蜗轮、电动助力转向装置制造方法

蜗轮、电动助力转向装置制造方法
【专利摘要】蜗轮的芯棒具有：形成有第一环状凹部的轴向一端面；以及形成有第二环状凹部的轴向另一端面。第二环状凹部的外周侧壁面具有：以与第二环状凹部的底面呈钝角的方式从该底面延伸的锥面；以及形成在锥面的径向外侧的第三环状凹部。第三环状凹部的截面形状是直角三角形，其两边为与第二环状凹部的底面平行的面、以及与第二环状凹部的底面垂直的面。边沿部具有：固定在第一环状凹部的第一内周部；以及固定在第二环状凹部的第二内周部。
【专利说明】蜗轮、电动助力转向装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及构成电动助力转向装置的减速器的蜗轮。

【背景技术】
[0002]电动助力转向装置搭载于汽车等车辆，并根据转向转矩从电动马达经由减速器向转向机构传递转向辅助力。在使用了涡轮蜗杆机构作为减速器的电动助力转向装置中，转向轴侧的蜗轮与电动马达的驱动轴侧的蜗杆啮合。
[0003]这样的蜗轮为了降低因与蜗杆之间的齿隙而引起的啮合齿彼此的碰撞音(咔哒声)，通常具有如下构造:金属制的芯骨的外周部被合成树脂制的边沿部覆盖(例如参照专利文献I?3)。
[0004]图27示出蜗轮的现有例。该蜗轮100包括:金属制的芯骨101 ;以及将芯骨101的外周部覆盖的大致圆环状的边沿部201。芯骨101形成为大致圆板状，并具有:将轴嵌合的中心孔11 ;以及形成有第一环状凹部12的轴向一端面。在芯部101的外周部形成有花键 15a。
[0005]边沿部201通过合成树脂的注塑成形而与芯骨101形成为一体。在边沿部201的外周部形成有齿轮21。边沿部201具有:固定在芯骨101的第一环状凹部12的第一内周部22 ;以及固定在芯骨101的轴向另一端面的第二内周部230。第一内周部22从边沿部201的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域(外周侧壁面12a和底面的径向外侧部分12b),固定在外周侧壁面12a和底面的径向外侧部分12b。
[0006]另外，边沿部201具有与芯骨101的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部201的凸部与芯骨101的花键15a的谷部的嵌合，边沿部201与芯骨101以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2004-34941号公报
[0010]专利文献2:日本特开2004-345573号公报
[0011]专利文献3:日本特开2006-22883号公报


【发明内容】

[0012]发明所要解决的技术问题
[0013]若将电动助力转向装置用在大型汽车中，则通过蜗轮赋予到输出轴的助力转矩变大。在通过蜗轮向输出轴赋予助力转矩时，如图27所示，从蜗轮与蜗杆的啮合部对蜗轮施加倾倒方向的力矩M。在现有的蜗轮中，在提高芯骨101与边沿部201相对于该力矩M的结合强度这方面存在改善的余地。
[0014]本发明的目的在于，使金属制的芯骨的外周部被合成树脂制的边沿部覆盖的蜗轮的芯骨与边沿部的结合强度高于现有产品。
[0015]用于解决问题的技术方案
[0016]根据本发明的一个方式，蜗轮包括:形成为大致圆板状的金属制的芯骨；以及形成为将所述芯骨的外周部覆盖的大致圆环状的合成树脂制的边沿部。在所述边沿部的外周部形成有齿轮。所述边沿部利用合成树脂的注射注塑成形与所述芯骨形成为一体。
[0017]所述芯棒具有:对轴进行嵌合的中心孔；形成有第一环状凹部的轴向一端面；以及形成有第二环状凹部的轴向另一端面。
[0018]所述第二环状凹部的径向外侧区域的外周侧壁面具有:以与所述第二环状凹部的底面呈钝角的方式从该底面延伸的锥面；以及形成在所述锥面的径向外侧的第三环状凹部，所述第三环状凹部的截面形状是直角三角形，其两边为与所述第二环状凹部的底面平行的面、以及与所述第二环状凹部的底面垂直的面。
[0019]所述边沿部具有:第一内周部，其从所述边沿部的轴向一端面延伸到所述第一环状凹部的径向外侧区域(第一环状凹部的外周侧壁面和底面的径向外侧部分)，并被固定在所述第一环状凹部的径向外侧区域；以及第二内周部，其从所述边沿部的轴向另一端面延伸到所述第二环状凹部的径向外侧区域(构成第二环状凹部的外周侧壁面的所述锥面和第三环状凹部、底面的径向外侧部分)，并被固定在所述第二环状凹部的径向外侧区域。
[0020]所述边沿部是在将所述芯棒以使所述第二环状凹部与浇口相对、且浇道的轴向与所述芯棒的轴向一致的方式配置在金属模具中的状态下注射成形的。
[0021]根据该蜗轮，由于在芯棒上除了第一环状凹部外，还形成有第二环状凹部，除了边沿部的第一内周部相对于第一环状凹部的固定外，还具有边沿部的第二内周部相对于第二环状凹部的固定，因此芯棒与边沿部的结合强度比现有的蜗轮高。
[0022]另外，由于所述第二环状凹部具有上述形状，因此与没有该形状的蜗轮相比，能够进一步提高芯棒与边沿部的结合强度，并且，由于在注射成形时不易阻碍树脂的流动，因此防止产生成为边沿部的强度下降的原因的熔接缝等。
[0023]优选的是，所述第二环状凹部的深度被设定为0.1mm以上、且为浇口厚的1/2以下，更优选的是，被设定为0.5mm以上、3.0mm以下。
[0024]优选的是，所述芯棒的轴向另一端面具有在径向上隔着所述第二环状凹部的端面部，各端面部是平面，更优选的是，构成所述端面部的各平面位于同一平面上。
[0025]优选的是，所述边沿部通过使用了盘型浇口的注射成形来形成。
[0026]发明效果
[0027]优选的是，所述蜗轮是构成将电动马达的动力传递至转向机构而进行转向辅助的电动助力转向装置的减速器的蜗轮。
[0028]发明的效果
[0029]根据本发明的蜗轮，芯棒与边沿部的结合强度比现有的蜗轮高。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是本发明的第I实施方式的蜗轮的剖视图。
[0031]图2是图1的局部放大图。
[0032]图3是说明在用于制造第I实施方式的蜗轮的注塑成形中使用的金属模具和注塑成形时合成树脂的流动的图。
[0033]图4是说明第I实施方式的蜗轮的制造方法的图，示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂并固化后的状态。
[0034]图5是示出将第I实施方式的蜗轮安装在电动助力转向装置的减速器上的状态的首1J视图。
[0035]图6是说明构成图5的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0036]图7是本发明的第2实施方式的蜗轮的剖视图。
[0037]图8是图7的局部放大图。
[0038]图9是说明在用于制造第2实施方式的蜗轮的注塑成形中使用的金属模具和注塑成形时的合成树脂的流动的图。
[0039]图10是说明第2实施方式的蜗轮的制造方法的图，示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂并固化后的状态。
[0040]图11是示出将第2实施方式的蜗轮安装在电动助力转向装置的减速器上的状态的剖视图。
[0041 ] 图12是说明构成图11的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0042]图13是本发明的第3实施方式的蜗轮的剖视图。
[0043]图14是图13的局部放大图。
[0044]图15是本发明的第4实施方式的蜗轮的剖视图。
[0045]图16是图15的局部放大图。
[0046]图17是说明在用于制造第4实施方式的蜗轮的注塑成形中使用的金属模具和注塑成形时合成树脂的流动的图。
[0047]图18是说明第4实施方式的蜗轮的制造方法的图，示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂并固化后的状态。
[0048]图19是示出将第4实施方式的蜗轮安装在电动助力转向装置的减速器上的状态的剖视图。
[0049]图20是说明构成图19的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0050]图21是本发明的第5实施方式的蜗轮的剖视图。
[0051]图22是图21的局部放大图。
[0052]图23是说明在用于制造第5实施方式的蜗轮的注塑成形中使用的金属模具和注塑成形时合成树脂的流动的图。
[0053]图24是说明第5实施方式的蜗轮的制造方法的图，示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂并固化后的状态。
[0054]图25是示出将第5实施方式的蜗轮安装在电动助力转向装置的减速器上的状态的剖视图。
[0055]图26是说明构成图25的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0056]图27是现有例的蜗轮的剖视图。
[0057]附图标记说明
[0058]1、1A、1B、1C、1D 芯骨
[0059]11中心孔
[0060]12第一环状凹部
[0061]12a第一环状凹部的外周侧壁面
[0062]12b第一环状凹部的底面的径向外侧部分
[0063]13、13A、13B 第二环状凹部
[0064]13a、13b、13Aa、13Ba、13Ab、13Bb 隔着第二环状凹部的端面部
[0065]13c第二环状凹部的外周侧壁面
[0066]13Ac、13Bc第二环状凹部的锥面
[0067]13d、13Ad、13Bd第二环状凹部的底面
[0068]13e、13Ae、13Be第二环状凹部的内周侧壁面
[0069]13Af外侧锥面
[0070]15外周部
[0071]2、2A、2B、2C、2D 边沿部
[0072]21 齿轮
[0073]22第一内周部
[0074]23、23A、23B 第二内周部
[0075]34a 浇道
[0076]34b构成盘型浇口的凹部
[0077]10、10A、10B、10CU0D 蜗轮
[0078]51电动助力转向装置的输出轴(转向机构)
[0079]52转向轴(转向机构)
[0080]56电动马达
[0081]D第二环状凹部的深度
[0082]T 浇口厚

【具体实施方式】
[0083]下面，说明本发明的实施方式，但本发明不限于下述实施方式。
[0084]下面，说明本发明的第I实施方式。图1是第I实施方式的蜗轮的剖视图，图2是其局部放大图。
[0085]如图1和图2所示，该第I实施方式的蜗轮10包括:金属制的芯骨I ;以及将芯骨I的外周部15覆盖的大致圆环状的边沿部2。芯骨I在沿轴向观察时，被配置在边沿部2的大致中央。
[0086]芯骨I被形成为大致圆板状。芯骨I具有:对轴进行嵌合的中心孔11 ;形成有第一环状凹部12的轴向一端面；形成有第二环状凹部13的轴向另一端面；以及形成有花键15a的外周部15。花键15a在轴向上设置在外周部15的形成有第二环状凹部13的一侧的部分。外周部15的形成有第一环状凹部12的一侧的其他部分被构成作为圆筒面。芯骨I的与第一环状凹部12相比的径向内侧的部分为具有中心孔11的凸柱部11a。
[0087]如图2所示，芯骨I的轴向另一端面具有在径向上隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b。端面部13a、13b是平面，位于单点划线F所示的同一平面上。第二环状凹部13具有:底面13d ;与底面13d垂直地在轴向上从底面13d延伸的外周侧壁面13c ;以及与底面13d呈钝角地从底面13d向端面部13b锥状地延伸的内周侧壁面13e。第二环状凹部13的外周侧壁面13c被构成为圆筒面。第一环状凹部12的外周侧壁面12a被构成为直径比第二环状凹部13的外周侧壁面13c的直径小的圆筒面。S卩，第二环状凹部13的外周侧壁面13c与第一环状凹部12的外周侧壁面12a相比被设置在径向外侧。
[0088]边沿部2被利用合成树脂的注塑成形与芯骨I形成为一体。在边沿部2的外周部形成有齿轮21。边沿部2具有:第一内周部22，其被固定在芯骨I的第一环状凹部12 ;以及第二内周部23，其被固定在第二环状凹部13。
[0089]如图2所示，第一内周部22从边沿部2的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域，并被固定在第一环状凹部12的外周侧壁面12a和第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b。第一内周部22的内周面具有:与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的圆筒面；以及从该圆筒面向边沿部2的轴向一端面并向径向外侧延伸的倾斜面。第二内周部23从边沿部2的轴向另一端面延伸到第二环状凹部13的径向外侧区域，并被固定在第二环状凹部13的外周侧壁面13c和第二环状凹部13的底面13d的径向外侧部分。第二内周部23的内周面被构成为从第二环状凹部13的底面13d向边沿部2的轴向另一端面并向径向外侧延伸的倾斜面(参照图4的线L)。第一内周部22的内周面与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的径向位置、和第二内周部23的内周面与第二环状凹部13的底面13d抵接的径向位置大致一致。
[0090]边沿部2具有与芯骨I的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部2的凸部与芯骨I的花键15a的谷部的嵌合，边沿部2与芯骨I以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0091]蜗轮10由以下的方法制造。
[0092]如图3所示，注塑成形所使用的金属模具3包括第一部件31、第二部件32、第三部件33、以及第四部件34。第一部件31具有与芯骨I的中心孔11嵌合的凸部31a。第二部件32具有:与第一环状凹部12嵌合的凸部32a ;以及构成腔室的凹部32b。第三部件33具有:构成腔室的凹部33a;以及分型面33b。第四部件34具有:浇道34a ;构成盘型浇口的凹部34b ;以及分型面34c。
[0093]首先，用现有已知的方法制造金属制的芯骨I。此时，第二环状凹部12的深度D为0.5mm以上、且浇口厚T的1/2以下的范围。需要说明的是，即使在浇口厚T为6.0mm以上的情况下，第二环状凹部12的深度D也为3.0mm以下。
[0094]接下来，将芯骨I以使第二环状凹部13与浇口相对、并使浇道34a的轴向与芯骨I的轴向一致的方式配置在金属模具3内。此时，构成盘型浇口的凹部34b的倾斜的内周面与芯骨I的第二环状凹部13的内周侧壁面13e相对(径向位置大致一致)，且与芯骨I的第二环状凹部13的内周侧壁面13e平行。接下来，使注塑成形机运转，将边沿部2—体成形于芯骨I。
[0095]此时，从注塑成形机的喷嘴供给的合成树脂从浇道34a经由盘型浇口进入腔室内。如图3中线4a所示，合成树脂从芯骨I的轴向另一端面(形成有第二环状凹部13的面)通过外周部15的外侧，绕进轴向一端面(形成有第一环状凹部12的面)。
[0096]图4示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂4且合成树脂4被固化后的状态。该状态下，在拆下金属模具3后，沿着线L圆锥状地切下合成树脂4，从而得到图1所示的蜗轮10。图4的线21a是示出齿轮21的谷的线。
[0097]在第I实施方式中，芯骨I的第二环状凹部13的深度D与浇口厚T的关系满足D < T/2(即，芯骨I的第二环状凹部13的深度D为芯骨I的轴向另一端面与边沿部2的端面部13a(轴向另一端面)之间的轴向距离的1/2以下)，隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b位于同一平面F上。所以，在合成树脂的注塑成形时，不易阻碍合成树脂的流动。即，第二环状凹部13的深度D尽可能地小，在合成树脂流动时越不易产生涡流。另外，若隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b不在同一平面上，则在合成树脂流动时容易产生涡流，合成树脂的强度下降。但是，在本实施方式中，由于隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b位于同一平面F上，因此合成树脂会顺畅地流动。由此，合成树脂彻底遍及整个腔室(直到流动的终端部即第一环状凹部12)，防止产生成为芯骨I与边沿部2的结合强度下降的原因的熔接缝等。
[0098]蜗轮10在芯骨I上不仅形成有第一环状凹部12，也形成有第二环状凹部13，除了边沿部2的第一内周部22相对于第一环状凹部12的固定外，还具有边沿部2的第二内周部23相对于第二环状凹部12的固定。所以，芯骨I与边沿部2的结合强度比图27的蜗轮100 局 ο
[0099]另外，由于蜗轮10的第二环状凹部13的外周侧壁面13c以与底面13d垂直的方式从底面13d延伸，因此与壁面13c是锥面的构成相比，能够进一步提高芯骨I与边沿部2的结合强度。
[0100]此外，该第I实施方式的蜗轮10在芯骨I的轴向端面上仅设置有I个第二环状凹部13，但在第二环状凹部12的深度D不能为0.5mm以上的情况下，也可以通过在芯骨I的轴向端面上设置多个深度D为0.1mm以上0.4mm以下的第二环状凹部12，来提高芯骨I与边沿部2的结合强度。为了确保芯骨I与边沿部2的结合强度，使D的下限值为0.1mm。
[0101]蜗轮10被用在电动助力转向装置的涡轮蜗杆机构的减速器中。
[0102]图5示出具有组装有蜗轮10的减速器的电动助力转向装置。图6是说明图5的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0103]在这个例子中，电动助力转向装置的转向机构的输出轴51与转向轴52利用扭杆53结合。在将输出轴51自由旋转地支撑的壳体54的内表面设置有转矩传感器55。转矩传感器55测定在转向轴52与输出轴51之间传递的转矩。
[0104]如图6所示，在电动马达56的输出轴57上结合有蜗杆58。在蜗杆58上啮合有蜗轮10的齿轮21。
[0105]根据该电动助力转向装置，根据由转矩传感器55得到的转矩测定值对电动马达56进行通电，经由包含蜗杆57与蜗轮10的减速器，向输出轴51赋予适当的助力转矩。
[0106]下面，说明本发明的第2实施方式。图7是第2实施方式的蜗轮的剖视图，图8是其局部放大图。
[0107]如图7和8所示，第2实施方式的蜗轮1A包括:金属制的芯骨IA ;以及将芯骨IA的外周部15覆盖的大致圆环状的边沿部2A。芯骨IA在轴向观察时，被配置在边沿部2A的大致中央。
[0108]芯骨IA形成为大致圆板状。芯骨IA具有:对轴进行嵌合的中心孔11 ;形成有第一环状凹部12的轴向一端面；形成有第二环状凹部13的轴向另一端面；在第一环状凹部12的外周侧壁面(径向外侧区域的面)12a上形成的第三环状凹部14 ；以及在外周部15形成的花键15a。花键15a在轴向上被设置在外周部15的形成有第二环状凹部13的一侧的部分。外周部15的形成有第一环状凹部12的一侧的其他部分被构成为圆筒面。芯骨IA的与第一环状凹部12相比的径向内侧的部分成为具有中心孔11的凸柱部11a。
[0109]如图8所示，芯骨IA的轴向另一端面具有在径向上隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b。端面部13a、13b是平面，位于单点划线F所示的同一平面上。第二环状凹部13具有:底面13d;与底面13d垂直地在轴向上从底面13d延伸的外周侧壁面13c ;以及与底面13d呈钝角地从底面13d向端面部13b锥状地延伸的内周侧壁面13e。第二环状凹部13的外周侧壁面13c被构成为圆筒面。第一环状凹部12的外周侧壁面12a的除了第三环状凹部14以外的部分被构成为直径比第二环状凹部13的外周侧壁面13c的直径小的圆筒面。S卩，第二环状凹部13的外周侧壁面13c与第一环状凹部12的外周侧壁面12a的除了第三环状凹部14以外的部分相比被设置在径向外侧。
[0110]第三环状凹部14如图8所示，具有:在与芯骨IA的径向大致相同的方向上延伸的径向面14a ;以及以第三环状凹部14的开口侧扩展的方式构成的锥面14b。
[0111]边沿部2A利用合成树脂的注塑成形与芯骨IA形成为一体。在边沿部2A的外周部形成有齿轮21。边沿部2A具有:第一内周部22，其被固定在芯骨IA的第一环状凹部12 ;以及第二内周部23，其被固定在第二环状凹部13 ;以及凸部24，其与第三环状凹部14嵌合。
[0112]如图8所示，第一内周部22从边沿部2A的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域，并被固定在第一环状凹部12的外周侧壁面12a和第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b。第一内周部22的内周面具有:与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的圆筒面；以及从该圆筒面向边沿部2A的轴向一端面并向径向外侧延伸的倾斜面。第二内周部23从边沿部2A的轴向另一端面延伸到第二环状凹部13的径向外侧区域，并被固定在第二环状凹部13的外周侧壁面13c和第二环状凹部13的底面13d的径向外侧部分。第二内周部23的内周面被构成为从第二环状凹部13的底面13d向边沿部2A的轴向另一端面并向径向外侧延伸的倾斜面(参照图10的线L)。第一内周部22的内周面与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的径向位置、和第二内周部23的内周面与第二环状凹部13的底面13d抵接的径向位置大致一致。
[0113]边沿部2A具有与芯骨IA的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部2A的凸部与芯骨IA的花键15a的谷部的嵌合，边沿部2A与芯骨IA以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0114]蜗轮1A由以下的方法制造。
[0115]如图9所示，注塑成形中使用的金属模具3包括第一部件31、第二部件32、第三部件33、以及第四部件34。第一部件31具有与芯骨IA的中心孔11嵌合的凸部31a。第二部件32具有:与第一环状凹部12嵌合的凸部32a ；以及构成腔室的凹部32b。第三部件33具有:构成腔室的凹部33a ;以及分型面33b。第四部件34具有:浇道34a ;构成盘型浇口的凹部34b ;以及分型面34c。
[0116]首先，用现有已知的方法制造金属制的芯骨1A。此时，第二环状凹部12的深度D为0.5mm以上且浇口厚T的1/2以下的范围。需要说明的是，即使在浇口厚T为6.0mm以上的情况下，第二环状凹部12的深度D也为3.0mm以下。
[0117]接下来，将芯骨IA以使第二环状凹部13与浇口相对、并使浇道34a的轴向与芯骨IA的轴向一致的方式配置在金属模具3内。此时，构成盘型浇口的凹部34b的倾斜的内周面与芯骨IA的第二环状凹部13的内周侧壁面13e平行。接下来，使注塑成形机运转，将边沿部2A —体成形于芯骨1A。
[0118]此时，从注塑成形机的喷嘴供给的合成树脂从浇道34a经由盘型浇口进入腔室内。如图9中线4a所示，合成树脂从芯骨IA的轴向另一端面(形成有第二环状凹部13的面)通过外周部15的外侧，绕进轴向一端面(形成有第一环状凹部12的面)之后，到达第三环状凹部14。
[0119]图10示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂4、且合成树脂4被固化后的状态。该状态下，在将金属模具3拆下后，沿着线L圆锥状地切下合成树脂4，从而得到图7所示的蜗轮1A0图10的线21a是示出齿轮21的谷的线。
[0120]在第2实施方式中，芯骨IA的第二环状凹部13的深度D与浇口厚T的关系满足D ( T/2( S卩，芯骨IA的第二环状凹部13的深度D为芯骨IA的轴向另一端面与边沿部2Α的端面部13a(轴向另一端面)之间的轴向距离的1/2以下)，隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b位于同一平面F上，第三环状凹部14具有锥面14b。所以，在合成树脂的注塑成形时，不易阻碍合成树脂的流动。由此，合成树脂彻底遍及整个腔室(直到流动的终端部即第三环状凹部14)，防止产生成为芯骨IA与边沿部2A的结合强度下降的原因的熔接缝等。
[0121]蜗轮1A在芯骨IA上不仅形成有第一环状凹部12，也形成有第二环状凹部13和第三环状凹部14，除了边沿部2A的第一内周部22相对于第一环状凹部12的固定外，还具有边沿部2A的第二内周部23相对于第二环状凹部12的固定、以及第三环状凹部14与边沿部2A的凸部24的嵌合。所以，芯骨IA与边沿部2A的结合强度比图27的蜗轮100高。
[0122]另外，由于蜗轮1A的第二环状凹部13的外周侧壁面13c以与底面13d垂直的方式从底面13d延伸，因此与壁面13c是锥面的构成相比，能够进一步提高芯骨IA与边沿部2A的结合强度。
[0123]蜗轮1A在芯骨IA的轴向端面上仅设置有I个第二环状凹部13，但在第二环状凹部12的深度D不能为0.5mm以上的情况下，也可以通过在芯骨IA的轴向端面上设置多个深度D为0.1mm以上0.4mm以下的第二环状凹部12，来提高芯骨IA与边沿部2A的结合强度。
[0124]蜗轮1A被用在构成电动助力转向装置的涡轮蜗杆机构的减速器中。
[0125]图11示出具有组装有蜗轮1A的减速器的电动助力转向装置。图12是说明图11的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0126]在这个例子中，电动助力转向装置的转向机构的输出轴51与转向轴52利用扭杆53结合。在将输出轴51自由旋转地支撑的壳体54的内表面上设置有转矩传感器55。转矩传感器55测定在转向轴52与输出轴51之间传递的转矩。
[0127]如图12所示，在电动马达56的输出轴57上结合有蜗杆58。在蜗杆58上啮合有蜗轮1A的齿轮21。
[0128]根据该电动助力转向装置，根据由转矩传感器55得到的转矩测定值向电动马达56进行通电，经由包含蜗杆57与蜗轮1A的减速器，向输出轴51赋予适当的助力转矩。
[0129]下面，说明本发明的第3实施方式。图13是第3实施方式的蜗轮的剖视图，图14是其局部放大图。
[0130]如图13和图8所示，第3实施方式的蜗轮1B包括:金属制的芯骨IB ;以及将芯骨IB的外周部15覆盖的大致圆环状的边沿部2B。芯骨IB在轴向观察时，被配置在边沿部2B的大致中央。
[0131]芯骨IB被形成为大致圆板状。芯骨IB具有:对轴进行嵌合的中心孔11 ;形成有第一环状凹部12的轴向一端面；形成有第二环状凹部13的轴向另一端面；形成在第一环状凹部12的底面的径向外侧部分(径向外侧区域的面)12b的第三环状凹部14A;以及形成有花键15a的外周部15。花键15a在轴向上被设置在外周部15的形成有第二环状凹部13的一侧的部分。外周部15的形成有第一环状凹部12的一侧的其他部分被构成为圆筒面。芯骨IB的与第一环状凹部12相比的径向内侧的部分为具有中心孔11的凸柱部11a。
[0132]如图14所示，芯骨IB的轴向另一端面具有在径向上隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b。端面部13a、13b是平面，位于点划线F所示的同一平面上。第二环状凹部13具有:底面13d;与底面13d垂直地在轴向上从底面13d延伸的外周侧壁面13c;以及与底面13d呈钝角地从底面13d向端面部13b锥状地延伸的内周侧壁面13e。第二环状凹部13的外周侧壁面13c被构成为圆筒面。第一环状凹部12的外周侧壁面12a被构成为直径比第二环状凹部13的外周侧壁面13c的直径小的圆筒面。S卩，第二环状凹部13的外周侧壁面13c与第一环状凹部12的外周侧壁面12a相比被设置在径向外侧。
[0133]第三环状凹部14A如图14所示，具有:在与芯骨IB的轴向大致相同的方向上延伸的轴向面14c ;以及以第三环状凹部14A的开口侧扩展的方式构成的锥面14d。
[0134]边沿部2B利用合成树脂的注塑成形与芯骨IB形成为一体。在边沿部2B的外周部形成有齿轮21。边沿部2B具有:第一内周部22，其被固定在芯骨IB的第一环状凹部12 ；以及第二内周部23，其被固定在第二环状凹部13 ;以及凸部24A，其与第三环状凹部14A嵌八口 ο
[0135]如图14所示，第一内周部22从边沿部2B的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域，并被固定在第一环状凹部12的外周侧壁面12a和底面的径向外侧部分12b。第一内周部22的内周面具有:与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的圆筒面；以及从该圆筒面向边沿部2B的轴向一端面并向径向外侧延伸的倾斜面。第二内周部23从边沿部2B的轴向另一端面延伸到第二环状凹部13的径向外侧区域，并被固定在第二环状凹部13的外周侧壁面13c和底面13d的径向外侧部分。第二内周部23的内周面被构成为从第二环状凹部13的底面13d向边沿部2B的轴向另一端面并向径向外侧延伸的倾斜面。第一内周部22的内周面与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的径向位置、和第二内周部23的内周面与第二环状凹部13的底面13d抵接的径向位置大致一致。
[0136]边沿部2B具有与芯骨IB的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部2B的凸部与芯骨IB的花键15a的谷部的嵌合，边沿部2B与芯骨IB以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0137]蜗轮1B除了使用的芯骨的形状不同以外，用与第2实施方式的蜗轮1A相同的方法制造。
[0138]在第3实施方式中，第二环状凹部13的深度D与浇口厚T的关系满足D彡T/2，隔着第二环状凹部13的端面部13a、13b位于同一平面F上，第三环状凹部14A具有锥面14d。所以，在合成树脂的注塑成形时，不易阻碍合成树脂的流动。由此，合成树脂彻底遍及整个腔室(直到流动的终端部即第三环状凹部14A)，防止产生成为芯部IA与边沿部2B的结合强度下降的原因的熔接缝等。
[0139]蜗轮1B在芯骨IB上不仅形成有第一环状凹部12，也形成有第二环状凹部13和第三环状凹部14A，除了边沿部2B的第一内周部22相对于第一环状凹部12的固定外，还具有边沿部2B的第二内周部23相对于第二环状凹部12的固定、以及第三环状凹部14A与边沿部2B的凸部24A的嵌合。所以，芯骨IB与边沿部2B的结合强度比图27的蜗轮100高。
[0140]另外，由于蜗轮1B以第二环状凹部13的外周侧壁面13c与底面13d垂直的方式从底面13d延伸，因此与壁面13c为锥面的构成相比，能够进一步提高芯骨IB与边沿部2B的结合强度。
[0141]蜗轮1B除了第三环状凹部的形成位置不同以外，与第2实施方式的蜗轮1A相同，但由于该不同，蜗轮1B与蜗轮1A相比存在以下优点。
[0142]蜗轮1A的第三环状凹部14沿芯骨IA的径向凹陷，与之相对，蜗轮1B的第三环状凹部14A沿芯骨IB的轴向凹陷。在用锻造等塑性加工成形没有第三环状凹部14、14A的形状的芯骨时，沿芯骨的轴向施加成形负荷来进行成形。因此，在具有第三环状凹部14A的芯骨IB的情况下，能够利用沿芯骨IB的轴向施加的成形负荷同时地成形第三环状凹部14A，但是，在具有第三环状凹部14的芯骨IA的情况下，为了形成第三环状凹部14，还需要进行沿与芯骨IA的轴向垂直的方向施加成形负荷的成形。因此，蜗轮1B与蜗轮1A相比，能够降低芯骨的成形所花费的成本。
[0143]图15是第4实施方式的蜗轮的剖视图，图16是其局部放大图。
[0144]如图15和图16所示，该实施方式的蜗轮1C包括:金属制的芯骨1C;以及将芯骨IC的外周部15覆盖的大致圆环状的边沿部2C。
[0145]芯骨IC形成为大致圆板状。芯骨IC具有:对轴进行嵌合的中心孔11 ;形成有第一环状凹部12的轴向一端面；形成有第二环状凹部13A的轴向另一端面；以及形成有花键15a的外周部15。花键15a在轴向上被设置在外周部15的形成有第二环状凹部13A的一侧的部分。外周部15的形成有第一环状凹部12的一侧的其他部分被构成为圆筒面。芯骨IC的与第一环状凹部12相比的径向内侧的部分为具有中心孔11的凸柱部11a。
[0146]如图16所示，芯骨IC的轴向另一端面具有在径向上隔着第二环状凹部13A的端面部13Aa、13Ab。端面部13Aa、13Ab是平面，位于单点划线F所示的同一平面上。第二环状凹部13A具有:底面13Ad ;以及与底面13Ad呈钝角地从底面13Ad向端面部13Ab锥状地延伸的内周侧壁面13Ae。
[0147]第二环状凹部13A的外周侧壁面具有:与底面13Ad呈钝角地从底面13Ad向端面部13Aa延伸的锥面13Ac ;形成在锥面13Ac的径向外侧的第三环状凹部14A ;以及形成在第三环状凹部14A的径向外侧的外侧锥面13Af。第三环状凹部14A的截面形状为直角三角形，其两边为与第二环状凹部13A的底面13Ad平行的面(沿着线LI的面)、以及与底面13Ad垂直的面(沿着线L2的面)。锥面13Ac和外侧锥面13Af被配置在相同的线L3上。S卩，外侧锥面13Af被构成为锥面13Ac的延长面的一部分。与第二环状凹部13A的底面13Ad垂直的第三环状凹部14A的面(沿着线L2的面)被构成为圆筒面。第一环状凹部12的外周侧壁面12a被构成为直径与第三环状凹部14A的面的直径大致相等的圆筒面，该第三环状凹部14A的面与第二环状凹部13A的底面13Ad垂直。
[0148]边沿部2C利用合成树脂的注塑成形与芯骨IC形成为一体。在边沿部2C的外周部形成有齿轮21。边沿部2C具有:第一内周部22，其被固定在芯骨IC的第一环状凹部12 ；以及第二内周部23A，其被固定在第二环状凹部13A。
[0149]如图16所示，第一内周部22从边沿部2C的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域，并被固定在第一环状凹部12的外周侧壁面12a和第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b。第一内周部22的内周面具有:与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的圆筒面；以及从该圆筒面向边沿部2C的轴向一端面并向径向外侧延伸的倾斜面。第二内周部23A从边沿部2C的轴向另一端面延伸到第二环状凹部13A的径向外侧区域，并被固定在第二环状凹部13A的外周侧壁面(锥面13Ac、第三环状凹部14A、夕卜侧锥面13Af)和底面13Ad的径向外侧部分。第二内周部23A的内周面被构成为从第二环状凹部13A的底面13Ad向边沿部2C的轴向另一端面并向径向外侧延伸的倾斜面(参照图18的线L)。第二内周部23A的内周面沿着线L3与第二环状凹部13A的锥面13Ac及外侧锥面13Af平行，由此，第二环状凹部13A的底面13Ad与端面部13Aa之间的范围中的、第二内周部23A的壁厚除了第三环状凹部14A内的部分以外大致为一定。第二内周部23A第一内周部22的内周面与第一环状凹部12的底面的径向外侧部分12b抵接的径向位置、和第二内周部23A的内周面与第二环状凹部13A的底面13Ad抵接的径向位置大致一致。
[0150]边沿部2C具有与芯骨IC的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部2C的凸部与芯骨IC的花键15a的谷部的嵌合，边沿部2C与芯骨IC以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0151]蜗轮1C由以下的方法制造。
[0152]如图17所示，注塑成形所使用的金属模具3包括第一部件31、第二部件32、第三部件33、以及第四部件34。第一部件31具有与芯骨IC的中心孔11嵌合的凸部31a。第二部件32具有:与第一环状凹部12嵌合的凸部32a ;以及构成腔室的凹部32b。第三部件33具有:构成腔室的凹部33a ；以及分型面33b。第四部件34具有:浇道34a ;构成盘型浇口的凹部34b ;以及分型面34c。
[0153]首先，用现有已知的方法制造金属制的芯骨1C。此时，第二环状凹部12的深度D为0.5mm以上且浇口厚T的1/2以下的范围。需要说明的是，即使在浇口厚T为6.0mm以上的情况下，使第二环状凹部12的深度D的深度D也为3.0mm以下。
[0154]接下来，将芯骨IC以使第二环状凹部13A与浇口相对、使浇道34a的轴向与芯骨IC的轴向一致的方式配置在金属模具3内。此时，构成盘型浇口的凹部34b的倾斜的内周面与芯骨IC的第二环状凹部13A的内周侧壁面13Ae相对(径向位置大致一致)，并与芯骨IC的第二环状凹部13A的内周侧壁面13Ae平行。接下来，使注塑成形机运转，将边沿部2C一体成形于芯骨1C。
[0155]此时，从注塑成形机的喷嘴供给的合成树脂从浇道34a经由盘型浇口进入腔室内。如图17中线4a所示，合成树脂从芯骨IC的轴向另一端面(形成有第二环状凹部13A的面)通过外周部15的外侧，绕进轴向一端面(形成有第一环状凹部12的面)。
[0156]图18示出利用注塑成形在金属模具内填充合成树脂4且合成树脂4被固化后的状态。在该状态下将金属模具3拆下后，沿着线L以圆锥状切下合成树脂4，从而得到图15所示的蜗轮10C。图18的线21a是示出齿轮21的谷的线。
[0157]在第4实施方式中，芯骨IC的第二环状凹部13A的深度D与浇口厚T的关系满足D ( T/2，在第三环状凹部14Α的径向内侧和外侧形成有锥面(锥面13Ac、外侧锥面13Af)，隔着第二环状凹部13A的端面部13Aa、13Ab位于同一平面F上。所以，在合成树脂的注塑成形时，不易阻碍合成树脂的流动。由此，合成树脂彻底遍及整个腔室(直到流动的终端部即第一环状凹部12)，防止产生成为芯骨IC与边沿部2C的结合强度下降的原因的熔接缝坐寸ο
[0158]蜗轮1C在芯骨IC上不仅形成有第一环状凹部12，也形成有具有第三环状凹部14A的第二环状凹部13A，除了边沿部2C的第一内周部22相对于第一环状凹部12的固定夕卜，还具有边沿部2C的第二内周部23A相对于第二环状凹部13A的固定。所以，芯骨IC与边沿部2C的结合强度比图2713A的蜗轮100高。
[0159]另外，由于蜗轮1C的第二环状凹部13A的外周侧壁面是在锥面上具有直角形的第三环状凹部14A的形状，因此与仅由锥面构成的形状的构成相比，能够进一步提高芯骨IC与边沿部2C的结合强度。
[0160]蜗轮1C被用在电动助力转向装置的涡轮蜗杆机构的减速器中。
[0161]图19示出具有装入有蜗轮1C的减速器的电动助力转向装置。图20是说明图19的减速器的涡轮蜗杆机构的图。
[0162]在这个例子中，电动助力转向装置的转向机构的输出轴51与转向轴52利用扭杆53结合。在将输出轴51自由旋转地支撑的壳体54的内表面上设置有转矩传感器55。转矩传感器55测定在转向轴52与输出轴51之间传递的转矩。
[0163]如图20所示，在电动马达56的输出轴57上结合有蜗杆58。在蜗杆58上啮合有蜗轮1C的齿轮21。
[0164]根据该电动助力转向装置，根据由转矩传感器55得到的转矩测定值对电动马达56进行通电，经由包含蜗杆57与蜗轮1C的减速器，向输出轴51赋予适当的助力转矩。
[0165]图21是第5实施方式的蜗轮的剖视图，图22是其局部放大图。
[0166]如图21和图22所示，第5实施方式的蜗轮1D包括:金属制的芯骨ID ;以及将芯骨ID的外周部15覆盖的大致圆环状的边沿部2D。
[0167]芯骨ID形成为大致圆板状。芯骨ID具有:对轴进行嵌合的中心孔11 ;形成有第一环状凹部12的轴向一端面；形成有第二环状凹部13B的轴向另一端面；以及形成有花键15a的外周部15。芯骨ID的与第一环状凹部12相比的内周侧的部分为具有中心孔11的凸柱部11a。
[0168]如图22所示，芯骨ID的轴向另一端面具有在径向上隔着第二环状凹部13B的端面部13Ba、13Bb。端面部13Ba、13Bb是平面，位于点划线F所示的同一平面上。第二环状凹部13B具有:底面13Bd ;以及与底面13Bd呈钝角地从底面13Bd向端面部13Bb锥状地延伸的内周侧壁面13Be。
[0169]第二环状凹部13B的外周侧壁面具有:以与底面13Ad呈钝角的方式从底面13Bd向端面部13Ba延伸的锥面13Bc ;以及形成在锥面13Bc的径向外侧的第三环状凹部14B。第三环状凹部14B的截面形状为直角三角形，其两边为与第二环状凹部13B的底面13Bd平行的面(沿着线LI的面)、以及与底面13Ad垂直的面(沿着线L2的面)。第三环状凹部14B的与第二环状凹部13B的底面13Bd垂直的面笔直地延伸，到达芯骨ID的轴向另一端面的端面部13Ba。与第二环状凹部13B的底面13Bd垂直的第三环状凹部14B的面(沿着线L2的面)被构成为圆筒面。第一环状凹部12的外周侧壁面12a被构成为直径比第三环状凹部14B的与第二环状凹部13B的底面13Bd垂直的面的直径小的圆筒面。
[0170]边沿部2D利用合成树脂的注塑成形与芯骨ID形成为一体。在边沿部2D的外周部形成有齿轮21。边沿部2D具有:第一内周部22，其被固定在芯骨ID的第一环状凹部12 ；以及第二内周部23B，其被固定在第二环状凹部13B。
[0171]如图22所示，第一内周部22从边沿部2D的轴向一端面延伸到第一环状凹部12的径向外侧区域，并被固定在第一环状凹部12的外周侧壁面12a和底面的径向外侧部分12b。第二内周部23B从边沿部2D的轴向另一端面延伸到第二环状凹部13B的径向外侧区域，并被固定在第二环状凹部13B的外周侧壁面(锥面13Bc、第三环状凹部14B)和底面13Bd的径向外侧部分。第二内周部23B的内周面沿着线L3与第二环状凹部13B的锥面13Bc平行。
[0172]边沿部2D具有与芯骨ID的花键15a的谷部嵌合的凸部。利用边沿部2D的凸部与芯骨ID的花键15a的谷部的嵌合，边沿部2D与芯骨ID以一体地旋转而能传递转矩的方式结合。
[0173]蜗轮1D除了使用的芯骨的形状不同以外，用与第4实施方式相同的方法制造。图23是与第4实施方式的图17对应的图，图24是与第4实施方式的图18对应的图。
[0174]在第5实施方式中，第二环状凹部13B的深度D与浇口厚T的关系满足D < T/2，并在第三环状凹部14B的径向内侧形成有锥面13Bc，隔着第二环状凹部13B的端面部13Ba、13Bb位于同一平面F上。所以，在合成树脂的注塑成形时，不易阻碍合成树脂的流动。由此，合成树脂彻底遍及整个腔室(直到流动的终端部即第一环状凹部12)，防止产生成为芯骨IA与边沿部2D的结合强度下降的原因的熔接缝等。
[0175]蜗轮1D在芯骨ID上不仅形成有第一环状凹部12，也形成有具有第三环状凹部14B的第二环状凹部13B，除了边沿部2C的第一内周部22相对于第一环状凹部12的固定夕卜，还具有边沿部2C的第二内周部23B相对于第二环状凹部13B的固定。所以，芯骨ID与边沿部2D的结合强度比图27的蜗轮100高。
[0176]另外，蜗轮1C的第二环状凹部13B的外周侧的壁面是在锥面13Bc的外径部具有直角形状的第三环状凹部14B的形状。所以，与仅由锥面构成的形状的构成相比，能够进一步提高芯骨ID与边沿部2D的结合强度。
[0177]蜗轮1D被用在电动助力转向装置的涡轮蜗杆机构的减速器中。
[0178]图25示出具有组装有蜗轮1D的减速器的电动助力转向装置。图26是说明构成图25的减速器的涡轮蜗杆机构的图。图25是与第4实施方式的图19相对应的图，图24是与第4实施方式的图20对应的图。
[0179]本发明基于2013年2月25日申请的日本专利申请2013-034912号、2013年2月25日申请的日本专利申请2013-034913号、以及2013年3月7日申请的日本专利申请2013-045857号，其内容作为参照引入于此处。
[0180]产业上的可利用性
[0181]本发明能够适用于构成将电动马达的动力传递至转向机构来进行转向辅助的电动助力转向装置的减速器的蜗轮。
【权利要求】
1.一种蜗轮，其特征在于， 包括: 金属制的芯棒，其形成为圆板状；以及 合成树脂制的边沿部，其形成为将所述芯棒的外周部覆盖的圆环状， 在所述边沿部的外周部形成齿轮， 所述边沿部利用合成树脂的注射成形与所述芯棒形成为一体， 所述芯棒具有:对轴进行嵌合的中心孔；形成有第一环状凹部的轴向一端面；形成有第二环状凹部的轴向另一端面， 所述第二环状凹部的径向外侧区域的外周侧壁面具有:以与所述第二环状凹部的底面呈钝角的方式从该底面延伸的锥面；以及形成在所述锥面的径向外侧的第三环状凹部，所述第三环状凹部的截面形状是直角三角形，所述直角三角形的两边为与所述第二环状凹部的底面平行的面、以及与所述第二环状凹部的底面垂直的面， 所述边沿部具有:第一内周部，其从所述边沿部的轴向一端面延伸到所述第一环状凹部的径向外侧区域，并被固定在所述第一环状凹部的径向外侧区域；以及第二内周部，其从所述边沿部的轴向另一端面延伸到所述第二环状凹部的径向外侧区域，并被固定在所述第二环状凹部的径向外侧区域， 所述边沿部是在将所述芯棒以使所述第二环状凹部与浇口相对、且使浇道的轴向与所述芯棒的轴向一致的方式配置在金属模具中的状态下注射成形的。
2.如权利要求1所述的蜗轮，其特征在于， 所述第二环状凹部的外周侧壁面还具有形成在所述第三环状凹部的径向外侧的外侧锥面，并且所述锥面和所述外侧锥面被配置在相同的线上。
3.如权利要求1所述的蜗轮，其特征在于， 与第二环状凹部的底面垂直的所述第三环状凹部的面笔直地延伸，到达所述芯棒的轴向另一端面。
4.如权利要求1所述的蜗轮，其特征在于， 所述芯棒的轴向另一端面具有在径向上隔着所述第二环状凹部的端面部，且各端面部是平面。
5.如权利要求4所述的蜗轮，其特征在于， 构成所述端面部的各平面位于同一平面上。
6.如权利要求1所述的蜗轮，其特征在于， 所述浇口是盘型浇口，所述边沿部是通过使用了盘型浇口的注射成形来形成的。
7.一种电动助力转向装置，其特征在于， 包括: 减速器，其包含权利要求1所述的蜗轮； 电动马达；以及 转向机构， 所述电动马达经由所述减速器，将电动马达的动力传递至转向机构而进行转向辅助。
【文档编号】B62D5/04GK104246303SQ201480001079
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】清田晴彦, 山本武士, 三津桥史朗 申请人:日本精工株式会社