JP2014137114A - Worm wheel - Google Patents

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章司 貞藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synthetic resin-made worm wheel improved in strength of a tooth part by reduction of the weight and the size, and excellent in durability.SOLUTION: A worm wheel 21 comprises: an annular core metal 22 made of metal; and a plurality of synthetic resin-made tooth parts 23 integrally formed on an outer periphery of the core metal 22 and arranged in equal intervals in a circumferential direction. The synthetic resin-made tooth part 23 includes a first molded part 24 formed of a first synthetic resin material with no reinforced fiber, and a second molded part 25 integrally formed with the first molded part by a second synthetic resin material mixed with the reinforced fiber. The second molded part 25 is arranged in an inside of the first molded part 24, and extends in a radial direction of the core metal like a plate.

Description

この発明は、ウォームホイールに関するものである。   The present invention relates to a worm wheel.

従来、自動車においては、操舵補助力発生用電動モータの回転をウォームとウォームホイール式減速装置を介して車輪に伝達する電動パワーステアリング装置が用いられ、そのウォームホイールを合成樹脂製とすることで軽量化および低騒音化が図られている。   Conventionally, in an automobile, an electric power steering device that transmits rotation of an electric motor for generating a steering assist force to a wheel via a worm and a worm wheel type reduction device is used, and the worm wheel is made of a synthetic resin to reduce the weight. And low noise.

最近の環境対応およびコスト低減の要求から、軽量化や小型化が求められる背景があり、そのために合成樹脂材製ウォームホイールにはさらに高強度化や耐熱性、耐摩耗性の要求がある。そのため、特許文献1には、ウォームホイールの歯部を合成樹脂材料によって形成するが内部に金属板を挿入することにより、歯部の高強度化したウォームホイールが提案されている。   Due to recent environmental requirements and cost reduction requirements, there is a need for weight reduction and miniaturization. For this reason, synthetic resin worm wheels are required to have higher strength, heat resistance, and wear resistance. For this reason, Patent Document 1 proposes a worm wheel in which the tooth portion of the worm wheel is formed of a synthetic resin material but the strength of the tooth portion is increased by inserting a metal plate therein.

特開2009−299805号公報JP 2009-299805 A

特許文献1のように、ウォームホイールの歯部に金属板を挿入して、高強度化することは、一時的に高強度化はできるが、歯部の合成樹脂と金属板の熱膨張率の差があることにより、使用環境においては、金属板と合成樹脂のエッジ部で応力集中が発生しやすく、また、金属板と合成樹脂では界面のなじみが少ないため、金属板と合成樹脂の界面で剥離が発生して耐久性が長期に渡って徐々に低下する問題がある。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、歯部の強度が向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイールを提供することを目的とする。
As in Patent Document 1, it is possible to temporarily increase the strength by inserting a metal plate into the tooth part of the worm wheel, but the thermal expansion coefficient of the synthetic resin of the tooth part and the metal plate can be increased. Due to the difference, stress concentration is likely to occur at the edges of the metal plate and synthetic resin in the usage environment, and the interface between the metal plate and synthetic resin is less likely to occur. There is a problem that peeling occurs and durability is gradually lowered over a long period of time.
The present invention has been made based on such a background, and an object of the present invention is to provide a synthetic resin worm wheel having improved durability and excellent durability.

上記目的を達成するための本発明は、金属製で環状の芯金と、前記芯金の外周に一体的に形成されて円周方向に等配に配置される複数の合成樹脂製歯部とからなるウォームホイールにおいて、前記合成樹脂製歯部は、強化繊維を配合しない第1合成樹脂材料で成形された第1成形部と、強化繊維を配合した第2合成樹脂材料により、前記第1成形部と一体的に成形された第2成形部からなり、前記第2成形部は、前記第1成形部の内部に配置され、かつ前記芯金の半径方向に板状に延びて形成されていることを要旨としている。   To achieve the above object, the present invention provides a metal-made annular cored bar, and a plurality of synthetic resin toothed parts integrally formed on the outer periphery of the cored bar and arranged equally in the circumferential direction. In the worm wheel, the tooth portion made of synthetic resin is formed of the first molded portion formed of a first synthetic resin material not containing reinforcing fibers and the second synthetic resin material containing reinforcing fibers. A second molded part formed integrally with the part, and the second molded part is disposed inside the first molded part and is formed to extend in a plate shape in the radial direction of the cored bar. This is the gist.

本発明によれば、合成樹脂製歯部は内部に強化繊維を配合して補強した第2成形部を板状に配置して、さらに、同程度の線膨張係数の合成樹脂で成形したため、熱膨張収縮による応力集中が発生せず、第1成形部と第2の成形部の界面での剥離の発生がなく、その結果、歯部の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイールを提供できる。   According to the present invention, since the synthetic resin tooth portion is formed of a synthetic resin having a linear expansion coefficient equal to that of the second molding portion in which reinforcing fibers are blended and reinforced, the second molding portion is arranged in a plate shape. No stress concentration due to expansion and contraction, no occurrence of peeling at the interface between the first molded part and the second molded part, and as a result, the strength of the tooth part is improved and the synthetic resin is excellent in durability. A worm wheel can be provided.

さらに、請求項2に記載の発明は、前記第2合成樹脂材料の強化繊維の流れ方向を前記芯金の半径方向としたことを要旨としている。即ち、合成樹脂材に配合する強化繊維の流れを芯金の半径方向にすることで円周方向の曲げ強度を向上することができ、歯部の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイールを提供できる。   Furthermore, the gist of the invention described in claim 2 is that the flow direction of the reinforcing fibers of the second synthetic resin material is the radial direction of the core metal. In other words, the bending strength in the circumferential direction can be improved by making the flow of reinforcing fibers blended in the synthetic resin material in the radial direction of the cored bar, improving the strength of the tooth portion, and having excellent durability. Resin worm wheels can be provided.

さらに、請求項3に記載の発明は、前記合成樹脂製歯部は、前記第2成形部を成形金型内に挿入した状態で、溶融した前記第1合成樹脂材料を注入することによりインサート成形したことを要旨としている。即ち、第1合成樹脂材料と第2合成樹脂材料は溶融温度が近い合成樹脂のため、成形時に第1成形部を成形する溶融状態の第1合成樹脂材料の接触により第2成形部の表面が溶融状態となり、第2成形部のエッジ部で溶融するためエッジ部の応力集中の発生がなくなるとともにお互いになじみやすいことで、界面での剥離の発生がなく、その結果、歯部の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイールを提供できる。   Furthermore, in the invention according to claim 3, the synthetic resin tooth portion is insert-molded by injecting the molten first synthetic resin material in a state where the second molded portion is inserted into a molding die. It is the summary. That is, since the first synthetic resin material and the second synthetic resin material are synthetic resins having close melting temperatures, the surface of the second molded part is caused by the contact of the molten first synthetic resin material that molds the first molded part during molding. Since it is in a molten state and melts at the edge part of the second molding part, stress concentration at the edge part is eliminated and it is easy to become familiar with each other, so there is no occurrence of peeling at the interface, resulting in improved tooth strength In addition, it is possible to provide a synthetic resin worm wheel having excellent durability.

合成樹脂製歯部の内部に強化繊維を配合して高強度した第2成形部を板状に配置したことで、歯部の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイールを提供できる。   Synthetic resin worm wheel that improves the strength of the tooth part and has excellent durability by arranging the second molded part with high strength by blending reinforcing fibers inside the synthetic resin tooth part. Can be provided.

本発明の一実施形態に係るウォームホイールを適用した電動パワーステアリング装置の模式図1 is a schematic diagram of an electric power steering device to which a worm wheel according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の一実施形態に係るウォームホイールを適用した減速機構の断面図Sectional drawing of the deceleration mechanism to which the worm wheel which concerns on one Embodiment of this invention is applied 本発明の一実施形態に係るウォームホイールの一部拡大断面図The partially expanded sectional view of the worm wheel which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るウォームホイールの第2成形部の強化繊維の流れを示した模式図The schematic diagram which showed the flow of the reinforced fiber of the 2nd shaping | molding part of the worm wheel which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る第2成形部用の成形金型の断面図Sectional drawing of the shaping die for 2nd shaping | molding parts which concerns on one Embodiment of this invention 本発明の一実施形態に係るウォームホイール用の成形金型の断面図Sectional drawing of the shaping | molding die for worm wheels which concerns on one Embodiment of this invention

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。図1は、本発明のウォームホイールを適用した電動パワーステアリング装置の模式図である。図1を参照して、電動パワーステアリングの構成と動作について説明する。電動パワーステアリング装置1は、運転手によって回転操作(操舵)されるステアリングホイール2の回転に連動して転舵輪3を転舵する転舵機構4と、操舵を補助する操舵補助機構5とを備えている。ステアリングホイール2と転舵機構4とは、ステアリングシャフト6および中間軸7等を介して機械的に連結されている。ステアリングホイール2の回転は、ステアリングシャフト6および中間軸7等を介して転舵機構4に伝達される。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an electric power steering apparatus to which a worm wheel of the present invention is applied. The configuration and operation of the electric power steering will be described with reference to FIG. The electric power steering apparatus 1 includes a steering mechanism 4 that steers the steered wheels 3 in conjunction with rotation of a steering wheel 2 that is rotated (steered) by a driver, and a steering assist mechanism 5 that assists steering. ing. The steering wheel 2 and the steering mechanism 4 are mechanically connected via a steering shaft 6, an intermediate shaft 7, and the like. The rotation of the steering wheel 2 is transmitted to the steering mechanism 4 via the steering shaft 6, the intermediate shaft 7, and the like.

ステアリングシャフト6は、ステアリングホイール2に連結された入力軸8と、中間軸7等を介して転舵機構4に連結された出力軸9とを含む。入力軸8と出力軸9とは、トーションバー10を介して同一軸線上で相対回転可能に連結されている。ステアリングホイール2に一定値以上の操舵トルクが入力されると、入力軸8および出力軸9は、互いに相対回転しつつ同一方向に回転する。ステアリングホイール2に入力された操舵トルクは、入力軸8および出力軸9の相対回転変位量に基づいてトルクセンサ11によって検出される。トルクセンサ11のトルク検出結果は、ECU12(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)に入力される。   The steering shaft 6 includes an input shaft 8 connected to the steering wheel 2 and an output shaft 9 connected to the steering mechanism 4 via an intermediate shaft 7 or the like. The input shaft 8 and the output shaft 9 are connected via a torsion bar 10 so as to be relatively rotatable on the same axis. When a steering torque of a certain value or more is input to the steering wheel 2, the input shaft 8 and the output shaft 9 rotate in the same direction while rotating relative to each other. The steering torque input to the steering wheel 2 is detected by the torque sensor 11 based on the relative rotational displacement amounts of the input shaft 8 and the output shaft 9. The torque detection result of the torque sensor 11 is input to an ECU 12 (Electronic Control Unit).

転舵機構4は、例えばラックアンドピニオン機構である。転舵機構4は、ピニオン軸13およびラック軸14を備えている。ピニオン軸13は、ステアリングシャフト6および中間軸7等を介してステアリングホイール2に連結されている。ピニオン軸13には、ステアリングホイール2の回転が伝達される。ピニオン軸13の先端(図1では下端)には、ピニオン16が形成されている。   The steered mechanism 4 is, for example, a rack and pinion mechanism. The steering mechanism 4 includes a pinion shaft 13 and a rack shaft 14. The pinion shaft 13 is connected to the steering wheel 2 via the steering shaft 6 and the intermediate shaft 7. The rotation of the steering wheel 2 is transmitted to the pinion shaft 13. A pinion 16 is formed at the tip of the pinion shaft 13 (the lower end in FIG. 1).

ラック軸14は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸14の両端部には、それぞれタイロッド15およびナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪3が連結されている。ラック軸14の軸方向の途中部には、ピニオン16に噛み合うラック17が形成されている。ピニオン軸13の回転は、ピニオン16およびラック17によってラック軸14の軸方向移動に変換される。ラック軸14を軸方向に移動させることで、転舵輪3を転舵することができる。   The rack shaft 14 extends linearly along the left-right direction of the vehicle. The steered wheels 3 are coupled to both ends of the rack shaft 14 via tie rods 15 and knuckle arms (not shown), respectively. A rack 17 that meshes with the pinion 16 is formed in the middle of the rack shaft 14 in the axial direction. The rotation of the pinion shaft 13 is converted into an axial movement of the rack shaft 14 by the pinion 16 and the rack 17. The steered wheel 3 can be steered by moving the rack shaft 14 in the axial direction.

操舵補助機構5は、電動モータ18と、減速機構19(動力伝達装置)とを備えている。電動モータ18の出力は、減速機構19を介して転舵機構4に伝達される。減速機構19としては、ウォームギヤが用いられている。減速機構19は、駆動ギヤとしてのウォーム20と、このウォーム20と噛み合う従動ギヤとしてのウォームホイール21とを含む。   The steering assist mechanism 5 includes an electric motor 18 and a speed reduction mechanism 19 (power transmission device). The output of the electric motor 18 is transmitted to the steering mechanism 4 via the speed reduction mechanism 19. A worm gear is used as the speed reduction mechanism 19. The speed reduction mechanism 19 includes a worm 20 as a drive gear and a worm wheel 21 as a driven gear that meshes with the worm 20.

ウォーム20は、図示しない動力伝達継手を介して電動モータ18の回転軸(図示せず)に連結されている。また、ウォームホイール21は、ステアリングシャフト6の出力軸9に同行回転可能に連結されている。ウォーム20は、電動モータ18によって回転駆動される。
電動モータ18によってウォーム20を回転させると、ウォーム20の回転がウォームホイール21に伝達され、ウォームホイール21および出力軸9が同行回転する。そして、出力軸9とともにピニオン軸13が回転し、ピニオン軸13の回転がラック軸14の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪3が転舵される。
The worm 20 is connected to a rotating shaft (not shown) of the electric motor 18 via a power transmission joint (not shown). The worm wheel 21 is coupled to the output shaft 9 of the steering shaft 6 so as to be able to rotate together. The worm 20 is rotationally driven by the electric motor 18.
When the worm 20 is rotated by the electric motor 18, the rotation of the worm 20 is transmitted to the worm wheel 21, and the worm wheel 21 and the output shaft 9 rotate together. Then, the pinion shaft 13 rotates together with the output shaft 9, and the rotation of the pinion shaft 13 is converted into the axial movement of the rack shaft 14. Thereby, the steered wheel 3 is steered.

電動モータ18は、トルクセンサ11からのトルク検出結果や図示しない車速センサからの車速検出結果等に基づいて、ECU12によって制御される。電動モータ18によってウォーム20を回転駆動することで、運転者の操舵を補助することができる。   The electric motor 18 is controlled by the ECU 12 based on a torque detection result from the torque sensor 11 or a vehicle speed detection result from a vehicle speed sensor (not shown). Driving the worm 20 by the electric motor 18 can assist the driver's steering.

図2は、ウォームホイールを適用した減速機構の断面図であり、図3は、ウォームホイールの一部拡大断面図である。以下では、図2、図3を参照する。ウォームホイール21は、図2に示すように、芯金22と、複数の歯先面を有する合成樹脂製歯部23とから構成されている。合成樹脂製歯部23は第1成形部24と、各合成樹脂製歯部23を補強するための複数の第2成形部25とを含む。   FIG. 2 is a sectional view of a speed reduction mechanism to which a worm wheel is applied, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the worm wheel. Hereinafter, FIG. 2 and FIG. 3 will be referred to. As shown in FIG. 2, the worm wheel 21 is composed of a core metal 22 and a synthetic resin tooth portion 23 having a plurality of tooth tip surfaces. The synthetic resin tooth portion 23 includes a first molding portion 24 and a plurality of second molding portions 25 for reinforcing each synthetic resin tooth portion 23.

芯金22は、環状であり、相対的に小径で筒状をなすボス部27と、ボス部27の外周から径方向外方に延びる円板状の端壁28と、端壁28の外周縁に沿って設けられ、ボス部27および端壁28を同軸的に取り囲む筒状の周壁29とを含む。ボス部27、端壁28および周壁29は、例えば単一の金属製材料で一体に形成されている。出力軸9は、ボス部27の内周に嵌合(例えば圧入)され、同行回転可能に芯金22に連結されている。また、図3に示すように、周壁29の外周部には、複数の嵌合凹部30が形成されている。複数の嵌合凹部30は、芯金22の周方向(図3においては概ね左右方向)に等間隔を隔てて配列されている。各嵌合凹部30は、後述する歯面33bの歯すじ方向P1に沿って延びており、周壁29の一端29aから他端29bにわたって形成されている。   The cored bar 22 is annular, has a relatively small diameter and cylindrical boss part 27, a disk-shaped end wall 28 extending radially outward from the outer periphery of the boss part 27, and the outer peripheral edge of the end wall 28 And a cylindrical peripheral wall 29 that coaxially surrounds the boss portion 27 and the end wall 28. The boss portion 27, the end wall 28, and the peripheral wall 29 are integrally formed of, for example, a single metal material. The output shaft 9 is fitted (for example, press-fitted) to the inner periphery of the boss portion 27, and is connected to the core metal 22 so as to be able to rotate together. Further, as shown in FIG. 3, a plurality of fitting recesses 30 are formed on the outer peripheral portion of the peripheral wall 29. The plurality of fitting recesses 30 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the cored bar 22 (generally in the left-right direction in FIG. 3). Each fitting recess 30 extends along a tooth trace direction P1 of a tooth surface 33b described later, and is formed from one end 29a to the other end 29b of the peripheral wall 29.

合成樹脂製歯部23は、筒状をなしている。合成樹脂製歯部23は、芯金22の外周を取り囲んでいる。芯金22は、その一部がインサート成形により合成樹脂製歯部23に埋設されている。これにより、芯金22と合成樹脂製歯部23とが結合されている。   The synthetic resin tooth portion 23 has a cylindrical shape. The synthetic resin tooth portion 23 surrounds the outer periphery of the cored bar 22. A part of the core metal 22 is embedded in the synthetic resin tooth portion 23 by insert molding. Thereby, the cored bar 22 and the synthetic resin tooth part 23 are joined.

合成樹脂製歯部23は、円環状の環状部32および環状部32に円周方向に等配に設けられた複数の歯本体部33で構成されている。各歯本体部33は、合成樹脂製歯部23の円周方向両側に歯面33bを有する。第2成形部25の外径側の一部は、歯本体部33の一部を構成し、第2成形部25の内径側の一部は、環状部32の一部を構成する。第1成形部24の外径側の一部、すなわち歯部の部分は、歯本体部33の一部を構成し、第1成形部24の内径側の一部、すなわち環状の部分は、環状部32を構成する。   The synthetic resin tooth portion 23 includes an annular annular portion 32 and a plurality of tooth body portions 33 provided on the annular portion 32 at equal intervals in the circumferential direction. Each tooth main body portion 33 has tooth surfaces 33 b on both sides in the circumferential direction of the synthetic resin tooth portion 23. A part on the outer diameter side of the second molding part 25 constitutes a part of the tooth main body part 33, and a part on the inner diameter side of the second molding part 25 constitutes a part of the annular part 32. A part on the outer diameter side of the first molding part 24, that is, a part of the tooth part constitutes a part of the tooth main body part 33, and a part of the inner diameter side of the first molding part 24, that is, an annular part is an annular part. The part 32 is configured.

本実施形態に係る特徴は、大型化を伴わずにウォームホイール21の合成樹脂製歯部23の強度を向上させることができることである。合成樹脂製歯部23について具体的に説明する。   The feature which concerns on this embodiment is that the intensity | strength of the synthetic resin tooth part 23 of the worm wheel 21 can be improved, without enlarging. The synthetic resin tooth portion 23 will be specifically described.

複数の合成樹脂製歯部23は、この実施形態において、樹脂成形後の歯切り工程において形成される。各歯本体部33は、例えば斜歯(はす歯)とされている。また、各歯本体部33は、斜歯に限らず直歯(すぐ歯)であってもよい。   In this embodiment, the plurality of synthetic resin teeth 23 are formed in a gear cutting step after resin molding. Each tooth body 33 is, for example, an oblique tooth (a helical tooth). Moreover, each tooth main-body part 33 may be not only an oblique tooth but a straight tooth (immediate tooth).

第2成形部25は、図4に示すように、それぞれ、芯金22の半径方向および歯すじ方向P1に板状に延びて形成されている。その長さは、図2に示すように、長手方向に関する各第2成形部25の長さが、合成樹脂製歯部23の歯幅(歯すじ方向P1の長さ)よりもやや短くしている。また、図2および図3に示すように、各第2成形部25は、その一部が嵌合凹部30に嵌合されている。これにより、各第2成形部25が芯金22によって円周方向に位置決め保持されている。   As shown in FIG. 4, the 2nd shaping | molding part 25 is extended and formed in the radial direction of the metal core 22, and the tooth trace direction P1, respectively. As shown in FIG. 2, the length of each second molding portion 25 in the longitudinal direction is slightly shorter than the tooth width of the synthetic resin tooth portion 23 (the length in the tooth trace direction P1). Yes. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a part of each second molding portion 25 is fitted in the fitting recess 30. Thereby, each 2nd shaping | molding part 25 is positioned and hold | maintained by the metal core 22 in the circumferential direction.

各第2成形部25は、図5の成形金型を使用して例えばインサート成形によって、芯金22とともにその一部が嵌合凹部30に嵌合される。これにより、芯金22、第1成形部24および複数の第2成形部25が一体的に固定され、それぞれの相対位置が安定化されている。複数の第2成形部25は、第1成形部24の内部において、ウォームホイール21の周方向に等間隔を隔てて配列されている。複数の第2成形部25は、それぞれ複数の歯本体部33に対応している。   Each second molding portion 25 is fitted into the fitting recess 30 together with the core metal 22 by, for example, insert molding using the molding die shown in FIG. Thereby, the cored bar 22, the 1st shaping | molding part 24, and the some 2nd shaping | molding part 25 are fixed integrally, and each relative position is stabilized. The plurality of second molding parts 25 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the worm wheel 21 inside the first molding part 24. The plurality of second forming portions 25 correspond to the plurality of tooth main body portions 33, respectively.

図2に示すように、各第2成形部25は、対応する歯面33bの歯すじ方向P1に沿って延びている。また、各第2成形部25は、芯金22の嵌合凹部30から歯本体部33の一部にかけて芯金22の半径方向に延びている。さらに、各第2成形部25の歯横側面25bは、対応する歯部23の歯面23bと対向するように対応する歯部23の内部に配置されている。各歯本体部33の内部には、その歯すじ方向P1の一端から他端に亘って対応する第2成形部25の歯横側面25bが進入している。これにより、各歯本体部33がその歯すじ方向P1の一端から他端にわたって補強されている。したがって、各合成樹脂製歯部23の全体が対応する第2成形部25によって補強されている。各歯本体部33の内部への第2成形部25の進入量A1(図2および図3参照)は、例えば歯すじ方向P1にわたって一定としている。   As shown in FIG. 2, each 2nd shaping | molding part 25 is extended along the tooth trace direction P1 of the corresponding tooth surface 33b. Each second molding portion 25 extends in the radial direction of the cored bar 22 from the fitting recess 30 of the cored bar 22 to a part of the tooth body 33. Furthermore, the tooth lateral side surface 25b of each second forming portion 25 is disposed inside the corresponding tooth portion 23 so as to face the tooth surface 23b of the corresponding tooth portion 23. The corresponding tooth lateral side surface 25b of the second forming portion 25 enters from the one end to the other end in the tooth line direction P1 into each tooth main body portion 33. Thereby, each tooth main-body part 33 is reinforced over the other end from the one end of the tooth trace direction P1. Accordingly, the entire synthetic resin tooth portion 23 is reinforced by the corresponding second molding portion 25. The amount of entry A1 (see FIGS. 2 and 3) of the second molding portion 25 into each tooth main body portion 33 is, for example, constant over the tooth trace direction P1.

第2成形部25の形成工程では、図5に示されるように、第2成形部用の金型40は、上型40aと、下型40bとからなり、上型40aおよび下型40b間に、芯金22を収容するキャビティと、第2成形部25を形成するキャビティ40fと、断面円形で環状のキャビティ40dと、キャビティ40fおよびキャビティ40dを繋ぐキャビティ40eが形成されている。上型40aには、ゲートと、ゲートおよびキャビティ40dを繋ぐキャビティ40cが形成されている。   In the formation process of the second molding part 25, as shown in FIG. 5, the mold 40 for the second molding part is composed of an upper mold 40a and a lower mold 40b, and between the upper mold 40a and the lower mold 40b. A cavity that accommodates the cored bar 22, a cavity 40f that forms the second molding portion 25, a circular cavity 40d that is circular in cross section, and a cavity 40e that connects the cavity 40f and the cavity 40d are formed. In the upper mold 40a, a gate and a cavity 40c that connects the gate and the cavity 40d are formed.

射出成形では、溶融した樹脂を金型40のゲートに注入することで、金型40a、40bで形成されるキャビティ40d、40e、40f内に樹脂が流入する。そして、芯金22の周壁29の外周面の周囲に樹脂が充填される。このとき、芯金22の嵌合凹部30内に樹脂が入り込む。そのときに、図4に示すように強化繊維の流れはキャビティ40d、40eで層状に配向されて、キャビティ40f内で芯金22の半径方向に整列される。その後、保圧処理及び冷却処理を経て芯金22の外周に第2成形部25が形成される。   In the injection molding, molten resin is injected into the gate of the mold 40 so that the resin flows into the cavities 40d, 40e, and 40f formed by the molds 40a and 40b. The resin is filled around the outer peripheral surface of the peripheral wall 29 of the cored bar 22. At this time, the resin enters the fitting recess 30 of the cored bar 22. At that time, as shown in FIG. 4, the flow of the reinforcing fibers is oriented in layers in the cavities 40d and 40e, and is aligned in the radial direction of the cored bar 22 in the cavity 40f. Then, the 2nd shaping | molding part 25 is formed in the outer periphery of the metal core 22 through a pressure holding process and a cooling process.

第1成形部24の形成工程では、図6に示されるように、第1成形部用の金型50は、上型50aと、下型50bとからなり、上型50aおよび下型50b間に、芯金22を収容するキャビティと、第1成形部24を形成するキャビティ50dが形成されている。上型50aには、ゲートと、ゲートおよびキャビティ50dを繋ぐキャビティ50cが形成されている。   In the forming process of the first molding part 24, as shown in FIG. 6, the mold 50 for the first molding part is composed of an upper mold 50a and a lower mold 50b, and between the upper mold 50a and the lower mold 50b. A cavity for accommodating the cored bar 22 and a cavity 50d for forming the first molding portion 24 are formed. The upper mold 50a is formed with a gate and a cavity 50c that connects the gate and the cavity 50d.

第1成形部24の射出成形でも同様に、溶融した樹脂を金型50のゲートに注入することで、金型50a、50bで形成されるキャビティ50c、50d内に樹脂が流入する。そして、芯金22の周壁29の外周面および、第2成形部25の周囲に樹脂が充填される。その後、保圧処理及び冷却処理を経て芯金22および第2成形部25の外周に第1成形部24が形成される。   Similarly, in the injection molding of the first molding part 24, the molten resin is injected into the gate of the mold 50, whereby the resin flows into the cavities 50c and 50d formed by the molds 50a and 50b. The outer peripheral surface of the peripheral wall 29 of the cored bar 22 and the periphery of the second molding part 25 are filled with resin. Thereafter, the first molded part 24 is formed on the outer periphery of the cored bar 22 and the second molded part 25 through a pressure holding process and a cooling process.

本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ウォームホイール21の合成樹脂製歯部23の材料としてナイロン系(ポリアミド)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PES(ポリエーテルスルホン)、POM(ポリアセタール)等の熱可塑性合成樹脂材料を用いてもよい。また、ウォームホイール21の第2成形部25の材料である第2合成樹脂材料に強化繊維としては、一般的なガラス繊維があるがその他に、炭素繊維、ウォームホイールに噛み合うウォームの摩耗を防止する上でチタン酸カリウムウィスカーやアラミド繊維等とする場合もある。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, a thermoplastic synthetic resin material such as nylon (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide), PES (polyethersulfone), or POM (polyacetal) may be used as the material of the synthetic resin tooth portion 23 of the worm wheel 21. . Further, the second synthetic resin material, which is the material of the second molding portion 25 of the worm wheel 21, includes a general glass fiber as a reinforcing fiber, but also prevents wear of the worm meshing with the carbon fiber and the worm wheel. In some cases, potassium titanate whiskers or aramid fibers may be used.

以上のように本実施形態では、複数の第2成形部25によって合成樹脂製歯部23の全体が補強されているので、合成樹脂製歯部23の一部に加わる集中的な荷重を当該合成樹脂製歯部23全体に分散させることができる。これにより、合成樹脂製歯部23の一部に応力が集中することを抑制または防止することができる。したがって、ウォームホイール21の合成樹脂製歯部23の強度を一層向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, since the entire synthetic resin tooth portion 23 is reinforced by the plurality of second molding portions 25, a concentrated load applied to a part of the synthetic resin tooth portion 23 is applied to the synthetic resin tooth portion 23. The resin teeth 23 can be dispersed throughout. Thereby, it can suppress or prevent that stress concentrates on a part of synthetic-resin tooth part 23. FIG. Therefore, the strength of the synthetic resin tooth portion 23 of the worm wheel 21 can be further improved.

さらに、合成樹脂製歯部23は強化繊維を配合して高強度した第2成形部25を第1成形部24の内部に芯金22の半径方向に配置して合成樹脂製歯部23を高強度化して、さらに、各第2成形部25の第2合成樹脂材料と第1成形部24の第1合成樹脂材料は同程度の線膨張係数の合成樹脂のため、熱膨張収縮による応力集中が発生せず、第1成形部24と第2成形部25の界面での剥離の発生がなく、その結果、合成樹脂製歯部23の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイール21を提供できる。   Further, the synthetic resin tooth portion 23 has a high strength second molding portion 25 blended with reinforcing fibers and disposed in the first molding portion 24 in the radial direction of the core metal 22 to make the synthetic resin tooth portion 23 high. In addition, since the second synthetic resin material of each second molding part 25 and the first synthetic resin material of the first molding part 24 are synthetic resins having the same linear expansion coefficient, stress concentration due to thermal expansion and contraction is increased. No occurrence of peeling at the interface between the first molding part 24 and the second molding part 25, and as a result, the strength of the synthetic resin tooth part 23 is improved and the synthetic resin worm is excellent in durability. A wheel 21 can be provided.

また、第2成形部25は、合成樹脂材料が強化繊維を配合し、強化繊維の流れを半径方向とした第2合成樹脂材料である。すなわち、応力が大きい歯元を効果的に補強して、かつ合成樹脂材に配合する強化繊維の流れを芯金22の半径方向にすることで円周方向の曲げ強度を向上することができ、合成樹脂製歯部23の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイール21を提供できる。   Moreover, the 2nd shaping | molding part 25 is a 2nd synthetic resin material which made the synthetic resin material mix | blended the reinforced fiber, and made the flow of the reinforced fiber the radial direction. That is, the bending strength in the circumferential direction can be improved by effectively reinforcing the tooth root having a large stress and making the flow of the reinforcing fiber blended in the synthetic resin material in the radial direction of the cored bar 22. It is possible to provide the synthetic resin worm wheel 21 with improved strength of the synthetic resin tooth portion 23 and excellent durability.

さらに、合成樹脂製歯部23は、第2成形部25を第1合成樹脂材料に強化繊維を配合した第2合成樹脂材料で芯金22の周壁29の外周に一体的に形成して、該第2成形部25が外周に一体的に形成された芯金22を成形型内に挿入した状態で、溶融した第1合成樹脂材料を注入することによりインサート成形している。そのため、第1合成樹脂材料と第2合成樹脂材料が溶融温度の近い合成樹脂のため、成形時に第1成形部24と第2成形部25の界面で溶融してエッジ部で応力集中の発生がなくなるとともにお互いになじみやすいことで、界面での剥離の発生がなく、その結果、合成樹脂製歯部23の強度を向上し、かつ耐久性の優れた合成樹脂製ウォームホイール21を提供できる。   Further, the synthetic resin tooth portion 23 is formed by integrally forming the second molded portion 25 on the outer periphery of the peripheral wall 29 of the metal core 22 with a second synthetic resin material in which reinforcing fibers are blended with the first synthetic resin material. Insert molding is performed by injecting a molten first synthetic resin material in a state in which the core 22 formed integrally with the outer periphery of the second molding portion 25 is inserted into the molding die. Therefore, since the first synthetic resin material and the second synthetic resin material are synthetic resins having a melting temperature close to each other, melting occurs at the interface between the first molded portion 24 and the second molded portion 25 during molding, and stress concentration occurs at the edge portion. Since it disappears and is easily compatible with each other, there is no occurrence of peeling at the interface, and as a result, the strength of the synthetic resin tooth portion 23 can be improved and the synthetic resin worm wheel 21 having excellent durability can be provided.

1…電動パワーステアリング装置(車両用操舵装置)、3…転舵機構、18…電動モータ、19…減速機構(動力伝達機構)、20…ウォーム、21…ウォームホイール、22…芯金、23…合成樹脂製歯部、24…第1成形部、25…第2成形部、25b…第2成形部の一部、26…歯部形成面、31…傾斜面、33…歯本体部、33b…歯面、35…圧入溝、19…減速機構(動力伝達機構)、P1…歯すじ方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device (vehicle steering device), 3 ... Steering mechanism, 18 ... Electric motor, 19 ... Deceleration mechanism (power transmission mechanism), 20 ... Worm, 21 ... Worm wheel, 22 ... Core metal, 23 ... Synthetic resin teeth 24, first molded part 25 ... second molded part 25b ... part of the second molded part 26 ... tooth part forming surface 31 ... inclined surface 33 ... tooth body part 33b ... Tooth surface, 35 ... press-fitting groove, 19 ... deceleration mechanism (power transmission mechanism), P1 ... tooth line direction

Claims (3)

金属製で環状の芯金と、前記芯金の外周に一体的に形成されて円周方向に等配に配置される複数の合成樹脂製歯部とからなるウォームホイールにおいて、前記合成樹脂製歯部は、強化繊維を配合しない第1合成樹脂材料で成形された第1成形部と、強化繊維を配合した第2合成樹脂材料により、前記第1成形部と一体的に成形された第2成形部からなり、前記第2成形部は、前記第1成形部の内部に配置され、かつ前記芯金の半径方向に板状に延びて形成されていることを特徴とするウォームホイール In the worm wheel comprising a metal-made annular cored bar and a plurality of synthetic resin-made toothed parts integrally formed on the outer periphery of the cored bar and arranged equally in the circumferential direction, the synthetic resin-made tooth The part is a second molding molded integrally with the first molding part by a first molding part molded with a first synthetic resin material not blended with reinforcing fibers and a second synthetic resin material blended with reinforcing fibers. The worm wheel is characterized in that the second molding part is disposed in the first molding part and extends in a plate shape in the radial direction of the cored bar. 前記第2合成樹脂材料の強化繊維の流れ方向を前記芯金の半径方向としたことを特徴とする請求項1に記載されたウォームホイール The worm wheel according to claim 1, wherein a flow direction of the reinforcing fiber of the second synthetic resin material is a radial direction of the core metal. 前記合成樹脂製歯部は、前記第2成形部を成形金型内に挿入した状態で、溶融した前記第1合成樹脂材料を注入することによりインサート成形したものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のウォームホイール The synthetic resin tooth portion is insert-molded by injecting the molten first synthetic resin material in a state where the second molded portion is inserted into a molding die. The worm wheel according to claim 1 or claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3401573A4 (en) * 2016-02-16 2019-02-13 NSK Ltd. Worm wheel and worm reducer

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