齿条轴以及齿条轴的制造方法
【专利说明】齿条轴以及齿条轴的制造方法
[0001]本申请主张于2014年4月18日提出的日本专利申请2014-086711号的优先权，并在此引用其全部内容。
技术领域
[0002]该发明涉及齿条轴以及齿条轴的制造方法。
【背景技术】
[0003]作为电动助力转向装置，具有来自方向盘的转向操纵力和电动马达的转向操纵辅助力经由同一小齿轮传递至转向操纵机构的齿条轴的所谓的单小齿轮型的电动助力转向装置。作为该单小齿轮型的电动助力转向装置，提出有日本特开2012-240563号公报。在日本特开2012-240563号公报中，使形成与小齿轮啮合的齿条的部分为实心轴，使未形成齿条的部分为空心轴。
[0004]日本特开2006-103644号公报提出有使用钢管，制造整体形成为空心的齿条轴的方法。
[0005]作为电动助力转向装置，具有来自方向盘的转向操纵力和电动马达的转向操纵辅助力经由不同的小齿轮传递至转向操纵机构的齿条轴的所谓的双小齿轮型的电动助力转向装置。在双小齿轮型的电动助力转向装置所使用的齿条轴形成有分别与两个小齿轮啮合的两个齿条。
[0006]在双小齿轮型的电动助力转向装置中，在使用整体是实心的齿条轴的情况下，重量变重。另外，在双小齿轮型的电动助力转向装置中，在使用整体是空心的日本特开2006-103644号公报的齿条轴的情况下，难以得到所希望的啮合强度。另外，在将日本特开2012-240563号公报的齿条轴应用于双小齿轮型的电动助力转向装置的情况下，必须有两处形成齿条的实心轴部分和3处沿轴向隔着各实心轴部分配置的空心轴部分。因此，部件数量以及组装工序增大并且制造成本增大。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一，是在双小齿轮型的电动助力转向装置中，提供能够实现确保强度并且减少制造成本的齿条轴以及齿条轴的制造方法。
[0008]作为本发明的一个方式的双小齿轮型的电动助力转向装置所使用齿条轴的结构上的特征为，具备:形成有手动转向操纵力传递用的第一齿条的空心的第一轴；以及形成有转向操纵辅助力传递用的第二齿条的实心的第二轴，并该第二轴与上述第一轴连结。
【附图说明】
[0009]通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚，其中，附图标记表示本发明的要素，其中，
[0010]图1是表示本发明的本实施方式的电动助力转向装置的概略结构的示意图。
[0011]图2是表示在齿条轴的制造工序中圆轴被塑性加工的工序的概略图
[0012]图3是表示在齿条轴的制造工序中圆轴被塑性加后的状态的概略图。
[0013]图4是表示在齿条轴的制造工序中在形成有第一齿条之前的第一轴设置有齿条形成模具的状态的概略图。
[0014]图5是表示在塑性加工工序中在第一轴形成第一齿条的工序的概略图。
[0015]图6是表示齿条轴的制造工序中的连结工序的图。
[0016]图7是表示连结工序后的第一轴以及第二轴的图。
[0017]图8是表示齿条轴的制造工序中的切削加工工序的图。
【具体实施方式】
[0018]以下参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的本实施方式的电动助力转向装置I的概略结构的示意图。参照图1，电动助力转向装置I主要具备:连结有方向盘2的转向轴3 ;中间轴4 ;扭矩传感器5 ;ECT(电子控制单元-ElectronicControl Unit) 6 ;第一小齿轮轴7 ;电动马达8 ;第二小齿轮轴9 ;以及齿条轴10。第一小齿轮轴7将来自方向盘2的手动转向操纵力传递至齿条轴10。第二小齿轮轴9将来自转向操纵辅助用的电动马达8的转向操纵辅助力传递至齿条轴10。电动助力转向装置I是所谓的双小齿轮型的电动助力转向装置。
[0019]方向盘2与第一小齿轮轴7经由转向轴3以及中间轴4机械式连结。转向轴3直线状地延伸。另外，转向轴3包括与方向盘2连结的输入轴11，和与中间轴4连结的输出轴12。输入轴11与输出轴12经由扭杆13在同一轴线上以能够相对旋转的方式连结。当方向盘2被施加手动转向操纵力时，扭杆13扭转。因此，输入轴11以及输出轴12与扭杆13的扭转量对应地相对旋转。
[0020]在转向轴3的周围配置有扭矩传感器5。扭矩传感器5基于输入轴11以及输出轴12的相对旋转位移量，检测施加给方向盘2的转向操纵扭矩。通过扭矩传感器5检测到的转向操纵扭矩被输入ECU6。第一小齿轮轴7与中间轴4连结。第一小齿轮轴7与方向盘2的转向操纵连动旋转。在第一小齿轮轴7的前端(图1中下端)连结有第一小齿轮14。
[0021]电动马达8与第二小齿轮轴9经由用于将电动马达8的转向操纵辅助力传递至第二小齿轮轴9的减速机构15连结。在第二小齿轮轴9的前端(图1中下端)连结有第二小齿轮16。电动马达8由E⑶6控制。E⑶6基于通过扭矩传感器5检测到的转向操纵扭矩，控制电动马达8。
[0022]齿条轴10沿汽车的左右方向(与前进方向正交的方向)直线状地延伸。对于齿条轴10的轴向赋予附图标记“A”，对于齿条轴10的周方向赋予附图标记“C”。在齿条轴10的各端部经由横拉杆17以及转向节臂(图示略)连结有转向轮18。齿条轴10包括空心的第一轴19和与第一轴19连结的实心的第二轴20。对第一轴19的轴向A中的一侧的端部(图1中左侧的端部)赋予附图标记“19a”。一方，对于第二轴20的轴向A中的另一侧的端部(图1中右侧的端部)赋予附图标记“20a”。第一轴19以及第二轴20的轴向端部19a、20a彼此在齿条轴10的轴向A中的大致中央部相互连结而成为一体。详细来说，第一轴19在端部19a，由于通过与第二轴20的端部20a摩擦压焊等(详细的后述)被接合而形成接合区域21，作为整体构成齿条轴10。
[0023]在第一轴19形成有手动转向操纵力传递用的第一齿条22。第一齿条22由沿轴向A排列的条纹状的齿构成。第一齿条22的齿间距Pl或者齿相对于轴向A的角度Θ1的至少一方由于轴向A的位置而不同，是所谓的可变齿条。因为可变齿条的成形不能使用生产性以及加工性优异的拉削加工等切削加工，所以使用锻造等塑性加工。在本实施方式中，第一齿条22的齿间距Pl根据轴向A的位置而不同。具体而言，齿间距Pl随着在轴向A上向第一齿条22的中央部而慢慢变小。
[0024]在第二轴20形成有转向操纵辅助力传递用的第二齿条23。第二齿条23由沿轴向A排列的条纹状的齿构成。第二齿条23的齿间距P2是恒定的，各齿相对于轴向A的角度Θ 2是恒定的，是所谓的恒定齿条(constant rack)。恒定齿条通过拉削加工等切削加工形成。
[0025]第一齿条22与第一小齿轮14啮合。第二齿条23与第二小齿轮16啮合。通过第一小齿轮14以及第一齿条22构成第一齿条小齿轮机构14，22。来自方向盘2的旋转经由转向轴3以及中间轴4被传递至第一小齿轮轴7。而且，第一小齿轮轴7的旋转经由第一小齿轮14被传递至第一齿条22。由此，来自方向盘2的手动转向操纵力被传递至第一齿条22。另外，通过第一齿条小齿轮机构14、22，第一小齿轮轴7的旋转被变换为齿条轴10的轴向移动。由此，转向轮18被转向。
[0026]通过第二小齿轮16以及第二齿条23构成第二齿条小齿轮机构16、23。若电动马达8被旋转驱动，则来自电动马达8的旋转经由减速机构15，被传递至第二小齿轮轴9。而且，第二小齿轮轴9的旋转经由第二小齿轮16被传递至第二齿条23。由此，来自电动马达8的转向操纵辅助力被传递至第二齿条23。通过第二齿条小齿轮机构16、23，第二小齿轮轴9的旋转被变换为齿条轴10的轴向移动。由此，转向轮18转向。此外，因为转向操纵辅助力与手动转向操纵力相比比较大，所以第二轴20与第一轴19相比高负载。
[0027]接下来，对这样的双小齿轮型的电动助力转向装置I所使用的齿条轴10的制造方法进行说明。作为齿条轴10的制造工序的初始阶段进行塑性加工工序。在塑性加工工序中，第一齿条22被塑性加工于空心的第一轴19。
[0028]图2是表示在齿条轴10的制造工序中圆轴25被塑性加工的工序的概略图。
[0029]首先，参照图2，作为用于形成第一轴19的材料的空心的圆轴25通过乳制加工等准备。圆轴25由钢等形成。接下来，将金属模26的平面27从圆轴25的径向的外侧按压在圆轴25的外周面(严格来说，外周面的轴向A以及周方向C中的局部)。平面27与圆轴25的轴向A平行。
[0030]图3是表示在齿条轴10的制造工序中圆轴25被塑性加工之后的状态的概略图。参照图3，由于对圆轴25的塑性加工，圆轴25的外周面的轴向A以及周方向C的局部向径向内侧凹陷。由此