WO2006077817A1 - ギア歯車およびギア歯車形成用の転造ダイス - Google Patents

Abstract

　ドライブシャフトにウオームホイールを回り止め状、かつ、抜け止め状に型成形するにあたり、抜け止めをするための周回り方向に刻設される凹溝状のスリットを不要にできるように構成する。 　ドライブシャフト１の外周に、周回り方向に１／２ピッチ位相ズレした第一、第二セレーション溝３、４を軸芯方向に隣接（並列）する状態で形成することにより、該隣接するセレーション溝３、４同士の境界に段差状部Ｓを形成し、該段差状部Ｓを、ウォームホイール２の抜け止めとするように構成する。

Description

明 細 書

ギア歯車およびギア歯車形成用の転造ダイス

技術分野

[0001] 本発明は、車両に設けられるワイパモータのドライブシャフト等の回転軸にウォーム ギア等のギアホイールをモールド成形してなるギア歯車およびギア歯車形成用の転 造ダイスの技術分野に属するものである。

背景技術

[0002] いま、ワイパモータに設けられるドライブシャフトをギア軸の例として説明すると、金 属製のドライブシャフトには、樹脂製のウォームギア（ギアホイールに相当する）がイン サートモールドされている力 ウォームギア（またはギアホイール）はドライブシャフトに 対し抜け止めかつ回り止め状に止着される必要があり、そのため従来のものは、ドラ イブシャフトのウォームギアのボス部が外嵌する外周面に、周回り方向に凹凸を繰り 返すようにして刻設したセレーシヨン溝と、該セレーシヨン溝の軸芯方向中間部に周 回り方向にリング状になった凹溝状のスリットとを刻設し、セレーシヨン溝で周回り方向 の回り止めをし、スリットで軸芯方向の抜け止め（滑り）を規制して抜け止めするように している（例えば特許文献 1)。

特許文献 1 :特公昭 63— 53406号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] ところが、前記従来のものは、スリットの幅が狭い（軸芯方向の長さが短い）ため、充 分な抜け止め強度を確保できないという問題がある。そこで抜け止め強度をアップし ようとして、スリットの幅を広げるカ スリットを軸芯方向に複数本設けることが提唱され る力 このようにすると、今度はセレーシヨン溝の軸芯方向の溝長さが短くなつて回り 止め強度が低下するという問題がある。そこでギアを厚いものとして、スリットとセレー シヨン溝との軸方向長さとを、必要強度に対応する長さを確保する力 \セレーシヨンの 外径をシャフトより太くすることが提唱されるが、このようにすると、装置全体が大型化 してしまったり、シャフト外形力卩ェが複雑になるという問題があり、ここに本発明の解決 すべき課題がある。

課題を解決するための手段

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作さ れたものであって、請求項 1の発明は、ギア軸に樹脂材からなるギアホイールをモー ルド成形にて固着されたギア歯車において、ギアホイールが固着される部位におけ るギア軸の外周面に、凹部と凸部とが周回り方向に繰り返される凹凸群を軸芯方向 に複数形成し、隣接する凹凸群同士を、一方の凹凸群の凸部に他方の凹凸群の凹 部を隣接せしめ、これら凹凸群同士の境界に段差状部が形成されていることを特徴 とするものである。

請求項 2の発明は、請求項 1において、複数の凹凸群同士はそれぞれ凹部と凸部 とが同じピッチで繰り返されるセレーシヨン溝であり、隣接するセレーシヨン溝同士が 位相を異ならしめて設けられていることを特徴とするものである。

請求項 3の発明は、請求項 1において、隣接する凹凸群同士はそれぞれ凹部と凸 部とが異なるピッチで繰り返されるセレーシヨン溝であることを特徴とするものである。 請求項 4の発明は、請求項 1乃至 3の何れか一項において、隣接する凹凸群同士 は、転造により同時形成されることを特徴とするものである。

請求項 5の発明は、請求項 1乃至 3の何れか一項において、隣接する凹凸群同士 のうちの一方は第一の転造により形成され、他方は該一方の凹凸群を形成した後の 第二の転造で形成されることを特徴とするものである。

請求項 6の発明は、請求項 1乃至 5の何れか一項において、段差状部には、凹部 に至る傾斜状の傾斜端面が形成されていることを特徴とするものである。

請求項 7の発明は、ギア歯車のギアホイールがモールド成形により固着される部位 におけるギア軸の外周面に、凹部と凸部とが周回り方向に繰り返される凹凸群を、前 記各凹凸群の凹部と凸部とに対向する凸部と凹部とが形成された複数の転造ダイス を用いて形成するにあたり、隣接する転造ダイス同士は、軸芯方向に凹部と凸部とが 隣接するようにしてギア軸外周を転造するように構成したことを特徴とするものである 請求項 8の発明は、請求項 7において、前記各転造ダイスは、転造ダイス同士が隣 接する端部において、凸部の先端を傾斜状に切り欠いた切り欠き面が形成されてい ることを特 ί数とするものである。

請求項 9の発明は、請求項 7または 8の何れか一項において、切り欠き面は、凸部 の先端から凸部と凹部との中間部に至る部位を切り欠いて形成されていることを特徴 とするものである。

請求項 10の発明は、請求項 7乃至 9の何れか一項において、複数の転造ダイスを 一体化し、ギア軸の外周の複数の凹凸群が一回の転造で形成されていることを特徴 とするものである。

発明の効果

請求項 1の発明とすることにより、ギア軸の隣接する凹凸群同士の境界には、凹部 と凸部とが互いに位置ズレすることにより段差状部が形成されるため、ギアホイ一ノレ の抜け止め機能を呈することになつて、ギア軸にスリットを形成しないにもかかわらず 、確実、かつ、堅固な回り止めと抜け止めとを実現することができる。

請求項 2または 3の発明とすることにより、確実、かつ、堅固な回り止めと抜け止めと がセレーシヨン溝の形成により簡単に実現できる。

請求項 4の発明とすることにより、周回り方向にピッチの異なった状態の凹凸群同士 を一度の転造工程で簡単に形成できる。

請求項 5の発明とすることにより、凹凸群同士の境界における段差状部の形状が複 雑化し、抜け止め効果を高めることができる。

請求項 6の発明とすることにより、樹脂材の充填が確実になされ、ギアホイールのギ ァ軸への一体化を一層確実、かつ、堅固に行うことができる。

請求項 7の発明とすることにより、スリットを形成する必要がなくなり、ギア軸の加工 効率を高めることができる。

請求項 8の発明とすることにより、ギア軸にギアホイールをモールド成形する際の樹 脂材の充填が効果的に行えて、ギアホイールの一体化を一層確実、かつ、堅固に行 うことができる。

請求項 9の発明とすることにより、ギアホイールの抜け止めが損なわれることなぐし 力も、ギア軸にギアホイールをモールド成形する際の樹脂材の充填を効果的に行うこ とができる。

請求項 10の発明とすることにより、一回の転造力卩ェで複数の凹凸群を形成すること ができて、加工効率を高めることができる。

図面の簡単な説明

[図 1]ドライブシャフトの正面断面図である。

[図 2]ドライブシャフト単体を示すものであって、（A)が要部の拡大側面図、（B)が要 部を展開した正面図、（C)が転造ダイスによる転造工程を説明する正面図である。

[図 3]ドライブシャフトの要部斜視図である。

[図 4]第二の実施の形態のドライブシャフト単体の要部の拡大側面図である。

[図 5]第三の実施の形態のドライブシャフト単体の転造ダイスによる転造工程を説明 する要部拡大正面図である。

符号の説明

1 ドライブシャフ '卜

2 ウォームギア

3 第一のセレー -シヨン溝

3a 凸部

3b 凹部

4 第二のセレー -シヨン溝

4a 凸部

4b 凹部

5 第一転造ダイス

発明を実施するための最良の形態

次ぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図中、 1はワイパモータのドライブシャフト（本発明のギア軸に相当する）であって、 該ドライブシャフト 1の一端部には、外周にギア歯 2aが刻設されたウォームギア 2 (本 発明のギアホイールに相当する）のボス部 2bがー体的に外嵌支持されており、本発 明のギア歯車に構成されている。尚、ギア歯車のギア歯に相当するウォームギア 2は 、ドライブシャフト 1の一端部に樹脂材を射出成形等の手段により金型内の空間部分 に充填してモールド成形することによりドライブシャフト 1に一体化された状態で形成 されている。そしてウォームギア 2は、ギア歯 2aが図示しないモータ出力軸に刻設し たウォームに嚙合するように構成され、モータ駆動に連動して回転する構成になって レ、ること等は何れも従来通りである。

[0009] 前記ドライブシャフト 1は、第一の実施の形態では次のように構成されている。つまり 、ドライブシャフト 1におけるウォームギアボス部 2bが外嵌する一端部には、軸芯方向 に並列する状態で第一、第二のセレーシヨン溝 (本発明の凹凸群に相当する） 3、 4 が刻設されているが、これら第一、第二セレーシヨン溝 3、 4は同径となるように形成さ れている。前記第一のセレーシヨン溝 3は、ボス部 2b外嵌部の軸芯方向一端側の一 半側部位において形成されるものであって、ボス部 2bの軸芯方向の嵌合長さの 1/ 2の長さを有し、ドライブシャフト 1の外周面に三角形状（四角形状を始めとする他の 凹凸形状でも勿論良い）の凸部（山部） 3a、凹部 (谷部） 3bが所定ピッチで周回り方 向に繰り返される状態で形成されてレ、る。

[0010] これに対し、第二のセレーシヨン溝 4は、ドライブシャフト 1のボス部 2b外嵌部の軸芯 方向他半側の他半部位において形成されるものであって、ボス部 2bの軸芯方向の 嵌合長さの 1/2の長さを有し、前記第一セレーシヨン溝 3と同様の凸部 4a、凹部 4b とが第一セレーシヨン溝 3と同ピッチで周回り方向に繰り返される状態で刻設されてい る力 該第二セレーシヨン溝 4は、前記第一のセレーシヨン溝 3に対して 1/2ピッチだ け周回り方向に位相をずらす (位置ずれする）状態で刻設され、第一、第二セレーシ ヨン溝 3、 4同士は、第一セレーシヨン溝凸部 3aに第二セレーシヨン溝凹部 4bが軸芯 方向に隣接し、第一セレーシヨン溝凹部 3bに第二セレーシヨン溝凸部 4aが軸芯方向 に隣接する配設状態となっている。これによつて、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4との あいだの境界部分 (軸芯方向に直交する端面）に、凸部 3a、 4aと凹部 3b、 4bとの各 内径の差に基づく段差状部 Sがドライブシャフト 1の周回り方向に一体に形成され、 該段差状部 Sがスリットと同様の機能を果し、モールド成形されたウォームギア 2のドラ イブシャフト 1からの抜け止めをするように設定されている。

[0011] つぎに、ドライブシャフト 1に各セレーシヨン溝 3、 4を形成する方法を説明するが、 本実施の形態では、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4は一回の転造カ卩ェにより同時形 成されている。

つまり、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4は、それぞれのセレーシヨン溝 3、 4に対応す る溝が外周面に形成された円筒状の第一、第二転造ダイス 5、 6を用いて転造するが 、第一、第二転造ダイス 5、 6の外周には、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4の凸部 3a、 4aと凹部 3b、 4bとの形成ピッチと同様に、これらに対向する凹部 5a、 6aと凸部 5b、 6 bとが軸芯方向に長く形成されている。さらに、第一、第二転造ダイス 5、 6は、凸部 5b 、 6bの軸芯方向両端部には、凸部 5b、 6bの先端から該凸部 5b、 6bと凹部 5a、 6aと のあいだ、つまり、凹部 5b、 6bに至る中間部位までを傾斜状に切り欠くことで、凸部 5 b、 6b側に傾斜状の切り欠き面 5c、 6cが、凹部 5a、 6a側に転造ダイス 5、 6の軸芯方 向に直交する直交面 5d、 6dが形成されている。そして、本実施の形態では、これら 第一、第二転造ダイス 5、 6とを、第一転造ダイス凸部 5aと第二転造ダイス凹部 6bと が軸芯方向に並ぶように一体化し、このものをドライブシャフト 1に押しあてて転造カロ ェすることで、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4を一回の転造力卩ェでドライブシャフト 1 に形成するように設定されている。そして、このようにすることにより、ドライブシャフト 1 には、前述したように、第一セレーシヨン溝 3の凹部 3bと第二セレーシヨン溝 4の凸部 4aとが軸芯方向に並んだ状態で形成され、これら第一、第二セレーシヨン溝 3、 4の 境界部分に段差状部 Sが形成されるように設定されてレ、る。

このように、第一、第二転造ダイス 5、 6を用いてドライブシャフト 1を転造する場合に 、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4の溝深さは、第一、第二転造ダイス 5、 6の凸部 5b、 6bから凹部 5a、 6aに至る溝深さに相当するものが形成されることになる力 このもの では、第一、第二転造ダイス 5、 6の隣接する端部において凸部 5b、 6bから凹部 5a、 6aに至る凸部側において傾斜状の切り欠き面 5c、 6cが形成され、凹部 5a、 6a側に おいて直交面 5d、 6dが形成されている。このため、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4の 互いに隣接する部位である境界部分には、図 2 (B)に示すように、セレーシヨン溝凸 部 3a、 4aの先端側（外径側）端部については、ダイス直交面 5d、 6dに基づいてドラ イブシャフト 1の軸芯方向に直交する直交端面 3c、 4cが形成され、内径側のセレー シヨン溝凹部 3b、 4b側については、第一、第二転造ダイス切り欠き面 5c、 6cに基づ いて、隣接する凸部 4a、 3aに続く状態で傾斜状の傾斜端面 3d、 4dが形成されように 設定されている。

[0013] これによつて、ドライブシャフト 1の一端部にウォームギア 2をモールド成形する場合 に、樹脂材が傾斜端面 3d、 4dを介して凹部 3b、 4b側に流れ込むように誘導されるこ とになって、樹脂材とドライブシャフト 1との一体化が確実になって周回り方向の一体 化が強固に図れるうえ、ウォームギア 2の軸芯方向の抜け止めについては、直交端面 3c、 4cにより確実になされるように設定されている。

尚、図 2 (B)のドライブシャフト 1の一端部における展開図においては、凸部 3a、 4a の山頂部である山折りを実線で示し、凹部 3b、 4bの谷底部である谷折りを破線で示 している。

[0014] 叙述のごとく構成された第一の実施の形態において、ウォームギア 2は、第一、第 二のセレーシヨン溝 3、 4によって確りとした回り止めがなされると共に、該溝 3、 4同士 の境界では、各凸部 3a、 4aが、他方の凹部 4b、 3bのあいだに位置することになつて 端面が軸芯方向から見たときに両側において齟齬状に露出して段差状となる構成と なる。そしてこの齟齬状に露出する端面 (段差)がウォームギア 2の抜け止め機能を発 揮することになり、この結果、従来のようにスリットを刻設する必要がないにもかかわら ず、高い強度でのウォームギア 2のドライブシャフト 1からの抜け止めができる。そして スリットを形成する必要がない分、ドライブシャフト 1の長さを短くできることになつて、 コンパクトィ匕にも寄与できる。

[0015] し力もこのものでは、第一、第二の転造ダイス 5、 6を位相ずれした状態で転造する ことにより、位相ズレしたセレーシヨン溝部 3、 4を容易に形成することができ、しかも、 凹溝状のスリットを刻設する必要がなくなるため、加工効率が向上する。

[0016] さらに、このものでは、転造ダイスに切り欠き面 5c、 6cと直交面とが形成されている ので、第一、第二セレーシヨン溝 3、 4の境界に凸部 3a、 4a側直交端面 3c、 4cが形 成され、凹部 3b、 4b側に傾斜端面 3c、 4cが形成されることになり、ウォームギア 2を モールド成形する場合に、樹脂材が傾斜端面 3d、 4dにより凹部 4b、 3b側へ誘導さ れる状態で充填されることになつて、ウォームギア 2の一体化を確実、かつ、堅固に行 うことができる。し力も、凸部 3a、 4a側には直交端面 3c、 4cが形成されているので、ゥ オームギア 2のドライブシャフト 1からの抜け止めについても確実になされ、優れたギア 歯車を提供することができる。

[0017] しかも、このものでは、第一、第二転造ダイス 5、 6を一体化して転造加工することに より、一回の転造で第一、第二セレーシヨン溝 3、 4を形成することができ、加工効率 をさらに向上させることができる。

[0018] 本発明は、前記実施の形態に限定されなレ、ものであって、図 4に示す第二の実施 の形態のように、ドライブシャフトに形成される第一、第二の凹凸群（セレーシヨン溝） 7、 8を形成する場合に、凸部 7a、 8aと凹部 7b、 8bの周回り方向のピッチを各異なら したものでも、凸部と凹部 7aと 8b、 8aと 7bとが軸芯方向に隣接することにより、周回り 方向に段差状部を形成することが可能である。

[0019] さらにまた、図 5に示す第三の実施の形態のようにすることも可能である。このものは 、ドライブシャフト 1に形成される第一の凹凸群 9を第一転造ダイス 10を用いた転造 加工により形成した後、同じピッチで 1/2だけ位相をずらせた状態の第二の凹凸群 11を形成するべく第二転造ダイス 12を用いて転造カ卩ェして形成したものである。こ の場合に、第一、第二転造ダイス 10、 12は、前記第一の実施の形態と同様に、傾斜 状の切り欠き面 10a、 12aが形成されているが、このものでは、切り欠き面 10a、 12a は、凸部 10b、 12bから凹部 10c、 12cに至る全域が傾斜面となっている。これによつ て、図 5に示すように、第一、第二の凸部 9a、 11aの境界部位に、凹部 l lb、 9bに至 るようにして傾斜状部 9c、 11cが形成されている。し力もこの場合に、第一凹凸群 9形 成用の第一ダイス 10と、第二の凹凸群 11の形成用の第二ダイス 12とを、境界部位 において重なる位置関係として転造することにより、境界部分に、軸方向に位置ズレ した状態の段差を形成することができ、このようにした場合では、回り止め方向の一体 化強度を一層高めることが可能となる。

また、軸芯方向に並設する凹凸群は必ずしも二個である必要はなぐ必要において 三個以上とすることもでき、そして個数が増えるに従い境界の数が増え、より高い抜 け止め機能を発揮できる。さらには、複数の凹凸群の軸芯方向の長さを異ならしめた 状態で形成したものであってもよい。

産業上の利用可能性

[0020] 本発明のギア歯車および発明のギア歯車形成用の転造ダイスは、車両に設けられ るワイパモータのドライブシャフトとして有用であり、特に、ウォームギアの抜け止め、 回り止めに高レ、強度が必要な場合に有効である。

Claims

請求の範囲

[1] ギア軸に樹脂材からなるギアホイールをモールド成形にて固着されたギア歯車にお いて、ギアホイールが固着される部位におけるギア軸の外周面に、凹部と凸部とが周 回り方向に繰り返される凹凸群を軸芯方向に複数形成し、隣接する凹凸群同士を、 一方の凹凸群の凸部に他方の凹凸群の凹部を隣接せしめ、これら凹凸群同士の境 界に段差状部が形成されていることを特徴とするギア歯車。

[2] 請求項 1において、複数の凹凸群同士はそれぞれ凹部と凸部とが同じピッチで繰り 返されるセレーシヨン溝であり、隣接するセレーシヨン溝同士が位相を異ならしめて設 けられてレ、ることを特徴とするギア歯車。

[3] 請求項 1において、隣接する凹凸群同士はそれぞれ凹部と凸部とが異なるピッチで 繰り返されるセレーシヨン溝であることを特徴とするギア歯車。

[4] 請求項 1乃至 3の何れか一項において、隣接する凹凸群同士は、転造により同時 形成されることを特徴とするギア歯車。

[5] 請求項 1乃至 3の何れか一項において、隣接する凹凸群同士のうちの一方は第一 の転造により形成され、他方は該一方の凹凸群を形成した後の第二の転造で形成さ れることを特徴とするギア歯車。

[6] 請求項 1乃至 5の何れか一項において、段差状部には、凹部に至る傾斜状の傾斜 端面が形成されてレ、ることを特徴とするギア歯車。

[7] ギア歯車のギアホイールがモールド成形により固着される部位におけるギア軸の外 周面に、凹部と凸部とが周回り方向に繰り返される凹凸群を、前記各凹凸群の凹部と 凸部とに対向する凸部と凹部とが形成された複数の転造ダイスを用レ、て形成するに あたり、 P 接する転造ダイス同士は、軸芯方向に凹部と凸部とが隣接するようにして ギア軸外周を転造するように構成したことを特徴とするギア歯車形成用の転造ダイス

[8] 請求項 7において、前記各転造ダイスは、転造ダイス同士が隣接する端部において 、凸部の先端を傾斜状に切り欠いた切り欠き面が形成されていることを特徴とするギ ァ歯車形成用の転造ダイス。

[9] 請求項 7または 8の何れか一項において、切り欠き面は、凸部の先端から凸部と凹 部との中間部に至る部位を切り欠いて形成されていることを特徴とするギア歯車形成 用の転造ダイス。

請求項 7乃至 9の何れか一項において、複数の転造ダイスを一体化し、ギア軸の外 周の複数の凹凸群が一回の転造で形成されていることを特徴とするギア歯車形成用 の転造ダイス。