(57)【要約】【課題】  低振動、低騒音など樹脂ギヤ本来の特性とともに、高疲労強度、高耐摩耗性、高耐熱性、高耐衝撃性、および相手ギヤに対する低攻撃性などの特性を備え、高負荷用途に使用可能な樹脂ギヤを提供する。【解決手段】  歯部３１を含むギヤ外周部（３）が樹脂材で構成され、その内周側に環状または円盤状のギヤ内周部材（２）を備えた樹脂ギヤ（１）であって、歯部を含むギヤ外周部（３）が、高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部（４）と、該内芯部を覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部（５）で構成され、内芯部（４）は、ギヤ内周部材（２）に対してギヤ回転軸回りに回動可能に外嵌され、表層部（５）とギヤ内周部材（２）との接合部分には、ギヤ回転軸回りの相対的な回動を阻止する係合部（２４、５４）が設けられている。【選択図】    図１
2008151277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯部を含むギヤ外周部が樹脂材で構成され、その内周側に環状または円盤状のギヤ内周部材を備えた樹脂ギヤであって、前記歯部を含むギヤ外周部が、高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部と、該内芯部を覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部で構成され、前記内芯部は、前記ギヤ内周部材に対してギヤ回転軸回りに回動可能に外嵌され、前記表層部と前記ギヤ内周部材との接合部分には、ギヤ回転軸回りの相対的な回動を阻止する係合部が設けられていることを特徴とする樹脂ギヤ。
【請求項２】
前記ギヤ内周部材は、ギヤ回転軸方向中央の大径部とその両側の小径部とを有し、前記大径部に前記内芯部が外嵌され、前記表層部の両側面部は、前記内芯部と前記大径部との嵌合部を越えて前記大径部の両側面と重合するとともに、前記小径部と接合しており、該接合部分に前記係合部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂ギヤ。
【請求項３】
前記内芯部と前記ギヤ内周部材との嵌合部が、それらの周方向に延在する少なくとも１組の溝条と突条で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂ギヤ。
【請求項４】
前記ギヤ内周部材は、前記大径部両側面の前記小径部に沿った部分に、周方向に延在する凹部が形成され、前記表層部の前記接合部分がギヤ回転軸方向中央側に拡幅されていることを特徴とする請求項２または３記載の樹脂ギヤ。
【請求項５】
前記ギヤ内周部材が金属またはセラミック材で構成され、該ギヤ内周部材をインサート材としてその周囲に前記内芯部がインサート射出成形により形成されるとともに、該ギヤ内周部材および内芯部をインサート材としてそれらの周囲に前記表層部がインサート射出成形により形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂ギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等のインサートと樹脂部とで構成される樹脂ギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼製ギヤは、伝達誤差による噛合音やバックラッシによる歯打音などが、振動及び騒音として問題になることがある。これに対し、ギヤ歯の部分を樹脂で形成した樹脂ギヤは、樹脂の粘弾性的挙動、すなわち大減衰、低剛性という物性がメリットとなり、低振動、低騒音のギヤを構成できる。さらに樹脂ギヤは、軽量であり、射出成形のみで歯部を形成でき歯切り加工が不要であるため低コストである等の利点を有しているため、鋼製ギヤからの代替が進行し、ＯＡ機器やオーディオ製品等で広範に使用されている。しかし、低振動、低騒音をもたらす上記物性が制約となり、軽負荷、低回転且つ常温付近で使用されることが殆どである。
【０００３】
樹脂ギヤの、現状より一段上の用途として、例えば四輪車や二輪車のバランサウェイト駆動ギヤや、カムシャフトタイミングギヤといったエンジン内従動ギヤへの適用が実現できれば、騒音低減に極めて有効である。しかし、エンジン内従動ギヤに樹脂ギヤを適用するとなれば、高負荷、高回転且つ高温での使用は勿論、衝撃的な荷重の付加や、エンジンオイルなどとの接触も考慮しなければならず、さらに、鋼製ギヤとの組合せで使用されることから、従来の用途よりも高疲労強度、高耐摩耗性、高耐熱性及び高耐衝撃性が必要であり、また高耐オイル性、高耐ガソリン性、並びに相手鋼製ギヤに対する低攻撃性といった特性も要求される。
【０００４】
樹脂ギヤの機械的強度を向上させる方法として、例えば、特許文献１、２には、円筒状のアラミド繊維の織布を金属インサートの周囲に配し、この織布にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂材を含浸して樹脂部を形成し、円盤状の樹脂成形品（ギヤブランク）を作製した後、この樹脂部に歯切り加工を行ってギヤの形状に形成した樹脂ギヤが提案されている。しかしこの樹脂ギヤはギヤブランクを作製した後に、樹脂部を歯切り加工する必要があり、加工工数の増加により高コストになる問題を有している。さらに熱硬化性樹脂材の特性として耐衝撃性が低く、熱処理により製造時のサイクルタイムが長くなるといった問題もある。
【０００５】
一方、ギヤブランクの形態を経ることなく射出成形のみでギヤ歯を形成し、歯切り加工を行わずにギヤを作製する試みもなされてきた。例えば、特許文献３には、熱可塑性樹脂材を使用した樹脂ギヤが開示され、さらに、特許文献４、５には、樹脂部を表層歯及び内層歯の二層構造とし、表層歯には微量の強化繊維を含むか若しくは含まない熱可塑性樹脂材を使用し、内層歯にはガラス繊維などの強化繊維を高含有した熱可塑性樹脂材を使用した樹脂ギヤが開示されている。これらの樹脂ギヤは、疲労強度および耐摩耗性の改善と、相手鋼製ギヤに対する攻撃性の低減を意図しているが、耐衝撃性に関しては充分な改善が図られていない。
【０００６】
この課題に対して、例えば特許文献６、７では、ギヤ本体部にエラストマーを付加する方法が提案されている。しかし、これらに開示されている方法は、部品点数及び製作工数の増加によりコスト高になるという問題がある。また、特許文献８、９には、ギヤ歯を形成する樹脂部と金属インサートとの結合構造が開示されているが、いずれも樹脂部全体が金属インサートに対して固定される構造であり、耐衝撃性の改善は考慮されていない。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１５６１２４号公報
【特許文献２】特開平８−１７４６８９号公報
【特許文献３】特開昭５５−４１２７３号公報
【特許文献４】特開平２−８５４２号公報
【特許文献５】特開２００５−２１４３３８号公報
【特許文献６】特開２０００−１４５９２８号公報
【特許文献７】特開２００４−１５０５１８号公報
【特許文献８】特開２００１−２０８１６６号公報
【特許文献９】特開２００２−１５６０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、低振動、低騒音など樹脂ギヤ本来の特性とともに、高疲労強度、高耐摩耗性、高耐熱性、高耐衝撃性、および相手ギヤに対する低攻撃性などの特性を備え、四輪車及び二輪車のエンジン内被動ギヤのような高負荷用途に使用可能な樹脂ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、歯部を含むギヤ外周部が樹脂材で構成され、その内周側に環状または円盤状のギヤ内周部材を備えた樹脂ギヤであって、前記歯部を含むギヤ外周部が、高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部と、該内芯部を覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部で構成され、前記内芯部は、前記ギヤ内周部材に対してギヤ回転軸回りに回動可能に外嵌され、前記表層部と前記ギヤ内周部材との接合部分には、ギヤ回転軸回りの相対的な回動を阻止する係合部が設けられている。
【００１０】
本発明の第２の態様においては、前記ギヤ内周部材は、ギヤ回転軸方向中央の大径部とその両側の小径部とを有し、前記大径部に前記内芯部が外嵌され、前記表層部の両側面部は、前記内芯部と前記大径部との嵌合部を越えて前記大径部の両側面と重合するとともに、前記小径部と接合しており、該接合部分に前記係合部が設けられている。
また、本発明の第３の態様においては、前記内芯部と前記ギヤ内周部材との嵌合部が、それらの周方向に延在する少なくとも１組の溝条と突条で構成されている。
【００１１】
さらに、本発明の第４の態様においては、前記ギヤ内周部材は、前記大径部両側面の前記小径部に沿った部分に、周方向に延在する凹部が形成され、前記表層部の前記接合部分がギヤ回転軸方向中央側に拡幅されている。
また、本発明の好適な態様においては、前記ギヤ内周部材が金属またはセラミック材で構成され、該ギヤ内周部材をインサート材としてその周囲に前記内芯部がインサート射出成形により形成されるとともに、該ギヤ内周部材および内芯部をインサート材としてそれらの周囲に前記表層部がインサート射出成形により形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係わる樹脂ギヤは、上述したように構成されているので、低弾性率の樹脂材からなる表層部によって、トルク変動による振動や衝撃の吸収、および、バックラッシによる歯打音の低減がなされると同時に、高弾性率・高強度の樹脂材からなる内芯部によって、歯元強度の向上が図れる。
特に、噛合いによりギヤ歯部に荷重が作用する際に、表層部とギヤ内周部材との間の相対変位は発生しないが、内芯部は回転方向に拘束されていないので、内芯部との間においては相対変位が可能であり、それにより、噛合っている歯部に作用した荷重が、高弾性率・高強度の内芯部によって噛合いに参加していない他の全ての歯部に伝達され、低弾性率の樹脂材からなる表層部全体に分散されることによって、表層部の外周側（歯部）と内周側（ギヤ内周部材との接合部分、係合部）との間における粘弾性的挙動により振動の減衰および衝撃の吸収がなされ、低振動・低騒音、高疲労強度、高耐衝撃性及び高耐摩耗性を実現可能である。
また、上記のような特性を、材料自体の物性に依存せずに、表層部、内芯部、ギヤ内周部材の構造により達成したことにより、表層部に強化繊維などの補強材を含有する必要が無く、相手ギヤに対する低攻撃性が維持され、材料選択の自由度が高いので、樹脂ギヤとしての広範な用途が見込める。
【００１３】
本発明の第２の態様に係わる樹脂ギヤにおいては、表層部の両側面部がギヤ内周部材の側面に径方向の広範囲に亘って配設され、表層部の弾性変形量が大きく確保され、より大きな振動・衝撃の吸収が可能となる。
さらに、本発明の第３の態様に係わる樹脂ギヤにおいては、前記内芯部と前記ギヤ内周部材との嵌合部が、それらの周方向に延在する少なくとも１組の溝条と突条で構成されているので、ギヤ内周部材と内芯部とのギヤ回転軸回りの相対変位を妨げずに、剛性の高いこれらの部位によって表層部の軸方向への変形やギヤ回転面の倒れを防止できる。
【００１４】
また、本発明の第４の態様に係わる樹脂ギヤにおいては、ギヤの厚さを増加させずに表層部とギヤ内周部材との接合部分の幅（厚さ）を大きく確保でき、限られたギヤの設置空間において、係合部の強度を増大させるとともに、表層部がより強固にギヤ内周部材と一体化し、確実な振動・衝撃の吸収が可能となる。
本発明に係わる樹脂ギヤは、前記ギヤ内周部材が金属またはセラミック材で構成され、該ギヤ内周部材をインサート材としてその周囲に前記内芯部がインサート射出成形により形成されるとともに、該ギヤ内周部材および内芯部をインサート材としてそれらの周囲に前記表層部がインサート射出成形により形成されることにより、樹脂部をナイロンなどのエンジニアリングプラスチックスで形成し、また歯部を射出成形のみで形成でき歯切り加工が不要であるため、低振動、低騒音など樹脂ギヤ本来の特性とともに、高疲労強度、高耐摩耗性、高耐熱性、高耐衝撃性、相手鋼製ギヤに対する低攻撃性などの特性を備えた樹脂ギヤを、高品質・低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面と共に詳細に説明する。
図１は、本発明を平歯車として実施した実施形態の樹脂ギヤ１を示す側面図であり、図２は、そのＡ−Ａ断面図、図３は斜視図である。図において、樹脂ギヤ１は、金属インサート２（ギヤ内周部材）とその外周側の歯部３１を含む樹脂部３から構成されている。樹脂部３は、高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部４と、該内芯部４を覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部５で構成されている。
【００１６】
金属インサート２は、図２および図４に示されるように、中央に軸孔２０が貫通した円盤状または環状をなし、外周部は、軸方向中央の大径部２２とその両側の小径部２１、２１で構成されている。大径部２２の周面は、内芯部４が外嵌される部分であり、全周に亘り一様な断面形状をなして延在する溝条２３が形成されている。一方、小径部２１、２１の周面は、表層部５が接合される部分であり、それぞれ周方向に所定のピッチで係止溝２４（係合部）が形成されている。図示例では、係止溝２４は円溝として形成され、周方向に等ピッチで片側に１２箇所設けられている。
【００１７】
また、大径部２２の両側面の小径部２１、２１に沿った部分には、それぞれ周方向に延在する凹部２５、２５が形成され、外周部に比べて厚みが小さくなっており、その分だけ各小径部２１、２１の周面がギヤ回転軸方向中央側に拡幅されている。なお、係止溝２４の最深部は、上記凹部２５に対してさらに凹嵌し浅い円形の凹嵌部を形成している。すなわち、係止溝２４は、小径部２１の周面から大径部２２の側面にかけて形成されている。
【００１８】
内芯部４は、図２および図５に示されるように、樹脂ギヤ１の各歯部３１に対応した内歯部４１、および各内歯部４１を周方向に結合する環状部４２から構成され、該環状部４２の内周面には、金属インサート大径部２２の溝条２３と係合する突条４３が形成されている。これにより内芯部４は、金属インサート２の大径部２２に外嵌された状態で、金属インサート２に対して周方向への相対的な回動のみが許容されている。
【００１９】
表層部５は、図２および図６に示されるように、樹脂ギヤ１の各歯部３１に対応し、内芯部４の各内歯部４１を被覆する表歯部５１、および各内歯部４１の側面から金属インサート大径部２２の側面にかけての部分を被覆する両側面部５２、５２から構成され、両側面部５２、５２は表歯部５１によって一体に結合されている。両側面部５２、５２の内周縁５３、５３は、金属インサート小径部２１、２１と接合しており、金属インサート小径部２１、２１の各係止溝２４に対応した縁部には、各係止溝２４に係合する突起部５４、５４（係合部）が形成されている。また、金属インサート小径部２１、２１に沿った凹部２５、２５に対応して、両側面部５２、５２の内周縁５３、５３は他の部位に比べて厚みが大きく、それに伴い各突起部５４、５４の厚みも大きく、係合部としての強度を確保している。
【００２０】
以上のように構成された樹脂ギヤ１の製造に際しては、先ず、内芯部４を成形する金型内に金属インサート２を挿入した状態で射出成形を行い、金属インサート２と内芯部４との複合体を形成する。次いで、前記複合体（２、４）を、表層部５を成形する金型内に挿入した状態で射出成形を行い、内芯部４および金属インサート２の外周部を覆う表層部５を形成する。
【００２１】
金属インサート２に使用する金属材料は、特に限定されるものではないが、例えば、鉄、アルミニウム、銅、及びこれらの合金などが好適であり、さらに金属と同等の剛性を有する焼結材なども使用可能である。また、上記樹脂部３に使用する樹脂材料としては、いわゆるエンジニアリングプラスチックに属するＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）などの熱可塑性樹脂材が好適であるが、先述の通り、内芯部４には、高弾性率かつ高強度の樹脂材を使用し、表層部５には、相対的に低弾性率の樹脂材を使用することが好ましい。
【００２２】
エンジン部品として実績のあるナイロン系の樹脂材では、内芯部４には、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ６・６Ｔ、ＰＡ９Ｔなどに、ガラス繊維、炭素繊維などの強化繊維を含むことで剛性を高め、成形収縮率も小さい樹脂材が好適である。また、補強材として無機材料を使用しても良く、特殊コンパウンドとして電子線の照射により架橋する成分を含んでいても良い。例えば、ＰＡ６Ｔ相当樹脂をベースとし、それに強化繊維として炭素繊維が４０ｗｔ％含み、剛性及び強度が高く成形収縮率が１／１０００以下である熱可塑性樹脂材が好ましい。
【００２３】
一方、表層部５には、ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ６・６Ｔ、ＰＡ９Ｔなどであって、補強材が混入されていないナチュラル材が好適であり、その場合に、相手鋼製ギヤ攻撃性のないアラミド繊維、炭素繊維などの強化繊維を微量含有していても良い。また、特殊コンパウンドとして、電子線の照射により架橋する成分を含んでいても良い。さらに、樹脂ギヤ１の用途によっては、エラストマーを使用することもできる。
【００２４】
内芯部４の射出成形時には、金属インサート２を金型内に挿入した状態で、図２または図１に示すように、環状部４２の側面上に設けた一点のピンゲート４０を通じて金型キャビティ内に樹脂を注入する。図示例では、歯数が奇数であるため、歯底に対応した環状部４２にピンゲート４０を設定することにより、該ピンゲート４０と半径方向中心部を挟んで対向する内歯部４１（図１の上側中央の内歯部４１）の中央一箇所において樹脂流動を合流させる。これにより、複数のゲートを設定する場合に比べて、より確実にウエルドラインの位置を内歯部４１内に制御することが可能となり、ウエルドラインに起因した内歯部４１及び環状部４２の強度低下を防止し、内芯部４を安定的に歩留まり良く製造可能となる。
【００２５】
また、内芯部４に成形収縮率の小さい熱可塑性樹脂材を使用することで、内芯部４の回転方向の変位の際に金属インサート２との間で発生する摩擦力が小さくなり、回転方向の変位が容易となる。さらに、内歯部４１が、歯底から歯先に向かって先細の断面三角形状をなし、金型内に注入された樹脂が環状部４２から各内歯部４１に流入することにより、各内歯部４１のスキン層において、強化繊維が歯底から歯先に向かう方向に配向され、内歯部４１の剛性及び強度が向上する利点がある。
【００２６】
表層部５の射出成形時には、表層部５の一方の内周縁５３に沿ったディスクゲート（図示せず）を設定し、金属インサート２と内芯部４との複合体を金型内に挿入した状態で、前記ディスクゲートを通じて金型キャビティ内に樹脂を注入することにより、表層部５の強度に悪影響を与えるウエルドラインの発生を抑制することが好ましい。
【００２７】
なお、内芯部４の環状部４２の上記ディスクゲートに対して反対側となる側面に、図２に示すように、支柱４６を形成しておくことにより、表層部５の射出成形時における樹脂流動圧力による内芯部４の変形や変位を防止するようにしても良い。この支柱４６は周方向に等ピッチで設けることが好ましいが、全ての内歯部４１に対応して設ける必要はない。また、支柱４６の先端を表層部５に貫通させ、表層部５の金型に設けた穴（図示せず）に係合させるようにしても良い。
【００２８】
次に、本発明に係る樹脂ギヤ１を評価するため、比較例として、金属インサート２の大径部２２に係合溝２４と同形状の係合溝を加工し、金属インサート２と内芯部４との相対的な回転を不能にした樹脂ギヤを作製し、強度を比較する実験を行なった。
【００２９】
実験に使用した各樹脂ギヤは、モジュール２．５ｍｍ、圧力角２０度、歯数３５、基準円直径８７．５ｍｍ、歯先円直径９２．９ｍｍ、歯幅１１ｍｍ、転位係数０．１４５の平歯車であり、内芯部４には、補強材として炭素繊維が４０ｗｔ％含み、比重１．７０、曲げ弾性率２９ＧＰａ、融点２８５℃、ガラス転位温度１３５℃で、成形収縮率が１／１０００以下のＰＡ６Ｔ相当の樹脂を用い、表層部５には、補強材を含まず、比重１．１８、曲げ弾性率２．９ＧＰａ、融点２９５℃、ガラス転位温度７８℃で、成形収縮率が１５／１０００のＰＡ４６を用いた。
【００３０】
図７に、各樹脂ギヤの静的強度試験結果を示す。試験は各樹脂ギヤと同じ諸元の鋼製ギヤとを噛合わせ、伝達する荷重を漸進的に増加する方法で行っている。グラフは横軸をギヤ歯部における撓み変位（ｍｍ）、縦軸をギヤ歯の伝達トルク（Ｎｍ）として、各樹脂ギヤに係る伝達トルク−たわみ曲線を表している。このグラフより、伝達トルクが等しい場合に、本発明の樹脂ギヤの方が比較例よりたわみ変位が大きいことが分かる。本発明の樹脂ギヤでは、内芯部４が回転方向に拘束されていないのに対し、比較例の樹脂ギヤでは、内芯部４が回転方向に固定されていることから、本発明の樹脂ギヤの内芯部４が伝達トルクにより回転方向に変位してギヤ歯部におけるたわみ変位が大きくなったものと解される。
【００３１】
以上を整理すると、先ず、疲労強度と耐衝撃性について、内芯部４が強化繊維を含み、先述した内歯部４１の形状と成形過程に起因した強化繊維の配向により強化され、剛性及び強度が確保されているのに加え、樹脂材の成形収縮率が１／１０００以下と小さいことにより、内芯部４と金属インサート２との間で発生する摩擦力が小さくなり、内芯部４の金属インサート２に対する回転方向への相対変位が効果的に行われ、噛合いに参加しているギヤ歯部３１の表歯部５１に作用した荷重が、それに対応する内歯部４１から環状部４２を通じて噛合いに参加していない他の各内歯部４１へと伝達され、それぞれに対応する表歯部５１を含む樹脂部３の全体へと分散される。従来の樹脂ギヤにおいては、樹脂部全体が金属インサートに固定されるため、ギヤ歯の歯元に集中的に応力が発生したが、本発明の樹脂ギヤは上述した荷重の分散により、衝撃が吸収されるとともに応力が緩和され、高疲労強度と高耐衝撃性とを同時に実現できる。
【００３２】
次に、振動・騒音特性、耐摩耗性及び相手鋼製ギヤ攻撃性について、本発明の樹脂ギヤは、表層部５が弾力性に富んだＰＡ４６樹脂で形成されていることから、ギヤ歯部３１が「大減衰」及び「低剛性」となって低振動・低騒音となり、また、ギヤ歯部３１の噛合いの際の接触面積が大きくなることで接触圧力が低下して高耐摩耗性が得られ、かつ強化繊維を含有しないナチュラル材のため相手鋼製ギヤ攻撃性が低い特性をも有し、さらに、噛合いにより荷重を受けるギヤ歯部３１のたわみ量が、従来の樹脂ギヤに比較して大きくなることから、より一層低振動・低騒音、高耐摩耗性に優れたものとなる。また、耐熱性及び製造コストについて、樹脂部３（４、５）にナイロン系樹脂を使用し、ギヤ歯部３１（４１、５１）を射出成形のみで形成し、歯切り加工が不要であるため、高耐熱性及び低コストを実現可能である。
【００３３】
図８は、本発明に係わる樹脂ギヤを、単気筒２サイクルエンジン９０のバランサ装置８０におけるバランサドリブンギヤ８１として実施した実施形態を示している。バランサドリブンギヤ８１は、先述した樹脂ギヤ１と同構造であり、同様の部材には同じ符号が付してある。図において、バランサ装置８０は、エンジン９０の一側にクランクシャフト９２と平行に配置されたバランサシャフト８２を備え、該バランサシャフト８２にバランサドリブンギヤ８１及びバランスウエイト８４を設ける一方、クランクシャフト９２には、前記バランサドリブンギヤ８１と噛合するバランサドライブギヤ８３を設けてある。
【００３４】
クランクシャフト９２のクランクピン９３と反対側には、クランクシャフト９２と一体にバランスウエイト９４が設けられており、ピストン９１の往復運動に伴うシリンダ軸方向への一次振動は、バランスウエイト９４によって相殺されるが、バランスウエイト９４の回転に伴い、シリンダ軸と交差する方向への二次振動が生じる。そこで、クランクシャフト９２の回転を、バランサドライブギヤ８３、バランサドリブンギヤ８１を介してバランサシャフト８２に伝達し、バランサ装置８０のバランスウエイト８４を、クランクシャフト９２のバランスウエイト９４と同位相で反対方向に回転させることにより、バランスウエイト９４の回転に伴う二次振動を相殺し、エンジン９０の振動を低減するようにしている。
【００３５】
上記バランサ装置８０は、エンジン９０の回転によって駆動される構成であるため、運転状況の変化に伴うエンジン回転数の変動に伴い、バランサドライブギヤ８３からバランサドリブンギヤ８１に伝達されるトルクが変動すると、バランサドライブギヤ８３からバランサドリブンギヤ８１の歯部に振動や衝撃が負荷されることになる。
【００３６】
しかし、本発明に係わるバランサドリブンギヤ８１（１）では、外周側の樹脂部（４、５）に付加された振動や衝撃が、高弾性率の内芯部４によってバランサドリブンギヤ８１の全周に分散されるとともに、内芯部４と金属インサート２との相対的な回動が許容されることにより、低弾性率の表層部５の両側面部に全体的な弾性変形が生じ、その粘弾性的挙動により振動の減衰および衝撃の吸収がなされるとともに、バックラッシによる歯打音が抑制され、エンジン９０の静粛かつ低振動での運転が可能となる。
また、バランサドリブンギヤ８１の噛合中の歯部への負担、局所的な変形が軽減され、バランサドリブンギヤ８１の耐衝撃性や疲労強度が向上するとともに、樹脂製の表層部５によって、耐摩耗性やバランサドライブギヤ８３への低攻撃性を実現できる。
【００３７】
以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては、係合部として、金属インサート２に係止溝２４を設け、表層部５に突起部５４を設ける場合を示したが、溝（凹部）と突起の関係が逆であっても良く、また、相互の回動を阻止できる他の形状をなしていても良い。
【００３８】
また、本発明を、金属インサート（２）が、ギヤ回転軸方向の両側に大径部を備え、その中央に（小径部）を有することで、表層部（５）の両側面部が前記大径部と接合し、その接合部分に係合部が設けられ、内芯部（４）が金属インサート（２）の周溝に嵌入している樹脂ギヤとして実施することもできる。
【００３９】
さらに、上記実施形態においては、本発明を平歯車として実施する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘリカルギヤ、ベベルギヤなど、他の形態のギヤとして実施することも本発明の範囲内において可能である。また、金属インサート２に軸孔２０を形成する代わりに、金属インサート２に回転軸またはハブなど、他の回転体が一体に形成されていても良い。また、金属インサート２の内周側に、さらに樹脂部分を備えていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明実施形態の樹脂ギヤを示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明実施形態の樹脂ギヤを示す斜視図である。
【図４】金属インサートを示す一部切除した斜視図である。
【図５】内芯部を示す一部切除した斜視図である。
【図６】表層部を示す一部切除した斜視図である。
【図７】本発明実施例および比較例の樹脂ギヤの伝達トルク−たわみ曲線を示すグラフである。
【図８】本発明に係わる樹脂ギヤを内燃機関のバランサ装置に実施した実施形態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  樹脂ギヤ
２  金属インサート（ギヤ内周部材）
３  樹脂部（ギヤ外周部）
４  内芯部
５  表層部
２０  軸孔
２１  小径部
２２  大径部
２３  溝条
２４  係止溝（係合部）
２５  凹部
３１  歯部
４１  内歯部
４２  環状部
４３  突条
５１  表歯部
５２  側面部
５３  内周縁
５４  突起部（係合部）
８０  バランサ装置
８１  バランサドリブンギヤ（樹脂ギヤ）
８２  バランサシャフト
８３  バランサドライブギヤ
８４  バランスウエイト
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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