JP2023085884A - Manufacturing method of rack housing, and rack housing - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ラックハウジングの製造方法及びラックハウジングに関する。 The present disclosure relates to a rack housing manufacturing method and rack housing.
ステアリング装置は、入力軸に連結されるピニオン軸と、ピニオン軸のピニオンと噛み合うラックを備えるラック軸とを有している。ステアリング装置は、運転者の操舵力によってピニオン軸が回転し、ラック軸が移動することにより、タイロッド及びナックルルアームを介してタイヤを動かすことができ、操舵を行うことが可能になっている。また、電動パワーステアリング装置は、操舵力を補助するアシスト力を発生する電動モータを有しており、電動モータで発生したアシスト力は、ピニオン軸やラック軸に伝達されることにより、運転者の操舵力をアシストすることが可能になっている。 The steering device has a pinion shaft connected to the input shaft and a rack shaft provided with a rack that meshes with the pinion of the pinion shaft. The steering device can steer by rotating the pinion shaft and moving the rack shaft by the driver's steering force, thereby moving the tires via the tie rod and the knuckle arm. In addition, the electric power steering device has an electric motor that generates an assist force that assists the steering force. It is possible to assist the steering force.
ステアリング装置が備えるラック軸等の動作部は、ハウジング内に配置されており、ハウジングにより覆われて配置されている。例えば、特許文献1に記載されたステアリング装置は、ステアリングホイールからの操舵力をラック軸に伝達する伝達機構部と、駆動部からの操舵補助力をラック軸に伝達してラック軸の移動をアシストするアシスト部とを有している。これらの伝達機構部とアシスト部とは、ハウジングとして、伝達機構部を構成するハンドル側ギヤハウジングと、アシスト部を構成するアシスト側ギヤハウジングとを有しており、ハンドル側ギヤハウジングとアシスト側ギヤハウジングとは、ラック軸まわりで連結されている。即ち、ハンドル側ギヤハウジングとアシスト側ギヤハウジングとは、ラック軸まわりのハウジングであるラックハウジング同士が連結されている。 A moving part such as a rack shaft provided in the steering device is arranged in a housing and is arranged so as to be covered by the housing. For example, the steering device described in Patent Document 1 includes a transmission mechanism that transmits steering force from the steering wheel to the rack shaft, and a steering assist force that is transmitted from the drive unit to the rack shaft to assist movement of the rack shaft. It has an assist part to do. The transmission mechanism portion and the assist portion have, as housings, a handle-side gear housing that constitutes the transmission mechanism portion and an assist-side gear housing that constitutes the assist portion. The housing is connected around the rack axis. That is, the handle-side gear housing and the assist-side gear housing are connected to each other by rack housings that are housings around the rack shaft.
ここで、ステアリング装置において、分割されているラックハウジング同士を接合する際には、接合するための部材が用いられる。ラックハウジングは筒状の形状で形成されるため、ラックハウジング同士を接合するための部材としては、ラックハウジングの端部に設けるフランジと、フランジ同士を連結するボルトとが多用される。しかし、フランジを用いてラックハウジング同士を接合する場合、フランジの分、ラックハウジングの重量が増加してしまうことになる。また、ラックハウジングが、長さ方向において3分割される場合、ラックハウジングの分割が2分割の場合と比較して、フランジの数も増加するため、重量はさらに増加してしまう。このため、分割されている部位同士をフランジにより接合するラックハウジングは、重量が増加し易くなっている。 Here, in the steering device, when joining the divided rack housings together, a joining member is used. Since the rack housing is formed in a cylindrical shape, flanges provided at the ends of the rack housing and bolts connecting the flanges are often used as members for joining the rack housings. However, when rack housings are joined together using flanges, the weight of the rack housings increases by the amount of the flanges. Moreover, when the rack housing is divided into three parts in the length direction, the number of flanges increases compared to the case where the rack housing is divided into two parts, so the weight further increases. For this reason, the weight of the rack housing, in which the divided portions are joined by flanges, tends to increase in weight.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ラックハウジングの軽量化を図ることのできるラックハウジングの製造方法及びラックハウジングを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to provide a rack housing manufacturing method and a rack housing that can reduce the weight of the rack housing.
本開示のラックハウジングの製造方法は、略円筒形の形状で形成される円筒部を有して、電動パワーステアリング装置が有するラック軸を内側に収容するための中央ハウジングを回転させた状態で、略円筒形の形状で形成される円筒部を有して前記中央ハウジングの軸心方向における両側に配置される端部ハウジングを前記中央ハウジングに近付け、前記端部ハウジングにおける前記円筒部の端部を前記中央ハウジングにおける前記円筒部の端部に接触させた後、前記中央ハウジングの回転を停止させることにより、前記中央ハウジングに対して前記端部ハウジングを摩擦圧接によって接合する。 In the rack housing manufacturing method of the present disclosure, a central housing having a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape for accommodating a rack shaft of an electric power steering device inside is rotated. End housings having cylindrical portions formed in a substantially cylindrical shape and arranged on both sides in the axial direction of the central housing are brought close to the central housing, and the end portions of the cylindrical portions of the end housings are brought into contact with each other. After contacting the end of the cylindrical portion of the central housing, the end housing is joined to the central housing by friction welding by stopping the rotation of the central housing.
この構成によれば、ラックハウジングの中央ハウジングと端部ハウジングとを、摩擦圧接によって接合するため、中央ハウジングと端部ハウジングとを接合するためのフランジを中央ハウジングや端部ハウジングに設けたり、ボルト等の締結部材を用いたりすることなく、中央ハウジングと端部ハウジングとを接合することができる。この結果、ラックハウジングの軽量化を図ることができる。 According to this configuration, the central housing and the end housings of the rack housing are joined by friction welding. The central housing and the end housings can be joined without the use of fastening members such as fasteners. As a result, it is possible to reduce the weight of the rack housing.
望ましい形態として、形態が異なる前記端部ハウジングを、形状が同一の前記中央ハウジングに接合する。 Preferably, the differently shaped end housings are joined to the same shaped central housing.
この構成によれば、形態が異なる端部ハウジングを、形状が同一の中央ハウジングに接合するため、端部ハウジングの形態が異なるラックハウジング同士で、中央ハウジングを共有化することができる。この結果、製造コストを低減することができる。 According to this configuration, the end housings having different shapes are joined to the central housing having the same shape, so that the central housing can be shared between the rack housings having different end housing shapes. As a result, manufacturing costs can be reduced.
望ましい形態として、前記端部ハウジングに対する前記中央ハウジングの接合部と、前記中央ハウジングに対する前記端部ハウジングの接合部とは、前記軸心方向に対する傾斜角が互いに同じ大きさとなる円錐台の形状で形成する。 Preferably, the connecting portion of the central housing with respect to the end housing and the connecting portion of the end housing with respect to the central housing are formed in the shape of a truncated cone having the same inclination angle with respect to the axial direction. do.
この構成によれば、中央ハウジングの接合部と、端部ハウジングの接合部とを傾斜させて形成することにより、中央ハウジングの接合部と端部ハウジングの接合部との接触面積を大きくすることができる。このため、中央ハウジングと端部ハウジングの円筒部とで、直径が僅かに異なっている場合でも、中央ハウジングと端部ハウジングとを接合する際における、接合部同士の接触面積を確保することができる。これにより、中央ハウジングと端部ハウジングの円筒部とで直径に差がある場合でも、中央ハウジングと端部ハウジングとの摩擦圧接による接合のし易さや接合強度である接合性を確保することができる。この結果、中央ハウジングと端部ハウジングとの接合性を向上させることができる。さらに、摩擦圧接時に中央ハウジングの回転軸がずれにくくなる。 According to this configuration, the joint portion of the central housing and the joint portion of the end housings are formed to be inclined, so that the contact area between the joint portion of the central housing and the joint portion of the end housings can be increased. can. Therefore, even if the diameters of the cylindrical portions of the central housing and the cylindrical portions of the end housings are slightly different, it is possible to secure a contact area between the joint portions when the central housing and the end housings are joined. . As a result, even if there is a difference in diameter between the central housing and the cylindrical portions of the end housings, it is possible to ensure the ease of joining the central housing and the end housings by friction welding and the joinability, which is the joining strength. . As a result, the bondability between the central housing and the end housings can be improved. Furthermore, the rotational axis of the central housing is less likely to shift during friction welding.
望ましい形態として、前記端部ハウジングに対する前記中央ハウジングの接合部を、前記中央ハウジングの内周面から前記中央ハウジングの径方向における外側に離隔させて形成し、前記端部ハウジングは、前記円筒部の内径を、前記中央ハウジングの前記接合部の内径と同じ大きさで形成する。 Preferably, the joint portion of the central housing with respect to the end housing is spaced radially outwardly of the central housing from the inner peripheral surface of the central housing, and the end housing is formed on the cylindrical portion. An inner diameter is formed with the same size as the inner diameter of the joint of the central housing.
この構成によれば、中央ハウジングと端部ハウジングとを摩擦接合した際に、中央ハウジングと端部ハウジングとは、端部ハウジングの内周面と中央ハウジングの内周面との間で、段差を有した状態で接合される。このため、中央ハウジングと端部ハウジングとの摩擦接合時に接合部からはみ出たはみ出し部材を、中央ハウジングの内周面よりも径方向における外側の位置で溜めることができる。従って、はみ出し部材は、中央ハウジングの内側に収容されるラック軸には干渉しないため、はみ出し部材の切削を不要にすることができる。この結果、摩擦圧接に関する工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。 According to this configuration, when the central housing and the end housings are friction-joined, a step is formed between the inner peripheral surface of the end housing and the inner peripheral surface of the central housing. It is joined in the state of having. Therefore, the protruding member protruding from the joint portion when the central housing and the end housing are friction-joined can be accumulated at a radially outer position than the inner peripheral surface of the central housing. Therefore, since the protruding member does not interfere with the rack shaft housed inside the central housing, cutting of the protruding member can be made unnecessary. As a result, the steps relating to friction welding can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
望ましい形態として、前記中央ハウジングと前記端部ハウジングとは、互いに異なる材料により形成する。 Preferably, the central housing and the end housings are made of different materials.
この構成によれば、中央ハウジングと端部ハウジングとで、互いに種類が異なる金属材料を用いることにより、製造コストを低減することができる。 According to this configuration, manufacturing costs can be reduced by using different kinds of metal materials for the central housing and the end housings.
本開示のラックハウジングは、略円筒形の形状で形成される円筒部を有して、電動パワーステアリング装置が有するラック軸を内側に収容するための中央ハウジングと、略円筒形の形状で形成される円筒部を有して前記中央ハウジングの軸心方向における両側に位置する端部ハウジングと、を備え、前記軸心方向における前記中央ハウジングの端部と前記円筒部の端部と、前記端部ハウジングの端部とが摩擦圧接によって接合される、接合部を有する。 A rack housing of the present disclosure has a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape, a center housing for accommodating a rack shaft of an electric power steering device inside, and a center housing formed in a substantially cylindrical shape. end housings located on both sides of the central housing in the axial direction, the end of the central housing and the end of the cylindrical portion in the axial direction; It has a joint to which the end of the housing is joined by friction welding.
この構成によれば、ラックハウジングの中央ハウジングと端部ハウジングとを、摩擦圧接によって接合するため、中央ハウジングと端部ハウジングとを接合するためのフランジを中央ハウジングや端部ハウジングに設けたり、ボルト等の締結部材を用いたりすることなく、中央ハウジングと端部ハウジングとを接合することができる。この結果、ラックハウジングの軽量化を図ることができる。 According to this configuration, the central housing and the end housings of the rack housing are joined by friction welding. The central housing and the end housings can be joined without the use of fastening members such as fasteners. As a result, it is possible to reduce the weight of the rack housing.
本開示に係るラックハウジングの製造方法及びラックハウジングは、ラックハウジングの軽量化を図ることができる、という効果を奏する。 The rack housing manufacturing method and the rack housing according to the present disclosure have the effect of reducing the weight of the rack housing.
以下、本開示につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本開示が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、同一構造の部位には同一符号を付けて、説明を省略する。 Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The present disclosure is not limited by the following modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments). In addition, components in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that fall within a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be combined as appropriate. Furthermore, the same reference numerals are given to parts having the same structure, and the description thereof is omitted.
[実施形態]
図1は、実施形態に係る電動パワーステアリング装置の模式図である。なお、図面において、上側(軸方向の一方側)をD1で示し、下側(軸方向の他方側)をD2で示す。また、実施形態の記載においても、上側(軸方向の一方側)をD1側、下側(軸方向の他方側)をD2側と称する場合がある。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering device according to an embodiment. In the drawings, the upper side (one side in the axial direction) is indicated by D1, and the lower side (the other side in the axial direction) is indicated by D2. Also, in the description of the embodiments, the upper side (one side in the axial direction) may be referred to as the D1 side, and the lower side (the other side in the axial direction) may be referred to as the D2 side.
図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール60と、第1ステアリングシャフト61と、第2ステアリングシャフト62と、ピニオン軸63と、ウォーム減速機50と、ラック軸70と、タイロッド75と、ラックハウジング10と、ECU80と、電源装置85と、を備える。
As shown in FIG. 1, the electric power steering device 1 includes a
第1ステアリングシャフト61は、ステアリングホイール60と連結される。第1ステアリングシャフト61は、回転可能に支持される。第1ステアリングシャフト61は、ステアリングホイール60を操舵するトルクによって回転する。具体的には、運転者がステアリングホイール60を把持して回転させると、その回転トルク(操舵トルク)が第1ステアリングシャフト61に伝わり、第1ステアリングシャフト61が回転する。
The
第2ステアリングシャフト62は、第1ユニバーサルジョイント66を介して第1ステアリングシャフト61と連結される。第2ステアリングシャフト62は、回転可能に支持される。第1ステアリングシャフト61の回転トルクが第1ユニバーサルジョイント66を介して第2ステアリングシャフト62に伝わり、第2ステアリングシャフト62が回転する。
The
ラックハウジング10は、筒状に形成される。また、ラックハウジング10には、ピニオンハウジング11と、減速機ハウジング12とが設けられている。
The
図1に示すように、ピニオン軸63は、第2ユニバーサルジョイント67を介して第2ステアリングシャフト62と連結される。第2ステアリングシャフト62の回転トルクが第2ユニバーサルジョイント67を介してピニオン軸63に伝わり、ピニオン軸63は回転する。ピニオン軸63には、ピニオン歯63aが設けられる。ピニオン軸63は、第2軸受64と第1軸受65とを介してピニオンハウジング11に回転可能に支持される。第2軸受64は、ピニオン軸63の上部を支持する。第1軸受65は、ピニオン軸63の下部を支持する。具体的には、ピニオン歯63aの上側(D1側、軸方向の一方側)の円筒面63bに第2軸受64が設けられる。
As shown in FIG. 1 , the
ラックハウジング10の内側には、ラック軸70が収容される。ラック軸70は、車両の車幅方向(左右方向)に延びる。ラック軸70の側部には、ラック歯71が設けられる。ラック歯71は、ピニオン軸63のピニオン歯63aと噛み合う。タイロッド75は、ラック歯71の左右両側に一対に設けられる。タイロッド75は、車輪76に連結される。従って、ピニオン軸63が回転すると、ピニオン歯63aと噛み合うラック歯71に対して車幅方向の力が伝わり、ラック軸70が左右に移動する。これにより、タイロッド75が左右方向に移動し、車輪76が傾いて車両の進行方向が変わる。
A
ラックハウジング10は、ラックハウジング10の延在方向、即ち、ラックハウジング10の内側に収容されるラック軸70が延びる方向において、3分割された部位が互いに接合されることにより形成されている。つまり、ラックハウジング10は、略円筒形の形状で形成される円筒部21を有してラック軸70が収容するための中央ハウジング20と、中央ハウジング20の軸心方向における両側に位置する端部ハウジング30とが、それぞれ接合されることにより、1つのラックハウジング10として形成される。
The
中央ハウジング20は、全体が略円筒形の形状で形成されており、このため中央ハウジング20は、実質的に全体が円筒部21によって形成されている。中央ハウジング20の両側に位置する端部ハウジング30は、内径及び外径が、中央ハウジング20が有する円筒部21の内径及び外径と近い略円筒形の形状で形成される円筒部31をそれぞれ有しており、端部ハウジング30は、円筒部31が中央ハウジング20に接合されている。即ち、端部ハウジング30は、円筒部31の内径及び外径が、中央ハウジング20の円筒部21の内径及び外径と実質的に同じ大きさになっており、中央ハウジング20に対して径が同じ大きさで形成される円筒部31が、中央ハウジング20に接合されている。これにより、中央ハウジング20の軸心方向における両側に位置する端部ハウジング30は、それぞれ中央ハウジング20に接合される。
The
このように、中央ハウジング20の両側に位置する端部ハウジング30のうち、一方の端部ハウジング30は第1端部ハウジング30aになっており、他方の端部ハウジング30は第2端部ハウジング30bになっている。本実施形態では、ピニオンハウジング11と減速機ハウジング12とは、第2端部ハウジング30bに設けられている。
Thus, one of the
ウォーム減速機50は、ウォームシャフト52と、ウォームホイール51とを備える。ウォームシャフト52およびウォームホイール51は、減速機ハウジング12の内側に収容される。ウォームシャフト52は、電動モータ53の出力軸に設けられる。ウォームシャフト52は、ウォームホイール51と噛み合う。ウォームホイール51は、ピニオン軸63の下端部に固定される。従って、電動モータ53を作動させるとウォームシャフト52が回転し、ウォームシャフト52と噛み合うウォームホイール51がピニオン軸63と共に回転する。これにより、ステアリングホイール60の操舵に要する力が小さくなる。
The
ECU80は、電源装置85(例えば車載のバッテリ)と接続され、電源装置85から電力がECU80に供給される。ECU80は、電動モータ53の動作を制御する。ECU80は、図外のトルクセンサおよび車速センサから信号を取得する。ECU80は、操舵トルクおよび車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ECU80は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ53へ供給する電力値を調節する。ECU80は、電動モータ53から誘起電圧の情報または電動モータ53に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ECU80が電動モータ53の動作を制御することで、前述したように、ステアリングホイール60の操舵に要する力が小さくなる。
The
図2は、図1に示すラックハウジング10の平面図であり、中央ハウジング20と端部ハウジング30とが接合される前の状態を示す説明図である。ラックハウジング10を形成する中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、摩擦圧接により接合される。詳しくは、実質的に全体が円筒部21によって形成される中央ハウジング20は、円筒部21の軸心方向における両側の端部が、端部ハウジング30に対する接合部22になっている。端部ハウジング30は、端部ハウジング30が有する円筒部31における中央ハウジング20側に位置する端部が、中央ハウジング20に対する接合部32になっている。中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32とが、摩擦圧接により接合される。これにより、第1端部ハウジング30aと第2端部ハウジング30bとは、中央ハウジング20の軸心方向における両側からそれぞれ中央ハウジング20に接合され、中央ハウジング20と一体に形成される。
FIG. 2 is a plan view of the
次に、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを摩擦圧接によって接合するラックハウジング10の製造方法について説明する。図3は、中央ハウジング20と端部ハウジング30との摩擦圧接に用いる摩擦圧接装置100の平面図である。図4は、図3のA-A矢視図である。中央ハウジング20と端部ハウジング30との摩擦圧接は、例えば、図3、図4に示す摩擦圧接装置100を用いて行う。摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20を支持する回転装置110と、端部ハウジング30を支持する端部ハウジング支持装置120とを有している。端部ハウジング支持装置120は、1つのラックハウジング10が2つの端部ハウジング30を有しているのに伴い、端部ハウジング支持装置120も2つが設けられている。
Next, a method of manufacturing the
回転装置110は、本体部111と、回転ローラ112と、支持部115とを有している。本体部111は、回転ローラ112と支持部115とを支持すると共に、回転ローラ112を回転させるための駆動源であるモータ(図示省略)を内設している。回転ローラ112は、1つの回転装置110に2つが設けられている。2つの回転ローラ112は、直径が中央ハウジング20の円筒部21の直径よりも大きい円板状の形状で形成されており、円板の厚みが、中央ハウジング20の長さよりも薄い所定の厚みで形成されている。
The
2つの回転ローラ112は、回転軸の方向が互いに平行になる向きで配置され、本体部111に回転可能に支持されている。また、2つの回転ローラ112は、回転装置110の通常の使用態様で任意の場所に設置した際の上下方向における位置が互いに同程度の位置となって本体部111に支持されている。さらに、2つの回転ローラ112は、回転軸に沿った方向における位置が、ほぼ同じ位置に配置されており、回転軸に直交する方向において互いに離隔して配置されている。離隔して配置される2つの回転ローラ112の距離は、中央ハウジング20の外径と同程度の距離になっている。
The two
これらのように配置される2つの回転ローラ112は、駆動源として本体部111に設けられるモータで発生する動力によって回転可能になっており、モータで発生した動力が回転ローラ112に伝達されることにより、2つの回転ローラ112は同じ方向に回転をする。
The two
支持部115は、離隔する2つの回転ローラ112の間の位置に配置されており、回転ローラ112同士の距離が最も近くなる位置の下方に配置されている。支持部115の上側の面には、回転軸が回転ローラ112の回転軸と平行な向きで配置される支持部ローラ116が配置されている。支持部ローラ116は、支持部ローラ116に接触する外部の部材の動きに応じて回転することが可能な、いわゆるフリーローラになっている。
The
なお、回転装置110は、中央ハウジング20の円筒部21の外径に合わせて、2つの回転ローラ112の距離や支持部115の高さを調整可能に構成されるのが好ましい。
The
端部ハウジング支持装置120は、回転装置110の通常の使用態様で任意の場所に設置した際における上面が、端部ハウジング30を取り付ける取付け面121になっている。端部ハウジング30は、端部ハウジング30に設けられる取付け部材33により、端部ハウジング支持装置120の取付け面121に取り付けることが可能になっている。
The end
取付け部材33は、ボルト等の締結部材(図示省略)によってラックハウジング10を車両に取り付けるために用いる部材になっている。取付け部材33は、ボルト等の締結部材を通すための孔が形成される板状の部材になっており、ラックハウジング10の長さ方向における両端付近に配置されている。即ち、取付け部材33は、ラックハウジング10において中央ハウジング20の両側に位置する端部ハウジング30に設けられており、端部ハウジング30は、ラックハウジング10を車両に取り付けるために用いる取付け部材33を利用して、端部ハウジング支持装置120の取付け面121に取り付けることが可能になっている。
The
端部ハウジング30を端部ハウジング支持装置120の取付け面121に取り付ける際には、ラックハウジング10を車両に取り付ける場合と同様に、ボルト等の締結部材を用いて取付け面121に取り付ける。このように、端部ハウジング30を取り付けることが可能な端部ハウジング支持装置120は、回転装置110の両側に配置されている。詳しくは、端部ハウジング支持装置120は、回転装置110で中央ハウジング20を支持する際における中央ハウジング20の軸心方向における両側に配置されている。
When the
また、回転装置110の両側に配置される端部ハウジング支持装置120は、端部ハウジング支持装置120で支持する端部ハウジング30が有する円筒部31の軸心が、回転装置110で支持する中央ハウジング20が有する円筒部21の軸心の延長線上となる位置に端部ハウジング30を配置させることができる位置に位置している。
Further, the end
回転装置110に対して、このように配置される端部ハウジング支持装置120は、レール130に沿って移動することが可能になっている。レール130は、端部ハウジング支持装置120の下方に配置され、回転装置110が有する回転ローラ112の回転軸と平行な向き、即ち、回転装置110で支持する中央ハウジング20の軸心と平行な向きで延在している。このため、回転装置110の両側に配置される端部ハウジング支持装置120は、回転装置110で支持する中央ハウジング20の軸心方向に沿って、回転装置110に対して相対移動することが可能になっている。
The end
次に、ラックハウジング10を構成する中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合する方法について説明する。中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合は、摩擦圧接装置100を用いて行う。摩擦圧接装置100を用いて中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合する際には、中央ハウジング20は、摩擦圧接装置100の回転装置110で保持をする。回転装置110で中央ハウジング20を保持する際には、回転装置110が有する2つの回転ローラ112同士の間に中央ハウジング20を配置する。中央ハウジング20は、中央ハウジング20が有する円筒部21の軸心方向が、回転ローラ112の回転軸に平行になる向きで配置する(図3参照)。
Next, a method for joining the
回転装置110が有する2つの回転ローラ112の距離は、中央ハウジング20の円筒部21の外径と同程度の距離になっているため、2つの回転ローラ112同士の間に配置された中央ハウジング20は、外周面が2つの回転ローラ112のそれぞれに接触する。また、離隔する2つの回転ローラ112の間の下方には、上側の面に支持部ローラ116が配置される支持部115が位置しているため、2つの回転ローラ112同士の間に配置された中央ハウジング20は、支持部115の支持部ローラ116にも接触する。これにより、中央ハウジング20は、2つの回転ローラ112と、支持部115の支持部ローラ116とにより支持される(図4参照)。
Since the distance between the two
また、端部ハウジング30は、摩擦圧接装置100の端部ハウジング支持装置120に取り付ける。端部ハウジング30は、端部ハウジング30が有する取付け部材33を、ボルト等の締結部材(図示省略)を用いて端部ハウジング支持装置120の取付け面121に取り付ける。その際に、端部ハウジング30は、回転装置110で保持する中央ハウジング20に対して接合部32が対向する向きで取り付ける。
Also, the
端部ハウジング30は、第1端部ハウジング30aと第2端部ハウジング30bとの双方を、それぞれこのように端部ハウジング支持装置120に取り付ける。これにより、端部ハウジング30は、第1端部ハウジング30aと第2端部ハウジング30bとのそれぞれが、接合部32が中央ハウジング20の接合部22に対向する向きで、端部ハウジング支持装置120により支持される(図3参照)。
The
摩擦圧接装置100の回転装置110で中央ハウジング20を支持し、2つの端部ハウジング支持装置120のそれぞれで端部ハウジング30を支持する状態にしたら、回転装置110の回転ローラ112を回転させることにより、中央ハウジング20を高速で回転させる。中央ハウジング20を回転させる際には、回転装置110が有する2つの回転ローラ112を同じ方向に回転をさせる。中央ハウジング20は、外周面が回転ローラ112に接触しているため、回転ローラ112の回転に伴い、中央ハウジング20も回転をする。回転する回転ローラ112が外周面に接触することにより回転をする中央ハウジング20の回転方向は、回転ローラ112の回転方向の反対方向になる。
After the
また、中央ハウジング20は、下側の部分が支持部115の支持部ローラ116に接触している。支持部ローラ116は、フリーローラになっているため、中央ハウジング20が回転をする際には、支持部ローラ116は、中央ハウジング20と共に回転をしながら中央ハウジング20を支持する。これにより、回転装置110は、中央ハウジング20を支持しつつ、中央ハウジング20を高速で回転させる。
Also, the
端部ハウジング30を支持する端部ハウジング支持装置120は、レール130に沿って回転装置110が位置する側に移動することにより、端部ハウジング30を中央ハウジング20に接近させる。端部ハウジング支持装置120は、回転装置110の両側に位置する2つの端部ハウジング支持装置120の双方を、レール130に沿って回転装置110に近付かせる方向に移動させる。これにより、端部ハウジング支持装置120は、2つの端部ハウジング30の双方を、中央ハウジング20の軸心方向における両側から中央ハウジング20に接近させる。即ち、摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20を高速で回転させた状態で、中央ハウジング20の軸心方向における両側に配置される端部ハウジング30を中央ハウジング20に近付ける。
The end
図5は、図3に示す端部ハウジング支持装置120を回転装置110が位置する側に移動させた状態を示す説明図である。端部ハウジング支持装置120に支持される端部ハウジング30は、円筒部31の接合部32が、中央ハウジング20の接合部22に対向する位置に配置されているため、レール130に沿って端部ハウジング支持装置120を移動させた場合、端部ハウジング30は、円筒部31の接合部32が中央ハウジング20の接合部22に接触する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the end
中央ハウジング20は、回転装置110によって高速回転をしているため、端部ハウジング30の接合部32が中央ハウジング20の接合部22に接触した場合、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32との間では、摩擦力により発熱をする。摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32が摩擦発熱によって高温になるように、回転装置110によって中央ハウジング20を高速回転させつつ、端部ハウジング支持装置120によって端部ハウジング30の接合部32を中央ハウジング20の接合部22に押し付ける。
Since the
端部ハウジング支持装置120によって端部ハウジング30を中央ハウジング20に押し付ける際には、回転装置110の両側に位置する端部ハウジング支持装置120によって、端部ハウジング30を中央ハウジング20に押し付ける。これにより、摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20の軸心方向における両側から2つの端部ハウジング30を、高速で回転している中央ハウジング20に対して押し付ける。
When the end
端部ハウジング30を中央ハウジング20に押し付けることにより、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32が摩擦圧接することが可能な温度まで十分に上昇したら、摩擦圧接装置100は、回転装置110が有する回転ローラ112を停止させて中央ハウジング20の回転を急停止させる。さらに、摩擦圧接装置100は、端部ハウジング支持装置120を回転装置110の方向に移動させることにより、急停止した中央ハウジング20に対して端部ハウジング30を押し付ける。
When the temperature of the joint 22 of the
摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20に端部ハウジング30を押し付けた状態を所定時間維持し、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合する。これにより、摩擦圧接装置100は、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを摩擦圧接し、中央ハウジング20の軸心方向における両側に端部ハウジング30を接合することにより、ラックハウジング10を形成する。
The
以上の実施形態に係るラックハウジング10の製造方法では、中央ハウジング20を高速で回転させた状態で中央ハウジング20に端部ハウジング30を近付け、端部ハウジング30の接合部32を中央ハウジング20の接合部22に接触させた後、中央ハウジング20の回転を停止させることにより、端部ハウジング30を中央ハウジング20に摩擦圧接によって接合している。これにより、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合するためのフランジを中央ハウジング20や端部ハウジング30に設けたり、ボルト等の締結部材を用いたりすることなく、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合することができる。この結果、ラックハウジング10の軽量化を図ることができる。
In the method of manufacturing the
また、上述した実施形態に係るラックハウジング10は、ラックハウジング10の製造工程において分割された状態でそれぞれ製造される部位である中央ハウジング20と端部ハウジング30とを、摩擦圧接によって接合している。これにより、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合するためのフランジを中央ハウジング20や端部ハウジング30に設けたり、ボルト等の締結部材を用いたりすることなく、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合することができる。この結果、ラックハウジング10の軽量化を図ることができる。
Further, in the
また、ラックハウジング10は、中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合のボルト等の締結部材を使用しないため、ボルトの緩みの懸念を排除することができる。この結果、中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合性を高めることができる。
In addition, since the
また、中央ハウジング20と端部ハウジング30を摩擦圧接する際には、ラックハウジング10の長手方向における両端に位置する端部ハウジング30は回転させず、2つの端部ハウジング30の間に位置する中央ハウジング20を回転させて摩擦圧接を行っている。これにより、1つの中央ハウジング20を回転させることにより、中央ハウジング20と2つの端部ハウジング30との3つの部材を接合することができるので、中央ハウジング20と2つの端部ハウジング30とを接合する際における容易性を高めることができる。つまり、端部ハウジング30を回転させることによって中央ハウジング20と2つの端部ハウジング30とを摩擦圧接する場合は、端部ハウジング30ごとに、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを摩擦圧接する必要がある。これに対し、中央ハウジング20を回転させる場合は、1回の工程で中央ハウジング20の両側から2つの端部ハウジング30を摩擦圧接することができる。この結果、摩擦圧接に関する工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
Further, when the
また、摩擦圧接をする際に、端部ハウジング30に形成される、ラックハウジング10を車両に取り付けるために用いる取付け部材33を用いて、端部ハウジング30を摩擦圧接装置100の端部ハウジング支持装置120に取り付け、摩擦圧接を行っている。このため、2つの端部ハウジング30を中央ハウジング20に対して摩擦圧接により接合する際に、2つの端部ハウジング30同士で、相対的な位置や角度のずれを発生させることなく、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合することができる。この結果、ラックハウジング10の製造精度を向上させることができる。
When friction welding is performed, the mounting
また、上述した実施形態に係るラックハウジング10が有する中央ハウジング20は、実質的に全体が円筒部21により形成されるため、形態が異なる端部ハウジング30を、形状が同一の中央ハウジング20に接合することができる。図6は、中央ハウジング20に形態が異なる端部ハウジング30を接合することができることについての説明図である。上述した実施形態では、中央ハウジング20は全体が円筒部21により形成され、端部ハウジング30は、略円筒形の形状で形成される円筒部31が中央ハウジング20に接合される。このため、端部ハウジング30は、円筒部31の径の大きさが、中央ハウジング20の円筒部21の径と同程度の大きさであれば、端部ハウジング30の形態に関わらず、同一形状の中央ハウジング20に対して摩擦圧接によって接合することができる。
Further, since the
中央ハウジング20に接合される端部ハウジング30のうち、ピニオンハウジング11が配置される側の反対側の端部ハウジング30は、例えば、図6に示すように、1つの取付け部材33が設けられる第1端部ハウジング30aaであったり、2つの取付け部材33が設けられる第1端部ハウジング30abであったりしてもよい。中央ハウジング20に接合される端部ハウジング30のうち、ピニオンハウジング11が配置される側の端部ハウジング30も同様に、図6に示すように、1つの取付け部材33が設けられる第2端部ハウジング30baであったり、2つの取付け部材33が設けられる第2端部ハウジング30bbであったりしてもよい。
Of the
また、ピニオンハウジング11が配置される側の反対側の端部ハウジング30は、図6に示すように、補助操舵トルクを発生する電動モータ54を有し、ボールネジによりラック軸70(図1参照)にアシスト力を付与するボールネジ式の第1端部ハウジング30acであったり、第2のピニオンギアによりラック軸70にアシスト力を付与するデュアルピニオン方式の第1端部ハウジング30adであったりしてもよい。中央ハウジング20に接合される端部ハウジング30は、これらのように、形式が異なる電動パワーステアリング装置1の端部ハウジング30であってもよい。
As shown in FIG. 6, the
中央ハウジング20は、全体が円筒部21により形成され、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは摩擦圧接により接合するため、同一形状の中央ハウジング20に対して、形態が異なる端部ハウジング30を接合することができる。換言すると、端部ハウジング30の形態が異なるラックハウジング10同士で、中央ハウジング20を共有化することができる。この結果、製造コストを低減することができる。
The
[変形例]
なお、上述した実施形態では、中央ハウジング20の接合部22と、端部ハウジング30が有する円筒部31の接合部32の形状については言及していないが、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32とを、円筒を形成する板の厚み方向に対して傾斜させて形成してもよい。
[Modification]
In the above-described embodiment, the shapes of the joint 22 of the
図7は、実施形態に係るラックハウジング10の変形例であり、中央ハウジング20と端部ハウジング30の接合部を傾斜させる形態を示す説明図である。中央ハウジング20の接合部22と、端部ハウジング30の接合部32とは、図7に示すように、中央ハウジング20や円筒部31の軸心方向に対する傾斜角が互いに同じ大きさとなる、円錐台の形状で形成してもよい。つまり、中央ハウジング20の接合部22と、端部ハウジング30の接合部32とは、図7に示すように、中央ハウジング20の円筒部21や端部ハウジング30の円筒部31を形成する板の厚み方向、或いは、円筒部21、31の軸心方向に対して、互いに同じ方向及び同じ大きさの傾斜角で傾斜させてもよい。
FIG. 7 is a modified example of the
このように、中央ハウジング20の接合部22と、端部ハウジング30の接合部32とを傾斜させて形成することにより、接合部22、32が傾斜していない場合と比較して、中央ハウジング20の接合部22と端部ハウジング30の接合部32との接触面積を大きくすることができる。このため、中央ハウジング20と端部ハウジング30の円筒部31とで、直径が僅かに異なっている場合でも、中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合する際における、接合部22、32同士の接触面積を確保することができる。
By slanting the
これにより、中央ハウジング20と端部ハウジング30の円筒部31とで直径に差がある場合でも、中央ハウジング20と端部ハウジング30との摩擦圧接による接合のし易さや接合強度である接合性を確保することができる。この結果、中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合性を向上させることができる。さらに、摩擦圧接時に中央ハウジング20の回転軸がずれにくくなる。
As a result, even if there is a difference in diameter between the
また、上述した実施形態では、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、内径と外径が実質的に同じ大きさで形成されているが、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、径を積極的に異ならせてもよい。
In the above-described embodiment, the
図8は、実施形態に係るラックハウジング10の変形例であり、中央ハウジング20と端部ハウジング30とで径方向の段差を有して形成する形態を示す説明図である。中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、例えば、図8に示すように、中央ハウジング20が有する円筒部21の外周面23及び内周面24の径と、端部ハウジング30が有する円筒部31の外周面34及び内周面35の径とを、互いに異ならせてもよい。図8に示す例では、端部ハウジング30が有する円筒部31の外径及び内径が、中央ハウジング20が有する円筒部21の外径及び内径よりも大きくなっている。
FIG. 8 is a modified example of the
詳しくは、図8に示す例では、中央ハウジング20が有する円筒部21の接合部22と端部ハウジング30が有する円筒部31の接合部32とは、図7に示す変形例と同様に、軸心方向に対する傾斜角が互いに同じ大きさとなる円錐台の形状で形成している。また、中央ハウジング20は、接合部22を、中央ハウジング20の内周面24から中央ハウジング20の径方向における外側に離隔させて形成している。その際に、中央ハウジング20には、径方向における接合部22の内側端部から内周面24にかけて切り欠いた切欠き部25を形成している。
Specifically, in the example shown in FIG. 8, the
一方、端部ハウジング30は、円筒部31の内径を、中央ハウジング20の接合部22の内径と同じ大きさで形成している。これにより、端部ハウジング30は、円筒部31の内径が中央ハウジング20の円筒部21の内径よりも大きくなっている。また、これに伴い、端部ハウジング30は、円筒部31の外径も中央ハウジング20の円筒部21の外径より大きくなっている。また、端部ハウジング30は、円筒部31の内径を、中央ハウジング20の接合部22の内径と同じ大きさで形成するため、端部ハウジング30の接合部32は、径方向における大きさが、中央ハウジング20の接合部22の径方向における大きさと同じ大きさとなる部分を有して形成されることになる。
On the other hand, the
図9は、図8に示す中央ハウジング20と端部ハウジング30とを接合した状態を示す説明図である。図8に示す中央ハウジング20の接合部22と、端部ハウジング30の接合部32とを摩擦圧接により接合した場合、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、端部ハウジング30の内周面35が、中央ハウジング20の内周面24よりも径方向における外側に位置する状態で接合される。即ち、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、端部ハウジング30の内周面35と中央ハウジング20の内周面24との間で、段差を有した状態で接合される。同様に外周面についても、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、端部ハウジング30の外周面34と中央ハウジング20の外周面23との間で、段差を有した状態で接合される。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the
ここで、摩擦圧接により部材同士を接合する場合、接合部近傍の材料が溶けて接合されるため、溶けた材料の一部は接合部からはみ出し、冷えて固まることにより、はみ出し部材となって形成される。はみ出し部材が、周囲の部材と干渉する等の支障がある場合は、はみ出し部材を切削して除去する必要があるが、図8、図9に示す例では、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、端部ハウジング30の内周面35と中央ハウジング20の内周面24との間で、段差を有した状態で接合することができる。
Here, when joining members by friction welding, the material near the joint is melted and joined, so part of the melted material protrudes from the joint and cools and solidifies to form a protruding member. be done. If the protruding member interferes with surrounding members, it is necessary to cut and remove the protruding member. In the example shown in FIGS. can be joined with a step between the inner
このため、中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合部22、32から内周面側にはみ出たはみ出し部材Mは、中央ハウジング20の内周面24よりも径方向における外側の位置に溜まる。即ち、中央ハウジング20と端部ハウジング30との内周面側にはみ出たはみ出し部材Mは、中央ハウジング20に形成する切欠き部25や、端部ハウジング30が有する円筒部31の内周面35の位置に溜まる。従って、はみ出し部材Mは、中央ハウジング20の内側に収容されるラック軸70には干渉しないため、はみ出し部材Mの切削を不要にすることができる。
Therefore, the protruding member M that protrudes from the
また、図8、図9に示す例では、中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、外周面側についても、端部ハウジング30の外周面34と中央ハウジング20の外周面23との間で、段差を有した状態で接合することができる。このため、中央ハウジング20と端部ハウジング30との接合部22、32から外周面側にはみ出たはみ出し部材Mは、端部ハウジング30の外周面34よりも径方向における内側の位置に溜まる。即ち、中央ハウジング20と端部ハウジング30との外周面側にはみ出たはみ出し部材Mは、中央ハウジング20の外周面23の位置に溜まる。従って、はみ出し部材Mが、端部ハウジング30よりも径方向における外側にはみ出すことを抑制できるため、はみ出し部材Mの切削を不要にすることができる。これらの結果、摩擦圧接に関する工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
In the examples shown in FIGS. 8 and 9, the
また、上述した実施形態のように、摩擦圧接により接合する中央ハウジング20と端部ハウジング30とは、互いに異なる材料により形成してもよい。即ち、摩擦圧接は、種類の違う金属の接合にも使用できるため、中央ハウジング20と端部ハウジング30とで、互いに種類が異なる金属材料を用いてもよい。例えば、中央ハウジング20のみ鉄や真鍮などを用いてラックハウジング10を形成することにより、製造コストを低減することができる。
Further, as in the above-described embodiment, the
また、中央ハウジング20と端部ハウジング30との摩擦圧接に用いる装置は、上述した摩擦圧接装置100以外であってもよい。中央ハウジング20と端部ハウジング30との摩擦圧接に用いる装置は、中央ハウジング20を回転させて、端部ハウジング30を中央ハウジング20に対して摩擦圧接することができる装置であれば、装置の構成は問わない。
Further, the device used for friction welding between the
以上、本開示の好適な実施形態を説明したが、本開示は上記の実施形態に記載されたものに限定されない。実施形態や変形例として説明した構成は、適宜組み合わせてもよい。 Although preferred embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to those described in the above embodiments. The configurations described as the embodiments and modifications may be combined as appropriate.
1 電動パワーステアリング装置
10 ラックハウジング
11 ピニオンハウジング
12 減速機ハウジング
20 中央ハウジング
21、31 円筒部
22、32 接合部
23、34 外周面
24、35 内周面
25 切欠き部
30 端部ハウジング
30a 第1端部ハウジング
30b 第2端部ハウジング
33 取付け部材
50 ウォーム減速機
51 ウォームホイール
52 ウォームシャフト
53、54 電動モータ
60 ステアリングホイール
61 第1ステアリングシャフト
62 第2ステアリングシャフト
63 ピニオン軸
63a ピニオン歯
63b 円筒面
64 第2軸受
65 第1軸受
66 第1ユニバーサルジョイント
67 第2ユニバーサルジョイント
70 ラック軸
71 ラック歯
75 タイロッド
76 車輪
80 ECU
85 電源装置
100 摩擦圧接装置
110 回転装置
111 本体部
112 回転ローラ
115 支持部
116 支持部ローラ
120 端部ハウジング支持装置
121 取付け面
130 レール
Reference Signs List 1 electric
85
Claims (6)
略円筒形の形状で形成される円筒部を有して前記中央ハウジングの軸心方向における両側に配置される端部ハウジングを前記中央ハウジングに近付け、
前記端部ハウジングにおける前記円筒部の端部を前記中央ハウジングにおける前記円筒部の端部に接触させた後、前記中央ハウジングの回転を停止させることにより、前記中央ハウジングに対して前記端部ハウジングを摩擦圧接によって接合するラックハウジングの製造方法。 With the central housing having a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape and accommodating inside the rack shaft of the electric power steering device rotated,
bringing end housings, which have cylindrical portions formed in a substantially cylindrical shape and are arranged on both sides in the axial direction of the central housing, closer to the central housing;
After the end of the cylindrical portion of the end housing is brought into contact with the end of the cylindrical portion of the central housing, the rotation of the central housing is stopped to move the end housing relative to the central housing. A method for manufacturing a rack housing joined by friction welding.
前記端部ハウジングは、前記円筒部の内径を、前記中央ハウジングの前記接合部の内径と同じ大きさで形成する請求項1から3のいずれか1項に記載のラックハウジングの製造方法。 forming a joint portion of the central housing with respect to the end housings so as to be spaced apart from an inner peripheral surface of the central housing radially outwardly of the central housing;
4. The method of manufacturing a rack housing according to any one of claims 1 to 3, wherein the end housings are formed such that the inner diameter of the cylindrical portion is the same as the inner diameter of the joint portion of the central housing.
略円筒形の形状で形成される円筒部を有して前記中央ハウジングの軸心方向における両側に位置する端部ハウジングと、
を備え、
前記軸心方向における前記中央ハウジングの端部と前記円筒部の端部と、前記端部ハウジングの端部とが摩擦圧接によって接合される、接合部を有する、ラックハウジング。 a central housing having a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape for accommodating therein a rack shaft of the electric power steering device;
end housings located on both sides in the axial direction of the central housing, each having a cylindrical portion formed in a substantially cylindrical shape;
with
A rack housing having a joint where an end of the central housing, an end of the cylindrical portion, and an end of the end housing in the axial direction are joined by friction welding.
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