JPH0825462B2 - ステアリング装置 - Google Patents
ステアリング装置Info
- Publication number
- JPH0825462B2 JPH0825462B2 JP1263562A JP26356289A JPH0825462B2 JP H0825462 B2 JPH0825462 B2 JP H0825462B2 JP 1263562 A JP1263562 A JP 1263562A JP 26356289 A JP26356289 A JP 26356289A JP H0825462 B2 JPH0825462 B2 JP H0825462B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rack
- steering
- pinion
- tooth
- steering wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はラックピニオン型のステアリング装置に関
し、特に高速走行時の直進性を良好にした高剛性型のス
テアリグ装置に関する。
し、特に高速走行時の直進性を良好にした高剛性型のス
テアリグ装置に関する。
（従来の技術） 自動車の進行方向を変化させるために用いられるステ
アリングとしては、ステアリングホイール（ハンドル）
に連結されたピニオンと、このピニオンが噛合うラック
歯が形成されたラックとを有するタイプのものがある。
通常、前記ラックは円筒形状のガイド部材によって軸方
向に摺動自在となっており、パワーステアリングの場合
には、このガイド部材にパワーシリンダが一体となって
いる。更に、特開昭58−221767号公報に示されるよう
に、このガイド部材には、ラックに対して、ラック歯の
反対側の部分から押付け力を加えるために、リテーナが
ガイド部材に組込まれている。
アリングとしては、ステアリングホイール（ハンドル）
に連結されたピニオンと、このピニオンが噛合うラック
歯が形成されたラックとを有するタイプのものがある。
通常、前記ラックは円筒形状のガイド部材によって軸方
向に摺動自在となっており、パワーステアリングの場合
には、このガイド部材にパワーシリンダが一体となって
いる。更に、特開昭58−221767号公報に示されるよう
に、このガイド部材には、ラックに対して、ラック歯の
反対側の部分から押付け力を加えるために、リテーナが
ガイド部材に組込まれている。
（発明が解決しようとする課題） このようなリテーナによるラックに対する押付け力に
は、限度があった。これは、従来のステアリングに用い
られていたラック歯とピニオンの歯面の精度のもとで
は、操舵操作時における歯面相互の摩擦によって歯面が
摩耗して耐久性が充分に維持できないのみならず、操舵
時における運転者の操舵力が大きくなると考えられたか
らである。パワーステアリングの場合には、この操舵力
は油圧ポンプで補助されるが、この操舵力が大きくなる
と、油圧ポンプに加わる負荷も大きくなるという問題点
がある。
は、限度があった。これは、従来のステアリングに用い
られていたラック歯とピニオンの歯面の精度のもとで
は、操舵操作時における歯面相互の摩擦によって歯面が
摩耗して耐久性が充分に維持できないのみならず、操舵
時における運転者の操舵力が大きくなると考えられたか
らである。パワーステアリングの場合には、この操舵力
は油圧ポンプで補助されるが、この操舵力が大きくなる
と、油圧ポンプに加わる負荷も大きくなるという問題点
がある。
ところで、上記パワーステアリングのみならず、油圧
ポンプの補助力を有していない通常のステアリングにお
いても、ラックとピニオンとを有するタイプのステアリ
ングにあっては、従来、ピニオンとラック歯をそれぞれ
切削加工してから、これらを熱処理しており、場合によ
っては、切削加工後に研削することもあるが、熱処理を
最終工程として、これらのラックとピニオンとを完成さ
せていた。
ポンプの補助力を有していない通常のステアリングにお
いても、ラックとピニオンとを有するタイプのステアリ
ングにあっては、従来、ピニオンとラック歯をそれぞれ
切削加工してから、これらを熱処理しており、場合によ
っては、切削加工後に研削することもあるが、熱処理を
最終工程として、これらのラックとピニオンとを完成さ
せていた。
このようなタイプのステアリング装置における高速直
進時の操舵応答性をより良好にすべく、種々の実験や研
究を行なった。この結果、高速直進時において、従来発
生していたシミー現象は、ラックとピニオンとにおける
バックラッシュの存在によって、ステアリングの剛性に
限度があることから、操舵時にトルクの変動が発生する
ためであると判明した。
進時の操舵応答性をより良好にすべく、種々の実験や研
究を行なった。この結果、高速直進時において、従来発
生していたシミー現象は、ラックとピニオンとにおける
バックラッシュの存在によって、ステアリングの剛性に
限度があることから、操舵時にトルクの変動が発生する
ためであると判明した。
そこで、本発明はステアリング剛性を向上させること
によって、高速走行時における直進走行性を向上させる
ようにすることを目的とする。
によって、高速走行時における直進走行性を向上させる
ようにすることを目的とする。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、両端がそれぞれ
車輪に連結され、かつガイド部材により軸方向摺動自在
に支持されると共にラック歯を有するラックと、前記ラ
ック歯に噛合いかつステアリングホイールに連結される
ピニオンとを有するステアリング装置において、前記ラ
ックに対して前記ラック歯の反対側に当接するリテーナ
に、前記ラックに35Kgf以上の押付け力を加えるばね部
材を装着し、ステアリングホイールの操舵角度で±45゜
の範囲内に相当する前記ラック歯の中央部分と前記ピニ
オンとをそれぞれ熱処理後に歯面研削するようにしたこ
とを特徴とするステアリング装置である。
車輪に連結され、かつガイド部材により軸方向摺動自在
に支持されると共にラック歯を有するラックと、前記ラ
ック歯に噛合いかつステアリングホイールに連結される
ピニオンとを有するステアリング装置において、前記ラ
ックに対して前記ラック歯の反対側に当接するリテーナ
に、前記ラックに35Kgf以上の押付け力を加えるばね部
材を装着し、ステアリングホイールの操舵角度で±45゜
の範囲内に相当する前記ラック歯の中央部分と前記ピニ
オンとをそれぞれ熱処理後に歯面研削するようにしたこ
とを特徴とするステアリング装置である。
（作用） 本発明にあっては、ステアリングホイールの操舵角度
で±45゜の範囲内に相当するラックの歯の中央部とピニ
オンとについては切削加工してから、熱処理し、更に歯
面を研削するようにしたので、ラック歯の中央部とピニ
オンとの噛合い部の歯面精度が向上する。したがって、
耐久性が向上し、操舵力も低減される。
で±45゜の範囲内に相当するラックの歯の中央部とピニ
オンとについては切削加工してから、熱処理し、更に歯
面を研削するようにしたので、ラック歯の中央部とピニ
オンとの噛合い部の歯面精度が向上する。したがって、
耐久性が向上し、操舵力も低減される。
また、バックラッシュも小さくなるので、高速走行時
の直進性やステアリングホイールの剛性が向上し、シミ
ー現象も防止される。
の直進性やステアリングホイールの剛性が向上し、シミ
ー現象も防止される。
しかも、ラックにはリテーナによって強い押付け力が
加えられることになる結果、さらに高速走行時の直進性
が良好となり、特に、ピニオンとラックとの噛合い効率
のうち、逆効率が正効率に比して、ラック軸力が小さい
範囲つまり操舵角度が小さい範囲では、大幅に小さくな
る。このことは、車輪の振動等がステアリングホイール
に伝達されないことを意味し、前述の高速走行時の直進
性及びシミー現象の防止が向上するとともに手放し収束
性も良好となる。
加えられることになる結果、さらに高速走行時の直進性
が良好となり、特に、ピニオンとラックとの噛合い効率
のうち、逆効率が正効率に比して、ラック軸力が小さい
範囲つまり操舵角度が小さい範囲では、大幅に小さくな
る。このことは、車輪の振動等がステアリングホイール
に伝達されないことを意味し、前述の高速走行時の直進
性及びシミー現象の防止が向上するとともに手放し収束
性も良好となる。
（実施例） 以下、本発明の実施例に基いて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図はステアリングにおけるラック11とピニオン12
との配置状態を示す図であり、第１図に示されるよう
に、ハウジングつまり中空のガイド部材10内にラック11
が軸方向に摺動自在に装着されている。このラック11の
一部には、ピニオン12と噛合うラック歯11aを有してい
る。ラック歯11aとピニオン12は、所定の捩れ角となっ
たはす歯となっている。
との配置状態を示す図であり、第１図に示されるよう
に、ハウジングつまり中空のガイド部材10内にラック11
が軸方向に摺動自在に装着されている。このラック11の
一部には、ピニオン12と噛合うラック歯11aを有してい
る。ラック歯11aとピニオン12は、所定の捩れ角となっ
たはす歯となっている。
第２図は第１図におけるII−IIに沿う断面図であり、
ラック11のうち、ラック歯11aの反対側の円弧部に当接
するリテーナ13がハウジング10に収容されている。この
リテーナ13には圧縮コイルばね14が装着されており、こ
のばね14によって、リテーナ13にはラック11に向かう所
定のばね力Ｗが付勢されている。
ラック11のうち、ラック歯11aの反対側の円弧部に当接
するリテーナ13がハウジング10に収容されている。この
リテーナ13には圧縮コイルばね14が装着されており、こ
のばね14によって、リテーナ13にはラック11に向かう所
定のばね力Ｗが付勢されている。
このばね力Ｗは、従来では20Kgf以下であったが、本
発明の場合には35Kgf以上の値に設定されている。
発明の場合には35Kgf以上の値に設定されている。
第３図は本発明のピニオンとラック歯との加工手順を
示す図であり、ピニオンはホブ切り加工によって切削し
た後に、熱処理を行ない、最終的に研削盤によって歯面
を研削している。同様にラックはブローチ盤等によって
切削加工した後に、熱処理を行ない、最終的に歯面を研
削している。このように、最終的に歯面を研削すること
によって、ピニオンとラックはバックラッシュが少ない
高精度の噛合いが実現した。
示す図であり、ピニオンはホブ切り加工によって切削し
た後に、熱処理を行ない、最終的に研削盤によって歯面
を研削している。同様にラックはブローチ盤等によって
切削加工した後に、熱処理を行ない、最終的に歯面を研
削している。このように、最終的に歯面を研削すること
によって、ピニオンとラックはバックラッシュが少ない
高精度の噛合いが実現した。
そして、上述のようにピニオン12とラック11との噛合
いを高精度に設定し得ることから、リテーナ13がラック
11に加える押付け力を35Kgf以上の高い押付け力とし
た。
いを高精度に設定し得ることから、リテーナ13がラック
11に加える押付け力を35Kgf以上の高い押付け力とし
た。
従来では、この押付け力はバックラッシュの値を小さ
くすることができなかったので、20Kgf以下に設定せざ
るを得なかったが、本発明にあっては、この押付け力を
35Kgf以上の高い値に設定して、高剛性型のステアリン
グとすることができた。
くすることができなかったので、20Kgf以下に設定せざ
るを得なかったが、本発明にあっては、この押付け力を
35Kgf以上の高い値に設定して、高剛性型のステアリン
グとすることができた。
第４図はステアリングに加えた加振周波数とそれによ
って発生するシミーレベル（dB）との関係を従来のステ
アリングと本発明のステアリングとについて示したデー
タであり、本発明の場合には上述したリテーナの押付け
力Ｗを40Kgfとし、従来ではその値を20Kgfとしている。
このシミーレベル（dB）は20log（ホイール接線g/ラッ
ク軸入力）によって求められる。
って発生するシミーレベル（dB）との関係を従来のステ
アリングと本発明のステアリングとについて示したデー
タであり、本発明の場合には上述したリテーナの押付け
力Ｗを40Kgfとし、従来ではその値を20Kgfとしている。
このシミーレベル（dB）は20log（ホイール接線g/ラッ
ク軸入力）によって求められる。
第５図（Ａ）は本発明のラックとピニオンとの噛合い
効率を示すグラフであり、第５図（Ｂ）は従来構造のス
テアリングにおける噛合い率を示すグラフである。
効率を示すグラフであり、第５図（Ｂ）は従来構造のス
テアリングにおける噛合い率を示すグラフである。
ここで、正効率μＰ及び逆効率ηＲは以下のようにし
て定義されている。
て定義されている。
ηＰ＝（COSαｎ＋μ1AtanβＲ）／（COSαｎ＋μ1Atan
βＰ） ηＲ＝（COSαｎ−μ1AtanβＰ）／（COSαｎ−μ1Atan
βＲ） ここで、Ａ＝（Pn＋W/SINαｎ）/Pnであり、βＰはピ
ニオンの捩れ角、βＲはラックの捩れ角、αｎは歯直角
圧力角、Pnは歯面法線荷重、μ１は歯面の摩擦係数を示
す。
βＰ） ηＲ＝（COSαｎ−μ1AtanβＰ）／（COSαｎ−μ1Atan
βＲ） ここで、Ａ＝（Pn＋W/SINαｎ）/Pnであり、βＰはピ
ニオンの捩れ角、βＲはラックの捩れ角、αｎは歯直角
圧力角、Pnは歯面法線荷重、μ１は歯面の摩擦係数を示
す。
第５図（Ａ）に示す本発明にあっては、リテーナ押付
け力Ｗを40Kgに設定した場合を示し、第５図（Ｂ）にお
いては、従来構造として、その力を20Kgとしている。こ
のデータから明らかなように、本発明のステアリングに
あっては、ラック軸力が小さい範囲では、逆効率が低い
ことが明らかとなる。
け力Ｗを40Kgに設定した場合を示し、第５図（Ｂ）にお
いては、従来構造として、その力を20Kgとしている。こ
のデータから明らかなように、本発明のステアリングに
あっては、ラック軸力が小さい範囲では、逆効率が低い
ことが明らかとなる。
第６図は本発明のステアリング装置と従来のステアリ
ング装置とのそれぞれについて、ラック軸力とラックス
トロークとの関係をもとに、逆入力の無負荷操舵力を示
したデータであり、ラックストロークが小さい範囲で
は、第５図（Ａ）において、正効率よりも逆効率が小さ
くなることと同様に、高速直進性、シミー現象、及び手
放し収束性が良好となることを示している。
ング装置とのそれぞれについて、ラック軸力とラックス
トロークとの関係をもとに、逆入力の無負荷操舵力を示
したデータであり、ラックストロークが小さい範囲で
は、第５図（Ａ）において、正効率よりも逆効率が小さ
くなることと同様に、高速直進性、シミー現象、及び手
放し収束性が良好となることを示している。
尚、ラック歯11aの全てについて、熱処理後に歯面研
削を行なうことなく、ラック歯の中央部分のみ、つまり
ステアリングホイール18の操舵角度で±45゜の範囲内に
相当する歯の部分のみに、熱処理後に歯面研削を行なう
ようにしても良い。
削を行なうことなく、ラック歯の中央部分のみ、つまり
ステアリングホイール18の操舵角度で±45゜の範囲内に
相当する歯の部分のみに、熱処理後に歯面研削を行なう
ようにしても良い。
（発明の効果） 以上のように、ステアリングホイールの操舵角度で±
45゜の範囲内に相当するラック歯の中央部とピニオンと
については、切削加工してから熱処理し、更に歯面を研
削するようにしたので、ラック歯の中央部とピニオンと
の噛合い部の歯面精度が向上し、これによりステアリン
グ剛性が高くなり、装置の耐久性が向上し、操舵力も低
減する。
45゜の範囲内に相当するラック歯の中央部とピニオンと
については、切削加工してから熱処理し、更に歯面を研
削するようにしたので、ラック歯の中央部とピニオンと
の噛合い部の歯面精度が向上し、これによりステアリン
グ剛性が高くなり、装置の耐久性が向上し、操舵力も低
減する。
また、バックラッシュも小さくなるので、ステアリン
グホイール操作時のトルク変動が減少しかつ操舵応答性
が大幅に向上することになり、高速走行時の直進性やス
テアリングホイールの剛性が向上し、シミー現象も防止
される。
グホイール操作時のトルク変動が減少しかつ操舵応答性
が大幅に向上することになり、高速走行時の直進性やス
テアリングホイールの剛性が向上し、シミー現象も防止
される。
さらに、リテーナのラックに対する押付け力を35Kgf
以上の強い押付け力としたので、一層高速走行時の直進
性が向上と、シミー現象も防止されるとともに手放し収
束性も良好となる。特に、シミー現象の低減効果は、高
速走行時において顕著であり、通常速度での走行時にあ
っては、滑らかな操舵が得られた。
以上の強い押付け力としたので、一層高速走行時の直進
性が向上と、シミー現象も防止されるとともに手放し収
束性も良好となる。特に、シミー現象の低減効果は、高
速走行時において顕著であり、通常速度での走行時にあ
っては、滑らかな操舵が得られた。
第１図はラック及びピニオン型の本発明のステアリング
装置を示す断面図、第２図は第１図におけるII−II線に
沿う断面図、第３図は本発明の噛合い部を形成する工程
を示す工程図、第４図は本発明のステアリングの特性を
従来のステアリングと比較して示すデータ、第５図
（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明のステアリング装置と従
来のステアリング装置との効率を示すデータ、第６図は
逆入力の無負荷操舵力を示すグラフである。 11……ラック、11a……ラック歯、12……ピニオン、13
……リテーナ、10……ガイド部材。
装置を示す断面図、第２図は第１図におけるII−II線に
沿う断面図、第３図は本発明の噛合い部を形成する工程
を示す工程図、第４図は本発明のステアリングの特性を
従来のステアリングと比較して示すデータ、第５図
（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明のステアリング装置と従
来のステアリング装置との効率を示すデータ、第６図は
逆入力の無負荷操舵力を示すグラフである。 11……ラック、11a……ラック歯、12……ピニオン、13
……リテーナ、10……ガイド部材。
Claims (1)
- 【請求項１】両端がそれぞれ車輪に連結され、かつガイ
ド部材により軸方向摺動自在に支持されると共にラック
歯を有するラックと、前記ラック歯に噛合いかつステア
リングホイールに連結されるピニオンとを有するステア
リング装置において、前記ラックに対して前記ラック歯
の反対側に当接するリテーナに、前記ラックに35Kgf以
上の押付け力を加えるばね部材を装着し、前記ラック歯
のステアリングホイールの操舵角度で±45゜の範囲内に
相当する部分と前記ピニオンとをそれぞれ熱処理後に歯
面研削するようにしたことを特徴とするステアリング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263562A JPH0825462B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ステアリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1263562A JPH0825462B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ステアリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125665A JPH03125665A (ja) | 1991-05-29 |
| JPH0825462B2 true JPH0825462B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=17391272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1263562A Expired - Fee Related JPH0825462B2 (ja) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | ステアリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825462B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7631428B2 (en) | 2003-11-27 | 2009-12-15 | Jtekt Corporation | Rack and pinion steering apparatus and method of manufacturing rack shaft |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS562266A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-10 | Koyo Jidoki Kk | Ball screw steering apparatus |
-
1989
- 1989-10-09 JP JP1263562A patent/JPH0825462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7631428B2 (en) | 2003-11-27 | 2009-12-15 | Jtekt Corporation | Rack and pinion steering apparatus and method of manufacturing rack shaft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03125665A (ja) | 1991-05-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |