CN107620782B - 蜗轮、电动助力转向系统及用于蜗轮的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种蜗轮(24)，包括：套筒(50)；以及带齿部(60)，该带齿部通过注射模制而设置成覆盖套筒(50)的一部分，该带齿部包括第一厚部(63)和第二厚部(64)，第一厚部设置在第一侧面(54a)上，第一侧面是套筒(50)在轴向方向上的位于注射模具浇口侧的表面，第二厚部设置在第二侧面(54b)上，第二侧面是位于第一侧面(54a)的相反侧的表面。套筒(50)的外周表面(54c)的在轴向方向上的中央部分(54cc)相对于在轴向方向上的两个端部(54ca、54cb)沿径向方向突出。带齿部(60)的第一厚部(63)与第二厚部(64)相比在轴向方向上具有较小的厚度。

Description

蜗轮、电动助力转向系统及用于蜗轮的制造方法

技术领域

本发明涉及蜗轮、电动助力转向系统以及用于蜗轮的制造方法。

背景技术

用于通过将马达的旋转力传递至转向机构来使转向机构的转向轮转向的电动助力转向系统采用蜗杆减速器来向转向机构传递马达的旋转力，该蜗杆减速器例如使用日本专利申请公开No.2010-014253(JP 2010-014253 A)中描述的蜗轮。

JP 2010-014253A中描述的蜗轮包括套筒(金属芯部2和环状部3)和带齿部，其中，套筒要被配装至输出轴比如转向机构的转向轴，带齿部通过注射模制而设置在作为套筒的径向表面的外周表面上以使带齿部延伸到作为套筒的轴向表面的两个侧面。带齿部包括设置在套筒的外周表面上的齿形成部和设置在套筒的两个侧面上的厚部。此外，带齿部在套筒的两个侧面上具有高低不平的形状，并且通过套筒与延伸到套筒的外周表面的高低不平的部分的接合来限制带齿部与套筒的相对旋转。

此外，如日本专利申请公开No.2015-155757(JP 2015-155757 A)中所描述的，也可以通过带齿部与通孔的接合来限制带齿部与套筒的相对旋转，使得该通孔设置成贯穿于套筒的两个侧面之间。

发明内容

JP 2010-14253 A中描述的蜗轮中的套筒的外周表面设置成在轴向方向是平坦的。在这种情况下，当带齿部被注射模制时，供给到模具中的树脂从与模具接触的部分顺序地凝固，并且更靠近要成为带齿部的部分的芯部的部分较晚凝固。因此，在要成为齿形成部的部分凝固时的收缩过程中，与两个端部相比，外周表面侧的部分的轴向中央部分被拉向套筒，使得凹入形状部的变形量(下沉量)增大。因此，在作为蜗轮中的带齿部的径向表面的外周表面中，与两个端部相比，齿形成部的轴向中央部分是凹入的，这降低了带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度。

此外，JP 2010-14253 A中描述的蜗轮中的带齿部的厚部在轴向方向上具有大致相同的厚度。在这种情况下，当浇口被布置在套筒的两个侧面中的一个侧面上并且带齿部被注射模制时，供给至模具中的树脂在套筒中从与布置有浇口的一侧相反的一侧顺序地供给，这在要成为带齿部的部分的各厚部之间引起温度差。因此，这样供给的树脂的冷却速度在要成为厚部的部分之间变得不同，并且布置有浇口的一侧的下沉量变大，这导致要成为厚部的部分之间的下沉量有差异。因此，与以上类似，在蜗轮中的齿形成部中，布置有浇口的一侧相对于另一侧凹入，这降低了带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度。这种问题不限于电动助力转向系统中采用的蜗轮，而是也发生在以将带齿部注射模制在套筒上的方式获得的蜗轮中。

JP 2010-14253A中的蜗轮中的套筒的外周表面的两个轴向侧部由于高低不平的部分而具有高低不平的形状。在这种情况下，当带齿部被注射模制时，由于高低不平的形状，套筒的外周表面的两个轴向侧部特别地被拉向套筒，从而导致凹入形状部的变形量(下沉量)发生变化。因此，在作为蜗轮中的带齿部的径向表面的外周表面中，带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度被减小，特别是套筒的外周表面的两个轴向侧部的平整度的精度被减小。

就这方面而言，如JP2015-155757中的蜗轮那样设置有贯穿于套筒的两个侧面之间的通孔情况下，套筒的外周表面的两个轴向侧部均不具有高低不平的形状，这使得可以限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低。然而，JP 2015-155757 A的蜗轮以对聚合物等的反应混合物进行聚合的方式形成。因此，当带齿部如JP 2015-155757A那样被注射模制在具有贯穿于两个侧面之间的通孔的套筒上时，通过套筒的通孔供给的树脂和通过套筒的通孔的外周表面侧供给的树脂在该外周表面侧彼此合流，这导致注射模制所独有的熔接线。形成熔接线的部分是带齿部中最弱的部分，这降低了带齿部的强度和耐久性。这种问题不限于电动助力转向系统中采用的蜗轮，而是也发生在以将带齿部注射模制在套筒上的方式获得的蜗轮中。

考虑到这种情形而完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种蜗轮、电动助力转向系统和用于蜗轮的制造方法，该蜗轮、该电动助力转向系统和该用于蜗轮的制造方法限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低、限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低并且限制强度和耐久性的降低。

根据本发明的第一方面的蜗轮包括：套筒，该套筒具有环形形状；以及带齿部，该带齿部通过注射模制而设置成覆盖套筒的一部分，该带齿部包括齿形成部、第一厚部和第二厚部，齿形成部设置在外周表面上，该外周表面是套筒在径向方向上的外表面，第一厚部设置在第一侧面上，第一侧面是套筒在轴向方向上的位于注射模具浇口侧的表面，第二厚部设置在第二侧面上，第二侧面是套筒在轴向方向上的位于第一侧面的相反侧的表面。套筒的外周表面的在轴向方向上的中央部分相对于在轴向方向上的两个端部沿径向方向突出。带齿部的第一厚部与第二厚部相比在轴向方向上具有较小的厚度。

在以上方面，齿形成部形成为使得其轴向方向上的中央部分的径向厚度比轴向方向上的两个端部的径向厚度小。因此，在要成为齿形成部的部分凝固时的收缩过程中，要成为轴向方向上的中央部分的部分晚于其他部分凝固，与要成为两个端部的部分相比，要成为轴向方向上的中央部分的部分可以具有要被拉向套筒侧的较小的下沉量。这从随着注射模制的厚度较小则下沉量更小的通常发现中可以明显看出。

此外，厚部构造成使得：与第一厚部相比远离浇口的第二厚部的厚度比设置在更靠近浇口的一侧的第一厚部的厚度大。因此，在将树脂供给到要成为厚部的部分的过程中，与要成为第一厚部的位于更靠近浇口的一侧的部分相比，要成为与第一厚部相比远离浇口的第二厚部的部分可以具有要供给到其中的更大的树脂量。因此，如可以从通常发现中明显看出的，由于要成为第二厚部的部分与要成为第一厚部的部分相比具有较大的树脂量，因此要成为第二厚部的部分的下沉量由此而可以增大，从而可以减小要成为厚部的各个部分之间的下沉量的差。

因此，可以限制带齿部的外周表面的在轴向方向上的中央部分相对于在轴向方向上的两个端部凹入，并且限制带齿部的外周表面的在第一厚部侧的部分相对于在第二厚部侧的部分凹入。因此，可以限制齿形成部的平整度的精度的降低、即带齿部在径向方向上的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低。

此外，在以上方面，套筒的外周表面的直径可以从两个端部朝向中央部分增大。利用以上构型，齿形成部在径向方向上的厚度从轴向方向上的两个端部朝向中央部分减小。即，在带齿部的注射模制时，齿形成部在径向方向上的厚度从供给到模具中的树脂较早凝固的部分朝向树脂较晚凝固的部分减小。因此，可以更有效地限制带齿部的外周表面的在轴向方向上的中央部分相对于在轴向方向上的两个端部凹入，并且可以更适当地限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低。

此外，在以上方面，套筒的外周表面可以设置成在周向方向上是平坦的。与以上类似，可以更有效地限制带齿部的外周表面不规则地变化并且可以更适当地限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低。

在以上方面，套筒可以具有接合孔，接合孔在轴向方向上具有深度并设置在第一侧面和第二侧面中的至少一者的与带齿部的厚部相对的部分中，并且第一厚部和第二厚部中的与具有接合孔的侧面相对的厚部可以与接合孔接合。

利用以上构型，通过厚部与接合孔之间的接合来限制带齿部与套筒的相对旋转。在这种情况下，当用以限制带齿部与套筒的相对旋转的构成部分不是设置在套筒的外周表面上而是设置在侧面上时，可以保持套筒的外周表面在周向方向上的平整度。此外，套筒的接合孔不是通孔，而是具有一定深度的孔。因此，即使带齿部是注射模制的，也可以限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低。此外，在这种情况下，供给到设置在套筒中的接合孔中的树脂和通过套筒的接合孔的外周表面侧供给的树脂不会在该外周表面侧彼此合流，使得不会形成熔接线。因此，可以限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的降低并且限制强度和耐久性的降低。

在以上构型中，套筒具有在轴向方向上具有深度并设置在第一侧面和第二侧面两者的相应部分中的相应的接合孔，所述相应部分与带齿部的第一厚部和第二厚部相对，并且第一厚部和第二厚部与相应的接合孔接合。

利用以上构型，通过厚部与套筒的接合孔之间的接合来增加用以限制带齿部与套筒的相对旋转的止转功能。应当指出，在套筒的两个侧面上均设置有用以增加止转功能的构成部分。因此，套筒的外周表面可以设置为在周向方向上平坦的平坦表面。因此，即使增加了止转功能，也可以限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低。

在以上构型中，设置在第二侧面上的接合孔与设置在第一侧面上的接合孔相比可以在轴向方向上具有较小的深度。

利用以上构型，与两个侧面上的接合孔具有相同的深度的情况相比，从浇口到第一侧面上的接合孔的底部的距离与从浇口到第二侧面上的接合孔的底部的距离之间的差可以较小。因此，可以减少两个侧面之间的所供给的树脂的冷却速度差，从而使得可以减小两个侧面之间的下沉量的差。因此，即使增加了止转功能，也可以更适当地限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低。

根据本发明的第二方面的电动助力转向系统包括：蜗轮；以及马达，该马达构造成产生用以使转向机构的转向轮转向的转向力。蜗轮将转向机构机械地连接至马达，以将由马达产生的转向力传递至转向轮，并且当由马达产生的转向力传递至转向轮时，转向轮被转向。

利用以上方面，通过使用下述蜗轮可以实现在由马达产生的转向力被传递至转向轮时提高传送效率：所述蜗轮限制了齿形成部的平整度的精度的降低、即带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低，限制了带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低，并且限制了强度和耐久性的降低。因此，可以实现能够提高施加转向力的可靠性的电动助力转向系统。

本发明的第三方面涉及一种用于蜗轮的制造方法，该蜗轮以下述方式获得：带齿部被注射模制成覆盖具有环形形状的套筒的一部分，该带齿部包括位于外周表面上的齿形成部、位于第一侧面上的第一厚部以及位于第二侧面上的第二厚部，外周表面是套筒在径向方向上的外表面，第一侧面是套筒在轴向方向上的一个表面，第二侧面是套筒在轴向方向上的位于所述第一侧面的相反侧的表面，并且该制造方法包括：将套筒布置在模具中，使得注入树脂的浇口定位在套筒的第一侧面侧，其中，套筒的外周表面的在轴向方向上的中央部分相对于在轴向方向上的两个端部沿径向方向突出，并且套筒的第一侧面与模具的和第一侧面相对的内表面之间的轴向间隔比套筒的位于第一侧面的相反侧的第二侧面与模具的和第二侧面相对的内表面之间的轴向间隔小；以及在套筒被布置在模具内的状态下将树脂供给到模具中。

利用以上方面，可以限制带齿部的外周表面的在轴向方向上的中央部分相对于两个端部凹入，并且限制带齿部的外周表面的在第一厚部侧的部分相对于在第二厚部侧的部分凹入。在这样制造的蜗轮中，齿形成部的平整度、即带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低被限制。

在以上方面中，供给可以在套筒的接合孔上执行，套筒的外周表面可以设置成在周向方向上是平坦的，并且套筒可以具有接合孔，接合孔在轴向方向上具有深度并设置在与带齿部的、与第一侧面和第二侧面中的至少一者相对的厚部相对的部分中。

利用以上构型，即使带齿部是注射模制的，也可以限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低，并且可以制造出在接合孔的外周表面侧没有熔接线的蜗轮。在这样制造的蜗轮中，带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低被限制，并且强度和耐久性的降低也被限制。

根据本发明，可以限制带齿部的外周表面在轴向方向上的平整度的精度的降低、限制带齿部的外周表面在周向方向上的平整度的精度的降低并且限制强度和耐久性的降低。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业意义，附图中的相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了电动助力转向系统的示意性构型的结构图；

图2是示出了电动助力转向系统的辅助机构中的蜗杆减速器的蜗轮的示意性构型的截面图；

图3是示出了蜗轮的套筒的示意性构型的立体图；

图4是示出了从图2中的箭头A方向观察时的蜗轮的示意性构型的截面图；

图5是用以描述用于蜗轮的制造方法的截面图；

图6是示出了用于蜗轮的制造方法中的树脂流动状态的图；以及

图7是用以描述蜗轮中的带齿部的圆度的图。

具体实施方式

下面将描述蜗轮和电动助力转向系统的一个实施方式。如图1中所示，例如，车辆设置有电动助力转向系统(下文中称为“EPS”)1，EPS 1构造成向转向机构2施加作为转向力的辅助力以使转向轮15转向。EPS 1响应于用户的转向操作而提供辅助力，以辅助用户的转向操作。

EPS 1包括转向机构2和辅助机构3。转向机构2包括方向盘10、转向轴11、齿条轴12、齿条小齿轮机构13、拉杆14和转向轮15。

转向轴11包括柱轴11a、中间轴11b和小齿轮轴11c。柱轴11a连接至方向盘10。中间轴11b连接至柱轴11a的下端部。小齿轮轴11c连接至中间轴11b的下端部。齿条轴12经由齿条小齿轮机构13连接至小齿轮轴11c的下端部。

因此，转向轴11与方向盘10协同地旋转。转向轴11的旋转运动经由将小齿轮轴11c连接至齿条轴12的齿条小齿轮机构13而转换成齿条轴12沿轴向方向(图1的左右方向)的往复线性运动。该往复线性运动经由连接至齿条轴12的两个端部的拉杆14传递至左右转向轮15，使得转向轮15的转向角发生变化。

辅助机构3包括马达20和蜗杆减速机构22。马达20包括旋转轴21，旋转轴21构造成输出用于旋转的旋转力。例如，马达20是基于三相(U、V、W)驱动电力而旋转的三相无刷马达。

蜗杆减速机构22包括蜗杆轴23和蜗轮24。蜗杆轴23连接至马达20的旋转轴21的梢端部。蜗轮24与蜗杆轴23的蜗杆啮合。此外，蜗轮24以可一体旋转的方式连接至转向轴11的柱轴11a。

由此，马达20的旋转轴21的旋转力经由蜗杆轴23和蜗轮24(蜗杆减速机构22)传递至柱轴11a，并进一步传递至齿条轴12。因此，辅助机构3经由蜗杆减速机构22将马达20的旋转轴21的旋转力转换成致使齿条轴12沿轴向方向进行线性往复运动的力。向齿条轴12提供的轴向力成为辅助力，以辅助用户的转向操作。

应当指出，马达20连接有转向ECU 30。转向ECU 30基于设置在车辆中的各种传感器的检测结果来控制马达20的驱动(旋转)。所述各种传感器包括扭矩传感器40、旋转角度传感器41和车速传感器42。扭矩传感器40设置在柱轴11a中。扭矩传感器40检测转矩值Th，转矩值Th是表示转向转矩的大小和方向的值，转向转矩是通过使用者的转向操作而施加至转向轴11的载荷。旋转角度传感器41设置在马达20中。旋转角度传感器41检测马达20的旋转轴21的马达角度θm。车速传感器42检测作为车辆行驶速度的车速值V。

转向ECU 30基于传感器的检测结果设定目标辅助转矩(辅助力)并控制要向马达20供给的电流，使得实际辅助转矩达到目标辅助转矩。

接下来将详细描述蜗杆减速机构22的蜗轮24的构型。如图2中所示，蜗轮24包括套筒50和带齿部60。

套筒50包括凸台51和环状部52。凸台51由金属材料比如不锈钢制成。凸台51具有圆筒形形状。凸台51通过压配合等配装在转向轴11的柱轴11a的外周表面上。环状部52由树脂材料比如合成树脂制成。环状部52具有圆筒形形状。环状部52包括第一环状部53和第二环状部54，第一环状部53是轴向长度(厚度)比其他部分长的部分，第二环状部54是轴向长度(厚度)比第一环状部53小的部分。环状部52通过注射模制而与凸台51成一体以使得覆盖凸台51在径向方向上的外周表面的最大轴向部分。

带齿部60由树脂材料比如合成树脂制成。带齿部60具有圆筒形形状。外周表面61是带齿部60在径向方向上的外表面，在外周表面61上设置有多个齿62，所述多个齿62各自具有齿面，该齿面用作与蜗杆轴23的蜗杆啮合的表面。应当指出，外周表面61由齿62的顶点构成。带齿部60通过注射模制而与套筒50成一体以使得从轴向方向和径向方向覆盖作为套筒50的一部分的环状部52中的第二环状部54。

接下来将进一步详细描述套筒50的构型。图4是从图2中的箭头A方向观察的视图，如图2、图3和图4中所示，第一环状部53在套筒50中包括多个凹入部55、56。凹入部55中的每个凹入部在第一侧面53a上敞开并且在轴向方向上具有一定深度，其中，第一侧面53a是第一环状部53的在轴向方向上的一侧(每个图中的上侧)的表面。凹入部56中的每个凹入部在第二侧面53b上敞开并且在轴向方向上具有一定深度，其中，第二侧面53b是第一环状部53的在轴向方向上的与第一侧面53a相反的一侧(每个图中的下侧)的表面。凹入部55、56沿周向方向以等间隔设置在相应的侧面53a、53b上。凹入部55、56以相对的方式布置在侧面53a、53b之间。应当指出，凹入部55、56是在侧面53a、53b之间不连通(贯穿)的有底的孔。作为从凹入部55的开口到凹入部55的底部的长度的深度(图4中的L1)和作为从凹入部56的开口到凹入部56的底部的长度的深度(图4中的L2)设定成相同的大小(L1＝L2)。

应当指出，在周向方向上彼此相邻的凹入部55之间，由凹入部55的周壁限定内肋55a。这对于凹入部56也同样适用。各个内肋55a、56a具有使套筒50的刚性增大的作用。

类似地，如图2、图3和图4中所示，第二环状部54在套筒50中具有多个接合孔57、58。接合孔57中的每个接合孔在第一侧面54a上敞开并且在轴向方向上具有一定深度，其中，第一侧面54a是第二环状部54的在轴向方向上的一侧(每个图中的上侧)的表面。接合孔58中的每个接合孔在第二侧面54b上敞开并且在轴向方向上具有一定深度，其中，第二侧面54b是第二环状部54的在轴向方向上的与第一侧面54a相反的一侧(每个图中的下侧)的表面。接合孔57、58沿周向方向以等间隔设置在相应的侧面54a、54b上。接合孔57、58以相对的方式布置在侧面54a、54b之间。应当指出，接合孔57、58是在侧面54a、54b之间不连通(贯穿)的有底的孔。就接合孔57、58而言，作为设置在第二侧面54b上的接合孔58的从其开口到其底部的长度的深度(图4中的L4)设定成比作为设置在第一侧面54a上的接合孔57的从其开口到其底部的长度的深度(图4中的L3)小(L3>L4)。

应当指出，在周向方向上彼此相邻的接合孔57之间，由接合孔57的在周向方向上的相应壁限定外肋57a。这对于接合孔58也同样适用。各个外肋57a、58a具有使套筒50的刚性增大的作用。

此外，如图3中所示，第一环状部53的内肋55a和第二环状部54的外肋57a构造成使得它们在周向方向上的相位(周向位置)彼此不同。更具体地，内肋55a和外肋57a构造成基于套筒50的轴心m在周向方向上彼此移位角度θa。因此，内肋55a相对于外肋57a布置成使得内肋55a中的每个内肋布置在与其相邻的外肋57a之间。此外，外肋57a相对于内肋55a布置成使得外肋57a中的每个外肋布置在与其相邻的内肋55a之间。这对于内肋56a和外肋58a也同样适用。

此处，进一步详细描述第二环状部54的构型以及带齿部60的构型。如图2、图3和图4中所示，第二环状部54的侧面54a、54b相对于与套筒50的轴向方向垂直的方向设置成平坦的。第二环状部54的外周表面54c的在轴向方向上的中央部分54cc相对于第二环状部54的外周表面54c的在轴向方向的两个端部54ca、54cb径向突出。即，第二环状部54的中央部分54cc的直径(图4中的L5)设定成比两个端部54ca、54cb的直径(图4中的L6)大(L5>L6)。因此，第二环状部54的在箭头A方向上的截面具有径向突出于套筒50外部的梯形形状。

应当指出，第二环状部54的两个端部54ca、54cb具有相对于轴向方向倾斜的倾斜表面。两个端部54ca、54cb的倾斜表面在周向方向上设置成平坦的。第二环状部54的中央部分54cc具有在轴向方向上平坦的平坦表面。中央部分54cc的平坦表面设置成在周向方向上也是平坦的。

带齿部60包括第一厚部63、第二厚部64和齿形成部65。第一厚部63设置在第二环状部54的第一侧面54a(图4中的上侧)上，第一侧面54a上设置有具有较大深度的接合孔57。即，第一侧面54a是与第一厚部63相对的部分。第二厚部64设置在第二环状部54的第二侧面54b(图4中的下侧)上，第二侧面54b上设置有具有较小深度的接合孔58。即，第二侧面54b是与第二厚部64相对的部分。第一厚部63在轴向方向上的厚度(图4中的L7)设定成比第二厚部64在轴向方向上的厚度(图4中的L8)小(L7<L8)。

齿形成部65设置在第二环状部54的外周表面54c(图4中的左侧和右侧)上。带齿部60的外周表面61是齿形成部65的表面，具有与套筒50齐平、即在蜗轮24的轴向方向上齐平的平坦表面。齿形成部65的平坦表面设置成在周向方向上也是平坦的。

因此，在齿形成部65中，设置在第二环状部54的外周表面54c的中央部分54cc上的齿中央部分65c设定成与设置在第二环状部54的外周表面54c的两个端部54ca、54cb上的齿端部部分65a、65b相比在径向方向上具有较小的厚度，与第二环状部54的外周表面54c径向向外突出的量一样。即，齿形成部65的齿中央部分65c在径向方向上的厚度(L9)设定成比齿端部部分65a、65b在径向方向上的厚度(L10)小(L9<L10)。

此外，厚部63、64具有多个接合突出部67、68。接合突出部67从第一厚部63朝向第二环状部54的与接合突出部67相对的第一侧面54a延伸。接合突出部67与设置在第二环状部54中的接合孔57相对。即，与接合孔57类似，接合突出部67沿周向方向以等间隔设置。这对于设置在第二厚部64中的接合突出部68也同样适用。接合突出部67、68注射模制成填盖与其相对的接合孔57、58，以通过与接合孔57、58的结合建立接合状态。

因此，通过第二环状部54(套筒50)的接合孔57、58与厚部63、64的接合突出部67、68之间的接合，使得蜗轮24具有限制带齿部60与套筒50的相对旋转的止转功能。

接下来将描述蜗轮24的制造方法。如图5中所示，蜗轮24以下述方式制造：将通过加热器等熔化的树脂材料80注入到模具70中，使得带齿部60与套筒50一体地注射模制。

模具70包括腔71和芯72。腔71和芯72由金属材料比如钢制成。腔71和芯72在分型线PL处彼此分开。分型线PL设置成使得腔71与芯72之间具有高低不平的形状。

腔71包括模具部73和模具固定底座74。模具部73是通过切割腔71的内部部分而提供的内部空间。模具部73具有在腔71的与芯72相对的侧部上敞开的开口73a。模具部73被构造成模制带齿部60，使得在套筒50布置在腔71内的状态下，开口73a被芯72封闭。

模具固定底座74包括底座部74a和固定部74b。底座部74a具有盘形形状。底座部74a从模具部73的与开口73a相反的底部73b的中央部朝向开口73a突出。底座部74a用于将套筒50布置在腔71内。固定部74b具有柱形形状。固定部74b从底座部74a的位于与开口73a相反的一侧的一部分的中央部朝向开口73a突出。固定部74b配装至套筒50的凸台51，以将套筒50定位并固定在腔71内。

芯72包括喷嘴安装部75、浇道76、流道77和浇口78。喷嘴安装部75在芯72的相反侧敞开至与腔71相对的一侧。在喷嘴安装部75中布置有用于喷射树脂材料80的喷射器90的喷嘴91。浇道76是管状通道。浇道76从喷嘴安装部75朝向腔71延伸。流道77是柱形通道。流道77从浇口76沿着分型线PL以环形形状(径向形状)扩大，随后朝向腔71延伸。即，浇道76是将喷嘴安装部75连接至流道77的通道。浇口78是管状通道。浇口78从流道77朝向腔71以渐缩形状延伸，以与腔71的模具部73连通。

此外，芯72包括阳模部72a。在套筒50布置在腔71内的状态下开口73a被芯72封闭的情况下，阳模部72a封闭设置在第一环状部53的第一侧面53a上的凹入部55的开口。应当指出，设置在第一环状部53的第二侧面53b上的凹入部56的开口由模具固定底座74的底座部74a封闭。因此，阳模部72a和底座部74a限制树脂材料80进入第一环状部53的凹入部55、56。就这方面而言，模具部73与第二环状部54的接合孔57、58连通，以允许树脂材料80进入接合孔57、58。

如图5中所示，套筒50布置在腔71内，即，布置在模具部73中，使得第二环状部54的第一侧面54a与浇口78相对。在这种情况下，第二环状部54的第一侧面54a相对于第二侧面54b布置在更靠近浇口78的一侧。

当在套筒50这样布置的状态下开口73a被芯72封闭时，在第二环状部54的第一侧面54a与模具部73的与第一侧面54a相对的内周表面之间形成与带齿部60的第一厚部63对应的第一厚模具部63’。此外，在第二环状部54的第二侧面54b与模具部73的与第二侧面54b相对的内周表面之间形成与带齿部60的第二厚部64对应的第二厚模具部64’。在第二环状部54的外周表面54c与模具部73的与外周表面54c相对的内周表面之间形成与带齿部60的齿形成部65对应的齿模具部65’。

应当指出，在本实施方式中，第一厚模具部63’相对于第二厚模具部64’布置在更靠近浇口78的一侧。因此，与第一厚模具部63’对应的第一厚部63相对于与第二厚模具部64’对应的第二厚部64在更靠近浇口78的一侧被模制。

在套筒50的轴向方向上，第一厚模具部63’的间隔(图5中的L11)设定成比第二厚模具部64’的间隔(图5中的L12)小(L11<L12)。应当指出，间隔L11与图4中的厚度L7相同，并且间隔L12与图4中的厚度L8相同。

在套筒50的径向方向上，齿模具部65’的与齿中央部分65c对应的齿中央模具部65c’的间隔(图5中的L13)设定成比齿模具部65’的与齿端部部分65a、65b对应的两个齿端部模具部65a’、65b’的间隔(图5中的L14)小(L13<L14)。应当指出，间隔L13与图4中的厚度L9相同，并且间隔L14与图4中的厚度L10相同。

随后，在将套筒50布置在模具部73中并且施加压力以在开口73a被芯72封闭的状态下执行夹紧之后，注入树脂材料80以通过浇口78将来自喷射器90的树脂材料80供给到模具部73的厚模具部63’、64’和齿模具部65’中。

如图6的放大图中所示，树脂材料80从芯72侧在芯72的阳模部72a与腔71的开口73a之间穿过，从而通过注射将树脂材料80供给到整个模具部73中。第二厚模具部64’、齿模具部65’和第一厚模具部63’按该顺序被供给树脂材料80，并且树脂材料80通过与模具部73的内周表面接触而冷却，使得树脂材料80按供给顺序收缩并凝固。在这种情况下，树脂材料80被供给到位于第一厚模具部63’侧的接合孔57中，并且还被供给到接合孔57、58当中的位于第二厚模具部64’侧的接合孔58中。同时，供给到位于第一厚模具部63’侧的接合孔57中的树脂材料80和通过接合孔57的外周表面54c侧供给到位于第二厚模具部64’侧的接合孔58中的树脂材料80被供给后不会在外周表面54c侧形成合流部分。

树脂材料80从第二厚模具部64’沿着模具部73的内周表面的周边收缩并凝固，最后树脂材料80在齿模具部65’的围绕第二环状部54的部分中收缩并凝固，该部分与模具部73的内周表面相对地间隔开。具体地，即，齿模具部65’的齿中央模具部65c’晚于其他部分、即齿端部部分65a、65b凝固。

之后，将通过注射模制得到的带齿部60与套筒50成一体的单件产品从模具70(腔71和芯72)取出，并且因此完成了蜗轮24。

应当指出，在以简化的方式示出了蜗轮24的图7中，内肋55a、56a和外肋57a、58a构造成使得内肋和外肋在周向方向上的相位彼此不同。在这种情况下，虚拟线X1(由图7中的实线表示)虚拟地表示带齿部60的外周表面61(由图7中的粗虚线表示)就周向方向而言的不规则性的变化，该虚拟线X1表现出下述变化：该变化为在内肋55a、56a和外肋57a、58a所在的相应部分处仅沿径向方向突出大致相同的量。

就这方面而言，如图7中所示，内肋55a、56a由交替的长短虚线表示，以下假设内肋55a、56a和外肋57a、58a构造成使得内肋和外肋在周向方向上的相位相同的情况。在这种情况下，虚拟地表示带齿部60的外周表面61就周向方向而言的不规则性的变化的虚拟线X2(图7中的细虚线)表现出这样的变化：即，与虚拟线X1相比，内肋55a、56a和外肋57a、58a彼此重叠的部分在径向方向上较大程度地突出。即，与虚拟线X2的变化相比，虚拟线X1的变化中的不规则性的变化量受到限制，使得虚拟线X1更接近正圆。因此，与内肋55a、56a和外肋57a、58a在周向方向上具有相同相位的情况相比，对本实施方式的蜗轮24而言，在带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度方面、即所谓的圆度方面的精度得到提高。

通过以上描述的本实施方式，可以获得以下操作/作用效果。通过本实施方式的用于蜗轮的制造方法，可以制造出下述蜗轮24：该蜗轮24限制齿形成部65的齿中央部分65c在带齿部60的外周表面61中相对于齿端部部分65a、65b凹入并且限制第一厚部63侧的部分在带齿部60的外周表面61中相对于第二厚部64侧的部分凹入。在这样制造的蜗轮24中，齿形成部65的平整度的精度、即带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低被限制。

更具体地，如图4中所示，在本实施方式的蜗轮24中，齿形成部65的齿中央部分65c在径向方向上的厚度(L9)设定成比齿端部部分65a、65b的厚度(L10)小。

因此，如图5中所示，在供给到模具70的齿模具部65’中的树脂材料80凝固时的收缩过程中，模具70的齿中央模具部65c’晚于齿端部模具部65a’、65b’凝固，因此与齿端部模具部65a’、65b’相比可以减少要被拉向套筒50侧的齿中央模具部65c’的下沉量。这从在注射模制中厚度较小则下沉量较小的通常发现中可以明显看出。

此外，如图4中所示，在本实施方式的蜗轮24中，厚部63、64构造成使得：与在注射模制时在更靠近浇口78的一侧模制的第一厚部63相比，远离浇口78的第二厚部64的厚度(L8)比第一厚部63的厚度(L7)大。

因此，如图5中所示，在将树脂供给到模具70的厚模具部63’、64’的过程中，与更靠近浇口78的第一厚模具部63’相比，与第一厚模具部63’相比远离浇口78的第二厚模具部64’可以具有供给到其中的树脂量更大的树脂材料80。因此，如从通常的发现中可以明显看出的，由于与要成为模具70的第一厚模具部63’的部分相比，模具70的第二厚模具部64’具有供给在其中的树脂量较大的树脂材料80，因此可以增大下沉量，从而使得可以减小厚模具部63’、64’之间的下沉量的差。

因此，可以限制齿形成部65的齿中央部分65c在带齿部60的外周表面61中相对于齿端部部分65a、65b凹入并且限制第一厚部63侧的齿端部部分65a在带齿部60的外周表面61中相对于第二厚部64侧的齿端部部分65b凹入。因此，可以限制齿形成部65的平整度的精度的降低、即限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低。

蜗轮24具有用以限制带齿部60与套筒50的相对旋转的止转功能。应当指出，增加止转功能的构成部分、即第二环状部54(套筒50)的接合孔57、58和厚部63、64的接合突出部67、68设置在套筒50的第二环状部54的侧面54a、54b上。因此，第二环状部54的作为套筒50的外周表面的外周表面54c可以形成为在周向方向上平坦的平坦表面。因此，即使增加了止转功能，也可以限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低。

在本实施方式中，齿形成部65在径向方向上的厚度从齿端部部分65a、65b朝向齿中央部分65c减小。即，齿形成部65在径向方向上的厚度从模具70的第二厚模具部64’朝向模具70的第一厚模具部63’变小，其中，在带齿部60的注射模制时，供给到模具70的第二厚模具部64’中的树脂材料80较早凝固，供给到模具70的第一厚模具部63’中的树脂材料80较晚凝固。因此，可以更有效地限制齿形成部65的齿中央部分65c在带齿部60的外周表面61中相对于齿端部部分65a、65b凹入，并且可以更适当地限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低。

在蜗轮24中，套筒50的第二环状部54的外周表面54c设置成在周向方向上是平坦的。因此，与以上类似，可以更有效地限制带齿部60的外周表面61不规则地变化，并且可以更适当地限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低。

在本实施方式的用于蜗轮的制造方法中，即使带齿部60是注射模制的，也可以限制带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度的精度的降低，并且可以制造出在接合孔57、58的外周表面54c侧没有熔接线的蜗轮24。在这样制造的蜗轮24中，带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度的精度的降低被限制，并且强度和耐久性的降低也被限制。

更具体地，如图4中所示，本实施方式的蜗轮24具有限制带齿部60与套筒50的相对旋转的止转功能。增加止转功能的构成部分、即第二环状部54(套筒50)的接合孔57、58和厚部63、64的接合突出部67、68不是设置在套筒50的第二环状部54的外周表面54c上，而是设置在套筒50的第二环状部54的侧面54a、54b上，从而使得可以保持第二环状部54的外周表面54c在周向方向上的平整度。此外，如图中所示，在本实施方式的蜗轮24中，第二环状部54的接合孔57不是通孔，而是具有一定深度的孔(有底的孔)。

因此，即使带齿部60是注射模制的，也可以限制带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度的精度的降低。此外，在这种情况下，供给到套筒50的接合孔57中的树脂材料80和通过接合孔57的外周表面54c侧供给到接合孔58中的树脂材料80不会在外周表面54c侧合流，使得不会形成熔接线。因此，可以限制带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度的精度的降低并且限制强度和耐久性的降低。

在本实施方式中，在套筒50的第二环状部54的侧面54a、54b上设置用以增加止转功能的构成部分，从而使得可以更适当地产生限制带齿部60与套筒50的相对旋转的效果。此外，即使在第二环状部54的侧面54a、54b上设置有用以增加止转功能的构成部分的情况下，接合孔57、58也不设置在第二环状部54的外周表面54c上，使得可以保持第二环状部54的外周表面54c在周向方向上的平整度。

在蜗轮24中，在对带齿部60注射模制时，第二环状部54的第一侧面54a上的接合孔57的深度设定成比第二环状部54的第二侧面54b上的接合孔58的深度大。因此，在对带齿部60注射模制时，与第二环状部54的侧面54a、54b的接合孔57、58具有相同的深度的情况相比，从浇口78到第二环状部54的第一侧面54a侧的接合孔57底部的距离与从浇口78到第二环状部54的第二侧面54b侧的接合孔58底部的距离之间的差可以较小。因此，可以减小第二环状部54的侧面54a、54b之间的所供给的树脂材料80的冷却速度差，从而使得可以减小侧面54a、54b之间的下沉量的差。因此，即使增加了止转功能，也可以更适当地限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低。

通过使用本实施方式的蜗轮24，可以实现在由马达20产生的辅助力被传递至转向轮15时提高传递效率，其中，蜗轮24限制了齿形成部65的平整度、即带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低，限制了带齿部60的外周表面61在周向方向上的平整度的精度的降低，并且限制了强度和耐久性的降低。因此，可以实现能够提高施加辅助力的可靠性的EPS 1。

应当指出，可以以下述方式执行以上实施方式。与以上实施方式相比，可以减小第二环状部54的外周表面54c在周向方向上的平整度，只要能够保持带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度即可。

两个端部54ca、54cb可以具有在轴向方向上平坦的表面，例如，只要第二环状部54的外周表面54c中的中央部分54cc相对于两个端部54ca、54cb径向突出即可。此外，在两个端部54ca、54cb的形状被调整的情况下，可以调整供给在厚模具部63’、64’之间的树脂材料80的树脂量的增大和减小。在这种情况下，可以在不对模具70的腔71做出结构变化的情况下调整厚模具部63’、64’之间的下沉量的差。

接合孔57、58的深度(L3、L4)可以设定成相同的深度，或者可以根据宽度等的关系将第一侧面54a中的接合孔57的深度(L3)设定成比第二侧面54b中的接合孔58的深度(L4)小(L4>L3)。

可以通过在第二环状部54的侧面54a、54b中的仅任一个侧面中设置接合孔来实现对带齿部60与套筒50的相对旋转进行限制的止转功能。即使在这种情况下，也可以使第二环状部54的作为套筒50的外周表面的外周表面54c保持为在周向方向上平坦，从而使得可以产生限制带齿部60的外周表面61在轴向方向上的平整度的精度的降低的效果。

可以这样实现对带齿部60与套筒50的相对旋转进行限制的止转功能：即，设置多个肋而不是设置第二环状部54的接合孔57、58，并且所述多个肋填置在带齿部60中。

在本实施方式中，如果带齿部60与套筒50的相对旋转可以通过由注射模制形成的结合的粘接力来限制，则可以省略接合孔57、58和接合突出部67、68的构型。应当指出，在这种情况下，第一环状部53的凹入部55、56可以用作止转功能部。

浇口78可以布置在第二环状部54的第二侧面54b侧。此外，在浇口78布置在第二环状部54的侧面54a、54b中的任一个侧面上的情况下，浇口78可以移位至外周表面54c侧或第一环状部53侧，或者浇口78可以改变成使得树脂材料80的注射方向变成径向方向。

环状部52可以由金属材料比如不锈钢制成。在这种情况下，凸台51和环状部52可以是一体的。蜗轮24可以应用于机床等，例如应用于除电动助力转向系统以外的装置，只要该装置包括蜗杆减速机构22即可。

本实施方式以柱型EPS 1的形式实施本发明，但本发明不限于此。例如，本发明可以以齿条型EPS的形式实施，其中，齿条型EPS通过与齿条小齿轮机构13分开设置的齿条小齿轮机构来向齿条轴12施加辅助力。此外，本发明可以应用于线控转向(SBW)型转向装置。此外，本发明不限于线控转向系统，并且可以以后轮转向系统和四轮转向系统(4WS)的形式实施。

Claims (8)

1.一种蜗轮，其特征在于，包括：

套筒(50)，所述套筒(50)具有环形形状；以及

带齿部(60)，所述带齿部(60)通过注射模制而设置成覆盖所述套筒(50)的一部分，所述带齿部包括齿形成部(65)、第一厚部(63)和第二厚部(64)，所述齿形成部(65)设置在外周表面上，所述外周表面是所述套筒(50)在径向方向上的外表面，所述第一厚部(63)设置在第一侧面(54a)上，所述第一侧面(54a)是所述套筒(50)在轴向方向上的位于注射模具浇口侧的表面，所述第二厚部(64)设置在第二侧面(54b)上，所述第二侧面(54b)是所述套筒(50)在轴向方向上的位于所述第一侧面(54a)的相反侧的表面，其中：

所述套筒(50)的外周表面(54c)的在轴向方向上的中央部分(54cc)相对于在轴向方向上的两个端部(54ca、54cb)沿径向方向突出，以及

所述带齿部(60)的所述第一厚部(63)与所述第二厚部(64)相比在轴向方向上具有较小的厚度，

第一厚部(63)和第二厚部(64)通过注射模制形成在要被覆盖的所述套筒(50)整个外周表面，

所述套筒(50)具有接合孔(57、58)，所述接合孔(57、58)在轴向方向上具有深度并且设置在所述第一侧面(54a)和所述第二侧面(54b)中的至少一者的与所述带齿部(60)的厚部相对的部分中；以及

所述第一厚部(63)和所述第二厚部(64)中的与具有所述接合孔(57、58)的侧面相对的厚部与所述接合孔(57、58)接合。

2.根据权利要求1所述的蜗轮，其中：

所述套筒(50)的所述外周表面(54c)的直径从所述两个端部(54ca、54cb)朝向所述中央部分(54cc)增大。

3.根据权利要求1或2所述的蜗轮，其中：

所述套筒(50)的所述外周表面(54c)设置成在周向方向是平坦的。

4.根据权利要求1所述的蜗轮，其中：

所述套筒(50)具有在轴向方向上具有深度并设置在所述第一侧面(54a)和所述第二侧面(54b)两者的相应部分中的相应的接合孔(57、58)，所述相应部分与所述带齿部(60)的所述第一厚部(63)和所述第二厚部(64)相对；以及

所述第一厚部(63)和所述第二厚部(64)与相应的接合孔(57、58)接合。

5.根据权利要求4所述的蜗轮，其中：

设置在所述第二侧面(54b)上的接合孔(58)与设置在所述第一侧面(54a)上的接合孔(57)相比在轴向方向上具有较小的深度。

6.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1或2所述的蜗轮(24)；以及

马达(20)，所述马达构造成产生用以使转向机构(2)的转向轮(15)转向的转向力，其中：

所述蜗轮(24)将所述转向机构(2)机械地连接至所述马达(20)，以将由所述马达(20)产生的转向力传递至所述转向轮(15)；以及

当由所述马达(20)产生的转向力传递至所述转向轮(15)时，所述转向轮(15)被转向。

7.一种用于蜗轮的制造方法，所述蜗轮以下述方式获得：带齿部被注射模制成覆盖具有环形形状的套筒的一部分，所述带齿部包括位于外周表面上的齿形成部、位于第一侧面上的第一厚部以及位于第二侧面上的第二厚部，所述第一厚部和第二厚部通过注射模制形成在要被覆盖的所述套筒整个外周表面，所述外周表面是所述套筒在径向方向上的外表面，所述第一侧面是所述套筒在轴向方向上的一个表面，所述第二侧面是所述套筒在轴向方向上的位于所述第一侧面的相反侧的表面，所述制造方法的特征在于，包括：

将所述套筒(50)布置在模具(70)中，使得注入树脂的浇口定位在所述套筒(50)的第一侧面(54a)侧，其中，所述套筒(50)的所述外周表面(54c)的在轴向方向上的中央部分(54cc)相对于在轴向方向上的两个端部(54ca、54cb)沿径向方向突出，并且所述套筒(50)的所述第一侧面(54a)与所述模具(70)的和所述第一侧面(54a)相对的内表面之间的轴向间隔小于所述套筒(50)的位于所述第一侧面(54a)的相反侧的所述第二侧面(54b)与所述模具(70)的和所述第二侧面(54b)相对的内表面之间的轴向间隔；以及

在所述套筒(50)被布置在所述模具(70)内的状态下，将树脂供给到所述模具(70)中，

所述套筒(50)具有接合孔(57、58)，所述接合孔(57、58)在轴向方向上具有深度并且设置在所述第一侧面(54a)和所述第二侧面(54b)中的至少一者的与所述带齿部(60)的厚部相对的部分中；以及

所述第一厚部(63)和所述第二厚部(64)中的与具有所述接合孔(57、58)的侧面相对的厚部与所述接合孔(57、58)接合。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其中：

所述供给是在所述套筒(50)的接合孔上执行的；

所述套筒(50)的所述外周表面(54c)设置成在周向方向上是平坦的。

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