JPS6230954B2 - - Google Patents

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JPS6230954B2
JPS6230954B2 JP7488278A JP7488278A JPS6230954B2 JP S6230954 B2 JPS6230954 B2 JP S6230954B2 JP 7488278 A JP7488278 A JP 7488278A JP 7488278 A JP7488278 A JP 7488278A JP S6230954 B2 JPS6230954 B2 JP S6230954B2
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JP
Japan
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rack
pinion
gear ratio
tooth profile
cutting tool
Prior art date
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JP7488278A
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English (en)
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JPS554202A (en
Inventor
Junji Kojima
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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Publication date
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Publication of JPS554202A publication Critical patent/JPS554202A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ラツクピニオン型の可変歯車比式舵
取装置のラツクの歯形の創成方法に係る。
ラツクピニオン型の舵取装置では、ハンドル軸
先端にピニオンを設けているので、ハンドル軸の
最大回転数を2以上にすることはそのまゝピニオ
ンの回転数を2以上とすることになる。従つて、
ピニオンの歯形を円周上の位置により変化させた
構造の可変歯車比式の舵取装置は、ハンドル軸の
最大回転数を2以下に制限されるため実用されな
かつた。ピニオンの全円周上に同一の歯形を有す
る歯を設けた可変歯車比式舵取装置は2回転以上
の回転を可能とするもので、メリツトの米国特許
第3267763号明細書およびビシヨツプの特公昭52
―29049号公報記載の装置が知られている。前者
のピニオンは平歯車であり、後者はヘリカルピニ
オンを用いている。しかし、前者には種々の欠点
があり、これを改良したものが後者である旨特公
昭52―29049号公報に記載されているが、後者の
ラツツクの量産的加工法はいまだ確立されていな
い。ラツクピニオン型舵取装置は殴州の小型車に
多く採用され、日本では軽自動車および殴州型の
前輪駆動者に使われているが、可変歯車比式の要
求は、価格および重量の増加を伴なわずに供給で
きる場合に限られる。従つて、量産的加工法の確
立していないビシヨツプの可変歯車比式舵取装置
は、現時点では価格の点で採用され難い欠点を持
つている。
本発明は上記にかんがみ、加工容易な平歯車の
ピニオンに噛み合うラツクを有する前者の装置に
ついて、歯形上の欠点の改良を目的としたもので
ある。即ち、メリツト特許による歯形は、アンダ
ーカツトを防止し、所定の歯車比の変化を得るた
めに、歯車比最大位置において、一部の直線部分
と、これに接続する相反する方向にカーブした歯
先部分および歯元部分とからなる。また、歯車比
の変化する部分の歯形は、1枚の歯の左右の歯面
において、一方は一部に例外的な突曲面を有し、
他方は凹曲面を有するなど複雑な形状となつてい
る。従つて、かゝるラツクと噛み合うピニオンを
創成するラツク形状のカツターおよびラツクを切
削するための刃具を製作する事が非常に困難であ
る。
本発明は、アンダーカツトおよび噛合の不連続
を防止するようにピニオンの諸元を選定しかつ転
位置を連続的に変化させたテーパーピニオンと
し、このピニオンの歯形を仮想の歯切工具とした
とき、この歯形により創成されるラツクの加工時
の軸方向移動速度を適宜選定して、前記メリツト
の歯形を改良したラツクピニオン型可変歯車比式
舵取装置のラツクの歯形の創成方法に関するもの
である。
すなわち、本発明は、ピニオン軸のピニオンと
ラツク軸のラツクとが噛み合つてハンドルの回転
力を車両のホイールに伝達するラツクピニオン型
の舵取装置であつて、前記ピニオンが、インボリ
ユート歯形を具える平歯車であり、該歯車の転位
量がハンドル軸方向に連続的に変化するテーパー
ピニオンであり、前記ピニオンの全数の歯の寸法
が同一であり、前記ラツクが、その領域によつて
歯の寸法が異ることによつて、前記ピニオンと前
記ラツクとの歯車比が該ラツク軸の中央の領域で
一定値であり、両端の領域で前記中央の領域と異
る値で一定値であり、中央の領域から前記両端の
領域までの中間の領域では前記中央の領域の一定
値から前記両端の領域の一定値へと順次変化する
変化値である可変歯車比でるラツクピニオン型可
変歯車比式舵取装置の前記ラツクの歯形の創成方
法において、前記ラツクの歯の歯切工具の歯形を
前記ピニオンの歯形とし、前記ラツクの最大歯車
比の領域および最小歯車比の領域でのそれぞれの
歯形を前記歯切工具の回転速度に対し、該ラツク
の送り速度をそれぞれ一定として創成し、前記中
間の領域の歯形を、前記歯切工具の回転速度に対
し、該ラツクの送り速度が前記一方の一定速度か
ら他方の一定速度に順次変化させて創成するラツ
クピニオン型可変歯車比式舵取装置のラツクの歯
形の創成方法である。
これを図の実施例について説明すると、第1図
は、本発明が適用される回転弁型油圧式動力舵取
装置のピニオン軸10についての縦断面図であつ
て、ピニオン軸10はピン15によつてトーシヨ
ンバー12に連結し、また、ピン16により弁ス
リーブ13と連結しており、2個の軸受6,7に
よりギヤケース3に回転自在に軸支されている。
ハンドル軸(図示せず)に連結するスタブシヤフ
ト11はピン17によりトーシヨンバー12に連
結すると共に、ピン18により弁スプール14と
連結しており、2個の針状ころ軸受8,9により
リヤカバー5およびピニオン軸10のフランジ部
分内径面に軸支されている。弁スリーブ13はバ
ルブハウジング4に嵌合しており、バルブハウジ
ング4に嵌合したオイルシール31およびリヤカ
バー5に嵌合したオイルシール32で弁スリーブ
13および弁スプール14の前後を密封してい
る。
ピニオン軸10には平歯車のピニオン1が設け
られており、その数枚の歯は円周方向には同一形
状をしており、バルブ側からフロントカバー19
側に転位量を連続的に減少させたテーパーピニオ
ンになつている。一例としてのテーパーピニオン
1の歯車諸元をあげると、歯形はインボリユー
ト、モジユールは1.85、歯数は6、圧力角は24
゜、外径は16.08mm、谷径は8.88mm(ただし大径
側から1.091mmの位置)で、転位量は1.25mm(大
径側から1.091mmの位置)〜0.932mm(大径側から
19.291mmの位置)である。ピニオン1はラツク2
と噛み合つており、ラツク2は調整ねじ33、ば
ね34およびラツクサポート35によりピニオン
1に押圧されている。
第2図のものは、本発明の第1実施例でピニオ
ン1の回転角θpに対して歯車比の変化を示すも
ので、中央の領域(左θ〜右θの範囲)すな
わち直進付近の状態で一定で、かつ最大であり、
両端の領域(左右θ以上の範囲)で一定で、か
つ最小であり、中間の領域(左右θ〜θの範
囲)ではθからθの変化に対して中央の領域
の値から両端の領域の値に徐々に変化する値とな
る歯車比である。
この第1実施例のものにおけるラツクの歯形の
創成は次のように行う。中央の領域のラツク2の
歯のピニオン1との噛み合い上のピツチ円径を歯
車比が最大であることから最小の値D01(mm)と
し、歯形をピニオン1の歯形と同じとする歯切工
具の回転速度dθpに対し、ラツク2の移動速度
dKをπ/360D01(mm/deg)の一定値として行う。
一方、両端の領域のラツク2の歯のピニオン1
との噛み合い上のピツチ円径を歯車比が最小であ
ることから最大の値D02とし、前記歯切工具の回
転速度dθpに対し、ラツク2の移動速度dKを
π/360D02(mm/deg)の一定値として行う。
前記の中央の領域及び両端の領域ともにインボ
リユート歯形である歯切工具の回転速度に対して
ラツク2の移動速度の比が一定であることから、
両領域の創成される歯形は第5図に示すように直
線状となる。前記一例の諸元のピニオンと噛み合
う場合に、中央の領域を左θ=44゜〜右θ
44゜の範囲とし、D01=11.1mmとしたときに、第
5図に示すように中央の領域の歯21は最小の圧
力角α=24゜(歯切工具の歯形はモジユールM
=1.8、歯数Z=6、圧力角α=24゜としている
ことから、相当ピニオンのピツチ円直径D=MZ
=1.8×6=11.1mmの圧力角αは24゜である。)
ピツチP=πMであることから計算によりピツチ
=5.821mmであり、両端の領域を左右θ=184゜
以上の範囲とし、D02=12.21mmとしたときに、第
5図に示すように両端の領域の歯23,24,2
5…(符号24以降の図示は歯23と同じであり
省略してある)はピニオンの基礎円径=相当ピニ
オンのピツチ円径D×cos圧力角α=一定である
こと及び相当ピニオンのピツチ円直径D=MZ,
P=πMであることから、計算により最大の圧力
角α=34゜で、ピツチ=6.393mmとなつてい
る。
また、歯車比の最大位置と最小位置との中間の
領域は第2図に示すように、θ〜θ間は直線
的に変化する変化領域であり、ピニオン1の回転
速度に対しラツク2の移動速度が中央の領域の一
定速度から両端の領域の一定速度と順次変化する
速度となるもので、θ〜θの範囲でのピニオ
ン1の回転角速度dθp(deg/sec)に対し、
ラツクの速度dK(mm/sec)は、前述の中央の領
域(左θ〜右θ)の速度π/360D01から、前述
の 両端の領域(θ以上)の速度π/360D02へと直線
的 に変化することから、中央の領域の速度π/360D01 に、中央の領域の速度π/360D01から両端の領域の
速 度π/360D02までの増加分{π/360(D02―D01
)}をピニ オン1の回転角θから回転角θの増加分(θ
―θ)で除した値にピニオン1の回転角θ
からその時点での回転角θpまでの増加分(θp
―θ)を乗じた値を、加えたもの、 すなわち、 である。従つて、この中間の領域でのラツク2の
歯の創成は前記歯切工具の回転速度dθpに対
し、ラツク2の移動速度dKを上述の式として行
う。
この中間の領域では、上述の式から解るよう
に、一定値D01に対し増加する
(D02―D01)(θp―θ)/θ―θが比較
的小さいことから、 第5図に示すように、創成されるラツク2の歯2
2は、ほぼ直線に近い歯形で、圧力角もピツチも
順次変化しているものとなる。
以上によるラツクの移動量を単位回転角で除し
て求めたラツクの移動速度を、各回転角について
第3図のグラフに示したが、低速と高速が滑らか
な曲線で連続しており、結果として、ラツク歯形
の無理な形状が解消された。
同様に、第4図に示すものは本発明の第2実施
例で、中央の領域すなわち直進付近の状態で歯車
比を最小とした手動舵取装置にあつても、ラツク
の歯の配列が前記実施例のものと逆になるだけで
ある。この場合、第1実施例の式の中でD01が最
大値、D02が最小値となり、第1実施例の動力舵
取装置の例とは逆の値となる。
本発明によれば、ラツクを加工する歯切工具の
歯形が円周方向に同一形状の歯形を有するピニオ
ンの歯形とされ、ラツクの歯の創成時に、前記歯
切工具の回転速度に対し、ラツクの移動速度を適
宜選定したので、創成されるラツクの歯面が直線
または直線に近いものとなる。本発明では、前記
歯切工具により直接ラツクピニオン型可変歯車比
式舵取装置のラツクを加工しても良く、あるい
は、ラツク加工をプレスで行うときのプレス金型
のマスターラツクを加工しても良い。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図はラツク
ピニオン型可変歯車比式動力舵取装置のピニオン
軸についての縦断面図、第2図は動力舵取装置の
歯車比特性図、第3図はラツクの移動速度を示す
グラフ、第4図は手動舵取装置の歯車比特性図、
第5図はピニオンを回転させかつラツクの軸方向
に中心を移動させて創成したラツクの歯形を示す
断面図である。 符号の説明、1……ピニオン、2……ラツク、
3……ギヤケース、4……バルブハウジング、5
……リヤカバー、10……ピニオン軸、11……
スタブシヤフト、12……トーシヨンバー、13
……弁スリーブ、14……弁スプール、21,2
2,23……ラツクの歯。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ピニオン軸のピニオンとラツク軸のラツクと
    が噛み合つてハンドルの回転力を車両のホイール
    に伝達するラツクピニオン型の舵取装置であつ
    て、前記ピニオンが、インボリユート歯形を具え
    る平歯車であり、該歯車の転位量がハンドル軸方
    向に連続的に変化するテーパピニオンであり、前
    記ピニオンの全数の歯の寸法が同一であり、前記
    ラツクが、その領域によつて歯の寸法が異なるこ
    とによつて、前記ピニオンと前記ラツクとの歯車
    比が該ラツク軸の中央の領域で一定値であり、両
    端の領域で前記中央の領域と異る値で一定値であ
    り、中央の領域から前記両端の領域までの中間の
    領域では前記中央の領域の一定値から前記両端の
    領域の一定値へと順次変化する変化値である可変
    歯車比であるラツクピニオン型可変歯車比式舵取
    装置の前記ラツクの歯形の創成方法において、前
    記ラツクの歯切工具の歯形を前記ピニオンの歯形
    とし、 前記ラツクの最大歯車比の領域および最小歯車
    比の領域でのそれぞれの歯形を、前記歯切工具の
    回転速度に対し、該ラツクの送り速度をそれぞれ
    一定として創成し、前記中間の領域の歯形を、前
    記歯切工具の回転速度に対し、該ラツクの送り速
    度が前記一方の一定速度から他方の一定速度に順
    次変化させて創成するラツクピニオン型可変歯車
    比式舵取装置のラツクの歯形の創成方法。 2 前記ラツクの前記歯切工具の回転速度に対す
    る送り速度の比は、 D01:前記中央の領域の相当ピニオンのピツチ
    円直径(mm) D02:前記両端の領域の相当ピニオンのピツチ
    円直径(mm) θp:前記歯切工具の回転角(deg) dθp:前記歯切工具の回転速度(deg/
    sec) θ:前記歯切工具の前記中央の領域の端まで
    回転したときの回転角(deg) θ:前記歯切工具の前記両端の領域に入るま
    での回転角(deg) dK:前記ラツクの移動速度(mm/sec) としたとき、 前記中央の領域で、 dK/dθp=π/360D01(mm/deg) 前記両端の領域で、 dK/dθp=π/360D02(mm/deg) 前記中間の領域で、 dK/dθp=π/360{D01 +(D02−D01)(θp―θ)/θ―θ
    }(mm/deg) とする特許請求の範囲第1項記載のラツクピニオ
    ン型可変歯車比式舵取装置のラツクの歯形の創成
    方法。 3 前記D01を前記D02よりも小として、前記中央
    の領域を最大歯車比の領域とし、前記両端の領域
    が最小歯車比の領域とする特許請求の範囲第2項
    記載のラツクピニオン型可変歯車比舵取装置のラ
    ツクの歯形の創成方法。 4 前記D01を前記D02よりも大として、前記中央
    の領域を最小歯車比の領域とし、前記両端の領域
    が最大歯車比の領域とする特許請求の範囲第2項
    記載のラツクピニオン型可変歯車比式舵取装置の
    ラツクの歯形の創成方法。
JP7488278A 1978-06-22 1978-06-22 Pack-and-pinion variable gear ratio type steering device Granted JPS554202A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publication Number Publication Date
JPS554202A JPS554202A (en) 1980-01-12
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ID=13560164

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3175800D1 (en) * 1980-09-01 1987-02-12 Nissan Motor Variable ratio rack and pinion steering gear for vehicles
JPS626925Y2 (ja) * 1981-01-12 1987-02-18
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