JP4972437B2 - 樹脂製ハスバ歯車の成形装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形によって樹脂製のハスバ歯車を製作するための成形装置と、該ハスバ歯車の製造方法に関する。

一般的に、外歯の樹脂製ハスバ歯車の射出成形では、キャビティの対向壁面をなす固定金型及び可動金型と、該キャビティのハスバ歯形を形成する環形のギヤ駒とからなる成形金型を備えた成形装置が使用される。しかして、キャビティに溶融状態で充填したポリアセタール等の樹脂材料の硬化後に型開きして成形品を取り出す際、成形品を固定金型と可動金型の一方との凹凸係合で回り止めし、エジェクタピンで成形品を突き出して離型する過程で、ハスバ歯形の傾斜誘導によってギヤ駒を回転させる方式（特許文献１）と、逆にギヤ駒を回転させることなく、成形物を軸方向に回転移動させる方式（特許文献２）とが知られる。
特開平５−１０４５８７号公報 特開２００２−２０５３２２号公報

ところで、ハスバ歯車は、歯筋が蔓巻き線をなす円筒歯車であり、その歯形がインボリュート曲線で歯車軸方向に捩れながら歯形部曲線を立体的に押し出す形状になる。従って、ハスバ歯車用の成形金型における前記ギヤ駒の製作では、その捩れ面を持つ逆ハスバ形状部について、平歯車用の成形金型における歯形部のようにワイヤ放電加工機で簡単に加工できないため、まずＣＮＣ歯車研削盤によって銅合金等よりなるハスバ歯車の放電加工用電極マスターモデルを製作し、次に該マスターモデルの歯形をＣ軸制御仕様（ＸＹＺ軸の三次元方向の内、例えばＺ軸方向を中心に回転させながら、その軸方向への送りと他の２方向への位置制御が可能な仕様）のＮＣ放電加工機によってギヤ駒の母材に転写するという加工方式が一般的に採用されている。

しかしながら、上記の加工方式では、放電加工用電極マスターモデルの製作から放電加工による歯形転写まで複雑で多くの加工工程を経るために能率が悪く、しかもＣＮＣ歯車研削盤とＣ軸制御仕様のＮＣ放電加工機という共に高価な加工機を要して設備コストが非常に高く付き、また放電加工用電極マスターモデルには予め次の放電加工のための放電ギャップクリアランスや成形収縮率等を配慮した寸法設定が必要になる上、ハスバ歯車が樹脂部品の一部として壁面から突出するような構造では歯形切削のために前記マスターモデル自体を歯車部と他の部分とに分割構成する必要があり、これらによって設計段階でも多大な手間と時間を要し、もってギヤ駒の製作コストひいてはハスバ歯車の製品コストが高く付き、特に少量多品種生産では非常にコスト高にならざるを得なかった。

更に、樹脂製ハスバ歯車では成形後の硬化収縮が不可避であるため、成形金型の試作段階では、成形品の歯形部の精度が品質規格に合うか否かを検査し、合わなければ成形金型におけるギヤ駒の対応する逆ハスバ形状部の修正や金型自体の造り変えを行い、その改変後の成形金型による成形品を再度検査することになるが、当然に品質規格が厳しいほど修正や造り変えを何度も繰り返す場合が多くなる。しかるに、前記従来の加工方式では、放電加工用電極マスターモデルからの修正や造り変えを余儀なくされるから、その作業に多大な労力及び時間と費用を要することになる。

本発明は、上述の情況に鑑み、樹脂製ハスバ歯車の成形装置及び製造方法として、成形金型における逆ハスバ形状部について、従来のような放電加工用電極マスターモデルからの歯形転写を必要とせずに金型母材に直接に加工形成できる上、ＣＮＣ歯車研削盤やＣ軸制御仕様のＮＣ放電加工機のような高価な加工機を用いることなく、マシニングセンタやＮＣフライス等の安価な汎用機によるミーリング加工のみで形成可能にする手段を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、本発明の請求項１に係る樹脂製ハスバ歯車の成形装置は、樹脂製ハスバ歯車Ｇの射出成形金型におけるキャビティＣの歯形形成周面部が周方向多数個に分割された歯形部用入れ子１…より構成されると共に、全部の歯形部用入れ子１…が取付ベース（ベース部材２，固定金型５）にねじ止めされ、各歯形部用入れ子１が少なくとも歯形１ピッチ分の逆ハスバ形状部１１を備えることを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、隣接する歯形部用入れ子１，１が逆ハスバ形状の歯底１１ｂ位置で分割されたものとしている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、成形金型が外歯のハスバ歯車Ｇ用であるものとしている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかの樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、各歯形部用入れ子１に脚部１２が一体形成され、取付ベースに該入れ子１の脚部１２を挿嵌する位置決め孔２１を有してなるものとしている。

請求項５の発明は、上記請求項４の樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、歯形部用入れ子１…が逆ハスバ形状部１１を前として後部側に脚部１２を備えると共に、少なくとも１個の該入れ子１Ａの脚部１２が後面側の切欠１３によって先細に形成されてなるものとしている。

請求項６の発明は、上記請求項１〜５の何れかの樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、取付ベースがギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４のベース部材２であり、キャビティＣの対向壁面を構成する可動金型４と固定金型５の一方に、該ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４の嵌合保持部５０が設けられてなるものとしている。

請求項７の発明は、上記請求項１〜５の何れかの樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、キャビティＣの対向壁面を構成する可動金型４又は固定金型５を取付ベースとして、この取付ベースに全部の歯形部用入れ子１…が直接に取り付けられたものとしている。

請求項８の発明は、上記請求項１〜４，６及び７の何れかの樹脂製ハスバ歯車の成形装置において、歯形部用入れ子１の逆ハスバ形状部１１を前として、取付ベースにおける少なくとも１個の入れ子１の配置部２ｂの後方に余剰空間部２２が構成され、当該入れ子１を取付ベースに取り付ける際に、入れ子１を余剰空間部２２を利用して後位からキャビティＣ設定位置へ前進させると共に、この前進後の余剰空間部２２に該入れ子１の後退を阻止するスペーサー６を嵌着するように構成されてなるものとしている。

一方、請求項９の発明に係る樹脂製ハスバ歯車の製造方法は、上記請求項６のギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４を備える成形金型Ｓ１のキャビティＣに樹脂材料Ｒを充填し、この樹脂材料Ｒが硬化したハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４と一体に成形金型Ｓ１から取り出し、該ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４の固定下で成形物Ｍに離型用治具７を押接することにより、ハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４から離脱させることを特徴としている。

上記構成に基づく発明の効果を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る樹脂製ハスバ歯車の成形装置によれば、射出成形金型におけるキャビティＣの歯形形成周面部が、各々少なくとも歯形１ピッチ分の逆ハスバ形状部１１を備える多数個の歯形部用入れ子１…に分割構成されるから、個々の入れ子１の逆ハスバ形状部１１を加工形成する際、切削工具側の動作自由度が少なくて済み、例えば当該入れ子１について対応する歯車軸心位置を小径のボールエンドミル等の切削工具の基点とし、その切刃側を入れ子１側に向けて送るミーリング加工によって逆ハスバの歯形を形成できる。しかも、分割構成した多数の歯形部用入れ子１…は同一形状でよいから、マシニングセンタにおいて、それらの複数ないし全数の原材を小ピッチで配列させておき、ミーリング加工パスによる一括加工によって同時に逆ハスバ形状部１１…を加工形成することも可能となる。

従って、この射出成形金型におけるキャビティＣの歯形形成周面部の製作では、従来の放電加工用電極マスターモデルからの歯形転写による放電加工に比較し、加工工程が大幅に簡略化し、加工に要する労力及び時間を著しく軽減できる上、ＣＮＣ歯車研削盤やＣ軸制御仕様のＮＣ放電加工機のような高価な加工機を必要とせず、マシニングセンタやＮＣフライス等の安価な汎用機を採用できるから、設備コストを大幅に低減できる。加えて、全部の歯形部用入れ子１…が取付ベースにねじ止めされるため、これらの取付強度を高めて成形金型としての精度を確保できると共に、これら入れ子１…の着脱交換を容易に行える。

また、樹脂製ハスバ歯車ひいては成形金型の試作段階では、成形品の歯形部の精度が品質規格に合わなかった場合に、その不適合な部分に対応する歯形部用入れ子１のみを修正したり造り変えればよいから、金型の歯形形成周面部全体の修正や造り変えを行ったり、更には放電加工用電極マスターモデルからの修正や造り変えを行う場合に比較して、労力及び時間と費用を格段に低減でき、高い歯形歯筋精度を持つハスバ歯車を成形し得る最終的な成形金型構成に早期に到達できる。更に、この成形金型では歯形部用入れ子１…の交換によってキャビティＣの歯形形成部のみを簡単に変更できるから、ハスバ形状部の転位係数が異なる複数種のハスバ歯車Ｇを必要とする場合に、各転位係数に対応した歯形部用入れ子１…を用意するだけで、他の金型構成部を共通化することにより、最低限の費用で該複数種のハスバ歯車Ｇが製作可能となる。

請求項２の発明によれば、上記の成形金型における隣接する歯形部用入れ子１，１が逆ハスバ形状の歯底部１１ｂ位置で分割されることから、各入れ子１の逆ハスバ形状部１１は両側に歯筋側面が臨む形になり、その逆ハスバ形状部１１の加工形成において両側での切削工具の可動空間を広く確保でき、それだけ該加工形成が容易になる。

請求項３の発明によれば、成形金型は需要の多い外歯のハスバ歯車Ｇ用として利用価値が高いことに加え、歯形部用入れ子１…がキャビティＣを取囲むように環状配置する形になるため、その各々の内向きになる逆ハスバ形状部１１に対して外側を幅広に設定でき、この幅広の外側部を利用して取付ベースへの取付状態を安定化し易くなる。

請求項４の発明によれば、各歯形部用入れ子１はその脚部１２を取付ベースの位置決め孔２１に挿嵌することで自動的に位置決めされるから、成形金型の組み立てを容易に精度よく能率的に行える。

請求項５の発明によれば、隣接する歯形部用入れ子１，１同士で相互に密接すべき両側面部１０ｅ，１０ｆがハスバの歯筋に沿う分割で傾斜していることにより、これら入れ子１…を取付ベースの位置決め孔２１…に脚部１２を挿嵌して順次取り付けてゆく場合の最終段階において、先に取り付けた該入れ子１，１同士の間に残る入れ子１を同様に嵌め込むことが極めて困難になるが、その残る入れ子１として脚部１２が後面側の切欠１３によって先細に形成された入れ子１Ａを用い、該脚部１２の後面側を取付ベースの位置決め孔２１…の後側内面に接当させる形で当該入れ子１Ａを斜めに構え、その逆ハスバ形状部１１側を先に取り付けた該入れ子１，１同士の間に割り込ませ、次いで該脚部１２の全体を位置決め孔２１内に嵌入させることにより、当該入れ子１Ａの取り付けを容易に行える。

請求項６の発明によれば、取付ベースがギヤ駒Ｋのベース部材２であり、キャビティＣの対向壁面を構成する可動金型４と固定金型５の一方に、該ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４の嵌合保持部５０を備えるから、ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４として複数種を交換使用することにより、可動金型４及び固定金型５を共通にして複数種のハスバ歯車の成形が可能となる。

請求項７の発明によれば、キャビティＣの対向壁面を構成する可動金型４又は固定金型５を取付ベースとして、この取付ベースに全部の歯形部用入れ子１…が直接に取り付けられることから、成形金型の全体として部品点数が少なく構造的にも簡素になる。

請求項８の発明によれば、既述のように歯形部用入れ子１…を取付ベースに順次取り付けてゆく場合の最終段階において、先に取り付けた該入れ子１，１同士の間に残る入れ子１を嵌め込むことが極めて困難になるが、該取付ベースにおける少なくとも１個の入れ子１の配置部の後方に余剰空間部２２が構成されているから、この余剰空間部２２のある配置部を最終段階の入れ子１用として、当該入れ子１を余剰空間部２２にかかる後位側に配置し、この後位側からキャビティＣ設定位置へ前進させることにより、当該入れ子１を先に取り付けた該入れ子１，１同士の間に適嵌配置できると共に、この前進後の余剰空間部２２にスペーサー６を嵌着することにより、該入れ子１の後退を阻止できる。

請求項９の発明に係る樹脂製ハスバ歯車の製造方法によれば、ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４を備える成形金型Ｓ１のキャビティＣに樹脂材料Ｒを充填し、この樹脂材料Ｒが硬化したハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４と一体に成形金型から取り出し、該ギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４の固定下で成形物Ｍに離型用治具７を押接することにより、ハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４から離脱させるようにしているから、成形金型Ｓ１にはギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４を回転させる軸受を組み込む必要がなく、それだけ成形金型Ｓ１が構造的に簡素になると共に、成形金型Ｓ１外において成形物Ｍが充分に冷却硬化あるいは反応硬化した状態でギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４から離型させることになるから、離型時の応力による成形物Ｍの寸法変化を防止できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１〜図１０は第一実施形態、図１１〜図１３は第二実施形態、図１４は第三実施形態、図１５及び図１６は第四実施形態、図１７〜図２０は第一〜第四実施形態の成形装置による樹脂製ハスバ歯車の成形操作、図２１は第五実施形態、図２２は第六実施形態、をそれぞれ示す。

図１及び図２は第一実施形態の成形装置に用いるギヤ駒Ｋ１を示す。図示の如く、このギヤ駒Ｋ１は、短円筒形のベース部材２の内側に、成形すべきハスバ歯車の歯数（図示では２６歯）に対応する多数個（図示は２６個）の歯形部用入れ子１…が相互に内側部分で密接する状態で環状に配置し、その内周側でハスバ歯車成形用キャビティＣの歯形形成周面部を構成している。

このギヤ駒Ｋ１のベース部材２は、図３及び図４に示すように、内周側に周壁部２ａから段下して環状の入れ子配置部２ｂを有しており、この入れ子配置部２ｂに歯形部用入れ子１…の各々に対応した矩形の位置決め孔２１…が開口すると共に、下面側に各位置決め孔２１に臨んで円形のボルト頭配置孔２３が形成されており、各位置決め孔２１と各ボルト頭配置孔２３の底部間が径小のボルト挿通孔２４を介して連通している。また、周壁２ａの内周は各位置決め孔２１の矩形の一辺に対応した平面部２５によって全体として平面視多角形（図示では２６角形）に構成されている。更に、中央穴２０は、後述する固定金型５のコア凸部５１（図１７，１８参照）との嵌合のために僅かに下方へ向けて拡径するテーパー穴になっている。

各歯形部用入れ子１は、図５及び図６に示すように、前端に歯形１ピッチ分の逆ハスバ形状部１１を備える横長の本体部１０と、該本体部１０の後端部から垂下する角柱状の脚部１２とで側面視略逆Ｌ字形に構成され、脚部１２には下面側に開くねじ孔１４が形成されており、本体部１０側を上として、後端面１ａが本体部１０から脚部１２にわたって連続した垂直面をなしている。そして、前端の逆ハスバ形状部１１は、傾斜状の１本の歯山１１ａを中央にして、その両側に各々１／２幅の歯底部１１ｂが配置した形であり、ハスバの歯筋が蔓巻き線（螺旋）に沿うため、正面からの見掛けの傾きが歯山１１ａよりも歯底部１１ｂで大きくなっている。

また、歯形部用入れ子１の本体部１０は、同幅の後半部に対して前半部が前方へ向かって幅狭になると共に、逆ハスバ形状部１１の歯筋の傾斜に対応して縦断面が平行四辺形をなすように、全体が片側（逆ハスバ形状部１１側から見て右側）に傾いており、その上下面１０ａ，１０ｂと脚部１２の底面１２ａとが平行して且つ垂直な後端面１ａに対して直交し、また後部側の両側面１０ｃ，１０ｄも平行している。一方、該本体部１０の前部側の両側面１０ｅ，１０ｆは、当該本体部１０が前方へ向かって幅狭になる形態であることと、逆ハスバ形状部１１の両側縁が歯底部１１ｂの中央線として螺旋方向（蔓巻き線方向）に沿うことから、捩じれた３次元曲面をなしている。

しかして、各歯形部用入れ子１は、図４で示すように、その脚部１２をベース部材２の位置決め孔２１に挿嵌することにより、本体部１０が前端の逆ハスバ形状部１１を内向きにして該ベース部材２の入れ子配置部２ｂ上に載った状態に位置決めされ、この状態で該ベース部材２の下面側からキャップボルト１５をボルト挿通孔２４を通して脚部１２のねじ孔１４に螺合緊締することにより、当該ベース部材２に固着されている。そして、該入れ子１…とベース部材２とは、この固着状態において、入れ子１の上面１０ａがベース部材２の周壁部２ａの頂面と面一になると共に、後端面１ａが該周壁部２ａの内面側の平面部２５に密接し、前端の逆ハスバ形状部１１が該ベース部材２の中央穴２０の周縁よりも内側へ突出するように寸法設定されている。なお、キャップボルト１５のボルト頭部１５ａはボルト挿通孔２４よりも径大であり、これによってボルト頭配置孔２３の内底がボルト座面を構成している。

ギヤ駒Ｋ１において、ベース部材２に固着された全部の歯形部用入れ子１…は、図１及び図２に示すように、隣接する入れ子１，１同士で本体部１０の前部側の捩じれた両側面１０ｅ，１０ｆが相互に密接しており、ハスバ歯車成形用キャビティＣの歯形形成周面部を当該側面１０ｅ，１０ｆを分割面として周方向多数個に分割した形になっている。すなわち、図２及び図７に示すように、各入れ子１において、ギヤ駒Ｋ１の中心Ｏと逆ハスバ形状部１１の上端中央を結ぶ上面センターラインＰ１が側面１０ｆの下端縁方向に一致すると共に、同中心Ｏと逆ハスバ形状部１１の下端中央を結ぶ上面センターラインＰ２が側面１０ｅの上端縁方向に一致しており、側面１０ｅ，１０ｆはセンターラインＰ１からセンターラインＰ２へ移行する捩れた三次元面内にある。

ギヤ駒Ｋ１の組立てにおいては、各歯形部用入れ子１の本体部１０が縦断面平行四辺形状に傾いた形態であることから、これら入れ子１…をベース部材２に組み付ける際、脚部１２を上方からベース部材２の位置決め孔２１に挿入する上で、図８に示すように一周方向（反時計回り方向）に沿って順次に重ねてゆく形になる。しかるに、これら入れ子１…の組み付け順で最後になった一個は、単に上方位置から下降させる形では先に装着している両側の入れ子１，１の一方（組み付け順で最初の入れ子１）に干渉するために、脚部１２を位置決め孔２１に挿入できず、組み付け不能になる。

そこで、本第一実施形態においては、図９に示すように、上記の組み付け順で最後になる入れ子１Ａは、他の入れ子１…とは異なって、後面側の斜めの切欠１３によって脚部１２を先細にした形態とする。すなわち、この入れ子１Ａは、上記の組み付け順の最後において、図１０の仮想線で示すように、斜めになった後端面をベース部材２の周壁部２ａ内面側の平面部２５に沿わせる形で、前端側が下がる傾き姿勢として、その前端側を先に装着している両側の入れ子１，１の間に入り込ませ、この状態から矢印の如く斜め前方へしゃくるようにして全体を押し下げることにより、本体部１０全体を両側の入れ子１，１の間に嵌入すると同時に脚部１２を位置決め孔２１に挿入し、もって他の入れ子１…と同様に位置決めした上でキャップボルト１５を介して当該ベース部材２に固着する。

図１１〜図１３に示す第二実施形態の成形装置に用いるギヤ駒Ｋ２では、ベース部材２における周壁部２ａの肉厚が大きく設定されると共に、該周壁部２ａの周方向一カ所に、上方に開放して且つ内側が一つの位置決め孔２１に連通した矩形孔からなる余剰空間部２２を設けており、該ベース部材２の下面側には余剰空間部２２に臨んで円形のボルト頭配置孔２６が形成され、下面側に各位置決め孔２１に臨んで円形のボルト頭配置孔２３が形成されており、該余剰空間部２２とボルト頭配置孔２６の底部間が径小のボルト挿通孔２７を介して連通している。そして、該ベース部材２の内側には、全部が前記第一実施形態で用いたものと同一構成である歯形形成用入れ子１…を相互に内側部分で密接する状態で環状に配置し、その内周側でハスバ歯車成形用キャビティＣの歯形形成周面部を構成している。

この第二実施形態におけるギヤ駒Ｋ２のの組立てにおいては、前記第一実施形態と同様に、各歯形形成用入れ子１の脚部１２を上方からベース部材２の位置決め孔２１に挿入する形で、全部の入れ子１…をベース部材２の入れ子配置部２ｂに一周方向（反時計回り方向）に沿って順次に重ねて配置してゆくが、やはり各歯形部用入れ子１の本体部１０が縦断面平行四辺形状に傾いた形態であることから、これら入れ子１…の組み付け順で最後になった一個は単に上方位置から下降させる方法では組み付け不能になる。しかるに、この第二実施形態ではベース部材２の周壁部２ａの周方向一カ所に余剰空間部２２を有するから、前記第一実施形態のように異なる入れ子１Ａを用いる代わりに、入れ子配置部２ｂの該余剰空間部２２に臨む位置を最後になった入れ子１の組み付け部位として、他と同一構成の入れ子１を、まず図１２（Ａ）の仮想線で示すように余剰空間部２２にかかる後位側に配置し、この後位側から図１２（Ｂ）の実線で示す如くキャビティＣ設定位置へ前進させることにより、当該入れ子１を先に取り付けた該入れ子１，１同士の間に適嵌配置できる。

しかして、上述のように組み付け順で最後になった入れ子１をキャビティＣ設定位置へ前進させたのち、再び空所になった余剰空間部２２に角軸状のスペーサー６を嵌着することにより、当該入れ子１が後退不能に位置決めされる。また、該スペーサー６として下面側に開くねじ孔６ａを備えるものを用いることにより、該ベース部材２の下面側からキャップボルト１６をボルト挿通孔２７を通して当該ねじ孔６ａに螺合緊締することにより、図１３に示すように、最後になった入れ子１と共に当該スペーサー６をベース部材２に固着できる。なお、このスペーサー６の頂面は、上記の固着状態においてベース部材２の周壁部２ａの頂面と面一になるように寸法設定されている。

図１４に示す第三実施形態の成形装置に用いるギヤ駒Ｋ３は、前記第一及び第二実施形態のように歯形形成用入れ子１…をベース部材２にねじ止めする代わりに、ベース部材２と、これにキャップボルト１７…を介してねじ止めする円環状厚板からなる押さえ部材３との間で、歯形形成用入れ子１…を挟持するようになっている。そして、入れ子１…及びベース部材２は、前記第一及び第二実施形態で用いたものと同様の外形を有し、各入れ子１の脚部１２をベース部材２の位置決め孔２１に挿入して位置決めするようになっているが、当然にねじ孔やボルト挿通孔のない構造でよい。また、ベース部材２に対する組み付け順で最後になる入れ子１は、第二実施形態と同様に、ベース部材２の周壁部２ａの周方向一カ所に設けた余剰空間部２２を利用して、後位側からキャビティＣ設定位置へ前進させて組み付ける構成であるが、この入れ子１の前進で空所になった余剰空間部２２に嵌着するスペーサー６としても、当然にねじ孔のないものが使用される。

このような第三実施形態のギヤ駒Ｋ３では、ベース部材２に対して歯形形成用入れ子１…及びスペーサー６を個々にねじ止めする必要がないから、当該ギヤ駒Ｋ３の組立操作を容易に且つ短時間で行える。また、これら入れ子１…やスペーサー６並びにベース部材２についても、ねじ孔やボルト挿通孔が不要であるため、構造的に簡素化して製作容易になる。

上述した第一〜第三実施形態では各歯形形成用入れ子１として前端に歯形１ピッチ分の逆ハスバ形状部１１を備えるものを例示したが、本発明で用いる歯形部用入れ子は、例えば図１５及び図１６で示す第四実施形態の成形装置に用いるギヤ駒Ｋ４の入れ子１のように、逆ハスバ形状部１１が同歯形の複数ピッチ分を備えるものでもよい。

この第四実施形態におけるギヤ駒Ｋ４は、円形の中央穴２０を有する矩形のベース部材２と、その中央穴２０に臨んで環状に配置した１３個（図１５は１個を外した状態で示している）の歯形部用入れ子１…とからなり、これら入れ子１…の内周側でハスバ歯車成形用キャビティＣの歯形形成周面部を構成している。そして、各入れ子１は、本体部１０の前端に歯形３ピッチ分の逆ハスバ形状部１１を備えると共に、該本体部１０の後端側に各角部をアールにした略角柱状の脚部１２が一体形成されている。また、ベース部材２は、中央穴２０に臨んで周囲より段下した環状の入れ子配置部２ｂが形成され、この配置部２ｂに各入れ子１の脚部１２を挿嵌させる矩形の位置決め孔２１…を有すると共に、該配置部２ｂの外周が各位置決め孔２１の矩形の一辺に対応した平面部２５によって１３角形に構成されている。

更に、このギヤ駒Ｋ４にあっても、前記第一〜第三実施形態と同様に、隣接する入れ子１，１同士が本体部１０の前部側の捩じれた両側面１０ｅ，１０ｆで相互に密接すると共に、各入れ子１の後端面１ａがベース部材２側の平面部２５に密接し、また各入れ子１の上面１０ａがベース部材２の上面と面一になっている。

なお、図示を省略しているが、このギヤ駒Ｋ４における各入れ子１の固定には、前記第一及び第二実施形態と同様のねじ止め手段や、前記第三実施形態と同様のベース部材２と押さえ部材３とによる挟持手段を採用できる。また、ベース部材２に対する組み付け順で最後になる入れ子１の組み付け手段として、前記第一実施形態のように脚部１２側を変形したり、前記第二及び第三実施形態のように余剰空間部２２とスペーサー６を利用することが可能である。

上述した第一〜第四実施形態の成形装置に用いるギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４では、キャビティＣの歯形形成周面部が多数個の歯形部用入れ子１…に分割構成されているから、金型としての逆ハスバの歯形を形成する際に、個々の入れ子１毎に逆ハスバ形状部１１を加工形成すればよい。そして、各入れ子１における逆ハスバ形状部１１は、歯形の１ピッチから数ピッチ程度の狭い幅になるため、歯筋の両側面部を含む歯形面のほぼ全体を対向方向からの切削で成形でき、切削工具側の動作自由度が少なくて済む。従って、例えば当該入れ子１について対応する歯車軸心位置を小径のボールエンドミル等の切削工具の基点とし、その切刃側を入れ子１側に向けて送るミーリング加工によって逆ハスバの歯形を形成できる。なお、この切刃の送り方向でアンダーカットを生じる歯形の場合は、シャンク径よりも径大の球状歯先を持つボールエンドミルを用いたり、更には５軸制御によるミーリング加工で対応すればよい。また、これら分割構成した多数の歯形部用入れ子１…は同一形状でよいから、マシニングセンタにおいて、それらの複数ないし全数の原材を小ピッチで配列させておき、ミーリング加工パスによる一括加工によって同時に逆ハスバ形状部１１…を加工形成することも可能となる。

従って、このキャビティＣの歯形形成周面部の製作では、従来の放電加工用電極マスターモデルからの歯形転写による放電加工に比較し、加工工程が大幅に簡略化し、加工に要する労力及び時間を著しく軽減できる上、ＣＮＣ歯車研削盤やＣ軸制御仕様のＮＣ放電加工機のような高価な加工機を必要とせず、マシニングセンタやＮＣフライス等の安価な汎用機を採用できるから、設備コストを大幅に低減できる。

また、樹脂製ハスバ歯車ひいては成形金型の試作段階では、成形品の歯形部の精度が品質規格に合わなかった場合に、その不適合な部分に対応する歯形部用入れ子１のみを修正したり造り変えればよいから、金型の歯形形成周面部全体の修正や造り変えを行ったり、更には放電加工用電極マスターモデルからの修正や造り変えを行う場合に比較して、労力及び時間と費用を格段に低減でき、高い歯形歯筋精度を持つハスバ歯車を成形し得る最終的な成形金型構成に早期に到達できる。更に、この成形金型では歯形部用入れ子１…の交換によってキャビティＣの歯形形成部のみを簡単に変更できるから、ハスバ形状部の転位係数やモジュール等の諸元が異なる複数種のハスバ歯車Ｇを必要とする場合に、各種類に対応した歯形部用入れ子１…を用意するだけで、他の金型構成部を共通化することにより、最低限の費用で該複数種のハスバ歯車の製作が可能となる。

なお、キャビティＣの歯形形成周面部を周方向多数個の歯形形成用入れ子１…に分割構成する際、その分割位置を逆ハスバ形状におけるハスバ歯山（歯先）１１ａ位置にすることも可能であるが、前記第一〜第四実施形態で用いる歯形形成用入れ子１のように歯底部１１ｂ位置で分割する構成にすれば、各入れ子１の逆ハスバ形状部１１は両側に歯筋側面が臨む形になり、その逆ハスバ形状部１１の加工形成において両側での切削工具の可動空間を広く確保でき、それだけ該加工形成が容易になる。

次に、前記のギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４を用いた射出成形金型による樹脂製ハスバ歯車の製造方法について、図１７〜図１９を参照して具体的に説明する。なお、図ではギヤ駒の代表として前記第一実施形態で用いたギヤ駒Ｋ１を示している。また、この射出成形金型Ｇ１のキャビティＣは、図２０で示すように、外周にハスバ歯形１００を設けた円筒状リム１０１と、中心の円筒状のボス１０２とがデイスク部１０３で一体化したハスバ歯車Ｇを成形対象とする構成になっている。

図１７に示す射出成形金型Ｓ１は、上位に配置して昇降動作する可動金型４と、下位に配置した固定金型５と、該固定金型５のコア部５ａの上面側に設けた環状凹部からなる嵌合保持部５０に嵌装されるギヤ駒Ｋ１とで構成されている。そして、可動金型４のコア部４ａには、その下面中央に円環状凸部４１が設けられると共に、この円環状凸部４１の近接位置に開くスプールゲート４２が設けられている。一方、固定金型５のコア部５ａには、嵌合保持部５０の内側で上方へ突出した円錐台状のコア凸部５１が形成され、このコア凸部５１の頂面に、可動金型４側の円環状凸部４１と対向する円環状凸部５２と、該円環状凸部５２の内側の中心位置から当該固定金型５の上端位置まで突出したボス孔用突軸部５３とが設けられている。そして、固定金型５には、頂端が円環状凸部５２に臨む成形物用エジェクタピン８ａ…と、頂端がギヤ駒Ｋ１のベース部２の下面に臨むギヤ駒用エジェクタピン８ｂ…とが上下方向に挿通配置している。

しかして、ギヤ駒Ｋ１を固定金型５の嵌合保持部５０に嵌装した状態では、図１８（Ａ）に示すように、ギヤ駒Ｋ１側の中央穴２０に固定金型５側のコア凸部５１が適嵌し、当該ギヤ駒Ｋ１の上面と固定金型５の上端面とが面一になると共に、ギヤ駒Ｋ１の歯形形成用入れ子１…に包囲されたキャビティＣ用空間に、コア凸部５１の頂面の円環状凸部５２とボス孔用突軸部５３が入り込んでキャビティＣの下端面を構成する。また、可動金型４を下降させて固定金型５に接合した際、該可動金型４側の円環状凸部４１もキャビティＣ用空間に入り込んでキャビティＣの上端面を構成する。すなわち、ギヤ駒Ｋ１の環状配置した歯形形成用入れ子１…の内側がハスバ歯車Ｇのハスバ歯形１００を有する円筒状リム１０１、ボス孔用突軸部５３の周囲がボス１０２、両金型４，５の円環状凸部４１，５２間がデイスク部１０３、のそれぞれの形成部となる。

ハスバ歯車Ｇの成形は、図１８（Ａ）に示すように、可動金型４を固定金型５に接合させた状態で、溶融したポリアセタール等の樹脂材料Ｒをスプールゲート４２を通してキャビティＣ内に注入充填し、該樹脂材料Ｒを硬化させればよい。そして、このキャビティＣ内の樹脂材料Ｒが硬化すれば、可動金型４の上昇によって両金型４，５をパーティング面で分離した上で、図１８（Ｂ）に示すように、成形物用エジェクタピン８ａ…及びギヤ駒用エジェクタピン８ｂ…を同時に上方へ突き出すことにより、ハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１と一体に持ち上げて固定金型５から取り出す。

次に、図１９に示すように、環状の離型枠７１上に成形物Ｍを保持したギヤ駒Ｋ１を位置決め載置し、このギヤ駒Ｋ１上に貫通孔７２ａ付きのを載せ、該押さえ板７２の貫通孔７２ａが成形物Ｍに臨む状態で、当該貫通孔７２ａに上方から丸軸状の離型用治具７を挿入して下方へ突き出させる。これにより、ギヤ駒Ｋ１の内側に保持されていた成形物Ｍは、ハスバ歯形の捩れた歯筋の誘導で回転を伴ってギヤ駒Ｋ１から離脱し、離型枠７１の内側空間７１ａに落ち込むことになる。なお、離型枠７１の上面側と押さえ板７２の下面側には、ギヤ駒Ｋ１の位置決めを容易にするための凹面部７１ｂ、７２ｂが設けてある。また、離型用治具７の上端にはフランジ状のストッパー７ａが設けてあり、図示仮想線で示すように、該ストッパー７ａが押さえ板７２の貫通孔７２ａの周縁に係嵌することにより、離型用治具７がより以上に落ち込むのを防止するようになっている。

しかして、このように樹脂材料Ｒが硬化したハスバ歯車成形物Ｍをギヤ駒Ｋ１と一体に成形金型Ｓ１から取り出し、外部で離型用治具７を押接して成形物Ｍを離型させる方式では、成形金型Ｇにはギヤ駒Ｋ１を回転させる軸受を組み込む必要がなく、それだけ成形金型Ｇ１が構造的に簡素になると共に、成形物Ｍが充分に冷却硬化あるいは反応硬化した状態でギヤ駒Ｋ１から離型させることになるから、離型時の応力による成形物Ｍの寸法変化も防止される。

なお、前記の第一〜第四実施形態の成形装置では、キャビティＣの歯形形成周面部を分割構成する歯形部用入れ子１…の取付ベースをギヤ駒Ｋ１〜Ｋ４のベース部材２に設定しているが、ギヤ駒を用いない金型構成では、例えば図２１及び図２２で示す第五及び第六実施形態の射出成形金型Ｓ２，Ｓ３のように、キャビティＣの対向壁面を構成する可動金型４又は固定金型５を取付ベースとして歯形部用入れ子１…を直接に取り付けるようにすればよい。

図２１で示す第五実施形態の成形装置に用いる射出成形金型Ｓ２は、上位の可動金型４と下位の固定金型５とで構成され、両金型４，５の中央部間にハスバ歯車Ｇ用のキャビティＣを形成し、このキャビティＣに可動金型４側のコア部４ａのスプールゲート４２を通して樹脂材料を充填するようになっている。そして、このキャビティＣの歯形形成周面部は前記第一及び第二実施形態におけるものと同様の周方向多数個の歯形部用入れ子１…にて構成されているが、これら入れ子１…は、固定金型５のコア部５ａの上面に凹設した入れ子配置部５２に嵌合配置されると共に、該コア部５ａの下面側から挿通したキャップボルト１８によって当該固定金型５にねじ止め固着されている。また、固定金型５のコア部５ａには頂端がキャビティＣに臨む成形物用エジェクタピン８ａ…が上下方向に挿通配置している。６はスペーサーであり、前記の第二実施形態における最後の入れ子の組み付け方式と同様にして余剰空間部２２に挿嵌され、キャップボルト１９を介して固定金型５にねじ止めされている。

この射出成形金型Ｓ２によれば、キャビティＣ内に充填された樹脂材料の硬化後、可動金型４を上昇させて型開きし、成形物用エジェクタピン８ａ…を突き出すことにより、ハスバ歯車成形物Ｍがハスバ歯形の捩れた歯筋の誘導による回転を伴って固定金型５から離脱する。

図２２で示す第六実施形態の成形装置に用いる射出成形金型Ｓ３は、前記第五実施形態における成形金型Ｓ２と同様に、可動金型４と固定金型５の中央部間にハスバ歯車Ｇ用のキャビティＣが形成され、該キャビティＣの歯形形成周面部を構成する周方向多数個の歯形部用入れ子１…が固定金型５側の入れ子配置部５２に嵌合配置されている。しかるに、これら入れ子１…は前記第五実施形態のように固定金型５にねじ止めされず、代わりに固定金型５には各入れ子１に対応した入れ子用エジェクタピン８ｃ…が挿通配置している。また、スペーサー６についても同様にねじ止めする代わりにスペーサー用エジェクタピン８ｄを配置している。

この射出成形金型Ｓ３によれば、キャビティＣ内に充填された樹脂材料の硬化後、可動金型４を上昇させて型開きし、成形物用エジェクタピン８ａ…、入れ子用エジェクタピン８ｃ…、スペーサー用エジェクタピン８ｄを同時に突き出すことにより、スペーサー６は分離するが、ハスバ歯車成形物Ｍは周囲に歯形部用入れ子１…を付着した状態で取り出されるから、その取り出し後に成形物Ｍから各入れ子１を放射方向に引き離す。そして、引き離した入れ子１…及びスペーサー６を再び固定金型５に装着し、次の成形に備えることになる。

なお、例示した各実施形態では歯形形成用入れ子１…の取付ベースへの組み付け順で最後になる１個について、その組み付けを可能にするために、脚部１２を先細にしたり、余剰空間部２２を設けたりしているが、本発明においては、組み付け順の最後の１個に限らず、複数個の入れ子１…に対しても同様の組み付け手段を講じるようにしてもよい。また余剰空間部２２を設ける方式では、入れ子配置部２ｂの全周にわたって余剰空間部２２を設け、全部の入れ子１…を後位から前進させる形で密接させたのち、残る環状の余剰空間部２２にリング状のスペーサーを嵌め込むようにしてもよい。

更に、歯形形成用入れ子１…を取付ベースに対して一周方向にそって順次に組み付けてゆく代わりに、適当な治具を利用して全部の入れ子１…を予め環状に組んでおき、この環状配置形態のままで一挙に取付ベースに装着することも可能である。

なお、本発明の成形装置野呼び成形方法で成形対象とするハスバ歯車は、図２０で例示したような単体としての歯車形態に限らず、ハスバ歯車が種々の機能部と一体化した様々な樹脂部品を包含すると共に、実用面より歯数が１４以上であるものが望ましい。従ってて、本発明においてキャビティＣの歯形形成周面部を分割構成する歯形部用入れ子の数（分割数）は１４個以上とするのがよく、また歯形形成周面部を一周３６０度として、該入れ子１個が受け持つ角度幅は２６度（≒３６０度／１４）以下が望ましい。

本発明の第一実施形態に係る成形装置に用いるギヤ駒の斜視図である。 同ギヤ駒の平面図である。 同ギヤ駒のベース部材の半部の平面図である。 同ギヤ駒のベース部材に対する歯形形成用入れ子の取付操作を示す縦断側面図である。 同ギヤ駒に用いる歯形形成用入れ子の斜視図である。 同歯形形成用入れ子を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。 同ギヤ駒のベース部材に対する歯形形成用入れ子の取付状態を示す要部の平面図である。 同歯形形成用入れ子同士の組み付け状態を示す斜視図である。 組み付け順の最後になる歯形形成用入れ子の側面図である。 同最後になる歯形形成用入れ子のベース部材に対する取付状態を示す縦断側面図である。 本発明の第二実施形態に係る成形装置に用いるギヤ駒の要部の平面図である。 同第二実施形態におけるギヤ駒のベース部材に対する組み付け順の最後になる歯形形成用入れ子の取付操作を示し、（Ａ）は該入れ子の嵌装段階の縦断側面図、（Ｂ）は該入れ子の嵌装後のスペーサー嵌装段階の縦断側面図である。 同スペーサー嵌装後のギヤ駒の縦断側面図である。 本発明の第三実施形態に係る成形装置に用いるギヤ駒の縦断側面図である。 本発明の第四実施形態に係る成形装置に用いるギヤ駒を歯形形成用入れ子の一個を外した状態で示す平面図である。 同第四実施形態におけるギヤ駒に用いる歯形形成用入れ子の底面側からの斜視図である。 本発明に係る樹脂製ハスバ歯車の一製造方法に用いる射出成形金型を分解状態で示す縦断面図である。 同射出成形金型による成形操作を示し、（Ａ）は成形段階の縦断面図、（Ｂ）は成形後の取出段階の縦断面図である。 同取り出したギヤ駒からの成形物の離型操作を示す縦断面図である。 同射出成形金型の成形対象とするハスバ歯車の斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る成形装置に用いる射出成形金型の縦断面図である。 本発明の第六実施形態に係る成形装置に用いる射出成形金型の縦断面図である。

符号の説明

１ 歯形形成用入れ子
１Ａ 組み付け順の最後になる歯形形成用入れ子
１０ 本体部
１１ 逆ハスバ形状部
１１ａ 歯山
１１ｂ 歯底部
１２ 脚部
１３ 切欠
２ ベース部材
２ａ 入れ子配置部
２１ 位置決め孔
２２ 余剰空間部
３ 押さえ部材
４ 可動金型
５ 固定金型
５０ 嵌合保持部
６ スペーサー
７ 離型用治具
Ｃ キャビティ
Ｇ ハスバ歯車
Ｋ１〜Ｋ４ ギヤ駒
Ｍ ハスバ歯車成形物
Ｒ 樹脂材料
Ｓ１〜Ｓ３ 射出成形金型

Claims (9)

1. 樹脂製ハスバ歯車の射出成形金型におけるキャビティの歯形形成周面部が周方向多数個に分割された歯形部用入れ子より構成されると共に、全部の歯形部用入れ子が取付ベースにねじ止めされ、各歯形部用入れ子が少なくとも歯形１ピッチ分の逆ハスバ形状部を備えることを特徴とする樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
2. 隣接する歯形部用入れ子が逆ハスバ形状の歯底位置で分割されてなる請求項１に記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
3. 成形金型が外歯のハスバ歯車用である請求項１又は２に記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
4. 各歯形部用入れ子に脚部が一体形成され、前記取付ベースに該入れ子の脚部を挿嵌する位置決め孔を有してなる請求項１〜３の何れかに記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
5. 歯形部用入れ子が逆ハスバ形状部を前として後部側に前記脚部を備えると共に、少なくとも１個の該入れ子の脚部が後面側の切欠によって先細に形成されてなる請求項４記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
6. 前記取付ベースがギヤ駒のベース部材であり、前記キャビティの対向壁面を構成する可動金型と固定金型の一方に、該ギヤ駒の嵌合保持部が設けられてなる請求項１〜５の何れかに記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
7. 前記キャビティの対向壁面を構成する可動金型又は固定金型を取付ベースとして、この取付ベースに全部の歯形部用入れ子が直接に取り付けられてなる請求項１〜５の何れかに記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
8. 歯形部用入れ子の逆ハスバ形状部を前として、取付ベースにおける少なくとも１個の入れ子の配置部の後方に余剰空間部が構成され、当該入れ子を取付ベースに取り付ける際に、入れ子を前記余剰空間部を利用して後位からキャビティ設定位置へ前進させると共に、この前進後の余剰空間部に該入れ子の後退を阻止するスペーサーを嵌着するように構成されてなる請求項１〜４，６及び７の何れかに記載の樹脂製ハスバ歯車の成形装置。
9. 前記請求項６のギヤ駒を備える成形金型のキャビティに樹脂材料を充填し、この樹脂材料が硬化したハスバ歯車成形物をギヤ駒と一体に成形金型から取り出し、該ギヤ駒の固定下で成形物に離型用治具を押接することにより、ハスバ歯車成形物をギヤ駒から離脱させることを特徴とする樹脂製ハスバ歯車の製造方法。

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