(57)【要約】【課題】被覆部の形状を調整することにより、ウォーム間にて潤滑油を円滑に流通させることができるとともに、該被覆部の形状調整を、切削加工によらずに簡易に行うことが可能なウォームギア及びその製造方法の提供を提供する。【解決手段】軸が固定されるボス部５と、該ボス部５から径方向に向けて突出するように配置された複数の凸部６を有する心金７と、該心金７の凸部６の表面を覆うように被覆された樹脂層８と、を具備し、前記樹脂層８は、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部に向けて順次肉厚が大きくなるように形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティ内に、ボス部から径方向に向けて突出するように設けられた複数の凸部を有する心金を配置する心金設置工程と、
該心金が配置された金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入して、該心金の凸部の表面を樹脂層で被覆する射出成型工程と、
樹脂層が被覆された心金を金型から取り出すことによってウォームギアを得る取出工程とを有し、
前記心金設置工程では、前記射出成型工程後の樹脂層の肉厚が前記凸部の長さ方向に沿う端部に向けて順次大きくなるように、金型のキャビティに対する心金の設置位置を調整することを特徴とするウォームギアの製造方法。
【請求項２】
軸が固定されるボス部と、該ボス部から径方向に向けて突出するように配置された複数の凸部を有する心金と、該心金の凸部の表面を覆うように被覆することによりウォーム側の歯部と噛み合う歯部を形成する樹脂層と、を具備し、
前記樹脂層は、芯金の凸部の長さ方向に沿い端部に向けて順次肉厚が大きくなるように形成されていることを特徴とするウォームギア。
【請求項３】
前記樹脂層は、芯金の凸部の長さ方向に沿う端部に肉厚が大きくなった肉厚部が形成されるとともに、その肉厚部が、潤滑剤が導入される導入側に形成されていることを特徴とする請求項２記載のウォームギア。
【請求項４】
前記心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心線に対して線対称形状であり、かつ前記心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、前記樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載のウォームギア。
【請求項５】
前記心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心点に対して点対称形状であり、かつ前記心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、前記樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載のウォームギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリング駆動機構等に使用されるウォームギア及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のウォームギアとして特許文献１に示される技術が知られている。この特許文献１に示される歯車機構は、歯形が凹円弧状を有するウォームと、該ウォームの円弧状の歯形に対応する凸円弧状の歯形を有するウォームギアとを備えているものである。さらに、この歯車機構では、凸円弧状のウォームギアの歯形を形成する切削加工の範囲の曲率半径と、凹円弧状のウォームとの噛合い領域の曲率半径との半径比を、予め設定した比率に定めることにより、これらウォームとウォームギアとの歯形の噛合い性能を向上させるようにしている。また、前述した歯車機構のウォームギアは、金属歯車である芯金にナイロン系樹脂等を用いた繊維強化プラスチックの被覆部を設けることで全体が形成されたものであって、被覆部は芯金の歯部全周に亙って配置されている。
【特許文献１】特開２００７‐１７７８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような歯車機構のウォームギアは、金属歯車である芯金に繊維強化樹脂の被覆部を設けることで全体が形成されたものであり、この繊維強化樹脂の切削加工は、樹脂に混入された強化用繊維の破断を伴うことが避けられない。そして、この切削加工より生じた強化用繊維の破断面が歯面から露出すると、ウォームの耐摩耗性を損なうことになる。また、従来の歯形では、繊維強化歯形の間に流れる潤滑剤の挙動を考慮した歯形を得ようとすると、さらに精密な切削加工が必要となって、加工に多くの工数を要するという問題があった。
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、切削加工と伴うことなく少ない工数で製作することができ、しかも、被覆部の形状を調整することにより、ウォーム間にて潤滑剤を円滑に流通させることができるとともに、該被覆部の形状調整を、切削加工によらずに簡易に行うことが可能なウォームギア及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明のウォームギアの製造方法は、金型のキャビティ内に、ボス部から径方向に向けて突出するように設けられた複数の凸部を有する心金を配置する心金設置工程と、該心金が配置された金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入して、該心金の凸部の表面を樹脂層で被覆する射出成型工程と、樹脂層が被覆された心金を金型から取り出すことによってウォームギアを得る取出工程とから構成し、前記心金設置工程にて、前記射出成型工程後の樹脂層の肉厚が凸部の長さ方向に沿う端部に向けて順次大きくなるように、金型のキャビティに対する心金の設置位置を調整することを特徴とする。
【０００６】
上記のようなウォームギアの製造方法では、心金設置工程にて、金型のキャビティ内に、ボス部から径方向に向けて突出する複数の凸部を有する心金を配置する。その後、射出成型工程にて、心金が配置された金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入して、該心金の凸部の表面を樹脂層で被覆して固化した後、取出工程にて、樹脂層が被覆された心金を金型から取り出すことによってウォームギアを得ることができる。また、上記心金設置工程においては、凸部の長さ方向に沿う端部に向けて樹脂層の肉厚が順次大きくなるように、金型のキャビティに対する心金の設置位置を調整するようにしたので、成型後において、端部に位置する樹脂層の引けを大きくして該樹脂を大きく収縮させることができ、これによってウォームギア側の歯部の端部表面と、該ウォームギアと噛み合うウォーム側の歯部との間に隙間を形成することができる。これにより、ギア使用時において、ウォームギアの端部とウォームとの間に形成された隙間を通じて、これらウォームギアとウォームとの間に潤滑剤を流通させることができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。また、従来のように切削工程を経ること無く、樹脂層の収縮によって、ウォームと噛み合うウォームギアの端部との間に隙間を形成することができるので、製造時の作業工程が簡素化され、作業能率が向上する。
【０００７】
本発明のウォームギアは、軸が固定されるボス部と、該ボス部から径方向に向けて突出するように配置された複数の凸部を有する心金と、該心金の凸部の表面を覆うように被覆されることによりウォーム側の歯部と噛み合う歯部を形成する樹脂層と、を具備し、前記樹脂層は、芯金の凸部の長さ方向に沿い端部に向けて順次肉厚が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記のような構成では、心金の凸部の表面を覆うように被覆する樹脂層について、芯金の凸部の長さ方向に沿う端部に向けて順次肉厚が大きくなるように形成されているので、成型後において、端部側に位置する樹脂層の肉厚部の引けを他の箇所より大きくして該肉厚部を大きく収縮させることができ、これによってウォームギア側の歯部の端部表面と、該ウォームギアと噛み合うウォーム側の歯部との間に隙間を形成することができる。これにより、ギア使用時において、ウォームギアの端部とウォームとの間に形成された隙間を通じて、これらの間に潤滑剤を流通させることができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。また、従来のように切削工程を経ること無く、樹脂層の肉厚部の収縮によって、ウォームと噛み合うウォームギアの端部との間に隙間を形成することができるので、製造時の作業工程が簡素化され、作業能率が向上する。
【０００９】
本発明のウォームギアでは、前記芯金の凸部の長さ方向に沿う前記樹脂層の端部に、肉厚が大きくなった肉厚部を形成するとともに、その肉厚部を、潤滑剤が導入される導入側に形成することを特徴とする。
【００１０】
上記のような構成では、心金の凸部の表面を覆うように被覆する樹脂層について、芯金の凸部の長さ方向に沿う端部に肉厚が大きくなった肉厚部を形成するとともに、その肉厚部を、潤滑剤が導入される導入側に形成したので、成型後において、樹脂層の肉厚部が収縮することによって形成されるウォームギア側の歯部とウォーム側の歯部と隙間を、潤滑剤が導入される導入側に形成することができる。これによって、ギア使用時において、該隙間を通じて、これらウォームギアとウォームとの間に潤滑剤を円滑に流通させることができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。
【００１１】
本発明のウォームギアは、前記心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心線に対して線対称形状であり、かつ前記心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、前記樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記のような構成では、心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心線に対して線対称形状であり、かつ該心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されることで、心金の凸部を被覆する樹脂層について、潤滑剤が導入される導入側の端部肉厚を、他の部分の肉厚と比較して大きくなるように設定することができる。
【００１３】
本発明のウォームギアは、前記心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心点に対して点対称形状であり、かつ前記心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、前記樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されている。
【００１４】
上記のような構成では、心金の凸部の長さ方向に沿う横断面が、該心金の凸部の長さ方向に沿う中心点に対して点対称形状であり、かつ該心金の凸部の長さ方向に沿う中心線と、樹脂層の歯部の長さ方向に沿う中心線とが、平行でない位置関係となるように配置されることで、心金の凸部を被覆する樹脂層について、潤滑剤が導入される導入側の端部肉厚を、他の部分の肉厚と比較して大きくなるように設定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成型後において、樹脂層の端部に位置する肉厚部を大きく収縮させることができ、ウォームギア側の歯部の端部表面と、該ウォームギアと噛み合うウォーム側の歯部との間に隙間を形成することができる。これにより、ギア使用時において、ウォームギアの端部とウォームとの間に形成された隙間を通じて、これらの間に潤滑剤を流通させることができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。また、従来のように切削工程を経ること無く、樹脂層の肉厚部の収縮によって、ウォームと噛み合うウォームギアの端部との間に隙間を形成することができるので、製造時の作業工程が簡素化され、作業能率が向上するという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明に係るギア機構１００のウォームギア１を示す斜視図である。ウォームギア１はその歯部２がウォーム３と歯部４と噛み合わされているものであって、該ウォーム３が矢印Ａ１方向に回転して、該ウォーム３の歯部４が矢印Ｂ１方向に向けて移動した場合に、矢印Ｃ１で示す方向に回転駆動される。また、該ウォーム３が矢印Ａ２方向に回転して、該ウォーム３の歯部４が矢印Ｂ２方向に向けて移動した場合には、ウォームギア１は矢印Ｃ２で示す方向に回転駆動される。
【００１７】
また、ウォームギア１は、軸（図示略）が固定されるボス部５と、該ボス部５から径方向に向けて突出するように配置されてかつウォーム３側の歯部４と噛み合わせるための複数の凸部６を有する心金７と、該心金７の凸部６の表面を覆うように被覆された樹脂層８、を有するものである。なお、心金７の凸部６を樹脂層８で被覆することにより、ウォームギア１の歯部２が構成される。また、心金７に対する樹脂層８の被覆は、例えば繊維強化樹脂を用いて射出成型により行われる。
【００１８】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図である。この図２を参照して判るように、心金７の凸部６は、長さ方向に沿う中心線（イ）に対して線対称形状であり、かつ該心金７の凸部６の長さ方向に沿う中心線（イ）が、凸部６に被覆された樹脂層８の長さ方向に沿う中心線（ロ）に対して平行でない位置関係に配置されている。すなわち、心金７の凸部６の長さ方向に沿う中心線（イ）と、心金７の凸部６に被覆された樹脂層８の長さ方向に沿う中心線（ロ）とが、凸部６の長さ方向に沿う中心点（符号Ｏで示す）にて交差するように、心金７に対して樹脂層８が配置されている。
【００１９】
そして、上述したように心金７に対して樹脂層８が配置されることによって、ウォーム３側の歯部４と噛み合う樹脂層８の側部の肉厚（符号ｔで示す）を、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくして、該樹脂層８の端部８Ａに、樹脂の肉厚が増した肉厚部８ａを形成することができる。これによって、図２に二点鎖線で示すように、成型後において、端部８Ａに位置する樹脂層８の肉厚部８ａの引けを大きくして、該肉厚部８ａを他の箇所より大きく収縮させることができ、これによってウォーム３側の歯部４と噛み合うウォームギア１の樹脂層８における端部８Ａ表面と、該ウォーム３側の歯部４との間に隙間（符号１０で示す）を形成することができる。その結果、ギア使用時において、ウォームギア１の端部とウォーム３との間に形成された隙間１０を通じて、これらウォームギア１とウォーム３との間に潤滑剤を流通させることができる。
【００２０】
なお、ここで樹脂層８の端部８Ａにおいて肉厚部８ａを設ける箇所は、ウォーム３が矢印Ａ１方向に回転して該ウォーム３の歯部４が矢印Ｂ１方向に移動する場合には、符号１１で示される潤滑剤の導入側であり、また、ウォーム３が矢印Ａ２方向に回転して該ウォーム３の歯部４が矢印Ｂ２方向に移動する場合には、符号１２で示される潤滑剤の導入側である。
【００２１】
次に、上記のように構成されたウォームギア１の製造方法について説明する。このウォームギア１は、主に以下の心金設置工程、射出成型工程、取出工程により製造される。まず、心金設置工程では、射出成型機（図示略）の金型のキャビティ内に、ボス部５から径方向に向けて突出するように設けられた複数の凸部６を有する心金７を配置する。そして、心金設置工程は、成型後の樹脂層８の側部の肉厚ｔが、凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次が大きくなるように、金型のキャビティに対する芯金７の設置位置を調整する。次に、射出成型工程にて、該心金７が配置された金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入して、該心金７の凸部６の表面を樹脂層８で被覆して固化させる。その後、取出工程にて、樹脂層８が被覆された心金７を金型から取り出すことによってウォームギア１を得る。
【００２２】
そして、上述した心金設置工程において、ウォーム３側の歯部４と噛み合う樹脂層８の側部の肉厚ｔが、凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくなるように、金型のキャビティに対する芯金７の設置位置を調整するようにしたので、成型後において、端部８Ａに位置する樹脂層８の肉厚部８ａの引けを大きくして該肉厚部８ａを大きく収縮させることができ、これによってウォームギア１側の歯部２の端部表面と、該ウォームギア１と噛み合うウォーム３側の歯部４との間に隙間１０を形成することができる。この隙間は、引けの大きい端部では大きく、次第に小さくなるため、噛み合いの初期に噛み合い面に潤滑剤が容易に導入される。これにより、ギア使用時において、ウォームギア１の端部とウォーム３との間に形成された隙間１０を通じて、これらウォームギア１とウォーム３との間に潤滑剤を流通させることができ、ギアの歯面間の潤滑を円滑に行うことができる。
【００２３】
以上詳細に説明しように、本実施形態に示されるギア機構１００では、心金７の凸部６の表面を覆うように被覆するウォームギア１の樹脂層８について、その側部の肉厚ｔを、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくなるように調整したので、成型後において、図２に二点鎖線で示すように、潤滑剤が導入される導入側１１・１２に位置する樹脂層８の端部８Ａにおける肉厚部８ａの引けを大きくして、該肉厚部８ａを大きく収縮させることができ、これによって、ウォーム３側の歯部４と噛み合うウォームギア１側の樹脂層８の端部８Ａ表面と、該ウォーム３側の歯部４との間に隙間１０を形成することができる。これにより、ギア使用時において、該隙間１０を通じて、これらウォームギア１とウォーム３との間に潤滑剤を導入することができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。また、従来のように切削工程を経ること無く、樹脂層８の収縮によって、ウォーム３と噛み合うウォームギア１の端部との間に隙間１０を形成することができるので、製造時の作業工程が簡素化され、作業能率が向上するという効果が得られる。
【００２４】
また、本実施形態に示されるギア機構１００では、心金７の凸部６の表面を覆うように被覆する樹脂層８について、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに肉厚が大きくなった肉厚部８ａを形成するとともに、その肉厚部８ａを、潤滑剤が導入される導入側１１・１２に形成したので、成型後において、樹脂層８の肉厚部８ａが収縮することによって形成されるウォームギア１側の歯部２とウォーム３側の歯部４と隙間１０を、潤滑剤が導入される導入側１１・１２に形成することができる。これによって、ギア使用時において、該隙間１０を通じて、これらウォームギア１とウォーム３との間に潤滑剤を円滑に流通させることができ、ギアの駆動を安定的に行うことができる。
【００２５】
また、上記実施形態では、心金７の凸部６の長さ方向に沿う横断面が、該心金７の凸部６の長さ方向に沿う中心線（イ）に対して線対称形状であり、かつ該心金７の凸部６の長さ方向に沿う中心線（イ）と、樹脂層８の長さ方向に沿う中心線（ロ）とが、平行でない位置関係となるように配置することで、心金７の凸部６を被覆する樹脂層８について、潤滑剤が導入される導入側１１・１２側の端部８Ａの肉厚を、他の部分と比較して大きくなるように設定することができる。
【００２６】
なお、上記の実施形態では、心金７の凸部６を直線形状としたが、これに限定されず、図３に示すように長さ方向に沿って湾曲した形状の凸部２０としても良い。この凸部２０は、その長さ方向に沿う横断面が、長さ方向に沿う中心点（符号Ｏで示す）に対して点対称となるように湾曲した形状とされており、心金７の凸部２０の長さ方向に沿う中心線（イ）が、凸部２０に被覆された樹脂層８の長さ方向に沿う中心線（ロ）に対して平行でない位置関係に配置されている。すなわち、心金７の凸部２０の長さ方向に沿う中心線（イ）と、心金７の凸部２０に被覆された樹脂層８の長さ方向に沿う中心線（ロ）とが、凸部２０の長さ方向に沿う中心点（符号Ｏで示す）にて交差するように、心金７に対して樹脂層８を配置している。
【００２７】
そして、図３に示される構成では、上記と同様に、心金７の凸部２０を被覆する樹脂層８の肉厚ｔを、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくなるように設定して、該端部８Ａに肉厚部８ａを形成することができる。これにより成型後において、潤滑剤が導入される導入側１１・１２に位置する樹脂層端部８Ａの肉厚部８ａの引けを大きくして該肉厚部８ａを大きく収縮させることができ、これによってウォーム３側の歯部４と噛み合うウォームギア１側の樹脂層８の端部８Ａ表面と、該ウォーム３側の歯部４との間に、潤滑剤を導入するための隙間１０を形成することができる。
【００２８】
なお、本実施形態に示す樹脂層８は、図４（Ａ）に示すようなニーマン歯形に適用しても良いし、図４（Ｂ）に示すようなインボリュート歯形、台形歯形等に適用しても良い。しかし、図４（Ａ）に示すニーマン歯形の方が樹脂層８の厚みを多くとることができ、これによって該樹脂層８の端部８Ａの引けを多く取ることができて好ましい。
【００２９】
また、上記の実施形態では、ウォームギア１の樹脂層８の側部側の肉厚ｔを、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくなるようにしたが、これと同時に、ウォームギア１の樹脂層８の上部側の肉厚を、芯金７の凸部６の長さ方向に沿う端部８Ａに向けて順次大きくしても良い。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施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変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ウォームとウォームギアとからなるギア機構を示す斜視図
【図２】図１に示すウォームギアの歯部をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図
【図３】図２に示すウォームギアの歯部の他の形態を示す横断面図
【図４】本発明が適用される（Ａ）ニーマン歯形、及び（Ｂ）インボリュート歯形の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ウォームギア
２  歯部
３  ウォーム
４  歯部
５  ボス部
６  凸部
７  心金
８  樹脂層
８Ａ  端部
８ａ  肉厚部
１０  隙間
１１  潤滑油の導入側
１２  潤滑油の導入側
２０  凸部
【図１】
2009197917.tif 000003
【図２】
2009197917.tif 000004
【図３】
2009197917.tif 000005
【図４】
2009197917.tif 000006