JPH06510588A - ラックとピニオンの揺れ防止機構 - 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】 ラックとビニオンの揺れ防止機構 この発明は、ラックとビニオンのための揺れ防止機構に関するもので、乗り物の 操舵機構のためのラックとビニオンとの関係で考え出され、基本的にはそれとの 関係で説明がなされる。しかしながら、この発明は、乗り物の操舵機構以外のた めのラックとビニオンにも用いることができることは留意すべきである。

ラックとビニオンは原動機付きの乗り物を操舵する機構として広く受入れられて おり、完全な操舵を行うために、ラックとビニオンの歯の間の噛み合いの隙間（ パックラフ／ｓ　）が最小値に維持されることが必要であることは認識されてい る。

理想的には、バラクラｙ’／ａがゼロであることが必要であるが、実際にはいか に厳密にしても製造上の公差があるため、特別の部材を用い、及び／又は特別の 機械的な操作を行うことなしには不可能であるが、これは受入れがたいような高 い製造コストをもたらすこととなった。

螺旋状の歯をもつようなビニオンを用いることが普通であるが、これによってラ ックに揺れを与えるような力が発生する。添付した図面の図１は、操舵機構のた めの既知のラックとビニオンを図解するもので、ここにおいては、う１りｌは支 持部２の中において軸方向に摺動可能に支持されている。このラックは、円筒状 の主要部を有し、支持部には対応するような部分的に円柱状の支持表面３が形成 されている。ビニオン５の螺旋状の歯４は、ラック１の歯６と噛み合うでおり、 回転時にはビニオンがその回転軸に沿った軸方向力ＦＡＸを発生させる。この力 は、う１りｌのピメチライ７Ｐにおいて作用し、そのピッチラインと長手方向の 軸との間の距離によって、モーメントのアームＭが表される。つまり、ラックｌ に働（トルクＴは、以下のようなる。

ＴｗＦ、、ｘＭ このトルクは、ラックの歯の末端において部分的に抵抗を受け、摩耗又は損傷を 発生させる。明らかにこれは、特に乗り物の操舵機構の場合におけるような長期 間に渡る使用が必須であるような場合には好ましくない。

このトルクＴに基づくう・１りｌの揺れを最小とするための試みがなされてき九 １つの構成においては、ラックに傾斜面が形成され、それによって添付の図２に おいて示すように、ラックにほぼＶ字状の断面が与えられる。ラック１の支持部 ３には、対応するＶ字状の噛み合い表面が形成されている。必要とされる正確度 の見地から、その傾斜面は機械加工されなければならない。この機械加工をラッ クの歯６との関係で、公差や間違いなしで行うこと及び支持部に同様の噛み合い 表面３を形成することが簡単ではないことについては、理解されるべきである。

さらに、操舵機構のハウジングの中に揺れ防止機構を組み立てる際に付加的な誤 差が生じやすい。結局、この揺れ防止機構は比較的製造コストが高いだけでなく 、累積する誤差や公差によってラックとビニオンの操作の効率性が失われるよう に働き、特にう１りの移動の自由度が減少させられるが、これは受入れることが できない。

この発明の第１の目的は、製造において比較的コストが低く、シかもう、りとビ ニオンの操作の効率性を減じることがないようなラックとビニオンのための揺れ 防止機構を提供することである。

この発明によって、頂部が同一平面上にあるような歯が形成されたラックを有し 、さらに揺れ防止機構を有するようなラックビニオン装置が提供される。この揺 れ防止機構は、ラックと歯を係合させるための手段を有し、これは、ラック及び 歯の係合手段との間の相対的な移動を許容し、それによってどのような瞬間にお いても、ラックの少なくとも２つの歯の頂部と接触するように搭載されている。

ラックの歯に平坦な頂部を与え、これらの頂部が同一平面上にあるようにするの は通常行われることであるので、この発明はこの存在する「表面」を利用してラ ックの振動や横揺れを防止する手段を提供し、それによって上述したような比較 的コストの高い機械加工や製造装置を不要とする。

揺れ防止手段の歯の係合手段は、高硬度のパッドを有してもよく、これは製造上 の公差に対応するために、ラックの歯に対してパッドを調整する手段が設けられ た搬送機の中に支持されているのが好ましい。このパッドは、部分的な円筒状の ものとし、これと相捕的な関係にある部分的な円筒状のベアリング表面を持つよ うな搬送機を用い、それによってパッドと搬送機の間で位置揃えを目的とした相 対的な動きを許容するようにしてもよい。

歯の係合手段には、パッドの替りに１又はそれ以上の高硬度のローラを設けても よく、それぞれのローラはどのような瞬間においても少なくとも２つのラックの 歯の頂部と係合するように構成され、ラックの歯は、採用された揺れ防止ローラ のためにラックの長手軸に対して必然的に傾斜させられている。もし、ラックの 歯の傾斜が充分に大きいときは、ローラを１つとすることができる。ローラが隣 接する歯の間の空間の中へ脱落するとすれば、ローラの振動防止機能が打ち消さ れてしまうが、それがないからである。ラックの歯の傾斜が単一のローラを採用 するには充分でないときには、どのような瞬間においても、たとえもう１つのロ ーラが隣接する歯との間の空間の上に位置しているときでも、少なくとも１つの ローラが少なくとも２つの歯の平坦な頂部と接触している状態を確保するように 互いに懸隔されて配置されている２つのローラを用いることができる。その又は それぞれのローラは搬送機の中に搭載され、この搬送機は、ラックに対してロー ラが２つの歯の間の空間に係合することができないように搭載されている。

この発明の揺れ防止機構においては、２つの間の好ましい噛み合いの関係を樹立 するために、付加的に、あるいはこれに替えてラックをビニオンに対して調整す るために採用される通常の手段を用いてもよい。

この発明を具体化したラックビニオン装置を、添付図を参照しつつ、例示してよ り詳しく説明する。この図面において、図１と２は、ラックとビニオンの先行技 術の模式的な図であり、図３は、この発明の１つの実施例の模式的側面図であり 、図４は、図３の平面図であり、 図５は、この発明の第２の実施例の断面図である。

初めに、図３と４を参照すると、ラックとビニオン装置を介したこの発明の第１ の実施例が説明され、これはラックｌとラックの支持部２及び螺旋状に切削され た歯４を持つビニオン５を育し、これらの要素は、図面の図１を参照しつつ上で 説明されたものと同様である。ラックｌの歯６には、それぞれ同一平面上にある 平坦な頂部が設けられていることが分る。うＩりｌは円筒状の主要部から形成さ れ、歯は１パス型式のブローチを用いて歯元と歯先を直接に切削してラックのバ ーにする連続製造工程において形成され、ここにおいて歯６の頂部は正確な位置 揃えがされ、つまり同一平面上にくるようにされる。

この発明によれば、揺れ防止機構２０は、例えば綱のような高硬度金属の揺れ防 止パフドアを有する。このパッドは部分的に円筒状の断面を持ち、相補的に部分 的円筒状の耐用表面９を持つパッドハウジング８に取り付けられている。このパ ッドはそのパッドハウジング８の中に、これらの２つの部品の間の／ｆ、ドアの 長手方向の軸回りの相対的な移動を許容し、かつその軸に沿った移動を許容しな いように取り付けられている。ハウジング８は円筒形であるが、しかし、耐用表 面９が形成されている端部と反対側の端部に一対の平坦部が形成されており、そ れによってハウジングはキープレート１２に回転を抑制された状態で搭載されて いる。キープレート１２の上方には、ラックビニオン装置がその部分を構成する 操舵機構のハウジングに穴１０を用いてボルト固定された閉止板１３が配置され ているが、これは図１と２には示されていない。閉止板１３には、ねじの切られ た穴１４が設けられ、これには調整用ねじ１５が装着され、それによって揺れ防 止パッド７とう１りの歯６との係合状態が設定され、ロックナフト１１によって その位置にロックされるようになっている。

ラックとビニオンｌと５が基本的に噛み合うような位置に動かされたとき、この 関係の微調整はラック支持部２と連結された調整手段によって行われる。この調 整手段は図１と２には示されていないが、後に参照する図５には図解されている 。この調整の後に、調整ねじを用いて揺れ防止パッド７を、支持部の調整手段の ばね力を超えることなしにラックの歯６と密接に接触するように調整し、この調 整ねしはそこでロックナフト１６によって選択された位置に固定される。操作に おいては、ビニオン４は固定軸の回りに回転させられ、この回転によってラック ｌが回転の方向に応じて右又は左に回転させられる。このラックの動きによって 乗り物の舵の移動が行われ、そして、このラックの動きは典型的には静水圧を用 いた動力補助型の操舵機構において増大させられる。ラック１は、揺れ防止／寸 １ドアの下を滑り、このパッドは、上述したようなビニオン４の回転によって加 えられたトルクに基づくラックの長手軸回りのどのような揺れをも防止するよう に働く。図３においては、揺れ防止パブドアは３つのラックの歯６に渡っている のが分り、図４においてはこのパッドはラックの歯６の平坦な頂部の全幅を実質 的に横切るように延びているのが分る。ラックの歯の歯元はラックの全幅に延び ているが、頂部は、ラックのために円筒状の主要部を使用しているために従来の 方法で削られていることを念頭におくべきである。トルクＴの反力が、今や、歯 面とビニオン６の間とというより、歯６の頂部とパフドアの間に掛かつているこ とが分る。パフドアは、１つの歯６の大部分に接触している必要があるが、隣接 する１つ又はそれ以上の歯についてはわずかの部分に接触していればよい。

ここで図５を参照すると、これは動力補助型の乗り物操舵機構の部分を示してお り、これには鋳造構造でその中にラックｌを摺動可能に搭載する／％ウジング１ ７が含まれ、ビニオン５はその外形だけが示されている。ラック１の右側の端部 は、ハウジング１７に連続するように形成されたシリンダ２１の中に摺動可能に 搭載されたピストンリング１９を有するラム１８に取り付けられている。ラック １の動きを適当に動力補助するために、ピストンリング１９の一方の側又は他の 側に静水圧流体が導入されている。

ラックの支持部２には、耐用表面３が形成された端部と反対側の端部に凹所が設 けられており、この凹所はその上に保持プレート２４が設けられたばね２３を収 容している。この凹所２２は、操舵機構ハウジング１７にボルト固定された閉止 板２５によって閉鎖されている。閉止板２５には、ロックナツト２８を有するｕ ｖＩねじ２７が装着されたねじ付き穴２６が設けられ、この調整ねしはラックと ビニオンの間の上述したような噛み合わせ関係を調整するために用いられる。／ ＼ウジング１７の支持部２と反対の側の部分には、この発明の揺れ防止機構が設 けられ、これは、ここに見られる通り、ビニオン５を有する７％ウジングの部分 のすぐ隣に配置されている。この発明の実施例の揺れ防止機構２０は、図１と２ の揺れ防止機構と同様の基本的構成要素を有しており、揺れ防止１４ツド７には 、ラックの歯６と接触する面と反対側に延長部２９が設けられている。この延長 部には溝３１が設けられ、また、溝３１の中にピン３３を保持するように働くカ ラー３２が取り付けられている。このビン３３は、揺れ防止バラドアが垂直軸の 回りで回転するのを防止し、しかし、図３及び図４の実施例と同じように、製造 上の公差に対応することができるように長手方向軸の回りでの動きを許容するよ うに働く。このように、この実施例においては、図３及び図４の実施例のキープ レート１２と閉止板１３は省かれている。調整ねじ１５は／−ウジング１７１こ 設ζすられたカラー３４の中に直接螺入され、そして例えば固定用の化合物を用 −亀てその位置に固定されている。揺れ防止機構の設定と操作は、添付の図３と ４を参照しつつ説明したものと同じである。

図３と４の揺れ防止機１ｌＩ２０を図５の機構２０の替りに用ＬＸることができ ることは理解されるであろう。

支持部２と揺れ防止パッドのハウジング８は、ラックに対して非常Ｉこ低（１摩 擦係数を持つような耐用表面を提供するために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ エチレン）で被覆された例えば合成プラスチック材料のような材料から形成する のが便利である。支持部２とパフドアの双方に対するラックのための潤滑６ヨ、 ／−ウジング１７の中に供給され、モして挿通孔が設けられたうツクｌによって その中に循環させられるグリース又は他の潤滑材によってなされる。

この発明によれば、ラックビニオン装置のラックに対して比較的簡単でしかも、 高度に効果的な揺れ防止機構が提供され、それによってこの分野の技術を顕著に 向上させることができることが分るであろう。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．項部が共通の平面上にある歯が形成されたラックを有するラックピニオン装 置であって、このラックピニオン装置はさらに揺れ防止機構を有し、この揺れ防 止機構は、ラック歯係合手段を有し、このラック歯係合手段は、ラックとラック 歯係合手取の間の相対的な動きを許容するとともに、どの瞬間においてもラック の少なくとも２つの歯の項部表面と接触するように搭載されている。
2. ２．請求の範囲１の装置であって、歯保合手段が搬送機の中に支持されたパッド を有し、この搬送機にはラックの歯に対してパッドを調整するための手段が設け られている。
3. ３．請求の範囲２の装置であって、パッドは搬送機に少なくとも１つの軸回りで 相対移動できるように搭載されている。
4. ４．請求の範囲２又は３の装置であって、パッドが部分的に円筒形である。
5. ５．請求の範囲２ないし４のいずれかの装置であって、搬送機がラックの長手方 向軸にほぼ垂直な軸の回りで非回転運動ができるように搭載されている。
6. ６．請求の範囲５の装置であって、搬送機には一対の平坦面が設けられ、それに よって搬送機は装置のハウジングに取り付けられたキープレートに回転を抑制さ れて取り付けられている。
7. ７．請求の範囲５の装置であって、パッドには、ラックの歯と係合することがで きる溝又は凹所が表面とは反対側の両面に形成されており、この溝又は凹所はカ ラーによってその位置に保持された細長い部材を受容し、それによって搬送機が その回転が抑制されるように搭載されている。
8. ８．請求の範囲２及びそれに付随した場合の請求の範囲３〜７のいずれかの装置 であって、調整手段はねじを有する。
9. ９．請求の範囲１の装置であって、歯の係合手段がローラ手段を有する。
10. １０．請求の範囲９の装置であって、ローラ手段は、ラックを横切るような向き を持ち、そして、ラックの少なくとも２つのラックの歯の項部と係合するような 単一のローラを有する。
11. １１．請求の範囲９の装置であって、上記ローラ手段が互いに懸隔して配置され 、どのような瞬間においても少なくとも１つのローラが、少なくとも２つのうッ クの歯の頂部と係合するようになっている複数のローラを有する。
12. １２．先行するいずれかのクレームの装置であって、さらにラックとピニオンの 間の噛み合いの関係を調整する手段を有している。
13. １３．ここで、特に添付図の図３及び４又は５を参照して実質的に説明されたラ ックとピニオン装置。
14. １４．先行するクレームのいずれかのラックピニオン装置を具体化した乗り物操 舵機構。