(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとを接続する円盤形状のウェブとが一体成形された合成樹脂製の成形歯車において、
前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に同心円状に薄肉部を設けることにより、前記薄肉部のみにおいて前記リムが前記ウェブに対して傾斜する弾性変形を可能にしたことを特徴とする合成樹脂製の成形歯車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相異なる２軸間で回転力を伝達する合成樹脂製の成形歯車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
互いに平行でなく、その延長線がある一点で相交わるように配置された２軸において回転力を伝達するための歯車として平歯車を取り付けると、図４に示すように、歯部１１，１１'の噛み合う部分の面積が小さくなり、歯部１１，１１'の一部分に集中して荷重が掛かるため、回転力を効率よく伝達させることができない。
そこで、相交わるように配置された２軸に歯車を取り付けて噛み合わせる場合には、従来、図５に示すような傘歯車が用いられている。
【０００３】
この種の歯車は、歯部１１，１１'がそれぞれ軸の延長線上の任意の点を頂点とする円錐面に沿って一体成形されており、歯すじが軸に対して傾斜している。そこで、歯部１１，１１'のそれぞれの軸に対する傾斜角度を、相交わるように配置された２軸の延長線が交わる点Ｏを頂点とする円錐面の傾斜角度にほぼ合うように設計した傘歯車を所定の位置に取り付ければ、歯車の噛み合わせ箇所において歯部１１，１１'を互いにほぼ歯幅全体で噛み合わさるようにすることができ、相交わるように配置された２軸間において効率よく回転力を伝達することができる。
【０００４】
また、この種の歯車は、合成樹脂などの溶融材料を、ゲート（図示省略）から図５に示すような歯車の形状に一致するキャビティーを形成した金型（図示省略）内に注入して、キャビティー内に充填させた後、冷却、固化し、離型することによって成形される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形において合成樹脂が射出されるゲート側と、ゲート側とは反対側（例えば、成形品が突き出される側）における合成樹脂の収縮差によって、実際に成形される歯車の歯部に傾斜角度のずれや径差などの設計上の理論値との誤差が生じやすい。このため、傘歯車を設計上の所定位置に取り付けたとしても、上記の誤差が原因で噛み合わせ状態が大きく変化し、傘歯車の歯部が一部でしか接触しなかったり、逆に歯部が互いに接近しすぎたりして傘歯車の回転に支障を来たし易い。
そのため、傘歯車の噛み合わせ状態を最適な状態にするために、傘歯車の取り付け位置を軸方向にずらす等して調整する必要がある。
【０００６】
しかし、相交わるように配置された２軸において、歯車の取り付け位置を軸方向にずらしたりすると、歯車の歯部間の距離が大きく変動するため、歯車の歯部が互いに離れすぎて一部でしか接触しなかったり、逆に歯部が互いに接近しすぎたりして傘歯車の回転に支障を来たし易くなる。
このため、従来は、傘歯車の取り付け位置の調整が難しく、調整作業が煩雑化していた。
【０００７】
また、歯車一般には、射出成形に用いる金型の歯型部分の製造方法として、ワイヤー放電加工により鋼鈑を所望の形状に切断する方法が、簡単かつ高精度に金型の歯型部分を製造することができる方法として知られている。しかしながら、ワイヤー放電加工による製造方法は、基本的には、平板状の鋼鈑に対し垂直にワイヤー放電を行って２次元的に処理するというものであるため、平歯車の金型を製造する場合には、その簡便さを発揮するが、傘歯車のように歯すじが回転面に対し垂直になっていない歯車の金型の製造に適用するには困難があった。すなわち、傘歯車の金型の歯型部分を加工するには、鋼鈑に対する角度が常に一定となるようにワイヤーを斜めにしてワイヤー放電を行わなければならず、制御が複雑な３次元的な処理が要求されるため、ワイヤー放電加工の簡便さが損なわれてしまうという問題がある。
【０００８】
これに対し、傘歯車の金型を製造するための比較的簡便な方法として、例えば、傘歯車の原型を鋼材で形成した後、その原型の周囲をベリリウムを含む金属粉末で覆い高温で加圧して、ベリリウムを含む金属粉末を固化し、その後その固化物を所定箇所で切断して金型の歯型部分を製造するという方法が知られている。しかし、この方法を用いる場合には、金型の歯型部分を高精度に製造することができないという問題があった。
【０００９】
また、傘歯車の金型の歯型部分を製造するその他の方法として、鋼製の傘歯車の原型の周囲に鍍金を施して金型の型どりをするという方法もある。この方法を用いて製造すれば、歯型部分を高精度に製造することができるが、鍍金皮膜を何層にも重ねていかなければならないので製造し終えるまでに非常に手間がかかってしまうという問題があった。
【００１０】
このため、従来、相交わるように配置された２軸に歯車を取り付けて歯車を噛み合わせる場合、その歯車を製造するまでに多大な労力を要し、しかも製造された歯車を軸に取り付けた後の噛み合わせ位置の調整に手間がかかっていた。
【００１１】
そこで本発明は、相交わるように配置された２軸間で回転力を伝達する合成樹脂製の成形歯車において、簡単に製造でき、しかも製造後の歯車の取り付け位置を調整することなく、噛み合い精度を向上させることが可能な歯車の提供を課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を達成するために、本発明による合成樹脂製の成形歯車は、外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとを接続する円盤形状のウェブとが一体成形された合成樹脂製の成形歯車において、前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に同心円状に薄肉部を設けることにより、前記薄肉部のみにおいて前記リムが前記ウェブに対して傾斜する弾性変形を可能にしたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明では、前記薄肉部を前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に形成することが好ましい。
【００１４】
また、前記薄肉部は前記ウェブに複数個形成することもできる。
【００１５】
また、前記薄肉部は前記ウェブの少なくとも一方の面側に溝を形成することによって設けられればよいが、前記ウェブの両面の相対する位置にそれぞれ溝を形成することによって設けられていてもよい。
【００１６】
また本発明は、前記溝を断面Ｕ字状，Ｖ字状またはコの字状に形成するのが好ましい。
【００１７】
また本発明の歯車は、熱可塑性エストラマ−で射出成形されているのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図１は本発明による歯車の一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示す歯車のＡ−Ａ断面図である。
図２は本実施形態の歯車を相異なる２軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明による歯車の他の実施形態をそれぞれ示す要部断面図である。
【００１９】
本実施形態の歯車は、図１(a)に示すように、外周面で複数の歯部１１と一体化している円筒形のリム１２と、リム１２と同心円状に位置するボス１３と、ボス１３とリム１２とに接続された円盤状のウェブ１４とを有し、これらが歯車１０として一体成形されている。
本発明の歯車が、従来の歯車と大きく異なるのは、ウェブに同心円状に薄肉部を設けることにより前記薄肉部における弾性変形を可能にし、これによって軸の向きが異なる他の歯車と噛み合わせたときに薄肉部が弾性変形して、その歯部が、前記他の歯車の歯部と互いに相対するように向きが揃った状態で噛み合わさるようにした点である（図２参照）。
【００２０】
すなわち本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、リム１２の外周面および歯部１１の歯すじが、軸に対して平行に形成されている。また、図１（ａ），（ｂ）に示すようにウェブ１４には、リム１２との接続部近傍に同心円状に薄肉部１５が形成されている。薄肉部１５は、ウェブ１４の両面に同心円状に形成された溝１６，１７で構成され、肉厚ｔ１がその他の箇所の肉厚ｔ２より薄くなっており、歯部１１に所定量以上の力が加わったとき、弾性変形し、噛み合い位置における歯部１１の向きを、軸の向きが異なる他の歯車の歯部と互いに相対するように向きが揃った状態で噛み合わさるように変えることができるようになっている。
【００２１】
本実施形態の歯車は、このように構成したので、相異なる２軸に取り付けたときには、図２に示すように、二つの軸に取り付けられたそれぞれの歯車１０，１０'の薄肉部１５，１５'が弾性変形して、歯部１１，１１'が互いにほぼ歯幅全体にわたって歯すじの向きが揃った状態で噛み合わされる。このため、平歯車でありながら交差する２軸間においても歯幅全体で効率よく回転力を伝達することができる。尚、図示の実施形態において、歯車１０，１０'は、それぞれの延長線が交差して相交わるように配置された２軸に取り付けられているが、薄肉部１５，１５'の弾性変形による歯部１１，１１'の良好な噛み合いがなされるならば、歯車１０，１０'を取り付ける２軸は、それぞれの延長線が交差せずに互いにねじれの関係にあってもよい。
【００２２】
また、本実施形態の歯車は、歯車を射出成形する際にゲート側とゲート側とは反対側で溶融した樹脂の収縮率の差などから実際に成形される歯車の歯部に径差などが生じたとしても、上記のように歯車の薄肉部１５，１５'が弾性変形することで、噛み合わせ状態を良好にすることができる。
また、本実施形態の歯部１１の歯すじは歯車１０の回転面に対し垂直になる。そのため、射出成形用金型の歯型部分を、ワイヤー放電加工を用いて、例えば水平に置いた平板状の鋼材をワイヤーで放電しながら垂直に切断して製造することができる。そして、ワイヤー放電加工は、上述のようにベリリウムを含む金属粉末を用いた製造方法や鍍金を施した製造方法に比べて簡単かつ高精度に加工が可能であるという利点を有している。
【００２３】
したがって、本実施形態の合成樹脂製歯車によれば、金型の製造が簡単にでき、取り付け位置の調整をすることなく、射出成形の際の誤差、ゲート側とゲート側とは反対側とで溶融した樹脂の収縮率の差から生じる径差に影響されることなく噛み合い精度を良好にすることができる。
【００２４】
なお、本発明の歯車において、薄肉部の形態は、図１の実施形態に限定されるものではなく、例えば、薄肉部１５を構成する溝１６，１７の形状を、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、Ｕ字状、コの字状またはＶ字状に形成してもよい。また、薄肉部の形状、薄肉部の肉厚、薄肉部の個数、ウェブの幅、歯車の歯幅方向からみたウェブの接続位置なども、歯車の回転に伴うトルクの大きさを考慮して設計しておけば、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
なお、合成樹脂製の成形歯車を射出成形するために用いる合成樹脂材料として、一般にはポリアセタールが用いられるが、本発明の歯車を射出成形する際に、熱可塑性エストラマーを合成樹脂材料として用いれば、ウェブの薄肉部でより一層弾性変形し易くすることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、成形歯車の製造が簡単で、しかも製造後の取り付け位置を再調整することなく、相交わるように配置された２軸間で取り付けたときの噛み合わせ精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による歯車の一実施形態を示し、(a)は平面図、(b)は(a)に示す歯車のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本実施形態の歯車を相異なる２軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【図３】本発明による歯車の他の実施形態をそれぞれ示す要部断面図である。
【図４】平歯車を相異なる２軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【図５】傘歯車を相異なる２軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【符号の説明】
１０，１０'         歯車
１１，１１'         歯部
１２，１２'         リム
１３，１３'         ボス
１４，１４'         ウェブ
１５，１５'         薄肉部
１６，１７          溝
【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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