JP4297926B2 - 射出成形プラスチックギヤ - Google Patents

Description

この発明は、各種自動車部品，産業機械，精密機械，ＡＶ機器，ＯＡ機器等の動力伝達装置に使用される射出成形プラスチックギヤに関するものである。

射出成形プラスチックギヤは、金属製ギヤに比較して、軽量であり、しかも自己潤滑性を有するために無潤滑で使用でき、また低騒音であるという特性を有している。また、射出成形プラスチックギヤは、金属製ギヤに比較して、大量生産性が高く、製品コストの低減化を図ることができるという特性をも有している。そのため、近年、上述のように、射出成形プラスチックギヤは、自動車部品や各種機器等の動力伝達装置に広く使用されるようになっている。

このような射出成形プラスチックギヤのうちで、自動車部品等の比較的大きな回転トルクを伝達する動力伝達装置に使用される射出成形プラスチックギヤは、動力伝達に耐えうる十分な剛性を確保するため、硬い材質のプラスチック（例えば、ポリアセタール，ポリアミド等）が使用されている（特許文献１参照）。

特開２００１−３３６６１２号公報

しかし、硬い材質のプラスチックを使用した射出成形プラスチックギヤは、噛み合い時における歯同士の衝突で騒音を生じやすい。この場合でも、射出成形プラスチックギヤは、金属製ギヤが発生する動力伝達時の騒音に比較して静粛であるが、近年の高品質化の要請に応えるために、より一層低騒音化を図る必要がある。

なお、特開昭６３−１３５６４７号公報，特開平２−３０４２４３号公報，特開平９−４６９７号公報，特開平９−３１７８５２号公報等に開示されたプラスチックギヤは、歯先から歯元側に向かう歯厚を二分するようなスリットを歯幅方向の全域にわたって形成し、歯全体を弾性変形し易くして、騒音の発生を低減するようになっているが、大きなトルクを伝達するような場合に剛性が不足するという問題を有している。

また、特開平４−２３６８４８号公報に開示されたプラスチックギヤは、歯の側面に凹部を形成したり、歯の歯幅方向に貫通する肉抜き部を形成して、歯先とリム，歯元とリムの距離をほぼ同一にし、歯の収縮差に起因する寸法精度の低下を防止するようになっている。このプラスチックギヤのように歯の形状精度を高精度にすれば、噛み合い部のがたつきを防止でき、騒音の発生を低減することができるが、射出成形で製造するため、歯の高精度化にも限界があり、近年の作動音の静粛化（低騒音化）の要請に十分に応えることができなかった。

そこで、本発明は、円滑な動力伝達を可能にする高い剛性を確保できると共に、近年の低騒音化の要請に十分応えることができる射出成形プラスチックギヤを提供することを目的とする。

本発明の射出成形プラスチックギヤは、歯の歯幅方向の両端側に、歯の歯面側及び歯の歯先面側の肉厚を薄くする空洞部を、歯の側面から歯の歯幅方向中央部に向かってお互いに貫通しない所定深さだけ形成している。また、射出成形後の収縮差により、前記歯の歯幅方向両端側における前記空洞部を形成した部分の歯厚を、前記空洞部を形成しない部分の歯厚よりも大きくしている。そして、前記歯の歯面における前記空洞部を形成した部分と前記空洞部を形成しない部分との間には、前記歯幅方向中央部に向かって前記歯の歯厚が漸減する部分が形成されている。

このような構成の本発明の射出成形プラスチックギヤは、相手ギヤとの噛み合い初期時、歯の空洞部を形成した部分が柔らかく変形して噛み合い時の衝撃を緩和し、騒音の発生を低減する。歯の空洞部を形成した部分の歯厚が歯の空洞部を形成しない部分の歯厚と同一になるまで変形すると、歯の空洞部を形成しない部分である剛性の高い部分が主として動力伝達する。

本発明の射出成形プラスチックギヤは、相手ギヤとの噛み合い初期時に、歯の空洞部を形成した部分が柔軟に変形して衝撃を緩和することができると共に、騒音の発生を低減でき、且つ、大きな回転トルク伝達時に、歯の空洞部を形成しない剛性の高い部分が円滑且つ確実に回転トルクを伝達する。すなわち、本発明は、高剛性で低騒音の射出成形プラスチックギヤを提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳述する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る射出成形プラスチックギヤ１の外観斜視図である。また、図２は、射出成形プラスチックギヤ１の歯厚を二分するように歯幅方向に沿って切断して示す縦断面図である。また、図３は、射出成形プラスチックギヤ１の歯２を拡大して示す斜視図である。

これらの図に示すように、本実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１は、例えば、ポリアセタール，ポリアミド，ポリフェニレンスルフィド，ポリブチレンテレフタレート等の樹脂材料を使用して射出成形した平歯車であり、ディスク部３を軸線方向（Ａ）に貫通する軸穴４が回転中心部に形成されており、ディスク部３の外周側に歯２が複数形成されている。

歯２の歯幅方向両側面５，６には、歯形形状とほぼ同様の形状の空洞部７が歯の側面５，６から歯幅方向に向かって所定深さ（Ｌ１）だけ形成されている。そして、空洞部７と歯面８ａとの間の歯２の肉厚（Ｔ１）と、空洞部７と歯先面８ｃとの間の肉厚（Ｔ２）とがほぼ同一になるように形成されている。なお、寸法Ｌ１，Ｔ１，Ｔ２は、歯幅寸法，モジュール等に応じて適宜最良の値が決定される。

その結果、射出成形後において、この空洞部７が形成された部分の歯２の収縮がほぼ均等になり、歯２を高精度に形成することが可能になる。また、歯２の空洞部７を形成した部分（以下、簡略化のため歯幅方向端部と称する）と歯２の空洞部７を形成しない部分（以下、簡略化のため歯幅方向中央部と称する）との肉厚の差により、射出成形後の歯幅方向端部と歯幅方向中央部とで収縮量に差（図３のδ）が生じ、歯幅方向中央部の歯厚が歯幅方向端部の歯厚よりも僅かに小さくなる。すなわち、射出成形プラスチックギヤ１の射出成形用のプラスチックは、金型のキャビティ内に射出された後に冷却され、金型から離型されることになるが、この金型内で冷却される際に、肉厚の大きい部分（歯幅方向中央部）が肉厚の小さい部分（歯幅方向端部）よりも大きく収縮するため、上述のように歯幅方向中央部の歯面８ｂが歯幅方向端部の歯面８ａよりも僅かに凹むように形作られる。

以上のように形成された本実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１は、図５に示すように、動力伝達時の他のギヤ１０との噛み合い初期時に、歯幅方向端部の歯面８ａが他のギヤ１０の歯面１１に接触する。歯幅方向端部の肉厚は、歯幅方向中央部の肉厚よりも薄く、比較的小さな力で柔軟に変形する。したがって、本実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１は、歯幅方向端部が柔軟に変形することによって、相手ギヤ１０との噛み合い時の衝撃を緩和し、相手ギヤ１０との噛み合い時に生じる騒音を低減できる。

また、本実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１は、図６に示すように、相手ギヤ１０と噛み合って、歯幅方向端部に大きなトルクが作用し、歯幅方向端部の歯面８ａが幅方向中央部の歯面８ｂ位置まで変形すると、高剛性の幅方向中央部が主として動力伝達する。

以上のように、本実施の形態の射出成形プラスチックギヤ１によれば、相手ギヤ１０との噛み合い初期時には、歯幅方向端部が柔軟に変形して衝撃を緩和すると共に、騒音の発生を低減でき、静粛な動力伝達を可能にし、且つ、大きな回転トルク伝達時には、剛性の高い歯幅方向中央部が円滑且つ確実に回転トルクを伝達する。

［その他の実施の形態］
空洞部７の形状（歯２の側面６側から見た空洞部７の形状）は、上述の実施の形態に限られず、歯幅方向端部の歯厚を歯幅方向中央部の歯厚よりも大きくすることができ、相手ギヤ１０との噛み合い初期時に、歯幅方向端部の歯面８ａを歯幅方向中央部よりも先に相手ギヤ１０の歯面１１に接触させ、歯幅方向端部を柔らかく変形させることができる形状であればよい。例えば、空洞部７の形状は、図４（ａ）のように、大きさの異なる二つの円１２ａ，１２ｂをずらして重ね合わせたような形状や、図４（ｂ）のように、ほぼ楕円形状に形成してもよい。また、空洞部７の形状は、図４（ｃ）のように、頂部を丸めた略三角形状や、図４（ｄ）のように、楕円を十字状に組み合わせたような形状でもよい。なお、図４（ｂ）に示すように、射出成形プラスチックギヤ１の歯２の歯幅方向端部には、歯先面８ｃから空洞部７に至るスリット１４を適宜形成し、歯幅方向端部の剛性を調整するようにしてもよい。

なお、本発明は、射出成形プラスチックギヤ１としての平歯車を例にして説明したが、これに限られず、はすば歯車，やまば歯車，ねじ歯車，ラックとピニオン等に広く適用できる。また、ディスク部３は、公知の手法により、肉抜きを施してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形プラスチックギヤの斜視図である。 同射出成形プラスチックギヤの歯厚を二分するように歯幅方向に沿って切断して示す縦断面図である。 同射出成形プラスチックギヤの射出成形後の歯を拡大して示す斜視図である。 本発明のその他の実施の形態に係る射出成形プラスチックギヤの歯の歯幅方向端部の斜視図であり、空洞部の形状例を示す図である。 第１の実施の形態に係る射出成形プラスチックギヤと相手ギヤとの噛み合い初期時の状態を示す歯の断面図である。 第１の実施の形態に係る射出成形プラスチックギヤと相手ギヤとの噛み合い状態を示す歯の断面図であり、射出成形プラスチックギヤの歯幅方向両端部が変形した後の状態を示す図である。

符号の説明

１……射出成形プラスチックギヤ、２……歯、５，６……側面、７……空洞部、δ……収縮差、Ｌ１……深さ

Claims (1)

1. 歯の歯幅方向の両端側に、歯の歯面側及び歯の歯先面側の肉厚を薄くする空洞部を、歯の側面から歯の歯幅方向中央部に向かってお互いに貫通しない所定深さだけ形成し、
   射出成形後の収縮差により、前記歯の歯幅方向両端側における前記空洞部を形成した部分の歯厚を、前記空洞部を形成しない部分の歯厚よりも大きくし、
   前記歯の歯面における前記空洞部を形成した部分と前記空洞部を形成しない部分との間には、前記歯幅方向中央部に向かって前記歯の歯厚が漸減する部分が形成された、
   ことを特徴とする射出成形プラスチックギヤ。

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