JP2022187141A - 複合構造回転体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能な複合構造回転体を提供する。【解決手段】複合構造ギヤ１は、環状の金属製ブッシュ３と、金属製ブッシュ３の周囲に設けられ金属製ブッシュ３と同軸の樹脂製環状部材５と、樹脂製環状部材５の周囲に設けられ金属製ブッシュ３と同軸の金属製環状部材７と、を備える。樹脂製環状部材５は、周方向及び径方向に沿って複数設けられた薄肉部５５と、一対の薄肉部５５の間に設けられ薄肉部５５よりも厚い厚肉部５７と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、複合構造回転体に関する。

複合構造回転体に関する技術として、例えば特許文献１に記載された歯車が知られている。特許文献１に記載された歯車は、外周部に歯が形成された金属製環状体（金属製環状部材）と、環状の金属製ブッシュと、金属製環状体と金属製ブッシュとを連結する樹脂製ウェブ（樹脂製環状部材）と、を備える。

特開２０１７－６１０５９号公報

上述したような複合構造回転体部品では、例えば樹脂製環状部材にクラック等の製造不良（成形不良）が生じることを抑制するために、樹脂製環状部材の体積を小さくする場合が考えられる。しかし、樹脂製環状部材の体積が小さくなるほど、金属製環状部材と金属製ブッシュとの間を伝播する振動（以下、単に「振動」ともいう）の減衰性は低下してしまう。

そこで、本発明は、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能な複合構造回転体を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る複合構造回転体は、環状の金属製ブッシュと、金属製ブッシュの周囲に設けられ、金属製ブッシュと同軸の樹脂製環状部材と、樹脂製環状部材の周囲に設けられ、金属製ブッシュと同軸の金属製環状部材と、を備え、樹脂製環状部材は、周方向及び／又は径方向に沿って複数設けられた第１肉厚部と、一対の第１肉厚部の間に設けられ、軸方向の厚さが第１肉厚部よりも厚い第２肉厚部と、を有する。

この複合構造回転体では、第２肉厚部よりも薄い複数の第１肉厚部によって樹脂製環状部材の体積を効果的に小さくし、製造不良の発生を抑制すると共に、第１肉厚部よりも厚い第２肉厚部によって、振動の減衰性が低下し過ぎることを抑制することができる。すなわち、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能となる。

本発明の一態様に係る複合構造回転体では、第２肉厚部は、第１肉厚部よりも軸方向に突出するように設けられ、金属製ブッシュと同軸の環状厚肉部を含んでいてもよい。本発明の一態様に係る複合構造回転体では、環状厚肉部は、軸方向から見て、金属製ブッシュと金属製環状部材との間にて円環状に延びていてもよい。この場合、環状厚肉部により、振動の減衰性を効果的に高めることができる。

本発明の一態様に係る複合構造回転体では、第２肉厚部は、第１肉厚部よりも軸方向に突出するように設けられ、放射状に延びる放射状厚肉部を含んでいてもよい。本発明の一態様に係る複合構造回転体では、放射状厚肉部は、周方向に等間隔で並ぶように複数設けられ、径方向に沿って延びていてもよい。この場合、放射状厚肉部により、樹脂製環状部材の剛性を効果的に高めることができる。

本発明の一態様に係る複合構造回転体では、樹脂製環状部材は、金属製ブッシュと係合する内周部と、金属製環状部材と係合する外周部と、を有していてもよい。この場合、内周部により樹脂製環状部材を金属製ブッシュと接続すると共に、外周部により樹脂製環状部材を金属製環状部材と接続することができる。

本発明の一態様に係る複合構造回転体では、樹脂製環状部材における軸方向の一方側又は他方側の何れかにおいて、第２肉厚部は、軸方向から見て径方向又は周方向に膨らむように屈曲する曲がり部を含んでいてもよい。この場合、例えば樹脂製環状部材が樹脂成形により得られる場合において、曲がり部の内側の空間を、当該成形の際に突き当てるエジェクタピンの逃げに利用することができる。

本発明によれば、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能な複合構造回転体を提供することができる。

図１は、実施形態に係る複合構造ギヤの正面図である。 図２は、図１の複合構造ギヤの背面図である。 図３は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図４は、第１変形例に係る複合構造ギヤの正面図である。 図５は、第２変形例に係る複合構造ギヤの正面図である。 図６は、第３変形例に係る複合構造ギヤの正面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、複合構造ギヤ１の正面図である。図２は、複合構造ギヤ１の背面図である。図３は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図１、図２及び図３に示されるように、複合構造ギヤ１は、樹脂及び金属からなる所謂ハイブリッドギヤであって、例えば車両用及び産業用等のギヤとして用いられる。複合構造ギヤ１は、金属製ブッシュ３と、樹脂製環状部材５と、金属製環状部材７と、を備える。複合構造ギヤ１は、平歯車である。

金属製ブッシュ３は、例えば不図示の回転軸に取り付けられる部材である。金属製ブッシュ３は、環状である。金属製ブッシュ３は、例えば、炭素鋼等の金属で形成されている。金属製ブッシュ３には、貫通孔３ｈが設けられている。貫通孔３ｈは、金属製ブッシュ３を軸方向に貫通する。貫通孔３ｈには、回転軸が挿入される。金属製ブッシュ３の外周面には、凸部３１が周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。凸部３１は、樹脂製環状部材５に入り込んでいる。凸部３１は、金属製ブッシュ３に対する樹脂製環状部材５の回り止め及び抜け防止の機能を有する。

樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３と金属製環状部材７との間に設けられている。樹脂製環状部材５は、例えば金属製環状部材７と金属製ブッシュ３との間を伝播する振動を減衰する部材である。振動には、複合構造ギヤ１が他の歯車と噛み合うことで発生する衝撃によるものが含まれる。樹脂製環状部材５は、その弾性変形によって振動を吸収して減衰する。樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３と同軸の環状である。樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３の周囲に設けられている。ここでの樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３の外周面に接するように設けられている。なお、金属製ブッシュ３の周囲に設けられることには、金属製ブッシュ３の周りに接するように設けられることだけでなく、金属製ブッシュ３の周りに他の部材を介して設けられることも含む。

樹脂製環状部材５は、樹脂材料により形成される。樹脂材料としては、例えば、熱硬化性樹脂では、フェノール樹脂、ポリアミノアミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱可塑性樹脂では、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカ―ボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を用いることができる。樹脂製環状部材５は、樹脂成形手法を用いて製造することができる。樹脂成型手法は特に限定されず、種々の公知手法を用いることができる。樹脂製環状部材５の端面は、金属製ブッシュ３の端面と段差なく連なる。

金属製環状部材７は、他の歯車と噛み合う部材である。金属製環状部材７は、金属製ブッシュ３と同軸の環状である。金属製環状部材７は、例えば、炭素鋼等の金属で形成されている。金属製環状部材７は、金属製ブッシュ３の周囲、ひいては、樹脂製環状部材５の周囲に設けられている。ここでの金属製環状部材７は、樹脂製環状部材５の外周面に接するように設けられている。なお、樹脂製環状部材５の周囲に設けられることには、樹脂製環状部材５の周りに直接接するように設けられることだけでなく、樹脂製環状部材５の周りに他の部材を介して設けられることを含む。金属製環状部材７の外周部には、歯形７ａが形成されている。歯形７ａは、金属製環状部材７の周方向において、所定の間隔をあけて複数形成されている。

金属製環状部材７は、金属製ブッシュ３よりも軸方向の厚さ（軸方向における寸法、以下、単に「厚さ」ともいう）が大きい。金属製環状部材７の内周面には、凸部７１が周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。凸部７１は、樹脂製環状部材５に入り込んでいる。凸部７１は、金属製環状部材７に対する樹脂製環状部材５の回り止め及び抜け防止の機能を有する。金属製環状部材７の端面は、樹脂製環状部材５の端面と段差なく連なる。

本実施形態の複合構造ギヤ１において、樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３と係合する内周部５１と、金属製環状部材７と係合する外周部５３と、周方向及び径方向に沿って複数設けられた第１肉厚部としての薄肉部５５と、厚さが薄肉部５５よりも厚い第２肉厚部としての厚肉部５７と、を有する。

内周部５１は、樹脂製環状部材５の内周側の円筒状の部分であり、金属製ブッシュ３と同じ厚さを有する。内周部５１は、金属製ブッシュ３の外周面に当接する。内周部５１には、金属製ブッシュ３の凸部３１が入り込んでいる。内周部５１は、金属製ブッシュ３の外周面に接合されている。

外周部５３は、樹脂製環状部材５の外周側の円筒状の部分であり、金属製環状部材７と同じ厚さを有する。外周部５３は、金属製環状部材７の内周面に当接する。外周部５３には、金属製環状部材７の凸部７１が入り込んでいる。外周部５３は、金属製環状部材７の内周面に接合されている。

薄肉部５５は、内周部５１と外周部５３との間に設けられている。薄肉部５５は、隣接する厚肉部５７により区切られた部分である。薄肉部５５は、軸方向から見て、周方向において等間隔で例えば８つ配置されている。薄肉部５５は、軸方向から見て、径方向において例えば２つ配置されている。薄肉部５５は、軸方向から見て、環状扇形（アーチ形）を呈する。薄肉部５５は、厚さが厚肉部５７の最小厚さよりも薄い。薄肉部５５は、一定の厚さを有する。

厚肉部５７は、隣接する一対の薄肉部５５の間に設けられている。厚肉部５７は、内周部５１と外周部５３との間において薄肉部５５よりも軸方向に突出するように設けられている。厚肉部５７は、金属製ブッシュ３と同軸の環状厚肉部５７ａと、放射状に延びる複数の放射状厚肉部５７ｂと、を含む。環状厚肉部５７ａは、軸方向から見て、金属製ブッシュ３と金属製環状部材７との間の中央にて円環状に延びる。放射状厚肉部５７ｂは、軸方向から見て、径方向に沿って延び、周方向に等間隔で並ぶように複数設けられている。厚肉部５７は、径方向外側に行くに連れて厚さが薄くなるように設けられている（図３参照）。厚肉部５７の端面は、径方向外側に行くに連れて軸方向の内側に傾く傾斜面である。

図１に示されるように、樹脂製環状部材５における軸方向の一方側のみにおいて、厚肉部５７は、軸方向から見て径方向外側に膨らむように屈曲する曲がり部５７ｃを含む。曲がり部５７ｃは、環状厚肉部５７ａにおいて、周方向に隣接する放射状厚肉部５７ｂの間の中央に位置するように複数設けられている。軸方向から見て、曲がり部５７ｃの径方向内側に区画された薄肉部５５の端面の領域には、その樹脂成形の際にエジェクタピンが突き当てられた当て面５８が形成されている。

以上、複合構造ギヤ１では、厚肉部５７よりも薄い複数の薄肉部５５によって樹脂製環状部材５の体積を効果的に小さくし、製造不良の発生を抑制しながら、薄肉部５５よりも厚い厚肉部５７によって、振動の減衰性が低下し過ぎることを抑制することができる。すなわち、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能となる。

複合構造ギヤ１では、厚肉部５７は、薄肉部５５よりも軸方向に突出するように設けられた環状厚肉部５７ａを含む。環状厚肉部５７ａは、軸方向から見て、金属製ブッシュ３と金属製環状部材７との間にて円環状に延びる。この場合、環状厚肉部５７ａにより、振動の減衰性を効果的に高めることができる。

複合構造ギヤ１では、厚肉部５７は、薄肉部５５よりも軸方向に突出するように設けられた放射状厚肉部５７ｂを含む。放射状厚肉部５７ｂは、周方向に等間隔で並ぶように複数設けられ、径方向に沿って延びる。この場合、放射状厚肉部５７ｂにより、樹脂製環状部材５の剛性を効果的に高めることができる。

複合構造ギヤ１では、樹脂製環状部材５は、金属製ブッシュ３と係合する内周部５１と、金属製環状部材７と係合する外周部５３と、を有する。この場合、内周部５１により樹脂製環状部材５を金属製ブッシュ３と接続すると共に、外周部５３により樹脂製環状部材５を金属製環状部材７と接続することができる。

複合構造ギヤ１では、樹脂製環状部材５における一端面側（軸方向の一方側）のみにおいて、厚肉部５７は曲がり部５７ｃを含む（図１参照）。この場合、樹脂製環状部材５を樹脂成形により成形する場合において、曲がり部５７ｃの内側の空間を、当該成形の際に型から成形品（樹脂製環状部材５）を取り出すために突き当てるエジェクタピンの逃げに利用することができる。

複合構造ギヤ１では、薄肉部５５及び厚肉部５７の存在により、複合構造ギヤ１の一端端面側及び他端面側に複数の凹凸が形成される。このような複数の凹凸により、複合構造ギヤ１が他の歯車と噛み合うことで発生する噛合い音を吸収することも可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

図４は、第１変形例に係る複合構造ギヤ１０１の正面図である。図４に示されるように、第１変形例に係る複合構造ギヤ１０１は、放射状厚肉部５７ｂを備えていない点で上記複合構造ギヤ１（図１参照）と異なる。この場合、薄肉部５５は、円環状を呈し、径方向に複数設けられる。このような複合構造ギヤ１０１においても、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能となる。

図５は、第２変形例に係る複合構造ギヤ２０１の正面図である。図５に示されるように、第２変形例に係る複合構造ギヤ２０１は、環状厚肉部５７ａを備えていない点で上記複合構造ギヤ１（図１参照）と異なる。この場合、薄肉部５５は、環状扇形を呈し、周方向に複数設けられる。このような複合構造ギヤ１０１においても、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能となる。

図６は、第３変形例に係る複合構造ギヤ３０１の正面図である。図６に示されるように、第３変形例に係る複合構造ギヤ３０１は、環状厚肉部５７ａを複数列備える点で上記複合構造ギヤ１（図１参照）と異なる。このように、環状厚肉部５７ａの数は特に限定されず、複合構造ギヤ３０１においても、製造不良を抑制することができ、且つ、十分な振動の減衰性を確保することが可能となる。

上記実施形態及び変形例では、複合構造ギヤ１が平歯車である形態を一例に説明したが、複合構造ギヤ１は、はすば歯車等であってもよい。上記実施形態及び変形例では、複合構造回転体として、複合構造ギヤ１を説明したが、ギヤに限定されず、例えばフライホイール等であってもよい。上記実施形態及び変形例では、金属製ブッシュ３、樹脂製環状部材５及び金属製環状部材７を円環状としたが、円環状に限定されず、環状であればよい。上記実施形態及び変形例では、樹脂製環状部材５は、複数の部材（ゴム層）により構成されていてもよい。上記実施形態及び変形例では、放射状厚肉部５７ｂの数は限定されず、１つでもよいし複数でもよい。

上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態及び変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

１，１０１，２０１，３０１…複合構造ギヤ（複合構造回転体）、３…金属製ブッシュ、５…樹脂製環状部材、７…金属製環状部材、５１…内周部、５３…外周部、５５…薄肉部（第１肉厚部）、５７…厚肉部（第２肉厚部）、５７ａ…環状厚肉部、５７ｂ…放射状厚肉部、５７ｃ…曲がり部。

Claims (7)

1. 環状の金属製ブッシュと、
   前記金属製ブッシュの周囲に設けられ、前記金属製ブッシュと同軸の樹脂製環状部材と、
   前記樹脂製環状部材の周囲に設けられ、前記金属製ブッシュと同軸の金属製環状部材と、を備え、
   前記樹脂製環状部材は、
   周方向及び／又は径方向に沿って複数設けられた第１肉厚部と、
   一対の前記第１肉厚部の間に設けられ、軸方向の厚さが前記第１肉厚部よりも厚い第２肉厚部と、を有する、複合構造回転体。
2. 前記第２肉厚部は、前記第１肉厚部よりも軸方向に突出するように設けられ、前記金属製ブッシュと同軸の環状厚肉部を含む、請求項１に記載の複合構造回転体。
3. 前記環状厚肉部は、軸方向から見て、前記金属製ブッシュと前記金属製環状部材との間にて円環状に延びる、請求項２に記載の複合構造回転体。
4. 前記第２肉厚部は、前記第１肉厚部よりも軸方向に突出するように設けられ、放射状に延びる放射状厚肉部を含む、請求項１～３の何れか一項に記載の複合構造回転体。
5. 前記放射状厚肉部は、周方向に等間隔で並ぶように複数設けられ、径方向に沿って延びる、請求項４に記載の複合構造回転体。
6. 前記樹脂製環状部材は、前記金属製ブッシュと係合する内周部と、前記金属製環状部材と係合する外周部と、を有する、請求項１～５の何れか一項に記載の複合構造回転体。
7. 前記樹脂製環状部材における軸方向の一方側又は他方側の何れかにおいて、前記第２肉厚部は、軸方向から見て径方向又は周方向に膨らむように屈曲する曲がり部を含む、請求項１～６の何れか一項に記載の複合構造回転体。

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