JP3256888B2 - Rack and pinion type power steering device - Google Patents
Rack and pinion type power steering deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ラックアンドピニオン
形動力舵取装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rack and pinion type power steering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、周知であるラックアンドピニオン
形動力舵取装置において、図２、図３を用いて説明す
る。ギヤハウジング３０には一端をハンドルに連結され
たピニオン軸３６が回転可能に支持されるとともに、両
端で車輪と連結されたラック軸３７が摺動可能に設けら
れている。そして、ピニオン軸３６にはピニオンねじれ
角βP でピニオン歯３６ａが形成され、ラック軸３７に
はラックねじれ角βR でラック歯３７ａが形成され、こ
のピニオン歯３６ａとラック歯３７ａが噛合している。
また、ラック軸３７はラック歯３７ａの反対の背面側を
ラックガイド３９によって支持され、このラックガイド
３９はスプリング４１によってラック軸側に付勢されて
いる。 2. Description of the Related Art A conventional rack and pinion type power steering apparatus will be described with reference to FIGS.
You. A pinion shaft 36 having one end connected to the handle is rotatably supported on the gear housing 30 , and a rack shaft 37 connected to wheels at both ends is slidably provided. Then, the pinion shaft 36 is the pinion teeth 36a is formed in the pinion helix angle beta P, the rack shaft 37 the rack teeth 37a are formed at the rack helix angle beta R, the pinion teeth 36a and the rack teeth 37a is in mesh I have.
The rack shaft 37 is supported by a rack guide 39 on the rear side opposite to the rack teeth 37a.
39 is urged toward the rack shaft by a spring 41 .
【０００３】上記の構成で、ハンドルが操作され、ピニ
オン軸が回転されることによって、ピニオン歯とラック
歯が一点で接触し、この噛み合いピッチ点で相互に作用
して、ラック軸を摺動させ、車輪が所望の向きに偏向さ
れる。この時、ラック軸はラックガイドに所定の付勢力
でもって支持され、ラック歯とピニオン歯は所定の噛み
合い力で噛合している。In the above arrangement, when the handle is operated and the pinion shaft is rotated, the pinion teeth and the rack teeth come into contact at one point, and interact with each other at the meshing pitch point to slide the rack shaft. , The wheels are deflected in the desired direction. At this time, the rack shaft is supported by the rack guide with a predetermined urging force, and the rack teeth and the pinion teeth are meshed with a predetermined meshing force.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記に述べたように、
ピニオン軸３６とラック軸３７にはラックねじれ角β
R 、ピニオンねじれ角βP 、交叉角θ（＝βP −β
R ）、ピニオン歯３６ａに対するラック歯３７ａの歯面
動摩擦係数μ等が存在し、これらを起因として、ラック
軸摺動時にラック軸にはラック軸の軸線方向以外にラッ
ク軸の軸線方向に垂直かつラックガイド３９の軸線方向
に垂直な方向つまり、図２に示すＹ方向（ラック軸半径
方向）に垂直方向力ＦY が作用するため、ラック軸３７
ａが揺動し、ラック軸３７にラック軸の軸線方向以外の
変位が生じた場合、ラック歯３７ａとピニオン歯３６ａ
との噛み合いピッチ点がずれ、本来ギヤ諸元によって決
定されるラック軸３７の入出力効率が得られないという
問題があった。SUMMARY OF THE INVENTION As mentioned above,
The pinion shaft 36 and the rack shaft 37 have a rack torsion angle β.
R , pinion twist angle β P , intersection angle θ (= β P −β
R ), the tooth surface dynamic friction coefficient μ of the rack teeth 37a with respect to the pinion teeth 36a and the like exist. Due to these factors, when the rack shaft slides, the rack shaft is perpendicular to the axial direction of the rack shaft in addition to the axial direction of the rack shaft. direction perpendicular to the axial direction of the rack guide 39 that is, to act in the vertical direction force F Y in Y direction shown in FIG. 2 (rack shaft radial direction), the rack shaft 37
a swings and the rack shaft 37 is displaced in a direction other than the axial direction of the rack shaft, the rack teeth 37a and the pinion teeth 36a
And the input / output efficiency of the rack shaft 37 originally determined by the gear specifications cannot be obtained.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明のラックアンドピ
ニオン形動力舵取装置は、上述した問題を解決するため
になされたもので、ギヤハウジングと、このギヤハウジ
ングに回転可能に支持されたピニオン軸と、このピニオ
ン軸に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯が形成
され前記ギヤハウジングに摺動可能に設けられたラック
軸と、このラック軸の前記ラック歯とは反対の背面側を
支持するラックガイドとを備えたラックアンドピニオン
形動力舵取装置において、前記ラック軸のラックねじれ
角をβR、前記ラック歯の歯直角圧力角をαN 、前記ピ
ニオン歯に対する前記ラック歯の歯面動摩擦係数をμと
すると、βR ＝ｔａｎ-1（μ／ｃｏｓαN ）で求められ
るラックねじれ角βR を用いて構成されたことを特徴と
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION A rack-and-pinion type power steering apparatus according to the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and has a gear housing and a pinion rotatably supported by the gear housing. A shaft, a rack shaft formed with rack teeth meshing with pinion teeth formed on the pinion shaft and slidably provided on the gear housing, and supporting a rear side of the rack shaft opposite to the rack teeth. A rack and pinion type power steering apparatus provided with a rack guide, wherein a rack twist angle of the rack shaft is β R , a tooth perpendicular pressure angle of the rack tooth is α N , and a tooth surface of the rack tooth with respect to the pinion tooth. Assuming that the dynamic friction coefficient is μ, it is characterized by using a rack torsion angle β R obtained by β R = tan −1 (μ / cos α N ).
【０００６】[0006]
【作用】上記のようにして求められたラックねじれ角β
R は、ピニオン歯に対するラック歯の歯面動摩擦係数μ
を考慮した時に、ラック軸摺動時にラック軸にラック軸
の軸線方向に垂直かつラックガイドの軸線方向に垂直な
方向に作用する垂直方向力をラック歯とピニオン歯の噛
み合いピッチ点において０とすることができ、ラック軸
の揺動を小さくすることができる。[Operation] The rack torsion angle β obtained as described above
R is the tooth surface dynamic friction coefficient μ of the rack teeth with respect to the pinion teeth.
When the rack shaft slides, the vertical force acting on the rack shaft in the direction perpendicular to the axial direction of the rack shaft and the direction perpendicular to the axial direction of the rack guide is set to 0 at the meshing pitch point between the rack teeth and the pinion teeth. The swing of the rack shaft can be reduced.
【０００７】[0007]
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明のラックアンドピニオン形動力舵取装置の
全体図である。ラックアンドピニオン形動力舵取装置
は、主として、油圧源としての油圧ポンプ１と、操作部
２と、ギヤ部３とで構成されている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a rack and pinion type power steering device of the present invention. The rack-and-pinion type power steering device mainly includes a hydraulic pump 1 as a hydraulic power source, an operation unit 2, and a gear unit 3.
【０００８】油圧ポンプ１は、吐出口１１ａを形成した
ポンプ本体１１と、流入口１２ａを形成したタンク１２
とから構成され、操作部２は、ハンドル２１と、ハンド
ル２１に接続されたハンドル軸２２と、このハンドル軸
２２とギヤ部３の入力軸３１との間に設けた自在継手２
３とから構成されている。ギヤ部３を図３を用いて詳細
に説明すると、３０はギヤハウジングを示し、このギヤ
ハウジング３０には入力軸３１と出力軸３２が同一軸線
状にそれぞれ回転可能に収納され、これら入力軸３１と
出力軸３２はトーションバー３３を介して互いに相対回
転可能に連結されている。入力軸３１はハンドル２１に
ハンドル軸２２、自在継手２３を介して連結されてい
る。The hydraulic pump 1 comprises a pump body 11 having a discharge port 11a and a tank 12 having an inflow port 12a.
The operation unit 2 includes a handle 21, a handle shaft 22 connected to the handle 21, and a universal joint 2 provided between the handle shaft 22 and the input shaft 31 of the gear unit 3.
And 3. The gear section 3 will be described in detail with reference to FIG. 3. Reference numeral 30 denotes a gear housing, in which an input shaft 31 and an output shaft 32 are rotatably housed in the same axis, respectively. The output shaft 32 and the output shaft 32 are connected to each other via a torsion bar 33 so as to be relatively rotatable. The input shaft 31 is connected to the handle 21 via the handle shaft 22 and the universal joint 23.
【０００９】前記入力軸３１および出力軸３２にはサー
ボ弁３４を構成するインナバルブ３４ａおよびアウタバ
ルブ３４ｂがそれぞれ設けられ、このサーボ弁３４は入
力軸３１と出力軸３２との相対回転により供給口３０ａ
を分配口３０ｂ、３０ｃの一方に接続し、他方を排出口
３０ｄに連通するようになっている。ここで、分配口３
０ｂ、３０ｃはパワーシリンダ３５のそれぞれの給排ポ
ートとパイプ１４によって接続され、前記供給口３０ａ
は前記油圧ポンプ１の吐出口１１ａと高圧ホース１３に
よって接続され、前記排出口３０ｄはオイルクーラ４と
低圧ホース１５ａ、１５ｂを介して前記タンク１２の流
入口１２ａと接続されている。The input shaft 31 and the output shaft 32 are provided with an inner valve 34a and an outer valve 34b, respectively, which constitute a servo valve 34. The servo valve 34 rotates the supply port 30a by the relative rotation between the input shaft 31 and the output shaft 32.
Is connected to one of the distribution ports 30b and 30c, and the other is connected to the discharge port 30d. Here, distribution port 3
0b and 30c are connected to respective supply / discharge ports of the power cylinder 35 by the pipe 14, and the supply port 30a
Is connected to a discharge port 11a of the hydraulic pump 1 by a high-pressure hose 13, and the discharge port 30d is connected to an inlet 12a of the tank 12 via an oil cooler 4 and low-pressure hoses 15a and 15b.
【００１０】前記出力軸３２にはピニオン軸３６が一体
的に形成されており、このピニオン軸３６はギヤハウジ
ング３０に回転可能に軸承されている。ピニオン軸３６
には、図２に示すように、ピニオンねじれ角βP でピニ
オン歯３６ａが形成され、一方、ラック軸３７には、ラ
ックねじれ角βR でラック歯３７ａが形成され、ピニオ
ン歯３６ａにはラック歯３７ｂが噛合している。ここ
で、図２において、θ（＝βP −βR ）は、ピニオン軸
３６とラック軸３７の交叉角である。ラック軸３７はギ
ヤハウジング３０に摺動可能に嵌挿され、両端にはタイ
ロッド３８ａ、３８ｂ等を介して図略の操向車輪が連結
される。A pinion shaft 36 is formed integrally with the output shaft 32, and the pinion shaft 36 is rotatably supported by the gear housing 30. Pinion shaft 36
2 , pinion teeth 36a are formed at a pinion helix angle β P , while rack teeth 37a are formed at a rack helix angle β R on the rack shaft 37, and a rack tooth is formed at the pinion teeth 36a. The teeth 37b are engaged. Here, in FIG. 2 , θ (= β P −β R ) is the intersection angle between the pinion shaft 36 and the rack shaft 37. The rack shaft 37 is slidably fitted in the gear housing 30, and steered wheels (not shown) are connected to both ends via tie rods 38a, 38b and the like.
【００１１】ラック軸３７とピニオン軸３６の噛合部に
対してラック軸３７の反対側のギヤハウジング３０に
は、シリンダ穴３０ｅが形成され、このシリンダ穴３０
ｅにはラックガイド３９が挿入され、シリンダ穴３０ｅ
の開口端にはスプリング押え４０が螺合され、このスプ
リング押え４０とラックガイド３９との間にはラックガ
イド３９をラック軸３７側に付勢するスプリング４１が
介挿され、このスプリング４１の付勢力によってピニオ
ン軸３６のピニオン歯３６ａとラック軸３７のラック歯
３７ａが所定の噛合力で噛合するようになっている。A gear hole 30e is formed in the gear housing 30 on the side opposite to the rack shaft 37 with respect to the meshing portion between the rack shaft 37 and the pinion shaft 36.
The rack guide 39 is inserted into the cylinder hole 30e.
A spring retainer 40 is screwed into the open end of the spring 41, and a spring 41 for urging the rack guide 39 toward the rack shaft 37 is interposed between the spring retainer 40 and the rack guide 39. By the force, the pinion teeth 36a of the pinion shaft 36 and the rack teeth 37a of the rack shaft 37 mesh with a predetermined meshing force.
【００１２】ここで、上記において、ラック軸３７に形
成されるラック歯３７ａのラックねじれ角βR は、以下
のようにして求められたものが用いられている。図２に
おいて、ラック軸３７が摺動するラック軸３７の軸線方
向をＸ方向とし、ラック軸３７の軸線方向と直交する上
下方向をＹ方向とし、また、ラック歯３７ａの歯直角圧
力角をαN 、ピニオン歯３６ａに対するラック歯３７ａ
の歯面動摩擦係数をμ、ラック軸３７を図２中Ｘ方向に
摺動させるためにラック軸３７に作用するラック荷重を
ＦE 、このラック荷重ＦE に対するラック歯３７ａでの
歯面垂直抗力をＦN 、この歯面垂直抗力ＦN の歯直角圧
力角αN 方向の分力をＦR 、ピニオン歯３６ａに対する
ラック歯３７ａの歯すじ方向のすべり力をＦP 、図２に
おけるラック軸３７の軸線方向に垂直かつラックガイド
３９の軸線方向に垂直な方向つまり図２中Ｙ方向に作用
する垂直方向力をＦY 、分力ＦR のＹ方向の分力を
ＦRY、すべり力ＦP のＹ方向の分力をＦPYとする。Here, in the above description, the rack torsion angle β R of the rack teeth 37 a formed on the rack shaft 37 is determined as follows. 2 , the axial direction of the rack shaft 37 on which the rack shaft 37 slides is defined as the X direction, the vertical direction orthogonal to the axial direction of the rack shaft 37 is defined as the Y direction, and the tooth perpendicular pressure angle of the rack teeth 37a is α. N , rack teeth 37a for pinion teeth 36a
, The rack load acting on the rack shaft 37 for sliding the rack shaft 37 in the X direction in FIG. 2 is represented by F E , and the tooth surface normal reaction at the rack teeth 37 a with respect to the rack load FE is represented by F E. F N , the component force of the tooth surface normal reaction F N in the direction of the tooth right angle pressure α N in the direction of FR, F R , the sliding force of the rack tooth 37 a in the direction of the tooth ridge with respect to the pinion tooth 36 a, F P , and the rack shaft 37 in FIG. the vertical force acting on the vertical direction, that in view 2 Y-direction in the axial direction of the axis perpendicular to the direction and the rack guide 39 F Y, component force F R of the Y-direction component force of F RY, the sliding force F P The component force in the Y direction is F PY .
【００１３】先ず、図３において、ラック荷重ＦE に対
するラック歯３７ａでの歯面垂直抗力ＦN の歯直角圧力
角αN 方向の分力ＦR は、First, in FIG. 3, the component force F R in the direction of the normal pressure angle α N of the tooth surface normal reaction F N at the rack teeth 37a with respect to the rack load F E is:
【００１４】[0014]
【数１】 ＦR ＝ＦN ・ｃｏｓαN − で求められる。次に、ラック歯３７ａとピニオン歯３６
ａの歯すじ方向のすべり力ＦP はラック歯３７ａでの歯
面垂直抗力ＦN と、ラック歯３７ａとピニオン歯３６ａ
との歯面動摩擦係数μとによって、[Formula 1] It is obtained by F R = F N · cosα N −. Next, the rack teeth 37a and the pinion teeth 36
and the tooth surface normal force F N in sliding force F P of the tooth trace direction of a rack tooth 37a, the rack teeth 37a and the pinion teeth 36a
And the tooth surface dynamic friction coefficient μ
【００１５】[0015]
【数２】 ＦP ＝μＦN − で求められる。次に、垂直方向力ＦY は、分力ＦR およ
びすべり力ＦP のＹ方向の分力ＦRY、ＦPYとによって、## EQU2 ## It can be obtained by F P = μF N −. Next, the vertical force F Y is a component force F R and sliding force F P in the Y-direction component force F RY, by the F PY,
【００１６】[0016]
【数３】 ＦY ＝ＦRY−ＦPY − で求められる。ここで、分力ＦRY、ＦPYは、それぞれ、[Expression 3] It is obtained by F Y = F RY −F PY −. Here, the component forces F RY and F PY are respectively
【００１７】[0017]
【数４】 ＦRY＝ＦR ・ｓｉｎβR − ## EQU4 ## F RY = F R · sin β R −
【００１８】[0018]
【数５】 ＦPY＝ＦP ・ｃｏｓβR − となり、式を式に、式を式に代入すると、[Mathematical formula-see original document] F PY = F P · cosβ R −, and substituting the equation into the equation and the equation into the equation,
【００１９】[0019]
【数６】 ＦRY＝ＦN ・ｃｏｓαN ・ｓｉｎβR − ’[6] F RY = F N · cosα N · sinβ R - '
【００２０】[0020]
【数７】 ＦPY＝μＦN ・ｃｏｓβR − ’ となる。次に、式に式’、’を代入すると、[Equation 7] F PY = μF N · cosβ R - becomes'. Next, when substituting the expressions ',' into the expression,
【００２１】[0021]
【数８】 ＦY ＝ＦN （ｃｏｓαN ・ｓｉｎβR −μ・ｃｏｓβR ） − ’ となる。式’において、ＦY ＝０とする条件は、Equation 8] F Y = F N (cosα N · sinβ R -μ · cosβ R) - a '. In the equation (1), the condition for F Y = 0 is as follows:
【００２２】[0022]
【数９】 ｃｏｓαN ・ｓｉｎβR −μ・ｃｏｓβR ＝０ − とすればよい。次に、式の両辺をｃｏｓβR で割る
と、[Equation 9] cosα N · sinβ R -μ · cosβ R = 0 - and should be. Next, dividing both sides of the equation by cosβ R gives
【００２３】[0023]
【数１０】 ｃｏｓαN ・ｔａｎβR −μ＝０ − ’ となり、式’において、μを移行して、両辺をｃｏｓ
αN で割ると、Equation 10] cosα N · tanβ R -μ = 0 - ' , and the expression' in, and migrating mu, both sides cos
Dividing by α N gives
【００２４】[0024]
【数１１】 ｔａｎβR ＝μ／ｃｏｓαN − となり、ラックねじれ角βR は、歯面動摩擦係数μと、
ラック歯３７ａの歯直角圧力角αN とによって、Tan β R = μ / cos α N − and the torsion angle β R of the rack is expressed by
By the tooth normal pressure angle α N of the rack teeth 37a,
【００２５】[0025]
【数１２】 βR ＝ｔａｎ-1（μ／ｃｏｓαN ） − ’ となる。従って、式’に示すように、歯面動摩擦係数
μと、ラック歯３７ａの歯直角圧力角αN とによって求
められたラックねじれ角βR を用いて、本発明のラック
アンドピニオン形動力舵取装置は構成されている。Β R = tan −1 (μ / cos α N ) − ′ Therefore, as shown in the equation (2), the rack and pinion type power steering system of the present invention is used by using the rack torsion angle β R determined by the tooth surface dynamic friction coefficient μ and the tooth normal pressure angle α N of the rack teeth 37a. The device is configured.
【００２６】なお、上記ラックねじれ角βR は、ピニオ
ン歯３６ａに対するラック歯３７ａの歯面動摩擦係数
μ、ラック歯３７ａの歯直角圧力角αN に基づいてラッ
ク軸３７にラック軸３７の軸線方向に垂直かつラックガ
イド１８の軸線方向に垂直な方向、つまり、図３に示す
Ｙ方向（ラック軸半径方向）に作用する垂直方向力ＦY
を小さくするという本発明の基本的思想を逸脱しない範
囲内で上記の式’によって求められる近傍の範囲内で
あれば良い。すなわち、βR ≒ｔａｎ-1（μ／ｃｏｓα
N ）を満足すれば良い。The rack torsion angle β R is determined by the axial direction of the rack shaft 37 relative to the rack shaft 37 based on the tooth surface dynamic friction coefficient μ of the rack teeth 37a with respect to the pinion teeth 36a and the tooth normal pressure angle α N of the rack teeth 37a. And a vertical force F Y acting in a direction perpendicular to the axis direction of the rack guide 18, that is, in the Y direction (rack axis radial direction) shown in FIG.
Should be within the range of the neighborhood obtained by the above-mentioned expression 'without deviating from the basic idea of the present invention to reduce. That is, β R ≒ tan -1 (μ / cos α
N ).
【００２７】ここで、通常、ピニオン歯３６ａに対する
ラック歯３７ａの歯面動摩擦係数μは、グリース潤滑の
元では、μ＝０．１２５〜０．１４５であり、ラック歯
３７ａの歯直角圧力角αN をαN ＝２０°とした場合、
上記式’にそれぞれ代入すると、ラックねじれ角βR
は、βR ＝７．５８°〜８．７７°となる。従って、こ
の場合、ラックねじれ角βR をβR ＝８°付近とするこ
とが望ましい。Here, normally, the friction coefficient μ of the tooth surface of the rack teeth 37a with respect to the pinion teeth 36a is μ = 0.125 to 0.145 under grease lubrication, and the tooth normal pressure angle α of the rack teeth 37a is α. When N is α N = 20 °,
Substituting into the above equations, respectively, the rack torsion angle β R
Is β R = 7.58 ° to 8.77 °. Therefore, in this case, it is desirable to set the rack torsion angle β R at about β R = 8 °.
【００２８】次に、上記の構成に基づいて作動を説明す
る。ハンドル２１を操作することにより、ハンドル軸２
２、自在継手２３を介して入力軸３１のインナバルブ３
４ａが出力軸３２のアウタバルブ３４ｂに対して相対回
転し、それによってサーボ弁３４が油圧ポンプ１から供
給口３０ａに送出された作動油を分配口３０ｂ、３０ｃ
の一方に分配制御する。この作動油の分配制御によりパ
イプ１４を介してパワーシリンダ３５のそれぞれの給排
ポートに作動油が給排されて、図略の操向車輪の方向が
変化する方向にパワーアシストされる。Next, the operation based on the above configuration will be described. By operating the handle 21, the handle shaft 2
2. The inner valve 3 of the input shaft 31 via the universal joint 23
4a rotates relative to the outer valve 34b of the output shaft 32, so that the servo valve 34 distributes the operating oil sent from the hydraulic pump 1 to the supply port 30a through the distribution ports 30b, 30c.
Distribution control to one of the two. By the distribution control of the hydraulic oil, the hydraulic oil is supplied / discharged to / from each supply / discharge port of the power cylinder 35 via the pipe 14, and the power assist is performed in a direction in which the direction of the steered wheels (not shown) changes.
【００２９】ギヤ部３においては、ラック軸３７とピニ
オン軸３６の噛合部は、ラック軸３７のラック歯３７ａ
の反対の背面側からラックガイド１８で押圧されて所定
の噛合力で噛合した状態で、ピニオン軸３６の回動によ
って、ピニオン歯３６ａとラック歯３７ａが一点で接触
し、この噛み合いピッチ点で相互に作用し、ピニオン軸
３６の回動がラック軸３７に伝達され、ラック軸３７が
図３中Ｘ方向に往復運動する。In the gear portion 3, the meshing portion between the rack shaft 37 and the pinion shaft 36 is formed by the rack teeth 37 a of the rack shaft 37.
The pinion teeth 36a and the rack teeth 37a come into contact at one point by the rotation of the pinion shaft 36 while being pressed by the rack guide 18 from the opposite back side and meshing with a predetermined meshing force. The rotation of the pinion shaft 36 is transmitted to the rack shaft 37, and the rack shaft 37 reciprocates in the X direction in FIG.
【００３０】その際、ラック歯３７ａとピニオン歯３６
ａとは、図３に示すように、ラック軸３７にラックねじ
れ角βR 、ピニオン軸３６にピニオンねじれ角βp でそ
れぞれ形成され、互いに噛合し、また、ラック歯３７ａ
の歯直角圧力角αN 、ラック歯３７ａとピニオン歯３６
ａとの歯面動摩擦係数μが存在しているため、ラック軸
３７にはラック軸３７の軸線方向つまり図３中Ｘ方向以
外に、図２におけるラック軸３７の軸線方向に垂直かつ
ラックガイド３９の軸線方向に垂直な方向つまり図３中
Ｙ方向に垂直方向力ＦY が作用する。At this time, the rack teeth 37a and the pinion teeth 36
As shown in FIG. 3, a is formed with a rack torsion angle β R on the rack shaft 37 and a pinion torsion angle β p on the pinion shaft 36, and meshes with each other.
Tooth pressure angle α N , rack teeth 37 a and pinion teeth 36
2, the rack shaft 37 is perpendicular to the axial direction of the rack shaft 37 in FIG. 2 and the rack guide 39 in addition to the axial direction of the rack shaft 37, that is, the X direction in FIG. A vertical force F Y acts in a direction perpendicular to the axial direction of the arrow, that is, in the Y direction in FIG.
【００３１】しかしながら、本発明においては、このラ
ック軸揺動の起因となる垂直方向力ＦY をラック歯３７
ａとピニオン歯３６ａの噛み合いピッチ点において０と
するラックねじれ角βR 、つまり、ラックねじれ角
βR 、ピニオン歯３６ａに対するラック歯３７ａの歯面
動摩擦係数μ、ラック歯３７ａの歯直角圧力角αN とし
た時、βR ＝ｔａｎ-1（μ／ｃｏｓαN ）で求められた
ラックねじれ角βR を用いてラック軸３７にラック歯３
７ａを形成したので、ラック軸摺動時にラック軸３７の
揺動を小さくすることができ、ラック歯３７ａとピニオ
ン歯３６ａとが所定の噛み合いピッチ点で噛合し、本来
ギヤ諸元によって決定されるラック軸３７の入出力効率
を向上することができる。However, in the present invention, the vertical force F Y causing the rack shaft swing is applied to the rack teeth 37.
The rack torsion angle β R that is 0 at the meshing pitch point between the a and the pinion teeth 36a, that is, the rack torsion angle β R , the coefficient of friction μ of the tooth surface of the rack teeth 37a with respect to the pinion teeth 36a, and the right angle pressure angle α of the rack teeth 37a when a N, β R = tan -1 ( μ / cosα N) rack teeth 3 on the rack shaft 37 with the rack helix angle beta R obtained in
Since the shaft 7a is formed, the swing of the rack shaft 37 can be reduced when the rack shaft slides, and the rack teeth 37a and the pinion teeth 36a mesh at a predetermined meshing pitch point, and are originally determined by gear specifications. The input / output efficiency of the rack shaft 37 can be improved.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明のラックアンドピニオン形動力舵
取装置は、ラック軸のラックねじれ角をβR 、ラック歯
の歯直角圧力角をαN 、ピニオン歯に対するラック歯の
歯面動摩擦係数をμとすると、βR ＝ｔａｎ-1（μ／ｃ
ｏｓαN ）で求められるラックねじれ角βR を用いて構
成したので、ラック軸摺動時に、ラック軸にラック軸の
軸線方向に垂直かつラックガイドの軸線方向に垂直な方
向に作用する垂直方向力をラック歯とピニオン歯の噛み
合いピッチ点において０とすることができ、ラック軸の
揺動を小さくすることができ、本来ギヤ諸元によって決
定されるラック軸の入出力効率を向上することができ
る。According to the rack and pinion type power steering apparatus of the present invention, the rack torsion angle of the rack shaft is β R , the right angle pressure angle of the rack teeth is α N , and the tooth surface dynamic friction coefficient of the rack teeth with respect to the pinion teeth. If μ, β R = tan −1 (μ / c
since it is configured with a rack helix angle beta R sought osα N), when the rack shaft sliding, vertical force acting in a direction perpendicular to the axial direction of the vertical and rack guide in the axial direction of the rack shaft in the rack shaft At the meshing pitch point of the rack teeth and the pinion teeth, the swing of the rack shaft can be reduced, and the input / output efficiency of the rack shaft originally determined by the gear specifications can be improved. .
【図１】本発明の実施例を示すラックアンドピニオン形
動力舵取装置の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a rack and pinion type power steering device showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１におけるギヤ部の詳細を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing details of a gear unit in FIG. 1;
【図３】本発明の実施例におけるラック軸とピニオン軸
のモデル図である。FIG. 3 is a model diagram of a rack shaft and a pinion shaft in the embodiment of the present invention.
３０ ギヤハウジング ３６ ピニオン軸 ３６ａ ピニオン歯 ３７ ラック軸 ３７ａ ラック歯 ３９ ラックガイド βR ラックねじれ角 αN 歯直角圧力角 μ 歯面動摩擦係数30 Gear Housing 36 Pinion Shaft 36a Pinion Teeth 37 Rack Shaft 37a Rack Teeth 39 Rack Guide β R Rack Helix Angle α N Tooth Right Angle Pressure Angle μ Tooth Surface Dynamic Coefficient of Friction
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 3/12 F16H 19/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B62D 3/12 F16H 19/04
Claims (1)
に回転可能に支持されたピニオン軸と、このピニオン軸
に形成されたピニオン歯に噛合するラック歯が形成され
前記ギヤハウジングに摺動可能に設けられたラック軸
と、このラック軸の前記ラック歯とは反対の背面側を支
持するラックガイドとを備えたラックアンドピニオン形
動力舵取装置において、前記ラック軸のラックねじれ角
をβR 、前記ラック歯の歯直角圧力角をαN 、前記ピニ
オン歯に対する前記ラック歯の歯面動摩擦係数をμとす
ると、βR ＝ｔａｎ-1（μ／ｃｏｓαN ）で求められる
ラックねじれ角βR を用いて構成されたことを特徴とす
るラックアンドピニオン形動力舵取装置。1. A gear housing, a pinion shaft rotatably supported by the gear housing, and rack teeth meshing with pinion teeth formed on the pinion shaft are formed and slidably provided on the gear housing. A rack and pinion type power steering apparatus comprising a rack shaft and a rack guide for supporting a rear side of the rack shaft opposite to the rack teeth, wherein a rack torsion angle of the rack shaft is β R , Assuming that a tooth normal pressure angle of a tooth is α N and a tooth surface dynamic friction coefficient of the rack tooth with respect to the pinion tooth is μ, a rack torsion angle β R obtained by β R = tan −1 (μ / cos α N ) is used. A rack and pinion type power steering device comprising:
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00993694A JP3256888B2 (en) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | Rack and pinion type power steering device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07215224A JPH07215224A (en) | 1995-08-15 |
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-
1994
- 1994-01-31 JP JP00993694A patent/JP3256888B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07215224A (en) | 1995-08-15 |
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