JP2003090412A - 射出成形プラスチックギヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円滑な動力伝達を可能にする高い剛性を確保
できると共に、近年の低騒音化の要請に十分応えること
ができる射出成形プラスチックギヤを提供する。 【解決手段】 歯２の歯幅方向の両端側に、歯２の肉厚
を薄くする空洞部７を、歯２の側面５，６から歯幅方向
に向かって所定深さＬ１だけ形成し、射出成形後の収縮
差δにより、空洞部７を形成した部分の歯厚を、空洞部
７を形成しない部分の歯厚よりも大きくした。射出成形
プラスチックギヤ１は、相手ギヤとの噛み合い初期時
に、空洞部７を形成した部分が相手ギヤとの噛み合い時
に柔らかく変形して衝撃を吸収し、騒音の発生を低減す
る。また、射出成形プラスチックギヤ１の歯２は、空洞
部７を形成した部分の歯厚が空洞部７を形成しない部分
の歯厚と同一寸法になるまで変形すると、空洞部７を形
成しない剛性の高い部分が大きな回転トルクを伝達す
る。

Description

【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，ＡＶ機器，ＯＡ機器等の動力
伝達装置に使用される射出成形プラスチックギヤに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】射出成形プラスチックギヤは、金属製ギ
ヤに比較して、軽量であり、しかも自己潤滑性を有する
ために無潤滑で使用でき、また低騒音であるという特性
を有している。また、射出成形プラスチックギヤは、金
属製ギヤに比較して、大量生産性が高く、製品コストの
低減化を図ることができるという特性をも有している。
そのため、近年、上述のように、射出成形プラスチック
ギヤは、自動車部品や各種機器等の動力伝達装置に広く
使用されるようになっている。 【０００３】このような射出成形プラスチックギヤのう
ちで、自動車部品等の比較的大きな回転トルクを伝達す
る動力伝達装置に使用される射出成形プラスチックギヤ
は、動力伝達に耐えうる十分な剛性を確保するため、硬
い材質のプラスチック（例えば、ポリアセタール，ポリ
アミド等）が使用されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、硬い材質のプ
ラスチックを使用した射出成形プラスチックギヤは、噛
み合い時における歯同士の衝突で騒音を生じやすい。こ
の場合でも、射出成形プラスチックギヤは、金属製ギヤ
が発生する動力伝達時の騒音に比較して静粛であるが、
近年の高品質化の要請に応えるために、より一層低騒音
化を図る必要がある。 【０００５】なお、特開昭６３−１３５６４７号公報，
特開平２−３０４２４３号公報，特開平９−４６９７号
公報，特開平９−３１７８５２号公報等に開示されたプ
ラスチックギヤは、歯先から歯元側に向かう歯厚を二分
するようなスリットを歯幅方向の全域にわたって形成
し、歯全体を弾性変形し易くして、騒音の発生を低減す
るようになっているが、大きなトルクを伝達するような
場合に剛性が不足するという問題を有している。 【０００６】また、特開平４−２３６８４８号公報に開
示されたプラスチックギヤは、歯の側面に凹部を形成し
たり、歯の歯幅方向に貫通する肉抜き部を形成して、歯
先とリム，歯元とリムの距離をほぼ同一にし、歯の収縮
差に起因する寸法精度の低下を防止するようになってい
る。このプラスチックギヤのように歯の形状精度を高精
度にすれば、噛み合い部のがたつきを防止でき、騒音の
発生を低減することができるが、射出成形で製造するた
め、歯の高精度化にも限界があり、近年の作動音の静粛
化（低騒音化）の要請に十分に応えることができなかっ
た。 【０００７】そこで、本発明は、円滑な動力伝達を可能
にする高い剛性を確保できると共に、近年の低騒音化の
要請に十分応えることができる射出成形プラスチックギ
ヤを提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の射出成形プラス
チックギヤは、歯の歯幅方向の少なくとも一端側に、歯
の肉厚を薄くする空洞部を、歯の側面から歯幅方向に向
かって所定深さだけ形成し、射出成形後の収縮差によ
り、前記空洞部を形成した部分の歯厚を、前記空洞部を
形成しない部分の歯厚よりも大きくしたことを特徴とし
ている。 【０００９】このような構成の本発明の射出成形プラス
チックギヤは、相手ギヤとの噛み合い初期時、歯の空洞
部を形成した部分が柔らかく変形して噛み合い時の衝撃
を緩和し、騒音の発生を低減する。歯の空洞部を形成し
た部分の歯厚が歯の空洞部を形成しない部分の歯厚と同
一になるまで変形すると、歯の空洞部を形成しない部分
である剛性の高い部分が主として動力伝達する。 【００１０】 【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。 【００１１】［第１の実施の形態］図１は、本発明の実
施の形態に係る射出成形プラスチックギヤ１の外観斜視
図である。また、図２は、射出成形プラスチックギヤ１
の歯厚を二分するように歯幅方向に沿って切断して示す
縦断面図である。また、図３は、射出成形プラスチック
ギヤ１の歯２を拡大して示す斜視図である。 【００１２】これらの図に示すように、本実施の形態の
射出成形プラスチックギヤ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
た平歯車であり、ディスク部３を軸線方向（Ａ）に貫通
する軸穴４が回転中心部に形成されており、ディスク部
３の外周側に歯２が複数形成されている。 【００１３】歯２の歯幅方向両側面５，６には、歯形形
状とほぼ同様の形状の空洞部７が歯の側面５，６から歯
幅方向に向かって所定深さ（Ｌ１）だけ形成されてい
る。そして、空洞部７と歯面８ａとの間の歯２の肉厚
（Ｔ１）と、空洞部７と歯先面８ｃとの間の肉厚（Ｔ
２）とがほぼ同一になるように形成されている。なお、
寸法Ｌ１，Ｔ１，Ｔ２は、歯幅寸法，モジュール等に応
じて適宜最良の値が決定される。 【００１４】その結果、射出成形後において、この空洞
部７が形成された部分の歯２の収縮がほぼ均等になり、
歯２を高精度に形成することが可能になる。また、歯２
の空洞部７を形成した部分（以下、簡略化のため歯幅方
向端部と称する）と歯２の空洞部７を形成しない部分
（以下、簡略化のため歯幅方向中央部と称する）との肉
厚の差により、射出成形後の歯幅方向端部と歯幅方向中
央部とで収縮量に差（図３のδ）が生じ、歯幅方向中央
部の歯厚が歯幅方向端部の歯厚よりも僅かに小さくな
る。すなわち、射出成形プラスチックギヤ１の射出成形
用のプラスチックは、金型のキャビティ内に射出された
後に冷却され、金型から離型されることになるが、この
金型内で冷却される際に、肉厚の大きい部分（歯幅方向
中央部）が肉厚の小さい部分（歯幅方向端部）よりも大
きく収縮するため、上述のように歯幅方向中央部の歯面
８ｂが歯幅方向端部の歯面８ａよりも僅かに凹むように
形作られる。 【００１５】以上のように形成された本実施の形態の射
出成形プラスチックギヤ１は、図５に示すように、動力
伝達時の他のギヤ１０との噛み合い初期時に、歯幅方向
端部の歯面８ａが他のギヤ１０の歯面１１に接触する。
歯幅方向端部の肉厚は、歯幅方向中央部の肉厚よりも薄
く、比較的小さな力で柔軟に変形する。したがって、本
実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１は、歯幅方向
端部が柔軟に変形することによって、相手ギヤ１０との
噛み合い時の衝撃を緩和し、相手ギヤ１０との噛み合い
時に生じる騒音を低減できる。 【００１６】また、本実施の形態の射出成形プラスチッ
クギヤ１は、図６に示すように、相手ギヤ１０と噛み合
って、歯幅方向端部に大きなトルクが作用し、歯幅方向
端部の歯面８ａが幅方向中央部の歯面８ｂ位置まで変形
すると、高剛性の幅方向中央部が主として動力伝達す
る。 【００１７】以上のように、本実施の形態の射出成形プ
ラスチックギヤ１によれば、相手ギヤ１０との噛み合い
初期時には、歯幅方向端部が柔軟に変形して衝撃を緩和
すると共に、騒音の発生を低減でき、静粛な動力伝達を
可能し、且つ、大きな回転トルク伝達時には、剛性の高
い歯幅方向中央部が円滑且つ確実に回転トルクを伝達す
る。 【００１８】［その他の実施の形態］空洞部７の形状
（歯２の側面６側から見た空洞部７の形状）は、上述の
実施の形態に限られず、歯幅方向端部の歯厚を歯幅方向
中央部の歯厚よりも大きくすることができ、相手ギヤ１
０との噛み合い初期時に、歯幅方向端部の歯面８ａを歯
幅方向中央部よりも先に相手ギヤ１０の歯面１１に接触
させ、歯幅方向端部を柔らかく変形させることができる
形状であればよい。例えば、空洞部７の形状は、図４
（ａ）のように、大きさの異なる二つの円１２ａ，１２
ｂをずらして重ね合わせたような形状や、図４（ｂ）の
ように、ほぼ楕円形状に形成してもよい。また、空洞部
７の形状は、図４（ｃ）のように、頂部を丸めた略三角
形状や、図４（ｄ）のように、楕円を十字状に組み合わ
せたような形状でもよい。なお、図４（ｂ）に示すよう
に、射出成形プラスチックギヤ１の歯２の歯幅方向端部
には、歯先面８ｃから空洞部７に至るスリット１４を適
宜形成し、歯幅方向端部の剛性を調整するようにしても
よい。 【００１９】また、空洞部７は、歯２の歯幅方向両端部
にそれぞれ形成する態様（図３参照）に限られず、いず
れか一方の歯幅方向端部にのみ形成するようにしてもよ
い。このように、歯２のいずれか一方の歯幅方向端部に
のみ空洞部７を形成しても、この空洞部７を形成した歯
幅方向端部の射出成形後の収縮量が他部の射出成形後の
収縮量よりも小さくなり、空洞部７を形成した歯幅方向
端部で噛み合い時の衝撃を緩和し、騒音の発生を低減で
きる。 【００２０】なお、本発明は、射出成形プラスチックギ
ヤ１としての平歯車を例にして説明したが、これに限ら
れず、はすば歯車，やまば歯車，ねじ歯車，ラックとピ
ニオン等に広く適用できる。また、ディスク部３は、公
知の手法により、肉抜きを施してもよい。 【００２１】 【発明の効果】以上のように、本発明の射出成形プラス
チックギヤは、相手ギヤとの噛み合い初期時に、歯の空
洞部を形成した部分が柔軟に変形して衝撃を緩和するこ
とができると共に、騒音の発生を低減でき、且つ、大き
な回転トルク伝達時に、歯の空洞部を形成しない剛性の
高い部分が円滑且つ確実に回転トルクを伝達する。すな
わち、本発明は、高剛性で低騒音の射出成形プラスチッ
クギヤを提供できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施の形態に係る射出成形プラ
スチックギヤの斜視図である。 【図２】同射出成形プラスチックギヤの歯厚を二分する
ように歯幅方向に沿って切断して示す縦断面図である。 【図３】同射出成形プラスチックギヤの射出成形後の歯
を拡大して示す斜視図である。 【図４】本発明のその他の実施の形態に係る射出成形プ
ラスチックギヤの歯の歯幅方向端部の斜視図であり、空
洞部の形状例を示す図である。 【図５】第１の実施の形態に係る射出成形プラスチック
ギヤと相手ギヤとの噛み合い初期時の状態を示す歯の断
面図である。 【図６】第１の実施の形態に係る射出成形プラスチック
ギヤと相手ギヤとの噛み合い状態を示す歯の断面図であ
り、射出成形プラスチックギヤの歯幅方向両端部が変形
した後の状態を示す図である。 【符号の説明】 １……射出成形プラスチックギヤ、２……歯、５，６…
…側面、７……空洞部、δ……収縮差、Ｌ１……深さ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 歯の歯幅方向の少なくとも一端側に、歯
   の肉厚を薄くする空洞部を、歯の側面から歯幅方向に向
   かって所定深さだけ形成し、射出成形後の収縮差によ
   り、前記空洞部を形成した部分の歯厚を、前記空洞部を
   形成しない部分の歯厚よりも大きくしたことを特徴とす
   る射出成形プラスチックギヤ。