(57)【要約】【課題】            合成樹脂歯車において歯車回転方向の伝達精度を劣化させることなく、歯部を歯車半径方向に弾性変形可能として、歯車の誤差を吸収し、かみ合い精度を向上させる。さらに、回転伝達機構の精度を維持しながら、高精度歯車の使用量を減らすことができる合成樹脂歯車を提供する。【解決手段】        外周面に歯部が一体に設けられたリムと、歯車中心軸となる軸部と、リムと軸部を連結する円盤状のウェブとを一体に成形した合成樹脂歯車であって、前記ウェブには、リムと同心円状に変形部と主部とが設けられており、変形部は、歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面において湾曲した断面を有すると共に、主部よりも薄肉であることを特徴とする合成樹脂歯車とする。【選択図】          図２
2009041635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に歯部が一体に設けられたリムと、歯車中心軸となる軸部と、リムと軸部を連結する円盤状のウェブとを一体に成形した合成樹脂歯車であって、
前記ウェブには、リムと同心円状に変形部と主部とが設けられており、
変形部は、歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面において湾曲した断面を有すると共に、主部よりも薄肉であることを特徴とする合成樹脂歯車。
【請求項２】
変形部が周方向にわたってリング状に連続していることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂歯車。
【請求項３】
変形部が周方向にわたって間欠的に設けられ、変形部の歯車周方向の幅が歯車軸方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の合成樹脂歯車。
【請求項４】
歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面における変形部の形状が、Ｓ字形状、山形、蛇行形状、カギ状、稲妻状のいずれかである、請求項１、請求項２または請求項３に記載の合成樹脂歯車。
【請求項５】
変形部はウェブの外周側にリムと隣接して設けられていることを特徴とする請求項４記載の合成樹脂歯車。
【請求項６】
変形部がリムの歯車軸方向中央部に接続されていることを特徴とする請求項５記載の合成樹脂歯車。
【請求項７】
変形部がリムに接続される部分と、変形部がウェブの主部に接続される部分とが、歯車軸線を法線とする１つの平面上にあることを特徴とする請求項５記載の合成樹脂歯車。
【請求項８】
請求項１記載の合成樹脂歯車を、前記合成樹脂歯車よりも高い精度を有する歯車と対にして使用することを特徴とする、歯車の回転伝達精度向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＯＡ機器などに使用される合成樹脂歯車に関する。特に歯車への入力に対して弾性変形する部分を有する合成樹脂歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンターやコピー機においては、紙送り機構などに使用される回転伝達機構の精度が悪いと、印刷ずれを起こすなど印刷出力の品質が低下する。従って、印刷出力の品質を向上させるために、回転伝達機構の精度を向上させる必要がある。そのため、そのような回転伝達機構や装置に使用される歯車は、通常、高精度の歯車を対として複数組使用することで、歯車列全体の精度向上を図っている。しかしながら高精度歯車はコスト高であるため、印刷品質を維持しながら高精度歯車の使用数を抑える技術が望まれていた。
【０００３】
また、回転機構に使用される歯車の精度は、かみ合い音や振動の発生の要因ともなり、さらに、歯車の耐久性にも影響を及ぼす場合があるため、歯車の精度、特にそのかみ合いの精度を高めることが行われてきている。
【０００４】
特許文献１には、弾性部を有し、軸部と歯部とが相対的に弾性変形可能な歯車が開示され、かみ合いの精度を改善できることが記載されている。また、特許文献２には、弾性変形可能なリブによって、軸部と歯部とが相対的に弾性変形可能に連結された合成樹脂歯車が開示され、かみ合いの精度を改善できることが記載されている。更に特許文献３には、ウェブに薄肉部を設けて歯部を有するリムが傾くことができるようにした合成樹脂歯車が開示され、かみ合いを改善できることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１―１８２７８２号公報
【特許文献２】特開平５−１８４５５号公報
【特許文献３】特開２０００―２４９２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の歯車においては、軸部と歯部との間の歯車半径方向の弾性変形を可能とする部分を設けることで、弾性変形によって半径方向の精度誤差を吸収して歯車のかみ合い精度を改善できるものの、弾性変形可能な部位を設けたことによって、軸部と歯部とが歯車回転方向にも弾性変位可能となってしまう。特に２段歯車のように軸部側歯部と外周側歯部との回転方向の位相が重要な歯車において、軸部と（外周の）歯部との回転方向の相対位置が弾性変形可能となってしまうと、回転伝達機構の精度が大きく低下することになる。したがって、レーザープリンターのように回転機構の精度が重視される分野においては、特許文献１や特許文献２に記載の歯車を使用することは困難であった。
【０００６】
また、特許文献３に記載の樹脂歯車は、互いに傾いた軸を有する歯車間のかみ合いを改善するのには有効であるが、弾性変形する薄肉部が歯車の半径方向の弾性変形を生じにくい平板形状であるため、軸部と歯部との間の歯車半径方向の弾性変形を可能として、弾性変形によって半径方向の精度誤差を吸収し歯車のかみ合い精度を改善することはできなかった。
【０００７】
本発明は、合成樹脂歯車において歯車回転方向の伝達精度を劣化させることなく、歯部を歯車半径方向に弾性変形可能として、歯車の誤差を吸収し、かみ合い精度を向上させることを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、回転伝達機構の精度を維持しながら、高精度歯車の使用量を減らすことができる合成樹脂歯車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、鋭意検討の結果、歯部を有するリムと、歯車中心軸側の軸部とが円盤状のウェブで連結された合成樹脂歯車において、ウェブに特定の形状を有する変形部を同心円状に設けることによって、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、外周面に歯部が一体に設けられたリムと、歯車中心軸となる軸部と、リムと軸部を連結する円盤状のウェブとを一体に成形した合成樹脂歯車であって、前記ウェブには、リムと同心円状に変形部と主部とが設けられており、前記変形部は、歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面において湾曲した断面を有すると共に、主部よりも薄肉であることを特徴とする合成樹脂歯車である。
【００１１】
前記変形部を周方向にわたってリング状に連続して設けてもよい（請求項２）。また、前記変形部を周方向にわたって間欠的に設け、変形部の歯車周方向の幅を歯車軸方向の幅よりも大きくしてもよい（請求項３）。さらに、歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面における変形部の形状を、Ｓ字形状、山形、蛇行形状、カギ状、稲妻状のいずれかとしてもよい（請求項４）。
【００１２】
さらに、変形部はウェブの外周側にリムと隣接して設けられることが好ましく（請求項５）、さらに、変形部はリムの歯車軸方向の中央部に接続されていることが好ましい（請求項６）。さらに、変形部がリムに接続される部分と、変形部がウェブの主部に接続される部分とが、歯車軸線を法線とする１つの平面上にあることが好ましい（請求項７）。
【００１３】
また、本発明は、請求項１に記載される合成樹脂歯車を、前記合成樹脂歯車よりも高い精度を有する歯車と対にして使用することを特徴とする、歯車の回転伝達精度向上方法である（請求項８）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の合成樹脂歯車によれば、軸部と歯部とが歯車回転方向に弾性変形してしまうことを防止し、回転伝達機構の精度低下を防止しながら、合成樹脂歯車の半径方向の誤差を弾性変形により吸収し、かみ合い精度を向上できるという効果が得られる。
【００１５】
さらに、本発明の好ましい様態として請求項２または請求項３の様態とした場合には、さらに効果的に歯車回転方向の弾性変形を抑制し、回転伝達機構の精度低下を防止できるという効果が得られる。
【００１６】
さらに、請求項５の様態とすれば、歯部とリムが局所的に弾性変形しやすくなるので、半径方向の誤差の吸収とかみ合い精度の向上がより効果的に行われる。さらに、請求項６の様態とすれば、リムが半径方向に弾性変位する際にリムが傾いて歯部のかみ合わせが悪化することを防止でき、請求項７の様態とすれば、リムが半径方向に弾性変位する際にリムが歯車軸方向に変位してしまい、歯部のかみ合わせが悪化したり回転方向の精度が悪化したりすることが防止できる。
【００１７】
さらに請求項８の方法によれば、一方の歯車を他方に比べて比較的精度が低い歯車を使用しても、組み合わされた歯車対全体のかみ合わせ精度や回転伝達精度が低下することが防止できるので、精度を維持しながら、一連の歯車列の中で使用される高価な高精度歯車の使用数を減らすことができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の合成樹脂歯車の第１の実施形態を示す正面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１９】
合成樹脂歯車１は、円盤状の歯車であり、その外周部には複数の歯部２が設けられており、歯部２は円環状のリム３と一体化されている。合成樹脂歯車１の中央部には、歯車の軸部をなすボス４が、リム３と同心円状に設けられている。リム３とボス４とは、円盤状のウェブ５によって連結されている。歯部２、リム３、ボス４、ウェブ５は互いに一体に成形され、合成樹脂歯車１となっている。
【００２０】
ウェブ５には、リム３に接続される外周側に設けられた変形部５１と、ボス４に接続される内周側に設けられた主部５２とが設けられている。主部５２は、変形部５１と比較して歯車軸方向の肉厚が厚く形成されており、従来周知の合成樹脂歯車のウェブと同じく、弾性変形を防止するための部分である。主部５２には、適宜補強用のリブを追加しても良い。
【００２１】
変形部５１は、主部５２と比較して薄肉に、リム３と同心円状に形成され、歯車半径方向と歯車軸方向を含む断面において湾曲した断面形状を有する部分であり、歯部２に加わる外力に従って弾性変形する部分である。本実施形態においては、変形部５１は略Ｓ字状の断面形状を有しており、図１の正面視において、同心円状に配置された凸状部５１１と凹状部５１２とが、周方向全周にわたって連続して形成されている。
【００２２】
本発明の合成樹脂歯車は、ポリアセタール樹脂などのエンジニアリングプラスチックや、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂や、熱可塑性エラストマー、ゴムなどにより製造することができる。また、変形部５１部分を他の部分と比較してヤング率の低い別材料とすることもできる。
【００２３】
本発明の合成樹脂歯車の製造方法としては、射出成形法や射出圧縮成形法や圧縮成形法を例示することができる。
【００２４】
以下、本発明の合成樹脂歯車の作用と効果を説明する。本発明の合成樹脂歯車は、より高い精度を有する従来周知の歯車と対にして使用することができる。すなわち、一連の回転伝達機構の中で、一対の歯車の一方が比較的精度を低く設定した本発明の歯車、他方が比較的精度が高く設定され弾性変形する変形部を持たない従来の歯車となるように組み合わせて使用することができる。
【００２５】
本発明の合成樹脂歯車１は、ウェブ５に変形部５１が設けられているので、軸部であるボス４と歯部と一体化されたリム３との間で変形部５１が歯車の半径方向に弾性変形可能であり、合成樹脂歯車１に半径方向の誤差があっても、弾性変形によりその誤差を吸収することができる。従って、一対の歯車の一方が高精度の歯車であれば、本発明の合成樹脂歯車１の精度が比較的低くても、その精度の差を変形部５１の弾性変形により吸収できるので、歯車のかみ合わせとしては、本発明の合成樹脂歯車１の精度を低く設定しても、比較的精度の高い歯車同士を組み合わせたレベルのかみ合わせ精度を実現できる。従って、本発明によれば、かみ合いの精度は維持しながら、歯車対の一方の歯車の精度を下げることが可能となり、回転伝達機構における高価な高精度歯車の使用数量を低減できる。
【００２６】
また、本発明の合成樹脂歯車１の変形部５１は、略Ｓ字状の断面形状をしており、同心円状に配置された凸状部５１１と凹状部５１２とが、周方向全周にわたって連続して形成されているため、歯車の半径方向に対しては変形部５１が容易に変形しやすく、半径方向の誤差を変位吸収しやすい。一方、歯車の周方向に関しては、変形部５１が周方向にリング状に連続しているので、周方向には容易には弾性変形しない。従って、歯車の半径方向の誤差は弾性変形により吸収しながらも、歯車の周方向に対しては変形しにくいので、軸部と歯部とが歯車回転方向に弾性変形してしまうことを防止でき、回転伝達機構の精度低下を防止できる。
【００２７】
変形部５１の半径方向と軸方向を含む断面における断面形状は、必ずしも本実施形態のようなＳ字形状に限定されるものではなく、半径方向に弾性変形しやすいような湾曲した形状であればよい。そのような断面の形状として図４、図５、図６、図７の形状が例示できる。図４には、歯車軸線と略平行に伸びる複数の直線部を半径方向に離間させ、その間を円弧で接続し、蛇行形状とした断面形状が示されている。図５には、半径方向に伸びる複数の直線部を軸方向に離間させてその間を軸方向に伸びる直線で接続した、カギ形の断面形状が示されている。図６には、互いに対向する一対の斜めの直線で構成された山形の断面形状が、図７には、互いに反対側を向いた２つの山形を連続させた稲妻形の断面形状が示されている。変形部５１において、これら断面の形状と、肉厚、半径方向の幅、軸方向の幅を適宜設定することによって、歯車半径方向の弾性を調整することができる。また、以上例示したように、本出願において湾曲した断面形状とは、図２や図４に例示されるような曲線状に湾曲した形状に限定されるものではなく、図５、図６、図７に例示されるように角部を有する折れ曲がった形状をも含む概念である。すなわち湾曲した断面形状とは、ほぼ線状である細長い断面がその開始点と終点の間を直線状でなく迂回して形成しているような断面形状である。
【００２８】
変形部５１を設ける位置は、本実施形態のようにウェブ５の外周側に設けてもよいが、必ずしもそれに限定されるわけではなく、ウェブ５の内側、すなわちボス４に接続する位置に設けてもよい。または、ウェブ５の半径方向中央部を変形部５１としてその両側を主部５２としても良い。本実施の形態のように、変形部５１をウェブ５の外周部に、すなわち変形部５１がリム３に接続するように設けた場合には、リム３が比較的変形しやすくなるので、歯部２と一体化されたリム３が局所的な変形をしやすくなり、歯車半径方向の誤差を局所的な弾性変形で吸収できるようになってかみ合い精度の向上がより効果的に行われ、より好ましい。
【００２９】
また、変形部５１をリム３に接続する場合には、本実施形態のように、リム３の歯車軸方向で略中央部分に変形部５１を接続するようにすることが望ましい。リム３の軸方向中央部分に接続することによって、変形部５１が弾性変形してリム３が半径方向に変位する際に、リム３が歯車軸線に対して傾くように変位してしまいかみ合わせが悪くなってしまうことを未然に防止できる。
【００３０】
また、変形部５１の断面形状は、本実施例（図２）や、図４、図６、図７の実施例に示したように、変形部５１の半径方向外側（リム３側）に接続する接続部５１３と、変形部５１の半径方向内側（主部５２側）に接続する接続部５１４とが、歯車軸線を法線とする１つの平面上にあることが望ましい。かかる構成とすることによって、変形部５１が半径方向に弾性変形する際に、歯部２と一体化したリム３が歯車軸方向に変位してしまいかみ合わせが悪くなってしまうことを未然に防止できる。歯部２がハスバ歯車である場合には特に、リム３が歯車軸方向に変位してしまうと、回転伝達精度が低下しやすいので、このような構成とすることが望ましい。
【００３１】
更に、変形部５１の断面形状は、本実施例（図２）や、図４、図７の実施例に示したように、変形部５１の半径方向外側（リム３側）に接続する接続部５１３と、変形部５１の半径方向内側（主部５２側）に接続する接続部５１４とを結ぶ直線ｍに対して、変形部５１の断面が直線ｍの両側に断面が存在する形状であることが望ましい。特に好ましくは、図２、図４、図７に示した断面のように、変形部５１の断面が断面の図心周りに回転対称な断面形状であることが望ましい。変形部５１の断面をかかる構成とすることによって、変形部５１が半径方向に弾性変形する際に、歯部２と一体化したリム３が歯車軸線に対して傾くように変位してしまいかみ合わせが悪くなってしまうことを未然に防止できる。
【００３２】
図３には本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、図１に示した実施形態と歯部２やリム３、ボス４、ウェブ５、主部５２の関係は同じであるが、変形部５１’の構成が異なる。すなわち、本実施形態の変形部５１’は、歯車半径方向と軸方向を含む断面において図２に示された断面形状を歯車軸周りに回転させて、リム３と同心円状に形成される形状を、周方向にわたって断続的・間欠的に設けた形状となっている。すなわち、本実施形態の変形部５１’は、薄い波板状の波板部５１５が、リム３と同心円状に穴部５１６と交互に配置されてなるものである。
【００３３】
本実施形態においては、変形部である波型部５１５は、その歯車周方向の幅が歯車軸方向の幅よりも大きいことがより好ましい。このような構成をとることによって、歯車半径方向の弾性変形を許容しながらも、歯車周方向に弾性変形してしまうことを未然に防止し、第１の実施形態と同じく、回転方向の精度を低下させることなく、歯車半径方向の弾性変形を許容してかみ合い精度を向上させることができる。また、穴部５１６の形状は、図３に示したように角穴としてもよいが、丸穴であってもよい。
【００３４】
また、上記実施例においては歯車軸部を構成するものとしてボス４を有する歯車を例として説明したが、ボス４は必ずしも必要ではなく、樹脂歯車に歯車軸が適切に設定できるようなものであれば良い。従って、歯車軸部は、ウェブの中心部に設けられた貫通穴や、ウェブの中心部に一体に設けられた軸によって構成されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、回転伝達精度が要求される一連の歯車列において、一部の歯車を本発明の歯車とすることで、回転伝達精度やかみ合い精度を低下させることなく、一部の歯車の精度を低く設定することができ、高価な高精度歯車の使用量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の合成樹脂歯車の第１の実施の形態を示す正面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】本発明の合成樹脂歯車の第２の実施の形態を示す正面図。
【図４】変形部の断面形状の他の例を示す図。
【図５】変形部の断面形状の他の例を示す図。
【図６】変形部の断面形状の他の例を示す図。
【図７】変形部の断面形状の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１          合成樹脂歯車
２          歯部
３          リム
４          ボス
５          ウェブ
５１            変形部
５２            主部
【図１】
2009041635.tif 000003
【図２】
2009041635.tif 000004
【図３】
2009041635.tif 000005
【図４】
2009041635.tif 000006
【図５】
2009041635.tif 000007
【図６】
2009041635.tif 000008
【図７】
2009041635.tif 000009