條齒列的齒向成直角的方向觀察齒條軸的齒條齒形成部以及滾珠絲杠部的圖。
[0011]圖2B是圖2A的A-A線剖視圖，是沿著軸線使突起部以及無效齒條齒的周邊成為剖面的圖。
[0012]圖2C是圖2A的B-B線剖視圖，是沿著與軸線平行的直線使突起部以及無效齒條齒的周邊成為剖面的圖。
[0013]圖3A是由圖2B所示的點(diǎn)劃線的圓所圍起的C部的放大圖，且是示出突起部、無效齒條齒以及有效齒條齒的重疊范圍的圖。
[0014]圖3B是由圖2B所示的點(diǎn)劃線的圓所圍起的C部的別例的放大圖，且是示出突起部以及無效齒條齒的重疊范圍的圖。
[0015]圖3C是由圖2B所示的點(diǎn)劃線的圓所圍起的C部的其他例子的放大圖，且是示出突起部、無效齒條齒以及有效齒條齒的重疊范圍的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照?qǐng)D1對(duì)本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行說明。該轉(zhuǎn)向裝置I具有轉(zhuǎn)向軸3、中間軸5、小齒輪軸7以及齒條軸13。轉(zhuǎn)向軸3連結(jié)于方向盤等轉(zhuǎn)向操縱部件2。中間軸5經(jīng)由萬向接頭4連結(jié)于轉(zhuǎn)向軸3。小齒輪軸7經(jīng)由萬向接頭6連結(jié)于中間軸5。齒條軸13是具有與設(shè)置于小齒輪軸7的端部附近的小齒輪7a嚙合的齒條8a，并沿汽車的左右方向延伸的轉(zhuǎn)舵軸。由小齒輪軸7以及齒條軸13構(gòu)成作為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)A。
[0017]齒條軸13在固定于車體的齒條外殼9內(nèi)，經(jīng)由未圖示的多個(gè)軸承，被支承為能夠沿著軸向Zl進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒條軸13的兩端部朝齒條外殼9的兩側(cè)突出，在各端部分別結(jié)合有橫拉桿1 ο各橫拉桿1經(jīng)由對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂(未圖示)與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪11連結(jié)。若操作轉(zhuǎn)向操縱部件2而使轉(zhuǎn)向軸3旋轉(zhuǎn)，則該旋轉(zhuǎn)通過小齒輪7a以及齒條8a轉(zhuǎn)換為齒條軸13的軸向Zl的直線運(yùn)動(dòng)。由此，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪11的轉(zhuǎn)向。
[0018]如圖2A所示，齒條軸13具有齒條齒形成部13A、滾珠絲杠部13B等。在齒條齒形成部13A形成有有效齒條齒列131，并且無效齒條齒134以及突起部135分別形成于有效齒條齒列131的軸線方向的兩端側(cè)。
[0019]如圖2A?圖2C所示，齒條齒形成部13A具有有效齒條齒列131和無效齒條齒134。通過閉式溫鍛使軸部件W的一端側(cè)的外周面塑性變形為凹狀而形成有效齒條齒列131。無效齒條齒134位于成為凹狀的區(qū)域的軸線L方向端部，并形成為在伴隨著有效齒條齒列131的塑性變形而塑性變形形成的突起部135以及軸線L方向上突起部135的形成范圍與有效齒條齒列131鄰接。滾珠絲杠部13B具有對(duì)軸部件W的另一端側(cè)的外周面進(jìn)行切削而形成的外螺紋132。
[0020]齒條齒形成部13A通過將由鋼材構(gòu)成的實(shí)心的軸部件W加熱為750°C?790°C并通過模具進(jìn)行沖壓加工而形成。若使用實(shí)心的軸部件W，則在實(shí)心的軸部件W能夠大量地確保塑性變形時(shí)退避的軸部件W的材料。由此，能夠抑制軸部材W的伸長(zhǎng)，從而能夠高精度地形成齒條齒形成部13A的有效齒條齒列131的端部的有效齒條齒131a。對(duì)于實(shí)心的軸部件W而言，相對(duì)于因車輛的車輪騎跨臺(tái)階等時(shí)的沖擊而產(chǎn)生的彎曲，與中空的軸部件相比實(shí)心的軸部件W剛性更高。實(shí)心的軸部件W與中空的軸部件比較能夠抑制材料成本、加工成本等的上升。
[0021]無效齒條齒134在齒條軸13的軸線L方向上形成于突起部135的形成范圍。即，如圖2A所示，無效齒條齒134在從與軸部件W的軸線L以及有效齒條齒列131的齒向G呈直角的方向觀察的情況下，以無效齒條齒134的中央部分(由圖2A的點(diǎn)劃線的圓圍起的D部)被突起部135覆蓋的方式形成。如圖3A所示，無效齒條齒134的上述中央部分在從有效齒條齒列131的齒向G的方向觀察的情況下，以與突起部135在LIl的范圍重疊的方式形成。
[0022]因此，與以往的齒條軸比較能夠使齒條軸13的軸長(zhǎng)僅縮短無效齒條齒的部分。齒條軸13的軸長(zhǎng)詳細(xì)將后述，但突起部135從滾珠絲杠部13B朝向有效齒條齒列131傾斜而形成。由此，齒條軸13的軸長(zhǎng)能夠通過變更該傾斜角度來調(diào)整。
[0023]形成無效齒條齒134的理由如【背景技術(shù)】中說明的那樣，是為了防止有效齒條齒列131中的軸線L方向端部的有效齒條齒131a的形狀的缺肉狀態(tài)。即，存在閉式鍛時(shí)成為凹狀的部分的一部分的多余材料向軸部件W的軸線L方向退避而給有效齒條齒列131的精度帶來影響的擔(dān)憂。因此，將無效齒條齒134的形成區(qū)域作為多余材料的退避區(qū)域來確保有效齒條齒列131的精度。
[0024]突起部135形成于滾珠絲杠部13B與有效齒條齒列131之間。即，如圖2A所示，突起部135在從與軸部件W的軸線L以及有效齒條齒列131的齒向G呈直角的方向觀察的情況下，成為隨著從滾珠絲杠部13B朝向齒條齒形成部13A而末端漸細(xì)的形狀。突起部135相對(duì)于通過有效齒條齒列131的齒向G的中心并且與軸部件W的軸線L平行的直線形成為對(duì)稱形狀(以下，稱為平面形狀)。如圖2B以及圖2C所示，突起部135在從與軸部件W的軸線L以及平面形狀呈直角的方向觀察的情況下，形成為將滾珠絲杠部13B的圓周面13Ba與有效齒條齒131a的側(cè)面131aa(參照?qǐng)D3A)緩和地連接的傾斜的形狀(以下，稱為側(cè)面形狀)。
[0025]更具體而言，如圖2A所示，突起部135的平面形狀形成為近似等腰三角形狀。如圖2B以及圖2C所示，突起部135的側(cè)面形狀形成為近似直角三角形狀。換言之，突起部135的立體形狀成為將近似圓錐形狀沿軸線方向切斷為兩半的形狀(近似半圓錐形狀)。即，突起部135的立體形狀形成為使半圓形狀的底面位于滾珠絲杠部13B側(cè)，頂點(diǎn)P位于齒條齒形成部13A側(cè)的近似半圓錐形狀。由此，作業(yè)者能夠容易掌握對(duì)軸部件W進(jìn)行閉式溫鍛時(shí)的軸部件W的材料的流動(dòng)。因此，能夠設(shè)計(jì)能夠高精度地鍛造有效齒條齒列131的模具。
[0026]突起部135伸到無效齒條齒134與直至同該無效齒條齒134鄰接的有效齒條齒131a之間而形成。詳細(xì)而言，如圖3A所示，突起部135以頂點(diǎn)P伸到直至有效齒條齒131a的側(cè)面131aa的方式形成。換句話說，突起部135的形成范圍LL從滾珠絲杠部13B與齒條齒形成部13A的邊界直至有效齒條齒131a的側(cè)面131aa的中途。
[0027]突起部135形成為將滾珠絲杠部13B的圓周面13Ba與有效齒條齒131a的側(cè)面131aa緩和地連接的傾斜的形狀。該理由是因?yàn)?，?duì)在閉式鍛時(shí)向軸線方向退避的軸部件W的多余材料進(jìn)行截留，實(shí)現(xiàn)沖壓的有效利用而防止有效齒條齒131a的形狀的缺肉狀態(tài)。并且，是為了提高閉式鍛所使用的模具的沖頭從沖模的脫模性。
[0028]突起部135的頂點(diǎn)P伸到直至有效齒條齒131a的側(cè)面131aa而形成的理由如以下那樣。即，一般，在轉(zhuǎn)向裝置10中，小齒輪軸12的齒與有效齒條齒列131中的軸線方向端部的有效齒條齒131a嚙合的碰頭時(shí)加載有較大的負(fù)載(圖2A所示的狀態(tài))。因此，有效齒條齒131a存在損傷的擔(dān)憂。
[0029]但是，如圖3A所示，突起部135的形成范圍LL包括與無效齒條齒134全體的重疊范圍LI以及與有效齒條齒131a的側(cè)面131aa的一部分的重疊范圍LV。由此，無效齒條齒134與有效齒條齒131a之間的齒根131b被突起部135填埋。這樣能夠用突起部135填埋作為有效齒條齒131a的齒根的齒根131b。由此，能夠緩和齒根應(yīng)力而確保碰頭時(shí)的有效齒條齒131a的強(qiáng)度，因此能夠抑制有效齒條齒131a的損傷。
[0030]本實(shí)施方式的齒條軸13通過軸部件W的塑性變形形成。齒條軸13具備有效齒條齒列131、滾珠絲杠部13B、無效齒條齒134以及突起部135。有效齒條齒列131具有與小齒輪7a嚙合的多個(gè)齒條齒。滾珠絲杠部13B不具有齒條齒。無效齒條齒134形成于有效齒條齒列131與滾珠絲杠部13B之間，從而不會(huì)與小齒輪7a嚙合。突起部135從滾珠絲杠部13B的端部朝向無效齒條齒134延伸，覆蓋無效齒條齒134的至少一部分。
[0031]由此，在齒條軸13且在軸部件W的軸線方向上突起部135的形成范圍形成有至少無效齒條齒134的一部分。因此，齒條軸13與以往的齒條軸比較，能夠僅縮短由突起部135覆蓋的無效齒條齒134的部分的軸長(zhǎng)。因此，應(yīng)用該齒條軸13的轉(zhuǎn)向裝置I能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0032]突起部135也可以伸到無效齒條齒134與直至有效齒條齒列131中的與該無效齒條齒134鄰接的有效齒條齒131a之間而形成。特別是，突起部135也可以伸到直至鄰接的有效齒條齒131a的側(cè)面131b而形成。由此，突起部135填埋無效齒條齒134與有效齒條齒131a之間的齒根131b。因此，能夠提高該有效齒條齒131a即位于軸線方向端部的有效齒條齒131a的強(qiáng)度。
[0033]突起部135也可以設(shè)置于有效齒條齒列131的軸線方向兩側(cè)。由此，齒條軸13能夠?qū)崿F(xiàn)軸長(zhǎng)的進(jìn)一步的縮短化。軸部件W也可以是實(shí)心的部件。在實(shí)心的軸部件W能夠大量地確保塑性變形時(shí)退避的軸部件W的多余材料。因此，能夠抑制軸部件W的伸長(zhǎng)，從而能夠高精度地形成齒條齒形成部13A的有效齒條齒列131的端部的有效齒條齒131a。
[0034]從與軸部件W的軸線L以及有效齒條齒列131的齒向G呈直角的方向觀察的突起部135的形狀也可以是隨著從滾珠絲杠部13B朝向有效齒條齒列131而成為末端漸細(xì)的形狀，且相對(duì)于通過有效齒條齒列131的齒向G的中心并且與軸部件W的軸線L平行的直線形成為對(duì)稱形狀。由此，作業(yè)者能夠容易地掌握對(duì)軸部件W進(jìn)行閉式溫鍛時(shí)的軸部件W的多余材料的流動(dòng)。由此，能夠設(shè)計(jì)能夠高精度地鍛造有效齒條齒列131的模具。
[0035]無效齒條齒134也可以在從與軸部件W的軸線L以及有效齒條齒列131的齒向G呈直角的方向觀察的情況下，相對(duì)于通過有效齒條齒列131的齒向G的中心并且與軸部件W的軸線L平行的直線形成于兩側(cè)。由此，無效齒條齒134的形成區(qū)域成為多余材料的退避區(qū)域，因此能夠確保有效齒條齒列131的精度。
[0036]上述的實(shí)施方式中，如圖3A所示，突起部135以頂點(diǎn)P伸到直至有效齒條齒131a的側(cè)面131aa的方式形成。然而，如圖3B所示，頂點(diǎn)P也可以以伸到無效齒條齒134與直至有效齒條齒131a之間的齒根131b的方式形成。這樣的結(jié)構(gòu)中，突起部135也填埋無效齒條齒134與有效齒條齒131a之間的齒根131b的一部分。因此，能夠一定程度提高該有效齒條齒131a的強(qiáng)度。
[0037]在上述的實(shí)施方式中，如圖3A所示，突起部135的形成范圍LL以包括與無效齒條齒134全體的重疊范圍LI的方式形成。然而，如圖3C所示，也可以以包括與無效齒條齒134的兩側(cè)面134aa的一部分的重疊范圍LV的方式形成。該情況下，如圖3B所示，也可以頂點(diǎn)P以伸到無效齒條齒134與直至有效齒條齒131a之間的齒根131b的方式形成。
[0038]在上述的實(shí)施方式的齒條軸13的突起部135中，與有效齒條齒列131鄰接的無效齒條齒134至少有一個(gè)即可，也可以是兩個(gè)以上。上述的實(shí)施方式的齒條軸13作為非齒條齒部以滾珠絲杠部13B以及接頭結(jié)合部13D為例進(jìn)行了說明。然而，齒條軸13是例如單純的筒狀的軸部也能夠得到相同的效果。上述的實(shí)施方式的齒條軸13對(duì)通過作為材料的軸部件W的多余材料不會(huì)成為毛刺的模鍛(閉式鍛)而形成的情況進(jìn)行了說明。然而，齒條軸13也可以通過軸部件W的多余材料成為毛刺的模鍛等形成。上述的實(shí)施方式的齒條軸13對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、液壓助力轉(zhuǎn)向裝置同樣也能夠應(yīng)用。
[0039]通過本發(fā)明，在齒條軸且軸部件的軸線方向上突起部的形成范圍形成有至少無效齒條齒的一部分，因此齒條軸與以往的齒條軸比較，能夠縮短被突起部覆蓋的無效齒條齒的部分的軸長(zhǎng)。因此，應(yīng)用該齒條軸的轉(zhuǎn)向裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0040]本申請(qǐng)主張于2014年3月17日提出的日本專利申請(qǐng)第2015-053322號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并在此引用包括說明書、附圖以及說明書摘要的全部?jī)?nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種齒條軸，具備: 有效齒條齒列，其由塑性變形形成，并具有與小齒輪嚙合的多個(gè)齒條齒； 非齒條齒部，其不具有所述齒條齒； 無效齒條齒，其形成于所述有效齒條齒列與所述非齒條齒部之間，不與所述小齒輪嚙合；以及 突起部，其從所述非齒條齒部的端部朝向所述無效齒條齒延伸，并覆蓋所述無效齒條齒的至少一部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒條軸，其中，所述突起部伸到所述無效齒條齒與直至所述有效齒條齒列中的與該無效齒條齒鄰接的有效齒條齒之間而形成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒條軸，其中，所述突起部伸到直至所述鄰接的有效齒條齒的側(cè)面而形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的齒條軸，其特征在于，所述突起部設(shè)置于所述有效齒條齒列的軸線方向兩側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的齒條軸，其中，所述軸部件是實(shí)心的部件。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒條軸，其中，所述軸部件是實(shí)心的部件。7.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的齒條軸，其中，從與所述軸部件的軸線以及所述有效齒條齒列的齒向呈直角的方向觀察的所述突起部的形狀是隨著從所述非齒條齒部朝向所述有效齒條齒列而成為末端漸細(xì)的形狀，且相對(duì)于通過所述有效齒條齒列的齒向的中心并且與所述軸部件的軸線平行的直線形成為對(duì)稱形狀。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒條軸，其中，從與所述軸部件的軸線以及所述有效齒條齒列的齒向呈直角的方向觀察到的所述突起部的形狀是隨著從所述非齒條齒部朝向所述有效齒條齒列而成為末端漸細(xì)的形狀，且相對(duì)于通過所述有效齒條齒列的齒向的中心并且與所述軸部件的軸線平行的直線形成為對(duì)稱形。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的齒條軸，其中，在從與所述軸部件的軸線以及所述有效齒條齒列的齒向呈直角的方向觀察的情況下，所述無效齒條齒形成于通過所述有效齒條齒列的齒向的中心且與所述軸部件的軸線平行的直線的兩側(cè)。10.—種轉(zhuǎn)向裝置，具備: 夕卜殼； 被所述外殼支承為能夠沿軸線方向移動(dòng)，并與車輛的車輪連接的權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)的齒條軸；以及 小齒輪軸，其被所述外殼支承為能夠繞軸旋轉(zhuǎn)而與所述齒條軸的所述有效齒條齒列嚙合，并與所述車輛的轉(zhuǎn)向裝置連接。
【文檔編號(hào)】B62D3/12GK105984486SQ201610147643
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】三井邦晃, 稻垣良太
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社捷太格特