JP6729113B2 - ウォームホイール、電動パワーステアリング装置、及び、ウォームホイールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウォームホイール、電動パワーステアリング装置、及び、ウォームホイールの製造方法に関する。

モータの回転力を操舵機構に伝達することによって、当該操舵機構の転舵輪を転舵させる電動パワーステアリング装置では、モータ回転力を操舵機構に伝達するために、例えば、特許文献１に記載のウォームホイールを用いたウォーム減速機が採用されている。

特許文献１に記載のウォームホイールは、操舵機構のステアリングシャフト等の出力軸に嵌合するスリーブ（芯金部２、及び、円環部３）と、当該スリーブの径方向の表面である外周面上であって、当該スリーブの軸方向の表面である両側面にまで達するように射出成形により設けられる歯部とで構成されている。この歯部は、スリーブの外周面上に設けられる歯形成部、及び、スリーブの両側面上に設けられる肉厚部を有している。

特開２０１０−１４２５３号公報

上記特許文献１に記載のウォームホイールにおけるスリーブの外周面は、軸方向に対して平坦に設けられている。この場合、歯部を射出成形すると、金型内に充填された樹脂は、金型内に触れた部分から順に固化していき、歯部となる部位の中心部ほど遅れて固化する。そのため、歯形成部となる部位が固化する際の収縮過程において、当該部位の外周面側のうち軸方向の中央部では、両端部と比較して、スリーブ側に引っ張られ、凹状に変形する量（ヒケの量）が大きくなる。その結果、ウォームホイールにおける歯部の径方向の表面である外周面のうち、歯形成部の軸方向の中央部が両端部と比較して凹み、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度が低くなる。

また、上記特許文献１に記載のウォームホイールにおける歯部の各肉厚部は、軸方向の肉厚が大部分で同一とされている。この場合、スリーブの両側面の一方側にゲートを配置し、歯部を射出成形すると、金型内に充填された樹脂は、スリーブのゲートが配置される側と反対側から順に充填されていき、歯部となる部位の各肉厚部の間で温度差を生じる。そのため、各肉厚部となる部位の間で充填された樹脂の冷却スピードが異なり、ゲートが配置される側のヒケの量が大きくなり、各肉厚部となる部位の間でヒケの量の差を生じる。その結果、上述同様、ウォームホイールにおける歯形成部のうち、ゲートが配置される側がその反対側と比較して凹み、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度が低くなる。こうした課題は、電動パワーステアリング装置に採用されるものに限らず、スリーブに対して、歯部が射出成形されて得られるウォームホイールであれば同様である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えられるウォームホイール、電動パワーステアリング装置、及び、ウォームホイールの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するウォームホイールは、環状のスリーブと、スリーブの一部を覆うように射出成形により設けられ、スリーブの径方向の表面である外周面上に設けられた歯形成部、スリーブの軸方向の射出成形のゲート寄りの表面である第１側面上に設けられた第１肉厚部、及び、スリーブの軸方向の第１側面とは反対側の表面である第２側面上に設けられた第２肉厚部を有する歯部とを備えている。このウォームホイールにおいて、スリーブの外周面は、軸方向の中央部が軸方向の両端部と比較して径方向に突出しており、歯部の第１肉厚部は、第２肉厚部と比較して軸方向の肉厚が小さくなるようにしている。

上記構成によれば、歯形成部は、軸方向の中央部における径方向の肉厚が、軸方向の両端部と比較して小さくなる。そのため、歯形成部となる部位が固化する際の収縮過程において、他の部位と比較して遅れて固化する軸方向の中央部となる部位では、両端部となる部位と比較してスリーブ側に引っ張られるヒケの量を小さくすることができる。これは、射出成形において、肉厚が小さいほどヒケの量が小さくなる一般的な知見から明らかである。

またさらに、各肉厚部は、第１肉厚部と比較してゲートから離れている第２肉厚部の肉厚が、ゲート寄りの第１肉厚部の肉厚と比較して大きくなる。そのため、各肉厚部となる部位に樹脂が充填される過程において、第１肉厚部と比較してゲートから離れている第２肉厚部となる部位では、ゲート寄りの第１肉厚部となる部位と比較して充填される樹脂量を増量することができる。すると、上記一般的な知見から明らかなように、第２肉厚部となる部位では、第１肉厚部となる部位と比較して樹脂量が増量する分、上記ヒケの量を大きくすることができ、各肉厚部となる部位の間でヒケの量の差を小さくすることができる。

その結果、歯部の外周面のうち、軸方向の中央部が軸方向の両端部と比較して凹むことを抑え、且つ、歯部の外周面のうち、第１肉厚部側の部位が第２肉厚部側の部位と比較して凹むことを抑えることができる。したがって、歯形成部、すなわち歯部の径方向の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えることができる。

また、上記ウォームホイールにおいて、スリーブの第１側面及び第２側面の歯部の第１肉厚部及び第２肉厚部に対向する部位には、軸方向に深さを有する係合穴が設けられており、第１肉厚部及び第２肉厚部は、係合穴に係合していることが望ましい。

上記構成によれば、各肉厚部とスリーブの係合穴との係合を通じて、スリーブに対する歯部の相対回転を規制する回り止め機能が付加される。ただし、この回り止め機能を付加するための構成は、スリーブの両側面に設けられるものである。そのため、スリーブの外周面は、周方向に対して平坦な平坦面とすることができる。したがって、回り止め機能を付加したとしても、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えることができる。

また、上記ウォームホイールにおいて、スリーブの外周面の直径は、軸方向の両端部から中央部に向かって大きくなることが望ましい。
上記構成によれば、歯形成部の径方向の肉厚は、軸方向の両端部から中央部に向かって小さくなる。すなわち、歯形成部の径方向の肉厚は、歯部の射出成形時において、金型内に充填された樹脂が早く固化する部位から遅く固化する部位に向かって小さくなる。したがって、歯部の外周面のうち、軸方向の中央部が軸方向の両端部と比較して凹むことをより効果的に抑えることができ、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下をより好適に抑えることができる。

また、上記ウォームホイールにおいて、スリーブの外周面は、周方向に対して平坦に設けられていることが望ましい。
上述同様、歯部の外周面が凹凸に変化することをより効果的に抑えることができ、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下をより好適に抑えることができる。

上記ウォームホイールは、モータが発生させる転舵力を転舵輪に伝達するように操舵機構とモータとを機械的に接続するものであり、操舵機構の転舵輪を転舵させる転舵力を発生させるモータを備え、モータが発生させる転舵力を転舵輪に伝達することによって、当該転舵輪を転舵させる電動パワーステアリング装置に具体化することができる。

上記構成によれば、歯形成部、すなわち歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えたウォームホイールを用いることによって、モータが発生させる転舵力を転舵輪に伝達する際の伝達効率の向上を図ることができる。したがって、転舵力の付与について信頼性の向上を図ることのできる電動パワーステアリング装置を実現することができる。

また、上記課題を解決するために、ウォームホイールは、環状のスリーブの一部を覆うように、スリーブの径方向の表面である外周面上に歯形成部、スリーブの軸方向の一方の表面である第１側面上に第１肉厚部、及び、スリーブの軸方向の第１側面とは反対側の表面である第２側面上に第２肉厚部を有する歯部が射出成形される製造方法により得られるものである。このウォームホイールの製造方法において、スリーブの外周面は、軸方向の中央部が両端部と比較して突出しており、樹脂が射出されるゲートがスリーブの第１側面寄りに位置するようにスリーブを金型内に配置し、スリーブを金型内に配置した状態において、スリーブの第１側面と当該第１側面に対向する金型の内面との軸方向の間隔は、スリーブの第１側面とは反対側の第２側面と当該第２側面に対向する金型の内面との軸方向の間隔と比較して小さくされている。

上記構成によれば、歯部の外周面のうち、軸方向の中央部が両端部と比較して凹むことを抑え、且つ、歯部の外周面のうち、第１肉厚部側の部位が第２肉厚部側の部位と比較して凹むことを抑えられるウォームホイールを製造することができる。こうして製造されたウォームホイールでは、歯形成部、すなわち歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下が抑えられている。

本発明によれば、歯部の外周面の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えることができる。

電動パワーステアリング装置についてその概略構成を示す構成図。 電動パワーステアリング装置についてそのアシスト機構におけるウォーム減速機のウォームホイールの概略構成を示す断面図。 同ウォームホイールについてそのスリーブの概略構成を示す斜視図。 同ウォームホイールについて図２における矢視Ａ方向から見た概略構成を示す断面図。 同ウォームホイールの製造方法を説明する断面図。 同ウォームホイールの製造方法について樹脂が流れ込む態様を示す図。 同ウォームホイールについて歯部の真円度を説明する図。

以下、ウォームホイール及び電動パワーステアリング装置の一実施形態を説明する。
図１に示すように、例えば、車両は、操舵機構２に対して転舵輪１５を転舵させる転舵力としてアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」という）１を搭載している。ＥＰＳ１は、ユーザーのステアリングの操作に応じてアシスト力を付与し、ユーザーのステアリングの操作を補助する。

ＥＰＳ１は、操舵機構２、及び、アシスト機構３を備えている。操舵機構２は、ステアリングホイール１０、ステアリングシャフト１１、ラックシャフト１２、ラックアンドピニオン機構１３、タイロッド１４、及び、転舵輪１５を備えている。

ステアリングシャフト１１は、コラムシャフト１１ａ、インターミディエイトシャフト１１ｂ、及び、ピニオンシャフト１１ｃを有している。コラムシャフト１１ａは、ステアリングホイール１０と連結されている。インターミディエイトシャフト１１ｂは、コラムシャフト１１ａの下端部に連結されている。ピニオンシャフト１１ｃは、インターミディエイトシャフト１１ｂの下端部に連結されている。ラックシャフト１２は、ラックアンドピニオン機構１３を介してピニオンシャフト１１ｃの下端部に連結されている。

これにより、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０に連動して回転する。ステアリングシャフト１１の回転運動は、ピニオンシャフト１１ｃ、及び、ラックシャフト１２を連結するラックアンドピニオン機構１３を介してラックシャフト１２の軸方向（図１の左右方向）の往復直線運動に変換される。当該往復直線運動が、ラックシャフト１２の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１４を介して、左右の転舵輪１５にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１５の転舵角が変化する。

アシスト機構３は、モータ２０、及び、ウォーム減速機構２２を備えている。
モータ２０は、回転の回転力を出力する回転軸２１を有している。例えば、モータ２０は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力に基づき回転する３相ブラシレスモータである。

ウォーム減速機構２２は、ウォーム軸２３、及び、ウォームホイール２４を有している。ウォーム軸２３は、モータ２０の回転軸２１の先端に連結されている。ウォームホイール２４は、ウォーム軸２３のウォームと噛合されている。また、ウォームホイール２４は、ステアリングシャフト１１のコラムシャフト１１ａと一体回転可能に連結されている。

これにより、モータ２０の回転軸２１の回転力は、ウォーム軸２３、及び、ウォームホイール２４（ウォーム減速機構２２）を介して、コラムシャフト１１ａ、さらにはラックシャフト１２へと伝達される。このように、アシスト機構３は、モータ２０の回転軸２１の回転力をウォーム減速機構２２を介して、ラックシャフト１２を軸方向に往復直線運動させる力に変換する。このラックシャフト１２に付与される軸方向の力がアシスト力となり、ユーザーのステアリングの操作を補助する。

なお、モータ２０には、操舵ＥＣＵ３０が接続されている。操舵ＥＣＵ３０は、車両に設けられる各種のセンサの検出結果に基づき、モータ２０の駆動（回転）を制御する。各種のセンサとしては、例えば、トルクセンサ４０、回転角センサ４１、及び、車速センサ４２がある。トルクセンサ４０は、コラムシャフト１１ａに設けられている。トルクセンサ４０は、ユーザーのステアリングの操作によりステアリングシャフト１１に加えられる負荷である操舵トルクの大きさ及び向きを示す値であるトルク値Ｔｈを検出する。回転角センサ４１は、モータ２０に設けられている。回転角センサ４１は、モータ２０の回転軸２１のモータ角度θｍを検出する。車速センサ４２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。

操舵ＥＣＵ３０は、各センサの検出結果に基づき目標のアシストトルク（アシスト力）を設定し、実際のアシストトルクが目標のアシストトルクとなるように、モータ２０に供給される電流を制御する。

次に、ウォーム減速機構２２のウォームホイール２４の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、ウォームホイール２４は、スリーブ５０、及び、歯部６０を備えている。

スリーブ５０は、ボス５１、及び、環状部５２を備えている。ボス５１は、ステンレス鋼等の金属材料からなる。ボス５１は、円筒状をなしている。ボス５１は、ステアリングシャフト１１のコラムシャフト１１ａの外周に対して圧入等により嵌合されている。環状部５２は、合成樹脂等の樹脂材料からなる。環状部５２は、円筒状をなしている。環状部５２は、他の部位と比較して軸方向の長さ（厚さ）が大きい部位である第１環状部５３、及び、当該第１環状部５３と比較して軸方向の長さ（厚さ）が小さい部位である第２環状部５４を有している。環状部５２は、ボス５１の径方向の外周面のうち、軸方向の大部分を覆うように射出成形によりボス５１に対して一体化されている。

歯部６０は、合成樹脂等の樹脂材料からなる。歯部６０は、円筒状をなしている。歯部６０の径方向の表面である外周面６１には、ウォーム軸２３のウォームと噛み合う面となる歯面を有する複数の歯６２が設けられている。なお、外周面６１は、歯６２の頂点によって構成されるものである。歯部６０は、スリーブ５０の一部である環状部５２における第２環状部５４を軸方向、及び、径方向から覆うように射出成形によりスリーブ５０に対して一体化されている。

次に、スリーブ５０の構成についてさらに詳しく説明する。
図２、図３、及び、図２の矢視Ａ方向から見た図である図４に示すように、スリーブ５０において、第１環状部５３は、複数の凹部５５，５６を有している。各凹部５５は、第１環状部５３の軸方向の一方側（各図中、上側）の表面である第１側面５３ａに開口し、軸方向に深さを有している。各凹部５６は、第１環状部５３の第１側面５３ａの軸方向の反対側（各図中、下側）の表面である第２側面５３ｂに開口し、軸方向に深さを有している。各凹部５５，５６は、両側面５３ａ，５３ｂにおいて、周方向に等間隔を空けて設けられている。各凹部５５，５６は、両側面５３ａ，５３ｂの間で、対向配置されている。なお、各凹部５５，５６は、両側面５３ａ，５３ｂの間を連通（貫通）しない有底穴である。各凹部５５の開口から底までの長さである深さ（図４中、Ｌ１）と、各凹部５６の開口から底までの長さである深さ（図４中、Ｌ２）とは、同一の大きさに設定されている（Ｌ１＝Ｌ２）。

なお、周方向に隣り合う各凹部５５の間には、各凹部５５の周方向の壁によって、内側リブ５５ａが画成される。これは、各凹部５６についても同様である。各内側リブ５５ａ，５６ａは、スリーブ５０の剛性を高める機能を有する。

同じく、図２、図３、及び、図４に示すように、スリーブ５０において、第２環状部５４は、複数の係合穴５７，５８を有している。各係合穴５７は、第２環状部５４の軸方向の一方側（各図中、上側）の表面である第１側面５４ａに開口し、軸方向に深さを有している。各係合穴５８は、第２環状部５４の第１側面５４ａの軸方向の反対側（各図中、下側）の表面である第２側面５４ｂに開口し、軸方向に深さを有している。各係合穴５７，５８は、両側面５４ａ，５４ｂにおいて、周方向に等間隔を空けて設けられている。各係合穴５７，５８は、両側面５４ａ，５４ｂの間で、対向配置されている。なお、各係合穴５７，５８は、両側面５４ａ，５４ｂの間を連通（貫通）しない有底穴である。各係合穴５７，５８のうち、第２側面５４ｂ側に設けられている各係合穴５８の開口から底までの長さである深さ（図４中、Ｌ４）は、第１側面５４ａ側に設けられている各係合穴５７の開口から底までの長さである深さ（図４中、Ｌ３）と比較して小さく設定されている（Ｌ３＞Ｌ４）。

なお、周方向に隣り合う各係合穴５７の間には、各係合穴５７の周方向の壁によって、外側リブ５７ａが画成される。これは、各係合穴５８についても同様である。各外側リブ５７ａ，５８ａは、スリーブ５０の剛性を高める機能を有する。

また、図３に示すように、第１環状部５３の各内側リブ５５ａと、第２環状部５４の各外側リブ５７ａとは、周方向における位相（周方向位置）が一致しないように構成されている。具体的には、各内側リブ５５ａと、各外側リブ５７ａとは、スリーブ５０の軸心ｍを基準として、互いに周方向に角度θａずれるように構成されている。これにより、各内側リブ５５ａは、各外側リブ５７ａに対して、互いに隣り合う各外側リブ５７ａの間に配置されている。また、各外側リブ５７ａは、各内側リブ５５ａに対して、互いに隣り合う各内側リブ５５ａの間に配置されている。これは、各内側リブ５６ａ、及び、各外側リブ５８ａについても同様である。

ここで、第２環状部５４の構成について歯部６０の構成とともにさらに詳しく説明する。
図２、図３、及び、図４に示すように、第２環状部５４の両側面５４ａ，５４ｂは、スリーブ５０の軸方向に直交する方向に対して平坦に設けられている。第２環状部５４の外周面５４ｃは、軸方向の中央部５４ｃｃが軸方向の両端部５４ｃａ，５４ｃｂと比較して径方向に突出している。すなわち、第２環状部５４の中央部５４ｃｃの直径（図４中、Ｌ５）は、両端部５４ｃａ，５４ｃｂの直径（図４中、Ｌ６）と比較して大きく設定されている（Ｌ５＞Ｌ６）。これにより、第２環状部５４の矢視Ａ方向の断面は、スリーブ５０の径方向の外側に突出する台形形状をなしている。

なお、第２環状部５４の両端部５４ｃａ，５４ｃｂは、軸方向に対して傾斜した傾斜面を有している。これら両端部５４ｃａ，５４ｃｂの傾斜面は、周方向に対して平坦に設けられている。第２環状部５４の中央部５４ｃｃは、軸方向に対して平坦な平坦面を有している。この中央部５４ｃｃの平坦面は、周方向に対しても平坦に設けられている。

そして、歯部６０は、第１肉厚部６３、第２肉厚部６４、及び、歯形成部６５を有している。第１肉厚部６３は、第２環状部５４のうち、深さの大きい係合穴５７が設けられている第１側面５４ａ上（図４中、上側）に設けられている。すなわち、第１側面５４ａは、第１肉厚部６３に対向する部位である。第２肉厚部６４は、第２環状部５４のうち、深さの小さい係合穴５８が設けられている第２側面５４ｂ上（図４中、下側）に設けられている。すなわち第２側面５４ｂは、第２肉厚部６４に対向する部位である。第１肉厚部６３の軸方向の肉厚（図４中、Ｌ７）は、第２肉厚部６４の軸方向の肉厚（図４中、Ｌ８）と比較して小さく設定されている（Ｌ７＜Ｌ８）。

歯形成部６５は、第２環状部５４の外周面５４ｃ（図４中、左右側）上に設けられている。歯形成部６５の表面である歯部６０の外周面６１は、スリーブ５０、すなわちウォームホイール２４の軸方向に対して平坦な平坦面を有している。この歯形成部６５の平坦面は、周方向に対しても平坦に設けられている。

これにより、歯形成部６５において、第２環状部５４の外周面５４ｃの中央部５４ｃｃ上に設けられる歯中央部６５ｃは、第２環状部５４の外周面５４ｃが径方向の外側に突出する分、第２環状部５４の外周面５４ｃの両端部５４ｃａ，５４ｃｂ上に設けられる歯端部６５ａ，６５ｂと比較して径方向の肉厚が小さく設定されている。すなわち、歯形成部６５の歯中央部６５ｃの径方向の肉厚（Ｌ９）は、両歯端部６５ａ，６５ｂの径方向の肉厚（Ｌ１０）と比較して小さく設定されている（Ｌ９＜Ｌ１０）。

また、各肉厚部６３，６４は、複数の係合突起６７，６８を有している。各係合突起６７は、第１肉厚部６３から対向する第２環状部５４の第１側面５４ａに向かって延びている。各係合突起６７は、第２環状部５４に設けられている各係合穴５７に対向している。すなわち、各係合突起６７は、各係合穴５７と同様、周方向に等間隔を空けて設けられている。これは、第２肉厚部６４に設けられる各係合突起６８についても同様である。そして、各係合突起６７，６８は、それぞれに対向する各係合穴５７，５８を埋めるように射出成形されることによって、当該各係合穴５７，５８との一体化を通じた係合状態をなしている。

これにより、ウォームホイール２４には、第２環状部５４（スリーブ５０）の各係合穴５７，５８と、各肉厚部６３，６４の各係合突起６７，６８との係合を通じて、スリーブ５０に対する歯部６０の相対回転を規制する回り止め機能が付加されている。

次に、ウォームホイール２４の製造方法について説明する。
図５に示すように、ウォームホイール２４は、金型７０の内部にヒータ等により溶解した樹脂材料８０を射出し、スリーブ５０に対して歯部６０が一体的に射出成形されることによって製造される。

金型７０は、キャビティ７１、及び、コア７２を備えている。キャビティ７１、及び、コア７２は、鋼等の金属材料からなる。キャビティ７１と、コア７２とは、パーティングラインＰＬを境に分割されている。パーティングラインＰＬは、キャビティ７１、及び、コア７２の間で凹凸状をなすように設けられている。

キャビティ７１は、型部７３、及び、型固定台７４を有している。型部７３は、キャビティ７１の内部を切り抜いて設けられる内部空間である。型部７３は、キャビティ７１のコア７２に対向する側に開口する開口部７３ａを有している。型部７３は、キャビティ７１の内部にスリーブ５０を配置した状態で、開口部７３ａがコア７２によって塞がれることによって、歯部６０を形作るようにかたどられている。

型固定台７４は、台部７４ａ、及び、固定部７４ｂを有している。台部７４ａは、円板状をなしている。台部７４ａは、型部７３の開口部７３ａに対向する底部７３ｂの中央から当該開口部７３ａに向かって突出している。台部７４ａは、キャビティ７１の内部にスリーブ５０を乗せるためのものである。固定部７４ｂは、円柱状をなしている。固定部７４ｂは、台部７４ａの開口部７３ａに対向する側の中央から当該開口部７３ａに向かって突出している。固定部７４ｂは、スリーブ５０のボス５１に嵌合されることによって、キャビティ７１の内部にスリーブ５０を位置決め固定するためのものである。

コア７２は、ノズル配置部７５、スプルー７６、ランナー７７、及び、ゲート７８を有している。ノズル配置部７５は、コア７２のキャビティ７１に対向する側と反対側に開口している。ノズル配置部７５には、樹脂材料８０を射出する射出機９０のノズル９１が配置される。スプルー７６は、筒状の通路である。スプルー７６は、ノズル配置部７５からキャビティ７１側に向かって延びている。ランナー７７は、円筒状の通路である。ランナー７７は、スプルー７６からパーティングラインＰＬに沿って円状（放射状）に拡がった後、キャビティ７１側に向かって延びている。すなわち、スプルー７６は、ノズル配置部７５と、ランナー７７とを繋ぐ通路である。ゲート７８は、筒状の通路である。ゲート７８は、ランナー７７からキャビティ７１に向かって先細状に延び、キャビティ７１の型部７３に連通する。

また、コア７２は、雄型部７２ａを有している。雄型部７２ａは、キャビティ７１の内部にスリーブ５０を配置した状態で、開口部７３ａをコア７２で塞ぐ場合、第１環状部５３の第１側面５３ａに設けられている各凹部５５の開口を塞ぐ。なお、第１環状部５３の第２側面５３ｂに設けられている各凹部５６の開口は、型固定台７４の台部７４ａによって塞がれる。これにより、雄型部７２ａ、及び、台部７４ａは、第１環状部５３の各凹部５５，５６への樹脂材料８０の進入を規制する。これに対して、型部７３は、第２環状部５４の各係合穴５７，５８と連通しており、各係合穴５７，５８への樹脂材料８０の進入を許容する。

そして、図５に示すように、キャビティ７１の内部、すなわち型部７３には、第２環状部５４の第１側面５４ａがゲート７８に対向するようにスリーブ５０が配置される。この場合、第２環状部５４の第１側面５４ａは、第２側面５４ｂに対してゲート７８寄りに配置される。

このように、スリーブ５０を配置した状態で、開口部７３ａをコア７２で塞ぐ場合、第２環状部５４の第１側面５４ａと、当該第１側面５４ａに対向する型部７３の内周面との間には、歯部６０の第１肉厚部６３に対応する第１肉厚型部６３´が形成される。また、第２環状部５４の第２側面５４ｂと、当該第２側面５４ｂに対向する型部７３の内周面との間には、歯部６０の第２肉厚部６４に対応する第２肉厚型部６４´が形成される。第２環状部５４の外周面５４ｃと、当該外周面５４ｃに対向する型部７３の内周面との間には、歯部６０の歯形成部６５に対応する歯型部６５´が形成される。

なお、本実施形態において、第１肉厚型部６３´は、第２肉厚型部６４´に対してゲート７８寄りに配置される。これにより、第１肉厚型部６３´に対応する第１肉厚部６３は、第２肉厚型部６４´に対応する第２肉厚部６４に対してゲート７８寄りに成形される。

スリーブ５０の軸方向において、第１肉厚型部６３´の間隔（図５中、Ｌ１１）は、第２肉厚型部６４´の間隔（図５中、Ｌ１２）と比較して小さく設定されている（Ｌ１１＜Ｌ１２）。なお、間隔Ｌ１１は図４中の肉厚Ｌ７と同一であるとともに、間隔Ｌ１２は図４中の肉厚Ｌ８と同一である。

スリーブ５０の径方向において、歯中央部６５ｃに対応する歯型部６５´の歯中央型部６５ｃ´の間隔（図５中、Ｌ１３）は、両歯端部６５ａ，６５ｂに対応する歯型部６５´両歯端型部６５ａ´，６５ｂ´の間隔（図５中、Ｌ１４）と比較して小さく設定されている（Ｌ１３＜Ｌ１４）。なお、間隔Ｌ１３は図４中の肉厚Ｌ９と同一であるとともに、間隔Ｌ１４は図４中の肉厚Ｌ１０と同一である。

続いて、型部７３にスリーブ５０を配置し、開口部７３ａをコア７２で塞いだ状態で圧力を付加して型締めした後、型部７３の各肉厚型部６３´，６４´、及び、歯型部６５´には、ゲート７８を通じて射出機９０から樹脂材料８０が射出充填される。

図６の拡大図に示すように、樹脂材料８０は、コア７２側からコア７２の雄型部７２ａ、及び、キャビティ７１の開口部７３ａとの間を通過して型部７３の全体に射出充填されていく。樹脂材料８０は、第２肉厚型部６４´側から歯型部６５´、第１肉厚型部６３´の順に充填されていくとともに、充填された順に型部７３の内周面との接触を通じて冷却されて収縮して固化していく。この場合、樹脂材料８０は、各係合穴５７，５８の間で、第１肉厚型部６３´側の各係合穴５７に充填されつつ、第２肉厚型部６４´側の各係合穴５８に充填されていく。この間、第１肉厚型部６３´側の各係合穴５７に充填される樹脂材料８０と、当該各係合穴５７の外周面５４ｃ側を通って第２肉厚型部６４´側の各係合穴５８に充填される樹脂材料８０とが、当該外周面５４ｃ側で合流する部位を有することなく充填されていく。

そして、樹脂材料８０は、第２肉厚型部６４´から型部７３の内周面の周辺に沿って収縮して固化していき、最終的に型部７３の内周面から比較的離間している歯型部６５´の第２環状部５４の周辺が収縮して固化する。すなわち、歯型部６５´の特に歯中央型部６５ｃ´は、他の部位である両歯端部６５ａ，６５ｂと比較して遅れて固化する。

その後、射出成形によって、スリーブ５０に対して歯部６０が一体化された一体品が金型７０（キャビティ７１、及び、コア７２）から取り出されることによりウォームホイール２４が完成する。

なお、図７において、ウォームホイール２４を簡略化して示すように、各内側リブ５５ａ，５６ａと、各外側リブ５７ａ，５８ａとは、周方向における位相が一致しないように構成されている。この場合、歯部６０の外周面６１（図７中、太い破線で示す）の周方向に対する凹凸変化を仮想的に示した仮想線Ｘ１（図７中、実線で示す）は、各内側リブ５５ａ，５６ａ、及び、各外側リブ５７ａ，５８ａがそれぞれ配置する部位で、径方向に略同一量だけ突出する変化を示す。

これに対して、図７中、各内側リブ５５ａ，５６ａを一点鎖線で示すように、各内側リブ５５ａ，５６ａと、各外側リブ５７ａ，５８ａとの周方向における位相が一致している場合を考える。この場合、歯部６０の外周面６１の周方向に対する凹凸変化を仮想的に示した仮想線Ｘ２（図７中、細い破線で示す）は、各内側リブ５５ａ，５６ａ、及び、各外側リブ５７ａ，５８ａが重複する部位で、仮想線Ｘ１と比較して径方向に大きく突出する変化を示す。すなわち、仮想線Ｘ１の変化は、仮想線Ｘ２の変化と比較して凹凸変化の変化量が抑えられ、真円に近付いている。したがって、本実施形態のウォームホイール２４は、各内側リブ５５ａ，５６ａと、各外側リブ５７ａ，５８ａとの周方向における位相が一致している場合と比較して、歯部６０の外周面６１の周方向に対する平坦性、所謂、真円度の精度が向上されている。

以上に説明した本実施形態によれば、以下に示す作用及び効果を奏する。
（１）本実施形態のウォームホイールの製造方法によれば、歯部６０の外周面６１のうち、歯形成部６５の歯中央部６５ｃが両歯端部６５ａ，６５ｂと比較して凹むことを抑え、且つ、歯部６０の外周面６１のうち、第１肉厚部６３側の部位が第２肉厚部６４側の部位と比較して凹むことを抑えられるウォームホイール２４を製造することができる。こうして製造されたウォームホイール２４では、歯形成部６５、すなわち歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下が抑えられている。

具体的には、図４に示すように、本実施形態のウォームホイール２４において、歯形成部６５は、歯中央部６５ｃにおける径方向の肉厚（Ｌ９）が、両歯端部６５ａ，６５ｂの肉厚（Ｌ１０）と比較して小さくなる。

そのため、図５に示すように、金型７０の歯型部６５´に充填された樹脂材料８０が固化する際の収縮過程において、金型７０の両歯端型部６５ａ´，６５ｂ´と比較して遅れて固化する歯中央型部６５ｃ´では、両歯端型部６５ａ´，６５ｂ´と比較してスリーブ５０側に引っ張られるヒケの量を小さくすることができる。これは、射出成形において、肉厚が小さいほどヒケの量が小さくなる一般的な知見から明らかである。

またさらに、図４に示すように、本実施形態のウォームホイール２４において、各肉厚部６３，６４は、射出成形時にゲート７８寄りに成形される第１肉厚部６３と比較してゲート７８から離れている第２肉厚部６４の肉厚（Ｌ８）が、第１肉厚部６３の肉厚（Ｌ７）と比較して大きくなる。

そのため、図５に示すように、金型７０の各肉厚型部６３´，６４´に樹脂が充填される過程において、第１肉厚型部６３´と比較してゲート７８から離れている第２肉厚型部６４´では、ゲート７８寄りの第１肉厚型部６３´と比較して充填される樹脂材料８０の樹脂量を増量することができる。すると、上記一般的な知見から明らかなように、金型７０の第２肉厚型部６４´では、金型７０の第１肉厚型部６３´となる部位と比較して充填される樹脂材料８０の樹脂量が増量する分、上記ヒケの量を大きくすることができ、各肉厚型部６３´，６４´の間でヒケの量の差を小さくすることができる。

その結果、歯部６０の外周面６１のうち、歯形成部６５の歯中央部６５ｃが両歯端部６５ａ，６５ｂと比較して凹むことを抑え、且つ、歯部６０の外周面６１のうち、第１肉厚部６３側の歯端部６５ａが第２肉厚部６４側の歯端部６５ｂと比較して凹むことを抑えることができる。したがって、歯形成部６５、すなわち歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えることができる。

（２）ウォームホイール２４には、スリーブ５０に対する歯部６０の相対回転を規制する回り止め機能が付加されている。ただし、この回り止め機能を付加するための構成、第２環状部５４（スリーブ５０）の各係合穴５７，５８と、各肉厚部６３，６４の各係合突起６７，６８とは、スリーブ５０の第２環状部５４の両側面５４ａ，５４ｂに設けられるものである。そのため、スリーブ５０の外周面である第２環状部５４の外周面５４ｃは、周方向に対して平坦な平坦面とすることができる。したがって、回り止め機能を付加したとしても、歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えることができる。

（３）本実施形態において、歯形成部６５の径方向の肉厚は、両歯端部６５ａ，６５ｂから歯中央部６５ｃに向かって小さくなる。すなわち、歯形成部６５の径方向の肉厚は、歯部６０の射出成形時において、金型７０内に充填された樹脂材料８０が早く固化する金型７０の第２肉厚型部６４´から遅く固化する金型７０の第１肉厚型部６３´に向かって小さくなる。したがって、歯部６０の外周面６１のうち、歯形成部６５の歯中央部６５ｃが両歯端部６５ａ，６５ｂと比較して凹むことをより効果的に抑えることができ、歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下をより好適に抑えることができる。

（４）ウォームホイール２４において、スリーブ５０の第２環状部５４の外周面５４ｃは、周方向に対して平坦に設けられているので、上述同様、歯部６０の外周面６１が凹凸に変化することをより効果的に抑えることができ、歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下をより好適に抑えることができる。

（５）歯形成部６５、すなわち歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑えた本実施形態のウォームホイール２４を用いることによって、モータ２０が発生させるアシスト力を転舵輪１５に伝達する際の伝達効率の向上を図ることができる。したがって、アシスト力の付与について信頼性の向上を図ることのできるＥＰＳ１を実現することができる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第２環状部５４の外周面５４ｃは、歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性を確保することができる範囲で、上記実施形態に対して周方向に対する平坦性が低下してもよい。

・第２環状部５４の外周面５４ｃにおいて、中央部５４ｃｃが両端部５４ｃａ，５４ｃｂと比較して径方向に突出していればよく、例えば、両端部５４ｃａ，５４ｃｂが軸方向に対して平坦な平坦面を有してもよい。また、両端部５４ｃａ，５４ｃｂの形状を調整する場合には、各肉厚型部６３´，６４´の間で充填される樹脂材料８０の樹脂量の増減を調整することができる。この場合には、金型７０のキャビティ７１への構成上の変更を加えることなく、各肉厚型部６３´，６４´の間でヒケの量の差を調整することができるようになる。

・各係合穴５７，５８の深さ（Ｌ３，Ｌ４）は、同一に設定されていてもよいし、幅等の関係において、第１側面５４ａの各係合穴５７の深さ（Ｌ３）が第２側面５４ｂの各係合穴５８の深さ（Ｌ４）と比較して小さく設定されていてもよい（Ｌ４＞Ｌ３）。

・スリーブ５０に対する歯部６０の相対回転を規制する回り止め機能は、第２環状部５４の両側面５４ａ，５４ｂの何れかの側面にのみ係合穴を設けることによって実現してもよい。この場合であっても、スリーブ５０の外周面である第２環状部５４の外周面５４ｃを周方向に対して平坦に維持することができるので、歯部６０の外周面６１の軸方向に対する平坦性の精度の低下を抑える効果を発揮することができる。

・スリーブ５０に対する歯部６０の相対回転を規制する回り止め機能は、第２環状部５４の各係合穴５７，５８を設ける替わりに、複数のリブを設けるようにし、複数のリブが歯部６０に埋設されることによって実現してもよい。

・本実施形態においては、射出成形による一体化の結合力によって、スリーブ５０に対する歯部６０の相対回転を規制することができれば、各係合穴５７，５８や各係合突起６７，６８の構成を省くこともできる。なお、この場合には、第１環状部５３の各凹部５５，５６を回り止め機能として用いるようにしてもよい。

・ゲート７８は、第２環状部５４の第２側面５４ｂ側に配置されていてもよい。また、ゲート７８は、第２環状部５４の両側面５４ａ，５４ｂの何れか側に配置されるのであれば、外周面５４ｃ側や第１環状部５３側にずらしたり、樹脂材料８０の射出方向が径方向となるように変更したりしてもよい。

・環状部５２は、ステンレス鋼等の金属材料であってもよい。この場合、ボス５１と、環状部５２とが一体化されていてもよい。
・ウォームホイール２４は、ウォーム減速機構２２を備える装置であれば、電動パワーステアリング装置以外の装置として、例えば、工作機械等に適用することができる。

・上記実施形態は、コラム型のＥＰＳ１に具体化したが、これに限られない。例えば、ラックシャフト１２に対して、ラックアンドピニオン機構１３とは別に設けるラックアンドピニオン機構を介してアシスト力を付与するラック型のＥＰＳに具体化してもよい。また、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式のステアリング装置に適用してもよい。また、ステアバイワイヤ方式に限らず、後輪操舵装置や４輪操舵装置（４ＷＳ）に具体化してもよい。

１…ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）、２…操舵機構、３…アシスト機構、１０…ステアリングホイール、１１…ステアリングシャフト、１２…ラックシャフト、１３…ラックアンドピニオン機構、１４…タイロッド、１５…転舵輪、２０…モータ、２１…回転軸、２２…ウォーム減速機構、２３…ウォーム軸、２４…ウォームホイール、５０…スリーブ、５１…ボス、５２…環状部、５３…第１環状部、５４…第２環状部、５４ａ…第１側面、５４ｂ…第２側面、５４ｃ…外周面、５４ｃａ，５４ｃｂ…端部、５４ｃｃ…中央部、５７，５８…係合穴、６０…歯部、６１…外周面、６３´…第１肉厚型部、６３…第１肉厚部、６４´…第２肉厚型部、６４…第２肉厚部、６５´…歯型部、６５…歯形成部、６５ａ，６５ｂ…歯端部、６５ｃ…歯中央部、６７，６８…係合突起、７０…金型、７１…キャビティ、７２…コア、７３…型部、７８…ゲート、８０…樹脂材料、９０…射出機。

Claims (6)

1. 環状のスリーブと、
   前記スリーブの一部を覆うように射出成形により設けられ、前記スリーブの径方向の表面である外周面上に設けられた歯形成部、前記スリーブの軸方向の射出成形のゲート寄りの表面である第１側面上に設けられた第１肉厚部、及び、前記スリーブの軸方向の前記第１側面とは反対側の表面である第２側面上に設けられた第２肉厚部を有する歯部と、
   を備えたウォームホイールであって、
   前記スリーブの前記外周面は、軸方向の中央部が軸方向の両端部と比較して径方向に突出しており、
   前記歯部の前記第１肉厚部は、前記第２肉厚部と比較して軸方向の肉厚が小さい
   ことを特徴とするウォームホイール。
2. 前記スリーブの前記第１側面及び前記第２側面の前記歯部の前記第１肉厚部及び前記第２肉厚部に対向する部位には、軸方向に深さを有する係合穴が設けられており、
   前記第１肉厚部及び前記第２肉厚部は、前記係合穴に係合している請求項１に記載のウォームホイール。
3. 前記スリーブの前記外周面の直径は、前記両端部から前記中央部に向かって大きくなる請求項１又は請求項２に記載のウォームホイール。
4. 前記スリーブの前記外周面は、周方向に対して平坦に設けられている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のウォームホイール。
5. 請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のウォームホイールと、
   操舵機構の転舵輪を転舵させる転舵力を発生させるモータと、を備え、
   前記ウォームホイールは、前記モータが発生させる前記転舵力を前記転舵輪に伝達するように前記操舵機構と前記モータとを機械的に接続するものであり、
   前記モータが発生させる前記転舵力を前記転舵輪に伝達することによって、当該転舵輪を転舵させる電動パワーステアリング装置。
6. 環状のスリーブの一部を覆うように、前記スリーブの径方向の表面である外周面上に歯形成部、前記スリーブの軸方向の一方の表面である第１側面上に第１肉厚部、及び、前記スリーブの軸方向の前記第１側面とは反対側の表面である第２側面上に第２肉厚部を有する歯部が射出成形されて得られるウォームホイールの製造方法であって、
   前記スリーブの前記外周面は、軸方向の中央部が軸方向の両端部と比較して突出しており、
   樹脂が射出されるゲートが前記スリーブの前記第１側面寄りに位置するように前記スリーブを金型内に配置し、
   前記スリーブを前記金型内に配置した状態において、前記スリーブの前記第１側面と当該第１側面に対向する前記金型の内面との軸方向の間隔は、前記スリーブの前記第１側面とは反対側の第２側面と当該第２側面に対向する前記金型の内面との軸方向の間隔と比較して小さい
   ことを特徴とするウォームホイールの製造方法。