(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも大径の第１歯車部と小径の第２歯車部を有し、前記第２歯車部が前記第１歯車部のウェブの側面に前記第１歯車部と同心で一体回転できるように射出成形された樹脂製多段歯車において、
前記第１歯車部のウェブで且つ前記第２歯車部よりも径方向外側の部分には、前記ウェブの肉厚を薄くして径方向への樹脂の流れを絞る略環状の溝が前記第２歯車部と同心に形成され、
前記第１歯車部と前記第２歯車部の回転中心部には、軸穴が形成され、
前記第２歯車部の歯部よりも径方向内側で、且つ、前記第１歯車部のウェブの内周端には、前記軸穴と略同心のリング状ゲートを配置する環状段部が形成された、
ことを特徴とする樹脂製多段歯車。
【請求項２】
少なくとも大径の第１歯車部と小径の第２歯車部を有し、前記第２歯車部が前記第１歯車部のウェブの側面に前記第１歯車部と同心で一体回転できるように形成された樹脂製多段歯車において、
前記第１歯車部のウェブで且つ前記第２歯車部よりも径方向外側の部分には、前記ウェブの肉厚を部分的に薄くして流動調整が必要となる箇所の樹脂の流れを絞る溝が前記第２歯車部と同心状に形成され、
前記第１歯車部と前記第２歯車部の回転中心部には、軸穴が形成され、
前記第２歯車部の歯部よりも径方向内側で、且つ、前記第１歯車部のウェブの内周端には、前記軸穴と略同心のリング状ゲートを配置する環状段部が形成された、
ことを特徴とする樹脂製多段歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種自動車部品，産業機械，精密機械等の動力伝達装置に使用される樹脂製多段歯車であって、特に、射出成形によって形成される樹脂製多段歯車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、モータ等の駆動源から駆動力を受けて作動する自動車部品には、軽量化や作動音の静粛化等を目的とし、射出成形により形成された樹脂製多段歯車が多く使用されるようになっている。
【０００３】
図５は、このような樹脂製多段歯車２０の縦断面図である。また、図６は、図５の樹脂製多段歯車２０を左側から見た図（左側面図）である。これら図５〜図６に示す樹脂製多段歯車２０は、大径歯車部２１のウェブ２２の側面に小径歯車部２３が一体形成されており、この樹脂製多段歯車２０と同一形状のキャビティ内に溶融樹脂を１箇所又は複数箇所（図７においては３箇所）のピンポイントゲート２４から射出することにより成形されるようになっている。
【０００４】
しかし、図７に示すように、３箇所のピンポイントゲート２４から樹脂をキャビティ内に射出した場合、各ピンポイントゲート２４から射出された樹脂は、矢印で示すように隣り合うピンポイントゲート２４，２４との間のほぼ中間部で合流し、ウェルドライン２５が生じる。このウェルドライン２５が射出成形品（樹脂製多段歯車２０）に発生すると、歯形精度に悪影響を及ぼすだけでなく、歯車の強度にも悪影響を及ぼす場合がある。とりわけ、射出する材料がガラス繊維や炭素繊維を配合した強化プラスチックの場合には、歯車強度が４０〜６０％も低下することが知られている。
【０００５】
そこで、図６に示すように、ゲートをリング状ゲート２６にし、リング状ゲート２６から射出された樹脂がキャビティ内を大径歯車部２１の内周端から径方向外方へ向かって放射状に流れるようにし、ウェルドライン２５の発生を防止するようにした射出成形技術が開発された。そして、その射出成形技術が繊維強化プラスチック製の多段歯車の成形に多く採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなリング状ゲート２６を使用して射出成形された樹脂製多段歯車２０においても、小径歯車部２３の歯部（歯形形状）２７の影響により、半径方向外方へ向かう樹脂の流れが不均一になり、大径歯車部２１の歯形精度（特に真円度）が低下することが判明した（図８参照）。
【０００７】
即ち、樹脂製多段歯車２０は、小径歯車部２３の歯の歯先面２３ａと歯底面２３ｂとで径方向寸法が異なるため、リング状ゲート２６から射出された樹脂が小径歯車部２３を形成するキャビティ部分を充たした後に、大径歯車部２１を形成するキャビティ部分の最大径部に到達する時間に差が生じて、大径歯車部２１を形成するキャビティ部分内の圧力にバラツキを生じたり、充填される樹脂の流れが不均一となるため、樹脂の収縮率が部分的に異なり、大径歯車部２１の歯形精度が低下するものと考えられる。図８は、この樹脂製多段歯車２０の真円度を測定した結果を示すものであり、真円度の測定結果を樹脂製多段歯車２０の形状に対応させて示すものである。この図８に示すように、真円度の変化（Ｍａｘ：Ｒｂμｍ）を示す曲線Ｌ１は、小径歯車部２３の外形形状にほぼ対応するように変化している。なお、このような問題点は、歯車部のウェブの側面に、不規則な凹凸状の外周面を有する小径部が一体形成されてなる樹脂製歯車にも同様に生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、樹脂製多段歯車の大径歯車部の歯形精度（特に、真円度）を向上し、より一層高精度の動力伝達を可能にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、少なくとも大径の第１歯車部と小径の第２歯車部を有し、前記第２歯車部が前記第１歯車部のウェブの側面に前記第１歯車部と同心で一体回転できるように形成された樹脂製多段歯車に関するものである。そして、前記第１歯車部のウェブで且つ前記第２歯車部よりも径方向外側の部分には、前記ウェブの肉厚を薄くして径方向への樹脂の流れを絞る略環状の溝が前記第２歯車部と同心に形成されている。また、前記第１歯車部と前記第２歯車部の回転中心部には、軸穴が形成されている。また、前記第２歯車部の歯部よりも径方向内側で、且つ、前記第１歯車部のウェブの内周端には、前記軸穴と略同心のリング状ゲートを配置する環状段部が形成されたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、少なくとも大径の第１歯車部と小径の第２歯車部を有し、前記第２歯車部が前記第１歯車部のウェブの側面に前記第１歯車部と同心で一体回転できるように射出成形された樹脂製多段歯車に関するものである。そして、前記第１歯車部のウェブで且つ前記第２歯車部よりも径方向外側の部分には、前記ウェブの肉厚を部分的に薄くして流動調整が必要となる箇所の樹脂の流れを絞る溝が前記第２歯車部と同心状に形成されている。また、前記第１歯車部と前記第２歯車部の回転中心部には、軸穴が形成されている。また、前記第２歯車部の歯部よりも径方向内側で、且つ、前記第１歯車部のウェブの内周端には、前記軸穴と略同心のリング状ゲートを配置する環状段部が形成されたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１５】
図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る樹脂製多段歯車１を示すものである。このうち、図１は、樹脂製多段歯車１の縦断面図（図２のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図）であり、図２は、図１の樹脂製多段歯車１の左側面図（Ｂ方向から見た図）である。また、図３は、図１の樹脂製多段歯車１の右側面図（Ｃ方向から見た図）である。
【００１６】
これらの図に示す樹脂製多段歯車１は、例えば、ポリアセタール，ポリアミド，ポリフェニレンスルフィド，ポリブチレンテレフタレート等の樹脂材料に強化繊維（ガラス繊維又は炭素繊維等）を配合した樹脂を射出成形してなるものであり、大径の第１歯車部２と小径の第２歯車部３とが一体に形成されている。
【００１７】
この樹脂製多段歯車１の第１歯車部２は、ウェブ４の外周側に略円環状のリム５が形成され、このリム５に使用目的に合致した歯形形状の歯６が形成されており、ウェブ４の側面４ａに略円筒状の第２歯車部３が形成されている。そして、この樹脂製多段歯車１の中心部には、第１歯車部２及び第２歯車部３を貫通する軸穴７が形成されている。
【００１８】
第２歯車部３と第１歯車部２を接続するウェブ４の側面（図１の左側面）４ｂには、略円環状の溝８が形成されている。この溝８は、第１歯車部２及び第２歯車部３と同心に形成されており、ウェブ４の厚さを部分的に絞って薄くしている。また、ウェブ４の半径方向内方端には環状段部１０が形成されており、この環状段部１０に対応する位置にはリング状ゲート１１が配置されるようになっている（図４参照）。なお、図１において、点線で示す斜線部は樹脂製多段歯車１を射出成形するためのキャビティの概略を表している。
【００１９】
このような形状の樹脂製多段歯車１は、上述のように射出成形によって形成されるようになっており、リング状ゲート１１から射出された樹脂が第２歯車部３を形作るキャビティ部分（第２キャビティ部分１２）に充填された後、第１歯車部２を形作るキャビティ部分（第１キャビティ部分１３）の半径方向内方端側から半径方向外方端側へ向かって充填されていく。この際、第２歯車部３の歯１４の凹凸の影響により、第１キャビティ部分１３に充填される樹脂に不均一な流れが生じる。すなわち、第２キャビティ部分１２の第２歯車部３の歯１４の歯先面１４ａ側に対応する部分から第１キャビティ部分１３側に流出する樹脂に対し、第２キャビティ部分１２の第２歯車部３の歯１４の歯底面１４ｂ側に対応する部分から第１キャビティ部分１３側に流出する樹脂の方が、第１キャビティ部分１３の半径方向の同一位置まで到達する時間に遅れを生じる。
【００２０】
しかし、本実施の形態によれば、第１歯車部２のウェブ４に略円環状の溝８が形成されるようになっており、その溝８の部分で第１キャビティ部分１３の樹脂の流れが絞られ、第１キャビティ部分１３の半径方向内方から外方へ向かう樹脂の流れが均一化する。その結果、第１キャビティ部分１３内に充填された樹脂圧力が均一化し、ウェブ４にウェルドラインが発生するようなこともない。
【００２１】
したがって、本実施の形態に係る樹脂製多段歯車１は、射出成形後の樹脂の収縮率を均一化することができ、大径の第１歯車部２の歯形精度（特に、真円度）を高精度化することができ、高精度の動力伝達が可能になる。
【００２２】
図３は、本実施の形態に係る樹脂製多段歯車１の第１歯車部２の真円度を真円度測定機を使用して測定した結果を示すものであり、真円度の測定結果を示す曲線Ｌ２を樹脂製多段歯車１の外形形状に対応させて示してある。この真円度の測定結果において、本実施の形態に係る樹脂製多段歯車１は、従来の樹脂製多段歯車の真円度（Ｒｂμｍ）に対して、真円度をＲａ＝（Ｒｂ／２）μｍ以下にすることができた。
【００２３】
（他の実施の形態）
上述の実施の形態において、第１歯車部２のウェブ４に形成される略円環状の溝８は、ほぼ同一の溝深さになるように形成されているが、これに限られず、周方向の適当な位置で溝深さを変化させ、第１キャビティ部分１３に充填される樹脂圧力をさらに効果的に調整するようにしてもよい。
【００２４】
また、上述の実施の形態において、略円環状の溝８は、ウェブ４の一方の側面（図１の左側の側面）４ｂに形成する態様を例示したが、これに限られず、ウェブ４の他方の側面（図１の右側の側面）４ａに形成するようにしてもよく、また、ウェブ４の両方の側面４ａ，４ｂに形成するようにしてもよい。なお、ウェブ４の両方の側面４ａ，４ｂに溝８を形成する場合、径方向の同一位置に形成するか、又は径方向にずらして形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、上述の実施の形態において、略円環状の溝８は、ウェブ４の一方の側面４ｂに１箇所のみ形成する態様を例示したが、これに限られず、同心状に複数箇所形成するようにしてもよい。この場合、各溝８の深さを代えて、流動する樹脂の絞り率を変化させるようにしてもよい。
【００２６】
また、上述の実施の形態において、第１歯車部２のウェブ４に形成した略円環状の溝８の形状は、断面略矩形形状であるが、これに限られず、略半円形、略台形形状、これらの形状を組み合わせた断面形状等でもよく、第１キャビティ部分１３を流動する樹脂の圧力を均一化できるものであればよい。
【００２７】
また、上述の実施の形態において、溝８は、周方向に連続する円環状のものであるが、これに限られず、周方向に断続的に形成し、特に流動調整が必要となる箇所の樹脂の流れを絞り、キャビティ内の樹脂圧力を均一化するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述の実施の形態に係る樹脂製多段歯車１は、大径の第１歯車部２と小径の第２歯車部３からなる二段歯車を例示したが、これに限られず、３段以上の歯車にも適用することができる。
【００２９】
また、本発明は、樹脂製多段歯車１に限られず、歯車部のウェブの側面に、外表面に凹凸があるボス部を一体形成した樹脂製歯車にも適用することができる。さらに、本発明は、上述の実施の形態において、第２歯車部３の代わりにタイミングベルト用プーリを第１歯車部２のウェブ４の側面に一体形成した樹脂製歯車にも適用することができる。加えて、本発明は、回転中心部に軸をインサート成形した樹脂製多段歯車にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、大径の第１歯車部と小径の第２歯車部を接続するウェブに、ウェブの肉厚を部分的に薄くする溝が第２歯車部と同心状に形成されており、射出成形時における樹脂の流れが溝に対応する部分で絞られて均一化し、第２歯車部の歯の凹凸に起因する樹脂の流れの乱れが調整されるため、射出成形後の収縮のバラツキが生じにくく、特に問題になる第１歯車部の真円度が向上し、高精度の動力伝達が可能になる。
【００３１】
また、本発明は、大径の歯車部のウェブの側面に、この歯車部と同心の小径部が突出形成され、この小径部よりも半径方向外方側のウェブに、このウェブの肉厚を部分的に薄くする溝が前記小径部と同心状に形成されており、射出成形時における樹脂の流れが溝に対応する部分で絞られて均一化するようになっているため、射出成形後の収縮のバラツキが生じにくく、特に問題になる歯車部の真円度が向上し、高精度の動力伝達が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂製多段歯車の縦断面図（図２のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図）である。
【図２】図１の樹脂製多段歯車の左側面図（図１のＢ方向から見た図）である。
【図３】図１の樹脂製多段歯車の右側面図（図１のＣ方向から見た図）であり、樹脂製多段歯車の形状と真円度との関係を示す図である。
【図４】図２に対応する図であり、リング状ゲートの配置位置を示す図である。
【図５】従来の樹脂製多段歯車の縦断面図（図６のＤ−Ｄ線に沿って切断して示す断面図）である。
【図６】図５の樹脂製多段歯車の左側面図（図５のＥ方向から見た図）である。
【図７】図６に対応する図であり、ピンポイントゲートの配置位置を示す図である。
【図８】図５の樹脂製多段歯車の右側面図（図５のＦ方向から見た図）であり、樹脂製多段歯車の形状と真円度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１……樹脂製多段歯車、２……第１歯車部、３……第２歯車部、４……ウェブ、４ａ……側面、７……軸穴、１１……リング状ゲート
【図１】
0004030087.tif 000002
【図２】
0004030087.tif 000003
【図３】
0004030087.tif 000004
【図４】
0004030087.tif 000005
【図５】
0004030087.tif 000006
【図６】
0004030087.tif 000007
【図７】
0004030087.tif 000008
【図８】
0004030087.tif 000009