JP2008069816A

JP2008069816A - 多段歯車

Info

Publication number: JP2008069816A
Application number: JP2006247427A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yokochi; 雅人横地
Original assignee: Sayama Precision Ind Co Ltd
Current assignee: Sayama Precision Ind Co Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車を高い精度で結合すると共に、両歯車の周り止めを簡単な構造で実現するようにした多段歯車を提供する。
【解決手段】小径歯車２に設けられた結合部５には凸部５ｃが形成されると共に、大径歯車３の内周穴４には凸部５ｃを嵌合可能な凹部４ａが形成され、この凹部４ａに凸部５ｃを対応させた状態で大径歯車３の内周穴４に小径歯車２に設けられた結合部５の外周５ａが底部５ｂを係止されて嵌合され、加熱溶融によって押し曲げられた突起部９が小径歯車２の上端を係止すると共に、溶融した樹脂が大径歯車３の端面から突出することなく周状切欠部７及び溝部８ａに収容される。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車に関する。

例えば、減速機に用いられている歯車列の中で、駆動時の静音化と生産性の向上を図るために、小トルクの伝動部には樹脂製の歯車を使用しているが、樹脂製では強度的に不足する場合、樹脂製歯車と金属製歯車とを結合した構成とすることによって、強度配分を考慮した多段歯車を構成することが行われている。

このような多段歯車の従来例として、特許文献１を参照すると、この文献には、図７（ａ）に示すように、小径の金属製歯車３０と大径の樹脂製歯車３１との組み合わせからなる歯車が記載されている。

その構造は、金属製歯車３０の下端外周に抜止め溝３２が形成されると共に、樹脂製歯車３１の軸受部３３の下端外周に逃がし溝３４が形成され、図７(ｂ)に示すように、金属製歯車３０の中心に形成された孔３０ａを樹脂製歯車３１の軸受部３３に嵌装した後、金属製歯車３０の側から超音波を加えながら圧入すると、金属製歯車３０が樹脂製歯車３１に当接した部位が溶融し、溶融した樹脂が抜止め溝３２と逃がし溝３４に流れ込むことによって、両歯車が一体的に結合した歯車を構成したものである。
実公昭６３−４４５９４号公報

ところが、上記の特許文献１においては、上記のように金属製歯車３０に超音波を加えた際、この超音波の振動の影響によって互いに当接した金属製歯車３０と樹脂製歯車３１との位置精度が良くない状態で両者が結合されるというように結合精度の点で不都合が生じるおそれがある。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車を高い精度で結合すると共に、両歯車の周り止めを簡単な構造で実現するようにした多段歯車を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するために、本発明の請求項１に記載した多段歯車は、金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車において、前記大径歯車には軸中心から均等な内周を有して前記小径歯車に設けられた結合部の外周を嵌合可能な内周穴が形成され、前記小径歯車に設けられた結合部の外周または前記大径歯車の内周穴のいずれか一方に凸部が形成されると共に、他方には前記凸部を嵌合可能な凹部が形成され、前記凹部に前記凸部を対応させた状態で前記大径歯車の内周穴に前記小径歯車に設けられた結合部の外周が底部を係止されて嵌合され、前記小径歯車には前記大径歯車の内周穴に係止された底部に対して反対側の上端周部に周状切欠部が形成され、さらに前記大径歯車の内周穴の底部に対して反対側の上端から突起部が形成され、該突起部は外周に傾斜辺を有し、前記突起部外周側の大径歯車の端面には溝部が形成され、加熱溶融によって押し曲げられた前記突起部が前記小径歯車の上端を係止すると共に、溶融した樹脂が大径歯車の端面から突出することなく周状切欠部及び溝部に収容されることを特徴とする。

本発明の多段歯車によれば、金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車であって、加熱溶融によって押し曲げられた合成樹脂製大径歯車の突起部が金属製小径歯車の上端を係止することによって両歯車の結合がなされ、このときに小径歯車に設けられた結合部の外周または大径歯車の内周穴のいずれか一方に形成された凸部が、他方に形成された凹部に嵌合されていることによって、大径歯車と小径歯車とが回り止めされた状態となる。また、大径歯車の突起部は、加熱溶融によって押し曲げられたことにより小径歯車の上端を係止し、この状態で溶融した樹脂が周状切欠部及び溝部に収容されるため、押し曲げられた突起部が大径歯車の端面から外方へ突出することなく収められることとなる。

従って、本発明は、従来技術のように振動を発生する超音波を使用したものではなく、大径歯車の突起部に対する加熱溶融と押圧によって該突起部の変形がなされるため、大径歯車と小径歯車との嵌合状態における位置精度が良好に保たれた状態で両歯車が結合され、良好な結合精度を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

本発明による多段歯車１は、図１又は図２に示すように、金属製小径歯車２と合成樹脂製大径歯車３とを同軸に結合してなる多段歯車１において、大径歯車３には軸中心から均等な内周を有して小径歯車２に設けられた結合部５の外周５ａを嵌合可能な内周穴４が形成され、小径歯車２に設けられた結合部５には凸部５ｃが形成されると共に、大径歯車３の内周穴４には凸部５ｃを嵌合可能な凹部４ａが形成され、この凹部４ａに凸部５ｃを対応させた状態で大径歯車３の内周穴４に小径歯車２に設けられた結合部５の外周５ａが底部５ｂを係止されて嵌合され、小径歯車２には大径歯車３の内周穴４に係止された底部５ｂに対して反対側の上端周部に周状切欠部７が形成され、さらに大径歯車３の内周穴４の底部に対して反対側の上端から突起部９が形成され、この突起部９は外周に傾斜辺８を有し、突起部９外周側の大径歯車３の端面には溝部８ａが形成され、図５に示すように、加熱溶融によって押し曲げられた突起部９が小径歯車２の上端を係止すると共に、溶融した樹脂が大径歯車３の端面から突出することなく周状切欠部７及び溝部８ａに収容される。なお、本発明において、「金属製小径歯車２と合成樹脂製大径歯車３とを同軸に結合してなる」等の「同軸に結合して」との表現は、小径歯車２と大径歯車３との軸が回転中心となることを意味するものである。

このような構成の多段歯車１について詳細に説明する。図１(ａ)は金属製小径歯車２の斜視図であり、図３(ａ)は金属製小径歯車２の断面図である。これらの図に示すように、金属素材から形成された小径歯車２は、円板形状からなる結合部５の側面に小径の歯車部２ｂが形成されると共に、結合部５の外周５ａには外側に向けて２つの凸部５ｃが互いに対向する位置に形成され、結合部５の底部５ｂ（図３(ａ)参照）とは反対側（歯車部２ｂ側）の上端周部に周状切欠部７が設けられ、歯車部２ｂと結合部５との軸中心には軸穴２ａが貫通状に形成されている。

また、図１(ｂ)は合成樹脂製大径歯車３の斜視図であり、図３(ｂ)は合成樹脂製大径歯車３の断面図である。これらの図に示すように、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の合成樹脂により形成された大径歯車３の軸中心から均等な内径を有して上記の小径歯車２の結合部５の外周５ａを嵌合する内周穴４が形成されている。この内周穴４には２つの凹部４ａが外側に向けて形成され、この凹部４ａは上記小径歯車２の凸部５ｃを嵌合できる大きさ、形状、位置に形成されている。内周穴４の底側内周には内側に向けてリング状の係止片１０が形成され、図４に示すように、大径歯車３の内周穴４に嵌合された小径歯車２の底部５ｂの周部を内周穴４の係止片１０で係止するようにしている。

さらに、合成樹脂製大径歯車３には、内周穴４の底部に対して反対側の上端から外周に傾斜辺８を有する突起部９が形成されている。この突起部９は、内周穴４の外周側に傾斜辺８が形成されると共に外周に向かって窪んだ溝部８ａが形成されてなり、突起部９の先端が大径歯車３の端面３ａの上方に突出した状態に形成されている。

上記のように構成された金属製小径歯車２と合成樹脂製大径歯車３とを結合するには、大径歯車３の内周穴４の凹部４ａに小径歯車２の結合部５の凸部５ｃを対応させて内周穴４に結合部５を挿入して嵌合し、内周穴４の底部内周の係止片１０で小径歯車２の底部５ｂを係止すると共に、突起部９を加熱溶融によって押し曲げることによって（押し潰される部位も生じる）、小径歯車２の上端を係止し（図５において、押し曲げられた突起部を９ａで示す）、小径歯車２と大径歯車３とを一体的な結合状態とする。このとき、大径歯車３の凹部４ａに小径歯車２の凸部５ｃが嵌合されているので、小径歯車２と大径歯車３とが回り止めされた状態で結合されている。

上記のように大径歯車３の突起部９を加熱溶融によって押し曲げる加工は、図６に示すように、位置決め治具１１と加熱ホーン１２とを使用する。この位置決め治具１１は加熱ホーン１２とベース１４との位置決めを行うための治具であり、加熱ホーン１２の胴部１２ｄの外周と、大径歯車３を載置するためのベース１４を位置決め治具１１の円筒部材１３の内周１３ａに嵌合させることにより相互の位置決めを行う。また、円筒部材１３は加熱ホーン１２とベース１４との位置決めを行った後に取り外す。

ベース１４に大径歯車３を載置するには、該ベース１４の中心孔１４ａにコアピン１５を上方に突出して挿入し、大径歯車３の内周穴４に小径歯車２を嵌合した状態で、小径歯車２の軸穴２ａをコアピン１５に嵌合する。

また、加熱ホーン１２は、小径歯車２の歯車部２ｂを内挿し得る貫通孔１２ｂを有すると共に、円筒形のホーン下端部１２ａの内周が大径歯車３の内周穴４よりもやや小径となるのが望ましい。また、加熱ホーン１２はホーン下端部１２ａが２００℃程度となるように加熱する。こうすることによって、加熱ホーン１２を下降し、ホーン下端部１２ａが大径歯車３の突起部９に当った状態を所定時間（例えば、５秒程度）保つことによって、ホーン下端部１２ａの温度が突起部９に伝達され、該突起部９が溶融状態になる。なお、この突起部の溶融状態は、ドロドロに溶けた状態ではなく、突起部９が曲げ変形して小径歯車２の上端に倒れ込んで係止するような軟化状態となるものでよい。

さらに、加熱ホーン１２を下降すると、ホーン下端部１２ａが軟化状態の突起部９を下方に押圧して、該突起部９が内側に倒し込まれるように変形し、次いでホーン下端部１２ａの内周端部１２ｃが傾斜辺８に当って突起部９全体を押圧することにより、該突起部９が小径歯車２の上端を係止する。

上記のように、合成樹脂製大径歯車３の突起部９が金属製小径歯車２の上端に倒れ込んで係止されたことによって両歯車２、３の結合がなされ、大径歯車３の凹部４ａに小径歯車２の凸部５ｃが嵌合されていることによって、両歯車が回り止めされた状態となる。

また、大径歯車３の突起部９は、上記のように上方からの押圧及び加熱溶融によって押し曲げられたことにより小径歯車２の上端を係止し、この状態で溶融した樹脂が周状切欠部７及び溝部８ａに収容されるため、押し曲げられた突起部９が大径歯車３の端面から外方へ突出することなく収められることとなる。

大径歯車３の突起部９の高さについては、押し曲げられやすくするために突起部９の最底部の厚さの１．２倍〜１．５倍程度であることが望ましい。また、小径歯車２の周状切欠部７の底面は、加熱溶融によって押し曲げられた大径歯車３の突起部９が小径歯車２の上端（周状切欠部７）を確実に係止するように、大径歯車３に小径歯車２を嵌合させたときに突起部９の最底部の位置以上となる高さにある。

なお、上記の実施例の小径歯車２の構成は、歯車部２ｂが大径歯車３の傾斜辺８と同方向に向く側に設けられた構成としてあるが、本発明はこれに限定されることなく、この歯車部２ｂが大径歯車３の係止片１０から下方に抜ける方向に設けられた構成としてもよく、いずれにしても小径歯車２の底部５ｂは大径歯車３の係止片１０に当接状態で係止されると共に、小径歯車２の底部５ｂの反対側の上端周部に周状切欠部７が形成された構成となる。

また、上記の実施例では、小径歯車２の結合部５の外周５ａに２つの凸部５ｃを形成し、大径歯車３の内周穴４に凹部４ａを形成した構成としてあるが、本発明はこれに限定されることなく、大径歯車３の内周穴４に凸部５ｃを外側に向けて形成し、小径歯車２の結合部５の外周５ａに凹部４ａを形成する構成としてもよく、凹部４ａ及び凸部５ｃの数についても限定されない。

(ａ)は本発明による多段歯車の小径歯車を示す斜視図であり、(ｂ)は大径歯車を示す斜視図である。本発明による多段歯車の斜視図であり、大径歯車の内周穴に小径歯車を嵌合した状態を示す。 (ａ)は本発明による多段歯車の小径歯車を示す断面図であり、(ｂ)は大径歯車を示す断面図である。本発明による多段歯車における大径歯車の内周穴に小径歯車を嵌合した状態を示す断面図である。本発明による多段歯車における大径歯車の突起部が小径歯車の上端を係止した状態を示す断面図である。本発明に係る大径歯車の突起部を加熱溶融によって押し曲げる加工を示す断面図である。 (ａ)及び(ｂ)は、特許文献１の歯車における結合前の状態を示す断面図と、結合後の状態を示す断面図である。

符号の説明

１多段歯車
２小径歯車
２ａ軸穴
２ｂ小径の歯車部
３大径歯車
３ａ端面
４内周穴
４ａ凹部
５結合部
５ａ外周
５ｂ底部
５ｃ凸部
７周状切欠部
８傾斜辺
８ａ溝部
９突起部
９ａ押し曲げられた突起部
１０係止片
１１位置決め治具
１２加熱ホーン
１２ａホーン下端部
１２ｂ貫通孔
１２ｃ内周端部
１２ｄ胴部
１３円筒部材
１３ａ内周
１４ベース
１４ａ中心孔
１５コアピン

Claims

金属製小径歯車と合成樹脂製大径歯車とを同軸に結合してなる多段歯車において、前記大径歯車には軸中心から均等な内周を有して前記小径歯車に設けられた結合部の外周を嵌合可能な内周穴が形成され、前記小径歯車に設けられた結合部の外周または前記大径歯車の内周穴のいずれか一方に凸部が形成されると共に、他方には前記凸部を嵌合可能な凹部が形成され、前記凹部に前記凸部を対応させた状態で前記大径歯車の内周穴に前記小径歯車に設けられた結合部の外周が底部を係止されて嵌合され、前記小径歯車には前記大径歯車の内周穴に係止された底部に対して反対側の上端周部に周状切欠部が形成され、さらに前記大径歯車の内周穴の底部に対して反対側の上端から突起部が形成され、該突起部は外周に傾斜辺を有し、前記突起部外周側の大径歯車の端面には溝部が形成され、加熱溶融によって押し曲げられた前記突起部が前記小径歯車の上端を係止すると共に、溶融した樹脂が大径歯車の端面から突出することなく周状切欠部及び溝部に収容されることを特徴とする多段歯車。