齒條軸以及齒條軸的制造方法
【專利說明】齒條軸以及齒條軸的制造方法
[0001]本申請主張于2014年4月18日提出的日本專利申請2014-086711號的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]該發(fā)明涉及齒條軸以及齒條軸的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為電動助力轉(zhuǎn)向裝置，具有來自方向盤的轉(zhuǎn)向操縱力和電動馬達的轉(zhuǎn)向操縱輔助力經(jīng)由同一小齒輪傳遞至轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的齒條軸的所謂的單小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。作為該單小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，提出有日本特開2012-240563號公報。在日本特開2012-240563號公報中，使形成與小齒輪嚙合的齒條的部分為實心軸，使未形成齒條的部分為空心軸。
[0004]日本特開2006-103644號公報提出有使用鋼管，制造整體形成為空心的齒條軸的方法。
[0005]作為電動助力轉(zhuǎn)向裝置，具有來自方向盤的轉(zhuǎn)向操縱力和電動馬達的轉(zhuǎn)向操縱輔助力經(jīng)由不同的小齒輪傳遞至轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的齒條軸的所謂的雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。在雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置所使用的齒條軸形成有分別與兩個小齒輪嚙合的兩個齒條。
[0006]在雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，在使用整體是實心的齒條軸的情況下，重量變重。另外，在雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，在使用整體是空心的日本特開2006-103644號公報的齒條軸的情況下，難以得到所希望的嚙合強度。另外，在將日本特開2012-240563號公報的齒條軸應(yīng)用于雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的情況下，必須有兩處形成齒條的實心軸部分和3處沿軸向隔著各實心軸部分配置的空心軸部分。因此，部件數(shù)量以及組裝工序增大并且制造成本增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的之一，是在雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置中，提供能夠?qū)崿F(xiàn)確保強度并且減少制造成本的齒條軸以及齒條軸的制造方法。
[0008]作為本發(fā)明的一個方式的雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置所使用齒條軸的結(jié)構(gòu)上的特征為，具備:形成有手動轉(zhuǎn)向操縱力傳遞用的第一齒條的空心的第一軸；以及形成有轉(zhuǎn)向操縱輔助力傳遞用的第二齒條的實心的第二軸，并該第二軸與上述第一軸連結(jié)。
【附圖說明】
[0009]通過以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、構(gòu)件、過程、步驟、特性及優(yōu)點會變得更加清楚，其中，附圖標記表示本發(fā)明的要素，其中，
[0010]圖1是表示本發(fā)明的本實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011]圖2是表示在齒條軸的制造工序中圓軸被塑性加工的工序的概略圖
[0012]圖3是表示在齒條軸的制造工序中圓軸被塑性加后的狀態(tài)的概略圖。
[0013]圖4是表示在齒條軸的制造工序中在形成有第一齒條之前的第一軸設(shè)置有齒條形成模具的狀態(tài)的概略圖。
[0014]圖5是表示在塑性加工工序中在第一軸形成第一齒條的工序的概略圖。
[0015]圖6是表示齒條軸的制造工序中的連結(jié)工序的圖。
[0016]圖7是表示連結(jié)工序后的第一軸以及第二軸的圖。
[0017]圖8是表示齒條軸的制造工序中的切削加工工序的圖。
【具體實施方式】
[0018]以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。圖1是表示本發(fā)明的本實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置I的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。參照圖1，電動助力轉(zhuǎn)向裝置I主要具備:連結(jié)有方向盤2的轉(zhuǎn)向軸3 ;中間軸4 ;扭矩傳感器5 ;ECT(電子控制單元-ElectronicControl Unit) 6 ;第一小齒輪軸7 ;電動馬達8 ;第二小齒輪軸9 ;以及齒條軸10。第一小齒輪軸7將來自方向盤2的手動轉(zhuǎn)向操縱力傳遞至齒條軸10。第二小齒輪軸9將來自轉(zhuǎn)向操縱輔助用的電動馬達8的轉(zhuǎn)向操縱輔助力傳遞至齒條軸10。電動助力轉(zhuǎn)向裝置I是所謂的雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。
[0019]方向盤2與第一小齒輪軸7經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸3以及中間軸4機械式連結(jié)。轉(zhuǎn)向軸3直線狀地延伸。另外，轉(zhuǎn)向軸3包括與方向盤2連結(jié)的輸入軸11，和與中間軸4連結(jié)的輸出軸12。輸入軸11與輸出軸12經(jīng)由扭桿13在同一軸線上以能夠相對旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)。當方向盤2被施加手動轉(zhuǎn)向操縱力時，扭桿13扭轉(zhuǎn)。因此，輸入軸11以及輸出軸12與扭桿13的扭轉(zhuǎn)量對應(yīng)地相對旋轉(zhuǎn)。
[0020]在轉(zhuǎn)向軸3的周圍配置有扭矩傳感器5。扭矩傳感器5基于輸入軸11以及輸出軸12的相對旋轉(zhuǎn)位移量，檢測施加給方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱扭矩。通過扭矩傳感器5檢測到的轉(zhuǎn)向操縱扭矩被輸入ECU6。第一小齒輪軸7與中間軸4連結(jié)。第一小齒輪軸7與方向盤2的轉(zhuǎn)向操縱連動旋轉(zhuǎn)。在第一小齒輪軸7的前端(圖1中下端)連結(jié)有第一小齒輪14。
[0021]電動馬達8與第二小齒輪軸9經(jīng)由用于將電動馬達8的轉(zhuǎn)向操縱輔助力傳遞至第二小齒輪軸9的減速機構(gòu)15連結(jié)。在第二小齒輪軸9的前端(圖1中下端)連結(jié)有第二小齒輪16。電動馬達8由E⑶6控制。E⑶6基于通過扭矩傳感器5檢測到的轉(zhuǎn)向操縱扭矩，控制電動馬達8。
[0022]齒條軸10沿汽車的左右方向(與前進方向正交的方向)直線狀地延伸。對于齒條軸10的軸向賦予附圖標記“A”，對于齒條軸10的周方向賦予附圖標記“C”。在齒條軸10的各端部經(jīng)由橫拉桿17以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂(圖示略)連結(jié)有轉(zhuǎn)向輪18。齒條軸10包括空心的第一軸19和與第一軸19連結(jié)的實心的第二軸20。對第一軸19的軸向A中的一側(cè)的端部(圖1中左側(cè)的端部)賦予附圖標記“19a”。一方，對于第二軸20的軸向A中的另一側(cè)的端部(圖1中右側(cè)的端部)賦予附圖標記“20a”。第一軸19以及第二軸20的軸向端部19a、20a彼此在齒條軸10的軸向A中的大致中央部相互連結(jié)而成為一體。詳細來說，第一軸19在端部19a，由于通過與第二軸20的端部20a摩擦壓焊等(詳細的后述)被接合而形成接合區(qū)域21，作為整體構(gòu)成齒條軸10。
[0023]在第一軸19形成有手動轉(zhuǎn)向操縱力傳遞用的第一齒條22。第一齒條22由沿軸向A排列的條紋狀的齒構(gòu)成。第一齒條22的齒間距Pl或者齒相對于軸向A的角度Θ1的至少一方由于軸向A的位置而不同，是所謂的可變齒條。因為可變齒條的成形不能使用生產(chǎn)性以及加工性優(yōu)異的拉削加工等切削加工，所以使用鍛造等塑性加工。在本實施方式中，第一齒條22的齒間距Pl根據(jù)軸向A的位置而不同。具體而言，齒間距Pl隨著在軸向A上向第一齒條22的中央部而慢慢變小。
[0024]在第二軸20形成有轉(zhuǎn)向操縱輔助力傳遞用的第二齒條23。第二齒條23由沿軸向A排列的條紋狀的齒構(gòu)成。第二齒條23的齒間距P2是恒定的，各齒相對于軸向A的角度Θ 2是恒定的，是所謂的恒定齒條(constant rack)。恒定齒條通過拉削加工等切削加工形成。
[0025]第一齒條22與第一小齒輪14嚙合。第二齒條23與第二小齒輪16嚙合。通過第一小齒輪14以及第一齒條22構(gòu)成第一齒條小齒輪機構(gòu)14，22。來自方向盤2的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸3以及中間軸4被傳遞至第一小齒輪軸7。而且，第一小齒輪軸7的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由第一小齒輪14被傳遞至第一齒條22。由此，來自方向盤2的手動轉(zhuǎn)向操縱力被傳遞至第一齒條22。另外，通過第一齒條小齒輪機構(gòu)14、22，第一小齒輪軸7的旋轉(zhuǎn)被變換為齒條軸10的軸向移動。由此，轉(zhuǎn)向輪18被轉(zhuǎn)向。
[0026]通過第二小齒輪16以及第二齒條23構(gòu)成第二齒條小齒輪機構(gòu)16、23。若電動馬達8被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，則來自電動馬達8的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由減速機構(gòu)15，被傳遞至第二小齒輪軸9。而且，第二小齒輪軸9的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由第二小齒輪16被傳遞至第二齒條23。由此，來自電動馬達8的轉(zhuǎn)向操縱輔助力被傳遞至第二齒條23。通過第二齒條小齒輪機構(gòu)16、23，第二小齒輪軸9的旋轉(zhuǎn)被變換為齒條軸10的軸向移動。由此，轉(zhuǎn)向輪18轉(zhuǎn)向。此外，因為轉(zhuǎn)向操縱輔助力與手動轉(zhuǎn)向操縱力相比比較大，所以第二軸20與第一軸19相比高負載。
[0027]接下來，對這樣的雙小齒輪型的電動助力轉(zhuǎn)向裝置I所使用的齒條軸10的制造方法進行說明。作為齒條軸10的制造工序的初始階段進行塑性加工工序。在塑性加工工序中，第一齒條22被塑性加工于空心的第一軸19。
[0028]圖2是表示在齒條軸10的制造工序中圓軸25被塑性加工的工序的概略圖。
[0029]首先，參照圖2，作為用于形成第一軸19的材料的空心的圓軸25通過乳制加工等準備。圓軸25由鋼等形成。接下來，將金屬模26的平面27從圓軸25的徑向的外側(cè)按壓在圓軸25的外周面(嚴格來說，外周面的軸向A以及周方向C中的局部)。平面27與圓軸25的軸向A平行。
[0030]圖3是表示在齒條軸10的制造工序中圓軸25被塑性加工之后的狀態(tài)的概略圖。參照圖3，由于對圓軸25的塑性加工，圓軸25的外周面的軸向A以及周方向C的局部向徑向內(nèi)側(cè)凹陷。由此