JP2002021978A - 樹脂製ギヤ及び金型構造 - Google Patents

樹脂製ギヤ及び金型構造

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JP2002021978A JP2000204597A JP2000204597A JP2002021978A JP 2002021978 A JP2002021978 A JP 2002021978A JP 2000204597 A JP2000204597 A JP 2000204597A JP 2000204597 A JP2000204597 A JP 2000204597A JP 2002021978 A JP2002021978 A JP 2002021978A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯面精度の良い樹脂製ギヤを提供する。 【解決手段】 樹脂製ギヤ１は、外周側に複数の歯６が
形成された略円筒状のリム５と、このリム５の回転中心
を中心とするボス３と、これらボス３とリム５を接続す
るウェブ４と、を備えている。そして、歯６を歯幅方向
に分割する溝８が歯６の外表面に沿って形成されてい
る。その結果、樹脂製ギヤ１は、溝８が形成された部分
の変形量が少なくなり、全体の反りやヒケ等の変形量も
少なくなって、歯面精度が向上する。又、溝８が歯６の
外表面に沿って形成されているため、この溝８にグリー
ス等の潤滑剤を塗っておくことにより、歯面に効果的に
潤滑剤を供給することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，プリンタ
ー，ファクシミリ，自動車用部品等の動力伝達機構に広
く使用される樹脂製ギヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から複写機や自動車用部品等の動力
伝達機構には、部品費用の低廉化，軽量化及び作動音の
静粛化等を目的として樹脂製ギヤが使用されている。こ
の樹脂製ギヤは、射出成形により肉抜きされた所定の形
状に形成されるが、成形部位による材料の収縮量の違い
に起因する反りやヒケ等の変形を生じることがある。例
えば、図９〜図１０に示すように、ウェブ４を介してボ
ス３とリム５とが接続されるように形成された樹脂製ギ
ヤ１は、リム５とウェブ４の接続部７における収縮量と
リム５の端部における収縮量が異なるため、リム５とウ
ェブ４の接続部７が凹むように変形するヒケ（破線Ｌ
１）を生じる虞があり、このようなヒケが生じると歯面
精度が悪化してしまう。又、図１１に示すように、ウェ
ブ４がリム５の一方の端部側に偏って形成された樹脂製
ギヤ１は、ボス３の端部から半径方向外方へ延びるウェ
ブ４とリム５の接続部７の収縮量が大きいため、リム５
の自由端部が拡径したように見える反り（破線Ｌ２）と
いう変形を生じ、歯面精度が悪化するという不具合を有
していた。特に図示する従来例のように歯幅寸法が大き
なものにあっては、これらの不具合が顕著となりやすか
った。
【０００３】このような樹脂製ギヤ１の不具合を防止す
るため、ボス３とリム５との間に放射状に延びるリブや
円環状のリブを設けて強度を確保しながらウェブ４を薄
肉とするとともに、各部位の肉厚を調整する等して、反
りやヒケ等の変形を抑制し、歯面精度を向上するように
工夫された樹脂製ギヤが従来より種々提案されている
（例えば、特開平９−２３０６５７号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来か
らの樹脂製ギヤにあっては、所定の歯面精度が得られる
ものの、樹脂製ギヤに対する高精度化の要求は今後ます
ます強まってくるもの思われる。そのため、反りやヒケ
等の変形を更に効果的に抑制することができ、歯面精度
をより一層向上させることができる樹脂製ギヤ１の提供
が複写機や自動車部品の製造業界等において望まれてい
た。
【０００５】本発明は、このような要望に応えるために
案出されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の樹脂製ギ
ヤは、外周側に複数の歯が形成された略円筒状のリム
と、このリムの回転中心を中心とするボスと、このボス
と前記リムを接続するウェブと、を備えている。そし
て、本発明の樹脂製ギヤは、前記歯を歯幅方向に分割す
る溝が歯の外表面に沿って形成されている。
【０００７】このような構成の本発明によれば、前記溝
で歯面のヒケの大きな部分を取り除き、ヒケの少ない歯
面精度の良い部分のみを相手ギヤに噛み合わせることが
可能になる。又、本発明によれば、溝が形成された薄肉
部分の変形量が少なくなるため、全体の反りやヒケ等の
変形量も少なくなる。更に、本発明によれば、溝が歯の
外表面に沿って形成されているため、この溝にグリース
等の潤滑剤を塗っておくことにより、歯面に効果的に潤
滑剤を供給することが可能になり、樹脂製ギヤを円滑に
回転させることができると共に、樹脂製ギヤの歯の磨耗
を抑制することができ、樹脂製ギヤの耐久性を向上させ
ることも可能になる。
【０００８】又、本発明は、一方の側面にアンダーカッ
ト形状を有する側壁部位を一部に含むとともに、前記側
壁部位の他方の側面側が肉抜きされている成形品を射出
成形するための金型構造である。そして、この本発明に
係る金型構造は、前記側壁部位が型開き方向に沿って形
成され、且つ、型開きの際に前記側壁部位の肉抜きされ
た側の側面を形成する金型構成部材が、前記側壁部位の
アンダーカット形状を有する側面を形成する金型構成部
材よりも先に成形品から離脱するようにしたことを特徴
としている。
【０００９】
【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。
【００１０】（樹脂製ギヤ）図１〜図３は、本発明の実
施の形態に係る樹脂製ギヤ１を示すものである。これら
の図に示すように、樹脂製ギヤ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を使用して射出成形
したものであり、軸に係合される軸穴２が形成されたボ
ス３と、このボス３の軸方向略中央部で且つボス３の外
表面に形成されたウェブ４と、このウェブ４で前記ボス
３に接続される略円環状のリム５とを備えており、ボス
３とリム５との間がウェブ４を残して肉抜きされたが如
き形状を有している。そして、リム５の外周側には使用
目的に合致した歯形形状の歯６が形成されている。
【００１１】ここで、図１０の従来例のように、歯幅寸
法が大きく、しかも強度を高めるためにリム５が厚肉に
形成されている樹脂製ギヤ１は、歯幅寸法が小さく且つ
リム５が薄肉のものに比較し、射出成形後の収縮変形量
が大きくなりやすい。特に、ウェブ４とリム５の接続部
７において変形量が大きくなりやすい。その結果、図１
０の破線Ｌ１で示すように、ウェブ４とリム５との接続
部７が凹むように収縮して、リム５の中央部の外径寸法
がリム５の両端部の外径寸法よりも小さくなるヒケとい
う変形を生じ、歯面精度が低下することがある。
【００１２】しかし、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、
図１０に示す従来例において特に収縮変形量が大きかっ
た歯幅方向略中央部（ウェブ４とリム５の接続部７及び
その近傍）に、歯６を歯幅方向に二分する溝８が歯６の
外周面に沿って形成されている。その結果、本実施の形
態の樹脂製ギヤ１は、歯幅方向略中央部が薄肉化するた
め、歯幅方向略中央部の収縮量を少なくすることがで
き、リム５のヒケを低減することができ、歯面精度を向
上させることが可能になる。
【００１３】又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、溝８
を形成することにより、あたかも歯面精度の悪い部分を
削除したかの如き構造となるため、これによっても歯面
精度（特に噛み合い精度）を向上させることができる。
【００１４】又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、溝８
が歯６の外表面に沿ってリム５の周囲を一周するように
形成されているため、この溝８にグリース等の潤滑剤を
塗布しておくことにより、歯６の噛み合い部分に効果的
に潤滑剤を供給することができ、樹脂製ギヤ１同士の円
滑な回動を可能にすることができると共に、歯６の磨耗
を防止することができる。従って、本実施の形態の樹脂
製ギヤ１を複写機の回転ドラムの駆動機構に使用すれ
ば、回転ドラムの回転を円滑に且つ精度良く回動させる
ことができ、高精度の画像が形成される。しかも、本実
施の形態の樹脂製ギヤ１は、歯６の磨耗を防止すること
ができるので、長期に亘り正確な動力伝達が可能にな
る。又、本実施の形態の樹脂製ギヤ１は、複写機に限ら
ず、自動車部品やその他の精密機械の動力伝達機構に使
用しても、長期間に亘り、円滑で且つ正確な動力伝達を
可能にする。
【００１５】（樹脂製ギヤの製造用金型及び製造方法）
図５は、本実施形態の樹脂製ギヤ１の製造用金型１０を
示す概略図である。図示するように、金型１０は、第１
プレート１１Ａ、第２プレート１１Ｂ、第３プレート１
１Ｃを有しており、図中、中心線ＣＬから左側は金型１
０を閉じた状態を示し、同右側は金型１０を開いた状態
における各金型構成部材の相対的な位置関係を示してい
る。尚、金型１０を開いた状態にあっては、通常、第１
プレート１１Ａと第２プレート１１Ｂとを十分に離間さ
せ、樹脂製ギヤ１の取り出し作業に支障を来さないよう
にするが、図５では、作図上これを省略している。
【００１６】この図において、第２プレート１１Ｂの凹
部１２には分割型１３（１３Ａ〜１３Ｃ）が収容され、
この分割型１３は第２プレート１１Ｂにボルト１４で固
定されている。分割型１３は、樹脂製ギヤ１の外径を形
成する第１分割型１３Ａと第３分割型１３Ｃとの間に、
溝８を形成するための第２分割型１３Ｂを配置するよう
になっている。
【００１７】第１プレート１１Ａと第３プレート１１Ｃ
とには、第２プレート１１Ｂ側に突出して樹脂製ギヤ１
の肉抜き部１Ａを形成する突出部１５Ａ，１５Ｂが形成
されている。尚、図中、上記突出部１５Ａ，１５Ｂは、
第１プレート１１Ａにあっては第１プレート１１Ａと一
体に形成され、第３プレート１１Ｃにあっては別体に形
成された分割型１５を第３プレート１１Ｃに取り付ける
ことによって形成されているが、上記突出部１５Ａ，１
５Ｂを対応する各プレート１１Ａ，１１Ｃに形成する手
段は特に問われず、各金型構成部材の加工や組み付け等
の種々の条件を考慮して適宜設計変更することができ
る。
【００１８】又、図中、１７は、第３プレート１１Ｃを
貫通し、第２プレート１１Ｂに取り付けられた分割型１
３の内周側空間（キャビティ１６）の中央部に突出する
軸穴形成ピンである。又、第３プレート１１Ｃには、樹
脂製ギヤ１の離型時に樹脂製ギヤ１を図中上方へ押圧す
るエジェクトピン１８が収容されている。尚、エジェク
トピン１８は、樹脂製ギヤ１を均等に押圧できるよう
に、複数配置されるようになっている。又、エジェクト
ピン１８は、図示しない油圧装置で往復作動させられる
ようになっている。又、図中１９は、第１プレート１１
Ａ，第２プレート１１Ｂ及び第３プレート１１Ｃの相互
の移動を規制するツリボルトである。
【００１９】一方、第１プレート１１Ａには、キャビテ
ィ１６内に開口するゲート２０がキャビティ１６の中心
線ＣＬの周囲に略等間隔で複数形成されている。その結
果、各ゲート２０からキャビティ１６内に射出された樹
脂材料がキャビティ１６内に均等に流動する。
【００２０】ここで、第２分割型１３Ｂの内径寸法と第
１及び第３分割型１３Ａ，１３Ｃの内径寸法との差、換
言すれば、溝８の深さは、射出成形後の樹脂製ギヤ１の
半径方向内方への収縮量を考慮して決定されている。即
ち、射出成形後の樹脂製ギヤ１の半径方向内方への収縮
量よりも溝８の深さを小さくすれば、樹脂製ギヤ１が第
２分割型１３Ｂに邪魔されることなく円滑に離型され
る。一方、図６に示すように、射出成形後の樹脂製ギヤ
１の半径方向内方への収縮量よりも溝８の深さを大きく
する場合には、第２分割型１３Ｂを少なくとも２分割
し、離型時に第２分割型１３Ｂ（１３Ｂ１，１３Ｂ２）
の内径側が樹脂製ギヤ１の外径に引っかからないよう
に、分割した第２分割型１３Ｂ１，１３Ｂ２を離型時に
所定量（ΔＬ）移動させる必要がある。尚、上記のよう
に、射出成形後の樹脂製ギヤ１の半径方向への収縮量よ
りも樹脂製ギヤ１の溝８の深さを小さくすれば、第２分
割型１３を分割して離型時に半径外方方向へ移動させる
必要がなくなるため、金型構造を簡単化することがで
き、金型費用の低廉化を図ることができ、樹脂製ギヤ１
の低廉化を図ることもできる。
【００２１】本実施の形態に係る樹脂製ギヤ１は、上記
のような製造用金型１０を使用して射出成形される。即
ち、図５の左側に示すように、第１プレート１１Ａ、第
２プレート１１Ｂ及び第３プレート１１Ｃを型合わせす
ることで、樹脂製ギヤ１の形状に対応したキャビティ１
６を形成する。次いで、複数のゲート２０からキャビテ
ィ１６内に樹脂材料を射出する。所定時間経過後射出成
形された樹脂製ギヤ１が軸穴形成ピン１７と分割型１３
とで保持されるようにして、第１プレート１１Ａ、第２
プレート１１Ｂ及び第３プレート１１Ｃを分割する。こ
の際、エジェクトピン１８の突き出し動作による樹脂製
ギヤ１の金型からの離型に先だって、第１プレート１１
Ａ及び第３プレート１１Ｃのそれぞれに形成された突出
部１５Ａ，１５Ｂを樹脂製ギヤ１の肉抜き部１Ａから離
脱させ、金型と肉抜き部１Ａとの間に空間を形成すれ
ば、このような空間が形成されていない場合に比べて樹
脂製ギヤ１の半径方向内方への収縮量を大きくすること
ができる。そして、樹脂製ギヤ１が十分収縮した後、エ
ジェクトピン１８で樹脂製ギヤ１をキャビティ１６から
押し出すように離型する。これにより、樹脂製ギヤ１を
固定型１１から確実に離型できる。尚、樹脂製ギヤ１の
半径方向への収縮量よりも樹脂製ギヤ１の溝８の深さを
大きくしてある場合には、少なくとも二分割した第２分
割型１３Ｂ１，１３Ｂ２をスライドさせて、第２分割型
１３Ｂ１，１３Ｂ２の内側が樹脂製ギヤ１の外周に接触
しないようにする。そして、その後にエジェクトピン１
８で樹脂製ギヤ１をキャビティ１６内から押し出すよう
に離型する。
【００２２】尚、上記したような金型１０の構造は、本
実施の形態に係る樹脂製ギヤ１に限らず、これに類似す
る形状、即ち、一方の側面（歯６の外表面に相当）にア
ンダーカット形状（溝８に相当）を有する側壁部位（リ
ム５に相当）を一部に含むとともに、前記側壁部位の他
方の側面側が肉抜き（肉抜き部１Ａに相当）されている
成形品を射出成形するのに広く適用することができる。
また、その他の例として、本実施の形態に係る樹脂製ギ
ヤ１のボス３を側壁部位にみたてて、その内周面にアン
ダーカット形状を有するが如き形状の成形品にも適用で
きる。
【００２３】（第１適用例）上記実施の形態は、樹脂製
ギヤ１の歯６を歯幅方向に二分割するように、溝８が歯
６の外表面に沿って一箇所形成されているが、これに限
られず、図４に示すように、歯６の外表面に沿って溝８
を二箇所形成し、歯６を歯幅方向に三分割するようにし
てもよい。又、溝８は、歯６の外表面に沿って二箇所以
上形成するようにしてもよい。
【００２４】（第２適用例）上記実施の形態に係る樹脂
製ギヤ１は、ウェブ４がボス３の軸方向略中央部に形成
されているが、これに限られず、図７に示すように、ウ
ェブ４をボス３の軸方向端部に形成し、このウェブ４で
ボス３とリム５を接続するようにしてもよい。そして、
樹脂製ギヤ１の歯６の歯幅方向略中央部に、歯６の外表
面に沿う溝８を形成するようにしてもよい。このように
すれば、図１１に示すような樹脂製ギヤ１のリム５の反
りという変形を抑えることができ、歯面精度を向上させ
ることができる。
【００２５】（その他の適用例）尚、本発明は、上記実
施の形態や上記各適用例の樹脂製ギヤ１の形状に限られ
ず、リム５とボス３をウェブ４で接続する態様のものに
広く適用することができる。
【００２６】又、上記実施の形態や上記各適用例は、溝
８を歯６の歯幅方向略中央に形成する態様を示したが、
これに限られず、歯面の変形状態を考慮し、適当な位置
に溝８を形成したり、潤滑剤の供給効果の良い位置に溝
８を形成するようにしてもよい。
【００２７】又、上記実施の形態において、断面形状が
略矩形状の溝８を例示したが、これに限られず、図８に
示すように、樹脂製ギヤ１の歯６の外表面に沿って、円
弧状の溝８Ａを形成するようにしてもよく、またＶ字形
状，台形形状等の適当な溝形状にしてもよい。
【００２８】又、上記実施の形態及び各適用例は、ギヤ
として平歯車を例示したが、これに限られず、ハスバ歯
車やねじ歯車等に広く適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明の樹脂製ギヤは、歯
を歯幅方向に分割する溝が歯の外表面に沿って形成され
ているため、溝で歯面のヒケの大きな部分を削り取り、
ヒケの少ない歯面精度の良い部分のみを相手ギヤに噛み
合わせることが可能になる。
【００３０】又、本発明の樹脂製ギヤによれば、溝が形
成された薄肉部分の変形量が少なくなるため、全体の反
りやヒケ等の変形量も少なくなる。
【００３１】更に、本発明の樹脂製ギヤは、溝が歯の外
表面に沿って形成されているため、この溝にグリース等
の潤滑剤を塗っておくことにより、歯面に効果的に潤滑
剤を供給することが可能になり、樹脂製ギヤを円滑に回
転させることができると共に、樹脂製ギヤの歯の磨耗を
抑制することができ、樹脂製ギヤの耐久性を向上させる
ことも可能になる。
【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ギヤの外観斜
視図である。
【図２】図１に示す樹脂製ギヤの縦断面図である。
【図３】樹脂製ギヤの一部を拡大して示す図である。図
３（ａ）は樹脂製ギヤの一部を拡大して示す斜視図であ
り、図３（ｂ）は樹脂製ギヤの一部を拡大して示す正面
図である。
【図４】本発明の第１適用例に係る樹脂製ギヤの一部を
拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明の樹脂製ギヤの製造用金型を示す断面図
である。
【図６】製造用金型の応用例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２適用例に係る樹脂製ギヤを示す縦
断面図である。
【図８】本発明の他の適用例に係る樹脂製ギヤを示す縦
断面図である。
【図９】第１の従来例を示す樹脂製ギヤの外観斜視図で
ある。
【図１０】図９に示す樹脂製ギヤの縦断面図である。
【図１１】第２の従来例を示す樹脂製ギヤの縦断面図で
ある。
【符号の説明】
１……樹脂製ギヤ、３……ボス、４……ウェブ、５……
リム、６……歯、８，８Ａ……溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外周側に複数の歯が形成された略円筒状
    のリムと、このリムの回転中心を中心とするボスと、こ
    のボスと前記リムを接続するウェブと、を備えた樹脂製
    ギヤにおいて、 前記歯を歯幅方向に分割する溝が歯の外表面に沿って形
    成されたことを特徴とする樹脂製ギヤ。
  2. 【請求項２】 一方の側面にアンダーカット形状を有す
    る側壁部位を一部に含むとともに、前記側壁部位の他方
    の側面側が肉抜きされている成形品を射出成形するため
    の金型構造であって、前記側壁部位が型開き方向に沿っ
    て形成され、且つ、型開きの際に前記側壁部位の肉抜き
    された側の側面を形成する金型構成部材が、前記側壁部
    位のアンダーカット形状を有する側面を形成する金型構
    成部材よりも先に成形品から離脱するようにしたことを
    特徴とする金型構造。
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