JPS5920771A - 可変歯車比式ラツクピニオン型舵取装置 - 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、可変歯車比式のラックピニオン型舵取装置こ
（て関する。

ラックピニオン型舵取装置は、自動車の左右前車輪（舵
取シ輪）間で横方向に沿って配設されたランクト、ハン
ドル軸先端に設けられてこのラックと噛合されたピニオ
ンとから成る舵取歯車を有し、この舵取歯車の働きによ
ってハンドル操作に伴う回転変位をラックの軸方向の直
線変位として変換し、さらに舵取リンク機溝を介１〜で
上記前車輪を所望の方向に旋回させる。そして、このよ
うなラックピニオン型の舵取装置は比較的構成が簡単で
、舵取シ性能にも＊汎、さらに配設スペース的に有利で
あることから特に小型車などに多く採用されている。

この種のラックピニオン型舵取装置において、ラックと
ピニオンとの歯車比が一定の揚台には、ハンドルの中立
位置から左右方向への回転角に応じて、その操舵力は、
大幅に増加するという傾向を示す（第１図（ａ））。そ
こで、従来このようなハンドル切込み域における操舵力
の軽減全目的として、ピニオンとラックとの歯車比をハ
ンドルの中立位置を基準として左右方向への回転角に心
して順次連続的に増減変化させるようにした可−変成の
歯車比パターンが多く採用されている。１５’Ｕえ１・
注、第２図に示すように中立位置付近（口〜口′）を低
歯車比、ハンドル切込み域（ノー二、ハ′〜二′）ヲ高
歯車比とし、その中間域（ロ〜ハ１口′〜ハ′）は順次
連続的に歯車比を変化させたものがある。これは、操舵
力を軽減するに当たりハンドル操作Ｊを増加させる方式
である。

このような、従来の可変比率ラックピニオン型舵取装置
の構成は、軸直角１＠面がインボリュート歯形をなすへ
りカルなピニオンと、このピニオンと同形な工具を所望
の歯車比パターンに従って転勤させた時に得られる歯形
をもつラックとの組合せによるものであった。以上の構
成にかかる従来の慢溝の操舵力は、定歯箪比のステアリ
ングに比して大きく減少するという効果を奏する。しか
しながら、ハンドル切込み域においてはキングピン回わ
りの負荷の増加及びキングピンと舵取装置間のリンクの
伝達効率の低下により、なおかつ操舵力が増加すること
を免れ・えないという欠点を有している（第１図（ｂ）
）。

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、円弧歯車の
利点に着目しノこものである。すなわち、インボリュー
ト歯車は従来周知の神々の長所を有する故に広く一般に
用いられているが、インボリュート歯形のラックとピニ
オンとの噛み合いは、実質的に凸面同士の線接触状襲で
あり、滑りの変化も大きい。これに対し、クリえはノビ
コツ歯車の如く凹面と凸面の点接触噛み合いをする歯車
は、接触点における滑りが一様で少なく、又、接触点に
おける相対的曲率半径が大きい為面圧が小さいので油ｊ
摸が保付されやすく摩擦抵抗が少ない等によって伝達効
率が高いという長所を有しており、これをラックピニオ
ン型舵取装置に適用して、ピニオンとラックとが点接触
噛み合いをする領域と線接触噛み合いをする頭載とを有
するよう構成し、操舵力の増大を押えた効率の良い可変
歯車比式ラックピニオン型舵取装置を提供する。

以下、図示実施例に基づいて本発明を説明する。

第３図は本発明の一矢施クリに係るラックピニオン式舵
取装置の要部を簡略化して示す図であり、ピニオン（］
）は図示しない舵取ハンドルに連店され、舵取ハンドル
の回転に応じて回覧駆動される。うツク（２）はピニオ
ン（１）にＩ蓄舎さノｔ、ピニオン（］）の回転に従っ
て軸方向に変位され両端部に連語された舵取り輪（図示
せず）を旋回させる。このラック（２）を決んで上記ピ
ニオンけ）と対向する列には押え部材（３）が設けられ
ておシ、この７１１１え部材（３）が圧縮ばね（４）の
作用にょシラツク（２）をピニオン（１）フシυへ押圧
し１ている。

上記ピニオン（コ）は、同一のねじれ角を有し、かつ歯
すじ方向に〆Ｄって一様な歯形形状をなすはすばを複４
々個有しており、しかもその歯形は軸直角断面上でピッ
チ円上に中心をもっ円孤状に形成されている。そして、
ランク（２）はピニオン（１）との歯車比がハンドル中
立位ｄ付近から切込み域にかけて変化する領域を有する
′よう１ｇ成されている。ここで、シック歯形の形状を
詳到に説明する前に、本発明に適用されるノビコツ歯車
について第４図により説明する。１駆動歯車仏）の歯形
が軸直角断面上で凸の円弧であり、被＠山車（Ｂ）の歯
形が凹の円弧であるものが代表的ノビコツ歯車である。

なお、これら一対の円弧歯形の曲率半径はほとんど同じ
である。そして、駆動歯車（Ａ）の歯形円の曲率の中心
はピッチ円上にあり、又、被動歯車（Ｂ）の凹円弧は、
実際に用いられる歯車としては、弾性変形、工作誤差に
基づく歯当シの変化を少なくするために、その曲率半径
を凸歯形の曲率半径よりも若干大きくしている。従って
、このような場合には、凹歯形の曲率半径の中心はピッ
チ円の少し外側にある。このように構成されたノビコツ
歯車の噛み合いは、点接触であシ、噛み合いの進行とと
もにこの接触点が歯すじに沿°りて移動するという％徴
を有している。

そして、上記ピニオン（１）の各歯形はノビコツ歯車に
おける円弧状の凸歯形に相当する。他方、このピニオン
と噛み合うラック（２）は、本冥施例装置においては、
第５図に示すように、ハンドル切込４み域（ハル二〕で
一定の高歯車比となるように構成されており、その部分
の歯形は上述しだノビコツ歯車における凹歯形に相当す
るように形成されている。すなわち、ラック（２）歯溝
の凹円弧の曲率半径をピニオンの凸歯形円弧の曲率半径
よりもやや大きくしている。又、このハンドル切込み域
（ハル二〕からハンドル中立位置句近へかけての中間域
（口〜ハンにおいては歯車比が漸次減少するように構成
されている。

第５図はピニオンを転動させてネＩＪ成したラック歯形
を示す図であり、この図によってランク（２２の製造方
法を説明する。図において、冥勝て示す円弧歯形（５）
はランク歯形を創成する工具であシ、想像線で示す円弧
歯形（１）はランクと実際に、噛み合わせるピニオンで
ある。先ず、ピニオン（１）とノビコツ歯車としての噛
み合いをする相手方歯車の凹円弧の歯溝形状を凸歯面と
見立て、この想像上の凸歯面を軸直角断面とする工具（
５）を形成する。従って、この工具（５）はラック゛プ
ニオン型舵戚装ｄＫ現実に使用されるピニオン（１）の
歯形よりもやや曲率半径の大きい円弧状の歯形を有する
。尚、この工具（５）はピニオン（１）と同一゛のねじ
れ角及びリードを有する。工具（５２の単位回転角に対
するランク（２）の軸方向移動量を一定として転勤させ
−［Ｔ／・ンドル切込み域における一定の高歯車比であ
るランク歯の部分（ハル二）を創成し、更に、工具（５
）の単位回転角に対するラック（２）の移動量を所望の
歯車比パターンに従って徐々に変化させつつ転勤させて
歯車比が漸次変化するラック歯のケ１３分（口〜ハ）及
びハンドル中立位置（４〜口〕を得る。ノビコツ歯車は
、ノビコツ歯車を定義したときのピッチ円径（高歯車比
領域でのピニオンの転動ピッチ円）と転勤ピッチ円径が
等しい場合についてのみ成立するものであり、異なる部
分では第６図に示すように線形干渉（β）が生じラック
歯は削シとられる。

以上のようにして創成されたランク（２）とピニオン（
１）とは、ハンドル切込み域紹おける一定の高歯車比領
域（ハル二）ではノビコツ歯車としての噛み合いによシ
点接触を行ない、ノビコツ歯車を定義したピッチとピッ
チが異なる領域では歯形干渉を生じてラック歯が削りと
られているだめにノビコツ歯車としての噛み合一にはな
らないが、上記押え部材（３）によってランク（２）は
ピニオン（１）側へ押圧されておシ、ピニオン（１）と
ランク（２）とのバックラッシュが常に零となるよう構
成されているので、ピニオン（］）とラック（２）とは
点接触噛み合いをする。

尚、ノビ４フ歯車を定義したピッチとピッチが異なる領
域（イ〜ハ）の歯形はハンドル切込み域（ハル二）に近
づくに従いノビコツ歯車としての歯形に近づくだめ、各
領域間の移行は連続的になめらかに行なわれる。このよ
うに、ハンドル切込み域でランク（２）とピニオン（１
）とがノビコツ歯車としての噛み合いをして点接触をす
るように構成したので、伝達効率を高めることができ、
第１図ＣＣ）に示すように従来の定歯車比式（ａ）及び
可変歯車比式ラックピニオン型舵取装ｆ　（１））に比
奴して、ハンドル切込み域における操舵力の増大を防止
することができる。

尚、上記実施例においては、ハンドル中立位置付近を低
歯車比、ハンドル切込み域を高歯車比とし、その間の領
域は一車比を徐々に変化させるという、マニュアル式ス
テアリングに通常用いられる歯車比パターンによシ読明
したが、この歯車比パターンに限らず、例えばパワース
テアリング用として使用される如く、ハンドル中立位置
を基準として左右両方向に歯車比を漸次減少させ、ハン
ドル切込み域において最小とした歯車比パターン、或は
、ハンドル中立位置から左右の方向へそれぞれ異なる歯
車比の変化を待たせる等良好な操舵感覚を得るだめの種
々の歯車比パターンに適用することができる。これらの
場合のラック歯形は、上記した工具（５）を所望の歯車
比パターンに従って転動させることによって得ることが
できる。

さらに、ハンドル切込み域のランク歯形においては噛み
合いに関与しないラック歯先部（２ａ）を削除すること
が用能である。（第７図参照）尚、ピニオンとラックの
歯形の凹凸関係は、上記実施例で詳述したものと逆の関
係すなわち、ピニオンの歯形が凹円弧、ラックの歯形が
凸円弧の場合でめっでも上記実施例と同様の作用効果を
発揮する。

以上述へたように本発明によれは、ラックとピニオンと
が円弧両車としての噛み合いをする領域を設り゛たこと
により、・・ンドル操作域の所望する領域において操舵
力の増加を軽減させ、ノ・ンドル操作域全体に亘って良
好な操舵感を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のランクピニオン型舵取装置の操舵力特性
及び本発明による操舵力特性を示す図、第２図はマニュ
アルステアリング用として一般に採用されている歯車比
パターンを示す図、第６図は本発明の一実施例に係るラ
ックピニオン型舵取装置の一部を簡略化して示す説明図
、第４図はノビコツ歯車の噛み合い状態を示す軸直角断
面図、第５図はピニオンを転動させてＡ’ｌＪ成したラ
ック歯形を示す断面図、第６図はノビコツ歯車を定義し
たピッチ円径と転動ピッチ円径が異なる領域でのラック
歯溝とピニオンの一部を拡大して示す図、鶴７図トハ他
の実施例のランクを示す図である。 手　続　補　正　書（自発〕 １．　事件の表示 昭和５７年時許願第１２９９７７号 ２　発明の名称 可変歯車比式ラックピニオン型舵取装置３４山正ｒする
者 事件との関係　　特許出願人 名　称　自動車機器株式会社 ４代理人 図面 ６、補正の内容 図ｕ’６の第１図を別紙のとｂり補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）舵取りハンドルに連動するピニオンと、このピニ
   オンに噛合し、ピニオンの回転に伴なって一方向に移動
   して舵取シ輪を旋回させるラックとを備え、これらピニ
   オンとラックとの歯車比が舵取りハンドルの回転角に応
   じて増減変化する可変歯車比式ランクビニオン型舵取装
   置において、上記ピニオンとラックが点接触噛み合いを
   することを特徴とする可変歯車比式ラックピニオン型舵
   取装置。 （２）ピニオンは同一形状の複数の円弧歯形を有し、か
   つランク歯形がこのピニオンに噛み合う円弧歯形と円弧
   歯形に近い曲線の歯形の２つの領域をもつことを特徴と
   する特許、請求の範囲第１項記載の可変歯車比式ランク
   ピニオン型舵取装置。 ＜ｓｌラックが円弧歯形である・唄域では、７ビコフ歯
   車としての点接触噛み合いをすることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の可変歯車比式ラツクピ′ニオン
   型舵取装置。 （４）ラックが円弧歯形を有する領域では、舵取装置に
   用いるピニオンの円弧歯形の曲率半径よシもやや大きい
   曲率半径の円弧歯形を有するピニオンと同形の工具によ
   って工具の単位回転角に対するラックの移動量を一定と
   し創成されたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の可変歯車比式ラックピニオン型舵取装置。 （５ンラツクが円弧歯形に近い曲線の歯形を有する領域
   では、舵取装置に用いるピニオンの円弧歯形の曲率半径
   よりもやや大きい曲率半径の円弧歯形を有するピニオン
   と同形の工具によって、工具の単位回転角に対するラッ
   クの軸方向７多動量を変化させつつ創成されたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   に記載の可変歯車比式シックピニオン型舵取装置。 （６）ピニオンとラックの歯車比が、舵取・・ンドルの
   中立位置付近で最小であり、ハンドルの回転角に応じて
   徐々に増加し、ノ・ンドル切込み域で最大であることを
   特徴とする特許ｄ青水の範囲第１項ないし第５項のいず
   れかに記載の町変歯車比式うックンニオン型舵取装置。 （７）ピニオンとラーソクの歯車比が、舵取ハンドルの
   中立位置付近て最大であシ、ハンドルの回転角に応じて
   徐々に減少し、ハンドル切込み域で最小であること全特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずｉｔ
   か０で記載の可変歯車比式ラックピニオン型舵取装置。 （８）ピニオンとラックの歯車比の変１に率が％　ｎＪ
   ｅ取・・ンドルの中立位置を基準として左右方向で異な
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７項
   のいずれかに記載の可変歯車比式ラックピニオン型舵取
   装置。