JPS6014647B2 - ギヤ比変化型ラツクの加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はラックとピニオンとの噛合い位置によってギャ
比が変化するギャ比変化型（バリアブルレシオタィプ）
のラックアンドピニオン機構のラック（以下バリアブル
ラックと略称する）を加工する装置に関するものである
。

この種のラックアンドピニオン機構は、車両のステアリ
ング装置用等として好適に使用し得るものであり、この
機構に用いられるラックはすぐ歯のものはスライス加工
又はブローチ加工により生産性良く加工することができ
る。

しかしながらねじれ角のついたバリアブルラックはＬ歯
毎に歯すじ方向が異なるのみならず、歯厚、モジュール
、ピッチ等が各所で異なるため加工が困難で、これを生
産性良く加工し得る装置は禾だ知られていない。本発明
はこのような事情を背景として、切削加工によって生産
性良くバリアブルラツクを製造し得る装置を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

しかして本発明に係るバリアブルラツク加工装置は、‘
１１所望のラックと噛合可能なピニオンに相当する形状
を有し、各歯すじの先端に切刃が形成された切削工具と
、｛２１ 該切削工具を回転自在に保持するとともに、
駆動機構によって該切削工具の麹心方向に往復動させら
れる往復勤部材と、■ 前記切削工具と噛合可能かつギ
ャ比が全長にわたって一定な歯を有するマスタラックと
、‘４１ 該マスタラックと加工素材とを互に平行な状
態に保持し、かつ該マスタラックが前記切削工臭に噛合
った状態を保ちつつ該マスタラックの長手方向に送り機
構によって送られる移動台と、‘５１前記マスタラック
又は前記素材のいずれかを前記移動台に対して、該移動
台の送り量に対して予め定められた量だけ長手方向に相
対移動させるギャ比変更機構とを備え、前記切削工具の
往復運動と、前記マスタラックとの噛合により生ぜしめ
られる回転運動と、前記マスタラックと加工素材との相
対移動との組合せにより該加工素材に長手方向にギャ比
が変化する歯を創成し得るように構成される。

本発明装置によればギャ比一定のラックをマスタラック
とし、これに隣合可能なピニオンと同形の切削工具を使
用してバリアプルラックを加工し得る。マスタラックも
切削工具もギャ比の変化しない通常のものであるから容
易にかつ精度良く加工でき、しかも加工装置の本体部は
切削工具を往復動させる駆動機構と移動台の送り機構と
を備えた立削り盤に類以の比較的簡単なもので良いため
、製作コストも比較的簡単なもので良いため、製作コス
トも比較的低廉である。また目的とするバリアブルラッ
クは創成法で加工されるため、高い噛合精度が容易に得
られ、更にギャ比変更機構のカム等を変更することによ
ってバリアブルラックの設計変更にも容易に対処し得る
。

特にねじれ角を有するバリアブルラックに関しては、従
来の加工法中でこれの加工が可能なものとしては型影的
機械加工、放電加工等しか考えられないのであるが、本
発明の装置によればこれらの方法に比較して遥かに能率
的に加工することができ、本発明の完成によって始めて
ねじれ角を有するバリアプルラックの量産が可能となっ
たと言っても過言ではない。

なお付言すれば、本発明は以上の説明から明らかなよう
に、ねじれ角のついたバリアブルラツクの生産性の高い
加工を可能とすることを直接的な目的としてなされたも
のではあるが、すぐ歯のバリアブルラックを加工するこ
とも勿論可能であり、この場合にはギャ比の設計変更に
容易に対処し得、また高価なフライスカツタ、ブローチ
カツタ等を必要としないため、少量生産も可能である等
の効果が得られる。

以下本発明の実施例を示す図面に基いて詳細に説明する
。

第１図及び第２図において、１は加工袋魔本体のベース
であり、２はヘッドである。

ヘッド２はベース１に立設された図示しないコラムに固
定されて、ベース１の上方に位置させられている。ヘッ
ド２には往復勤都村であるラム３が焔動可館かつ回転不
能に横合されている。ラム３はクランク機構もしくはカ
ム機構等回転運動を往復運動に変換する機構を備えた図
示しない駆動機構によって上下に往復動させられる。ラ
ム３にはボール軸受４，５を介して工具保持体６が回転
自在に取付けられており、この工具保持体６には切削工
具７が固定されている。切削工具７は加工しようとする
バリアプルラツクと噛合可能なピニオン（現にそのバリ
アブルラックと粗合せて使用されるピニオンは勿論、剛
性を増すために直径が大きくされたピニオンでも良い）
相当する形状を有し、ねじれ角を有する各歯すじの端面
８が夫々の歯すじにほぼ直角となるように形成されて、
その緑が切刃とされている。一方ベース１上には移動台
１１が水平方向に摺動可能に酢設されている。

移動台１１は前記駆動機構を連動して作動する間欠送り
機構によって微小量ずつ送られるものである。間欠送り
機構は通常のものであるので図示及び詳細な説明は省略
するが、切削工具７が上死点付近まで上昇させられた時
点に作動して移動台１１を予め設定された微小距離ずつ
移動させる。移動台１１には円形の一部が切欠かれた断
面形状の溝１２が形成されており、この溝１２にマスタ
ラツク１３がキー１４によって回転を防止されて摺敷可
能に鉄合されている。マスタラック１３は一部が移動台
１１の前蔵より突出させられており、この突出部分にギ
ャ比が一定の歯が形成されている。マスタラック１３と
切削工具７とは噛合されており、従って切削工具７は前
述のように往復動させられるときマスタラツク１３によ
って回転運動を与えられる加工すべき素材Ｗはマスタラ
ック１３の下方にマスタラック１３に平行に取付けられ
る。

すなわち移動台１１には溝１２の下方に、これと同様な
溝１５が形成されており、素材Ｗはこの溝ｉ５に鞍合さ
れ、ボルト１６によって固定されるのである。移動台１
１にはまたブラケット２１及び軸２２によってベルクラ
ンク状のレバー２３が取付けられ、このレバー２３の一
端に取付けられたローフ２４が前記マスタラック１３の
一端面に接触させられている。

レバー２３の池端にもローラが取付けられ、このロ」ラ
２５はブラケツト２６によってヘッド２に固定されたカ
ムプレート２７のカム面に接触させられている。またマ
スタラック１３のローラ２４と接触する側とは反対側の
端面と移動台１１に固定されたカバープレート２８との
間には圧縮コイルスプリング２９が装着され、マスタラ
ック１３をローラ２４に、又ローラ２５をカムプレート
２７に夫々押し付ける役割を果している。なお付言すれ
ば第２図に二点鎖線で示すように、ベース１に立設され
たスタンド３１に油圧シリンダ３２を固定し、そのピス
トンロッド３３の先端にプッシヤヘツド３４に取付けた
プツシヤ装置によって切削工具７をマスタラツク１３に
一定の力で押し付けるようにすれば、切削工具７の麹心
に直角方向の遊びをなくし、安定した加工を行なうこと
が可能となる。

以上のように構成された加工装置において、移動台１１
が第１図において最も移動させられ、切削工具７がマス
タラック１３の右端部と噛合っている状態で素材Ｗが移
動台１１に取付けられる。

その後駆動装置が作動させられ、ラム３が上下に往復動
させられる。それに伴って切削工具７も往復動させられ
るが、それと同時にマスタラック１３によって回転運動
も与えられる。切削工具７が一往復して上死点近傍に達
する毎に移動台１１が間欠送り機構によって一定微小距
離ずつ右方へ移動させられる。これに伴ってマスタラツ
ク１３と素材Ｗも右方へ移動させられるのであるが、両
者の移動量は必ずしも同一ではない。

例えば加工初期においては、ローラ２５がカムプレート
２７の左端部に接触しているため、移動台１１が右方へ
移動させられるにつれてレバー一２３が反時計方向に回
動し、それにつれてマスタラツク１３が移動台１１に対
して右方へ相対移動するのであり、結局マスタラック１
３の移動量はその分だけ素材Ｗの移動量より多くなるの
である。従ってマスタラック１３と噛合っている切削工
具７は、素材Ｗにマスタラック１３と同じ歯が形成され
ていると仮定した場合に素材Ｗが移動台１１と一体的に
移動させられるとき回転させられるであろう回転角より
多く回転させられることとなり、素材Ｗにはマスタラッ
ク１３よりピッチのづ、さし、歯が創成されることとな
るのである。なお本実施例においてはカムプレート２７
のカム面の左端部が上に凸の曲面となっているため、こ
のマスタラック１３の移動台１１に対する相対移動速度
は移動台１１の移動に伴って徐々に減少し、ローラ２５
がカムプレート２７のカム面の水平部分の接触するに到
って相対速度は零となる。このため素材Ｗに創成される
歯のピッチも徐々に増大し、やがてマスタラツク１３と
同一にピッチの歯が創成されるに到る。そして更に加工
が進行しローラ２５がカムブレート２７の右端部の曲面
部分に接触するに到れば再び徐々にピッチの変化する歯
が創成されるのである。すなわち本実施例においては、
ローラ２４，２５を有するレバー２３、カムプレート２
７及び圧縮コイルスプリング２９等によって、素材Ｗに
創成される歯のギャ比を長手方向に変化させるためのギ
ャ比変更機構が構成されているのである。′なお切削工
具７が上昇させられる時にも素材Ｗに強く接触させられ
たま）であると、切刃の摩耗を早め、また切刃欠損の原
因ともなるため、切削工具７は上昇時には素材Ｗから僅
かに離れさせられることが望ましい。

これは切削工具７が下死点近傍に達したとき移動台１１
を切削工具７から離れる方向（送り方向に直角な方向）
に微小距離移動させ、切削工具７が上死点近傍に達した
とき元の位置に復帰させる機構を設けることによって達
成されるが、第２図に二点鎖線で示されるようなプツシ
ャヘツド３４が設けられている場合には、切削工具７の
下降時にはプッシャヘッド３４を切削工具７に押圧し、
上昇時には切削工具７から離間させることによってても
ほぼ同様な効果を得ることができる。第３図に本発明の
別の実施例を示す。

この実施例は、素材Ｗが切削工具７に対してマスタラッ
ク１３と反対側に取付けられていること、及びプツシヤ
ヘッド３５が圧縮コイルスプリング３６に付勢されて切
削工具７を常時マスタラック１３に向って押圧している
こと等に特徴を有している。他の部分はほぼ前記実施例
と同様であるため、同様の作用を為す都材に同一の符号
を付してその事実を示し、詳細な説明は省略する。この
他にも本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々
に変形された態様で実施し得る。

例えば前記実施例と同機なギャ比変更機構（ただしカム
プレート２７の形状は異なる）によって素材Ｗを移動台
１１上において移動させ、マスタラック１３を移動台１
１に固定することも可能であり、また送りねじとそれを
任意角度回転させるパルスモータとによってマスタラッ
ク１３を移動台１１に対して相対的に移動させるギャ比
変更機構の採用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の一部を断面にして示す
菱部正面図であり、第２図はその側面図である。 第３図は本発明の実施例装置の要部側面図である。１：
ベース、２：ヘッド、３：ラム（往復勤部材）、７：切
削工具「 １１：移動台、１３：マスタラック、２３：
レバー「ギャ比変更機構、２４，２５：ローラ、ギャ比
変更機構、２７：カムプレート、ギャ比変更機構、２９
：圧縮コイルスプリング、ギャ比変更機構、Ｗ：素材。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ギヤ比変化型ラツクアンドピニオン機構のラツクを
   加工する装置であって、 所望のラツクと噛合可能なピ
   ニオンに相当する形状を有し、各歯すじの先端に切刃が
   形成された切削工具と、 該切削工具を回転自在に保持
   するとともに、駆動機構によって該切削工具の軸心方向
   に往復動させられる往復動部材と、 前記切削工具と噛
   合可能かつギヤ比が全長にわたって一定な歯を有するマ
   スタラツクと、 該マスタラツクと加工素材とを互に平
   行な状態に保持し、かつ該マスタラツクが前記切削工具
   に噛合った状態を保ちつつ該マスタラツクの長手方向に
   送り機構によって送られる移動台と、 前記マスタラツ
   ク又は前記素材のいずれかを前記移動台に対してて、該
   移動台の送り量に対して予め定められた量だけ長手方向
   に相対移動させるギヤ比変更機構とを備え、前記切削工
   具の往復運動と、前記マスタラツクとの噛合により生ぜ
   しめられる回転運動と、前記マスタラツクと加工素材と
   の相対移動との組合せにより、該加工素材に長手方向に
   ギヤ比が変化する歯を創成し得るように構成されたギヤ
   比変化型ラツクの加工装置。