JPS587501B2 - 歯車比が変化するステアリング歯車装置 - Google Patents
歯車比が変化するステアリング歯車装置Info
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- JPS587501B2 JPS587501B2 JP48085751A JP8575173A JPS587501B2 JP S587501 B2 JPS587501 B2 JP S587501B2 JP 48085751 A JP48085751 A JP 48085751A JP 8575173 A JP8575173 A JP 8575173A JP S587501 B2 JPS587501 B2 JP S587501B2
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- F16H55/02—Toothed members; Worms
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- F16H55/0806—Involute profile
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D3/02—Steering gears mechanical
- B62D3/04—Steering gears mechanical of worm type
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- Y10T74/18808—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including spur gear with rack
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- Gear Transmission (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ステアリング軸、ボールねじナット、ビット
マンアーム軸およびこのピットマンアーム軸に設けられ
その軸心に対して偏心して歯付けされたセグメント歯車
から構成され、歯車部品が中立位置から両偏向位置へ運
動する際に歯車比が変化するようなたとえば自動車用の
ステアリング歯車装置に関する。
マンアーム軸およびこのピットマンアーム軸に設けられ
その軸心に対して偏心して歯付けされたセグメント歯車
から構成され、歯車部品が中立位置から両偏向位置へ運
動する際に歯車比が変化するようなたとえば自動車用の
ステアリング歯車装置に関する。
この種の形式のボールねしナット形ステアリング歯車装
置は米国特許第2159225号明細書で知られている
。
置は米国特許第2159225号明細書で知られている
。
その場合セグメント歯車は、それらの中心点がビットマ
ンアーム軸の回転中心に対して偏心して位置している円
形基準線をもった2つの部分から構成されている。
ンアーム軸の回転中心に対して偏心して位置している円
形基準線をもった2つの部分から構成されている。
か1る2つの部分から成るセグメント歯車は特殊な工具
においてはじめて製作できる。
においてはじめて製作できる。
セグメント歯車は遊隙のないかみ合いによって、ステア
リング軸の軸心のまわクを回転して生ずるボールねじナ
ットの空動きを防止しなければならない。
リング軸の軸心のまわクを回転して生ずるボールねじナ
ットの空動きを防止しなければならない。
ビットマンアーム軸は片側が蓋板に支持されている。
この蓋板はステアリング歯車装置ケーシング内に収納さ
れた偏心プッシュによって、ボールねじナットに対して
所定のバツクラツシを得るために調整できる。
れた偏心プッシュによって、ボールねじナットに対して
所定のバツクラツシを得るために調整できる。
ビットマンアーム軸に接続され歯形に対して同心的に回
転しかつ円錐状に形成されたセグメント歯車をもったス
テアリシグ歯車装置は西ドイツ特許出願公開第1480
680号公報で知られている。
転しかつ円錐状に形成されたセグメント歯車をもったス
テアリシグ歯車装置は西ドイツ特許出願公開第1480
680号公報で知られている。
ビットマンアーム軸は軸方向に移動可能に支持されてい
る。
る。
この軸方向の移動によってセグメント歯車の円錐状の歯
形と関連して、ステアリング歯車装置は所定のかみ合い
空隙に調整できる。
形と関連して、ステアリング歯車装置は所定のかみ合い
空隙に調整できる。
中央かみ合い領域に発生した摩耗のために、追従の際に
歯形部分にかじシが生ずるのを防止するため、セグメン
ト歯車における中央のひとつの歯ないし複数の歯の歯面
部分が、他の残りの歯面部分に比べて強固に形成されて
いる。
歯形部分にかじシが生ずるのを防止するため、セグメン
ト歯車における中央のひとつの歯ないし複数の歯の歯面
部分が、他の残りの歯面部分に比べて強固に形成されて
いる。
この補強は、その歯面部分にセグメント歯車の偏向角度
に応じて異なる付加的な太きな転位置を設けることによ
って行なわれる。
に応じて異なる付加的な太きな転位置を設けることによ
って行なわれる。
このようにして、セグメント歯車の軸方向の追従の際に
、歯形の僅かしか摩耗していない外側部分が対向する歯
とかじることが防止される。
、歯形の僅かしか摩耗していない外側部分が対向する歯
とかじることが防止される。
付加的な転位置を設けるために、特別な歯形切削装置が
必要とされる。
必要とされる。
本発明は周知のステアリング歯車装置を有利に改良する
ものであり、本発明の目的は、偏向に応じて歯車比が変
化するステアリング歯車装置を、その歯形が創成法にお
いて普通の工具で作ることができ、ビットマンアーム軸
の周知の軸方向の移動によって所定のバツクラツシに、
好ましくは中立位置において零に調整ないし追随できる
ように作ることにある。
ものであり、本発明の目的は、偏向に応じて歯車比が変
化するステアリング歯車装置を、その歯形が創成法にお
いて普通の工具で作ることができ、ビットマンアーム軸
の周知の軸方向の移動によって所定のバツクラツシに、
好ましくは中立位置において零に調整ないし追随できる
ように作ることにある。
本発明の特徴は、両歯車部品がそれぞれ好ましくは円形
の基準線の一般的なインボリュート歯形を有し、回転す
る歯車部品の回転中心と歯形中心が、中立位置において
転り点Coを通りかつボールねしナットの軸心に対して
垂直な直線上に互に所定の間隔(偏心距離ten)を隔
てて位置し、両歯車部品の歯形がたとえば始点位置(中
立位位)で零で偏向が大きくなるにつれて増大するバン
クラツシを有していることにある。
の基準線の一般的なインボリュート歯形を有し、回転す
る歯車部品の回転中心と歯形中心が、中立位置において
転り点Coを通りかつボールねしナットの軸心に対して
垂直な直線上に互に所定の間隔(偏心距離ten)を隔
てて位置し、両歯車部品の歯形がたとえば始点位置(中
立位位)で零で偏向が大きくなるにつれて増大するバン
クラツシを有していることにある。
この本発明に基づくステアリング歯車装置は、従来の周
知のステアリング歯車装置とは次のようなことにおいて
有利に異なっている。
知のステアリング歯車装置とは次のようなことにおいて
有利に異なっている。
すなわち両歯車部品の歯形を特殊な装置を用いずに一般
的な歯形切削機械で作ることができ、その場合たソ選択
された歯形(たとえば凸形、凹形)、歯形中心に関する
セグメント歯車の回転中心の位置、および両方の歯車の
基準線の半径の大きさによって、偏向範囲に亘って連続
的に変化する歯車比および中立位置から偏向位置に向っ
て増加するバックラッシが生ずる。
的な歯形切削機械で作ることができ、その場合たソ選択
された歯形(たとえば凸形、凹形)、歯形中心に関する
セグメント歯車の回転中心の位置、および両方の歯車の
基準線の半径の大きさによって、偏向範囲に亘って連続
的に変化する歯車比および中立位置から偏向位置に向っ
て増加するバックラッシが生ずる。
また摩耗した際に両歯車部品の軸方向の移動によって、
歯車装置は、偏向位置において作用する僅かしか一粍し
ていない歯車部分にかじりが生じないように追従できる
。
歯車装置は、偏向位置において作用する僅かしか一粍し
ていない歯車部分にかじりが生じないように追従できる
。
偏向位置においてバツクラツシによって生ずるボールね
じナットの空動きを防止するために、ボールねじナット
はその長手力向の運動の際に周知のように回転自在に案
内されると良い。
じナットの空動きを防止するために、ボールねじナット
はその長手力向の運動の際に周知のように回転自在に案
内されると良い。
本発明の別の実施例において、両歯車部品はそれぞれ円
形基準線をもった外歯を備えている。
形基準線をもった外歯を備えている。
かかる歯車装置の歯車比およびバツクラツシは、中立位
置から偏向位置に向って連続的に増加する。
置から偏向位置に向って連続的に増加する。
ステアリング範囲におけるか\る歯車比の経過は、操舵
力がステアリング偏向の増加と共に増大するような手動
のステアリングに対して適している。
力がステアリング偏向の増加と共に増大するような手動
のステアリングに対して適している。
歯車比が偏向位置に向って連続的に増加するような本発
明に基づくステアリング歯車装置の別の実施例において
、直線運動する歯車部品は外歯として形成され、回転傅
動する歯車部品は内歯ないし極端な場合にはラックとし
て形成される。
明に基づくステアリング歯車装置の別の実施例において
、直線運動する歯車部品は外歯として形成され、回転傅
動する歯車部品は内歯ないし極端な場合にはラックとし
て形成される。
歯車の中立位置において存在する転り点Coは、ボール
ねじナットの歯形の中心とビットマンアーム軸の歯形の
回転中心との間に位置する。
ねじナットの歯形の中心とビットマンアーム軸の歯形の
回転中心との間に位置する。
歯車比が偏向位置に向って連続的に減少するような本発
明に基づくステアリング歯車装置の別の実施例は、内歯
として形成されたラックをもったボールねじナットおよ
び外歯として形成されたセグメント歯車を有し、その回
転中心がランクおよびセグメント歯車の歯形中心間に位
置している。
明に基づくステアリング歯車装置の別の実施例は、内歯
として形成されたラックをもったボールねじナットおよ
び外歯として形成されたセグメント歯車を有し、その回
転中心がランクおよびセグメント歯車の歯形中心間に位
置している。
終端偏向に向って歯車比が減少するステアリング特性は
たとえば液圧式ステアリング装置において有利である。
たとえば液圧式ステアリング装置において有利である。
以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
る。
第1図には一定した歯車比をもった従来のステアリング
装置の歯形が示されている。
装置の歯形が示されている。
図において1は平歯のラックをもったステアリングナッ
トであり、2はこのラックにかみ合う外歯をもったセグ
メント歯車で1、このセグメント歯車2は回転中心Mの
まわりを回転可能に支持されている。
トであり、2はこのラックにかみ合う外歯をもったセグ
メント歯車で1、このセグメント歯車2は回転中心Mの
まわりを回転可能に支持されている。
以下においてセグメンg歯形の中心点は符号M2oで表
わすことにする。
わすことにする。
その場合の記号”2”はセグメント歯車ないしビットマ
ンアーム軸を意味し、記号゛0”はステアリング歯車装
置が中立位置にあることを意味している。
ンアーム軸を意味し、記号゛0”はステアリング歯車装
置が中立位置にあることを意味している。
従って第1図における歯車装置の場合、回転中心Mとセ
グメント歯車2の歯形中心M2oとは一致している。
グメント歯車2の歯形中心M2oとは一致している。
セグメント歯車およびラックは有限の厚さを有している
ので、点Mおよび点M2oは軸線である。
ので、点Mおよび点M2oは軸線である。
しかし以後においてもこれらを点と呼ぶことにする。
円錐形のセグメント歯車の場合、歯形特性の基準線は、
両端面間において歯形軸心に対して垂直な中央平面上に
のびている。
両端面間において歯形軸心に対して垂直な中央平面上に
のびている。
第1図において点Oを通る一点鎖線はステアリング軸の
軸心であり、Coは両方の歯形のピッチ点(瞬間中心)
である。
軸心であり、Coは両方の歯形のピッチ点(瞬間中心)
である。
ピッチ点Coと回転中心Mとの間の距離がピッチ円半径
R20である。
R20である。
このピッチ円半径R20が次式のようにステアリング軸
1のピツチhと共に中立位置における歯車装置の歯車比
i。
1のピツチhと共に中立位置における歯車装置の歯車比
i。
を決定する。第2図ないし第6図には、偏向範囲に亘っ
て連続的に変化する歯車比iがステアリングナットおよ
びセグメント歯車にある円形の歯形によって達せられる
ような本発明に基づく歯車装置が示されている。
て連続的に変化する歯車比iがステアリングナットおよ
びセグメント歯車にある円形の歯形によって達せられる
ような本発明に基づく歯車装置が示されている。
その場合の歯車比iは次式で求められる。i一2π/h
・R2 なおR2はその都度の瞬間的なピッチ円半径、すなわち
回転中泊Mとその瞬間のピッチ点Cとの間の距離である
。
・R2 なおR2はその都度の瞬間的なピッチ円半径、すなわち
回転中泊Mとその瞬間のピッチ点Cとの間の距離である
。
原理的には歯車比を変えるために次のようなことができ
る。
る。
1.ステアリングナットの歯形1を外歯あるいは内歯平
歯車として形成する。
歯車として形成する。
2.ビットマンアーム軸の歯形2を外歯あるいは内歯平
歯車として形成する。
歯車として形成する。
3.ビットマンアーム軸の回転中心Mの位置をピットマ
ンアーム軸の歯形中心点(M2o)の上側あるいは下側
に選定する。
ンアーム軸の歯形中心点(M2o)の上側あるいは下側
に選定する。
その場合ステアリング歯車装置の中立位置における歯車
比(始点歯車比i。
比(始点歯車比i。
)は、半径R20の大きさによって決められる。
この構成によれば普通の自動車のステアリング歯車装置
の場合、最終歯車比を始点歯車比よりも約30%大きく
あるいは小さくでき、最大偏向角ψがψ=45°の場合
にバツクラツシを約0.2mnにすることができる。
の場合、最終歯車比を始点歯車比よりも約30%大きく
あるいは小さくでき、最大偏向角ψがψ=45°の場合
にバツクラツシを約0.2mnにすることができる。
この連続的に増大するバツクラツシは、各偏向角ψにお
ける作用圧力角αないし軸間距離aの変化によって生ず
る。
ける作用圧力角αないし軸間距離aの変化によって生ず
る。
一定した歯車比をもった第1図のステアリング歯車装置
の場合、ピッチ点Coは作用線(セグメント歯車の右側
歯面においては)FRないし(セグメント歯車の左側歯
面においては)ELと歯形軸心OMとの交点上の図示さ
れた位置に一定して位置する。
の場合、ピッチ点Coは作用線(セグメント歯車の右側
歯面においては)FRないし(セグメント歯車の左側歯
面においては)ELと歯形軸心OMとの交点上の図示さ
れた位置に一定して位置する。
従って半径R20(作用ピッチ円半径)の長さもおよび
それに伴なって歯車比も一定している。
それに伴なって歯車比も一定している。
作用線ERの傾斜角(作用圧力角)十α0および作用線
ELの傾斜角一α。
ELの傾斜角一α。
は歯車装置のすべてのかみ合い状態において一定してい
る。
る。
従って歯車比の大きさとしての半径R20は、第1a図
において横座標軸に対して平行な直線として示されてい
る。
において横座標軸に対して平行な直線として示されてい
る。
第1b図はバンクラツシが偏向角ψを示す横軸と平行に
走る直線で零であることを示している。
走る直線で零であることを示している。
第2図は本発明の第1の実施例を示している。
ステアリングナットは半径r01の円形基準線の外歯を
有している。
有している。
M10はこの歯形の中心点である。セグメント歯車は同
様に円形基準線をもった外歯を有し、その歯形半径は符
号r02で、図示の中立位置における歯形中心は符号M
20で示されている。
様に円形基準線をもった外歯を有し、その歯形半径は符
号r02で、図示の中立位置における歯形中心は符号M
20で示されている。
またCoは中立位置におけるピッチ点、α0はその作用
圧力角である。
圧力角である。
ビットマンアーム軸の回転中心は歯形中心M2oの上側
(M1)あるいは下側(M1)に位置させることができ
る。
(M1)あるいは下側(M1)に位置させることができ
る。
始点歯車比1(に対して有効に作用する半径は、符号R
201ないしR201で示されている。
201ないしR201で示されている。
歯形中心M2oとビットマンアーム軸の回転中心との距
離は偏心距離eである。
離は偏心距離eである。
またa。は中立位置における両歯形中心M1oとM2o
との間の距離である。
との間の距離である。
歯形中心M1oとビットマンアーム軸の回転中心M1な
いしM0との間の一定した間隔は符号b1ないしbIで
示されている。
いしM0との間の一定した間隔は符号b1ないしbIで
示されている。
すなわち回転中心M1の場合、a0=b1+e1となり
、回転中心MIの場合、ao=bI−eIとなる。
、回転中心MIの場合、ao=bI−eIとなる。
第3図は第2図と同じステアリング歯車装置をステアリ
ングナット1が距離Vだけ右方に移動され、ビットマン
アーム軸が中心Mのまわシを角度ψだけ回転された状態
を拡大して示している。
ングナット1が距離Vだけ右方に移動され、ビットマン
アーム軸が中心Mのまわシを角度ψだけ回転された状態
を拡大して示している。
その場合rgtおよびrg2はそれぞれステアリングナ
ットおよびビットマンアーム軸の歯形基礎円の半径であ
る。
ットおよびビットマンアーム軸の歯形基礎円の半径であ
る。
ステアリング偏向角度ψに亘る歯車比iの経過は、ピッ
チ点Cのその都度の位置によって決まるピッチ点の位置
はかみ合い運動の各時点において満足されねばならない
ような以下の条件に基づいている。
チ点Cのその都度の位置によって決まるピッチ点の位置
はかみ合い運動の各時点において満足されねばならない
ような以下の条件に基づいている。
すなわち■.ピッチ点において、運動する両方の歯車部
品の速度が大きさおよび方向において同じである。
品の速度が大きさおよび方向において同じである。
2.接触点(作用線)における歯面垂線がピッチ点を通
る。
る。
ステアリングナットの速度の方向は常にステアリング軸
軸心に対して平行に走り、セグメント歯車の速度の方向
は円周方向に走る。
軸心に対して平行に走り、セグメント歯車の速度の方向
は円周方向に走る。
両方の速度は線M1oM(第2図参照)上だけでしか同
一方向になれないので、ピッチ点は条件1に基づいて常
に線M1oM上に位置する。
一方向になれないので、ピッチ点は条件1に基づいて常
に線M1oM上に位置する。
歯車垂線は常に共通の基礎円接線と同じである。
すなわちピッチ点は直線M1oMと基礎円接線との交点
である。
である。
その場合瞬間歯車比iに対して有効に作用するピッチ円
半径は、瞬間ピッチ点とビットマンアーム軸の回転中心
との間隔と同じである。
半径は、瞬間ピッチ点とビットマンアーム軸の回転中心
との間隔と同じである。
すなわちR2=MCである。
両作用線ERおよびELは中立位置(第2図)において
は共通のピッチ点Coで交叉するが、偏向位置(第3図
)においては2つのピッチ点が生Xる。
は共通のピッチ点Coで交叉するが、偏向位置(第3図
)においては2つのピッチ点が生Xる。
すなわち右方向に操舵する場合にセグメント歯車の左側
歯面に作用する点Cと、左方向に操舵する場合にラック
に作用する点C′とか生ずる。
歯面に作用する点Cと、左方向に操舵する場合にラック
に作用する点C′とか生ずる。
中立位置から左方への偏向運動の際、右側のセグメント
歯車歯面が作用される。
歯車歯面が作用される。
距離MCは同じま\である。
従って両側へのステアリング偏向運動の際の歯車比の大
きさに対して、それぞれ距離MCが作用する。
きさに対して、それぞれ距離MCが作用する。
ステアリングナット1がセグメント歯車2を図示された
位置から左方へ中立位置に戻す場合、歯車比に対してそ
れぞれ距離MC’が作用する。
位置から左方へ中立位置に戻す場合、歯車比に対してそ
れぞれ距離MC’が作用する。
従ってステアリングナットの偏向運動および復帰運動に
対して、歯車比の異なった経過が生ずる。
対して、歯車比の異なった経過が生ずる。
次に歯車比を瞬間ピッチ点Cだけについて考察する(第
3図)。
3図)。
復帰運動はほとんど荷重をかけずに行なわれるので、本
発明に基づくステアリング歯車装置の復帰運動の場合、
異なった歯車比は考慮しないでよい。
発明に基づくステアリング歯車装置の復帰運動の場合、
異なった歯車比は考慮しないでよい。
第2a図および第2b図は、第2図に基づく歯車装置の
歯形中心点の上側に回転中心M1がある場合の偏向角度
ψとピッチ円半径およびバックラツシとの関係を線図で
示している。
歯形中心点の上側に回転中心M1がある場合の偏向角度
ψとピッチ円半径およびバックラツシとの関係を線図で
示している。
ピッチ円半径(歯車比i)およびバツクラッシSeは連
続的に上昇する。
続的に上昇する。
第2c図および第2d図における相応した線図は歯形中
心点の下側に回転中心MIがある場合に適用される。
心点の下側に回転中心MIがある場合に適用される。
その場合の歯車比の勾配は僅かに急峻になっている。
バソクラッシの曲線は急勾配になっている。
大きな有効半径M1COに相応して、第2c図における
ψo=0の場合の始点歯車比i。
ψo=0の場合の始点歯車比i。
は、第2a図におけるそれよりも大きい。
第4図は偏向角度ψの増加と共に連続的に歯車比が減少
するようなステアリング歯車装置を示している。
するようなステアリング歯車装置を示している。
ステアリングナット1は円形の基準線をもった内歯を有
している。
している。
セグメント歯車は第2図および第3図における実施例と
同じように外歯として形成されている。
同じように外歯として形成されている。
セグメント歯車の回転中心として点M1およびMIが考
えられる。
えられる。
第4a図および第4c図は歯車比の低下傾向を示し、第
4b図は本発明のすべての実施例と同じように偏向角度
ψと共に増大するバックラッシを示している。
4b図は本発明のすべての実施例と同じように偏向角度
ψと共に増大するバックラッシを示している。
外側に位置する回転点M1をもったセグメント歯車で図
示のように2つの歯車部品を組み合わせることは有用な
歯車装置を生ずる。
示のように2つの歯車部品を組み合わせることは有用な
歯車装置を生ずる。
内側に位置する回転中心M1をもった歯車装置の場合、
第4d図に示すようにバツクラツシは負となり、従って
内側に位置する回転中心M1をもった第4図に基づく歯
車装置は利用できない。
第4d図に示すようにバツクラツシは負となり、従って
内側に位置する回転中心M1をもった第4図に基づく歯
車装置は利用できない。
第5図は、セグメント歯車2が回転中心M1のまわりを
角度ψだけ時計方向に回転された状態の第4図に基づく
歯車装置を示している。
角度ψだけ時計方向に回転された状態の第4図に基づく
歯車装置を示している。
ステアリングナット1は距離Vだけ中立位置から右方へ
移動されている。
移動されている。
半径rg4およびrgzの基礎円における接線EL(左
側セグメント歯車歯面の作用線)は瞬間ピッチ点Cにお
いて直線M1oMIと交叉する。
側セグメント歯車歯面の作用線)は瞬間ピッチ点Cにお
いて直線M1oMIと交叉する。
その距離CM.はセグメント歯車の有効半径R2である
。
。
ステアリングナットが中立位置から逆に左方に偏向運動
する場合、セグメント歯車C右側歯面がステアリングナ
ットの歯に接触する。
する場合、セグメント歯車C右側歯面がステアリングナ
ットの歯に接触する。
その場合右方への偏向運動の際のピッチ点Cと一致する
ような瞬間ピッチ点C(図示せず)が生ずる。
ような瞬間ピッチ点C(図示せず)が生ずる。
従って中立位置から右方へあるいは左方へ偏向する場合
、同じ歯車比の経過が得られる。
、同じ歯車比の経過が得られる。
外歯のステアリングナット1および内歯のセグメント歯
車2をもった第6図に基づく歯車装置は回転中心Mが両
歯形中心M1oおよびM2oの外側に位置している場合
、中立位置から増大するような歯車比をもつステアリン
グ歯車装置に対する有効な解決策となる。
車2をもった第6図に基づく歯車装置は回転中心Mが両
歯形中心M1oおよびM2oの外側に位置している場合
、中立位置から増大するような歯車比をもつステアリン
グ歯車装置に対する有効な解決策となる。
両歯形中心M1oおよびM2o内に位置する回転中心は
有用な解決策とならない。
有用な解決策とならない。
極端な場合として真直ぐなランクの形の歯形を用いるこ
ともできる(図示せず)。
ともできる(図示せず)。
その場合半径r02は無限大(c)になる(第6図)。
第7図および第8図は第2図および第3図における歯車
装置の中立位置(第7図)および偏向位置(第8図)の
歯の形状を示している。
装置の中立位置(第7図)および偏向位置(第8図)の
歯の形状を示している。
その場合rg1は歯形中心M1oをもったステアリング
ナットの歯の基礎円の半径である。
ナットの歯の基礎円の半径である。
セグメント歯車の歯形はr82の基礎円および歯形中心
M2oを有している(第7図参照)。
M2oを有している(第7図参照)。
セグメント歯車の左側歯面に対する共通の歯面垂線は点
NIOおよび点N20において両方の基礎円に接してい
る。
NIOおよび点N20において両方の基礎円に接してい
る。
この歯面垂線は水平軸線と角度一αを成している。
右側歯面に対する相応した垂線は水平線と角度十αを成
している。
している。
両方の歯面垂線は直線M1oM2o上にあるピッチ点c
oにおいて交叉している。
oにおいて交叉している。
角度十αないし一αはその中立位置において歯の作用圧
力角である。
力角である。
接触点NIOおよびN20を通る半径rg1および半径
rg2はそれぞれ直線M1oM2oと同じ大きさの角度
αを成している。
rg2はそれぞれ直線M1oM2oと同じ大きさの角度
αを成している。
同様に右側歯面に対する歯面垂線の接触点(図示せず)
を通る別の両基礎円半径は、それぞれ直線M1oM2o
と角度十αを成している。
を通る別の両基礎円半径は、それぞれ直線M1oM2o
と角度十αを成している。
瞬間歯形データの計算
以下の考察および計算は、駆動ラックにおいて両方向へ
のステアリング偏向に対して適用される。
のステアリング偏向に対して適用される。
同様に駆動ランクにおいて両ステアリング位置からの復
帰運動に対してはこの歯形データの符号を変えることに
よって得られる。
帰運動に対してはこの歯形データの符号を変えることに
よって得られる。
ピツチCOと回転中心Mとの距離は、始点歯車比i0を
決定する有効半径R20である。
決定する有効半径R20である。
歯車比の計算は後述する。
ステアリングナットを距離Vだけ移動した場合(第8図
)、セグメント歯車は角度ψだけ回転する。
)、セグメント歯車は角度ψだけ回転する。
接線接触点NIOおよびN20は、点N1ないし点N2
に移っている。
に移っている。
右側歯面および左側歯面に対して作用圧力角aRないし
αLおよび2つの異なったピッチ点(転り運動の瞬間中
心)CおよびC′が生ずる。
αLおよび2つの異なったピッチ点(転り運動の瞬間中
心)CおよびC′が生ずる。
このために2つの異なった有効半鶴R2およびR2′も
生じ、これらの有効半径はステアリング運動および復帰
運動に対するその都度の歯車比を決定する。
生じ、これらの有効半径はステアリング運動および復帰
運動に対するその都度の歯車比を決定する。
その場合R2−CMおよびR2′二CM’である。
新たな接触点N1およびN2のほかに、各歯車部分の移
動後ないし回転後に位置する接触点NIOおよびN2o
の位置が破線で示されている。
動後ないし回転後に位置する接触点NIOおよびN2o
の位置が破線で示されている。
すなわち移動された点NIOおよびN20による半径r
g1およびr2が破線で示されている。
g1およびr2が破線で示されている。
第7図および第8図において展開条件(線長)から次式
が生ずる。
が生ずる。
NIN2=NlON20+NIN10−N20N2NI
N2=(b十e)sinαB+rgICa−α0)一r
g2(ψ十α。
N2=(b十e)sinαB+rgICa−α0)一r
g2(ψ十α。
一α)・・・・・・・・・(1)第4図および第5図に
基づく凹面状に湾曲されたステアリングナット歯形をも
った歯車装置に対しては、式(1)においてrα1を−
rαiに、bを−bに、eをーeにそれぞれ置き換えた
式が得られる。
基づく凹面状に湾曲されたステアリングナット歯形をも
った歯車装置に対しては、式(1)においてrα1を−
rαiに、bを−bに、eをーeにそれぞれ置き換えた
式が得られる。
その場合この式に−1を掛けて次式が得られる。
NxN2=(b十e)sinco−rg1(aB−a)
+rg2(ψ十α。
+rg2(ψ十α。
一α)・・・・・・(1a)第7図および第8図におい
て水平のX方向の長さについて次式が生ずる。
て水平のX方向の長さについて次式が生ずる。
NIN2−cosα=rg2sinα−esinψ−v
+rgl Sinα NIN2:(rgl+rg2)tana−esin+v
/COSα・・・・・・・・・(2) 第4図および第5図においては次式の通りになる。
+rgl Sinα NIN2:(rgl+rg2)tana−esin+v
/COSα・・・・・・・・・(2) 第4図および第5図においては次式の通りになる。
NIN2=(rgl−rg2)tana+v−esin
+v/COSα・・・・・・・・・(2a) 第7図および第8図においてY方向の長さについて次式
が生ずる。
+v/COSα・・・・・・・・・(2a) 第7図および第8図においてY方向の長さについて次式
が生ずる。
b+ecosψ=rgICO8α+NIN2sinα+
rg2e08α NIN2=−(rg1+rg2)−cota十b+ec
osψ/Slnα・・・・・・・・・(3) 第4図および第5図においては相応して次式の通りにな
る。
rg2e08α NIN2=−(rg1+rg2)−cota十b+ec
osψ/Slnα・・・・・・・・・(3) 第4図および第5図においては相応して次式の通りにな
る。
NIN2=b+ecosψ./Sinα−(rg1−r
g2)cotα・・・・・・・・・(3a) 3つの式(1)から(3)ないし(1a)から(3a)
は4つの未知数、すなわちN1N2,α,ψ,■を含ん
でいる。
g2)cotα・・・・・・・・・(3a) 3つの式(1)から(3)ないし(1a)から(3a)
は4つの未知数、すなわちN1N2,α,ψ,■を含ん
でいる。
v=v(ψ)の関係を求めてみる。式(3)および(1
)からN1N2の消去によって勾括関数α=α(ψ)が
得られる。
)からN1N2の消去によって勾括関数α=α(ψ)が
得られる。
(b+e)sinα。
十rg1(α−αO)−rg2(ψ+α。
−α)+(rgl+rg2)cotα一eCOSψ十b
/sinα一〇・・・・・・・・・・・・・・・(4)
式(3a)および式(1a)から次式が生ずる(b十e
)sinα0−rg1(α0−a)+rg2(ψ+α0
−α)+(rglrg2)cotα−esosψ十b/
Sinα=0・・・・・・・・・・・・(4a)所定の
値のrgl,rg2.e,bおよびα。
/sinα一〇・・・・・・・・・・・・・・・(4)
式(3a)および式(1a)から次式が生ずる(b十e
)sinα0−rg1(α0−a)+rg2(ψ+α0
−α)+(rglrg2)cotα−esosψ十b/
Sinα=0・・・・・・・・・・・・(4a)所定の
値のrgl,rg2.e,bおよびα。
において、各ψに対する式(4)iいし式(4a)はα
に基づく近似法で解くことができる。
に基づく近似法で解くことができる。
式(2)および式(3)から移動距離v=v(ψ)に対
して次式が生ずる。
して次式が生ずる。
v一rg1+rg2/Sinα ecosψ+b/ta
na−esin@−(5)同様に式(2a)および式(
3a)から次式が生ずる。
na−esin@−(5)同様に式(2a)および式(
3a)から次式が生ずる。
v=esinc+b+ecosψ/tanα−rg1−
r/sinα・・・・・・(5a) この式(5)は式(4)との関連において、r21+r
g2tαo,eおよびbが決められているすべてのステ
アリング歯車装置に対して計算できるような運動法則v
=v(ψ)を意味している。
r/sinα・・・・・・(5a) この式(5)は式(4)との関連において、r21+r
g2tαo,eおよびbが決められているすべてのステ
アリング歯車装置に対して計算できるような運動法則v
=v(ψ)を意味している。
第2図から次式が得られる。
co8α。
=rg1+rg2/e十b・・・・・・・・・・・・(
6)歯車比iは次の2つの方法で求められる。
6)歯車比iは次の2つの方法で求められる。
1 導函数ないし微分商として求める。
すなわち2.その都度存在する歯車比についてだけの場
合、セグメント歯車の瞬間的な有効半径貴がら直接求め
る。
合、セグメント歯車の瞬間的な有効半径貴がら直接求め
る。
第9図からは次式が生ずる。
R2=rg2−e−cos(α−9)/eOsα・・・
・・・・・・(7)i=2π/h・R2・・・・・・・
・・(7a)第7図においては始点位置ψ−0であるの
で式(7)から次式が生ずる。
・・・・・・(7)i=2π/h・R2・・・・・・・
・・(7a)第7図においては始点位置ψ−0であるの
で式(7)から次式が生ずる。
Rzo−rg2−ee08’03−e/COSoCOS
o・・・・・・・・{8)io一2π/hR20−2π
(rg2−e)/he+b=a0−rg1+rg2/c
osα0・・・・・・・・・・・・・・・(9)上述の
導函数は偏向位置において駆動するラックにおける作用
線に関係している。
o・・・・・・・・{8)io一2π/hR20−2π
(rg2−e)/he+b=a0−rg1+rg2/c
osα0・・・・・・・・・・・・・・・(9)上述の
導函数は偏向位置において駆動するラックにおける作用
線に関係している。
しかしその関係式は、圧力角αおよびα。
に逆の符号を付ければ、復帰するラックにおける作用線
に対しても適用できる。
に対しても適用できる。
その場合偏向運動および復帰運動の際の同じ回転角度ψ
に対して、ラックが運動の逆転および歯面の交代の際に
、空動き点においてバツクラツシSeを通るので、異な
った移動距離vを生ずる。
に対して、ラックが運動の逆転および歯面の交代の際に
、空動き点においてバツクラツシSeを通るので、異な
った移動距離vを生ずる。
偏向運動および復帰運動に対し駆動するランクにおいて
有効な作用線の異なった勾配は、異なった有効レバー長
さR2およびR2′を、およびそれに伴なって異なった
歯車比を生ずる。
有効な作用線の異なった勾配は、異なった有効レバー長
さR2およびR2′を、およびそれに伴なって異なった
歯車比を生ずる。
バツクラツイは第8図および第10図から変化する距離
M1M2に関して次のようにして言慣される。
M1M2に関して次のようにして言慣される。
すなわち第8図において次式が生ずる。MIM2−√[
aO−e(1−cosψ)〕2〔v+sin@/e〕2
・・・・・・・・・αO 第4図および第5図に基づく歯車については同様に次式
が生ずる。
aO−e(1−cosψ)〕2〔v+sin@/e〕2
・・・・・・・・・αO 第4図および第5図に基づく歯車については同様に次式
が生ずる。
MIM2=√〔ao−e(1−cosψ)〕2+v−e
sinψ〕2・・・・・・・・・(10a) 第10図に基づいて次の式(11)が、第4図および第
5図に基づいて式(lla)が生ずる。
sinψ〕2・・・・・・・・・(10a) 第10図に基づいて次の式(11)が、第4図および第
5図に基づいて式(lla)が生ずる。
バツクラッシSeは歯の形に関して求められる。
Se−NIN2−(αMIM2+eVao)/(rg1
+rg2)・・・・・・・・・(12) 第4図および第5図に基づく歯車装置に対しては次式が
生ずる。
+rg2)・・・・・・・・・(12) 第4図および第5図に基づく歯車装置に対しては次式が
生ずる。
Se=NINz+(αMIM2+era0)(rgl一
rg2)・・・・・・・・・・・・(12a)αMIM
2は次式によって求められる。
rg2)・・・・・・・・・・・・(12a)αMIM
2は次式によって求められる。
janαMIM2=NIN2/rgI±rg2数値例
次に本発明に基づく歯車装置の歯形データの求め方につ
いて説明する。
いて説明する。
まず中立位置における歯車比i。
が与えられる。io一2π/hER20・・・・・・・
・・・・・(13)の式からステアリング歯車装置の中
立位置におけるセグメント歯車の有効半径R2oが計算
される。
・・・・・(13)の式からステアリング歯車装置の中
立位置におけるセグメント歯車の有効半径R2oが計算
される。
それから圧力角に対して歯車技術において一般的な値た
とえば25°が選定される。
とえば25°が選定される。
更に歯形軸間距離a。
および歯数比Uが選定される。
Z2/Z1=rg2/rg1・・・・・・・・・・・・
(14)この条件に基づいて基礎円半径r21およびr
g2.偏心距離eおよび歯形の距離bが次のようにして
求められる。
(14)この条件に基づいて基礎円半径r21およびr
g2.偏心距離eおよび歯形の距離bが次のようにして
求められる。
すなわち式(9)において(rgI+rg2)=aoc
osα。
osα。
式(14)においてrg2=urg1
rg1十u−rg1=a0cosαO
rgl−a0eOsαO/u+1
式(8)においてe=rg2/008a0一R20式(
13)において・=rg2/e08αo−i0゜5/2
・π式(9)においてb=a0−e 更にすべてのステアリング位置(偏向角度ψ)に対し、
および特に最終偏向角度ψENDたとえばψEND=4
8°に対して、次のように大きさが計算される。
13)において・=rg2/e08αo−i0゜5/2
・π式(9)においてb=a0−e 更にすべてのステアリング位置(偏向角度ψ)に対し、
および特に最終偏向角度ψENDたとえばψEND=4
8°に対して、次のように大きさが計算される。
式(4)において瞬間的に作用圧力角α、式(5)にお
いて移動距離V,特にvEND式(7)において瞬間ピ
ッチ円半径R2、特にR2END(最終歯車比に比例)
、 式(6)において瞬間バックラッシSe,%KSeEN
D、が求められる。
いて移動距離V,特にvEND式(7)において瞬間ピ
ッチ円半径R2、特にR2END(最終歯車比に比例)
、 式(6)において瞬間バックラッシSe,%KSeEN
D、が求められる。
この計算を選択された一連の値a。
およびUに対して繰シ返して行なう場合、選択された大
きさa0およびUに関連して最終的な大きさが表示され
ているようなひとつの線図を作成することができる。
きさa0およびUに関連して最終的な大きさが表示され
ているようなひとつの線図を作成することができる。
第11図はいずれも外歯をもったステアリング軸および
ビットマンアーム軸に対するそのような線図を示してい
る。
ビットマンアーム軸に対するそのような線図を示してい
る。
この線図からたとえば必要な最終歯車比igNDおよび
必要な最終バックラツシSeFNDを生ずるような一対
の最適値a0およびUを読み取ることができる。
必要な最終バックラツシSeFNDを生ずるような一対
の最適値a0およびUを読み取ることができる。
それによって必要な条件に関連した最終歯車比およびバ
ツクラッシに相応したステアリング歯車装置が生ずる。
ツクラッシに相応したステアリング歯車装置が生ずる。
その場合にステアリング偏向に関連してのバツクラツシ
Se、移動距離Vおよび有効半径R2の経過を校正のた
めに所定の式から計算することもできる。
Se、移動距離Vおよび有効半径R2の経過を校正のた
めに所定の式から計算することもできる。
最終的な設計において、たとえば所定のステアリング軸
直径を得るために、歯形を所定のV一零転位量とするこ
ともできる。
直径を得るために、歯形を所定のV一零転位量とするこ
ともできる。
バツクラツシの調整および追従をするために、周知のよ
うにしてセグメント歯車あるいはステアリングナットあ
るいはその両方をかさ歯歯車として形成でき、ビットマ
ンア=ム軸を軸方向に調整自在にできる。
うにしてセグメント歯車あるいはステアリングナットあ
るいはその両方をかさ歯歯車として形成でき、ビットマ
ンア=ム軸を軸方向に調整自在にできる。
たとえばセグメント歯車が円錐状に形成されている場合
、セグメント歯車の転位量に、歯幅に亘って連続的に変
化する転位量が重なり合わされる。
、セグメント歯車の転位量に、歯幅に亘って連続的に変
化する転位量が重なり合わされる。
その場合セグメント歯車の中央断面の合成X値は、所定
のステアリングナットのねじ径においてステアリング軸
の歯の最小の歯元直径を決定づける。
のステアリングナットのねじ径においてステアリング軸
の歯の最小の歯元直径を決定づける。
後述の計算例における例1は、ステアリング軸の歯車1
が外歯平歯車として形成され、ビットマンアーム軸の歯
車2が外歯平歯車として形成されているような第2図お
よび第3図に基づく歯車に関するものである。
が外歯平歯車として形成され、ビットマンアーム軸の歯
車2が外歯平歯車として形成されているような第2図お
よび第3図に基づく歯車に関するものである。
また例2は、ステアリング軸の歯車1が内歯平歯車とし
て形成され、ビットマンアーム軸の歯車2が外歯セグメ
ント歯車として形成されているような第4図および第5
図に基づく歯車に関するものである。
て形成され、ビットマンアーム軸の歯車2が外歯セグメ
ント歯車として形成されているような第4図および第5
図に基づく歯車に関するものである。
第6図の例は第4図および第5図に基づく計算例1の逆
となるが、第2図および第3図と同じように偏向角度ψ
が増大すると共に歯車比が上昇する(第6a図)。
となるが、第2図および第3図と同じように偏向角度ψ
が増大すると共に歯車比が上昇する(第6a図)。
例1
第2図には中立位置が示されている。
一般には遊隙のない調整(Seψ。
二〇)が前提となる。半径R20は中立位置におけるス
テアリング歯車装置の歯車比および回転中心の位置を決
定する。
テアリング歯車装置の歯車比および回転中心の位置を決
定する。
ビットマンアーム軸がたとえば角度ψ=48°だけ回転
される場合(第3図)、ステアリング軸は、距離Vだけ
ステアリング軸軸心の方向に移動する。
される場合(第3図)、ステアリング軸は、距離Vだけ
ステアリング軸軸心の方向に移動する。
その場合最初の軸間距離a。
は増犬あるいは減少する。
軸間距離a。の減少は、歯が互に入シ込むので、歯車が
使用できないということを意味する。
使用できないということを意味する。
軸間距離a。
の増大に対しては、次のような新たな軸間距離aが生ず
る。
る。
a=a0+△a
△aの大きさは任意の角度ψに対するバツクラツシを決
定する(第10図)。
定する(第10図)。
瞬間歯車比iは瞬間半径R2によって決定される。
その場合、作用線と中心線M1M2との異なった2つの
交点のために、半径R2に対して2つの値が生ずること
になる。
交点のために、半径R2に対して2つの値が生ずること
になる。
従って瞬間歯車比iは、駆動ステアリング軸による偏向
運動かあるいは復帰運動かのいずれが対象になるかに応
じて異なっている。
運動かあるいは復帰運動かのいずれが対象になるかに応
じて異なっている。
必要な最終歯車比ないし必要な最終バツクラツシに対し
ては、第11図から一対の値ao・Uが選択される。
ては、第11図から一対の値ao・Uが選択される。
その線図において所定の始点歯車比io=i9=oは(
R20=28.2mm−tψ=o二15.5)が基礎に
なっている。
R20=28.2mm−tψ=o二15.5)が基礎に
なっている。
ラックに対しては4個の歯が必要であり、セグメント歯
車は5個の歯を有している。
車は5個の歯を有している。
中立位置における歯車比i。
=15.5である。ステアリング軸のピツチh=11.
4mmとすれば、中立位置におけるビットマンアーム軸
の有効レバー長さR20は式(13)から次のように求
められる。
4mmとすれば、中立位置におけるビットマンアーム軸
の有効レバー長さR20は式(13)から次のように求
められる。
R2o−15.5・11.4/2π 176.7/6.
2832R20=28.1mm 必要な最終歯車比i=19および必要な最大バックラツ
シSe=0.3mmに対して、第11図から中立位置に
おける両歯車中心点の距離a。
2832R20=28.1mm 必要な最終歯車比i=19および必要な最大バックラツ
シSe=0.3mmに対して、第11図から中立位置に
おける両歯車中心点の距離a。
−112、および歯数比u=0.82=Z2/Zlがそ
れぞれ読み取られる。
れぞれ読み取られる。
モジュールmn=4.0mmとすれば歯数の合計が次の
ように求められる。
ように求められる。
Z1+Z2=2・a0/mn:2・112/4=56Z
1+0.82.Z1=56 Z1=56/1.82=30.8 Z1:31に選ばれる。
1+0.82.Z1=56 Z1=56/1.82=30.8 Z1:31に選ばれる。
Z2=56−31=25
再計算によりu二31/25=0.806が求められる
。
。
第11図の線図におしてこの変数値Uに相応して最犬の
歯車比iψ=18.96が読み取れる。
歯車比iψ=18.96が読み取れる。
歯の圧力角はα。
−25°に選定される。それから式(9)および式(1
3)に基づいて計算される。
3)に基づいて計算される。
rg2−a()e08α。
/1+1/U−112.0.90631/22406r
g2=45.3mm rgI十rg2=112E0.90631=
101.51 rgl−56・2 式(8)から偏心距離が求められる。
g2=45.3mm rgI十rg2=112E0.90631=
101.51 rgl−56・2 式(8)から偏心距離が求められる。
e=rg2/COSα0−R26=49.98−28.
12e=21.9mm ステアリングナットの歯車中心M1とビットマンアーム
軸の回転中氾どの間の間隔bが求められる。
12e=21.9mm ステアリングナットの歯車中心M1とビットマンアーム
軸の回転中氾どの間の間隔bが求められる。
b=112−21.9=90.Imm
上述のrg1・rg2・e,b,α。
の値によって、式(4)において偏向角ψ−48°とし
て作用圧力角α=47°50が算出される。
て作用圧力角α=47°50が算出される。
最終偏向の際のバツクラツシSeは式(10)、式(1
1)および式(12)から次のように求められる。
1)および式(12)から次のように求められる。
MIM2=112.56mm
NIN2=48.64mm
αM1M2=25.6°
Se=0.25mm
それから式(5)からボールねしナットがψ−48°ま
で中立位置から回転した場合の移動距離V=24.9m
mが生ずる。
で中立位置から回転した場合の移動距離V=24.9m
mが生ずる。
瞬間転り半径R2(第3図)が式(7)からR2=34
.4mmとして求められる。
.4mmとして求められる。
転り半径R2は、第3図においてステアリングナット1
が右方に移動されセグメント歯車の右側歯面が接触する
ような右方へのステアリングの場合に適用される。
が右方に移動されセグメント歯車の右側歯面が接触する
ような右方へのステアリングの場合に適用される。
左方へのステアリングの際には同じ長さの相応した半径
R2が有効となる。
R2が有効となる。
セグメント歯車の回転中心とステアリングナットの軸心
との間の構造寸法a。
との間の構造寸法a。
(第2図、第3図)は、選択されたねじ径および距離R
20から求められ、この例の場合にはaE=54mmと
なる。
20から求められ、この例の場合にはaE=54mmと
なる。
例2
2個の外歯歯車で発生される変動歯車比は、外方に向っ
て増大する歯車比(ないし半径R2)に対する有用な解
決策を生ずる。
て増大する歯車比(ないし半径R2)に対する有用な解
決策を生ずる。
ステアリング軸の外歯が内歯によって置き換えられる場
合、機能的な歯車装置にするために、ビットマンアーム
軸の回転中心を歯形中心点より外方に移動しなければな
らない。
合、機能的な歯車装置にするために、ビットマンアーム
軸の回転中心を歯形中心点より外方に移動しなければな
らない。
第4a図は、内歯のステアリングナットをもった第4図
および第5図に基づく歯車において、回転角ψが大きく
なる際に歯車比ないし半径が小さくなるように変化する
ことを示している。
および第5図に基づく歯車において、回転角ψが大きく
なる際に歯車比ないし半径が小さくなるように変化する
ことを示している。
また回転角が小さい場合、歯車比は最初上昇することも
できる。
できる。
例1の場合と違って、第4図および第5図に基づく歯車
においては、減少する半径R2ないし減少する歯車比i
が生ずる。
においては、減少する半径R2ないし減少する歯車比i
が生ずる。
ステアリング軸の内歯歯車1は構造上次のようなステア
リング歯車装置の特性をもたらす。
リング歯車装置の特性をもたらす。
内歯歯車のピッチ円の逆向きの曲率によって、ステアリ
ング軸が外歯平歯車に比べて、ステアリング軸の他の歯
に対して大きな構造空間が生ずる。
ング軸が外歯平歯車に比べて、ステアリング軸の他の歯
に対して大きな構造空間が生ずる。
最犬の偏向の際にかみ合い不良が生じないようにするた
めに、場合によってはステアリング軸歯形上には、外歯
歯形の場合よりも2個余分な歯が必要である。
めに、場合によってはステアリング軸歯形上には、外歯
歯形の場合よりも2個余分な歯が必要である。
このためにステアリング軸の歯形長さは外歯歯形の場合
よりも大きくなる。
よりも大きくなる。
内歯歯形の凹状歯面における小さな面圧のために、歯形
は相応して薄くできる。
は相応して薄くできる。
必要な最終歯車比ないしバツクラツシに対する一対の値
a。
a。
,Uは第12図から読み取れる。ψ=48°のステアリ
ング偏向を可能にするために、内歯歯車に対しては6個
の歯数が必要である。
ング偏向を可能にするために、内歯歯車に対しては6個
の歯数が必要である。
第12図の線図は、ψ一0の場合にαn0=25°,ピ
ツチh=11.4mm、モジュールmn=4.0mmお
よび始点歯車比i=18.0の一定した値をもった一連
の歯車に対して適用される。
ツチh=11.4mm、モジュールmn=4.0mmお
よび始点歯車比i=18.0の一定した値をもった一連
の歯車に対して適用される。
図中横軸には歯数比U=Z2/Z1が、縦軸には偏向角
度ψ=48°における最終歯車比が示されている。
度ψ=48°における最終歯車比が示されている。
パラメータはψ=48°においてとられる軸間距離a。
およびバックラッシである。
中立位置における有効レビー長さR20は式(13)か
ら求められる。
ら求められる。
F20=18.0−11.4/2=32.6mm第12
図から必要な最終歯車比i=15.5および最大バツク
ラッシSe=0.2に対して、iψ−430=15.4
7およびu=0.268の設計点が読み取られる。
図から必要な最終歯車比i=15.5および最大バツク
ラッシSe=0.2に対して、iψ−430=15.4
7およびu=0.268の設計点が読み取られる。
相応した軸間距離a。はa。=60mmである。
z2/zl=0.268.Z2=0.268.Z1Z1
−Z2=2・60/4=30,Z1(1−0.268)
30Zl−30/0.732=41 Z2二11 式(9)は内歯歯形をもった歯車装置に対して適用iさ
れる。
−Z2=2・60/4=30,Z1(1−0.268)
30Zl−30/0.732=41 Z2二11 式(9)は内歯歯形をもった歯車装置に対して適用iさ
れる。
rgl−rg2=aOCOScO
rg2=urgl
rg1=a0c08α0/1−u 60.0.906/
O.732=74.5rg2二74.5・0.268=
20 第4図から次のように偏心距離eが求められる。
O.732=74.5rg2二74.5・0.268=
20 第4図から次のように偏心距離eが求められる。
e−R20−rg2/cosαo=32.6−20/O
.906e=10.5 ステアリングナットの歯形中心M1とビットマンアーム
軸の回転中心Mとの間の間隔bが次のように求められる
(第4図)。
.906e=10.5 ステアリングナットの歯形中心M1とビットマンアーム
軸の回転中心Mとの間の間隔bが次のように求められる
(第4図)。
b−ao−e二60−10.5−49.5rg1trg
2、e+bおよびα。
2、e+bおよびα。
の求められた値に基づいて、式(4a)から偏向角度ψ
=48°に対する作用圧力角αが次のように計算で求め
られる。
=48°に対する作用圧力角αが次のように計算で求め
られる。
α=5°29′30′
また式(5a)からステアリングナットの移動距離Vが
求められる。
求められる。
v=26.2mm
最大ステアリング偏向の際のバックラツシSeは式(1
0a,lla,および12a)から次のように求められ
る。
0a,lla,および12a)から次のように求められ
る。
Se二0.27mm。
第1図は直線ラック付きのボールねじナットとセグメン
ト歯車とから成り一定した歯車比をもった従来のステア
リング歯車装置の概略図、第1a図および第1b図はそ
れぞれ第1図のステアリング歯車装置におけるステアリ
ング偏向角度とピッチ円半径(歯車比に比例)およびバ
ツクラツシとの関係を示す線図、第2図は凸面歯のラッ
クおよび凸面歯のセグメント歯車とをもった本発明に基
づくステアリング歯車装置の中立位置における概略図、
第2a図および第2b図はそれぞれセグメント歯車が点
M1のまわりを回転する場合のピッチ円半径およびバツ
クラツシの経過を示す線図、第2c図および第2d図は
それぞれセグメント歯車が点MHIのまわりを回転する
場合のピッチ円半径およびバツクラツシの経過を示す線
図、第3図は第2図に基づく歯形をもったステアリング
歯車装置の偏向位置における長手断面図、第4図は内歯
を備えたラックをもった本発明に基づく別の実施例の概
略図、第4a図および第4b図はそれぞれ第4図のステ
アリング歯車装置のピッチ円半径およびバツクラツシを
示す線図、第4c図および第4d図はそれぞれ第4図に
おいてセグメント歯車の回転中心M1では実施できない
歯形の歯車比およびバツクラツシの線図、第5図は偏向
位置にある第4図の歯形の概略図、第6図は内歯セグメ
ント歯車をもった実施例の概略図、第6a図および第6
b図はそれぞれセグメント歯車を点MT1のまわりを回
転した場合の第6図の歯形の歯車比およびバックラツシ
の線図、第7図および第8図はそれぞれ第2図のステア
リング歯車装置における零点位置および偏向位置の歯の
形状の概略図、第9図は第8図の部分詳細図、第10図
はバツクラツシを決めるための図、第11図は第2図お
よび第3図に基づくステアリング歯車装置の軸間距離お
よび歯数比を決定するための線図、第12図は第4図お
よび第5図の歯車装置の軸間距離および歯数比を選択す
るための線図である。 1・・・ステアリングナット(ステアリング軸)、2・
・・セグメント歯車(ビットマンアーム軸),co・・
・ピッチ点、M1*M10・・・ステアリングナットの
歯形中心、M2,M20・・・セグメント歯車の歯形中
心、M,M1,M2・・・セグメント歯車の回転中心、
e・・・偏心距離、ψ・・・偏向角度、R20・・・有
効牛径(歯車比iに比例)、Se・・・バツクラツシ。
ト歯車とから成り一定した歯車比をもった従来のステア
リング歯車装置の概略図、第1a図および第1b図はそ
れぞれ第1図のステアリング歯車装置におけるステアリ
ング偏向角度とピッチ円半径(歯車比に比例)およびバ
ツクラツシとの関係を示す線図、第2図は凸面歯のラッ
クおよび凸面歯のセグメント歯車とをもった本発明に基
づくステアリング歯車装置の中立位置における概略図、
第2a図および第2b図はそれぞれセグメント歯車が点
M1のまわりを回転する場合のピッチ円半径およびバツ
クラツシの経過を示す線図、第2c図および第2d図は
それぞれセグメント歯車が点MHIのまわりを回転する
場合のピッチ円半径およびバツクラツシの経過を示す線
図、第3図は第2図に基づく歯形をもったステアリング
歯車装置の偏向位置における長手断面図、第4図は内歯
を備えたラックをもった本発明に基づく別の実施例の概
略図、第4a図および第4b図はそれぞれ第4図のステ
アリング歯車装置のピッチ円半径およびバツクラツシを
示す線図、第4c図および第4d図はそれぞれ第4図に
おいてセグメント歯車の回転中心M1では実施できない
歯形の歯車比およびバツクラツシの線図、第5図は偏向
位置にある第4図の歯形の概略図、第6図は内歯セグメ
ント歯車をもった実施例の概略図、第6a図および第6
b図はそれぞれセグメント歯車を点MT1のまわりを回
転した場合の第6図の歯形の歯車比およびバックラツシ
の線図、第7図および第8図はそれぞれ第2図のステア
リング歯車装置における零点位置および偏向位置の歯の
形状の概略図、第9図は第8図の部分詳細図、第10図
はバツクラツシを決めるための図、第11図は第2図お
よび第3図に基づくステアリング歯車装置の軸間距離お
よび歯数比を決定するための線図、第12図は第4図お
よび第5図の歯車装置の軸間距離および歯数比を選択す
るための線図である。 1・・・ステアリングナット(ステアリング軸)、2・
・・セグメント歯車(ビットマンアーム軸),co・・
・ピッチ点、M1*M10・・・ステアリングナットの
歯形中心、M2,M20・・・セグメント歯車の歯形中
心、M,M1,M2・・・セグメント歯車の回転中心、
e・・・偏心距離、ψ・・・偏向角度、R20・・・有
効牛径(歯車比iに比例)、Se・・・バツクラツシ。
Claims (1)
- 1 ステアリング軸、采一ルねじナット、ビットマンア
ーム軸およびこのビットマンアーム軸に設けられその軸
心に対して偏心して歯付けされたセグメント歯車から構
成され、歯車部品が中立位置から両偏向位置へ運動する
際に歯車比が変化するようなたとえば自動車用のステア
リング歯車装置において、前記ボ一ルねじナットおよび
セグメント歯車はそれぞれ互いに噛合う円形の基準線の
一般的なインボリュート歯形を有し、セグメント歯車の
回転中心と歯形中心は、その両中心を結ぶ線が中立位置
においてピッチ点Coを通り、かつボールねじナットの
軸心に対して垂直な直線上に互いに所定の間隔(偏心距
離e)を隔てて位置し、前記ボールねしナットおよびセ
グメント歯車の歯形が中立位置で零で偏向が大きくなる
につれて増大するバックラツシを有していることを特徴
とする歯車比が変化するステアリング歯車装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2237421A DE2237421C2 (de) | 1972-07-29 | 1972-07-29 | Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit veränderlicher Übersetzung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS49132730A JPS49132730A (ja) | 1974-12-19 |
JPS587501B2 true JPS587501B2 (ja) | 1983-02-10 |
Family
ID=5852121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP48085751A Expired JPS587501B2 (ja) | 1972-07-29 | 1973-07-30 | 歯車比が変化するステアリング歯車装置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4011764A (ja) |
JP (1) | JPS587501B2 (ja) |
BR (1) | BR7305742D0 (ja) |
DE (1) | DE2237421C2 (ja) |
ES (1) | ES417344A1 (ja) |
FR (1) | FR2195304A5 (ja) |
GB (1) | GB1426465A (ja) |
SE (1) | SE400516B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6317602A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | 株式会社 宮丸アタツチメント研究所 | 耕耘ロ−タ |
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- 1973-07-26 FR FR7327363A patent/FR2195304A5/fr not_active Expired
- 1973-07-26 GB GB3558673A patent/GB1426465A/en not_active Expired
- 1973-07-27 BR BR5742/73A patent/BR7305742D0/pt unknown
- 1973-07-28 ES ES417344A patent/ES417344A1/es not_active Expired
- 1973-07-30 US US05/383,495 patent/US4011764A/en not_active Expired - Lifetime
- 1973-07-30 JP JP48085751A patent/JPS587501B2/ja not_active Expired
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JPS49132730A (ja) | 1974-12-19 |
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DE2237421C2 (de) | 1982-11-25 |
GB1426465A (en) | 1976-02-25 |
BR7305742D0 (pt) | 1974-06-27 |
ES417344A1 (es) | 1976-03-01 |
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