JP7219122B2 - 樹脂製歯車および歯車の多層成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、外歯が設けられたリング部とリング部の一端側に一体となったディスク部とを有する樹脂製歯車およびその多層成形方法に関する。

外周面に歯部が設けられた外歯車には、平歯車、はすば歯車、ねじ歯車等がある。平歯車は、歯筋が回転軸に平行な歯車であり、はすば歯車は歯筋が回転軸に対して円周方向に斜め向きとなった歯車である。ねじ歯車はねじ形状の歯面が設けられ、食い違い軸の間で動力を伝達するために使用される歯車である。

このような外歯車を、歯部が形成される外郭部を樹脂により成形する工程と、外郭部の内部に配置される内部を樹脂により成形する工程とを有する二回成形法により成形するようにした合成樹脂成形品が、特許文献１に記載されている。二回成形法には、内部を成形した後に外郭部を成形して外郭部を内部に接合する形態と、外郭部を成形した後に内部を成形して内部を外郭部に接合する形態とがある。特許文献１においては、外郭部を成形した後に内部を成形するために、１つの成形型で外郭部と内部とを引き続いて成形するようにしている。

特許文献２は、歯形部の表層部となる周縁部と、その内側に配置される本体部とからなる樹脂製歯車を開示している。この歯車は、金属製または樹脂製のボス部つまりカラーをインサート部材として一次成形用の射出成形金型により本体部を成形する工程と、カラーが一体となった本体部をインサート部材として、二次成形用の射出成形金型により周縁部を成形する工程とにより成形される。

特開昭６３－１６５１１３号公報 特開２００４－５２７９１号公報

特許文献１に記載されるように、内部の平坦な外周面と外郭部の平坦な内周面とを接合させるようにした樹脂製歯車では、内部と外郭部との間における回転方向の外力に対する強度を高めることができない。これに対し、特許文献２に記載されるように、本体部の外周部に設けられた歯芯部を、周縁部の歯形部の内部に配置させるようにすると、歯芯部が歯形部に入り込んで成形されるので、本体部と周縁部との間における回転方向の強度を高めることができる。

しかしながら、特許文献２においては、ボス部を金属または樹脂により予め製造し、この製造工程に加えて、ボス部をインサート部材として本体部を成形する工程と、カラーが一対となった本体部をインサート部材として周縁部を成形する工程とにより歯車を製造するようにしており、製造工程が多くなる。さらに、本体部とボス部は円筒形状の面で接触しているのみであり、回転方向の外力に対する強度を高めることができない。

本発明の目的は、高精度の樹脂製歯車を効率的に製造し得るようにすることにある。

本発明の樹脂製歯車は、外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車であって、歯形部が設けられる外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となる外側ディスク部とを備える外側部材と、前記歯形部に向けて径方向外方に突出する突起が設けられ前記外側リング部の径方向内側に接合される内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に成形されて前記外側ディスク部の内面に接合される内側ディスク部とを備える内側部材と、を有し、前記リング部は、前記外側リング部と前記内側リング部とにより形成され、前記ディスク部は前記外側ディスク部と前記内側ディスク部とにより形成され、前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に設け、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを設けた。

本発明の樹脂製歯車の多層成形方法は、外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車の多層成形方法であって、径方向外方に突出する突起が設けられる内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に設けられる内側ディスク部とを備える内側部材を成形し、前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に成形し、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを成形する一次成形工程と、前記突起に対応させて歯形部が設けられ前記内側リング部の径方向外側に配置される外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となり前記内側ディスク部に接合される外側ディスク部とを備える外側部材を成形する二次成形工程と、を有する。

本発明の樹脂製歯車の多層成形方法は、外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車の多層成形方法であって、歯形部が設けられる外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となる外側ディスク部とを備える外側部材を成形する一次成形工程と、前記歯形部に向けて径方向外方に突出する突起が設けられ前記外側リング部の径方向内側に接合される内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に設けられて前記外側ディスク部の内面に接合される内側ディスク部とを備える内側部材を成形し、前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に成形し、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを成形する二次成形工程と、を有する。

樹脂製歯車のリング部は、外側部材の外側リング部と内側部材の内側リング部とを備えており、外側リング部と内側リング部は接合されるので、ボス部と外歯との間の回転方向の外力に対する強度が高められる。また、外側リング部の円周方向に沿う方向の厚みを均等肉厚であり、外歯の歯面が高精度となった樹脂製歯車が得られる。

樹脂製歯車の多層成形方法とは、内側部材を一次成形し、内側部材を成形金型に配置して外側部材を二次成形する形態と、外側部材を一次成形し、外側部材を成形金型に配置して内側部材を二次成形する形態とがあり、いずれも、外側リング部と内側リング部は二次成形により接合されるので、ボス部と外歯との間の回転方向の外力に対する強度が高められる。外歯の歯面が高精度となった樹脂製歯車を成形することができる。

外側部材を二次成形する形態においては、一次成形された内側部材が熱収縮変形した後に、外側部材を二次成形すると、二次成形された外側部材の冷却収縮量を大幅に低減させることができ、外歯の歯面精度が高精度となった樹脂製歯車を製造することができる。

内側部材を二次成形する形態においては、一次成形された外側部材が熱収縮変形を起こす前に、内側部材を二次成形すると、内側部材を成形するための溶融樹脂が外側リング部を内側から径方向外方に押し付けるので、外歯の歯面精度を高めることができ、外歯の歯面精度が高精度となった樹脂製歯車を製造することができる。

（Ａ）は一実施の形態である樹脂製歯車を一方面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。 図１に示された樹脂製歯車を他方面側から見た斜視図である。 図１および図２に示された樹脂製歯車の内側部材を示す斜視図である。 （Ａ）は内側部材の一方面を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。 図１および図２に示された樹脂製歯車の外側部材を示す斜視図である。 （Ａ）は外側部材の一方面を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。 一実施の形態である成形金型を示し、図８におけるＢ－Ｂ線断面図である。 図７の平面図である。 図８におけるＣ－Ｃ線断面図である。 （Ａ）は図７～図９に示された成形金型における一次成形型のキャビティを示す拡大断面図であり、（Ｂ）はキャビティに溶融樹脂が充填された状態を示す拡大断面図である。 （Ａ）は図７～図９に示された成形金型における二次成形型のキャビティを示す拡大断面図であり、（Ｂ）はキャビティに溶融樹脂が充填された状態を示す拡大断面図である。 他の実施の形態である成形金型を示し、図１３におけるＤ－Ｄ線断面図である。 図１２の平面図である。 図１２の右側面図である。 （Ａ）は図１２～図１４に示された成形金型における一次成形型のキャビティを示す拡大断面図であり、（Ｂ）はキャビティに溶融樹脂が充填された状態を示す拡大断面図である。 （Ａ）は図１２～図１４に示された成形金型における二次成形型のキャビティを示す拡大断面図であり、（Ｂ）はキャビティに溶融樹脂が充填された状態を示す拡大断面図である。 他の実施の形態である樹脂製歯車を示す平面図である。 図１７におけるＥ－Ｅ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示される樹脂製歯車１０は、リング部１１とこのリング部１１の軸方向一端部に一体となったディスク部１２とからなり、リング部１１の外周部には外歯１３が設けられている。樹脂製歯車１０は、外側部材１４と内側部材２１とを有し、外側部材１４は、複数の歯形部１５が設けられる外側リング部１６と、外側リング部１６の軸方向一端部に一体となった外側ディスク部１７とを備えている。

一方、内側部材２１は、それぞれの歯形部１５に向けて径方向外方に突出する複数の突起２２が円周方向に一定間隔に設けられた内側リング部２３と、内側リング部２３の軸方向一端部に一体となった内側ディスク部２４とを備え、内側ディスク部２４の径方向中心部にはボス部２５が一体に設けられている。ボス部２５には取付孔２５ａが設けられ、外側ディスク部１７にも取付孔２５ａが形成されている。取付孔２５ａには、図示しないシャフトが取り付けられる。外側部材１４と内側部材２１の一方のみを樹脂成形した後に、他方を樹脂成形するときには、他方は金型のキャビティ内に配置した状態でインサート成形される。これにより、内側リング部２３は外側リング部１６の径方向内側に接合され、内側ディスク部２４は外側ディスク部１７の内面に接合される。

突起２２は横断面形状が三角形の鋸歯状であり、径方向外方に鋭角となって突出しており、円周方向両側の側面の径方向寸法は同じである。それぞれの突起２２の尖端部２２ａは歯形部１５の円周方向の中心つまり幅方向の中心に位置している。外側リング部１６の内周面には、突起２２の間の溝に入り込む噛み合い突起１９が設けられている。したがって、外側リング部１６と内側リング部２３は凹凸部が噛み合っている。

外側部材１４の外側リング部１６には、複数の歯形部１５が円周方向に間隔を隔てて設けられており、隣り合う歯形部１５の間には歯溝部１８が形成されている。複数の歯形部１５と歯溝部１８とにより外歯１３が形成される。図示するように、樹脂製歯車１０は、回転中心軸をＯとすると、歯形部１５の歯筋が回転中心軸Ｏに対して円周方向に傾斜しており、はすば歯車である。はすば歯車の歯形部１５に対応させて突起２２も尖端部２２ａが回転中心軸Ｏに対して円周方向に傾斜している。したがって、突起２２の尖端部２２ａは、軸方向に沿う全幅において歯形部１５の円周方向の中央部に位置している。

図１に示されるように、内側リング部２３の内周面からボス部２５に向けて径方向に延びる複数の補強リブ２６が内側部材２１に設けられている。それぞれの補強リブ２６は、径方向内方部２７と、径方向内方部２７から円周方向に分岐されて内側リング部２３の内周面に連なる分岐部２７ａとを有し、内側ディスク部２４に一体となっており、円周方向に等間隔を隔てて３つ設けられている。このように、内側ディスク部２４に複数の補強リブ２６を設けると、内側ディスク部２４の強度を高めることができる。

補強リブ２６とボス部２５との間にはスペース２８が設けられている。このように、スペース２８を設けてボス部２５と補強リブ２６とを遮断すると、内側部材２１を樹脂成形したときに、補強リブ２６が径方向に熱収縮しても、その熱収縮が内側リング部２３の真円度に影響を与えることがなく、高精度の樹脂製歯車１０を成形することができる。さらに、樹脂製歯車１０を使用するときに、スペース２８に部材を配置することができる。

内側ディスク部２４が外側ディスク部１７に接合され、内側リング部２３の外周部の突起２２が外側リング部１６の内周部に噛み合うので、外側部材１４と内側部材２１との接合強度が高められる。これにより、外歯１３とボス部２５との間における回転方向の外力に対する強度が高められる。ただし、補強リブ２６が設けられておらず、内側ディスク部２４と内側リング部２３とボス部２５とを有する内側部材２１を備えた樹脂製歯車１０としても良く、補強リブ２６がボス部２５と内側リング部２３との間につらなった内側部材２１を備えた樹脂製歯車１０としても良い。

図１に示されるように、突起２２の回転中心軸Ｏから先端までの半径をＲ１とし、歯溝部１８の歯底の半径をＲ２とすると、内側リング半径Ｒ１は歯底半径Ｒ２とほぼ同じか、僅かに小さく設定されている。このように、内側リング半径Ｒ１は、突起２２が歯形部１５の内部にまで入り込まない長さである。したがって、円周方向に沿ってジグザクとなった外側リング部１６の厚みを円周方向において均一に設定することができる。つまり、歯形部１５と、隣り合う歯形部１５に連なる噛み合い突起１９との厚みを均等肉厚とすることができる。これにより、外側部材１４を樹脂成形したときに、樹脂の熱収縮時における外側リング部１６の真円度に影響を与えることがなく、高精度の樹脂製歯車１０を成形することができる。

さらに、樹脂製歯車１０のように、突起２２を歯形部１５の内部に入り込ませると、歯形部１５と突起２２との間の寸法が小さくなり、樹脂成形時に溶融樹脂が歯形部１５のキャビティ内に流入し難くなる。これに対し、突起２２は歯形部１５内に入り込んでいないので、樹脂成形時に歯形部１５のキャビティに溶融樹脂を確実に充填することができ、歯形部１５の歯面形状を高精度に成形することができるとともに、樹脂製歯車１０の製造歩留まりを高めることができる。

次に、上述した樹脂製歯車１０の多層成形方法について説明する。図７～図９は一実施の形態である成形金型３０ａを示す。この成形金型３０ａにおいては、図３および図４に示される内側部材２１を一次成形し、図５および図６に示される外側部材１４を、金型に内側部材２１を配置した状態で二次成形する。インサート成形である二次成形により外側部材１４と内側部材２１とが接合される。

成形金型３０ａは、固定金型３１とこれに対して矢印で示すように接近離反移動自在の可動金型３２とを有し、可動金型３２の型合わせ面３２ａは固定金型３１の型合わせ面３１ａに突き当てられる。図７においては、図１および図２に示された樹脂製歯車の向きに合わせて、便宜的に可動金型３２が上下方向に移動するように示されているが、成形金型３０ａは水平方向に据え付けられ、据え付けられた状態のもとでは、可動金型３２は水平方向に移動する。したがって、成形金型３０ａは、図７において紙面に垂直の方向を中心として９０度回転された状態で据え付けられる。

固定金型３１は、基端部側の取付板３３と、ランナープレート３４ａおよび受け板３４ｂを介して取り付けられる固定型板３５とを備えており、固定型板３５には内側部材２１を成形する固定成形型３６と、外側部材１４を成形する固定成形型３７とが隣り合って取り付けられている。それぞれの固定成形型３６、３７には、成形リング３８、３９が取り付けられている。固定型板３５の前面は、上述した固定金型３１の型合わせ面３１ａを構成している。

可動金型３２は、基端部側の取付板４１と、連結ブロック４２ａと連結板４２ｂとを介して取付板４１に取り付けられる可動型板４３とを備えている。可動型板４３には成形リング３８に突き当てられるアンカーリング４４が取り付けられており、アンカーリング４４には可動型板４３に固定されたガイドリング４５が突き当てられている。エジェクターリング４６が固定成形型３６に対向してガイドリング４５の内部に軸方向に移動自在に装着され、エジェクターリング４６の内部には成形ピン４７が配置されている。

アンカーリング４４、エジェクターリング４６および成形ピン４７は、可動成形型４８を構成しており、可動成形型４８と固定成形型３６とにより、図１０（Ａ）に示されるように、内側部材２１の形状に対応したキャビティ５０が形成される。外部からキャビティ５０に溶融樹脂を注入するために、固定金型３１には樹脂を案内するランナー４９が３つ形成されている。ランナー４９はキャビティ５０のうち、内側部材２１の内側ディスク部２４の径方向中心部に開口している。図７には、１つのランナー４９が示されており、ランナー４９の開口部は栓部材４９ａにより閉じられた状態となって示されている。

可動型板４３には、成形リング３９に突き当てられるギヤリング５１が取り付けられており、ギヤリング５１には可動型板４３に固定されたガイドリング５２が突き当てられている。エジェクターリング５３が固定成形型３７に対向してガイドリング５２の内部に軸方向に移動自在に装着されている。エジェクターリング５３には、ボス部２５を成形するための成形ピン５７が設けられている。

ギヤリング５１およびエジェクターリング５３は、可動成形型５４を構成しており、可動成形型５４と固定成形型３７とにより、図１１（Ａ）に示されるように、外側部材１４の形状に対応したキャビティ５５が形成される。外部からキャビティ５５に溶融樹脂を注入するために、固定金型３１には樹脂を案内するランナー５６が８つ形成されている。ランナー５６はキャビティ５５のうち、外側部材１４の外側ディスク部１７の径方向中心部に開口している。図７には、２つのランナー５６が示されており、ランナー５６の開口部は栓部材により閉じられた状態となって示されている。

成形金型３０ａにおいては、内側部材２１を成形するための可動成形型４８と固定成形型３６は、一次成形型を構成し、外側部材１４を成形するための可動成形型５４と固定成形型３７は、二次成形型を構成しており、一次成形型と二次成形型とが成形金型３０ａに設けられている。このように、成形金型３０ａにおいては、一次成形用のキャビティ５０に溶融樹脂を充填して内側部材２１を成形した後に、成形された内側部材２１を二次成形用のキャビティ５５内に搬送し、キャビティ５５に溶融樹脂を充填することにより、内側部材２１とこれに一体化された外側部材１４とからなる樹脂製歯車１０が多層成形される。

図７～図９は、型合わせした状態の成形金型３０ａを示しており、可動金型３２は図示しない駆動手段により水平方向に駆動される。固定金型３１に対して可動金型３２を接近移動させて、型合わせ面３１ａに型合わせ面３２ａを突き当てると、図７に示されるように、成形金型３０ａには一次形成用のキャビティ５０と、二次成形用のキャビティ５５とが形成される。外側部材１４を二次成形するときには、キャビティ５５には一次成形された内側部材２１が表裏反転されて配置される。

一次成形用のキャビティ５０に充填された溶融樹脂により成形された内側部材２１と、二次成形用のキャビティ５５に充填された溶融樹脂により内側部材２１とこれに一体化された外側部材１４とからなる樹脂製歯車１０は、エジェクターリング４６，５３を駆動することによって成形金型３０ａから取り出される。エジェクターリング４６、５３を駆動するために、成形金型３０ａには図示しないエジェクタープレートが組み込まれている。

上述した成形金型３０においては、キャビティ５０は、固定側の固定成形型３６と可動側の可動成形型４８とにより形成され、キャビティ５５は、固定側の固定成形型３７と可動側の可動成形型５４とにより形成されているが、それぞれの可動成形型４８、５４を固定側とし、それぞれの固定成形型３６、３７を可動側としても良い。

次に、図１０および図１１を参照しつつ、成形金型３０ａによる樹脂製歯車１０の多層成形方法について説明する。

図１０（Ａ）に示されるように、可動金型３２を固定金型３１に突き合わせて型締めすることにより、内側部材２１の形状に対応したキャビティ５０が成形金型３０ａに形成される。この状態のもとで、図１０（Ｂ）に示されるように、キャビティ５０に溶融樹脂を射出注入することにより、一次成形工程が実行されて内側部材２１が成形される。ランナー４９はキャビティ５０のうち内側ディスク部２４の径方向中心部に開口しており、キャビティ５０内に充填された溶融樹脂は、径方向外方に向けて放射状に拡散するようにキャビティ５０内を流れて内側リング部２３の部分にまで流れる。内側部材２１は、図３および図４に示されるように、複数の突起２２が設けられる内側リング部２３と、内側リング部２３の軸方向の一端部に一体となる内側ディスク部２４とを有し、内側ディスク部２４の径方向中心部にはボス部２５が一体に成形され、３つの補強リブ２６が内側リング部２３と内側ディスク部２４に一体に成形される。

可動金型３２を固定金型３１から離反させて型開きすることにより、内側部材２１は成形金型３０ａから取り出される。内側部材２１を成形時よりも低い温度に冷却すると、熱収縮により内側部材２１は変形する。ただし、３つの補強リブ２６は比較的容積が大きいが、補強リブ２６とボス部２５との間にはスペース２８が設けられているので、補強リブ２６の熱収縮に起因した内側部材２１の変形量を少なくすることができる。

キャビティ５５に溶融樹脂を射出注入して二次成形工程を実行するには、図１１（Ａ）に示されるように、一次成形工程において成形された内側部材２１がキャビティ５５内に配置される。このときには、内側部材２１の表裏は反転されてキャビティ５５内に配置される。図１１（Ｂ）に示されるように、キャビティ５５に溶融樹脂を射出注入することにより、外側部材１４が成形されて外側部材１４は内側部材２１と一体となる。ランナー５６はキャビティ５５のうち外側ディスク部１７の径方向中心部に開口しており、キャビティ５５内に充填された溶融樹脂は、径方向外方に向けて放射状に拡散するようにキャビティ５５内を流れて外側リング部１６の部分にまで流れる。二次成形工程により、図１および図２に示されるように、外側リング部１６は内側リング部２３の径方向外側に配置されて一体となり、外側リング部１６に一体となった外側ディスク部１７は内側ディスク部２４に接合される。

キャビティ５５への溶融樹脂の注入は、内側部材２１が冷却されて熱収縮変形した後、つまりヒケが発生した状態のもとで実行される。このように、冷却変形つまりヒケが発生した後に、外側部材１４を成形すると、外側部材１４のみの熱収縮変形のみであり、二次成形された外側部材の冷却収縮量を大幅に低減させることができ、外歯の歯面精度が高精度となった樹脂製歯車を製造することができ、樹脂製歯車１０の真円度を大幅に向上させることができる。

内側部材２１を成形した後に、内側部材２１を冷却変形した後に二次側のキャビティ５５内に内側部材２１を配置するために、成形金型３０ａに隣接させて、図示しない冷却ステージを配置することが好ましい。この冷却ステージには、一次成形により成形された内側部材２１が搬出されて、所定の温度まで冷却された後に、二次側のキャビティ５５内に搬入される。

冷却ステージから二次側のキャビティ５５に内側部材２１を搬入することにより、一次側のキャビティ５０による内側部材２１の成形と、二次側のキャビティ５５による外側部材１４の成形とを同時に行うことができる。

一次成形される内側部材２１と二次形成される外側部材１４とを同一の樹脂材料により成形しても良く、樹脂材料を内側部材２１と外側部材１４とで相違させるようにしても良い。相違させる場合には、歯面強度を高めるために、外側部材１４の樹脂材料を内側部材２１の樹脂材料よりも強度の高いものを使用することができる。

図１２～図１４は他の実施の形態である成形金型３０ｂを示す。この成形金型３０ｂにおいては、成形金型３０ａと相違して、図５および図６に示される外側部材１４を一次成形し、図３および図４に示される内側部材２１を、成形金型３０ｂに外側部材１４を配置した状態で二次成形する。インサート成形である二次成形により外側部材１４と内側部材２１とが接合される。

成形金型３０ｂは、成形金型３０ａと基本構造は同一であり、固定金型３１とこれに対して矢印で示すように接近離反移動自在の可動金型３２とを有し、可動金型３２の型合わせ面３２ａは固定金型３１の型合わせ面３１ａに突き当てられる。図１２においては、図７と同様に、可動金型３２が上下方向に移動するように示されているが、成形金型３０ｂが据え付けられた状態のもとでは、可動金型３２は水平方向に移動する。

固定金型３１は、基端部側の取付板３３と、ランナープレート３４ａおよび受け板３４ｂを介して取り付けられる固定型板３５とを備えており、固定型板３５には内側部材２１を成形する固定成形型３６と、外側部材１４を成形する固定成形型３７とが隣り合って取り付けられている。固定成形型３６には固定側の成形リング３８が取り付けられている。固定型板３５の前面は、上述した固定金型３１の型合わせ面３１ａである。

可動金型３２は、基端部側の取付板４１と、連結ブロック４２ａと連結板４２ｂとを介して取付板４１に取り付けられる可動型板４３と備えている。可動型板４３には成形リング３８に突き当てられる可動側の成形リング４４ａが取り付けられ、固定成形型３６に対向して可動成形型４６ａが可動型板４３に取り付けられている。可動成形型４６ａの内部には成形ピン４７が配置されている。

成形リング４４ａ、可動成形型４６ａおよび成形ピン４７は、可動成形型４８を構成しており、可動成形型４８と固定成形型３６とにより、図１６（Ａ）に示されるように、樹脂製歯車１０の形状に対応したキャビティ５０が形成される。外部からキャビティ５０に溶融樹脂を注入するために、固定金型３１には樹脂を案内するランナー４９が３つ形成されている。ランナー４９はキャビティ５０のうち、内側部材２１の内側ディスク部２４の径方向中心部に開口している。

固定成形型３７に突き当てられるギヤリング５１ａが可動型板４３に取り付けられており、可動型板４３には固定成形型３７に対向して可動成形型５３ａが取り付けられている。ギヤリング５１ａおよび可動成形型５３ａは、可動成形型５４を構成しており、可動成形型５４と固定成形型３７とにより、図１１（Ａ）に示されるように、外側部材１４の形状に対応したキャビティ５５が形成される。外部からキャビティ５５に溶融樹脂を注入するために、固定金型３１には樹脂を案内するランナー５６が８つ形成されている。ランナー５６はキャビティ５５のうち、外側部材１４の外側ディスク部１７の径方向中心部に開口している。

成形金型３０ｂにおいては、外側部材１４を成形するための可動成形型５４と固定成形型３７は、二次成形型を構成し、内側部材２１を成形するための可動成形型４８と固定成形型３６は、二次成形型を構成しており、成形金型３０ａと同様に、一次成形型と二次成形型とが成形金型３０ｂに設けられている。このように、成形金型３０ｂにおいては、一次成形用のキャビティ５５に溶融樹脂を充填して外側部材１４を成形した後に、成形された外側部材１４を二次成形用のキャビティ５０内に搬送し、キャビティ５０に溶融樹脂を充填することにより、外側部材１４とこれに一体化された内側部材２１とからなる樹脂製歯車１０が多層成形される。

図１２～図１４は、型合わせした状態の成形金型３０ｂを示しており、可動金型３２は図示しない駆動手段により水平方向に駆動される。固定金型３１に対して可動金型３２を接近移動させて、型合わせ面３１ａに型合わせ面３２ａを突き当てると、図１２に示されるように、成形金型３０ｂには一次形成用のキャビティ５５と、二次成形用のキャビティ５０とが形成される。

図１２に示されるように、エジェクタープレート５８が可動金型３２に組み込まれており、エジェクタープレート５８を駆動することにより、可動成形型４６ａ、５３ａが駆動される。これにより、キャビティ５５に充填された溶融樹脂により成形された外側部材１４と、キャビティ５０に充填された溶融樹脂により外側部材１４と一体化された内側部材２１とからなる樹脂製歯車１０は、エジェクタープレート５８によりエジェクターリングを駆動することによって、成形金型３０ｂから取り出される。

成形金型３０ｂについても、キャビティ５０は、固定側の固定成形型３６と可動側の可動成形型４８とにより形成され、キャビティ５５は、固定側の固定成形型３７と可動側の可動成形型５４とにより形成されているが、それぞれの可動成形型４８、５４を固定側とし、それぞれの固定成形型３６、３７を可動側としても良い。

次に、図１５および図１６を参照しつつ、成形金型３０ｂによる樹脂製歯車１０の多層成形方法について説明する。

図１５（Ａ）に示されるように、可動金型３２を固定金型３１に突き合わせて型締めすることにより、外側部材１４の形状に対応したキャビティ５５が成形金型３０ｂに形成される。この状態のもとで、図１５（Ｂ）に示されるように、キャビティ５５に溶融樹脂を射出注入することにより、一次成形工程が実行されて外側部材１４が成形される。ランナー５６はキャビティ５５のうち外側ディスク部１７の径方向中心部に開口しており、キャビティ５５内に充填された溶融樹脂は、径方向外方に向けて放射状にキャビティ５５内を流れて外側リング部１６の部分にまで流れる。外側部材１４は、図５および図６に示されるように、歯形部１５が設けられる外側リング部１６と、外側リング部１６の軸方向の一端部に一体となる外側ディスク部１７とを有している。

可動金型３２を固定金型３１から離反させて型開きすることにより、外側部材１４は成形金型３０ｂから取り出される。取り出された外側部材１４が冷却固化する前に、速やかに外側部材１４をキャビティ５０に配置する。図１６（Ａ）は外側部材１４をキャビティ５０に配置した後に、可動金型３２を固定金型３１に接触させて型締めした状態を示す。

一次成形工程において成形されて冷却固化する前の外側部材１４をキャビティ５０内に配置した状態のもとで、キャビティ５０に溶融樹脂を射出注入して二次成形工程を実行する。これにより、図１６（Ｂ）に示されるように、内側部材２１が成形されて内側部材２１は外側部材１４と一体となる。ランナー４９はキャビティ５０のうち内側ディスク部２４の径方向中心部に開口しており、キャビティ５０内に充填された溶融樹脂は、径方向外方に向けて放射状に拡散しながらキャビティ５０内を流れて内側リング部２３の部分にまで流れる。これにより、図１および図２に示されるように、外側リング部１６は内側リング部２３の径方向外側に配置されて一体となり、外側リング部１６に一体となった外側ディスク部１７は内側ディスク部２４に接合される。

一次成形される外側部材１４と二次形成される内側部材２１とを同一の樹脂材料により成形しても良く、樹脂材料を外側部材１４と内側部材２１とで相違させるようにしても良い。相違させる場合には、歯面強度を高めるために、外側部材１４の樹脂材料を内側部材２１の樹脂材料よりも強度の高いものを使用することができる。

二次成形工程により、冷却固化前の外側部材１４の外側リング部１６に射出注入された溶融樹脂の内側リング部２３の部分が、外側リング部１６を径方向外方に向け加圧する。これにより、外側リング部１６の歯形部１５の歯面形状は、金型に形成された歯面形状に正確に対応し、歯形部１５の成形精度と真円度を高めることができる。

上述した成形金型３０ａ、３０ｂは、いずれも一次成形型と二次成形型とが設けられているが、一次成形型と二次成形型とを分離させても良い。

図１７は他の実施の形態である樹脂製歯車１０ａを示す平面図であり、図１８は図１７におけるＥ－Ｅ線断面図である。これらの図において、上述した部材と共通性を有する部材については同一の符号が付されている。

この樹脂製歯車１０ａは、樹脂製歯車１０と同様に、外側部材１４と内側部材２１とを有している。外側部材１４は複数の歯形部１５が設けられる外側リング部１６と、外側リング部１６の軸方向一端部に一体となった外側ディスク部１７とを備えている。内側部材２１は、それぞれの歯形部１５内に入り込む複数の歯形形状の突起２２が円周方向に一定間隔に設けられた内側リング部２３と、内側リング部２３の軸方向一端部に一体となった内側ディスク部２４とを備え、内側ディスク部２４の径方向中心部にはボス部２５が一体に設けられている。

この樹脂製歯車１０ａにおいては、内側リング部２３の突起２２は、歯形形状となっており、外側リング部１６は全体的に均一な厚みで歯形形状の突起２２の外周面を覆っている。このように、外側リング部１６を層状に形成すると、内側部材２１の樹脂材料を高強度の樹脂としたり、内部にガラス粉末等の粉末が含有された樹脂としたりしても、他の歯車と噛み合い接触する外側リング部１６により内側リング部２３の外周面を覆うことができる。これにより、外側リング部１６と噛み合う他の歯車を摩耗させることを防止できる。

この樹脂製歯車１０ａの内側部材２１には、上述した補強リブ２６は設けられていない。また、突起２２とその外周面を覆う外側リング部１６とにより形成される歯形部１５は、歯筋が回転中心軸に平行となっており、樹脂製歯車１０ａは平歯車である。

樹脂製歯車１０ａも、上述したそれぞれの成形金型３０ａ、３０ｂにより多層成形することができ、高精度に製造することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。樹脂製歯車１０は、はすば歯車であり、樹脂製歯車１０ａは平歯車であるが、樹脂製であれば、ねじ歯車等の歯車を成形するようにしても良い。

１０、１０ａ 樹脂製歯車
１１ リング部
１２ ディスク部
１３ 外歯
１４ 外側部材
１５ 歯形部
１６ 外側リング部
１７ 外側ディスク部
１８ 歯溝部
２１ 内側部材
２２ 突起
２３ 内側リング部
２４ 内側ディスク部
２５ ボス部
２６ 補強リブ
２８ スペース
３０ａ、３０ｂ 成形金型
３１ 固定金型
３２ 可動金型
３５ 固定型板
３６、３７ 固定成形型
４３ 可動型板
４８ 可動成形型
４９ ランナー
５０ キャビティ
５５ キャビティ
５６ ランナー

Claims (8)

1. 外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車であって、
   歯形部が設けられる外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となる外側ディスク部とを備える外側部材と、
   前記歯形部に向けて径方向外方に突出する突起が設けられ前記外側リング部の径方向内側に接合される内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に成形されて前記外側ディスク部の内面に接合される内側ディスク部とを備える内側部材と、を有し、
   前記リング部は、前記外側リング部と前記内側リング部とにより形成され、前記ディスク部は前記外側ディスク部と前記内側ディスク部とにより形成され、
   前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に設け、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを設けた、樹脂製歯車。
2. 請求項１記載の樹脂製歯車において、
   前記内側リング部の回転中心軸から前記突起の先端までの内側リング半径は、前記突起が前記歯形部の内部にまで入り込まない長さである、樹脂製歯車。
3. 請求項１または請求項２記載の樹脂製歯車において、
   前記内側リング部の突起は、前記歯形部内に入り込む歯形形状である、樹脂製歯車。
4. 外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車の多層成形方法であって、
   径方向外方に突出する突起が設けられる内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に設けられる内側ディスク部とを備える内側部材を成形し、前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に成形し、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを成形する一次成形工程と、
   前記突起に対応させて歯形部が設けられ前記内側リング部の径方向外側に配置される外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となり前記内側ディスク部に接合される外側ディスク部とを備える外側部材を成形する二次成形工程と、
   を有する歯車の多層成形方法。
5. 請求項４記載の歯車の多層成形方法において、
   前記内側部材が熱収縮変形した後に、前記二次成形工程において前記外側部材を成形する、歯車の多層成形方法。
6. 外歯が設けられるリング部と、当該リング部の一端部に一体のディスク部とからなる樹脂製歯車の多層成形方法であって、
   歯形部が設けられる外側リング部と、前記外側リング部の一端部に一体となる外側ディスク部とを備える外側部材を成形する一次成形工程と、
   前記歯形部に向けて径方向外方に突出する突起が設けられ前記外側リング部の径方向内側に接合される内側リング部と、前記内側リング部の一端部に一体となり径方向中心部にボス部が一体に設けられて前記外側ディスク部の内面に接合される内側ディスク部とを備える内側部材を成形し、前記内側リング部の内周面から前記ボス部に向けて径方向に延びる複数の補強リブを前記内側部材に成形し、前記補強リブと前記ボス部との間にスペースを成形する二次成形工程と、
   を有する歯車の多層成形方法。
7. 請求項６記載の歯車の多層成形方法において、
   前記外側部材が冷却固化する前に、前記二次成形工程において前記内側部材を成形する、歯車の多層成形方法。
8. 請求項４～請求項７のいずれか１項に記載の歯車の多層成形方法において、
   前記内側部材を成形するときに、複数のランナーから注入された溶融樹脂を、前記内側ディスク部から径方向外方に放射状に拡散させて前記内側リング部にまで充填し、
   外側部材を成形するときに、複数のランナーから注入された溶融樹脂を、前記外側ディスク部から径方向外方に放射状に拡散させて前記外側リング部まで充填する、歯車の多層成形方法。

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