JP6973644B2 - 樹脂製歯車 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、樹脂製歯車に関する。

樹脂製歯車は、軽量で且つ静粛性に優れており、例えば車両用又は産業用の歯車として広く用いられている。樹脂製歯車としては、金属製ブッシュと、金属製ブッシュの周囲に設けられ外周部に歯形が形成された樹脂部材と、金属製ブッシュと樹脂部材との間に設けられた弾性部材と、を備えた樹脂製歯車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１５１０００号公報

上記従来技術では、例えば運搬又は保管の際の収納時に、樹脂製歯車が周囲の他の部品と干渉し、干渉音が発生する場合があった。

本発明の一側面は、収納時における干渉音を抑制することが可能な樹脂製歯車を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る樹脂製歯車は、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、外周部に歯形が形成された環状の樹脂部材と、金属製ブッシュと樹脂部材との間に設けられた弾性部材と、を備えた樹脂製歯車であって、弾性部材は、金属製ブッシュの一端面及び樹脂部材の一端面の少なくとも何れかよりも樹脂製歯車の軸方向外側に張り出す第１張出部を有する。

この樹脂製歯車では、弾性部材が第１張出部を有する。これにより、収納時に樹脂製歯車が周囲と干渉したとしても、第１張出部が張り出している分、当該第１張出部（つまり、弾性部材）が周囲と干渉しやすくなる。その結果、収納時における干渉音を抑制することが可能となる。

本発明の一側面に係る樹脂製歯車において、第１張出部は、金属製ブッシュの一端面に接する第１接触部、及び、樹脂部材の一端面に接する第２接触部の少なくとも何れかを有していてもよい。これにより、第１張出部が周囲と一層干渉しやすくなり、収納時における干渉音を一層抑制することが可能となる。

本発明の一側面に係る樹脂製歯車において、弾性部材は、金属製ブッシュの他端面及び樹脂部材の他端面の少なくとも何れかよりも樹脂製歯車の軸方向外側に張り出す第２張出部を有していてもよい。これにより、収納時に樹脂製歯車が周囲と干渉したとしても、第２張出部が張り出している分、当該第２張出部が周囲と干渉しやすくなる。つまり、収納時に樹脂製歯車が周囲と干渉したとしても、弾性部材が周囲と一層干渉しやすくなる。その結果、収納時における干渉音を一層抑制することが可能となる。

本発明の一側面に係る樹脂製歯車において、第２張出部は、金属製ブッシュの他端面に接する第３接触部、及び、樹脂部材の他端面に接する第４接触部の少なくとも何れかを有していてもよい。これにより、第２張出部が周囲と一層干渉しやすくなり、収納時における干渉音を一層抑制することが可能となる。

本発明の一側面に係る樹脂製歯車において、弾性部材は、金属製ブッシュと樹脂部材との間に設けられ樹脂製歯車の軸方向に貫通する孔に充填されていてもよい。この場合、射出成形を利用して、金属製ブッシュと樹脂部材との間に弾性部材を容易に設けることができる。

本発明の一側面によれば、収納時における干渉音を抑制することが可能な樹脂製歯車を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る樹脂製歯車の正面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。 図３（ａ）は、樹脂製歯車の製造方法を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の続きを示す図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の続きを示す図である。 複数の樹脂製歯車の収納時の一例を示す断面図である。 図５（ａ）は、変形例に係る樹脂製歯車を示す正面図である。図５（ｂ）は、他の変形例に係る樹脂製歯車を示す正面図である。

以下、添付図面を参照して、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及び図２に示されるように、樹脂製歯車１は、いわゆる高強度樹脂ギヤであって、車両用又は産業用の歯車として用いられる。例えば樹脂製歯車１は、エンジン内のバランスシャフトギヤ及びカムシャフトギヤ等に使用できる。樹脂製歯車１は、金属製ブッシュ３と、樹脂部材７と、を備える。樹脂製歯車１は、平歯車である。

金属製ブッシュ３は、例えば回転軸（図示省略）に取り付けられる部材である。金属製ブッシュ３は、円環状である。金属製ブッシュ３は、例えば、ステンレス鋼等の金属で形成されている。金属製ブッシュ３には、回転軸が挿入される貫通孔３ｈが設けられている。

樹脂部材７は、他の歯車と噛み合う部材である。樹脂部材７は、環状である。樹脂部材７は、樹脂で形成されている。樹脂部材７は、金属製ブッシュ３の周囲に設けられている。樹脂部材７の外周部には、歯形７ｘが形成されている。歯形７ｘは、樹脂部材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。なお、弾性部材５の周囲に設けられることには、弾性部材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、弾性部材５の周りに他の部材を介して設けられることを含む。

金属製ブッシュ３と樹脂部材７とは、樹脂製歯車１の回転方向（以下、単に「回転方向」ともいう）に相対回転可能に配置されている。具体的には、金属製ブッシュ３と樹脂部材７とは、回転方向に摺動可能に当接している。より具体的には、金属製ブッシュ３の外径と樹脂部材７の内径とは等しく、金属製ブッシュ３の外周面３ｏと樹脂部材７の内周面７ｉとは接着されておらず、外周面３ｏと内周面７ｉとは相対的に回転可能な状態で互いに接触している。

金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間には、金属製ブッシュの外周面３ｏ及び樹脂部材７の内周面７ｉに入り込む空間Ｋ１が、回転方向に沿って並ぶように複数形成されている。空間Ｋ１は、樹脂製歯車１の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に沿って貫通する孔である。空間Ｋ１は、軸方向から見て、等間隔で回転方向に沿って配列されている。空間Ｋ１は、軸方向を高さ方向とする円柱形状を呈する。空間Ｋ１は、外周面３ｏに形成されたＵ溝と樹脂部材７の内周面７ｉに形成されたＵ溝とにより画成されている。樹脂製歯車１の径方向（以下、単に「径方向」ともいう）において、空間Ｋ１の内側半分は金属製ブッシュ３側に入り込み、空間Ｋ１の外側半分は樹脂部材７側に入り込む。

空間Ｋ１内には、弾性部材５が配置されている。弾性部材５は、空間Ｋ１の形状に対応する形状を呈する。具体的には、弾性部材５は、軸方向を高さ方向とし、空間Ｋ１と同軸且つ同径の円柱形状を呈する。弾性部材５の外周面は、空間Ｋ１の内面に当接されている。弾性部材５の少なくとも一部は、空間Ｋ１の内面に接着されている。弾性部材５は、空間Ｋ１の内面に接着剤を介して接するように設けられている。なお、弾性部材５は空間Ｋ１の内面に接着されていなくてもよく、この場合には、樹脂製歯車１のコストを低減できる。

弾性部材５は、ゴムにより形成されている。ゴムは、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム又はシリコーンゴム等である。ゴムは、耐久性及び耐熱性の観点から、フッ素ゴム又はシリコーンゴムであることが好ましい。弾性部材５は、複数の部材（ゴム層）が積層されることにより構成されていてもよい。

弾性部材５は、樹脂製歯車１が他の歯車と噛み合うことで発生する衝撃を、その弾性変形によって吸収して減衰する。具体的には、樹脂製歯車１に他の歯車との噛み合いで衝撃が加わった場合、樹脂部材７が金属製ブッシュ３に対して回転方向に相対回転しようとする。このとき、空間Ｋ１内に配置された弾性部材５における樹脂部材７側と金属製ブッシュ３側とには互いに反対向きの一対の力（せん断力）が生じ、弾性部材５が弾性変形し、弾性部材５が当該相対回転の回り止めとなるように働く。よって、他の歯車との噛み合いで衝撃が加わった場合、このような弾性変形によって当該衝撃が十分に吸収されて減衰されることとなる。したがって、弾性部材５のダンパ効果を十分に得ることが可能となる。

本実施形態の樹脂製歯車１では、弾性部材５は、金属製ブッシュ３の一端面３ａ及び樹脂部材７の一端面７ａよりも軸方向外側に張り出す第１張出部５１を有する。一端面３ａ，７ａは、軸方向における一方側の端面であり、軸方向と直交する平面状を呈する。一端面３ａ，７ａは、同一平面上に位置しており、面一の（軸方向において段差がない）面である。

第１張出部５１は、一端面３ａ，７ａよりも軸方向外側（軸方向一方側）へ突出する。第１張出部５１は、一端面３ａ，７ａよりも軸方向外側へ隆起ないし膨出するように設けられている。第１張出部５１は、製造時に生じるバリを利用して構成できる。第１張出部５１は、軸方向から見て、円孔としての空間Ｋ１の外縁に沿った円形状を呈する。第１張出部５１は、軸方向から見て、空間Ｋ１を含むように設けられている。第１張出部５１は、軸方向から見て、金属製ブッシュ３及び樹脂部材７を部分的に覆う。第１張出部５１は、金属製ブッシュ３の一端面３ａに接する第１接触部５１ｘ、及び、樹脂部材７の一端面７ａに接する第２接触部５１ｙを含む。

弾性部材５は、金属製ブッシュ３の他端面３ｂ及び樹脂部材７の他端面７ｂよりも軸方向外側に張り出す第２張出部５２を有する。他端面３ｂ，７ｂは、軸方向における他方側（一端面３ａ，７ａとは反対側）の端面であり、軸方向と直交する平面状を呈する。他端面３ｂ，７ｂは、同一平面上に位置しており、面一の面である。

第２張出部５２は、他端面３ｂ，７ｂよりも軸方向外側（軸方向他方側）へ突出する。第２張出部５２は、他端面３ｂ，７ｂよりも軸方向外側へ隆起ないし膨出するように設けられている。第２張出部５２は、製造時に生じるバリを利用して構成できる。第２張出部５２は、軸方向から見て、円孔としての空間Ｋ１の外縁に沿った円形状を呈する。第２張出部５２は、軸方向から見て、空間Ｋ１を含むように設けられている。第２張出部５２は、軸方向から見て、金属製ブッシュ３及び樹脂部材７を部分的に覆う。第２張出部５２は、金属製ブッシュ３の他端面３ｂに接する第３接触部５２ｘ、及び、樹脂部材７の他端面７ｂに接する第４接触部５２ｙを含む。

以上に説明した樹脂製歯車１を製造する場合、まず、公知の手法を用いて、図３（ａ）に示される金属製ブッシュ３及び樹脂部材７を備えた中間体１０を形成する。図３（ｂ）に示されるように、切削具を用いた加工（図中では、ドリルＤを用いて孔加工）を中間体１０に施し、空間Ｋ１を中間体１０に複数形成する。空間Ｋ１の内面に接着剤を予め塗布した後、図３（ｃ）に示されるように、空間Ｋ１内にピンゲートＰを介してゴムを射出して充填し、空間Ｋ１内に弾性部材５を成形する。その後、必要な処理を施した結果、樹脂製歯車１が製造される。なお、樹脂製歯車１の製造方法としては、特に限定されず、種々の手法を用いることができる。

以上、樹脂製歯車１では、弾性部材５が第１張出部５１を有する。これにより、例えば１又は複数の樹脂製歯車１を運搬（輸送）、保管又は梱包する際の収納時（以下、単に「収納時」という）に樹脂製歯車１が周囲と干渉したとしても、弾性部材５が金属製ブッシュ３の一端面３ａ及び樹脂部材７の一端面７ａよりも張り出していない場合に比べ、第１張出部５１が張り出している分、当該第１張出部５１（つまり、弾性部材５）が周囲と干渉しやすくなる。その結果、収納時において、例えば金属製ブッシュ３の周囲との干渉を抑え、ガチャガチャ音（clatter）等の干渉音を抑制することが可能となる。

樹脂製歯車１では、弾性部材５が第２張出部５２を有する。これにより、収納時に樹脂製歯車１が周囲と干渉したとしても、弾性部材５が金属製ブッシュ３の他端面３ｂ及び樹脂部材７の他端面７ｂよりも張り出していない場合に比べ、第２張出部５２が張り出している分、当該第２張出部５２が周囲と干渉しやすくなる。つまり、収納時に樹脂製歯車１が周囲と干渉したとしても、弾性部材５が周囲と一層干渉しやすくなる。その結果、収納時において、例えば金属製ブッシュ３の周囲との干渉を一層抑え、ガチャガチャ音等の干渉音を一層抑制することが可能となる。

図４に示されるように、例えば複数の樹脂製歯車１を軸方向に重ねて収納した場合には、第１張出部５１及び第２張出部５２の少なくとも何れかが緩衝材となり、振動があってもずれにくく、荷崩れを防止できる。金属製ブッシュ３及び樹脂部材７に傷がつきにくく、ギヤ損傷を防ぐことができる。人手で運ぶ際、指がひっかかりやすくなる。

樹脂製歯車１では、第１張出部５１は、金属製ブッシュ３の一端面３ａに接する第１接触部５１ｘ、及び、樹脂部材７の一端面７ａに接する第２接触部５１ｙを有している。これにより、第１張出部５１が周囲と一層干渉しやすくなり、収納時における干渉音を一層抑制することが可能となる。

樹脂製歯車１では、第２張出部５２は、金属製ブッシュ３の他端面３ｂに接する第３接触部５２ｘ、及び、樹脂部材７の他端面７ｂに接する第４接触部５３ｙを有している。これにより、第２張出部５２が周囲と一層干渉しやすくなり、収納時における干渉音を一層抑制することが可能となる。

なお、樹脂製歯車１では、弾性部材５が第１〜第４接触部５１ｘ，５１ｙ，５２ｘ，５２ｙを有することから、オイルにより潤滑されるオイル潤滑下では、第１〜第４接触部５１ｘ，５１ｙ，５２ｘ，５２ｙが金属製ブッシュ３及び樹脂部材７に接する分、弾性部材５と金属製ブッシュ３及び樹脂部材７との間のオイル浸入経路を伸ばすことができる。オイル浸入が進んでも、弾性部材５の劣化がダンパ効果に悪影響を及ぼすまで進展し難くなり、ダンパ効果を維持することが可能となる。

樹脂製歯車１では、弾性部材５は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に設けられた孔としての空間Ｋ１に充填されている。この場合、射出成形を利用して、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に弾性部材５を容易に設けることができる。

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。

上記実施形態では、複数の弾性部材５を金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に回転方向に沿って並ぶように配列したが、弾性部材５は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に設けられていれば、これに限定されない。一例として、図５（ａ）に示された樹脂製歯車１Ｂのように、環状の弾性部材５Ｂを金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に設けてもよい。弾性部材５Ｂは、金属製ブッシュ３の外周面３ｏに当接し、且つ、樹脂部材７の内周面７ｉに当接する。弾性部材５Ｂは、第１張出部５１及び第２張出部（不図示）を有する。

あるいは、他の一例として、図５（ｂ）に示された樹脂製歯車１Ｃのように、環状の弾性部材５Ｃを金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に設けてもよい。弾性部材５Ｃは、金属製ブッシュ３の外周面３ｏに当接し、且つ、樹脂部材７の内周面７ｉに当接する。弾性部材５Ｃは、第１張出部５１及び第２張出部（不図示）を有する。弾性部材５Ｃにおいて第１張出部５１の第２接触部５１ｙは、その一部が歯形７ｘの先端（歯先）に至るまで拡がっている。これにより、特に弾性部材５Ｃでは、収納時に歯先が周囲と干渉するのを防ぐことができる。

上記実施形態では、第１張出部５１は、一端面３ａ，７ａの双方よりも軸方向外側へ張り出しているが、例えば一端面３ａ，７ａが面一の面ではなかった場合には、一端面３ａ，７ａの何れかよりも軸方向外側に張り出していればよい。同様に、上記実施形態では、第２張出部５２は、他端面３ｂ，７ｂの双方よりも軸方向外側へ張り出しているが、例えば他端面３ｂ，７ｂが面一の面ではなかった場合には、他端面３ｂ，７ｂの何れかよりも軸方向外側に張り出していればよい。

上記実施形態では、弾性部材５は、第１張出部５１及び第２張出部５２の双方を有するが、第２張出部５２を有しない場合もある。上記実施形態では、弾性部材５は、第１接触部５１ｘ、第３接触部５２ｘ、第２接触部５１ｙ及び第４接触部５２ｙを有するが、これらの少なくとも何れかを有していればよい。また、弾性部材５は、第１接触部５１ｘ、第３接触部５２ｘ、第２接触部５１ｙ及び第４接触部５２ｙの全てを有しない場合もある。上記実施形態では、第１張出部５１及び第２張出部５２は、軸方向から見て、金属製ブッシュ３及び樹脂部材７を部分的に覆っているが、金属製ブッシュ３及び樹脂部材７の少なくとも何れかを全体的に覆ってもよい。

上記実施形態では、樹脂製歯車１が平歯車である形態を一例に説明したが、樹脂製歯車１は、はすば歯車等であってもよい。上記実施形態では、金属製ブッシュ３と樹脂部材７の間に接着剤が介在していてもよい。金属製ブッシュ３と樹脂部材７とが固定されていてもよい。

本発明では、上記実施形態及び上記変形例の各構成を適宜組み合わせてもよい。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１，１Ｂ，１Ｃ…樹脂製歯車、３…金属製ブッシュ、３ａ…一端面、３ｂ…他端面、３ｏ…外周面、５，５Ｂ，５Ｃ…弾性部材、７…樹脂部材、７ａ…一端面、７ｂ…他端面、７ｉ…内周面、７ｘ…歯形、５１…第１張出部、５１ｘ…第１接触部、５１ｙ…第２接触部、５２…第２張出部、５２ｘ…第３接触部、５２ｙ…第４接触部、Ｋ１…空間（孔）。

Claims (5)

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、外周部に歯形が形成された環状の樹脂部材と、
   前記金属製ブッシュと前記樹脂部材との間に設けられた弾性部材と、を備えた樹脂製歯車であって、
   前記弾性部材は、前記金属製ブッシュの一端面及び前記樹脂部材の一端面の少なくとも何れかよりも前記樹脂製歯車の軸方向外側に張り出す第１張出部を有する、樹脂製歯車。
2. 前記第１張出部は、前記金属製ブッシュの一端面に接する第１接触部、及び、前記樹脂部材の一端面に接する第２接触部の少なくとも何れかを有する、請求項１に記載の樹脂製歯車。
3. 前記弾性部材は、前記金属製ブッシュの他端面及び前記樹脂部材の他端面の少なくとも何れかよりも前記樹脂製歯車の軸方向外側に張り出す第２張出部を有する、請求項１又は２に記載の樹脂製歯車。
4. 前記第２張出部は、前記金属製ブッシュの他端面に接する第３接触部、及び、前記樹脂部材の他端面に接する第４接触部の少なくとも何れかを有する、請求項３に記載の樹脂製歯車。
5. 前記弾性部材は、前記金属製ブッシュと前記樹脂部材との間に設けられ前記樹脂製歯車の軸方向に貫通する孔に充填されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の樹脂製歯車。

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