(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のゲートからインサート金具の外周に樹脂リム層を成形し、該樹脂リム層の外周面に歯切りを施して歯車とする樹脂製歯車の製造方法において、
該樹脂リム層のゲート側の側面に、少なくとも該樹脂リム層の外周面側にまで及ぶゲート成形部を形成し、
該樹脂リム層の外周面に歯切り方向がゲート成形部の側に向かう歯切りを施した後に、該ゲート成形部を切削除去することを特徴とする樹脂製歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置等の高負荷伝動系に用いて好適な樹脂製歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置で操舵力をアシストするために、モータの駆動力をステアリング軸に伝える伝動系に、モータの駆動力をステアリング軸に伝えるウォームホイールが用いられている。
【０００３】
パワーステアリング装置等の高負荷伝動系に用いられるウォームホイールとしては、ボスとアームをインサート金具により構成して強度を確保し、歯を備えるリムを樹脂により構成して噛合い音の静粛を図ることが考えられている。
【０００４】
従来技術では、特開平8-145146号公報に記載の如く、金型のゲートからインサート金具の外周に樹脂リム層を成形し、該樹脂リム層の外周面に歯切りを施して歯車としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来技術では、インサート金具の外周に樹脂リム層を成形した成形品からゲート成形部を切削除去したブランク材を得た後、このブランク材の樹脂リム層の外周面に歯切りを施している。このため、歯切りによって樹脂リム層の外周面に生じたバリを歯切り後に除去する工程が必要となる。
【０００６】
本発明の課題は、樹脂製歯車の製作工程数を削減し、コスト低減を図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、金型のゲートからインサート金具の外周に樹脂リム層を成形し、該樹脂リム層の外周面に歯切りを施して歯車とする樹脂製歯車の製造方法において、該樹脂リム層のゲート側の側面に、少なくとも該樹脂リム層の外周面側にまで及ぶゲート成形部を形成し、該樹脂リム層の外周面に歯切り方向がゲート成形部の側に向かう歯切りを施した後に、該ゲート成形部を切削除去するようにしたものである。
【０００８】
【作用】
▲１▼樹脂リム層の外周面に歯切りを施した後に、樹脂リム層の外周面の側面を含むゲート成形部を切削除去することにより、この切削除去により歯切り時に生じたバリも同時に除去できる。従って、歯切り時に生じたバリの除去を、ゲート成形部の切削除去工程に包含するものとなり、樹脂製歯車の製作工程数を削減し、コスト低減できる。
【０００９】
▲２▼樹脂リム層のゲート側の側面で少なくとも外周面側にまでゲート成形部を及ぼしたから、上述▲１▼により樹脂リム層の側面を含むゲート成形部を切削除去しても、この切削後の樹脂リム層の外周面に所望の歯巾を確保できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図、図２は図１のII-II 線に沿う断面図、図３はウォームホイールを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図、図４はインサート金具セット工程を示す断面図、図５は射出成形工程を示す断面図、図６は成形品を示す斜視図、図７は歯切り工程を示す断面図、図８はゲート切除除去工程を示し、（Ａ）は切削前状態を示す断面図、（Ｂ）は切削後状態を示す斜視図である。
【００１１】
本実施形態は、本発明を電動パワーステアリング装置１０のステアリングアシストに用いられるウォームホイール４０の製造に適用したものである。
【００１２】
電動パワーステアリング装置１０は、図１に示す如く、ステアリングホイールが接続されるコラムハウジング１１をギヤボックス１２に結合し、ギヤボックス１２のラック１３の中間部に連結ボルト１４Ａ、１４Ｂを介して左右のタイロッド１５Ａ、１５Ｂを連結し、運転者によるステアリングホイールの操舵力をコラムハウジング１１側のモータ１６によりアシストするものである。
【００１３】
コラムハウジング１１は、図２に示す如く、ステアリングホイールが接続されるステアリング軸を入力軸２１と出力軸２２に分割し、入力軸２１と出力軸２２をそれらの内部でトーションバー２３により連結し、入力軸２１と出力軸２２をベアリング２４、ベアリング２５Ａ、２５Ｂでハウジング２６に支持している。また、コラムハウジング１１は、トルクセンサ２０を構成する 2個の検出コイル２７Ａ、２７Ｂを入力軸２１、出力軸２２に係合している円筒状のコア２８を囲むように、ハウジング２６に設けている。コア２８は、出力軸２２のガイドピン２９に係合する縦溝３０を備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、入力軸２１のスライダピン３１に係合するスパイラル溝３２を備える。これにより、ステアリングホイールに加えた操舵トルクが入力軸２１に付与され、トーションバー２３の弾性ねじり変形により、入力軸２１と出力軸２２の間に回転方向の相対変位を生ずると、この入力軸２１と出力軸２２の回転方向の変位がコア２８を軸方向に変位させるものとなり、このコア２８の変位による検出コイル２７Ａ、２７Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル２７Ａ、２７Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア２８が入力軸２１側へ移動すると、コア２８が近づく方の検出コイル２７Ａのインダクタンスが増加し、コア２８が遠ざかる方の検出コイル２７Ｂのインダクタンスは減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。
【００１４】
また、出力軸２２は反トルクセンサ２０側の外周部をピニオン３３とし、このピニオン３３に、前述したギヤボックス１２のラック１３を噛合わせている。このとき、ハウジング２６にはキャップ３４が螺着され、キャップ３４にスプリング３５を介してバックアップされるラックガイド３６がラック１３を背面支持している。
【００１５】
また、コラムハウジング１１は、ハウジング２６に前述のモータ１６を支持するとともに、モータ１６に接続されるクラッチ、ウォームギヤ３８を支持し、このウォームギヤ３８に噛合うウォームホイール４０が前述の出力軸２２の中間部に固定してある。
【００１６】
即ち、電動パワーステアリング装置１０にあっては、車速センサ（不図示）や上述のトルクセンサ２０の検出結果を得たコントロールユニット（不図示）により、所定のアシスト力マップから、モータ１６の駆動電流を決定し、車速と操舵トルクに応じた適切なアシスト力となるモータ１６の駆動力を出力軸２２に付与する。尚、モータ１６とウォームギヤ３８との間に設けられるクラッチは、アシスト不要時（高速時）にアシスト力を遮断する。
【００１７】
然るに、コラムハウジング１１において、モータ１６の駆動力を出力軸２２に伝えるウォームホイール４０は、図３に示す如く、ボス４１と、ボス４１から放射状に延びる複数本のアーム４２と、リム４３とを有し、リム４３の外周面に歯４４を備えている。このとき、ウォームホイール４０は、ボス４１とアーム４２とリム４３をインサート金具４５により構成して強度を確保し、歯４４を備えるリム４３を樹脂により構成してウォームギヤ３８との噛合い音の静粛を図っている。
【００１８】
リム４３を構成する樹脂としては、カーボン繊維やガラス繊維等の強化繊維が予め混入されたポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）やポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）等の強化プラスチックを用いることができる。
【００１９】
また、当然の事ながら要求強度の低いウォームホイールのリム４３を構成する樹脂としては、強化繊維を混入しない上記樹脂、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）をそのまま用いることができる。
【００２０】
インサート金具４５を構成する金属としては、焼結金属や鋼等を用いることができる。
【００２１】
以下、ウォームホイール４０の製造方法について説明する（図４〜図８）
ウォームホイール４０は下記(1) 〜(4) により製造できる。
(1) ボス４１とアーム４２とリム４３を構成するインサート金具４５を、金型５０の下型５１に固定する（図４）。下型５１は、インサート金具４５の中央のボス孔４１Ａに嵌合するボス孔嵌合部５１Ａと、インサート金具４５の複数のアーム孔４２Ａに嵌合するアーム孔嵌合部５１Ｂとを備える。金型５０は、下型５１の上面に側型５２、上型５３を型合せし、インサート金具４５回りのキャビティ５４にリム対応部５４Ａを形成する。
【００２２】
このとき、上型５３は、中央部にスプル５５を備えるとともに、スプル５５から外周部に広がるダイレクトゲート５６を備える。ダイレクトゲート５６は、キャビティ５４のリム対応部５４Ａの側面の外周面の側にまで及ぶ円板状張出部５６Ａを備える。
【００２３】
(2) 金型５０の上型５３の中央部に設けたスプル５５から、外周部に広がるダイレクトゲート５６により、直接キャビティ５４に溶融樹脂を充填して成形品１を射出成形する（図５）。
【００２４】
これにより、成形品１は、キャビティ５４のリム対応部５４Ａによってインサート金具４５の外周に樹脂リム層２が成形されるとともに、ダイレクトゲート５６の円板状張出部５６Ａによって樹脂リム層２のダイレクトゲート５６側の側面で外周面側にまで及ぶゲート成形部３が形成される。
【００２５】
(3) 金型５０で冷却固化した成形品１を金型５０から取出す（図６）。
【００２６】
(4) ホブ盤のカッタ６１を用いる等により、樹脂リム層２の外周面に、歯切り方向がゲート成形部３の側に向かう歯切りを施す（図７）。これにより、樹脂リム層２の外周面に歯４４を形成するものとなる。このとき、カッタ６１はゲート成形部３の外周面にバリ３Ａを発生させるものとなる。
【００２７】
(5) 旋盤等の切削刃物６２を用いる等により、図８に模式的に示す如く、成形品１における樹脂リム層２の側面及び内周面（ゲート成形部３との平面状境界線６３及びリング状境界線６４）に沿って成形品１を切削し、成形品１からゲート成形部３を切削除去する。切削刃物６２により境界線６３、６４に沿って切削されたゲート成形部３は、成形品１のインサート金具４５から離隔される。これにより、ボス４１とアーム４２とリム４３を構成するインサート金具４５にリム４３の外周面に歯４４を備えたウォームホイール４０が得られる。
【００２８】
従って、本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲１▼樹脂リム層２の外周面に歯切りを施した後に、樹脂リム層２の外周面の側面を含むゲート成形部３を切削除去することにより、この切削除去により歯切り時に生じたバリ３Ａも同時に除去できる。従って、歯切り時に生じたバリ３Ａの除去を、ゲート成形部３の切削除去工程に包含するものとなり、樹脂製歯車の製作工程数を削減し、コスト低減できる。
【００２９】
▲２▼樹脂リム層２のダイレクトゲート５６の側の側面で少なくとも外周面側にまでゲート成形部３を及ぼしたから、上述▲１▼により樹脂リム層２の側面を含むゲート成形部３を切削除去しても、この切削後の樹脂リム層２の外周面に所望の歯巾を確保できる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の樹脂製歯車は、インサート金具４５が構成するアーム４２を放射状に枝分れした複数本からなるものに限らず、円周方向に連続する円板状をなすものであっても良く、また補強リブを備えるものであっても良い。
【００３１】
また、本発明の樹脂製歯車の製造方法では、ダイレクトゲート方式によるものに限らず、ピンポイントゲート方式によるものであっても良い。
【００３２】
また、本発明は、ウォームホイールの製造方法に限らず、平歯車等の他の歯車の製造方法にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂製歯車の製作工程数を削減し、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は電動パワーステアリング装置を一部破断して示す正面図である。
【図２】図２は図１のII-II 線に沿う断面図である。
【図３】図３はウォームホイールを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】図４はインサート金具セット工程を示す断面図である。
【図５】図５は射出成形工程を示す断面図である。
【図６】図６は成形品を示す斜視図である。
【図７】図７は歯切り工程を示す断面図である。
【図８】図８はゲート切除除去工程を示し、（Ａ）は切削前状態を示す断面図、（Ｂ）は切削後状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  成形品
２  樹脂リム層
３  ゲート成形部
４０  ウォームホイール（歯車）
４４  歯
４５  インサート金具
５０  金型
５６  ダイレクトゲート
【図１】
0004331863.tif 000002
【図２】
0004331863.tif 000003
【図３】
0004331863.tif 000004
【図４】
0004331863.tif 000005
【図５】
0004331863.tif 000006
【図６】
0004331863.tif 000007
【図７】
0004331863.tif 000008
【図８】
0004331863.tif 000009