JP2021017968A - ウォーム減速機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製のギヤハウジングに内嵌した転がり軸受が、軸方向に変位することを有効に防止できる、ウォーム減速機を実現する。【解決手段】ギヤハウジング９を、熱可塑性樹脂製とし、第一軸受１８を構成する外輪４１を、円筒面状の嵌合面４３に内嵌する。外輪４１の軸方向一方側に配置され、外輪４１が軸方向一方側に変位することを防止する第一抜け止め部材２２を、ギヤハウジング９と同種の熱可塑性樹脂製とする。そして、第一抜け止め部材２２を、ギヤハウジング９に対して溶着し、第一抜け止め部材２２のうちで、軸方向他方側を向いた側面を外輪４１の軸方向一方側の側面に対して突き当てる。【選択図】図４

Description

本発明は、ウォーム減速機及びその製造方法に関する。

自動車用のステアリング装置では、運転者の操作によりステアリングホイールを回転させると、該ステアリングホイールの回転は、ステアリングシャフトや中間シャフトを介して、ステアリングギヤユニットのピニオンシャフトに伝達される。該ピニオンシャフトの回転は、ステアリングギヤユニットのラック軸の直線運動に変換されて、１対のタイロッドを押し引きする。これにより、１対の操舵輪にステアリングホイールの操作量に応じた舵角が付与される。

特開２００４−３０６８９８号公報（特許文献１）には、電動モータを補助動力源として、運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力を軽減する、電動パワーステアリング装置が開示されている。電動パワーステアリング装置は、電動モータのトルクを増大させるために、減速機として、大きな減速比が得られるウォーム減速機を備える。

ウォーム減速機は、ギヤハウジングと、該ギヤハウジングに回転自在に支持されて、外周面にホイール歯を有するウォームホイールと、ギヤハウジングに回転自在に支持されて、外周面にホイール歯と噛合するウォーム歯を有するウォームとを備える。電動モータのトルクは、ウォームを介してウォームホイールに伝達されることにより増大されてから、ステアリングシャフトやピニオンシャフト又はラック軸などの操舵力伝達部材に補助動力として付与される。これにより、運転者がステアリングホイールを操作するのに要する力が軽減される。

ウォーム減速機を構成するウォームやウォームホイールは、ギヤハウジングの内側に、転がり軸受を利用して回転自在に支持されている。このような転がり軸受には、ウォームやウォームホイールに加わるギヤ反力が作用する。このため、転がり軸受が、ギヤハウジングに対して軸方向に変位することを防止するために、止め輪（スナップリング）を使用することが従来から考えられている。具体的には、ギヤハウジングの内周面に備えられた係止溝に対して、止め輪の外周縁部を係止する。そして、ギヤハウジングの内周面に内嵌した転がり軸受を構成する外輪を、止め輪のうちで係止溝から径方向に突出した部分と、ギヤハウジングの内周面に形成された段差面との間で軸方向に挟持する。これにより、転がり軸受が軸方向に変位することを防止している。

特開２００４−３０６８９８号公報

近年、自動車の低燃費化に対する要求が高まっており、自動車の構成部品のさらなる軽量化が進められている。このような事情に鑑みて、ウォーム減速機を構成するギヤハウジングを、鉄系合金やアルミニウム合金などの金属ではなく、より密度の低い樹脂から造ることが考えられている。

ところが、ギヤハウジングを樹脂製とした場合には、金属製の止め輪から係止溝に加わる軸方向荷重及び径方向外向荷重（反力）により、該係止溝にクリープ変形が生じる可能性がある。このため、係止溝と止め輪との間にがたつきが発生し、転がり軸受の軸方向の変位を十分に防止できなくなる可能性がある。また、止め輪が、転がり軸受に作用する大きな軸方向荷重を支承した場合に、係止溝が溝幅を拡げるように変形してしまい、止め輪が係止溝から脱落したり、係止溝が破損したりする可能性もある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、樹脂製のギヤハウジングに内嵌した転がり軸受が、軸方向に変位することを有効に防止できる、ウォーム減速機を提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかるウォーム減速機は、ギヤハウジングと、転がり軸受と、抜け止め部材と、を備える。
前記ギヤハウジングは、熱可塑性樹脂製で、内周面に円筒面状の嵌合面を有している。
前記転がり軸受は、前記嵌合面に内嵌された外輪を有している。
前記抜け止め部材は、環状に構成されており、前記外輪の軸方向一方側に隣接配置され、前記外輪が軸方向一方側に変位することを防止する。
本発明の一態様にかかるウォーム減速機では、前記抜け止め部材を、前記ギヤハウジングと同種の熱可塑性樹脂製とし、前記ギヤハウジングに対して溶着しており、軸方向他方側を向いた側面を前記外輪の軸方向一方側の側面に突き当てている。

本発明の一態様では、前記抜け止め部材のうち、前記ギヤハウジングの周面に対向する周面、又は／及び、前記ギヤハウジングの軸方向一方側を向いた側面に対向する軸方向他方側を向いた側面を、前記ギヤハウジングに対して溶着することができる。
この場合には、前記抜け止め部材を、周面に軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど外径又は内径が段階的に変化する階段状の第一段差部を有するものとし、前記ギヤハウジングを、前記第一段差部に対向する周面に、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど内径又は外径が段階的に変化する階段状の第二段差部を有するものとし、前記第一段差部と前記第二段差部とを溶着することができる。

本発明の一態様では、前記抜け止め部材を、前記ギヤハウジングに内嵌することができる。あるいは、前記抜け止め部材を、前記ギヤハウジングに外嵌することもできる。
前記抜け止め部材を、前記ギヤハウジングに外嵌する場合には、前記抜け止め部材を、円筒状の外筒部と、該外筒部の軸方向一方側の端部から径方向内側に向けて延びた円輪部とを有するものとし、前記外筒部の内周面を、前記ギヤハウジングの外周面に溶着するとともに、前記外筒部又は／及び前記円輪部の軸方向他方側を向いた側面を、前記ギヤハウジングの軸方向一方側を向いた側面に溶着することができる。また、この状態で、前記外筒部を、前記転がり軸受と径方向に重なるように配置することができる。

本発明の一態様では、前記ギヤハウジングと前記抜け止め部材との境界部に、溶着時に発生したバリを保持するためのバリ溜り（空間）を備えることもできる。

本発明の一態様では、前記ギヤハウジングを、ウォームを収容するためのウォーム収容部を備えるものとし、前記嵌合面を、前記ウォーム収容部の内周面に備えることができる。
また、本発明の一態様では、前記ギヤハウジングを、ウォームホイールを収容するためのウォームホイール収容部を備えるものとし、前記嵌合面を、前記ウォームホイール収容部の内周面に備えることもできる。
さらに、本発明の一態様では、前記ギヤハウジングを、前記ウォーム収容部と前記ウォームホイール収容部とを、一体に備えるものとすることもできる。

本発明の一態様にかかるウォーム減速機の製造方法は、本発明のウォーム減速機の製造方法であって、熱可塑性樹脂製の前記ギヤハウジングに備えられた前記嵌合面に、前記転がり軸受を構成する前記外輪を内嵌した後、前記抜け止め部材に備えられた軸方向他方側を向いた側面を、前記外輪の軸方向一方側の側面に突き当てた状態で、前記抜け止め部材を前記ギヤハウジングに対して溶着する工程を備える。
本発明の一態様では、前記抜け止め部材を前記ギヤハウジングに対してスピン溶着により溶着することができる。

本発明のウォーム減速機によれば、樹脂製のギヤハウジングに内嵌した転がり軸受が、軸方向に変位することを有効に防止できる。

図１は、実施の形態の第１例にかかるウォーム減速機を備えた、電動パワーステアリング装置の部分切断側面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、図２のＣ部に相当する部分に関して、一部の部材を省略して示す拡大斜視図である。 図５は、図３のＤ部に相当する部分に関して、一部の部材を省略して示す拡大斜視図である。 図６は、実施の形態の第１例に関して、第一抜け止め部材の溶着作業を説明するために示す、分解斜視図である。 図７は、実施の形態の第１例に関して、第二抜け止め部材の溶着作業を説明するために示す、分解斜視図である。 図８は、実施の形態の第２例を示す、図５に相当する図である。 図９は、実施の形態の第２例を示す、図７に相当する図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図７を用いて説明する。

〈電動パワーステアリング装置の全体構造〉
電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプの電動パワーステアリング装置であり、ステアリングホイール１と、ステアリングシャフト２と、ステアリングコラム３と、１対の自在継手４ａ、４ｂと、中間シャフト５と、ステアリングギヤユニット６と、１対のタイロッド７と、電動アシスト装置８とを備えている。

ステアリングホイール１は、ステアリングコラム３の内側に回転自在に支持されたステアリングシャフト２の後端部に固定されている。ステアリングシャフト２の前端部は、ステアリングコラム３の前端部に固定されたギヤハウジング９の内側に挿入されており、トーションバー１０を介して、出力シャフト１１に連結されている。なお、前後方向とは、電動パワーステアリング装置が組み付けられる、車体の前後方向をいう。

出力シャフト１１の回転は、１対の自在継手４ａ、４ｂ及び中間シャフト５を介して、ステアリングギヤユニット６のピニオンシャフト１２に伝達される。そして、ピニオンシャフト１２の回転を、図示しないラック軸の直線運動に変換することで、１対のタイロッド７を押し引きし、操舵輪に舵角を付与する。

電動アシスト装置８は、運転者がステアリングホイール１を操作するのに要する力の軽減を図るもので、トルクセンサ１３と、図示しないＥＣＵと、電動モータ１４と、ウォーム減速機１５とを備えている。

トルクセンサ１３は、出力シャフト１１の周囲に配置されており、該出力シャフト１１の捩れ方向及び捩れ量を検出する。ＥＣＵは、トルクセンサ１３により検出された出力シャフト１１の捩れ方向及び捩れ量に基づき算出した操舵トルクに関する情報、及び、図示しない車速センサにより測定される車速に関する情報などに基づいて、補助トルクを決定する。電動モータ１４は、ギヤハウジング９に固定されており、ＥＣＵによって通電方向及び通電量が制御されている。ウォーム減速機１５は、電動モータ１４の回転力を減速して出力シャフト１１に伝達する。この結果、出力シャフト１１に補助トルクが付与されるため、運転者によってステアリングホイール１に加えられた力よりも大きな力で、１対のタイロッド７を押し引きすることが可能になる。

〈ウォーム減速機の構造〉
ウォーム減速機１５は、図２及び図３に示すように、ギヤハウジング９と、ウォーム１６と、ウォームホイール１７と、出力シャフト１１と、第一軸受１８〜第四軸受２１と、第一抜け止め部材２２と、第二抜け止め部材２３とを備えている。

ウォーム１６は、ギヤハウジング９の内側に、第一軸受１８及び第二軸受１９により回転自在に支持されており、外周面に備えられたウォーム歯２４を、ウォームホイール１７の外周面に備えられたホイール歯２５に噛合させている。ウォームホイール１７は、ギヤハウジング９の内側に、第三軸受２０及び第四軸受２１により回転自在に支持された出力シャフト１１に固定されている。このため、電動モータ１４のトルクは、ウォーム１６を介してウォームホイール１７に伝達されることにより増大されてから、出力シャフト１１に補助動力として付与される。以下、ウォーム減速機１５を構成する各部材について、詳しく説明する。

《ギヤハウジング》
ギヤハウジング９は、ステアリングコラム３の前端部に固定されており、前側に配置された前側ハウジング２６と、後側に配置された後側ハウジング２７とを、複数本（図示の例では２本）のボルト２８により前後方向に結合してなる。ギヤハウジング９は、有底円筒状のウォーム収容部２９と、中空円環状のウォームホイール収容部３０と、片持ち梁状のピボット部３１と、円筒状のトルクセンサ収容部３２とを有している。

前側ハウジング２６は、熱可塑性樹脂製で、ウォーム収容部２９と、ウォームホイール収容部３０の一部（収容筒部３３及び収容前板部３４）と、ピボット部３１とを有している。後側ハウジング２７は、前側ハウジング２６の後端開口を塞ぐカバーとして機能するものであり、熱可塑性樹脂製で、ウォームホイール収容部３０を構成する収容後板部３５と、その内側にトルクセンサ１３を収容するためのトルクセンサ収容部３２とを有している。なお、本例では、前側ハウジング２６だけでなく、後側ハウジング２７についても、熱可塑性樹脂製としているが、ギヤハウジング９全体として十分な軽量化が図れる場合には、後側ハウジング２７は、鉄系合金やアルミニウム合金などの金属製としても良い。また、後側ハウジング２７を、熱可塑性樹脂製とする場合には、前側ハウジング２６を構成する熱可塑性樹脂と同じとしても良いし、異ならせても良い。

ウォーム収容部２９は、ウォーム１６を収容するためのもので、その内部空間は、ウォームホイール収容部３０の内部空間に連通している。ウォーム収容部２９は、ウォームホイール収容部３０の外周縁部の円周方向一部に配置されている。ウォーム収容部２９の中心軸は、ウォームホイール収容部３０の中心軸に対し捩れの位置にある。

ウォームホイール収容部３０は、ウォームホイール１７を収容するためのもので、その中心軸は前後方向に配設されている。ウォームホイール収容部３０は、ウォームホイール１７の周囲に配置される円筒状の収容筒部３３と、ウォームホイール１７の前方に配置され、かつ、収容筒部３３の前端開口を塞ぐ円輪状の収容前板部３４と、ウォームホイール１７の後方に配置され、かつ、収容筒部３３の後端開口を塞ぐ円輪状の収容後板部３５とを有している。本例では、収容筒部３３及び収容前板部３４は、前側ハウジング２６に備えられており、収容後板部３５は、後側ハウジング２７に備えられている。

ピボット部３１は、ギヤハウジング９を車体に対し、該車体の幅方向に配置された枢軸を中心とする揺動変位を可能に片持ち支持する。ピボット部３１は、収容前板部３４の前面の上部から前方に突出するように備えられている。

《ウォーム》
ウォーム１６は、軸方向一方側部に第一支持軸部３６を、軸方向他方側部に第二支持軸部３７をそれぞれ有しており、かつ、第一支持軸部３６と第二支持軸部３７との間部分の外周面に、ウォーム歯２４を有している。このようなウォーム１６は、ウォーム収容部２９の内側に、第一軸受１８及び第二軸受１９により、回転自在に支持されている。なお、ウォーム１６及び該ウォーム１６と互いの中心軸がほぼ一致する部材（部分を含む）に関して、軸方向一方側とは、図２及び図４の右側をいい、軸方向他方側とは、図２及び図４の左側をいう。

ウォーム１６は、軸方向一方側の端部である基端部を、電動モータ１４のモータ出力軸３８に対し、スプライン係合などによりトルク伝達を可能に、かつ、ウォーム１６の若干の揺動変位を可能に接続している。ウォーム１６の軸方向他方側の端部である先端部の周囲には、付勢部材３９が配置されている。付勢部材３９は、ウォーム１６の軸方向他方側の端部を、第二軸受１９を介して、ウォームホイール１７に近づく方向に付勢し、ウォーム歯２４とホイール歯２５との噛合部に存在するバックラッシュを抑える。

《第一軸受》
第一軸受１８は、単列深溝型や４点接触型などの玉軸受（転がり軸受）であり、それぞれが円環状の内輪４０及び外輪４１と、複数個の玉４２とを備えている。このうちの内輪４０は、ウォーム１６の第一支持軸部３６に外嵌されている。外輪４１は、ウォーム収容部２９の内周面のうち、開口寄り部分に備えられた円筒面状の嵌合面４３に内嵌されている。また、第一軸受１８は、内輪４０及び外輪４１と玉４２との間にラジアル隙間を有しているため、ウォーム１６は、第一軸受１８の中心を支点として揺動可能である。特に本例では、第一軸受１８が、ウォーム収容部２９に対して軸方向（軸方向一方側）に変位することを防止するために、止め輪に代えて、第一抜け止め部材２２を使用している。

《第一抜け止め部材及びその周辺構造》
第一抜け止め部材２２は、全体が円環状に構成されており、ウォーム収容部２９の内周面の開口側部分に内嵌され、第一軸受１８を構成する外輪４１の軸方向一方側に隣接配置されている。第一抜け止め部材２２は、前側ハウジング２６と同種の熱可塑性樹脂製で、ウォーム収容部２９の内周面の開口側部分に溶着（溶融接合）されている。なお、前側ハウジング２６と同種の熱可塑性樹脂とは、ベースとなる樹脂材料が同種であれば良く、含有する強化材や添加剤などが相違していても構わない。第一抜け止め部材２２（及び前側ハウジング２６）に使用可能な熱可塑性樹脂の具体例については、後述する。

第一抜け止め部材２２は、略横Ｚ字形の断面形状を有しており、略円筒状の筒体４４と、該筒体４４の内周面の軸方向他方側の端部から径方向内側に向けて延びた内向鍔部４５と、該筒体４４の外周面の軸方向一方側の端部から径方向外側に向けて延びた外向鍔部４６とを有している。筒体４４は、外周面に、軸方向他方側から一方側に向かうほど外径が段階的に大きくなる階段状の外周段差部４７を有しており、軸方向一方側の側面の円周方向複数箇所（図示の例では４箇所）に、放射状に延びた係合凹部４８を有している。なお、第一抜け止め部材２２をウォーム収容部２９に対して溶着する以前の状態で、筒体４４及び外向鍔部４６のそれぞれの軸方向他方側の側面、並びに、外周段差部４７には、それぞれ溶着代を設けておく。外周段差部４７は、第一段差部に相当する。

第一抜け止め部材２２が溶着されるウォーム収容部２９の内周面の開口側部分には、軸方向他方側から順に、軸方向一方側を向いた円輪状の奥側突き当て面４９と、軸方向他方側から一方側に向かうほど内径が段階的に大きくなる階段状の内周段差部５０と、軸方向一方側を向いた円輪状の開口側突き当て面５１とを有している。奥側突き当て面４９の径方向内側の端部は、外輪４１が内嵌される嵌合面４３の軸方向一方側の端部と、略直角に連続している。奥側突き当て面４９及び開口側突き当て面５１はいずれも、ウォーム収容部２９の中心軸に直交する仮想平面上に位置している。内周段差部５０は、第一抜け止め部材２２の外周面に備えられた外周段差部４７と、軸方向及び径方向に関して隙間なく当接（凹凸係合）可能な母線形状を有している。さらに本例では、ウォーム収容部２９の内周面と第一抜け止め部材２２の外面との境界部に、溶着時に発生したバリを保持するためのバリ溜り５２を有している。具体的には、奥側突き当て面４９の径方向外側部に、軸方向他方側に向けて凹んだバリ溜り５２を全周に有している。なお、バリ溜り５２は、溶着作業時にバリを発生させない溶着方法（たとえばレーザ溶着など）を採用した場合には、省略することができる。内周段差部５０は、第二段差部に相当する。

本例では、筒体４４の軸方向他方側の側面を、これに対向する奥側突き当て面４９に溶着し、外向鍔部４６の軸方向他方側の側面を、これに対向する開口側突き当て面５１に溶着し、かつ、外周段差部４７を、これに対向する内周段差部５０に溶着している。このように第一抜け止め部材２２をウォーム収容部２９の内周面の開口側部分に溶着した状態で、内向鍔部４５の軸方向他方側の側面を、外輪４１の軸方向一方側の側面に突き当てるとともに、外輪４１の軸方向他方側の側面を、ウォーム収容部２９の内周面に備えられた、軸方向一方側を向いた円輪状の段差面５３に突き当てている。つまり、外輪４１を、段差面５３と第一抜け止め部材２２を構成する内向鍔部４５の軸方向他方側の側面との間で、軸方向両側から挟持している。これにより、第一軸受１８が軸方向一方側に変位することを、第一抜け止め部材２２により防止し、第一軸受１８が軸方向他方側に変位することを、段差面５３により防止している。

《第二軸受》
第二軸受１９は、単列深溝型の玉軸受であり、それぞれが円環状の内輪及び外輪と、複数個の玉とを備えている。このうちの内輪は、ウォーム１６の第二支持軸部３７にスリーブを介して外嵌されているのに対し、外輪は、付勢部材３９を構成するガイド部材に内嵌されている。該ガイド部材は、ウォーム収容部２９の内周面の奥側部分に内嵌保持されている。

《ウォームホイール》
ウォームホイール１７は、外周面にウォーム歯２４と噛合するホイール歯２５を有しており、出力シャフト１１の軸方向中間部に外嵌固定されている。ウォームホイール１７は、ウォームホイール収容部３０の内側に配置されている。なお、ウォームホイール１７及び該ウォームホイール１７と互いの中心軸がほぼ一致する部材（部分を含む）に関しては、軸方向が前後方向に一致しているため、図３及び図５の右側に相当する軸方向一方側のことを、後方側といい、図３及び図５の左側に相当する軸方向他方側のことを、前方側という。また、本例の電動パワーステアリング装置は、コラムアシストタイプであるため、ウォームホイール１７を、出力シャフト１１に固定しているが、ピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置では、ウォームホイールをピニオンシャフトに固定する。

《出力シャフト》
出力シャフト１１は、中空状に構成されており、ギヤハウジング９（ウォームホイール収容部３０）の内側に、第三軸受２０及び第四軸受２１により、回転自在に支持されている。出力シャフト１１の前端部には、自在継手４ａが固定されている。出力シャフト１１の内側には、トーションバー１０が配置されている。トーションバー１０の前端部は、出力シャフト１１の前端部に対して連結ピン６６により相対回転不能に連結されており、トーションバー１０の後端部は、ステアリングシャフト２の前端部に対して相対回転不能に接続されている。

《第三軸受》
第三軸受２０は、単列深溝型の玉軸受であり、ウォームホイール１７の前方に隣接配置されている。第三軸受２０は、それぞれが円環状の内輪５４及び外輪５５と、複数個の玉５６とを備えている。このうちの内輪５４は、出力シャフト１１の外周面のうちで、ウォームホイール１７が固定された部分の前方側に隣接した部分に外嵌されている。外輪５５は、前側ハウジング２６を構成する収容前板部３４の内周縁に備えられた支持筒部５７の内周面のうち、軸方向中間部に形成された円筒面状の嵌合面５８に内嵌されている。特に本例では、第三軸受２０が、前側ハウジング２６に対して軸方向（後方側）に変位することを防止するために、止め輪に代えて、第二抜け止め部材２３を使用している。

《第二抜け止め部材及びその周辺構造》
第二抜け止め部材２３は、全体が円環状に構成されており、支持筒部５７の内周面の後方側の端部に内嵌され、第三軸受２０を構成する外輪５５の後方側に隣接配置されている。第二抜け止め部材２３は、前側ハウジング２６と同種の熱可塑性樹脂製で、ウォームホイール収容部３０を構成する支持筒部５７の内周面のうち、後方側の端部に溶着されている。なお、本例では、前側ハウジング２６が、ウォーム収容部２９とウォームホイール収容部３０（収容前板部３４）とを一体に備えているため、第二抜け止め部材２３と第一抜け止め部材２２とを、同種の熱可塑性樹脂製としているが、ウォーム収容部２９とウォームホイール収容部３０（収容前板部３４）とが、それぞれ異なる熱可塑性樹脂から造られたものである場合には、第二抜け止め部材２３と第一抜け止め部材２２とを、異なる熱可塑性樹脂製とすることができる。また、前側ハウジング２６と同種の熱可塑性樹脂とは、第一抜け止め部材２２の場合と同様に、ベースとなる樹脂材料が同種であれば良く、含有する強化材や添加剤などが相違していても構わない。第二抜け止め部材２３に使用可能な熱可塑性樹脂の具体例についても、後述する。

第二抜け止め部材２３は、略台形の断面形状を有している。第二抜け止め部材２３は、外周面に、前方側から後方側に向かうほど外径が段階的に大きくなる階段状の外周段差部５９を有しており、後方側の側面の円周方向複数箇所（図示の例では４箇所）に、放射状に延びた係合凹部６０を有している。なお、第二抜け止め部材２３を支持筒部５７の内周面に溶着する以前の状態で、外周段差部５９には、溶着代を設けておく。

第二抜け止め部材２３が溶着される支持筒部５７の内周面の後方側の端部には、前方側から後方側に向かうほど内径が段階的に大きくなる階段状の内周段差部６１を有している。内周段差部６１は、第二抜け止め部材２３の外周面に備えられた外周段差部５９と、前後方向及び径方向に関して隙間なく当接（凹凸係合）可能な母線形状を有している。さらに本例では、支持筒部５７の内周面と第二抜け止め部材２３の外面との境界部に、溶着時に発生したバリを保持するためのバリ溜り６２を有している。具体的には、支持筒部５７の内周面のうち、嵌合面５８と内周段差部６１との間部分に、径方向外側に向けて凹んだ、バリ溜り６２を全周に有している。なお、バリ溜り６２は、溶着作業時にバリを発生させない溶着方法を採用した場合には、省略することができる。

本例では、外周段差部４７（第二抜け止め部材２３の外周面）を、これに対向する内周段差部６１に溶着している。このように第二抜け止め部材２３を支持筒部５７の内周面の後方側の端部に溶着した状態で、第二抜け止め部材２３の前方側の側面を、外輪５５の後方側の側面に突き当てるとともに、外輪５５の前方側の側面を、支持筒部５７の内周面に備えられた、後方側を向いた段差面６３に突き当てている。つまり、外輪５５を、段差面６３と第二抜け止め部材２３の前方側の側面との間で、前後方向両側から挟持している。これにより、第三軸受２０が後方側に変位することを、第二抜け止め部材２３により防止し、第三軸受２０が前方側に変位することを、段差面６３により防止している。

《第四軸受》
第四軸受２１は、単列深溝型の玉軸受であり、ウォームホイール１７の後方に隣接配置されている。第四軸受２１は、それぞれが円環状の内輪及び外輪と、複数個の玉とを備えている。このうちの内輪は、出力シャフト１１の外周面のうちで、ウォームホイール１７が固定された部分の後方に外嵌されているのに対し、外輪は、後側ハウジング２７を構成する収容後板部３５に内嵌されている。

《溶着方法》
第一抜け止め部材２２をウォーム収容部２９の内周面の開口側部分に溶着するための溶着方法、及び、第二抜け止め部材２３を支持筒部５７の内周面の後方側の端部に溶着するための溶着方法は、特に限定されず、たとえば、レーザー溶着、熱板溶着、超音波溶着、振動溶着、及び、スピン溶着など、従来から知られた各種の溶着方法を採用できる。以下、スピン溶着により、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３を溶着する方法について、具体的に説明する。

第一抜け止め部材２２をウォーム収容部２９に対してスピン溶着により溶着する場合には、図６に示すように、先ず、第一軸受１８を構成する外輪４１を、ウォーム収容部２９の内周面に備えられた嵌合面４３に内嵌する。その後、第一抜け止め部材２２に備えられた係合凹部４８に、図示しない工具の先端部を係合させて、第一抜け止め部材２２を、高速で回転（自転）させながら、ウォーム収容部２９の内側に軸方向一方側から他方側に向けて挿入する。そして、筒体４４及び外向鍔部４６のそれぞれの軸方向他方側の側面を、奥側突き当て面４９及び開口側突き当て面５１に押し付けるとともに、外周段差部４７を内周段差部５０に押し付けて、それぞれの接合面に摩擦熱を発生させる。これにより、筒体４４及び外向鍔部４６のそれぞれの軸方向他方側の側面（の溶着代）を、奥側突き当て面４９及び開口側突き当て面５１にそれぞれ溶融し溶着するとともに、外周段差部４７（の溶着代）を内周段差部５０に溶融し溶着する。この際、内向鍔部４５の軸方向他方側の側面が、外輪４１の軸方向一方側の側面に突き当たるまで、第一抜け止め部材２２を軸方向他方側に向けて押圧する。溶着時に発生したバリは、バリ溜り５２に保持される。なお、ウォーム収容部２９に対する第一抜け止め部材２２の接合強度が十分であれば、筒体４４の軸方向他方側の側面と、外向鍔部４６の軸方向他方側の側面と、外周段差部４７とのうち、いずれか１箇所（たとえば外周段差部４７）又はいずれか２箇所（たとえば筒体４４と外向鍔部４６の軸方向他方側の側面）のみを、溶着しても良い。

第二抜け止め部材２３をウォームホイール収容部３０に対してスピン溶着により溶着する場合には、図７に示すように、先ず、第三軸受２０を構成する外輪５５を、支持筒部５７の内周面に備えられた嵌合面５８に内嵌する。その後、第二抜け止め部材２３に備えられた係合凹部６０に、図示しない工具の先端部を係合させて、第二抜け止め部材２３を、高速で回転させながら、支持筒部５７の内側に後方側から前方側に向けて挿入する。そして、外周段差部５９を内周段差部６１に押し付けて、接合面に摩擦熱を発生させる。これにより、外周段差部５９（の溶着代）を内周段差部６１に溶融し溶着する。この際、第二抜け止め部材２３の前方側の側面が、外輪５５の後方側の側面に突き当たるまで、第二抜け止め部材２３を前方側に向けて押圧する。溶着時に発生したバリは、バリ溜り６２に保持される。

なお、図６及び図７には、第一軸受１８及び第三軸受２０を構成する外輪４１、５５のみを前側ハウジング２６に装着した状態で、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３を溶着する状態を示しているが、実際の場合には、組立状態の第一軸受１８及び第三軸受２０をそれぞれ装着した状態で、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３を溶着する。また、第二抜け止め部材２３の溶着作業と、第一抜け止め部材２２の溶着作業とは、その順序は問わず、前後して作業することもできるし、同時に作業することもできる。

《熱可塑性樹脂の具体例》
次に、前側ハウジング２６（及び後側ハウジング２７）、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３に使用できる熱可塑性樹脂材料の具体例について、説明する。
使用可能な熱可塑性樹脂（ベース樹脂）としては、たとえば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリエステル樹脂（ＰＥＴ、ＰＢＴ）などを使用することができる。ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）は、吸水による寸法変化が少ない点で、好ましく使用できる。

ベース樹脂に含有する強化材としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維（金属の種類はステンレス、鉄、アルミニウム）などの無機繊維や、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維などの有機繊維を含有することができる。これらの強化材の中では、良好な補強性が得られることから、ガラス繊維及び炭素繊維を好ましく使用できる。具体的には、ポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とした場合に、ガラス繊維を１０％含有したもの（ＰＰＳ−ＧＦ１０％）や、ガラス繊維を４０％含有したもの（ＰＰＳ−ＧＦ４０％）、炭素繊維を３０％含有したもの（ＰＰＳ−ＧＦ３０％）などを使用できる。ベース樹脂に含有する強化材の含有量は、１０質量％以上５０質量％以下に規制することが好ましい。なお、強化材を省略（含有しないように）することもできる。

以上の様な構成を有する本例では、樹脂製のギヤハウジング９（前側ハウジング２６）にそれぞれ内嵌された第一軸受１８及び第三軸受２０が、軸方向に変位することを有効に防止できる。
すなわち、本例では、従来構造のように、係止溝に係止した止め輪ではなく、前側ハウジング２６にそれぞれ溶着した第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３により、第一軸受１８及び第三軸受２０がそれぞれ軸方向に変位するのを防止している。このため、止め輪を使用した場合のような、係止溝のクリープに起因したがたつきが発生することを有効に防止できる。また、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３のそれぞれを、前側ハウジング２６に溶着により固定しているため、分子間結合により、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３と、前側ハウジング２６との間の接合強度を十分に確保できる。しかも、本例では、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３のそれぞれの外周面に備えられた階段状の外周段差部４７、５９と、前側ハウジング２６（ウォーム収容部２９及び支持筒部５７）の内周面に備えられた階段状の内周段差部５０、６１とを溶着しているため、これらの各面を単なる円筒面とした場合に比べて、接合面積を十分に増やすことができる。したがって、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３と、前側ハウジング２６との間の接合強度を高めることができる。このため、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３により、第一軸受１８及び第三軸受２０にそれぞれ作用する大きな軸方向荷重及び径方向外向荷重を支承することが可能になる。この結果、前側ハウジング２６として樹脂製のものを使用した場合にも、第一軸受１８及び第三軸受２０が、軸方向に変位することを有効に防止できる。

しかも、熱可塑性樹脂製の第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３は、止め輪と比べても、製造コストを同程度に抑えられるため、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３を使用することによる製造コストの上昇を抑えられる。また、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３を、前側ハウジング２６に溶着することで、第一抜け止め部材２２及び第二抜け止め部材２３と前側ハウジング２６とを一体化できるため、前側ハウジング２６の剛性の向上を図ることもできる。したがって、前側ハウジング２６として樹脂製のものを使用したことによる、剛性の低下を抑制することができる。

なお、本発明の構造とは異なるが、転がり軸受の軸方向変位を防止するために、樹脂製のギヤハウジングの内側に、係止溝を備えた金属製のスリーブをインサートし、該スリーブに備えられた係止溝に対して、止め輪を係止する構造も考えられる。ただし、このような構造を採用した場合には、ギヤハウジングの製造工程に、金属製のスリーブをインサートする工程を加える必要があるため、サイクルタイムが増加し、製造コストの上昇を招く。また、金属製のスリーブが樹脂製のギヤハウジングに対して軸方向に変位しないようにするために、スリーブの外周面に、抜け止め加工などを施す必要があり、やはり製造コストの上昇を招く。これに対し、本例の構造によれば、コストの上昇を招くことなく、第一軸受１８及び第三軸受２０の軸方向の変位を十分に防止することができる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図８及び図９を用いて説明する。

本例では、第三軸受２０（図３参照）が軸方向に変位することを防止するための第二抜け止め部材２３ａの構造、及び、その周辺構造を、実施の形態の第１例の構造から変更している。具体的には、第二抜け止め部材２３ａを、略Ｌ字形の断面形状を有するものとし、円筒状の外筒部６４と、該外筒部６４の後方側の端部から径方向内側に向けて延びた円輪部６５とから構成している。そして、このような第二抜け止め部材２３ａを、前側ハウジング２６ａを構成する支持筒部５７ａの後方側の端部に外嵌している。このように外嵌した状態で、外筒部６４は、第三軸受２０（を構成する外輪５５）と径方向に重なるように配置されている。また、外筒部６４の前方側の側面を、収容前板部３４ａのうちで支持筒部５７ａよりも径方向外側に位置する部分の後方側の側面に溶着するとともに、外筒部６４の内周面を、支持筒部５７ａの外周面に溶着している。さらに、円輪部６５の前方側の側面を、支持筒部５７ａの後方側の側面に溶着している。また、本例の場合には、支持筒部５７ａの外面と第二抜け止め部材２３ａの内面との境界部に、溶着時に発生したバリを保持するためのバリ溜り６２ａを有している。具体的には、外筒部６４の前方側の端部に、内周面と前方側の側面とに開口した、バリ溜り６２ａを全周に有している。なお、本例では、外筒部６４の前方側の側面と、外筒部６４の内周面と、円輪部６５の前方側の側面との合計３箇所を溶着しているが、接合強度を十分に確保できる場合には、このうちの１箇所又は２箇所を溶着しても良い。

本例では、外筒部６４の前方側の側面を、これに対向する収容前板部３４ａの後方側の側面に溶着し、外筒部６４の内周面を、これに対向する支持筒部５７ａの外周面に溶着し、かつ、円輪部６５の前方側の側面を、これに対向する支持筒部５７ａの後方側の側面に溶着している。このように第二抜け止め部材２３ａを、支持筒部５７ａの後方側の端部に溶着した状態で、円輪部６５の径方向内側部の前方側の側面を、外輪５５の後方側の側面に突き当てるとともに、外輪５５の前方側の側面を、支持筒部５７の内周面に備えられた段差面６３に突き当てている。これにより、第三軸受２０が後方側に変位することを、第二抜け止め部材２３ａにより防止し、第三軸受２０が前方側に変位することを、段差面６３により防止している。

以上のような構成を有する本例では、第二抜け止め部材２３ａの複数箇所を溶着することができるため、接合強度を確保しやすくなる。また、第二抜け止め部材２３ａを構成する外筒部６４の外周面を、外部から視認することができるため、第二抜け止め部材２３ａを溶着し忘れることを有効に防止できる。また、外筒部６４を第三軸受２０と径方向に重なるように配置しているため、支持筒部５７ａの剛性を高めることができ、第三軸受２０の支持剛性を向上させることができる。なお、本例では、外筒部６４の内周面及び支持筒部５７ａの外周面を、それぞれ円筒面状とした場合について説明したが、変形例として、外筒部の内周面に、前方側から後方側に向かうほど内径が段階的に変化する階段状の第一段差部を設け、かつ、支持筒部の外周面に、前方側から後方側に向かうほど外径が段階的に変化する階段状の第二段差部を設けて、これら第一段差部と第二段差部とを溶着することもできる。このような構成を採用すれば、接合強度をさらに高めることができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

本発明を実施する場合には、実施の形態の各例の構造を、矛盾が生じない範囲で、適宜組み合わせて実施することができる。

本発明を実施する場合に、抜け止め部材（第一抜け止め部材及び第二抜け止め部材）の形状については、実施の形態の各例の構造に限定されず、転がり軸受（第一軸受及び第三軸受）が軸方向に抜け出ることを防止する機能を発揮できれば、適宜変更することができる。また、抜け止め部材とギヤハウジングとの接合強度を確保するために設けた段差部についても、周面に設ける構造に限定されず、軸方向側面に設けることもできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリングコラム
４ａ、４ｂ 自在継手
５ 中間シャフト
６ ステアリングギヤユニット
７ タイロッド
８ 電動アシスト装置
９ ギヤハウジング
１０ トーションバー
１１ 出力シャフト
１２ ピニオンシャフト
１３ トルクセンサ
１４ 電動モータ
１５ ウォーム減速機
１６ ウォーム
１７ ウォームホイール
１８ 第一軸受
１９ 第二軸受
２０ 第三軸受
２１ 第四軸受
２２ 第一抜け止め部材
２３、２３ａ 第二抜け止め部材
２４ ウォーム歯
２５ ホイール歯
２６、２６ａ 前側ハウジング
２７ 後側ハウジング
２８ ボルト
２９ ウォーム収容部
３０ ウォームホイール収容部
３１ ピボット部
３２ トルクセンサ収容部
３３ 収容筒部
３４、３４ａ 収容前板部
３５ 収容後板部
３６ 第一支持軸部
３７ 第二支持軸部
３８ モータ出力軸
３９ 付勢部材
４０ 内輪
４１ 外輪
４２ 玉
４３ 嵌合面
４４ 筒体
４５ 内向鍔部
４６ 外向鍔部
４７ 外周段差部
４８ 係合凹部
４９ 奥側突き当て面
５０ 内周段差部
５１ 開口側突き当て面
５２ バリ溜り
５３ 連結ピン
５４ 内輪
５５ 外輪
５６ 玉
５７、５７ａ 支持筒部
５８ 嵌合面
５９ 外周段差部
６０ 係合凹部
６１ 内周段差部
６２、６２ａ バリ溜り
６３ 段差面
６４ 外筒部
６５ 円輪部
６６ 連結ピン

Claims (11)

1. 内周面に円筒面状の嵌合面を有する、熱可塑性樹脂製のギヤハウジングと、
   前記嵌合面に内嵌された外輪を有する、転がり軸受と、
   前記外輪の軸方向一方側に隣接配置され、前記外輪が軸方向一方側に変位することを防止する、環状の抜け止め部材と、を備え、
   前記抜け止め部材は、前記ギヤハウジングと同種の熱可塑性樹脂製で、前記ギヤハウジングに対して溶着されており、軸方向他方側を向いた側面を前記外輪の軸方向一方側の側面に突き当てている、
   ウォーム減速機。
2. 前記抜け止め部材は、前記ギヤハウジングの周面に対向する周面、又は／及び、前記ギヤハウジングの軸方向一方側を向いた側面に対向する軸方向他方側を向いた側面を、前記ギヤハウジングに対して溶着している、請求項１に記載したウォーム減速機。
3. 前記抜け止め部材は、周面に軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど外径又は内径が段階的に変化する階段状の第一段差部を有しており、前記ギヤハウジングは、前記第一段差部に対向する周面に、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうほど内径又は外径が段階的に変化する階段状の第二段差部を有しており、前記第一段差部と前記第二段差部とを溶着している、請求項２に記載したウォーム減速機。
4. 前記抜け止め部材は、前記ギヤハウジングに内嵌されている、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機。
5. 前記抜け止め部材は、前記ギヤハウジングに外嵌されている、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機。
6. 前記抜け止め部材は、円筒状の外筒部と、該外筒部の軸方向一方側の端部から径方向内側に向けて延びた円輪部とを有しており、前記外筒部の内周面を、前記ギヤハウジングの外周面に溶着するとともに、前記外筒部又は／及び前記円輪部の軸方向他方側を向いた側面を、前記ギヤハウジングの軸方向一方側を向いた側面に溶着しており、前記外筒部は、前記転がり軸受と径方向に重なるように配置されている、請求項５に記載したウォーム減速機。
7. 前記ギヤハウジングと前記抜け止め部材との境界部に、溶着時に発生したバリを保持するためのバリ溜りを有している、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機。
8. 前記ギヤハウジングは、ウォームを収容するためのウォーム収容部を備えており、
   前記嵌合面は、前記ウォーム収容部の内周面に備えられている、
   請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機。
9. 前記ギヤハウジングは、ウォームホイールを収容するためのウォームホイール収容部を備えており、
   前記嵌合面は、前記ウォームホイール収容部の内周面に備えられている、
   請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機。
10. 請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載したウォーム減速機の製造方法であって、
    熱可塑性樹脂製の前記ギヤハウジングに備えられた前記嵌合面に、前記転がり軸受を構成する前記外輪を内嵌した後、
    前記抜け止め部材に備えられた軸方向他方側を向いた側面を、前記外輪の軸方向一方側の側面に突き当てた状態で、前記抜け止め部材を前記ギヤハウジングに対して溶着する、
    ウォーム減速機の製造方法。
11. 前記抜け止め部材を前記ギヤハウジングに対してスピン溶着により溶着する、請求項１０に記載したウォーム減速機の製造方法。
    

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