JPS58221768A - 可変ギヤ比ラツクアンドピニオン型ステアリング装置のラツク製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変ギヤ比うックアンドビニオン型ステアリン
グ装曾のラック製造方法忙関する。

従をのこの型式のラックとしては、例えば本願出願人に
よって提案された特願昭Ｆ１１）−１１９８２！１およ
び５５−１４３６８９号に記載されたものがある。この
出願に記載されたラックは第１〜８図に示すように、ラ
ック軸（ラック素材）１の側端縁にラック歯１ａを形成
し、これらラック歯１ａＫは円Ａに示すギヤ比の小さい
部分と、円Ｂに示すギヤ比の大きい部分があり、その他
の部分はＡ部分とＢ部分との中間のギヤ比を有する。ギ
ヤ比の小さい部分Ａでは、第２図に示すように、圧力角
αが大きく、歯と歯の間隔即ちピッチが大きく、ねじれ
角βも大きい。一方ギヤ比の犬きり・部分Ｂでは、第８
図に示すように、圧力角α′が小さく、ピッチが小さく
、またねじれ角β′も小さく・。

このようにラック歯の形状は同一ではないので、従来の
ラック製造においては、ラック歯が形成されやす（なる
よう前加工し、次に仕上げ形状に相補関係にある゛ブレ
ヌ型を使用して冷間加工即ちプレス作業により最終的な
歯形を有するラックを形成していた。第２および８図に
おい℃実線で前加工時の形状を示し、点線で仕上げ時の
形状を示す。

ラック素材の前加工は種々の方法、例えばフライス盤を
使用したフライス削り、またはホブ盤、若しくはラック
カッタ型歯車形削り盤を使用した歯切りによって行うこ
とができる。その他熱間鍛造または温間圧造によっても
形成することができる。

しかしながら、このような従来の前加工ラック歯にあっ
ては、第２および８図に示すように歯形形状は最終仕上
げ形状にほぼ等しく、歯先面のレベルおよび歯底面の深
さを最終形状に等しくしていたため、プレスによる冷間
加工時に、圧力角。

ねじれ角、ピッチの大きいギヤ比の小さい部分は塑性変
形を受けにくく、従ってプレス不足を生じ、また圧力角
、ねじれ角、ピッチの小さいギヤ比が大きい部分は塑性
変形を受けやすく、プレス過剰を生じ最終形状に一対し
加工量の不均衡があるため、スプリングバックを生じ易
く、また内部金属組織が不均衡になり、一定品質のラッ
クを得ることが困難であり、強度的にも問題点があった
。更にプレス型が受ける反作用力も不均叫であるため型
の強度の点でも問題があり、型寿命が短かくなる原因に
もなっていた。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、前加工時のラック歯の形状を、プレス時に塑性
変形力がほぼ均等になるよう形成することにより、上記
問題点を解決することを目的としている。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第４ａ図に、本発明によるギヤ比の小さい部分のラック
歯の部盆斜視図を示し、前加工時の形状を実線で示し、
点線で仕上げ時の形状゛を示す。

第４ｂ図の部分拡大断面図忙明示するようにこのギヤ比
の小さい部分の前加工時のラック歯形状は、最終仕上げ
時に比べて歯先面２０レベルが等しくまた歯面８の輪郭
を僅かに大きくす、るが、歯底面の深さは歯底に連番を
形成することによって深くする。

第５ａおよび５ｂ図は本発明によるギヤ比の大・きい部
分のラック、歯の部分斜視図および部分拡大断面図を示
し、実線で前加工時の形状を、点線で仕上げ時の形状を
示す。このギヤ比の大きい部分の前加工時の形状は仕上
げ時に比べて歯先面２のレベルを等しく、また歯面８の
輪郭を大きくするが、また歯底面の深さが浅くなるよう
上げ底面６を形成する。

第４ｂおよび５ｂ図に示すように、ラック素材ｌにプレ
ス型６によりＰの力を加える場合、第２図および８図に
示すように前加工の段階で歯底面から歯先面までの歯面
の高さを仕上げ時と同一にすると、ギヤ比の小さい部分
のラック歯では力のつり合いから、Ｐ　＝　２Ｐ　Ｘ　
ｓｉｎα、従ってＰ＝□　　　　　・・・・・・・・・
（１）２　ｓｉｎα となる。ただし、Ｐは一方の歯面で受ける力、αはギヤ
比の小さい部分のラック歯の圧力角である。

また歯面の高さをり、および歯幅をＷとすると、歯面の
単位面積当りの圧力Ｐａは （ただしβはギヤ比の小さいラック歯のねじれ角）とな
り、単位面積当りの圧力Ｐａは となる。同様にギヤ比の大きい部分のラック歯における
単位車槓当りの圧力Ｐａ’は となる（ただしα′、β′はそれぞれギヤ比の大きい部
分のラック歯の圧力角、ねじれ角どする）。

α〉α′、β〉β′であるため、（８）、（４）式を比
較すると、前加工時に歯面の高さを仕上げ時に等しく形
成する場合、Ｐａ　＜　Ｐａ’となり、ギヤ比の大きい
部分の前加工ラック歯に加わる圧力はギヤ比の小さい部
分に比べて大きいことがわかる。

例えば、一般的な値として、α＝４００．α′＝２０°
およびβ＝２５°、β’＝　１　ｂ０ヲ＋ａｌ　、　＋
４１式ニ代入すると、Ｐａ　＝±ｘＯ、ｓ＋　ｌ　Ｐａ
’　＝１×ｗ−ｈ　　　　　　　　　　　　　　　　ｗ
−ｈｌ・８８となり、ギヤ比の大きい部分の前加エラ゛
ノック歯に加わる圧力はギヤ比の小さい部分に比べて２
・４６倍ＶＣ４１なる。

しかし、本発明のように前加工ラック歯を第◆ｂおよび
ｂｂ図の実線で示す形状圧する場合、ギヤ比の小さい部
分ではプレス力Ｐを歯面だけで受けることになり、歯面
の高さをＨとすると、歯面の単位面積当りの圧力ＰＡは となる。ギヤ比の大きい部分では歯面だけでなく歯底面
Φでもプレス力Ｐを受けることＫなり、歯面の高さをＨ
′とすると、力のつり合いからＰ　＝　２Ｐ′・ｓｉｎ
α’＋Ｐ’＝Ｐ’（２ｓｉｎα′＋１）単位面積当りの
圧力ＰＡ′は Ｄ／ であるため、 となる。仮ＫＨ’＝　０．８　ｈ　、　（１’＝　＄１
０°とすると＝０．ｆｉ−Ｐ’　　　　　　　　・・・
・・・（７）となり、前加工時と仕上時で歯面の高さが
素化しない従来の場合に比べると歯面に加わる圧力は半
分に減少し、従ってギヤ比の小さい部分の力ＰＡとバラ
ンスのとれた値となる。

例えば上述の一般的な値を代入し、 Ｈ＝Ｈ’＝　ｏ、ｓ　ｈとすると となり、ギヤ比の小さい部分とギヤ比の大きな部分とに
バランスのとれた圧力が加わることがわかる。

更にギヤ比の小さい部分と大きい部分との中間のギヤ比
を有する部分は、ギヤ比の大きさに反比例して、歯底面
の深さをギヤ比の小さい部分の深さとギヤ比の大きい部
分の深さとの間で増減させることＫより、前加エラ・ツ
　り歯に加わるプレス力をほぼ均等にすることができる
。

以上説明してきたように、本発明によれば、前加工時の
ラック歯の形状を最終仕上げ時の形状に比べて、ギヤ比
の小さい部分で歯底面の深さを深くし、ギヤ比の大ぎい
部分で浅くなるよう形成したため、仕上げプレス加工時
にラック歯の歯面に加わる圧力がほぼ均等化され、従っ
てラック歯全体にわりほぼ均等な塑性変形を得ることが
できる。

よって仕上げ加工時の製品のばらつきが少なくなり、品
質が安定する。またプレス型に加わる反作用力も均等化
され、型の向合も長くなる。更にラック歯の受ける力が
均等であると、ラック仕上時にスプリングバックを起し
Ｋ＜＜なり、加工精度が向上するという効果も得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、歯のピッチ、圧力角、ねじれ角がギヤ比に応
じて変化する可変ギヤ比ラックアンドビニオン型ステア
リング装置のラックの一部断面とする側面図、 第２図は従来のラックのギヤ比が小さい部分の前加工時
（実線）と仕上げ時（点線）の形状を示す部分斜視図、 Ｈａ図は従来のラックのギヤ比が大きい部分の第２図と
同様の部分斜視図、 ！！’＋ａおよび４ｂ図はそれぞれ本発明方法によるラ
ックのギヤ比が小さい部分の前加工時（実線）と仕上げ
時（点線）の形状を示す部分斜視図および部分拡大断面
図、 第５ａおよびｓｂ図は、それぞれ本発明方法によるラッ
クのギヤ比が大きい部分の第Φａおよび４５図と同様の
部分斜視図および部分拡大断面図である。 １・・・ラック軸（ラック素材）、２・・・歯先面、８
・・・歯面、条・・・歯底面の溝、６・・・上げ底面、
°６・・・プレス型。 特許出願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　前加工工程と仕上げ工程と忙より可変ギヤ比ラック
   アンドビニオン型ステアリング装置のラックを製造する
   方法において、前加工ラック歯の形状を、仕上げ形状に
   比べて、歯先面のレベルが等しく、歯面の輪郭が大きく
   、網底面の深さがギヤ比の小さい部分では一層深く、ギ
   ヤ比の大きい部分では浅く、中間のギヤ比を有する部分
   ではギヤ比の小さい部分の深さとギヤ比の大きい部分の
   深さとの間でギヤ比の大きさ九反比例した深さになるよ
   う形成することを特徴とする可変ギヤ比ラックアンドビ
   ニオン型ステアリング装置のラック製造方法。