(57)【要約】【課題】コールドスラグによる歯の強度の低下を確実に防止できるギヤを提供する。【解決手段】本ギヤ２７は、環状の芯金２８と、射出成形により上記芯金２８をモールドした樹脂部材２９と、を有している。樹脂部材２９は、外周４２に歯４６を有している。芯金２８には、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグ３８を含む樹脂部材２９の一部２９１が充填されたゲート対向用の凹部としての環状溝３７が設けられている。環状溝３７の少なくとも一端３７１の全体に、樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の芯金と、
外周に歯を有し、射出成形により上記芯金をモールドした樹脂部材と、を備え、
上記芯金には、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグを含む上記樹脂部材の一部が充填されたゲート対向用の凹部が設けられており、
上記凹部の少なくとも一端の全体に、上記樹脂部材の上記一部が充填されていることを特徴とするギヤ。
【請求項２】
請求項１において、上記凹部は、上記芯金の中心を中心とした環状溝であることを特徴とするギヤ。
【請求項３】
請求項１において、上記凹部は、上記芯金を貫通する貫通孔であり、上記貫通孔である上記凹部の他端の周囲の上記芯金が露出していることを特徴とするギヤ。
【請求項４】
請求項１において、上記凹部の奥部が、上記凹部の入口よりも広くされていることを特徴とするギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の電動パワーステアリング装置の減速機に使用されるギヤとしてのウォームホイールが、騒音を低減するために、環状の芯金と、芯金の外周を取り囲み外周に歯が形成される環状の合成樹脂部材とを有する場合がある。この場合に、合成樹脂部材を射出成形する際に、ギヤの芯金に設けられた凹部と、この凹部内に挿入された金型との間に、コールドスラグを捕獲するための溶融樹脂の流路を区画することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、凹部内において、射出成形時の溶融樹脂の流路が、芯金と金型という２つの部品により区画されるので、これら両部品の組み合わせ精度の影響で、流路の大きさのばらつきが大きくなる。その結果、流路がコールドスラグよりも過大になり、コールドスラグを捕獲できない場合がある。この場合、コールドスラグが金型内の歯成形部に到達し、ひいては、成形後の歯の強度が低下することが懸念される。また、成形後のギヤにおいて、芯金の凹部の一部に、合成樹脂部材が充填されている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、コールドスラグによる歯の強度の低下を確実に防止できるギヤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、環状の芯金（２８；２８Ａ；２８Ｂ）と、外周（４２）に歯（４６）を有し、射出成形により上記芯金をモールドした樹脂部材（２９）と、を備え、上記芯金には、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグ（３８）を含む上記樹脂部材の一部（２９１）が充填されたゲート対向用の凹部（３７；６７；３７Ｂ）が設けられており、上記凹部の少なくとも一端（３７１；６７１）の全体に、上記樹脂部材の上記一部が充填されていることを特徴とするギヤ（２７；２７Ａ；２７Ｂ；２７Ｃ）である。
【０００７】
本発明によれば、射出成形時には、例えば、ホットランナのピンゲートから押し出されたコールドスラグが金型内に流入し、ゲートと対向して配置された上記凹部に入り捕獲される。コールドスラグに続いて溶融樹脂が金型内に流入し、金型内に充填される。成形後のギヤにおいては、芯金の凹部の少なくとも一端の全体に、コールドスラグを含む樹脂部材が充填されている。
【０００８】
また、芯金のみで、すなわち、単一の部品によりコールドスラグ捕獲用の凹部の少なくとも一端が区画されるので、個体毎で凹部の少なくとも一端の大きさのばらつきが小さくなる。その結果、凹部の一端においてコールドスラグの捕獲性能を左右する部分の寸法がコールドスラグよりも小さくなったり、逆に過大になったりすることが防止される。従って、各個体において、コールドスラグを凹部に確実に捕獲することができる。その結果、コールドスラグが金型内の例えば、歯形成用部成形用キャビティに到達することが防止される。ひいては、成形後の歯の強度が低下することが防止される。
【０００９】
また、本発明において、上記凹部は、上記芯金（２８；２８Ｂ）の中心（２８１）を中心とした環状溝（３７；３７Ｂ）である場合がある（請求項２）。この場合、射出成形に際して、芯金の周方向に凹部をゲートに対して位置合わせせずに済み、製造が容易になる。
また、本発明において、上記凹部は、上記芯金（２８Ａ）を貫通する貫通孔（６７）であり、上記貫通孔である上記凹部の他端（６７２）の周囲の上記芯金が露出している場合がある（請求項３）。この場合、射出成形時に、貫通孔の他端を金型により塞ぐことができるので、コールドスラグを貫通孔内に確実に捕獲しておくことができる。また、成形時に貫通孔の他端が金型により塞がれた結果として、成形後のギヤにおいては、貫通孔の他端の周囲の上記芯金が露出することになる。また、貫通孔であれば、深さ方向に凹部を深くできるので、成形時にコールドスラグを凹部内の奥深くに確実に捕獲できる。
【００１０】
また、本発明において、上記凹部（３７Ｂ）の奥部（３７２，３７３）が、上記凹部（３７Ｂ）の入口（３７１）よりも広くされている場合がある（請求項４）。この場合、成形時に、凹部に捕獲されたスラグが凹部から流出することを確実に防止できる。
なお、上記括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を示すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態のギヤが適用された電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。
【図２】図１のギヤの断面図である。
【図３】図２のギヤの側面図である。
【図４】図２のギヤの樹脂部材の製造用中間体を射出成形するときの芯金、金型等の断面図である。
【図５】図４の拡大図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のギヤの断面図である。
【図７】図６のギヤの側面図である。
【図８】図６のギヤの樹脂部材の製造用中間体を射出成形するときの芯金、金型等の断面図である。
【図９】図８の拡大図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のギヤの要部の断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態のギヤの要部の断面図である。
【図１２】図１１のギヤの樹脂部材の製造用中間体を射出成形するときの芯金、金型等の要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ギヤが、自動車の電動パワーステアリング装置に適用された場合に則して説明する。なお、本実施形態のギヤが、電動パワーステアリング装置以外の装置に適用されてもよい。
図１は、本発明の第１の実施形態のギヤが適用された電動パワーステアリング装置の概略構成の模式図である。図１を参照し、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ：Electric Power Steering System）１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に第１の自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に第２の自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン８に噛み合うラック９を有して自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１０とを有している。
【００１３】
ピニオン軸７およびラック軸１０により、ラックアンドピニオン機構からなる転舵機構１１が構成されている。ラック軸１０は、車体（図示せず）に固定されるラックハウジング１３内に図示しない複数の軸受を介して直線往復可能に支持されている。ラック軸１０には、一対のタイロッド１４が結合されている。各タイロッド１４は対応するナックルアームを介して対応する転舵輪１６に連結されている。
【００１４】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン８およびラック９によって、自動車の左右方向に関するラック軸１０の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１６の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸１７と、ピニオン軸７に連なる出力軸１８とに分割されている。これら入力軸１７および出力軸１８はトーションバー１９を介して同一の軸線上で互いに連結されている。入力軸１７に操舵トルクが入力されたときに、トーションバー１９が弾性ねじり変形し、これにより、入力軸１７および出力軸１８が相対回転するようになっている。
【００１５】
トーションバー１９を介する入力軸１７および出力軸１８の間の相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ２０が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ２１が設けられている。また、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit ：電子制御ユニット）２２が設けられている。また、操舵力（本実施形態では操舵補助力）を発生するためのアクチュエータとしての電動モータ２３と、この電動モータ２３の出力回転を減速する減速機２４とが設けられている。
【００１６】
トルクセンサ２０および車速センサ２１からの検出信号が、ＥＣＵ２２に入力されるようになっている。ＥＣＵ２２は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵補助用の電動モータ２３を制御する。電動モータ２３の出力回転が減速機２４を介して減速されてピニオン軸７に伝達され、ラック軸１０の直線運動に変換されて、操舵が補助されるようになっている。
【００１７】
減速機２４は、電動モータ２３により回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム軸２６と、このウォーム軸２６に噛み合う従動ギヤとしてのウォームホイール２７とを有している。ウォームホイール２７は、ステアリングシャフト３の出力軸１８に同伴回転可能に連結されている。
本実施形態のギヤは、ウォームホイール２７に適用されている。本実施形態では、電動パワーステアリング装置１の減速機２４のギヤの騒音を低減するために、ウォームホイール２７の歯部が合成樹脂により形成されている。なお、以下では、ウォームホイール２７をギヤ２７ともいう。
【００１８】
図２は、図１のギヤ２７の断面図である。図３は、図２のギヤ２７の側面図である。図２と図３を参照して、ギヤ２７は、環状の芯金２８と、射出成形により芯金２８の少なくとも一部をモールドした樹脂部材２９とを有している。本実施形態では、樹脂部材２９は、環状をなしており、芯金２８を取り囲んでおり、芯金２８の一部を覆っている。芯金２８と樹脂部材２９とは、互いに同心に配置されており、芯金２８の軸方向に同伴移動可能に且つ同伴回転可能に互いに連結されている。
【００１９】
芯金２８は、金属部材により形成されている。また、芯金２８は、外周３２と、中央貫通孔を形成する内周３３と、当該芯金２８の軸方向に相対向する一対の側面３４，３５とを有している。各側面３４，３５は、樹脂部材２９により覆われた第１の部分３４１，３５１と、露出した第２の部分３４２，３５２とを有している。第２の部分３４２，３５２は、対応する側面３４，３５において、対応する第１の部分３４１，３５１に対して、芯金２８の径方向に関する内方寄りに配置されている。
【００２０】
芯金２８には、ゲート対向用の凹部としての環状溝３７が設けられている。環状溝３７は、芯金２８の側面３４の第１の部分３４１に形成されている。環状溝３７は、芯金２８の軸方向に見たときに環状をなし、芯金２８の中心軸線２８１を中心としている。環状溝３７は、芯金２８の周方向に無端状に全周にわたって延びている。環状溝３７の深さ方向は、芯金２８の中心軸線２８１と平行な方向である。
【００２１】
環状溝３７は、当該環状溝３７の深さ方向に関して、ゲート対向用の入口としての一端３７１と、有底の奥部としての他端３７２と、一端３７１および他端３７２の間にある奥部としての中間部３７３とを有している。
環状溝３７には、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグ３８を含む樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。コールドスラグ３８は、ピンゲート方式のホットランナを用いた射出成形プロセスの結果として形成されてなる。環状溝３７の全体、すなわち、一端３７１の全体、他端３７２の全体、および中間部３７３の全体に、樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。
【００２２】
樹脂部材２９は、外周４２と、内周４３と、芯金２８の軸方向に相対向する一対の側面４４，４５とを有している。樹脂部材２９の内周４３が芯金２８の外周３２と連結されている。樹脂部材２９の外周４２は、複数の歯４６を有している。
本実施形態の樹脂部材２９は、製造用中間体（図示せず）に歯４６を切削加工により形成されてなる。なお、この場合に則して以下説明するが、後述するように製造用中間体を用いずに、樹脂部材２９の射出成形時に、ギヤ２７の樹脂部材２９の歯４６も射出成形によって同時に形成するようにしてもよい。
【００２３】
樹脂部材２９の製造用中間体は、歯４６を有していない点で、樹脂部材２９と異なり、この点を除いて、樹脂部材２９と、この樹脂部材２９の製造用中間体とは互いに同じに構成されている。
図４は、図２のギヤ２７の樹脂部材２９の製造用中間体を射出成形するときの芯金２８、金型５２等の断面図である。図２と図４を参照して、ギヤ２７の樹脂部材２９の製造用中間体は、芯金２８をインサート成形されてなる。インサート成形では、成形型としての以下の金型５２を用いる。金型５２は、樹脂部材２９の製造用中間体の外形に対応した環状のキャビティ５３と、このキャビティ５３内に芯金２８を保持する保持部５４とを有している。また、金型５２は、キャビティ５３の一部分として、歯４６を形成するための部分（具体的には製造用中間体の外周が相当する。）を成形する歯形成用部成形用キャビティ５５を有している。また、金型５２には、複数のホットランナ５６が配置されている。なお、ホットランナ５６は少なくとも一つが配置される。
【００２４】
保持部５４は、円柱形状をなし、キャビティ５３の中心軸線５３１（金型５２の中心軸線に相当する。）と同心に配置されており、芯金２８の内周３３と嵌合している。保持部５４に保持された芯金２８と、キャビティ５３とは、互いに同心に配置されている。
ホットランナ５６は、筒状に形成されている。ホットランナ５６は、溶融した樹脂材料をゲート５９に流す流路５７と、この流路５７内の樹脂材料を加熱するための加熱装置としての加熱配管５８とを有している。ホットランナ５６の流路５７の端部は、開口されており、ゲート５９を形成している。
【００２５】
図３と図４を参照して、ゲート５９は、複数カ所、例えば、４箇所に配置されている。これら複数のゲート５９は、金型５２のキャビティ５３の中心軸線５３１を中心とした環状に配置されており、キャビティ５３の周方向に均等に配置されている。なお、図３には、ギヤ２７が金型５２内にあるときのゲート５９の位置を一点鎖線で図示した。
複数のゲート５９が環状に配置されるその円と、保持部５４に保持された芯金２８の環状溝３７とは、互いに同心に配置されている。また、各ゲート５９の中心は、キャビティ５３の中心軸線５３１を中心とした円上に配置されている。この円の直径は、芯金２８の環状溝３７の直径と等しくされている。環状溝３７の直径は、環状溝３７の幅方向に関する中心位置が描く円の直径である。但し、各ゲート５９の全体が、環状溝３７の一部に対向していれば、複数のゲート５９が配置された円であってキャビティ５３の中心軸線５３１を中心とする円の直径と、芯金２８の環状溝３７の直径とが、互いに等しくなくてもよい。
【００２６】
図２と図４を参照して、各ゲート５９からの樹脂の射出方向Ｄ１は、キャビティ５３の中心軸線５３１と平行な方向に設定されている。各ゲート５９は、保持部５４に保持された芯金２８の側面３４の環状溝３７と、当該ゲート５９の射出方向Ｄ１に対向している。ゲート５９の射出方向Ｄ１に見たときに、当該ゲート５９の全体と環状溝３７の一部とが、互いに重なり合うように配置されている。各ゲート５９は、金型５２の歯形成用部成形用キャビティ５５を避けて配置され、例えば、歯形成用部成形用キャビティ５５から径方向内方に離隔した位置に配置されている。
【００２７】
加熱配管５８により加熱されることにより、流路５７内には、溶融状態の樹脂材料が溜まっている。一方で、流路５７の端部は加熱配管５８により十分に加熱されないので、通例、流路５７の端部には、コールドスラグ３８が形成される。
各ホットランナ５６には、溶融した合成樹脂材料が射出成形機（図示せず）により供給されるようになっている。溶融した合成樹脂材料が各ホットランナ５６のゲート５９を通じてキャビティ５３に注入される。このとき、溶融した合成樹脂材料に先立って、コールドスラグ３８がキャビティ５３内に押し出される。
【００２８】
金型５２は、具体的には、可動型６０と固定型６１とを有している。可動型６０は、固定型６１と合わせた際にキャビティ５３の一部を区画する環状凹部６２を有している。環状凹部６２の内周面は、上述の歯形成用部成形用キャビティ５５として機能する。環状凹部６２の中央には、突起状の保持部５４が形成されている。
固定型６１は、可動型６０と対向する対向面６３を有している。可動型６０と固定型６１とを合わせた状態で、対向面６３の一部が、キャビティ５３の一部を区画している。すなわち、固定型６１の対向面６３と、可動型６０に保持された芯金２８の側面３４の第１の部分３４１との間には、所定間隔の隙間が開けられている。この隙間は、芯金２８の周方向の全周に形成されている。この隙間は、溶融した樹脂材料が流れる流路として機能する。各ホットランナ５６のゲート５９は、ピンゲートを構成しており、固定型６１の対向面６３において上述の隙間に臨んで配置されている。
【００２９】
芯金２８は、樹脂部材２９の製造用中間体の樹脂成形時にギヤ成形用の金型５２内にインサートされる。芯金２８は、樹脂部材２９の製造用中間体を成形するときに、成形型の一部として機能する。金型インサートとしての芯金２８をギヤ成形用の金型５２内に挿入した状態で、溶融状態の樹脂材料を射出成形（インサート成形）することにより、樹脂材料を金型内に充填する。金型内の樹脂材料が固化することにより、成形品としての樹脂部材２９の製造用中間体が得られる。得られた製造用中間体が、芯金２８を覆っている。これとともに、製造用中間体が成形されることにより、芯金２８と製造用中間体とが同行回転可能に結合される。その後、樹脂部材２９の製造用中間体の外周に歯４６を切削加工により形成する。これにより、ギヤ２７が得られる。
【００３０】
本実施形態によれば、上述した射出成形時には、例えば、ホットランナ５６のピンゲート５９から押し出されたコールドスラグ３８が金型５２内に流入し、ゲート５９と対向して配置された凹部としての環状溝３７に入り捕獲される。コールドスラグ３８に続いて溶融樹脂が金型５２内に流入し、環状溝３７内にコールドスラグ３８を止めつつ、金型５２内に充填される。成形後のギヤ２７においては、芯金２８の環状溝３７の全体に、コールドスラグ３８を含む樹脂部材２９が充填されている。
【００３１】
また、芯金２８のみで、すなわち、単一の部品によりコールドスラグ捕獲用の凹部としての環状溝３７が区画されるので、芯金２８の個体毎で環状溝３７の大きさのばらつきが小さくなる。その結果、環状溝３７の一端３７１においてコールドスラグ３８の捕獲性能を左右する部分の寸法（本実施形態では、環状溝３７の一端３７１の幅Ｌ１が相当する。）がコールドスラグ３８よりも小さくなったり、逆に過大になったりすることが防止される。従って、各個体において、コールドスラグ３８を環状溝３７に確実に捕獲することができる。その結果、コールドスラグ３８が金型５２内において、成形後のギヤにおいて強度を要する部分を成形するためのキャビティ、例えば、歯形成用部成形用キャビティ５５に到達することが防止される。ひいては、成形後の歯４６の強度が低下することが防止される。
【００３２】
例えば、コールドスラグ３８の混入によるギヤ２７の極端な強度低下や、耐久性の低下（早期破損）を防止できる。また、ギヤ２７の大量生産時に、上述のようなコールドスラグ３８による不良品の発生率を小さくできる。
また、コールドスラグ捕獲用の凹部は、芯金２８の中心２８１を中心とした環状溝３７である。これにより、射出成形に際して、芯金２８の周方向に、凹部としての環状溝３７をゲート５９に対して位置合わせせずに済み、製造が容易になる。例えば、環状溝３７は、多点ゲートの場合に好適である。
【００３３】
また、ピンゲート方式のホットランナ５６を用いているので、使用樹脂量を少なくでき、これとともに、金型５２からの成形品の取り出し時に、樹脂部材２９の製造用中間体をゲート５９で自動切断することができる。従って、製造コストを安価にできる。
また、凹部としての環状溝３７内に金型５２の一部を配置せずに済むので、金型５２を簡素化でき、また、金型５２の傷みを抑制できる。
【００３４】
図５は、図４の拡大図である。図５を参照して、環状溝３７の一端３７１は、凹部においてコールドスラグ３８の捕獲性能を左右する部分として機能する。この部分の寸法は、本実施形態では、環状溝３７の一端３７１の幅Ｌ１（環状溝３７の周方向および深さ方向の双方に直交する方向の寸法）として与えられる。この幅Ｌ１は、ゲート５９の大きさ、例えば、ゲート５９の直径Ｌ２よりも大きくされ（Ｌ１＞Ｌ２）、且つ過大でない大きさ（捕獲に適した大きさ）に設定されている。これにより、コールドスラグ３８が環状溝３７に入り易く且つ環状溝３７から離脱し難くされている。
【００３５】
また、環状溝３７の深さＬ３は、ホットランナ５６の端部における非加熱領域の長さＬ４と等しいか、この長さＬ４よりも大きくするのが（Ｌ３≧Ｌ４）、コールドスラグ３８の離脱を防止するのに好ましい。ここで、上述の非加熱領域の長さＬ４は、ホットランナ５６の流路５７に沿って測ったときのゲート５９から、当該ゲート５９寄りの加熱配管５８の端部までの距離である。
【００３６】
凹部としての環状溝３７は、塑性加工としての鍛造により形成されるのが好ましい。この場合、加工コストを安価にできる。また、凹部としての環状溝３７を含む芯金２８の全体が、塑性加工としての鍛造により形成されるのが、より好ましい。この場合には、芯金２８の形成の際に、環状溝３７も一括して形成することができるので、製造コストをより一層安価にできる。
【００３７】
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明する。他の構成については、上述の実施形態と同様であるので、同一符号を付して、その説明を省略する。
例えば、図６は、本発明の第２の実施形態のギヤ２７Ａの断面図である。図７は、図６のギヤ２７Ａの側面図である。図８は、図６のギヤ２７Ａの樹脂部材２９の製造用中間体を射出成形するときの芯金２８Ａ、金型５２等の断面図である。図６のギヤ２７Ａは、図２のギヤ２７に代えて用いられる。また、図６のギヤ２７Ａでは、図２の芯金２８Ａおよび環状溝３７に代えて、図６の芯金２８Ａおよび貫通孔６７が用いられている。芯金２８Ａは、下記の点で図２の芯金２８と相違し、他の構成については同じであり、芯金２８の対応する構成と同じ符合を付して説明を省略する。
【００３８】
図６と図７を参照して、ギヤ２７Ａは、環状の芯金２８Ａと、射出成形により芯金２８Ａの少なくとも一部（本実施形態では一部）をモールドした樹脂部材２９とを有している。
芯金２８Ａは、外周３２と、内周３３と、当該芯金２８Ａの軸方向に相対向する一対の側面３４，３５とを有している。各側面３４，３５は、樹脂部材２９により覆われた第１の部分３４１，３５１と、露出した第２の部分３４２，３５２とを有している。
【００３９】
芯金２８Ａには、ゲート対向用の凹部としての複数の貫通孔６７が設けられている。各貫通孔６７は、芯金２８Ａを当該芯金２８Ａの軸方向に貫通しており、例えば、円柱形状をなしている。各貫通孔６７の深さ方向は、芯金２８Ａの中心軸線２８１と平行な方向である。各貫通孔６７の中心は、芯金２８Ａの中心軸線２８１から離隔して、芯金２８Ａの中心軸線２８１を中心とした円上に配置されている。この円上にある複数の貫通孔６７の中心は、芯金２８Ａの周方向に均等に離隔して配置されており、芯金２８Ａの径方向に関して互いに等しい位置に配置されている。
【００４０】
各貫通孔６７は、当該貫通孔６７の深さ方向に関して、ゲート対向用の入口としての一端６７１と、奥部としての他端６７２と、一端６７１および他端６７２の間にある奥部としての中間部６７３とを有している。
各貫通孔６７には、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグ３８を含む樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。このコールドスラグ３８は、ピンゲート方式のホットランナを用いた射出成形プロセスの結果として形成されてなる。各貫通孔６７におけるその全体、すなわち、一端６７１の全体、他端６７２の全体、および中間部６７３の全体に、樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。
【００４１】
各貫通孔６７の一端６７１は、芯金２８Ａの側面３４の第１の部分３４１に形成されており、樹脂部材２９により覆われている。他端６７２は、芯金２８Ａの側面３５の第２の部分３５２に配置されている。側面３５における貫通孔６７の他端６７２の周囲にある部分３５３は、露出されている。
樹脂部材２９は、外周４２と、内周４３と、芯金２８Ａの軸方向に相対向する一対の側面４４，４５とを有している。外周４２は、複数の歯４６を有している。
【００４２】
図６と図８を参照して、金型５２は、貫通孔６７の他端６７２を塞ぐ閉塞部６９を有している。この閉塞部６９が、保持部５４に保持された芯金２８Ａの側面３５の上述の部分３５３に当接する。樹脂成形時に、貫通孔６７の他端６７２から、貫通孔６７内の溶融樹脂やコールドスラグ３８が流出することを防止する。
各ゲート５９は、保持部５４に保持された芯金２８の側面３４の対応する貫通孔６７と、当該ゲート５９の射出方向Ｄ１に対向している。すなわち、貫通孔６７と、ゲート５９とは、互いに等しい数とされている。複数のゲート５９の中心が配置される円と、保持部５４に保持された芯金２８Ａの複数の貫通孔６７の中心が配置される円とは、互いに同心に配置され、且つ互いに等しい直径とされている。複数のゲート５９の中心と、保持部５４に保持された芯金２８Ａの複数の貫通孔６７の中心とは、芯金２８Ａの周方向に関する互いに等しい位置に配置されている。
【００４３】
但し、各ゲート５９の全体が、対応する貫通孔６７の一部に対向していれば、複数のゲート５９が配置された円であってキャビティ５３の中心軸線５３１を中心とする円の直径と、芯金２８Ａの複数の貫通孔６７の中心が配置される円の直径とが、互いに等しくなくてもよい。
図７と図８を参照して、ゲート５９の射出方向Ｄ１に見たときに、当該ゲート５９の全体と、対応する貫通孔６７の一部とが、互いに重なり合うように配置されている。例えば、芯金２８Ａが金型５２の保持部５４に保持された状態で、複数の貫通孔６７は、キャビティ５３の中心軸線５３１を中心として環状に配置されるとともに、対応するゲート５９と対向するように、このゲート５９に対してキャビティ５３の周方向に位置決めされる。なお、図７に、ギヤ２７Ａが金型５２内にあるときのゲート５９の位置を一点鎖線で図示した。
【００４４】
図６と図８を参照して、射出成形時には、例えば、ホットランナ５６のピンゲート５９から押し出されたコールドスラグ３８が金型５２内に流入し、ゲート５９と対向して配置された凹部としての貫通孔６７に入り捕獲される。このとき、貫通孔６７の他端６７２は、金型５２の閉塞部６９により塞がれており、コールドスラグ３８は貫通孔６７から離脱しない。コールドスラグ３８に続いて溶融樹脂が金型５２内に流入し、凹部としての貫通孔６７内にコールドスラグ３８を押し止めつつ、金型５２内に充填される。成形後のギヤ２７Ａにおいては、芯金２８Ａの凹部としての貫通孔６７の全体に、コールドスラグ３８を含む樹脂部材２９が充填されている。
【００４５】
また、芯金２８Ａのみで、すなわち、単一の部品によりコールドスラグ捕獲用の凹部としての貫通孔６７が区画されるので、個体毎で凹部としての貫通孔６７の大きさのばらつきが小さくなる。その結果、凹部としての貫通孔６７の一端６７１においてコールドスラグ３８の捕獲性能を左右する部分の寸法（本実施形態では、貫通孔６７の一端６７１の直径Ｌ５が相当する。）がコールドスラグ３８よりも小さくなったり、逆に過大になったりすることが防止される。従って、各個体において、コールドスラグ３８を凹部としての貫通孔６７に確実に捕獲することができる。その結果、コールドスラグ３８が金型５２内の例えば、歯形成用部成形用キャビティ５５に到達することが防止される。ひいては、成形後の歯４６の強度が低下することが防止される。
【００４６】
また、凹部は、芯金２８Ａを貫通する貫通孔６７であり、この貫通孔６７の他端６７２の周囲にある芯金２８Ａの側面３５の上述の部分３５３が露出している。この場合、射出成形時に、貫通孔６７の他端６７２を金型５２の閉塞部６９により塞ぐことができるので、コールドスラグ３８が貫通孔６７の他端６７２から離脱することを防止でき、その結果、コールドスラグ３８を貫通孔６７内に確実に捕獲しておくことができる。また、成形時に貫通孔６７の他端６７２が金型５２の閉塞部６９により塞がれた結果として、成形後のギヤ２７Ａにおいては、貫通孔６７の他端６７２の周囲にある芯金２８Ａの部分３５３が露出することになる。また、貫通孔６７であれば、有底の孔と比較して、深さ方向に凹部を深くできるので、樹脂成形時にコールドスラグ３８を凹部内の奥深くに確実に捕獲できる。
【００４７】
図９は、図８の拡大図である。図９を参照して、貫通孔６７の一端６７１は、凹部においてコールドスラグ３８の捕獲性能を左右する部分として機能する。この部分の寸法は、本実施形態では、上述の一端６７１の直径Ｌ５として与えられる。この直径Ｌ５は、ゲート５９の大きさ、例えば、ゲート５９の直径Ｌ２よりも大きく（Ｌ５＞Ｌ２）され、且つ過大でない大きさ（捕獲に適した大きさ）に設定されている。これにより、コールドスラグ３８が貫通孔６７に入り易く且つ貫通孔６７から離脱し難くされている。
【００４８】
また、貫通孔６７において樹脂部材２９の一部２９１が充填された領域の深さＬ６（本実施形態では、この深さは、貫通孔６７の全領域にわたる深さに相当する。）は、ホットランナ５６の端部における上述の非加熱領域の長さＬ４と等しいか、この長さＬ４よりも大きくするのが（Ｌ６≧Ｌ４）、コールドスラグ３８の離脱を防止するのに好ましい。
凹部としての貫通孔６７は、塑性加工としての鍛造により形成されるのが好ましい。この場合、加工コストを安価にできる。また、凹部としての貫通孔６７を含む芯金２８Ａの全体が、塑性加工としての鍛造により形成されるのが、より好ましい。この場合には、芯金２８Ａの形成の際に、貫通孔６７も一括して形成することができるので、製造コストをより一層安価にできる。
【００４９】
また、本実施形態において、成形後のギヤ２７Ａの芯金２８Ａの貫通孔６７の他端６７２の内周が、露出するようにされていてもよい。この点については、後述する第４の実施形態で説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態のギヤ２７Ｂの要部の断面図である。本実施形態では、図２に示すギヤ２７、芯金２８および凹部としての環状溝３７に代えて、図１０に示すギヤ２７Ｂ、芯金２８Ｂおよび凹部としての環状溝３７Ｂが用いられている。ギヤ２７Ｂ、芯金２８Ｂおよび環状溝３７Ｂは、下記の点で図２の対応する構成としてのギヤ２７、芯金２８および環状溝３７と相違し、他の構成については同じであり、図２の対応する構成と同じ符合を付して説明を省略する。
【００５０】
図１０を参照して、ギヤ２７Ｂは、環状の芯金２８Ｂと、射出成形により芯金２８Ｂの少なくとも一部（本実施形態では一部）をモールドした樹脂部材２９とを有している。芯金２８Ｂの側面３４に、ゲート対向用の凹部としての環状溝３７Ｂが設けられている。
環状溝３７Ｂには、射出成形プロセスの結果としてのコールドスラグ３８を含む樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。このコールドスラグ３８は、ピンゲート方式のホットランナを用いた射出成形プロセスの結果として形成されてなる。環状溝３７Ｂの全体、すなわち、一端３７１の全体、他端３７２の全体、および中間部３７３の全体に、樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。
【００５１】
環状溝３７Ｂの奥部は、他端３７２および中間部３７３を有している。環状溝３７Ｂの奥部が、当該環状溝３７Ｂの入口としての一端３７１よりも広くされている。例えば、環状溝３７Ｂの奥部としての中間部３７３の幅Ｌ７が、環状溝３７Ｂの一端３７１の幅Ｌ１よりも広くされている（Ｌ７＞Ｌ１）。これにより、成形時に、環状溝３７Ｂに捕獲されたコールドスラグ３８が環状溝３７Ｂから流出することを確実に防止できる。
【００５２】
ギヤ２７Ｂは、凹部としての環状溝３７Ｂを有するので、上述の実施形態と同様に、凹部による上述した効果、すなわち、凹部内にコールドスラグ３８を捕獲する効果、および個体毎で凹部の一端の大きさのばらつきを小さくできる効果を得ることができる。
また、コールドスラグ捕獲用の凹部が芯金２８Ｂの中心２８１を中心とした環状溝３７Ｂであるので、射出成形に際して、芯金２８Ｂの周方向に凹部としての環状溝３７Ｂをゲート５９に対して位置合わせせずに済む。
【００５３】
環状溝３７Ｂの深さ方向に関する環状溝３７Ｂの奥部としての他端３７２および中間部３７３の長さＬ８は、上述した非加熱領域の長さＬ４（図５参照）と等しいか、この長さよりも長い（Ｌ８≧Ｌ４）のが、コールドスラグ３８を確実に捕獲する点で好ましい。
図１１は、本発明の第４の実施形態のギヤ２７Ｃの要部の断面図である。図１２は、図１１のギヤ２７Ｃの樹脂部材２９の製造用中間体を射出成形するときの芯金２８Ａ、金型５２等の要部の断面図である。本実施形態では、凹部として、図２に示すギヤ２７に代えて、図１１に示すギヤ２７Ｃが用いられている。ギヤ２７Ｃは、以下の点で図６のギヤ２７Ａと異なり、他の構成については同じである。
【００５４】
本実施形態では、成形後のギヤ２７Ｃの芯金２８Ａの貫通孔６７の他端６７２の内周が、露出するようにされている。この場合、成形時に、芯金２８Ａを、金型５２のキャビティ５３の周方向に位置決めする位置決め部材としての位置決めピン７０を、上述の貫通孔６７の他端６７２に挿入することが可能になる。
位置決めピン７０は、円柱形状をなし、金型５２におけるキャビティ５３の軸方向に貫通孔６７に対して対向する位置に配置され、キャビティ５３の周方向および径方向について、ゲート５９に対して位置合わせされている。位置決めピン７０は、貫通孔６７の数と同数でもよいし、この数よりも少なくてもよく、少なくとも一つがあればよい。
【００５５】
金型５２に芯金２８Ａを保持した状態で、位置決めピン７０を貫通孔６７の他端６７２の内周に嵌合させたときに、各貫通孔６７の一端６７１と、これに対応するゲート５９とが、ゲートの射出方向Ｄ１に対向するようになっている。
貫通孔６７の他端６７２に挿入される位置決めピン７０を用いることにより、射出成形するに際して、キャビティ５３の周方向について、貫通孔６７とゲート５９との位置合わせが容易に行える。
【００５６】
また、位置決めピン７０が、貫通孔６７の他端６７２に嵌合した状態では、この他端６７２は塞がれる。その結果、上述したように、コールドスラグ３８を貫通孔６７に確実に捕獲しておくことができる。また、成形時に位置決めピン７０が貫通孔６７の他端６７２に嵌合した結果として、成形後のギヤ２７Ｃにおいては、貫通孔６７の他端６７２は露出することになる。これとともに、各貫通孔６７の一端６７１の全体、および中間部６７３の全体に、コールドスラグ３８を含む樹脂部材２９の一部２９１が充填されている。
【００５７】
このように、本実施形態は、貫通孔６７の他端６７２が露出する点を除いて、第２の実施形態と同じに構成されているので、第２の実施形態で説明した効果を同様に得ることができる。
以上、各実施形態で説明したように、樹脂部材２９の一部２９１により充填された凹部の部分は、凹部の少なくとも一端の全体であればよい。これにより、凹部内にコールドスラグ３８を捕獲する効果、および個体毎で凹部の一端の大きさのばらつきを小さくできる効果を、得ることができる。また、これらの効果は、凹部についての以下の各変形例においても得ることができる。
【００５８】
第２の実施形態において、貫通孔６７の奥部の少なくとも一部が、貫通孔６７の入口よりも広くされてもよい。この場合には、第３の実施形態と同様に、成形時に、凹部に捕獲されたコールドスラグ３８が凹部から流出することを確実に防止できる。
また、第２の実施形態において、貫通孔６７に代えて、所定深さで形成された有底の孔を用いることも考えられる。この有底の孔の奥部は、入口と同寸法であってもよいし、有底の孔の奥部の少なくとも一部が、第３の実施形態と同様に入口よりも広くされていてもよい。凹部の奥部が入口よりも広い場合には、成形時に、凹部に捕獲されたコールドスラグ３８が凹部から流出することを確実に防止できる。また、これら第２の実施形態の変形例を、第４の実施形態に適用してもよい。
【００５９】
また、上述の各実施形態およびその変形例で説明した各種の凹部のうちの少なくとも２種を併用することも考えられる。
また、上述の第１の実施形態では、ギヤ２７の樹脂部材２９の製造用中間体が、芯金２８をインサート成形されてなる場合に則して説明したが、これには限定されない。例えば、第１の実施形態のギヤ２７の樹脂部材２９が、芯金２８をインサート成形されてなり、歯４６も射出成形により形成されてもよい。この場合にも、樹脂部材２９の製造用中間体が芯金２８をインサート成形されてなる場合と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、第１の実施形態のギヤ２７は、ウォームホイールに適用された場合に則して説明したが、ウォームホイール以外のギヤ、例えば、平歯車、斜歯歯車、山歯歯車、傘歯車、ハイポイドギヤ等に適用しても良い。また、ギヤ２７を、電動パワーステアリング装置の減速機以外の装置に適用してもよい。これらの第１の実施形態に関する変形例を、他の実施形態に適用してもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ…ギヤ、２８，２８Ａ，２８Ｂ…芯金、２９…樹脂部材、３７，３７Ｂ…環状溝（凹部）、３８…コールドスラグ、４２…樹脂部材の外周、４６…歯、５６…ホットランナ、６７…貫通孔（凹部）、２８１…中心軸線（芯金の中心）、２９１…（樹脂部材の）一部、３７１…一端（入口）、３７２…他端（奥部）、３７３…中間部（奥部）、６７１…一端、６７２…他端。
【図１】
2011202682.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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