JP2019098940A

JP2019098940A - ウォーム減速機の製造方法、およびウォーム減速機

Info

Publication number: JP2019098940A
Application number: JP2017232219A
Authority: JP
Inventors: 尚史川村; Hisashi Kawamura
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-06-24

Abstract

【課題】ハウジングの孔部に封止部材を圧入するための係合部を備えたウォーム減速機の提供。【解決手段】ハウジング１５３に設けられる孔部１５４と、孔部１５４に圧入された封止部材１５５と、孔部１５４の開口部に設けられ、封止部材１５５の圧入方向と交差する方向に突出する突部１５８を有する係合部１５７とを備えるウォーム減速機１５０。【選択図】図２

Description

本発明は、ハウジングに設けられた孔が封止されたウォーム減速機の製造方法、およびウォーム減速機に関する。

ウォーム減速機が備えるハウジングには、組立に必要な孔、加工上発生する孔などが存在する場合がある。このような孔が開放状態でハウジングに残存している場合、ウォーム減速機が設置される環境から砂や塵埃などが孔を通じてハウジング内方に侵入するため、孔を封止する必要がある。

例えばハウジングに設けられた孔を封止する手段としては、鋼球を孔に圧入することで孔を封止する技術がある（特許文献１参照）。

特開平１１−２８０９８２号公報

しかしながら、ハウジングに設けられた孔に鋼球をプレス機により圧入する場合、ハウジングには圧入方向に垂直な平面である受け面が必要となる。これではハウジング設計上の制約が大きくなりすぎる。また、受け面のない異形状のハウジングの場合は、圧入のための特殊な治具が必要になる。これでは、ハウジングの外形の種類毎に専用の治具が必要になり、作業工程が増えるなど生産効率が低下する。さらに、ハウジング全体に圧入力が加えられるため、ハウジングが変形する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、受け面のない異形状のハウジングや、圧入力に抗することができない脆弱な部分を有するハウジングであっても容易に孔を封止することができるウォーム減速機の製造方法、およびウォーム減速機を提供する。

本発明の１つであるウォーム減速機の製造方法は、ウォームシャフトと、ウォームホイールと、前記ウォームシャフト、および前記ウォームホイールを収容するハウジングとを備えるウォーム減速機の製造方法であって、前記ハウジングに設けられた孔部に封止部材を圧入する方向である圧入方向と交差する方向に突出する突部を有し、前記孔部の開口部に備えられる係合部に対し、前記封止部材の圧入方向において前記突部に係合する爪部を有する圧入具を前記突部に前記爪部を前記孔部の開口部側から係合させて取り付け、前記爪部を介して前記係合部に前記開口部から外方に向かって遠ざかる方向に力を加え、前記突部からの反力を圧入力として前記孔部に封止部材を圧入する。

また、本発明の１つであるウォーム減速機は、ウォームシャフトと、ウォームホイールと、前記ウォームシャフト、および前記ウォームホイールを収容するハウジングとを備えるウォーム減速機であって、前記ハウジングに設けられる孔部と、前記孔部に圧入された封止部材と、前記孔部の開口部に設けられ、前記封止部材の圧入方向と交差する方向に突出する突部を有する係合部とを備える。

本発明に係るウォーム減速機の製造方法、およびウォーム減速機によれば、受け面がない異形状のハウジングや脆弱な部分を有するハウジングを備えるウォーム減速機であってもハウジングに設けられた孔を封止することができ、ハウジングの孔が封止されたウォーム減速機を提供することができる。

ステアリングシステムの全体的な構成を概略的に示す図である。ウォーム減速機の内部構造を示す断面図である。ハウジングに設けられる孔部、および係合部の近傍を示す断面図である。封止部材を孔部に圧入する前の状態を示す図である。係合部と圧入具とを係合させた状態を示す図である。封止部材を孔部に圧入した状態を示す図である。封止部材の圧入姿勢の一例を示す図である。係合部、および圧入具の別例を示す図である。係合部、および圧入具の別例を示す図である。係合部、および圧入具の別例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

まず、本発明の実施の形態に係る構造部材が取り付けられたステアリングシステム１００の全体的な構成を説明する。図１は、ステアリングシステムの全体的な構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、ステアリングシステム１００は、操舵のためにステアリングホイール１１０を回転させる運転者の力を補助する電動パワーステアリング装置であって、ステアリングホイール１１０の回転に伴って回転するステアリングシャフト１３０と、ステアリングシャフト１３０の回転をラックシャフト１４１の往復動に変換するラックアンドピニオン装置１４０と、ステアリングホイール１１０による操舵トルクを検出するためのセンサ装置１２０と、センサ装置１２０からの信号に基づきステアリングシャフト１３０に操舵をアシストする力を付与するためのウォーム減速機１５０を備えている。

ウォーム減速機１５０は、モータ１５２と接続され、モータ１５２を駆動源として操舵を補助するためのアシスト力をステアリングシャフト１３０に付与する装置である。なお、モータ１５２は、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）（図示せず）により制御され、ステアリングシャフト１３０に付与するアシスト力が適切に調整される。

本実施の形態の場合、ステアリングシャフト１３０は、ステアリングホイール１１０側からコラムシャフト２３１、インターミディエイトシャフト１３２、およびピニオンシャフト１３３の３本のシャフトで構成されており、ウォーム減速機１５０は、ピニオンシャフト１３３に連結されている。ウォーム減速機１５０は、エンジンルーム内のタイヤ１６０に近い位置に配置されているため、走行中などにおいて泥水や塵埃などが当たる可能性がある。従って、特にピニオンシャフト１３３にアシスト力を付与するウォーム減速機１５０が備えるハウジングには、高い密閉性が要求される。

図２は、ウォーム減速機の内部構造を断面で示す図である。

同図に示すように、ウォーム減速機１５０は、減速機構１５１としてウォームシャフト１６４と、ウォームホイール１６３と、第一軸受１６１と、第二軸受１６２とを備え、減速機構１５１を収容するハウジング１５３とを備えている。

ハウジング１５３は、ハウジングを貫通する孔部１５４が設けられた箱状の構造部材である。孔部１５４には、封止部材１５５と、封止部材１５５に一端部が支持された付勢部材１５６が配置されている。孔部１５４の開口部には係合部１５７が設けられている。孔部１５４の内部には、規制部１６５が設けられている。

さらにハウジング１５３は、モータ１５２のハウジングが固定的に接続されるとともにウォームシャフト１６４が収容されるウォームシャフト収容部、及びウォームシャフト収容部に連続して形成されウォームホイール１６３が収容されるウォームホイール収容部を有している。また、ウォームシャフト１６４のモータ１５２と反対側には、ハウジング１５３を閉塞するエンドカバー１５９が取り付けられている。

ハウジング１５３を構成する材料は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ハウジング１５３はアルミニウム合金で形成されている。これにより、ウォーム減速機１５０の軽量化を図ることができる。

図３は、孔部、および係合部の近傍を示す断面図である。

孔部１５４は、ハウジング１５３の外方から内方まで貫通する貫通孔である。孔部１５４の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、円筒形状となっている。孔部１５４は、ハウジング１５３内に減速機構１５１を収容後、減速機構１５１を構成する軸受の１つである第一軸受１６１を付勢する付勢部材１５６を挿入するための孔である。

規制部１６５は、孔部１５４の開口部よりも奥側の位置において内方に向かって突出し、圧入される封止部材１５５の進行を規制して孔部１５４における封止部材１５５の位置を決定する部分である。規制部１６５の形状は、封止部材１５５を圧入する際に封止部材１５５の進行に対し抵抗となる突起であれば特に限定されるものではない。また、規制部１６５は、封止部材１５５の進行を完全に規制するものばかりでなく、封止部材１５５と規制部１６５との当接をクリック感などで報知するものでも構わない。本実施の形態の場合、孔部１５４は、封止部材１５５が圧入される部分と当該部分よりも径が小さい部分を備えており、２つの部分の段差が封止部材１５５の進行を完全に規制する規制部１６５となっている。

封止部材１５５は、孔部１５４に圧入されることにより孔部１５４を封止するための部材である。封止部材１５５の形状は、特に限定されるものではなく、孔部１５４の形状に依存する。本実施の形態の場合、円筒形の孔部１５４の形状に対応して封止部材１５５の外観形状は、球形状が採用されている。球形状の封止部材１５５により、円筒形状の孔部１５４と環状かつ線状に当接し、孔部１５４を強固に封止することができる。封止部材１５５を構成する材料は、特に限定されるものではなく、樹脂、金属などを例示することができる。本実施の形態の場合、耐熱性やハウジング１５３を構成する材料が比較的柔らかいアルミニウム合金であることに鑑み、封止部材１５５の材料は、ハウジング１５３を構成する材料よりも硬い鋼材が採用されている。また物性の観点から、封止部材１５５を構成する材料としては、磁性材料であってもよい。これにより、封止部材１５５を圧入するに際し、圧入具（後述）、および封止部材１５５の少なくとも一方に磁性を帯びさせることにより圧入具に封止部材１５５を吸着させることができ、いかなる姿勢で圧入作業を行っても封止部材１５５を容易に保持させることができる。

係合部１５７は、封止部材１５５を圧入する際にハウジング１５３に対して封止部材１５５を圧入するための圧入具（後述）と係合し、封止部材１５５をハウジング１５３に設けられた孔部１５４に圧入するための力である圧入力を間接的に発生させる部分である。係合部１５７は、孔部１５４の開口部の周縁に開口部から外方に向かって突出するように設けられ、封止部材１５５の圧入方向（図中Ｚ軸方向）と交差する方向に突出する突部１５８を備えている。本実施の形態の場合、係合部１５７は、ハウジング１５３と一体に設けられている。突部１５８は、孔部１５４の開口部を囲むように配置された円筒状の係合部１５７の内側に設けられているネジ山であり、係合部１５７が、孔部１５４と同軸上に配置される雌ネジ状となっている。

付勢部材１５６は、ハウジング１５３の孔部１５４に圧入された封止部材１５５に一端部が支持され、ハウジング１５３の内方に配置される第一軸受１６１を付勢力により与圧する部材である。付勢部材１５６の種類や材質は特に限定されるものではなく、例えばバネ、ゴム、スポンジなどを例示することができる。本実施の形態の場合、付勢部材１５６は金属製のコイルバネであり、封止部材１５５と第一軸受１６１との間で圧縮状態となっており、封止部材１５５の復元力により第一軸受１６１を与圧している。

減速機構１５１は、ＥＣＵにより制御されたモータ１５２の回転を減速し、操舵の補助力としてステアリングシャフト１３０にアシスト力を伝達する機構である。減速機構１５１は、図２に示すように、ステアリングシャフト１３０に連結されたウォームホイール１６３と、モータ１５２に連結されたウォームシャフト１６４とを備えている。ウォームシャフト１６４は、第一軸受１６１と第二軸受１６２とで両端が保持されている。

本実施の形態の場合、封止部材１５５に支持された付勢部材１５６は、第一軸受１６１を介してウォームシャフト１６４をウォームホイールに向かって付勢している。ウォームシャフト１６４は、与圧された第一軸受１６１の移動により第二軸受１６２を基準に傾動し、ウォームホイール１６３とのバックラッシを抑制することができる軸間距離を維持した状態でかみ合っている。つまり本実施の形態の減速機構１５１は、所謂アンチ・バックラッシ・システムを構成している。

具体的には、ウォームシャフト１６４とモータ１５２の出力軸とは、弾性材料からなるラバースプリングを介して接続されており、ウォームシャフト１６４は、モータ１５２の出力軸に対する傾動（チルト）が許容されている。また、ウォームシャフト１６４のモータ１５２側を支持する第二軸受１６２は、転がり軸受であって外輪がハウジング１５３に対して固定され、ウォームシャフト１６４が接続される内輪は、外輪に対し傾動が許容されている。一方、ウォームシャフト１６４の反対側を支持する第一軸受１６１は、ハウジング１５３内においてウォームホイール１６３に対して接離する方向（図中Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。転がり軸受である第一軸受１６１の外輪は付勢部材１５６の弾性力により、ウォームホイール１６３に近接する方向に付勢されている。

以上により、ウォームシャフト１６４が第二軸受１６２を中心として傾動し、ウォームシャフト１６４とウォームホイール１６３との軸間距離が最適に維持されるようになっている。

上記構成によれば、車両の走行に伴う振動等に起因する異音の発生を十分に抑制することができる。また、減速機構１５１の長期間の使用によりウォームホイール１６３の歯部などが摩滅した場合でも、ウォームシャフト１６４とウォームホイール１６３との軸間距離を最適に維持し続けることができ、長期間にわたってバックラッシを抑制し、異音の発生を抑制することが可能となる。

次に、ウォーム減速機の製造方法を説明する。

第一軸受１６１を含む減速機構１５１をハウジング１５３に収容後、図４に示すように、ハウジング１５３に設けられた孔部１５４に付勢部材１５６を挿入する。

次に、圧入手段１７０の先端に取り付けられた圧入具１７１に封止部材１５５を保持させる。本実施の形態の場合、圧入手段１７０は、ハンディー型のトルクドライバである。また、圧入具１７１は、磁性を帯びており、鋼球である封止部材１５５をいかなる姿勢においても磁力により吸着保持することができるものとなっている。ハウジング１５３の孔部１５４の開口部に一体に設けられた係合部１５７は、雌ネジ状の突部１５８を備えているため、本実施の形態の圧入具１７１は、雌ネジ状の突部１５８と螺合する雄ネジ状の爪部１７２を外周面に備えている。圧入具１７１の先端部には、ハウジング１５３の孔部１５４に挿入できる突出部が設けられており、その先端部には封止部材１５５の形状に対応した陥凹部が設けられている。

次に、図５に示すように、ハウジング１５３の孔部１５４の開口端部に封止部材１５５を当接させ、係合部１５７の突部１５８に圧入具１７１の爪部１７２を係合させる。本実施の形態の場合、係合部１５７と圧入具１７１とは雌ネジと雄ネジの関係になっているため、突部１５８と爪部１７２とを螺合させ圧入手段１７０を用いて圧入具１７１を回転させることで、係合部１５７に対して圧入具１７１をねじ込ませ、爪部１７２を介して係合部１５７に孔部１５４の開口部から外方に向かって遠ざかる方向に力を加え、突部１５８からの反力を圧入力として封止部材１５５を孔部１５４に圧入することができる。

図６に示すように、封止部材１５５が孔部１５４の規制部１６５の位置まで圧入された後、圧入手段１７０を用いて圧入具１７１を逆回転させることで係合部１５７から圧入具１７１を取り外す。

以上により、孔部１５４が封止部材１５５により封止されたハウジング１５３を備えたウォーム減速機１５０を製造することができる。

上述のように、本実施の形態にかかるウォーム減速機、およびウォーム減速機の製造方法によれば、ハウジング１５３の形状が異形状であり、封止部材１５５を孔部１５４に圧入する圧入方向に直交する受け面がない場合でも、封止部材１５５を孔部１５４に圧入し孔部１５４を封止することができる。また、ハウジング１５３の一部などに脆弱な部分存在していても、当該部分に圧入力の影響を与えることなく、孔部１５４を封止部材１５５で封止することができる。また、簡単な構造、および簡単な作業により孔部１５４に対し所定の位置に封止部材１５５を圧入することができ、封止部材１５５に支持される付勢部材１５６の付勢力を適正に設定することができる。

また、封止部材１５５、および圧入具１７１を構成する材料が磁性体であり、少なくとも一方が磁性を帯びている場合では、図７に示すように、鉛直方向（図中Ｚ軸方向）に対して圧入方向が斜めになっている場合でも、圧入具１７１が封止部材１５５を保持することができるため、ウォーム減速機１５０の姿勢に関わりなく封止部材１５５をハウジング１５３の孔部１５４に圧入することが可能となる。これにより、例えばウォーム減速機１５０がステアリングシステム１００に取り付けられた後でも封止部材１５５を孔部１５４に圧入することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、図８に示すように、係合部１５７の突部１５８は、円筒状の係合部１５７の外周面に外方突出状に設けられた雄ネジのネジ山であり、圧入具１７１は、突部１５８に螺合する雌ネジ状の爪部１７２を備えるものでもよい。

また、係合部１５７の突部１５８は、ネジ山状（螺旋状）ばかりでなく、環状（フランジ状）や突出状であってもかまわない。この場合、圧入具１７１は、図９に示すように、突部１５８に固定的に係合する爪部１７２を備えた固定部１７３を備え、固定部１７３は、係合部１５７に固定された状態において、構造部材に設けられた孔部１５４と同軸上に貫通状の雌ネジ状のねじ部１７５が設けられている。また圧入具１７１は、固定部１７３に設けられたねじ部１７５に対して螺合する螺合体１７４を備えている。そして、固定部１７３の爪部１７２と突部１５８とを固定的に係合させて係合部１５７に固定部１７３を係合させた後、固定部１７３のねじ部１７５に対して螺合体１７４を人力、または動力を用いて回転させ、螺合体１７４の軸力を圧入力として封止部材１５５を孔部１５４に圧入してもかまわない。

この場合、係合部１５７に圧入深さ分の突部１５８をネジ山状に設ける必要がなく、ハウジング１５３の表面からの係合部１５７の突出長さを短くすることが可能となる。

また、雌ネジと雄ネジとを螺合させて締め付けることにより封止部材１５５を孔部１５４に圧入するばかりでなく、図１０に示すように、テコを用いた圧入手段１７０により封止部材１５５を孔部１５４に圧入してもかまわない。具体的には、圧入具１７１は、突部１５８に固定的に係合する爪部１７２を有する固定部１７３と、固定部１７３に支点１７６として軸支され、支点から所定の長さ離れた位置に力点１７７となる部分を有する棹部１７８と、支点１７６に対し力点１７７よりも近い位置に取り付けられ封止部材１５５を押圧する押圧体１７９とを備えている。

また、圧入手段１７０は、油圧、空圧などを用いて封止部材１５５を孔部１５４に圧入するものでもかまわない。

また、封止部材１５５を鋼球として説明したが、封止部材１５５は樹脂製など金属以外でもよい。また、封止部材１５５の形状は球状ばかりでなく、砲弾型など孔部１５４の形状に対応した任意の形状を採用することができる。

本発明に係るウォーム減速機、ウォーム減速機の製造方法は、ハウジングに孔部を備えるウォーム減速機に対して利用可能である。

１００ステアリングシステム、１１０ステアリングホイール、１２０センサ装置、１３０ステアリングシャフト、１３２インターミディエイトシャフト、１３３ピニオンシャフト、１４０ラックアンドピニオン装置、１４１ラックシャフト、１５０ウォーム減速機、１５１減速機構、１５２モータ、１５３ハウジング、１５４孔部、１５５封止部材、１５６付勢部材、１５７係合部、１５８突部、１５９エンドカバー、１６０タイヤ、１６１第一軸受、１６２第二軸受、１６３ウォームホイール、１６４ウォームシャフト、１６５規制部、１７０圧入手段、１７１圧入具、１７２爪部、１７３固定部、２３１コラムシャフト

Claims

ウォームシャフトと、ウォームホイールと、前記ウォームシャフト、および前記ウォームホイールを収容するハウジングとを備えるウォーム減速機の製造方法であって、
前記ハウジングに設けられた孔部に封止部材を圧入する方向である圧入方向と交差する方向に突出する突部を有し、前記孔部の開口部に備えられる係合部に対し、
前記封止部材の圧入方向において前記突部に係合する爪部を有する圧入具を前記突部に前記爪部を前記孔部の開口部側から係合させて取り付け、
前記爪部を介して前記係合部に前記開口部から外方に向かって遠ざかる方向に力を加え、
前記突部からの反力を圧入力として前記孔部に封止部材を圧入する
ウォーム減速機の製造方法。
前記突部は、前記孔部の開口部を囲む様に配置されるネジ山であり、
前記爪部は、前記突部と螺合するネジ山であり、
前記突部に螺合させた前記爪部を回転させることで圧入力を発生させる
請求項１に記載のウォーム減速機の製造方法。
前記圧入具は、前記突部に固定的に係合する前記爪部を有する固定部と、前記固定部に設けられるねじ部に対して螺合する螺合体とを備え、
前記固定部を前記係合部に固定し、
前記固定部に対して前記螺合体を回転させることで圧入力を発生させる
請求項１に記載のウォーム減速機の製造方法。
前記圧入具は、前記突部に固定的に係合する前記爪部を有する固定部と、前記固定部に支点として軸支され、前記支点から所定の長さ離れた位置に力点となる部分を有する棹部と、前記支点に対し前記力点よりも近い位置に取り付けられ前記封止部材を押圧する押圧体とを備え、
前記固定部を前記係合部に固定し、
前記固定部に対して前記力点に力を加えることでテコの原理により前記押圧体に圧入力を発生させる
請求項１に記載のウォーム減速機の製造方法。
ウォームシャフトと、ウォームホイールと、前記ウォームシャフト、および前記ウォームホイールを収容するハウジングとを備えるウォーム減速機であって、
前記ハウジングに設けられる孔部と、
前記孔部に圧入された封止部材と、
前記孔部の開口部に設けられ、前記封止部材の圧入方向と交差する方向に突出する突部を有する係合部と
を備えるウォーム減速機。
前記ハウジングの内方において前記ウォームシャフトを保持する軸受と、
前記封止部材に支持され、前記軸受を介して前記ウォームシャフトをウォームホイールに向かって付勢する付勢部材とをさらに備える
請求項５に記載のウォーム減速機。
前記係合部の前記突部は、前記孔部の開口部を囲む様に配置されるネジ山である
請求項５または６に記載のウォーム減速機。
前記孔部の開口部よりも奥側の位置において内方に向かって突出し、圧入される前記封止部材の進行を規制する規制部をさらに備える
請求項５から７のいずれか一項に記載のウォーム減速機。
前記封止部材は、外観が球状である
請求項５から８のいずれか一項に記載のウォーム減速機。
前記封止部材を構成する材料は、磁性材料である
請求項５から９のいずれか一項に記載のウォーム減速機。