齿条小齿轮式转向齿轮单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及随着方向盘的操作，对转向轮付与转向角的转向装置的齿条小齿轮式转向齿轮单元。
【背景技术】
[0002]作为汽车的转向装置，以往广泛使用包括齿条小齿轮式的转向齿轮单元的转向装置。图11?13示出这样的转向装置的现有构造的I个例子。该转向装置如图11示出整体构成那样具有的构成是:通过将驾驶者所操作的方向盘I的旋转运动利用齿条小齿轮式的转向齿轮单元5转换为直线运动，从而能对于左右转向轮(前轮)付与期望的转向角。为了实现这样的构成，具体而言，将方向盘I固定在转向轴2的后端部。并且，将该转向轴2的前端部经由I对自由接头3、3及中间轴4与转向齿轮单元5的小齿轮轴6的基端部连接。进一步，在与小齿轮轴6啮合的齿条轴7的轴向两端部连接I对拉杆8、8的基端部，该I对拉杆8、8的基端部分别与左右转向轮连结。
[0003]转向齿轮单元5如图12和图13详细图示那样，包括齿轮壳体9、小齿轮轴6、齿条轴7、及按压单元10。
[0004]齿轮壳体9固定在车身上，一体地包括:容纳齿条轴7的轴向中间部的第一容纳体11 ;容纳小齿轮轴6的前半部的第二容纳体12 ;及容纳按压单元10的第三容纳体13。小齿轮轴6在外周面的靠近前端部分具有小齿轮齿14。这样的小齿轮轴6在将前半部插入于第二容纳体12的内侧的状态下，由I对滚动轴承15、16相对于该第二容纳体12支持为仅能旋转。
[0005]齿条轴7在靠近前表面的轴向一端部分具有齿条齿17。除了形成有该齿条齿17的部分，该齿条轴7的外周面是圆筒面。S卩，该齿条轴7的外周面的截面形状在关于轴向从齿条齿17偏离的部分是圆形；在关于轴向形成有该齿条齿17的部分，该齿条齿17所对应的部分是直线，其余的部分是圆弧形。这样的齿条轴7在将轴向中间部插通在第一容纳体11的内侧，并且使齿条齿17与小齿轮齿14啮合的状态下，经由I对齿条衬套18、18相对于第一容纳体11被支持为能够进行轴向的变位。
[0006]按压单元10容纳在第三容纳体13的内侧，包括按压部件19、及弹簧20。而且，使按压部件19的前端面即按压面、与齿条轴7的背面中的隔着该齿条轴7与小齿轮轴6相反侧的部分能在该齿条轴7的轴向滑动地接触。在该状态下，利用弹簧20，将按压部件19朝向齿条轴7的背面弹性地按压。由此，通过对小齿轮齿14与齿条齿17的啮合部付与预压，从而抑制在该啮合部产生异常噪声，并且提高转向装置的操作感。按压部件19整体由上述的低摩擦材料制造、或者在与齿条轴7的背面滑动接触的按压面上具有低摩擦材料层。
[0007]将中间轴4的前端部经由自由接头3与小齿轮轴6的基端部连接。在齿条轴7的轴向两端部，经由球面接头(球接头)21、21连接有拉杆8、8的基端部。球面接头21、21分别包括:球体29 ;及将该球体29能转动地保持在内侧的杯状的接头壳体30。而且，将球体29固定(一体形成或者结合固定)在拉杆8、8的基端部，并且将接头壳体30通过螺纹固定等结合固定在齿条轴7的两端部。
[0008]在如上所述构成的转向装置的情况下，若驾驶者操作方向盘1，则该方向盘I的旋转会经由转向轴2、自由接头3、3和中间轴4传递至小齿轮轴6。其结果是，齿条轴7在轴向变位，相应地，由于拉杆8、8被按压牵拉，从而对左右转向轮付与期望的转向角。
[0009]由于通过对钢板等金属板实施弯曲加工来制造构成被组装于上述这样的转向装置中的齿条小齿轮式转向齿轮单元的齿条轴，能够将制造成本抑制得低，且轻量地构成，因此，通过专利文献I?4的记载等，以往被广泛知晓。图14以工序顺序示出专利文献3所记载的齿条轴的制造方法。首先，用冲压加工对钢板等具有充分的刚性的金属板进行冲压等，如图14(A)所示那样得到长条、且近似矩形(带状)的坯板22。
[0010]该坯板22在长度方向(完成后的齿条轴7a的轴向、图14(A) (a)的左右方向)的一部分设置有与其他部分相比宽度方向(图14(A) (a)的上下方向)尺寸小的狭窄部23。
[0011]通过将这样的坯板22例如载放在模具的上表面上并用冲头按压，从而将宽度方向中间部弯曲，使其塑性变形为图14(B)所示的形状，作为第一中间原材料24。使该第一中间原材料24的长度方向的一部分(设置有狭窄部23的部分)的截面形状为扁平U形，并使从设置有该狭窄部23的部分在长度方向偏离的部分的截面形状为U形。所以，能够使第一中间原材料24的宽度方向两端的边缘在整个长度方向互相平行。接下来，将这样的第一中间原材料24如图14(C)所示那样在长度方向的一部分(截面形状为扁平U形的部分)的前表面(图14(C) (a)的上表面)利用冲压加工而形成齿条齿17，作为第二中间原材料25。接下来，将这样的第二中间原材料25如图14(D)所示那样通过实施弯曲加工而使宽度方向(周向)两端部边缘彼此对接(抵接或接近对置)，作为近似圆管状的第三中间原材料26。进一步，将该第三中间原材料26如图14(E)所示那样利用焊接部27将宽度方向两端的边缘彼此结合，作为第四中间原材料28。然后，如图14(F)所示，对该第四中间原材料28的轴向中间部和两端部实施减径加工，或者在轴向两端部的内周面上形成对在构成球面接头21、21的接头壳体30、30(参照图12)的基部设置的外螺纹部进行螺纹固定的螺纹孔，从而得到近似圆管状的齿条轴7a。
[0012]在组装有上述这样的齿条轴7a的转向齿轮单元的情况下，为了在该齿条轴7a的端部结合固定构成球面接头21的接头壳体30，在该齿条轴7a的端部内周面上设置的螺纹孔(内螺纹部)中拧合在该接头壳体30的基部设置的外螺纹部，进一步紧固。在该情况下，在拧合部作用有使齿条轴7a的端部扩径的方向的力。其结果是，在该齿条轴7a的端部产生圆周方向的拉伸应力。该拉伸应力有可能集中在将该齿条轴7a的周向两端部边缘彼此接合的焊接部27。因此，即使在这样的情况下，为了适当维持该焊接部27所产生的接合状态以能够充分确保齿条轴7a的端部与接头壳体30的结合部处的结合强度，需要严格管理焊接部27的强度。所以，由于需要这样的管理，相应地制造成本上升。
[0013]并且，例如基于转向轮压过路缘石等，有的情况下会在齿条轴7a与球面接头21的结合部(齿条轴7a的螺纹孔、与球面接头21的外螺纹部的拧合部)施加大的弯曲负荷(冲击负荷)。而且，基于这样的冲击负荷，设置有螺纹孔的齿条轴7a的轴向端部会向内径向扩大的方向变形，或者应力集中在将宽度方向两端的边缘彼此结合固定的焊接部27，该齿条轴7a与球面接头21的结合强度有可能下降。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本特开平11-278287号公报
[0017]专利文献2:日本特开2001-219854号公报
[0018]专利文献3:日本特开2002-1432号公报
[0019]专利文献4:日本特开2004-44720号公报
【发明内容】
[0020]发明欲解决的问题
[0021]本发明涉及使长条的金属板的宽度方向两端的边缘彼此对接而设为中空管状的齿条轴，其目的在于提供一种能够充分确保齿条轴的端部与球面接头的结合部处的结合强度的构造。
[0022]用于解决问题的方案
[0023]根据本发明的一个形态，齿条小齿轮式转向齿轮单元包括齿轮壳体、小齿轮轴、齿条轴、及筒部。所述小齿轮轴在该小齿轮轴的轴向中间部的外周面上具有小齿轮齿，被能旋转地支持在所述齿轮壳体内。将长条的金属板弯曲并使该金属板的宽度方向两端的边缘彼此对接(抵接或者相邻对置)，进一步根据需要利用焊接部将宽度方向两端的边缘彼此结合(接合)，而将所述齿条轴整体构成为中空管状。所述齿条轴在该齿条轴的前表面的轴向一部分具有齿条齿，该齿条轴相对于所述小齿轮轴被配置为扭转的位置关系，并且使所述齿条齿与所述小齿轮齿啮合，在该状态下，被能轴向变位地支持在所述齿轮壳体内。所述筒部外嵌在所述齿条轴的各端部。
[0024]也可以是所述齿条小齿轮式转向齿轮单元包括将所述齿条轴的各端部与I对拉杆连结的I对球面接头。所述I对拉杆具有与左右转向轮连结的前端部、和与所述