JP2504641Y2 - Power steering device - Google Patents
Power steering deviceInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は動力舵取装置に係り、特にピストンに形成し
たラックにセクタギアを噛み合わせて操舵力を伝達する
動力舵取装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a power steering apparatus, and more particularly to a power steering apparatus that transmits a steering force by engaging a sector gear with a rack formed on a piston.
〔従来の技術〕 第７図は、従来のインテグラル型動力舵取装置の要部
を示すもので、ステアリングボディ（102）の内部がピ
ストン（104）によって２つの圧力室（106），（108）
に区画されており、このピストン（104）の側面にラッ
ク（110）が形成され、このラック（110）にセクタギア
（114）が噛み合わされている。[Prior Art] FIG. 7 shows a main part of a conventional integral type power steering apparatus. The inside of a steering body (102) is provided with two pressure chambers (106), (108) by a piston (104). )
The rack (110) is formed on the side surface of the piston (104), and the sector gear (114) is meshed with the rack (110).
上記従来の動力舵取装置では、図示のように、ラック
（110）の歯（111）の圧力角が歯先（111a）から歯元
（111b）迄一定になっている。In the above conventional power steering apparatus, as shown in the drawing, the pressure angle of the teeth (111) of the rack (110) is constant from the tooth tip (111a) to the tooth root (111b).
このような圧力角が一定のラック歯（111）に対し、
セクタギア（114）がラック歯元（111b）から歯先（111
a）に亘って噛み合った場合のラック歯元（111c）にお
ける応力は、ラック歯（111）の先端で噛み合った時に
その値が最大となる。この応力値を小さくすることによ
りラックの強度を向上させることができる。For rack teeth (111) with a constant pressure angle,
The sector gear (114) moves from the rack root (111b) to the tip (111).
The stress at the rack tooth root (111c) when meshed over a) becomes maximum when meshed at the tips of the rack teeth (111). The strength of the rack can be improved by reducing this stress value.
本考案は、以上の点に鑑みなされたもので、セクタギ
アとの噛み合い時におけるラック歯元の応力を小さくし
てラックの強度を向上させることにより、動力舵取装置
の小型、軽量化を図ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and aims to reduce the size and weight of a power steering apparatus by reducing the stress at the rack tooth roots when meshing with a sector gear to improve the strength of the rack. The purpose is.
本考案に係る動力舵取装置は、舵取入力により操作さ
れる制御弁によってシリンダ内のピストン両側室へ圧力
流体を分配制御し、これによりピストンを往復作動して
このピストンに形成されたラックに噛合うセクタギアを
介して出力軸に操舵力を伝達する動力舵取装置であっ
て、特に、上記ラックの両端の歯の、上記セクタギアに
噛合う歯先先端部の圧力角を歯元側の圧力角よりも大き
くしたものである。The power steering apparatus according to the present invention controls the distribution of the pressure fluid to both side chambers of the piston in the cylinder by the control valve operated by the steering input, thereby reciprocally operating the piston to move the rack formed on the piston. A power steering apparatus for transmitting a steering force to an output shaft through a meshing sector gear, in particular, a pressure angle at a root side of a tooth at both ends of the rack, a pressure angle of a tip of a tooth meshing with the sector gear. It is larger than the corner.
本考案に係る動力舵取装置では、ラックの両端の歯
の、セクタギアに噛合う歯先先端部の圧力角を、歯元側
の圧力角よりも大きくなるように構成したことにより、
セクタギアとの噛合い時における歯元の応力値が小さく
なるので、セクタギアとラックの端歯とが噛合っている
大舵角時に、歯元応力を低下させることによるラックの
強度向上の効果が高い。In the power steering apparatus according to the present invention, the pressure angle of the tip of the tooth tip of the teeth on both ends of the rack that meshes with the sector gear is made larger than the pressure angle on the tooth root side.
Since the stress value at the tooth root becomes small when meshing with the sector gear, the effect of improving the strength of the rack by reducing the tooth root stress is high at a large steering angle where the sector gear and the end teeth of the rack mesh. .
以下、図示実施例より本考案を説明する。第１図は、
本考案の一実施例に係るインテグラル型動力舵取装置の
縦断面図、第２図は、要部の拡大図であり、ステアリン
グボディ（２）のシリンダ部（３）内にはピストン
（４）が摺動自在に嵌合され、このピストン（４）によ
ってボディ（２）内のシリンダ部（３）は２つの圧力室
（６），（８）に区画されている。ピストン（４）の側
面にはラック（10）が形成されており、このラック（1
0）に、出力軸（12）に形成されたセクタギア（14）が
噛合わされ、ピストン（４）の往復動に伴なって正逆回
転するようになっている。The present invention will be described below with reference to illustrated embodiments. Figure 1
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an integral type power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part thereof. A piston (4) is provided in a cylinder part (3) of a steering body (2). ) Is slidably fitted, and the cylinder portion (3) in the body (2) is divided into two pressure chambers (6) and (8) by this piston (4). A rack (10) is formed on the side surface of the piston (4).
The sector gear (14) formed on the output shaft (12) is meshed with the shaft (0) so as to rotate normally and reversely as the piston (4) reciprocates.
上記ピストン（４）の軸心部の孔（16）にはボールね
じ溝（18）が螺設され、この溝（18）内の多数のボール
（20）を介してウォーム軸（22）が螺合されている。上
記ステアリングボディ（２）に固定されたバルブハウジ
ング（24）内には上記ウォーム軸（22）と軸線を一致さ
せて入力軸（26）が配設され、これら両軸（22），（2
6）はそれぞれの軸心部内に挿入されたトーションバー
（28）によって連結されている。そして、バルブハウジ
ング（24）内の回転制御弁（30）によって、ピストン
（４）両側の圧力室（６），（８）間に圧力差を生ぜし
め、この圧力室でピストン（４）を作動させて、従来周
知のように操舵方向に補助力を附与するようになってい
る。A ball screw groove (18) is screwed into the hole (16) at the axial center of the piston (4), and the worm shaft (22) is screwed through a large number of balls (20) in the groove (18). Have been combined. An input shaft (26) is arranged in the valve housing (24) fixed to the steering body (2) so that the axis of the worm shaft (22) coincides with those of the worm shaft (22).
6) are connected by a torsion bar (28) inserted in each shaft center. Then, the rotation control valve (30) in the valve housing (24) causes a pressure difference between the pressure chambers (6) and (8) on both sides of the piston (4), and the piston (4) is operated in this pressure chamber. Then, as is well known in the art, an assisting force is applied in the steering direction.
上記ラック（10）の歯（11）は、第２図に拡大して示
すように、歯先の先端部（11a）を除いた歯元側の部分
（11b）が、従来のラック（110）（第７図参照）と同様
の圧力角（α１）を有し、歯先の先端部（11a）は、上
記圧力角（α１）よりも大きい圧力角（α２）を有して
いる。特に、本実施例に係る動力舵取装置では、図１に
示すように、ラック（10）の両端の歯（11）が、ほぼ等
しい形状で、歯先先端部が歯元部分よりも大きい圧力角
を有している。As for the teeth (11) of the rack (10), as shown in an enlarged scale in FIG. 2, the tooth root side portion (11b) excluding the tip end portion (11a) of the tooth tip has a conventional rack (110). The pressure angle (α 1 ) is the same as that (see FIG. 7), and the tip portion (11a) of the tooth tip has a pressure angle (α 2 ) larger than the pressure angle (α 1 ). . Particularly, in the power steering apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the teeth (11) at both ends of the rack (10) have substantially the same shape, and the tip of the tooth tip has a pressure larger than that of the root portion. Has horns.
本実施例に係るラックと従来のラックとがセクタギア
と噛み合う場合における歯元の応力について比較する。
第３図および第４図は、従来のラック（110）と本実施
例に係るラック（10）の、歯先におけるセクタギア（11
4）、（14）との噛み合い状態を示す説明図である。The stress of the tooth root when the rack according to this embodiment and the conventional rack mesh with the sector gear will be compared.
FIGS. 3 and 4 show sector gears (11) at the tooth tips of the conventional rack (110) and the rack (10) according to the present embodiment.
FIG. 4) An explanatory view showing a meshed state with (14).
1.シリンダの受圧径が同じであれば、ピストンの推力
（Ｆ）も同一である。1. If the pressure receiving diameter of the cylinder is the same, the thrust (F) of the piston is also the same.
2.従来（第３図参照）のラック（110）の歯（111）の圧
力角（αＬ）よりも大きい圧力角（αＨ）を有する本実
施例のラック歯（11）（第４図参照）では、両図の比較
から明らかなように、圧縮分力（Ｆ′２）は、従来のラ
ック歯（111）に加わる圧縮分力（F2）よりも大きくな
る。2. The rack tooth (11) of this embodiment having a pressure angle (α H ) larger than the pressure angle (α L ) of the tooth (111) of the conventional rack (110) (see FIG. 3) (FIG. 4). In the reference), as is clear from the comparison of both figures, the compression component force (F ′ 2 ) becomes larger than the compression component force (F 2 ) applied to the conventional rack tooth (111).
3.圧縮分力が大きくなると、ラック歯（11）の歯元応力
は小さくなる。3. As the compressive component force increases, the root stress of the rack teeth (11) decreases.
この歯元応力の低減について、ニーマン・グラウビッ
ツの計算式により説明する。The reduction of the root stress will be described by the Niemann-Glauwitz calculation formula.
ーマン・グラウビッツの計算式 σ＝√（σＢ＋σＣ）２＋（ａτ）２ σ：歯元合成応力 t:πｍ a:せん断応力係数 α：応力角 σβ：曲げ応力 b:歯巾 σｃ：圧縮応力 FN：歯面直角荷重 τ：せん断応力 SF：歯厚（歯元） hF：歯たけ（作用点） y:歯形係数 σβ、τの式は圧力角の項を含まない。σＣについて、
高圧力角をαＨ、低圧力角をαＬとすれば、 σＣ（圧力角αＨ）＜σＣ（圧力角αＬ） 従って、σＢ＋σＣの値は、 σＢ＋σＣ（圧力角αＨ）＜σＢ＋σＣ（圧力角αＬ） よって歯元応力σ＝√（σＢ＋σＣ）２＋（ａτ）２の
値は高圧力角の場合のほうが小さくなる。-Mann-Glauwitz formula σ = √ (σ B + σ C ) 2 + (aτ) 2 σ: root composite stress t: πm a: shear stress coefficient α: stress angle σ β : bending stress b: tooth width σ c : compressive stress F N: tooth surface perpendicular load tau: shear stress S F: tooth thickness (tooth root) h F: tooth depth (working point) y: tooth profile factor The expressions for σ β and τ do not include the pressure angle term. For σ C ,
If the high pressure angle alpha H, and a low pressure angle α L, σ C (pressure angle α H) <σ C (pressure angle alpha L) Therefore, the value of σ B + σ C is, σ B + σ C (pressure Angle α H ) <σ B + σ C (pressure angle α L ) Therefore, the value of the root stress σ = √ (σ B + σ C ) 2 + (aτ) 2 becomes smaller at the high pressure angle.
以上の計算式から明らかなように、本実施例の如くラ
ック歯（11）の歯先の先端部（11a）の圧力角（α２）
を大きくすると、圧力角（α１）が小さい従来のラック
（110）の歯（111）よりも歯元応力が低減するので、ラ
ック（10）の強度を向上させることができる。特に、動
力舵取装置では、大舵角時すなわち最も油圧が高まって
いるときには、セクタギア（14）はラック（10）の各歯
（11）のうち端部の歯に噛合っているので、この端部の
歯の歯面を、上記図２に示すような構成にしておくこと
により、歯元の応力値を低減させてラック10の強度を向
上させるという本考案の効果を発揮することができる。As is apparent from the above calculation formula, the pressure angle (α 2 ) of the tip portion (11a) of the tooth tip of the rack tooth (11) as in the present embodiment.
When is larger, the root stress is lower than that of the teeth (111) of the conventional rack (110) having a small pressure angle (α 1 ), so that the strength of the rack (10) can be improved. Particularly, in the power steering apparatus, when the steering angle is large, that is, when the hydraulic pressure is highest, the sector gear (14) meshes with the end teeth of the teeth (11) of the rack (10). By configuring the tooth surfaces of the end teeth as shown in FIG. 2 above, the effect of the present invention that the stress value at the tooth root is reduced and the strength of the rack 10 is improved can be exhibited. .
第５図は第２の実施例を示すもので、ラック歯（21
1）の歯先（211a）が、円弧等の曲線から成り、かつ、
歯元（211b）よりも大きい圧力角を有している。この場
合も上記実施例と同様に歯元応力を小さくできるので、
ラックの強度が向上する。FIG. 5 shows a second embodiment, in which rack teeth (21
The tooth tip (211a) of 1) consists of a curve such as an arc, and
It has a larger pressure angle than the root (211b). Also in this case, the root stress can be reduced as in the above embodiment,
The strength of the rack is improved.
第６図は第３の実施例を示すもので、ラック歯（31
1）の歯先の先端部（311a）と、歯元側の部分（311b）
とが直線から成り、これら両部分の中間部（311c）が曲
線から成っており、これら各部分の圧力角は、歯元側か
ら歯先側へ順に大きくなっている。この実施例でも上記
各実施例と同様の効果を奏することができる。FIG. 6 shows a third embodiment, in which rack teeth (31
1) Tip of tip (311a) and root side (311b)
Is a straight line, the middle part (311c) of these two parts is a curve, and the pressure angle of each of these parts increases in order from the root side to the tip side. Also in this embodiment, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.
以上述べたように本考案によれば、ラックがセクタギ
アと噛み合う際に最も歯元の応力が高くなるラックの歯
先の圧力角を歯元側よりも大きくすることにより、モジ
ュールを大きくする等の歯形の大型化をすることなく、
従来のラックの歯よりも歯元応力を低減させることがで
きるので、ラックの強度を向上させることができる。特
に、動力舵取装置では、大舵角時すなわち最も油圧が高
まり大出力が必要となるときには、セクタギアはラック
の歯のうち端部の歯に噛合っているので、ラック歯の歯
元の応力は最大となるが、このラックの端歯を、上記構
成としたことにより、モジュールを大きくする等のラッ
ク歯形の大型化をすることなく、歯元応力を低減させて
ラックの強度を向上させるという本考案の効果を最も発
揮することができる。As described above, according to the present invention, when the rack engages with the sector gear, the pressure angle at the tooth top of the rack, which causes the highest stress at the tooth root, becomes larger than that at the tooth root side, thereby increasing the size of the module. Without increasing the tooth size
Since the root stress can be reduced as compared with the conventional rack teeth, the strength of the rack can be improved. In particular, in the power steering system, when the steering angle is large, that is, when the hydraulic pressure is highest and a large output is required, the sector gear meshes with the end teeth of the rack teeth, so the stress at the root of the rack teeth is reduced. However, by configuring the end teeth of the rack as described above, it is possible to reduce the root stress and improve the strength of the rack without increasing the size of the rack tooth profile such as enlarging the module. The effect of the present invention can be exerted most.
第１図は本考案の一実施例に係る動力舵取装置の縦断面
図、第２図は第１図の要部の拡大図、第３図および第４
図は上記実施例装置のラックと従来のラックのセクタギ
アとの噛み合い状態を示す説明図、第５図および第６図
はそれぞれ異なる他の実施例の要部を示す図、第７図は
従来の動力舵取装置の一部を断面とした正面図である。 （３）……シリンダ、（４）……ピストン、（10）……
ラック、（11）……ラック歯、（12）……出力軸、（1
4）……セクタギア、（30）……制御弁。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of an essential part of FIG. 1, FIG. 3 and FIG.
FIG. 5 is an explanatory view showing the meshing state of the rack of the apparatus of the above-mentioned embodiment and the sector gear of the conventional rack, FIGS. 5 and 6 are views showing the essential parts of other different embodiments, and FIG. It is a front view which made a section a part of power steering device. (3) …… Cylinder, (4) …… Piston, (10) ……
Rack, (11) ... rack teeth, (12) ... output shaft, (1
4) …… Sector gear, (30) …… Control valve.
Claims (1)
シリンダ内のピストン両側室へ圧力流体を分配制御し、
これによりピストンを往復作動してこのピストンに形成
されたラックに噛合うセクタギアを介して出力軸に操舵
力を伝達する動力舵取装置において、上記ラックの両端
の歯の、上記セクタギアに噛合う歯先先端部の圧力角を
歯元側の圧力角よりも大きくしたことを特徴とする動力
舵取装置。A pressure valve is controlled to be distributed to both side chambers of a piston by a control valve operated by a steering input,
As a result, in a power steering apparatus that reciprocally moves a piston to transmit a steering force to an output shaft through a sector gear that meshes with a rack formed on the piston, a tooth of both ends of the rack that meshes with the sector gear. A power steering apparatus characterized in that a pressure angle at a tip end portion is made larger than a pressure angle at a tooth base side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988117698U JP2504641Y2 (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Power steering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988117698U JP2504641Y2 (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Power steering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238379U JPH0238379U (en) | 1990-03-14 |
| JP2504641Y2 true JP2504641Y2 (en) | 1996-07-10 |
Family
ID=31361387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988117698U Expired - Lifetime JP2504641Y2 (en) | 1988-09-07 | 1988-09-07 | Power steering device |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (3)
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| JPS566670U (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-21 | ||
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-
1988
- 1988-09-07 JP JP1988117698U patent/JP2504641Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH0238379U (en) | 1990-03-14 |
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