特開 2023-50258 二段歯車の製造方法、金型部材の製造方法及び金型部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023050258

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】二段歯車の製造方法、金型部材の製造方法及び金型部材

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/14 20060101AFI20230404BHJP

   F16H 55/06 20060101ALI20230404BHJP

   F16H 55/17 20060101ALI20230404BHJP

   B29C 33/14 20060101ALI20230404BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

B29C45/14

F16H55/06

F16H55/17 Z

B29C33/14

B29C45/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021160280

(22)【出願日】2021-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】599109906

【氏名又は名称】住友電工ファインポリマー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100159499

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 義典

(74)【代理人】

【識別番号】100120329

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 一規

(74)【代理人】

【識別番号】100106264

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 耕治

(72)【発明者】

【氏名】岡部 昭平

(72)【発明者】

【氏名】井上 幹久

【テーマコード（参考）】

3J030

4F202

4F206

【Ｆターム（参考）】

3J030BA01

3J030BA05

3J030BC01

3J030BC02

3J030BC08

3J030BC10

4F202AA23

4F202AA29

4F202AA34

4F202AD03

4F202AD15

4F202AD18

4F202AD21

4F202AD23

4F202AD24

4F202AG05

4F202AG19

4F202AG26

4F202AG28

4F202AH04

4F202AH12

4F202AJ02

4F202CA11

4F202CB01

4F202CB12

4F202CD18

4F202CK11

4F202CK25

4F202CK32

4F202CK81

4F202CQ01

4F202CQ05

4F202CQ10

4F206AA23

4F206AA29

4F206AA34

4F206AD03

4F206AD15

4F206AD18

4F206AD21

4F206AD23

4F206AD24

4F206AG05

4F206AG19

4F206AG28

4F206AH04

4F206AH12

4F206AJ02

4F206JA07

4F206JB12

4F206JF05

4F206JN25

4F206JQ81

4F206JW34

(57)【要約】

【課題】寸法精度及び耐久性に優れる二段歯車を容易に製造可能な二段歯車の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の一態様に係る二段歯車の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造方法であって、上記第１歯車部を作製する工程と、上記第２歯車部を作製する工程とを備え、上記第２歯車部を作製する工程では、金型を用いた射出成形により上記第２歯車部を作製する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部と、
上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、
上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部と
を備える二段歯車の製造方法であって、
上記第１歯車部を作製する工程と、
上記第２歯車部を作製する工程と
を備え、
上記第２歯車部を作製する工程では、金型を用いた射出成形により上記第２歯車部を作製する二段歯車の製造方法。

【請求項2】

上記第１歯車部を作製する工程では、切削加工により上記第１歯車を形成する請求項１に記載の二段歯車の製造方法。

【請求項3】

上記金型に、上記第１歯車部が篏合する穴が設けられており、
上記穴が、電極を用いた放電加工により形成されている請求項１又は請求項２に記載の二段歯車の製造方法。

【請求項4】

上記電極の周面に歯車が設けられており、
上記第１歯車部を作製する工程では、上記電極の歯車と同じ加工方法で上記第１歯車を形成する請求項３に記載の二段歯車の製造方法。

【請求項5】

上記第１歯車がハスバ歯車である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の二段歯車の製造方法。

【請求項6】

軸部と、
上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、
上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部と
を備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材の製造方法であって、
上記第１歯車部が篏合する穴を、電極を用いた放電加工により形成する工程を備え、
上記電極の周面に、上記第１歯車と同じ加工方法で形成された歯車が設けられている金型部材の製造方法。

【請求項7】

軸部と、
上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、
上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部と
を備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材であって、
上記第１歯車部が篏合する穴を有しており、
上記第１歯車部が篏合した状態で、上記第２歯車部を形成する射出成形用樹脂の浸入が防止されるように上記穴と上記第１歯車とのクリアランスが保たれる金型部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、二段歯車の製造方法、金型部材の製造方法及び金型部材に関する。

【背景技術】

【0002】

動力を伝達するための部品として、軸部材の中心軸方向に沿ってピッチ円直径の異なる２つの歯車部が配置されている二段歯車が用いられている。この二段歯車は、自動車、自転車等の車両や、電子部品、産業ロボットなどに広く利用されている。この二段歯車としては、樹脂を用いた射出成形によって形成されたものが公知である（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２３６１３６号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様に係る二段歯車の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造方法であって、上記第１歯車部を作製する工程と、上記第２歯車部を作製する工程とを備え、上記第２歯車部を作製する工程では、金型を用いた射出成形により上記第２歯車部を作製する。

【0005】

本開示の別の一態様に係る金型部材の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材の製造方法であって、上記第１歯車部が篏合する穴を、電極を用いた放電加工により形成する工程を備え、上記電極の周面に、上記第１歯車と同じ加工方法で形成された歯車が設けられている。

【0006】

本開示のさらに別の一態様に係る金型部材は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材であって、上記第１歯車部が篏合する穴を有しており、上記第１歯車部が篏合した状態で、上記第２歯車部を形成する射出成形用樹脂の浸入が防止されるように上記穴と上記第１歯車とのクリアランスが保たれる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る二段歯車の製造方法を示すフロー図である。

【図2】図２は、図１の二段歯車の製造方法によって製造される二段歯車の模式的斜視図である。

【図3】図３は、図２の二段歯車のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

【図4】図４は、図１の二段歯車の製造方法における第２歯車部を作製する工程を示す模式的端面図である。

【図5】図５は、本開示の一実施形態における金型部材の穴に第１歯車部が篏合している状態を示す図４のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図６は、本開示の一実施形態に係る金型部材の製造方法を示すフロー図である。

【図7】図７は、図６の金型部材の製造方法における形成する工程を示す模式的斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に記載されている二段歯車は、全体が合成樹脂から形成されているため、成形時における合成樹脂の膨張収縮に起因して寸法変化を生じやすい。また、この二段歯車は、２つの歯車がいずれも合成樹脂から形成されているため、用途によっては耐久性が不十分になるおそれがある。

【0009】

本開示は上記事情に基づいてなされたものであり、寸法精度及び耐久性に優れる二段歯車を容易に製造可能な二段歯車の製造方法の提供を目的とする。

【0010】

［本開示の効果］
本開示の一態様に係る二段歯車の製造方法は、寸法精度及び耐久性に優れる二段歯車を容易に製造することができる。

【0011】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0012】

本開示の一態様に係る二段歯車の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造方法であって、上記第１歯車部を作製する工程と、上記第２歯車部を作製する工程とを備え、上記第２歯車部を作製する工程では、金型を用いた射出成形により上記第２歯車部を作製する。

【0013】

当該二段歯車の製造方法では、上記第１歯車部が金属製であるので、この第１歯車部の強度及び寸法精度が高い。また、当該二段歯車の製造方法は、上記第２歯車部を作製する工程で、金型を用いた射出成形によって上記第２歯車部を作製するので、上記軸部に対する上記第２歯車部の密着力を高めつつ、動力を伝達する際に負荷のかかりやすい部分に適度の弾性を持たせることができる。従って、当該二段歯車の製造方法は、得られる二段歯車の耐久性を高めることができる。

【0014】

上記第１歯車部を作製する工程では、切削加工により上記第１歯車を形成するとよい。このように、上記第１歯車部を作製する工程で、切削加工により上記第１歯車を形成することによって、上記第１歯車を所望の形状に容易に形成することができる。

【0015】

上記金型に、上記第１歯車部が篏合する穴が設けられており、上記穴が、電極を用いた放電加工により形成されているとよい。当該二段歯車の製造方法は、上記第１歯車部を作製する工程と、上記第２歯車部を作製する工程とをこの順で行うことで、二段歯車を製造することができる。この際に、上記金型に、上記第１歯車部が篏合する穴が設けられており、上記穴が、電極を用いた放電加工により形成されていることによって、上記第１歯車部を上記穴に篏合することで、上記軸部の第２の位置を上記金型内に容易に位置決めすることができる。その結果、上記第２歯車部を容易に作製することができる。

【0016】

上記電極の周面に歯車が設けられており、上記第１歯車部を作製する工程では、上記電極の歯車と同じ加工方法で上記第１歯車を形成するとよい。このように、上記電極の周面に歯車が設けられており、上記第１歯車部を作製する工程で、上記電極の歯車と同じ加工方法で上記第１歯車を形成することで、上記第１歯車の形状を上記穴の周面形状に合致させることができる。その結果、上記第２歯車部を作製する工程で、射出成形用樹脂が上記第１歯車部と上記穴との隙間に浸入することを容易かつ確実に抑制することできる。これにより、上記第１歯車部への樹脂の付着を抑制することで、上記第１歯車部の寸法精度をより高めることができると共に、上記金型に対する樹脂の付着を抑制することで、二段歯車の製造効率を格段に高めることができる。

【0017】

上記第１歯車がハスバ歯車であるとよい。このように、上記第１歯車がハスバ歯車であることによって、上記第１歯車の強度を高めると共に、動力の伝達を円滑に行うことができる。

【0018】

本開示の別の一態様に係る金型部材の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材の製造方法であって、上記第１歯車部が篏合する穴を、電極を用いた放電加工により形成する工程を備え、上記電極の周面に、上記第１歯車と同じ加工方法で形成された歯車が設けられている。

【0019】

当該金型部材の製造方法は、上記電極の周面に、上記第１歯車と同じ加工方法で形成された歯車が設けられているので、上記金型部材に形成される上記穴の周面形状を上記第１歯車の形状に合致させることができる。その結果、射出成形用樹脂が上記第１歯車部と上記穴との隙間に浸入することを容易かつ確実に抑制することできる。

【0020】

本開示のさらに別の一態様に係る金型部材は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車の製造に用いられる射出成形用の金型部材であって、上記第１歯車部が篏合する穴を有しており、上記第１歯車部が篏合した状態で、上記第２歯車部を形成する射出成形用樹脂の浸入が防止されるように上記穴と上記第１歯車とのクリアランスが保たれる。

【0021】

当該金型部材は、上記第１歯車部が篏合する穴への射出成形用樹脂の浸入が防止されるので、上記第１歯車部への樹脂の付着を抑制することで、上記第１歯車部の寸法精度をより高めることができると共に、上記金型部材に対する樹脂の付着を抑制することで、二段歯車の製造効率を格段に高めることができる。

【0022】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0023】

＜二段歯車の製造方法＞
当該二段歯車の製造方法は、軸部と、上記軸部の第１の位置に配置され、周面に第１歯車を有する金属製の第１歯車部と、上記軸部の第２の位置に配置され、周面にピッチ円直径が上記第１歯車よりも大きい第２歯車を有する樹脂製の第２歯車部とを備える二段歯車を製造する。図１に示すように、当該二段歯車の製造方法は、第１歯車部を作製する工程Ｓ１と、第２歯車部を作製する工程Ｓ２とを備える。第２歯車部を作製する工程Ｓ２では、金型を用いた射出成形により上記第２歯車部を作製する。なお、以下では、第１歯車部を作製する工程Ｓ１を、「第１歯車部作製工程Ｓ１」ともいい、第２歯車部を作製する工程Ｓ２を、「第２歯車部作製工程Ｓ２」ともいう。

【0024】

当該二段歯車の製造方法では、上記第１歯車部が金属製であるので、この第１歯車部の強度及び寸法精度が高い。また、当該二段歯車の製造方法は、第２歯車部作製工程Ｓ２で、金型を用いた射出成形によって上記第２歯車部を作製するので、上記軸部に対する上記第２歯車部の密着力を高めつつ、動力を伝達する際に負荷のかかりやすい部分に適度の弾性を持たせることができる。従って、当該二段歯車の製造方法は、得られる二段歯車の耐久性を高めることができる。

【0025】

〈二段歯車〉
図２及び図３を参照して、当該二段歯車の製造方法によって製造される二段歯車の一例について説明する。図２及び図３に示す二段歯車１０は、軸部１ａと、軸部１ａの第１の位置１１ａに配置される金属製の第１歯車部１ｂと、軸部１ａの第２の位置１１ｂに配置される樹脂製の第２歯車部２とを備える。軸部１ａ及び第１歯車部１ｂは、いずれも金属製であり、一体的に形成されている。すなわち、二段歯車１０は、軸部１ａ及び第１歯車部１ｂを含む金属製の芯部材１と、芯部材１における第１歯車部１ｂが形成されている以外の部分に配置される樹脂製の第２歯車部２とを備える。

【0026】

二段歯車１０の用途としては、特に限定されるものではなく、例えば自動車、自転車等の車両や、電子部品、産業ロボットなどが挙げられる。

【0027】

軸部１ａは、その中心軸方向に沿って第１の位置１１ａと第２の位置１１ｂとを有する。第１の位置１１ａと第２の位置１１ｂとは、軸部１ａの中心軸方向の異なる位置に設けられている。第１の位置１１ａと第２の位置１１ｂとは、軸部１ａの任意の位置に設けることができる。図２及び図３では、第１の位置１１ａと第２の位置１１ｂとは、軸部１ａの中心軸方向の中間部分で互いに隣接して設けられている。つまり、図２及び図３において、軸部１ａは、第１歯車部１ｂ及び第２歯車部２を貫通している。第２の位置１１ｂには、第２歯車部２との接続を強固にするための接続用歯車１２が設けられていてもよい。また、第２の位置１１ｂの第１の位置１１ａと隣接する側の端部には、第２歯車部２を構成する樹脂が充填される溝部１３が設けられていてもよい。

【0028】

第１歯車部１ｂは、軸部１ａと同軸に配置されている。第１歯車部１ｂは、周面に第１歯車１４を有する。第１歯車１４の歯底円直径及び歯先円直径は、軸部１ａの中心軸方向に亘って一定とすることができる。第１歯車１４の具体的な形状としては、特に限定されるものではなく、平歯車、ハスバ歯車等が挙げられる。中でも、第１歯車１４としては、ハスバ歯車が好ましい。第１歯車１４がハスバ歯車であることで、第１歯車１４の強度を高めると共に、動力の伝達を円滑に行うことができる。

【0029】

第２歯車部２は、軸部１ａと同軸に配置されている。第２歯車部２は、周面にピッチ円直径が第１歯車１４よりも大きい第２歯車１５を有する。第２歯車部２は、例えば筒状であり、その内周面が軸部１ａの第２の位置１１ｂに固定されている。第２歯車１５は、第２歯車部２の外周面に形成されている。

【0030】

第２歯車１５の具体的な形状としては、特に限定されるものではなく、平歯車、ハスバ歯車等が挙げられる。

【0031】

第２歯車部２の主成分としては、射出成形に使用可能な樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えばナイロン６６等のポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、「主成分」とは、質量換算で最も含有量の大きい成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分を意味する。

【0032】

次に、当該二段歯車の製造方法における各工程について詳説する。

【0033】

（第１歯車部作製工程Ｓ１）
第１歯車部作製工程Ｓ１では、軸部１ａの第１の位置１１ａに第１歯車部１ｂを作製する。第１歯車部作製工程Ｓ１では、切削加工によって第１歯車１４を形成する。第１歯車部作製工程Ｓ１では、切削加工を用いることで、第１歯車１４を所望の形状に容易に形成することができる。

【0034】

第１歯車部作製工程Ｓ１では、後述する電極３２の歯車３２ａと同じ加工方法で第１歯車１４を形成することが好ましい。この構成によると、電極３２の周面に第１歯車１４と同形状の歯車が形成されることになる。そのため、第１歯車１４の形状を、第１歯車部１ｂが篏合する後述の穴２３ａの周面形状に合致させることができる。その結果、第２歯車部作製工程Ｓ２で、射出成形用樹脂が第１歯車部１ｂと穴２３ａとの隙間に浸入することを容易かつ確実に抑制することできる。これにより、第１歯車部１ｂへの樹脂の付着を抑制することで、第１歯車部１ｂの寸法精度をより高めることができると共に、上記金型に対する樹脂の付着を抑制することで、二段歯車１０の製造効率を格段に高めることができる。

【0035】

第１歯車部作製工程Ｓ１における第１歯車１４の加工方法としては、例えばホブ盤、ホブカッター等によるホブ加工、歯車研削盤、砥石等による歯研加工、ワイヤー放電加工、ワイヤーによるワイヤーカット加工などが挙げられる。第１歯車部作製工程Ｓ１では、例えばホブ盤等の歯切り盤を用いた歯切加工によって第１歯車１４を形成することが好ましい。第１歯車部作製工程Ｓ１では、上記歯切り盤を用いることで、第１歯車１４の形状を容易かつ緻密に制御することができる。なお、「第１歯車部作製工程で、電極の歯車と同じ加工方法で第１歯車を形成する」とは、第１歯車部作製工程で、電極の歯車の形成に用いたのと同じ切削具を用いて第１歯車を形成することを意味しており、例えば第１歯車部作製工程で、電極の歯車の形成に用いたのと同じ切削刃を用いて第１歯車を形成することを意味する。例えば第１歯車部作製工程Ｓ１で歯切り盤を用いる場合には、第１歯車部作製工程で、電極の歯車の形成に用いたのと同じ切削刃を有する歯切り盤を用いて第１歯車を形成することを意味する。第１歯車部作製工程Ｓ１で使用する切削具としては、電極の形成に使用される切削具自体であることが好ましい。

【0036】

（第２歯車部作製工程Ｓ２）
第２歯車部作製工程Ｓ２は、第１歯車部作製工程Ｓ１で軸部１ａに第１歯車部１ｂを作製した後に実施する。第２歯車部作製工程Ｓ２では、射出成形用樹脂を用いた射出成形によって軸部１ａの第２の位置１１ｂに第２歯車部２を作製する。具体的には、第２歯車部作製工程Ｓ２では、図４の金型２０を用いた射出成形によって第２歯車部２を作製する。

【0037】

〈金型〉
図４の金型２０は、第１金型部材２１、第２金型部材２２及び第３金型部材２３の３つの金型部材を含む。第１金型部材２１、第２金型部材２２及び第３金型部材２３で囲まれる内部空間は、射出成形用樹脂が射出されるキャビティ３０を構成している。第１金型部材２１には、射出成形用樹脂をキャビティ３０に導入するためのゲート２１ａが形成されている。また、第１金型部材２１には、軸部１ａの一端（第１歯車部１ｂが設けられている側の反対側の端部）が篏合する凹部２１ｂが形成されている。なお、ゲート２１ａの位置は特に限定されるものではなく、例えば第２金型部材２２に設けられていてもよい。

【0038】

金型２０、より詳しくは第３金型部材２３には、第１歯車部１ｂが篏合する穴２３ａが設けられている。第２歯車部作製工程Ｓ２では、凹部２１ｂに軸部１ａの一端が篏合し、かつ穴２３ａに第１歯車部１ｂが篏合した状態でキャビティ３０に射出成形用樹脂が射出される。換言すると、第２歯車部作製工程Ｓ２では、軸部１ａの第２の位置１１ｂがキャビティ３０に選択的に露出した状態で、キャビティ３０に射出成形用樹脂が射出される。

【0039】

第２歯車部作製工程Ｓ２では、まず、第３金型部材２３が第２金型部材２２に固定された状態で、第３金型部材２３の穴２３ａに第１歯車部１ｂを挿入する。そして、第１金型部材２１を第２金型部材２２に固定することで金型２０に芯部材１を設置した後に、キャビティ３０に射出成形用樹脂を射出する。

【0040】

また、第２歯車部作製工程Ｓ２では、上記射出成形用樹脂をキャビティ３０に射出した後に、キャビティ３０を冷却し、上記射出成形用樹脂を硬化させる。これにより、軸部１ａの第２の位置１１ｂに第２歯車部２が作製される。

【0041】

続いて、第２歯車部作製工程Ｓ２では、上記射出成形用樹脂を硬化させた後に、第１金型部材２１を開放し、キャビティ３０から二段歯車１０を取り出す。

【0042】

なお、当該二段歯車の製造方法は、キャビティ３０から取り出した二段歯車１０に電子線を照射する工程を備えていてもよい。当該二段歯車の製造方法は、上記電子線を照射する工程によって射出成形用樹脂を架橋することで、第２歯車部２の強度を高めることができる。

【0043】

（第３金型部材）
第３金型部材２３は、第１歯車部１ｂが篏合する穴２３ａを有する篏合駒である。穴２３ａは、第３金型部材２３を厚さ方向に貫通している。第３金型部材２３は、それ自体本開示の一実施形態である。以下、第３金型部材２３及びその製造方法について詳説する。

【0044】

第３金型部材２３は、軸部１ａと、軸部１ａの第１の位置１１ａに配置され、周面に第１歯車１４を有する金属製の第１歯車部１ｂと、軸部１ａの第２の位置１１ｂに配置され、周面にピッチ円直径が第１歯車１４よりも大きい第２歯車１５を有する樹脂製の第２歯車部２とを備える二段歯車１０の製造に用いられる射出成形用の金型部材である。

【0045】

上述のように、第３金型部材２３は、第１歯車部１ｂが篏合する穴２３ａを有している。穴２３ａは、例えば直径に対して深さが大きい円柱状である。穴２３ａは、電極を用いた放電加工によって形成されている。当該二段歯車の製造方法は、第１歯車部作製工程Ｓ１と、第２歯車部作製工程Ｓ２とをこの順で行うことで、二段歯車１０を製造することができる。この際に、第３金型部材２３に、第１歯車部１ｂが篏合する穴２３ａが設けられており、穴２３ａが、電極を用いた放電加工により形成されていることによって、第１歯車部１ｂを穴２３ａに篏合することで、軸部１ａの第２の位置１１ｂを金型２０内のキャビティ３０に容易に位置決めすることができる。その結果、第２歯車部２を容易に作製することができる。なお、「円柱状」とは、完全な円柱に限定されるものではなく、第１歯車に対応する凹凸を周面に有する形状を含む。

【0046】

図５に示すように、第１歯車部１ｂが穴２３ａに篏合した状態で、穴２３ａと第１歯車部１ｂとのクリアランスは、第２歯車部２を形成する射出成形用樹脂の浸入が防止されるように保たれている。

【0047】

当該第３金型部材２３は、第１歯車部１ｂが篏合する穴２３ａへの射出成形用樹脂の浸入を防止できるので、第１歯車部１ｂへの樹脂の付着を抑制することで、第１歯車部１ｂの寸法精度をより高めることができると共に、穴２３ａへの樹脂の付着を抑制することで、二段歯車１０の製造効率を格段に高めることができる。従って、当該第３金型部材２３を用いることで、寸法精度及び耐久性に優れる二段歯車１０を容易に製造することができる。

【0048】

また、穴２３ａは、第１歯車部１ｂの挿入時に、第１歯車部１ｂとの接触が抑制されるように第１歯車部１ｂとのクリアランスが緻密に制御されている。一般に、射出成形用樹脂の浸入を防止できるように穴２３ａと第１歯車部１ｂとのクリアランスを小さくした場合、第１歯車部１ｂの挿入時に、第１歯車部１ｂが穴２３ａの周面に接触しやすくなる。また、仮に接触しない場合であっても、両者の間隔に誤差があると、第１歯車部１ｂの挿入時にエラーが生じるおそれが高くなる。これに対し、当該第３金型部材２３は、穴２３ａへの射出成形用樹脂の浸入を防止できることに加えて、第１歯車部１ｂを穴２３ａに容易かつ確実に挿入することができる。

【0049】

第３金型部材２３の内面（キャビティ３０に露出する側の面）における穴２３ａと第１歯車部１ｂとの間隔Ｃの下限（すなわち、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの最小間隔）としては、１μｍが好ましく、５μｍがより好ましい。一方、上記間隔Ｃの上限（すなわち、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの最大間隔）としては、６０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。第３金型部材２３の穴２３ａは、後述の電極３２を用いた放電加工によって形成される。その結果、第３金型部材２３は、上記間隔Ｃを上記範囲内に緻密に制御することができる。また、第３金型部材２３は、第１歯車部１ｂの中心軸方向の両端に亘って、穴２３ａと第１歯車１４とのクリアランスを微小かつ緻密に制御することができる。上記間隔Ｃが上記下限に満たないと、第１歯車部１ｂを穴２３ａに挿入する際に第１歯車部１ｂが穴２３ａの周面に接触するおそれがある。逆に、上記間隔Ｃが上記上限を超えると、射出成形用樹脂が穴２３ａと第１歯車部１ｂとの隙間に浸入するおそれがある。なお、従来では、穴２３ａと第１歯車１４とは、それぞれ別個に図面を起こして形成されていた。しかしながら、この手順によると、両者の形状を合致させ難いため、第１歯車部１ｂを穴２３ａに挿入する際の接触を防止する観点等から、両者のクリアランスを大きめに設定することがあった。また、従来の形成方法によると、部分的に両者のクリアランスに誤差が生じやすくなり、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの間に隙間の大きい部分が生じやすかった。そのため、従来の形成方法によると、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの隙間に射出成形用樹脂が浸入しやすく、二段歯車１０の製造効率を十分に高め難かった。これに対し、当該二段歯車の製造方法は、第３金型部材２３を用いることで、穴２３ａの周面への第１歯車部１ｂの接触を防止しつつ、穴２３ａへの射出成形用樹脂の浸入を容易かつ確実に抑制でき、二段歯車１０の製造効率を著しく高めることができる。

【0050】

第３金型部材２３の穴２３ａの深さＤの下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。上記深さＤが上記下限に満たないと、第１歯車部１ｂを所望のサイズに形成できないおそれや、第１歯車部１ｂを穴２３ａに適切に篏合できないおそれがある。これに対し、当該第３金型部材２３の穴２３ａは、電極３２を用いた放電加工によって形成されることで、深さ方向の両端に亘って第１歯車部１ｂとのクリアランスを容易に制御することができる。そのため、上記深さＤを上記下限以上とした場合でも、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの接触を防止しつつ、穴２３ａと第１歯車部１ｂとの隙間への射出成形用樹脂の浸入を抑制することができる。なお、上記深さＤの上限としては、特に限定されるものではないが、２０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。上記深さＤが上記上限を超えると、離型抵抗が大きくなるおそれがある。

【0051】

（第３金型部材の製造方法）
第３金型部材２３は、図６に示す手順によって製造することができる。すなわち、第３金型部材の製造方法（以下、「当該金型部材の製造方法」ともいう）は、第１歯車部が篏合する穴を、電極を用いた放電加工により形成する工程Ｓ１１を備える。

【0052】

図７に示すように、形成する工程Ｓ１１では、電極３２を用いた放電加工によって金属製の基材（金属ブロック）３３に穴２３ａを形成する。電極３２の主成分としては、特に限定されるものではないが、例えば銅が挙げられる。形成する工程Ｓ１１では、例えば電極３２を回転させつつ基材３３に挿入してゆくことで、基材３３に穴２３ａを形成する。

【0053】

電極３２は棒状である。電極３２の周面には歯車３２ａが設けられている。より詳しくは、電極３２の周面には、第１歯車１４と同じ加工方法で形成された歯車３２ａが設けられている。電極３２の歯車３２ａは、例えばホブ盤等の歯切り盤を用いた歯切加工によって形成することができる。電極３２の歯車３２ａは、第１歯車１４と同じ加工方法で形成されることによって、歯面形状が第１歯車１４と一致している。

【0054】

形成する工程Ｓ１１では、この電極３２を用いた放電加工によって穴２３ａを形成する。そのため、当該金型部材の製造方法によると、穴２３ａの周面形状を、穴２３ａの深さ方向の全領域に亘って、第１歯車部１ｂと微小かつ緻密なクリアランスを保てるように容易に制御することができる。すなわち、電極３２を基材３３に挿入してゆくと、電極３２と基材３３との間で繰り返されるアーク放電によって、基材３３には電極３２よりも僅かに径の大きい穴２３ａが深さ方向に亘って形成されてゆく。その結果、形成する工程Ｓ１１で形成された穴２３ａと第１歯車部１ｂとのクリアランスは、部分的に誤差を生じ難く、全領域に亘って一定に制御される。

【0055】

当該金型部材の製造方法は、電極３２の周面に、第１歯車１４と同じ加工方法で形成された歯車３２ａが設けられているので、第３金型部材２３に形成される穴２３ａの周面形状を第１歯車１４の形状に合致させることができる。その結果、射出成形用樹脂が第１歯車部１ｂと穴２３ａとの隙間に浸入することを容易かつ確実に抑制することできる。また、第１歯車部１ｂの穴２３ａへの挿入を容易かつ確実に行うことができる。従って、当該金型部材の製造方法で製造された第３金型部材２３を用いることで、寸法精度及び耐久性に優れる二段歯車１０を容易に製造することができる。

【0056】

電極３２の周面に形成される歯車３２ａとしては、ハスバ歯車が好ましい。この構成によると、穴２３ａの周面には、ハスバ歯車の反転形状が形成される。従来の図面を起こす形成方法で電極３２の周面にハスバ歯車に形成した場合、第１歯車１４と穴２３ａとの形状を合致させ難いため、第１歯車部１ｂの穴２３ａへの挿入が困難になるおそれや、第１歯車部１ｂと穴２３ａとの隙間から樹脂漏れを生じるおそれが高い。つまり、第１歯車１４がハスバ歯車である場合、第１歯車部１ｂを回転させながら穴２３ａに挿入してゆくことを要するが、第１歯車１４と穴２３ａとの形状が十分に合致していないと、第１歯車部１ｂの挿入時に第１歯車部１ｂと穴２３ａとが接触しやすい。逆に、第１歯車部１ｂと穴２３ａとの接触を防止すべく穴２３ａを比較的大きく形成すると、第１歯車部１ｂと穴２３ａとの隙間に射出成形用樹脂が浸入しやすくなる。これに対し、当該金型の製造方法によると、第３金型部材２３に形成される穴２３ａの周面形状を第１歯車１４の形状に合致させることができるので、第１歯車１４がハスバ歯車である場合でも、第１歯車部１ｂの穴２３ａへの挿入の容易化を図りつつ、第１歯車部１ｂと穴２３ａとの間の隙間への射出成形用樹脂の浸入を確実に抑制することができる。

【0057】

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0058】

上記第１歯車の形成手順は、上述の切削加工に限定されない。上記第１歯車の形成手順は、第１歯車の具体的な歯面形状や、この歯面形状に要求される精度等に基づいて、選択可能である。

【0059】

当該二段歯車の製造方法で製造される二段歯車の具体的な形状は、上記実施形態に記載された形状に限定されない。また、当該二段歯車の製造方法に用いられる金型の具体的な形状は、二段歯車の形状に対応して適宜設定可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ 芯部材
１ａ 軸部
１ｂ 第１歯車部
２ 第２歯車部
１０ 二段歯車
１１ａ 第１の位置
１１ｂ 第２の位置
１２ 接続用歯車
１３ 溝部
１４ 第１歯車
１５ 第２歯車
２０ 金型
２１ 第１金型部材
２１ａ ゲート
２１ｂ 凹部
２２ 第２金型部材
２３ 第３金型部材
２３ａ 穴
３０ キャビティ
３２ 電極
３２ａ 歯車
３３ 基材
Ｃ 穴と第１歯車部との間隔
Ｄ 穴の深さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】