JPS594848Y2 - リサ−キュレイテイングボ−ル式ステアリングギア装置用ウオ−ムシヤフト - Google Patents
リサ−キュレイテイングボ−ル式ステアリングギア装置用ウオ−ムシヤフトInfo
- Publication number
- JPS594848Y2 JPS594848Y2 JP4376179U JP4376179U JPS594848Y2 JP S594848 Y2 JPS594848 Y2 JP S594848Y2 JP 4376179 U JP4376179 U JP 4376179U JP 4376179 U JP4376179 U JP 4376179U JP S594848 Y2 JPS594848 Y2 JP S594848Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- worm shaft
- ball
- worm
- shaft
- steering gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Transmission Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は自動車等の車輌のステアリングシステムに於け
るリサーキュレイテイングボール式ステアリングギア装
置に係り、特にそのステアリングギア装置に用いるウオ
ームシャフトに係る。
るリサーキュレイテイングボール式ステアリングギア装
置に係り、特にそのステアリングギア装置に用いるウオ
ームシャフトに係る。
車輌用ステアリングシステムに於けるステアリングギア
装置の一つとして、ねじ溝を有するウオームシャフトと
、前記ウオームシャフトの外周に嵌合し内周にねし溝を
有し且つ外周にラックを有するウオームナツトと、前記
ウオームシャフトと前記ウオームナツトのねし溝間に挿
入された多数のボールと、前記ウオームナツトのラック
に噛合しピットマンアームを駆動するセクタとを有し、
前記ウオームシャフトがステアリングシャフトによって
回転されたとき前記ボールがねし溝内を転動しつつ前記
ウオームナツトを前記ウオームシャフトの軸線方向に移
動させ、この移動によりセクタを回動させるよう構成さ
れたリサーキュレイテイングボール式ステアリングギア
装置が知られている。
装置の一つとして、ねじ溝を有するウオームシャフトと
、前記ウオームシャフトの外周に嵌合し内周にねし溝を
有し且つ外周にラックを有するウオームナツトと、前記
ウオームシャフトと前記ウオームナツトのねし溝間に挿
入された多数のボールと、前記ウオームナツトのラック
に噛合しピットマンアームを駆動するセクタとを有し、
前記ウオームシャフトがステアリングシャフトによって
回転されたとき前記ボールがねし溝内を転動しつつ前記
ウオームナツトを前記ウオームシャフトの軸線方向に移
動させ、この移動によりセクタを回動させるよう構成さ
れたリサーキュレイテイングボール式ステアリングギア
装置が知られている。
かかるリサーキュレイテイングボール式ステアリングギ
ア装置に於いては、ウオームシャフトとウオームナツト
とが転がり接触になり、一般の滑り接触のねじに比して
摩擦係数が極めて小さいため、回転トルクをほとんど増
大することなくボールの転動部(ねじ部)のバックラッ
シュを実質的に零にすることができ、この結果、ステア
リング系の遊びを減少してステアリング操作時のステア
リング系の剛性を向上でき、ステアリング操作のフィー
リングを改善することができる。
ア装置に於いては、ウオームシャフトとウオームナツト
とが転がり接触になり、一般の滑り接触のねじに比して
摩擦係数が極めて小さいため、回転トルクをほとんど増
大することなくボールの転動部(ねじ部)のバックラッ
シュを実質的に零にすることができ、この結果、ステア
リング系の遊びを減少してステアリング操作時のステア
リング系の剛性を向上でき、ステアリング操作のフィー
リングを改善することができる。
しかし、ボールの転動部のバックラッシュを零にすると
、高い工作精度を必要とするため、生産コストが高騰し
、またボールを転動部に挿入しにくくなって組付は作業
能率が著しく悪化し、大量生産を行ないにくくなる。
、高い工作精度を必要とするため、生産コストが高騰し
、またボールを転動部に挿入しにくくなって組付は作業
能率が著しく悪化し、大量生産を行ないにくくなる。
このため従来一般には生産コストの組付は性との兼合い
によりボールの転動部にバックラッシュを与えているの
が現状である。
によりボールの転動部にバックラッシュを与えているの
が現状である。
本考案は上述の如き点に鑑み、生産コストをさほど高く
することなく、また組付は作業性を悪化することなくボ
ールの転動部のバックラッシュを実質的に零にでき、ス
テアリング操作時のステアリング系の剛性を向上してス
テアリング操作のフィーリングを改善することができる
リサーキュレイテイングボール式ステアリングギア装置
に用いるウオームシャフトを提供することを目的として
いる。
することなく、また組付は作業性を悪化することなくボ
ールの転動部のバックラッシュを実質的に零にでき、ス
テアリング操作時のステアリング系の剛性を向上してス
テアリング操作のフィーリングを改善することができる
リサーキュレイテイングボール式ステアリングギア装置
に用いるウオームシャフトを提供することを目的として
いる。
かかる目的は、本考案によれば、外周にボールが係合す
るねし溝を有するねじ部を含んでおり、このねじ部は中
空軸になっており、その中空部に前記ねし部を拡径方向
に膨張させるべく流体が加圧封入されている如きリヤー
キュレイティングボール式ステアリングギア装置用ウオ
ームシャフトによって達成される。
るねし溝を有するねじ部を含んでおり、このねじ部は中
空軸になっており、その中空部に前記ねし部を拡径方向
に膨張させるべく流体が加圧封入されている如きリヤー
キュレイティングボール式ステアリングギア装置用ウオ
ームシャフトによって達成される。
本考案によるウオームシャフトを使用すれば、ウオーム
シャフトとウオームナツトとの間にボールを組付けた後
、ウオームシャフトの中空部に油、空気等の流体を加圧
封入し、その流体圧によってウオームシャフトのねじ部
を拡径方向に膨張させることにより現物合せ式に前記ボ
ールの転動部のバックラッシュを実質的に零にすること
ができる。
シャフトとウオームナツトとの間にボールを組付けた後
、ウオームシャフトの中空部に油、空気等の流体を加圧
封入し、その流体圧によってウオームシャフトのねじ部
を拡径方向に膨張させることにより現物合せ式に前記ボ
ールの転動部のバックラッシュを実質的に零にすること
ができる。
従って、ウオームシャフト及びウオームナツトの工作精
度を向上させることなくバックラッシュを実質的に零に
することができ、また転動部にバックラッシュがある状
態にてボールをその転動部に組付けることができ、組付
は作業性を悪化することがない。
度を向上させることなくバックラッシュを実質的に零に
することができ、また転動部にバックラッシュがある状
態にてボールをその転動部に組付けることができ、組付
は作業性を悪化することがない。
以下に添付の図を用いて本考案を実施例について詳細に
説明する。
説明する。
添付の第1図は本考案によるウオームシャフトを組込ま
れたりサーキュレイテイングボール式ステアリングギア
装置の一つの実施例を示す断面図である。
れたりサーキュレイテイングボール式ステアリングギア
装置の一つの実施例を示す断面図である。
図に於いて、1はギアボックスを示しており、このギア
ボックス内にはウオームシャフト2がボール軸受3,4
によってその軸線の周りに回転可能に支持されている。
ボックス内にはウオームシャフト2がボール軸受3,4
によってその軸線の周りに回転可能に支持されている。
前記ウオームシャフト2及び前記ボール軸受3,4は前
記ギアボックス1にねし結合されたカバー要素5によっ
てその軸線方向には移動できないようにされている。
記ギアボックス1にねし結合されたカバー要素5によっ
てその軸線方向には移動できないようにされている。
前記カバー要素5にはロックナツト6が組付けられてお
り、また前記カバー要素5と前記ウオームシャフト2と
の間にはシール要素7が取付けられている。
り、また前記カバー要素5と前記ウオームシャフト2と
の間にはシール要素7が取付けられている。
ウオームシャフト2はその一端部に図には示されていな
いステアリングシャフトとの接続を行なうためのスプラ
イン9を有しており、また前記ギアボックス1内に位置
する部分の外周に実質的に半円状断面のねじ溝10が形
成されている。
いステアリングシャフトとの接続を行なうためのスプラ
イン9を有しており、また前記ギアボックス1内に位置
する部分の外周に実質的に半円状断面のねじ溝10が形
成されている。
このねじ溝10が形成されている部分のウオームシャフ
ト2は中空軸になっており、その中空部11はプラグ1
2によって密閉されるようになっている。
ト2は中空軸になっており、その中空部11はプラグ1
2によって密閉されるようになっている。
またこの実施例の場合、中空部11には、その内周面に
ねじ溝13が形成され、中空軸の肉厚の均一化が図られ
ている。
ねじ溝13が形成され、中空軸の肉厚の均一化が図られ
ている。
第2図はウオームシャフト2のより具体的な一例を示し
ている。
ている。
この場合、プラグは中空部11やねじ溝13の加工を行
ないやすくするためにプラグ12 aと12bとを含む
二段プラグになっている。
ないやすくするためにプラグ12 aと12bとを含む
二段プラグになっている。
また前記ギアボックス1内には前記ウオームシャフト2
の外周に嵌合しその軸線方向に移動自在なウオームナツ
ト14が設けられている。
の外周に嵌合しその軸線方向に移動自在なウオームナツ
ト14が設けられている。
このウオームナツト14はその内周面に実質的に半円状
のねじ溝15を有しており、また外周の一部にラック歯
16を有している。
のねじ溝15を有しており、また外周の一部にラック歯
16を有している。
前記ウオームシャフト2のねじ溝10と前記ウオームナ
ツト14のねし溝15どによって郭定された実質的に円
形断面のねし溝内には多数のボール17が入れられてい
る。
ツト14のねし溝15どによって郭定された実質的に円
形断面のねし溝内には多数のボール17が入れられてい
る。
また前記ギアボックス1内には前記ラック歯16と噛み
合うピニオン歯18を備えたセクタ19が設けられてい
る。
合うピニオン歯18を備えたセクタ19が設けられてい
る。
このセクタ19は図には示されていないピットマンアー
ムに駆動連結されている。
ムに駆動連結されている。
前記ウオームシャフト2の中空部11内には水、空気等
の流体が加圧封入されている。
の流体が加圧封入されている。
これによりウオームシャフト2の中空軸部は弾性限度内
で拡径方向に膨張し、ボール17の転動部のバックラッ
シュを実質的に零にしている。
で拡径方向に膨張し、ボール17の転動部のバックラッ
シュを実質的に零にしている。
中空部11に対する流体の封入は、ウオームシャフト2
の外周にウオームナツト14が組付けられ、更にねじ溝
10,15内に所定個数のボール17が入れられた後行
なわればよい。
の外周にウオームナツト14が組付けられ、更にねじ溝
10,15内に所定個数のボール17が入れられた後行
なわればよい。
中空部11内に封入した液体の加圧はプラグ12を中空
部11内に向けて押込むことにより行なえばよい。
部11内に向けて押込むことにより行なえばよい。
プラグ12はかしめ、或は溶接によってウオームシャフ
ト2に固定されてよく、この場合、ウオームシャフト2
とプラグ12との間には中空部11内に加圧封入した流
体が漏洩しないよう気密性が必要である。
ト2に固定されてよく、この場合、ウオームシャフト2
とプラグ12との間には中空部11内に加圧封入した流
体が漏洩しないよう気密性が必要である。
ボールの転動部のバックラッシュが零になることにより
、操舵時に於けるステアリング系の剛性が向上し、また
ウオームシャフトが弾性限度内で膨張することによりね
じ部に予荷重を与えることができ、ボール転動部やボー
ルが摩耗してもバックラッシュが増大することがない。
、操舵時に於けるステアリング系の剛性が向上し、また
ウオームシャフトが弾性限度内で膨張することによりね
じ部に予荷重を与えることができ、ボール転動部やボー
ルが摩耗してもバックラッシュが増大することがない。
また、ボール組付は時にはボール転動部にバックラッシ
ュがあってよいので、それの組入れを容易に行なうこと
ができる。
ュがあってよいので、それの組入れを容易に行なうこと
ができる。
次に、ステアリングウオームシャフトをその拡径方向に
必要量膨張させることが可能であることを立証するため
にステアリングウオームホイルの膨張に関する理論計算
を行なった。
必要量膨張させることが可能であることを立証するため
にステアリングウオームホイルの膨張に関する理論計算
を行なった。
計算を簡略化するために、ここではステアリングウオー
ムシャフトを、第3図に示されている如く、ねじ部がな
い中空軸として理論計算を行なった。
ムシャフトを、第3図に示されている如く、ねじ部がな
い中空軸として理論計算を行なった。
第3図に示された中空軸の各部の寸法は次の通りで゛あ
る。
る。
外径22 mm、内径18 mm、l=106mm、
a=30mm、 b=76mm0 内圧を受ける厚肉円筒の式は下記の如く与えられる。
a=30mm、 b=76mm0 内圧を受ける厚肉円筒の式は下記の如く与えられる。
U:半径座標に於ける半径増大量(mm)、R1:内半
径(mm)、Ro:外半径(mm)、r:半径座標、E
:縦弾性係数(2,15X 104kg/mm2)、シ
:ポアソン比(0,3)、Pl:内圧(kg/mm2)
ボール転動部の隙間を零にするには数μの膨張であれば
よく、ここでは直径にして20 X 10−3mmの膨
張が必要であると考える。
径(mm)、Ro:外半径(mm)、r:半径座標、E
:縦弾性係数(2,15X 104kg/mm2)、シ
:ポアソン比(0,3)、Pl:内圧(kg/mm2)
ボール転動部の隙間を零にするには数μの膨張であれば
よく、ここでは直径にして20 X 10−3mmの膨
張が必要であると考える。
第3図に示されている中空軸を20X10−3mm、そ
の拡径方向に膨張させるのに必要な内圧を求めるべく前
記各諸元を上式に代入すると、 Xl+ i / −ノ ノ となり、これから内圧P1を求めると、 P+ = 3.697 kg/mm” = 369.7
kg/Cm2となる。
の拡径方向に膨張させるのに必要な内圧を求めるべく前
記各諸元を上式に代入すると、 Xl+ i / −ノ ノ となり、これから内圧P1を求めると、 P+ = 3.697 kg/mm” = 369.7
kg/Cm2となる。
ここで0.5 cm’の平面を有するプラグにて封入さ
れた液体を圧縮する場合、約185 kgの軸圧で約3
70kg/cm2の内圧を発生させることができる。
れた液体を圧縮する場合、約185 kgの軸圧で約3
70kg/cm2の内圧を発生させることができる。
従って20XIPmmの軸径の膨張は実現可能である。
次にすえきり時に発生する1000 kgの荷重(実験
による実測値)に対する危険断面の垂直応力を求め、張
りの強度を評価する。
による実測値)に対する危険断面の垂直応力を求め、張
りの強度を評価する。
危険断面の垂直応力は下式によって与えられる。
σmax(x) :Mmax(x) / Z(x)σr
nax (x ) :危険断面の垂直応力(kg/mm
” )M max(x) :最大曲げモーメント (k
g/mm)Z (X) :断面係数 M工ゆ(、)−W−h/1 Z−π〔(2Ro)4− (2R1)4〕/64Roで
あるから、 二二で、焼きならし鋼の平均的なS −N線図により破
壊までの繰返し数N−107回の時の限界曲げ応力は機
械構造用炭素鋼(JIS規格555C)で30 kg/
mm2であるので、充分な強度を有すると判断する。
nax (x ) :危険断面の垂直応力(kg/mm
” )M max(x) :最大曲げモーメント (k
g/mm)Z (X) :断面係数 M工ゆ(、)−W−h/1 Z−π〔(2Ro)4− (2R1)4〕/64Roで
あるから、 二二で、焼きならし鋼の平均的なS −N線図により破
壊までの繰返し数N−107回の時の限界曲げ応力は機
械構造用炭素鋼(JIS規格555C)で30 kg/
mm2であるので、充分な強度を有すると判断する。
以上の計算により本考案は成立可能と判断する。
第1図は本考案によるウオームシャフトを組込まれたり
サーキュレイテイングボール式ステアリングギア装置の
一つの実施例を示す断面図、第2図は本考案によるウオ
ームシャフトのより具体的な一例を示す断面図、第3図
は理論計算を行なう中空軸を示す断面図である。 1・・・ギアボックス、2・・・ウオームシャフト、3
゜4・・・ボール軸受、5・・・カバー要素、6・・・
ロックナツト、7・・・シール要素、9・・・スプライ
ン部、10・・・ねじ溝、11・・・中空部、12・・
・プラグ、13・・・ねじ溝、14・・・ウオームナツ
ト、15・・・ねじ溝、16・・・ラック歯、17・・
・ボール、18・・・ピニオン歯、19・・・セクタ。
サーキュレイテイングボール式ステアリングギア装置の
一つの実施例を示す断面図、第2図は本考案によるウオ
ームシャフトのより具体的な一例を示す断面図、第3図
は理論計算を行なう中空軸を示す断面図である。 1・・・ギアボックス、2・・・ウオームシャフト、3
゜4・・・ボール軸受、5・・・カバー要素、6・・・
ロックナツト、7・・・シール要素、9・・・スプライ
ン部、10・・・ねじ溝、11・・・中空部、12・・
・プラグ、13・・・ねじ溝、14・・・ウオームナツ
ト、15・・・ねじ溝、16・・・ラック歯、17・・
・ボール、18・・・ピニオン歯、19・・・セクタ。
Claims (1)
- 外周にボールが係合するねし溝を有するねじ部を含んで
おり、このねじ部は中空軸になっており、その中空部に
前記ねし部を拡径方向に膨張させるべく流体が加圧封入
されていることを特徴とするリヤーキュレイティングボ
ール式ステアリングギア装置用ウオームシャフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4376179U JPS594848Y2 (ja) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | リサ−キュレイテイングボ−ル式ステアリングギア装置用ウオ−ムシヤフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4376179U JPS594848Y2 (ja) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | リサ−キュレイテイングボ−ル式ステアリングギア装置用ウオ−ムシヤフト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55144169U JPS55144169U (ja) | 1980-10-16 |
JPS594848Y2 true JPS594848Y2 (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=28918793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4376179U Expired JPS594848Y2 (ja) | 1979-04-02 | 1979-04-02 | リサ−キュレイテイングボ−ル式ステアリングギア装置用ウオ−ムシヤフト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS594848Y2 (ja) |
-
1979
- 1979-04-02 JP JP4376179U patent/JPS594848Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55144169U (ja) | 1980-10-16 |
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