JP2021004667A

JP2021004667A - ウォームシャフト、ウォーム減速機及びウォームシャフトの製造方法

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Publication number: JP2021004667A
Application number: JP2019119919A
Authority: JP
Inventors: 大輝増田; Daiki Masuda; 義昌稲場; Yoshimasa Inaba
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-06-27
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Abstract

【課題】ウォームシャフトの製造コストの低減を図る。【解決手段】ウォームシャフト２は、一対の軸受４，１１によって先端側及び基端側が回転自在に支持され、ウォームホイール１に噛み合う歯部１２９を有するウォームシャフトであって、先端側に形成され、軸受１１に挿入される挿入部１１１と、挿入部１１１の端部から径方向外側に立ち上がるように形成される壁面１２１と、壁面１２１から基端側に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されるテーパ部１１２と、テーパ部１１２から基端側に向かって延在する本体部１１３と、を備え、歯部１２９は、その歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向外側に位置するように、本体部１１３及びテーパ部１１２に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ウォームシャフト、ウォーム減速機及びウォームシャフトの製造方法に関する。

電動モータに連結されるウォームシャフトと、ウォームシャフトに噛み合うウォームホイールと、ウォームシャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、を備えるウォーム減速機が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のウォームシャフト１８には、その先端側に軸受３４の内輪４０の一方の端面に当接する位置決め段部４２が形成されている（特許文献１の図２参照）。

特開２０１７−２１１０００号公報

特許文献１に記載のウォームシャフト１８の位置決め段部４２は、ウォームシャフト１８が軸受３４の外輪４３と接触しないように、歯部１８ｃの外径よりも小径に形成されている。位置決め段部４２と歯部１８ｃとの間には、円柱部と、円柱部と歯部１８ｃとを接続するテーパ部と、が形成されている。

このようなウォーム減速機では、ウォームシャフトは、ハウジングの開口部からその軸方向に沿って挿入され、ウォームホイールに噛み合いながら組み付けられる。このため、ウォームシャフトの歯部の長さは、ウォームシャフトの組み付けが可能な長さに設定される。したがって、ウォーム減速機によっては、ウォームシャフトの先端部に設けられるテーパ部まで歯部が形成される場合がある。

しかしながら、テーパ部まで歯部を形成する場合、テーパ部においてバリが発生するおそれがある。バリが発生すると、バリを取り除くための処理を行う必要があり、製造に手間がかかり、製造コストが増加してしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ウォームシャフトの製造コストの低減を図ることを目的とする。

本発明は、一対の軸受によって先端側及び基端側が回転自在に支持され、ウォームホイールに噛み合う歯部を有するウォームシャフトであって、先端側に形成され、軸受に挿入される挿入部と、挿入部の端部から径方向外側に立ち上がるように形成される壁面と、壁面から基端側に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されるテーパ部と、テーパ部から基端側に向かって延在する本体部と、を備え、歯部は、歯部の歯底がウォームシャフトの回転中心軸と平行かつ壁面とテーパ部との境界を通る直線よりも径方向外側に位置するように、本体部及びテーパ部に形成されていることを特徴とする。

この発明では、壁面から基端側に向かうにしたがって径が大きくなるようにテーパ部が形成されているため、ウォームシャフトの回転中心軸に対するテーパ部の外周面の傾斜角度を小さく抑えることができる。これにより、テーパ部に歯部を形成する際に、テーパ部でのバリの発生を抑制することができる。

本発明は、ウォームシャフトの回転中心軸に対するテーパ部の外周面の傾斜角度が、４５度以下であることを特徴とする。

この発明では、テーパ部に歯部を形成する際に、テーパ部でのバリの発生を効果的に抑制できる。

本発明は、ウォームシャフトの回転中心軸に対するテーパ部の外周面の傾斜角度が、３０度以上であることを特徴とする。

この発明では、ウォームシャフトの軸長を短くすることができる。

本発明は、ウォームシャフトの歯部に噛み合う前記ウォームホイールと、を備えることを特徴とするウォーム減速機である。

この発明では、製造コストの低減を図ることのできるウォーム減速機を提供することができる。

本発明は、上記ウォームシャフトの製造方法であって、テーパ部を有する棒状の素材に対して、テーパ部及びテーパ部から延在する本体部に歯切り加工を施すことにより、歯部を形成する歯部形成工程と、本体部に形成された歯部を仕上げる仕上げ工程と、を備えることを特徴とする。

本発明は、歯部形成工程に先立って、棒状の素材にテーパ部を形成するテーパ部形成工程をさらに備えることを特徴とする。

これらの発明では、テーパ部に歯部を形成する際に、テーパ部でのバリの発生を抑制可能なウォームシャフトの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、ウォームシャフトの製造コストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係るウォーム減速機を備えたパワーステアリング装置の構成図である。本発明の実施形態に係るウォーム減速機を備えたパワーステアリング装置の断面図である。ウォームシャフトの製造手順について示すフローチャートである。ウォームシャフトの素材の側面図である。テーパ部を有する素材の側面図であり、素材の歯切り加工に用いられる工具を二点鎖線で示す。ウォームシャフトの側面図である。本実施形態に係るウォームシャフトの先端部を拡大して示す拡大図であり、本実施形態の比較例に係るウォームシャフトを二点鎖線で示す。

図面を参照して、本発明の実施形態に係るウォーム減速機を備えたパワーステアリング装置について説明する。パワーステアリング装置は、車両に搭載されドライバーが操舵ハンドルに加える操舵力を補助する装置である。

図１及び図２に示すように、パワーステアリング装置１０は、ウォーム減速機１００と、駆動源としての電動モータ７と、を備える。ウォーム減速機１００は、電動モータ７の出力シャフト７ａに連結され電動モータ７の駆動に伴って回転するウォームシャフト２と、ウォームシャフト２の歯部１２９に噛み合うウォームホイール１と、ウォームシャフト２及びウォームホイール１を収容するギヤケース３と、を備える。ウォームシャフト２と電動モータ７の出力シャフト７ａとは、軸ずれを許容する軸連結器１９によって連結される。

操舵ハンドル１６にはステアリングシャフト２０が連結され、ステアリングシャフト２０は操舵ハンドル１６の回転に伴って回転する。ステアリングシャフト２０は、操舵ハンドル１６に連係する入力軸２１と、ラック軸８に連係する出力軸２２と、入力軸２１と出力軸２２を連結するトーションバー２３と、を備える。ウォームホイール１は出力軸２２に設けられる。

パワーステアリング装置１０は、運転者によるステアリング操作に伴う入力軸２１と出力軸２２との相対回転によってトーションバー２３に作用する操舵トルクを検出するトルクセンサ２４と、トルクセンサ２４にて検出された操舵トルクに基づいて電動モータ７の駆動を制御するコントローラ２５と、をさらに備える。電動モータ７から出力されたトルクは、ウォームシャフト２からウォームホイール１に伝達されて出力軸２２にアシストトルクとして付与される。このように、パワーステアリング装置１０は、トルクセンサ２４の検出結果に基づいて電動モータ７の駆動をコントローラ２５にて制御して運転者のステアリング操作を補助する。

ウォーム減速機１００は、電動モータ７の駆動に伴ってウォームシャフト２が回転すると、ウォームシャフト２の回転を減速してウォームホイール１に伝達する。これにより、ウォームホイール１が設けられる出力軸２２が、車輪６を転舵するラック軸８に電動モータ７の回転力を伝達する。

図２に示すように、ウォームシャフト２は金属製のギヤケース３に収容され、電動モータ７はギヤケース３に取り付けられる。ウォームシャフト２には、ウォームホイール１の歯部１１９に噛み合う歯部１２９が形成される。ギヤケース３には歯部１２９に対応する位置に開口部３ｃが形成され、その開口部３ｃを通じてウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１の歯部１１９とが噛み合う。

ウォーム減速機１００は、ウォームシャフト２の基端側（電動モータ７側）を回転自在に支持する第１軸受４と、ウォームシャフト２の先端側（電動モータ７側とは反対側）を回転自在に支持する第２軸受１１と、第２軸受１１を介して、ウォームシャフト２をウォームホイール１へ向けて付勢する付勢部材としてのコイルスプリング１２と、を備える。つまり、ウォームシャフト２は、ギヤケース３内において、一対の軸受（第１軸受４及び第２軸受１１）によって回転自在に支持される。以下、ウォームシャフト２の回転中心軸９０（図６参照）に沿う方向を単に軸方向と記し、ウォームシャフト２の回転中心軸９０を中心とする放射方向を径方向と記す。

第１軸受４は、環状の外輪と内輪の間に転動体としてのボール（玉）が介在される深溝玉軸受である。第１軸受４の外輪は、ギヤケース３に形成された段部３ａとギヤケース３内に締結されたロックナット５との間で軸方向に挟持される。第１軸受４の内輪は、ウォームシャフト２の段部２ｂとウォームシャフト２に接続された軸連結器１９のウォーム側ジョイント９との間で軸方向に挟持される。

第２軸受１１は、環状の外輪１４１と内輪１４２の間に転動体としてのボール（玉）１４３が介在される深溝玉軸受である。第２軸受１１は、ギヤケース３の底部に収装される。

ウォームシャフト２は、その先端側に形成され第２軸受１１の内輪１４２に挿入される円柱形状の挿入部１１１と、挿入部１１１の基端部から径方向外側に向かって垂直に立ち上がるように形成され第２軸受１１の内輪１４２に当接可能な壁面１２１と、壁面１２１からウォームシャフト２の基端側（図示右側）に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されるテーパ部１１２と、テーパ部１１２からウォームシャフト２の基端側（図示右側）に向かって延在する本体部１１３と、を備える。

ギヤケース３の外周面には、端面１７ａが平面状のフランジ部１７が突出して形成される。フランジ部１７には、第２軸受１１の外周面に臨んで開口する貫通孔１３が形成される。フランジ部１７の端面１７ａに開口する貫通孔１３の開口部はプラグ１４によって閉塞される。

コイルスプリング１２は、貫通孔１３において、プラグ１４の先端面と第２軸受１１の外周面との間で圧縮された状態で収装される。コイルスプリング１２は、ウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１の歯部１１９との隙間が小さくなる方向に、つまりウォームシャフト２がウォームホイール１に噛み合う方向に、第２軸受１１を付勢する。

ギヤケース３における第２軸受１１の外周面を囲う内周面３ｂは、第２軸受１１がコイルスプリング１２の付勢力によってウォームホイール１に向けて移動できるように、互いに平行な一対の平面部を有する長穴形状に形成される。なお、内周面３ｂは、第２軸受１１が内周面３ｂの内側で移動できる限り、どのような形状であってもよい。例えば、内周面３ｂは、その内径が第２軸受１１の外径よりも大きい丸穴形状であってもよく、互いに平行な一対の平面部が形成されている必要はない。

ギヤケース３内へのウォームシャフト２の組み付けが完了した初期時点では、第２軸受１１は、コイルスプリング１２の付勢力によってウォームホイール１側に付勢され、ウォームシャフト２とウォームホイール１との間のバックラッシ（隙間）がない状態となる。この状態では、ウォームシャフト２は、コイルスプリング１２の付勢力によって第１軸受４を支点として傾く。

パワーステアリング装置１０では、使用が継続されることに伴って、ウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１の歯部１１９の摩耗が進む。本実施形態では、歯部１１９，１２９の摩耗が進んだ場合であっても、コイルスプリング１２の付勢力によって第２軸受１１がギヤケース３の長穴内を移動し、ウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１との歯部１１９のバックラッシが低減する。このため、本実施形態に係るウォーム減速機１００では、使用が継続され歯部１１９，１２９の摩耗が進んだ場合であっても、ウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１の歯部１１９の歯打ち音が抑制される。

本実施形態に係るウォームシャフト２では、歯部１２９は、その歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向外側に位置するように、本体部１１３及びテーパ部１１２に形成されている。また、歯部１２９は、その歯底１２９ａの軸方向端部がテーパ部１１２の外周面、すなわち壁面１２１の外周縁と本体部１１３の外周縁との間の部分に位置するように形成される。このように、本体部１１３だけでなく、テーパ部１１２に歯部１２９を形成することにより、ウォームシャフト２の軸長を抑えつつ、歯部１２９の長さを確保することができる。ここで、歯部１２９を本体部１１３にのみ形成し、テーパ部１１２には形成しない場合、歯部１２９の長さが不足することがある。

本実施形態に係るウォーム減速機１００では、ギヤケース３にウォームホイール１を組み付けた後、ウォームシャフト２がギヤケース３の開口部からその軸方向に沿って挿入され、ウォームホイール１に噛み合いながら組み付けられる。このため、歯部１２９の長さが十分でない場合、ウォームシャフト２を組み付ける際に、ウォームシャフト２がウォームホイール１と干渉し、ウォームシャフト２を適切に組み付けることができないおそれがある。したがって、ウォームシャフト２の歯部１２９の長さは、ウォームシャフト２の組み付けが可能な長さに設定する必要がある。

なお、ウォームシャフト２の軸長を十分に長くすることにより、本体部１１３にのみ歯部１２９を形成する場合であっても、歯部１２９の長さを確保することができる。しかしながら、この場合、第２軸受１１の位置が図２に示す位置よりも左側（ギヤケース３の底部側）に位置することになる。つまり、第１軸受４と第２軸受１１との間の距離が大きくなる。その結果、コイルスプリング１２の付勢力により付勢される第２軸受１１の可動量が大きくなってしまい、ウォームシャフト２の歯部１２９とウォームホイール１の歯部１１９の歯打ち音が大きくなってしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態では、本体部１１３だけでなく、テーパ部１１２にも歯部１２９を形成することにより、ウォームシャフト２の軸長を長くすることなく、ウォームシャフト２の組み付けが可能な歯部１２９の長さを確保することができる。このため、本実施形態では、第２軸受１１の可動量の増加を抑えることができ、歯打ち音の発生を抑制することができる。

壁面１２１は、挿入部１１１の外周面とテーパ部１１２の外周面との間に形成された段差面であり、円環状に形成される。本実施形態では、本体部１１３の外径は、外輪１４１の内径よりも大きい。このため、仮に、壁面１２１の外径が、本体部１１３の外径と同一の場合、壁面１２１が外輪１４１に当接してしまうおそれがある。本実施形態では、円環状の壁面１２１の外径は、内輪１４２の内径よりも大きく、外輪１４１の内径よりも小さい。つまり、壁面１２１の外径は、壁面１２１が第２軸受１１の内輪１４２にのみ当接可能な外径に設定されている。

本実施形態では、ウォーム減速機１００が動作しているときに、壁面１２１が第２軸受１１の内輪１４２に当接している。なお、ウォーム減速機１００が動作しているときに、壁面１２１が第２軸受１１の内輪１４２に当接していなくてもよい。第２軸受１１が位置ずれしたときなどに、壁面１２１が第２軸受１１に当接し、その移動を規制可能な構成であればよい。

次に、ウォームシャフト２の製造方法の一例について説明する。図３に示すように、ウォームシャフト２の製造方法は、準備工程Ｓ１１０と、テーパ部形成工程Ｓ１２０と、歯部形成工程Ｓ１３０と、仕上げ工程Ｓ１４０と、を備える。ウォームシャフト２の製造方法では、図示するように、準備工程Ｓ１１０、テーパ部形成工程Ｓ１２０、歯部形成工程Ｓ１３０、仕上げ工程Ｓ１４０をこの順で行う。

準備工程Ｓ１１０では、図４に示すように、棒状の素材１０２Ａを準備する。素材１０２Ａは、その先端部に形成された円柱形状の小径円柱部１１１Ａと、小径円柱部１１１Ａから軸方向に延在する円柱形状の大径円柱部１１３Ａと、を有する。大径円柱部１１３Ａの外径は、小径円柱部１１１Ａの外径よりも大きい。

テーパ部形成工程Ｓ１２０では、棒状の素材１０２Ａの基端側を旋盤のチャックに支持させ、切削工具により、棒状の素材１０２Ａに対して切削加工を施すことにより、大径円柱部１１３Ａの先端部にテーパ部１１２Ｂ（図５参照）を形成する。

図５に示すように、テーパ部形成工程Ｓ１２０により、テーパ部１１２Ｂを有する素材１０２Ｂが作製される。なお、テーパ部１１２Ｂは、円錐台形状であり、上記ウォームシャフト２のテーパ部１１２の歯部形成前の部位に相当する。テーパ部１１２Ｂから延在する大径円柱部１１３Ｂは、円柱形状であり、上記ウォームシャフト２の本体部１１３の歯部形成前の部位に相当する。

テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θについて説明する。なお、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θとは、ウォームシャフト２の回転中心軸９０に対する傾斜角度のことを指す。

ここで、実験により、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θが４５度よりも大きいと、後述する歯部形成工程Ｓ１３０においてバリが発生しやすいことがわかった。このため、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θは、４５度以下の角度に設定することが好ましい。テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θが４５度以下の角度である場合、後述する歯部形成工程Ｓ１３０において、効果的にバリが発生することを抑制することができる。

一方、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θが３０度未満であると、ウォームホイール１の歯部１１９に噛み合う歯部１２９の有効ねじ部の長さ（有効長）を十分に確保できないおそれがある。有効長を確保するために、ウォームシャフト２の軸長を長くする場合、上述のとおり、第２軸受１１の可動量が増加し、歯打ち音が大きくなってしまうおそれがある。また、ウォームシャフト２の軸長が長くなることで、ウォーム減速機１００が大型化してしまうおそれもある。このため、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面の傾斜角度θは、３０度以上の角度に設定することが好ましい。これにより、ウォームシャフト２の軸長を短くすることができ、歯打ち音の低減及びウォーム減速機１００の小型化を図ることができる。

このように、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面は、その傾斜角度θが、３０度以上４５度以下の角度に設定することが好ましい。また、テーパ部１１２Ｂ（１１２）の外周面は、その傾斜角度θが３５度以上４０度以下となるように形成することが、より好ましい。

歯部形成工程Ｓ１３０では、テーパ部形成工程Ｓ１２０によって形成されたテーパ部１１２Ｂ（１１２）及びテーパ部１１２Ｂ（１１２）から延在する大径円柱部１１３Ｂ（本体部１１３）に歯部１２９（図６参照）を形成する。本実施形態では、ウォーム盤等の歯切り加工装置によって、テーパ部１１２Ｂ（１１２）を有する棒状の素材１０２Ｂに対して、歯切り加工を施すことにより、歯部１２９を形成する。歯切り加工装置は、図５において、二点鎖線で模式的に示すように、円板の外周に粗削り用の歯が形成された一枚歯の工具１９０を有する。

歯切り加工では、高速回転する工具１９０によって素材１０２Ｂが切削される。また、素材１０２Ｂは、その回転中心軸９０を中心に低速で回転するとともに、回転中心軸９０に沿う方向に低速で移動する。これにより、螺旋状の歯部１２９（図６参照）が形成される。なお、歯部１２９は、その歯底円直径が、円環状の壁面１２１の外径よりも大きくなるように形成される。歯切り加工は、素材１０２Ｂの基端側（図示右端側）の歯切り開始点Ｐ１から素材１０２Ｂの先端側（図示左端側）の歯切り終点Ｐ２までの所定幅Ｌ１の範囲で行われる。歯切り開始点Ｐ１とは、工具１９０による歯切り加工を開始する位置であり、歯切り終点Ｐ２とは、工具１９０による歯切り加工を終了する位置である。図示するように、歯切り終点Ｐ２は、テーパ部１１２Ｂ（１１２）に設定されている。

図６に示すように、仕上げ工程Ｓ１４０では、所定幅Ｌ１の歯部形成範囲の内側の所定幅Ｌ２において、仕上げ加工が施される。本実施形態では、本体部１１３に形成された歯部１２９のみを仕上げるように、仕上げ加工が施される。仕上げ加工では、シェービングカッターを備える工具によって、本体部１１３における所定幅Ｌ２の歯部１２９に対して、シェービング加工を施すことにより、歯部１２９が仕上げられる。

なお、シェービング加工に代えて、一対のロールダイスを備えた転造装置（不図示）によって、転造加工を施すようにしてもよい。転造加工では、外周に仕上げ用の成形刃を有する一対のロールダイス間に素材を挟み込みつつ、一対のロールダイスを回転させ、素材を変形させることにより、歯部１２９が仕上げられる。仕上げ加工が施された所定幅Ｌ２の歯部（ねじ部）が、ウォームホイール１の歯部１１９と噛み合う有効ねじ部となる。

本実施形態により得られる作用効果を本実施形態の比較例と比較して説明する。図７は、ウォームシャフト２の先端部を拡大して示す拡大図である。図７では、本実施形態に係るウォームシャフト２の先端部を実線で示し、本実施形態の比較例に係るウォームシャフトの先端部を二点鎖線で示している。

図７に示すように、本実施形態の比較例に係るウォームシャフトでは、挿入部１１１とテーパ部９１２との間に、円柱部９１５が形成されている。なお、本実施形態における壁面１２１から本体部１１３までの距離は、比較例における壁面１２１から本体部１１３までの距離と同一である。

このため、本実施形態の比較例では、壁面１２１とテーパ部９１２とが円柱部９１５の軸方向長さの分だけ離れている。これに対して、本実施形態に係るウォームシャフト２では、壁面１２１がテーパ部１１２の外周面に直接接続されている。

このため、本実施形態のテーパ部１１２の外周面の傾斜角度θは、比較例のテーパ部９１２の外周面の傾斜角度αに比べて小さくなる。比較例では、テーパ部９１２の外周面の傾斜角度αが４５度よりも大きく、歯切り加工における歯切り終点近傍の歯が鋭利となるため、歯切り終点近傍においてバリが発生するおそれがある。これに対して、本実施形態では、テーパ部１１２の外周面の傾斜角度θが、比較例のテーパ部９１２の外周面の傾斜角度αに比べて小さく形成されている（例えば、傾斜角度θは３５度程度）ので、歯切り終点Ｐ２近傍の歯が鋭利になることが抑制され、歯の剛性が確保される。このため、本実施形態では、歯切り終点Ｐ２近傍においてバリが発生することが抑制される。つまり、本実施形態によれば、比較例に対して、軸長を長くすることなく、バリの発生を抑制することができる。

また、歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向内側に位置する場合であって、歯底１２９ａの軸方向端部が壁面１２１に位置する場合では、歯切り終点が設定される壁面１２１の傾斜角度が９０度であるため、歯切り終点近傍においてバリが発生するおそれがある。これに対して、本実施形態では、歯部１２９は、その歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向外側に位置するように、本体部１１３及びテーパ部１１２に形成され、歯底１２９ａの軸方向端部がテーパ部１１２の外周面に位置しているのでバリの発生を抑制することができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

ウォームシャフト２は、壁面１２１からウォームシャフト２の基端側に向かうにしたがって外径が大きくなるように形成されるテーパ部１１２と、テーパ部１１２からウォームシャフト２の基端側に向かって延在する本体部１１３と、を備え、歯部１２９が、その歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向外側に位置するように、本体部１１３及びテーパ部１１２に形成されている。壁面１２１と、テーパ部１１２の外周面とが直接接続される構成であるため、ウォームシャフト２の軸長を長くすることなく、テーパ部１１２の外周面の傾斜角度θを小さく抑えることができる。

したがって、テーパ部１１２を有する棒状の素材１０２Ｂに対して歯切り加工を施すことにより、歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２でのバリの発生を抑制することができる。このため、バリを取り除くための処理を省略あるいは簡略化することができるので、ウォームシャフト２の製造コストの低減を図ることができる。つまり、本実施形態によれば、テーパ部１１２に歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２でのバリの発生を抑制可能なウォームシャフト２の製造方法を提供することができる。さらに、製造コストの低減を図ることのできるウォームシャフト２及びウォーム減速機１００を提供することができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、歯部形成工程Ｓ１３０に先立って、テーパ部形成工程Ｓ１２０を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。予め、テーパ部１１２を有する棒状の素材１０２Ｂを準備し、テーパ部１１２及び本体部１１３に対して歯部１２９を形成するようにしてもよい。本変形例によれば、上記実施形態と同様、テーパ部１１２に歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２でのバリの発生を抑制可能なウォームシャフト２の製造方法を提供することができる。

＜変形例２＞
上記実施形態では、歯部形成工程Ｓ１３０において、外周に粗削り用の歯が形成された円板状の工具１９０を高速回転させることによって、素材１０２Ｂに歯切り加工を施す例について説明したが、本発明はこれに限定されない。円板状の工具１９０に代えて、内周に粗削り用の歯が形成された円環状の工具を高速回転させることによって、素材１０２Ｂに歯切り加工を施してもよい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、パワーステアリング装置１０のウォーム減速機１００に本発明を適用する例について説明したが、コンベア、ウィンチ、工作機械、建設機械等、種々の機械のウォーム減速機に本発明を適用することができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、および効果をまとめて説明する。

ウォームシャフト２は、一対の軸受４，１１によって先端側及び基端側が回転自在に支持され、ウォームホイール１に噛み合う歯部１２９を有するウォームシャフトであって、先端側に形成され、軸受１１に挿入される挿入部１１１と、挿入部１１１の端部から径方向外側に立ち上がるように形成される壁面１２１と、壁面１２１から基端側に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されるテーパ部１１２と、テーパ部１１２から基端側に向かって延在する本体部１１３と、を備え、歯部１２９は、歯部１２９の歯底１２９ａがウォームシャフト２の回転中心軸９０と平行かつ壁面１２１とテーパ部１１２との境界を通る直線ＳＬよりも径方向外側に位置するように、本体部１１３及びテーパ部１１２に形成されている。

この構成では、壁面１２１から基端側に向かうにしたがって径が大きくなるようにテーパ部１１２が形成されているため、ウォームシャフト２の回転中心軸９０に対するテーパ部１１２の外周面の傾斜角度θを小さく抑えることができる。これにより、テーパ部１１２に歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２でのバリの発生を抑制することができる。したがって、ウォームシャフト２の製造コストの低減を図ることができる。

ウォームシャフト２は、ウォームシャフト２の回転中心軸９０に対するテーパ部１１２の外周面の傾斜角度θが、４５度以下である。

この構成では、テーパ部１１２に歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２でのバリの発生を効果的に抑制できる。

ウォームシャフト２は、ウォームシャフト２の回転中心軸９０に対するテーパ部１１２の外周面の傾斜角度θが、３０度以上である。

この構成では、ウォームシャフト２の軸長を短くすることができる。

ウォーム減速機１００は、ウォームシャフト２の歯部１２９に噛み合う前記ウォームホイール１と、を備える。

この構成では、製造コストの低減を図ることのできるウォーム減速機１００を提供することができる。

上記ウォームシャフト２の製造方法は、テーパ部１１２（１１２Ｂ）を有する棒状の素材１０２Ｂに対して、テーパ部１１２（１１２Ｂ）及びテーパ部１１２（１１２Ｂ）から延在する本体部１１３（大径円柱部１１３Ｂ）に歯切り加工を施すことにより、歯部１２９を形成する歯部形成工程Ｓ１３０と、本体部１１３（大径円柱部１１３Ｂ）に形成された歯部１２９を仕上げる仕上げ工程Ｓ１４０と、を備える。

上記ウォームシャフト２の製造方法は、歯部形成工程Ｓ１３０に先立って、棒状の素材１０２Ａにテーパ部１１２（１１２Ｂ）を形成するテーパ部形成工程Ｓ１２０をさらに備える。

これらの構成では、テーパ部１１２（１１２Ｂ）に歯部１２９を形成する際に、テーパ部１１２（１１２Ｂ）でのバリの発生を抑制可能なウォームシャフト２の製造方法を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１・・・ウォームホイール、２・・・ウォームシャフト、４・・・第１軸受（軸受）、１１・・・第２軸受（軸受）、９０・・・回転中心軸、１００・・・ウォーム減速機、１０２Ａ，１０２Ｂ・・・素材、１１１・・・挿入部、１１２，１１２Ｂ・・・テーパ部、１１３・・・本体部、１１３Ｂ・・・大径円柱部（本体部）、１２１・・・壁面、１２９・・・歯部、１２９ａ・・・歯底、１４２・・・内輪、Ｓ１２０・・・テーパ部形成工程、Ｓ１３０・・・歯部形成工程、Ｓ１４０・・・仕上げ工程、ＳＬ・・・直線、θ・・・傾斜角度

Claims

一対の軸受によって先端側及び基端側が回転自在に支持され、ウォームホイールに噛み合う歯部を有するウォームシャフトであって、
前記先端側に形成され、前記軸受に挿入される挿入部と、
前記挿入部の端部から径方向外側に立ち上がるように形成される壁面と、
前記壁面から前記基端側に向かうにしたがって径が大きくなるように形成されるテーパ部と、
前記テーパ部から前記基端側に向かって延在する本体部と、を備え、
前記歯部は、前記歯部の歯底が前記ウォームシャフトの回転中心軸と平行かつ前記壁面と前記テーパ部との境界を通る直線よりも径方向外側に位置するように、前記本体部及び前記テーパ部に形成されている
ことを特徴とするウォームシャフト。
請求項１に記載のウォームシャフトであって、
前記ウォームシャフトの回転中心軸に対する前記テーパ部の外周面の傾斜角度は、４５度以下である
ことを特徴とするウォームシャフト。
請求項１または請求項２に記載のウォームシャフトであって、
前記ウォームシャフトの回転中心軸に対する前記テーパ部の外周面の傾斜角度は、３０度以上である
ことを特徴とするウォームシャフト。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のウォームシャフトと、
前記ウォームシャフトの歯部に噛み合う前記ウォームホイールと、を備える
ことを特徴とするウォーム減速機。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のウォームシャフトの製造方法であって、
前記テーパ部を有する棒状の素材に対して、前記テーパ部及び前記テーパ部から延在する前記本体部に歯切り加工を施すことにより、前記歯部を形成する歯部形成工程と、
前記本体部に形成された前記歯部を仕上げる仕上げ工程と、を備える
ことを特徴とするウォームシャフトの製造方法。
請求項５に記載のウォームシャフトの製造方法であって、
前記歯部形成工程に先立って、棒状の素材に前記テーパ部を形成するテーパ部形成工程をさらに備える
ことを特徴とするウォームシャフトの製造方法。