JP5904822B2 - 樹脂歯車および樹脂歯車の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形によって形成された樹脂歯車とその製造方法に関するものである。

樹脂歯車は、複写機、プリンター等のＯＡ機器、インクカートリッジ等の消耗品、デジタルカメラやビデオカメラ等の小型精密機器のような広い範囲の機械製品に動力伝達部品として組み込まれている。従来、動力伝達部品としての樹脂歯車は平歯車やはすば歯車が使用されており、歯先円寸法や噛合い誤差（ＪＧＭＡ １１６−０２）などの精度規格がその用途と目的に応じて設定されている。近年、機械製品の高機能・高品質化が求められ、高精度な樹脂歯車が必要とされてきている。

このような樹脂歯車の精度を評価する一つの手段として歯すじ誤差（ＪＩＳ Ｂ １７０２およびＪＩＳ Ｂ １７５２）測定がある。この測定はピッチ円筒上において必要な検査範囲内の歯幅に対応する実際の歯すじ曲線と理論上の曲線との差を誤差量としたものである。歯すじ誤差は歯車の歯当たりに密接な関係を持っており、この誤差が大きいと歯幅端部に歯当たりが集中し、伝達誤差の低下や騒音の発生などを引き起こすことがある。

歯すじ誤差の悪化は射出成形時の収縮挙動に大きく起因している。この収縮挙動に影響を与える因子として、射出成形時の歯車全体の温度バラつきがある。特にウェブやリムなどの形状部を持つ歯車では成形後の温度変化が成形品の位置で異なっている。そのため、樹脂歯車の収縮量も成形品の位置によって異なり、結果として歯すじ誤差の悪化を招くことがある。

この問題に対し、従来の技術では樹脂歯車の所定箇所の肉厚を定義することでヒケや反りなどの現象を抑制し、歯すじ誤差を向上させる技術が開示されている。

例えば特許文献１では、リムの歯幅方向両端部からリムとウェブとの接続部に向かうに従って、リムの肉厚を漸減させることによりリムの収縮量を歯幅方向に沿ってほぼ均等化させて歯すじ誤差を向上させる技術が開示されている。

特許文献２では、ウェブ上にゲートが配設されているギアにおいて、ウェブの肉厚がゲート部において最も厚く、リブと接続する部分へ向かうにつれて徐々に薄くすることによって、蓄熱による歯すじ誤差への影響を抑制する技術が開示されている。

特開２００４−１３８１３７ 特開平９−１６６１９９

樹脂歯車の歯すじ誤差が悪化する要因として射出成形時の収縮挙動が挙げられるが、特にリムの倒れを伴う収縮挙動が大きな要因となっている。

リムの倒れを伴う収縮挙動は多くの樹脂歯車の歯すじ誤差悪化要因となる。リムの倒れ、つまり歯を有したリムが収縮することによって歯すじ誤差が悪化する現象である。通常、歯車の歯はインボリュート曲線と呼ばれる形状を形成している。この曲線を持つ歯は一般に歯の根元が最も厚く、歯先に近づくほど肉厚が薄くなる。歯すじ誤差はこのインボリュート曲線形状を有する歯の外形と基準円（理論ピッチ円）との交点位置を軸方向に連続計測した結果であるため、リムが変形すると軸方向での計測位置が変化する。結果として歯すじ誤差が増大するといった問題が生じる。

通常、射出成形金型には１次スプルーやランナー、２次スプルーなどの樹脂流路を固定側に有していることが多い。また、近年では樹脂材料の有効活用を目的としてホットランナーシステムを固定側金型に組み込むことが増えている。このように多くの金型では樹脂流路などの発熱源を固定側金型に備えている事が多いため固定側金型で温度が高くなる傾向にある。このような固定側金型と可動側金型の温度差は成形品の固定側と可動側の収縮差を引き起こす要因となり、結果としてリムが倒れるといった問題を生じる。

図８は、樹脂歯車の一例を示したものである。１１１は円筒状に形成されたリム、１１２はリムの外周面に形成された歯、１１３はリムの軸方向の中心部内周面に接合しギアの中心１１５の方向に平円板状に延在するウェブである。１１６は樹脂歯車を射出成形する際、樹脂を注入するためのゲートの位置を示したものであり、ウェブ上から樹脂が注入される場合を示している。図８（ａ）では、歯１１２を有するリム１１１が変形し、内側に倒れた状態を点線１１９で示している。リム端部１２２における歯先円変形量をｒで示す。ゲート１１６は、通常固定側金型に配置され、キャビティに樹脂を注入する。成形時、ゲートを有する固定側金型側の温度が高いため、ゲートを有する側（固定側金型側）のリムの収縮が増大し内側に倒れてしまう。図８（ｂ）は、リム端部１２３の歯の位置１２０と、もう一方のリム端部１２２の歯の位置１２２を図８（ａ）のＸ方向から見た図である。歯先円変形量がｒ１の時を示す。このようにリムが変形し倒れてしまうと、基準円（理論ピッチ円）と歯の外形との交点位置が変化（変化量ｕ）してしまうことがわかる。樹脂歯車が斜歯車・平歯車に関わらず、歯を有するリムが倒れる量ｒ（ｒ１）が大きくなるに従って変化量ｕが大きくなる。

上記特許文献１ではリムの歯幅方向両端部からリムとウェブとの接続部に向かうに従って、リムの肉厚を漸減させてリムの収縮差を改善する手法が開示されている。しかし、ウェブがリムの歯幅方向略中央部に接続されている歯車のみを考慮しているのにすぎず、固定・可動側の温度差による影響は排除できない。

上記特許文献２ではウェブの厚みをリムとの接続部に向かって漸減させて蓄熱影響を排除する技術が開示されているが、前記特許文献１と同様に金型の固定・可動の温度差に対する対策が講じられないという問題がある。

本出願に関わる発明は、特別な装置の使用や金型構造の複雑さを伴わずに、金型の固定・可動の温度差によるリム部の収縮差を抑制することのできる樹脂成形歯車とその製造方法を提供するものである。

本発明の樹脂歯車は、リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブを備え、前記ウェブは、溶融樹脂の注入口であるゲートが配置された第一面と、前記第一面とは反対側の面である第二面とを有し、前記リムの、前記第一の面からの高さをｈ１とし、前記リムの、前記第二の面からの高さをｈ２とした時、ｈ１≧ｈ２の関係を有する樹脂歯車において、前記リムの前記第一の面側の肉厚をＴ１とし、前記リムの前記第二の面側の肉厚をＴ２とした時、Ｔ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となる関係を有することを特徴とする。

本発明の樹脂歯車の製造方法は、リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブと、を有する樹脂歯車を成形するための金型のキャビティに溶融樹脂を注入することによって製造される樹脂歯車の製造方法であって、前記キャビティは、前記溶融樹脂の前記キャビティへの注入口であるゲートが配置された前記ウェブの第一面を成形する面と、前記第一面とは反対側の面である前記ウェブの第二面を成形する面と、を有する、前記ウェブを成形する部分と、前記第一の面からの高さをｈ１とし、前記第二の面からの高さをｈ２とした時、ｈ１≧ｈ２の関係を有し、前記第一の面側の肉厚をＴ１とし、前記第二の面側の肉厚をＴ２とした時、Ｔ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となる関係を有する前記リム、を成形するための部分と、を有することを特徴とする。

本発明は、射出成形時の固定側金型と可動側金型の温度差に起因する、歯車のリムが倒れる現象を抑制することができるものである。

第一の実施形態における樹脂歯車を表す概略図 第一の実施形態における製造方法を表すフローチャート 樹脂歯車を製造するための金型の概略断面図 保管後の樹脂歯車の状態を表す概略図 第二の実施形態における樹脂歯車を表す概略図 第三の実施形態における樹脂歯車を表す概略図 第四の実施形態における樹脂歯車を表す概略図 従来の樹脂歯車の一例を表す概略断面図

（第一の実施形態）
図１および図２は本発明の特徴を最もよく表す図面である。図１は本発明における第一の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図１（ａ）は、上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部拡大図である。図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１において、１１は樹脂歯車のリムでありギアの中心１５に対して同心円状に円筒状に構成される。１２は歯部であり、リムの外周に形成されている。１３はウェブであり、リムの内周面に接合し、ギアの中心１５に向かって平円板状に延在している。１６は溶融樹脂の注入口であるゲートの位置を示し、ウェブの片側の面に配される。１３１はウェブのゲートを有する面（第一の面）、１３２はウェブのゲートを有する面とは反対側の面（第二の面）、２６はウェブの厚み方向の中心平面を示す。ゲートは前記ウェブのゲートを有する面（第一の面）に配設されている。ｈ１はウェブのゲートを有する面（第一の面）からの高さであり、Ｔ１はゲートを有する側（第一の面側）のリムの肉厚量である。ｈ２はウェブのゲートを有する面とは反対側の面（第二の面）からの高さであり、Ｔ２はゲートを有する側とは反対側（第二の面側）のリムの肉厚量である。ゲートを有する側（第一の面側）とは、樹脂歯車をウェブの中心平面２６で切断した時、ウェブのゲートを有する面を有する側のことである。ゲートを有する側とは反対側（第二の面側）とは、樹脂歯車をウェブの中心平面２６で切断した時、ウェブのゲートを有する側とは反対側のことである。樹脂歯車は主に結晶性樹脂であるポリアセタールによって製造されることが多く、旭化成ケミカルズ社製テナック（登録商標）などを用いて射出成形により製造される。ポリアセタールの他、ポリアミド，ポリカーボネート，ＡＢＳ樹脂等を用いることもできる。

図１に示す実施形態においては、リムの体積がゲートを有する側で小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。

図２は本発明の樹脂歯車の製造方法の一例を表すフローチャートである。リムを有する樹脂歯車を、少なくとも固定側金型と可動側金型によって形成されるキャビティを有する金型に溶融樹脂を注入することによって成形する樹脂歯車の成形方法を示す。

まずフローチャートのステップＳ１では、成形される樹脂歯車のゲートを有する側のリムの肉厚Ｔ１と高さｈ１、ゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚Ｔ２とｈ２がｈ１≧ｈ２、Ｔ１ｈ１＝Ｔ２ｈ２となるような金型を用いて射出成形を行う。この際の成形サイクル・成形条件は任意条件となるが、生産タクトや生産環境によって一意に決定したものである。この時の金型の概略断面図の一例を図３に示し、この金型で成形された成形品である樹脂歯車を図４で示す。図１と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図３において、４３は固定側金型、４５は可動側金型である。４４は転写させるための歯部が形成された歯部形成駒、４６は歯車の中心に回転軸を挿入するための円筒部を形成するための軸形成駒である。固定側金型４３、可動側金型４５、歯部形成駒４４および軸形成駒４６によって金型内にキャビティが形成される。ゲートを有する側のリムの肉厚Ｔ１を成形するためのキャビティの肉厚は、固定側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティ５０の肉厚である。ゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚Ｔ２を成形するためのキャビティの肉厚は、可動側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティ５１の肉厚である。この工程で用いる金型は、固定側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティ５０の肉厚と、可動側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティの肉厚５１が等しい。この金型に溶融樹脂を注入して冷却することにより成形された樹脂歯車を取り出す。図３は、このキャビティにゲート１６から溶融樹脂が注入された状態を示している。キャビティに注入された溶融樹脂を、金型を冷却するための水管４１、４２により冷却する。その後、可動側金型を固定側金型とは反対方向に移動させ型開きするとともに歯部形成駒４４および軸形成駒４６を後退させてエジェクタピン４７を突出して金型から成形品である樹脂歯車を取り出す。

ステップＳ２ではステップＳ１で成形され、取り出された樹脂歯車を一定期間以上、一定環境下で保管する。保管環境は任意であるが、例えば、成形直後の樹脂歯車を室温２３±５℃湿度５０±１０％の環境下に２４時間以上保管する。これにより樹脂歯車の収縮状態を安定させることができるため、次の工程で行なう測定を高精度に行なうことができる。保管後の樹脂歯車の状態を図４（ａ）の点線１９で示す。図４（ａ）の実線で示したリムは、収縮前の状態であり変形のない状態を示す。それに対し、一定期間以上保管し収縮状態を安定させた状態の樹脂歯車のリム形状１９は、変形し内側に倒れてしまう。

ステップＳ３ではステップＳ２を経過した樹脂歯車に対して所定の測定を実施する。歯車両端の歯先の、歯部先端部の直径を測定してその両端の歯部先端部の直径の差であるリムの倒れ量（歯先円変形量）ｒを導き出す。歯車両端の歯先とは、歯車の軸方向両端部（図４（ａ）における２２と２３で示した部分）であり、歯部先端部の直径とは、ウェブの中心平面と平行な直線であって、歯の中心２７と歯車の中心１５を結ぶ線２５の長さである。（図４（ｂ）参照）
ステップＳ４ではステップＳ３で測定した結果をもとに、金型を修正するかどうかを判断する。ただし、金型の修正を１度も実施せずに成形された樹脂歯車の測定結果に関してはこのステップを無視し、ステップＳ５に無条件に移行する。このステップ４では最終的に得たい樹脂歯車の精度規格に基づいて判断するため、判断方法は任意である。

ステップＳ５ではステップ３の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施する。修正量は任意であるが、例えば、ステップＳ３で求めたリムの倒れ量（歯先円変形量）ｒだけゲートを有する側のリムの肉厚が薄くなるように前記射出成形金型を修正する。倒れ量を測定することにより、どのくらい修正すればよいかの目安にすることができるため、リムの肉厚を必要以上に薄くすることなく、剛性が確保された歯車の製造が可能となる。具体的には固定側金型を作り直して、固定側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティの肉厚が薄くなるようにする。あるいは、可動側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティ部分を所定量削る。これにより、可動側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティの肉厚よりも固定側金型によって形成されるリムを形成するためのキャビティの肉厚が薄くなるようにすることもできる。よって、ｈ１≧ｈ２、Ｔ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２の関係性を持つ樹脂歯車を得ることが可能となる。

第一の実施形態の樹脂歯車の製造方法では、これら一連のステップＳ１〜Ｓ５を１回以上繰り返すものである。この繰り返しは、ステップＳ４の判断工程においてステップＳ５への移行が不要と判断された場合のみ終了する。

補正前（従来）の樹脂歯車は、ゲートを有する側のリム厚Ｔ１、高さｈ１、ゲートを有する側とは反対側のリム厚Ｔ２、高さｈ２とすると、ｈ１＝ｈ２、Ｔ１ｈ１＝Ｔ２ｈ２となる。リム体積が固定金型側と可動側金型側で同一となっているため、固定側金型の熱影響を受けてリム部がｒだけ倒れる収縮挙動が発生する。本実施形態の樹脂歯車は、固定側金型で構成するリムの体積を可動側よりも小さくしたものである。リム体積が固定側金型、つまりゲートを有する側で小さいため従来の樹脂歯車と比較して固定側金型の熱影響が小さくなる。その結果、リムの収縮が小さくなり、傾き量ｒを従来の樹脂歯車よりも小さく抑えることが可能となる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量ｕの値も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。

ゲートを有する側のリム高さｈ１とゲートを有する側とは反対側のリム肉厚ｈ２の関係がｈ１≧ｈ２である樹脂歯車において、ゲートを有する側のリム肉厚Ｔ１とゲートを有する側とは反対側のリム肉厚Ｔ２を含めた関係性をＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２とする。これにより、あらゆる場合においても固定側金型で形成されるリムの体積が可動側金型で形成されるリムの体積より小さくなる。このリムの体積差は樹脂歯車の射出成形時におけるリムの蓄熱量差となり、結果として固定側金型で形成されるリム、つまりゲートを有する側のリムの蓄熱がより小さくなることになる。これは従来、固定側金型の金型温度が高いためゲートを有する側のリムが蓄熱する傾向と相反するものである。よって、リムが変形し内側に倒れる現象を抑制する効果を生み出し、歯すじ誤差の悪化も抑制することが可能となる。

本実施形態では、補正によって固定側金型で構成するリムの体積を可動側よりも小さくする例を示した。しかし、最初からゲートを有する側のリム肉厚Ｔ１とゲートを有する側とは反対側のリム肉厚Ｔ２を含めた関係性がＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となる金型を用いて樹脂歯車を成形してももちろん同じ効果を得ることができる。つまり、リムが変形し内側に倒れる現象を抑制する効果を生み出し、歯すじ誤差の悪化も抑制することが可能となる。

第一の実施形態では、ウェブの中心平面と垂直に交わる平面でリムを切断した時の形状が長方形である場合を示したが、この形状に限るものではない。

（第二の実施形態）
図５は本発明における第二の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図５（ａ）は、上面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第二の実施形態においては、リムの内周面から中心軸１５に向かって平板状に延在しているウェブ１３の間に、放射状にリブ５５が配設されている樹脂歯車を示す。ウェブとリムの形状については、白い点線で示す。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置１６は、放射状に配設されたリブ５５の片面側の先端部に配設されている。しかしこれに限らず、リブ５５の間に形成されるウェブの片面側に配置してもよい。ｈ１はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ１はゲートを有する側のリムの肉厚量である。ｈ２はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ２はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚Ｔ２を、Ｔ１より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。

（第三の実施形態）
図６は本発明における第三の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第三の実施形態においては、リムの内周面に勾配が付加された樹脂歯車を示す。θはリム勾配角度である。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置１６は、第一の実施形態同様、ウェブの片面側に配置される。ｈ１はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ１はゲートを有する側のリムの肉厚量の最大値である。ｈ２はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ２はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量の最大値である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚Ｔ２を、Ｔ１より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。

（第四の実施形態）
図７は本発明における第四の実施形態を表す樹脂歯車の概略図である。図１と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。第四の実施形態においては、リムの厚みが軸方向によって異なる樹脂歯車を示す。溶融樹脂の注入口であるゲートの位置１６は、第一の実施形態同様、ウェブの片面側に配置される。ｈ１はゲートを有する側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ１はゲートを有する側のリムの肉厚量の最大値である。ｈ２はゲートを有する側とは反対側のリムのウェブ面からの高さであり、Ｔ２はゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量の最大値である。ゲートを有する側とは反対側のリム肉厚Ｔ２を、Ｔ１より厚くすることで、ゲートを有する側のリムの体積を小さくすることができる。その結果、熱の影響を小さくすることができるため、リムの熱による変形を抑えることができる。これによって、歯すじ誤差に直接影響する歯の理論ピッチ円上の変化量も小さく抑えられ、高精度な樹脂歯車成形が可能となる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。

本発明の樹脂歯車の製造方法の一例を用いて、図１に示す第一の実施形態の樹脂歯車を成形した。樹脂材料は旭化成ケミカルズ社製テナック（登録商標）ＨＣ７５０を用いた。成形によって得られる樹脂歯車は歯先円直径φ７０、モジュール０．５、圧力角２０°、歯数１３５、ネジレ角は左に２０°のものとした。

（比較例１）
まず、ステップＳ１に基づきゲートを有する側（固定側金型）およびのゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さが５ｍｍリムの厚さが１．５ｍｍ（ｈ１≧ｈ２、Ｔ１ｈ１＝Ｔ２ｈ２）となる金型を用いて射出成形を行なった。成形された樹脂歯車は、ｈ１＝ｈ２＝５．０ｍｍ、Ｔ１＝Ｔ２＝１．５ｍｍであった。また、リムの倒れ量ｒは、３次元測定機あるいは真円度測定機で測定し、歯すじ誤差は、歯車試験機で測定した。その結果を、［表１］の比較例１に示す。

（実施例１）
次に、測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）ｒ＝０．１２だけゲートを有する側のリムの肉厚Ｔ１が薄くなるように前記射出成形金型を修正した。修正した金型を用いて射出成形を行なったところ、Ｔ１＝１．３８であり、ｈ１＝ｈ２＝５．０ｍｍ、Ｔ２＝１．５ｍｍであった。次にリムの倒れ量ｒ、歯すじ誤差を測定した。測定結果を実施例１に示す。Ｔ１を１．３８に修正したことによりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。

（実施例２）
実施例１で使用した金型に対し、更にＴ１＝１．３１５となるように金型を修正した。修正した金型を用いて射出成形を行なったところ、Ｔ１＝１．３１５であり、ｈ１＝ｈ２＝５．０ｍｍ、Ｔ２＝１．５ｍｍであった。次にリムの倒れ量ｒ、歯すじ誤差を測定した。測定結果を実施例２に示す。Ｔ１を１．３１５に修正したことによりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。さらに実施例１と実施例２では、修正を繰り返した回数が多い実施例２のほうがリム倒れ量の良化傾向にあることがわかった。

（比較例２）
比較例２では、比較例１に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例２は比較例１からゲートを有する側のリム高さをｈ１＝６へ変更した。この金型を用い射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびのゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒ、歯すじ誤差を測定した。測定結果を［表１］の比較例２に示す。Ｔ１ｈ１＞Ｔ２ｈ２となり、ゲートを有する側のリム体積が、ゲートを有する側とは反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒが比較例１より増大していた。

（実施例３）
次に、比較例２の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびのゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒ、歯すじ誤差を測定した。測定結果を［表１］の実施例３に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒおよび歯すじ誤差が小さい樹脂歯車を得ることができた。

（実施例４）
実施例３で使用した金型に対し、更にＴ１＝１となるように金型を修正した。修正した金型を用いて成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびのゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒ、歯すじ誤差を測定した。測定結果を［表１］の実施例４に示す。金型の修正を繰り返すことにより、実施例３よりもさらに精度のよい樹脂歯車を得ることができた。

また、リムの倒れ量ｒと歯すじ誤差量には明らかな相関関係があり、倒れ量ｒが小さくなると歯すじ誤差量が小さくなる。また、リムの倒れ量ｒはＴ１ｈ１がＴ２ｈ２より小さくなるほど小さくなる傾向にあることがわかった。

次に、本発明の樹脂歯車の製造方法の一例を用いて、図５に示す第二の実施形態の樹脂歯車を成形した。樹脂材料は旭化成ケミカルズ社製テナック（登録商標）ＨＣ７５０を用いた。成形によって得られる樹脂歯車は歯先円直径φ７０、モジュール０．５、圧力角２０°、歯数１３５、ネジレ角は左に２０°のものとした。

（比較例３）
比較例３はリム内周面に放射状に配設されたリブ５１を有する樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの厚さＴ１、Ｔ２がともに５ｍｍとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびのゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表２］の比較例３に示す。リム倒れ量ｒが大きかった。

（実施例５）
次に、比較例３の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表２］の実施例５に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

（比較例４）
比較例４では、比較例３に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例４は比較例３からゲートを有する側のリム高さをｈ１＝６へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表２］の比較例４に示す。Ｔ１ｈ１＞Ｔ２ｈ２となり、ゲートを有する側のリム体積が反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒが比較例３より増大していた。

（実施例６）
次に、比較例４の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表２］の実施例６に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

次に、本発明の樹脂歯車の製造方法の一例を用いて、図６に示す第三の実施形態の樹脂歯車を成形した。樹脂材料は旭化成ケミカルズ社製テナック（登録商標）ＨＣ７５０を用いた。成形によって得られる樹脂歯車は歯先円直径φ７０、モジュール０．５、圧力角２０°、歯数１３５、ネジレ角は左に２０°のものとした。

（比較例５）
比較例５はリムの内周面側に勾配が付加された樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの厚さＴ１、Ｔ２がともに５ｍｍとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表３］の比較例５に示す。θはリム勾配角度を示す。Ｔ１ｈ１＝Ｔ２ｈ２となり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒ大きかった。

（実施例７）
次に、比較例５の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表３］の実施例７に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

（比較例６）
比較例６では、比較例５に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例６は比較例５からゲートを有する側のリム高さをｈ１＝６へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表３］の比較例６に示す。Ｔ１ｈ１＞Ｔ２ｈ２となり、ゲートを有する側のリム体積が略反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒが比較例５より増大していた。

（実施例８）
次に、比較例６の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表３］の実施例８に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

図７に示す、リムの厚みが軸方向によって変化している樹脂歯車に対して本発明の製造方法を用いた結果を表４に示す。樹脂歯車のその他諸元は実施例１の比較例１と同様とする。リムの厚みＴ１およびＴ２はリムの最大厚み部で定義するものとして、本発明に従った改良例９および改良例１０と、従来技術の比較例８および比較例９のリム厚みおよびリム高さの影響を一覧にした。

次に、本発明の樹脂歯車の製造方法の一例を用いて、図７に示す第四の実施形態の樹脂歯車を成形した。樹脂材料は旭化成ケミカルズ社製テナック（登録商標）ＨＣ７５０を用いた。成形によって得られる樹脂歯車は歯先円直径φ７０、モジュール０．５、圧力角２０°、歯数１３５、ネジレ角は左に２０°のものとした。

（比較例７）
比較例７はリムの内周面側に勾配が付加された樹脂歯車を成形するための金型を用いて成形した。まず、ゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの厚さＴ１、Ｔ２がともに５ｍｍとなるような金型を用いて射出成形を行なった。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表４］の比較例７に示す。Ｔ１ｈ１＝Ｔ２ｈ２となり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒ大きかった。

（実施例９）
次に、比較例７の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正した。修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表４］の実施例９に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

（比較例８）
比較例８では、比較例７に示した金型のリムの高さを修正した例を示す。比較例８は比較例７からゲートを有する側のリム高さをｈ１＝６へ変更した。この金型を用いて射出成形を行ない樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表４］の比較例８に示す。Ｔ１ｈ１＞Ｔ２ｈ２となり、ゲートを有する側のリム体積が略反対側のリム体積より大きくなるのに乗じて蓄熱が大きくなり、収縮差が発生してリム倒れ量ｒが比較例７より増大していた。

（実施例１０）
次に、比較例８の測定結果に基づいて金型の修正・補正を実施した。修正量はリムの倒れ量（歯先円変形量）を考慮して、Ｔ１＝１．２となるように金型を修正し、修正した金型を用いて樹脂歯車を成形した。成形した樹脂歯車についてゲートを有する側（固定側金型）およびゲートを有する側とは反対側（可動側金型）のリムの高さｈ１、ｈ２、リムの厚さＴ１、Ｔ２、リムの倒れ量ｒを測定した。測定結果を［表４］の実施例１０に示す。金型の修正によりＴ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となり、リムの倒れ量ｒが小さい樹脂歯車を得ることができた。

１１ リム
１２ 歯部
１３ ウェブ
１５ 中心
１６ ゲート
ｈ１ ゲートを有する側のリムの、ウェブのゲートを有する面からの高さ
ｈ２ ゲートを有する側とは反対側のリムの、ウェブのゲートを有する面とは反対側の面からの高さ
Ｔ１ ゲートを有する側のリムの肉厚量
Ｔ２ ゲートを有する側とは反対側のリムの肉厚量
ｒ 歯先円の変形量
ｕ 理論ピッチ円上の変化量

Claims (9)

1. リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブを備え、
   前記ウェブは、溶融樹脂の注入口であるゲートが配置された第一面と、前記第一面とは反対側の面である第二面とを有し、
   前記リムの、前記第一の面からの高さをｈ１とし、前記リムの、前記第二の面からの高さをｈ２とした時、ｈ１≧ｈ２の関係を有する樹脂歯車において、
   前記リムの前記第一の面側の肉厚をＴ１とし、前記リムの前記第二の面側の肉厚をＴ２とした時、Ｔ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となる関係を有することを特徴とする樹脂歯車。
2. 前記Ｔ２ｈ２ を１とした時の前記Ｔ１ｈ１の値は、０．８ より大きく、０．９６より小さいことを特徴とする請求項１記載の樹脂歯車。
3. 前記リムの内周面に勾配がついていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂歯車。
4. 前記リムの厚みが軸方向によって異なることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂歯車。
5. 前記溶融樹脂は、ポリアセタールであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の樹脂歯車。
6. 前記ウェブの間に、放射状にリブが配設されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載の樹脂歯車。
7. リムと、前記リムの外周に形成された歯と、前記リムの内周面に接合したウェブと、を有する樹脂歯車を成形するための金型のキャビティに溶融樹脂を注入することによって製造される樹脂歯車の製造方法であって、
   前記キャビティは、
   前記溶融樹脂の前記キャビティへの注入口であるゲートが配置された前記ウェブの第一面を成形する面と、前記第一面とは反対側の面である前記ウェブの第二面を成形する面と、を有する、前記ウェブを成形する部分と、
   前記第一の面からの高さをｈ１とし、前記第二の面からの高さをｈ２とした時、ｈ１≧ｈ２の関係を有し、前記第一の面側の肉厚をＴ１とし、前記第二の面側の肉厚をＴ２とした時、Ｔ１ｈ１＜Ｔ２ｈ２となる関係を有する前記リム、を成形するための部分と、を有することを特徴とする樹脂歯車の製造方法。
8. リムの倒れ量をもとに前記リムの肉厚が修正されるように、前記リムを成形するための部分が修正されていることを特徴とする請求項７記載の樹脂歯車の製造方法。
9. 前記溶融樹脂は、ポリアセタールであることを特徴とする請求項７または８記載の樹脂歯車の製造方法。

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