JP4483739B2 - 樹脂製歯車用素材の製造法および樹脂製歯車の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、金属製ブッシュをインサートとし、金属製ブッシュの周囲に歯部となるリング状の樹脂部を一体に成形する樹脂製歯車用素材の製造法に関する。また、前記製造した樹脂製歯車用素材を用いる樹脂製歯車の製造法に関する。

バックラッシュによる歯打ち音の発生を低減するため、外周に歯を有する環状歯体に金属製の芯体（金属製ブッシュ）を挿入して係合した歯車が特許文献１に記載されている。この歯車は、環状歯体と芯体の間に間隙を設けてあり、環状歯体と芯体とが相対回転可能なように、前記間隙に弾性体を充填した構成となっている。そして、環状歯体と芯体の係合は、弾性体を介して行なわれているが、弾性体の変形が所定量を越えると環状歯体と芯体が直接系合し、弾性体のそれ以上の変形が抑えられ、これによって弾性体の耐久性を高めている。また、前記弾性体は、歯車の回転軸方向と垂直な面の開放端に露出しており、変形した弾性体はこの開放端へ逃げる。

特開２００４−３４８７４号公報

しかし、前記歯車は、弾性体の変形が所定量を越えると環状歯体と芯体が直接系合するので、その状態ではダンパ機能は働かない。また、弾性体は変形したとき開放端へ逃げるので大きな変形が繰り返されることになってクリープ現象により弾性体の劣化が早まり、長期にわたりダンパ機能を維持することが困難である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、バックラッシュによる歯打ち音の発生を低減し、かつダンパ機能を長期にわたって維持する樹脂製歯車と当該樹脂製歯車用の素材を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明では、金属製ブッシュをインサートとし、金属製ブッシュの周囲に歯部となるリング状の樹脂部を一体に成形する樹脂製歯車用素材の製造を、次のように行なう。すなわち、前記金属製ブッシュとして、その外周面に径方向へ突出する回り止めを有し当該回り止めがゴム弾性層で被覆された構成の金属製ブッシュを用いる。そして、この金属製ブッシュをインサートとしてリング状の樹脂部を金属製ブッシュと一体に成形し、前記樹脂部が前記金属製ブッシュと直接一体化される箇所を設けて前記ゴム弾性層を露出しないように樹脂部に埋設することを特徴とする（請求項１）。樹脂製歯車は、前記製造した樹脂製歯車用素材の樹脂部に歯形を切削加工して製造する（請求項３）。

上記によれば、ゴム弾性層で被覆された回り止めは、露出がないように樹脂部に埋設されており、回り止めは常にゴム弾性層を介して樹脂部と係合することになる。従って、ゴム弾性層は、樹脂部に閉じ込められた内部で自ずと大きな変形を抑えられる。

請求項１に係る発明において、金属製ブッシュがゴム弾性層を介さず樹脂部と直接一体化される界面には、離型性を付与しておくことが好ましい（請求項２）。こうすることで、金属製ブッシュと樹脂部は、ゴム弾性層を介した箇所でのみ係合されることになる。

上述のように、本発明によれば、回り止めは常にゴム弾性層を介して樹脂部と係合しているので、歯車に加わった衝突エネルギーはゴム弾性層で吸収され、常にダンパ機能が発揮される。ゴム弾性層で被覆された回り止めは、露出がないように樹脂部に埋設されており、歯車に加わった衝突エネルギーを吸収するときのゴム弾性層の変形は、樹脂部に閉じ込められた内部で起こるので、自ずと大きく変形することを抑えられる。ゴム弾性層のクリープ現象による劣化を抑えることができ、ダンパ機能を長期にわたって維持する樹脂製歯車を提供することができる。

金属製ブッシュがゴム弾性層を介さず樹脂部と直接一体化される界面に離型性を付与しておくと、この部分では金属製ブッシュが樹脂部と直接に接着して一体化されることがないので、歯車に加わった衝突エネルギーはゴム弾性層で全て吸収される。これによって、ダンパ機能としての効果が一層向上する。

本発明に係る方法を実施するに当り、図１に示す金属製ブッシュ１を使用する。金属製ブッシュ１は、図１（ａ）横断面図ならびに（ｂ）縦断面図に示すように、その外周面に径方向へ突出する凸形状の回り止め４を所定間隔で設けたものである。この回り止め４は、その厚さが金属製ブッシュ１の厚さより薄く、金属製ブッシュ１の外周面の中央に配列されている。この金属製ブッシュ１の回り止め４に、射出成形、圧縮成形などの方法によりゴム弾性層３を設ける。この実施の形態では、金属製ブッシュ１の外周面に配列した回り止め４同士の間の外周面にも、回り止め４の厚さと同じ幅でゴム弾性層を設けた。ゴム弾性層３の材料として、例えば、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム等を用いる。また、ゴム弾性層３の厚さは、０．５〜１mm程度に設定する。ゴム弾性層３を被覆した回り止め４部分（図１（ｂ）におけるＢ部）を拡大したものが図２である。

上記の金属製ブッシュ１をインサートとして、歯部となるリング状の樹脂部２を金属製ブッシュ１と一体成形し樹脂製歯車用素材とする。このとき、ゴム弾性層３で被覆された回り止め４を露出しないように樹脂部に埋設する。成形手段は、注入成形、圧縮成形、射出成形などのいずれの手段であってもよい。
注入成形においては、成形金型内で、リング状の補強繊維基材を二段重ねにして金属製ブッシュの周囲に配置する。このとき、二段重ねのリング状の補強繊維基材で上下から回り止めを挟み込むように、補強繊維基材を配置する。そして、成形金型を閉じ、液状樹脂を注入して補強繊維基材に浸透させ、加熱により樹脂を硬化させる成形を行なう。
圧縮成形においても、注入成形と同様にリング状補強繊維基材と金属製ブッシュを成形金型に配置する。この場合、リング状補強繊維基材には予め熱硬化性樹脂を含浸して半硬化状態としてある。成形金型を閉じ、加熱加圧により樹脂を硬化させる成形を行なう。
射出成形においては、金属製ブッシュを成形金型に配置し、常法により樹脂を射出して成形を行なう。樹脂には、適宜充填材を配合することができる。

上記のように製造した樹脂製歯車用素材の樹脂部２に切削加工により歯形を形成し、樹脂製歯車を製造する。ゴム弾性層３の厚みの不均一に起因して、金属製ブッシュ１と樹脂部２の中心が一致しない場合であっても、前記のように、最後の段階で樹脂部２の切削加工により歯形を形成すれば、金属製ブッシュ１の中心に樹脂部２の中心が一致するよう樹脂部２に切削を施して、両者の中心を一致させることができる。

上記の樹脂製歯車用素材の製造において、金属製ブッシュ１がゴム弾性層３を介さず樹脂部２と直接一体化される界面には離型性を付与しておくことが好ましい。具体的には、金属製ブッシュ１の当該部分に予め離型剤を塗布しておく。そして、金属製ブッシュ１の離型剤塗布部と当該部分に一体となる樹脂部２とは、密着はしているが接合ないしは接着はされていない状態とする。

本発明の実施の形態に係る樹脂製歯車であって、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図を示したものである。 図１（ｂ）のＢ部を拡大して示した図である。

符号の説明

１は金属製ブッシュ
２は樹脂部
３はゴム弾性層
４は回り止め

Claims (3)

1. 金属製ブッシュをインサートとし、金属製ブッシュの周囲に歯部となるリング状の樹脂部を一体に成形する樹脂製歯車用素材の製造において、
   前記金属製ブッシュとして、その外周面に径方向へ突出する回り止めを有し当該回り止めがゴム弾性層で被覆された構成の金属製ブッシュを用い、
   この金属製ブッシュをインサートとしてリング状の樹脂部を金属製ブッシュと一体に成形し、前記樹脂部が前記金属製ブッシュと直接一体化される箇所を設けて前記ゴム弾性層を露出しないように樹脂部に埋設することを特徴とする樹脂製歯車用素材の製造法。
2. 金属製ブッシュがゴム弾性層を介さず樹脂部と直接一体化される界面には離型性を付与することを特徴とする請求項１に記載の樹脂製歯車用素材の製造法。
3. 請求項１または２で製造した樹脂製歯車用素材の樹脂部に歯形を切削加工することを特徴とする樹脂製歯車の製造法。

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