JP2021142742A

JP2021142742A - 樹脂成形用型

Info

Publication number: JP2021142742A
Application number: JP2020135258A
Authority: JP
Inventors: 新菊地; Arata Kikuchi; 茉有鳥井; Mayu Torii
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2021-09-24

Abstract

【課題】ウォームホイールの歯面に凹部を形成するなじみ工程を省略可能な樹脂成形用型の提供。【解決手段】ウォーム減速機の樹脂製のウォームホイールを成形する樹脂成形用型であって、円周上に所定の間隔で並んで配置される複数の歯形成部１１０を有し、歯形成部１１０は、歯面を形成する歯面形成面１３０の一部に凸部１４０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂製のウォームホイールを形成する樹脂成形用型に関する。

従来、静音性や潤滑性の向上、軽量化などのために、樹脂製のウォームホイールを備えたウォーム減速機が存在している。

特許文献１には、樹脂製のウォームホイールの歯面のうち金属製のウォームシャフトと当接する箇所に凹部を形成することにより、バックラッシュによる歯打ち音を抑制して静音性を高める技術が記載されている。

特開２０１３−５３６６６号公報

しかしながら、ウォームホイールの歯面に凹部を形成するためには、樹脂製のウォームホイールを金属製のウォームシャフトに噛み合わせた状態で回転駆動させて歯面に凹部を形成するなじみ工程が必要となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、凹部を形成するためのなじみ工程を省略することができる樹脂成形用型の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つである樹脂成形用型は、ウォーム減速機の樹脂製のウォームホイールを成形する樹脂成形用型であって、円周上に所定の間隔で並んで配置される複数の歯形成部を有し、前記歯形成部は、歯面を形成する歯面形成面の一部に凸部を備える。

本樹脂成形用型を用いて製造された樹脂製のウォームホイールを備えたウォーム減速機は、なじみ工程を経ることなくバックラッシュによる歯打ち音の低減を図ることができる。

図１は、実施の形態１に係る成形対象のウォームホイールを備えたウォーム減速機の内部を示す図である。図２は、実施の形態１に係る樹脂成形用型を単純化して示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る樹脂成形用型の内方から径方向外側に向かって臨む歯形成部の１つを展開状態で示す図である。図４は、実施の形態１に係る成形対象のウォームホイールを示す斜視図である。図５は、実施の形態２に係る樹脂成形用型の内方から径方向外側に向かって臨む歯形成部の１つを展開状態で示す図である。図６は、実施の形態１に係る成形対象のウォームホイールを示す斜視図である。

以下に、本発明に係る樹脂成形用型の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明するために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態１）
図１は、樹脂製のウォームホイール２２０を備えたウォーム減速機２００の内部を示す図である。同図に示すように、ウォーム減速機２００は、トルクが入力されるウォームシャフト２１０と、ウォームホイール２２０と、ハウジング２３０と、第一軸受２４１と、第二軸受２４２とを備えている。またウォーム減速機２００は、バックラッシュを抑制するためにウォームシャフト２１０を傾動させウォームホイール２２０に押しつける付勢部材２５０を備えている。

ハウジング２３０は、ウォームシャフト２１０、およびウォームホイール２２０を収容する構造部材である。

ウォームシャフト２１０は、金属製であり、第一軸受２４１、および第二軸受２４２によってハウジング２３０に回転可能に保持されている。また、ウォームシャフト２１０は、第二軸受２４２を中心として傾動可能に保持されており、付勢部材２５０の付勢力により、第一軸受２４１を介してウォームホイール２２０側に押しつけられている。これによりバックラッシュが抑制される。

ウォームホイール２２０は、樹脂製であり、ハウジング２３０に回転可能に保持され、ウォームシャフト２１０の回転を減速して出力する。例えば、ウォームホイール２２０は、ステアリング装置が備えるステアリングシャフトに連結され、ウォームシャフト２１０に入力された電動モータ３００のトルクを増幅してステアリングシャフトにアシストトルクを付与する。

第一軸受２４１は、ハウジング２３０の内側においてウォームシャフト２１０の入力とは逆側の端部を保持する。第一軸受２４１は、ハウジング２３０に対しウォームホイール２２０に向かう方向（図中Ｚー方向）に往復動可能に保持されており、ウォームシャフト２１０の他端部を保持する第二軸受２４２に対しウォームシャフト２１０を傾動させることができるものとなっている。

図２は、樹脂成形用型を単純化して示す斜視図である。樹脂成形用型１００は、ウォーム減速機２００の樹脂製のウォームホイール２２０を成形するいわゆる金型であって、歯形成部１１０を備えている。本実施の形態１の場合、樹脂成形用型１００は、内部に形成したキャビティ部１０１に、溶融樹脂を注入して射出成形される射出成形体の製造に用いる金型であり、キャビティ部１０１を封止する平板状の封止部材１９０を備えている。樹脂成形用型１００は、シャフトを挿通する貫通孔を形成する孔形成部１２０を備えている。樹脂成形用型１００を用いて樹脂製のウォームホイール２２０を成形する製造装置は、特に限定されるものではないが、射出成形装置を例示することができる。

歯形成部１１０は、円周上に等しい間隔で並んで配置され放射方向外側に向かって窪む部分である。歯形成部１１０の形状は、成形対象であるウォームホイール２２０の歯の形状に対応する。例えば、成形対象であるウォームホイール２２０が基準円筒上で所定のねじれ角を有するつるまき線の歯すじを有する歯を備えている場合、歯形成部１１０の形状は、当該歯の形状に対応した形状となる。

歯形成部１１０は、成形対象であるウォームホイール２２０の歯の歯面を形成する歯面形成面１３０を備えている。歯形成部１１０は、径方向外側に窪む部分であり、歯面形成面１３０は、周方向に相互に対向する第一形成面１３１と第二形成面１３２との一対の形成面を備えている。なお、歯面形成面１３０は、成形対象の歯の形状に対応してねじれた曲面になる場合がある。

歯面形成面１３０には、歯面形成面１３０から周方向に突出する凸部１４０が一体に設けられている。歯面形成面１３０は、第一形成面１３１と第二形成面１３２とを備えており、第一形成面１３１には第一凸部１４１が設けられ、第二形成面１３２には第二凸部１４２が設けられている。なお、凸部１４０の突出量は微小であるため、図２に図示はできないが、符合を付している。

図３は、樹脂成形用型１００の内方から径方向外側に向かって臨む歯形成部１１０の１つを展開状態で示す図である。凸部１４０は、歯面形成面１３０の全体によって形成される滑らかな面から突出する部分であり、歯面形成面１３０の一部の領域に存在している。なお図３中において凸部１４０と滑らかな面との境界を実線により模式的に表しているが、歯面形成面１３０と凸部１４０とは滑らかに繋がっている。凸部１４０が設けられる領域は、樹脂成形用型１００により製造されたウォームホイール２２０がウォームシャフト２１０と最大面圧で接触する領域に対応している。歯面形成面１３０を基準とする凸部１４０の最大突出高さは、特に限定されるものではないが１００μｍ以下である。

本実施の形態１の場合、樹脂成形用型１００により製造されたウォームホイール２２０が適用されるウォーム減速機２００は、ウォームホイール２２０を時計回り、および反時計回りの両方に駆動させるものであるため、第一形成面１３１に第一凸部１４１が設けられ、第二形成面１３２に第二凸部１４２が設けられている。また、歯面形成面１３０である第一形成面１３１、および第二形成面１３２にそれぞれ設けられる第一凸部１４１、および第二凸部１４２の最大突出位置である第一最大突出位置１４３、および第二最大突出位置１４４は、形成されるウォームホイール２２０の軸方向において異なる位置に設定されている。本実施の形態１の場合、第一最大突出位置１４３、および第二最大突出位置１４４は、軸方向において形成されるウォームホイール２２０の中央面１４９を挟んで相互に逆側に配置されている。

上記の樹脂成形用型１００を用いて射出成形などによりウォームホイール２２０を成形すれば、図４に示すように、歯面に第一凹部２２１、および第二凹部２２２を全ての歯に対して設けることができる。これにより、ウォームシャフト２１０とウォームホイール２２０を所定時間駆動させる馴染み工程を省略することが可能となる。

また、樹脂成形用型１００により成形されるウォームホイール２２０を備えるウォーム減速機２００は、バックラッシュを抑制するためにウォームシャフト２１０をウォームホイール２２０に押しつける付勢部材２５０を備えている。このようなウォーム減速機２００に対応するため、樹脂成形用型１００は、ウォームシャフト２１０とウォームホイール２２０とが噛合う理想の噛合い位置（設計値）からのずれを考慮して第一凸部１４１と第二凸部１４２の位置が設定されている。これにより、付勢部材２５０により押しつけられたウォームシャフト２１０の回転方向に従い時計回り、および反時計回りの両方に回転するウォームホイール２２０とウォームシャフト２１０との歯当たりを良好とすることができる。

（実施の形態２）
続いて、樹脂成形用型１００の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

実施の形態２に係る樹脂成形用型１００は、実施の形態１と同様であり、概略形状は図２に示すものと同様である。

図５は、樹脂成形用型１００の内方から径方向外側に向かって臨む歯形成部１１０の１つを展開状態で示す図である。実施の形態２の場合、凸部１４０は、歯面形成面１３０の全体によって形成される滑らかな面から突出する部分であり、歯面形成面１３０の一部の領域に存在している。なお図５中においても境界を示す実線を記載しているが、歯面形成面１３０と凸部１４０とは滑らかに繋がっている。凸部１４０が設けられる領域は、樹脂成形用型１００により製造されたウォームホイール２２０が右ねじのウォームシャフト２１０と最大面圧で接触する領域に対応し、かつ左ねじのウォームシャフト２１０と最大面圧で接触する領域に対応している。

実施の形態２の場合、樹脂成形用型１００により製造されたウォームホイール２２０が適用されるウォーム減速機２００は、右ねじのウォームシャフト２１０、および左ねじのウォームシャフト２１０のいずれかによりウォームホイール２２０を時計回り、および反時計回りの両方に駆動させるものであるため、第一形成面１３１に第一凸部１４１、および第三凸部１５３が設けられ、第二形成面１３２に第二凸部１４２、および第四凸部１５４が設けられている。第一凸部１４１と第三凸部１５３とは第一共通部１５１（図５中左側の破線で囲まれた部分）において重なっており、一つの凸部１４０を形成している。同様に、第二凸部１４２と第四凸部１５４とは第二共通部１５２（図５中右側の破線で囲まれた部分）において重なっており、一つの凸部１４０を形成している。

また、歯面形成面１３０である第一形成面１３１に設けられる第一凸部１４１は、第一凸部１４１において最大突出位置である第一最大突出位置１４３を備え、第三凸部１５３は、第三凸部１５３において最大突出位置である第三最大突出位置１５５を備えている。つまり第一形成面１３１側の凸部１４０は、第一最大突出位置１４３、および第三最大突出位置１５５の二つのピークを歯幅に対応する方向に並んで備えている。同様に、第二形成面１３２に設けられる第二凸部１４２は、第二凸部１４２において最大突出位置である第二最大突出位置１４４を備え、第四凸部１５４は、第四凸部１５４において最大突出位置である第四最大突出位置１４５を備えている。つまり第二形成面１３２側の凸部１４０は、第二最大突出位置１４４、および第四最大突出位置１５６の二つのピークを歯幅に対応する方向に並んで備えている。

本実施の形態２の場合、第一凸部１４１、および第三凸部１５３は、軸方向において形成されるウォームホイール２２０の中央面１４９、またはこれに沿う面を基準に面対称に配置されている。第二凸部１４２、および第四凸部１５４は、軸方向において形成されるウォームホイール２２０の中央面１４９、またはこれに沿う面を基準に面対称に配置されている。第一最大突出位置１４３、および第三最大突出位置１５５は、軸方向において形成されるウォームホイール２２０の中央面１４９を挟んで相互に逆側に配置されている。第二最大突出位置１４４、および第四最大突出位置１５６は、軸方向において形成されるウォームホイール２２０の中央面１４９を挟んで相互に逆側に配置されている。

実施の形態２の樹脂成形用型１００を用いて射出成形などによりウォームホイール２２０を成形すれば、図６に示すように、歯面に第一凹部２２１と第三凹部２２３とが交差した形状の凹部、および第二凹部２２２と第四凹部２２４とが交差した形状の凹部を全ての歯に対して設けることができる。これにより、右ねじのウォームシャフト２１０、および左ねじのウォームシャフト２１０の両方に対応した、ウォームホイール２２０を製造することが出来る。従って、右ねじのウォームシャフト２１０を用いる場合も、左ねじのウォームシャフト２１０を用いる場合も、いずれの場合もウォームホイール２２０を所定時間駆動させる馴染み工程を省略することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

例えば、第一最大突出位置１４３、および第二最大突出位置１４４が設けられる位置は、軸方向（歯筋の方向）において異なる場合を説明したが、歯元から歯先方向において第一最大突出位置１４３、および第二最大突出位置１４４の位置が異なるように第一凸部１４１、および第二凸部１４２を設定してもかまわない。

また、図１〜図６は、ねじれ角を備えないウォームホイール２２０、およびこれに対応する樹脂成形用型１００を例示しているが、樹脂成形用型１００は、所定のねじれ角を備えたウォームホイール２２０に対応するものでもかまわない。

また、樹脂成形用型１００は、平板状の封止部材１９０を備える場合ばかりでなく、任意の部分で分割されてもよく、中子などが配置されてもかまわない。

また、第一形成面１３１において凸部１４０の内側に凸になっている部分は鋭利な先端ではなく、丸められていても構わない。当該丸められた部分に対応するウォームホイールの凹部はウォームシャフトによる面圧がかからない場合もある。

ウォーム減速機の樹脂製のウォームホイールの成形に適用できる。

１００…樹脂成形用型、１０１…キャビティ部、１１０…歯形成部、１２０…孔形成部、１３０…歯面形成面、１３１…第一形成面、１３２…第二形成面、１４０…凸部、１４１…第一凸部、１４２…第二凸部、１４３…第一最大突出位置、１４４…第二最大突出位置、１４９…中央面、１５１…第一共通部、１５２…第二共通部、１５３…第三凸部、１５４…第四凸部、１５５…第三最大突出位置、１５６…第四最大突出位置、１９０…封止部材、２００…ウォーム減速機、２１０…ウォームシャフト、２２０…ウォームホイール、２２１…第一凹部、２２２…第二凹部、２３０…ハウジング、２４１…第一軸受、２４２…第二軸受、２５０…付勢部材、３００…電動モータ

Claims

ウォーム減速機の樹脂製のウォームホイールを成形する樹脂成形用型であって、
円周上に所定の間隔で並んで配置される複数の歯形成部を有し、
前記歯形成部は、
歯面を形成する歯面形成面の一部に凸部を備える
樹脂成形用型。
前記歯形成部は、
前記歯面形成面として相互に対向する第一形成面、および第二形成面を備え、
前記第一形成面には前記凸部として第一凸部が設けられ、
前記第二形成面には前記凸部として第二凸部が設けられ、
前記第一形成面における前記第一凸部の最大突出位置は、前記第二形成面における前記第二凸部の最大突出位置と異なる
請求項１に記載の樹脂成形用型。
前記歯形成部は、
第一歯面形成面に前記凸部として第一凸部、および第三凸部が設けられ、
第一凸部、および第三凸部は、形成されるウォームホイールの中央面、またはこれに沿う面を基準に対称に配置される
請求項１または２に記載の樹脂成形用型。
前記歯形成部は、
第二歯面形成面に前記凸部として第二凸部、および第四凸部が設けられ、
第二凸部、および第四凸部は、形成されるウォームホイールの中央面、またはこれに沿う面を基準に対称に配置される
請求項１から３のいずれか一項に記載の樹脂成形用型。
前記凸部は、歯幅に対応する方向に並んだ二つのピークを備える
請求項３または４に記載の樹脂成形用型。