JP4454081B2 - Rack manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラックピニオン式ステアリング装置に使用されるステアリングギヤ用ラックに関する。
【0002】
【従来の技術】
ステアリング装置のラックピニオン機構は、左右方向に摺動自在に支持されたラックのラック歯に操舵力が伝達されるピニオンギヤが噛み合い、その噛合い部の背面をラックガイドが所定のバックラッシュを保持するような押圧力でラックの摺動を許して押圧している。
【0003】
斯かるステアリングギヤ用ラックは、通常ホブによる切削加工又は鍛造プレスによる塑性加工により成形されるが、切削加工は時間を要してコスト高となり、鍛造プレス加工は加工時間は短いが高い精度は望めず、結局後工程で仕上げ加工を必要としたりする。
【0004】
そこで鍛造プレス成形されたラックにピニオン形支持台を噛み合わせながら加圧することによって短い作業時間でラック歯の変形及び歪みを修正する方法(特開昭57−137763号公報)が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようにラックの歯面の精度を向上させる工夫はされているが、ラック歯面のうねり(基準ピッチ線の波状湾曲)については考慮されておらず、ラック歯面と略直線状の背面との間の幅長については必ずしも一定になっているわけではない。
【0006】
斯かるラックを使用したラックピニオン機構の概略模式図を図5に示す。
ラック01の歯にピニオンギヤ02が噛み合っており、ラック01の噛合い部の背面をラックガイド03がラック01の相対的な摺動を許して押圧している。
【0007】
ラックガイド03はギアボックスに螺着されロックナット05で固定されたラックガイドスクリュー04との間に介装されたスプリング06により付勢され、ラック01を押圧する。
ラックガイド03とラックガイドスクリュー04との間に若干のクリアランスdを有する。
【0008】
図5に示すようにラック01の歯面がうねり、基準ピッチ線pが波状に湾曲していると(図5は湾曲の程度を実際より大きく模式的に示している)、ピニオンギヤ02の回転でラック01が左右軸方向に移動するときラック01が左右軸方向とは直角な方向に変位し、波状の歯面(基準ピッチ線p)と略直線状の背面との間の幅長が一定でないので、ラックガイド03が変位し、この変位をクリアランスdが吸収することになる。
【0009】
したがってラック01の歯面のうねりの幅が大きくラックガイド03の変位幅が大きい場合を考慮してクリアランスdを大きく設定しておく必要がある。
するとスプリング06による付勢力が大きく変化し、ラック01とピニオンギヤ02の噛み合いの適正なバックラッシュを維持することが困難となる。
【0010】
そしてラック01がラックガイドスクリュー04に近づく方向に変位するときは、スプリング06のばね力が強まってラックガイド03との間にフリクションが発生し操舵感が重くなり、逆にラック01がラックガイドスクリュー04から離れる方向に変位するときは、クリアランスdが大きくなりばね力が弱まってラック01とピニオンギヤ02の間、ラック01とラックガイド03の間、ラックガイド03とラックガイドスクリュー04との間で打音が発生する場合がある。
このようにラック01とラックガイド03との間のフリクションが変化するとラックピニオン機構が滑らかに作動せず安定した操舵感が得られない。
【0011】
本発明は斯かる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、フリクション変化や打音の発生を抑制し滑らかな作動による安定した操舵感を得ることができるステアリングギヤ用ラックのラック製造方法を供する点にある。
【0014】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明は、ラック歯面を形成したラックのラック歯にピニオンギヤ又はピニオンギヤに類する成形用ギヤを噛み合わせ、該ラックの背面にラックガイド支持面と同一断面形状を有する回転砥石又はフライスを回転しながら前記ピニオンギヤ又は成形用ギヤと一定距離を維持して押し当て長尺方向に亘って切削加工をなすラック製造方法である。
【0015】
一定距離に維持されたピニオンギヤ等と回転砥石等との間に、ラックを挟むようにし、回転砥石等を回転しながらラック歯に噛み合ったピニオンギヤを回転してラックを軸方向に移動すると、ラックの背面が切削されてラック歯面と背面との間の幅長を長尺方向に一定に成形することが短い作業時間で容易にできる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図1ないし図4に基づき説明する。
本実施の形態に係るステアリング用のラック1を切削加工するラック加工装置5の概略模式図を図1及び図2に示す。
【0017】
ラック加工装置5は、基台6から成形用ギヤ7と回転砥石8の回転軸9とが所定距離離れて突出しており、成形用ギヤ7と回転軸9とはそれぞれ別のモータにより回転駆動される。
【0018】
成形用ギヤ7は、円柱の周面に歯が形成されたピニオンギヤに類するものであり、ラックピニオン機構のピニオンギヤと同じものを用いてもよい。
また回転軸9に一体に嵌着された回転砥石8は、切削する外周砥石面が円弧状の溝を形成した形状をしており、ラック1を背後から押えるラックガイド支持面と略同一断面形状すなわちラック1の背面の円筒面に合致する半円弧状をなしている。
成形用ギヤ7と回転砥石8が一定距離離れ、両者間にラック1が挟まれる。
【0019】
斯かるラック加工装置5により加工するラック1は、円柱棒状のラック部材を鍛造プレス加工することによりラック歯面1aが形成されており、背面1bが円筒面をなしている。
この状態のラック1は、略直線状の背面1bに対してラック歯面1aがうねり、基準ピッチ線pが波状に湾曲している。
【0020】
このラック1をラック加工装置5の成形用ギヤ7と回転砥石8の間に挿入し、ラック歯面1aを成形用ギヤ7に噛み合わせ、背面1bを回転砥石8が切削する。
【0021】
すなわち回転砥石8は図1において時計回りに高速回転し、回転砥石8から一定距離離れた位置にある成形用ギヤ7がラック歯面1aに噛み合って図1において時計回りに低速に回転してラック1を徐々に移動しながら高速回転する回転砥石8が背面1bを切削する。
【0022】
なお成形用ギヤ7を回転フリーに軸支してラック1のラック歯面1aを噛み合わせ回転砥石8との間に挟み、ラック1を引っ張るなり押すなりして徐々に移動させるようにしながら回転砥石8の高速回転によりラック1の背面1bを切削してもよい。
【0023】
成形用ギヤ7と回転砥石8は、ともに位置を固定されており、両者間の間隔は一定なので、回転砥石8はラック歯面1a(基準ピッチ線p)からの距離が一定になるように背面1bを切削し、よって図1にハッチを施した部分を切削して基準ピッチ線pと平行に湾曲する背面を切削成形する。
すなわち切削加工されたラック1はラック歯面1aの基準ピッチ線pと背面1bとの距離は長尺方向に亘って一定である。
【0024】
この切削加工されたラック1を用いたパワーステアリング装置の例を図3に示す。
ラック1を収容して左右軸方向に摺動自在に支持するラックハウジングの端部にステアリングギヤボックス10が設けられている。
【0025】
ステアリングギヤボックス10には、ステアリングホイールが一体的に取り付けられたステアリング軸にジョイントを介して連結される入力軸11が軸受を介して回動自在に軸支されており、入力軸11はステアリングギヤボックス10内でトーションバーを介して相対的なねじり可能にピニオンギヤ12と連結されている。
【0026】
このピニオンギヤ12がラック1のラック歯と噛合している。
したがってステアリングホイールの回動操作により入力軸11に伝達された操舵力は、トーションバーを介してピニオンギヤ12を回動してピニオンギヤ12とラック歯の噛合によりラック1を左右軸方向に摺動し転舵がなされる。
【0027】
ステアリングギヤボックス10は、ピニオンギヤ12とラック歯との噛合い部のラック1の背後にラック1及びピニオンギヤ12と直交する方向にラックガイド円筒部10aが突出形成されている。
【0028】
ラックガイド円筒部10aに摺動自在にラックガイド15が嵌挿され、ラックガイド円筒部10aの開口に螺着されロックナット17で固定されたラックガイドスクリュー16との間に介装されたスプリング18によりラックガイド15が付勢されてピニオンギヤ12に噛合するラック1の背後を押圧している。
【0029】
図4に概略模式図で示すようにラック1は、ラック歯面1aが波状に湾曲していても、ラック歯面1a(基準ピッチ線p)と背面1bとの間の幅長が長尺方向に亘って一定に維持されているので、ピニオンギヤ12の回転でラック1が左右軸方向に移動するときピニオンギヤ12との距離を一定に保ってラックガイド15は変位しない。
【0030】
したがってラックガイド15とラックガイドスクリュー16との間のクリアランスを小さく設定でき、スプリング18の適正な常に一定のばね力でラックガイド15が付勢されるため、フリクション変化や打音の発生が抑制され滑らかな作動による安定した操舵感を得ることができる。
【0031】
なお回転砥石のほか円筒周上に円弧状をした切れ刃を複数形成し回転させるフライスを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るラックを加工するためのラック加工装置の要部概略模式図である。
【図2】図1におけるII−II線に沿って切断した断面図である。
【図3】該ラックを用いたステアリング装置のステアリングギヤボックス内の構造を示す図である。
【図4】同ステアリング装置のラックピニオン機構の要部概略模式図である。
【図5】従来のラックを用いたラックピニオン機構の要部概略模式図である。
【符号の説明】
1…ラック、
5…ラック加工装置、6…基台、7…成形用ギヤ、8…回転砥石、9…回転軸、
10…ステアリングギヤボックス、11…入力軸、12…ピニオンギヤ、15…ラックガイド、16…ラックガイドスクリュー、17…ロックナット、18…スプリング。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering gear rack used in a rack and pinion type steering device.
[0002]
[Prior art]
The rack and pinion mechanism of the steering device is engaged with a pinion gear to which a steering force is transmitted to rack teeth of a rack that is slidably supported in the left-right direction, and a rack guide holds a predetermined backlash at the back of the meshing portion. With such a pressing force, the rack is allowed to slide.
[0003]
Such a rack for a steering gear is usually formed by cutting with a hob or plastic working with a forging press. However, cutting requires time and costs are high, and forging press has a short working time but high accuracy can be expected. After all, finishing processing is required in the subsequent process.
[0004]
In view of this, there has been proposed a method (Japanese Patent Laid-Open No. 57-137763) that corrects deformation and distortion of rack teeth in a short working time by applying pressure while meshing a pinion-type support base with a rack formed by forging press.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, although the device which improves the accuracy of the tooth surface of the rack has been devised, the waviness of the rack tooth surface (the wavy curve of the reference pitch line) is not considered, and the rack tooth surface and the substantially straight back surface The width between the two is not necessarily constant.
[0006]
A schematic diagram of a rack and pinion mechanism using such a rack is shown in FIG.
The
[0007]
The
There is a slight clearance d between the
[0008]
As shown in FIG. 5, when the tooth surface of the
[0009]
Therefore, it is necessary to set the clearance d large in consideration of the case where the undulation width of the tooth surface of the
Then, the urging force by the
[0010]
When the
Thus, when the friction between the
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to manufacture a rack for a steering gear rack that can suppress a change in friction and a hitting sound and obtain a stable steering feeling by a smooth operation. The point is to provide a method.
[0014]
[Means for solving the problems and effects]
To achieve the above object, according to the present invention, a rack tooth of a rack having a rack tooth surface is meshed with a pinion gear or a molding gear similar to a pinion gear, and the rear surface of the rack has the same cross-sectional shape as the rack guide support surface. This is a rack manufacturing method in which, while rotating a rotating grindstone or a milling cutter, a constant distance is maintained from the pinion gear or the forming gear and cutting is performed in the longitudinal direction.
[0015]
If the rack is sandwiched between a pinion gear or the like maintained at a fixed distance and a rotating grindstone, etc., and the pinion gear engaged with the rack teeth is rotated while the rotating grindstone or the like is rotated to move the rack in the axial direction, the rack The back surface is cut and the width between the rack tooth surface and the back surface can be easily formed in a long direction in a short working time.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A schematic diagram of a
[0017]
In the
[0018]
The
The rotating
The forming
[0019]
The
In the
[0020]
The
[0021]
That is, the rotating
[0022]
The forming
[0023]
Since the
In other words, in the
[0024]
An example of a power steering apparatus using the
A
[0025]
In the
[0026]
The
Therefore, the steering force transmitted to the
[0027]
In the
[0028]
A
[0029]
As shown in the schematic diagram of FIG. 4, the
[0030]
Therefore, the clearance between the
[0031]
In addition to the rotating grindstone, it is possible to use a milling cutter that rotates by forming a plurality of arc-shaped cutting edges on the circumference of the cylinder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic schematic view of a main part of a rack processing apparatus for processing a rack according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a view showing a structure inside a steering gear box of a steering device using the rack.
FIG. 4 is a schematic schematic view of an essential part of a rack and pinion mechanism of the steering device.
FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of a rack and pinion mechanism using a conventional rack.
[Explanation of symbols]
1 ... rack,
DESCRIPTION OF
10 ... steering gear box, 11 ... input shaft, 12 ... pinion gear, 15 ... rack guide, 16 ... rack guide screw, 17 ... lock nut, 18 ... spring.
Claims (1)
該ラックの背面にラックガイド支持面と同一断面形状を有する回転砥石又はフライスを回転しながら前記ピニオンギヤ又は成形用ギヤと一定距離を維持して押し当て長尺方向に亘って切削加工をなすことを特徴とするラック製造方法。The rack tooth of the rack formed with the rack tooth surface is meshed with a pinion gear or a molding gear similar to the pinion gear,
A rotating grindstone or milling cutter having the same cross-sectional shape as the rack guide support surface is rotated on the back surface of the rack while maintaining a certain distance from the pinion gear or the forming gear and performing cutting in the longitudinal direction. A method for manufacturing a rack.
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