(57)【要約】【課題】製造工程が少なくても芯金と軸との結合力を一定にしたギアユニットを提供する。【解決手段】ギアユニット１０は、棒状の軸２０と、軸２０に一体に作製された円板状の芯金３０と、芯金３０の外周面を覆うリング状の樹脂成形体４０とから構成されている。軸２０と芯金３０は一体に作製されたものである。軸２０と芯金３０を一体で作製するためには、例えば周知の据え込み鍛造を用いて鋼などの金属から、一体の軸２０と芯金３０を作製する。このため、芯金３０に軸２０を圧入する作業は不要である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の軸と、
該軸を中心軸にして該軸の長手方向に直交して広がる、該軸に一体に作製された円板状の芯金と、
該芯金の外周面を覆うリング状の樹脂成形体とを備えたことを特徴とするギアユニット。
【請求項２】
前記軸と前記芯金は、
金属を鍛造して一体に作製されたものであることを特徴とする請求項１に記載のギアユニット。
【請求項３】
前記樹脂成形体は、
その外周面に歯が形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のギアユニット。
【請求項４】
棒状の軸と該軸を中心軸にして該軸の長手方向に直交して広がる円板状の芯金とを一体に作製し、
前記芯金の外周面をリング状の樹脂成形体で覆ってギアユニットを製造することを特徴とするギアユニット製造方法。
【請求項５】
前記軸と前記芯金とを一体に作製する際に、
前記軸と前記芯金を鍛造で一体に作製することを特徴とする請求項４に記載のギアユニット製造方法。
【請求項６】
前記芯金の外周面をリング状の樹脂成形体で覆う際に、
前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製し、
該樹脂成形体を加熱してこの樹脂成形体の内空部に前記芯金を挿入し、
前記芯金の外周部を誘導加熱して前記樹脂成形体を前記芯金に融着することにより前記芯金の外周面を前記樹脂成形体で覆うことを特徴とする請求項４又は５に記載のギアユニット製造方法。
【請求項７】
前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製する際に、
該樹脂成形体の外周面に歯を形成することを特徴とする請求項６に記載のギアユニット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、棒状の軸が貫通した円板状の芯金の外周面を樹脂成形体で覆ったギアユニット及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外周面に歯を形成した樹脂製のギアが各種装置に使用されている。このようなギアのなかには、棒状の軸が中心部を貫通した円板状の芯金の外周面に樹脂製のギアを固定したタイプのものがある。このようなタイプのギア（ギアユニット）を製造する際は、通常、中心部に貫通孔が形成された円板状の芯金とリング状の樹脂成形体とを作製し、樹脂成形体が芯金の外周面を覆うように樹脂成形体を芯金に嵌め込み、その後、棒状の軸を芯金の貫通孔に圧入して固定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のギアユニットでは、棒状の軸を芯金に圧入して固定するので、この圧入力（軸と芯金の結合力）を高めるために軸の外径及び芯金の内径双方には高い寸法精度が要求される。従って、軸及び芯金双方を精密に機械加工する工程が必要となり、その分、製造工程が増える。また、軸の外径と芯金の内径が所定の誤差範囲から外れた場合、これらの結合力がばらつくこともある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、製造工程が少なくても芯金と軸との結合力を一定にしたギアユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のギアユニットは、
（１）棒状の軸と、
（２）該軸を中心軸にして該軸の長手方向に直交して広がる、該軸に一体に作製された円板状の芯金と、
（３）該芯金の外周面を覆うリング状の樹脂成形体とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、
（４）前記軸と前記芯金は、金属を鍛造して一体に作製されたものであってもよい。
【０００７】
さらに、
（５）前記樹脂成形体は、その外周面に歯が形成されたものであってもよい。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明のギアユニット製造方法は、
（６）棒状の軸と該軸を中心軸にして該軸の長手方向に直交して広がる円板状の芯金とを一体に作製し、
（７）前記芯金の外周面をリング状の樹脂成形体で覆ってギアユニットを製造することを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、
（８）前記軸と前記芯金とを一体に作製する際に、前記軸と前記芯金を鍛造で一体に作製してもよい。
【００１０】
さらに、前記芯金の外周面をリング状の樹脂成形体で覆う際に、
（９）前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製し、
（１０）該樹脂成形体を加熱してこの樹脂成形体の内空部に前記芯金を挿入し、
（１１）前記芯金の外周部を誘導加熱して前記樹脂成形体を前記芯金に融着することにより前記芯金の外周面を前記樹脂成形体で覆ってもよい。
【００１１】
さらに、前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製する際に、
（１２）該樹脂成形体の外周面に歯を形成してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１を参照して、本発明のギアユニットの一実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、ギアユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【００１５】
ギアユニット１０は、棒状の軸２０と、軸２０に一体に作製された円板状の芯金３０と、芯金３０の外周面を覆うリング状の樹脂成形体４０とから構成されている。軸２０は芯金３０の円板の中央を貫通しており、芯金３０は、軸２０を中心軸にして軸２０の長手方向に直交して広がっている。樹脂成形体４０は、ポリアミド樹脂製である。軸２０と芯金３０は、鋼などの金属を据え込み鍛造して一体に作製されたものである。また、樹脂成形体４０の外周面には歯４２が形成されている。
【００１６】
上述したようにギアユニット１０では、軸２０と芯金３０が鍛造で一体に作製されているので、芯金３０に軸２０を圧入する工程が不要であり、その分、製造工程が減る。また、ギアユニット１０を多数製造しても、どのギアユニット１０においても芯金３０と軸２０との結合力は一定である。なお、上記したギアユニット１０は、例えば電動式パワーステアリング装置のウォームホィールとウォーム軸などに適用できる。
【００１７】
図２から図４までを参照して、ギアユニット１０の製造方法を説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、鍛造によって一体に作製された軸と芯金を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、芯金の外周面に凹凸を形成する作業を示す模式図であり、（ｃ）は、円筒状の樹脂成形体を示す斜視図であり、（ｄ）は、作製されたリング状の樹脂成形体を示す説明図である。図３は、芯金の外周面に樹脂成形体を嵌め込む様子を模式的に示す断面図である。図４は、芯金の外周面に樹脂成形体を固定してギアユニットを製造するギアユニット製造方法を模式的に示す説明図である。
【００１９】
軸２０と芯金３０を一体で作製するためには、例えば周知の据え込み鍛造を用いて鋼などの金属から、図２（ａ）に示すような一体の軸２０と芯金３０を作製する。このため、芯金３０に軸２０を圧入する作業は不要である。軸２０と芯金３０を鍛造で作製した後、芯金３０を所定の外径にする加工を施す。また、続いて、芯金３０の外周面３２に、図２（ｂ）に示すような凹凸を形成する。この凹凸は、芯金３０と樹脂成形体４０とを強固に固定するためのものである。凹凸は、外周面３２の周方向や軸２０の長手方向など任意の方向に形成される。一般的には、網目状の凹凸からなるローレット加工を施す。また、凹凸の高低差が小さ過ぎる場合、芯金３０と樹脂成形体４０とが固定される強度を向上する効果はほとんどない。この高低差が大き過ぎる場合、芯金と樹脂の間に隙間が発生して強度を低下させる。また、外周面３２に凹凸を形成した後、外周面３２にブラスト処理を施してもよい。このブラスト処理によって、芯金３０と樹脂成形体４０とが固定される強度をさらに向上させられる。
【００２０】
樹脂成形体４０を作製する際は、先ず、熱可塑性樹脂（ポリアミド樹脂）を用いて、押出成型法、射出成型法、及びモノマーキャスティング（ＭＣ）法など任意の成形方法によって、図２（ｃ）に示すような長尺で円筒状の樹脂成形体５０を作製する。この場合、円筒状樹脂成形体５０の内径（貫通孔５２の直径φ）が芯金３０の外径よりも僅かに小さくなるように樹脂成形体５０を作成する。次に、芯金３０の厚さと同じ厚さになるように長尺の円筒状樹脂成形体５０を輪切りにして、図２（ｄ）に示すようなリング状の樹脂成形体４０’を作製する。これにより、図１に示す樹脂成形体４０と同サイズの樹脂成形体が作成される。
【００２１】
上記した円筒状樹脂成形体５０若しくはリング状樹脂成形体４０’を作製した後、これらに表面仕上げや内径仕上げを施して所定寸法にすることが好ましい。貫通孔５２（リング状樹脂成形体４０’の貫通孔でもあり、本発明にいう内空部である）の直径φは樹脂成形体による締め付け力を得るために芯金３０の外径よりも小さくする。このように小さくする場合は、樹脂の線膨張係数（樹脂の種類によって異なる）や弾性率等を考慮して直径φを決定する。
【００２２】
軸２０と一体に成形されて、外周面３２にブラスト処理を施した芯金の外周面３２に結合剤を塗布し、上記した樹脂成形体に油圧プレスで嵌め込む。この際、樹脂成形体は変質しない温度域に加熱して嵌め込みを容易にさせる。
【００２３】
外周面３２に結合剤が噴射された芯金３０を貫通孔５２に嵌め込む際は、軸２０と一体の芯金３０を治具６０に固定すると共に、上記のように加熱された状態のリング状樹脂成形体４０’を治具６２に保持して同軸なるように芯金３０の上に配置しておき、この治具６２とリング状樹脂成形体４０’をプレス機６４で押し下げる。この押し下げによって芯金３０の外周面３２にリング状樹脂成形体４０’に固定される。
【００２４】
次に、芯金３０の外周面３２に固定されたリング状樹脂成形体４０’の外周面に、図４（ａ）に示すように、誘導加熱コイル６６を配置しておき、治具（図示せず）を用いて芯金３０と共にリング状樹脂成形体４０’を回転させながら、誘導加熱コイル６６に例えば１０ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の範囲内の高周波電力を供給する。この高周波電力は、リング状樹脂成形体４０’の溶融温度以上に芯金３０の外周部が加熱されるように設定される。これにより、芯金３０の外周部が加熱されてリング状樹脂成形体４０’の内周部が溶融するので、芯金３０の外周面３２にリング状樹脂成形体４０’が馴染んで融着される。このようにして芯金３０の外周面３２に密着して固定されたリング状樹脂成形体４０’の外周面に、周知の装置を用いて歯を形成する。これにより、ギアユニット１０（図１参照）が製造される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のギアユニットでは、軸と芯金が一体に作製されているので、芯金に軸を圧入する工程が不要であり、その分、製造工程が減る。また、多数のギアユニットを製造しても、どのギアユニットにおいても芯金と軸との結合力は一定である。一方、軸と芯金を別々に作製して軸を芯金に圧入する場合、この圧入力（軸と芯金の結合力）を高めるために軸の外径及び芯金の内径双方には高い寸法精度が要求される。従って、軸と芯金を別々に作製した場合は、精密な機械加工が必要となる。また、軸と芯金を別々に作製するので、上記の圧入力がばらつくこともある。
【００２６】
ここで、前記軸と前記芯金は、金属を鍛造して一体に作製されたものである場合は、軸と芯金を比較的容易に一体で作製できる。
【００２７】
さらに、前記樹脂成形体は、その外周面に歯が形成されたものである場合は、樹脂に歯が形成されているので、低騒音のギアユニットが得られる。
【００２８】
また、本発明のギアユニット製造方法では、軸と芯金を一体に作製するので、芯金に軸を圧入する工程が不要であり、その分、製造工程が減る。また、多数のギアユニットを製造しても、どのギアユニットにおいても芯金と軸との結合力は一定である。一方、軸と芯金を別々に作製して軸を芯金に圧入する場合、この圧入力（軸と芯金の結合力）を高めるために軸の外径及び芯金の内径双方には高い寸法精度が要求される。従って、軸と芯金を別々に作製した場合は、精密な機械加工が必要となる。また、軸と芯金を別々に作製するので、上記の圧入力がばらつくこともある。
【００２９】
ここで、前記軸と前記芯金とを一体に作製する際に、前記軸と前記芯金を鍛造で一体に作製する場合は、軸と芯金を比較的容易に一体で作製できる。
【００３０】
さらに、前記芯金の外周面をリング状の樹脂成形体で覆う際に、前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製し、該樹脂成形体を加熱してこの樹脂成形体の内空部に前記芯金を挿入し、前記芯金の外周部を誘導加熱して前記樹脂成形体を前記芯金に融着することにより前記芯金の外周面を前記樹脂成形体で覆う場合は、芯金の外周面を樹脂成形体で容易に覆える。
【００３１】
さらにまた、前記芯金の外径よりも小さい内径を有するリング状の樹脂成形体を作製する際に、該樹脂成形体の外周面に歯を形成する場合は、樹脂に歯が形成されているので、低騒音のギアユニットを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ギアユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、鍛造によって一体に作製された軸と芯金を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、芯金の外周面に凹凸を形成する作業を示す模式図であり、（ｃ）は、円筒状の樹脂成形体を示す斜視図であり、（ｄ）は、作製されたリング状の樹脂成形体を示す説明図である。
【図３】芯金の外周面に樹脂成形体を嵌め込む様子を模式的に示す断面図である。
【図４】芯金の外周面に樹脂成形体を固定してギアユニットを製造するギアユニット製造方法を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０  ギアユニット
２０  軸
３０  芯金
４０  樹脂成形体
４２  歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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