JP7006312B2 - 樹脂製歯車 - Google Patents

Description

本発明は、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、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

上述したような樹脂製歯車では、他の歯車との噛み合いで衝撃が生じた場合、弾性部材の弾性変形によって当該衝撃が吸収されて減衰される、すなわち、弾性部材の減衰機能が作用する。しかし、オイルにより潤滑されるオイル潤滑下では、弾性部材の材質の如何によっては、弾性部材が劣化し、所望の減衰機能を得ることが困難になる。

そこで、本発明は、オイル潤滑下においても所望の減衰機能を得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。

本発明の一態様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、弾性部材は、金属製ブッシュ及び樹脂部材の軸方向に沿って並ぶ一対の第１弾性ゴム層と、一対の第１弾性ゴム層の間に配置された１又は複数の第２弾性ゴム層と、を含み、第１弾性ゴム層の耐油性は、第２弾性ゴム層の耐油性よりも高い。

この樹脂製歯車では、オイル潤滑下で用いられた場合、そのオイルに対して第２弾性ゴム層をそれよりも耐油性が高い一対の第１弾性ゴム層でシールすることができる。これにより、第２弾性ゴム層の材質の如何にかかわらず、弾性部材が劣化するのを抑制できる。ひいては、弾性部材の劣化を抑制しながら、所望の減衰機能が得られるように当該第２弾性ゴム層の材質を適宜に調整することが可能となる。すなわち、オイル潤滑下においても所望の減衰機能を得ることが可能となる。

本発明の一態様に係る樹脂製歯車では、第１弾性ゴム層は、金属製ブッシュと樹脂部材との間にゴム成形又は圧入されていてもよい。この構成によれば、金属製ブッシュと樹脂部材との間を、一対の第１弾性ゴム層によって確実にシールすることができる。オイル潤滑のオイルに対し第２弾性ゴム層を一対の第１弾性ゴム層で確実にシールすることが可能となる。

本発明の一態様に係る樹脂製歯車では、第１弾性ゴム層は、金属製ブッシュと樹脂部材との間から取り外された状態において径方向の幅が第１幅の環状に設けられ、第２弾性ゴム層は、金属製ブッシュと樹脂部材との間から取り外された状態において径方向の幅が第２幅の環状に設けられ、第１幅は、第２幅よりも大きくてもよい。この構成によれば、第１弾性ゴム層が第２弾性ゴム層に比べて径方向に潰れるように使用される。これにより、オイル潤滑のオイルに対し第２弾性ゴム層を一対の第１弾性ゴム層で一層確実にシールすることが可能となる。

本発明の一態様に係る樹脂製歯車では、金属製ブッシュの外周面及び樹脂部材の内周面の少なくとも何れかには、環状の凹部が形成されており、第１弾性ゴム層は、凹部に嵌められていてもよい。この構成によれば、凹部を利用して、金属製ブッシュ及び樹脂部材の少なくとも何れかに第１弾性ゴム層を確実に取り付けることができる。オイル潤滑のオイルに対し第２弾性ゴム層を一対の第１弾性ゴム層で確実にシールすることが可能となる。

本発明の一態様に係る樹脂製歯車では、第１弾性ゴム層及び第２弾性ゴム層は、金属製ブッシュに接着されており、第２弾性ゴム層の接着性は、第１弾性ゴム層の接着性よりも高くてもよい。この構成によれば、一対の第１弾性ゴム層でシールされた第２弾性ゴム層によって弾性部材の接着性を高めることができる。

本発明によれば、オイル潤滑下においても所望の減衰機能を得ることが可能な樹脂製歯車を提供できる。

図１は、第１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は、変形例に係る第１弾性ゴム層及び第２弾性ゴム層の図２に対応する断面を拡大して示す図である。 図４は、他の変形例に係る弾性部材の図２に対応する断面を拡大して示す図である。 図５は、第２実施形態に係る樹脂製歯車の図２に対応する断面を拡大して示す図である。 図６は、第３実施形態に係る樹脂製歯車の図２に対応する断面を拡大して示す図である。

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。

［第１実施形態］
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、弾性部材５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、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の一方の端面３ａと他方の端面３ｂとを貫通している。貫通孔３ｈには、回転軸が挿入される。金属製ブッシュ３は、内周面４ａと、外周面４ｂと、を有している。内周面４ａは、貫通孔３ｈを画成している。外周面４ｂは、弾性部材５と対向する面である。

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減衰する部材である。弾性部材５は、その弾性変形によって当該衝撃を吸収して減衰する。弾性部材５は、円環状である。弾性部材５は、金属製ブッシュ３の周囲に設けられている。ここでの弾性部材５は、金属製ブッシュ３の外周面４ｂに接着部９を介して接するように設けられている。金属製ブッシュ３と弾性部材５とは、接着部９により接着されている。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の周りに直接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を含む。

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る。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る（詳しくは後述）。弾性部材５の厚みは、適宜設定される。弾性部材５は、ゴムにより形成されている。

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。用いる樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の何れであってもよいが、製造される樹脂製歯車１の強度を向上させる観点から、熱硬化性樹脂であると好ましい。より具体的には、エポキシ樹脂、ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等から選ばれた１以上の樹脂と、選択された樹脂の種類に応じた硬化剤とを組み合わせたものが使用できる。これらの中でも、樹脂硬化物の強度、耐熱性等の点からポリアミノアミド樹脂が好ましく、耐熱性、強度が優れる２，２’－（１，３フェニレン）ビス２－オキサゾリンとアミン硬化剤の混合物１００質量部に対し、触媒には硬化促進剤として、例えば、ｎ－オクチルブロマイドが５質量部以下からなる樹脂を使用することが好ましい。

樹脂部材７は、金属製ブッシュ３の周囲、ひいては、弾性部材５の周囲に設けられている。ここでの樹脂部材７は、弾性部材５の外周面に接するように設けられている。樹脂部材７の外周部には、歯形７ａが形成されている。歯形７ａ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。

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及び樹脂部材７の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って並ぶ一対の第１弾性ゴム層５１と、一対の第１弾性ゴム層５１の間に配置された第２弾性ゴム層５２と、を含む。

第１弾性ゴム層５１は、円環状に設けられている。第１弾性ゴム層５１は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間における軸方向の一端部と他端部とに設けられている。第２弾性ゴム層５２は、円環状に設けられている。第２弾性ゴム層５２は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間における軸方向の中央部に設けられている。

一対の第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２は、軸方向において所定の隙間をあけて並んでいる。第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２の内周面は、金属製ブッシュ３の外周面４ｂに、接着部９を介して接着している。第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２の外周面は、樹脂部材７の内周面に接している。

第１弾性ゴム層５１の耐油性は、第２弾性ゴム層５２の耐油性よりも高い。第１弾性ゴム層５１の耐薬品性は、第２弾性ゴム層５２の耐薬品性よりも高い。第１弾性ゴム層５１の耐溶剤性は、第２弾性ゴム層５２の耐溶剤性よりも高い。第１弾性ゴム層５１の耐熱性は、第２弾性ゴム層５２の耐熱性よりも高い。金属製ブッシュ３に対する接着部９を介した第２弾性ゴム層５２の接着性（密着性）は、金属製ブッシュ３に対する接着部９を介した第１弾性ゴム層５１の接着性よりも高い。

耐油性は、油状物質による影響の受けにくさであって、オイル中で使用した場合における外観変化、物性変化及び膨潤等に耐える性質である。耐薬品性は、薬品による影響の受けにくさであって、薬品中で使用した場合における外観変化、物性変化及び膨潤等に耐える性質である。耐溶剤性は、溶剤（物体を溶かすのに用いる液体）による影響の受けにくさであって、溶剤中で使用した場合における外観変化、物性変化及び膨潤等に耐える性質である。接着性は、接着しやすさ及び接着したときのはがれにくさである。

このような第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２の各特性を実現するために、例えば、第１弾性ゴム層５１はフッ素ゴムで形成され、第２弾性ゴム層５２は例えばニトリルゴムで形成されている。なお、第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２の各特性は、公知の手法により求めることができる。

以上のように構成された樹脂製歯車１は、公知の種々の手法を用いて製造することができる。

以上、樹脂製歯車１では、弾性部材５は、軸方向に沿って並ぶ一対の第１弾性ゴム層５１と、一対の第１弾性ゴム層５１の間に配置された第２弾性ゴム層５２と、を含んでいる。第１弾性ゴム層５１の耐油性は、第２弾性ゴム層５２の耐油性よりも高い。したがって、オイル潤滑下で用いられた場合、第２弾性ゴム層５２を、それよりも耐油性が高い一対の第１弾性ゴム層５１でオイルからシール（遮蔽）することができる。第２弾性ゴム層５２の材質の如何にかかわらず、弾性部材５が劣化するのを抑制でき、オイル中でも樹脂製歯車１を有効的に使用可能となる。ひいては、弾性部材５の劣化を抑制しながら、所望の減衰機能が得られるように当該第２弾性ゴム層５２の材質を適宜に調整することが可能となる。すなわち、オイル潤滑下においても所望の減衰機能を得ることが可能となる。

樹脂製歯車１では、第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２は、金属製ブッシュ３に接着部９を介して接着されている。金属製ブッシュ３に対する接着部９を介した第２弾性ゴム層５２の接着性は、第１弾性ゴム層５１のそれよりも高い。よって、上述したように一対の第１弾性ゴム層５１で第２弾性ゴム層５２をシールして弾性部材５の劣化を抑制しながら、当該第２弾性ゴム層５２によって弾性部材５の接着性を高めることができる。

なお、樹脂製歯車１では、第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２のうち少なくとも第１弾性ゴム層５１は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間に圧入されていてもよい。この構成によれば、第１弾性ゴム層５１には、圧入による変形から元に戻ろうとする力（弾発力）が生じる。よって、当該力を利用して、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間を、一対の第１弾性ゴム層５１によって確実にシールすることができる。オイル潤滑のオイルに対し、第２弾性ゴム層５２を一対の第１弾性ゴム層５１で確実にシールすることが可能となる。このように第１弾性ゴム層５１が圧入される場合には、樹脂製歯車１は、抄造法を用いた製造方法で製造されてもよいし、それ以外の公知手法で製造されてもよい。

また、第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２のうち少なくとも第１弾性ゴム層５１は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間にゴム成形されていてもよい（ゴム材料で形成された成形品であってもよい）。この場合においても、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間を、一対の第１弾性ゴム層５１によって確実にシールし、オイル潤滑のオイルに対して第２弾性ゴム層５２を確実にシールすることが可能となる。このようにゴム成形される場合には、樹脂製歯車１は、種々のゴム成形法を用いた公知手法によって製造される。

また、樹脂製歯車１では、図３に示されるように、第１弾性ゴム層５１は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間から取り外された状態において径方向の幅が第１幅Ｄ１の環状に設けられていてもよい。第２弾性ゴム層５２は、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間から取り外された状態において径方向の幅が第２幅Ｄ２の環状に設けられていてもよい。そして、第１幅Ｄ１は、第２幅Ｄ２よりも大きくてもよい。

この構成によれば、第１弾性ゴム層５１が第２弾性ゴム層５２に比べて径方向に潰れるように使用される。これにより、第１弾性ゴム層５１には、その変形（潰れ）から元に戻ろうとする力が効果的に生じ、金属製ブッシュ３と樹脂部材７との間を一対の第１弾性ゴム層５１によって確実にシールすることができる。オイル潤滑のオイルに対し第２弾性ゴム層５２を一対の第１弾性ゴム層５１で一層確実にシールすることが可能となる。このように第１弾性ゴム層５１の第１幅Ｄ１が第２弾性ゴム層４２の第２幅Ｄ２よりも大きい場合、樹脂製歯車１は、抄造法を用いた製造方法で製造されてもよいし、それ以外の公知手法で製造されてもよい。

また、樹脂製歯車１は、図４に示されるように、一対の第１弾性ゴム層５１及び第２弾性ゴム層５２が軸方向に隙間無く並んでいてもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態と重複する説明を省略する。

図５に示されるように、第２実施形態に係る樹脂製歯車１０１は、弾性部材１０５を備える。弾性部材１０５は、上記第１弾性ゴム層５１と同様な一対の第１弾性ゴム層１５１、及び、上記第２弾性ゴム層５２と同様な第２弾性ゴム層１５２を有する。

金属製ブッシュ３の外周面４ｂにおいて軸方向の両端部には、第１弾性ゴム層１５１が嵌められる環状の第１凹部（凹部）３ｘが形成されている。第１凹部３ｘの形状は、第１弾性ゴム層１５１の形状に対応する。金属製ブッシュ３の外周面４ｂにおいて軸方向の中央には、第２弾性ゴム層１５２が嵌められる環状の第２凹部３ｙが形成されている。第２凹部３ｙの形状は、第２弾性ゴム層１５２の形状に対応する。

樹脂部材７の内周面７ｂにおいて軸方向の両端部には、第１弾性ゴム層１５１が嵌められる環状の第１凹部（凹部）７ｘが形成されている。第１凹部７ｘの形状は、第１弾性ゴム層１５１の形状に対応する。樹脂部材７の内周面７ｂにおいて軸方向の中央には、第２弾性ゴム層１５２が嵌められる環状の第２凹部７ｙが形成されている。第２凹部７ｙの形状は、第２弾性ゴム層１５２の形状に対応する。

このような樹脂製歯車１０１においても、樹脂製歯車１と同様に、オイル潤滑下で所望の減衰機能を得ることが可能となるという効果が奏される。また、樹脂製歯車１０１によれば、第１弾性ゴム層１５１が第１凹部５ｘ，７ｘに嵌められていることから、第１凹部５ｘ，７ｘを利用して、金属製ブッシュ３及び樹脂部材７に第１弾性ゴム層１５１を確実に取り付けることができる。オイル潤滑のオイルに対し第２弾性ゴム層１５２を一対の第１弾性ゴム層１５１で確実にシールでき、シール性を向上することが可能となる。

なお、樹脂製歯車１０１では、第１弾性ゴム層１５１が嵌められる凹部として第１凹部５ｘ，７ｘを形成したが、第１凹部５ｘ，７ｘの少なくとも何れかのみを形成してもよい。樹脂製歯車１０１では、第２弾性ゴム層１５２が嵌められる第２凹部３ｙ，７ｙについては、その少なくとも何れかを形成しなくてもよい。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。

図６に示されるように、第３実施形態に係る樹脂製歯車２０１は、弾性部材２０５を備える。弾性部材２０５は、上記第１弾性ゴム層５１と同様な一対の第１弾性ゴム層２５１、及び、上記第２弾性ゴム層５２と同様な複数（ここでは一対）の第２弾性ゴム層２５２を有する。このような樹脂製歯車２０１においても、樹脂製歯車１と同様に、オイル潤滑下で所望の減衰機能を得ることが可能となるという効果が奏される。

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、樹脂製歯車１，１０１，２０１が平歯車である形態を一例に説明したが、樹脂製歯車１，１０１，２０１は、はすば歯車等であってもよい。上記実施形態では、第１弾性ゴム層の耐薬品性、耐溶剤性及び耐熱性のそれぞれが、第２弾性ゴム層のそれよりも高いが、これに限定されない。第１弾性ゴム層５１の耐薬品性、耐溶剤性及び耐熱性のうちの少なくとも何れかが、第２弾性ゴム層のそれよりも低い又は同じであってもよい。上記実施形態では、第２弾性ゴム層の接着性が第１弾性ゴム層のそれよりも高いが、第２弾性ゴム層の接着性が第１弾性ゴム層のそれよりも低い又は同じであってもよい。

上記実施形態では、弾性部材５と樹脂部材７との間に、上記接着部９と同様な接着部が介在していてもよい。つまり、樹脂部材７の内周面は、弾性部材５の外周面に接着部を介して接するように設けられ、弾性部材５と樹脂部材７とが当該接着部で接着されていてもよい。

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。

１，１０１，２０１…樹脂製歯車、３…金属製ブッシュ、３ａ，３ｂ…端面、３ｘ，７ｘ…第１凹部（凹部）、３ｙ，７ｙ…第２凹部、４ａ…内周面、４ｂ…外周面、５，１０５，２０５…弾性部材、７…樹脂部材、７ａ…歯形、７ｂ…内周面、９…接着部、５１，１５１，２５１…第１弾性ゴム層、５２，１５２，２５２…第２弾性ゴム層。

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、
   前記弾性部材は、
   前記金属製ブッシュ及び前記樹脂部材の軸方向に沿って並ぶ一対の第１弾性ゴム層と、
   一対の前記第１弾性ゴム層の間に配置された１又は複数の第２弾性ゴム層と、を含み、
   前記第１弾性ゴム層の耐油性は、前記第２弾性ゴム層の耐油性よりも高い、樹脂製歯車。
2. 前記第１弾性ゴム層は、前記金属製ブッシュと前記樹脂部材との間にゴム成形又は圧入されている、請求項１に記載の樹脂製歯車。
3. 前記第１弾性ゴム層は、前記金属製ブッシュと前記樹脂部材との間から取り外された状態において径方向の幅が第１幅の環状に設けられ、
   前記第２弾性ゴム層は、前記金属製ブッシュと前記樹脂部材との間から取り外された状態において径方向の幅が第２幅の環状に設けられ、
   前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、請求項２に記載の樹脂製歯車。
4. 前記金属製ブッシュの外周面及び前記樹脂部材の内周面の少なくとも何れかには、環状の凹部が形成されており、
   前記第１弾性ゴム層は、前記凹部に嵌められている、請求項１～３の何れか一項に記載の樹脂製歯車。
5. 前記第１弾性ゴム層及び前記第２弾性ゴム層は、前記金属製ブッシュに接着されており、
   前記第２弾性ゴム層の接着性は、前記第１弾性ゴム層の接着性よりも高い、請求項１～４の何れか一項に記載の樹脂製歯車。

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