JPH09308940A - ヘリカルピニオンギアの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外側弁部材２とヘリカルギア部４とが一体のヘ
リカルピニオンギア１を冷間鍛造加工により成形する。 【解決手段】円柱状の歯車素材を冷間鍛造加工すること
により、後に外側弁部材２となる大径円筒部２Ａと、ラ
ックに噛合うヘリカルギア部４の中間形状４Ａとを形成
する。ヘリカルギア部は、冷間鍛造加工時には、最終的
な完成形状の歯面２２Ａの上に、歯面の幅Ｗ₁ と等しい
幅を有し、かつ、所定の高さＨ₁ を有する駄肉２４Ａが
付けられている。その後の切削加工工程により、この駄
肉２４Ａが除去されて完成形状の歯形２０が形成され
る。 【効果】外側弁部材と一体のヘリカルピニオンギアを冷
間鍛造加工により成形する場合には、外側弁部材とヘリ
カルギア部との外径の差が大きいため、減面率が許容値
を越えてしまうが、駄肉を付けることにより減面率を小
さくすることができ、冷間鍛造加工が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラックピニオン式
動力舵取装置に用いられるヘリカルピニオンギアの製造
方法に係り、特に、ロータリバルブを構成する外側弁部
材（バルブスリーブ）と、ラックに噛合うヘリカルギア
部とが一体となったヘリカルピニオンギアを製造する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラックピニオン式動力舵取装置用のヘリ
カルピニオンギアは、歯車軸に対して斜めにねじれた複
数本の歯を有するヘリカルギア部と、このヘリカルギア
部の歯先円形よりも大径の円柱状の部分とを有してお
り、この円柱部の端部内周面に形成されたスプライン等
の連結部を介して入力軸に連結され、舵取ハンドルの操
作によって回転されるとともに、前記ヘリカルギア部
が、操向車輪に連動するラックに噛合ってこのラックを
往復動させるようになっている。このようなラックピニ
オン式動力舵取装置用のヘリカルピニオンギアを製造す
る方法として、従来、機械加工が一般に行なわれてい
た。

【０００３】しかしながら、前記のような機械加工で
は、加工工数が多いため製造に時間がかかり、また、歯
切り盤等の高価な専用の機械を必要とするためコスト高
であった。しかも、製造されるヘリカルピニオンギア
が、前述のように、ヘリカルギア部と、このヘリカルギ
ア部よりも大径の円柱部とを有する形状の場合には、ヘ
リカルギア部と円柱部との接続部に形成される不完全歯
形部の長さが、ホブ等の工具による制約によって長くな
り、全体が大型化してしまうという問題があった。さら
に、丸棒状の歯車素材から切削加工によりヘリカルギア
部および円柱部を成形すると、切削量が多く、材料が無
駄になるためコスト高であるという問題もあった。

【０００４】また、ラックピニオン式動力舵取装置用の
ヘリカルピニオンギアでは、入力軸との連結部であるス
プラインが、このヘリカルピニオンギアと入力軸側との
間の相対回転を許容するとともに、その角度以上の回転
は規制する、いわゆるフェイルセーフを構成しており、
機械加工によって製造する場合には、ヘリカルギア部の
加工とスプラインの加工とが別々に行なわれるため、ラ
ックとの噛合いの中立位置とフェイルセーフの中立位置
との位相を完全に一致させることが困難であった。

【０００５】前記のような種々の問題点を解決するため
に、ヘリカルピニオンギアを押出し加工による鍛造で製
造する方法が考えられている。この方法では、下型内
に、軸線に対して斜めに傾いた複数本の歯形成形部が設
けられたダイスを配置し、円柱状の歯車素材をパンチに
よって前記ダイス内に押し込むことにより、円柱状歯車
素材の外周面に複数本の歯を同時に成形するようになっ
ている。このような方法は既に広く知られており、ま
た、前記方法を改良した優れた製造方法も既に提案され
ている（特開平７−３０８７２９号公報）。

【０００６】ところで、ラックピニオン式動力舵取装置
では、舵取ハンドルの操作によって回転される入力軸
と、ラックに噛合うヘリカルピニオンギアとをトーショ
ンバーを介して相対回転可能に連結し、前記入力軸を回
転させることにより、入力軸と一体回転する内側弁部材
とヘリカルピニオンギアと一体回転する外側弁部材から
成るロータリバルブの油路を切換えてパワーシリンダに
圧油を給排することにより操舵補助力を発生させるよう
になっている。そして、前記ロータリバルブの外側弁部
材は、前記特開平７−３０８７２９号公報の図８に示す
ように、独立したスリーブ（外側弁部材）をピンによっ
てヘリカルピニオンギアに連結して一体的に回転させる
タイプと、特開昭４９−６８４２１号公報あるいは実公
昭６１−３８８４７号公報等に記載されているように、
ヘリカルギア部の端部に一体的に設けられたタイプとが
知られている。

【０００７】図５および図６は、前記のように外側弁部
材（バルブスリーブ）２をヘリカルギア部４と一体的に
形成したタイプのヘリカルピニオンギア（全体として符
号１で示す）の一例を示すもので、すべての加工が完了
した完成品の形状としては、内周面に軸方向（図５の左
右方向）に延びる油路６が円周方向等間隔で形成される
とともに、外面側にオイルポンプ、オイルタンクおよび
パワーシリンダの両室（いずれも図示せず）へ連通する
複数の環状溝８が、そして、前記各油路６と環状溝８と
を連通する半径方向の貫通穴１０が形成された外側弁部
材２と、ラック（図示せず）に噛合うヘリカルギア部４
とが一体に形成されている。また、ほぼ円筒状をしてい
る外側弁部材２の底部には、入力軸に相対回転可能に連
結するトーションバーの一端が圧入される圧入孔１２
と、前記入力軸との間で所定角度の回転を許容するとと
もにそれ以上の回転は規制するフェイルセーフを構成す
るスプライン１４とが形成されている。さらに、ヘリカ
ルギア部４の先端には、ギアハウジング内にベアリング
を介して回転自在に支持される小径の軸受部１６が形成
されている。

【０００８】従来は、前記のような外側弁部材２とヘリ
カルギア部４とが一体のヘリカルピニオンギア１を、冷
間鍛造加工を用いて製造する場合には、前記外側弁部材
２の完成形状の外径Ｄ₁ よりもやや大きい外径を有する
円柱状の歯車素材を、前記特開平７−３０８７２９号の
図３に示すような加工装置を用いて、押出し加工を行な
うことにより、図７および図８に示すような形状の中間
製品を成形するようにしている。この中間製品としての
ヘリカルピニオンギア１Ａ（鍛造加工終了時点の中間製
品には、前記完成品形状の符号にＡを付して示す）は、
後に行なわれる機械加工によって前記外側弁部材２が形
成される大径の円筒部２Ａと、前記ヘリカルギア部の最
終的な歯形形状４と同一の歯形を有する部分４Ａとから
成っている。そして、この中間製品１Ａは、その後に機
械加工を行なうことによって、図７に想像線で示す完成
品の形状（ヘリカルピニオンギア１）が得られるように
なっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、外側弁
部材２とヘリカルギア部４と一体的に形成したタイプの
ヘリカルピニオンギア１の中間製品１Ａを、冷間鍛造加
工により成形しょうとすると、外側弁部材２の外径Ｄ₁
がピニオンギア部４の外径（歯先円径Ｄ₂ ）よりもはる
かに大きいため、この外側弁部材２の外径Ｄ₁ よりも大
きい外径を有する円柱状の歯車素材を、外側弁部材２に
比較して小径のヘリカルギア部４の歯先円径Ｄ₂ まで断
面積を縮小しなければならない。そのため、減面率（元
の断面積に対する加工により減少した断面積の比率）が
冷間鍛造加工における許容値（例えば７０％）よりも大
きくなってしまい、充分な歯形の精度を得ることができ
ないので、実際には冷間鍛造加工によって、外側弁部材
が一体のヘリカルピニオンギアを製造することは不可能
であった。

【００１０】本発明は前記問題点を解消するためになさ
れたもので、冷間鍛造加工時の減面率を許容値よりも小
さくすることにより、外側弁部材とヘリカルギア部とが
一体となったヘリカルピニオンギアを高精度に加工する
ことができるヘリカルピニオンギアの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るヘリカルピ
ニオンギアの製造方法は、円柱状の素材に、冷間鍛造加
工を行なうことにより、外側弁部材を構成する大径の円
柱部と、この円柱部の外径よりも小径の歯先円形を有す
るピニオンギア部を形成するものであって、冷間鍛造加
工を行なうことにより、前記大径の円柱部と、ピニオン
ギア部の完成形状として得られる歯先の上部に駄肉を付
けた形状とを形成した後、前記ピニオンギア部の駄肉を
機械加工により削除するようにしたものでる。

【００１２】前記ヘリカルピニオンギアの製造方法によ
れば、冷間鍛造加工時には、最終的な完成品のヘリカル
ギア形状ではなく、その歯面上に駄肉を付けた形状とし
ておくので、鍛造加工による減面率が従来の方法による
場合よりも小さく、許容範囲内に収まるので、充分な加
工精度を得ることができ、外側弁部材一体型のヘリカル
ピニオンギアを冷間鍛造加工により製造することが可能
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例により本
発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る製造方
法により外側弁部材一体型のヘリカルピニオンギア１を
製造する場合の、冷間鍛造加工が終了した時点の中間製
品１Ａの形状を示す縦断面図、図２はその中間製品１Ａ
の左側面図である。冷間鍛造加工が行なわれた時点で
は、後に行なわれる機械加工によって外側弁部材２が形
成される部分２Ａは、従来の中間製品１Ａ（図７参照）
と同様に、円柱状の歯車素材の外径とほぼ等しい外径を
有する円筒状をしている。一方、ヘリカルギア部４が形
成される部分４Ａは、各歯形２０Ａの歯面２２Ａの上部
に、これら歯面２２Ａの幅Ｗ₁ とほぼ等しい幅を有し、
かつ、所定の高さＨ₁ を有する矩形形状の余分な肉（以
下、駄肉と呼ぶ）２４Ａが付けられている。なお、この
駄肉２４Ａの高さＨ₁ は、冷間鍛造加工時の減面率が所
望の値となるように適宜設定することができる。

【００１４】冷間鍛造加工により、前記形状の中間製品
１Ａを得るための加工装置に用いられるダイスについて
説明すると、従来の製造方法の場合には、完成形状のヘ
リカルギア部４の歯形２０（図５および図６参照）と同
一の形状に凹陥した歯溝と、完成形状のヘリカルギア部
４の歯溝２６と同一形状を有する半径方向内方へ突出し
た歯形成形部とが設けられており、このダイス内にポン
チによって歯車素材を押し込むことにより、完成形状と
同一形状の歯形２０を有するヘリカルギア部４Ａを成形
するようになっているが、本実施例に係る製造方法に用
いられるダイスは、完成形状のヘリカルギア部４の歯溝
２６の形状と一致する歯形成形部を有するとともに、こ
れら歯形成形部の間には、完成形状のヘリカルギア部４
の歯形２０の形状よりも、前記駄肉２４Ａの分だけ半径
方向に深く窪んだ歯溝を有している。

【００１５】冷間鍛造加工によって、図１および図２に
示す形状の中間製品１Ａを得た後、前記歯面２２Ａ上に
付けられている駄肉２４Ａを、切削加工によって削除す
ることにより、完成品の形状と同一の形状の歯形２０を
得ることができる。このように、冷間鍛造加工時には、
歯面２２Ａ上に駄肉２４Ａを付けた形状とすることによ
り、従来の製造方法による冷間鍛造加工時よりも減面率
を大幅に小さくして、冷間鍛造加工における減面率の許
容値内に納めることができる。その結果、従来は、外側
弁部材２とヘリカルギア部４とが一体のヘリカルピニオ
ンギア１を冷間鍛造加工によって成形しても、充分な精
度を得ることができないため、外側弁部材一体型のヘリ
カルピニオンギアは機械加工により製造せざるを得なか
ったが、本実施例方法によれば、冷間鍛造加工によっ
て、従来よりも大幅に歯面の精度の良いヘリカルギア部
を得ることが可能になったので、外側弁部材一体型のヘ
リカルピニオンギアを冷間鍛造加工を用いて製造するこ
とが可能になった。

【００１６】このように、冷間鍛造加工を用いて外側弁
部材２一体型のヘリカルピニオンギア１を製造すること
が可能になったので、従来の機械加工よりも加工コスト
を大幅にダウンすることができる。また、冷間鍛造加工
によれば、フェイルセーフスプライン１４や、外側弁部
材２の機械加工前のバルブ穴（円筒部の内面形状）およ
び外面形状等も同時に加工することができるので、別の
工程が不要になり加工工数が減少する。さらに、ヘリカ
ルギア部と外側弁部材との間の接続部の長さを短縮して
全体を小型化することができる。また、機械加工によっ
てヘリカルピニオンギアを製造する場合には、完成品形
状の長さ以上の長さを有する歯車素材が必要であるが、
冷間鍛造加工による場合には、断面が減少した体積分だ
け軸方向の長さが延びるので、円柱状の歯車素材の長さ
が機械加工の場合よりも大幅に短かくて良く、材料の使
用量が減少してコストダウンとなる。

【００１７】なお、前記実施例では、外側弁部材２が形
成される円筒状部の底面に、冷間鍛造加工によって、前
記ヘリカルギア部４Ａの加工と同時にフェイルセーフを
構成するスプライン１４が形成されるようになっている
が、必ずしも同時にスプラインを加工する必要はなく、
後の機械加工等によってスプラインを形成するようにし
ても良い。

【００１８】図３および図４は、第２の実施例に係る製
造方法による、冷間鍛造加工後の中間製品１Ａの形状を
示す縦断面図および左側面図であり、この実施例では、
ヘリカルギア部４Ａの歯面２２Ａ上に付けられた駄肉２
８Ａの形状が前記実施例のものとは異なっている。前記
実施例では、冷間鍛造加工時に歯面２２Ａの幅Ｗ₁ とほ
ぼ等しい幅で所定の高さＨ₁ の矩形形状の駄肉２４Ａを
形成したが、この実施例では、駄肉２８Ａが、ヘリカル
ギア部４の各歯形２０Ａの両側歯面３０Ａを構成する曲
面をそのまま上方（半径方向外方）へ延長した形状をし
ている。なお、その他の部分の形状は同一であるので、
その説明は省略する。その後、前記実施例と同様にこの
駄肉３０Ａを切削加工により除去して完成品のヘリカル
ギア部４の形状を得る。この実施例でも前記第１実施例
と同様の効果を奏することができる。また、特に、第１
実施例のように断面減少率を大幅に低減する必要がな
く、僅かに小さくしたい場合に有効である。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、円
柱状の素材に、冷間鍛造加工を行なうことにより、外側
弁部材を構成する大径の円柱部と、この円柱部の外径よ
りも小径の歯先円形を有するピニオンギア部を形成する
ヘリカルピニオンギアの製造方法において、前記冷間鍛
造加工を行なうことにより、外側弁部材を構成する大径
の円柱部と、ピニオンギア部の完成形状の歯先の上部に
駄肉を付けた形状とを形成した後、前記ピニオンギア部
の駄肉を機械加工により削除するようにしたことによ
り、外側弁部材とヘリカルギア部とが一体のヘリカルピ
ニオンギアを、安価な冷間鍛造加工によって製造するこ
とができる。また、その後の工程での機械加工によって
切削する量を低減することができるので、大幅にコスト
ダウンを図ることができる。さらに、大径の外側弁部材
と小径のヘリカルギア部との間の接続部に形成される不
完全歯形部の長さを、機械加工の場合よりも短縮できる
ので、全体をコンパクト化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る製造方法による、冷間
鍛造加工終了時のヘリカルピニオンギアの形状を示す縦
断面図である。

【図２】上記図１の左側面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る製造方法による、
冷間鍛造加工終了時のヘリカルピニオンギアの形状を示
す縦断面図である。

【図４】上記図３の左側面図である。

【図５】ヘリカルピニオンギアの完成品の形状を示す縦
断面図である。

【図６】上記図５の左側面図である。

【図７】従来の製造方法による、冷間鍛造加工終了時の
ヘリカルピニオンギアの形状を示す縦断面図である。

【図８】上記図７の左側面図である。

【符号の説明】

２ 外側弁部材 ２Ａ 大径の円柱部 ４ ピニオンギア部 ２２Ａ 歯先 ２４Ａ 駄肉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状の素材に、冷間鍛造加工を行なう
   ことにより、外側弁部材を構成する大径の円柱部と、こ
   の円柱部の外径よりも小径の歯先円形を有するピニオン
   ギア部を形成するヘリカルピニオンギアの製造方法にお
   いて、 冷間鍛造加工を行なうことにより、前記大径の円柱部
   と、ピニオンギア部の完成形状として得られる歯先の上
   部に駄肉を付けた形状とを形成した後、前記ピニオンギ
   ア部の駄肉を機械加工により削除することを特徴とする
   ヘリカルピニオンギアの製造方法。
2. 【請求項２】 前記歯先上に付けられた駄肉は、歯先の
   幅とほぼ等しい幅を有し、かつ、所要の高さを有する矩
   形形状であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカ
   ルピニオンギアの製造方法。
3. 【請求項３】 前記歯先上に付けられた駄肉は、両側歯
   面の曲面を上方へ延長した形状であることを特徴とする
   請求項１に記載のヘリカルピニオンギアの製造方法。
4. 【請求項４】 前記冷間鍛造加工により、大径円柱部の
   内部に、フェイルセーフを構成するスプライン形状を同
   時に形成することを特徴とする請求項１に記載のヘリカ
   ルピニオンギアの製造方法。