(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】
(24)【登録日】2022-04-11
(45)【発行日】2022-04-19
(54)【発明の名称】樹脂歯車及び樹脂歯車の製造方法
(51)【国際特許分類】
F16H 55/06 20060101AFI20220412BHJP
F16H 55/17 20060101ALI20220412BHJP
B29C 70/68 20060101ALI20220412BHJP
B29C 70/42 20060101ALI20220412BHJP
B29C 70/06 20060101ALI20220412BHJP
B29C 45/14 20060101ALI20220412BHJP
B29C 33/12 20060101ALI20220412BHJP
B29K 101/12 20060101ALN20220412BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20220412BHJP
B29L 15/00 20060101ALN20220412BHJP
【ＦＩ】
F16H55/06
F16H55/17 Z
B29C70/68
B29C70/42
B29C70/06
B29C45/14
B29C33/12
B29K101:12
B29K105:08
B29L15:00
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018116157
(22)【出願日】2018-06-19
(65)【公開番号】P2019218994
(43)【公開日】2019-12-26
【審査請求日】2021-02-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】原 久美子
(72)【発明者】
【氏名】横山 景介
【審査官】長清 吉範
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６４－１１８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６４－９７２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５４－４５８６１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許第６２７４０７４（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ５５／０６
Ｆ１６Ｈ ５５／１７
Ｂ２９Ｃ ７０／６８
Ｂ２９Ｃ ７０／４２
Ｂ２９Ｃ ７０／０６
Ｂ２９Ｃ ４５／１４
Ｂ２９Ｃ ３３／１２
Ｂ２９Ｋ １０１／１２
Ｂ２９Ｋ １０５／０８
Ｂ２９Ｌ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベース樹脂に強化繊維が配合された成形材料を用いて成形された樹脂歯車であって、前記強化繊維は、各歯の噛み合い面では歯面に沿って繊維方向が揃い、少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底では繊維方向がランダムにされ、
前記歯底は、切断跡を有する、
樹脂歯車。
【請求項2】
中心に貫通孔を有する芯金と、該芯金の外周に一体に設けられ、周方向に沿って複数の前記歯が形成された環状歯部、とを備える請求項１に記載の樹脂歯車。
【請求項3】
ベース樹脂に強化繊維が配合された成形材料を金型で成形する樹脂歯車の製造方法であって、前記成形材料を前記金型のキャビティ内に充填する工程と、
前記キャビティへの前記成形材料の充填完了後、前記樹脂歯車の少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底に対応する前記キャビティの領域に充填された前記成形材料を流動させて、前記歯底おける前記強化繊維の配向を乱す工程と、
前記成形材料を硬化させる工程と、
をこの順に実施する方法であり、
前記金型は、前記キャビティの前記歯底に対応する領域に連通し、前記キャビティに充填された前記成形材料が流入する樹脂溜まりが画成され、
前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記樹脂溜まりに前記成形材料を流入させる工程を含む、
樹脂歯車の製造方法。
【請求項4】
前記金型は、前記キャビティ内で成形される前記樹脂歯車の軸芯位置に配置された軸体を備え、前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記キャビティを画成する前記金型と前記軸体とを、前記軸体の軸線回りに相対回転させる工程を含む請求項３に記載の樹脂歯車の製造方法。
【請求項5】
前記相対回転させる工程は、前記キャビティを画成する前記金型を固定して、前記軸体を軸線回りに回転させる請求項４に記載の樹脂歯車の製造方法。
【請求項6】
前記軸体の外周に、中心に貫通孔を有する芯金を嵌挿して、前記軸体と前記芯金とを一体に回転させる請求項５に記載の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、樹脂歯車及び樹脂歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電動パワーステアリング等の操舵装置や各種の歯車装置には、樹脂製の歯車を用いたものがある。例えば、特許文献１には、図９に示すガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維Ｆがベース樹脂に配合された成形材料Ｒを用いて、ウォームホイールの歯１を成形する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第３７６５２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記したウォームホイール等の樹脂歯車を射出成形する際は、金型に形成されたキャビティ内へ成形材料Ｒが射出される。このとき、成形材料Ｒは金型面に沿って流動し、成形材料Ｒに含まれる強化繊維Ｆの繊維方向が成形材料の流動方向に揃えられる。特に、歯１と歯１との間の歯底３においては、樹脂歯車の周方向に沿って強化繊維Ｆが配向される傾向がある。
【0005】
しかし、樹脂歯車の歯１の歯元２や歯底３付近には、引張応力や曲げ応力に加えて、せん断応力が発生する。例えば、樹脂歯車の高負荷時や、樹脂歯車が高温環境下に配置された場合、図１０（Ａ）に示すように、歯底３にせん断力（矢印Ｐ）が作用する。せん断力が大きくなると、樹脂歯車がこの強化繊維Ｆの配向方向では耐えられず、図１０（Ｂ）に示すように、歯底３の付近が強化繊維Ｆをきっかけとして層状に剥離し、クラックＣを生じるおそれがあった。
【0006】
そこで本発明は、高負荷時や高温環境下でも、耐久性に優れた構成にできる樹脂歯車及び樹脂歯車の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１） ベース樹脂に強化繊維が配合された成形材料を用いて成形された樹脂歯車であって、
前記強化繊維は、各歯の噛み合い面では歯面に沿って繊維方向が揃い、少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底では繊維方向がランダムにされた樹脂歯車。
この樹脂歯車によれば、少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底において、成形材料に含まれている強化繊維が、ランダムな向きに配置されている。これにより、歯底において、強化繊維が一方向に沿って配向された場合と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対する耐久性を高められる。また、噛み合い面における強化繊維の繊維方向が歯面に沿って揃うことで、強化繊維端面の露出を抑え、相手材への傷付け性を低減できる。
前記強化繊維は、各歯の噛み合い面では歯面に沿って繊維方向が揃い、少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底では繊維方向がランダムにされた樹脂歯車。
この樹脂歯車によれば、少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底において、成形材料に含まれている強化繊維が、ランダムな向きに配置されている。これにより、歯底において、強化繊維が一方向に沿って配向された場合と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対する耐久性を高められる。また、噛み合い面における強化繊維の繊維方向が歯面に沿って揃うことで、強化繊維端面の露出を抑え、相手材への傷付け性を低減できる。
【0008】
（２） 前記歯底は、切断跡を有する（１）に記載の樹脂歯車。
この樹脂歯車によれば、成形材料により歯底が成形される際に、切断跡の位置で成形材料に流れが生じたことにより、成形材料に含まれる強化繊維の繊維方向が乱れ、歯底では繊維方向がランダムとなっている。したがって、強化繊維が一方向に沿って配向された場合と比較して、歯底における耐久性を高められる。
この樹脂歯車によれば、成形材料により歯底が成形される際に、切断跡の位置で成形材料に流れが生じたことにより、成形材料に含まれる強化繊維の繊維方向が乱れ、歯底では繊維方向がランダムとなっている。したがって、強化繊維が一方向に沿って配向された場合と比較して、歯底における耐久性を高められる。
【0009】
（３） 中心に貫通孔を有する芯金と、該芯金の外周に一体に設けられ、周方向に沿って複数の前記歯が形成された環状歯部、とを備える（１）又は（２）に記載の樹脂歯車。
この樹脂歯車によれば、芯金の外周に環状歯部が形成された樹脂歯車であることで、成形材料が芯金によって補強され、高強度な構成にできる。
この樹脂歯車によれば、芯金の外周に環状歯部が形成された樹脂歯車であることで、成形材料が芯金によって補強され、高強度な構成にできる。
【0010】
（４） ベース樹脂に強化繊維が配合された成形材料を金型で成形する樹脂歯車の製造方法であって、
前記成形材料を前記金型のキャビティ内に充填する工程と、
前記キャビティへの前記成形材料の充填完了後、前記樹脂歯車の少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底に対応する前記キャビティの領域に充填された前記成形材料を流動させて、前記歯底おける前記強化繊維の配向を乱す工程と、
前記成形材料を硬化させる工程と、
をこの順に実施する樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、樹脂歯車の少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底における強化繊維の配向を乱すことにより、歯底における成形材料に含まれる強化繊維の繊維方向をランダムにできる。これにより、歯底で強化繊維が一方向に配向された場合と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対しても耐久性を高められる。また、歯の噛み合い面では、成形材料が歯面に沿って流動するため、強化繊維の繊維方向が歯面に沿って揃えられる。このため、強化繊維端面の歯面への露出を抑え、相手材への傷付け性を低減できる。
前記成形材料を前記金型のキャビティ内に充填する工程と、
前記キャビティへの前記成形材料の充填完了後、前記樹脂歯車の少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底に対応する前記キャビティの領域に充填された前記成形材料を流動させて、前記歯底おける前記強化繊維の配向を乱す工程と、
前記成形材料を硬化させる工程と、
をこの順に実施する樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、樹脂歯車の少なくとも歯と歯の繋ぎ部分を含む歯底における強化繊維の配向を乱すことにより、歯底における成形材料に含まれる強化繊維の繊維方向をランダムにできる。これにより、歯底で強化繊維が一方向に配向された場合と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対しても耐久性を高められる。また、歯の噛み合い面では、成形材料が歯面に沿って流動するため、強化繊維の繊維方向が歯面に沿って揃えられる。このため、強化繊維端面の歯面への露出を抑え、相手材への傷付け性を低減できる。
【0011】
（５） 前記金型は、前記キャビティ内で成形される前記樹脂歯車の軸芯位置に配置された軸体を備え、
前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記キャビティを画成する前記金型と、前記軸体とを、前記軸体の軸線回りに相対回転させる工程を含む（４）に記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、金型と軸体とを相対回転させることで、歯底に対応するキャビティの領域に充填された成形材料が流動する。その結果、歯底における成形材料内の強化繊維の配向を乱すことができる。
前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記キャビティを画成する前記金型と、前記軸体とを、前記軸体の軸線回りに相対回転させる工程を含む（４）に記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、金型と軸体とを相対回転させることで、歯底に対応するキャビティの領域に充填された成形材料が流動する。その結果、歯底における成形材料内の強化繊維の配向を乱すことができる。
【0012】
（６） 前記相対回転させる工程は、前記キャビティを画成する前記金型を固定して、前記軸体を軸線回りに回転させる（５）に記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、固定した金型に対して軸体を回転させることで、歯底に対応するキャビティの領域に充填された成形材料が、軸体とともに流動する。その結果、歯底における成形材料内の強化繊維の配向を乱すことができる。
この樹脂歯車の製造方法によれば、固定した金型に対して軸体を回転させることで、歯底に対応するキャビティの領域に充填された成形材料が、軸体とともに流動する。その結果、歯底における成形材料内の強化繊維の配向を乱すことができる。
【0013】
（７） 前記軸体の外周に、中心に貫通孔を有する芯金を嵌挿して、前記軸体と前記芯金とを一体に回転させる（６）に記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、軸体を回転させることで、軸体に嵌挿された芯金が回転し、これにより、キャビティに充填された成形材料のうち、半径方向外側における歯に近い領域を撹拌できる。このため、各歯の歯底に対応する領域の強化繊維の配向をより確実に乱すことができる。
この樹脂歯車の製造方法によれば、軸体を回転させることで、軸体に嵌挿された芯金が回転し、これにより、キャビティに充填された成形材料のうち、半径方向外側における歯に近い領域を撹拌できる。このため、各歯の歯底に対応する領域の強化繊維の配向をより確実に乱すことができる。
【0014】
（８） 前記金型は、前記キャビティの前記歯底に対応する領域に連通し、前記キャビティに充填された前記成形材料が流入する樹脂溜まりが画成され、
前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記樹脂溜まりに前記成形材料を流入させる工程を含む（４）～（７）のいずれか一つに記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、樹脂溜まりに成形材料が流入することにより、キャビティの歯底に対応する領域は、樹脂溜まりが配置された位置で、強化繊維が樹脂溜まりへの流入方向に沿って配向する。その結果、上記の歯底に対応する領域全体としては、強化繊維の配向が乱れ、繊維方向がランダムになる。
前記強化繊維の配向を乱す工程は、前記樹脂溜まりに前記成形材料を流入させる工程を含む（４）～（７）のいずれか一つに記載の樹脂歯車の製造方法。
この樹脂歯車の製造方法によれば、樹脂溜まりに成形材料が流入することにより、キャビティの歯底に対応する領域は、樹脂溜まりが配置された位置で、強化繊維が樹脂溜まりへの流入方向に沿って配向する。その結果、上記の歯底に対応する領域全体としては、強化繊維の配向が乱れ、繊維方向がランダムになる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、高負荷時や高温環境下でも、耐久性に優れた構成にできる樹脂歯車及び樹脂歯車の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る樹脂歯車の正面図である。
【図2】樹脂歯車を成形する成形装置の概略断面図である。
【図3】第１実施形態に係る樹脂歯車の製造方法を説明する金型の概略断面図である。
【図4】成形された樹脂歯車の歯及び歯底の部分を示す一部断面であって、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ強化繊維の配向方向を模式的に示す概略断面図である。
【図5】第２実施形態に係る樹脂歯車の製造方法を説明する金型の概略断面図である。
【図6】樹脂溜まりの拡大断面図である。
【図7】樹脂溜まりに充填された成形材料が樹脂歯車から除去された後の歯底の状態を示す樹脂歯車の一部拡大断面図である。
【図8】第３実施形態に係る樹脂歯車の製造方法を説明する金型の概略断面図である。
【図9】従来の樹脂歯車の強化繊維の配向を示す樹脂歯車の一部断面図である。
【図10】従来の樹脂歯車に作用するせん断力及びその影響を示す説明図であって、（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ樹脂歯車の一部拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は実施形態に係る樹脂歯車の正面図である。
樹脂歯車１１は、金属製のボス部１３と、ボス部１３の外周に成形材料で成形された環状歯部１５とを有する。この樹脂歯車１１は、例えば、電動パワーステアリング装置に用いられるウォームホイール等に好適に用いられる歯車であるが、本発明はこれに限らず、任意の形状、規格の歯車に対しても好適に適用できる。
（第１実施形態）
図１は実施形態に係る樹脂歯車の正面図である。
樹脂歯車１１は、金属製のボス部１３と、ボス部１３の外周に成形材料で成形された環状歯部１５とを有する。この樹脂歯車１１は、例えば、電動パワーステアリング装置に用いられるウォームホイール等に好適に用いられる歯車であるが、本発明はこれに限らず、任意の形状、規格の歯車に対しても好適に適用できる。
【0018】
環状歯部１５は、その外周部に複数の歯１７が周方向に等間隔で形成されている。歯１７と歯１７の間の歯底１９は、樹脂歯車１１の軸線方向の垂直断面が略Ｕ字形にされている（図４（Ａ）参照）。
【0019】
環状歯部１５は、ベース樹脂に強化繊維が配合された繊維配合樹脂組成物を成形材料として、射出成形により成形された繊維強化複合材である。ベース樹脂としては、例えばポリアミド（ＰＡ６，ＰＡ６６，ＰＡ４６等）、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性の樹脂材が用いられる。強化繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維等が用いられる。
【0020】
ここで、環状歯部１５の歯１７と歯底１９の形状を後述する図４（Ａ）を用いて説明する。
歯１７の噛み合い面１８は、歯１７の歯先１７ａから歯元１７ｂに至るまでの領域に形成され、歯底１９と連続する面で形成される。歯底１９は、互いに隣接する一対の歯１７における、一方の歯１７の歯元１７ｂから他方の歯１７の歯元１７ｂまでの、歯１７と歯１７との間の繋ぎ部分２０を含む。
歯１７の噛み合い面１８は、歯１７の歯先１７ａから歯元１７ｂに至るまでの領域に形成され、歯底１９と連続する面で形成される。歯底１９は、互いに隣接する一対の歯１７における、一方の歯１７の歯元１７ｂから他方の歯１７の歯元１７ｂまでの、歯１７と歯１７との間の繋ぎ部分２０を含む。
【0021】
以降の説明においては、「歯底」とは、歯元１７ｂと繋ぎ部分２０との境目は明確でないため、少なくとも繋ぎ部分２０を含み、且つ、繋ぎ部分２０と隣接する一部の歯元１７ｂも含むものとする。歯底１９の形状は任意であり、断面形状がV字形等、他の形状であってもよい。
【0022】
ボス部１３は、金属製の芯金２１を有する。芯金２１には、その中心に貫通孔２３が形成され、不図示の回転軸が挿入可能となっている。
【0023】
次に、樹脂歯車１１を成形する成形装置について説明する。
図２は樹脂歯車を成形する成形装置３１の概略断面図である。
図２は樹脂歯車を成形する成形装置３１の概略断面図である。
【0024】
成形装置３１は、射出部３３と、金型部３５と、図示しない制御部とを有する。
射出部３３は、シリンダー３７と、シリンダー３７内に設けられたスクリュー３９と、シリンダー３７の後端側から成形材料を供給するホッパ４１とを備える。シリンダー３７にはホッパ４１からベース樹脂と強化繊維が供給される。シリンダー３７の内部では、ベース樹脂が不図示のヒータにより加熱されて可塑化する。可塑化したベース樹脂は、スクリュー３９によって強化繊維と混練されながら、シリンダー３７の先端側に送られる。
射出部３３は、シリンダー３７と、シリンダー３７内に設けられたスクリュー３９と、シリンダー３７の後端側から成形材料を供給するホッパ４１とを備える。シリンダー３７にはホッパ４１からベース樹脂と強化繊維が供給される。シリンダー３７の内部では、ベース樹脂が不図示のヒータにより加熱されて可塑化する。可塑化したベース樹脂は、スクリュー３９によって強化繊維と混練されながら、シリンダー３７の先端側に送られる。
【0025】
金型部３５は、固定側取付板４５と、可動側取付板４７と、固定側取付板４５と可動側取付板４７の間に配置された金型４９と、後述するサーボモータ７７とを有する。金型４９には、射出部３３から可塑化した成形材料Ｒが射出される。
【0026】
可動側取付板４７は、不図示の型締め機構によって固定側取付板４５に対して近接及び離間する方向へ移動可能となる。金型４９は、固定型５１と、可動型５３とを有し、固定型５１は固定側取付板４５に固定され、可動型５３は可動側取付板４７に支持される。可動型５３は、型締め機構の駆動によって可動側取付板４７が移動することで、固定型５１に対して近接及び離間する。可動型５３には、樹脂歯車を成形するキャビティ６１が形成され、固定型５１には、スプルー、ランナー、ゲートを含む流路６３が形成される。射出部３３から流路６３に供給される可塑化した成形材料Ｒは、流路６３を通じてキャビティ６１に送られる。
【0027】
これら射出部３３及び金型部３５は、制御部によって駆動制御される。
【0028】
【0029】
図１～図３に示すように、可動型５３に形成されるキャビティ６１には、樹脂歯車１１のボス部１３となる芯金２１が配置される。また、キャビティ６１は、環状歯部１５の複数の歯１７を成形する歯部成形凹部６５と、これらの歯部成形凹部６５の間に設けられて樹脂歯車１１の歯底１９を成形する歯底成形凸部６７とを有する。
【0030】
このキャビティ６１には、図２に示す射出部３３から供給された成形材料Ｒが充填される。そして、固定型５１と可動型５３とが型締め方向に加圧されることにより、成形材料Ｒにより芯金２１がインサート成形された樹脂歯車１１が成形される。
【0031】
ここで、金型４９には、可動型５３の射出部３３と反対側から、従動プーリ７１が固定された軸体７３が、キャビティ６１の中心を貫通して挿入される。軸体７３は、成形する樹脂歯車１１の軸芯位置に配置され、中子としても機能する。
【0032】
サーボモータ７７は、回転軸７７ａを軸体７３と平行にして配置される。回転軸７７ａに取り付けた駆動プーリ７５と従動プーリ７１との間には、駆動ベルト７９が掛けられる。これにより、サーボモータ７７の回転は軸体７３に伝達され、軸体７３を回転駆動する。軸体７３は、キャビティ６１に配置される芯金２１の貫通孔２３に嵌挿され、芯金２１は軸体７３と一体となって回転する。
【0033】
次に、上記構成の成形装置３１によって樹脂歯車１１を製造する手順を説明する。
（充填工程）
まず、図２に示す金型４９のキャビティ６１に芯金２１をセットし、型締め機構によって金型４９の固定型５１と可動型５３とを近接させて型締めする。次いで、射出部３３から可塑化した成形材料Ｒを、流路６３を通じてキャビティ６１へ射出する。射出された成形材料Ｒは、金型面に沿ってキャビティ６１内を流動する。これにより、キャビティ６１内に成形材料Ｒが充填される。
（充填工程）
まず、図２に示す金型４９のキャビティ６１に芯金２１をセットし、型締め機構によって金型４９の固定型５１と可動型５３とを近接させて型締めする。次いで、射出部３３から可塑化した成形材料Ｒを、流路６３を通じてキャビティ６１へ射出する。射出された成形材料Ｒは、金型面に沿ってキャビティ６１内を流動する。これにより、キャビティ６１内に成形材料Ｒが充填される。
【0034】
（強化繊維の配向を乱す工程）
キャビティ６１内への成形材料Ｒの充填完了後、サーボモータ７７を回転させる。軸体７３が軸線回り（例えば図３の矢印Ａ方向）に回転駆動されると、軸体７３と芯金２１とが一体になってキャビティ６１内で回転する。すると、キャビティ６１内における、芯金２１と歯底１９となる部位との間に充填された成形材料Ｒが、芯金２１の回転に伴って撹拌（周方向へ流動）される。軸体７３の回転方向は、図示した矢印Ａ方向に限らず、Ａ方向及びその逆方向に交互に回転させてもよい。軸体７３の回転により、歯底１９となる部位に充填された成形材料Ｒの強化繊維Ｆは、繊維の配向方向が乱されて、繊維方向がランダムになる。また、歯元１７ｂ、及び歯底１９と同じ半径（歯底円の半径）位置付近の歯１７の根元（図４（ａ），（ｂ）参照）においても、強化繊維Ｆの繊維方向がランダムになる。これにより、樹脂歯車１１の強度を更に高めることができる。
キャビティ６１内への成形材料Ｒの充填完了後、サーボモータ７７を回転させる。軸体７３が軸線回り（例えば図３の矢印Ａ方向）に回転駆動されると、軸体７３と芯金２１とが一体になってキャビティ６１内で回転する。すると、キャビティ６１内における、芯金２１と歯底１９となる部位との間に充填された成形材料Ｒが、芯金２１の回転に伴って撹拌（周方向へ流動）される。軸体７３の回転方向は、図示した矢印Ａ方向に限らず、Ａ方向及びその逆方向に交互に回転させてもよい。軸体７３の回転により、歯底１９となる部位に充填された成形材料Ｒの強化繊維Ｆは、繊維の配向方向が乱されて、繊維方向がランダムになる。また、歯元１７ｂ、及び歯底１９と同じ半径（歯底円の半径）位置付近の歯１７の根元（図４（ａ），（ｂ）参照）においても、強化繊維Ｆの繊維方向がランダムになる。これにより、樹脂歯車１１の強度を更に高めることができる。
【0035】
ここで、「ランダム」とは、図９の歯底３の強化繊維Ｆの配置形態のように、一方の歯１から他方の歯１に向けて、概ね円周方向に向けて繊維方向が揃った状態ではなく、強化繊維がバラバラな方向に配置された状態を意味する。
【0036】
（硬化工程、樹脂歯車取り出し）
軸体７３を回転させて成形材料Ｒを撹拌した後、軸体７３を停止させる。この状態のまま、成形材料Ｒを保圧、冷却し、キャビティ６１内で成形材料Ｒを硬化させる。成形材料Ｒの硬化後、型締め機構によって図２に示す可動側取付板４７を固定側取付板４５から離間させ、金型４９の固定型５１と可動型５３とを離型させる。そして、成形された樹脂歯車をキャビティ６１から取り出す。
軸体７３を回転させて成形材料Ｒを撹拌した後、軸体７３を停止させる。この状態のまま、成形材料Ｒを保圧、冷却し、キャビティ６１内で成形材料Ｒを硬化させる。成形材料Ｒの硬化後、型締め機構によって図２に示す可動側取付板４７を固定側取付板４５から離間させ、金型４９の固定型５１と可動型５３とを離型させる。そして、成形された樹脂歯車をキャビティ６１から取り出す。
【0037】
図４は、成形された樹脂歯車１１の歯１７及び歯底１９の部分を示す一部断面であって、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ強化繊維の配向方向を模式的に示す概略断面図である。
キャビティ内に供給された成形材料は、各歯１７の噛み合い面１８となる金型面に沿って成形材料Ｒが流動することで、噛み合い面１８においては、強化繊維Ｆの配向方向が歯面に沿って揃えられる。
キャビティ内に供給された成形材料は、各歯１７の噛み合い面１８となる金型面に沿って成形材料Ｒが流動することで、噛み合い面１８においては、強化繊維Ｆの配向方向が歯面に沿って揃えられる。
【0038】
また、上記の各工程により成形された樹脂歯車１１は、金型のキャビティ内の成形材料の排出経路等の工夫によって、歯１７の内部における強化繊維Ｆの配向方向を、図４（Ａ）に示すように、噛み合い面１８に沿って略平行な配向としたり、図４（Ｂ）に示すように歯１７の先端に向けて一方向に揃った配向にもできる。
【0039】
いずれの場合でも、各歯１７の歯底１９では、成形材料Ｒが硬化する前に軸体７３及び芯金２１を回転させることで、歯底１９における強化繊維Ｆの配向が乱され、繊維方向がランダムになる。
【0040】
このように、本実施形態の樹脂歯車１１によれば、各歯１７の歯底１９において、成形材料Ｒに含まれる強化繊維Ｆの繊維方向がランダムになる。これにより、歯底１９において、強化繊維Ｆが一方向に配向された場合と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対する耐久性が高められる。
【0041】
また、噛み合い面１８においては、強化繊維Ｆの繊維方向が歯面に沿って揃うことで、強化繊維端面が歯面に露出することを抑え、相手材への傷付け性を低減できる。
【0042】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の説明では、第１実施形態と同一の構成部分に対しては同一の符号を付与し、その説明を省略又は簡単化する。
図５は第２実施形態に係る樹脂歯車の製造方法を説明する金型の概略断面図である。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の説明では、第１実施形態と同一の構成部分に対しては同一の符号を付与し、その説明を省略又は簡単化する。
図５は第２実施形態に係る樹脂歯車の製造方法を説明する金型の概略断面図である。
【0043】
本実施形態では、樹脂溜まり８１を設けた可動型５３Ａを用いて樹脂歯車を成形する。また、前述した軸体７３は、回転駆動させずに中子として使用する。
樹脂溜まり８１は、樹脂歯車１１の歯底１９（図１参照）を成形するための歯底成形凸部６７にそれぞれ画成される。樹脂溜まり８１の内側空間は、キャビティ６１に連通される。
樹脂溜まり８１は、樹脂歯車１１の歯底１９（図１参照）を成形するための歯底成形凸部６７にそれぞれ画成される。樹脂溜まり８１の内側空間は、キャビティ６１に連通される。
【0044】
図６は樹脂溜まり８１の拡大断面図である。
樹脂溜まり８１は、可塑化した成形材料Ｒをキャビティ６１から流入させる引き込み路８３と、引き込み路８３に流入した成形材料Ｒを貯留する溜まり部８５とを有する。
樹脂溜まり８１は、可塑化した成形材料Ｒをキャビティ６１から流入させる引き込み路８３と、引き込み路８３に流入した成形材料Ｒを貯留する溜まり部８５とを有する。
【0045】
この樹脂溜まり８１が画成された可動型５３Ａを用いて樹脂歯車１１を成形する場合、成形材料Ｒをキャビティ６１に充填させると、成形材料Ｒは、キャビティ６１から樹脂溜まり８１の引き込み路８３に流動して、溜まり部８５に溜まる。このとき、キャビティ６１の歯底１９を成形する領域では、樹脂溜まり８１に成形材料Ｒが流入することで、成形材料Ｒに局所的な径方向への流動が生じる。その結果、キャビティ６１内の歯底１９となる領域では、強化繊維Ｆの繊維配向が、キャビティ６１（樹脂歯車）に成形材料Ｒが充填される際、周方向へ成形材料Ｒが移動したことによる周方向に向かう方向と、樹脂溜まり８１の溜まり部８５に流入することによる径方向に向かう方向と、が混在した配向となる。よって、強化繊維Ｆの繊維配向が、全体で一方向に揃うことが防止される。
【0046】
そして、成形材料Ｒを樹脂溜まり８１に充填した状態で硬化させ、硬化後、可動型５３Ａを離型させる。これにより、成形された樹脂歯車が取り出される。このとき、引き込み路８３及び溜まり部８５に充填され、樹脂歯車と一体になった成形材料Ｒは、歯底１９から切断されて除去される。
【0047】
図７は樹脂溜まり８１に充填された成形材料Ｒが樹脂歯車１１Ａから除去された後の歯底１９の状態を示す樹脂歯車１１Ａの一部拡大断面図である。
上記のように製造された樹脂歯車１１Ａは、第１実施形態の場合と同様に、各歯１７の歯底１９において、成形材料Ｒ内の強化繊維Ｆの配向方向が乱され、繊維方向がランダムになる。また、成形された樹脂歯車１１Ａから、樹脂溜まり８１に充填されて硬化した成形材料Ｒが切断されて、除去される。よって、歯底１９には成形材料Ｒの切断跡８７が形成される。切断跡８７は、図示例では凸部として示しているが、凹部であってもよい。
上記のように製造された樹脂歯車１１Ａは、第１実施形態の場合と同様に、各歯１７の歯底１９において、成形材料Ｒ内の強化繊維Ｆの配向方向が乱され、繊維方向がランダムになる。また、成形された樹脂歯車１１Ａから、樹脂溜まり８１に充填されて硬化した成形材料Ｒが切断されて、除去される。よって、歯底１９には成形材料Ｒの切断跡８７が形成される。切断跡８７は、図示例では凸部として示しているが、凹部であってもよい。
【0048】
このように、本実施形態によれば、歯底１９に対応するキャビティ６１の領域に接続された樹脂溜まり８１に成形材料Ｒを流入させることで、歯底１９となる領域の成形材料Ｒが径方向にも流動する。これにより、特別な駆動制御を実施することなく、強化繊維Ｆが歯底１９に対応する金型面に沿って配向される状態を乱して、強化繊維Ｆの繊維方向をランダムにできる。したがって、この場合でも、樹脂歯車の歯底１９で強化繊維Ｆが一方向に配向された構成と比較して、曲げ強度や疲労強度だけでなく、せん断力に対しても耐久性を高められる。
【0049】
【0050】
本実施形態においては、第２実施形態で示した樹脂溜まり８１を有する可動型５３Ａを用いるとともに、図２に示すサーボモータ７７を駆動させて軸体７３を軸線回り（例えば図８の矢印Ａ方向）に回転させ、軸体７３と芯金２１を一体にキャビティ６１内で回転駆動させる。
【0051】
つまり、本実施形態では、第１実施形態と同様に、成形材料Ｒをキャビティ６１に充填した後、軸体７３及び芯金２１を回転駆動させるとともに、第２実施形態と同様にキャビティ６１内の成形材料Ｒを樹脂溜まり８１へ流入させる。これにより、成形材料Ｒが充填されたキャビティ６１内において、歯底１９を成形する領域に充填された成形材料Ｒが流動して、強化繊維Ｆの配向方向が乱される。そして、成形材料Ｒの硬化後に、可動型５３Ａを離型することで、成形された樹脂歯車を取り出す。このとき、樹脂溜まり８１に充填され、硬化した成形材料Ｒは、歯底１９から切断されて除去される。
【0052】
上記のように成形された樹脂歯車１１Ａ（図７参照）は、各歯１７の歯底１９において、成形材料Ｒ内の強化繊維Ｆの配向が乱され、強化繊維Ｆの繊維方向がランダムになる。この樹脂歯車１１Ａの場合、成形材料Ｒの撹拌と、樹脂溜まり８１による成形材料の流動との相乗効果により、歯底１９における強化繊維の繊維方向を、より確実にランダムな状態にすることができる。
【0053】
なお、上記した第１、第３実施形態では、図２に示すように、固定した金型４９に対して軸体７３を回転させたが、金型４９と軸体７３とは、軸体７３の軸線回りに相対回転させればよく、例えば、固定した軸体７３に対して金型４９を回転させてもよい。
【0054】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【0055】
例えば、上記では、樹脂歯車はボス部に芯金を設けた構成を説明したが、芯金を有さずに歯車全体が成形材料により形成されていてもよい。
【符号の説明】
【0056】
１１，１１Ａ 樹脂歯車
１７ 歯
１８ 噛み合い面
１９ 歯底
２０ 繋ぎ部分
２１ 芯金（ボス部）
２３ 貫通孔
４９ 金型
５３，５３Ａ 可動型（金型）
６１ キャビティ
７３ 軸体
８１ 樹脂溜まり
８７ 切断跡
Ｆ 強化繊維
Ｒ 成形材料
１７ 歯
１８ 噛み合い面
１９ 歯底
２０ 繋ぎ部分
２１ 芯金（ボス部）
２３ 貫通孔
４９ 金型
５３，５３Ａ 可動型（金型）
６１ キャビティ
７３ 軸体
８１ 樹脂溜まり
８７ 切断跡
Ｆ 強化繊維
Ｒ 成形材料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】