JP2005291323A - 樹脂歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】型構造の複雑化や重量の増加を招くことなくひけの発生を防止できるとともに、トルク伝達力を確保できる樹脂歯車を提供する。
【解決手段】金属製軸部材２を囲むように樹脂製歯車部３を射出成形してなる樹脂歯車１において、上記歯車部３内に、樹脂製インサート部材４を埋設し、該インサート部材４を、上記軸部材２の外周面の少なくとも一部に嵌合する嵌合部４ａと、該嵌合部４ａの外周面に同軸をなすよう一体形成され、上記歯車部３の歯元面３ａの幅方向に嵌合部４ａより長い円筒状の幅広部４ｂとを有するものとし、上記軸部材２の上記歯車部３が形成される部分に凹凸部２ｂを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属製軸部材に樹脂製歯車部を射出成形により形成した樹脂歯車に関する。

トルク伝達部材として採用される樹脂歯車では、図６（ａ）に示すように、金属製軸部材３０に樹脂製歯車部３１を射出成形により形成するのが一般的である。ところで、歯車部３１を射出成形する場合、該歯車部３１の肉厚等に起因したひけ３２が生じるおそれがあり、歯車部３１の寸法精度が悪化するという問題がある。

このようなひけの発生を防止するには、図６（ｂ）に示すように、歯車部３１に軸方向に延びるぬすみ３３を周方向に所定間隔をあけて形成したり、あるいは図６（ｃ）に示すように、軸部材３０の樹脂成形部３０ａの径を大きくして歯車部３１の肉厚を小さくしたりすることが考えられる。

一方、樹脂歯車のトルク伝達力を高める観点から、金属製軸部材に金属製接合部材を圧入により接合し、該接合部材を介して軸部材と樹脂製歯車部とを結合することにより、軸部材から接合部材を介して歯車部にトルクを伝達する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３０３３６２号公報

しかしながら、上記従来の歯車部にぬすみを形成する構造では、金型に薄肉のぬすみ部を形成する必要があり、繰り返しの使用によってぬすみ部が損傷し易く、型寿命が短くなるとともに、金型の構造が複雑となるという問題がある。また上記軸部材の径を大きくする構造では、樹脂歯車全体の重量が増えるという問題がある。

また、上記従来の軸部材と歯車部とを金属製接合部材を介して結合する構造を採用した場合には、接合部材が金属であることから、樹脂歯車全体の重量が増えるという問題がある。

本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、型構造の複雑化や重量の増加を招くことなくひけの発生を防止できるとともに、トルク伝達力を確保できる樹脂歯車を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、金属製軸部材を囲むように樹脂製歯車部を射出成形してなる樹脂歯車において、上記歯車部内に、樹脂製インサート部材を埋設し、該インサート部材を、上記軸部材の外周面の少なくとも一部に嵌合する嵌合部と、該嵌合部の外周面に一体形成され、上記歯車部の歯面の幅方向長さが上記嵌合部より長い幅広部とを有するものとし、上記軸部材の上記歯車部が当接する部分に凹凸部を形成したことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記インサート部材の幅広部には、軸方向に延び、該幅広部と上記軸部材との隙間と幅広部の外周側とを連通させる複数の内外連通スリットが形成されていることを特徴としている。

請求項１の発明に係る樹脂歯車によれば、歯車部内に、軸部材に嵌合する嵌合部と、該嵌合部より軸方向に長く延びる幅広部を有する樹脂製インサート部材を埋設したので、歯車部に肉厚に起因したひけが発生するのを防止することができ、歯車部の寸法精度を確保することができる。その結果、従来の金型に薄肉のぬすみ部を形成する場合に比べて型寿命を延長できるとともに、型構造を簡単にできる。また樹脂製インサート部材を埋設する構造であるので、従来の軸部材を大径にしたり，金属製接合部材を介在させたりする場合に比べて重量を低減できる。

またインサート部材の嵌合部を幅広部より軸方向に短くしたので、幅広部と軸部材との隙間に歯車部が入り込み、それだけ軸部材と歯車部との接触面積を増やすことができ、両者を強固に固着できる。

本発明では、軸部材の歯車部形成部分に凹凸部を形成したので、軸部材と歯車部との嵌合力及び接合面積を増やすことができ、両者をより一層強固に固着することができ、重量の増加を招くことなく所望のトルク伝達力を確保することができる。

請求項２の発明では、インサート部材の幅広部に複数の内外連通スリットを形成したので、インサート部材と歯車部との接合面積を増やすことができ、両者の密着結合性をより一層高めることができ、歯車部全体の剛性を向上できる。

また上記各スリットを介して成形樹脂が軸部材とインサート部材との間に回り込み易くなり、成形樹脂を均一に充填することができ、歯車部の精度及び品質を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施形態による樹脂歯車を説明するための図であり、図１は樹脂歯車の断面図、図２（ａ）〜図２（ｄ）はそれぞれ樹脂製インサート部材の正面図，側面図，背面図，断面側面図（図２（ｃ）のIIｄ−IIｄ線断面図）である。

図において、１は例えば乾式のトルク伝達部材として採用される樹脂歯車を示しており、これは棒状の金属製軸部材２の軸端部２ａの外周面に平歯車を構成する樹脂製歯車部３を射出成形により形成してなるものである。この樹脂歯車１は、例えば、軸部材２の軸長さが１４０ｍｍ程度、歯車部３の直径が３５ｍｍ程度で、重量が１３０ｇ程度のものである。

上記歯車部３には該歯車部３と同じ材料からなる樹脂製インサート部材４が埋設されている。このインサート部材４は歯車部３とは別工程にて形成されたものである。即ち、上記歯車部３は、予め形成されたインサート部材４を軸部材２に嵌合装着して金型５にセットし、この状態で射出成形されたものである。この金型５は、下型６とこれに開閉可能に配置された上型７とで上記歯車部３に対応した形状のキャビティ７ｃを形成してなるものである。上記該キャビティ７ｃには各ゲート７ｂを介してスプル７ａが連通接続されている。

上記インサート部材４は、上記軸部材２の軸端部２ａの外周面全面に嵌合装着された円筒状の嵌合部４ａと、これの外周面に一体形成された円筒状の幅広部４ｂとを有している。この嵌合部４ａには上記軸端部２ａの軸方向中央部が嵌合挿入される嵌合孔４ａ′が形成されている。なお上記嵌合部４ａは軸部材２に対して軸方向への移動を阻止する程度の緩く嵌合させれば良いが、圧入により強固に嵌合させてもよい。

上記幅広部４ｂは上記嵌合部４ａより軸方向に長く形成されており、また該幅広部４ｂの外周面は上記歯車部３の歯元面３ａに近接している。このようにして幅広部４ｂと軸部材２との間には隙間ｓが形成されている。

上記幅広部４ｂの右側端面には軸方向に延びる一対の脚部４ｃが突出形成されている。この各脚部４ｃを上記金型５の下型６の合わせ面６ａに当接することによりインサート部材４の位置決めを行うようになっている。

また上記幅広部４ｂには該幅広部４ｂの両外縁からそれぞれ軸方向内側に延びる内外連通スリット４ｄが周方向に８つ形成されている。この各連通スリット４ｄにより幅広部４ｂの外側と内側の上記隙間ｓとが連通されている。

上記軸部材２の軸端部２ａの、上記歯車部３が形成される部分、つまり上記嵌合部４ａの左右両側部分には凹凸部２ｂ，２ｂが形成されている。この凹凸部２ｂは例えばローレット加工により形成されたものであり、これにより歯車部３との嵌合力及び接触面積を増やしている。

上記樹脂歯車１を射出成形するには、予め形成されたインサート部材４を軸部材２に嵌合装着し、該軸部材２を金型５にセットし、各スプル７ａからゲート７ｂを介してキャビティ７ｃ内に成形樹脂を注入する。すると成形樹脂がインサート部材４の各連通スリット４ｄを通って幅広部４ｂと軸部材２との隙間ｓに流入しつつキャビティ７ｃ内全域に充填される。しかる後、金型５を開いて各ゲート７ｂをカットし、これにより歯車部３が形成される。

本実施形態によれば、軸部材２が挿入される嵌合部４ａと、歯車部３の歯元面３ａに近接し、かつ軸方向に延びる幅広部４ｂとを有する樹脂製インサート部材４を歯車部３内に埋設したので、歯車部３に肉厚に起因したひけが発生するのを防止することができ、歯車部３の寸法精度を確保することができる。その結果、従来の薄肉のぬすみ部を形成する場合に比べて金型の寿命を延長できるとともに、金型構造を簡単にできる。

また樹脂製インサート部材４を歯車部３内に埋設する構造であるので、従来の軸部材を大径にしたり，金属製接合部材を介在させたりする場合に比べて樹脂歯車１全体の重量を低減できる。さらに上記歯車部３と同じ材料からなるインサート部材４をインサートしたので、歯車部３とインサート部材４との密着性を向上でき、歯車部３の剛性を高めることができる。

さらに幅広部４ｂと軸部材２との間に隙間ｓを形成したので、該隙間ｓに歯車部３を充填することにより両者２，３の接触面積を増やすことができ、強固に固着することができる。

本実施形態では、上記軸部材２の歯車部３の形成部分に凹凸部２ｂを形成したので、軸部材２と歯車部３との嵌合力，接触面積を増やすことができ、それだけ両者２，３をより一層強固に固着することができ、重量の増加を招くことなく所望のトルク伝達力を確保することができる。なお、上述の従来公報では、軸部材からの駆動力を接合部材を介して歯車部に伝達する構造であるのに対して、本実施形態では、軸部材２から歯車部３に直接駆動力を伝達することができる。

本実施形態では、上記インサート部材４の幅広部４ｂに軸方向に延びる複数の内外連通スリット４ｄを形成したので、インサート部材４と歯車部３との接合面積を増やすことができ、両者３，４の密着結合性をより一層高めることができ、歯車部３全体の剛性を向上できる。

また上記各スリット４ｄを介して成形樹脂が軸部材２と幅広部４ｂとの隙間ｓに回り込み易くなり、成形樹脂を均一に充填することができ、歯車部３の精度及び品質をより一層高めることができる。

なお、上記実施形態では、インサート部材４の嵌合部４ａを軸部材２の周方向全面に嵌合させた場合を説明したが、本発明では、嵌合部を軸部材の周方向の一部，あるいは軸方向の一部に嵌合させてもよく、例えば図３〜図５に示すような各種の変形例が考えられる。

図３は、嵌合部４ａを断面形状概ね十字形状とし、このうち対向する２つの嵌合部４ａを軸部材２に嵌合させた例である。なお、各嵌合部４ａを９０度角度ごとに嵌合させてもよい。

図４は、インサート部材４の軸方向両端部に嵌合部４ａ，４ａを形成し、一方の嵌合部４ａを軸部材２の周方向全面に嵌合させ、他方の嵌合部４ａを軸部材２の周方向の一部に嵌合させた例である。

図５は、インサート部材４の軸方向一端部に嵌合部４ａを形成し、該嵌合部４ａを軸部材２の周方向に嵌合させた例である。

本発明の一実施形態による樹脂歯車を説明するための断面図である。 上記樹脂歯車のインサート部材の図である。 上記インサート部材の第１変形例を示す断面図である。 上記インサート部材の第２変形例を示す断面図である。 上記インサート部材の第３変形例を示す断面図である。 従来の一般的な樹脂歯車を示す図である。

符号の説明

１ 樹脂歯車
２ 軸部材
２ｂ 凹凸部
３ 歯車部
３ａ 歯元面
４ インサート部材
４ａ 嵌合部
４ｂ 幅広部
４ｄ 内外連通スリット

Claims (2)

1. 金属製軸部材を囲むように樹脂製歯車部を射出成形してなる樹脂歯車において、上記歯車部内に、樹脂製インサート部材を埋設し、該インサート部材を、上記軸部材の外周面の少なくとも一部に嵌合する嵌合部と、該嵌合部の外周面に一体形成され、上記歯車部の歯面の幅方向長さが上記嵌合部より長い幅広部とを有するものとし、上記軸部材の上記歯車部が当接する部分に凹凸部を形成したことを特徴とする樹脂歯車。
2. 請求項１において、上記インサート部材の幅広部には、軸方向に延び、該幅広部と上記軸部材との隙間と幅広部の外周側とを連通させる複数の内外連通スリットが形成されていることを特徴とする樹脂歯車。

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