(57)【要約】回転軸心に軸孔（５５）が形成された金属製ウォームホイール要素（５１）と、ウォームホイール要素の外周に固着された合成樹脂製のギヤリング（５３）とを有し、金属製ウォームホイール要素（５１）の一方の面に軸孔（５５）と同軸の調心ガイド部（７７）が形成されているウォームホイール（４１）とその製造方法。
2004065824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に軸孔が形成された金属製ウォームホイール要素と、
前記ウォームホイール要素の外周に固着された合成樹脂製のギヤリングと
を有するウォームホイールであって、
前記金属製ウォームホイール要素の一方の面に前記軸孔と同軸の調芯ガイド部が形成されたことを特徴とするウォームホイール。
【請求項２】
前記ギヤリングは前記ウォームホイール要素の外周に成形されたことを特徴とする請求項１記載のウォームホイール。
【請求項３】
前記調芯ガイド部がテーパ面であることを特徴とする、請求項１又は２記載のウォームホイール。
【請求項４】
成形型に金属製ウォームホイール要素をセットし、当該成形型内に合成樹脂を射出成形することにより、当該金属製ウォームホイール要素の外周に合成樹脂製のギヤリングを一体的に形成させるウォームホイールの製造方法であって、
前記成形型に形成された調芯ガイド部に前記金属製ウォームホイール要素に形成された調芯ガイド部を対峙させる工程と、
合成樹脂の射出圧力により前記金属製ウォームホイール要素の調芯ガイド部を前記成形型の調芯ガイド部に押圧する工程と
を含むことを特徴とするウォームホイールの製造方法。
【請求項５】
前記成形型の調芯ガイド部と前記金属製ホイールの調芯ガイド部との少なくとも一方ががテーパ面であることを特徴とする、請求項４記載の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】  本発明は、金属製ウォームホイール要素と合成樹脂製ギヤリングとを有するウォームホイールとその製造方法とに係り、詳しくは、合成樹脂製ギヤリングと金属製ウォームホイール要素との同軸度の向上等を図る技術に関する。
【背景技術】  自動車用の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。
従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが一般に用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等では走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置が近年注目されている。
電動パワーステアリング装置では、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失（油圧ポンプに係るエンジンの駆動損失）が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、走行速度等に応じた電子制御が極めて容易に行える等の特長を有している。電動パワーステアリング装置は、電動モータ等（アシスト機構）の設置部位により、コラムアシスト型やラックアシスト型、ピニオンアシスト型等、種々の形式が存在する。
コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置では、電動モータに比較的高回転・低トルクのものが使用されるため、電動モータとステアリングシャフトとの間に減速機構が組み込まれる。減速機構としては、一組で大きな減速比が得られること等から、ウォームギヤとウォームホイールとからなるウォーム減速機構が用いられることが多い。ウォームギヤは電動モータの回転軸に連結される一方、ウォームギヤに噛み合うウォームホイールはステアリングシャフトに連結されたアウトプットシャフトに外嵌され、これらがギヤボックスを兼ねたモータハウジング内に配置される。また、ウォームホイールには、伝達効率の低下や重量増加を抑制したり、駆動騒音を低減させたり、潤滑剤の供給を不要にするべく、金属製のホイールのリムに合成樹脂製のギヤリングを固着させたものが用いられることがある（例えば、特開平１１−２９４５４４号公報（第２頁、図１０）、特開２０００−３２９２１７号公報（第３頁、図２，図４）、特開２０００−９５１２２号公報（第４頁、図１，図２）参照）。
上述した各特許文献のウォームホイールでは、コアピン付きの成形型に金属製ウォームホイール要素をセットした後、溶融合成樹脂を成形型内に射出することにより、合成樹脂製ギヤリングを金属製ウォームホイール要素のリムの外周に一体的に形成させる。成形型に金属製ウォームホイール要素をセットする際、コアピンと金属製ウォームホイール要素の軸受との間には所定のクリアランスが存在するため、金属製ウォームホイール要素が成形型に対してラジアル方向にずれたりあるいは傾いたりし、金属製ホイールと合成樹脂製ギヤリングとの同軸度が低下する。しかしながら、形成された合成樹脂製ギヤリングにはホブカッタ等によりウォーム歯が切削されるため、射出成形時に金属製ウォームホイール要素と合成樹脂製ギヤリングとの同軸度が多少低くても、完成したウォームホイールでは金属製ウォームホイール要素ホイールの軸芯とウォーム歯の軸芯とは一致する。
ところが、従来技術においては電動アシスト機構には舵角センサが付設されることがあり、この種のものには、キースイッチボックス内に後付けで配置したり、操舵軸の出力軸（トルクセンサより下側の軸）部上に配置している。
更に出願人は特願２００２−２３６８４６、特願２００２−１９５０４２、及び特願２００２−３３０４００において減速機構のウォームホイール部にセンサー用ギヤを配置したものを提案している。そのうち舵角センサのピニオンを駆動する内歯ギヤを合成樹脂製ギヤリングに形成したものの場合、内歯ギヤは、成形型に刻設された内歯ギヤ用の雌型により射出成型時に形成されるが、ウォーム歯のような後加工（切削加工等）は行われない。そのため、上述したように、金属製ウォームホイール要素と合成樹脂製ギヤリングとの同軸度が低下していた場合、金属製ウォームホイール要素をアウトプットシャフトに圧入すると、内歯ギヤがアウトプットシャフトに対して偏心することになる。その結果、舵角センサのピニオンと内歯ギヤとを円滑に噛み合わせるべく、組立工程で微妙な調整作業が必要となる。
【発明の開示】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、合成樹脂製ギヤリングと金属製ウォームホイール要素との同軸度の向上等を図ったウォームホイールとその製造方法とを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様では、軸孔がその回転中心に形成された金属製ウォームホイール要素と、前記ウォームホイール要素の外周に固着された合成樹脂製のギヤリングとを有するウォームホイールであって、前記金属製ウォームホイール要素の一方の面に前記軸孔と同軸の調芯ガイド部が形成されたものを提案する。
本発明の第１の態様によるウォームホイールにおいて、前記ギヤリングは前記ウォームホイール要素の外周に成形されることが好ましい。
また、本発明の第１の態様によるウォームホイールにおいて、前記調芯ガイド部がテーパ面であることが好ましい。
また、本発明の第２の態様では、成形型に金属製ウォームホイール要素をセットし、当該成形型内に合成樹脂を射出成形することにより、当該金属製ウォームホイール要素の外周に合成樹脂製のギヤリングを一体的に形成させるウォームホイールの製造方法であって、前記成形型に形成された調芯ガイド部に前記金属製ウォームホイール要素に形成された調芯ガイド部を対峙させる工程と、合成樹脂の射出圧力により前記金属製ウォームホイール要素側の調芯ガイド部を前記成形型の調芯ガイド部に押圧する工程とを含むものを提案する。
また、本発明の第２の態様によるウォームホイールの製造方法において、前記成形型側の調芯ガイド部と前記金属製ウォームホイール要素の調芯ガイド部との少なくとも一方ががテーパ面であることが好ましい。
本発明によれば、成形型内での金属製ウォームホイール要素の位置決めが高精度に行われ、金属製ウォームホイール要素と合成樹脂製ギヤリングとの同軸度が向上する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係るステアリング装置の車室側における構造を示す側面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係るステアリング装置の要部縦断面図である。
図３は、第１実施形態に係る金属製ウォームホイール要素の半裁縦断面図である。
図４は、第１実施形態に係る成形型の半裁縦断面図である。
図５は、第１実施形態に係るウォームホイールの製造工程を説明する半裁縦断面図である。
図６は、第１実施形態に係るウォームホイールの製造工程を説明する半裁縦断面図である。
図７は、第１実施形態に係るウォームホイールの製造工程を説明する半裁縦断面図である。
図８は、第１実施形態に係るウォームホイールの製造工程を説明する半裁縦断面図である。
図９は、本発明の第２実施形態に係る金属製ウォームホイール要素の半裁縦断面図である。
図１０は、第２実施形態に係る成形型の半裁縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１はステアリングコラムを示す。ステアリングコラム１は、ピボットピン３とチルト調整機構５とを介して、車体側構造部材７，９にそれぞれ固定されている。ステアリングコラム１には、その内部にステアリングアッパシャフト１１が回動自在に支持されると共に、下部に電動モータ１３やギヤハウジング１５，アウトプットシャフト１７等からなる電動アシスト機構１９が一体化されている。
ステアリングアッパシャフト１１の後端にはステアリングホイール２１が取り付けられており、運転者がステアリングホイール２１を回動させると、その回転力が電動アシスト機構１９により増大されてアウトプットシャフト１７に伝達される。図１中、アウトプットシャフト１７の前端には自在継手２７を介してロアステアリングシャフト２５が接続されていて、図示のないステアリングギヤ機構に回転を伝達するようになっている。また、符号２９はステアリングコラム１を覆うコラムカバー、符号３１は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボード、符号３３はチルトレバーをそれぞれ示す。
図２に示したように、アウトプットシャフト１７にはウォームホイール４１が外嵌・圧入されている。ウォームホイール４１は、電動モータ１３に接続された図示しないウォームと噛み合っており、電動モータ１３の回転が減速されてアウトプットシャフト１７に伝達される。本実施形態の場合、電動モータ１３は、ウォームホイール４１の後方に配置されたトルクセンサ４５の出力信号に基づき駆動されるが、ここではその説明を省略する。
本実施形態のウォームホイール４１は、金属製ウォームホイール要素（以下、単にウォームホイール要素と記す）５１の外周に合成樹脂製ギヤリング（以下、単にギヤリングと記す）５３を固着させることにより形成されている。本実施形態の場合、ウォームホイール要素５１は冷間鍛造成形品であり、アウトプットシャフト１７を外嵌支持する軸孔５５を有している。ギヤリング５３の前面（図２中左方）に内歯ギヤ５７が形成されており、この内歯ギヤ５７に舵角センサ５８のドライブピニオン５９が噛み合っている。
アウトプットシャフト１７は、ウォームホイール４１の後方（図２中右方）で密閉型転がり軸受６１により支持されると共に、ウォームホイール４１の前方（図２中左方）に当接したシール付転がり軸受６３に支持されている。図２中ギヤハウジング１５の前端にはカバー６５が締結されている。シール付転がり軸受６３はテーパスナップリング６７，６９を介してこのカバー６５とアウトプットシャフト２５とに保持されている。
以下、第１実施形態に係るウォームホイール４１の製造手順について図面を参照して説明する。
図３は本実施形態の芯金すなわち金属製ウォームホイール要素の半裁縦断面図であり、図４はウォームホイール製造用成形型８１の半裁縦断面図であり、図５〜図８はウォームホイールの製造工程を示す半裁縦断面図である。
図３に示したように、第１実施形態のウォームホイール要素５１は、軸孔５５を中心に有するボス７１と、ギヤリング５３が固着されるリム７３と、ボス７１とリム７３とを連結するウエブ７５とからなっている。ボス７１の前面（図３中、左方）の外周には、軸孔５５に対して高い同軸度をもって、調芯ガイド部であるテーパガイド面７７が形成されている。図３中、ギヤリング５３との固着強度を高めるべく、リム７３に凹凸７９が形成されている。
図４に示したように、成形型８１は横置きであり、ウォームホイール要素５１の前面に対峙する前型８３と、ギヤリング５３の外周面を形成する外型８５と、前型８３および外型８５に対して軸方向に進退する後型８７と、ウォームホイール要素５１の軸孔５５に遊嵌するコアピン８９とから構成されている。図４中、符号９１は前型８３に摺動自在に支持されたイジェクトピンを示し、符号９３は外型８５の内周面に刻設されたヘリカルギヤ形成部を示し、符号９５は後型８７の軸芯に形成された樹脂注入口を示している。前型８３には、その後面に内歯ギヤ形成部９７が刻設されると共に、ウォームホイール要素５１のテーパガイド面７７に対応する位置に調芯ガイド部であるテーパガイド面９９が形成されている。
以下、第１実施形態に係るウォームホイール４１の製造手順について述べる。
本実施形態の場合、製造作業者は、図５に示したように、射出成形工程に先立って先ず成形型８１内にウォームホイール要素５１をセットする。この際、成形型８１が横置きであるため、ウォームホイール要素５１は、重力の作用によってコアピン８９と軸孔５５との間のクリアランス分だけ下方に移動し、互いのテーパガイド面７７，９９は離間することになる。
次に、製造作業者は、図示しない射出成型機を作動させて、図６に示したように、高温の溶融合成樹脂を樹脂注入口９５から成形型８１のキャビティ内に射出し、保圧を印可する。すると、ウォームホイール要素５１は、溶融合成樹脂から受ける圧力により、前型８３に強く押し付けられ、ウォームホイール要素５１側のテーパガイド面７７と前型８３側のテーパガイド面９９とが圧接する。その結果、成形型８１へのセット時にウォームホイール要素５１がラジアル方向にずれていた場合にも、そのずれが矯正されて成形型８１のコアピン８９とウォームホイール要素５１の軸孔５５とが高い同軸度で対峙することになり、従来装置で問題となっていた軸孔５５と内歯ギヤ５７との偏心が生じなくなる。
次に、製造作業者は、図７に示したように、成形型８１の後型８７を図中右方に移動させ、イジェクトピン９１を駆動してウォームホイール４１を成形型８１から排出させる。製造作業者は、図８に示したように、成形されたウォームホイール４１から合成樹脂の注入のために形成されたディスクゲート部１０１を切除する一方、外型８５内周面のヘリカルギヤ形成部９３によりギヤリング５３の外周に形成されたヘリカルギヤ１０３にホブカッタ１０５による切削加工を行ってウォーム歯１０７を得る。
このようにして製造されたウォームホイール４１では、軸孔５５に対する内歯ギヤ５７との同軸度が非常に高くなり、運転時に舵角センサ５８のドライブピニオン５９との円滑な噛み合いが実現された。
図９は、本発明の第２実施形態に係る金属製ウォームホイール要素の半裁縦断面図であり、図１０は成形型の半裁縦断面図である。第２実施形態もその全体構成は上述した第１実施形態と略同様であるが、ウォームホイール要素５１および成形型８１における調芯ガイド部の形状・位置が異なっている。すなわち、第２実施形態の場合、ウォームホイール要素５１のリム７３前面には調芯ガイド部として上部にテーパガイド面１１１を有するノッチ１１３が形成される一方、成形型８１の前型８３にはノッチ１１３に対応する位置に上部にテーパガイド面１１５を有する環状突起１１７が形成されている。これにより、成形型８１内に合成樹脂が射出された際にウォームホイール要素５１が前型８３に押圧されると、ノッチ１１３のテーパガイド面１１１が環状突起１１７のテーパガイド面１１５に圧接し、第１実施形態と同様に成形型８１のコアピン８９とウォームホイール要素５１の軸孔５５とが高い同軸度で対峙することになる。
以上で本発明の具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記両実施形態では、調芯ガイド部として金属製ウォームホイール要素と成形型との双方にテーパ面を形成するようにしたが、どちらか一方のみにテーパ面を形成するようにしてもよいし、テーパ面に代えて円弧面を設けるようにしてもよい。また、上記実施形態は電動パワーステアリング装置用のウォームホイールに本発明を適用したものであるが、他の装置に用いられるウォームホイールに適用してもよい。また、ウォームホイールや成形型の具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
以上述べたように、本発明に係るウォームホイールによれば、軸孔がその回転中心に形成されたボスと、このボスにウエブを介して連結されたリムとを有する金属製ウォームホイール要素と、前記リムの外周に射出・一体化された合成樹脂製のギヤリングとを有するウォームホイールであって、前記金属製ウォームホイール要素の一方の面に前記軸孔と同軸の調芯ガイド部が形成されている。本発明に係るウォームホイールの製造方法によれば、成形型に金属製ウォームホイール要素をセットし、当該成形型内に合成樹脂を射出成形することにより、当該金属製ウォームホイール要素のリムの外周に合成樹脂製のギヤリングを一体的に形成させるウォームホイールの製造方法であって、前記成形型に形成された調芯ガイド部に前記金属製ウォームホイール要素に形成された調芯ガイド部を対峙させる工程と、合成樹脂の射出圧力により前記金属製ウォームホイール要素の調芯ガイド部を前記成形型の調芯ガイド部に押圧する工程とを含むものとしたため、成形型内での金属製ホイール要素の位置決めが高精度に行われ、金属製ウォームホイールと合成樹脂製ギヤリングとの同軸度が向上し、合成樹脂製ギヤリングに内歯ギヤを設けた場合にもピニオンとの円滑な噛み合いが実現され、その他切削加工レス合成樹脂製ウォームホイール（ヘリカル形状含む）の場合にもウォームとの円滑な噛合が実現される。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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