JPH0428454B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、歯部の中心域の形状を両端域の形状
と異ならせて変化する変速比を有する形式のラツ
クの製造方法並びにそのための製造方法に関す
る。

ドイツ公告公報第2141205号には、両端部分と
異なつた歯形を中心部分に有する可変歯車比のラ
ツクを備えた自動車のかじ取り歯車装置が記載さ
れている。この形状のラツクを有するかじ取り歯
車装置は、サーボかじ取り装置を有するか又は有
しない乗用車に有利に使用され、その最適かじ取
り拳動のためには、２：１より低い比率が適切で
ある。そのためには、ほぼ一定の変速比となるま
でラツク中央部から両端域にかけて変速比を急激
に変化させる。この種のラツクは、らせん上の歯
を備えたピニオンと共働し、このピニオンの軸線
は、ラツクの軸線との間に90゜と異なつた角度を
含んでいる。ラツクの中心域においての歯の歯腹
線は、ラツクの両端域においての角度とは異たつ
た角度をピニオン軸線との間に含んでいる。この
構成によれば、２：１の変速比は容易に実現され
る。

ドイツ公告公報第2141205号には、ラツクの中
心域において少数の歯が形成されるように、複数
の歯についての直線切削過程によつてラツクを製
造することが記載されている。この場合中心域の
歯形は特別の切削過程によつて変更することが必
要になる。このラツク製造方法の欠点は、コスト
高で経済的に実施できないことにある。

本発明の課題は、経済的でしかも高精度にラツ
クを製造することを可能にする、この項の冒頭に
述べた形式の製造方法を提供することにある。

この課題は本発明によれば、上ダイス型及び下
ダイス型を有するプレスにおいて冷間変形プレス
過程によりラツクをその素材から製造し、上ダイ
ス型はプレス過程あいだ素材の上方において揺動
運動させることにより解決される。

冷間変形プレス、ないしは冷間流れプレスによ
る、上ダイス型を揺動させてラツクを製造する方
法は、切削加工方法に比べていろいろの利点を備
えている。即ち、加工時間が短縮され、材料の需
要が少くなり、材料強度が高くなり、狭い公差範
囲の平滑な表面が形成される。

揺動ダイス型を備えた冷間流れプレス装置は、
基本的には、種々の機械要素の製造において知ら
れている（雑誌「VDI Berichte」1976年第266
号、29ページないし35ページを参照）しかしこの
プレスは、その構造特に揺動運動を行わせるため
の歯車装置によりそのプレス力が制限されるた
め、小形で変形し易い機械要素の製造に適用され
るに過ぎない。

本発明の製造方法によつて製造されるラツク
は、迅速に廉価に製造でき、特に量産に適合して
いる。材料強度が高いことは、かじ取り時に発生
する歯形成力に対して非常に好つごうである。こ
のの方法により高い精度が得られることも同様に
好つごうである。表面域の強度が約50％まで高く
なることがわかつている。

ラツク素材には簡単な丸棒を使用することがで
きる。その他のラツク素材ももちろん使用してよ
いが、丸棒は簡単で廉価なラツク素材である。

ラツク素材の非常に好ましい形状は、歯を形成
する中央部が一方又は両方の端部分に対してオフ
セツトされた形状である。

この構成の利点は、プレス過程の後に歯が完成
したラツクの端部分と共に共通の対称面内に含ま
れることである。そのため、大きな軸方向距離は
不要になり、かじ取りハウジングの寸法を小さく
できる。タイロツドの横連結を有するかじ取り装
置用のラツクについては、ラツク素材の両端部分
をオフセツトさせるが、中心駆動のかじ取り装置
の場合にはラツクの歯部を一方の端部まで形成す
るので、この場合にはラツク素材の地方の端部の
みをオフセツトさせるだけでよい。

本発明による製造方法は、変化する変速比をも
つたラツクの製造に特に適合しているが、必要な
らば通常のラツクの製造にも使用することができ
る。

本発明による製造方法を実施する装置によれ
ば、一方のダイス型は、製造すべきラツクの下部
のためにネガ型を形成し、製造すべきラツクの歯
形は地方のダイス型に成形される。

この場合、歯形を与えるダイス型は、揺動運動
する上ダイス型とすることが望ましい。

これにより、わずかなコストでラツク素材に歯
型を高精度に成形することができる。

本発明の好ましい実施態様によれば、歯を形成
すべき領域の少くとも近似的に上方において垂直
対称面内に長手方向に延長する基部がラツク下面
に形成されるように、製造すべきラツクの下部の
形状を与えるダイス型を形成する。

この構成によれば、ラツクの曲げ強度が実質的
に増大し、ラツクをそれと共働するピニオンに押
付ける加圧部分においての案内作用が円滑にな
る。加圧部分はかじ取りハウジング中に支承さ
れ、圧縮ばねによりラツクに押圧されている。

ダイス型は好ましくは、製造すべきラツクが横
断面形状で見て少くとも近似的にＹ字状になるよ
うに形成する。

このラツクの形状は、原理的には、ドイツ公開
公報第2658786号により知られている。このラツ
クの形状により加圧部分をラツクの中心部に一層
近付けることができる。

本発明の特に有利な実施態様によれば、製造す
べきラツクの歯について、歯形を与えるダイス型
は、素材に指向したプレス面に凹みが形成され、
ダイス型のネガ歯形の歯先が最も高くともプレス
面と面一になるような成形される。

通常は、機械要素のプレス又は型打ちに際して
被加工物にわん状の凹みが、ダイス型のネガの対
応する突出部分によつて形成される。本発明によ
れば、ラツクの歯の谷部を形成するダイス型の歯
は、上記プレス面を越えないように形成される。

この構成によれば、ラツク素材からラツクを製
造する場合に、製造すべきラツクの歯は、ダイス
型の揺動の際にダイス型と凹み中に押付けられ
る。歯自身が上ダイス型中の低い位置にあり、最
も高くともプレス面と面一になつているため、ラ
ツク歯の材料斜板プレス加工の際に横向きに流れ
ることが防止される。そのためラツクの側面の形
状がきれいになる。従来のプレス法に比べて側面
にばりが発生せず、割れのおそれがない。横方向
の止め面によつて材料の流れが制動されると共
に、材料が充分に圧密化される。

このための別の改良点によれば、ダイス型のネ
ガ歯の歯先はプレス面よりも低い位置にある。こ
の間隔は１mm又は２mmで足りる。この構成の利点
は、歯の縁端をダイス型中に一体に成形し得るこ
とにある。これはダイス型の歯がダイス型に横方
向にも結合されていることを意味する。こえによ
りラツクの歯が横方向にも互いに結合されるた
め、ラツクの歯が一層安定になる。

この構成による別の利点は、斜板プレスが安定
化され、使用寿命が長くなることにある。

歯先のこの構成による更に別の利点は、歯に沿
つた両側の側面が広げられることにある。プレス
過程においては素材の材料が押しのけられる。こ
の材料の押しのけは、広げられた側面によつて支
受される。またこの箇所においての広がりによつ
てラツクの抵抗モーメントが増大する。

上ダイス型をわん型部材中にピボツトを介し取
り付けてなるプレスを有し、該ピポツトは偏心ス
リーブ中に案内し、該偏心スリーブは、プレスハ
ウスジング中に回動自在に支承した第２の偏心ス
リーブ中に収納し、両方の偏心スリーブは駆動歯
車付き駆動軸により互に独立して駆動され得ると
共に、複数の投入可能な歯車を備えた歯車装置を
介し互に連結され得るようにした、本発明による
製造方法を実施するための製造装置において、駆
動歯車を正面歯車とし、上記歯車装置は、駆動軸
と平行に配設された２個以上の中間軸を歯車と共
に有し、これらの歯車は所望により駆動歯車に連
結可能とすることが提案される。

従来も歯車装置の対応の切換によつて上ダイス
型にいろいろの種類の運動を行わせることができ
た。偏心スリーブの各軸の駆動歯車は従来はウオ
ーム歯車であり、そのうち１つのウオーム歯車は
直接にか又は中間歯車装置により電動機の駆動軸
に連結される。このウオーム歯車と共働するウオ
ームは、ウオーム歯車から駆動力を歯車装置に供
給する。この歯車装置は、適宜投入可能な複数の
歯車を備えている。歯車装置の出力軸に配した第
２のウオームは、第２の偏心スリーブの第２軸の
別のウオーム歯車と噛合つている。これにより被
加工物に対する上ダイス型のいいろいろの揺動運
動を行わせることができる、 しかしこの構成には、下ダイス型に対して最大
で約2500KNのプレス力を加え得るにすぎないと
いう欠点がある。特にウオーム歯車を用いている
ため、上記よりも力を加えることができない。プ
レス力を大きくするには、ウオームとウオーム歯
車とを一層大形にしなければならない。そのため
コストが高くなり、それに比べて効率が劣化す
る。

本発明に従つて正面歯車及びそれと平行と歯車
装置を配設したことにより、実質的に大きな力を
伝達することができる。これに対応して中間軸上
に歯車を配設し投入することにより多くの種類の
揺動運動を行わせることができる。

次に図面に示した本発明の好ましい実施例につ
いて更に詳述する。

斜板プレスは機枠１から成り、機枠１は単体と
しても、複数の部分から成つていてもよい。機枠
１の上部域には上ダイス型２がわん形部材３中に
固着されている。わん形部材３は軸受４中に揺動
自在に支承してあり、軸受４自身は、機枠１中の
挿通部分６中に固着されている。わん形部材３に
ピポツト５が固着してあり、ピポツト５は偏心ス
リープ７中に支承されている。偏心スリーブ７
は、機枠１中に回動自在に支承された第２の偏心
スリーブ８中に収納されている。

偏心スルーブ７，８は互に独立して駆動するこ
とができる。内側の偏心スリーブ７はその目的の
ために連行デイスク９を介し軸１０に結合されて
いる。軸１０の回転は連行デイスク９を介して偏
心スリーブ７の偏心運動として伝達される。外側
の偏心スリーブ８は中空軸１１にも連結してあ
り、軸９は中空軸１１の内部に中空軸１１に対し
回動自在に支承されている。中空軸１１には駆動
歯車１２が固着してあり、この駆動歯車は、直歯
又ははす歯の正面歯車である。駆動歯車１２は直
接にか又は中間歯車装置を介して間接的に駆動電
動機（図示しない）に結合されている。

軸１０は駆動歯車１３にも結合されている。

軸１０，１１と平行に配設された２個以上の中
間軸１４，１５は複数の駆動歯車１６を備えてい
る。駆動歯車１６は必要に応じ所望の形態で駆動
歯車１２に結合され、対応の増速又は減速におい
て駆動トルクを駆動歯車１３にも伝達する。

このように希望に従つて同一又は別々の、軸１
０，１１の回転速度及び回転方向が実現されるた
め、非常に多様な揺動運動ないし斜板運動を発生
させることができる。

一例として、円運動、らせん運動、多葉曲線運
動、直線運動などが可能である。傾斜角度も自由
に選択することができる。

下ダイス型１７はラム１８中に固定されてい
る。ラム１８は主はシリンダー１９中に導かれ、
主シリンダー１９は機枠１に中間リング２０を介
し連結されている。ラム１８は案内支柱２１を有
し、この案内支柱はプレス過程の間に挿通部分６
の対応の盲孔２２に挿通される。

エゼクター２４を備えたエゼクターピストン２
３は、プレス過程の終了後に完成したラツク２５
を放出するために用いられる。

エゼクター２４は、エゼクターピストン２３の
ねじ孔中に着座することにより高さ調節される。

ラム１８は、上動制限用の止めナツト２６を下
端部に備えている。止めナツト２６はラム１８の
ねじ部分２７と共働し、その周囲部分にウオーム
歯車２８を有し、ウオーム歯車２８はウオーム２
９と共働する。そのため上動の限界を電動機によ
り移動させることができる。

プレス力は油圧により装置下部に設定される。
そのためにラム１８と主シリンダー１９との間の
ピストン室に圧油が収納されている。エゼクター
ピストン２３はこのようにして油圧により付勢さ
れる。

丸棒２５′（第２，３図参照）として形成され
た素材からラツク２５を製造する場合、上ダイス
型２と下ダイス型１７との間において丸棒２を変
形する。上ダイス型２はその際に揺動運動を行
う。そのため変形力は素材の一部の表面集中す
る。加圧域は全部の素材面に次々に移行し、それ
により変形が行われる。

第２，３図に示すように、素材は丸棒２５′で
あり、歯を形成すべき中央部分３０は両方の端部
分３１，３２に対しオフセツトされている。それ
により第４図に示すように、素材の変形後に得ら
れた完成したラツク２５の両端部分３２，３１
は、ラツク部分である中央部分３０と共に、１つ
の対称面内にある。第４図、特に部分断面図であ
る第５図からわかるように、完成したラツクは横
断面でみてほぼＹ字状になつている。ラツク２５
は、歯を形成すべき中央部分３のほぼ上方におい
て長手方向に延長対称面内においてする基部３３
を下面に備えている。２つの斜面３４，３５は基
部３３からラツク歯側に延長している。斜面３
４，３５は、かじ取り装置に組込んだ後に加圧部
分の載置面を形成する。両端部分３１，３２は丸
棒状に保たれているが、必要ならば他の任意の形
状としてもよい。

ラツク２５の歯３６に近い長手方向の両側面に
は、各１つの延長部分３７があり、延長部分３７
はラツク２５と長手方向軸線と平行に延長してい
る。両方の延長部分３７は、完全な歯形が得られ
るように、歯底部よりも少し低い位置にある。延
長部分３７の形成について、第５〜８図を参照し
て説明する。

第５図は、上ダイス型２、下ダイス型１７及び
斜板プレス加工により完成したラツク２５を示す
断面図であり、歯に近い両方の延長部分３７は、
プレス過程の間に素材の押しのけよつて形成され
る。

特に第６，８図から明らかなように、ラツク２
５の歯の谷部を形成する上ダイス型の歯３８はプ
レス面に対し後退している。即ち歯先円はプレス
面３９よりも少し低い位置にある。そのため上ダ
イス型２の歯３８はダイス型本体と一体に強固に
形成され、大きな負荷に耐えることができる。更
にプレス過程ち当り、丸棒２５’の材料はラツク
２５の歯３６を形成するように上ダイス型２の凹
み４０中に圧入される。しかし特に第６図からわ
かるように、凹み４の側部壁４１，４２を通る横
方向の不定量の材料の流れが回避される。そのた
めバリが発生せず、歯３６の歯腹部の輪郭はきれ
いになり、後加工は不要になる。

第７図の比較のために示した従来の形式のダイ
ス型においては、被加工物に凹みを形成するため
の対応の突部４３が上ダイス型に形成されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は斜板プレスの原理を示すための縦断面
図、第２図は素材の側面図、第３図は第２図の
−線に沿つた断面図、第４図は完成したラツク
の側面図、第５図は両ダイス型の部分的な断面
図、第６図は第８図の−線に沿い切断して示
す上ダイス型と断面図、第７図は従来の上ダイス
型の原理説明図、第８図は上ダイス型の下面図で
ある。 符号の説明 ２……上ダイス型、１７……下ダ
イス型、２５……ラツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上型と下型により素材に冷間成形を行つて、
   前記素材の片側に、中心域の形状が両端域の形状
   と異なる歯形を持つた歯部を形成することからな
   る、可変変速比のラツクの製造方法において、前
   記上型には、製造すべきラツクのネガ歯形となる
   凹み４０が素材に面するプレス面３９に形成さ
   れ、前記上ダイス型２の前記ネガ歯形の歯先が、
   最も高い位置でも前記プレス面３９と面一となる
   ように形成されたものを用い、前記ラツク２５は
   前記上ダイス型２をプレス過程のあいだ揺動運動
   させることにより一工程で形成されることを特徴
   とするラツクの製造方法。 ２ 素材として丸棒を用いることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 素材の少なくとも一端３１，３２に対して、
   歯を形成すべき領域30をオフセツトさせた素材を
   使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の方法。 ４ 上型と下型により素材に冷間成形を行つて、
   前記素材の片側に、中心域の形状が両端域の形状
   と異なる歯形を持つた歯部を形成することからな
   る、可変変速比のラツクの製造方法において、製
   造すべきラツク２５のネが歯形が前記上型２の素
   材に面するプレス面３９に形成され、前記上ダイ
   ス型２の前記ネガ歯形の歯先が、最も高い位置で
   も前記プレス面３９と面一となるように形成さ
   れ、製造すべきラツク２５の下部のためのネガ型
   が下ダイス型１７に形成され、前記ラツク２５は
   前記上ダイス型２をプレス過程のあいだ揺動運動
   させることにより一工程で形成されることを特徴
   とするラツクの製造方法。 ５ 前記下ダイス型１７の前記ネガ型は、歯を形
   成すべき領域３０において長手方向に延長する基
   部３３をラツク下面に形成する形状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の製造方
   法。 ６ 製造すべきラツク２５が横断面で見て少くと
   も近似的にＹ字状になるようにダイス型２，１７
   を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第４
   項または第５項記載の製造方法。 ７ 前記上ダイス型２のネガ歯形３８の歯先をプ
   レス面３９よりも低く位置させたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第４項記載の製造方
   法。