JP4707523B2 - 歯車の製造方法、及び、歯車の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの減速機構等に用いられる歯車の製造方法及び該歯車の製造装置に係り、特に、歯の先端と歯溝の底部が回転軸側に湾曲して形成された歯車の製造方法、及び、該歯車の製造装置に関する。

従来から、減速機構等に用いられるウォームとウォームホイールにおいて、ウォームの歯とウォームホイールの歯との接触面積を大きくとって大きな荷重を伝達できるようにするために、ウォームホイールの歯の先端および歯溝の底部をウォームホイールの回転軸側に湾曲させ、歯形側面形状が鼓型になるように形成したいわゆる鼓型ウォームホイールが用いられている。特に、樹脂製の歯車では、鼓型とすることにより歯型強度を保つことができるため、鼓型ウォームホイールが好適に用いられている。

このような鼓型ウォームホイールは、従来は切削加工により歯面を湾曲形状に加工していたために、加工コストがかさむという問題点があった。また、金型を用いた成形により湾曲形状の歯を有する歯車を製造しようとすると、湾曲部がアンダーカット形状となる。従って、分割した歯型入れ子を複雑なカム機構等を用いて作動させる必要があり、金型コストがかさむという問題点があった。また、成形後に無理抜きして離型することにより金型コストをかけないで製造すると、無理抜きによって歯が変形してしまうという問題点があった。

そこで、鼓型ウォームホイールを回転軸に垂直な平面で２つに分割し、湾曲形状の中央（最も回転軸側にくぼんだ地点）で分割された半割体とすれば、この半割体はアンダーカット部のない成型品として製造することができる。そして、この半割体を組み立てて鼓型ウォームホイールを製造するという方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、アンダーカット部のある樹脂成型品の製造方法として、特定の温度条件で離型させることにより、アンダーカット部を変形させて離型させ、その後冷却するにつれてアンダーカット形状に復帰しつつ固化させるという方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３１０２６７号公報（第４−６頁、図１、図３、図７） 特開２００３−３２６５７０号公報（第９−１０頁、図２、図４）

しかしながら、特許文献１のようにして鼓型ウォームホイールを製造すると、成型後に組立工程を行う必要があり、工程数が増加するという問題点があった。また、特許文献２のようにして鼓型ウォームホイールを製造する場合には、多少の変形であれば無理抜きしても樹脂の弾性により元通りの形状に復帰することができるが、変形量が限界を超えると元通りに復帰できなくなり、歯が変形して有効接触面積が確保できなくなるという問題点があった。
さらにまた、減速機構付きモータに用いられるウォームホイールは、駆動源であるモータから過重な回転力（トルク）が加えられたときに歯が破損してしまうことがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、鼓型ウォームホイールのような深いアンダーカット形状の歯を有する歯車を、無理抜きを行わずに、かつ、高価な複雑カム機構を使用せずに成形することが可能な歯車の製造方法および該歯車の製造装置を提供することにある。

前記課題は、本発明によれば、歯先または歯溝に回転軸側に凹んだ湾曲部が設けられた歯車の製造方法であって、型体の内部に前記歯車を成形するためのキャビティを形成するキャビティ形成工程と、前記キャビティ内に溶融樹脂を充填する充填工程と、前記キャビティから成型品を離型する離型工程と、を行い、前記キャビティ形成工程において、前記型体の内部に形成された空間に、前記歯先および前記歯溝の反転形状が内周面に形成された環状体を周方向に多分割した複数の歯型入れ子を環状に配置すると共に、周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され、かつ、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成されて前記歯型入れ子に係合可能な板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなる弾性部材を前記歯型入れ子の各々に係合して前記歯型入れ子を径方向外側に付勢した状態で、前記歯型入れ子を径方向内側に移動させて互いに密着させると共に、密着させた歯型入れ子の内周空間を密閉するように型締めして前記キャビティを形成し、前記離型工程において、前記溶融樹脂が硬化した後に型開きし、前記弾性部材の付勢力によって前記歯型入れ子を径方向外側に移動させて成型品を離型すること、により解決される。

このように、本発明では、歯先および歯溝の反転形状が内周面に形成された環状体を周方向に多分割して歯型入れ子とし、この歯型入れ子を環状に配置して互いに密着させた後、その内周空間を密閉するように型締めしてキャビティを形成することができる。そして、型開き時には、密着させた歯型入れ子を再び周方向に離間させて分割状態とし、径方向外側に移動させる。
また、本発明では、密着させた歯型入れ子のそれぞれに、この歯型入れ子を径方向外側に付勢する弾性部材を係合している。そして、型開き時にはこの弾性部材の付勢力によって前記歯型入れ子を径方向外側に移動させる。
特に、本発明では、前記キャビティ形成工程において、周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され前記歯型入れ子に係合可能な係止部と、を備えた弾性部材を用いる。このように構成すると、板ばね部のばね力によってばね足が開くことによって、ばね足の先端側に係合された歯型入れ子を周方向および径方向外側に付勢することができる。
より具体的には、前記キャビティ形成工程において、前記板ばね部と、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成された板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなる弾性部材を用いる。このような板ばねは、板ばね部のばね力によって拡径されるので、歯型入れ子を径方向外側に移動させることができる。また、歯型入れ子の係合溝に板状の係止部を挿入することにより、歯型入れ子を板ばねに容易に係合させることができる。

このような構成により、型開きすると、弾性部材によって自動的に歯型入れ子と成型品との間に十分なクリアランスが確保され、歯型入れ子から成型品のアンダーカット部分が完全に外れた状態となる。従って、この状態で成型品を回転軸方向に突き出して離型することができる。このようにして、歯先または歯溝にアンダーカット形状を有する歯車を、複雑カム機構を使用せずに、かつ、無理抜きを行わずに成形することができる。また、短時間で歯車を成形することができる。従って、従来よりも製造時間を短縮することができ、製造コストを低く抑えることが可能となる。

また、本発明では、前記キャビティ形成工程において、前記歯先および前記歯溝と、隣り合う歯を周方向に連結する補強壁と、の反転形状が内周面に形成された環状体を周方向に多分割した複数の歯型入れ子を用いることにより、前記歯車の回転軸方向の端部に前記補強壁が形成された歯車を製造するように形成されていると好適である。
このように、歯車の歯面の回転軸方向の端部において隣り合う歯を周方向に連結する補強壁が形成されていると、補強壁によって歯の破損が防止されて耐久性が向上する。

また、本発明では、前記キャビティ形成工程において、前記歯型入れ子の外周面に設けられたテーパ面に入れ子ロック部材を当接させることにより前記歯型入れ子を拘束して径方向内側に移動させ、前記離型工程において、前記入れ子ロック部材による前記歯型入れ子の拘束を解除して前記歯型入れ子を径方向外側に移動させるように形成されていると好適である。このように構成すれば、入れ子ロック部材でテーパ面を押圧するだけで歯型入れ子を径方向内側に移動させ、環状に密着させた状態に拘束してキャビティを形成することができる。また、入れ子ロック部材をテーパ面から離れる方向に移動させるだけで歯型入れ子の拘束状態を解除することができる。

前記課題は、本発明によれば、歯先または歯溝に回転軸側に凹んだ湾曲部が設けられた歯車の製造装置であって、前記歯車を成形するキャビティを形成するための内部空間を有する型体と、前記型体の内部空間において環状に密着可能に配設された複数の歯型入れ子と、前記歯型入れ子の各々に係合可能な弾性部材と、該複数の歯型入れ子を環状に密着させて拘束可能な拘束手段と、備え、前記歯型入れ子の内周面には、前記歯先および前記歯溝の反転形状が形成され、前記型体は、型締め時に前記密着させた歯型入れ子の内周空間を密閉して前記キャビティを形成可能に構成され、前記弾性部材は、周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され、かつ、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成されて前記歯型入れ子に係合可能な板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなり、型開き時に前記歯型入れ子を径方向外側に付勢することにより、前記歯型入れ子を前記キャビティ内の成型品が離型可能な解除位置まで径方向外側に移動させること、により解決される。

このように構成すると、上述したように、歯先および歯溝の反転形状が内周面に形成された歯型入れ子を略環状に配置して互いに密着させて拘束し、その内周空間を密閉するように型締めしてキャビティを形成することができる。そして、密着させた歯型入れ子のそれぞれに弾性部材が係合され、型開き時にはこの弾性部材の付勢力によって前記歯型入れ子を径方向外側に移動させることができる。従って、型開き時には歯型入れ子と成型品との間に十分なクリアランスが確保され、歯型入れ子から成型品のアンダーカット部分が完全に外れた状態となる。従って、この状態で成型品を回転軸方向に突き出して無理抜きしないで離型することができる。
特に、本発明では、前記弾性部材は、周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され前記歯型入れ子に係合可能な係止部と、を備える。このように構成すると、上述したように、板ばね部のばね力によってばね足の先端側に係合された歯型入れ子を周方向および径方向外側に付勢することができる。
より具体的には、前記弾性部材は、前記板ばね部と、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成された板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなるように構成されている。このような板ばねは、上述したように、板ばね部のばね力によって拡径され、歯型入れ子を径方向外側に移動させることができる。また、歯型入れ子の係合溝に板状の係止部を挿入することにより、歯型入れ子を板ばねに容易に係合させることができる。

また、本発明では、前記歯型入れ子の内周面には隣り合う歯を周方向に連結する補強壁の反転形状が形成され、前記キャビティは前記歯車の回転軸方向の端部に前記補強壁が設けられた歯車を成形可能に形成されていると好適である このように構成すると、上述したように、補強壁によって歯の破損が防止され、耐久性が向上される。

また、本発明では、前記歯型入れ子の外周面にはテーパ面が設けられ、前記拘束手段は前記テーパ面に当接する当接部を有する入れ子ロック部材からなり、該入れ子ロック部材は、前記歯型入れ子を環状に密着した状態に拘束する拘束状態，前記歯型入れ子が前記解除位置まで移動可能な解除状態，の間で移動可能に構成されていると好適である。このように構成すれば、上述したように、入れ子ロック部材でテーパ面を押圧するだけで歯型入れ子を径方向内側に移動させ、環状に密着させた状態に拘束することができる。また、入れ子ロック部材をテーパ面から離れる方向に移動させることにより、歯型入れ子の拘束状態を解除することができる。

また、本発明では、上記各製造方法で製造された歯車をウォームホイールとして用いて減速機構付きモータを構成すると好適である。これにより、ウォームの歯との噛合面積が大きく、大きな荷重を伝達可能で歯の破損がおこりにくいウォームホイールを、無理抜きを行わずに、かつ、高価な複雑カム機構を使用せずに成形することが可能となる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）環状体を周方向に多分割した歯型入れ子を用いてアンダーカット部を有する歯車形状のキャビティを形成すると共に、この歯型入れ子に径方向外側に付勢する弾性部材が係合される。これにより、型開き時にはこの弾性部材の付勢力によって前記歯型入れ子を自動的に径方向外側に移動させ、歯型入れ子から成型品のアンダーカット部分を完全に外すことができる。これにより、歯先または歯溝にアンダーカット形状を有する歯車を、複雑カム機構を使用せずに、かつ、無理抜きを行わずに成形することができる。従って、製造時間の短縮と製造コストの低減を図ることができる。
（２）板状の係止部と板ばね部を周方向に交互に連結して形成した板ばねを弾性部材として用いることにより、歯型入れ子を板ばねに容易に係合させることができる。また、板ばね部の開き角度を小さくして板ばねを縮径させ、歯型入れ子を密着させることができる。また、板ばね部のばね力によって板ばねを拡径させ、歯型入れ子を自動的に径方向外側に移動させることができる。
（３）隣り合う歯を周方向に連結する補強壁を設けることにより、歯の破損を防止し、耐久性が向上させる。
（４）歯型入れ子の外周面にテーパ面を設け、このテーパ面に入れ子ロック部材を当接させることにより前記歯型入れ子を径方向内側に移動させ、環状に密着させた状態に拘束することができる。また、入れ子ロック部材をテーパ面から離れる方向に移動させるだけで歯型入れ子の拘束状態を解除することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１〜図１７は本発明の一実施形態を示す図で、図１は減速機構付きモータの側面図、図２は実施例１のウォームホイールの斜視図、図３はウォームホイールの正面図、図４は図２のＡ−Ａ断面図である。また、図５はウォームホイールを成形するための製造装置の断面図、図６は製造装置内に設けられた歯型入れ子設置面の平面図、図７は環状に密着された歯型入れ子の平面図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図、図９は環状板ばねの平面図、図１０は環状板ばねと歯型入れ子との係合方法を示す説明図である。また、図１１〜図１７はウォームホイールの製造工程を示す説明図であり、図１１は歯型入れ子と環状板ばねを型体にセットした状態を示す説明図、図１２は歯型入れ子にテーパリングを当接させて径方向内側へ移動させる工程を示す説明図、図１３は歯型入れ子が環状に密着された状態を示す説明図、図１４は図１１の状態を上方からみた平面図、図１５は歯型入れ子がテーパリングによって環状に密着された状態を上方からみた平面図、図１６はテーパリングによる歯型入れ子の拘束を解除する状態を示す説明図、図１７は歯型入れ子が径方向外側に移動して成型品が離型可能となった状態を示す説明図である。
また、図１８〜図２１は本発明の他の実施形態を示す図であり、図１８は実施例２のウォームホイールの斜視図、図１９は図１８のＤ−Ｄ断面図、図２０は環状に密着された歯型入れ子の平面図、図２１は図２０のＥ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図である。

（実施例１：ウォームホイール及び減速機構付モータの構成）
本例の減速機構付きモータＭは、本例の歯車をウォームホイールに適用した実施形態であり、車両等において電動で作動する各種装置を駆動するために好適に用いられるもので、例えば、図１に示すように、モータＭ１と、モータＭ１の出力軸に連結されたウォームギヤＭ２とを備えている。ウォームギヤＭ２は、モータＭ１の出力軸の先端に設けられたウォームＷ１と、ウォームＷ１と噛合され、ウォームＷ１の回転軸と直交する回転軸を有するウォームホイールＷ２とを備えている。

ウォームＷ１は、モータＭ１の出力軸に連結されており、その外形は、図１に示すように円筒形状の略中央部を側面視円弧状となるように縮径させた細長い鼓型状とされている。ウォームＷ１の回転軸周りの外周面には螺旋状に歯（不図示）が形成されており、この歯は、歯先と歯底がそれぞれ鼓型面に沿って形成されている。
ウォームホイールＷ２は、図２に示すように、外周面にウォームＷ１の歯と噛合する歯１が形成されている。歯１の歯先１ａ及び歯底１ｂはそれぞれ中央部が回転軸側に凹んで湾曲しており、略円弧状をなすように形成されている。つまり、このウォームホイールＷ２は平たい鼓型に形成されており、歯先１ａ及び歯底１ｂがそれぞれ鼓型面に沿って形成されている。図３はウォームホイールＷ２の正面図、図４はウォームホイールＷ２の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。

ウォームＷ１とウォームホイールＷ２は、ウォームＷ１を側面から見たときの中央部の円弧形状と、ウォームホイールＷ２を回転軸方向からみたときの外周の円形状とが、それぞれの回転軸が直交するように噛合されたときに、その接触する歯数が多くなるように湾曲度合いを合わせて形成されている。
また、ウォームＷ１とウォームホイールＷ２は、それぞれの回転軸が直交するように噛合されたときに、ウォームホイールＷ２の歯先１ａ及び歯底１ｂの円弧形状が、ウォームＷ１の回転中心を中心とする円弧形状となるように噛合されている。そして、ウォームホイールＷ２の歯先１ａ及び歯底１ｂの円弧形状の湾曲度合いと、ウォームＷ１の外周面に形成された歯の回転軸まわりの湾曲度合いとは、隣り合う歯面同士の接触面積が大きくなるように湾曲度合いを合わせて形成されている。

このような構成により、ウォームギヤＭ２は、ウォームＷ１の歯とウォームホイールＷ２の歯との接触量が、従来の外周面円筒形状の歯車を用いたウォームギヤに比べて大きくなっている。従って、このようなウォームギヤＭ２を備えた減速機構付きモータＭは、モータＭ１の回転力（トルク）をウォームホイールＷ２の出力軸から外部に伝達するときのトルクロスが抑制されている。

本例では、ウォームホイールＷ２は樹脂製とされ、後述する製造装置Ｓにより射出成形等により製造されているが、樹脂以外の素材を用いても良い。例えば、ウォームホイールＷ２を金属性として鋳造により製造するようにしてもよい。

（実施例１：製造装置の構成）
次に、上述した減速機構付モータＭに用いられている鼓型のウォームホイールＷ２を製造するための製造装置Ｓについて説明する。
図５に製造装置Ｓの断面図を示す。本実施形態の製造装置Ｓは、ウォームホイールＷ２を射出成形等により製造するためのキャビティＫを形成する金型装置であり、環状に配設される複数の歯型入れ子１０と、環状に加工された環状板ばね２０と、歯型入れ子１０の外周にセットされるリング状のテーパリング３０と、歯型入れ子１０、環状板ばね２０、テーパリング３０を内部に配置するための空間部４１が形成された型体４０と、を備えている。図６は製造装置Ｓの内部空間において、歯型入れ子１０を載置するために設けられた設置面４０ａの平面図である。

歯型入れ子１０は、ウォームホイールＷ２の鼓型の外周面を反転させた形状の型面を形成するためのもので、図７に示すように、ウォームホイールＷ２の外周と略同一の厚みを有する環状体を放射状に多分割した形状とされている。図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ歯型入れ子１０の歯先部と歯溝部における断面図（図７のＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図）である。
この歯型入れ子１０は、型体４０の空間部４１の設置面４０ａ上にセットされ、図７のように環状に密着された状態に拘束される。本例では、この密着された環状体の内周空間の下方の開口を図５に示すように設置面４０ａによって塞ぐと共に、上方の開口を型板４３によって塞ぐことにより、鼓型の歯車形状のキャビティＫを形成するようになっている。

図７、図８に示すように、歯型入れ子１０は、環状に密着させたときに内周側を向く面が歯形成面１０ａとなっている。歯形成面１０ａは、上述した歯１の形状を反転させた形状に形成されている。すなわち、歯形成面１０ａは、歯底１ｂを成形する部分が径方向内側に突出して歯底形成部１１となり、歯先１ａを形成する部分は径方向外側に凹んで歯先形成部１２となっている。
本例のウォームホイールＷ２の歯先１ａ及び歯底１ｂは、上述したように中央部が湾曲して円弧状にくぼんだ形状となっている。従って、歯底形成部１１と歯先形成部１２はこれを反転した形状、すなわち側面視円弧状に突出した形状となっている。

歯型入れ子１０は、径方向内側（歯形成面１０ａに接続される側）の部分が、隣り合う歯型入れ子１０と密着するようになっているが、径方向外側において歯型入れ子１０の周方向の幅が略一定となっている。つまり、周方向の面が屈曲されている。従って、歯型入れ子１０の径方向外側部分は、径方向内側部分が隣り合う歯型入れ子１０と密着された状態でも、隣り合う歯型入れ子１０との間に隙間を有するようになっている。
また、歯型入れ子１０は、径方向外側を向く面の上端側が径方向内側に傾斜したテーパ面１０ｂとなっている。本例では、このテーパ面１０ｂに沿って後述するテーパリング３０のテーパ面３０ａをスライドさせることにより、歯型入れ子１０を径方向内側に移動させて隣り合う歯型入れ子１０と密着させることができる。

また、歯型入れ子１０には、環状に配設したときに周方向を向く方向に、係合溝１３が形成されている。この係合溝１３は、歯型入れ子１０を環状に密着させたときに、略環状のライン上に位置するように配置される。但し、この係合溝１３は歯型入れ子１０の径方向外側の部分に形成されているので、隣り合う係合溝１３の端部同士は接触しておらず、隣り合う歯型入れ子１０の径方向外側部分の隙間を介して断続的な環状溝を形成するようになっている。
また、歯型入れ子１０には、下端面から突出する棒状のガイド部材１４が設けられている。このガイド部材１４は、図６に示す設置面４０ａに放射状に形成された平面視長穴形状の案内溝４２に挿入されるものである。ガイド部材１４は、案内溝４２に沿って径方向に案内されることにより、歯型入れ子１０を径方向にスライド移動させることができる。

環状板ばね２０は、板ばねの一例であり、図９に示すように板材を屈曲させて略環状に形成されており、板材を山形に屈曲させた板ばね部２１と、板ばね部２１のばね足の先端を周方向に屈曲させた板状の係止部２２と、が周方向に交互に配設されている。この板ばね部２１は、ばね足の開き方向が周方向となるように配設されている。
このような構成では、図１０（ａ）に示すように、板ばね部２１の開き角度を増大させるようにばね力が働くと、このばね力に基づいて係止部２２が径方向外側に移動される。そこで、歯型入れ子１０の係合溝１３に板状の係止部２２を差し込んで図１０（ｂ）に示すように装着すると、この歯型入れ子１０には、係止部２２と共に径方向外側に移動される。つまり、このように歯型入れ子１０を環状板ばね２０に装着すると、環状板ばね２０の拡径力によって歯型入れ子１０を径方向外側に付勢する付勢力が働く。
このように、本例の環状板ばね２０は、板ばね部２１のばね力によって拡径されるので、係合された歯型入れ子１０を径方向外側に移動させることができる。また、歯型入れ子１０の係合溝１３に板状の係止部２２を挿入することにより、歯型入れ子１０を環状板ばね２０に容易に係合させることができる。

テーパリング３０はリング状に形成されており、内周側にテーパ面３０ａ（図１２、図１６参照）が形成されている。このテーパ面３０ａは、歯型入れ子１０を環状に密着させたときにテーパ面１０ｂが連続されて形成される面と略同一の形状となっている。
本例では、キャビティ形成時には、このテーパリング３０のテーパ面３０ａを、設置面４０ａ上に配設された歯型入れ子１０のテーパ面１０ｂに当接させる。そして、この状態でテーパリング３０を歯型入れ子１０側に押圧すると、図１２に示すようにテーパ面１０ｂがテーパ面３０ａに沿ってスライドされる。これに伴い、歯型入れ子１０は径方向内側に移動され、図１３に示す位置まで移動される。
なお、このテーパリング３０が本発明の拘束手段としての入れ子ロック部材に相当する。

この移動により、歯型入れ子１０の平面位置は、図１４に示すように周方向に互いに離間された状態から、図１５に示すように周方向に互いに密着された状態に移動する。この移動に伴い、歯型入れ子１０を環状に装着した環状板ばね２０は、歯型入れ子１０の径方向内側への移動に伴って、図１４に示す拡径状態（中心から係止部２２までの距離がＲ１）から、図１５に示す縮径状態（中心から係止部２２までの距離がＲ２（＜Ｒ１））に変形する。この縮径状態では、環状板ばね２０のばね力によって歯型入れ子１０は径方向外側へ付勢されているが、テーパ面１０ｂがテーパ面３０ａによって斜め上方から囲まれて拘束されているため、歯型入れ子１０は密着状態に保たれて拘束されている。
テーパリング３０の開口部は、この開口部と略同一平面形状の型板４３を、図１３に示すように挿入可能に形成されている。型板４３の略中央にはスプルーが設けられ、また、型板４３歯型入れ子１０の面にはウォームホイールＷ２の反転形状が形成されている。
なお、本例ではテーパリング３０をリング状としたが、テーパリング３０と型板４３を一体に形成してもよい。

（実施例１：ウォームホイールの製造方法）
次に、図１１〜図１７を参照しながら、上記各構成からなる製造装置Ｓを用いたウォームホイールＷ２の製造方法について説明する。本例では、製造装置Ｓを用いて樹脂製のウォームホイールＷ２を射出成形により成形する方法について説明する。
まず、製造装置Ｓの型締めを行ってキャビティＫを形成する（キャビティ形成工程）。
この工程では、最初に、図１１に示すように、案内溝４２にガイド部材１４を挿入することにより、複数の歯型入れ子１０を設置面４０ａ上に略環状にセットすると共に、歯型入れ子１０の係合溝１３により形成された断続的な環状溝に環状板ばね２０の係止部２２を挿入する。これにより、図１４に示すように、隣り合う歯型入れ子１０が密着されていない状態となる。

続いて、図１２に示すように、歯型入れ子１０のテーパ面１０ｂにテーパリング３０のテーパ面３０ａを当接させる。そして、この状態でテーパリング３０を歯型入れ子１０側に押圧し、歯型入れ子１０を径方向内側に移動させる。そして、図１３に示す位置まで歯型入れ子１０を径方向内側に移動させると、図１５に示すように周方向に互いに密着された状態となる。このとき、テーパリング３０がテーパ面３０ａによってテーパ面１０ｂを斜め上方から囲んで拘束しているため、歯型入れ子１０は密着状態に保たれて拘束されている。そいて、テーパリング３０の開口部に型板４３を挿入する。そして、型板４３が歯型入れ子１０の上面に当接して図５に示す型締め状態となり、キャビティＫが形成される。なお、上述したようにテーパリング３０と型板４３を一体に形成した場合には、歯型入れ子１０の径方向内側への移動が完了した時点で型締め状態となり、キャビティＫが形成される。

次に、キャビティＫ内に溶融樹脂を注入し、充填する（充填工程）。すなわち、型板４３のスプルーに接続した不図示の射出ユニットからこのスプルーを介してキャビティＫ内に溶融樹脂を注入する。そして、不図示の冷却装置を用いてキャビティＫ内に注入した溶融樹脂材料を冷却固化させる。これにより、キャビティＫ内に成形品としてのウォームホイールＷ２が形成される。

そして、上述のようにしてウォームホイールＷ２が成形された後、型開きを行って成型品を離型させる（離型工程）。すなわち、図１６に示すようにテーパリング３０と型板４３を取り外す。これにより、テーパリング３０による歯型入れ子１０の拘束が解除され、歯型入れ子１０が径方向外側へ移動可能となる。そして、環状板ばね２０が板ばね部２１のばね力によって拡径され、歯型入れ子１０を自動的に径方向外側へ移動させる。これにより、歯型入れ子１０から成型品のウォームホイールＷ２のアンダーカット部分が歯型入れ子から完全に外れた状態となり、ウォームホイールＷ２の歯先１ａ及び歯底１ｂと、歯型入れ子１０の歯底形成部１１と歯先形成部１２との間に、図１７に示すように十分なクリアランスが確保された状態となる。

これにより、本例の離型工程では、アンダーカット部分を有するウォームホイールＷ２が、回転軸方向に突き出して離型可能な状態となる。そこで、設置面４０ａ側から成形品突き出し用のエジェクタピン４４を用いて成型品のウォームホイールＷ２を取り出して離型を行う。そして、ウォームホイールＷ２が型体４０から取り出された後、型板４３のスプルーによって形成された不要部を所定の方法により切除することにより、ウォームホイールＷ２の成形が完了する。
ここで、上記のようにして成形されたウォームホイールＷ２においては、図２に示すように、歯１の歯先１ａ及び歯底１ｂのそれぞれ中央部が回転軸側に凹んで湾曲しており、略円弧状をなすように形成されている。このように、本例の成型装置Ｓを用いることにより、歯先または歯溝にアンダーカット形状（歯先１ａ及び歯底１ｂ）を有する歯車を、複雑カム機構を使用せずに、かつ、無理抜きを行わずに成形することができる。また、短時間で歯車を成形することができる。従って、従来よりも製造時間を短縮することができ、製造コストを低く抑えることが可能となる。

（実施例２：ウォームホイールの構成）
本例のウォームホイールＷ３は、隣り合う歯と歯の端部を周方向に連結した構成とすることにより、歯の破損が防止され、耐久性が向上される構成としたものである。以下、図１８〜図２１を参照しながら、上記実施例１と異なる部分のみ説明し、同一の部分は説明を省略する。
本例のウォームホイールＷ３は、図１８に示すように、歯先１０１ａ及び歯底１０１ｂのそれぞれ中央部が回転軸側に凹んで湾曲しており、略円弧状をなすように形成されている。つまり、このウォームホイールＷ３の歯先１０１ａ及び歯底１０１ｂは、それぞれ鼓型面に沿って形成されている。そして、この歯先１０１ａの軸方向の両端部をそれぞれ周方向に連結するように、補強壁１０２が設けられている。図１９は本例のウォームホイールＷ３の断面図（図１８のＤ−Ｄ断面図）である。
なお、本例のウォームホイールＷ３は減速機構付きモータに用いることができる。本例の構成では、大きな回転力（トルク）を少ないトルクロスで伝達可能であって歯の破損がおこりにくいので、好適である。

（実施例２：製造装置の構成）
本例の製造装置Ｓ１（不図示）は、上記実施例１の製造装置Ｓの歯型入れ子１０に代えて歯型入れ子１１０を用いた点のみが上記実施例１と異なっている。
本例の歯型入れ子１１０は、上述したウォームホイールＷ３の鼓型の外周面を反転させた形状の型面を形成するためのもので、図２０に示すような環状体を放射状に多分割した形状とされている。図２１（ａ）（ｂ）は、それぞれ歯型入れ子１１０の歯先部と歯溝部における断面図（図２０のＥ−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図）である。

この歯型入れ子１１０は、上記実施例の歯型入れ子１０と同様に型体４０の空間部４１の設置面４０ａ上にセットされ、テーパリング３０によって環状に密着された状態に拘束される。本例の歯型入れ子１１０の歯形成面１１０ａは、歯１０１の形状を反転させた形状に形成されている。すなわち、歯形成面１１０ａは、歯底１０１ｂを成形する部分が径方向内側に突出して歯底形成部１１１となり、歯先１０１ａを形成する部分は径方向外側に凹んで歯先形成部１１２となっている。そして、補強壁１０２を形成する部分は、隣り合う歯１０１を周方向に連結する補強壁１０２の反転形状からなる補強壁形成部１１３となっている。
本例では、この歯型入れ子１１０を用いることにより、歯先または歯溝にアンダーカット形状（歯先１０１ａ及び歯底１０１ｂ）を有する歯車を、複雑なカム機構を使用せずに、かつ、無理抜きを行わずに成形することができる。また、短時間で歯車を成形することができる。従って、従来よりも製造時間を短縮することができ、製造コストを低く抑えることが可能となる。

（実施例２：ウォームホイールの製造方法）
本例の製造方法は、上記実施例１のキャビティ形成工程を、上記実施例１の製造装置Ｓの歯型入れ子１０に代えて本例の歯型入れ子１１０を用いて行う。これにより、歯先１０１ａ及び歯底１０１ｂのそれぞれ中央部が回転軸側に凹んで湾曲し、歯先１０１ａの軸方向の両端部をそれぞれ周方向に連結するように補強壁１０２が設けられたウォームホイールＷ３を製造することができる。

また、上記実施例１および２において、弾性部材としてリング状の環状板ばね２０を用いていたが、弾性部材は必ずしも環状でなくてもよい。例えば、上記実施例の環状板ばね２０の一箇所が切断された略Ｃ字状の板ばねや、環状板ばね２０を周方向に複数に分割した略円弧状の板ばねであってもよい。要は、隣り合う歯型入れ子１０の間に伸縮可能な弾性部材が配設され、この弾性部材の両端がそれぞれ隣り合う歯型入れ子１０に係合されているような構成であればよい。また、入れ子ロック部材としてのテーパリング３０についても必ずしも環状である必要はなく、要は、テーパ面１０ｂに当接する当接部を有し、歯型入れ子１０を環状に密着した状態に拘束可能な形状であればよい。

減速機構付きモータの側面図である。 実施例１のウォームホイールの斜視図である。 実施例１のウォームホイールの正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 実施例１のウォームホイールを成形するための製造装置の断面図である。 実施例１の製造装置内に設けられた歯型入れ子設置面の平面図である。 実施例１の環状に密着された歯型入れ子の平面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図である。 実施例１の環状板ばねの平面図である。 実施例１の環状板ばねと歯型入れ子との係合方法を示す説明図である。 歯型入れ子と環状板ばねを型体にセットした状態を示す説明図である。 歯型入れ子にテーパリングを当接させて移動させる状態を示す説明図である。 歯型入れ子がテーパリングにより環状に密着された状態を示す説明図である。 図１１の状態を上方からみた平面図である。 歯型入れ子がテーパリングにより環状に密着された状態を上方からみた平面図である。 テーパリングによる歯型入れ子の拘束を解除する状態を示す説明図である。 歯型入れ子が径方向外側に移動して成型品が離型可能となった状態を示す説明図である。 実施例２のウォームホイールの斜視図である。 図１８のＤ−Ｄ断面図である。 実施例２の環状に密着された歯型入れ子の平面図である。 図２０のＥ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図である。

符号の説明

１，１０１‥歯、１ａ，１０１ａ‥歯先、１ｂ，１０１ｂ‥歯底
１０‥歯型入れ子、１０ａ‥歯形成面、１０ｂ‥テーパ面、１１‥歯底形成部、
１２‥歯先形成部、１３‥係合溝、１４‥ガイド部材、
２０‥環状板ばね、２１‥板ばね部、２２‥係止部、
３０‥テーパリング、３０ａ‥テーパ面、４０‥型体、４０ａ‥設置面、
４１‥空間部、４２‥案内溝、４３‥型板、４４‥エジェクタピン、
１０２‥補強壁、１１０‥歯型入れ子、１１０ａ‥歯形成面、
１１１‥歯底形成部、１１２‥歯先形成部、１１３‥補強壁形成部、
Ｋ‥キャビティ、Ｍ‥減速機構付モータ、Ｍ１‥モータ
Ｍ２‥ウォームギヤ、Ｓ，Ｓ１‥製造装置、Ｗ１‥ウォーム
Ｗ２，Ｗ３‥ウォームホイール

Claims (6)

1. 歯先または歯溝に回転軸側に凹んだ湾曲部が設けられた歯車の製造方法であって、
   型体の内部に前記歯車を成形するためのキャビティを形成するキャビティ形成工程と、前記キャビティ内に溶融樹脂を充填する充填工程と、前記キャビティから成型品を離型する離型工程と、を行い、
   前記キャビティ形成工程において、前記型体の内部に形成された空間に、前記歯先および前記歯溝の反転形状が内周面に形成された環状体を周方向に多分割した複数の歯型入れ子を環状に配置すると共に、
   周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され、かつ、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成されて前記歯型入れ子に係合可能な板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなる弾性部材を前記歯型入れ子の各々に係合して前記歯型入れ子を径方向外側に付勢した状態で、前記歯型入れ子を径方向内側に移動させて互いに密着させると共に、密着させた歯型入れ子の内周空間を密閉するように型締めして前記キャビティを形成し、
   前記離型工程において、前記溶融樹脂が硬化した後に型開きし、前記弾性部材の付勢力によって前記歯型入れ子を径方向外側に移動させて成型品を離型することを特徴とする歯車の製造方法。
2. 前記キャビティ形成工程において、前記歯先および前記歯溝と、隣り合う歯を周方向に連結する補強壁と、の反転形状が内周面に形成された環状体を周方向に多分割した複数の歯型入れ子を用いることにより、前記歯車の回転軸方向の端部に前記補強壁が形成された歯車を製造することを特徴とする請求項１に記載の歯車の製造方法。
3. 前記キャビティ形成工程において、前記歯型入れ子の外周面に設けられたテーパ面に入れ子ロック部材を当接させることにより前記歯型入れ子を拘束して径方向内側に移動させ、
   前記離型工程において、前記入れ子ロック部材による前記歯型入れ子の拘束を解除して前記歯型入れ子を径方向外側に移動させることを特徴とする請求項１に記載の歯車の製造方法。
4. 歯先または歯溝に回転軸側に凹んだ湾曲部が設けられた歯車の製造装置であって、
   前記歯車を成形するキャビティを形成するための内部空間を有する型体と、前記型体の内部空間において環状に密着可能に配設された複数の歯型入れ子と、前記歯型入れ子の各々に係合可能な弾性部材と、該複数の歯型入れ子を環状に密着させて拘束可能な拘束手段と、備え、
   前記歯型入れ子の内周面には、前記歯先および前記歯溝の反転形状が形成され、
   前記型体は、型締め時に前記密着させた歯型入れ子の内周空間を密閉して前記キャビティを形成可能に構成され、
   前記弾性部材は、周方向にばね足が開くように配設された屈曲形状の板ばね部と、該板ばね部のばね足の先端に連結され、かつ、前記歯型入れ子の係合溝に挿入可能に形成されて前記歯型入れ子に係合可能な板状の係止部と、を周方向に交互に連結して形成した板ばねからなり、型開き時に前記歯型入れ子を径方向外側に付勢することにより、前記歯型入れ子を前記キャビティ内の成型品が離型可能な解除位置まで径方向外側に移動させることを特徴とする歯車の製造装置。
5. 前記歯型入れ子の内周面には隣り合う歯を周方向に連結する補強壁の反転形状が形成され、前記キャビティは前記歯車の回転軸方向の端部に前記補強壁が設けられた歯車を成形可能に形成されることを特徴とする請求項４に記載の歯車の製造装置。
6. 前記歯型入れ子の外周面にはテーパ面が設けられ、
   前記拘束手段は前記テーパ面に当接する当接部を有する入れ子ロック部材からなり、該入れ子ロック部材は、前記歯型入れ子を環状に密着した状態に拘束する拘束状態，前記歯型入れ子が前記解除位置まで移動可能な解除状態，の間で移動可能に構成されたことを特徴とする請求項４に記載の歯車の製造装置。

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