JP2018162854A - 樹脂製歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】歯の形成の際に、最外層に内層の樹脂成形部がでることなく、層界面の剥離が生じにくい、減衰機構を内蔵した樹脂製歯車を提供する。また、安価な素材を用いることでコストも低減させる。【解決手段】金属製ブッシュと、この周囲に配置される内層と、前記内層の周囲に配置される弾性材層と、前記弾性材層の周囲に配置され、歯が設けられた外層を備える樹脂製歯車とする。前記内層及び前記外層を構成する素材又はそれらの構成比が、同じ又は異なることを特徴とし、内層及び前記外層のどちらか一方、又は両方が、樹脂を基材とし、補強繊維を含む。また、前記内層及び前記外層が、互いに係合する凹凸を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、四輪車・二輪車に用いられる歯車、特に複数の素材で構成される樹脂製歯車に関するものである。

四輪車・二輪車業界では、年々厳しくなる排ガス規制や燃費向上要求への対応を目的として、構成部品に対する軽量化、コンパクト化の要求が強くなっている。軽量化の対応として、エンジン内部やエンジン周辺部品の樹脂化が進められている。
この流れは歯車（ギア部品）においても同様で、近年では、高強度で高耐熱性の樹脂が開発され、エンジン内部やその周辺で樹脂製歯車が、金属製歯車と噛み合う相手歯車として、軽量化と、金属製歯車との歯の噛み合い時の騒音抑制とを目的として使用されている（特許文献１参照）。

しかし、樹脂製歯車は、金属製歯車に比べ許容できる強度が低いために、さらなる強度向上が必要となる。そのため、歯車の歯の表面部分に樹脂を用い、芯部に金属等の剛性素材を入れることで、高強度を有する複数層の樹脂製歯車や歯車の内部に弾性材や緩衝材を入れた減衰機構を内蔵する樹脂製歯車もある（特許文献２参照）。

特開２０１２−３１８９１号公報 特開２０１１−１７４２５６号公報

しかしながら、複数層により構成される樹脂製歯車は、歯を切削加工で切り出す際に、最外層の樹脂成形部に内層の樹脂成形部が出てくる可能性もあり、その際に、歯車の強度が低下する。逆に強度を上げすぎると、相手歯車（金属製歯車）に損傷を与えるなどの影響が生じる。

また、複数層により構成される樹脂製歯車や減衰機構を内蔵する樹脂製歯車は、樹脂層と金属、樹脂層と弾性材（ゴム等）層の界面で剥離が生じやすくなり、歯車の強度が低下する恐れがある。

本発明は、歯の形成の際に、最外層に内層の樹脂成形部が出ることなく、層界面の剥離が生じにくい、減衰機構を内蔵した樹脂製歯車を提供することを目的とする。また、安価な素材を用いることで低コスト化にもつながる。

上記課題を解決するために、本発明に係る樹脂製歯車は、以下の構成を有する。
［１］金属製ブッシュと、この周囲に配置される内層と、前記内層の周囲に配置される弾性材層と、前記弾性材層の周囲に配置され、歯が設けられた外層を備える。
［２］前記［１］において、内層及び前記外層を構成する素材又はそれらの構成比が、同じ又は異なる。
［３］前記［１］又は［２］において、内層及び前記外層のどちらか一方、又は両方が、樹脂を基材とし、補強繊維を含む。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかにおいて、前記内層及び前記外層が、互いに係合する凹凸を有する。

本発明によれば、金属製ブッシュと、この周囲に配置される内層と、前記内層の周囲に配置される弾性材層と、前記弾性材層の外側に配置される外層を備えることで、弾性材により、樹脂製歯車に他の歯車を噛み合わせて回転させた時に加わる径方向の衝撃を緩和する減衰機構を有する。更に、内層と外層との界面に弾性材が介在しているため、内層と弾性材層、及び外層と弾性材層の界面での剥離が生じにくく、使用時に歯車の強度を高く保持することができる。

また、弾性材層により外層と内層を分けることで、各々の樹脂及び補強繊維の素材を変化させることができる。樹脂及び補強繊維の素材は同じであるが、その配合割合を変化させることにより、樹脂製歯車にとって最も重要な、歯を形成する外層の強度を落とさず、内層に安価な素材を用いることができ、樹脂製歯車の全体コストを下げることができる。

また、前記弾性材の外側に配置される外層と前記金属製ブッシュの周辺に配置される内層のどちらか一方、又は、両方が、樹脂を基材とし、補強繊維とを含ませることで、樹脂製歯車の強度を向上させることができる。更に、補強繊維の含有率を、外層が内層よりも大とすると、樹脂に比べて割高な補強繊維の使用量を減らすことができ、外層の強度を維持しつつ、樹脂製歯車全体としてコストを下げることができる。

更に、内層及び外層が、互いに係合する凹凸を有すると、これらが係合し、内層、弾性材層、内層各々の層間の界面剥離が起こりにくく、使用時に歯車の強度を高く保持することができる。

本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車で、（ａ）は軸心と直行する面の断面図、（ｂ）はＡ―Ａ断面図を示したものである。 本発明の実施の形態に係る金属製ブッシュで、（ａ）は軸心と直行する面の断面図、（ｂ）はＢ―Ｂ断面図を示したものである。 本発明の他の実施に形態に係る樹脂製歯車で、（ａ）は軸心と直行する面の断面図、（ｂ）はＣ―Ｃ断面図を示したものである。 本発明と比較例の樹脂製歯車の耐久性試験を示す図である。

以下図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る樹脂製歯車１を示すもので、（ａ）は軸心と直行する面の断面図、（ｂ）はこの樹脂製歯車をＡ―Ａ断面で切断したときの断面図である。

本発明に係る樹脂製歯車１は、貫通孔を有する金属製ブッシュ２と、この周囲に配置される内層４、更に内層４の周囲に配置される弾性材層５、更に弾性材層５の周囲に配置され、歯（ギア歯）８が設けられている外層３で構成される。

本発明に係る樹脂製歯車１は、金属製ブッシュ２と一体となる内層４を作製し、その内層４の外径より大きい内径を有する外層３を作製する。金属製ブッシュ２、内層４と外層３は、径方向において、回転軸（図示せず）の中心（以下、軸心と略す）を共通するように配置される。前記内層４と外層３の間には空隙が形成され、弾性材を隙間なく充填して、弾性材を加硫することにより、内層４と外層３が一体となり、樹脂製歯車１が作製される。

＜金属製ブッシュ＞
本発明にて述べる金属製のブッシュ２は、その周囲に内層４を設けるものであり、その中央部に、図示しない回転軸を締結するための貫通孔６を有している。前記回転軸は、エンジン等につながり、樹脂製歯車１に回転力を伝達する。

金属製のブッシュ２の素材は、特に限定されるものではないが、炭素鋼、ステンレス鋼などがあり、特に炭素鋼が加工しやすいので好ましい。

金属製ブッシュ２の製法としては、炭素鋼の金属粉末を所定形状に成形して焼結したものを用いるのが好ましいが、金属塊を切削加工したもの、鍛造加工したもの等を用いることもできる。

金属製ブッシュ２の形状は、特に限定されるものではないが、回転時に部分的な応力が掛かり難い円筒形状が好ましく、更には円弧となっている外周部に、複数の周り止め部を構成する突出部が、周方向に所定の間隔を空けて形成されることが好ましい。また、金属製ブッシュ２に、エンジンからつながる回転軸が一体に成形されていてもよい。

図２は、本発明に係る金属製ブッシュ２で、（ａ）は軸心と直行する面の断面図、（ｂ）はこの金属製ブッシュ２をＢ―Ｂ断面で切断したときの断面図である。より具体的に述べると、金属製ブッシュ２は、図示しない回転軸に締結する貫通孔６を有し、外周部に、回り止め部となる複数の突出部７Ａを一定角度間隔で設けている。

図２（ｂ）において、金属製ブッシュ２の２Ａは回転軸を固定する部分であり、２Ｂは樹脂部か金属部のどちらか一方だけが回らないようにする回り止めである。複数の突出部７Ａの、回転軸の軸線方向（以下、軸線方向と略す）に測った厚み寸法Ｌ２は、金属製ブッシュ２の軸線方向に測った厚み寸法Ｌ１よりも小さい。そして周り止め部を構成する突出部７Ａは、頂部の厚さが厚く、基部の厚さが薄いアンダーカット形状とすることで、内層４と外層３の一部が欠損し、外側に力がかかる時の内層４からの金属製ブッシュ２の抜けを、頂部と基部の厚さが同じものより一層防止し易くなる（なお、突出部７Ａをまとめて回り止め２Ｂと表記した）。

そして、このアンダーカットの角度、即ち、図２（ｂ）において金属製ブッシュ２の厚み方向の断面の中心線に対する角度θが、５〜４０°のものを用いることが好ましい。更に、回転方向への負荷に耐える周り止め部の作用を高めるためには、突出部７Ａが、少なくとも異なる複数の突出量を有する必要があり、図２（ｂ）に示すように、２種類の突出部７Ａ及び７Ｂが、交互に配列されたものが好ましい。突出量は、金属製ブッシュ２の径方向の幅で表され、突出部７Ａの幅がｈ１、突出部７Ｂの幅がｈ２となる。このような角度θが５〜４０°のアンダーカットの形状を持ち、２種類の突出部７Ａ、７Ｂを有する金属製ブッシュ２を用いると、後述する内層４の樹脂成形部内に、複数の突出部７Ａが完全に埋まった状態となり、突出部７Ａが回り止めとして機能し、両者間の機械的結合の強度を十分なものとすることができる。

尚、隣り合う二つの突出部間（７Ａと７Ａの間）に形成される凹部内（７Ｂ部分）に内層４の一部が入ることによっても、前述の機械的強度は増加する。

＜外層＞
本発明にて述べる外層３は、金属ブッシュ２の径方向において配置される歯８（ギア歯）が設けられるもので、樹脂により成形される。

＜外層の作製＞
外層３は、リング状の補強繊維基材を準備し、このリング状の補強繊維基材間に樹脂を保持させて所定形状に成形し、その外周面に切削加工により歯８を形成することにより得ることができる。

まず、抄造と圧縮を連続して行うことができる抄造圧縮装置を用いて補強繊維の集合体をリング状に形成し、この補強繊維集合体を軸線方向に圧縮することによりリング状の補強繊維基材を形成する。

上記リング状の補強繊維基材を成形金型に配置し、リング状の補強繊維基材間に後述する樹脂を含浸させることで、補強繊維基材に樹脂を保持させ、加熱加圧成形によりリング状の樹脂成形部を作製する。上記リング状の樹脂成形部の外周面に切削加工により歯８を形成することで、外層３を作製する。

（補強繊維）
前記外層３に用いる補強繊維は、融点又は熱分解温度が、２５０℃以上の繊維から選択されることが好ましい。このような補強繊維を用いることで、成形時の温度や歯８を切削する時の加工温度、実使用時のエンジンルーム内の雰囲気温度において、補強繊維が熱による劣化を起こすことなく、耐熱性に優れた樹脂製歯車とすることができる。

補強繊維として好適に用いられるものを、より具体的に述べると、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、及びポリビニルアルコール系繊維から選ばれた、少なくとも１種以上の繊維を使用することができる。

中でも、パラ系アラミド繊維と、メタ系アラミド繊維と、フィブリル化処理した微細繊維とを、混合して用いることが特に好ましい。パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維とフィブリル化処理した微細繊維を混合して用いることで、樹脂に対する濡れ性が良くなり、つまり、樹脂との接着性が良くなることで高い強度、耐熱性を得ることができる。なお、補強繊維は、後述する樹脂より比較的高価なため、使用量を減らすことでコストを低減することができる。

（樹脂）
外層３に用いる樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の何れでも良く、エポキシ樹脂、ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等から選ばれた１種以上の樹脂と、この樹脂の種類に対応した硬化剤を組み合わせたものが使用できる。

これらの中でも、樹脂硬化物の強度、耐熱性等の点からポリアミノアミド樹脂が好ましく、耐熱性、強度が優れる２，２’−（１，３フェニレン）ビス２−オキサゾリンとアミン硬化剤の混合物１００質量部に対し、５質量部以下の触媒（例えば、オクチルブロマイド）とからなる樹脂を使用することがより好ましい。尚、この触媒は、５質量部を超えて添加すると、硬化時間が短くなって、補強繊維基材に樹脂が充分含浸される前に樹脂が硬化してしまうため、樹脂含浸不足が発生し易くなる。

＜内層＞
本発明にて述べる内層４は、先に述べた金属製ブッシュ２の周囲に配置されるものであり、樹脂により成形されるものである。

＜内層の作製＞
内層４の外径は、外層３の内径より小さく、金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を準備し、その金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材に樹脂を保持させて、所定形状に成形することにより得ることができる。

まず、抄造と圧縮を連続して行うことができる抄造圧縮装置を用いて、外層３の内径より外径が小さい金属製ブッシュ２を用意する。金属製ブッシュ２の外周に補強繊維の集合体を配置し、この補強繊維集合体を軸線方向、径方向に圧縮することにより、金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を形成する。

上記金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を成形金型に配置し、金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材に後述する樹脂を含浸させることで、補強繊維基材間に樹脂を保持させ、加熱加圧成形により内層４を作製する。

（補強繊維）
内層４に用いる補強繊維は、外層３と同様に、融点又は熱分解温度が、２５０℃以上の繊維から選択されることが好ましい。具体的には、先に述べた内層４に用いることができる補強繊維を、任意に使用することができる。 内層４に使用する補強繊維と、外層３に使用する強繊維とで、同一のものを用いても、異種のものを用いても良い。

同一の補強繊維を用いた場合は、補強繊維の含有率（樹脂に対する補強繊維の質量比）を、外層３と内層４とで変えることができ、比較的強度を要求されない金属製ブッシュ２に近い内層４の補強繊維含有率を減らし、コストを低減することができる。具体的には、内層４の補強繊維含有率を、外層３の補強繊維含有率の９５〜１０％とすることで、樹脂製歯車１全体での補強繊維使用量を減らし、コストを低減することができる。

外層３と内層４とで、異種の補強繊維を用いる場合には、樹脂製歯車１の構造上、歯８側の負荷と比較し、金属製ブッシュ２に近い側は負荷が少ないため、外層３より内層４で安価な繊維を使用することでき、コスト低減効果を向上させることができる。

また、内層４は、金属製の相手歯車に接触することがないため、金属に対する攻撃性の高い繊維であっても使用することができ、高強度の有機繊維（アラミド繊維など）に比較し、強度が同等以上であるが、比較的安価な無機繊維を用いることができる。

無機繊維は、特に限定されるものではないが、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、ボロン繊維、セラミック繊維の中から選択される１種又は複数種の繊維の組合せを用いることができ、その中でも、ガラス繊維は安価なため好ましい。これにより、樹脂製歯車を軽量で機械的強度が優れるものとすることができる。

（樹脂）
内層４に用いる樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の何れでも良く、エポキシ樹脂、ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等から選ばれた１種以上の樹脂と、この樹脂の種類に対応した硬化剤を組み合わせたものが使用できる。

これらの中でも、樹脂硬化物の強度、耐熱性等の点からポリアミノアミド樹脂が好ましく、耐熱性、強度が優れる２，２’−（１，３フェニレン）ビス２−オキサゾリンとアミン硬化剤の混合物１００質量部に対し、５質量部以下の触媒（例えば、オクチルブロマイドを使用）とからなる樹脂を使用することがより好ましい。尚、この触媒は、５質量部を超えて添加すると、硬化時間が短くなって繊維基材に樹脂が充分含浸される前に樹脂が硬化してしまうため、樹脂含浸不足が発生し易くなる。

＜外層と内層との係合＞
本発明の樹脂製歯車１は、外層３と内層４とで、樹脂成形体の樹脂及び充填物の構成比又は構成物を異ならせており、また、減衰機構を内蔵するための弾性材を含むため、各組成の間に界面が発生する。そこで、外層３と弾性材層５、内層４と弾性材層５との界面にて、剥離による界面破壊を起こしにくくするため、境界部分を互いの凹凸により係合させることが好ましい。より具体的には、外層３と弾性材層５、内層４と弾性材層５とが、軸心に直交する断面で見た際、境界部分が、波線、山谷線、凹凸線等となるようにすることができる。尚、前記各線は、集中応力による局所的な応力が発生しにくいように、波、山谷、凹凸等を、等間隔にて形成させることが好ましい。

＜内層との係合のある外層の作製＞
内層４との係合のある外層３は、前記で述べたように、抄造圧縮装置を用いて補強繊維基材をリング状に形成し、これを成形金型に配置し、樹脂を含浸し保持させ加熱加圧成形し、リング状の樹脂成形部を作製し、その外周面に切削加工により歯８を形成する。その外層３と内層４との係合が得られるように、かつ、歯８に穴が開かないように、外層３の内径側に、フライス盤で凹凸の加工を施し、内層４と係合のある外層３を作製する。

又は、抄造の段階で、リング状をした補強繊維基材の内径側に、抄造の金型に凹凸を付けることで凹凸を付与し、樹脂を含浸し保持させ加熱加圧成形し、必要に応じて、後加工（冷却後の収縮による寸法の微調整、バリ取りなど）を実施し、その外周面に、前記凹凸に触れないように、切削加工により歯８を形成することで、内層４と凹凸の係合のある外層３を作製する。

＜外層との係合のある内層の作製＞
外層３との係合のある内層４は、前記で述べたように、抄造圧縮装置を用いて金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を形成し、これを成形金型に配置し、樹脂を含浸し保持させ加熱加圧成形する。その外層３と内層４との係合が得られるように、内層４の外径側に、フライス盤で凹凸の加工を施し、外層３との係合のある内層４を作製する。

又は、抄造の段階で、金属ブッシュ２と一体となった補強繊維基材の外径側に、抄造の金型に凹凸を付けることで凹凸を付与し、樹脂を含浸し保持させ加熱加圧成形し、前記と同様に、必要に応じて後加工を実施し、外層３と凹凸の係合のある内層４を作製する。

＜弾性材層＞
本発明にて述べる弾性材層５は、金属ブッシュ２と一体となった内層４と、その外側に配置される外層３の間に形成される空隙に、隙間なく弾性材を充填するものであり、樹脂製歯車１に加わる径方向の衝撃を緩和する減衰機構となるものである。

前記弾性材は、内層４と外層３への充填が容易なゴム系素材が好ましい。エンジンルーム内で使われることから、１５０℃以上の耐熱性のあるものが良く、ゴム系素材の中でも耐熱性に優れたフッ素ゴムやシリコーンゴムがより好ましい。

以下、本発明の実施例を説明する。尚、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
（外層、内層に用いる抄造スラリーの作製）
先ず、抄造スラリーを製造するために、補強繊維の投入時濃度が、４ｇ／リットルとなる量の水を満たしたタンクを用意する。次に、このタンク内に、樹脂成形体中の補強繊維総量が、４０体積％となる量のパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維とフィブリル化処理した微細繊維とを投入する。続いて、攪拌機でタンク内の水を攪拌し、補強繊維を分散させる。温度は室温（１５℃〜２５℃）、攪拌時間は５分間で、分散液がスラリーの状態になる。

本実施例にて用いた補強繊維は、短繊維として、アスペクト比２００で単繊維繊度：１．７（ｄｔｅｘ）、繊維長：３ｍｍ長のパラ系アラミド繊維“帝人株式会社製「テクノーラ（登録商標）」”を５０質量％、アスペクト比２００で単繊維繊度：２．２（ｄｔｅｘ）、繊維長：３ｍｍ長のメタ系アラミド繊維“帝人株式会社製「コーネックス（登録商標）」”を４５質量％、そしてフリーネス値３００ｍｌまでフィブリル化処理した微細繊維 “デュポン株式会社製「ケブラー（登録商標）」”を５質量％混合したものである。更に、攪拌機でタンク内の水を攪拌し、補強繊維を分散させる。

（外層の作製）
円周上に突出部のない、円筒形の金属製ブッシュ２（材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ）、外径：６５ｍｍ、貫通孔径（内径）：２０ｍｍ、軸線方向の厚み：１０ｍｍ）を、抄造圧縮装置に配置し、その周囲に、上記抄造スラリーを投入する。続いて軸線方向の厚みが１０ｍｍとなるまで圧縮することにより、突出部のない金属製ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を作製する。尚、ここで作製した補強繊維基材の外径は９５ｍｍ、内径は６５ｍｍとした。

上記突出部のない金属製ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を、乾燥機内で、１４０℃で２時間乾燥させる。上記乾燥した補強繊維基材を、上型１７０℃、下型１８０℃に加熱した成形金型に設置し、型締めする。金型内部の圧力を９０ｋＰａ以下に減圧した後、２，２’−（１，３フェニレン）ビス２−オキサゾリン：６９質量部、４，４’−ジアミノジフェニルメタン：３１質量部を混合した樹脂を、温度１５０℃で溶解し、更に触媒としてオクチルブロマイド：１質量部を加えて撹拌した樹脂を金型内部に注入して、補強繊維基材に含浸させ、金型内で加熱硬化させる。これを乾燥させて樹脂成形体を得る。

上記樹脂成形体の樹脂部を金型で固定し、金属製ブッシュ２をポンチで押出し、外径９５ｍｍ、内径６５ｍｍのリング状の樹脂成形部を得る。

上記リング状の樹脂成形部の外周面に、切削加工により、歯８の外径（外層３の外径）が９１ｍｍ、歯８の高さが７．８７５ｍｍ、歯８の数が２４個になるように歯８を形成し、内径が６０ｍｍとなるように切削加工することで、外層３を作製した。

（内層の作製）
中空の金属製円筒（材質：炭素鋼Ｓ４５Ｃ、外径：５０ｍｍ、内径：１５ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）を用意し、外周をフライス盤で厚み方向に研削し、図２（ａ）に示す突出部７Ａ及び７Ｂを形成させ、突出部を有する金属製ブッシュ２を得た。突出部７Ａ及び７Ｂの寸法は、ｈ１＝２ｍｍ、ｈ２＝０．５ｍｍとした。また、金属製ブッシュ２のＢ−Ｂ断面での切断面と、突出部７Ａ側面となす角度θが２０°となるようなアンダーカット形状とした。

続いて、突出部を有する金属製ブッシュ２の周囲に上記抄造スラリーを投入し、軸方向に厚みが１０ｍｍとなるまで圧縮して、金属製ブッシュ２と一体となった補強繊維基材を作製した。ここで作製した補強繊維基材の寸法は、外径を６５ｍｍ、内径を４０ｍｍとした。

続いて、外層３の作製と同様に成形し、樹脂成形体を得る。その樹脂成形体の外径が６０ｍｍになるように切削加工し、金属製ブッシュと一体となった内層４を作製した。

（弾性材層の形成）
上記で作製した外層３、内層４の軸心が重なるように金型に設置し、その設置した外層３と内層４の隙間（幅１０ｍｍのリング状）に、弾性材としてフッ素ゴム“旭硝子株式会社製「ＡＦＬＡＳ １５０Ｐ」（ＡＦＬＡＳは登録商標）”を隙間なく充填させた。充填した後、有機過酸化物（アルキル系パーオキサイド）を加硫剤として用いた加硫を行い、外層３と内層４を一体化し、図１に示すような歯８の外径（外層３の外径）９１ｍｍ、歯８の数２４個の樹脂製歯車（Ｉ）を得た。

＜実施例２＞
図３で実施例２を説明する。なお、実施例１と同じ機能の部材には同じ番号を付した。

（外層の作製）
実施例１の外層３の作製と同様に、樹脂成形体を作製し、その樹脂成形体の外周面に切削加工により歯８を形成する。その後に、外層３と内層４との係合が得られるように、かつ、歯８の面に穴が開かないように、外層３の内径側に、凹凸となるような切削加工を施し、内層４と係合する外層３を作製する。外層３の内径の凹凸は、外層３の内径を基準線として、凸部頂部を結ぶ直径が８０ｍｍ、凸部基部を結ぶ直径（外層３の内径）が６０ｍｍ、凸部数を２４個とした。

（内層の作製）
実施例１の内層４の作製と同様に樹脂成形体を得る。上記樹脂成形体の外周面に切削加工により凹凸を形成することで、金属製ブッシュ２と一体となった内層４を作製する。尚、内層の凹凸は、凸部頂部を結ぶ直径（内層の外径）が７５ｍｍ、凸部基部を結ぶ直径が５５ｍｍ、凸部の数が２４個とした。

（弾性材層の形成）
実施例１と同様に、内層４と外層３を軸心が重なるように金型に設置し、フッ素ゴムを充填し、有機過酸化物を加硫剤として用いた加硫を行い、図３に示すような歯８の外径（外層３の外径）９１ｍｍ、歯８の数２４個の樹脂製歯車（II）を得た。

（比較例）
実施例１と組成、寸法、歯の数は同じであるが、内層４と外層３の間に弾性材層５を挟まないように内層４と外層３の幅を案分して作製し、樹脂製歯車（III）を得た。

前記樹脂製歯車（Ｉ）〜（III）を、表１に示す試験条件で耐久性を評価した。結果を図４に示す。

図４に示す通り、３種類の入力トルクで、実施例１及び２は比較例に対して総回転数が多く、耐久性が高くなった。これは、弾性材層５を内層４と外層３の間に介することで、減衰機構が得られるためである。また、実施例１より実施例２のほうが、耐久性が高くなった理由としては、外層３と内層４が弾性材層５を介して凹凸により係合するような形状としているため、層間の界面剥離が起こりにくく、歯車の強度の保持性を高くすることができるためと考えられる。

１…樹脂製歯車、２…金属製ブッシュ、３…外層、４…内層、５…弾性材層、６…貫通孔、７Ａ…突出部、７Ｂ…突出部、８…歯（ギア歯）

特開２０１２−３１８９１号公報 特開２０１１−１７４５２６号公報

Claims (4)

1. 金属製ブッシュと、この周囲に配置される内層と、前記内層の周囲に配置される弾性材層と、前記弾性材層の周囲に配置され、歯が設けられた外層を備えた樹脂製歯車。
2. 前記内層及び前記外層を構成する素材又はそれらの構成比が、同じ又は異なる請求項１記載の樹脂製歯車。
3. 前記内層及び前記外層のどちらか一方、又は両方が、樹脂を基材とし、補強繊維を含む請求項１又は２に記載の樹脂製歯車。
4. 前記内層及び前記外層が、互いに係合する凹凸を有する請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂製歯車。

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