本发明涉及一种蜗轮的制造方法。
背景技术
已知有一种借助蜗杆轴和蜗轮将电动马达的旋转力传递到齿条轴的电动动力转向装置。蜗轮具有与蜗杆轴的齿啮合的多个齿。蜗轮的各齿具有在蜗杆轴向预定的方向旋转时被蜗杆轴的齿推压的第1齿面和在蜗杆轴向相反的方向旋转时被蜗杆轴的齿推压的第2齿面。
在jp2013－160334a中公开了第1齿面的局部和第2齿面的局部形成为凹曲面状的蜗轮。具体地讲，齿面的大致一半的区域形成为凹曲面部分，另外的区域形成为螺旋面部分。凹曲面部分形成为从齿的中央越朝向端则越远离齿线，螺旋面部分与齿线平行地形成。
此外，在jp2013－160334a中公开了使用能够分割为第1模具和第2模具的成型模具来制造蜗轮的方法。第1模具具有用于成型第1齿面的第1成型面，第2模具具有用于成型第2齿面的第2成型面。第1模具和第2模具以第1成型面和第2成型面空开间隔地相对且第1模具的与第1成型面相反的那一侧的第1分割面同第2模具的与第2成型面相反的那一侧的第2分割面接触的方式互相组合。利用第1成型面和第2成型面划定用于成型蜗轮的齿的模腔。通过将第1模具和第2模具沿着齿线方向互相拉开，将成型后的蜗轮自第1模具和第2模具拆下。
技术实现要素：
在蜗轮与蜗杆轴啮合时，在蜗轮的齿产生接触面压。通过以与蜗杆轴的齿相对应的形状形成第1齿面的曲面部和第2齿面的曲面部而增大蜗杆轴的齿与蜗轮的齿相互间的接触面积来减小该接触面压。为了进一步减小接触面压，期望进一步增大曲面部。
但是，在jp2013－160334a所公开的方法中，在自第1模具和第2模具拆下成型后的蜗轮时，第1模具和第2模具被沿着齿线方向互相拉开。为了将第1模具和第2模具沿着齿线方向互相拉开，需要与齿线方向平行地形成第1分割面和第2分割面。因此，不能增大第1齿面的曲面部和第2齿面的曲面部。
倘若增大第1齿面的曲面部和第2齿面的曲面部，则第1模具的第1成型面和第2模具的第2成型面不仅形成为从齿的中央越朝向一端则越远离齿线，而且形成为从齿的中央越朝向另一端则越远离齿线。由于第1分割面和第2分割面沿着齿线形成，因此第1模具的中央部与两端部相比变粗，第2模具的中央部与两端部相比变粗。因此，不能将第1模具和第2模具从成型后的蜗轮拔出。
这样，在jp2013－160334a所公开的方法中，不能增大第1齿面的曲面部和第2齿面的曲面部。
本发明的目的在于，能够在以与蜗杆轴的齿相对应的形状形成蜗轮的齿面的曲面部的同时增大该曲面部。
本发明涉及制造蜗轮的方法，该蜗轮具备与蜗杆轴的轴齿啮合的多个轮齿。根据本发明的某一技术方案，蜗轮的制造方法包括以下的工序：将第1模具和第2模具组合起来，形成利用第1模具和第2模具划定的模腔，该第1模具用于成型轮齿的在蜗杆轴向预定的方向旋转时被轴齿推压的第1齿面，该第2模具用于成型轮齿的在蜗杆轴向相反的方向旋转时被轴齿推压的第2齿面；向模腔注入熔融材料，成型轮齿；以及将第1模具和第2模具沿着相对于轮齿的齿线倾斜的方向互相拉开。
附图说明
图1是利用本发明的实施方式的制造方法制造的蜗轮的侧视图，表示与蜗杆轴啮合的状态。
图2是表示图1的蜗轮的局部的立体图。
图3是图2的蜗轮的节距圆筒面的局部展开图。
图4是用于说明本发明的实施方式的制造方法的图，表示将第1模具和第2模具组合起来的状态。
图5是用于说明本发明的实施方式的制造方法的图，表示向模腔注入了熔融树脂的状态。
图6是用于说明本发明的实施方式的制造方法的图，表示将第1模具和第2模具互相拉开的状态。
图7是用于说明比较例的制造方法的图。
图8是用于说明本发明的实施方式的变形例的制造方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的蜗轮10的制造方法。
如图1所示，蜗轮10应用于蜗杆减速机100。在蜗杆减速机100中，蜗轮10与蜗杆轴20啮合。蜗杆轴20与马达的旋转轴(未图示)连结，蜗轮10与例如小齿轮(未图示)连结。从马达输出的旋转力通过蜗轮10和小齿轮被传递到用于使车轮转向的齿条轴，辅助驾驶员对车轮的转向。
在蜗杆轴20随着马达的旋转轴的旋转而旋转时，蜗轮10旋转。此时，蜗杆轴20的旋转减速并被传递到蜗轮10。小齿轮随着蜗轮10的旋转而旋转。这样，蜗杆减速机100借助蜗杆轴20和蜗轮10将马达的旋转减速并传递到小齿轮。
蜗杆轴20具有圆柱状的轴主体21和呈螺旋状形成在轴主体21的外周的轴齿22。蜗轮10具有圆环状的轮主体11和自轮主体11的外周突出的多个轮齿12。轮齿12的节距与轴齿22的节距大致相等，轮齿12与轴齿22啮合。
轮主体11和轮齿12由树脂材料一体地成型。在轮主体11的内周设有金属制的套筒17。
轮齿12形成在蜗轮10的外周。此外，轮齿12具有与蜗轮10的周向交叉的第1齿面13和第2齿面14。第2齿面14位于轮齿12的与第1齿面13相反的那一侧。
在蜗杆轴20向预定的方向(图1所示的d1方向)旋转时，轮齿12的第1齿面13被轴齿22推压。其结果，蜗轮10向图1所示的d3方向旋转。在蜗杆轴20向相反的方向(图1所示的d2方向)旋转时，轮齿12的第2齿面14被轴齿22推压。其结果，蜗轮10向图1所示的d4方向旋转。
图2是表示蜗轮10的局部的立体图。图3是蜗轮10的节距圆筒面的局部展开图。
如图2和图3所示，轮齿12还具有与沿着蜗轮10的旋转轴线r的方向(以下简称为“旋转轴线方向”)正交的第1端面15和第2端面16。第2端面16位于轮齿12的与第1端面15相反的那一侧。
如图3所示，第1齿面13具有沿着蜗轮10的旋转轴线r而从第1端面15形成为平面状的平面部13a和从平面部13a到第2端面16为止形成为曲面状的曲面部13b。曲面部13b与蜗杆轴20的轴齿22(参照图1)相对应地从平面部13a向d4方向弯曲地形成。
第2齿面14与第1齿面13同样地具有平面部14a和曲面部14b。平面部14a沿着蜗轮10的旋转轴线r而从第2端面16形成为平面状。曲面部14b以与蜗杆轴20的轴齿22相对应的形状形成为曲面状。
由于在第1齿面13形成有曲面部13b且在第2齿面14形成有曲面部14b，因此轮齿12的齿线方向相对于旋转轴线方向倾斜。
在此，“齿线”是指通过第1端面15的中心和第2端面16的中心的假想线，在图3中用标有附图标记“t”的单点划线表示。“齿线方向”是指沿着齿线t的方向。
由于第1齿面13具有曲面部13b，因此与第1齿面13整体仅由平面部13a形成的情况相比，能够增大蜗杆轴20向d1方向旋转时的第1齿面13与轴齿22的接触面积。同样地，由于第2齿面14具有曲面部14b，因此与第2齿面14整体仅由平面部14a形成的情况相比，能够增大蜗杆轴20向d2方向旋转时的第2齿面14与轴齿22的接触面积。
通过增大第1齿面13和第2齿面14与轴齿22的接触面积，能够减小在第1齿面13和第2齿面14产生的接触面压。因而，能够提高轮齿12的耐久性。
接着，参照图4～图6说明用于成型蜗轮10的轮齿12的金属模具30。金属模具30形成为能够分割为第1金属模具块40和第2金属模具块50。
第1金属模具块40具有用于成型轮齿12的第1齿面13(参照图3)的多个第1模具43。第1模具43自第1金属模具块40的主体部41突出。与第1齿面13相对应地在第1模具43的成型面44形成有平面部44a和曲面部44b。也就是说，平面部44a沿着旋转轴线r形成为平面状，曲面部44b从平面部44a向d4方向弯曲地形成。
第2金属模具块50具有用于成型轮齿12的第2齿面14(参照图3)的多个第2模具53。第2模具53自第2金属模具块50的主体部51突出。与第2齿面14相对应地在第2模具53的成型面54形成有平面部54a和曲面部54b。
在将第1金属模具块40和第2金属模具块50组合起来的状态下，成型面44和成型面54空开间隔地相对。第1模具43的顶端与第2金属模具块50的主体部51的侧面52接触。第2模具53的顶端与第1金属模具块40的主体部41的侧面42接触。
利用成型面44、54以及侧面42、52划定用于成型轮齿12(参照图3)的模腔31。也就是说，主体部41的侧面42用于成型轮齿12的第1端面15，主体部51的侧面52用于成型轮齿12的第2端面16。
此外，在将第1金属模具块40和第2金属模具块50组合起来的状态下，第1模具43的与成型面44相反的那一侧的面45和第2模具53的与成型面54相反的那一侧的面55互相接触。也就是说，金属模具30能够以面45和面55为边界进行分割。以下，“面45”也称作“分割面45”，“面55”也称作“分割面55”。
接着，说明蜗轮10的制造方法，更具体地讲是轮齿12的成型方法。
首先，如图4所示，将第1金属模具块40和第2金属模具块50组合起来，形成模腔31。接着，如图5所示，向模腔31注入熔融树脂，将熔融树脂冷却。树脂以与模腔31的形状相对应的形状固化，成型为树脂制的轮齿12。
接着，如图6所示，将第1金属模具块40和第2金属模具块50沿着旋转轴线方向互相拉开。其结果，自第1金属模具块40和第2金属模具块50拆下成型后的蜗轮10。
在本实施方式中，由于第1金属模具块40和第2金属模具块50被沿着旋转轴线方向互相拉开，因此第1金属模具块40的分割面45和第2金属模具块50的分割面55沿着蜗轮10的旋转轴线r形成。
第1模具43的曲面部44b像前述那样从沿着旋转轴线r延伸的平面部44a向d4方向弯曲地形成。由于第1模具43的分割面45沿着旋转轴线r形成，因此曲面部44b从平面部44a越朝向第1模具43的顶端则越靠近分割面45地弯曲地形成。因此，第1模具43从基端(第1模具43的将第1模具43拉开的方向的端部)越朝向顶端则形成得越细。因而，能够将第1模具43从成型后的蜗轮10拔出。
同样地，第2模具53的曲面部54b从沿着旋转轴线r延伸的平面部54a向d3方向弯曲地形成。由于第2模具53的分割面55沿着旋转轴线r形成，因此曲面部54b从平面部54a越朝向第2模具53的顶端则越靠近分割面55地弯曲地形成。因此，第2模具53从基端(第2模具53的将第2模具53拉开的方向的端部)越朝向顶端则形成得越细。因而，能够将第2模具53从成型后的蜗轮10拔出。
在此，参照图7说明比较例的蜗轮的制造方法。在比较例中也是，第1金属模具块140包括具有成型面144和分割面145的多个第1模具143，第2金属模具块150包括具有成型面154和分割面155的多个第2模具153。在成型面144形成有平面部144a和曲面部144b，在成型面154形成有平面部154a和曲面部154b。
在比较例中，第1金属模具块140和第2金属模具块150被沿着轮齿112的齿线方向互相拉开。在该情况下，第1模具143的分割面145沿着齿线t形成。因此，第1模具143的平面部144a沿着齿线t形成，第1模具143的曲面部144b从平面部144a向d4方向弯曲地形成。
倘若在比较例中，如图7中的双点划线所示那样，在沿着旋转轴线r形成了平面部144a的情况下，平面部144a从基端越朝向曲面部144b则越远离分割面145地延伸。此外，在从平面部144a弯曲地形成了曲面部144b的情况下，曲面部144b的局部从平面部144a越朝向第1模具143的中央则越远离分割面145地弯曲。因此，第1模具143从基端越朝向中央则形成得越粗。因而，不能将第1模具143从成型后的蜗轮拔出。
这样，在比较例中，由于沿着齿线t形成平面部144a，因此从平面部144a弯曲地形成曲面部144b。也就是说，在比较例中，不能将平面部144a形成为相对于齿线t倾斜，此外，不能将曲面部144b形成为从平面部144a越朝向第1模具143的中央则越靠近齿线t。
由于轮齿112的第1齿面113以与第1模具143的成型面144的形状相对应的形状成型，因此不能将轮齿112的平面部113a形成为相对于齿线t倾斜。此外，不能将轮齿112的曲面部113b形成为从平面部113a越朝向轮齿112的中央则越靠近齿线t地弯曲。因而，不能在以与蜗杆轴20的轴齿22(参照图1)相对应的形状形成轮齿112的曲面部113b的同时增大该曲面部113b。
同样地，在比较例中，需要沿着齿线t形成第2模具153的分割面155。因此，不能将轮齿112的平面部114a形成为相对于齿线t倾斜，不能将曲面部114b形成为从平面部114a越朝向轮齿112的中央则越靠近齿线t地弯曲。因而，不能在以与蜗杆轴20的轴齿22(参照图1)相对应的形状形成轮齿112的曲面部114b的同时增大该曲面部114b。
在本实施方式中，如图6所示，由于第1金属模具块40被从第2金属模具块50沿着旋转轴线方向拉开，因此第1模具43的分割面45沿着旋转轴线r形成。因此，沿着旋转轴线r形成的第1模具43的平面部44a沿着分割面145延伸。此外，从平面部44a弯曲地形成的曲面部44b从平面部44a越朝向第1模具43的顶端则越靠近分割面45地弯曲。因此，第1模具43从基端越朝向顶端则形成得越细。因而，能够将第1模具43从成型后的蜗轮10拔出。
这样，在本实施方式中，能够沿着旋转轴线r形成平面部44a，能够从平面部44a弯曲地形成曲面部44b。也就是说，能够将平面部44a形成为相对于齿线t倾斜，此外，能够将曲面部44b形成为从平面部44a越朝向第1模具43的中央则越靠近齿线t。
由于轮齿12的第1齿面13以与第1模具43的成型面44的形状相对应的形状成型，因此能够将轮齿12的平面部13a形成为相对于齿线t倾斜。此外，能够将轮齿12的曲面部13b形成为从平面部13a越朝向轮齿12的中央则越靠近齿线t地弯曲。因而，能够在以与蜗杆轴20的轴齿22(参照图1)相对应的形状形成轮齿12的曲面部13b的同时增大该曲面部13b。
同样地，第2模具53的分割面55沿着旋转轴线r形成。因此，能够将轮齿12的平面部14a形成为相对于齿线t倾斜，能够将曲面部14b形成为从平面部14a越朝向轮齿12的中央则越靠近齿线t地弯曲。因而，能够在以与蜗杆轴20的轴齿22(参照图1)相对应的形状形成轮齿12的曲面部14b的同时增大该曲面部14b。
此外，在本实施方式中，由于第1模具43被从第2模具53沿旋转轴线方向拉开，因此第1模具43的分割面45沿着旋转轴线r形成。因此，能够将成型面44形成为从中央越朝向基端则越远离齿线t地弯曲直到成型面44的切线与旋转轴线r平行为止。同样地，能够将成型面54形成为从中央越朝向基端则越远离齿线t地弯曲直到成型面54的切线与旋转轴线r平行为止。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成轮齿12的曲面部13b、14b的同时进一步增大该曲面部13b、14b。
在本实施方式中，在第1齿面13形成有平面部13a和曲面部13b，但也可以是第1齿面13整体形成为曲面状。同样地，也可以是第2齿面14整体形成为曲面状。也就是说，也可以是，使用第1模具43将第1齿面13整体形成为曲面状并使用第2模具53将第2齿面14整体形成为曲面状。
由于使用第1模具43将第1齿面13整体形成为曲面状并使用第2模具53将第2齿面14整体形成为曲面状，因此在将第1齿面13和第2齿面14整体形成为曲面状时，不必对利用模具成型而成型的轮齿12施加加工。因而，能够以更少的工时增大第1齿面13的曲面部13b和第2齿面14的曲面部14b。
第1金属模具块40和第2金属模具块50并不限于被沿着旋转轴线方向拉开的方式，只要被沿着相对于轮齿12的齿线t倾斜的方向拉开即可。在该情况下也是，第1金属模具块40的分割面45和第2金属模具块50的分割面55相对于齿线t倾斜地形成。因此，能够将第1模具43的成型面44和第2模具53的成型面54形成为从中央越朝向基端则越远离齿线t地弯曲。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成轮齿12的曲面部13b、14b的同时增大该曲面部13b、14b。
优选的是，将第1金属模具块40和第2金属模具块50拉开的方向相对于齿线t向旋转轴线r侧倾斜。在该情况下，分割面45、55相对于齿线t向旋转轴线r侧倾斜地形成。因此，能够将第1模具43的成型面44和第2模具53的成型面54形成为从中央到基端附近为止远离齿线t地弯曲。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成曲面部13b、14b的同时增大该曲面部13b、14b。
图8是用于说明本实施方式的变形例的制造方法的图，表示利用该制造方法制造的轮齿212及在该制造方法中使用的金属模具230。利用第1金属模具块240和第2金属模具块250划定用于成型轮齿212(参照图3)的模腔231。
第1金属模具块240的分割面245从齿线t向旋转轴线r侧且越过旋转轴线r地倾斜。同样地，第2金属模具块250的分割面255从齿线t向旋转轴线r侧且越过旋转轴线r地倾斜。在金属模具230中，在轮齿212成型后，第1金属模具块240和第2金属模具块250沿着分割面245、255被互相拉开，也就是说，第1金属模具块240和第2金属模具块250被沿着从齿线t向旋转轴线r侧且越过旋转轴线r地倾斜的方向互相拉开。
在变形例的制造方法中，能够将成型面244、254形成为曲面状直到第1模具243的基端的成型面244和第2模具253的基端的成型面254与分割面245、255平行为止。因而，能够扩大轮齿212的第1齿面213的曲面部213b和第2齿面214的曲面部214b，能够增大轮齿212与轴齿22(参照图1)的接触面积。
以下，归纳说明本发明的实施方式的构成、作用及效果。
本实施方式涉及具备与蜗杆轴20的轴齿22啮合的多个轮齿12、212的蜗轮10的制造方法。蜗轮10的制造方法包括以下的工序：将第1模具43、243和第2模具53、253组合起来，形成利用第1模具43、243和第2模具53、253划定的模腔31、231，该第1模具43、243用于成型轮齿12、212的在蜗杆轴20向d1方向旋转时被轴齿22推压的第1齿面13、213，该第2模具53、253用于成型轮齿12、212的在蜗杆轴20向d2方向旋转时被轴齿22推压的第2齿面14、214；向模腔31、231注入熔融树脂，成型轮齿12、212；以及将第1模具43、243和第2模具53、253沿着相对于轮齿12、212的齿线t倾斜的方向互相拉开。
在该结构中，由于第1模具43、243和第2模具53、253被沿着相对于齿线t倾斜的方向互相拉开，因此第1模具43、243与第2模具53、253的分割面45、245、55、255相对于齿线t倾斜地形成。因此，能够将第1模具43、243和第2模具53、253的成型面44、244、54、254形成为从中央越朝向基端则越远离齿线t地弯曲。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成轮齿12、212的曲面部13b、213b、14b、214b的同时增大该曲面部13b、213b、14b、214b。
此外，在蜗轮10的制造方法中，将第1模具43、243和第2模具53、253沿着相对于轮齿12、212的齿线t向旋转轴线r侧倾斜的方向互相拉开。
在该结构中，由于第1模具43、243和第2模具53、253被沿着相对于轮齿12、212的齿线t向旋转轴线r侧倾斜的方向互相拉开，因此第1模具43、243与第2模具53、253的分割面45、245、55、255相对于齿线t向旋转轴线r侧倾斜地形成。因此，能够将第1模具43、243的成型面44、244和第2模具53、253的成型面54、254形成为从中央朝向基端附近为止远离齿线t地弯曲。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成轮齿12、212的曲面部13b、213b、14b、214b的同时增大该曲面部13b、213b、14b、214b。
此外，在蜗轮10的制造方法中，将第1模具43和第2模具53沿蜗轮10的旋转轴线r的方向互相拉开。
在该结构中，由于第1模具43和第2模具53被沿着旋转轴线方向互相拉开，因此第1模具43与第2模具53的分割面45、55沿着旋转轴线r形成。因此，能够将成型面44、54形成为从中央越朝向基端则越远离齿线t地弯曲直到成型面44、54的切线与旋转轴线r平行为止。因而，能够在以与轴齿22相对应的形状形成轮齿12的曲面部13b、14b的同时增大该曲面部13b、14b。
此外，在蜗轮10的制造方法中，使用第1模具43、243将第1齿面13、213整体形成为曲面状，并且使用第2模具53、253将第2齿面14、214整体形成为曲面状。
在该结构中，由于使用第1模具43、243将第1齿面13、213整体形成为曲面状并使用第2模具53、253将第2齿面14、214整体形成为曲面状，因此在将第1齿面13、213和第2齿面14、214整体形成为曲面状时不必对利用模具成型而成型的轮齿12、212施加加工。因而，能够以更少的工时增大轮齿12、212的曲面部13b、213b、14b、214b。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只是表示了本发明的应用例的一部分，其主旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如，在上述实施方式中，轮齿12、212由树脂形成。也可以由能够熔融的材料形成轮齿12、212来替代树脂。
本申请主张基于2016年3月28日向日本国特许厅提出申请的日本特愿2016－63851的优先权，通过参照将该申请的全部内容编入本说明书。