JP7742709B2 - How to polish rack bars - Google Patents
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Description
本発明は、ラックバーの研磨方法に関する。 The present invention relates to a method for polishing a rack bar.
ラックバーは、例えば自動車等に搭載されるラックアンドピニオン式ステアリング装置を構成する部材として用いられ、ピニオンに噛み合う複数の歯部を有するラックが形成されたラック部を備えている。 Rack bars are used as components of rack-and-pinion steering devices installed in automobiles, for example, and have a rack section formed with a rack having multiple teeth that mesh with the pinion.
このようなラックアンドピニオン式ステアリング装置に用いられるラックバーの製造では、通常、円筒状又は円柱状の鋼材に金型を押し付けることによってラックを形成した後、ラックの強度を高めるために熱処理(焼き入れ)を行う。 When manufacturing rack bars used in such rack-and-pinion steering devices, the rack is typically formed by pressing a die against a cylindrical or columnar steel material, and then the rack is heat-treated (hardened) to increase its strength.
しかしながら、特許文献1に記載の方法においては、ラックの熱処理(焼き入れ)を行った際、この熱処理によってラックバーの表面に酸化被膜が形成され、これがラックバーの表面に凹凸を生じさせる原因となる。 However, in the method described in Patent Document 1, when the rack is heat-treated (quenched), an oxide film forms on the surface of the rack bar, which causes unevenness on the surface of the rack bar.
通常、ステアリング装置において、ラックバーは、ラック部の厚さ方向(後述)に対向する反対側の部分を支持するサポートヨークや、両端部を支持するラックブッシュ等の軸受部材に支持される。そして、ピニオンに連結した操舵軸の操作によって該ピニオンが回転すると、ラックバーはその軸方向に沿って移動する。このとき、ラックバーは、軸受部材に対して摺動しながら移動することとなる(以下、ラックバーの軸受部材に支持される表面を「摺接面」と称する。)。 Typically, in a steering device, the rack bar is supported by bearing members such as a support yoke that supports the opposite side of the rack section in the thickness direction (described below), and rack bushings that support both ends. When the pinion rotates by operating the steering shaft connected to the pinion, the rack bar moves along its axial direction. At this time, the rack bar moves while sliding against the bearing members (hereinafter, the surface of the rack bar that is supported by the bearing member will be referred to as the "sliding surface").
ステアリング装置の上記のような駆動機構により、軸受部材はラックバーの摺接面との摺接によって摩耗し得る。よって、ラックバーの摺接面と軸受部材との摩擦抵抗は小さい方が好ましい。 Due to the steering device's drive mechanism described above, the bearing member may be worn due to sliding contact with the sliding surface of the rack bar. Therefore, it is preferable that the frictional resistance between the sliding surface of the rack bar and the bearing member is low.
また、上記のようにステアリング装置においてラックバーは、ピニオンの回転により、軸方向に沿って移動する。この際、ピニオンの歯部に噛み合うラックバーの歯部もステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいようにそれぞれの所定高さになっていることが好ましい。 As mentioned above, in the steering device, the rack bar moves axially due to the rotation of the pinion. At this time, it is preferable that the teeth of the rack bar that mesh with the teeth of the pinion also have a predetermined height so that they can easily mesh with the teeth of the pinion in the steering device.
上記事情に鑑み、本発明は、ステアリング装置における軸受部材との摩擦抵抗を低減可能であり、且つ、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーの研磨方法を提供することを課題とする。 In light of the above, the present invention aims to provide a method for polishing a rack bar that can reduce frictional resistance with bearing members in a steering device and that can easily mesh with the teeth of a pinion in the steering device.
本発明に係るラックバーの研磨方法では、
前記ラックバーは、ステアリング装置に組み込まれた際に該ラックバーを支持する軸受部材に対して摺動可能であり、軸材を備え、該軸材は、ピニオンに噛み合うラックが形成されたラック部と前記軸受部材に摺接する摺接面とを有し、前記ラック部は、複数の歯部を有し、
前記複数の歯部のそれぞれの前記摺接面からの高さが予め定められたそれぞれの所定高さとなるように、
前記ラック部の厚さ方向に対向する反対側に位置する前記摺接面の取代量を変化させて前記摺接面を研磨材によって研磨する。
In the rack bar grinding method according to the present invention,
the rack bar is slidable relative to a bearing member that supports the rack bar when the rack bar is incorporated into the steering device, and includes a shaft member, the shaft member having a rack portion on which a rack that meshes with a pinion is formed and a sliding contact surface that comes into sliding contact with the bearing member, the rack portion having a plurality of teeth,
so that the height of each of the plurality of tooth portions from the sliding contact surface is a predetermined height,
The sliding surfaces located on opposite sides of the rack in the thickness direction are polished with an abrasive material while varying the amount of removal of the sliding surfaces.
斯かる構成によれば、上記のように前記摺接面を研磨材によって研磨するため、前記摺接面と軸受部材との摩擦抵抗を低減することができ、且つ、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーとすることができる。 With this configuration, the sliding surface is polished with an abrasive as described above, reducing frictional resistance between the sliding surface and the bearing member, and enabling the rack bar to easily mesh with the pinion teeth in a steering device.
具体的には、ステアリング装置において、ラックバーは、ラック部の厚さ方向に対向する反対側に位置する摺接面において、サポートヨークと呼ばれる軸受部材に支持される。このサポートヨークは、通常、バネ部材等によってラックバーに向かって付勢した状態となっている。このため、サポートヨークと該摺接面との間には、比較的摩擦抵抗が生じ易い。そのため、この領域の摺接面を研磨することで効果的に摩擦抵抗を低減することができる。 Specifically, in a steering device, the rack bar is supported by a bearing member called a support yoke, at a sliding surface located on the opposite side of the rack section in the thickness direction. This support yoke is usually biased toward the rack bar by a spring member or the like. As a result, frictional resistance is relatively likely to occur between the support yoke and this sliding surface. Therefore, frictional resistance can be effectively reduced by polishing the sliding surface in this area.
また、前記研磨を、前記ラック部の複数の歯部のそれぞれの前記摺接面からの高さが予め定められたそれぞれの所定高さとなるように、前記摺接面を研磨材によって研磨するため、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすい歯部を有するラックバーを製造することができる。 Furthermore, since the polishing is performed by polishing the sliding surface with an abrasive so that the height of each of the rack's multiple tooth portions from the sliding surface is a predetermined height, it is possible to manufacture a rack bar with teeth that easily mesh with the teeth of a pinion in a steering device.
また、本発明に係るラックバーの研磨方法では、前記摺接面からの高さ調整は、ピンゲージを用いて行うことが好ましい。 Furthermore, in the rack bar polishing method according to the present invention, it is preferable that the height adjustment from the sliding surface is performed using a pin gauge.
斯かる構成によれば、前記摺接面の取代量を変化させた研磨を容易にすることができる。 This configuration makes it easy to polish the sliding surface with varying amounts of removal.
また、本発明に係るラックバーの研磨方法では、前記研磨材によって研磨する研磨方向が前記ラックバーの軸方向に沿うように行うことが好ましい。 Furthermore, in the rack bar polishing method according to the present invention, it is preferable that the polishing direction using the abrasive material is along the axial direction of the rack bar.
斯かる構成によれば、上記のような研磨方向であるため、摺接面の表面にはラックバーの軸方向に沿うように研磨目が形成されることとなる。言い換えれば、研磨目の方向がラックバーの移動方向に沿う方向になる。よって、ラックバーの摺接面と軸受部材との摩擦抵抗をより低減することができる。 With this configuration, the grinding direction is as described above, so grinding marks are formed on the surface of the sliding contact surface along the axial direction of the rack bar. In other words, the direction of the grinding marks is along the direction of movement of the rack bar. This further reduces frictional resistance between the sliding contact surface of the rack bar and the bearing member.
より具体的には、上述したように、ステアリング装置において、ラックバーは、ラック部の厚さ方向に対向する反対側に位置する摺接面において、サポートヨークと呼ばれる軸受部材に支持される。このサポートヨークは、通常、バネ部材等によってラックバーに向かって付勢した状態となっている。このため、サポートヨークと該摺接面との間には、比較的摩擦抵抗が生じ易い。これに対して、上記研磨方法によれば、サポートヨークと摺接する摺接面の表面に形成される研磨目の方向が、ラックバーの移動方向に沿う方向になるため、より効果的に摩擦抵抗を低減することができる。 More specifically, as described above, in a steering device, the rack bar is supported by a bearing member called a support yoke on the sliding surface located on the opposite side of the rack section in the thickness direction. This support yoke is typically biased toward the rack bar by a spring member or the like. As a result, frictional resistance is relatively likely to occur between the support yoke and the sliding surface. In contrast, with the above-mentioned polishing method, the direction of the polishing marks formed on the surface of the sliding surface that makes sliding contact with the support yoke is aligned with the direction of rack bar movement, thereby more effectively reducing frictional resistance.
また、本発明に係るラックバーの研磨方法では、
前記研磨材として、円盤状で円周方向に沿って回転可能であり且つ回転する外周面に砥粒を有する回転砥石を用い、前記外周面が前記ラックバーの軸方向に沿うように前記回転砥石を回転させるとともに、前記回転砥石又は前記ラックバーの少なくとも一方を前記軸方向に沿うように移動させながら前記外周面で前記摺接面を研磨することが好ましい。
In addition, in the rack bar grinding method according to the present invention,
It is preferable to use a rotating grindstone as the abrasive material, which is disk-shaped, rotatable in the circumferential direction, and has abrasive grains on its rotating outer peripheral surface, rotate the rotating grindstone so that the outer peripheral surface is aligned with the axial direction of the rack bar, and polish the sliding surface with the outer peripheral surface while moving at least one of the rotating grindstone or the rack bar along the axial direction.
斯かる構成によれば、砥粒を有する回転砥石の外周面(いわゆる回転砥石の研磨面)をラックバーの軸方向に沿うように回転させるとともに、前記回転砥石又は前記ラックバーの少なくとも一方を前記軸方向に沿うように移動させながら前記外周面で前記摺接面を研磨することによって、回転砥石の外周面(研磨面)の回転方向(回転して研磨する方向)と、当該外周面の移動方向(移動して研磨する方向)の両方向が、ラックバーの移動方向に沿う方向になる。よって、摺接面の表面にはラックバーの軸方向に沿うように研磨目がより形成されやすくなる。従って、ラックバーの摺接面と軸受部材との摩擦抵抗をより低減することができる。 With this configuration, the outer peripheral surface of the grinding wheel having abrasive grains (the so-called grinding surface of the grinding wheel) is rotated along the axial direction of the rack bar, and the sliding surface is polished with the outer peripheral surface while at least one of the grinding wheel or the rack bar is moved along the axial direction. This means that both the rotation direction of the outer peripheral surface (grinding surface) of the grinding wheel (the direction in which it rotates and grinds) and the movement direction of the outer peripheral surface (the direction in which it moves and grinds) are aligned with the movement direction of the rack bar. This makes it easier for grinding marks to form on the surface of the sliding surface along the axial direction of the rack bar. This in turn reduces frictional resistance between the sliding surface of the rack bar and the bearing member.
以上の通り、本発明によれば、ステアリング装置における軸受部材との摩擦抵抗を低減可能であり、且つ、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーの研磨方法を提供することができる。 As described above, the present invention provides a method for polishing a rack bar that can reduce frictional resistance with bearing members in a steering device and that can easily mesh with the teeth of a pinion in a steering device.
以下では、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るラックバーの研磨方法について説明する。なお、以下では、ラックバーの軸方向を軸方向X(長手方向)と称することがある。また、軸方向Xに直交する横方向を幅方向Y(第1短手方向)と称することがある。また、軸方向X及び幅方向Yのそれぞれに直交する縦方向を厚さ方向Z(第2短手方向)と称することがある。また、軸方向Xに直交するラックバーの断面(Y-Z面)を横断面と称することがある。 The following describes a rack bar polishing method according to one embodiment of the present invention, with reference to the drawings. Note that, hereinafter, the axial direction of the rack bar may be referred to as the axial direction X (longitudinal direction). The horizontal direction perpendicular to the axial direction X may be referred to as the width direction Y (first short-side direction). The vertical direction perpendicular to both the axial direction X and the width direction Y may be referred to as the thickness direction Z (second short-side direction). The cross section (Y-Z plane) of the rack bar perpendicular to the axial direction X may be referred to as the transverse cross section.
まず、図1~4を参照しつつ、本実施形態の研磨方法によって研磨処理されたラックバー1について、ラックバー1を採用したステアリング装置100を示しながら説明する。 First, with reference to Figures 1 to 4, we will explain the rack bar 1 polished using the polishing method of this embodiment, while showing a steering device 100 that employs the rack bar 1.
図1に示されるように、ステアリング装置100は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置100である。ステアリング装置100は、車両等の操舵軸に連結されたピニオン2と、ピニオン2に噛み合うラック11aが形成されたラックバー1と、ラックバー1を支持する軸受部材3とを備えている。 As shown in Figure 1, the steering device 100 is a rack-and-pinion type steering device. The steering device 100 includes a pinion 2 connected to the steering shaft of a vehicle or the like, a rack bar 1 formed with a rack 11a that meshes with the pinion 2, and a bearing member 3 that supports the rack bar 1.
ラックバー1は、軸材10を備えている。軸材10は、ラック11aが形成されたラック部11と、軸材10の表面であって軸受部材3に摺接する摺接面13とを有する。 The rack bar 1 comprises a shaft member 10. The shaft member 10 has a rack portion 11 on which a rack 11a is formed, and a sliding surface 13 on the surface of the shaft member 10 that slides against the bearing member 3.
ラックバー1は、例えば、中実の(円柱状の)鋼材又は中空の(円筒状の)鋼材から製造される。該鋼材としては、例えば、JIS 4051:2016に規定される機械構造用炭素鋼鋼材が挙げられる。これらのなかでもS45Cの鋼材が好ましい。 The rack bar 1 is manufactured from, for example, solid (cylindrical) steel material or hollow (cylindrical) steel material. Examples of such steel material include carbon steel material for machine structures as specified in JIS 4051:2016. Among these, S45C steel material is preferred.
図1~2に示されるように、ラック11aは、歯先113が幅方向Y(図1~2では紙面に直交する方向)に沿って延びるように形成された複数の歯部111によって構成されている。各歯部111は、軸方向Xに沿って例えば等間隔に並んでいる。また、各歯部111は、これらの間にピニオン2の歯部が挿抜可能な複数の溝112を形成している。このような構成によって、ステアリング装置100におけるラックバー1は、ラック11aに噛み合ったピニオン2の回転に伴って軸方向Xに沿って移動するようになっている。このとき、ラックバー1は軸受部材3に対して摺動するように移動し、これに伴って、摺接面13は軸受部材3と摺接する。 As shown in Figures 1 and 2, the rack 11a is composed of multiple teeth 111 whose tooth tips 113 extend along the width direction Y (a direction perpendicular to the plane of the paper in Figures 1 and 2). The tooth portions 111 are arranged, for example, at equal intervals along the axial direction X. The tooth portions 111 also form multiple grooves 112 between them, into which the teeth of the pinion 2 can be inserted and removed. With this configuration, the rack bar 1 in the steering device 100 moves along the axial direction X as the pinion 2 meshes with the rack 11a rotates. At this time, the rack bar 1 slides relative to the bearing member 3, and the sliding surface 13 slides against the bearing member 3.
ラックバー1は、摺接面13として、ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面13aと、ラック11aが未形成の両端部に位置する両端摺接面13bとを有している。図3及び4に示されるように、横断面において、歯裏摺接面13aの表面131aの形状は例えば円弧状である。また、横断面において、両端摺接面13bの表面131bの形状は例えば円形状である。 The rack bar 1 has sliding surfaces 13, including a tooth back sliding surface 13a located on the opposite side of the rack portion 11 in the thickness direction Z, and end sliding surfaces 13b located at both end portions where the rack 11a is not yet formed. As shown in Figures 3 and 4, in cross section, the surface 131a of the tooth back sliding surface 13a has, for example, an arc shape. Furthermore, in cross section, the surface 131b of the end sliding surfaces 13b has, for example, a circular shape.
ステアリング装置100において、ラックバー1は、歯裏摺接面13aにおいてサポートヨークと呼ばれる軸受部材31に支持され、且つ、両端摺接面13bにおいてラックブッシュと呼ばれる軸受部材32に支持されている。軸受部材3は、通常、樹脂材料によって構成されている。 In the steering device 100, the rack bar 1 is supported by a bearing member 31 called a support yoke at the tooth back sliding surface 13a, and by bearing members 32 called rack bushes at both end sliding surfaces 13b. The bearing members 3 are typically made of a resin material.
ステアリング装置100において、サポートヨーク31は、歯裏摺接面13aの表面131aを下方から覆うような形状に形成されている。サポートヨーク31は、歯裏摺接面13aを載置する載置面を有しており、該載置面と表面131aとが接触した状態でラックバー1を支持している。 In the steering device 100, the support yoke 31 is formed in a shape that covers the surface 131a of the tooth back contact surface 13a from below. The support yoke 31 has a mounting surface on which the tooth back contact surface 13a rests, and supports the rack bar 1 with the mounting surface and surface 131a in contact.
また、ステアリング装置100において、ラックブッシュ32は、両端摺接面13bの表面131bをラックバー1の周方向CY1にわたって覆うような形状に形成されている。ラックブッシュ32は、両端摺接面13bを周方向CY1にわたって覆う内周面を有しており、該内周面と表面131bとが接触した状態でラックバー1を支持している。 In addition, in the steering device 100, the rack bush 32 is formed in a shape that covers the surfaces 131b of the sliding contact surfaces 13b at both ends in the circumferential direction CY1 of the rack bar 1. The rack bush 32 has an inner circumferential surface that covers the sliding contact surfaces 13b at both ends in the circumferential direction CY1, and supports the rack bar 1 with the inner circumferential surface and the surface 131b in contact.
図3及び4に示されるように、横断面において、歯裏摺接面13aの表面131aが描く円弧の直径及び両端摺接面13bの表面131bが描く円の直径は実質的に同一となっている。これらの直径をR1とすると、直径R1は例えば22mm~37mmである。なお、直径R1は、両端摺接面13bにおける任意5箇所の円周を測定して平均円周C1を求め、下記式(1)によって求めることができる。円周率πは、3.14とする。
R1=C1/円周率π ・・・(1)
3 and 4, in a cross section, the diameter of the arc described by the surface 131a of the tooth back surface 13a and the diameter of the circle described by the surfaces 131b of the end contact surfaces 13b are substantially the same. If these diameters are designated as R1, then the diameter R1 is, for example, 22 mm to 37 mm. The diameter R1 can be calculated by measuring the circumference at any five points on the end contact surfaces 13b to determine the average circumference C1, and then using the following formula (1). The value of pi is assumed to be 3.14.
R1=C1/Pi...(1)
歯裏摺接面13aは、横断面(Y-Z面)において表面131aが描く円弧の中心角θ1が例えば170°である。なお、中心角θ1は、歯裏摺接面13aにおける任意5箇所の円周を測定して平均円周C2を求め、下記式(2)によって求めることができる。
θ1=C2/C1×360° ・・・(2)
The tooth back contact surface 13a has an arc whose central angle θ1 is, for example, 170° on the cross section (Y-Z plane) of the surface 131a. The central angle θ1 can be calculated by measuring the circumference at any five points on the tooth back contact surface 13a to determine an average circumference C2, and then using the following formula (2):
θ1=C2/C1×360°...(2)
ステアリング装置100は、ラックバー1が軸受部材3に対して摺動しつつ軸方向Xに沿って移動し、これに伴って、摺接面13と軸受部材3の前記載置面や前記内周面とが摺接するように構成されている。 The steering device 100 is configured so that the rack bar 1 moves along the axial direction X while sliding against the bearing member 3, and as a result, the sliding surface 13 comes into sliding contact with the mounting surface and inner peripheral surface of the bearing member 3.
次に、図5~図8を参照しつつ、本実施形態のラックバー1の研磨方法について説明する。 Next, the method for polishing the rack bar 1 of this embodiment will be described with reference to Figures 5 to 8.
本実施形態の研磨方法では、高周波誘導加熱等の加熱処理を経て表面に酸化被膜が形成された未処理ラックバー1a(熱処理(焼き入れ)を行った後のワーク)を研磨材4により研磨処理し、処理済ラックバー1bを得る。このとき、図7に示すように、研磨方向Dが軸方向Xに沿うように(研磨方向Dを軸方向Xと略平行に)摺接面13を研磨する。
なお、本実施形態では、図7に示すような研磨方法に限定されない。すなわち、研磨方法は、図7のような研磨方法であってもよく、バフ研磨により幅方向Yに沿うように研磨しながら軸方向Xに沿うように研磨してもよい。
In the polishing method of this embodiment, an untreated rack bar 1a (a workpiece after heat treatment (hardening)) on whose surface an oxide film has been formed through a heat treatment such as high-frequency induction heating is polished with an abrasive 4 to obtain a treated rack bar 1b. At this time, as shown in Figure 7, the sliding surface 13 is polished so that the polishing direction D is along the axial direction X (the polishing direction D is approximately parallel to the axial direction X).
In this embodiment, the polishing method is not limited to the polishing method shown in Fig. 7. That is, the polishing method may be the polishing method shown in Fig. 7, or may be polished along the axial direction X while polishing along the width direction Y by buffing.
図9は、本実施形態に係る研磨方法を説明するための概念図である。
本実施形態の研磨方法では、ラック部11の複数の歯部111のそれぞれの前記摺接面からの高さが予め定められたそれぞれの所定高さとなるように、前記ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面13aの取代量を変化させて歯裏摺接面13aを研磨材によって研磨する。
例えば、図9に示すように、ラック部11の中央部の前記摺接面からの高さT1を比較的低い所定高さとなるように、ラック部11の軸方向Xの両側近傍部の前記摺接面からの高さT2、T2を比較的高い所定高さとなるように予め設定する。これらの所定高さは、図1に示すようなステアリング装置100では、ピニオン2の歯部の深い部分と、サポートヨークと呼ばれる軸受部材31の上面との距離でラックバーの軸方向Xへの移動等を考慮して最適な噛み合い状態になるように適時設定される。なお、ラック部11の複数の歯部111そのものの所定高さは、ピニオン2の歯部そのものの所定高さに応じて適時設定されるため説明を省略する。
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the polishing method according to this embodiment.
In the polishing method of this embodiment, the tooth back sliding surface 13a located on the opposite side facing the thickness direction Z of the rack portion 11 is polished with an abrasive by changing the amount of removal of the tooth back sliding surface 13a so that the height of each of the multiple tooth portions 111 of the rack portion 11 from the sliding surface becomes a predetermined respective height.
For example, as shown in Fig. 9, the height T1 from the sliding contact surface of the center of the rack portion 11 is set in advance to a relatively low predetermined height, and the heights T2, T2 from the sliding contact surface of both adjacent sides of the rack portion 11 in the axial direction X are set in advance to relatively high predetermined heights. In the steering device 100 shown in Fig. 1, these predetermined heights are set as appropriate to achieve an optimal meshing state, taking into account factors such as movement of the rack bar in the axial direction X at the distance between the deep part of the tooth portion of the pinion 2 and the upper surface of a bearing member 31 called a support yoke. Note that the predetermined height of the plurality of tooth portions 111 themselves of the rack portion 11 is set as appropriate in accordance with the predetermined height of the tooth portions themselves of the pinion 2, and therefore description thereof will be omitted.
次に、予め前記摺接面からの高さを比較的低い所定高さとなるように設定された歯部111に対応する部分の研磨では、当該対応する部分の前記ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面13aの取代量を比較的多くする。例えば、図7に示すような研磨方法では、回転砥石4の未処理ラックバー1aの軸方向における移動速度Vを低下させ研磨量を比較的多くする。 Next, when grinding the portion corresponding to the tooth portion 111, which has been set to a relatively low predetermined height from the sliding surface, a relatively large amount of material is removed from the tooth back sliding surface 13a located on the opposite side of the corresponding portion in the thickness direction Z of the rack portion 11. For example, in the grinding method shown in Figure 7, the moving speed V of the grindstone 4 in the axial direction of the untreated rack bar 1a is reduced to relatively increase the amount of grinding.
また、予め前記摺接面からの高さを比較的高い所定高さとなるように設定された歯部111に対応する部分の研磨では、当該対応する部分の前記ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面13aの取代量を比較的少なくする。例えば、図7に示すような研磨方法では、回転砥石4の未処理ラックバー1aの軸方向Xにおける移動速度Vを上昇させ研磨量を比較的少なくする。 Furthermore, when grinding the portion corresponding to the tooth portion 111, which has been set to a relatively high predetermined height from the sliding surface, the amount of removal of the tooth back sliding surface 13a located on the opposite side of the corresponding portion in the thickness direction Z of the rack portion 11 is relatively small. For example, in the grinding method shown in Figure 7, the movement speed V of the untreated rack bar 1a of the grinding wheel 4 in the axial direction X is increased to relatively reduce the amount of grinding.
本実施形態に係るラックバーの研磨方法では、上記のように、摺接面13の表面には研磨目が形成される。よって、摺接面13の表面と軸受部材3の前記載置面や前記内周面との摩擦抵抗が抑制される。具体的には、ラックバー1は、軸受部材3との摩擦抵抗が抑制されたものとなる。また、これによって、軸受部材3の摩耗を抑制することができる。
また、本実施形態に係るラックバーの研磨方法では、ラック部の複数の歯部のそれぞれの前記摺接面からの高さが予め定められたそれぞれの所定高さとなるように、前記ラック部の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面の取代量を変化させて歯裏摺接面を研磨材によって研磨するため、ピニオン2の歯部とラックバー1の歯部が最適な噛み合い状態にすることができる。すなわち、本実施形態に係るラックバーの研磨方法では、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーを製造することができる。
In the rack bar polishing method according to this embodiment, as described above, polishing marks are formed on the surface of the sliding contact surface 13. This reduces frictional resistance between the surface of the sliding contact surface 13 and the mounting surface or inner peripheral surface of the bearing member 3. Specifically, the rack bar 1 has reduced frictional resistance with the bearing member 3. This also reduces wear on the bearing member 3.
Furthermore, in the rack bar grinding method according to this embodiment, the tooth back-side sliding contact surface located on the opposite side facing the thickness direction Z of the rack portion is ground with an abrasive while changing the amount of removal allowance so that the height of each of the multiple tooth portions of the rack portion from the sliding contact surface becomes a predetermined respective specified height, thereby making it possible to achieve an optimal meshing state between the tooth portions of the pinion 2 and the tooth portions of the rack bar 1. In other words, the rack bar grinding method according to this embodiment makes it possible to manufacture a rack bar that easily meshes with the tooth portions of the pinion in a steering device.
歯部111の高さの調節に際しては、具体的には、図9に示すようなピンゲージGを用いてもよい。ピンゲージGは、歯部111の幅以上の長さを有し、長さ方向にわたって一定の外径を有する円柱状である。このようなピンゲージGを隣り合う歯部111の表面に接触させつつ溝112内に配した状態で、各溝112におけるオーバーピン寸法を測定する。そして、該オーバーピン寸法の大きい箇所では、回転砥石4の移動速度Vを遅くし、該オーバーピン寸法の小さい箇所では、回転砥石4の移動速度Vを速くする。
このようなピンゲージGを用いることで、前記摺接面の取代量を変化させた研磨を容易にすることができる。
Specifically, a pin gauge G as shown in Fig. 9 may be used to adjust the height of the tooth portion 111. The pin gauge G is cylindrical and has a length equal to or greater than the width of the tooth portion 111 and a constant outer diameter along its length. With such a pin gauge G placed in the groove 112 and in contact with the surfaces of adjacent tooth portions 111, the over-pin dimension in each groove 112 is measured. Then, the moving speed V of the grinding wheel 4 is slowed down in areas where the over-pin dimension is large, and the moving speed V of the grinding wheel 4 is increased in areas where the over-pin dimension is small.
By using such a pin gauge G, it is possible to easily perform polishing with varying amounts of removal of the sliding contact surface.
前記研磨方法は、図7に示すように、研磨方向Dが軸方向Xに沿うように(研磨方向Dを軸方向Xと略平行に)摺接面13を研磨することが好ましい。
このような研磨方向Dによって、摺接面13の表面には軸方向Xに沿って延びるように研磨目が形成される。すなわち、該研磨目は、摺接面13と軸受部材3とが摺接する方向に沿って形成される。よって、摺接面13の表面と軸受部材3の前記載置面や前記内周面との摩擦抵抗が抑制される。より具体的には、例えば、幅方向Yに沿って研磨されたラックバーと比較して、ラックバー1は、軸方向Xにおいて、軸受部材3との摩擦抵抗が抑制されたものとなる。また、これによって、軸受部材3の摩耗を抑制することができる。なお、研磨方向Dには、前記軸方向Xから幅方向Yや厚さ方向Zに±5°傾いた方向が含まれるものとする。
In the polishing method, it is preferable to polish the sliding surface 13 so that the polishing direction D is along the axial direction X (so that the polishing direction D is approximately parallel to the axial direction X), as shown in FIG.
By such a polishing direction D, polishing marks are formed on the surface of the sliding contact surface 13 so as to extend along the axial direction X. In other words, the polishing marks are formed along the direction in which the sliding contact surface 13 and the bearing member 3 slide against each other. This reduces frictional resistance between the surface of the sliding contact surface 13 and the mounting surface or the inner peripheral surface of the bearing member 3. More specifically, compared to a rack bar polished along the width direction Y, for example, the rack bar 1 has reduced frictional resistance with the bearing member 3 in the axial direction X. This also reduces wear on the bearing member 3. Note that the polishing direction D includes directions tilted ±5° from the axial direction X toward the width direction Y or the thickness direction Z.
本実施形態の研磨方法は、歯裏摺接面13aの表面131aを研磨する第1研磨処理と、両端摺接面13bの表面131bを研磨する第2研磨処理とを備えてもよい。また、前記第1研磨処理と第2研磨処理とを同時に実施してもよく、別々に実施してもよい。なお、別々に実施する場合、前記第1研磨処理及び前記第2研磨処理は、いずれを先に実施してもよく、その順序は適宜変更可能である。また、前記第1研磨処理及び前記第2研磨処理のいずれか一方のみを実施してもよい。 The polishing method of this embodiment may include a first polishing process for polishing the surface 131a of the tooth back contact surface 13a, and a second polishing process for polishing the surface 131b of both end contact surfaces 13b. The first polishing process and the second polishing process may be performed simultaneously or separately. When performed separately, either the first polishing process or the second polishing process may be performed first, and the order may be changed as appropriate. Also, only one of the first polishing process or the second polishing process may be performed.
本実施形態の研磨方法は、ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する歯裏摺接面13aを研磨することが好ましい。
上記のように、ステアリング装置100において、ラックバー1は、ラック部11の厚さ方向Zに対向する反対側に位置する摺接面(歯裏摺接面13a)において、サポートヨーク31と呼ばれる軸受部材31に支持される。サポートヨーク31は、通常、バネ部材等によってラックバー1に向かって付勢した状態となっている。歯裏摺接面13aは、ピニオン2に噛み合うラック11aが形成されたラック部11の反対側に位置する摺接面であるため、ピニオンに噛み合った際の応力が直接的にかかりやすい箇所でもある。このため、サポートヨーク31と摺接面13aとの間には、比較的摩擦抵抗が生じ易い。これに対して、上記研磨方法により得られるラックバー1によれば、サポートヨーク31と摺接する摺接面13aの表面に形成される研磨目が、ラックバー1の移動方向に沿って形成されるため、より効果的に摩擦抵抗を低減することができる。
In the polishing method of this embodiment, it is preferable to polish the tooth back sliding surface 13a located on the opposite side facing the thickness direction Z of the rack portion 11.
As described above, in the steering device 100, the rack bar 1 is supported by a bearing member 31 called a support yoke 31 at a sliding surface (tooth back sliding surface 13a) located on the opposite side of the rack portion 11 in the thickness direction Z. The support yoke 31 is usually biased toward the rack bar 1 by a spring member or the like. The tooth back sliding surface 13a is a sliding surface located on the opposite side of the rack portion 11 on which the rack 11a that meshes with the pinion 2 is formed, and therefore is also a location to which stress is likely to be directly applied when the rack bar 1 meshes with the pinion. For this reason, frictional resistance is relatively likely to occur between the support yoke 31 and the sliding surface 13a. In contrast, with the rack bar 1 obtained by the above-described polishing method, the polishing marks formed on the surface of the sliding surface 13a that comes into sliding contact with the support yoke 31 are formed along the movement direction of the rack bar 1, thereby more effectively reducing frictional resistance.
本実施形態の研磨方法は、歯裏摺接面13aにおける軸受部材31と摺接する表面131aのみを研磨してもよい。ここで、ステアリング装置100によっては、歯裏摺接面13aの表面131aの一部分(特に幅方向Yに交差する両端面133a、133a(図3参照))がサポートヨーク31と接触していない態様のものもある。言い換えれば、ステアリング装置100では、表面131aの一部分に集中してサポートヨーク31との摺接が生じ得るものもある。このため、歯裏摺接面13aのより効率的な研磨を実施する上では、表面131aの所定部分のみを研磨してもよい。言い換えれば、歯裏摺接面13aの表面131aにおいて、研磨する必要がある面(研磨必要面)を設定し、該研磨必要面のみを研磨してもよい。 The polishing method of this embodiment may polish only the surface 131a of the tooth back contact surface 13a that comes into sliding contact with the bearing member 31. However, depending on the steering device 100, a portion of the surface 131a of the tooth back contact surface 13a (particularly both end surfaces 133a, 133a intersecting the width direction Y (see FIG. 3)) may not be in contact with the support yoke 31. In other words, in some steering devices 100, sliding contact with the support yoke 31 may occur concentrated on a portion of the surface 131a. Therefore, to polish the tooth back contact surface 13a more efficiently, only a specified portion of the surface 131a may be polished. In other words, a surface that needs to be polished (a surface that needs to be polished) may be specified on the surface 131a of the tooth back contact surface 13a, and only that surface that needs to be polished may be polished.
前記研磨必要面は、例えば、図5に示すような箇所(符号132a)に設定してもよい。より具体的には、横断面(Y-Z面)において、表面131aの直径R1を規定する線分(より詳しくは、ラック11aにおける歯部111の歯先113と平行し且つ表面131aの直径R1を規定する線分)に重なるX軸と、ラックバー1を二等分するように該X軸に直交するY軸と、X軸及びY軸の原点Oとを有する座標軸を定め、ラック部11をY軸の負側に配して、研磨必要面132aを、Y軸の正方向側に位置する部分に設定する。その後、原点Oを通り且つY軸に対して±65°傾斜した一対の直線L1を介してY軸の正方向側に位置する部分に研磨必要面132aを設定する。また、一対の直線L1と原点Oを通り且つY軸に対して±25°傾斜した一対の直線L2との間の部分に研磨必要面132aを設定する。 The surface requiring polishing may be set, for example, at a location (reference symbol 132a) as shown in FIG. 5. More specifically, coordinate axes are defined that include an X axis that overlaps the line segment defining the diameter R1 of the surface 131a in the cross section (Y-Z plane) (more specifically, a line segment that is parallel to the tips 113 of the teeth 111 of the rack 11a and defines the diameter R1 of the surface 131a), a Y axis that is perpendicular to the X axis so as to bisect the rack bar 1, and an origin O of the X and Y axes. The rack 11 is positioned on the negative side of the Y axis, and the surface requiring polishing 132a is set at a portion located on the positive side of the Y axis. The surface requiring polishing 132a is then set at a portion located on the positive side of the Y axis via a pair of straight lines L1 that pass through the origin O and are inclined ±65° relative to the Y axis. The surface requiring polishing 132a is also set at a portion between the pair of straight lines L1 and a pair of straight lines L2 that pass through the origin O and are inclined ±25° relative to the Y axis.
すなわち、歯裏摺接面13aの表面131aとサポートヨーク31との接触面は、例えば、X軸の正方向を0°として、表面131aにおける中心角θ1の25~65°に相当する部分及び中心角θ1の115~155°に相当する部分に設定される(図5)。また、サポートヨーク31の摩耗が進むと、該接触面は、例えば、X軸の正方向側を0°として、表面131aにおける中心角θ1の25~155°に相当する部分となる。よって、研磨必要面132aを上記のように軸受部材の摩耗を考慮して当該25~155°に相当する部分に設定することによって、上記の摩耗抵抗を十分に低減可能なラックバー1とすることができる。 That is, the contact surface between the surface 131a of the tooth backside sliding surface 13a and the support yoke 31 is set, for example, at a portion of the surface 131a corresponding to a central angle θ1 of 25 to 65° and a portion corresponding to a central angle θ1 of 115 to 155°, with the positive direction of the X axis being 0° (Figure 5). Furthermore, as wear of the support yoke 31 progresses, the contact surface becomes, for example, a portion of the surface 131a corresponding to a central angle θ1 of 25 to 155°, with the positive side of the X axis being 0°. Therefore, by setting the surface to be polished 132a to the portion corresponding to 25 to 155°, taking into account wear of the bearing member as described above, it is possible to create a rack bar 1 that can sufficiently reduce the above-mentioned wear resistance.
図7に示すように、本実施形態の研磨方法では、固定部材(図示せず)によって固定した状態の未処理ラックバー1aの表面131aを、未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿って移動可能に構成された研磨材4によって研磨する。 As shown in Figure 7, in the polishing method of this embodiment, the surface 131a of an untreated rack bar 1a, which is fixed by a fixing member (not shown), is polished with an abrasive material 4 that is movable along the axial direction X of the untreated rack bar 1a.
未処理ラックバー1aは、例えば、表面131aが垂直方向(厚さ方向Z)における上方を向くように且つラック11aにおける歯部111の歯先113が下方を向くように固定される。また、研磨材4は、例えば、表面131aに接触した状態で、未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿って移動可能に構成される。さらに、研磨材4は、表面131aとの接触状態及び非接触状態の双方の状態をとり得るように、垂直方向(厚さ方向Z)に沿って移動可能に構成されてもよい。これに対して、研磨材4を固定し、未処理ラックバー1aを軸方向Xに沿って移動させてもよい。研磨装置の占有面積の低減を図る上では、長尺の未処理ラックバー1aを移動させるよりも、研磨材4を移動させることが好ましい。 The untreated rack bar 1a is fixed, for example, so that the surface 131a faces upward in the vertical direction (thickness direction Z) and the tooth tips 113 of the tooth portions 111 on the rack 11a face downward. The abrasive 4 is configured to be movable, for example, along the axial direction X of the untreated rack bar 1a while in contact with the surface 131a. Furthermore, the abrasive 4 may be configured to be movable along the vertical direction (thickness direction Z) so that it can be in both contact with and out of contact with the surface 131a. Alternatively, the abrasive 4 may be fixed and the untreated rack bar 1a moved along the axial direction X. To reduce the footprint of the polishing apparatus, it is preferable to move the abrasive 4 rather than moving the long untreated rack bar 1a.
図6~8に示すように、本実施形態の研磨材4は、回転砥石4である。回転砥石4は、円盤状に形成され、回転軸CY2周りに回転可能である。また、回転砥石4は、回転する外周面41に砥粒を有している。回転砥石4は、その回転方向B(外周面41の移動方向)が未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿うように配されている。 As shown in Figures 6 to 8, the abrasive material 4 in this embodiment is a rotary grindstone 4. The rotary grindstone 4 is formed in a disk shape and is rotatable around a rotation axis CY2. The rotary grindstone 4 has abrasive grains on its rotating outer peripheral surface 41. The rotary grindstone 4 is arranged so that its rotation direction B (the direction of movement of the outer peripheral surface 41) is aligned with the axial direction X of the untreated rack bar 1a.
回転砥石4は、前記砥粒と、該砥粒を結合させる結合剤としての樹脂とによって構成されている。
前記砥粒としては、コスト面の観点から、白色アルミナ(WA)等の比較的硬度の低いアルミナ系砥粒が用いられる。また、結合剤として、ビトリファイド等のセラミック系結合剤が用いられる。なお、結合剤は、曲線形状を有する表面131aや表面131bの研磨処理における削り残し等を考慮して、レジン系結合剤(樹脂系の結合剤)を用いることもできる。
The rotary grindstone 4 is composed of the abrasive grains and a resin as a binder that binds the abrasive grains together.
From the viewpoint of cost, alumina-based abrasive grains with relatively low hardness, such as white alumina (WA), are used as the abrasive grains. Furthermore, a ceramic-based binder, such as vitrified ceramic, is used as the binder. Furthermore, a resin-based binder may also be used as the binder, taking into consideration the possibility of remaining polished portions during the polishing process of the curved surfaces 131a and 131b.
前記砥粒の番手は、♯60~♯800、好ましくは♯120~♯220が用いられる。このような番手の砥石は、研磨取り代(例えば10~30μm)を必要とする未処理ラックバー1aの研磨において、研磨処理前の焼き入れで生じる酸化被膜を十分に除去可能であり、それによって、上記の摩耗抵抗を低減する上で十分な表面粗さとすることができる。また、ラックバー1がステアリング装置100に組み込まれたときには、通常、軸受部材3との潤滑性を向上させるために、表面131a及び表面131bにグリス等の潤滑剤が塗布される。このため、上記番手の砥石であれば、潤滑剤が表面131a及び表面131bに適度に保持され得る表面粗さとすることもできる。 The grit size of the abrasive grains used is #60 to #800, preferably #120 to #220. When polishing an untreated rack bar 1a, which requires a polishing allowance (e.g., 10 to 30 μm), a grinding stone with this grit size can sufficiently remove the oxide film that forms during quenching before polishing, thereby achieving a surface roughness sufficient to reduce the wear resistance described above. Furthermore, when the rack bar 1 is incorporated into the steering device 100, a lubricant such as grease is typically applied to surfaces 131a and 131b to improve lubrication with the bearing member 3. Therefore, a grinding stone with the above grit size can achieve a surface roughness that allows the lubricant to be appropriately retained on surfaces 131a and 131b.
回転砥石4の外径は、例えば、200mm以上360mm以下である。回転砥石4の研磨処理時の回転する外周面41の摺接面13に対する接触圧は、例えば、0.1MPa以上1MPa以下である。回転砥石4の研磨処理時の周速度は、例えば、25m/s以上30m/s以下である。 The outer diameter of the grinding wheel 4 is, for example, 200 mm or more and 360 mm or less. The contact pressure of the rotating outer surface 41 of the grinding wheel 4 against the sliding surface 13 during the grinding process is, for example, 0.1 MPa or more and 1 MPa or less. The peripheral speed of the grinding wheel 4 during the grinding process is, for example, 25 m/s or more and 30 m/s or less.
図6に示すように、回転砥石4は、例えば、外周面41が歯裏摺接面13aの表面131aの形状(円弧状)に対応した凹状に形成されている。より具体的には、回転砥石4は例えば、回転軸CY2に重なる砥石断面において、外周面41が、表面131aの直径R1と同じ長さの直径を有する円弧状部分411を有している。 As shown in Figure 6, the rotating grindstone 4 has, for example, an outer peripheral surface 41 formed in a concave shape corresponding to the shape (arcuate shape) of the surface 131a of the tooth backside sliding surface 13a. More specifically, in the grindstone cross section overlapping with the rotation axis CY2, the outer peripheral surface 41 has, for example, an arcuate portion 411 having a diameter the same length as the diameter R1 of the surface 131a.
本実施形態の研磨方法では、上述したような回転砥石4の外周面41が未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿うように回転砥石4を回転させるとともに、回転砥石4又は未処理ラックバー1a(好ましくは回転砥石4)を軸方向Xに沿うように移動させながら外周面41で摺接面13を研磨する。すなわち、回転砥石4の回転方向及び回転砥石4の外周面41の移動方向の両方向を未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿うようにして研磨する。
これによって、摺接面13の表面には未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿うように研磨目が更に形成されやすくなる。よって、未処理ラックバー1aの摺接面13と軸受部材との摩擦抵抗を更に低減することができる。
In the polishing method of this embodiment, the grinding wheel 4 is rotated so that the outer peripheral surface 41 of the grinding wheel 4 as described above is aligned with the axial direction X of the untreated rack bar 1a, and the grinding wheel 4 or the untreated rack bar 1a (preferably the grinding wheel 4) is moved along the axial direction X to polish the sliding surface 13 with the outer peripheral surface 41. In other words, grinding is performed such that both the rotation direction of the grinding wheel 4 and the movement direction of the outer peripheral surface 41 of the grinding wheel 4 are aligned with the axial direction X of the untreated rack bar 1a.
This makes it easier to form polishing marks along the axial direction X of the untreated rack bar 1a on the surface of the sliding contact surface 13. Therefore, it is possible to further reduce the friction resistance between the sliding contact surface 13 of the untreated rack bar 1a and the bearing member.
前記第1研磨処理において、凹状の外周面41を有する回転砥石4を用いる場合、表面131aの一部の領域を研磨処理する第1片面研磨処理を実施した後、表面131aの他の一部の領域を研磨処理する第2片面研磨処理を実施することが好ましい。より具体的には、図8に示すように、未処理ラックバー1aと回転砥石4との位置関係を未処理ラックバー1aの軸方向Xの一方側から見たときに、歯部111の歯先113が回転砥石4の回転軸CY2に対してなす傾斜角度θ2が45±5°となるようにラックバー1を軸方向Xまわりの一方向(例えば反時計回り方向)に回転させた状態で固定し(図8(b)の状態)、回転砥石4を下方に移動させることによって未処理ラックバー1aに接触させ、回転砥石4を未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿って回転・移動させることにより、前記第1片面研磨処理を実施する。該第1片面研磨処理終了後、表面131aと回転砥石4とが非接触状態となるように、上方に回転砥石4を移動させる(例えば図8(a)の状態)。次に、傾斜角度θ2が45±5°となるようにラックバー1を軸方向まわりの他方向(例えば時計回り方向)に回転させた状態で固定し(図8(c)の状態)、回転砥石4を下方に移動させることによって未処理ラックバー1aに接触させ、回転砥石4を未処理ラックバー1aの軸方向Xに沿って移動させることにより、前記第2片面研磨処理を実施する。 When a grinding wheel 4 having a concave outer peripheral surface 41 is used in the first grinding process, it is preferable to perform a first single-sided grinding process to grind a portion of the surface 131a, followed by a second single-sided grinding process to grind another portion of the surface 131a. More specifically, as shown in Figure 8, when the relative positions of the untreated rack bar 1a and the grinding wheel 4 are viewed from one side in the axial direction X of the untreated rack bar 1a, the rack bar 1 is rotated in one direction about the axial direction X (e.g., counterclockwise) and fixed so that the inclination angle θ2 of the tooth tips 113 of the tooth portions 111 relative to the rotation axis CY2 of the grinding wheel 4 is 45±5° (as shown in Figure 8(b)). The grinding wheel 4 is then moved downward to contact the untreated rack bar 1a, and the grinding wheel 4 is then rotated and moved along the axial direction X of the untreated rack bar 1a, thereby performing the first single-sided grinding process. After the first single-sided polishing process is completed, the grindstone 4 is moved upward so that the surface 131a and the grindstone 4 are not in contact (for example, the state shown in Figure 8(a)). Next, the rack bar 1 is rotated in the other axial direction (for example, clockwise) so that the inclination angle θ2 is 45±5° and fixed in this state (for example, the state shown in Figure 8(c)). The grindstone 4 is then moved downward to contact the untreated rack bar 1a, and the grindstone 4 is then moved along the axial direction X of the untreated rack bar 1a to perform the second single-sided polishing process.
前記第1片面研磨処理による研磨箇所と前記第2片面研磨処理による研磨箇所は、一部が重複していてもよい。これによって、研磨必要面132aを重点的に研磨することができる。言い換えれば、表面131aとサポートヨーク31との摺接し易い部分を比較的重点的に且つ効率的に研磨することができる。 The areas polished by the first single-sided polishing process and the areas polished by the second single-sided polishing process may partially overlap. This allows the polishing of the surface 132a that requires polishing to be focused. In other words, the areas that are likely to come into sliding contact between the surface 131a and the support yoke 31 can be polished relatively focused and efficiently.
回転砥石4の移動速度Vは、例えば、30~50mm/秒(10%の誤差を含む)に設定される。より具体的には、まず、未処理ラックバー1aの各歯部111に対応する表面131aの各部分において研磨する量(取代量)を定める。そして、該取代量が10~20μmの部分では、例えば、移動速度Vを50±5mm/秒に設定し、該取代量が20~30μmの部分では、例えば、移動速度Vを30±3mm/秒に設定する。 The movement speed V of the grinding wheel 4 is set, for example, to 30 to 50 mm/sec (with a 10% tolerance). More specifically, first, the amount of grinding (removal amount) is determined for each portion of the surface 131a corresponding to each tooth portion 111 of the unprocessed rack bar 1a. Then, for portions where the removal amount is 10 to 20 μm, the movement speed V is set, for example, to 50±5 mm/sec, and for portions where the removal amount is 20 to 30 μm, the movement speed V is set, for example, to 30±3 mm/sec.
前記第2研磨処理では、両端摺接面13bにおける表面131bを全体にわたって研磨処理してもよい。一方、より効率的な研磨を実施する上では、表面131bのうち、ステアリング装置においてラックブッシュ32の前記内周面と集中して摺接が生じ得る部分を重点的に研磨することが好ましい。言い換えれば、表面131bにおいて、研磨する必要がある研磨必要面132bを設定することが好ましい。 The second polishing process may involve polishing the entire surface 131b of the sliding contact surfaces 13b at both ends. However, for more efficient polishing, it is preferable to focus polishing on the portions of surface 131b that are likely to be in concentrated sliding contact with the inner circumferential surface of the rack bush 32 in the steering device. In other words, it is preferable to set polishing-required surfaces 132b on surface 131b that require polishing.
研磨必要面132bは、ラックバー1の周方向CY1において、歯裏摺接面13aの研磨必要面132aの位置に対応した位置に設定する。これによって、ラックバー1の固定状態を変更することなく、研磨必要面132aの研磨に続けて、研磨必要面132bの研磨を実施することができるため効率的である。また、ステアリング装置100においては、ラックバー1の荷重によって、ラックブッシュ32の前記内周面における底部に集中して両端摺接面13bとの摺接が生じ易くなっている。よって、研磨必要面132bの位置を上記のように設定することによって、ラックブッシュ32との摺接が生じ易い部分を重点的に研磨することができる。 The surface requiring grinding 132b is set at a position in the circumferential direction CY1 of the rack bar 1 that corresponds to the position of the surface requiring grinding 132a on the tooth backside sliding surface 13a. This is efficient because it allows the surface requiring grinding 132b to be polished immediately after the surface requiring grinding 132a without changing the fixed state of the rack bar 1. Furthermore, in the steering device 100, the load of the rack bar 1 tends to cause sliding contact with the both end sliding surfaces 13b, concentrated at the bottom of the inner circumferential surface of the rack bush 32. Therefore, by setting the position of the surface requiring grinding 132b as described above, it is possible to focus on polishing the areas that are likely to slide with the rack bush 32.
本実施形態の研磨方法を実施する上では、未処理ラックバー1aは、所定の研磨取代を有している。該研磨取り代は、例えば、10~30μmである。 When implementing the polishing method of this embodiment, the unprocessed rack bar 1a has a predetermined polishing allowance. This polishing allowance is, for example, 10 to 30 μm.
本実施形態の研磨方法では、回転砥石4の回転方向Bに対する回転砥石4の移動方向Dは、軸方向Xに沿う方向であれば、同方向であってもよく、逆方向であってもよい。 In the polishing method of this embodiment, the movement direction D of the grinding wheel 4 relative to the rotation direction B of the grinding wheel 4 may be the same direction as the axial direction X, or may be opposite directions, as long as they are along the axial direction X.
本実施形態の研磨方法では、研磨時の発熱を抑制するクーラント液を用いても良い。該クーラント液としては、水溶性クーラント液であってもよく、油性クーラント液であってもよいが、コストの面から水溶性クーラント液を用いてもよい。 The polishing method of this embodiment may use a coolant liquid that suppresses heat generation during polishing. The coolant liquid may be either a water-soluble coolant liquid or an oil-based coolant liquid, but a water-soluble coolant liquid may be used from a cost perspective.
本実施形態の研磨方法によれば、研磨処理後の摺接面13の軸方向Xにおける算術平均粗さRaで0.1μm(測定方法:針接触式測定 評価長さ4mm 規格JIS2001)となり、周方向CY1における算術平均粗さRaが0.4μm(測定方法:針接触式測定 評価長さ4mm 規格JIS2001)となる。すなわち、本実施形態の研磨方法で研磨されたラックバーは、軸方向Xと周方向CY1とで粗さRaが異なる。具体的には、軸方向Xの粗さRaが小さく、周方向CY1の粗さRaが大きくなる。
ここで、軸受部材3(特にラックブッシュ32)は、ステアリング装置100において、ラックバー1の周方向CY1に沿った回転を阻止する機能も有している。このため、周方向CY1における算術平均粗さRaが比較的大きい摺接面13を備えたラックバー1によれば、軸受部材3の上記機能を高めることができるため、ステアリング装置におけるラックバー1の周方向CY1の回転をより効果的に阻止することができる。
According to the polishing method of this embodiment, the arithmetic mean roughness Ra of the sliding contact surface 13 in the axial direction X after polishing is 0.1 μm (measurement method: needle contact measurement, evaluation length 4 mm, standard JIS 2001), and the arithmetic mean roughness Ra in the circumferential direction CY1 is 0.4 μm (measurement method: needle contact measurement, evaluation length 4 mm, standard JIS 2001). That is, the rack bar polished by the polishing method of this embodiment has different roughness Ra in the axial direction X and the circumferential direction CY1. Specifically, the roughness Ra in the axial direction X is small, and the roughness Ra in the circumferential direction CY1 is large.
Here, the bearing member 3 (particularly the rack bush 32) also has the function of preventing rotation of the rack bar 1 in the circumferential direction CY1 in the steering device 100. Therefore, the rack bar 1 having the sliding surface 13 with a relatively large arithmetic mean roughness Ra in the circumferential direction CY1 can enhance the above function of the bearing member 3, and can more effectively prevent rotation of the rack bar 1 in the circumferential direction CY1 in the steering device.
上記のように、本実施形態の摺接面13を研磨する研磨方法によれば、ステアリング装置における軸受部材との摩擦抵抗を低減可能であり、且つ、ステアリング装置においてピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーを得ることができる。ピニオンの歯部に噛み合いやすいラックバーを得るためには、歯部自体を削ることによって、それぞれの歯部の高さを調整することも考えられるが、本実施形態の研磨方法によれば、このような歯部自体を削ることによる高さ調整の手間を省くことが可能となる。また、歯部自体を削る必要があったとしても、それによる高さ調整は微調整で済むこととなる。すなわち、本実施形態の研磨方法は、上記のような、摩擦抵抗の低減と、歯部の高さの調整とを同時に行うことが可能な効率的な方法である。 As described above, the polishing method for polishing the sliding surface 13 of this embodiment can reduce frictional resistance with the bearing members in the steering device and obtain a rack bar that easily meshes with the teeth of the pinion in the steering device. To obtain a rack bar that easily meshes with the teeth of the pinion, it is possible to adjust the height of each tooth by grinding the tooth portion itself. However, the polishing method of this embodiment makes it possible to eliminate the need for such height adjustment by grinding the tooth portion itself. Furthermore, even if it is necessary to grind the tooth portion itself, the resulting height adjustment can be fine. In other words, the polishing method of this embodiment is an efficient method that can simultaneously reduce frictional resistance and adjust the height of the tooth portion, as described above.
以上のように、例示として一実施形態を示したが、本発明に係るラックバーの研磨方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係るラックバーの研磨方法は、上記した作用効果により限定されるものでもない。本発明に係るラックバーの研磨方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 As described above, one embodiment has been shown as an example, but the rack bar grinding method according to the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment. Furthermore, the rack bar grinding method according to the present invention is not limited by the effects described above. Various modifications are possible to the rack bar grinding method according to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、研磨材として回転砥石4を用いる態様を示したが、これに限定されず、研磨材4は、例えば、研磨紙布やバフ研磨材であってもよい。 For example, in the above embodiment, a rotating grinding wheel 4 is used as the abrasive material, but this is not limited to this. The abrasive material 4 may also be, for example, abrasive paper cloth or buff abrasive material.
また、上記実施形態では、ラックバー1又は研磨材4のいずれか一方を移動させる態様を示したが、これに限定されず、ラックバー1及び研磨材4の両方を移動させてもよい。 In addition, in the above embodiment, either the rack bar 1 or the abrasive material 4 is moved, but this is not limited to this, and both the rack bar 1 and the abrasive material 4 may also be moved.
1:ラックバー、10:軸材、11:ラック部、11a:ラック、111:歯部、112:溝、113:歯先、13:摺接面、13a:歯裏摺接面、131a:表面、132a:研磨必要面、13b:両端摺接面、131b:表面、132b:研磨必要面、133a:端面、
2:ピニオン、3:軸受部材、31:サポートヨーク、32:ラックブッシュ、4:研磨材、41:外周面、411:円弧状部分、
X:軸方向、Y:幅方向、Z:厚さ方向、CY1:周方向、CY2:回転軸、θ1:中心角、θ2:傾斜角度、B:回転方向、D:研磨方向(研磨材の移動方向)、L1、L2:直線、R1:直径、T1、T2:摺接面からの高さ
1: rack bar, 10: shaft material, 11: rack portion, 11a: rack, 111: tooth portion, 112: groove, 113: tooth tip, 13: sliding surface, 13a: tooth back sliding surface, 131a: surface, 132a: surface to be polished, 13b: both end sliding surfaces, 131b: surface, 132b: surface to be polished, 133a: end surface,
2: pinion, 3: bearing member, 31: support yoke, 32: rack bush, 4: abrasive material, 41: outer peripheral surface, 411: arc-shaped portion,
X: axial direction, Y: width direction, Z: thickness direction, CY1: circumferential direction, CY2: rotation axis, θ1: central angle, θ2: tilt angle, B: rotation direction, D: polishing direction (direction of movement of abrasive material), L1, L2: straight line, R1: diameter, T1, T2: height from sliding surface
Claims (4)
前記ラックバーは、ステアリング装置に組み込まれた際にピニオンと噛み合いつつ、該ラックバーを支持する軸受部材に対して摺動可能であり、前記ピニオンに噛み合う複数の歯部が形成されたラック部と前記軸受部材に摺接する摺接面とを有し、
前記ラックバーの軸を通り且つ厚さ方向に平行する断面において、前記摺接面からの各歯部の高さを予め設定し、
前記研磨方法では、加熱処理を経て表面に酸化被膜が形成された未処理ラックバーに対して、前記酸化被膜を除去しつつ、前記高さとなるように取代量を変化させながら前記摺接面を研磨材によって研磨する、ラックバーの研磨方法。 A method for grinding a rack bar, comprising:
the rack bar is slidable relative to a bearing member that supports the rack bar while meshing with the pinion when incorporated into the steering device, and includes a rack portion formed with a plurality of teeth that mesh with the pinion, and a sliding surface that is in sliding contact with the bearing member,
a height of each tooth portion from the sliding contact surface is preset in a cross section passing through the axis of the rack bar and parallel to the thickness direction;
In the polishing method, an untreated rack bar that has undergone heat treatment to form an oxide film on its surface is polished with an abrasive material while removing the oxide film and changing the amount of removal to achieve the height.
前記外周面が前記ラックバーの軸方向のみに沿うように前記回転砥石を回転させるとともに、前記回転砥石又は前記ラックバーの少なくとも一方を前記軸方向のみに沿うように移動させながら前記外周面で前記摺接面を研磨する、請求項3に記載のラックバーの研磨方法。 As the abrasive material, a rotating grindstone is used which is disk-shaped, can rotate in a circumferential direction, and has abrasive grains on a concave outer peripheral surface corresponding to the sliding contact surface,
4. The rack bar grinding method according to claim 3, wherein the grinding wheel is rotated so that the outer peripheral surface follows only an axial direction of the rack bar, and the sliding surface is ground with the outer peripheral surface while moving at least one of the grinding wheel and the rack bar so as to follow only the axial direction.
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