JP2008069867A - 樹脂製フェースギヤ及びこの樹脂製フェースギヤの射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製フェースギヤを射出成形する際に、キャビティ内のガスが円滑に排出されないことに起因して、歯先面の外周側端縁近傍（歯先面端縁）に発生しがちな、焼け、黒条、ショートショット等の外観不良を防止する。
【解決手段】樹脂製フェースギヤ１０の歯１２及びウェブ１１の外周面１５，１６には、径方向外方に出っ張らせるようにして、張り出し部１３を形成し、この張り出し部１３の歯先面端縁Ｈの近傍に形成された頂部４６を通るように金型５０の分割面６７を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種自動車部品、産業機械、精密機械等の動力伝達装置に使用される樹脂製フェースギヤ、及びこの樹脂製フェースギヤを射出成形する場合に使用する射出成形用金型に関するものである。

従来から、自動車の各種部品や産業機械等の動力伝達装置には、金属歯車よりも軽く、かつ作動音が静かな樹脂歯車が広く使用されている。

図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、このような樹脂歯車のうち、樹脂製フェースギヤを示すものであり、この順に、背面図、図５（ｃ）中のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図、正面図である。なお、図１（ｂ）における右側が正面側、左側が背面側、上側及び下側が径方向外方となる。この点は、後に説明する図４，図６（ａ），図７についても同様である。

これらの図に示すように、樹脂製フェースギヤ１００は、径方向の中心に配置されたボス部１０１と、ボス部１０１の外周面から径方向外方に延びる円板状のウェブ１０２と、ウェブ１０２における径方向外方端側の正面側に形成された複数の歯１０３と、を備えている。各歯１０３は、径方向内方から径方向外方に延びるように形成されており、この歯１０３がウェブ１０２の周方向に沿って複数配置されている。

図６に、上述の樹脂製フェースギヤ１００を、射出成形によって成形する場合に使用する金型１０４の断面を示す。この断面は、図５（ｂ）の樹脂製フェースギヤ１００の断面と対応している。図６（ａ）に示すように、金型１０４は、可動側型としてキャビティブロック１０５とコアブロック１０６とを有しており、固定側型としてキャビティブロック１０７を有しており、これら可動側型と固定側型との突き合わせ部にキャビティ１０８が形成されている。キャビティブロック１０５におけるウェブ１０２（図５参照）の内周側に対応する位置には、ウェブ１０２を周方向に等分（例えば８等分）する位置にそれぞれゲート１１０が配設されている。射出成形時に、溶融樹脂は、このゲート１１０からキャビティ１０８内に注入されて、内側のボス部１０１側及び外側のウェブ１０２の外周側に徐々に流れ、さらに歯１０３に流れてキャビティ１０８に充填される。

図７に、上述の金型１０４のうちの歯１０３を形作るキャビティブロック１０５の、図６（ａ）に対応する図を示す。キャビティブロック１０５の正面側（図７中の右側の面）には、周方向のガス抜き用溝（不図示）、これに連通する径方向のガス抜き用溝（不図示）が形成されている。また、キャビティブロック１０５の外周面には、上述の径方向のガス抜き用溝に対応する位置に、軸方向のガス抜き用溝１１３が形成されている。さらにキャビティブロック１０５の内周面にも軸方向のガス抜き用溝（不図示）が形成されている。一方、背面側（図７中の左側の面）には、周方向のガス抜き用溝（不図示）、径方向のガス抜き用溝（不図示）等が形成されている。射出成形時に、図６（ａ）に示すキャビティ１０８内を溶融樹脂が徐々に満たしていくことによってキャビティ１０８内のガス（キャビティ１０８内に残留する空気や、成形材料中に含まれる水分その他の揮発物（ガス分）をいう。以下同様。）が圧縮されるが、この圧縮されたガスは、これらガス抜き用溝が形成されている分割面１１６，１１７等を通過して外部に排出されるようになっている。

ここで、上述構成のキャビティ１０８においては、溶融樹脂が最後に充填される部分、すなわち、樹脂製フェースギヤ１００の歯１０３の径方向外方側端縁１１８（図５（ｂ）参照）のうちの、歯先面１２０に対応する部分（歯先面端縁Ｈ）にキャビティ１０８内のガスが溜まりやすい。なお、径方向外方側端縁１１８とは、歯１０３の歯先面，両側の歯面，及び歯底面と、歯１０３の径方向外方側端面（外周面）とが交差する部分をいう。

そして、このキャビティ１０８内のガスが円滑に排出されない場合には、歯先面端縁Ｈの近傍に残留したガスによって充填不良（ショートショット）が発生したり、また残留したガスが圧縮されて高温となり、充填された樹脂を焦がして焼けや黒条が発生し、外観不良を起こして品質低下を招くことになる。

このような焼け、黒条、ショートショット等（以下「外観不良」と称する。）を解消するための技術として、特許文献１には、ゲートから最も遠い位置に分割面（パーティングライン：ＰＬ）が位置するように構成して、射出成形時にキャビティ内のガスを分割面のガス抜き用溝を介してキャビティ外に円滑に排出するようにした技術が開示されている。

ところで、樹脂製フェースギヤ１００においては、ゲート１１０から最も遠い位置に位置する歯１０３の径方向外方側端縁１１８は、噛合相手のギヤと最初に接触する部分となるため、強度的にも、また騒音防止の観点からも重要な部分となる。このため、径方向外方側端縁１１８には、曲面からなる面取り状の曲面部が設けてある。これにより応力集中を防止するとともに、噛合相手のギヤとの当たりを円滑に行って騒音を低減するようにしている。

しかしながら、歯１０３の径方向外方側端縁１１８にこのような曲面部を設けた場合、特許文献１の技術では、分割面を曲面部に設けることは、以下の理由で困難であり、外観不良を完全に防止することができない。

例えば、図６（ａ）に示すように、金型の分割面１２１を、歯１０３の径方向外方側端縁１１８に交差するように設けたとする。この場合、キャビティブロック１０５は、分割面１２１を境として、歯１０３の外周面の一部、及びウェブ１０２の外周面を形作る環状のキャビティブロック１２３と、歯１０３の大部分、及びウェブ１０８の正面側を形作るキャビティブロック１２２とに分割される。図６（ｂ）は、分割面１２１を図６（ａ）中の矢印Ｂ方向から見た拡大図である。同図に示すように、分割面１２１においては、歯１０３の外周面をキャビティブロック１２３が形作り、歯１０３の他の部分をキャビティブロック１２２が形作ることになる。この場合、キャビティブロック１２２は、歯１０３の径方向外方側端縁１１８の曲面部を形作ることになり、この径方向外方側端縁１１８に対応する部分が先細り形状１２４となり、この先細り形状１２４は、後に図３を参照して説明する、径方向外方側端縁４１に沿った山形形状のうちの、分割面１２１よりも歯先側に対応する部分を除いたほとんどの部分に形成されることになる。

特開２００２−１０３３８５号公報

しかしながら、実質的には、キャビティブロック１２２に、上述のような先細り形状１２４を形成することは、その製造上の問題や金型の強度の問題で、ほとんど不可能である。つまり、径方向外方側端縁１１８の曲面部に交差するような分割面１２１を設けることは、実質的に困難であり、このような金型の分割面１２１を介して、キャビティ１０８内のガスを排出することができない。

そこで、本発明は、樹脂製フェースギヤにおいて、歯の径方向外方側端縁に曲面部が設けてある場合であっても、径方向外方側端縁近傍に金型の分割面を配置することを可能とし、歯先面端縁の近傍に発生しがちな外観不良の発生を防止するようにした樹脂製フェースギヤ、及びこの樹脂製フェースギヤの射出成形用金型を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、ウェブの一方の側面に、径方向内方から径方向外方へ向かって延びる歯を周方向に沿って複数形成してなる樹脂製フェースギヤに関する。この発明に係る樹脂製フェースギヤは、射出成形によって形成され、径方向外方側端面から、前記径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を備え、前記張り出し部が、前記歯の径方向外方側端面に形成され歯対応部を構成する、ことを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記歯の歯先面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、前記歯の一方側の歯面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、及び前記歯の他方側の歯面と前記歯の径方向外方側端端面との交差部には、それぞれの前記交差部において相互に交差する面を滑らかに繋ぐように曲面部が形成されている、ことを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記歯の径方向外方側端面と前記歯の歯底面との交差部には、相互に交差する面を滑らかに繋ぐように曲面部が形成されている、ことを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記歯対応部は、前記歯の歯形に倣ったほぼ山形形状に形成されていて、稜線部を有する、ことを特徴としている。

請求項５に係る発明は、請求項４に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記稜線部は、前記歯の歯先面，前記歯の一方側の歯面，前記歯の他方側の歯面，及び前記歯の歯底面から所定寸法離れた位置に配置されている、ことを特徴としている。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記張り出し部は、前記ウェブの径方向外方側端面に形成されウェブ対応部を構成する、ことを特徴としている。

請求項７に係る発明は、請求項５又は６に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記稜線部は頂部を有し、前記歯先面から前記頂部までの寸法が、前記歯の歯先面と前記歯の径方向外方側端面との交差部に形成された前記曲面部と前記歯の径方向外方側端面との接続位置から前記歯の歯先面までの寸法よりも大きい寸法である、ことを特徴としている。

請求項８に係る発明は、請求項５乃至７のいずれか１項に係る樹脂製フェースギヤにおいて、前記歯の歯先面，前記歯の一方側の歯面，前記歯の他方側の歯面，及び前記歯の歯底面から前記稜線部までの前記所定寸法が等しい、ことを特徴としている。

請求項９に係る発明は、ウェブの一方の側面の径方向外方端側に、径方向内方から径方向外方へ向かって延びる歯を前記ウェブの周方向に沿って複数形成してなる樹脂製フェースギヤの射出成形用金型に関する。この発明に係る樹脂製フェースギヤの射出成形用金型は、相互の突き合わせ部に形成されるキャビティに溶融樹脂が流し込まれることで前記樹脂製フェースギヤを形作る第１金型と第２金型とを備え、前記第１金型は、前記樹脂製フェースギヤの径方向外方側端面から、前記径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を形作る張り出し部形成部を備え、相互の突き合わせ面が、射出成形時に前記キャビティ内のガスを排出することができる分割面となる第３金型と第４金型とを有し、前記分割面が前記張り出し部形成部を通る位置に配設されている、ことを特徴としている。

請求項１０に係る発明は、ウェブ、及び、複数の歯を有する樹脂製フェースギヤの射出成形用金型に関する。この発明に係る樹脂製フェースギヤの射出成形用金型は、第１金型と第２金型とを備え、前記第１金型には、キャビティを形成する第１キャビティ形成部が設けられ、前記第２金型には、キャビティを形成する第２キャビティ形成部が設けられ、前記第１金型と前記第２金型とを突き合わせることにより、前記第１キャビティ形成部と前記第２キャビティ形成部とが前記キャビティを形成し、前記キャビティに溶融樹脂が流し込まれることで前記樹脂製フェースギヤを形作り、前記第１金型は、前記樹脂製フェースギヤの歯の歯先面と径方向外方側端面との交差部、前記歯の両側の歯面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、前記歯の歯底面と前記歯の径方向外方側端面との交差部に、それぞれ前記歯の径方向外方側端面に滑らかな曲面からなる曲面部を形作る曲面部形成部分と、前記歯の径方向外方側端面及び前記ウェブの径方向外方側端面から、これら前記歯の径方向外方側端面及び前記ウェブの径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を形作る張り出し部形成部と、を備え、前記張り出し部のうち、前記歯の径方向外方側端面に対応する歯対応部が前記歯の歯形に倣ったほぼ山形形状に形成されるとともに、前記歯対応部の稜線部が前記歯の歯先面，前記歯の両側の歯面，及び前記歯の歯底面からそれぞれ所定寸法離れた位置に配置されるように、前記張り出し部形成部分を形成し、前記歯の歯先面から前記歯対応部の稜線部における頂部までの所定寸法は、前記曲面部形成部と前記径方向外方側端面形成部との接続位置から前記歯先面までの寸法よりも大きな寸法であり、前記第１金型は、第３金型と第４金型とを備え、前記第３金型と前記第４金型との相互の突き合わせ面が、射出成形時に前記キャビティ内のガスを排出することができる分割面を形成し、前記分割面が前記張り出し部における前記歯対応部に当接する位置に配置されている、ことを特徴としている。

請求項１１に係る発明は、請求項９又は１０に係る樹脂製フェースギヤの射出成形用金型において、前記第３金型と前記第４金型とが形成する前記分割面は、前記稜線部における頂部を通る、ことを特徴としている。

請求項１２に係る発明は、請求項９乃至１１のいずれか１項に係る樹脂製フェースギヤの射出成形用金型において、前記第３金型は、前記歯を形作る歯形成部分と、前記稜線部形成部分と、を有し、前記第４金型は、前記歯対応部の径方向外方側端面、及び前記張り出し部のうちの前記ウェブに対応するウェブ対応部の径方向外方側端面を形作る円筒状の外周面形成部分を有する、ことを特徴としている。

請求項１３に係る発明は、請求項９乃至１２のいずれか１項に係るフェースギヤの射出成形用金型において、前記キャビティに溶融樹脂を注入するためのゲートを備え、前記ゲートが、前記キャビティにおける前記歯形成部分よりも前記キャビティの中心よりに配置されている、ことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、樹脂製フェースギヤは、射出成形によって形成され、また、径方向外方側端面から径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を備えていて、この張り出し部が、歯の径方向外方側端面に形成され歯対応部を構成しているので、射出成形時に、歯の径方向外方側端縁近傍や、このうちでも特に歯先面近傍に溜まりやすいガスを張り出し部側に追いやることができる。

請求項２の発明によれば、歯の歯先面，歯の一方側の歯面，及び歯の他方側の端面と、歯の径方向外方側端面との交差部に、それぞれ曲面部を設けることにより、交差部の応力集中を防止するとともに、歯と、噛合相手のギヤの歯との当たりが円滑に行われるため騒音を低減することができる。

請求項３の発明によれば、歯の径方向外方側端面と、歯の歯底面との交差部に、曲面部を設けることにより、交差部の応力集中を防止することができる。

請求項４の発明によれば、歯対応部は、歯の歯形に倣ったほぼ山形形状に形成されていて、稜線部を有しているので、この稜線部を歯の歯先面，一方側の歯面，他方側の歯面，及び歯底面に近接させて配置することが可能である。

請求項５の発明によれば、稜線部が歯の歯先面，一方側の歯面，他方側の歯面，及び歯底面から所定寸法離れた位置に配置されているので、この所定寸法を適宜に調整することで、例えば、射出成形時に歯先面近傍に溜まりがちな圧縮されたガスを稜線部を介して円滑に排出することができる。なお、「所定寸法」という語句を、稜線部から、歯先面まで，一方側の歯面まで，他方の側面まで，及び歯底面までのそれぞれの寸法に対して使用しているが、これらは、必ずしも同一である必要はない。

請求項６の発明によれば、張り出し部は、ウェブの径方向外方側端面に形成されウェブ対応部を構成しているので、例えば、射出成形時に歯先面近傍に溜まった、圧縮されたガスを、このウェブ対応部を介して外部に排出することができる。

請求項７の発明によれば、歯先面から歯対応部の頂部までの寸法が、曲面部と歯の径方向外方側端面との接続位置から歯先面までの寸法よりも大きい寸法であるので、頂部が曲面部にかからないように構成することができる。頂部が曲面部にかかる場合と比較して、形状を簡素化することができる。

請求項８の発明によれば、歯の歯先面，歯の一方側の歯面，歯の他方側の歯面，及び歯の歯底面から稜線部までの所定寸法が等しいので、例えば、この所定寸法を必要最小限に設定すれば、歯対応部の山形形状を、歯形に近づけることができ、射出成形時に歯先面に溜まりがちな圧縮されたガスを、歯対応部を介して、より円滑に排出することができる。

請求項９の発明によれば、射出成形用金型は、第１金型と第２金型との突き合わせ部に形成されるキャビティに溶融樹脂を流し込むことにより、樹脂製フェースギヤを形作ることができる。さらに、第１金型は、張り出し部形成部を備え、また、第３金型と第４金型とを有していて、これらの金型の分割面が張り出し部形成部を通る位置に配設されているので、射出成形時に、歯先面近傍に溜まりがちとなる圧縮されたガスは、この分割面を介して、外部に排出される。したがって、歯先面近傍に焼け、黒条、ショートショット等の外観不良が発生することはない。

請求項１０の発明によれば、歯対応部を歯先面近傍に配置することが可能であり、また、第３金型と第４金型との突き合わせ面である分割面が歯対応部に当接する位置に配置されているので、分割面を歯先面に近接して配置することが可能である。このため、歯先面近傍に溜まりがちなガスを分割面を介して円滑に排出することができる。

請求項１１の発明によれば、第３金型と第４金型とが形成する分割面が、稜線部における頂部、すなわち稜線部における歯先面に最も近い部分を通るので、歯先面近傍のガスを、この分割面を介して速やかに外部に排出することができる。

請求項１２の発明によれば、第３金型に歯形成部分及び稜線部形成部分を設けることで、第４金型のうち、歯対応部及びウェブ対応部の径方向外方側端面（外周面）を形作る外周面形成部分を円筒状の簡単な形状とすることができる。

請求項１３の発明によれば、ゲートがキャビティにおける歯形成部分よりもキャビティの中心寄りに配置されているので、ゲートから注入された溶融樹脂は、キャビティ内の径方向内方側から径方向外方側端面に向かって移動し、キャビティ内のガスも径方向外方側端面に集められることになり、分割面を介して円滑に押し出すことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

＜実施形態１＞
図１，図２，図３は、本発明の実施形態に係る樹脂製フェースギヤ１０を示すものである。このうち、図１（ａ）は、樹脂製フェースギヤ１０の背面図（ウェブ１１における歯１２を有する側面側）から見た図）である。また、図１（ｂ）は、図１（ｃ）中のＡ−Ａ線に沿って切断して示す樹脂製フェースギヤ１０の断面図である。また、図１（ｃ）は、樹脂製フェースギヤ１０の正面図である。また、図２は、図１(ｂ)中の二点鎖線Ｐで示す歯１２の近傍の拡大図である。そして、図３は、樹脂製フェースギヤ１０から歯１２及び張り出し部１３を取り出して拡大して示す斜視図である。

樹脂製フェースギヤ１０は、材質的には樹脂材料、例えば、ポリアセタール，ポリアミド，ポリフェニレンサルファイド，ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性の樹脂材料によって形成されている。

樹脂製フェースギヤ１０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ほぼ円板状のウェブ１１と、このウェブ１１の径方向外方端側の正面１４（一方の側面）に形成された複数の歯１２と、図２に示す歯１２の径方向外方側端面１５（以下「外周面」という。）及びウェブ１１の径方向外方側端面１６（以下「外周面」という。）に出っ張るように設けられた張り出し部１３と、を備えている。なお、これら外周面１５，１６は、実際には、張り出し部１３に覆われているため、外見上現れないか、現れたとしても極僅かであるが、説明の便宜上、歯１２における張り出し部１３との境界面を外周面１５とし、同様にウェブ１１における、張り出し部１３との境界面を外周面１６とする。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、樹脂製フェースギヤ１０のウェブ１１における径方向の中心には、ほぼ円筒状に形成されたボス部１７が配設されている。

ボス部１７には、その径方向の中心を軸方向に貫通する軸孔１８が形成されている。この軸孔１８には、内面に、相互に平行に対面する一対の嵌合面２０，２１が設けてあり、これら嵌合面２０，２１には、それぞれ軸方向に沿って溝２２，２３が形成されている。ボス部１７は、これら嵌合面２０，２１が、軸（不図示）に形成された２面幅（不図示）に嵌合されることで、軸の回転に伴って一体回転するようになっている。

ウェブ１１は、基端側（ボス部１７に近い側）となる内周部２４がボス部１７の外周面における軸方向のほぼ中央からまっすぐに径方向外方へ延び、中間部２５が背面側に屈曲された状態で径方向外方に延び、そして先端側（ボス部１７から遠い側）となる外周部２６が径方向外方に延びるように形成されている。ウェブ１１の背面（他方の側面）２７には、外周部２６の内側，中間，外側のそれぞれに、周方向リブ２８，３０，３１が突設されている。外周部２６には、このうちの中間の周方向リブ３０の近傍に段差部３２が形成されていて、この段差部３２を境に、外周側が内周側よりも正面側にずれるように配置されている。この結果、上述の周方向リブ３０と周方向リブ３１との間に、深さ寸法が比較的大きい環状の凹部３３が形成されている。外周部２６は、この段差部３２の外側に位置する部分の厚さが薄くなっている。これにより、例えば、樹脂製フェースギヤ１０を射出成形する場合においては、一般に、溶融樹脂の注入口となるゲート６２（図１（ｂ）中に点線で図示）はウェブ１１における内周部２４やボス部１７に対応する位置に配置されるが、この場合に、ウェブ１１から段差部３２を通過して歯１２に流れる溶融樹脂を、一旦、段差部３２で絞って各歯１２に円滑に流すことができるようになっている。また、外周部２６のうちの段差部３２よりも外周側に位置する部分の肉厚を、外周部２６の内周側の部分や中間部２５や内周部２４よりも薄肉に形成することにより、射出成形時のウェブ１１の反りを防止することができる。なお、ウェブ１１の外周部２６のうち、段差３２の外側に位置する部分、周方向リブ３０の外側で、かつ周方向リブ３１の内側に位置する部分は、ウェブに連続するように形成されたリブとみなすこともできる。

ウェブ１１の背面２７における内周部２４及び中間部２５に対応する位置には、ボス部１７の外周面と上述の内側の周方向リブ２８との間に、この部分を周方向に等分(本実施形態では８等分)する位置のそれぞれに径方向リブ３４が突設されている。また、外周部２６の背面側における内側の周方向リブ２８と中間の周方向リブ３０との間には、上述の径方向リブ３４のうちの隣接するものの間に対応する位置にそれぞれ径方向リブ３５が突設されている。

歯１２は、ウェブ１１の径方向外方端側の一方の側面、すなわち、上述のウェブ１１の外周部２６における外方側の正面側に形成されている。また、各歯１２は、径方向内方から外方へ向かって延びるように形成され、かつ、ウェブ１１の周方向に沿って所定のピッチで複数形成されている。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、各歯１２は、その歯すじ３６が、径方向に対して所定の角度だけ傾斜するように形成されている。図２，図３に示すように、各歯１２は、歯先面３７，両側の歯面３８，歯底面４０，内周面（径方向内方側端面）３９，外周面（径方向外方側端面）１５を有している。そして、歯先面３７，両側の歯面３８，及び歯底面４０と、外周面１５との交差部である歯１２の径方向外方側端縁４１には、滑らかな曲面からなる面取り状の曲面部４２が形成されている。この曲面部４２は、径方向外方側から見た形状が、歯１２の歯形に倣ってほぼ山形に形成されている。このように、歯１２の径方向外方側端縁４１に曲面部４２を設けることにより、歯１２が噛合相手のギヤ（不図示）に噛合した際の応力集中を避けて強度を高めるとともに、噛合時の騒音を低減するようにしている。図２，図３に示すように、各歯１２の外周面１５及びウェブ１１の外周面１６は、図１に示すボス部１７の軸を中心とした円柱の外周面上に配置されている。なお、以下の説明では、径方向外方側端縁４１のうちの歯先面３７に対応する部分を特に、歯先面端縁Ｈとする。この歯先面端縁Ｈは、後述するように、樹脂製フェースギヤ１０を、例えば、射出成形する場合、キャビティ５３内（図４参照）のガスが特に溜まりやすい部分である。

張り出し部１３は、全体として、歯１２の外周面１５及びウェブ１１の外周面１６から、これらの外周面１５，１６の径方向寸法を増加させるように出っ張らせた薄肉円筒状の部分である。張り出し部１３は、図２，図３に示すように、歯１２の外周面１５に対応する歯対応部４３と、ウェブ１１の外周面１６に対応するウェブ対応部４４とを有している。このうち、歯対応部４３は、上述の歯１２の外周面１５とほぼ同形に形成されている。すなわち、歯対応部４３のうちの、張り出し部１３の肉厚に対応する幅をもった部分（側面）を稜線部４５とすると、この稜線部４５が歯１２の歯先面３７，両側の歯面３８，及び歯底面４０から所定寸法Ｌだけ離れた位置に配置されている。ここで所定寸法Ｌについては、稜線部４５のうちの、歯先面３７に最も近い部分を頂部４６として図２を参照して説明すると、この場合の所定寸法Ｌは、歯先面３７から頂部４６までの距離であり、この所定寸法Ｌは、曲面部４２と歯１２の外周面１５との接続位置Ｍから歯先面３７までの寸法Ｌ１と等しい寸法か、または、上述の接続位置Ｍから歯先面３７までの寸法Ｌ１よりも僅かに大きな寸法に設定されている。この場合、「等しい」とは、Ｌ＝Ｌ１となる場合であり、張り出し部１３の歯対応部４３が歯１２の外周面１５における曲面部４２を除いた部分と同じになることを意味する。この場合には、歯対応部４３の稜線部４５を歯１２の径方向外方側端縁４１に最も近づけることができる場合であり、後述するように射出成形時に歯先面端縁Ｈに溜まりがちなガスを有効に排出するという点からは、好ましいが、実際には、射出成形によるバリの影響があるため、ＬはＬ１よりも僅かに大きいことが最も好ましい。本実施形態では、頂部４６は、なだらかな曲面状に形成されている。

なお、上述では、稜線部４５が歯１２の歯先面３７，両側の歯面３８，及び歯底面４０から所定寸法Ｌだけ離れた位置に配置されている場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。所定寸法Ｌのうち、歯１２の歯先面３７から稜線部４５までの寸法を所定寸法Ｌ１，歯１２の一方側の歯面３８から稜線部４５までの寸法を所定寸法Ｌ２，は１２の他方側の歯面３８から稜線部４５までの寸法を所定寸法Ｌ３，歯１２の歯底面４０から稜線部４５までの寸法を所定寸法Ｌ４としたときに、これら所定寸法Ｌ１〜Ｌ４については、Ｌ１〜Ｌ４がすべて異なる場合や、任意の２つ又は３つが同じ場合も本発明に含まれるものである。

図３に示すように、張り出し部１３のうちの、ウェブ対応部４４は、薄肉円筒状に形成されている。このウェブ対応部４４における、歯１２に近い側の端部４４ｂ（図３中の上側の端部）に、上述の歯対応部４３が歯１２のピッチと同じ所定のピッチで多数配置されている。張り出し部１３の歯対応部４３における径方向外方側端縁４７、すなわち稜線部４５と張り出し部１３の外周面４８とが交差する部分は、上述の歯１２の径方向外方側端縁４１が面取り状の曲面に形成されているのとは異なり、シャープエッジとなっている。これにより、後述するように、射出成形に使用する射出成形用金型５０の分割面６７を、歯対応部４３に交差するように設けることが可能になる。

上述の張り出し部１３は、歯１２の外周面１５及びウェブ１１の外周面１６を径方向外方に肉盛りしたものであり、したがって、成形後の樹脂製フェースギヤ１０としては、その肉厚は薄い方が好ましい。ただし、後述するように、射出成形用金型５０の強度的な問題から適宜な厚さを確保する必要がある。

なお、上述構成の樹脂製フェースギヤ１０の効果については、樹脂製フェースギヤ１０の射出成形用金型５０の効果と合わせて後に説明する。

図４を参照して、上述の樹脂製フェースギヤ１０を、射出成形によって形成する場合に使用する射出成形用金型（以下単に「金型」という。）５０について説明する。

なお、金型５０の各部分の名称については、例えば、樹脂製フェースギヤ１０の「歯」を形作る部分を「歯形成部分」というように、樹脂製フェースギヤ１０における各名称の後に「形成部分」という語句を付して表記する。また、符号については、例えば、「歯１２」に対して「歯形成部分１２ａ」のように、樹脂製フェースギヤ１０の各部の符号の後に「ａ」を付して表記するものとする。また、金型５０の各部の形状や相対位置関係の説明については、形状の凹凸関係が逆になる点を除いて、この金型５０を使用して射出成形される上述の樹脂製フェースギヤ１０の各部の形状や相対位置関係と同様であるので、上述の樹脂製フェースギヤ１０の各部の形状や相対位置関係についての説明を適宜、代用するものとする。

金型５０は、図４に示すように、可動側の金型５１（第１金型）と固定側の金型５２（第２金型）とを備えており、両者の突き合わせ部には、溶融樹脂を流し込んで樹脂製フェースギヤ１０を形作るためのキャビティ５３が形成されている。

可動側の金型５１は、キャビティブロック５４（第３金型）、キャビティブロック５５（第４金型）、コアブロック５６等を有していて、コアブロック５６における径方向の中心には、軸方向にセンタピン５７が挿着されている。一方、固定側の金型５２は、キャビティブロック５８，６０等を有していて、内側のキャビティブロック５８の径方向の中心には、軸方向にいんろうピン６１が挿着されている。

上述の固定側のキャビティブロック５８，６０は、主に樹脂製フェースギヤ１０（図１（ａ）参照）の背面側の形状、すなわち、ボス部１７の背面側の部分、ウェブ１１の背面２７、周方向リブ２８，３０，３１、径方向リブ３４，３５、環状の凹部３３等を形作るものである。内側のキャビティブロック５８には、樹脂製フェースギヤ１０のウェブ１１の内周部２４の背面側に対応する位置で、かつこの内周部２４を周方向に等分する位置（本実施形態では４等分する位置）に、軸方向に沿って、キャビティ５３に溶融樹脂を流し込むためのゲート６２（図４では１つのゲート６２のみを図示）が形成されている。

可動側のコアブロック５６、キャビティブロック５４，５５は、主に樹脂製フェースギヤ１０の正面側及び径方向外方側端面の形状を形作るものである。コアブロック５６は、ボス部１７の正面側の部分、ウェブ１１の内周部２４の正面側を形作る。コアブロック５６におけるウェブ１１の内周部２４に対応する位置には、内周部２４を周方向に等分する位置（本実施形態では２等分する位置）にエジェクタピン（不図示）が挿入されるピン孔６３が軸方向に沿って形成されている。また、コアブロック５６におけるウェブ１１の外周部２６に対応する位置には、外周部２６を周方向に等分する位置（本実施形態では１０等分する位置）にエジェクタピン（不図示）が挿入されるピン孔６４が軸方向に沿って形成されている。キャビティブロック５４は、ウェブ１１の中間部２５及び外周部２６の正面側を形作る部分と、図２に示すように、歯１２を形作る歯形成部分１２ａと、張り出し部１３のうちの歯対応部４３の稜線部４５を形作る稜線部形成部分４５ａとを有している。ここで、歯形成部分１２ａとは、樹脂製フェースギヤ１０における歯先面３７，両側の歯面３８，歯底面４０，内周面３９，外周面１５、そして、径方向外方側端縁４１を形作る部分によって構成されている。つまり、キャビティブロック５４は、歯先面形成部分３７ａ，歯面形成部分３８ａ，歯底面形成部分４０ａ，内周面形成部分３９ａ，外周面形成部分１５ａ，そして、径方向外方側端縁形成部分４１ａ等を有している。

ここで、張り出し部形成部分１３ａについては、樹脂製フェースギヤ１０の歯対応部４３の稜線部４５が歯１２の歯先面３７，両側の歯面３８，及び歯底面３８から所定寸法Ｌだけ離れた位置に配置されるように形成されている。そして、所定寸法Ｌが、曲面部形成部分４２ａと外周面形成部分１５ａとの接続位置Ｍａから歯先面形成部分３７ａまでの寸法Ｌ１と等しいか、又は曲面部形成部分４２ａと外周面形成部分１５ａとの接続位置Ｍａから歯先面形成部分３７ａまでの寸法Ｌ１よりも僅かに大きな寸法に設定されている。

さらに、キャビティブロック５５は、その内周面に、張り出し部１３の歯対応部４３の外周面４８を形作る外周面形成部分４８ａ及びウェブ対応部４４の外周面６５を形作る外周面形成部分６５ａを有している。これら外周面形成部分４８ａ，６５ａは、一連のものとしてキャビティブロック５５の内周面に単純な円筒形状として形成されている。本実施形態では、外周面形成部分４８ａ，６５ａの全体の軸方向長さは、図２に示す張り出し部１３の軸方向長さＫよりも少し短い、すなわちウェブ対応部４４の端部（図２中の左端部）から歯対応部４３の頂部４６に到る長さよりも少し短く設定されている。すなわち、ウェブ対応部４４の外周面６５及び歯対応部４３の外周面４８からなる張り出し部１３の外周面は、歯対応部４３の外周面４８が歯形に対応して凹凸に形成されているのに対し、外周面形成部分６５ａは、全体として軸方向の長さが一定の円筒状となるように形成されている。キャビティブロック５５の外周面形成部分４８ａ，６５ａがこのような円筒状に形成されているため、張り出し部１３における、隣接する２つの歯対応部４３，４３の間には、キャビティブロック５５は入り込まない。この部分には、キャビティブロック５４の一部が入り込むことになる。つまり歯対応部４３の稜線部４５は、キャビティブロック５４側に形成された稜線部形成部分４５ａによって形成されることになる。この稜線部形成部分４５ａは、その厚さが、図３で示す張り出し部１３の肉厚と同じであり、また、形状については、図３中の歯１２の外周面１５から歯対応部４３を取り除いた形状、つまり山形の稜線を縁取ったような形状に形成される。このため、上述のように、成形後の樹脂製フェースギヤ１０においては、張り出し部１３の肉厚は薄いほど好ましく、したがってキャビティ５４の稜線部形成部分４５ａの厚さは薄いほど好ましいことになるが、稜線部形成部分４５ａは、薄い場合には、キャビティブロック５４の製造時、及び製造後に必要な強度を確保することができない。したがって稜線部形成部分４５ａの厚さは、必要な強度を確保できる最小限の厚さに設定するものとする。なお、本実施形態では、稜線部形成部分４５ａは、その厚さが０．５ｍｍ程度になるように形成されている。したがって、張り出し部１３の肉厚も、これとほぼ同様に、ほぼ０．５ｍｍとなる。

上述のように、張り出し部１３のうち、比較的複雑な形状となる稜線部４５は、キャビティブロック５４によって形作ることになるので、キャビティブロック５５側は、比較的単純な形状とすることができ、その分、製造も容易となる。

図４に示すように、キャビティブロック５５の内面側は、円筒状に形成されている。キャビティブロック５４，５５は、径方向外方に延びる分割面６７によって相互に突き合わされている。この分割面６７は、キャビティ５３の張り出し部形成部１３ａから金型５０の外部に到るように形成されている。これら分割面６７には、例えば、前述の図７に示すような、周方向のガス抜き用溝が適宜形成されていて、射出成形時にはキャビティ５３内の圧縮されたガスがこのガス抜き用溝を介して円滑に外部に排出されるようになっている。

上述の分割面６７は、本実施形態では、図２中に二点鎖線で示すように、張り出し部１３の歯対応部４３における頂部４６の近傍に設定されている。すなわち、分割面６７は、張り出し部１３のうちでも、歯先面端縁Ｈに最も近い頂部４６の近傍を通るように設定されている。射出成形時に、図４に示すゲート６２から溶融樹脂がキャビティ５３内に注入された際に、ゲート６２から最も遠く、かつ袋状になっている歯先面端縁Ｈには圧縮されたガスが溜まりやすい。そこで、上述のように、張り出し部１３のうちの、歯先面端縁Ｈに最も近い頂部４６の近傍に分割面６７を配置することで、歯先面端縁Ｈ近傍に溜まったガスを、頂部４６近傍、さらには分割面６７を介して効率的に排出することができる。これにより、射出成形時に、歯先面端縁Ｈに発生しがちな焼け、黒条、ショートショット等の外観不良を防止することができる。なお、分割面６７を歯先面端縁Ｈに近づけるという観点からは、張り出し部１３の肉厚は、できるだけ薄い方がよいといえる。

以上では、分割面６７が張り出し部１３における、歯先面端縁Ｈに最も近い位置、つまり頂部４６を通るようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、分割面６７が図３中における頂部４６よりも下方で歯対応部４３と交差するようにしてもよい。本実施形態では、頂部４６が曲面状に形成されているので、分割面６７は、頂部４６を通る場合には、張り出し部１３と点接触することになるが、歯対応部４３の外周面４８と交差するようにした場合には、張り出し部１３とほぼ線状（厳密には、弧状）に接触することになる。この場合には、分割面６７の位置は、頂部４６を通る場合と比較して歯先面端縁Ｈからの距離は遠くなる分不利ではあるが、分割面６７と張り出し部１３の外周面４８とが接触している長さが長くなり、その分、圧縮されたガスを排出しやすくなる。なお、頂部４６が平坦に形成されている場合には、分割面６７は、頂部４６を通る場合でも、ある長さをもって線接触することになる。

＜実施形態２＞
図８に実施形態２における、金型の構成を示す。なお、図８は、図４における張り出し部形成部分１３ａの近傍を拡大した図に相当する。本実施形態では、図４におけるキャビティブロック５５を、同図中の左側に延長するようにして、キャビティブロック５５Ａを形成した。本実施形態では、キャビティブロック５５Ａの内周面の一部と、キャビティブロック５４Ａの外周面との一部とが嵌め合わされることで、円筒状の分割面６８を構成している。また、キャビティブロック５５Ａの一方の端面（図８中の右側の端面）とキャビティブロック５４Ａの一部とが突き合わされて当接面７０を構成している。本実施形態では、分割面６８が、図２に示す樹脂製フェースギヤ１０の張り出し部１３の径方向外方側端面４７の延長上に位置するように構成されている。つまり、樹脂製フェースギヤ１０の張り出し部１３の頂部４６を通るように構成されている。本実施形態では、分割面６８には軸方向のガス抜き用溝が、また当接面７０には径方向のガス抜き用溝がそれぞれ形成されていて、相互に連通されている。これにより、射出成形時にはキャビティ５３内の圧縮されたガスがこれらのガス抜き用溝を介して円滑に外部に排出されるようになっている。本実施形態においては、キャビティブロック５５Ａに対してキャビティブロック５４Ａを分割面６８において嵌合させることにより、両者の径方向の位置決めを行うことができるため、上述の実施形態１と比較して、位置決めのための構成を別個に設ける必要がなく、その分、金型の構成を簡素化することが可能である。

上述では、本発明を樹脂製フェースギヤ及びこれを射出成形する場合に使用する金型に適用した場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、樹脂製の平歯車やはすば歯車、及びこれらを射出成形する場合に使用する金型に対しても適用することができる。

本発明の樹脂製フェースギヤは、動力を回転伝達する手段又は装置において、例えば、自動車用途、ＯＡ機器などに広く適用することができる。

本発明に係る樹脂製フェースギヤを示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は（ｃ）中のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図、（ｃ）は正面図である。 図１(ｂ)で示す樹脂製フェースギヤの歯近傍を拡大して示す図である。 樹脂製フェースギヤから歯及び張り出し部を取り出して拡大して示す斜視図である。 本発明に係る樹脂製フェースギヤを射出成形する場合に使用する金型の、軸を含む断面で切った断面を示す図である。 従来の樹脂製フェースギヤを示す図であり、（ａ）は背面図、（ｂ）は（ｃ）中のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図、（ｃ）は正面図である。 （ａ）は従来の樹脂製フェースギヤを射出成形する場合に使用する金型の、軸を含む断面で切った断面を示す図である。（ｂ）は歯の径方向外方側端面に形成された曲面部に交差する分割面を設けることが困難であることを説明する図である。 キャビティブロックに形成されたガス抜き用溝を説明する図である。 実施形態２における、金型の張り出し部形成部分の構成を拡大して示す縦断面である。

符号の説明

１０……樹脂製フェースギヤ、１１……ウェブ、１２……歯、１３……張り出し部、１３ａ……張り出し部形成部分、１４……ウェブの正面（ウェブの径方向外方端側の一方の側面）、１５……歯の外周面（歯の径方向外方側端面）、１５ａ……外周面形成部分（歯の径方向外方側端面形成部分）、１６……ウェブの外周面（ウェブの径方向外方側端面）、１６ａ……外周面形成部分（ウェブの径方向外方側端面形成部分）、３７……歯先面、３８……歯面、４０……歯底面、４１……歯の径方向外方側端縁、４２……曲面部、４２ａ……曲面部形成部分、４３……張り出し部の歯対応部、４４……張り出し部のウェブ対応部、４５……稜線部、４５ａ……稜線部形成部分、５１……可動側の金型（第１金型）、５２……固定側の金型（第２金型）、５３……キャビティ、５４……キャビティブロック（第３金型）、５５……キャビティブロック（第４金型）、６２……ゲート、６７……分割面、Ｈ……歯先面端縁、Ｌ……所定寸法、Ｌ１……曲面部と歯の外周面との接続位置から歯先面までの寸法、Ｍ，Ｍａ……接続位置

Claims (13)

1. ウェブの一方の側面に、径方向内方から径方向外方へ向かって延びる歯を周方向に沿って複数形成してなる樹脂製フェースギヤにおいて、
   射出成形によって形成され、
   径方向外方側端面から、前記径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を備え、
   前記張り出し部が、前記歯の径方向外方側端面に形成され歯対応部を構成する、
   ことを特徴とする樹脂製フェースギヤ。
2. 前記歯の歯先面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、前記歯の一方側の歯面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、及び前記歯の他方側の歯面と前記歯の径方向外方側端端面との交差部には、それぞれの前記交差部において相互に交差する面を滑らかに繋ぐように曲面部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製フェースギヤ。
3. 前記歯の径方向外方側端面と前記歯の歯底面との交差部には、相互に交差する面を滑らかに繋ぐように曲面部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の樹脂製フェースギヤ。
4. 前記歯対応部は、前記歯の歯形に倣ったほぼ山形形状に形成されていて、稜線部を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂製フェースギヤ。
5. 前記稜線部は、前記歯の歯先面，前記歯の一方側の歯面，前記歯の他方側の歯面，及び前記歯の歯底面から所定寸法離れた位置に配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の樹脂製フェースギヤ。
6. 前記張り出し部は、前記ウェブの径方向外方側端面に形成されウェブ対応部を構成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の樹脂製フェースギヤ。
7. 前記稜線部は頂部を有し、
   前記歯先面から前記頂部までの寸法が、前記歯の歯先面と前記歯の径方向外方側端面との交差部に形成された前記曲面部と前記歯の径方向外方側端面との接続位置から前記歯の歯先面までの寸法よりも大きい寸法である、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の樹脂製フェースギヤ。
8. 前記歯の歯先面，前記歯の一方側の歯面，前記歯の他方側の歯面，及び前記歯の歯底面から前記稜線部までの前記所定寸法が等しい、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の樹脂製フェースギヤ。
9. ウェブの一方の側面の径方向外方端側に、径方向内方から径方向外方へ向かって延びる歯を前記ウェブの周方向に沿って複数形成してなる樹脂製フェースギヤの射出成形用金型において、
   相互の突き合わせ部に形成されるキャビティに溶融樹脂が流し込まれることで前記樹脂製フェースギヤを形作る第１金型と第２金型とを備え、
   前記第１金型は、
   前記樹脂製フェースギヤの径方向外方側端面から、前記径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を形作る張り出し部形成部を備え、
   相互の突き合わせ面が、射出成形時に前記キャビティ内のガスを排出することができる分割面となる第３金型と第４金型とを有し、前記分割面が前記張り出し部形成部を通る位置に配設されている、
   ことを特徴とする樹脂製フェースギヤの射出成形用金型。
10. ウェブ、及び、複数の歯を有する樹脂製フェースギヤの射出成形用金型において、
    第１金型と第２金型とを備え、
    前記第１金型には、キャビティを形成する第１キャビティ形成部が設けられ、
    前記第２金型には、キャビティを形成する第２キャビティ形成部が設けられ、
    前記第１金型と前記第２金型とを突き合わせることにより、前記第１キャビティ形成部と前記第２キャビティ形成部とが前記キャビティを形成し、前記キャビティに溶融樹脂が流し込まれることで前記樹脂製フェースギヤを形作り、
    前記第１金型は、前記樹脂製フェースギヤの歯の歯先面と径方向外方側端面との交差部、前記歯の両側の歯面と前記歯の径方向外方側端面との交差部、前記歯の歯底面と前記歯の径方向外方側端面との交差部に、それぞれ前記歯の径方向外方側端面に滑らかな曲面からなる曲面部を形作る曲面部形成部分と、
    前記歯の径方向外方側端面及び前記ウェブの径方向外方側端面から、これら前記歯の径方向外方側端面及び前記ウェブの径方向外方側端面の径方向寸法を増加させるように出っ張る張り出し部を形作る張り出し部形成部と、を備え、
    前記張り出し部のうち、前記歯の径方向外方側端面に対応する歯対応部が前記歯の歯形に倣ったほぼ山形形状に形成されるとともに、前記歯対応部の稜線部が前記歯の歯先面，前記歯の両側の歯面，及び前記歯の歯底面からそれぞれ所定寸法離れた位置に配置されるように、前記張り出し部形成部分を形成し、
    前記歯の歯先面から前記歯対応部の稜線部における頂部までの所定寸法は、前記曲面部形成部と前記径方向外方側端面形成部との接続位置から前記歯先面までの寸法よりも大きな寸法であり、
    前記第１金型は、第３金型と第４金型とを備え、
    前記第３金型と前記第４金型との相互の突き合わせ面が、射出成形時に前記キャビティ内のガスを排出することができる分割面を形成し、前記分割面が前記張り出し部における前記歯対応部に当接する位置に配置されている、
    ことを特徴とする樹脂製フェースギヤの射出成形用金型。
11. 前記第３金型と前記第４金型とが形成する前記分割面は、前記稜線部における頂部を通る、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の樹脂製フェースギヤの射出成形用金型。
12. 前記第３金型は、前記歯を形作る歯形成部分と、前記稜線部形成部分と、を有し、
    前記第４金型は、前記歯対応部の径方向外方側端面、及び前記張り出し部のうちの前記ウェブに対応するウェブ対応部の径方向外方側端面を形作る円筒状の外周面形成部分を有する、
    ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の樹脂製フェースギヤの射出成形用金型。
13. 前記キャビティに溶融樹脂を注入するためのゲートを備え、
    前記ゲートが、前記キャビティにおける前記歯形成部分よりも前記キャビティの中心よりに配置されている、
    ことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のフェースギヤの射出成形用金型。

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