JP7322509B2 - 組付装置及び組付方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベローズを組付対象に組み付けるための組付装置及び組付方法に関する。

従来、例えばステアリング装置のラックハウジングとラック軸の両端部に設けられるボールジョイントとの間には、ラックハウジングの内部への異物の侵入を防ぐために、弾性材料からなる円筒状のベローズ（ブーツと言うこともある。）がそれぞれ組み付けられる。こうしたベローズを組付対象に組み付けるための組付装置として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１の組付装置は、ベローズをその内部から均等に拡径する拡径手段と、ベローズを拡径した状態のまま拘束する拘束手段とを備えている。そして、同装置によるベローズの組み付けに際しては、まず拡径手段によってベローズを拡径し、拘束手段によって拡径した状態を維持したまま、ベローズを組付対象が載置された所定の組付位置まで移動させ、そこで拘束手段による拘束を解放する。これにより、弾性的に拡径されていたベローズの形状が復元し、ベローズが組付対象に組み付けられる。

特開２００１－６２６４７号公報

ここで、例えば樹脂等のように比較的弾性係数の高い弾性材料からなるベローズを組み付ける場合を想定する。この場合、上記従来の組付装置を用いてベローズを組み付けようとすると、拡径手段によってベローズを拡径する際に、ベローズが弾性限界を超えて塑性変形するおそれがある。その結果、拘束手段による拘束を解放してもベローズの形状が十分に復元せず、該ベローズを組付対象に対して適切に組み付けることができなくなる。

本発明の目的は、組み付け時にベローズが弾性限界を超えて変形することを抑制できる組付装置及び組付方法を提供することにある。

上記課題を解決する組付装置は、組付対象における筒状部の開口端部に弾性材料からなるベローズを組み付けるものにおいて、前記ベローズは、前記開口端部の外周に嵌合する環状の第１連結端部、及び前記第１連結端部に連続するとともに前記筒状部の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能な筒状の可撓部を有するものであって、フレームを直線的に移動させるスライド機構と、前記フレームに支持されるスイング機構及び保持機構とを備え、前記スイング機構は、前記フレームのスライド方向と直交する方向に延びるように設けられる回動軸と、該回動軸に連結され該回動軸周りに回動するアームとを有し、前記保持機構は、前記アームの回動に応じて前記第１連結端部の中心線が前記スライド方向に対して傾動するように前記可撓部を保持する保持部材を有する。

上記課題を解決する組付方法は、組付対象における筒状部の開口端部に組付装置を用いて弾性材料からなるベローズを組み付けるものにおいて、前記ベローズは、前記開口端部の外周に嵌合する環状の第１連結端部、及び前記第１連結端部に連続するとともに前記筒状部の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能な筒状の可撓部を有するものであり、前記組付装置は、フレームを直線的に移動させるスライド機構と、前記フレームに支持されるスイング機構及び保持機構とを備え、前記スイング機構は、前記フレームのスライド方向と直交する方向に延びるように設けられる回動軸と、該回動軸に連結され該回動軸周りに回動するアームとを有し、前記保持機構は、前記アームの回動に応じて前記第１連結端部の中心線が前記スライド方向に対して傾動するように前記可撓部を保持する保持部材を有するものであって、前記スイング機構により前記第１連結端部の中心線が前記筒状部の軸線に対して傾斜するように前記アームを回動させた状態で、前記スライド機構により前記フレームを前記筒状部の軸方向に沿って移動させることにより、前記第１連結端部の一部を前記開口端部に嵌合させ、前記第１連結端部の一部を前記開口端部に嵌合させた後に、前記フレームが前記スライド方向に移動可能な状態で該フレームを前記組付対象に向けて押圧しつつ、前記スイング機構により前記第１連結端部の中心線が前記筒状部の軸線と一致するように前記アームを回動させることにより、前記第１連結端部の全周を前記開口端部に嵌合させる。

上記各構成によれば、第１連結端部の中心線を筒状部の軸線に対して傾斜させた状態で第１連結端部の一部を組付対象の開口端部に嵌合させ、この状態からベローズを開口端部に押し付けながら第１連結端部の中心線が筒状部の軸線に一致するように揺動させることで、第１連結端部の全周が開口端部に嵌合される。このように第１連結端部が揺動する際においては、第１連結端部における開口端部のエッジに当たる部分が伸張されており、この伸張される部分が周方向に沿って順次移動する。そのため、ベローズの第１連結端部全周が同時には伸張せず、第１連結端部全体での変形量が小さくても、第１連結端部の全周を開口端部に嵌合させることができる。したがって、比較的弾性係数の高い弾性材料からなるベローズであっても、組み付け時にベローズが弾性限界を超えて変形することを抑制できる。

上記組付装置において、前記フレームを前記組付対象に向けて押圧する押圧機構を備えることが好ましい。
上記構成によれば、揺動させながら第１連結端部の全周を開口端部に嵌合させる際に、フレーム及び保持機構を介して容易にベローズを組付対象に向けて押圧できる。

上記組付装置において、前記第１連結端部は、該第１連結端部の外周に環状の第１締付部材が嵌合された状態で、前記開口端部に嵌合されるものであって、前記フレームに支持され、前記第１締付部材の前記組付対象に対する周方向の相対位置を予め設定された第１範囲内に保持する第１位置決め機構を備えることが好ましい。

上記構成によれば、第１締付部材の位相を合わせた状態で第１連結端部を開口端部に嵌合させることができる。
上記組付装置において、前記第１締付部材は、該第１締付部材の外周側に突出した突出部を有するものであり、前記第１位置決め機構は、前記保持機構に対して前記スライド方向及び前記回動軸の軸方向と交差する方向に弾性的に変位可能な第１位置決め部材を備え、前記第１位置決め部材には、前記突出部が挿入される凹部が形成されることが好ましい。

上記構成によれば、突出部が凹部内に挿入されることで、第１締付部材の位相が第１範囲内に保持される。そして、第１位置決め部材は、スライド方向及び回転軸の軸方向と交差する方向に弾性的に変位可能であるため、揺動させながら第１連結端部の全周を開口端部に嵌合させる際に、第１締付部材に対して第１位置決め部材から大きな負荷が加わることを抑制できる。

上記組付装置において、前記ベローズは、前記可撓部における前記第１連結端部と反対側に連続して設けられ、前記筒状部から軸方向に突出した前記組付対象の軸状部の外周に嵌合する環状の第２連結端部を有し、前記第２連結端部は、該第２連結端部の外周に環状の第２締付部材が嵌合された状態で、前記軸状部の外周に嵌合されるものであって、前記フレームに支持され、前記第２締付部材の前記組付対象に対する周方向の相対位置を予め設定された第２範囲内に保持する第２位置決め機構を備えることが好ましい。

上記構成によれば、第２締付部材の位相を合わせた状態で第２連結端部を軸状部に嵌合させることができる。
上記組付装置において、前記第２締付部材は、環状部、及び環状部から径方向外側に突出した一対の爪部を有し、前記一対の爪部を周方向に互いに近接させることで、前記環状部が拡径するように形成されたものであって、前記第２位置決め機構は、前記一対の爪部を互いに接離可能に構成されることが好ましい。

上記構成によれば、第２締付部材を第２連結端部の外周に装着したままの状態で、第２連結端部を軸状部に嵌合させることができる。

本発明によれば、組付対象に組み付ける際にベローズが弾性限界を超えて変形することを抑制できる。

操舵装置の概略構成図。 操舵装置におけるベローズ近傍の軸方向に沿った断面図。 第１締付部材の斜視図。 第１締付部材の断面図。 第２締付部材の斜視図。 第２締付部材の断面図。 組付装置の斜視図。 組付装置の正面図。 組付装置の平面図。 組付装置の背面図。 ベローズを保持した状態の組付装置における保持機構周辺の断面図。 ベローズを保持した状態の組付装置における第１位置決め機構の断面図。 ベローズを保持した状態の組付装置における保持機構周辺の平面図。 ベローズを保持した状態の組付装置における第２位置決め機構の断面図。 （ａ）～（ｃ）はベローズを組み付ける際の作用説明図。

以下、組付装置及び組付方法の一実施形態を図面に従って説明する。
まず、組付装置により組み付けられるベローズを備えた操舵装置について、図１～図６を参照して説明する。

図１に示すように、操舵装置１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４と、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアシスト機構５とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１に連結されたラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通されるラックハウジング１３と、ステアリングシャフト１１の回転をラック軸１２の往復動に変換するラックアンドピニオン機構１４とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２が位置する側から順にコラム軸１５、中間軸１６、及びピニオン軸１７を連結することにより構成されている。

ラック軸１２は、ラックハウジング１３における軸方向に延びた筒状部２１内に軸方向移動可能に収容されている。ピニオン軸１７は、ラックハウジング１３内において、ラック軸１２に対して所定の交差角をもって配置されている。そして、ラックアンドピニオン機構１４は、ラック軸１２に形成されたラック歯１２ａとピニオン軸１７に形成されたピニオン歯１７ａとを噛合させることで構成されている。ラック軸１２の両端には、ボールジョイント２２がそれぞれ設けられている。各ボールジョイント２２は、ラック軸１２の両端に固定されたソケット２３と、ソケット２３に対して回動可能に連結されるボールシャフト２４とを備えている。そして、ボールシャフト２４は図示しないタイロッドに連結され、タイロッドの先端は転舵輪３が組付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、操舵装置１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１４によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッドを介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

筒状部２１の両開口端部３１の近傍には、操舵装置１を図示しない車両メンバに取り付けるためのマウント部３２がそれぞれ形成されている。各マウント部３２は、筒状部２１の径方向外側に向かうにつれてラックハウジング１３の開口端部３１に近づくように、ラックハウジング１３の軸方向に対して傾斜した方向に延びている。各マウント部３２の先端部には、貫通孔３３が形成されている。そして、操舵装置１は、ラックハウジング１３が各貫通孔３３に挿通される図示しないボルトを介して車両メンバに締結されることで車両に搭載される。

両開口端部３１とボールシャフト２４との間には、ラックハウジング１３内への塵や雨水等の異物が侵入することを防ぐためのベローズ３４がそれぞれ設けられている。ベローズ３４は、ラックハウジング１３とボールシャフト２４とに跨って組み付けられている。つまり、本実施形態では、ラックハウジング１３及びボールシャフト２４が組付対象に相当する。

アシスト機構５は、駆動源であるモータ４１と、伝達機構４２と、変換機構４３とを備えている。そして、アシスト機構５は、モータ４１の回転を伝達機構４２を介して変換機構４３に伝達し、変換機構４３にてラック軸１２の往復動に変換することで操舵機構４にアシスト力を付与する。本実施形態のモータ４１には、例えば三相のブラシレスモータが採用され、伝達機構４２には、例えばベルト機構が採用され、変換機構４３には、例えばボール螺子機構が採用されている。

次に、ベローズ３４及びその周辺構成について詳細に説明する。なお、ラックハウジング１３の左右両端に取り付けられるベローズ３４及びその周辺構成は左右対称に構成されているため、右側部分についてのみ説明し、左側部分の説明を省略する。

図２に示すように、ラックハウジング１３は、アルミ合金等の金属材料により構成されている。筒状部２１の開口端部３１は、円筒状に形成されている。開口端部３１の外周面には、その全周に亘って延びる円環状の第１組付溝３１ａが形成されている。第１組付溝３１ａの断面形状は、軸方向に長い矩形状に形成されている。ボールシャフト２４の軸状部２５の外周面には、その全周に亘って延びる円環状の第２組付溝２５ａが形成されている。第２組付溝２５ａの断面形状は、軸方向に長い矩形状に形成されている。

ベローズ３４は、樹脂等の比較的弾性係数の高い弾性材料により構成されている。ベローズ３４は、筒状の可撓部５２と、可撓部５２の軸方向一端側に設けられた円環状の第１連結端部５３と、可撓部５２の軸方向他端側に設けられた円環状の第２連結端部５４とを有している。

可撓部５２は、蛇腹状に形成されており、筒状部２１の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能となっている。可撓部５２は、ラック軸１２の端部及びボールジョイント２２を包囲している。第１連結端部５３は、第１組付溝３１ａの底面の外径と略等しい内径を有する円環状に形成されている。第１連結端部５３は、開口端部３１の第１組付溝３１ａに嵌合しており、該第１連結端部５３の外周から第１締付部材５５によって締め付けられることで、開口端部３１に固定されている。第２連結端部５４は、第２組付溝２５ａの底面の外径と略等しい内径を有する円環状に形成されている。第２連結端部５４は、第２組付溝２５ａの外周に嵌合しており、該第２連結端部５４の外周から第２締付部材５７によって締め付けられることで、ボールシャフト２４の軸状部２５に固定されている。

図３及び図４に示すように、第１締付部材５５は、帯状の金属板を湾曲させることにより構成されており、円環状に形成されている。
詳しくは、第１締付部材５５は、第１環状部６１と、重畳部６２と、かしめ部６３と、接続部６４とを有している。第１環状部６１は、その基端と先端とが周方向において対向するような円環状に湾曲されている。重畳部６２は、第１環状部６１の先端から連続し、第１環状部６１の外周に沿って延びる円弧状に湾曲されている。かしめ部６３は、重畳部６２の先端から連続し、第１環状部６１から径方向外側に突出するように形成されている。つまり、かしめ部６３が第１締付部材５５の外周側に突出する突出部に相当する。本実施形態のかしめ部６３は、上底が第１環状部６１側に位置する台形状に折り曲げられている。接続部６４は、かしめ部６３の先端から連続し、第１環状部６１の外周に沿って延びる円弧状に湾曲されている。接続部６４は、第１環状部６１の外周面に溶接等により接続されている。

このように構成された第１締付部材５５は、かしめ部６３における周方向において対向する二辺を互いに近接するように塑性変形させることにより、第１環状部６１が縮径し、第１連結端部５３をラックハウジング１３の開口端部３１に締め付けるようになっている。なお、かしめ部６３をかしめる前の状態において、第１環状部６１の内径は、第１連結端部５３の外径よりも僅かに大きく設定されている。また、第１締付部材５５は、突出部であるかしめ部６３のラックハウジング１３に対する周方向の相対位置（以下、位相という）が予め設定された第１範囲内となるように装着されている。第１範囲は、操舵装置１を車両に搭載した状態で、かしめ部６３が車両の他の部品と干渉しないような範囲に設定されており、例えばマウント部３２から８０°～１００°だけ周方向に離れた範囲に設定されている。

図５及び図６に示すように、第２締付部材５７は、バネ鋼等の金属板を湾曲させることにより構成されており、円環状に形成されている。
詳しくは、第２締付部材５７は、第２環状部７１と、一対の爪部７２，７３とを有している。第２環状部７１は、その基端と先端とが一部重なるような円環状に湾曲されている。第２環状部７１の内径は、第２連結端部５４の外径よりも僅かに小さく設定されている。第２環状部７１の基端には、その長手方向に延びる挿入孔７４が形成されている。一方、第２環状部７１の先端は、他の部分よりも短手方向の幅が小さくなるように形成されており、挿入孔７４内に挿入されている。爪部７２は、第２環状部７１の基端から連続し、径方向外側に延びている。爪部７３は、第２環状部７１の先端から連続し、径方向外側に延びている。

このように構成された第２締付部材５７は、自然状態で第２連結端部５４をボールシャフト２４の軸状部２５に締め付けるようになっている。また、一対の爪部７２，７３を近接させるように弾性変形させることで、第２環状部７１が拡径し、第２連結端部５４に対する締め付けを解除するようになっている。また、第２締付部材５７は、一対の爪部７２，７３の位相が予め設定された第２範囲内となるように装着されている。第２範囲は、操舵装置１を車両に搭載した状態で、一対の爪部７２，７３が車両の他の部品と干渉しないような範囲に設定されており、例えばマウント部３２から７０°～１１０°だけ周方向に離れた範囲に設定されている。

次に、ベローズ３４の組み付けについて、図７～図１５を参照して説明する。
本実施形態では、筒状部２１の軸方向が水平方向に沿うとともにマウント部３２が鉛直方向下側を向くような所定の載置姿勢で載置されたラックハウジング１３に対して、組付装置８１を用いてベローズ３４を組み付ける。

図７に示すように、組付装置８１は、スライド機構８２と、スライド機構８２に連結されるフレーム８３と、フレーム８３を押圧する押圧機構８４とを備えている。また、組付装置８１は、ベローズ３４を保持する保持機構８５と、ベローズ３４を傾動させるスイング機構８６と、第１締付部材５５の位相を保持するための第１位置決め機構８７と、第２締付部材５７の位相を保持するための第２位置決め機構８８とを備えている。これら保持機構８５、スイング機構８６、第１位置決め機構８７及び第２位置決め機構８８は、フレーム８３に支持されている。そして、組付装置８１は、スライド機構８２の作動によりフレーム８３が移動するスライド方向と筒状部２１の軸方向とが一致するように水平な床面に設置される。

なお、以下の説明では、便宜上、スライド方向におけるラックハウジング１３が載置される側を左側、その反対側を右側とする。また、スライド方向及び鉛直方向と直交する方向を直交方向とし、直交方向におけるベローズ３４が保持される側を前側、その反対側を後側とする。

詳しくは、図７～図１０に示すように、スライド機構８２は、ベース９１と、複数の支柱９２と、梁部材９３とを備えている。なお、本実施形態のスライド機構８２は、二本の支柱９２を備えている。ベース９１は、平板状に形成されており、水平な床面に固定されている。各支柱９２及び梁部材９３は、それぞれ四角柱状に形成されている。二本の支柱９２は、スライド方向、すなわち筒状部２１の軸方向に間隔を空けてベース９１に固定されている。梁部材９３は、スライド方向と平行になるように支柱９２に固定されている。

また、スライド機構８２は、レールプレート９４と、リニアモータ９５と、テーブル９６とを備えている。レールプレート９４は、スライド方向に沿って長い長方形板状に形成されている。駆動源となるリニアモータ９５は、レールプレート９４に固定されるとともにスライド方向に延びる固定子９７と、固定子９７に沿って移動可能な可動子９８とを備えている。テーブル９６は、スライド方向及び鉛直方向に平行な平板状に形成されている。

押圧機構８４は、支柱１０１と、押圧部材１０２と、心棒１０３と、当接部材１０４とを備えている。支柱１０１は、四角柱状に形成されている。支柱１０１は、スライド機構８２の各支柱１０１よりもスライド方向右側かつ直交方向前側に位置するようにベース９１に固定されている。押圧部材１０２には、一例としてコイルバネが採用されている。心棒１０３は、丸棒状に形成されている。心棒１０３は、支柱１０１の鉛直方向上側端部からスライド方向左側に突出するように固定されている。当接部材１０４は、直方体状に形成されている。当接部材１０４は、心棒１０３のスライド方向左側端部に固定されており、テーブル９６に当接している。押圧部材１０２は、支柱１０１と当接部材１０４との間で心棒１０３の外周に巻き付けられるように設けられている。押圧部材１０２は、可動子９８が最もスライド方向左側に移動した状態でも、圧縮状態が維持されるように構成されている。これにより、押圧機構８４は、押圧部材１０２の付勢力に基づいてテーブル９６をスライド方向左側に押圧する。

フレーム８３は、第１プレート１１１と、第２プレート１１２と、連結プレート１１３と、補助プレート１１４とを備えている。第１プレート１１１、第２プレート１１２、連結プレート１１３及び補助プレート１１４は、スライド方向及び鉛直方向に平行な平板状にそれぞれ形成されている。第１プレート１１１と第２プレート１１２とは、第１プレート１１１がスライド方向左側に位置し、第２プレート１１２がスライド方向右側に位置するように連結プレート１１３を介して連結されている。補助プレート１１４は、第２プレート１１２の前面におけるスライド方向左側、すなわち第１プレート１１１寄りの位置に固定されている。第２プレート１１２の後面には、上記スライド機構８２のテーブル９６が固定されている。これにより、フレーム８３は、可動子９８の移動に伴って該可動子９８と一体でスライド方向に沿って移動する。また、フレーム８３は、テーブル９６を介して押圧部材１０２によりスライド方向左側、すなわち組付対象となるラックハウジング１３が配置される側に押圧される。

スイング機構８６は、駆動源となる直動ユニット１２１と、リンク部材１２２と、回動軸１２３と、アーム１２４とを備えている。そして、スイング機構８６は、アーム１２４を回動軸１２３周りに回動させるように構成されている。

具体的には、本実施形態の直動ユニット１２１は、円筒状のシリンダ１３１と、シリンダ１３１内に挿入される柱状のプランジャ１３２とを備え、空気圧や油圧によりプランジャ１３２を進退可能に構成されている。なお、直動ユニット１２１は、図示しない制御装置によりその作動が制御される。

シリンダ１３１は、ジョイント部材１３３によって直交方向周りに回動可能に支持されるとともに、ジョイント部材１３３はブラケット１３４を介して第１プレート１１１の後面に固定されている。リンク部材１２２は、四角柱状に形成されている。リンク部材１２２の基端は、プランジャ１３２の先端に対して直交方向周りに回動可能に連結されている。リンク部材１２２の先端は、回動軸１２３の後端と一体回転可能に連結されている。回動軸１２３は、直交方向に延びる円柱状に形成されている。回動軸１２３は、軸受等の支持部材１３５を介して第１プレート１１１に対して回転可能に支持されている。回動軸１２３の前端には、アーム１２４が一体回転可能に固定されている。

図１１～図１３に示すように、アーム１２４は、回動軸１２３からスライド方向右側に延びる本体部１３６と、本体部１３６のスライド方向右側端部から直交方向前側に延びる先端部１３７とを有している。本体部１３６はスライド方向及び鉛直方向に平行な平板状に形成され、先端部１３７はスライド方向及び直交方向に平行な平板状に形成されている。

このように構成されたスイング機構８６は、直動ユニット１２１の駆動によりプランジャ１３２がシリンダ１３１から出没することで、アーム１２４が回動軸１２３周りに回動するように構成されている。

図７～図１１に示すように、保持機構８５は、可撓部５２におけるスライド方向左側、すなわち第１連結端部５３寄りの位置を保持する保持部材１４１と、可撓部５２におけるスライド方向右側、すなわち第２連結端部５４寄りの位置を鉛直方向上側から受ける受け部材１４２とを備えている。そして、保持機構８５は、アーム１２４の回動に応じて第１連結端部５３の中心線がスライド方向に対して傾動するようにベローズ３４の可撓部５２を保持する。

具体的には、保持部材１４１は、アーム１２４の先端部１３７にブラケット１４３を介して連結される連結部１４４と、ベローズ３４を保持する保持部１４５とを有している。連結部１４４はスライド方向及び直交方向に平行な平板状に形成され、保持部１４５は鉛直方向及び直交方向に平行な平板状に形成されている。保持部１４５には、スライド方向に貫通するとともに、鉛直方向下側に開口した保持孔１４６が形成されている。保持孔１４６の内径は、可撓部５２における蛇腹の谷部分の外径よりも僅かに小さく設定されている。受け部材１４２は、肉厚の平板状に形成されている。受け部材１４２には、スライド方向に貫通するとともに、鉛直方向下側に開口した略半円形状の受け孔１４７が形成されている。受け孔１４７の内周面は、スライド方向左側から右側に向かってその内径が連続的に小さくなり、可撓部５２における蛇腹の山部分の外周に倣うように形成されている。受け部材１４２は、補助プレート１１４に対してブラケット１４８を介して固定されている。

このように構成された保持機構８５は、保持孔１４６に可撓部５２を嵌合させることによりベローズ３４を保持する。そして、アーム１２４の回動にともなって保持部材１４１が回動軸１２３周りに回動することで、該保持部材１４１に保持された第１連結端部５３の中心線をスライド方向に対して傾動させる。このとき、第２連結端部５４は、受け部材１４２によってその変位が規制されるため、第２連結端部５４の中心線は傾動しない。

図１１及び図１２に示すように、第１位置決め機構８７は、固定部材１５１と、第１位置決め部材１５２と、固定部材１５１と第１位置決め部材１５２とを連結する連結棒１５３と、複数の案内棒１５４と、第１位置決め部材１５２を付勢する第１付勢部材１５５とを備えている。そして、第１位置決め機構８７は、第１位置決め部材１５２によって第１締付部材５５の位相が第１範囲内になるように保持する。また、第１位置決め機構８７は、第１位置決め部材１５２が固定部材１５１に対してスライド方向及び直交方向と交差する方向に弾性的に変位可能となるように構成されている。なお、本実施形態の第１位置決め機構８７は、二本の案内棒１５４を備えている。

具体的には、固定部材１５１は、直方体状に形成されている、固定部材１５１には、鉛直方向に貫通した連結孔１６１、及び鉛直方向に貫通した案内棒１５４と同数の案内孔１６２が形成されている。２つの案内孔１６２は、連結孔１６１の直交方向両側に形成されている。固定部材１５１は、ブラケット１６３を介して保持部材１４１の保持部１４５に固定されている。

第１位置決め部材１５２は、直方体状に形成されている。第１位置決め部材１５２には、スライド方向に貫通するとともに鉛直方向下側に開口した凹部１６４が形成されている。凹部１６４の直交方向に沿った幅は、第１締付部材５５におけるかしめ部６３の直交方向に沿った幅よりもやや大きく設定されている。第１位置決め部材１５２は、保持機構８５により保持されるベローズ３４の軸方向と所定の載置姿勢で載置されたラックハウジング１３の軸方向とが一致する状態で、凹部１６４のラックハウジング１３に対する位相が第１範囲内に位置するように、連結棒１５３によって固定部材１５１に取り付けられている。

連結棒１５３及び各案内棒１５４は、それぞれ丸棒状に形成されている。連結棒１５３は、第１位置決め部材１５２の直交方向中央に固定されるとともに、固定部材１５１の鉛直方向上側に突出するように連結孔１６１に摺動可能に挿通されている。連結棒１５３の鉛直方向上側端部には、連結孔１６１よりも大きな外径を有する止め輪１６５が固定されている。第１付勢部材１５５には、一例としてコイルバネが採用されている。第１付勢部材１５５は、連結棒１５３の外周に巻き付けられるとともに、固定部材１５１と第１位置決め部材１５２との間で圧縮状態となるように配置されている。二本の案内棒１５４は、連結棒１５３の直交方向両側に配置されている。各案内棒１５４は、第１位置決め部材１５２に固定されるとともに、案内孔１６２に摺動可能に挿通されている。

これにより、第１締付部材５５は、かしめ部６３が凹部１６４内に挿入されることで、その位相が第１範囲となるように保持される。また、第１位置決め部材１５２は、第１付勢部材１５５によって鉛直方向下側に付勢されており、止め輪１６５が固定部材１５１の上面に当接する位置を下端位置として、スライド方向及び直交方向と交差する方向に弾性的に変位可能となっている。

図１１、図１３及び図１４に示すように、第２位置決め機構８８は、一対の挟み板１７１と、一対の挟み板１７１を接離可能に支持する複数の支持棒１７２と、一対の挟み板１７１を離間させる第２付勢部材１７３と、一対の挟み板１７１を近接させる駆動源となるチャックユニット１７４とを備えている。そして、第２位置決め機構８８は、第２締付部材５７の一対の爪部７２，７３を接離可能に構成されている。なお、本実施形態の第２位置決め機構８８は、二本の支持棒１７２を備えている。

具体的には、各挟み板１７１は、スライド方向に長い長方形板状に形成されており、そのスライド方向左側端部には、鉛直方向下側に延出された当接部１８１が形成されている。一対の挟み板１７１は、直交方向に間隔を空けて配置され、当接部１８１が一対の爪部７２，７３を直交方向両側から挟み込むように配置されている。各挟み板１７１には、直交方向に貫通した支持棒１７２と同数の貫通孔１８２が鉛直方向に並んで形成されている。一対の挟み板１７１は、保持機構８５により保持されるベローズ３４の軸方向と所定の載置姿勢で載置されたラックハウジング１３の軸方向とが一致する状態で、これら挟み板１７１間の隙間のラックハウジング１３に対する位相が第２範囲内に位置するように、支持棒１７２によって補助プレート１１４に取り付けられている。

各支持棒１７２は、大径部１８３と、小径部１８４とを有する段付きの丸棒状に形成されている。大径部１８３の外径は貫通孔１８２の内径よりも大きく設定されるとともに、小径部１８４の外径は貫通孔１８２の内径よりも小さく設定されている。二本の支持棒１７２は、大径部１８３が補助プレート１１４側に位置するとともに、それぞれ貫通孔１８２と対向するように鉛直方向に間隔を空けて補助プレート１１４に固定されている。そして、各支持棒１７２の小径部１８４は、一対の挟み板１７１の貫通孔１８２にブッシュ１８５を介してそれぞれ挿通されている。各支持棒１７２の先端には、貫通孔１８２の内径よりも大きな外径の頭部を有するネジ１８６が固定されている。第２付勢部材１７３には、一例としてコイルバネが採用されている。第２付勢部材１７３は、鉛直方向上側に配置された支持棒１７２の小径部１８４の外周に巻き付けられるとともに、一対の挟み板１７１の間で圧縮状態となるように配置されている。

これにより、一対の挟み板１７１は、支持棒１７２における小径部１８４が形成された範囲に亘って互いに近接及び離間可能になっており、外部から力が作用しない状態では、第２付勢部材１７３の付勢力により最も離間した状態となる。そして、第２締付部材５７は、一対の爪部７２，７３が一対の挟み板１７１間に配置されることで、その位相が第２範囲内に保持される。

チャックユニット１７４は、箱状のケース１９１と、ケース１９１の側面から突出した一対のチャック１９２とを備え、空気圧や油圧により一対のチャック１９２を互いに接離可能に構成されている。なお、チャックユニット１７４は、図示しない制御装置によりその作動が制御される。チャックユニット１７４は、一対のチャック１９２が直交方向に並ぶように、ブラケット１９３を介して第２プレート１１２に固定されている。一対のチャック１９２には、それぞれ鉛直方向下側に突出し、挟み板１７１のスライド方向右側端部を直交方向両側から挟み込む延出部材１９４が固定されている。

このように構成された第２位置決め機構８８は、一対のチャック１９２が互いに近接すると、延出部材１９４によって一対の挟み板１７１が直交方向両側から押圧されることにより、該一対の挟み板１７１が第２付勢部材１７３の付勢力に抗して近接し、その当接部１８１が一対の爪部７２，７３を互いに近接させる。これにより、第２締付部材５７が拡径し、該第２締付部材５７が嵌合された状態の第２連結端部５４にボールシャフト２４の軸状部２５が挿入可能となる。一方、一対のチャック１９２が離間すると、第２付勢部材１７３の付勢力によって一対の挟み板１７１が離間し、これに伴って一対の爪部７２，７３が離間する。これにより、第２締付部材５７により第２連結端部５４をボールシャフト２４の軸状部２５に締め付けることが可能になる。

次に、本実施形態の組付装置８１を用いたベローズ３４の組み付け方法について、図１５を参照して説明する。ベローズ３４の組み付けに先立って、ボールジョイント２２が連結されたラック軸１２をラックハウジング１３に挿入し、この状態のラックハウジング１３を載置台Ｔの上に載置姿勢で載置する。なお、図１５では、説明の便宜上、押圧部材１０２を簡略化して図示している。

図１５（ａ）に示すように、ベローズ３４を保持機構８５により保持し、ベローズ３４の内部にボールシャフト２４の一部を挿入する。このとき、スイング機構８６は、第１連結端部５３の中心線Ｌ１が筒状部２１の軸線Ｌ２と一致するようにアーム１２４を回動させる。

続いて、図１５（ｂ）に示すように、スイング機構８６により第１連結端部５３の中心線Ｌ１が筒状部２１の軸線Ｌ２に対して傾斜するようにアーム１２４を回動させる。併せて、第２位置決め機構８８により第２締付部材５７を拡径させる。この状態で、スライド機構８２によりフレーム８３をスライド方向、すなわち筒状部２１の軸方向に沿って移動させることにより、第１連結端部５３の一部を筒状部２１の開口端部３１に嵌合させるとともに、第２連結端部５４をボールシャフト２４の軸状部２５に嵌合させる。

このとき、回動軸１２３は、開口端部３１の軸方向位置よりもスライド方向右側まで移動する。また、同図に示すように、第１連結端部５３の一部を筒状部２１の開口端部３１に嵌合させた状態で、スライド機構８２からフレーム８３に力は付与されず、フレーム８３は、スライド方向に移動可能な状態となり、回動軸１２３を含むスイング機構８６は、押圧機構８４の押圧力に対抗することでスライド方向右側に移動可能な状態となる。

そして、図１５（ｃ）に示すように、スイング機構８６により第１連結端部５３の中心線Ｌ１が筒状部２１の軸線Ｌ２と一致するようにアーム１２４を回動させる。この際、スイング機構８６は押圧機構８４の押圧力に抗して瞬間的にスライド方向右側に移動してから、アーム１２４の回動に応じてスライド方向左側に移動する。これにより、ベローズ３４は、第１連結端部５３が開口端部３１に対して抉り込まれるように揺動し、第１連結端部５３の全周が開口端部３１に嵌合する。

なお、第２位置決め機構８８による第２締付部材５７の拡径を解除することで、第２連結端部５４がボールシャフト２４に固定される。また、保持機構８５からベローズ３４を取り外した後、図示しないかしめ装置によりかしめ部６３をかしめることで、第１連結端部５３が開口端部３１に固定される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）組付装置８１は、第１連結端部５３の中心線Ｌ１を筒状部２１の軸線Ｌ２に対して傾斜させた状態で第１連結端部５３の一部を開口端部３１に嵌合させる。そして、この状態からベローズ３４を開口端部３１に押し付けながら第１連結端部５３の中心線Ｌ１が筒状部２１の軸線Ｌ２に一致するように揺動させることで、第１連結端部５３の全周を開口端部３１に嵌合させるようにした。このように第１連結端部５３が揺動する際においては、第１連結端部５３における開口端部３１のエッジに当たる部分が伸張されており、この伸張される部分が周方向に沿って順次移動する。そのため、ベローズ３４の第１連結端部５３全周が同時には伸張せず、第１連結端部５３全体での変形量が小さくても、第１連結端部５３の全周を開口端部３１に嵌合させることができる。したがって、比較的弾性係数の高い弾性材料からなるベローズ３４であっても、組み付け時にベローズ３４が弾性限界を超えて変形することを抑制できる。また、第１連結端部５３の中心線Ｌ１が筒状部２１の軸線Ｌ２と一致する状態のまま、ベローズ３４を筒状部２１の軸方向に沿って移動させて第１連結端部５３を開口端部３１に嵌合させる場合と異なり、例えば第１連結端部５３の一部がその内周側に巻き込まれるような組み付け不良の発生を抑制できる。

（２）組付装置８１は、フレーム８３をラックハウジング１３に向けて押圧する押圧機構８４を備えるため、揺動させながら第１連結端部５３の全周を開口端部３１に嵌合させる際に、フレーム８３及び保持機構８５を介して容易にベローズ３４をラックハウジング１３に向けて押圧できる。

（３）組付装置８１は、第１締付部材５５の位相を第１範囲内に保持する第１位置決め機構８７を備えるため、第１締付部材５５の位相を合わせた状態で第１連結端部５３を開口端部３１に嵌合させることができる。

（４）第１位置決め機構８７は、保持機構８５に対して、スライド方向及び直交方向と交差する方向に弾性的に変位可能な第１位置決め部材１５２を備え、第１位置決め部材１５２の凹部１６４に第１締付部材５５のかしめ部６３を挿入することで、第１締付部材５５の位相を保持するようにした。このように第１位置決め部材１５２は、スライド方向及び直交方向と交差する方向に弾性的に変位可能であるため、揺動させながら第１連結端部５３の全周を開口端部３１に嵌合させる際に、第１締付部材５５に対して第１位置決め部材１５２から大きな負荷が加わることを抑制できる。

（５）組付装置８１は、第２締付部材５７の位相を第２範囲内に保持する第２位置決め機構８８を備えるため、第２締付部材５７の位相を合わせた状態で第２連結端部５４をボールシャフト２４に嵌合させることができる。

（６）第２締付部材５７として、第２環状部７１、及び第２環状部７１から径方向外側に突出した一対の爪部７２，７３を有し、一対の爪部７２，７３を周方向に互いに近接させることで、第２環状部７１が拡径するものを採用し、第２位置決め機構８８を一対の爪部７２，７３を互いに接離可能に構成した。そのため、第２締付部材５７を第２連結端部５４の外周に装着したままの状態で、第２連結端部５４をボールシャフト２４に嵌合させることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、第１締付部材５５として、第２締付部材５７のように、一対の爪部を周方向に互いに近接させることで、環状部が拡径するものを採用してもよい。この場合、一対の爪部を互いに接離可能に第１位置決め機構８７を構成する、又は第１締付部材５５をベローズ３４の組み付け後に別途組み付ける方法を採用することができる。

・上記実施形態において、第２締付部材５７として、第１締付部材５５のように、かしめ部をかしめることにより第２連結端部５４を締め付ける構成のものを採用してもよい。この場合、第２位置決め機構８８が一対の爪部を接離する機能を有しない構成としてもよい。

・上記実施形態において、保持機構８５の構成は適宜変更可能である。例えば保持機構８５が、受け部材１４２に代えて、可撓部５２におけるスライド方向右側の位置を保持する第２保持部材を備える構成としてもよい。また、保持機構８５が、保持部材１４１のみを備え、受け部材１４２を備えない構成としてもよい。

・上記実施形態では、スライド機構８２はリニアモータ９５を駆動源としてフレーム８３をスライド方向に移動させたが、これに限らず、例えば空気圧や油圧を利用した駆動源を用いてフレーム８３をスライド方向に移動させてもよく、その構成は適宜変更可能である。同様に、直動ユニット１２１及びチャックユニット１７４の駆動源としてモータを用いてもよく、その構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、第１位置決め部材１５２を保持機構８５に対して剛的に固定してもよい。また、組付装置８１が第１位置決め機構８７を備えない構成としてもよい。
・上記実施形態において、組付装置８１が第２位置決め機構８８を備えない構成としてもよい。

・上記実施形態では、押圧機構８４によりフレーム８３をラックハウジング１３に向けて押圧したが、これに限らず、揺動させながら第１連結端部５３を開口端部３１に嵌合させる際に、例えばスライド機構８２によってフレーム８３をラックハウジング１３に向けて押圧してもよい。

・上記実施形態において、例えばラック軸１２が挿入されていない状態のラックハウジング１３に対して組付装置８１によりベローズ３４の第１連結端部５３を組み付けた後、ラック軸１２をラックハウジング１３に挿入して第２連結端部５４をボールシャフト２４に組み付けてもよい。つまり、第１連結端部５３を組み付けるタイミングと、第２連結端部５４を組み付けるタイミングとが異なっていてもよい。

・上記実施形態では、ベローズ３４をラックハウジング１３に組み付けたが、これに限らず、例えば等速ジョイントのアウタレース等、他の組付対象にベローズ３４を組み付けてもよい。

Ｌ１…中心線、Ｌ２…軸線、１…操舵装置、１２…ラック軸、１３…ラックハウジング、２１…筒状部、２２…ボールジョイント、２３…ソケット、２４…ボールシャフト、２５…軸状部、３１…開口端部、３４…ベローズ、５２…可撓部、５３…第１連結端部、５４…第２連結端部、５５…第１締付部材、５７…第２締付部材、６３…かしめ部、７１…第２環状部、７２，７３…爪部、８１…組付装置、８２…スライド機構、８３…フレーム、８４…押圧機構、８５…保持機構、８６…スイング機構、８７…第１位置決め機構、８８…第２位置決め機構、１２３…回動軸、１２４…アーム、１４１…保持部材、１５２…第１位置決め部材、１６４…凹部。

Claims (4)

1. 組付対象における筒状部の開口端部に弾性材料からなるベローズを組み付ける組付装置において、
   前記ベローズは、前記開口端部の外周に嵌合する環状の第１連結端部、及び前記第１連結端部に連続するとともに前記筒状部の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能な筒状の可撓部を有するものであって、
   フレームを直線的に移動させるスライド機構と、
   前記フレームに支持されるスイング機構及び保持機構とを備え、
   前記スイング機構は、前記フレームのスライド方向と直交する方向に延びるように設けられる回動軸と、該回動軸に連結され該回動軸周りに回動するアームとを有し、
   前記保持機構は、前記アームの回動に応じて前記第１連結端部の中心線が前記スライド方向に対して傾動するように前記可撓部を保持する保持部材を有し、
   前記第１連結端部は、該第１連結端部の外周に環状の第１締付部材が嵌合された状態で、前記開口端部に嵌合されるものであって、
   前記フレームに支持され、前記第１締付部材の前記組付対象に対する周方向の相対位置を予め設定された第１範囲内に保持する第１位置決め機構を備え、
   前記第１締付部材は、該第１締付部材の外周側に突出した突出部を有するものであり、
   前記第１位置決め機構は、前記保持機構に対して前記スライド方向及び前記回動軸の軸方向と交差する方向に弾性的に変位可能な第１位置決め部材を備え、
   前記第１位置決め部材には、前記突出部が挿入される凹部が形成された組付装置。
2. 組付対象における筒状部の開口端部に弾性材料からなるベローズを組み付ける組付装置において、
   前記ベローズは、前記開口端部の外周に嵌合する環状の第１連結端部、及び前記第１連結端部に連続するとともに前記筒状部の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能な筒状の可撓部を有するものであって、
   フレームを直線的に移動させるスライド機構と、
   前記フレームに支持されるスイング機構及び保持機構とを備え、
   前記スイング機構は、前記フレームのスライド方向と直交する方向に延びるように設けられる回動軸と、該回動軸に連結され該回動軸周りに回動するアームとを有し、
   前記保持機構は、前記アームの回動に応じて前記第１連結端部の中心線が前記スライド方向に対して傾動するように前記可撓部を保持する保持部材を有し、
   前記ベローズは、前記可撓部における前記第１連結端部と反対側に連続して設けられ、前記筒状部から軸方向に突出した前記組付対象の軸状部の外周に嵌合する環状の第２連結端部を有し、
   前記第２連結端部は、該第２連結端部の外周に環状の第２締付部材が嵌合された状態で、前記軸状部の外周に嵌合されるものであって、
   前記フレームに支持され、前記第２締付部材の前記組付対象に対する周方向の相対位置を予め設定された第２範囲内に保持する第２位置決め機構を備え、
   前記第２締付部材は、環状部、及び該環状部から径方向外側に突出した一対の爪部を有し、前記一対の爪部を周方向に互いに近接させることで、前記環状部が拡径するように形成されたものであって、
   前記第２位置決め機構は、前記一対の爪部を互いに接離可能に構成された組付装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の組付装置において、
   前記フレームを前記組付対象に向けて押圧する押圧機構を備えた組付装置。
4. 組付対象における筒状部の開口端部に組付装置を用いて弾性材料からなるベローズを組み付ける組付方法において、
   前記ベローズは、前記開口端部の外周に嵌合する環状の第１連結端部、及び前記第１連結端部に連続するとともに前記筒状部の軸方向及び該軸方向と交差する方向に変形可能な筒状の可撓部を有するものであり、
   前記組付装置は、
   フレームを直線的に移動させるスライド機構と、
   前記フレームに支持されるスイング機構及び保持機構とを備え、
   前記スイング機構は、前記フレームのスライド方向と直交する方向に延びるように設けられる回動軸と、該回動軸に連結され該回動軸周りに回動するアームとを有し、
   前記保持機構は、前記アームの回動に応じて前記第１連結端部の中心線が前記スライド方向に対して傾動するように前記可撓部を保持する保持部材を有し、
   前記第１連結端部は、該第１連結端部の外周に環状の第１締付部材が嵌合された状態で、前記開口端部に嵌合されるものであって、
   前記フレームに支持され、前記第１締付部材の前記組付対象に対する周方向の相対位置を予め設定された第１範囲内に保持する第１位置決め機構を備え、
   前記第１締付部材は、該第１締付部材の外周側に突出した突出部を有するものであり、
   前記第１位置決め機構は、前記保持機構に対して前記スライド方向及び前記回動軸の軸方向と交差する方向に弾性的に変位可能な第１位置決め部材を備え、
   前記第１位置決め部材には、前記突出部が挿入される凹部が形成されるものであって、
   前記スイング機構により前記第１連結端部の中心線が前記筒状部の軸線に対して傾斜するように前記アームを回動させた状態で、前記スライド機構により前記フレームを前記筒状部の軸方向に沿って移動させることにより、前記第１連結端部の一部を前記開口端部に嵌合させ、
   前記第１連結端部の一部を前記開口端部に嵌合させた後に、前記フレームが前記スライド方向に移動可能な状態で該フレームを前記組付対象に向けて押圧しつつ、前記スイング機構により前記第１連結端部の中心線が前記筒状部の軸線と一致するように前記アームを回動させることにより、前記第１連結端部の全周を前記開口端部に嵌合させる組付方法。