JP5224375B2

JP5224375B2 - ウォームホイール、ウォームホイール用射出成形金型の製造方法、及びウォームホイールの製造方法

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Publication number: JP5224375B2
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Description

本発明は、各種動力伝達系に使用され、ウォームと噛み合ってウォームギヤを構成するウォームホイール、このウォームホイール用射出成形金型の製造方法、及びウォームホイールの製造方法に関するものである。

従来から、自動車部品等の動力伝達系において、減速装置のギヤトレインの一部を構成するものとしてウォームギヤが多く使用されている。

図２０は、このようなウォームギヤ１０２を示すものである。このウォームギヤ１０２は、ウォーム１０１とこれに噛み合うウォームホイール１００で構成されている。このうち、ウォームホイール１００は、はすば状歯部１０３の一端側を半円弧状に切り上げたような形状の円弧状歯部（半ウォーム歯形部）１０４が外周側に形成されると共に、歯を形成しないリング状の厚肉部１０５が外周側に形成されることにより、ウォーム１０１から伝達される荷重に耐えうるように円弧状歯部１０４の強度を向上し、ウォーム１０１との円滑な噛み合いができるように工夫されている（特許文献１参照）。

特開平９−２５０６０４号公報

図２０に示すようなウォームホイール１００において、ウォーム１０１との噛み合い長さをより長くする必要がある場合には、図２１に示すように、円弧状歯部１０４をはすば状歯部１０３よりも径方向内方へ変位させ、ノドの直径部分Ｐ０を小径化するようにホブ加工していた。

しかしながら、図２１に示すようなウォームホイール１００は、円弧状歯部１０４を形成する際に、ホブ１０６を径方向内方へ移動させるため、ホブ１０６の歯先が歯面に食い込み、はすば状歯部１０３と円弧状歯部１０４との接続部の歯面（ウォーム１０１と噛み合う歯面の近傍）に段差１０７が生じる。このように、はすば状歯部１０３と円弧状歯部１０４との接続部の歯面に段差１０７があるウォームホイール１００とウォーム１０１とを噛み合わせて動力伝達すると、ウォーム１０１の歯先がウォームホイール１００の歯面の段差１０７の一部と擦れ合って騒音を生じる場合がある。

そこで、本発明は、ウォームと噛み合う歯面の近傍に段差を生じることがなく、動力伝達時に騒音を生じにくいウォームホイール、ウォームホイール用射出成形金型の製造方法、及びウォームホイールの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有するウォームホイールに関するものである。この発明に係るウォームホイールは、前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しいことを特徴としている。

請求項２の発明は、ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有するウォームホイールに関するものである。この発明に係るウォームホイールは、前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しいことを特徴としている。

請求項３の発明は、ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法に関するものである。この発明において、前記ウォームホイールは、（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有し、（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっている。また、前記マスター電極は、（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、（３）前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置で、前記第１歯部の一部と前記第２歯部とを含む第１分割マスターと、前記第１歯部の他部を含む第２分割マスターとに分割され、（４）前記第１分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、金型素材の一方側から前記金型素材を放電加工し、（５）前記第２分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、前記金型素材の他方側から前記金型素材を放電加工し、（６）前記キャビティを前記金型素材に形成するようになっている。なお、本発明は、第１分割マスターと第２分割マスターのいずれか一方が先に放電加工を開始する態様と、第１分割マスターと第２分割マスターが同時に放電加工を開始する態様とを含むものである。

請求項４の発明は、ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法に関するものである。この発明において、前記ウォームホイールは、（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有し、（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっている。また、前記マスター電極は、（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、（３）前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置で、前記第１歯部の一部と前記第２歯部とを含む第１分割マスターと、前記第１歯部の他部と前記第２歯部とを含む第２分割マスターとに分割され、（４）前記第１分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、金型素材の一方側から前記金型素材を放電加工し、（５）前記第２分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、前記金型素材の他方側から前記金型素材を放電加工し、（６）前記キャビティを前記金型素材に形成するようになっている。なお、本発明は、第１分割マスターと第２分割マスターのいずれか一方が先に放電加工を開始する態様と、第１分割マスターと第２分割マスターが同時に放電加工を開始する態様とを含むものである。

請求項５の発明は、ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法に関するものである。この発明において、前記ウォームホイールは、（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有し、（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっている。また、前記マスター電極は、（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっている。そして、本発明は、前記マスター電極を使用して、電鋳により前記キャビティを形成するようになっている。

請求項６の発明は、ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法に関するものである。この発明において、前記ウォームホイールは、（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有し、（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっている。また、前記マスター電極は、（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっている。そして、本発明は、前記マスター電極を使用して、電鋳により前記キャビティを形成するようになっている。

請求項７の発明は、請求項３又は５の発明に係るウォームホイール用射出成形金型の製造方法によって形成されたウォームホイール用射出成形金型を使用し、請求項１の発明に係るウォームホイールを射出成形することを特徴とする、ウォームホイールの製造方法に関するものである。

請求項８の発明は、請求項４又は６の発明に係るウォームホイール用射出成形金型の製造方法によって形成されたウォームホイール用射出成形金型を使用し、請求項２の発明に係るウォームホイールを射出成形することを特徴とする、ウォームホイールの製造方法に関するものである。

本発明によれば、円弧状歯部とはすば状歯部との接続部の歯面において段差が生じることがなく、円弧状歯部の歯面とはすば状歯部の歯面が滑らかに接続されるため、ウォームと噛み合って動力伝達する際の騒音を低減することができる。

本発明の第１実施形態を示すウォームホイールの図であり、図１（ａ）が正面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図であり、図１（ｃ）が図１（ｂ）の矢印Ｂ１の方向から見た図（背面図）である。図１（ｂ）のＣ１部を拡大して示す図である。本発明の第１実施形態に係るウォームホイールの外観斜視図である。本発明の第１実施形態に係るマスター電極を示す図であり、図４（ａ）がマスター電極の正面図（図４（ｂ）に示すマスター電極を矢印Ｂ３方向から見た図）、図４（ｂ）が図４（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す断面図、図４（ｃ）がマスター電極の背面図（図４（ｂ）に示すマスター電極を矢印Ｂ２方向から見た図）である。図４（ｂ）のＣ２部を拡大して示す図である。図４のマスター電極を構成する第１分割マスター用の第１電極素材と、図４のマスター電極を構成する第２分割マスター用の第２電極素材を示す図である。この図６において、（ａ）が第１電極素材の正面図、（ｂ）が第１電極素材と第２電極素材とを組み合わせて示す側面図、（ｃ）が第１電極素材の側面図、（ｄ）が第２電極素材の側面図である。図４に示した第１分割マスターの背面図である。図８（ａ）が図４に示した第１分割マスターの第１歯部と第２歯部の接続部７’における軸直角断面図であり、図８（ｂ）が図８（ａ）の一部を拡大して示す図（図５のＤ２−Ｄ２線に沿って切断して示す断面図）である。本発明の第１実施形態に係る射出成形金型用の金型素材とマスター電極（第１分割マスター及び第２分割マスター）との関係を示す図である。第１分割マスターの第１歯部及び第２歯部の放電加工時における移動方向を模式的に示す図である。本発明の第１実施形態に係る射出成形金型の放電加工時における加工工程を示す図である。本発明の第１実施形態に係る射出成形金型と他の金型部材（固定型、可動型、軸型等）との組み合わせ状態を示す図である。図２のＤ１−Ｄ１線に沿って切断して示す歯の歯形形状図である。本発明の第２実施形態を示すウォームホイールの図であり、図１４（ａ）が正面図であり、図１４（ｂ）が図１４（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す断面図であり、図１４（ｃ）が図１４（ｂ）の矢印Ｂ５の方向から見た図（背面図）である。図１４（ｂ）のＣ３部を拡大して示す図である。本発明の第２実施形態に係るウォームホイールの外観斜視図である。本発明の第２実施形態に係る射出成形金型用の金型素材とマスター電極との関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る射出成形金型の放電加工時における加工工程を示す図である。本発明の第２実施形態に係る射出成形金型と他の金型部材（固定型、可動型、軸型等）との組み合わせ状態を示す図である。第１従来例のウォームホイールの縦断面図である。第２従来例のウォームホイールの歯を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

［第１実施形態］
（ウォームホイール）
図１〜図３は、第１実施形態に係るウォームホイール１を示すものである。このうち、図１（ａ）はウォームホイール１の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の矢印Ｂ１の方向から見た図（背面図）である。また、図２は、図１（ｂ）のＣ１部を拡大して示す図である。また、図３は、ウォームホイールの外観斜視図である。

これらの図に示すように、本実施形態のウォームホイール１は、回転中心部に軸穴２が形成され、外周側に複数の歯３が形成されている。なお、軸穴２は、ウォームホイール１をその正面側から裏面側まで回転軸心ＣＬの延びる方向に沿って貫通している。

歯３は、はすば状歯部４と円弧状歯部５とからなり、これらはすば状歯部４と円弧状歯部５とが歯幅方向に沿って滑らかに接続されている。円弧状歯部５のノドの直径（Ｄ０）は、はすば状歯部４の歯先円直径（Ｄ１）よりも所定寸法（Δ）分だけ小さく、円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０における歯底６の直径（Ｄ２）がはすば状歯部４の歯底円直径（Ｄ３）よりも所定寸法（Δ）分だけ小さくなっている。そして、円弧状歯部５の歯先１２は、噛み合うウォーム１００のピッチ円に対応して定められるノドの丸み半径Ｒ０に形成されている。また、円弧状歯部５の歯底６は、噛み合うウォーム１００のピッチ円に対応して定められるノドの歯底半径Ｒ１に形成されている。なお、ウォームホイール１の円弧状歯部５は、ウォーム１０１と噛み合って円筒状ウォームギヤを構成する部分であり、図１（ｂ）及び図２に示す歯形の形状が半径方向内方に凸の円弧形状を呈している。

このように、ウォームホイール１は、円弧状歯部５のノドの直径（Ｄ０）をはすば状歯部４の歯先円直径（Ｄ１）よりも小さくすることにより、円弧状歯部５のノドの直径（Ｄ０）とはすば状歯部４の歯先円直径（Ｄ１）とが等しい従来のウォームホイール１００と比較し、ウォーム１０１との噛み合い長さを長くすることができる。

また、図２に示すように、ウォームホイール１の歯３において、はすば状歯部４と円弧状歯部５との境界部分（接続部）７は、円弧状歯部５の歯底６とはすば状歯部４の歯底８との合流位置１０から歯たけ方向に延びる仮想線で表される部分である。そして、このウォームホイール１の歯３は、はすば状歯部４の少なくとも境界部分７における歯先１１のねじれ角と円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０における歯先１２のねじれ角とが等しくなるように形成されている。なお、本実施形態において、はすば状歯部４は、その歯先１１のねじれ角がはすば状歯部４における歯幅方向のほぼ全域にわたって等しくなるように形成されている。なお、ノドの直径部分Ｐ０は、図１（ｂ）及び図２において、円弧状歯部５の歯先１２における最小径の部分である。

その結果、このウォームホイール１は、歯３のはすば状歯部４と円弧状歯部５との境界部分７（接続部）が滑らかに接続され、はすば状歯部４と円弧状歯部５との境界部分７における歯面に段差を生じることがないため、ウォーム１０１と噛み合って動力伝達する際に、ウォーム１０１との軸心間距離のばらつきや歯形精度のばらつきに起因してウォーム１０１の歯先が歯面の段差に干渉するというような不具合を生じることがなく、ウォーム１０１との擦れ音に起因する騒音を小さく抑えることができる。

また、ウォームホイール１は、円弧状歯部５が歯幅方向のほぼ中央部分において切り上げられることにより、ウォーム１０１と噛み合わないフランジ部１３が形成されており、円弧状歯部５の歯の強度を向上するようになっている。

なお、本実施形態のウォームホイール１は、はすば状歯部４の歯先円直径Ｄ１とフランジ部１３側の外周面１３ａの外径寸法Ｄ４が等しくなるように形成されており、円弧状歯部５の歯先１２とはすば状歯部４の歯先１１とが滑らかな曲面で接続され、円弧状歯部５の歯先１２とフランジ部１３側の外周面１６とが滑らかな曲面で接続されている。

以上のように構成された本実施形態のウォームホイール１は、はすば状歯部４と円弧状歯部５との境界部分７の歯面に段差が生じることなく、歯３のはすば状歯部４と円弧状歯部５の歯面同士が滑らかに接続されるため、ウォーム１０１と噛み合って動力伝達する際の騒音を低減することができる。

なお、本実施形態に係るウォームホイール１は、はすば状歯部４の境界部分７における歯先１１と円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０における歯先１２のねじれ角を等しくするように構成されているが、これに限られるものではなく、歯たけ方向の任意の位置で且つ対応する位置（はすば状歯部４のピッチ円Ｐｓａから歯たけ方向に所定寸法（ε）離れた位置（第１基準点１４）と、円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０におけるピッチ円Ｐｓｂから歯たけ方向に所定寸法（ε）離れた位置（第２基準点１５）、例えば、はすば状歯部４の歯底８の位置と円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０における歯底６の位置、又は、はすば状歯部４のピッチ円Ｐｓａ上の位置と円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０におけるピッチ円Ｐｓｂ上の位置）におけるねじれ角を等しくするようにしてもよい。

また、軸穴２は、図１及び図３に示すような丸穴に限定されるものではなく、図示しない軸との回り止めを行うセレーション、スプライン等を形成したり、多角形の穴でもよい。

（ウォームホイールの製造方法）
図１〜図３に示した本実施形態に係るウォームホイール１は、以下のようにして製造される。

（１）ウォームホイール製造の第１ステップ
ウォームホイール製造の第１ステップとして、ウォームホイール１の射出成形金型１７の製造のうち、放電加工によって射出成形用金型１７のキャビティ１８を成形する場合について説明する（図１２参照）。

射出成形用金型１７のキャビティ１８を放電加工するためには、図４及び図５に示すような、放電加工用のマスター電極２０が必要になる。このマスター電極２０は、ウォームホイール１の射出成形用のキャビティ１８を形成するためのものであるから、全体形状がウォームホイール１とほぼ同様の形状となっている（図１２参照）。そして、このマスター電極２０は、ウォームホイール１のはすば状歯部４から円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０までを形成するための第１分割マスター２１と、ウォームホイール１の円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０からフランジ部１３までを形成するための第２分割マスター２２とからなっている。すなわち、マスター電極２０は、図４（ｂ）に示すように、ウォームホイール１の円弧状歯部４のノドの直径部分Ｐ０から左側を形作るための第１分割マスター２１と（図１及び図２参照）、ウォームホイール１の円弧状歯部４のノドの直径部分Ｐ０から右側を形作るための第２分割マスター２２とからなっている（図１及び図２参照）。ここで、ウォームホイール１の円弧状歯部５に対応する部分をマスター電極２０における第１歯部２３とし、ウォームホイール１のはすば状歯部４に対応する部分をマスター電極２０における第２歯部２４とする。

このようなマスター電極２０は、図６に示すように、第１分割マスター２１に対応する第１電極素材２５（中空円板状の銅合金材やアルミニウム合金材等）と、第２分割マスター２２に対応する第２電極素材２６（中空円板状の銅合金材やアルミニウム合金材等）とから作成される。なお、本実施形態において、第１電極素材２５と第２電極素材２６は、図６（ｂ）に示すように、ウォームホイール１のノドの直径部分Ｐ０に対応する位置Ｐ０’に対して、左右対称の形状となるように形成されている。

図６に示した第１電極素材２５及び第２電極素材２６は、共に加工基準となる同一径の軸穴２７が形成され、この軸穴２７を加工基準として、第１歯部２３及び第２歯部２４の歯３’の歯先円直径と同一の外径寸法となるように外形形状が形成され、その後に第１歯部２３及び第２歯部２４が歯切加工される（図４〜図５参照）。なお、本実施形態においては、第２歯部２４の歯３’の歯先円直径とフランジ部２８の外径寸法とが等しくなっている（図４〜図５参照）。

第１電極素材２５及び第２電極素材２６の歯３’の歯切加工は、予め作成されたマスター電極２０の３次元加工モデル（モジュール，圧力角，ノドの直径，ねじれ角等の歯車諸元に基づいて作成される創成法歯切加工用制御データ）が入力されたコンピュータを備えたマシニングセンターが使用され、マシニングセンターの加工用主軸に取り付けられたボールエンドミルによって行われる。

この第１電極素材２５の歯切加工において、第１歯部２３のノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’における歯３’の歯先のねじれ角β１と、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’（ウォームホイール１の円弧状歯部５とはすば状歯部４の境界部分に対応する部分）における歯３’の歯先のねじれ角β２が、β１＝β２となるように、第１歯部２３の歯３’の加工用リード（Ｌ１）と第２歯部２４の歯３’の加工用リード（Ｌ２）が決定されている。

すなわち、マスター電極２０において、第１歯部２３のノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’における歯３’の歯先円直径を第１直径Ｄ０’とし、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’における歯３’の歯先円直径を第２直径Ｄ１’とすると、

と表される。

ここで、β１＝β２とするため、数１及び数２から、第２歯部２４の加工用リード（Ｌ２）を求めると、以下の数３のようになる。

すなわち、第１電極素材２５の第２歯部２４は、数３の式で求められるリードＬ２で歯切加工される。なお、Ｄ１’＞Ｄ０’であるため、Ｌ２＞Ｌ１となる。

このように、第１電極素材２５に第１歯部２３及び第２歯部２４が歯切加工されることにより、マスター電極２０の第１分割マスター２１が形成される。そして、第１電極素材２５の第１歯部２３及び第２歯部２４の歯３’の歯切加工は、ボールエンドミルで行われるため、第１歯部２３及び第２歯部２４の接続部７’に段差が生じることなく、第１歯部２３及び第２歯部２４の歯３’が滑らかな曲面で接続されることになる。

なお、第１直径Ｄ０’は、放電加工の加工代等を考慮して、ウォームホイール１のノドの直径Ｄ０よりも僅かに小さい寸法に設定されている。また、第２直径Ｄ１’は、放電加工の加工代等を考慮して、ウォームホイール１のはすば状歯部４の歯先円直径Ｄ１よりも僅かに小さい寸法に設定されている。

第２電極素材２６は、ノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’の第１歯部２３の歯３’の歯先におけるねじれ角がβ１となるように、リードＬ１で歯切加工され、マスター電極２０の第２分割マスター２２が形成される。

ここで、マスター電極２０は、ノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’における第１歯部２３の軸直角断面（第１分割マスター２１の背面側端面）における歯３’が歯形中心線３０に対して対称形状である（図７参照）。これに対し、マスター電極２０は、ノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’における第１歯部２３の歯先のねじれ角がβ１で、且つ、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’における歯先のねじれ角がβ１となるように、第１歯部２３及び第２歯部２４がねじれており、第１歯部２３が創成法によって加工されているため、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’における軸直角断面（図５のＤ２−Ｄ２線に沿って切断して示す断面図）の歯３’の歯形形状が歯形中心線３０に対して非対称の形状になっている（図８参照）。なお、図８（ｂ）において、実線で示す歯形形状が加工後の実際の歯３’の歯形形状であり、二点鎖線で示す部分が歯形中心線３０に対して右側の側面（歯面）３１と左右対称の位置の仮想側面（仮想歯面）３２である。また、第１分割マスター２１の第２歯部２４の端面における歯３’の歯形形状（図４（ｂ）の矢印Ｂ３方向から見た歯形形状）は、上述の第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’における軸直角断面（図５のＤ２−Ｄ２線に沿って切断して示す断面図）の歯３’の歯形形状と同様の形状になっている。

図９〜図１１は、上記のマスター電極２０を使用して、射出成形金型１７のキャビティ１８を放電加工する状態を模式的に示す図である。このうち、図９は、キャビティ１８を放電加工する前の金型素材１７ａと、第１分割マスター及び第２分割マスターとの関係を示す図である。また、図１０は、第１分割マスターの第１歯部及び第２歯部の放電加工時における移動方向を模式的に示す図である。また、図１１は、射出成形金型の放電加工時における加工工程を示す図である。

図９及び図１１に示すように、金型素材１７ａは、回転軸心ＣＬに沿った方向の一方側（左側）から第１分割マスター２１で放電加工され、回転軸心ＣＬに沿った方向の他方側（右側）から第２分割マスター２２で放電加工されることにより、ウォームホイール１を射出成形するためのキャビティ１８が形成され、射出成形金型１７となる。

ここで、第１分割マスター２１は、ウォームホイール１のうちでウォーム１０１に噛み合う部分が円弧状歯部５であるため、円弧状歯部５に対応する第１歯部２３のリードＬ１と同じリードとなるように、回転させながら図９の左側から右側へ向けて回転軸心ＣＬに沿って送られる。

このように、第１分割マスター２１を使用して射出成形金型１７のキャビティ１８を放電加工すると、射出成形用金型１７の第２歯部２４に対応する部分のうちの第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’を除く部分は、次式（数４）で表されるようなねじれ角β３で形成されることになる。

ここで、射出成形金型１７の第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’に対応するキャビティ１８の部分は、第１分割マスター２１の第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’の形状が転写されるように放電加工されるため、ねじれ角がβ１になる。

また、数１及び数４から、次式（数５）のように表すことができる。

また、数５より、ｔａｎβ３は、次式（数６）のように表すことができる。

この式（数６）において、Ｄ１’＞Ｄ０’であるため、β３はβ１よりも大きくなる（β３＞β１）。

また、第１分割マスター２１を使用した金型素材１７ａの放電加工時において、第１分割マスター２１の放電加工用のリードＬ１の方が第２歯部２４のリードＬ２よりも小さいため（Ｌ１＜Ｌ２）、図１０に示すように、第２歯部２４の一方の側面３３（第１分割マスター２１の矢印Ｒ１で示す回動方向の下流側側面）のほぼ全域で放電加工することになる一方、第２歯部２４の他方の側面３４（第１分割マスター２１の矢印Ｒ１で示す回動方向の上流側側面）の第１歯部側端部３５のみで放電加工することになる。その結果、射出成形金型１７のキャビティ１８におけるはすば状歯部４を形成する部分の歯形形状は、第１分割マスター２１の第２歯部２４の歯形形状に比較し、歯形中心線３０に対する非対称性が増加する。

以上のようにして、金型素材１７ａには、第１分割マスター２１によって、ウォームホイール１のノドの直径部分Ｐ０から左側の円弧状歯部５及びはすば状歯部４に対応する部分のキャビティ１８が放電加工によって形作られる（図１１（ａ）参照）。

また、第２分割マスター２２は、金型素材１７ａに対し、第１歯部２３の歯切加工におけるリードＬ１と同じリードとなるように、回転させながら図９の右側から左側へ向けて回転軸心ＣＬに沿って送られる。その結果、金型素材１７ａには、ウォームホイール１の円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０から右側の円弧状歯部５及びフランジ部１３に対応する部分のキャビティ１８が放電加工によって形作られる（図１１（ｂ））。これにより、金型素材１７ａには、ウォームホイール１を射出成形するためのキャビティ１８の全体が放電加工により形成され、射出成形金型１７になる（図１１（ｃ）参照）。

なお、本実施形態に係るマスター電極２０は、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’の歯３’の歯先におけるねじれ角と第１歯部２３のノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’おける歯３’の歯先のねじれ角とをβ１に合致させるように構成されているが、これに限られず、第１歯部２３と第２歯部２４の接続部７’における歯３’の歯たけ方向の任意の位置（第１基準点１４）のねじれ角と、これに対応する第１歯部２３のノドの直径部分に対応する位置Ｐ０’おける歯３’の歯たけ方向の位置（第２基準点１５）のねじれ角とを等しくするように形成してもよい（図４参照）。

また、金型素材１７ａをマスター電極２０で放電加工する場合、先に第２分割マスター２２で放電加工した後、第１分割マスター２１で放電加工するようにしてもよい。

また、金型素材１７ａをマスター電極２０で放電加工する場合、第１分割マスター２１と第２分割マスター２２とで同時に放電加工するようにしてもよい。

また、金型素材１７ａをマスター電極２０で放電加工する場合、第１分割マスター２１と第２分割マスター２２のうちのいずれか一方を先に使用する態様と、第１分割マスター２１と第２分割マスター２２を同時に使用する態様とが考えられるが、いずれの態様においても、射出成形金型１７のキャビティ１８における円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０に対応する部分が周方向にずれることなく接続されるように（図１及び図２に示す歯３の歯面に段差が生じることがないように）、金型素材１７ａに対する第１分割マスター２１の歯３’と第２分割マスター２２の歯３’とが位置決めされる。

（２）ウォームホイール製造の第２ステップ
上記のようにして形成された射出成形金型１７を、図１２に示すように、他の金型部材（固定型３６、可動型３７、軸型３８等）と組み合わせ、キャビティ１８内に溶融樹脂を射出する。そして、キャビティ１８内の樹脂が押し出し可能な温度まで固化（冷却）した後に、可動型３７を固定型３６から分離して、キャビティ１８の一端側（ウォームホイール１のフランジ部１３に対応する側）を開放し、キャビティ１８内の製品（ウォームホイール１）を円弧状歯部５のリードＬ１と同一のリードで回転させながらエジェクターピン４０で押し出す。これによって、図１〜図３に示したウォームホイール１が完成する。そして、このようにして製造されたウォームホイール１は、射出成形金型１７のキャビティ１８の形状が転写された外観形状である。そのため、はすば状歯部４の軸直角断面（図２のＤ１−Ｄ１線に沿って切断して示す断面）における歯３の歯形形状は、歯形中心線３０に対して非対称形状になっており、マスター電極２０の第２歯部２４の歯３’の歯形形状と比較し、インボリュート歯形をさらに変形させたような形状になっている（図１３参照）。ここで、図１３において、実線で示す歯３の歯形形状がはすば状歯部４の射出成形後における実際の歯３の歯形形状であり、二点鎖線で示す部分が歯形中心線３０に対して右側の歯面４１と左右対称の仮想歯面４２である。なお、この図１３に示すはすば状歯部４の歯３の歯形形状は、図２の矢印Ｂ４方向から見たはすば状歯部４の端面における歯３の歯形形状と同一である。

（射出成形金型成形の変形例）
この第１実施形態において、射出成形金型１７のキャビティ１８は、第１分割マスター２１と第２分割マスター２２とで構成されるマスター電極２０を使用して放電加工される態様を例示したが、これに限られず、第１分割マスター２１と第２分割マスター２２とを一体化した形状のマスター電極２０を使用し、電鋳により形成するようにしてもよい。

このように、電鋳により形成された射出成形金型１７のキャビティ１８は、マスター電極２０の形状がそのまま転写された形状であるため、マスター電極２０と同一形状のウォームホイール１が射出成形される。

（射出成形金型成形の他の変形例）
射出成形金型１７のキャビティ１８は、上述のようなマスター電極２０を使用して放電加工又は電鋳で形成する場合に限定されるものではなく、マシニングセンターに取り付けたボールエンドミルで切削加工が可能な場合、マスター電極の作成を省略し、金型素材１７ａをボールエンドミルで切削加工してもよい。

［第２実施形態］
（ウォームホイール）
図１４〜図１６は、本実施形態のウォームホイール５１を示すものである。これらの図に示すように、本実施形態のウォームホイール５１は、図１のウォームホイール１のはすば状歯部４と同様のはすば状歯部４が円弧状歯部５の両側に形成されている。なお、本実施形態のウォームホイール５１は、図１のウォームホイール１のフランジ部１３をはすば状歯部４とする構成を除き、他の構成が図１のウォームホイール１と同一であるため、図１のウォームホイール１と同一の構成部分に同一符号を付し、図１のウォームホイール１の説明と重複する説明を省略する。

本実施形態のウォームホイール５１は、はすば状歯部４と円弧状歯部５との境界部分７の歯面に段差が生じることなく、歯３のはすば状歯部４と円弧状歯部５の歯面同士が滑らかに接続されるため、ウォーム１０１と噛み合って動力伝達する際の騒音を低減することができる。

（ウォームホイールの製造方法）
図１４〜図１６に示すウォームホイール５１を形成するための射出成形金型５３のキャビティ５４は、図４及び図５に示した第１分割マスター２１を放電加工用のマスター電極として（マスター電極をノドの直径部分に対応する位置で２分する第１分割マスターと第２分割マスターとして）使用し、金型素材５３ａを第１分割マスター２１で放電加工することにより形成される（図１７〜図１８参照）。

すなわち、図１７及び図１８（ａ）に示すように、金型素材５２ａに対し、第１分割マスター２１を左側から右側へ向けてリードＬ１で回転させながら回転軸心ＣＬに沿って送り、ウォームホイール５１のノドの直径部分Ｐ０から左半分に対応するキャビテイ５３を放電加工により形成する。

次に、図１７及び図１８（ｂ）に示すように、金型素材５２ａに対し、第１分割マスター２１を左右反転するように配置して、この第１分割マスター２１を右側から左側へ向けてリードＬ１で回転させながら回転軸心ＣＬに沿って送り、ウォームホイール５１のノドの直径部分Ｐ０から右半分に対応するキャビテイ５３を放電加工により形成する。

これにより、図１８（ｃ）に示すように、ウォームホイール５１を射出成形するためのキャビティ５３を備えた射出成形金型５２が完成する。

なお、金型素材５２ａは、図１７において、図中右側半分を先に第１分割マスター２１で放電加工した後、図中左側半分を第１分割マスター２１で放電加工してもよい。また、金型素材５２ａは、図１７において、図中右側半分と図中左側半分を一対の第１分割マスター２１（第１分割マスター２１と第２分割マスター２１）で同時に放電加工してもよい。

このようにして形成された射出成形金型５２を、図１９に示すように、他の金型部材（固定型３６、可動型３７、軸型３８等）と組み合わせ、キャビティ５３内に溶融樹脂を射出する。そして、キャビティ５３内の樹脂が押し出し可能な温度まで固化（冷却）した後に、可動型３７を固定型３６から分離して、キャビティ５３の一端側（ウォームホイール５１の一方のはすば状歯部４に対応する側）を開放し、キャビティ５３内の製品（ウォームホイール５１）を円弧状歯部５のリードＬ１と同一のリードで回転させながらエジェクターピン４０で押し出す。これによって、図１４〜図１６に示したウォームホイール５１が完成する。そして、このようにして製造されたウォームホイール５１は、射出成形金型５２のキャビティ５３の形状が転写された外観形状であるため、はすば状歯部４の軸直角断面における歯形形状は、第１実施形態のウォームホイール１と同様に、歯形中心線３０に対して非対称形状になっており、インボリュート歯形を変形させた形状になっている（図１３参照）。

なお、金型素材５２ａをマスター電極（第１分割マスター２１）で放電加工する場合、金型素材５２ａの左右のいずれか一方側から放電加工する態様と、金型素材５２ａの左右両側から同時に放電加工する態様とが考えられるが、いずれの態様においても、射出成形金型５２のキャビティ５３における円弧状歯部５のノドの直径部分Ｐ０に対応する部分が周方向にずれることなく接続されるように（図１４及び図１５に示す歯３の歯面に段差が生じることがないように）、金型素材５２ａに対する第１分割マスター２１の歯３’と第１分割マスター２１の歯３’とが位置決めされる。

また、図１４（ｂ）に示したウォームホイール５１は、ノドの直径部分Ｐ０が歯幅方向の中央に位置しているため、第１分割マスター２１を第２分割マスター２１としても使用できたが、ノドの直径部分Ｐ０が歯幅方向の中央に位置していない場合、ウォームホイール５１のノドの直径部分Ｐ０から左側部分を形作るための第１分割マスターと、ウォームホイール５１のノドの直径部分Ｐ０から右側部分を形作るための第２分割マスター（第１分割マスターとは異なるもの）とを用意する必要がある。

（射出成形金型成形の変形例）
この第２実施形態において、射出成形金型５２のキャビティ５３は、第１実施形態の第１分割マスタ２１ーをマスター電極として使用し、このマスター電極で放電加工される態様を例示したが、これに限られず、第１分割マスター２１を向かい合わせて一体化した形状（ウォームホイール５１とほぼ同様の形状）のマスター電極を使用し、電鋳によって形成するようにしてもよい。

このように、電鋳により形成された射出成形金型５２のキャビティ５３は、マスター電極の形状がそのまま転写された形状であるため、マスター電極と同一形状のウォームホイール５１が射出成形される。

（射出成形金型成形の他の変形例）
射出成形金型５２のキャビティ５３は、上述のようなマスター電極を使用して放電加工又は電鋳で形成する場合に限定されるものではなく、マシニングセンターに取り付けたボールエンドミルで切削加工が可能な場合、マスター電極の作成を省略し、金型素材をボールエンドミルで切削加工してもよい。

１，５１……ウォームホイール、３，３’……歯、４……はすば状歯部、５……円弧状歯部、７……境界部分（接続部）、７’……接続部、１４……第１基準点、１５……第２基準点、１７，５２……射出成形金型、１７ａ，５２ａ……金型素材、１８，５３……キャビティ、２０……マスター電極、２１……第１分割マスター、２２……第２分割マスター、２３……第１歯部、２４……第２歯部、１０１……ウォーム、Ｐ０……ノドの直径部分、Ｐ０’……ノドの直径部分に対応する位置

Claims

ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有するウォームホイールにおいて、
前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しいことを特徴とするウォームホイール。
ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有するウォームホイールにおいて、
前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しいことを特徴とするウォームホイール。
ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法において、
前記ウォームホイールは、
（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有し、
（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極は、
（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、
（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、
（３）前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置で、前記第１歯部の一部と前記第２歯部とを含む第１分割マスターと、前記第１歯部の他部を含む第２分割マスターとに分割され、
（４）前記第１分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、金型素材の一方側から前記金型素材を放電加工し、
（５）前記第２分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、前記金型素材の他方側から前記金型素材を放電加工し、
（６）前記キャビティを前記金型素材に形成する、
ことを特徴とするウォームホイール用射出成形金型の製造方法。
ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法において、
前記ウォームホイールは、
（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有し、
（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極は、
（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、
（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、
（３）前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置で、前記第１歯部の一部と前記第２歯部とを含む第１分割マスターと、前記第１歯部の他部と前記第２歯部とを含む第２分割マスターとに分割され、
（４）前記第１分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、金型素材の一方側から前記金型素材を放電加工し、
（５）前記第２分割マスターが、前記第１歯部を先頭として、前記第１歯部のリードで回転しながら移動し、前記金型素材の他方側から前記金型素材を放電加工し、
（６）前記キャビティを前記金型素材に形成する、
ことを特徴とするウォームホイール用射出成形金型の製造方法。
ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法において、
前記ウォームホイールは、
（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の一端側に接続されるはすば状歯部とを有し、
（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極は、
（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、
（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極を使用して、電鋳により前記キャビティを形成する、
ことを特徴とするウォームホイール用射出成形金型の製造方法。
ウォームホイールと同様の形状のマスター電極を形成し、このマスター電極を使用して前記ウォームホイールを射出成形するためのキャビティを形成するウォームホイール用射出成形金型の製造方法において、
前記ウォームホイールは、
（１）ウォームと噛み合って円筒ウォームギヤを構成する部分である円弧状歯部と、この円弧状歯部の両端側にそれぞれ接続されるはすば状歯部とを有し、
（２）前記円弧状歯部と前記はすば状歯部との接続部における歯の歯たけ方向の任意の第１基準点のねじれ角が、前記円弧状歯部のノドの直径部分における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する第２基準点のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極は、
（１）前記ウォームホイールの前記円弧状歯部に対応する第１歯部と、前記ウォームホイールの前記はすば状歯部に対応する第２歯部とを有し、
（２）前記第１歯部と前記第２歯部との接続部における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角が、前記第１歯部の前記ノドの直径部分に対応する位置における歯の歯たけ方向の前記第１基準点に対応する位置のねじれ角と等しくなっており、
前記マスター電極を使用して、電鋳により前記キャビティを形成する、
ことを特徴とするウォームホイール用射出成形金型の製造方法。
請求項３又は５のウォームホイール用射出成形金型の製造方法によって形成されたウォームホイール用射出成形金型を使用し、請求項１に記載のウォームホイールを射出成形することを特徴とする、ウォームホイールの製造方法。
請求項４又は６のウォームホイール用射出成形金型の製造方法によって形成されたウォームホイール用射出成形金型を使用し、請求項２に記載のウォームホイールを射出成形することを特徴とする、ウォームホイールの製造方法。