JP2004223813A

JP2004223813A - ウォームホイールの製造用成形型

Info

Publication number: JP2004223813A
Application number: JP2003012669A
Authority: JP
Inventors: Yamato Arai; 大和新井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】ウォームホイールの合成樹脂材製歯部を高精度に成形できる低コストの成形型を提供する。
【解決手段】合成樹脂材製の歯部を有するウォームホイール１０を製造するための成形型２０における少なくとも前記歯部の歯形を成形する部分２０ａ′が電気鋳造されている。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂材製の歯部を有するウォームホイールを射出成形等により型成形するための成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、操舵補助力発生用モータの回転を、ウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールを介して舵角が変化するように車輪に伝達する電動パワーステアリング装置において、そのウォームホイールの歯部を合成樹脂材製とすることで軽量化と騒音低減が図られている。
【０００３】
従来、ウォームホイールの歯部は合成樹脂材をホブ加工することで成形されていた。しかし、ホブ加工を行うと多量のバリが発生するため、そのバリの除去作業に膨大な工数が必要とされていた。
【０００４】
そこで、ウォームホイールを型成形することが考えられる。従来、ウォームホイールの成形型は一般的に放電加工により製造されていた（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−０７１６３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ウォームホイールの歯部を構成する各歯は、歯すじ方向における両端間においては両端位置よりも歯厚が薄く歯丈が大きい。そのため、型成形されたウォームホイールを成形型から型抜きする際に歯部を弾性変形させる必要がある。そのような弾性変形に基づく弾力により、型抜きの際に歯部と成形型との間に摩擦力が作用して離型性が低下し、ウォームホイールの歯形が本来の形状から崩れてしまうという問題がある。特に成形型を放電加工により製造した場合、表面粗さは所謂放電目が生じるために通常は１．０Ｒａ以上になり、型抜きの際の摩擦力が増大して離型性が低下する。そこで、離型性を向上するために放電加工された成形型の表面を研磨仕上げすることが行われいるが、研磨により成形型の寸法が変動するためにウォームホイールの歯部の成形誤差が増大する。
【０００７】
また、成形型をウォームホイールの回転周方向において並列する多数の部材から構成し、各部材をウォームホイールの径方向に沿ってスライドさせることで型抜きすることが考えられている。しかし、そのような多数の部材から構成される成形型は構造が非常に複雑になって製造コストが増大し、また各部材の間にスライドのためのクリアランスが必要になることからウォームホイールの歯部の成形誤差が増大する。
【０００８】
本発明は上記問題を解決することのできるウォームホイールの製造用成形型を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂材製の歯部を有するウォームホイールを製造するための成形型において、その成形型における少なくとも前記歯部の歯形を成形する部分が電気鋳造されていることを特徴とする。
本発明の成形型によれば、ウォームホイールの合成樹脂材製歯部を成形する部分を電気鋳造された単一部材から構成できるので、その表面粗さを小さくできる。これにより、型成形されたウォームホイールを成形型から型抜きする際の歯部と成形型との間の摩擦力を小さくし、離型性を向上できる。よって、その型抜き時にウォームホイールの歯部が弾性変形しても歯形が本来の形状から崩れるのを防止でき、しかも成形型を研磨仕上げする必要がないので歯部を高精度に成形できる。
【００１０】
前記ウォームホイールの歯部における各歯面は、その両端近傍部の間においては噛み合い対象のウォームの歯の凸曲面状の歯面に沿う凹曲面とされ、両端近傍部においては両端に向かうに従い前記ウォームの歯の凸曲面状の歯面から離間する面とされているのが好ましい。また、前記ウォームホイールの歯部における各歯底は、両端近傍部の間においては中央に向かうに従い歯丈が大きくなるように凹む凹曲面とされ、その両端近傍部においては中央に向かうに従い歯丈が大きくなることのない面とされているのが好ましい。これにより、型成形されたウォームホイールを成形型から型抜きする際、歯部の弾性変形量を少なくして離型性をより向上できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す電動パワーステアリング装置Ｐは、ステアリングホイールＨの操舵によるステアリングシャフトＳの回転を、ステアリングギヤ（図示省略）を介して車輪に舵角が変化するように伝達する。そのステアリングギヤは、ステアリングシャフトＳの回転を車輪に舵角が変化するように伝達できれば限定されず、公知のものを用いることができ、例えばステアリングシャフトＳに連結されたピニオンに噛み合うラックの動きをタイロッドやナックルアーム等を介して車輪に伝達するラックピニオン式ステアリングギヤを採用できる。ステアリングシャフトＳにより伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ１が設けられている。トルクセンサ１は、本実施形態では公知の構成のものであり、センサハウジング２と、ステアリングシャフトＳに一体化される入力シャフト３と、入力シャフト３にトーションバー８を介して同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト４と、磁気回路を構成する磁束発生用コイル７とを備え、操舵トルクによる両シャフト３、４の弾性的な相対回転量に応じて磁気回路における磁気抵抗が変化することに基づき、コイル７の出力から操舵トルクを検出する。
【００１２】
ステアリングシャフトＳの一部を構成する入出力シャフト３、４は、センサハウジング２によりベアリング６ａ、６ｂを介して支持される。センサハウジング２に操舵補助力発生用モータＭが取り付けられている。出力シャフト４に金属製スリーブ９を介して合成樹脂材製のウォームホイール１０が同行回転するように一体化されている。ウォームホイール１０に噛み合うウォーム１１が操舵補助力発生用モータＭにより駆動される。モータＭはトルクセンサ１により検出された操舵トルクに応じて図外制御装置により制御される。モータＭの回転がウォーム１１、ウォームホイール１０、ステアリングシャフトＳを介して車輪に舵角が変化するように伝達されることで、操舵トルクに応じた操舵補助力が付与される。
【００１３】
図３に示すように、ウォームホイール１０は円環状のホイールボディ１０Ｂと、ホイールボディ１０Ｂの外周において並列する複数の歯１０Ａにより構成される歯部とを有し、各歯１０Ａがウォーム１１の歯１１Ａに噛み合う。図４に示すように、ウォームホイール１０の各歯１０Ａの歯面１０ａは、ウォーム１１の歯１１Ａの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面とされている。図５に示すように、ウォームホイール１０の歯部における歯底１０ｂは、中央に向かうに従い凹む凹曲面とされている。これにより、ウォームホイール１０の各歯１０Ａは、歯すじ方向における両端間においては両端位置よりも歯厚が薄く歯丈が大きい。
【００１４】
ウォームホイール１０は射出成形により型成形される。その型成形に際しては、図６に示すように成形型２０を構成する可動型２０ａと固定型２０ｂの間に上記スリーブ９をインサートしておくことで、成形されるウォームホイール１０をスリーブ９に一体化させる。ウォームホイール１０の歯部の歯形は可動型２０ａにおいて成形され、可動型２０ａにおける歯形の成形部分２０ａ′は電気鋳造されている。すなわち、その歯形の成形部分２０ａ′は図７に示すように環状とされ、ウォームホイール１０の母型上に金属を電着させることで形成された後に、可動型２０ａの残りの部分に例えばボルト等により取り付けられる。成形型２０内で成形されたウォームホイール１０は、型開き後に可動型２０ａから離型される。なお、電気鋳造自体は従来公知の方法により行えば良い。また、成形型２０においては、歯形の成形部分２０ａ′を電気鋳造する以外のゲートやランナーや製品エジェクター等の他の構成は特に限定されず、公知の構成を採用できる。
【００１５】
上記実施形態の成形型２０によれば、ウォームホイール１０の合成樹脂材製歯部を成形する歯形成形部分２０ａ′は電気鋳造された単一部材から構成できるので表面粗さを小さくできる。これにより、型成形されたウォームホイール１０を成形型２０から型抜きする際の歯部と成形型２０との間の摩擦力を小さくし、離型性を向上できる。よって、その型抜き時にウォームホイール１０の歯部が弾性変形しても歯形が本来の形状から崩れるのを防止でき、しかも成形型２０を研磨仕上げする必要がないので歯部を高精度に成形できる。
【００１６】
図８、図９は本発明の変形例に係るウォームホイール１１０を示す。本変形例においては、ウォームホイール１１０の歯部における各歯面１１０ａは、その両端近傍部１１０ａ′の間においては上記実施形態と同様に噛み合い対象のウォーム１１の歯１１Ａの凸曲面状の歯面に沿う凹曲面とされているが、その両端近傍部１１０ａ′においては両端に向かうに従いウォーム１１の歯１１Ａの凸曲面状の歯面から離間する平坦面とされている。なお、図８において２点鎖線で上記実施形態における歯面１０ａの両端近傍部を示す。また、ウォームホイール１１０の歯部における各歯底１１０ｂは、その両端近傍部１１０ｂ′の間においては上記実施形態と同様に中央に向かうに従い歯丈が大きくなるように凹む凹曲面とされているが、その両端近傍部１１０ｂ′においては中央に向かうに従い歯丈が大きくなることのない平坦面とされている。なお、図９において２点鎖線で上記実施形態における歯底１０ｂの両端近傍部を示す。この変形例のウォームホイール１１０も上記実施形態と同様に射出成形により型成形され、その型成形における歯形の成形部分が電気鋳造される。この変形例によれば、型成形されたウォームホイール１１０を成形型から型抜きする際、ウォームホイール１１０の歯部の弾性変形量を少なくでき、歯形の成形部分が電気鋳造されると相まって離型性を向上できる。なお、両端近傍部１１０ａ′、１１０ｂ′は曲面でもよい。また、両端近傍部１１０ａ′、１１０ｂ′の歯すじ方向寸法は、ウォームホイール１１０とウォーム１１との円滑な噛み合いを阻害しない範囲で大きくする程に離型性を向上できる。
【００１７】
本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。例えば、上記実施形態においてはウォームホイール全体を合成樹脂材製としたが、少なくとも歯部が合成樹脂材製であればよい。また、上記実施形態ではウォームホイールの成形型において歯部の歯形を成形する部分のみが電気鋳造されているが、それ以外の部分を電気鋳造してもよく、少なくとも歯部を成形する部分が電気鋳造されていればよい。また、ウォームホイールの歯部は、その歯面が噛み合い対象のウォームの歯の凸曲面状の歯面に沿う凹曲面を有するものであればよい。さらに、電動パワーステアリング装置以外において使用されるウォームホイールの製造用成形型にも本発明を適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、ウォームホイールの合成樹脂材製歯部を高精度に成形できる低コストの成形型を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態の電動パワーステアリング装置の横断面図
【図３】本発明の実施形態のウォームホイールとウォームの側面図
【図４】本発明の実施形態のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図５】本発明の実施形態のウォームホイールの歯面形状を示す断面図
【図６】本発明の実施形態のウォームホイールの製造用成形型における要部の断面構成説明図
【図７】本発明の実施形態のウォームホイールの製造用成形型における歯形の成形部分の平面図
【図８】本発明の変形例のウォームホイールの歯面形状を示す部分展開図
【図９】本発明の変形例のウォームホイールの歯面形状を示す断面図
【符号の説明】
１０、１１０ウォームホイール
１０Ａ、１１０Ａ歯（歯部）
１０ａ、１１０ａ歯面
１１０ｂ歯底
１１ウォーム
１１Ａ歯（歯部）
２０成形型
２０ａ′ 歯形の成形部分

Claims

合成樹脂材製の歯部を有するウォームホイールを製造するための成形型において、
その成形型における少なくとも前記歯部の歯形を成形する部分が電気鋳造されていることを特徴とするウォームホイールの製造用成形型。
前記ウォームホイールの歯部における各歯面は、両端近傍部の間においては噛み合い対象のウォームの歯の凸曲面状の歯面に沿う凹曲面とされ、その両端近傍部においては両端に向かうに従い前記ウォームの歯の凸曲面状の歯面から離間する面とされている請求項１に記載のウォームホイールの製造用成形型。
前記ウォームホイールの歯部における各歯底は、両端近傍部の間においては中央に向かうに従い歯丈が大きくなるように凹む凹曲面とされ、その両端近傍部においては中央に向かうに従い歯丈が大きくなることのない面とされている請求項１または２に記載のウォームホイールの製造用成形型。