特許 6039408 樹脂歯車、樹脂歯車用成形型及び樹脂歯車の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6039408

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】樹脂歯車、樹脂歯車用成形型及び樹脂歯車の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/06 20060101AFI20161128BHJP

   F16H 55/17 20060101ALI20161128BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   F16H55/06

   F16H55/17 Z

   B29C45/26

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-284531(P2012-284531)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-126166(P2014-126166A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082337

【弁理士】

【氏名又は名称】近島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141508

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 隆史

(72)【発明者】

【氏名】植松 豊

【審査官】 藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５４４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−４００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９６１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ５５／０６

Ｆ１６Ｈ ５５／１７

Ｂ２９Ｃ ４５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

射出成形により成形された樹脂歯車において、
円周上に互いに間隔をあけて配置された複数のゲートに対応する複数のゲート対応部分を含み、前記複数のゲート対応部分を繋ぐ円と同心の円板状のウェブと、
前記ウェブの外周に接続され、外周に歯が形成された円筒状のリムと、を備え、
前記ウェブには、２つの平面のうち少なくとも一方の平面に、前記複数のゲート対応部分を繋ぐ円よりも半径方向外側に、周方向に互いに間隔をあけて複数の凹部が形成され、
前記各凹部は、前記各平面に垂直な垂直方向から見たときに、前記ウェブの中心軸から半径方向に延びる２本の直線、前記ウェブの中心軸を中心とする内周円、及び前記内周円よりも大径の外周円で囲まれた扇形状に形成され、
前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記複数の凹部のうちの１つの凹部を二等分する二等分線と、前記リムの内周面との交点を第１交点とし、
前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凹部と前記１つの凹部に隣接する２つの凹部のうちの一方の凹部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第２交点とし、
前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凹部と前記１つの凹部に隣接する２つの凹部のうちの他方の凹部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第３交点としたとき、
前記第１交点から前記第２交点及び前記第３交点を見込む角度が、４０°以下であることを特徴とする樹脂歯車。

【請求項2】

前記第１交点から前記第２交点及び前記第３交点を見込む角度が、１°以上であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂歯車。

【請求項3】

前記ウェブの凹部に対応する部分の肉厚に対する、前記複数の凹部のうち互いに隣接する２つの凹部の間の幅の比が、１．３以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂歯車。

【請求項4】

前記ウェブの凹部以外の部分の肉厚に対する、前記ウェブの凹部に対応する部分の肉厚の比が、０．３以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂歯車。

【請求項5】

前記ウェブの凹部に対応する部分の肉厚に対する、前記外周円の半径と前記内周円の半径との差の比が、２．３以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂歯車。

【請求項6】

射出成形により樹脂歯車を成形するのに用いられる樹脂歯車用成形型において、
第１成形型と、前記第１成形型に対して相対的に型締め及び型開きが可能な第２成形型と、を備え、
前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方に、円周上に互いに間隔をあけて複数のゲートが形成され、
型締めされたときに、前記第１成形型と前記第２成形型との間に、前記複数のゲートに連通し、前記複数のゲートを繋ぐ円と同心の、円板状のウェブに対応する形状のウェブ用キャビティと、円筒状のリムに対応する形状であり、前記ウェブ用キャビティの外周に接続され、外周が歯形状のリム用キャビティと、が形成され、
前記ウェブ用キャビティにおける互いに対向する２つの平面のうち少なくとも一方の平面に、前記複数のゲートを繋ぐ円よりも半径方向外側に、周方向に互いに間隔をあけて複数の凸部が設けられ、
前記各凸部は、前記各平面に垂直な垂直方向から見たときに、前記ウェブ用キャビティの中心軸から半径方向に延びる２本の直線、前記ウェブ用キャビティの中心軸を中心とする内周円、及び前記内周円よりも大径の外周円で囲まれた扇形状に形成され、
前記垂直方向から見て、前記ウェブ用キャビティの中心軸から半径方向に延び、前記複数の凸部のうちの１つの凸部を二等分する二等分線と、前記リム用キャビティの内周面との交点を第１交点とし、
前記垂直方向から見て、前記ウェブ用キャビティの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凸部と前記１つの凸部に隣接する２つの凸部のうちの一方の凸部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第２交点とし、
前記垂直方向から見て、前記ウェブ用キャビティの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凸部と前記１つの凸部に隣接する２つの凸部のうちの他方の凸部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第３交点としたとき、
前記第１交点から前記第２交点及び前記第３交点を見込む角度が、４０°以下であることを特徴とする樹脂歯車用成形型。

【請求項7】

前記第１交点から前記第２交点及び前記第３交点を見込む角度が、１°以上であることを特徴とする請求項６に記載の樹脂歯車用成形型。

【請求項8】

前記ウェブ用キャビティにおいて凸部に対応する部分の空間の厚みに対する、前記複数の凸部のうち互いに隣接する２つの凸部の間の幅の比が、１．３以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の樹脂歯車用成形型。

【請求項9】

前記ウェブ用キャビティにおいて凸部以外の部分の空間の厚みに対する、前記ウェブ用キャビティにおいて凸部に対応する部分の空間の厚みの比が、０．３以下であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の樹脂歯車用成形型。

【請求項10】

前記ウェブ用キャビティにおいて凸部に対応する部分の空間の厚みに対する、前記外周円の半径と前記内周円の半径との差の比が、２．３以上であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の樹脂歯車用成形型。

【請求項11】

請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の樹脂歯車用成形型を用い、前記各ゲートに溶融樹脂を注入して、前記ウェブ用キャビティ、及び前記ウェブ用キャビティを通じて前記リム用キャビティに溶融樹脂を充填し、冷却固化して樹脂歯車を成形する樹脂歯車の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェブを有する樹脂歯車、樹脂歯車を成形するのに用いられる樹脂歯車用成形型、及び樹脂歯車用成形型を用いた樹脂歯車の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複写機、プリンタ等の電子機器の動力伝達部品として、射出成形により成形された樹脂歯車が多数使用されている。電子機器の高精度化に伴い、電子機器に用いられる樹脂歯車の精度の要求が高まっている。

【0003】

従来の樹脂歯車は、成形型のウェブ対応面に開口する多点のゲートから溶融樹脂を注入して成形を行っている。この場合、ゲートから注入された溶融樹脂は放射状にキャビティ内に充填されるため、リムへの樹脂充填が不均一となり、噛合い誤差（ＪＧＭＡ１１６−０２）等で規格される歯面精度に影響を及ぼす。

【0004】

そこで、射出成形による樹脂歯車の精度を高める手段として、繊維強化熱可塑性樹脂歯車に関しては、樹脂材料の流動の途中に円柱状の障害物を配設し、ウェルドラインを意図的に形成する手法が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３９５９６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、従来の円柱状の障害物を配置する手法では、樹脂歯車に円柱状の複数の貫通孔が形成されることになり、貫通孔の数が増加するほど樹脂歯車の強度が低下する。したがって、樹脂歯車の強度を確保するには、貫通孔の数をできるだけ減らさなければならず、その場合、リムへの樹脂充填が不均一となり、樹脂歯車において噛み合い誤差が大きくなる。

【0007】

そこで、本発明は、強度を確保しつつ噛み合い誤差が低減する樹脂歯車、樹脂歯車用成形型及び樹脂歯車の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、射出成形により成形された樹脂歯車において、円周上に互いに間隔をあけて配置された複数のゲートに対応する複数のゲート対応部分を含み、前記複数のゲート対応部分を繋ぐ円と同心の円板状のウェブと、前記ウェブの外周に接続され、外周に歯が形成された円筒状のリムと、を備え、前記ウェブには、２つの平面のうち少なくとも一方の平面に、前記複数のゲート対応部分を繋ぐ円よりも半径方向外側に、周方向に互いに間隔をあけて複数の凹部が形成され、前記各凹部は、前記各平面に垂直な垂直方向から見たときに、前記ウェブの中心軸から半径方向に延びる２本の直線、前記ウェブの中心軸を中心とする内周円、及び前記内周円よりも大径の外周円で囲まれた扇形状に形成され、前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記複数の凹部のうちの１つの凹部を二等分する二等分線と、前記リムの内周面との交点を第１交点とし、前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凹部と前記１つの凹部に隣接する２つの凹部のうちの一方の凹部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第２交点とし、前記垂直方向から見て、前記ウェブの中心軸から半径方向に延び、前記１つの凹部と前記１つの凹部に隣接する２つの凹部のうちの他方の凹部との間の部分を二等分する二等分線と、前記外周円との交点を第３交点としたとき、前記第１交点から前記第２交点及び前記第３交点を見込む角度が、４０°以下であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、樹脂歯車の強度が確保されると共に、樹脂歯車の噛み合い誤差が低減する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る樹脂歯車の概略構成を示す説明図である。

【図2】実施形態に係る樹脂歯車用成形型の断面図である。

【図3】樹脂歯車の拡大平面図である。

【図4】樹脂歯車用成形型における凸部通過後の樹脂の流動状態を示す模式図である。

【図5】他の実施形態に係る樹脂歯車の概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る樹脂歯車の概略構成を示す説明図である。図１（ａ）は、樹脂歯車の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の樹脂歯車のＡ−Ａ断面図である。図１（ｃ）は、樹脂歯車の凹部の拡大平面図である。図２は、本発明の実施形態に係る樹脂歯車用成形型の断面図である。図１に示す樹脂歯車１００は、複写機、プリンタ等の電子機器に適用される。樹脂歯車１００は、不図示の射出成形装置により、図２に示す樹脂歯車用成形型としての金型２００に射出成形により溶融樹脂を射出することにより成形される。

【0012】

図１に示すように、樹脂歯車１００は、円板状のウェブ１０１と、ウェブ１０１の外周に接続された円筒状のリム１０２と、を備えている。リム１０２は、ウェブ１０１の中心軸（歯車回転軸）Ｃ０に対して同軸に構成される。リム１０２の外周には不図示の歯が複数形成されている。

【0013】

一方、図２に示すように、射出成形により樹脂歯車１００を成形するのに用いられる金型２００は、第１成形型である固定型（固定金型）２０１と、第２成形型である可動型（可動金型）２０２と、を備えている。

【0014】

可動型２０２は、固定型２０１に対して移動することで、型締め及び型開きが可能となっている。なお、第１成形型が固定型であるとしたが、可動型であってもよい。つまり、第１成形型及び第２成形型の少なくとも一方が移動して、第１成形型に対して第２成形型が相対的に移動すればよい。

【0015】

固定型２０１及び可動型２０２の少なくとも一方、本実施形態では、固定型２０１には、円周上に互いに間隔をあけて、溶融樹脂の注入口である複数のゲート２０３が形成されている。

【0016】

固定型２０１及び可動型２０２が型締めされたときに、固定型２０１と可動型２０２との間には、複数のゲート２０３に連通するキャビティ２１０が形成される。キャビティ２１０は、ウェブ１０１を成形するためにウェブ１０１に対応する形状のウェブ用キャビティ２１１と、リム１０２を形成するためにリム１０２に対応する形状のリム用キャビティ２１２と、からなる。

【0017】

ウェブ用キャビティ２１１は、複数のゲート２０３に連通し、複数のゲート２０３を繋ぐ円と同心（同軸）の円板状に形成された空洞部である。リム用キャビティ２１２は、ウェブ用キャビティ２１１の外周に接続され、外周が歯形状に形成された空洞部である。

【0018】

金型２００において、各ゲート２０３に溶融樹脂を注入すると、放射状に溶融樹脂が流動して、ウェブ用キャビティ２１１に樹脂が充填されると共に、ウェブ用キャビティ２１１を介してリム用キャビティ２１２に樹脂が充填される。その後、冷却固化することにより、樹脂歯車１００が製造される。

【0019】

ウェブ用キャビティ２１１における互いに対向する２つの平面２３１，２３２のうち少なくとも一方の平面、本実施形態では、固定型２０１においてウェブ用キャビティ２１１を形成する平面２３１に、複数の凸部２４１が設けられている。複数の凸部２４１は、複数のゲート２０３を繋ぐ円よりも半径方向外側に、周方向に互いに間隔をあけて設けられている。これら凸部２４１は、等間隔に配置されている。したがって、ウェブ用キャビティ２１１において凸部２４１に対応する部分の空間の厚みが、ウェブ用キャビティ２１１において凸部２４１以外の部分の空間の厚みよりも薄くなる。

【0020】

この金型２００により成形される樹脂歯車１００のウェブ１０１は、図１に示すように複数のゲート２０３に対応する複数のゲート対応部分１０３があり、複数のゲート対応部分１０３を繋ぐ円Ｃ１と同心（同軸）の円板状に形成される。そして、ウェブ１０１には、２つの平面１３１，１３２のうち少なくとも一方の平面、本実施形態では、平面１３１に、複数のゲート対応部分１０３を繋ぐ円Ｃ１よりも半径方向外側に、周方向に互いに間隔をあけて複数の凹部１４１が形成される。これら凹部１４１は凸部２４１に対応して等間隔に配置されている。したがって、ウェブ１０１において凹部１４１に対応する部分の肉厚が、ウェブ１４１において凹部１４１以外の部分の肉厚よりも薄肉となる。つまり、凹部１４１と凹部１４１との間の部分は、凹部１４１に対応する部分よりも厚肉であり、補強用のリブ１４２として機能する。

【0021】

各凹部１４１は、各平面１３１，１３２に垂直な垂直方向Ｘから見たときに、同一形状の扇形状に形成されている。具体的には、図１（ｃ）に示すように、各凹部１４１は、ウェブ１０１の中心軸Ｃ０から半径方向に延びる２本の直線Ｌ３，Ｌ４、ウェブ１０１の中心軸Ｃ０を中心とする内周円Ｃ２、及び内周円Ｃ２よりも大径の外周円Ｃ３で囲まれた扇形状に形成される。内周円Ｃ２と外周円Ｃ３とは軸Ｃ０を中心とする同心円である。つまり、金型２００における各凸部２４１は、各平面２３１，２３２に垂直な垂直方向Ｘから見たときに、同一形状の扇形状に形成されている。具体的には、各凸部２４１は、ウェブ用キャビティ２１１の中心軸から半径方向に延びる２本の直線、ウェブ用キャビティ２１１の中心軸を中心とする内周円、及び内周円よりも大径の外周円で囲まれた扇形状に形成される。これら各凹部１４１（各凸部２４１）は、歯車回転軸と同軸に配置されている。

【0022】

図１（ｂ）において、Ｒ１はゲート対応部分１０３（ゲート２０３）の配置半径、Ｒ２は凹部１４１（凸部２４１）の内周円Ｃ２の半径、Ｒ３は凹部１４１（凸部２４１）の外周円Ｃ３の半径、Ｒ４はリム１０２（リム用キャビティ２１２）の内周半径である。Ｔ１はウェブ１０１の凹部１４１以外の部分の肉厚（ウェブ用キャビティ２１１の凸部２４１以外の部分の空間の厚み）であり、Ｔ２はウェブ１０１の凹部に対応する部分の肉厚（ウェブ用キャビティ２１１の凸部２４１に対応する部分の空間の厚み）である。

【0023】

図３は樹脂歯車の拡大平面図である。垂直方向Ｘ（図１参照）から見て、ウェブ１０１の中心軸Ｃ０から半径方向に延び、複数の凹部１４１のうちの任意の１つの凹部（例えば凹部１４１_１）を二等分する二等分線をＬ１１とする。そして、二等分線Ｌ１１とリム１０２の内周面との交点を第１交点Ｐ１とする。

【0024】

また、凹部１４１_１に隣接する２つの凹部１４１_２，１４１_３のうち、一方の凹部が凹部１４１_２であり、他方の凹部が凹部１４１_３であるものとする。そして、ウェブ１０１の中心軸Ｃ０から半径方向に延び、凹部１４１_１と凹部１４１_２との間の部分を二等分する二等分線をＬ１２とする。また、ウェブ１０１の中心軸Ｃ０から半径方向に延び、凹部１４１_１と凹部１４１_３との間の部分を二等分する二等分線をＬ１３とする。そして、二等分線Ｌ１２と外周円Ｃ３との交点を第２交点Ｐ２とし、二等分線Ｌ１３と外周円Ｃ３との交点を第３交点Ｐ３とする。θは第１交点Ｐ１が第２、第３交点Ｐ２，Ｐ３を見込む角度である。

【0025】

なお、樹脂歯車１００について定義したが、金型２００についても同様に定義できる。即ち、各平面２３１，２３２に垂直な垂直方向Ｘから見て、ウェブ用キャビティ２１１の中心軸から半径方向に延び、複数の凸部２４１のうちの１つの凸部を二等分する二等分線と、リム用キャビティ２１２の内周面との交点を第１交点Ｐ１とする。また、垂直方向Ｘから見て、ウェブ用キャビティ２１１の中心軸から半径方向に延び、１つの凸部と１つの凸部に隣接する２つの凸部のうちの一方の凸部との間の部分を二等分する二等分線と、外周円との交点を第２交点Ｐ２とする。また、垂直方向Ｘから見て、ウェブ用キャビティ２１１の中心軸から半径方向に延び、１つの凸部と１つの凸部に隣接する２つの凸部のうちの他方の凸部との間の部分を二等分する二等分線と、外周円との交点を第３交点Ｐ３とする。

【0026】

図４は、金型における凸部通過後の樹脂の流動状態を示す模式図である。交点Ｐ２，Ｐ３を通過した樹脂の近似流動先端形状は、形状１１となる。Ｌ１はリブ１４２を通過した樹脂のリブ通過後の近似流動距離であり、Ｌ２は隣接するリブ１４２の中間部の樹脂の近似流動距離である。つまり、Ｌ１は、各交点Ｐ２，Ｐ３を通過した樹脂が半径方向に流動した際の半径方向の近似流動距離であり、Ｌ２は、各交点Ｐ２，Ｐ３を通過した樹脂が中間点で交わった際の半径方向の近似流動距離である。

【0027】

隣り合うゲート２０３，２０３から注入された溶融樹脂は放射状にキャビティ２１０内に充填されるため、ゲート２０３に比較してゲート２０３，２０３の中間部では樹脂の充填に遅れが生じる。

【0028】

本実施形態では、ゲート２０３の配置に起因する樹脂充填の不均一を抑制するため、金型２００における凸部２４１（樹脂歯車１００における凹部１４１）は、ゲート配置半径Ｒ１よりも半径方向外側に設定している。この凸部２４１（凹部１４１）では樹脂の流動抵抗が大きくなるめ、樹脂のゲート配置に起因する流動速度差が低減される。

【0029】

また、凹部１４１，１４１間のリブ１４２は、樹脂流動を抑制する効果を有しないため、図４に示すように部分的に流動が速くなるが、見込み角度θを４０°以下とすることにより、図４に示す近似流動距離Ｌ１と近似流動距離Ｌ２との差が５％以下となる。したがって、リム用キャビティ２１２の内周到達時の樹脂の流れを均一にすることができる。よって、樹脂歯車１００の噛み合い誤差が低減する。

【0030】

また凹部１４１は、歯車回転中心に対して同軸に複数配置している。このように複数の凹部１４１を間隔をあけて配置することで、凹部１４１，１４１の間をウェブ１０１における補強用のリブ１４２として機能させることができる。また、ウェブ１０１において、凹部１４１に対応する部分が隣り合うリブ１４２，１４２に連結されている。したがって、凹部１４１を間隔をあけて複数配置することで、貫通孔とする場合と比較して、樹脂歯車１００の強度を確保することができる。図４に示す近似流動距離Ｌ１と近似流動距離Ｌ２との差を小さくするうえで、見込み角度θはより小さいことが望ましいがリブ１４２の補強用リブとしての強度を確保するためには幅Ｗ３が０．５ｍｍ以上であることが望ましい。また凹部１４１を形成する金型２００の凸部２４１の強度を確保するためには、凸部２４１（即ち凹部１４１）の外周円Ｃ３上の幅Ｗ１を０．５ｍｍ以上に設定することが望ましい。この場合、近似流動距離Ｌ１が６０ｍｍで見込み角度θが１°となる。よって、見込み角度θは、１°以上４０°以下とすることが好ましい。

【0031】

なお、本実施形態では、凹部１４１（即ち凸部２４１）を一方の平面１３１（平面２３１）に形成したが、これに限定するものではない。凹部１４１は、少なくとも一方の平面に形成されていればよく、図５に示すように、両面１３１，１３２に形成されていてもよい。この場合、金型２００においては、少なくとも一方の平面として、両面２３１，２３２に凸部２４１が形成されていればよい。

【実施例】

【0032】

次に、上記実施形態で説明した金型２００を用いて、各種パラメータを変更して成形した樹脂歯車１００における評価結果について説明する。

【0033】

以下の表１に、第１交点Ｐ１から第２、第３交点Ｐ２，Ｐ３を見込む角度θを変更した際の比較結果を示す。樹脂が凸部２４１（凹部１４１）を通過した直後である成形品体積の７３％充填時における流動先端の歯車中心からの最大距離と最少距離の差を評価した。

【0034】

樹脂歯車は歯先円直径Φ１３２．５４、モジュール０．８、圧力角１４．５°、歯数１３２、ねじれ角は左に３０°のものとした。ゲート配置半径Ｒ１は３０、絞り形状外周半径Ｒ３は４７．５、リム内周半径Ｒ４は５９．５であった。なお表中に樹脂歯車の精度判定結果として、噛合い誤差がＪＧＭＡ１級以上を◎印、ＪＧＭＡ２級を○印、ＪＧＭＡ３級以下を×印で示す。

【0035】

【表1】

【0036】

表１に示すように、見込む角度θを小さくすることにより流動距離差が小さくなる傾向が見られ、θ≦４０°である場合に急激に流動距離差が改善されることが確認された。即ち、実施例１〜４に示すように、見込角度θが４０°以下である場合に日本歯車工業会規格（ＪＧＭＡ１１６−０２）で規格される噛合い精度等級が２級以上となる樹脂歯車が得られた。また、見込角度θが２３°以上である場合に、ＪＧＭＡ１１６−０２で規格される噛合い精度等級が２級以上となる樹脂歯車が得られた。なお、比較例１〜４に示すように、見込角度θが４０°よりも大きい場合、ＪＧＭＡ１１６−０２で規格される噛合い精度等級が３級以下であった。

【0037】

また同ピッチで配置した円柱形の凹部と扇形の凹部との樹脂流動の比較を表２に示す。

【0038】

【表2】

【0039】

円柱状の凹部（比較例５，６）に比較して、扇形状の凹部を設定した場合（実施例１，４）に流動距離差が改善されていることが確認された。

【0040】

また、扇形状の凹部１４１をウェブ１０１の片面１３１にのみ配置した場合と、ウェブ１０１の両面１３１，１３２に対向して配置した場合の比較を表３に示す。

【0041】

【表3】

【0042】

片面１３１のみ配置した場合と両面１３１，１３２に配置した場合において有意差は見られず、いずれの場合においても、噛合い精度等級が２級以上となる効果が得られることが確認された。

【0043】

次に、リブ１４２の幅Ｗ３を扇形凹部の肉厚Ｔ２で除した比率Ｗ３／Ｔ２を変更した際の比較を表４に示す。この比率Ｗ３／Ｔ２は、ウェブ１０１の凹部１４１に対応する部分の肉厚Ｔ２に対する、複数の凹部１４１のうち互いに隣接する２つの凹部の間の外周円Ｃ３上の幅Ｗ３の比である。換言すると、ウェブ用キャビティ２１１において凸部２４１に対応する部分の空間の厚みＴ２に対する、複数の凸部２４１のうち互いに隣接する２つの凸部の間の外周円上の幅Ｗ３の比である。

【0044】

【表4】

【0045】

実施例４、実施例７〜実施例１０は凹部の肉厚Ｔ２を１．５［ｍｍ］に、実施例１１〜１５は凹部の肉厚Ｔ２を１［ｍｍ］とした。幅Ｗ３を変化させることで、それぞれの凹部の肉厚Ｔ２における比率Ｗ３／Ｔ２の樹脂流動への影響を評価した。

【0046】

Ｔ２の値によらず、Ｗ３／Ｔ２が小さくなると流動距離差が小さくなる傾向が見られ、Ｗ３／Ｔ２が１．３以下である場合に急激に流動距離差が改善され、ＪＧＭＡ１１６−０２で規格される噛合い精度等級が１級以上であることが確認された。

【0047】

即ち、Ｗ３／Ｔ２≦１．３の関係を満たすことにより、リブ１４２を通過する樹脂の速度を制限し、凹部１４１とリブ１４２の樹脂の流動速度差を低減し、より高精度な歯車の成形が可能となることが確認された。

【0048】

次に、凹部１４１に対応する部分の肉厚Ｔ２のウェブ１０１の凹部以外の部分の肉厚Ｔ１に対する比率Ｔ２／Ｔ１を変更した際の比較を表５に示す。この比率Ｔ２／Ｔ１は、ウェブ１０１の凹部以外の部分の肉厚Ｔ１に対する、ウェブ１０１の凹部１４１に対応する部分の肉厚Ｔ２の比である。換言すると、ウェブ用キャビティ２１１において凸部以外の部分の空間の厚みＴ１に対する、ウェブ用キャビティ２１１において凸部２４１に対応する部分の空間の厚みＴ２の比である。

【0049】

【表5】

【0050】

実施例４、実施例１６〜１９では、肉厚Ｔ１を一定の５［ｍｍ］とし、肉厚Ｔ２を変化させた。

【0051】

Ｔ２／Ｔ１が小さいほど流動距離差が小さくなる傾向が見られ、Ｔ２／Ｔ１が０．３以下である場合に急激に流動距離差が改善され、ＪＧＭＡ１１６−０２で規格される噛合い精度等級が１級以上であることが確認された。

【0052】

即ち、Ｔ２／Ｔ１≦０．３の関係を満たすことにより、さらに凹部１４１の流動抑制効果が向上し、凹部１４１通過直後の段階でのゲート配置に起因する樹脂流動の速度差を低減し、高精度な歯車の成形が可能となることが確認された。

【0053】

次に、凹部１４１の外周円Ｃ３の半径Ｒ３と内周円Ｃ２の半径Ｒ２との差Ｗ２を、凹部の肉厚Ｔ２で除した比率Ｗ２／Ｔ２を変更した際の比較を表６に示す。この比率Ｗ２／Ｔ２は、ウェブ１０１の凹部１４１に対応する部分の肉厚Ｔ２に対する、外周円Ｃ３の半径Ｒ３と内周円Ｃ２の半径Ｒ２との差Ｗ２の比である。換言すると、ウェブ用キャビティ２１１において凸部２４１に対応する部分の空間の厚みＴ２に対する、凸部２４１の外周円の半径と凸部２４１の内周円の半径との差Ｗ２の比である。

【0054】

【表6】

【0055】

実施例２０〜２２、実施例４は、凹部肉厚Ｔ２を１．５［ｍｍ］に、実施例２３〜２６は凹部肉厚Ｔ２を１［ｍｍ］に設定し、Ｗ２を変化させることでそれぞれの凹部肉厚Ｔ２におけるＷ３／Ｔ２の樹脂流動への影響を評価した。

【0056】

Ｔ２の値によらず、Ｗ２／Ｔ２が大きくなると流動距離差が小さくなる傾向が見られ、Ｗ２／Ｔ２が２．３以上で流動距離差が改善され、ＪＧＭＡ１１６−０２で規格される噛合い精度等級が１級以上であることが確認された。

【0057】

即ち、Ｗ２／Ｔ２≧２．３の関係を満たすことで、さらに凹部１４１の流動抑制効果が向上し、凹部１４１通過直後の段階でのゲート配置に起因する樹脂流動の速度差を低減し、高精度な歯車の成形が可能となることが確認された。

【0058】

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

【0059】

本発明は、結晶性熱可塑性樹脂であるＰＯＭに限らず、ＰＡ、ＰＢＴ、ＰＣ、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂全般に適用が可能であり、繊維、タルク等を添加した熱可塑性樹脂に対しても適用可能である。

【符号の説明】

【0060】

１００…樹脂歯車、１０１…ウェブ、１０２…リム、１４１…凹部、２００…金型（樹脂歯車用成形型）、２０１…固定型（第１成形型）、２０２…可動型（第２成形型）、２０３…ゲート、２１１…ウェブ用キャビティ、２１２…リム用キャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】