(57)【要約】【課題】寸法精度に優れ軽量化と強度を両立した複合歯車を提供する。【解決手段】複数の歯２１が形成された樹脂製の歯車本体部１１と、トルク伝達部位であり、歯車本体部１１の歯２１の表面に被せるように形成されているとともに、金属製である歯面部１２と、を備え、歯面部１２は、金属板に対して板面側から圧縮力を加えることによって歯の凹凸形状の加工がなされるものであり、凹凸形状における頂点周辺部の板厚が、加工前の金属板の板厚の０．７倍〜１．０倍の範囲で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属と樹脂と、を用いた複合歯車であって、
複数の歯が形成された前記樹脂製の歯車本体部と、
トルク伝達部位であり、前記歯車本体部の歯の表面に被せるように形成されているとともに、前記金属製である歯面部と、を備え、
前記歯面部は、
金属板に対して板面側から圧縮力を加えることによって歯の凹凸形状の加工がなされるものであり、前記凹凸形状における頂点周辺部の板厚が、加工前の前記金属板の板厚の０．７倍〜１．０倍の範囲で形成されている
複合歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車の材料として樹脂や、鉄などの金属が用いられることがある。ここで、樹脂は軽いが強度が弱く、高トルク伝達に課題がある。一方、鉄は重いが強度が強く、高トルクを伝達することができる。したがって、軽量化と強度、耐久性の確保を狙った歯車として、金属と樹脂の複合材で形成した歯車がある。
【０００３】
従来、このような分野の技術として、特開２０１７−２０３５４７号公報がある。この公報に記載されているギヤは、第１の金属材料により歯車部が形成されており、第２の金属材料により軸受け部が形成されており、歯車部と軸受け部とを連結する箇所に熱可塑性樹脂部が設けられている。これにより、ギヤの軽量化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−２０３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来のギヤは、歯車部分は全金属であって更に軽量化を図りたいという要望がある。また、他の従来のギヤでは、心金歯車を樹脂で覆い、トルク面を金属面で覆う構造とすることで軽量化しつつ強度を高めることを図るものもあるが、形状が複雑であって製造工程における工程が増加することに加え、薄板金属板を用いる場合にはプレス加工時に残留応力やひずみによって、歯車の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【０００６】
なお、機械加工で金属を削って歯車を形成すると、歯面を精度良く作れるがコストが高くなる。焼鈍で応力緩和をはかることも可能であるが、この場合は炉を用意する必要があるため、コストが高くなる。
本発明は、寸法精度に優れ、軽量化と強度を両立した複合歯車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる複合歯車は、金属と樹脂と、を用いた複合歯車であって、複数の歯が形成された前記樹脂製の歯車本体部と、トルク伝達部位であり、前記歯車本体部の歯の表面に被せるように形成されているとともに、前記金属製である歯面部と、を備え、前記歯面部は、金属板に対して板面側から圧縮力を加えることによって歯の凹凸形状の加工がなされるものであり、前記凹凸形状における頂点周辺部の板厚が、加工前の前記金属板の板厚の０．７倍〜１．０倍の範囲で形成されている。
これにより、樹脂歯車に金属薄板をかぶせるとともに、金属薄板に残留応力を残さない加工法によって製造可能である複合歯車を提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、寸法精度に優れ、軽量化と強度を両立した複合歯車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】複合歯車の構成を示した図である。
【図２】複合歯車の拡大図である。
【図３】平板状の金属板に凹凸を設ける動作を示す図である。
【図４】金属板に凹凸を連続して設けた状態を示した図である。
【図５】歯面部に設けられた歯の凹部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、複合歯車１は、樹脂製の歯車本体部１１と、金属製の歯面部１２と、を備える。なお、複合歯車１は、平歯歯車であるものとして説明する。図２は、図１において点線で示した部分の拡大図である。
【００１１】
歯車本体部１１は、樹脂で形成されている。例えば歯車本体部１１は、Ｚ軸方向に回転軸を有するものとした場合に、板面がＺ方向に設けられＸＹ方向に広がる略円板状であって、ＸＹ方向の外周部には、周方向に連続するように複数の歯２１が設けられている。
【００１２】
歯面部１２は、歯車本体部１１の歯２１の表面に被せるようにして設けられる金属製の歯である。すなわち、歯面部１２の形状は、歯２１の形状と合致するように形成されている。
【００１３】
すなわち、複合歯車１は、高い応力が加わるトルク伝達部位である歯面部１２が金属製であり、それ以外の箇所は樹脂などの比重が軽い部材により形成されている。ここで、歯面部１２に用いられる部材としては、鉄、銅、チタン、アルミなどの金属のほかに、強度に優れる樹脂（ＰＥＩなど）を用いても良く、伝達するトルクの大きさや、材料の降伏応力などの物性値によって適宜選択すればよい。
【００１４】
次に、金属製である歯面部１２の製造方法を説明しながら、歯面部１２の特徴について説明する。
【００１５】
図３に示すように、例えば、平板状の金属板をＶ曲型に凹んだ型（ダイス）に載置し、パンチを板面側上部から押し当てて下向きに圧縮力を与える。すなわち、金属板を間に挟んだ状態で、ダイスに設けられた凹みにパンチが入り込む。これにより、金属板の曲部の内側、外側に圧縮場を形成した状態となり、金属板に凹凸形状を形成できる。
【００１６】
ここでスプリングバックは、曲部の板外側（引張側）と、内側（圧縮側）の残留応力の差によって発生する。そのため、ダイスとパンチのクリアランスを部分的に詰めて、金属板の内外に圧縮応力が加わるようにしながら、凹凸状の歯面を形成する。
【００１７】
なお例えば、図４に示しているように、凹部となる箇所の形状は、歯底のピッチ方向の長さが短い略Ｖ曲型に形成されている。また凸部となる箇所の形状は、凹部に比べてピッチ方向の長さが長く形成されている。
【００１８】
このようにして平板状の金属板を連続してＶ曲するように加工した後、金属板をＯ曲状して輪の形状にして、端部同士を接合する。これにより、環状の歯面部１２が形成される。この接合には、レーザーやＴＩＧ、接着剤、ロウ付け、超音波接合等の方法を用いることができる。
【００１９】
ここで、図５に示すように、凹部３１と凸部３２との間の頂点であって、歯底の両端周辺の板厚は、加工前の平板状の金属板の厚みに対して、０．７〜１．０倍の厚さとなるように形成される。言い換えると、凸状に設けられる歯の歯元に相当する箇所である頂点周辺部の板厚は、元の平板状の金属板の厚みに対して、０．７〜１．０倍の厚さとなるように形成される。
【００２０】
これにより、歯面部１２の凹凸を形成する際に、頂点の周辺の残留応力が緩和された状態で歯の凹形状及び凸形状を形成することができる。ここで、残留応力が緩和されているため歯面部１２の変形が発生しにくい状態であり、寸法精度が優れた状態となる。また、歯車本体部１１には樹脂などの比重が軽い部材を用いるとともに、強度が必要となる歯面部１２には高強度の部材を用いることで、軽量化と強度を両立することができる。したがって、軽量化と強度を両立した歯車を、低コストで製造できる。
【００２１】
なお上記では平歯車について説明したが、金属板に対してＶ曲させる加工を行う際に、金属板を斜めにして型に載置してＶ曲の加工をすることで、ヘリカルギアを製作することができる。また同様に、Ｖ曲工程におけるパンチとダイスを「く」の字状に配置することによって、左右両まわりにねじれた形状であるダブルヘリカルギアを製作することも可能である。例えば、ヘリカルギアは、はすば歯車や、ねじ歯車、ウォームとともに用いるウォームホイールに利用することができ、ダブルヘリカルギアは、やまば歯車に利用することができる。平歯車についても、内ば歯車や、ラックとともに用いるピニオンに利用することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１            複合歯車
１１            歯車本体部
１２            歯面部
２１            歯
３１            凹部
３２            凸部
【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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