JPS628861A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は円錐形のセクタギヤを備え、このセクタギヤを
軸方向に移動してラックとの間のバックラッシュを調整
するようにした形式の舵取装置に関する。

〔従来技術〕

この形式の舵取装置には、例えば第２図及び第３図に示
す如く、ケーシング１０により摺動可能に支持され操舵
軸１５の回動に応答して往復移動するラック２０と、こ
のラック２０の移動方向と直交して前記ケーシング１０
により軸支された出力軸１３と、この出力軸１３に一体
的に設けられ前記ラック２０のラック歯２１〜２５と噛
合する４枚のセクタ歯３１〜３４を有するセクタギヤ３
０を備え、このセクタ歯３１〜３４はその歯先が扇形円
錐形状をなすと共に小径端Ａより大径端Ｂに向かって次
第に転位量を増加させて歯切りしてなるものがある。こ
の種の舵取装置においては、中央に位置するラック歯２
３とこれに噛合する−対のセクタ１３２．３３の間には
負のバックラッシュを与え、他のラック歯とセクタ歯の
間には正のバックラッシュを与えて、中央のラック歯２
３が両セクタ１３２．３３と噛合する操舵中立位置付近
において操向ハンドルにプリロードトルクを与えるよう
にしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる舵取装置においては、セクタ歯３２．３３の転位
量が場所により異なるので、ラック歯２３との噛合線Ｐ
Ｏは、第１ＴＩ！Ｊに示す如く、ラック２０の歯先面と
セクタ歯３２との交差線Ｒに対し傾斜する。従って、操
舵中立位置における噛合線ＰＯの長さはＬＯであるが、
セクタギヤ３０が操舵中立位置から回動するにつれて噛
合線ＰＯの長さは短くなるので、セクタギヤ３０の回動
角に対するプリロードトルクの変化特性は、第４図のＣ
ＯＤに示す如（、操舵中立位置を頂点とする山形となる
。しかして、ラック２０ならびにセクタギヤ３０に加工
誤差があったり、また舵取装置や操舵リンク機構等の部
品の加工誤差や組立誤差があると前記変化特性の頂点部
Ｇが操舵中立位置からずれ、直線走行付近において操舵
特性が左右非対称になり、このため特に高速において直
進走行性が悪（なるという問題があった。本発明はプリ
ロードトルクの変化特性の中央付近を平坦にしてこの問
題を解決するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明による舵取装置は、第１図〜第３図
に示す如く、ケーシング１０により摺動可能に支持され
操舵軸１５の回動に応答して往復移動するラック２０と
、このラック２０の移動方向と直交して前記ケーシング
１０により軸支された出力軸１３と、この出力軸１３に
一体的に設けられ前記ラック２０のラック歯２１〜２５
と噛合する４枚のセクタ歯３１〜３４を有するセクタギ
ヤ３０を備え、このセクタ歯３１〜３４はその歯先が扇
形円錐形状をなすと共に小径端Ａより大径端Ｂに向かっ
て次第に転位量を増加させて歯切りすると共に中央の一
対のセクタ歯３２．３３の互に対向する各セクタ歯面３
２ａ、３３ａとこれに噛合する中央の各ラック歯２３の
各ラック歯面２３ａ、２３ｂの間に負のバックラッシュ
を与えてなる舵取装置において、前記各セクタ歯面３２
ａ。

３３ａ上の歯幅方向中間位置より前記大径端Ｂ側の領域
Ｓ、Ｓａとこの領域Ｓ、Ｓａに当接する前記各ラック歯
面２３ａ、２３ｂ上の領域の少（とも一方を、前記負の
バックラッシュを除く方向に修正したことを特徴とする
ものである。

〔作用〕

第１図に示す如く、操舵中立位置においては、セクタ歯
面３２ａ、３３ａとラック歯面２３ａ。

２３ｂの噛合線はＰＯであり、セクタギヤ３０が中立位
置から回動するにつれて噛合線はセクタ歯面３２ａ、３
３ａ上を平行移動してＰＩ、Ｐ２に、または逆方向に平
行移動してＰ３になる。しかして、噛合線がＰＯからＰ
ｌに移動する迄の間はセクタギヤ３０の回動角とは無関
係に噛合線の長さは一定値Ｌ１であるが、その位置がＰ
ｌを越えれば、例えば噛合線Ｐ２の長さＬ２に示す如く
、噛合線の長さは次第に減少し、遂には噛合線の長さは
Ｏとなる。従ってプリロードトルクは、第４図のＣＥＦ
Ｄに示す如く、操舵中立位置付近においてははり一定と
なり、それより両側に向って次第に減少してＯとなるよ
うに変化する。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、操舵中立位置付近におい
て、プリロードトルクの変化特性が平坦となる。従って
、部品の加工誤差や組立誤差等により前記特性が全体と
して左右にずれても、操舵中立位置付近における操舵特
性が左右非対称となることはないので満足すべき直線走
行性能を得ることができる。

〔実施例〕 以下に、添付図面により本発明の一実施例を説明する。

第２図及び第３図において、舵取装置のケーシング１０
にはシリンダ面１０ａが形成され、一体に形成されたピ
ストン１１とラック２ｏはシリンダ面１０ａに摺動可能
に案内支持されている。ラック２０にはボールねじ軸１
２がボールを介して螺合され、ボールねじ軸１２はケー
シング１０の一端に設けられたサーボ弁１４を介して、
操向ハンドルに接続された操舵軸１５により回動され、
ラック２ｏを往復動させる。この作動に際してサーボ弁
１４はポンプ（図示せず）よりの圧力流体を操舵軸１５
に加わる手動操舵トルクに応じてピストン１１の両側の
作動室に供給し、舵取装置にアシスト力を与えている。

ケーシング１０にはラック２０の摺動方向と直交して出
力軸１３が軸支され、出力軸１３にはラック２０のラッ
ク歯２１〜２５と噛合する４枚のセクタ歯３１〜３４を
有するセクタギヤ３０が一体に設けられている。セクタ
歯３１〜３４は、図示の如（、その歯先面が扇形円錐形
状をなすと共に小径端Ａより大径端Ｂに向って次第に転
位量を増加させて歯切りされている。第４図に示す如く
、ケーシング１０に固定された軸受部材１６は出力軸１
３の一端を軸支すると共にその中心には調整ねじ１７が
設けられている。

第１図及び第２図に示す如く、操舵中立位置においては
中央の一対のセクタｉ３２．３３が中央のラック歯２３
と噛合し、この状態において調整ねじ１７の先端を出力
軸１３に当接して、セクタ！３２．３３とラック８２３
の間に適当な負のバフクラッシュを与えるように出力軸
１３の軸方向位置を調整している。出力軸１３が回動す
れば他のラック歯２１．２２，２４．２５がセクタ歯３
１〜３４と噛合するようになるが、この状態においては
他のラック歯２１．２２．２４．２５とセクタ６３１〜
３４の間には適当な正のバフクラッシュを与えるように
している。

次に、中央のセクタ歯３２．３３の互いに対向するセク
タ歯面３２ａ、３３ａの形状につき説明する。第１図は
操舵中立位置におけるラック２０とセクタギヤ３０の噛
合状態を示し、セクタ歯面３２ａ、３３ａと中央のラッ
ク８２３のラック歯面２３ａ、２３ｂが当接する噛合線
ＰＯ（歯面３２ａ側のみを示す）は、前述の如（、ラッ
ク２０の歯先面とセクタ歯面３２ａとの交差線Ｒに対し
傾斜している。しかして、以下に述べる修正をセクタ噛
面３２ａに加えなければ、噛合線ＰＯの長さはＬＯであ
り、また噛合線ＰＯは歯底から離れた点Ｐａにおいてセ
クタギヤ３０の小径端Ａと交差し、歯底に近い点Ｐｂに
おいて大径端Ｂと交差する。

本実施例においては、第１図に示す如く、セクタ歯面３
２ａ上の歯幅方向中間に位置する境界線Ｑよりも大径端
Ｂ側の領域Ｓを、前記負のバンクラッシュを除く方向、
すなわちセクタ歯３２の歯厚を減少させる方向に修正す
る。この修正量Ｓははり一定としその値は前記負のバッ
クラッシュ量と同程度またはそれよりもや−多くする。

またこの修正はセクタ歯面３２ａの成形後、ラック形状
または総形のカッタまたは研削砥石を使用し、これを大
径端Ｂ側より境界線Ｑまで送り込んで行なう。以上はラ
ック歯面３２ａについて述べたが、これと対向するセク
タ歯面３３ａ上にも領域Ｓと対称に領域Ｓａを設けて、
同様な修正を加えるものとする。

境界線Ｑは、前述の交差線Ｒと操舵中立位置における噛
合線ＰＯとの交差点Ｏよりも小径端Ａ側に位置せしめる
ものとし、境界線Ｑと交差点Ｏとの距離が増大すれば、
第４図のプリロードトルク特性図の中央の平坦部ＥＦの
幅が増大する。なお、本実施例においては境界線Ｑをセ
クタギヤ３０の両端面Ａ、Ｂと平行としたが、境界線Ｑ
は多少傾斜させてもよく、その場合は中央の平坦部ＥＦ
はわずかに凸又は凹形状となる。また調整ねじ１７をね
じ込んでセクタ歯面３２ａ、３３ａとラック歯面２３ａ
、２３ｂの間の負のバックラッシュを増大させれば、プ
リロードトルク特性図の幅方向を殆んど変えることなく
中央の平坦部ＥＦの高さを増大させることができる。な
お、セクタ歯３２゜３３の反対側のセクタ歯面３２ｂ、
３３ｂとこれに噛合するラック歯２２．２４のラック歯
面２２ａ、２４ａの間には、従来同様適当な正のバック
ラッシュを与えるものとする。

本実施例によれば、操舵中立位置においては、第１図に
示す如く、セクタ歯面３２ａ、３３ａとラック歯面２３
ａ、２３ｂが当接する各噛合線Ｐ０　（セクタ歯面３２
ａ上のもののみを示す）は境界線Ｑにより中断され、そ
の長さは何れもＬＯより短かいＬｌである。セクタギヤ
３０が中立位置から図示の矢印方向に回動すれば各噛合
線はセクタ歯面３２ａ、３３ａ上を平行移動し、セクタ
歯面３２ａ上の噛合線の長さは、ＰＯからＰｉに移動す
る間はセクタギヤ３０の回動角とは無関係に一定値Ｌ１
となる。Ｐｌを越えれば噛合線は交差線Ｒと交差するよ
うになり、セクタ歯面３２ａの交差線Ｒより下側の部分
はラック歯２３ａと当接しないので、例えば噛合線Ｐ２
の長さＬ２に示す如く、噛合線の長さは次第に減少し、
更に移動して小径端Ａの噛合点ｐａが前述した交差線Ｒ
上の噛合点Ｐｒに達すれば、噛合線の長さは０となる。

これに対し他方のセクタ歯面３３ａ上の噛合線（図示せ
ず）は歯先側に平行移動してその長さはＬｌのままであ
る（セクタ歯面３２ａ上のＰ３に相当）。

セクタ歯面３２ａ、３３ａとラック歯面２３ａ。

２３ｂの当接によるセクタギヤ３０とラック２０の間の
プリロードトルクは、短かい方の噛合線の長さに応じて
変化するので、第４図のＣＥＦＤに示す如く、操舵中立
位置付近においてはり一定となり、それより両側に向っ
て次第に減少して０となるように変化する。このように
本実施例によれば操舵中立位置付近においてプリロード
トルクの変化特性が平坦となるので、製作誤差等により
前記特性が左右にずれても操舵中立位置付近における操
舵特性が左右非対称となることはなく、満足すべき直線
走行特性を得ることができる。

以上においてはセクタ歯面３２ａ、３３ａ上の歯幅方向
中間位置の境界線Ｑより大径端Ｂ側の領域Ｓ、Ｓａを、
負のバックラッシュを除く方向に修正した例につき説明
したが、本発明はこの領域Ｓ、Ｓａと当接するラック歯
面２３ａ、２３ｂ上の大径端Ｂ側の領域に同様の修正を
行うことにより実施することもでき、またセクタ歯面３
２ａ。

３３ａ上の領域Ｓ、Ｓａとラック歯面２３ａ、２３ｂ上
の前記領域の両方を同様に修正することにより実施する
こともできる。

なお、上記実施例では操舵中立状態においてセクタ歯面
３２ａ、３３ａのほぼ全歯幅において噛合線ＰＯ上にお
いて接触しているが、歯形形状によっては操舵中立状態
において例えば噛合線Ｐｌ上において接触し、大径端側
Ｂにおいては接触しない場合がある。このような場合に
ほぼ金歯幅に−おいて接触するようセクタギヤ３０の転
位量を少な（して形成しておき、しかる状態において前
記実施例と同様セクタ歯面３２ａ、３３ａの大径端Ｂ側
を修正してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による舵取装置の一実施例を示
し、第１図は操舵中立位置における噛合状態を示す斜視
図、第２図は全体の縦断面図、第３図は第２図のｍ−ｍ
断面図、第４図はセクタギヤ回動角に対するプリロード
トルクの特性図である。 符号の説明 １０・・・ケーシング、１３・・・出力軸、１５・・・
操舵軸、２０・・・ラック、２１〜２５・・・ラック歯
、２３ａ、２３ｂ・・・ラック歯面、３０・・・セクタ
ギヤ、３１〜３４・・・セクタ歯、３２ａ、３３ａ・・
・セクタ歯面、Ａ・・・小径端、Ｂ・・・大径端、Ｑ・
・・歯幅方向中間位置（境界線）、Ｓ、Ｓａ・・・領域
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケーシングにより摺動可能に支持され操舵軸の回動に応
   答して往復移動するラックと、このラックの移動方向と
   直交して前記ケーシングにより軸支された出力軸と、こ
   の出力軸に一体的に設けられ前記ラックのラック歯と噛
   合する４枚のセクタ歯を有するセクタギヤを備え、この
   セクタ歯はその歯先が扇形円錐形状をなすと共に小径端
   より大径端に向かって次第に転位量を増加させて歯切り
   すると共に中央の一対のセクタ歯の互に対向する各セク
   タ歯面とこれに噛合する中央のラック歯の各ラック歯面
   の間に負のバックラッシュを与えてなる舵取装置におい
   て、前記各セクタ歯面上の歯幅方向中間位置より前記大
   径端側の領域及びこの領域に当接する前記各ラック歯面
   上の領域の少くとも何れか一方を、前記負のバックラッ
   シュを除く方向に修正したことを特徴とする舵取装置。