WO2020261652A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2020261652A1
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WO
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worm
tapered portion
tooth
tapered
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PCT/JP2020/008901
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大輝 増田
義昌 稲場
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Kyb株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a worm shaft, a worm reducer, and a method for manufacturing a worm shaft.
  • a worm reducer having a worm shaft connected to an electric motor, a worm wheel that meshes with the worm shaft, and a pair of bearings that rotatably support the worm shaft is known (see JP2017-211000A).
  • the worm shaft 18 described in Patent Document 1 is formed with a positioning step portion 42 abutting on one end surface of the inner ring 40 of the bearing 34 on the tip end side thereof (see FIG. 2 of JP2017-211000A).
  • the positioning step portion 42 of the worm shaft 18 described in JP2017-211000A is formed to have a diameter smaller than the outer diameter of the tooth portion 18c so that the worm shaft 18 does not come into contact with the outer ring 43 of the bearing 34.
  • a cylindrical portion and a tapered portion connecting the cylindrical portion and the tooth portion 18c are formed between the positioning step portion 42 and the tooth portion 18c.
  • the worm shaft is inserted from the opening of the housing along the axial direction and is assembled while meshing with the worm wheel. Therefore, the length of the tooth portion of the worm shaft is set to a length that allows the worm shaft to be assembled. Therefore, depending on the worm reducer, the tooth portion may be formed up to the tapered portion provided at the tip end portion of the worm shaft.
  • burrs may occur in the tapered portion.
  • it is necessary to perform a process for removing the burrs which causes a problem that it takes time and effort to manufacture and the manufacturing cost increases.
  • An object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of a worm shaft.
  • a worm shaft having a tip side and a base end side rotatably supported by a pair of bearings and having teeth that mesh with the worm wheel, is formed on the tip side and inserted into the bearing.
  • a main body portion extending from the tapered portion toward the proximal end side is provided, and the tooth portion includes a tooth base of the tooth portion parallel to the rotation center axis of the worm shaft and a wall surface and the tapered portion.
  • the main body and the tapered portion are formed so as to be located radially outside the straight line passing through the boundary of the above.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power steering device including a worm reducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a power steering device including a worm reducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the worm shaft.
  • FIG. 4 is a side view of the material of the worm shaft.
  • FIG. 5 is a side view of a material having a tapered portion, and a tool used for gear cutting of the material is shown by a chain double-dashed line.
  • FIG. 6 is a side view of the worm shaft.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing the tip of the worm shaft according to the present embodiment in an enlarged manner, and the worm shaft according to the comparative example of the present embodiment is shown by a chain double-dashed line.
  • the power steering device including the worm reducer according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the power steering device is a device mounted on a vehicle to assist the steering force applied to the steering wheel by the driver.
  • the power steering device 10 includes a worm reducer 100 and an electric motor 7 as a drive source.
  • the worm reducer 100 includes a worm shaft 2 that is connected to the output shaft 7a of the electric motor 7 and rotates with the drive of the electric motor 7, a worm wheel 1 that meshes with the tooth portion 129 of the worm shaft 2, a worm shaft 2 and a worm.
  • a gear case 3 for accommodating the wheel 1 is provided.
  • the worm shaft 2 and the output shaft 7a of the electric motor 7 are connected by a shaft coupler 19 that allows shaft misalignment.
  • the steering shaft 20 is connected to the steering handle 16, and the steering shaft 20 rotates as the steering handle 16 rotates.
  • the steering shaft 20 includes an input shaft 21 linked to the steering handle 16, an output shaft 22 linked to the rack shaft 8, and a torsion bar 23 connecting the input shaft 21 and the output shaft 22.
  • the worm wheel 1 is provided on the output shaft 22.
  • the power steering device 10 includes a torque sensor 24 that detects the steering torque acting on the torsion bar 23 due to the relative rotation of the input shaft 21 and the output shaft 22 accompanying the steering operation by the driver, and the steering detected by the torque sensor 24.
  • a controller 25 that controls the drive of the electric motor 7 based on the torque is further provided.
  • the torque output from the electric motor 7 is transmitted from the worm shaft 2 to the worm wheel 1 and is applied to the output shaft 22 as an assist torque. In this way, the power steering device 10 assists the driver in steering operation by controlling the drive of the electric motor 7 by the controller 25 based on the detection result of the torque sensor 24.
  • the worm reducer 100 reduces the rotation of the worm shaft 2 and transmits it to the worm wheel 1.
  • the output shaft 22 provided with the worm wheel 1 transmits the rotational force of the electric motor 7 to the rack shaft 8 that steers the wheel 6.
  • the worm shaft 2 is housed in a metal gear case 3, and the electric motor 7 is attached to the gear case 3.
  • the worm shaft 2 is formed with tooth portions 129 that mesh with the tooth portions 119 of the worm wheel 1.
  • An opening 3c is formed in the gear case 3 at a position corresponding to the tooth portion 129, and the tooth portion 129 of the worm shaft 2 and the tooth portion 119 of the worm wheel 1 mesh with each other through the opening 3c.
  • the worm reducer 100 can rotate the first bearing 4 that rotatably supports the base end side (electric motor 7 side) of the worm shaft 2 and the tip end side (opposite side of the electric motor 7 side) of the worm shaft 2.
  • a second bearing 11 is provided, and a coil spring 12 as an urging member that urges the worm shaft 2 toward the worm wheel 1 via the second bearing 11. That is, the worm shaft 2 is rotatably supported in the gear case 3 by a pair of bearings (first bearing 4 and second bearing 11).
  • the direction along the rotation center axis 90 (see FIG. 6) of the worm shaft 2 is simply referred to as an axial direction
  • the radial direction centered on the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 is referred to as a radial direction.
  • the first bearing 4 is a deep groove ball bearing in which a ball as a rolling element is interposed between an annular outer ring and an inner ring.
  • the outer ring of the first bearing 4 is axially sandwiched between the step portion 3a formed in the gear case 3 and the lock nut 5 fastened in the gear case 3.
  • the inner ring of the first bearing 4 is axially sandwiched between the step portion 2b of the worm shaft 2 and the worm side joint 9 of the shaft coupler 19 connected to the worm shaft 2.
  • the second bearing 11 is a deep groove ball bearing in which a ball 143 as a rolling element is interposed between the annular outer ring 141 and the inner ring 142.
  • the second bearing 11 is housed in the bottom of the gear case 3.
  • the worm shaft 2 is formed so as to rise vertically outward from the base end portion of the insertion portion 111 with the cylindrical insertion portion 111 formed on the tip end side thereof and inserted into the inner ring 142 of the second bearing 11.
  • a main body portion 113 extending from the portion 112 toward the base end side (right side in the drawing) of the worm shaft 2 is provided.
  • a flange portion 17 having a flat end surface 17a is formed on the outer peripheral surface of the gear case 3.
  • a through hole 13 is formed in the flange portion 17 so as to face the outer peripheral surface of the second bearing 11. The opening of the through hole 13 that opens to the end surface 17a of the flange portion 17 is closed by the plug 14.
  • the coil spring 12 is housed in the through hole 13 in a compressed state between the tip surface of the plug 14 and the outer peripheral surface of the second bearing 11.
  • the coil spring 12 urges the second bearing 11 in the direction in which the gap between the tooth portion 129 of the worm shaft 2 and the tooth portion 119 of the worm wheel 1 becomes smaller, that is, in the direction in which the worm shaft 2 meshes with the worm wheel 1. ..
  • the inner peripheral surface 3b surrounding the outer peripheral surface of the second bearing 11 in the gear case 3 has a pair of flat surfaces parallel to each other so that the second bearing 11 can move toward the worm wheel 1 by the urging force of the coil spring 12. It is formed in an elongated hole shape.
  • the inner peripheral surface 3b may have any shape as long as the second bearing 11 can move inside the inner peripheral surface 3b.
  • the inner peripheral surface 3b may have a round hole shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the second bearing 11, and it is not necessary that a pair of flat surfaces parallel to each other are formed.
  • the second bearing 11 is urged toward the worm wheel 1 by the urging force of the coil spring 12, and is between the worm shaft 2 and the worm wheel 1. There is no backlash (gap). In this state, the worm shaft 2 is tilted with the first bearing 4 as a fulcrum due to the urging force of the coil spring 12.
  • the tooth portions 129 of the worm shaft 2 and the tooth portions 119 of the worm wheel 1 are worn as the use is continued.
  • the second bearing 11 moves in the elongated hole of the gear case 3 due to the urging force of the coil spring 12, and the tooth portions 129 of the worm shaft 2 and the tooth portions 129 are moved.
  • the backlash of the tooth portion 119 with the worm wheel 1 is reduced. Therefore, in the worm reducer 100 according to the present embodiment, even if the use is continued and the tooth portions 119 and 129 are worn, the tooth portions 129 of the worm shaft 2 and the tooth portions 119 of the worm wheel 1 The rattling noise is suppressed.
  • the tooth portion 129 has its tooth bottom 129a parallel to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 and radially outward of the straight line SL passing through the boundary between the wall surface 121 and the tapered portion 112. It is formed on the main body portion 113 and the tapered portion 112 so as to be located. Further, the tooth portion 129 is formed so that the axial end portion of the tooth bottom 129a is located on the outer peripheral surface of the tapered portion 112, that is, the portion between the outer peripheral edge of the wall surface 121 and the outer peripheral edge of the main body portion 113. ..
  • the tooth portions 129 By forming the tooth portions 129 not only on the main body portion 113 but also on the tapered portion 112 in this way, it is possible to secure the length of the tooth portions 129 while suppressing the axial length of the worm shaft 2.
  • the tooth portion 129 is formed only on the main body portion 113 and not on the tapered portion 112, the length of the tooth portion 129 may be insufficient.
  • the worm shaft 2 is inserted from the opening of the gear case 3 along the axial direction and is assembled while meshing with the worm wheel 1. Therefore, if the length of the tooth portion 129 is not sufficient, the worm shaft 2 may interfere with the worm wheel 1 when the worm shaft 2 is assembled, and the worm shaft 2 may not be properly assembled. Therefore, the length of the tooth portion 129 of the worm shaft 2 needs to be set to a length that allows the worm shaft 2 to be assembled.
  • the shaft length of the worm shaft 2 By making the shaft length of the worm shaft 2 sufficiently long, the length of the tooth portion 129 can be secured even when the tooth portion 129 is formed only on the main body portion 113.
  • the position of the second bearing 11 is located on the left side (bottom side of the gear case 3) from the position shown in FIG. That is, the distance between the first bearing 4 and the second bearing 11 becomes large.
  • the amount of movement of the second bearing 11 urged by the urging force of the coil spring 12 becomes large, and the toothing noise of the tooth portion 129 of the worm shaft 2 and the tooth portion 119 of the worm wheel 1 becomes large. There is a risk that it will end up.
  • the worm shaft 2 can be assembled without lengthening the shaft length of the worm shaft 2.
  • the length of the tooth portion 129 can be secured. Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the movable amount of the second bearing 11, and it is possible to suppress the generation of rattling noise.
  • the wall surface 121 is a stepped surface formed between the outer peripheral surface of the insertion portion 111 and the outer peripheral surface of the tapered portion 112, and is formed in an annular shape.
  • the outer diameter of the main body 113 is larger than the inner diameter of the outer ring 141. Therefore, if the outer diameter of the wall surface 121 is the same as the outer diameter of the main body 113, the wall surface 121 may come into contact with the outer ring 141.
  • the outer diameter of the annular wall surface 121 is larger than the inner diameter of the inner ring 142 and smaller than the inner diameter of the outer ring 141. That is, the outer diameter of the wall surface 121 is set so that the wall surface 121 can abut only on the inner ring 142 of the second bearing 11.
  • the wall surface 121 when the worm reducer 100 is operating, the wall surface 121 is in contact with the inner ring 142 of the second bearing 11. It is not necessary that the wall surface 121 is in contact with the inner ring 142 of the second bearing 11 when the worm reducer 100 is operating.
  • the wall surface 121 may come into contact with the second bearing 11 when the position of the second bearing 11 is displaced, and the movement thereof may be regulated.
  • the method for manufacturing the worm shaft 2 includes a preparation step S110, a taper portion forming step S120, a tooth portion forming step S130, and a finishing step S140.
  • the preparation step S110, the taper portion forming step S120, the tooth portion forming step S130, and the finishing step S140 are performed in this order.
  • the rod-shaped material 102A is prepared.
  • the material 102A includes a cylindrical small-diameter cylindrical portion 111A formed at the tip thereof, and a cylindrical large-diameter cylindrical portion 113A extending axially from the small-diameter cylindrical portion 111A.
  • the outer diameter of the large-diameter cylindrical portion 113A is larger than the outer diameter of the small-diameter cylindrical portion 111A.
  • the base end side of the rod-shaped material 102A is supported by the chuck of the lathe, and the rod-shaped material 102A is cut by a cutting tool to form the tip of the large-diameter columnar portion 113A.
  • the tapered portion 112B (see FIG. 5) is formed.
  • the material 102B having the tapered portion 112B is produced by the tapered portion forming step S120.
  • the tapered portion 112B has a truncated cone shape and corresponds to a portion of the tapered portion 112 of the worm shaft 2 before the tooth portion is formed.
  • the large-diameter cylindrical portion 113B extending from the tapered portion 112B has a cylindrical shape and corresponds to a portion of the main body portion 113 of the worm shaft 2 before forming a tooth portion.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) will be described.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) refers to the inclination angle of the worm shaft 2 with respect to the rotation center axis 90.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is preferably set to an angle of 45 degrees or less.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is 45 degrees or less, it is possible to effectively suppress the occurrence of burrs in the tooth portion forming step S130 described later.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is less than 30 degrees, the length (effective length) of the effective screw portion of the tooth portion 129 that meshes with the tooth portion 119 of the worm wheel 1 is sufficiently secured. It may not be possible.
  • the shaft length of the worm shaft 2 is lengthened in order to secure the effective length, as described above, the movable amount of the second bearing 11 may increase and the rattling noise may increase. Further, the length of the worm shaft 2 becomes long, which may increase the size of the worm reducer 100. Therefore, the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is preferably set to an angle of 30 degrees or more. As a result, the shaft length of the worm shaft 2 can be shortened, the rattling noise can be reduced, and the worm reducer 100 can be downsized.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is set to an angle of 30 degrees or more and 45 degrees or less. Further, it is more preferable that the outer peripheral surface of the tapered portion 112B (112) is formed so that the inclination angle ⁇ is 35 degrees or more and 40 degrees or less.
  • the tooth portion 129 (FIG. 6) is formed on the tapered portion 112B (112) formed by the tapered portion forming step S120 and the large-diameter cylindrical portion 113B (main body portion 113) extending from the tapered portion 112B (112). See).
  • the tooth portion 129 is formed by performing a tooth cutting process on the rod-shaped material 102B having the tapered portion 112B (112) by a gear cutting device such as a worm board.
  • the gear cutting apparatus has a single-tooth tool 190 in which teeth for rough cutting are formed on the outer periphery of a disk, as schematically shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the material 102B is cut by a tool 190 that rotates at high speed. Further, the material 102B rotates at a low speed about the rotation center axis 90 and moves at a low speed in a direction along the rotation center axis 90. As a result, a spiral tooth portion 129 (see FIG. 6) is formed. The tooth portion 129 is formed so that the diameter of the tooth bottom circle is larger than the outer diameter of the annular wall surface 121.
  • the gear cutting process is performed within a predetermined width L1 from the gear cutting start point P1 on the base end side (right end side in the drawing) of the material 102B to the gear cutting end point P2 on the tip end side (left end side in the drawing) of the material 102B.
  • the gear cutting start point P1 is a position where the gear cutting process by the tool 190 is started
  • the gear cutting end point P2 is a position where the gear cutting process by the tool 190 is finished.
  • the gear cutting end point P2 is set to the tapered portion 112B (112).
  • finishing is performed in the predetermined width L2 inside the tooth portion forming range of the predetermined width L1.
  • finishing processing is performed so as to finish only the tooth portion 129 formed on the main body portion 113.
  • the tooth portion 129 is finished by performing the shaving process on the tooth portion 129 having a predetermined width L2 in the main body portion 113 by a tool provided with a shaving cutter.
  • the rolling process may be performed by a rolling device (not shown) provided with a pair of roll dies.
  • the tooth portion 129 is finished by rotating the pair of roll dies and deforming the material while sandwiching the material between the pair of roll dies having the forming blades for finishing on the outer periphery.
  • the finished tooth portion (threaded portion) having a predetermined width L2 becomes an effective threaded portion that meshes with the tooth portion 119 of the worm wheel 1.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing the tip end portion of the worm shaft 2 in an enlarged manner.
  • the tip of the worm shaft 2 according to the present embodiment is shown by a solid line
  • the tip of the worm shaft according to the comparative example of the present embodiment is shown by a chain double-dashed line.
  • a cylindrical portion 915 is formed between the insertion portion 111 and the tapered portion 912.
  • the distance from the wall surface 121 to the main body 113 in this embodiment is the same as the distance from the wall surface 121 to the main body 113 in the comparative example.
  • the wall surface 121 and the tapered portion 912 are separated by the axial length of the cylindrical portion 915.
  • the wall surface 121 is directly connected to the outer peripheral surface of the tapered portion 112.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 of the present embodiment is smaller than the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 912 of the comparative example.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 912 is larger than 45 degrees, and the teeth near the gear cutting end point in the gear cutting process become sharp, so that burrs may occur near the gear cutting end point.
  • the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 is formed smaller than the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 912 of the comparative example (for example, the inclination angle ⁇ is Since it is about 35 degrees), it is suppressed that the tooth near the end point P2 of the gear cutting is sharpened, and the rigidity of the tooth is ensured. Therefore, in this embodiment, the generation of burrs in the vicinity of the gear cutting end point P2 is suppressed. That is, according to the present embodiment, the occurrence of burrs can be suppressed without lengthening the shaft length as compared with the comparative example.
  • the tooth bottom 129a of the tooth portion 129 is parallel to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 and radially outside the straight line SL passing through the boundary between the wall surface 121 and the tapered portion 1112. Since the main body portion 113 and the tapered portion 112 are formed so as to be located and the axial end portion of the tooth bottom 129a is located on the outer peripheral surface of the tapered portion 112, the occurrence of burrs can be suppressed.
  • the worm shaft 2 has a tapered portion 112 formed so that the outer diameter increases from the wall surface 121 toward the proximal end side of the worm shaft 2, and extends from the tapered portion 112 toward the proximal end side of the worm shaft 2.
  • the tooth portion 129 is located radially outside the straight line SL whose tooth bottom 129a is parallel to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 and passes through the boundary between the wall surface 121 and the tapered portion 112. As such, it is formed in the main body portion 113 and the tapered portion 112. Since the wall surface 121 and the outer peripheral surface of the tapered portion 112 are directly connected, the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 can be suppressed to a small value without increasing the axial length of the worm shaft 2.
  • the manufacturing cost of the worm shaft 2 can be reduced. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide a method for manufacturing the worm shaft 2 that can suppress the occurrence of burrs on the tapered portion 112 when the tooth portion 129 is formed on the tapered portion 112. Further, it is possible to provide the worm shaft 2 and the worm reducer 100 which can reduce the manufacturing cost.
  • a rod-shaped material 102B having the tapered portion 112 may be prepared in advance to form the tooth portion 129 with respect to the tapered portion 112 and the main body portion 113. According to this modification, it is possible to provide a method for manufacturing the worm shaft 2 capable of suppressing the occurrence of burrs in the tapered portion 112 when the tooth portion 129 is formed on the tapered portion 112, as in the above embodiment. ..
  • ⁇ Modification 2> in the tooth portion forming step S130, an example in which the material 102B is subjected to gear cutting by rotating a disc-shaped tool 190 having teeth for rough cutting formed on the outer periphery at high speed has been described.
  • the invention is not limited to this.
  • the material 102B may be gear-cut by rotating an annular tool having teeth for rough cutting formed on the inner circumference at high speed.
  • ⁇ Modification example 3> In the above embodiment, an example of applying the present invention to the worm reducer 100 of the power steering device 10 has been described, but the present invention is applied to worm reducers of various machines such as conveyors, winches, machine tools, and construction machines. be able to.
  • the worm shaft 2 is a worm shaft having a tooth portion 129 that is rotatably supported on the tip end side and the base end side by a pair of bearings 4 and 11 and meshes with the worm wheel 1, is formed on the tip end side, and is inserted into the bearing 11.
  • a main body 113 extending from the tapered portion 112 toward the proximal end side, and the tooth portion 129 has a tooth bottom 129a of the tooth portion 129 parallel to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 and a wall surface 121.
  • the main body 113 and the tapered portion 112 are formed so as to be located radially outside the straight line SL passing through the boundary with the tapered portion 112.
  • the tapered portion 112 is formed so that the diameter increases from the wall surface 121 toward the proximal end side, the inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 with respect to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 is set. It can be kept small. As a result, when the tooth portion 129 is formed on the tapered portion 112, the occurrence of burrs on the tapered portion 112 can be suppressed. Therefore, the manufacturing cost of the worm shaft 2 can be reduced.
  • the worm shaft 2 has an inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 with respect to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 of 45 degrees or less.
  • the worm shaft 2 has an inclination angle ⁇ of the outer peripheral surface of the tapered portion 112 with respect to the rotation center axis 90 of the worm shaft 2 of 30 degrees or more.
  • the shaft length of the worm shaft 2 can be shortened.
  • the worm reducer 100 includes the worm wheel 1 that meshes with the tooth portion 129 of the worm shaft 2.
  • the rod-shaped material 102B having the tapered portion 112 (112B) has a main body portion 113 (large diameter cylindrical portion) extending from the tapered portion 112 (112B) and the tapered portion 112 (112B) with respect to the rod-shaped material 102B.
  • 113B) is provided with a tooth portion forming step S130 for forming the tooth portion 129 by performing a tooth cutting process, and a finishing step S140 for finishing the tooth portion 129 formed on the main body portion 113 (large diameter cylindrical portion 113B). ..
  • the method for manufacturing the worm shaft 2 further includes a tapered portion forming step S120 for forming the tapered portion 112 (112B) on the rod-shaped material 102A prior to the tooth portion forming step S130.

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Abstract

ウォームシャフト(2)であって、挿入部(111)と、壁面(121)と、テーパ部(112)と、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。

Description

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
 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(JP2017-211000A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(JP2017-211000Aの図2参照)。
 JP2017-211000A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、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。
 本発明のある態様によれば、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。
図1は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。 図2は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。 図3は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。 図4はウォームシャフトの素材の側面図である。 図5は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。 図6はウォームシャフトの側面図である。 図7は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。
 本願は2019年6月27日に日本国特許庁に出願された特願2019-119919に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (6)

  1.  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ウォームシャフト。
  2.  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度以下であるウォームシャフト。
  3.  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、30度以上であるウォームシャフト。
  4.  請求項1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、を備えるウォーム減速機。
  5.  請求項1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、を備えるウォームシャフトの製造方法。
  6.  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ウォームシャフトの製造方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11745790B2 (en) * 2021-09-13 2023-09-05 Zf Automotive Germany Gmbh Gear assembly and steering system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140041475A1 (en) * 2009-12-23 2014-02-13 Mando Corporation Reducer of electric power steering apparatus
JP2015155745A (ja) * 2013-09-20 2015-08-27 日本精工株式会社 ウォーム減速機及びデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置
JP2017171229A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 Kyb株式会社 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の製造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3077823B2 (ja) * 1991-05-20 2000-08-21 住友重機械工業株式会社 ウォ−ム及びウォ−ムホイ−ル並びにその製造方法
JP3658683B2 (ja) 2000-05-17 2005-06-08 光洋精工株式会社 電動式舵取装置
US20050172744A1 (en) * 2003-08-18 2005-08-11 Nsk Ltd. Reduction gear and method and apparatus for manufacturing the reduction gear concerned, and electric power steering system with the reduction gear concerned
JP2005091826A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置、画像形成装置の駆動機構、およびウォームギア組の製造方法
JP4382454B2 (ja) * 2003-11-28 2009-12-16 マブチモーター株式会社 小型モータのギアユニット及びその製造方法
DE102005008073B4 (de) * 2004-02-24 2014-01-16 Asmo Co., Ltd. Motor mit einem Steuerschaltungsteil, ein Steuerschaltungsteil und Verfahren zur Herstellung des Motors
JP2006103391A (ja) * 2004-10-01 2006-04-20 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
JP4834978B2 (ja) * 2004-11-16 2011-12-14 日本精工株式会社 ウォームホイールの製造方法及びウォーム減速機
JP4598594B2 (ja) * 2005-05-13 2010-12-15 アスモ株式会社 ギヤードモータ
JP2008002526A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Asmo Co Ltd ウォーム及びモータ装置
JP5227204B2 (ja) 2009-01-27 2013-07-03 株式会社ショーワ 電動パワーステアリング装置
JP5053399B2 (ja) * 2010-02-22 2012-10-17 ユニオンツール株式会社 転造ダイス
KR101676330B1 (ko) * 2010-03-24 2016-11-15 아스모 가부시키가이샤 감속 기구, 감속 기구 부착 모터 및 감속 기구의 제조 방법
JP6130988B2 (ja) * 2011-03-22 2017-05-17 Kyb株式会社 パワーステアリング装置
JP6135310B2 (ja) 2013-06-07 2017-05-31 日本精工株式会社 ウォーム減速機及びデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置
JP2016064790A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 株式会社ショーワ ステアリング装置
EP3214340B1 (en) * 2014-12-11 2020-07-15 NSK Ltd. Worm reducer and electrically driven assist device
KR102281681B1 (ko) * 2015-01-12 2021-07-27 주식회사 만도 자동차의 감속기
JP6714845B2 (ja) 2016-05-24 2020-07-01 株式会社ジェイテクト ウォーム減速機及び電動パワーステアリング装置
JP6414347B2 (ja) * 2016-09-21 2018-10-31 日本精工株式会社 ウォーム減速機
KR102566963B1 (ko) * 2016-10-05 2023-08-14 에이치엘만도 주식회사 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기
KR102566335B1 (ko) * 2016-10-10 2023-08-14 에이치엘만도 주식회사 전동식 동력 보조 조향장치의 감속기
JP2018155301A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社ジェイテクト ウォーム減速機の製造方法、ウォーム減速機および電動パワーステアリング装置
CN207013815U (zh) * 2017-07-28 2018-02-16 瀚德汽车产品(苏州)有限公司 一种自动间隙调整臂用蜗杆件自动去毛刺设备
JP6994241B2 (ja) 2018-01-10 2022-01-14 株式会社ユーパテンター プラズマcvd装置、プラズマcvd方法及び微粒子又は電子部品の製造方法
GB2611512A (en) * 2021-07-23 2023-04-12 Zf Steering Systems Poland Sp Z O O A gearbox assembly for an electric power steering apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140041475A1 (en) * 2009-12-23 2014-02-13 Mando Corporation Reducer of electric power steering apparatus
JP2015155745A (ja) * 2013-09-20 2015-08-27 日本精工株式会社 ウォーム減速機及びデュアルピニオン式電動パワーステアリング装置
JP2017171229A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 Kyb株式会社 電動パワーステアリング装置及び電動パワーステアリング装置の製造方法

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