JPS5854934B2 - 特殊ラツクを加工する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特殊なラックを加工する方法に関するもの
である。

自動車のステアリング装置等に、近年、第１図に示され
ているように特殊ラックが使用されている。

この特殊ラックでは、円筒状の被加工物１の外周面に、
その中心軸線２に沿って配列された複数のラック歯３か
らなるラック歯列が形成される。

第２図は、ラック歯列が形成されている部分を展開して
示すものである。

ラック歯列の各ラック歯３の歯筋は、夫々中心軸線２と
直交する面４に対し一定角度α傾斜する。

各ラック歯３の完全歯形部分を結ぶ作用線、すなわちラ
ック歯列の中央を通る作用線５は、中心軸線２を中心と
する螺旋曲線５ａと中心軸線２に平行な直線５ｂを組み
合わせた曲線を描く。

作用線５が中心軸線２を中心とする螺旋曲線だけで構成
される場合もある。

この特殊ラックをピニオンと組み合わせて、自動車のス
テアリング装置の伝動系に使用すると、ステアリングホ
イールの操作量、すなわちタイヤの角度に応じて伝動比
を変えることができ、ステアリングの良好な操作性が得
られる。

この特殊ラックを加工するにあたって、従来はカッタで
ラック歯列のラック歯を１枚、または２゜３枚づつ形威
し、その都度カッタと被加工物の位置関係を調節して、
前述した作用線５をもつラック歯列を得ていた。

このため、作業能率が悪く、ラック歯のピッチ精度も低
いものしか得られなかった。

この発明の目的は、前述した特殊ラックを高能率に高精
度をもって加工することができる方法を提供することに
ある。

この発明では、少なくとも形成すべきラック歯列のラッ
ク歯と同一の数の刃を回転軸線に沿って配置（ルたロー
タリカッタが使用される。

ロータリカッタは、その回転軸線が円筒状の被加工物の
中心軸線と一定の角度をもって交叉するように配置され
る。

この位置関係が保持されたままで、ロータリカッタと被
加工物は実質上ロータリカッタの回転軸線に直角な方向
に相対的に変位する。

これによって、ロータリカッタの刃が被加工物の外周面
に接触され、被加工物の外周面が切削される。

これと同時に、ロータリカッタと被加工物の相対的な変
位に関連して、被加工物はその中心軸線のまわりを回動
する。

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第３図において、ロータリカッタ６は、その外周に回転
軸線７に沿って互いに所定の間隔を置いて配列された所
定数の刃８を有し、回転軸線７のまわりを矢印で示す方
向に回転する。

ロータリカッタ６は、その回転軸線７が円筒状の被加工
物１の中心軸線２と一定角度αをもって交叉するように
配置される。

この位置関係が保持されたままで、この実施例では、ロ
ータリカックロがその回転軸線７に直角な方向に被加工
物１を横切って実線で示す位置から鎖線で示す位置まで
変位する。

これによって、ロータリカッタ６の刃８が被加工物１の
外周面に接触し、これを切削する。

ロータリカッタ６の回転軸線１と被加工物１の中心軸線
２が交叉する点は、ロータリカッタ６の変位に従って第
３図において中心軸線２上を右方向に変位する。

ロータリカッタ６の各刃８は、回転軸線７、中心軸線２
の交叉点上において、被加工物１の外周面に順次交互に
接触し、これを切削する。

従って、被加工物１の外周面に、ロータリカッタ６の刃
８に対応した数のラック歯３が形成される。

第３図の矢印Ｆｃはロータリカッタ６の変位方向と速度
、矢印ＦＷは回転軸線７、中心軸線２の交叉点の変位方
向と速度を示す。

ロークリカッタ６はその回転軸線７に垂直な方向に変位
するため、ラック歯３はロータリカッタ６の刃８に対応
した形状をもつ。

また、ラック歯３の歯筋は、被加工物１の中心軸線２と
直交する面４に対し、回転軸線７と中心軸線２がなす角
度、すなわち角度αをもって傾斜する。

ロークリカッタ６の変位速度をＦい回転軸線７と中心軸
線２の交叉点の変位速度をＦｗとすると、ラック歯３の
歯筋の傾斜角度αとの関係は、式 １式％ ロータリカッタ６の回転軸線７、被加工物１の中心軸線
２の交叉点上では、ラック歯３の完全歯形が形成される
。

被加工物１を静止させた状態に保持すると、各ラック歯
３の完全歯形部分を結ぶ作用線、すなわちラック歯列の
中央を通る作用線５は、被加工物１の中心軸線２に平行
な直線になる。

被加工物１をその中心軸線２のまわりに回動させると、
作用線５は被加工物１の中心軸線２のまわりの螺旋曲線
になる。

この実施例では、被加工物１は、ロータリカックロの変
位に関連して、中心軸線２のまわりを一定角度回動し、
次いで静止し、その後再たび一定角度回動する。

これによって、図示するように、被加工物１の中心軸線
２のまわりの螺旋曲線５ａと中心軸線２に平行な直線５
ｂを組み合わせた曲線からなる作用線５をもつラック歯
列が形成されるものである。

被加工物１を回動させる時は、それと同時に被加工物１
をラック歯の歯筋の傾斜角度αのリードに対応させて軸
方向に補正変位させねばならない。

第３図の矢印Ｆｖは被加工物１の補正変位方向と速度を
示す。

被加工物１の補正変位の量をＦ。被加工物１の回動角度
をθ、ラック歯のピッチ円の径をＤとすると、その関係
は、式 １式％ 次に、この特殊ラック加工方法を実施するための装置の
実施例を第４図について説明する。

ロータリカッタ６は、カッタキャリジ９に回転自在に軸
支され、キャリジ９に固定されたモータ１０によって駆
動される。

キャリジ９は、ナツト１１を介してねじ棒１２に連結さ
れ、図示してはいないが適当なガイドによってねじ棒１
２に平行にスライド可能に案内されている。

ねじ棒１２は、モータ１３によって駆動され、キャリジ
９は、ねじ棒１２とナツト１１のねじ送り作用により、
ねじ棒１２の回転に従ってねじ棒１２に平行に移動する
。

第４図では、便宜上、ロークリカックロ、ねじ棒１２、
および被加工物１が平行に示されているが、実際は、ロ
ータリカックロはその回転軸線７が被加工物１の中心軸
線２と一定角度αをもって交叉するように配置され、ね
じ棒１２はロークリカッタ６の回転軸線７と直角に配置
されている。

ねじ棒１２が回転すると、ロークリカッタ６はねじ棒１
２に平行に、すなわち回転軸線７と直交する方向に被加
工物１を横切って変位し、被加工物１の外周面に接触し
、これを切削する。

従って、被加工物１の外周面に、前述したように傾斜角
度αをもつラック歯３が形成されるものである。

被加工物１は、親カム１４と同一軸線上に配置され、一
端はチャック１５によって親カム１４に一体的に連結さ
れている。

被加工物１の他端は、テーブル１６に取り付けられた心
押し台１７によって支持されている。

親カム１４は、外周面にカム溝１８を有し、テーブル１
６に取り付けられた軸受１９に回転自在に軸支されてい
る。

親カム１４のカム溝１８は、形成するラック歯列の作用
線５と同一形状のもので、接触子キャリジ２０に固定さ
れた接触子２１が嵌合されている。

テーブル１６は、ナツト２２を介してねじ棒２３に連結
され、図示してはいないが、適当なガイドによってねじ
棒２３に平行にスライド可能に案内されている。

ねじ棒２３は、親カム１４の回転軸２４に平行に、すな
わち被加工物１の中心軸線２に平行に配置され、ケーシ
ング２５内のギヤ等の伝動機構を介して親カム１４の回
転軸２４に連結されている。

接触子キャリジ２０は、ナツト２６を介してねじ棒２７
に連結され、適当なガイドによってねじ棒２７に平行に
スライド可能に案内されている。

ねじ棒２７は、親カム１４の回転軸２４に平行に配置さ
れ、ケーシング２８内のギヤ等の伝動機構を介してねじ
棒１２に連結されている。

また、接触子キャリジ２０の上端に、エンドミル台２９
が一体的に取り付けられ、これに、エンドミル３０と、
エンドミル３０を駆動するモータ３１が装備されている
。

エンドミル３０は、被加工物１の外周面に対向して配置
され、被加工物１の外周面に接触して、溝を穿設する作
用をする。

前記のように構成された装置において、ねじ棒１２が回
転し、ロークリカッタ６が変位すると、接触キャリジ２
０のねじ棒２７は、ねじ棒１２に連動して回転する。

接触子キャリジ２０は、ねじ棒２７とナツト２６のねじ
送り作用により、ねじ棒２７の回転に従ってねじ棒２７
に平行に移動する。

接触子２１は、キャリジ２０と一体的に親カム１４のカ
ム溝１８内をその回転軸２４に平行に変位し、カム溝１
８の形状に従って親カム１４を回動させる。

親カム１４が回動すると、テーブル１６のねじ棒２３は
親カム１４の回転軸２４に運動して回転する。

このため、テーブル１６全体が、ねじ棒２３とナツト２
２のねじ送り作用によって、親カム１４の回転軸２４、
被加工物１の中心軸線２に平行に移動する。

従って、被加工物１は、ロータリカッタ６の変位に関連
して、中心軸線２のまわりを回動すると同時に、軸方向
に変位する。

被加工物１を回動させるカム溝１８の形状は、前述した
ように形成するラック歯列の作用線５に対応し、被加工
物１を軸方向に変位させるねじ棒２３のねじの方向およ
びピッチは、前述した被加工物１の軸方向の補正変位Ｆ
ｖに対応するように設定されている。

従って、ロータリカッタ６によって切削される被加工物
１の外周面に、作用線５をもつ所望のラック歯列が形成
される。

エンドミル３０は、被加工物１のラック歯列の反対側の
外周面に溝を穿設し、接触子キャリジ２０と一体的に被
加工物１の中心軸線２に平行に変位する。

これと同時に、被加工物１がカム溝１８の形状に従って
回動するため、ラック歯列の作用線５に対応した形状の
ガイド溝が被加工物１の反対側の外周面に形成される。

このガイド溝は、自動車のステアリング装置等において
ラックにラック歯列の作用線５に対応した回動運動を与
えるのに使用される。

前記実施例で明らかなようにこの発明は、ロータリカッ
タをその回転軸線が円筒状の被加工物の中心軸線に交叉
するように配置し、両者を相対的に変位させると同時に
、この相対的な変位に関連させて被加工物を中心軸線の
まわりに回動させたから、単一操作、連続動作で前述し
た特殊ラックの各ラック歯を形成することができる。

従って、作業能率、ラック歯のピッチ精度を大幅に向上
することができ、所期の目的を達成することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によって加工する特殊ラックの斜視図
、第２図は第１図の特殊ラックのラック歯列の展開図、
第３図はこの発明の方法の実施例を説明するための説明
図、第４図はこの発明の方法を実施するための装置の一
実施例を示す一部断面側面図である。 １・・・・・・被加工物、２・・・・・・中心軸線、３
・・・・・・ラック歯、４・・・・・・被加工物の中心
軸線と直交する面、５・・・・・・ラック歯列の作用線
、 り、７・・・・・・回転軸線。 ６・・・・・・ロータリカツ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状の被加工物の外周面に、その中心軸線に沿っ
   て配列された複数のラック歯からなるラック歯列を形成
   し、前記各ラック歯の歯筋は夫々前記中心軸線と直交す
   る面に対し一定角度傾斜し、前記各ラック歯の完全歯形
   部分を結ぶ作用線は前記中心軸線のまわりの螺旋曲線、
   または前記中心軸線に平行な直線と前記螺旋曲線を組み
   合わせた曲線を描くようにした特殊ラックを加工する方
   法であって、少なくとも形成すべきラック歯列のラック
   歯と同一の数の刃を回転軸線に沿って配置１ルたローク
   リカッタを使用し、前記ロータリカッタをその回転軸線
   が円筒状の被加工物の中心軸線と一定の角度をもって交
   叉するように配置し、この位置関係を保持したままで、
   前記ロータリカッタと被加工物を実質上前記ロータリカ
   ッタの回転軸線に直角な方向に相対的に変位させ、前記
   ロータリカッタの刃を前記被加工物の外周面に接触させ
   て、該被加工物の外周面を切削すると同時に、前記ロー
   タリカッタと被加工物の相対的な変位に関連させて、前
   記被加工物をその中心軸線のまわりに回動させ、前記ラ
   ック歯の歯筋傾斜角度のリードに対応させて前記被加工
   物を軸方向に補正変位させることを特徴とする特殊ラッ
   ク加工方法。