[发明专利]齿条杆和转向装置

说明书

一种齿条(11)包括：齿条齿排(112)，该齿条齿排包括与小齿轮齿(9a)啮合的多个齿条齿(111)；硬化层(K)，该硬化层连续地设置在齿条齿排(112)的整个外周上；以及中央部分(S)，该中央部分设置在硬化层(K)的内部且其硬度低于硬化层(K)的硬度。在从齿条杆(11)的轴向方向上观察齿条杆(11)时，来自下述位置i)、位置ii)和位置iii)的硬化层(K)的深度顺次增大：i)齿条齿(111)的齿底(111v)；ii)齿条杆(11)的相对于齿底(111v)的侧面(111s)；以及iii)齿条杆(11)的相对于齿底(111v)的背面(111b)。

技术领域

本发明涉及一种齿条杆和一种转向装置。

背景技术

用于车辆的齿条-小齿轮式转向装置用于将转向轴的旋转运动变换成连接至转向轮的齿条杆的轴向线性运动，以将方向盘的转向操纵力传递至转向轮。在齿条-小齿轮机构中，小齿轮轴由球轴承、滚针轴承等支撑。齿条杆由在齿条杆上形成的齿条齿与在小齿轮轴上形成的小齿轮齿之间的啮合部分和齿条衬套支撑。关于齿条齿与小齿轮齿之间的啮合有各种规格，齿的规格根据车辆的所需规格(例如，特定行程、齿条行程等)而改变。

在齿条-小齿轮式转向装置中，齿条齿与小齿轮齿之间的啮合部分由于从方向盘施加的正输入扭矩和由轮胎施加的反向输入载荷而承受负荷。由于受轮胎的摩擦力、悬架几何形状和其他因素的影响，随着齿条齿与小齿轮齿之间的啮合部分靠近齿条行程的端部(齿条齿排的任一端部)，由轮胎施加的反向输入载荷趋于增加。

另外，当由于驾驶员为了使车辆进入车库或出于其他原因急剧转动方向盘而使齿条齿与小齿轮齿之间的啮合部分到达齿条齿排的任一端部时，即发生了所谓的末端抵接，其中，齿条杆抵接止挡块并停止。该末端抵接的冲击载荷被施加到齿条齿与小齿轮齿之间的啮合部分。在齿条-小齿轮式转向装置是具有辅助机构的齿条-小齿轮式转向装置的情况下，该冲击载荷变得更大。这需要确保齿条杆的齿条齿的所需强度(特别是轴向强度)。

另外，当车辆的任何转向轮在行驶过程中意外撞到孔洞时，重的冲击载荷施加到齿条杆上。这需要确保齿条杆的所需强度(特别是抗弯强度)。公开号为6-264992和2017-057442的日本专利申请各自公开了一种齿条杆，该齿条杆具有在包括多个齿条齿的齿条齿排的整个外周上连续形成的硬化层(主要由马氏体组织组成)。该硬化层有助于确保齿条杆的齿条齿的所需强度(特别是轴向强度)和齿条杆的所需强度(特别是抗弯强度)。

发明内容

然而，已经发现，在齿条中较深地形成硬化层(主要由马氏体组织组成)可能会使齿条杆脆化，因为形成这样的深硬化层会使齿条杆的形成在硬化层内部的具有韧性且硬度比硬化层的硬度低的中央部分减小。

本发明有助于增加轴向强度和抗弯强度并减少脆化。

本发明的第一方面涉及一种齿条杆。该齿条杆包括：包括与小齿轮齿啮合的多个齿条齿的齿条齿排；在齿条齿排的整个外周上连续设置的硬化层；以及设置在该硬化层的内部且具有比硬化层的硬度低的硬度的中央部分。在沿齿条杆的轴向方向观察齿条杆时，来自下述位置i)、位置ii)和位置iii)的硬化层的深度顺次增大：i)齿条齿的齿底；ii)齿条杆的相对于齿底的侧面；iii)齿条杆的相对于齿底的背面。

根据上述方面，在齿条杆的齿条齿排的整个外周上连续地形成有硬化层。这增加了齿条齿的轴向强度和齿条杆的抗弯强度。此外，硬化层形成为使得其在齿条齿的齿底、齿条杆的侧面以及齿条杆的背面的深度顺次增大。这减少了形成在硬化层的内部且硬度低于硬化层的硬度的中央部分的减小，从而有助于减少齿条杆的脆化。