(57)【要約】【課題】ガラス繊維を含む合成樹脂からなる歯部を有し、歯面の摩擦係数の増大を抑制しつつ、噛み合い部の潤滑性を向上させることができるウォームホイールとその製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス繊維２７を含む合成樹脂からなり、外周に歯部２４を有する環状の合成樹脂部２５と、合成樹脂部２５の内周に一体的に形成された金属からなる環状の芯金２３と、を備えたウォームホイール２２において、歯部２４の歯面２６表面のガラス繊維２７を除去したことを特徴とする。【選択図】図３
2015031329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維を含む合成樹脂からなり、外周に歯部を有する環状の合成樹脂部と、前記合成樹脂部の内周に一体的に形成された金属からなる環状の芯金と、を備えたウォームホイールにおいて、
前記歯部の歯面表面のガラス繊維を除去したことを特徴とするウォームホイール。
【請求項２】
請求項１に記載のウォームホイールであって、
前記歯面は、機械加工により前記歯面が形成された後、前記歯面表面に露出したガラス繊維を溶解除去して形成されることを特徴とするウォームホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォームホイールとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車等において、操舵補助力発生用の電動モータの回転をウォームホイールとウォーム軸とからなる減速機構を介して、操舵軸の回転トルクに応じて操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置が用いられている。このウォームホイールは、金属製芯金の外周に、歯部を有する合成樹脂部を一体的に形成することで、軽量化および低騒音化が図られている。
【０００３】
近年、環境対応やコスト低減の要求から、小型化や更なる軽量化、低騒音化が求められる背景があり、ウォームホイールには高強度化や耐久性向上、寸法安定性の向上が求められている。そのため、ウォームホイールの合成樹脂部にガラス繊維を含ませることにより高強度化したウォームホイールを使用することが多くなっている。
【０００４】
ウォームホイールの歯面は、ホブ加工等の機械加工により仕上げられるのが一般的である。しかし、ガラス繊維を含む合成樹脂からなる歯面を機械加工すると、合成樹脂中に含まれるガラス繊維が毛羽立ち、ウォームホイールの歯面表面から露出するので、歯面の摩擦係数が上昇する。これにより、ウォームホイールとウォーム軸の噛み合い摩擦が増加し、電動パワーステアリング装置においては、操舵フィーリングが悪化するという問題が生じる。
【０００５】
また、通常、ウォームホイールの歯部にグリースを塗布して潤滑性を向上させ、合成樹脂部の耐久性を維持させている。しかし、使用環境により高温条件となり、ウォームホイールとウォーム軸との間のグリースが少なくなった場合、合成樹脂部の歯面の摩擦係数が高いと、潤滑不良を生じて、ウォームホイールの歯部の損傷・破損等を招くおそれがある。
【０００６】
このため、例えば、特許文献１では、ガラス繊維を含む合成樹脂からなるウォームホイールの歯部において、ガラス繊維を歯面近傍において回転軸の向かう方向に両端を向けて歯面に略平行に配列して成形し、その後、機械加工することにより、ガラス繊維の歯面表面からの露出を低減するウォームホイールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平６−６０６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のウォームホイールでは、ガラス繊維を含む合成樹脂を成形型内にウォームホイールの端面側から層流状態で注入する際や、合成樹脂の冷却・収縮時に、ガラス繊維の配向方向が歯面に平行な状態からずれてしまう。このため、ウォームホイールの歯面の機械加工時に、ガラス繊維の毛羽立ちが避けきれず、ガラス繊維が歯面表面から露出し、歯面の摩擦係数の上昇を十分に抑制できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、ガラス繊維を含む合成樹脂からなる歯部を有し、歯面の摩擦係数の増大を抑制しつつ、噛み合い部の潤滑性を向上させることができるウォームホイールとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、ガラス繊維を含む合成樹脂からなり、外周に歯部を有する環状の合成樹脂部と、前記合成樹脂部の内周に一体的に形成された金属からなる環状の芯金と、を備えたウォームホイールにおいて、前記歯部の歯面表面のガラス繊維を除去したことを特徴とする。
【００１１】
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、ウォームホイールの歯部の歯面表面のガラス繊維が除去されているので、歯面表面にガラス繊維が露出することがなく、ウォームホイールの歯面の摩擦係数の増大を十分に抑制することができる。また、ガラス繊維を除去したことによりウォームホイールの歯面表面に凹部が形成され、該凹部がグリース溜まりとなるので、ウォームホイールと相手部材のウォーム軸との噛み合い部のグリース潤滑性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のウォームホイールであって、前記歯面は、機械加工により前記歯面が形成された後、前記歯面表面に露出したガラス繊維を溶解除去して形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、ウォームホイールの歯面を機械加工により形成し、その後、歯面表面に露出するガラス繊維を溶解除去することにより、本発明のウォームホイールを製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ガラス繊維を含む合成樹脂からなる歯部を有し、歯面の摩擦係数の増大を抑制しつつ、噛み合い部の潤滑性を向上させることができるウォームホイールとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るウォームホイールを適用した電動パワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１のウォームホイールの平面図である。
【図３】(ａ)は、図１のウォームホイールの機械加工後の歯面の状態を示す説明図、(ｂ)は、図１のウォームホイールのフッ化水素処理後の歯面の状態を示す説明図、(ｃ)は、ウォームホイールのグリース塗布後の歯面の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るウォームホイールとその製造方法について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明のウォームホイールを電動パワーステアリング装置に適用した場合に則して説明する。
【００１７】
図１に示すように、電動パワーステアリング装置１は、ハンドル等の操舵部材２と一体回転可能に連結されたステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａ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８とを備えている。
【００１８】
ラック軸８は、車体に固定されるラックハウジング９内に、図示しない複数の軸受を介して直線往復動自在に支持されている。ラック軸８の両端部はラックハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれタイロッド１１が結合されている。各タイロッド１１は、図示しないナックルアームを介して対応する車輪１２に連結されている。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、この回転は中間軸５等を介してピニオン７ａに伝達され、ピニオン７ａおよびラック８ａによって、自動車の左右方向に沿うラック軸８の直線運動に変換されて、車輪１２の転舵が達成される。
【００１９】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、中間軸５等を介してピニオン軸７に連なる出力軸３ｂとに分割されており、入力軸３ａおよび出力軸３ｂは、トーションバー１３を介して同軸上で相対回転可能に連結されている。
【００２０】
ステアリングシャフト３の外周側に、トーションバー１３を介する入力軸３ａと出力軸３ｂとの相対回転変位量から操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１４が設けられており、トルクセンサ１４のトルク検出結果がＥＣＵ（Electric  Control  Unit：電子制御ユニット）１５に与えられる。
【００２１】
ＥＣＵ１５は、トルク検出結果や車速センサ１６からの車速検出信号等に基づいて、駆動回路１７を介して操舵補助用の電動モータ１８を駆動制御する。そして電動モータ１８の出力回転は、減速機構１９を介して出力軸３ｂへ伝達され、さらに中間軸５等を介して、ラック軸８、タイロッド１１およびナックルアーム等を含む舵取り機構１０に伝えられ、運転者の操舵が補助される。
【００２２】
減速機構１９は、ギヤハウジング２０に収容され、電動モータ１８により回転駆動されるウォーム軸２１と、このウォーム軸２１に噛み合うと共に、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂに一体回転可能に連結されるウォームホイール２２とを備えている。ウォーム軸２１及びウォームホイール２２の歯部２４にはグリース２９を塗布してあり、ウォーム軸２１とウォームホイール２２との噛み合い部はグリース２９により潤滑されている。ウォーム軸２１は、鉄等の金属によって形成され、ギヤハウジング２０は、アルミニウム合金等により形成される。
【００２３】
図２に示すように、ウォームホイール２２は、芯金２３と、外周に複数の歯部２４を有する合成樹脂部２５とから構成されている。
【００２４】
芯金２３は、金属製材料で形成され、環状をなしている。芯金２３の内周面は、ステアリングシャフト３の出力軸３ｂが圧入等により嵌合され一体回転可能に連結される。
【００２５】
合成樹脂部２５は、強化繊維としてのガラス繊維２７を含む合成樹脂により環状に形成され、芯金２３の外周を取り囲んで芯金２３に一体回転可能に結合されている。芯金２３は、例えば合成樹脂部２５の樹脂成形時に金型内にインサートされるものである。合成樹脂部２５の外周には、ウォーム軸２１の歯と噛み合う複数の歯部２４を備えている。
【００２６】
合成樹脂部２５の合成樹脂としては、ＰＡ６、ＰＡ６６等のポリアミドやポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳなどが用いられる。また、合成樹脂に含まれるガラス繊維２７は、特定方向に配向されず、ランダムに配向されている。
【００２７】
次に、ウォームホイール２２の歯面２６の製造方法について説明する。樹脂成形後のウォームホイール２２の歯部２４は、仕上げ加工用の取り代を残し、最終的な歯面２６の形状より大きく成形されている。そして、歯部２４は、ホブ加工等の機械加工により切削され、高精度な歯面２６に仕上げられる。各歯部２４は、斜歯（はす歯）とされている。また、各歯部２４は、斜歯に限らず直歯（すぐ歯）であってもよい。
【００２８】
図３(ａ)に示すように、機械加工後のウォームホイール２２の歯面２６には、歯面２６表面から露出したガラス繊維２７が存在している。機械加工後の歯面２６は、フッ化水素処理が施される。フッ化水素処理に用いるフッ化水素を含む水溶液は、２０重量％以下の濃度のフッ化水素酸（フッ化水素の水溶液）が好ましい。フッ化水素の濃度が２０重量％を超える場合、合成樹脂部２５の合成樹脂が、物性変化等の影響を受けるため、好ましくない。
【００２９】
ウォームホイール２２の歯面２６がフッ化水素処理されることにより、歯面２６表面から露出したガラス繊維２７の主成分である二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）とフッ化水素（ＨＦ）とが反応する。これにより、図３(ｂ)に示すように、歯面２６表面から露出したガラス繊維２７が溶解除去され、歯面２６表面に凹部２８が形成される。
【００３０】
フッ化水素処理後、減速機構１９に組み付けられる前に、ウォームホイール２２の歯面２６には、グリース２９が塗布される。図３(ｃ)に示すように、グリース２９は、歯面２６表面および凹部２８に塗布される。
【００３１】
上記のように構成されたウォームホイール２２によれば、ウォームホイール２２の歯部２４は、機械加工により歯面２６が形成された後、フッ化水素処理により歯面２６表面に露出するガラス繊維２７が除去されているので、歯面２６表面にガラス繊維２７が露出することがなく、ウォームホイール２２の歯面２６の摩擦係数の増大を十分に抑制することができる。これにより、ウォームホイール２２と相手部材であるウォーム軸２１の噛み合い摩擦の増加を抑制することができる。本発明のウォームホイール２２を適用した電動パワーステアリング装置１においては、操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
【００３２】
また、ウォームホイール２２の歯面２６表面のガラス繊維２７が除去されると、歯面２６表面に凹部２８が形成される。そして、グリース２９がウォームホイール２２の歯面２６表面および凹部２８に塗布されるので、該凹部２８がグリース２９溜まりとなり、ウォームホイール２２と相手部材のウォーム軸２１との噛み合い部のグリース２９潤滑性を向上させることができる。これにより、ウォームホイール２２の歯部２４の損傷・破損を抑え、疲労寿命を向上させることができる。
【００３３】
上記ウォームホイール２２の製造方法によれば、ウォームホイール２２の歯部２４は、機械加工により歯面２６が高精度に形成された後、フッ化水素処理により歯面２６表面に露出するガラス繊維２７が除去されている。このようにして、本発明のウォームホイール２２を製造することができる。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。上記実施形態では、電動パワーステアリング装置１を例に挙げて説明したが、他の一般産業機械等のウォームホイールとウォーム軸とからなる減速機構に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１：電動パワーステアリング装置、  ２：操舵部材、  ３：ステアリングシャフト、  ３ａ：入力軸、  ３ｂ：出力軸、  ４、６：自在継手、  ５：中間軸、  ７：ピニオン軸、  ７ａ：ピニオン、  ８：ラック軸、  ８ａ：ラック、  ９：ラックハウジング、  １０：舵取り機構、  １１：タイロッド、  １２：車輪、  １３：トーションバー、  １４：トルクセンサ、  １５：ＥＣＵ、  １６：車速センサ、  １７：駆動回路、  １８：電動モータ、  １９：減速機構、  ２０：ギヤハウジング、  ２１：ウォーム軸、  ２２：ウォームホイール、  ２３：芯金、  ２４：歯部、  ２５：合成樹脂部、  ２６：歯面、  ２７：ガラス繊維、  ２８：凹部、  ２９：グリース
【図１】
2015031329.tif 000003
【図２】
2015031329.tif 000004
【図３】
2015031329.tif 000005