(57)【要約】【課題】芯材と樹脂部の形状および締結法を工夫して、樹脂部の剥離やクラックの発生を防止し耐久性を向上させた、歯当たりによる騒音が生じにくい樹脂製歯車を提供する。【解決手段】樹脂製歯車の歯の内部に、樹脂より硬い材料で芯材１を構成し、前記芯材１は中央の厚肉部の外周に厚みの薄い薄肉部２を構成した円盤状とする。その薄肉部２に所定角度間隔で複数の貫通穴３を配置して、薄肉部の両面に配された樹脂部を前記貫通穴において一体化する。好ましくは、貫通穴３の形状が、その長径が周方向と一致する長穴小判形であり、さらに好ましくは、薄肉部２は、その周囲が歯車の歯形形状に形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製歯車の歯の内部に、樹脂より硬い材料で芯材を構成し、前記芯材は中央の厚肉部の外周に厚みの薄い薄肉部を構成した円盤状であり、その薄肉部に所定角度間隔で複数の貫通穴を配置して、薄肉部の両面に配された樹脂部を前記貫通穴において一体化していることを特徴とする樹脂製歯車。
【請求項２】
貫通穴の形状は、その長径が周方向と一致する長穴小判形であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製歯車。
【請求項３】
薄肉部は、その周囲が歯車の歯形形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車部品等として適した樹脂製歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製歯車は、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために金属製歯車と噛み合う相手歯車として用いられ、高強度と耐久性が要求される。
従来、動力伝達のための大きな荷重負荷に対して歯部が十分な強度を有し、歯当たりによる騒音も発生しにくい樹脂製歯車として、例えば、特許文献１に記載のものが提案されている。この樹脂製歯車は、所定の軸中心を有するボス部の周縁から複数の金属歯部を放射状に突出させた略歯車形状を呈する金属ボスを使用し、前記金属歯部を所定の樹脂からなる被覆部で覆った構成を採用している。金属ボスの歯先円の半径を当該歯車の歯底円の半径より大きくすることにより、金属ボスの金属歯部が、歯車の歯部の歯元を補強する構造となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の歯車は、金属ボスの金属歯部を所定の樹脂からなる被覆部で覆う構成となっており、金属歯部（芯材）と樹脂部との結合が弱く、また、樹脂部の肉厚に薄い部分があるため、長時間にわたり歯車に荷重負荷をかけた場合、金属歯部（芯材）から樹脂部が剥がれたり、樹脂部にクラックが発生し破壊するなどの心配がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、芯材と樹脂部の形状および締結法を工夫して、樹脂部の剥離やクラックの発生を防止し、耐久性に優れ歯当たりによる騒音が発生しにくい樹脂製歯車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る樹脂製歯車は、歯車の歯の内部に、樹脂より硬い材料で芯材を構成する。前記芯材は、中央の厚肉部の外周に厚みの薄い薄肉部を構成した円盤状である。前記薄肉部には所定角度間隔で複数の貫通穴を配置して、薄肉部の両面に配された樹脂部を前記貫通穴において一体化していることを特徴とする（請求項１）。好ましくは、貫通穴の形状は、その長径が周方向と一致する長穴小判形であり（請求項２）、さらに好ましくは、薄肉部は、その周囲が歯車の歯形形状に形成されている（請求項３）。
【０００７】
本発明は、芯材の外周に厚みの薄い薄肉部を構成することにより樹脂部の肉厚を確保して、樹脂部の強度を向上させクラックの発生を防止できる。また、前記芯材の薄肉部に貫通穴を配置すれば、芯材と樹脂部の接合を強固にして、樹脂部の剥離の発生を防ぐことができる。尚、樹脂部に補強繊維基材を含有させている場合、当該補強繊維基材が貫通穴内部に入り込む構造とすることで、回転方向の強度を向上することができる。さらに、薄肉部の周囲を歯車の歯形形状に形成すれば、樹脂部の歯部の歯元を補強して、歯元強度を向上することができる。
【発明の効果】
【０００８】
上述のように、本発明に係る樹脂製歯車は、樹脂部の肉厚を確保するとともに、芯材と樹脂部の接合を強固にすることにより、樹脂部の剥離やクラックの発生を防止し、歯車の耐久性が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車であって、貫通穴の形状が長穴小判形の場合であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。貫通穴は、所定角度間隔で複数個配置されている。
回転軸との締結部は信頼性の関係から樹脂より硬い材料の芯材１（例えば金属製ブッシュ）を用いる。この芯材１（金属製ブッシュ）の外周部に両面から段部を設けて、中央の厚肉部より厚みの薄い薄肉部２を形成し、その薄肉部に貫通穴３を配置する。前記芯材１（金属製ブッシュ）の薄肉部２の両面にリング状の補強繊維基材を嵌め合せ、閉じた金型内で前記補強繊維基材に液状樹脂を浸透させて樹脂部４を形成する。樹脂部４を切削加工して歯を形成する。
リング状の補強繊維基材は、アラミド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維等の糸を筒状に編んだ筒状体を準備し、この筒状体を端部から軸方向に巻き上げて構成したものである。そのほか、シート状の補強繊維基材を紙縒り状に巻き、その両端を重ねてリング状に形成してもよい。また、液状樹脂は、架橋ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができる。
【００１０】
ここで、貫通穴３の形状は、その長径が周方向と一致する長穴小判形（図１）のほか、長穴で内周側が角穴形状のもの（図２）や丸穴（図３）などを選択することができる。貫通穴の形状を長穴形状（図１や図２）とすることにより、補強繊維基材を十分に貫通穴内部に食い込ませることで樹脂部と芯材（金属製ブッシュ）の一体化を強固なものとし、回り止めの効果を付与できるので好ましい。また、内周側が丸穴形状である長穴小判形（図１）とすることにより、荷重負荷を長時間かけた場合においても応力が一定の箇所に集中せず分散するので耐久性が向上し、さらに好ましい。貫通穴の最適寸法は、樹脂製歯車の形状、大きさ等により適宜選択すればよい。
【００１１】
さらに、芯材（金属製ブッシュ）外周の厚みの薄い薄肉部を歯車の歯形形状に形成することにより樹脂部の歯部の歯元を補強して、歯元強度を向上することができる。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例について、図６を参照しながら説明する。
実施例１
図６（ａ）において、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維を質量比５０／５０の割合で混紡した糸を筒状に編んだ筒状体１１を準備し、この筒状体１１を端部から軸方向に巻き上げて、リング状の補強繊維基材１２とする。図６（ｂ）において、図１に示す芯材１（金属製ブッシュ）とその両面に配した前記補強繊維基材１２を成形金型１３に配置した後、金型内を脱気し真空状態とする。ここに溶融させた架橋ポリアミノアミド樹脂を注入し、補強繊維基材１２に浸透、硬化させ、歯車素形体を得た。前記歯車素形体を、図１に示す所定の寸法に切削加工、歯切り加工を行い、樹脂製歯車を得た。
ここで、薄肉部２の周囲には歯形を形成してあり、貫通穴３は、その長径が中心角２０°に相当する長さをもち、８個を等角度間隔で配置してある。
【００１３】
実施例２〜３
図２（実施例２）、図３（実施例３）に示す芯材（金属製ブッシュ）を使用し、その他は、実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。実施例２における貫通穴３は、実施例１と同様、その長径が中心角２０°に相当する長さをもち、８個を等角度間隔で配置してある。実施例３においては、等角度間隔で配置した貫通穴の開口面積の合計が実施例１，２と同様になるようにした。
【００１４】
比較例１
図４に示す芯材（金属製ブッシュ）を使用し、その他は、実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。この芯材は、実施例１において貫通穴３を設けない構成である。
【００１５】
従来例１
図５に示す芯材（金属製ブッシュ）を使用し、その他は、実施例１と同様にして、樹脂製歯車を得た。この芯材は、実施例１において薄肉部２も貫通穴３も設けない構成である。
【００１６】
上記実施例、比較例、従来例で作製した樹脂製歯車を用いて、歯車耐久性試験を行った結果を表２に示す。測定方法は、以下に示すとおりである。
歯車耐久性：表１に示す試験条件により樹脂製歯車を連続回転させ、樹脂製歯車が破壊するまでの総回転数を測定した。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【００１９】
表２から明らかなように、本発明に係る実施例の樹脂製歯車は、芯材の外周に薄肉部を構成していない樹脂製歯車（従来例１）と比較して大幅に歯車耐久性を付与できる。また、本発明に係る実施例の樹脂製歯車は、前記薄肉部に貫通穴を配置していない樹脂製歯車（比較例１）と比較して歯車耐久性を付与できることが理解できる。特に、長穴小判形の貫通穴を配置すると耐久性向上は顕著になる（実施例１）。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態に係る樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。
【図４】比較例１の樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。
【図５】従来例１の樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。
【図６】樹脂製歯車の製造過程を示す説明図であり、（ａ）はリング状の補強繊維基材の製造過程を示す説明図、（ｂ）は樹脂製歯車を成形する様子を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１は芯材
２は薄肉部
３は貫通穴
４は樹脂部
１１は筒状体
１２は補強繊維基材
１３は成形金型
【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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