KR20060048791A - 기어장치의 제조방법 - Google Patents

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KR20060048791A
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히로시 요시카와
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가부시키가이샤 제이텍트
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Abstract

본 발명은 기어장치의 제조방법에 관한 것으로서 웜 휠을 지지체의 제 1 지지부에 지지하는 지지 공정과 웜에 대응하는 지그 기어를 웜 휠에 서로 맞물림 시키는 맞물림 공정과 웜 휠 및 지그 기어의 심간 거리를 측정하는 측정 공정과 측정한 심간 거리에 근거해 웜을 가공하는 기어 가공 공정과 웜 휠 및 지그 기어의 맞물림을 이탈시킨 다음에 웜을 지지체의 제 2 지지부에 지지하는 지지 공정을 포함한 구성하는 기술을 제공한다.

Description

기어장치의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF GEAR DEVICE}
도 1은 종래의 기어 장치의 층별 조립의 공정을 나타내는 설명도이다.
도 2A 와 2B는 본 발명과 관련되는 기어 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명과 관련되는 기어 장치의 제조 방법의 과정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명과 관련되는 기어 장치의 제조 방법에 의한 제조 도중의 상 태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 상태에 있어서의 지그 기어 부분의 단면도이다.
본 발명은 차량용의 전동 파워 스티어링 장치등에 이용되는 기어 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
차량용의 전동 파워 스티어링 장치는 조타 보조용의 전동 모터 및 상기 전동 모터의 회전력을 조타수단에게 전하는 기어 장치를 갖추고 있고 핸들의 조작에 따른 조타수단의 동작을 상기 전동 모터의 회전에 의해 보조하고 조타를 위한 운전자 의 수고부담을 경감하도록 구성되고 있다.
기어 장치는 상기 전동 모터의 출력 축으로 커플링을 개재하여 연동 연결되는 웜과 상기 웜에 맞물려 상기 조타수단에 연결되는 웜 휠과 상기 웜 및 웜 휠을 회전 가능하게 수용 지지하는 하우징을 갖춘다 (예를 들면 일본국 특개2002-21943호 공보. )
웜은 금속재료로 이루어지는 직원주(直圓柱) 부재의 외주부에 나선형의 톱니가 일체로 설치된 것이고 상기 웜 휠의 축심과 교차하도록 배치되고 한 쌍의 구름 베어링을 개재하여 상기 하우징내에 지지를 받는다.
웜 휠은 조타수단의 회전축에 끼워 고정되어 있고 상기 회전축이 한 쌍의 구름 베어링을 개재하여 상기 하우징내에 지지를 받고 있다.
하우징은 상기 구름 베어링이 안에서 끼워져 웜을 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지부 및 상기 구름 베어링이 안에서 끼워져 웜 휠을 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지부를 가진다.
기어 장치의 웜 및 웜 휠은 각각의 래디얼 방향으로의 이동을 할 수 없도록 조합시키지만 가공된 웜; 웜 휠 및 하우징에는 각각 치수 오차가 있기 때문에 이 치수 오차를 무시하여 조합시킨 경우 웜 및 웜 휠의 맞물림부의 백래쉬양의 크고 작음이 발생한다. 백래쉬량이 클 때는 전타(轉舵)시에 바퀴 부딪히는 소리가 발생해 상기 바퀴 부딪히는 소리가 자동차의 실내에 퍼지게 되고 또 백래쉬량이 작을 때는 토르크가 상승하고 웜 및 웜 휠을 원활히 회전시킬 수가 없게 된다.
도 1은 기어 장치의 층별 조립의 공정을 나타내는 설명도이다. 종래에 있어 서는 제품간에 맞물림부의 백래쉬량 및 토르크를 적정하게 하기 위해 가공된 웜 휠 (100); 웜(101) 및 하우징(102)등을 설계 치수에 대해서 복수의 치수군으로 구분하고 구분 된 치수군으로부터 1조의 웜 휠(100) ; 웜(101) 및 하우징(102)을 선택해 편성하는 것으로 웜 휠(100) 및 웜(101)의 심간 거리를 허용 범위내로 하고 있다 (소위 층별 조립).
그런데 종래의 기어 장치는 웜 휠(100); 웜(101) 및 하우징(102)을 각각 단체로 측정하고 층별 조립을 실시하기 위하여 각각의 측정에서의 측정 오차가 누적되어 조립할수 있게 되고 또한 환경 온도에 의한 측정 오차도 크게 영향을 주게 되어 제품간에 백래쉬량 및 토르크가 안정되지 않는다는 문제가 있었다. 또 층별하기 위한 시작품의 재고가 많아져 고비용의 요인이 되기 때문에 개선책이 요망되고 있었다.
본 발명은 상기 사정에 비추어 이루어진 것이고 주된 목적은 측정에 의한 누적 오차를 작게 할 수가 있어 시작품의 재고를 삭감할 수가 있는 기어 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
제 1 발명와 관련되는 기어 장치의 제조 방법은 제 1 기어와 상기 제 1 기어에 서로 맞물리는 제 2 기어와 상기 제 1 기어를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지부 및 상기 제 2 기어를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지부를 가지는 지지체를 갖춘 기어 장치의 제조 방법으로서 상기 제 1 기어를 상기 제 1 지지부에 지지시키는 지지 공정과 상기 제 2 기어에 대응하는 지그 기어를 상기 제 1 기어에 서로 맞 물림 시키는 맞물림 공정과 상기 제 1 기어 및 지그 기어의 심간 거리를 측정 수단에 의해 측정하는 측정 공정과 측정 수단이 측정한 심간 거리에 근거해 상기 제 2 기어를 가공시키는 기어 가공 공정과 상기 지그 기어의 제 1 기어와의 맞물림을 이탈시킨 다음에 상기 제 2 기어를 상기 제 2 지지부에 지지시키는 지지 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에 있어서는 가공된 제 1 기어를 가공된 지지체의 제 1 지지부에 지지하고 지지체 및 지그 기어의 한쪽을 심간 거리가 짧아지는 방향으로 이동시켜 제 1 기어 및 지그 기어를 서로 맞물림 시키는 것으로 맞물림부의 백래쉬량 및 토르크가 최적이 되는 위치에서 제 1 기어 및 지그 기어의 심간 거리를 측정할 수가 있다. 이 측정한 심간 거리에 근거해 환언 하면 측정심간 거리와 설계심간 거리의 차이에 근거해 제 2 기어를 예를 들면 치수제어 치절반에 의해 원하는 가공을 할수가 있다. 이 경우 측정심간 거리가 설계심간 거리보다 +5μm 길 때 ; 설계심간 거리보다 ―5μm 짧은 심간 거리가 되는 지시 신호를 치수제어 치절반에게 전하고 측정심간 거리가 설계심간 거리와 동일해지도록 제 2 기어를 원하는 가공한다. 이와 같이 가공된 제 2 기어는 상기 제 2 기어를 지지체의 제 2 지지부에 지지했을 때 제 1 기어 및 제 2 기어의 사이의 백래쉬량 및 토르크가 최적이 되는 치수가 된다. 따라서 지지체 및 지그 기어의 한쪽을 심간 거리가 길어지는 방향으로 이동시켜 제 1 기어 및 지그 기어의 맞물림을 이탈시킨 다음에 제 2 기어를 지지체의 제 2 지지부에 지지하고 상기 제 2 기어를 제 1 기어에 서로 맞물림 시키는 것으로 제 1 기어 및 제 2 기어 사이의 백래쉬량 및 토르크를 최적으로 할 수 있고 제품간에 백래 쉬량 및 토르크를 안정시킬 수가 있다. 또 제 1 기어를 지지체에 지지하는 지지 공정 및 측정 공정과 제 2 기어의 가공 공정과 제 2 기어를 지지체에 지지하는 지지 공정을 같은 온도 환경에서 실시하는 것이 가능하기 때문에 환경 온도에 의한 측정 오차를 작게 할 수가 있다.
제 2 발명와 관련되는 기어 장치의 제조 방법은 상기 지그 기어는 래디얼 방향 일측을 결치로서 있는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에 있어서는 지지체의 제 2 지지부에 지그 기어를 배치하고 상기 지그 기어를 제 1 기어에 서로 맞물림 시킨 상태로 지그 기어의 제 1 기어와의 맞물림을 이탈시키는 경우 지그 기어의 결치부에 의해 지그 기어를 제 2 지지부에 간섭시키는 경우 없이 심간 거리가 길어지는 방향으로 이동시킬 수가 있고 지그 기어의 제 1 기어와의 서로 맞물림을 용이하게 이탈시킬 수가 있다.
이하 본 발명을 그 실시의 형태를 나타내는 도면에 근거해 상술 한다. 도 2A 와 2B는 본 발명과 관련되는 기어 장치의 구성을 나타내는 단면도; 도 3은 기어 장치의 제조 방법의 과정을 나타내는 모식도이다.
기어 장치는 제 1 기어로서의 웜 휠(1)과 제 2 기어로서의 웜(2)과 웜 휠(1)을 회전 가능하게 수용 지지하는 제 1 지지부(3a) 및 웜(2)을 웜 휠(1)의 축선과 직교 해 회전 가능하게 수용 지지하는 제 2 지지부(3b)를 가지는 하우징으로서의 지지체(3)를 갖춘다.
웜 휠(1)은 외주부에 톱니를 가지는 합성 수지제의 고리형상 톱니체(1a)와 상기 고리형상 톱니체(1a)의 내측에 결합되고 중심부에 맞춤구멍(1c)을 가지는 금속제의 심지 부재(1b)로 이루어지고 이 심지 부재(1b)의 맞춤구멍(1c)에 회전축(4)이 맞춤 고정되고 있다. 웜 휠(1) 및 회전축(4)은 절삭 가공되고 있다. 또 회전축(4)은 웜 휠(1)의 양측부에 구름 베어링(5a; 5 b)이 맞춰져 있다.
웜(2)은 그 중앙부에 나선형의 톱니부(2a)를 갖고 양단에 축부(2b ; 2c)를 가지는 금속제의 축부재로 이루어진다. 이 웜(2)은 후기 하는 바와 같이 웜 휠(1)이 지지체(3)에 지지를 받은 다음에 가공된다.
지지체(3)는 웜 휠(1)을 수용하는 공동(空洞)의 양측에 맞춤구멍으로 이루어지는 제 1 지지부(3a ; 3a)와 상기 공동과 연통해 웜(2)을 수용하는 공동의 양측에 맞춤구멍으로 이루어지는 제 2 지지부(3b; 3b)와 제 2 지지부(3b; 3b)의 일단에 이어지는 모터 장착부(3c)를 갖추는 알루미늄제의 하우징으로 이루어지는 제 1 지지부(3a ; 3a) 및 제 2 지지부 (3b; 3b)가 절삭 가공되고 있다.
도 4는 기어 장치의 제조 방법에 의한 제조 도중의 상태를 나타내는 단면도 ; 도 5는 도 4에 나타내는 상태에 있어서의 지그 기어 부분의 단면도이다. 이상과 같이 웜 휠(1) ; 웜(2) 및 지지체(3)를 갖추는 기어 장치의 제조는 웜(2)에 대응하는 지그 기어(6)가 미리 형성되고 있고 상기 지그 기어(6)의 일단이 지지대(7)에 고정 지지를 받고 있다. 지지대(7)는 지그 기어(6)가 고정된 측에 상기 지그 기어(6)의 축선과 직교 하는 방향에 연장된 안내조(7a)와 상기 안내조(7a)와 이격한 위치에 영역된 센서대(7b) 및 고리핀(도시하지 않음)을 가지고 있고 안내조(7a)에 계합하는 계합부(8a) 및 지그 기어(6)가 삽입통과되는 관통구멍(8b)을 가지는 접동체 (접摺動體; 8)가 지지대(7)에 슬라이딩 가능하게 지지를 받고 있다. 센서대(7b)에는 웜 휠(1) 및 지그 기어(6)의 심간 거리(H)를 측정하는 측정 수단으로서의 센서(9)가 장착되고 있다.
이 센서(9)는 차동트랜스로 이루어지고 후기 하는 치수제어 치절반(齒切盤;)을 제어하는 제어부(10)에 접속되고 있다. 이 제어부(10)는 마이크로 프로세서를 이용하여 이루어지고 설계심간 거리를 미리 정하는 수단과 측정 수단이 측정한 심간 거리 및 설계심간 거리의 심간 거리차이를 연산하는 수단과 상기 수단이 연산한 심간 거리차이(전압값 또는 전류값)에 근거해 제어 신호를 치수제어 치절반 (11)에 출력 하는 제어 수단을 가진다.
접동체(8)와 상기 고리핀 사이에는 접동체(8)를 한방향으로 힘을 주는 코일 용수철등의 부세(付勢 )부재(도시하지 않음)가 설치되고 있다. 접동체(8)에는 지지체(3)의 제 2 지지부 (3b; 3b)에 끼춰지는 원통형의 위치 결정 지그(12)가 결합되어 접동체(8) 및 위치 결정 지그(12)가 일체로 이동 가능하게 되어 있고 위치 결정 지그(12) 내에 지그 기어(6)가 배치되고 있다.
지그 기어(6)는 래디얼 방향 일측 자세하게는 지그 기어(6) 및 웜 휠(1)의 심간 거리가 길어지는 측이 결치된 결치부(6a)와 상기 결치부(6a)에 돌출 설치된 보강용의 돌출조(凸條 ;6b)를 가진다.
기어 장치는 다음의 공정으로 제조된다.
(1) 웜 휠(1)에 맞춤 고정된 회전축(4)에 구름 베어링(5a ; 5b)을 외부에서 맞추고 한쪽 구름 베어링(5a)을 지지체(3)의 제 1 지지부(3a)에 끼움으로써 웜 휠 (1)을 제 1 지지부(3a)에 회전 가능하게 지지한다.
(2) 지지체(3)의 제 2 지지부(3b; 3b)를 내측에 지그 기어(6)가 배치된 위치 결정 지그(12)의 외측에 끼우고 지그 기어(6)에 대한 지지체(3)의 위치를 결정한다. 이 상태로 지지체(3)의 모터장착부(3c)를 위치 결정 지그(12)에 작은나사 등에 의해 장착하고 지지체(3)와 위치 결정 지그(12)와 접동체(8)를 일체로 한다.
(3) 상기 부세 부재의 첨부 세력이 접동체(8) 및 위치 결정 지그(12)를 개재하여 지지체(3)에 부가하고 심간 거리가 짧아지는 방향에 지지체(3)가 부세되어 웜 휠(1) 및 지그 기어(6)가 맞물려 백래쉬량을 최소로 할 수 있고 또 접동체(8)가 센서(9)에 접촉한다.
(4) 치수제어 치절반(11)에 웜(2)의 중간소체를 보지하고 자동적으로 웜(2)을 가공할 수가 있는 체제로 한다.
(5) 웜 휠(1) 및 지그 기어(6)의 심간 거리를 센서(9)에 의해 측정한다.
(6) 측정심간 거리와 설계심간 거리의 심간 거리차이의 지시 신호를 치수제어 치절반(11)에게 주어 심간 거리차이의 치수가 되도록 웜(2)을 겨냥해 가공한다. 예를 들면 측정한 심간 거리가 설계심간 거리보다 +5μm 길 때는 설계심간 거리보다 ―5μm 짧은 심간 거리가 되는 지시 신호를 치수제어 치절반(11)에게 주어 측정심간 거리가 설계심간 거리와 동일해지도록 웜(2)을 겨냥해 가공한다. 또 측정한 심간 거리가 설계심간 거리보다 ―3μm 짧을 때는 설계심간 거리보다 +3μm 긴 심간 거리가 되는 지시 신호를 치수제어 치절반(11)에게 주어 측정심간 거리가 설계심간 거리와 동일해지도록 웜(2)을 겨냥해 가공한다.
(7) 지지체(3) 위치 결정 지그(12) 및 접동체(8)에 대해서 지지대(7) 및 지그 기어(6)를 심간 거리가 길어지는 방향에 이동시켜 웜 휠(1)과 지그 기어(6)의 서로 맞물림을 이탈시킨다. 이 경우 지그 기어(6)의 외주부에 결치부(6a)가 설치되고 있기 때문에 지그 기어(6)를 위치 결정 지그(12)와 간섭시키는 경우 없이 이동시킬 수가 있어 웜 휠(1) 및 지그 기어(6)의 서로 맞물림을 용이하게 이탈시킬 수가 있다. 또 지지체(3)를 위치 결정 지그(12)로부터 분리하고 지지체(3)를 위치 결정 지그(12)로부터 뽑아낸다.
(8) 목적 가공된 웜(2)의 축부(2b ; 2c)에 구름 베어링(13a ;13b)을 끼워 맞추고 상기 구름 베어링(13a ;13b)을 지지체(3)의 제 2 지지부 (3b; 3b)에 끼움으로써 웜(2)을 제 2 지지부 (3b; 3b)에 회전 가능하게 지지해 상기 웜(2)을 웜 휠(1)에 서로 맞물림 시킨다.
이상과 같이 웜 휠(1)을 지지체(3)에 조립하고 웜(2)에 대응하여 형성된 지그 기어(6)를 웜 휠(1)에 서로 맞물림 시켜 심간 거리를 측정해 이 측정한 심간 거리에 근거해 웜(2)을 겨냥해 가공하고 상기 웜(2)을 지지체(3)에 조립함으로써 기어 장치를 제조하기 위해 층별 조립을 실시하는 경우에 비해 측정 회수를 삭감할 수 있어 측정에 의한 누적 오차를 작게 할 수 있고 제품간에 백래쉬량 및 토르크를 안정시킬 수가 있다. 또한 층별 조립을 실시하지 않기 때문에 시작품의 재고를 삭감할 수 있다. 또 웜 휠(1) 및 웜(2)을 지지체(3)에 조립하는 공정과 심간 거리를 측정하는 공정과 웜(2)을 가공하는 공정을 같은 온도 환경에서 실시하는 것이 가능하기 때문에 환경 온도에 의한 측정 오차를 작게 할 수가 있다.
또한 이상 설명한 실시의 형태에서는 웜(2)을 제 2 기어로 하고 상기 웜(2)에 대응하는 지그 기어(6)를 이용했지만 그 외 웜(2)을 제 1 기어로 하고 웜 휠(1)을 제 2 기어로 하고 상기 웜 휠(1)에 대응하는 지그 기어를 이용해도 괜찮다.
또 이상 설명한 실시의 형태에서는 웜 휠(1); 웜(2)을 지지체(3)에 지지하는 수단으로서 구름 베어링(5a ; 5b ; 13a ;13b)을 이용했지만 그 외 미끄럼 베어링등의 베어링을 이용해도 괜찮다.
또 기어 장치는 제 1 기어인 웜 휠(1) ; 제 2 기어인 웜(2)을 갖춘 구성인 외에 베벨 기어 ; 하이 포이드 기어 ; 헤리컬 기어 ; 쌍 평기어를 갖춘 구성 으로서도 좋다.
제 1 발명에 의하면 지그 기어를 이용해 심간 거리를 측정해 측정한 심간 거리에 근거해 제 2 기어를 가공하고 이 제 2 기어를 조립하기 위한 층별 조립을 실시하는 경우에 비해 측정 회수를 삭감할 수 있고 측정에 의한 누적 오차를 작게 할 수 있어 제품간에 백래쉬량 및 토르크를 안정시킬 수가 있다. 또한 층별 조립을 실시하지 않기 때문에 시작품의 재고를 삭감할 수 있다.
제 2 발명에 의하면 지그 기어의 결치부에 의해 지그 기어를 제 2 지지부와 간섭시키는 경우 없이 심간 거리가 길어지는 방향으로 이동시킬 수가 있고 제 1 기어 및 지그 기어의 서로 맞물림을 용이하게 이탈시킬 수가 있다.

Claims (2)

  1. 제 1 기어와 상기 제 1 기어에 서로 맞물리는 제 2 기어와 ; 상기 제 1 기어를 회전 가능하게 지지하는 제 1 지지부 및 상기 제 2 기어를 회전 가능하게 지지하는 제 2 지지부를 가지는 지지체를 갖춘 기어 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 제 1 기어를 상기 제 1 지지부에 지지시키는 지지 공정과,
    상기 제 2 기어에 대응하는 지그 기어를 상기 제 1 기어에 서로 맞물림 시키는 맞물림 공정과,
    상기 제 1 기어 및 지그 기어의 심간 거리를 측정 수단에 의해 측정하는 측정 공정과,
    상기 측정 수단이 측정한 심간 거리에 근거하여 상기 제 2 기어를 가공시키는 기어 가공 공정과,
    상기 지그 기어의 제 1 기어의 서로 맞물림을 이탈시킨 다음에 상기 제 2 기어를 상기 제 2 지지부에 지지시키는 지지 공정을 포함하는 특징으로 하는 기어장치의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그 기어는 래디얼 방향일측을 결치로 하고 있는 것을 특징으로 하는 기어장치의 제조방법.
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