JPH1113861A

JPH1113861A - 合成樹脂成形歯車

Info

Publication number: JPH1113861A
Application number: JP18774697A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mochizuki; 章弘望月
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の合成樹脂成形歯車は、最近の複写機、
プリンター、ファクシミリ等ＯＡ機器等の要求する高精
度の歯車の形状および寸法を十分に満たすとともに、従
来からの要求である強度、剛性、低騒音性能、高速性能
も十分に満たす高精度の歯車を得ることを目的とする。【解決手段】円筒状に形成され外周面に軸に対して外方
に形成された歯を有するリムと、リムの内周面から軸芯
方向に偏平状に延在するウエブと、ウエブの内周面に接
合し軸芯に形成されたボスとを一体成形された樹脂から
なる合成樹脂成形歯車において、前記歯のピッチ円歯厚
１に対してリム厚は０．６乃至１．０の比率を有すると
ともに、リムの内周面に接合するウエブの少なくとも接
合部のウエブ厚が０．７乃至１．２の比率を有すること
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂成形歯車
に関し、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ、
ビデオ、カメラ、自動車またはＯＡ機器等の部品として
使用される合成樹脂成形品のハスバ歯車、平歯車等に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンター等のＯＡ機器
の動力伝達部品として、また、ＶＴＲテープ駆動機構、
レーザーデイスクプレーヤのローデイング機構等に合成
樹脂製の平歯車が多数使用されている。また、低騒音性
能および高速性能の要求が強い場合には、噛み合い率が
高く、かつ低騒音で大きな力を伝える合成樹脂ハスバ歯
車が使用されている。このような合成樹脂歯車を設計す
る場合、従来は騒音や伝達効率、摩擦摩耗特性、強度等
を考慮して、歯車の各構成部材の形状や寸法等を定めて
いる。例えば、ハスバ歯車は、円筒状でその外周面の外
方に歯すじがつる巻き線である歯を有するリムと、リム
の内周面から軸芯方向に形成された円盤状のウエブと、
軸芯に設けられたボスと、から構成されているが、これ
らを全体の強度あるいは振動の観点から、前記各構成部
材すなわちリム厚、ウエブ厚およびボス厚等の寸法や形
状を定め、一体に樹脂成形できるようになされている。
具体的には、この設計された歯車の形状や寸法を基に、
使用する合成樹脂の収縮率等を参考にして対応する金型
寸法を定めて金型を製作し、通常の射出成形機に組み込
み、樹脂を射出成形して製品としての合成樹脂成形歯車
を製造している。

【０００３】従来、合成樹脂成形ハスバ歯車は、騒音や
強度、剛性を考慮し、リム厚はピッチ円歯厚の１．５倍
程度、または、モジュールの２．５倍程度とし、かつ、
ウエブ厚はリム厚とほぼ同じにするように設計すること
が一般的であった。また、例えば、業界雑誌である「プ
ラスチック成形技術」の第１３巻第８号第１７頁（左側
１０行目から１８行目、右側図２）には、平歯車あるい
はハスバ歯車の断面寸法の標準的寸法割合が示されてお
り、これによると、ピッチ円歯厚とリム厚とウエブ厚の
比は１：１．４：１．６である。

【０００４】最近、プリンター、複写機等のＯＡ機器の
高精度化にともない、これらのＯＡ機器の動力伝達、作
動の伝達等を行う歯車は、歯の各部要素の形状および寸
法に従来にない高度の精度が要求されてきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
樹脂歯車の設計におけるように、通常の歯車用合成樹脂
を用い、歯車の強度、剛性、低騒音性能を主体とした歯
車の各構成部材の形状、寸法を定める設計においては、
例えば、このような用途に一般的に用いられているポリ
アセタール樹脂を使用したハスバ歯車においては、良く
てもＪＩＳ精度８級程度であり、平歯車においてはＪＩ
Ｓ４級程度であり、最近のプリンター、複写機等のＯＡ
機器の要求する高精度の歯車、例えば、ハスバ歯車でＪ
ＩＳ精度７級乃至それ以上の精度、平歯車でＪＩＳ精度
３級以上の精度の合成樹脂成形歯車は、得ることが困難
であるという問題点がある。本発明は、最近の複写機、
プリンター、ファクシミリ等ＯＡ機器等の要求する高精
度の歯車の形状および寸法を十分に満たすとともに、従
来からの要求である強度、剛性、低騒音性能、高速性能
も十分に満たす高精度の歯車を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定の収
縮率を有する合成樹脂を用い、合成樹脂成形歯車の各構
成部材の形状および寸法を変化させ、この変化が歯の各
部要素の形状または寸法にどのように影響するかを詳細
に研究し、かつ、これらの研究結果を総合的に分析研究
することにより、上記問題点を解決しうることを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明の合成樹脂成形歯車は、
円筒状に形成され外周面に軸に対して外方に形成された
歯を有するリムと、該リムの内周面から軸芯方向に偏平
状に延在するウエブと、該ウエブに接合し軸芯に形成さ
れたボスとを一体成形された樹脂からなる合成樹脂成形
歯車において、前記歯のピッチ円歯厚１に対してリム厚
は０．６乃至１．０の比率を有するとともに、リムの内
周面に接合するウエブの少なくとも接合部のウエブ厚が
０．７乃至１．２の比率を有することを特徴とするもの
である。

【０００８】また、本発明の合成樹脂成形歯車は、円筒
状に形成され外周面に軸に対して外方に形成された歯を
有するリムと、該リムの内周面から軸芯方向に偏平状に
延在するウエブと、該ウエブに接合し軸芯に形成された
ボスとを一体成形された樹脂からなる合成樹脂成形歯車
において、前記歯のピッチ円歯厚１に対してリム厚は
０．７乃至０．９の比率を有するとともに、リムの内周
面に接合するウエブの少なくとも接合部のウエブ厚が
０．９乃至１．１の比率を有することを特徴とするもの
である。

【０００９】また、本発明の合成樹脂成形歯車は、熱可
塑性樹脂からなり、成形時の収縮率が１．１％乃至２．
６％である樹脂を用いたことを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の合成樹脂成形歯車は、ハス
バ歯車であることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の合成樹脂成形歯車は、平歯
車であることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の合成樹脂成形歯車の樹脂
は、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート
樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹
脂のいずれかであることを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の合成樹脂成形歯車は、歯
のピッチ円歯厚１に対して、リム厚は０．６乃至１．０
の比率を有するとともに、リムの内周面に接合するウエ
ブの少なくとも接合部のウエブ厚が０．７乃至１．２の
比率を有することが望ましい。さらに好ましくは、歯の
ピッチ円歯厚１に対してリム厚は０．７乃至０．９の比
率を有するとともに、リムの内周面に接合するウエブの
少なくとも接合部のウエブ厚が０．９乃至１．１の比率
を有することが望ましく、さらに好ましくは、歯のピッ
チ円歯厚１に対してリム厚は０．７５乃至０．８５の比
率を有すると共に、ウエブの少なくとも接合部のウエブ
厚が０．９５乃至１．０５の比率を有することである。

【００１４】歯のピッチ円歯厚１に対してリム厚は０．
６乃至１．０の比率を有するとともに、リムの内周面に
接合するウエブの接合部のウエブ厚が０．７乃至１．２
の比率を有するとしたのは、ピッチ円歯厚１に対して、
リム厚が０．６未満およびウエブ厚が０．７未満の比率
であっても、また、リム厚が１．０を超えかつウエブ厚
が１．２を超える比率であっても、歯車の歯形誤差、歯
筋誤差のいずれかの誤差が大きくなり、十分に高精度の
歯車を得ることができないからである。

【００１５】また、本発明のウエブ厚は、図２に示すよ
うに、ウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂが歯のピ
ッチ円歯厚１に対して、前記規定内、即ち、０．７乃至
１．２の比率を有していれば、接合部１５ｂからボス１
６側に離れたウエブ中央部１５ｃのウエブ厚Ｓｕｃは、
歯のピッチ円歯厚１に対して比率１でもよいし、比率１
より大きくてもよい、例えば、比率１．５または２であ
ってもよいのは勿論である。

【００１６】また、本発明のウエブは、偏平状でかつ、
ウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂが歯のピッチ円
歯厚１に対して、前記規定内であれば、図３に示すよう
に、ウエブ中央部１５ｃを貫通する孔１７を１つまたは
複数個有してもよいし、凹部を有してもよいのは勿論で
ある。また、図４に示すように、ウエブ中央部１５ｃに
軸方向のリブ１８または突起が形成されていてもよい。
さらにまた、ウエブ中央部１５ｃに孔１７やリブ１８等
を組み合わせてもよいのは勿論である。

【００１７】本発明の合成樹脂成形歯車は、成形時の収
縮率が１．１％乃至２．６％である樹脂を用いることが
好ましい。この範囲の成形収縮率を有する樹脂では、成
形時の樹脂の収縮により成形品と金型形状との寸法差が
大きくなり、ＪＩＳ精度を高めることは至難であった。
しかしながら、この成形収縮率の範囲の樹脂において
も、本発明で規定する形状において高精度の歯車を得る
ことができる。

【００１８】本発明の樹脂は、成形時の収縮率が１．１
乃至２．６の樹脂が好ましいが、中でもポリアセタール
樹脂（ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ））もしくはポ
リブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）が特に好まし
く使用できる。さらに、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、ポリアミド樹脂なども本発明で好適に使用できる素
材の一つの例である。これらは樹脂に通常添加される各
種添加剤が配合されていてもよいし、これらを主体とす
る樹脂組成物であってもよい。歯車素材樹脂としてのポ
リアセタール樹脂は、ホモポリマー、コポリマーのいづ
れであっても良く、コポリマーの場合は主鎖の安定化の
ためにエチレンオキサイド、ジオキソラン等の単量体成
分をランダムに共重合されたもの、あるいはブロックあ
るいはグラフト重合されたもの、あるいは更に第三成分
が導入されたものなど、いかなる共重合形態であっても
かまわない。また、ポリブチレンテレフタレートの場合
には、通常のポリブチレンテレフタレート樹脂の他に、
第三成分あるいは第四成分としてイソフタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、アジピン酸等の脂肪族及び芳香族多
塩基酸あるいは、グリコール成分としてエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール
等の通常のアルキレングリコールやビスフェノールＡ等
の芳香族アルコール等で変性させて得られる共重合体で
あってもかまわない。

【００１９】本発明の歯車は、ハスバ歯車でもよいし、
平歯車でもよいし、ねじれ角度を限定するものではな
い。また、これらのハスバ歯車や平歯車等は、シングル
歯車や２段歯車に、または、駆動モータから多段に組み
合わせて回転ムラをなくして減速するようにした組合わ
せ歯車であってもよい。

【００２０】本発明の合成樹脂成形歯車の成形は、通常
の射出成形でもよいし射出圧縮成形により成形するもの
であってもよい。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１
は本発明の実施例１を示す図である。図１において、１
０は本発明の合成樹脂成形歯車であるハスバ歯車であ
り、ハスバ歯車１０は、円筒状に形成されたリム１１
と、リムの外周面１１ａにリムの軸１２に対して外方に
かつ斜めに形成されたハスバ歯１３を有している。リム
の内周面１１ｂに接合して内周面から軸芯方向に偏平で
リング状ウエブ１５が延在し、ウエブの内周面１５ａに
接合し軸芯に円筒状のボス１６が形成されている。リム
１１、ハスバ歯１３、ウエブ１５およびボス１６は、熱
可塑性樹脂であるポリアセタール樹脂（ポリオキシメチ
レン樹脂（ＰＯＭ））からなり、一体に成形されてい
る。ポリアセタール樹脂はポリプラスチックス（株）製
のジュラコンＭ２７０−４４を用いた。また、これを用
いた成形樹脂は充填材を含んでいない。ポリアセタール
樹脂の成形時の収縮率は、１．８％である。

【００２２】ハスバ歯車１０の設計寸法は、歯外径ｄが
３０ｍｍ、歯幅ｂが１５ｍｍであり、ねじれ角が２０度
で、モジュールが１すなわち歯厚Ｓが１．６ｍｍで、リ
ム厚Ｓ_rが１．５ｍｍで、ウエブ厚Ｓ_uが１．８ｍｍで、
ボス１６の厚みが２．０ｍｍである。すなわち、ウエブ
厚Ｓ_uは、リムの内周面に接合するウエブの接合部１５
ｂを含めて、１．８ｍｍである。このことは、ハスバ歯
車の歯厚１に対してリム厚が０．９４の比率で、リムの
内周面に接するウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂ
が１．１の比率を有することになる。この寸法は、従来
の要求である十分な強度や剛性は勿論、低騒音性能、高
速性能をも有するものでもある。

【００２３】ハスバ歯車１０の上記設計寸法に基づき、
通常の方法により金型を作成し、図５に示す通常のハス
バ歯車用の金型２０に組み込まれた。このハスバ歯車の
金型２０は歯車入れ子２１の回転抵抗を減らすために、
入れ子２１の内外にラジアルころがり軸受け２２、また
型締め方向にスラストころがり軸受け２３を組み込んだ
ものである。樹脂は歯車のボスの上面に周方向に均等に
設けられた３個のピンゲート２５を通して金型２０内に
圧入される。ピンゲートの位置および個数はこれに限定
するものではない。ピンゲートの位置はボスの下面でも
よいし、側面でもよい、又個数は１個から５、６個でも
よく、個数に限定するものではない。また、ピンゲート
以外のゲート方式であってもよいのは勿論である。

【００２４】ハスバ歯車の成形は通常の射出成形機（日
本製鋼所製Ｊ７５ＥＰ）を用いて、次の条件、シリンダ
ー温度：１９０℃、金型温度：６０℃、射出速度：１７
ｍｍ／ｓｅｃ、保圧力：１００Ｍｐａ、射出保圧時間：
２０ｓｅｃ、冷却時間：１０ｓｅｃ、で行った。そし
て、金型より取り出し、歯車の各部の精度は、ハスバ歯
車のＪＩＳ精度測定条件に準じて測定した。樹脂成形ハ
スバ歯車の精度測定結果は、表１の実施例１に示すよう
に、ＪＩＳ等級７級で各部の誤差は極めて少なく、高精
度のハスバ歯車を得ることができた。

【００２５】次に、実施例２および３、および比較例１
〜４につき説明する。上記の実施例１では、ねじれ角が
２０度、モジュールが１．０、歯厚が１．６ｍｍ、リム
厚が１．５ｍｍ、ウエブ厚が１．８ｍｍの場合につき説
明したが、実施例２および３についても下記歯車の寸法
以外は実施例１と同様に設計し、金型形状を定め、同じ
射出成形機を用いて成形し、樹脂成形歯車の精度を測定
し、評価した。すなわち、表１に示すように、実施例２
では、モジュールが１．０すなわち歯厚が１．６ｍｍ
で、リム厚が１．０ｍｍで、ウエブ厚が１．２ｍｍの場
合であり、このことは、ハスバ歯車の歯厚１に対してリ
ム厚が０．６の比率で、リムの内周面に接するウエブの
接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂが０．７５の比率を有す
る場合である。また、実施例３では、モジュールが０．
７５すなわち歯厚が１．２ｍｍで、リム厚が１．０ｍｍ
で、ウエブ厚が１．２ｍｍの場合であり、このことは、
ハスバ歯車の歯厚１に対してリム厚が０．８の比率で、
リムの内周面に接するウエブの接合部１５ｂのウエブ厚
Ｓｕｂが１．０の比率を有する場合である。

【００２６】さらに、比較例１〜４についても、表１に
示すように、ハスバ歯車のモジュールすなわち歯厚、リ
ム厚、ウエブ厚をそれぞれ変えて、ハスバ歯車の歯厚１
に対してリム厚の比率およびリムの内周面に接するウエ
ブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂの比率をそれぞれ変
えた場合につき実施した。これらの実施例および比較例
につき金型を作成して、射出成形して合成樹脂成形ハス
バ歯車を作成し、ＪＩＳ精度を測定したこれらの樹脂成
形ハスバ歯車の測定結果は、実施例２のハスバ歯車の精
度がＪＩＳ等級６級、実施例３のハスバ歯車の精度がＪ
ＩＳ等級５級であり、比較例１〜４の樹脂成形歯車の精
度がＪＩＳ等級８級およびそれ以下の精度であるのに比
較して、本発明の樹脂成形歯車の各部の誤差は極めて少
なく、高精度のハスバ歯車を得ることができたことを示
す。

【００２７】次に、本発明を平歯車に適用した場合につ
き説明する。この樹脂成形平歯車は、歯車のねじれ角お
よび下記歯車の寸法以外は実施例１と同様に実施した。
実施例４、５および比較例５においては、表１に示すよ
うに、ねじれ角、モジュール、歯厚、リム厚、ウエブ厚
をそれぞれに設定し、実施例４では、平歯車の歯厚１に
対してリム厚が１．０の比率で、リムの内周面に接する
ウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕ１が１．１の比率
を有するようにした。実施例５では、平歯車の歯厚１に
対してリム厚が０．６の比率で、リムの内周面に接する
ウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂが０．８の比率
を有するようにした。比較例５では、平歯車の歯厚１に
対してリム厚が１．６の比率で、リムの内周面に接する
ウエブの接合部１５ｂのウエブ厚Ｓｕｂが１．９の比率
を有するようにした。これらの平歯車は実施例１と同様
に金型を作製し、それぞれの金型を用いて射出成形して
樹脂成形平歯車を作製した。これらの平歯車のＪＩＳ精
度を測定したＪＩＳ等級を表１に示す。実施例４および
５のＪＩＳ等級はそれぞれ３級および２級であり、各平
歯車の要素の誤差は極めて小さく、比較例５のＪＩＳ等
級４に比較し極めて高精度の平歯車を得ることが出来
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定の成形収縮率の樹脂を用い歯車のピッチ円歯厚１に
対してリム厚を０．６乃至１．０の比率に、ウエブ厚を
０．７乃至１．２の比率として設計することにより、最
近の複写機、プリンター、ファクシミリ等ＯＡ機器等の
要求する高精度の歯車の形状および寸法を十分に満たす
とともに、従来からの要求である強度、剛性、低騒音性
能、高速性能も十分に満たす高精度の歯車を得ることが
できる。また、特定の成形収縮率の樹脂を用い歯車のピ
ッチ円歯厚１に対してリム厚を０．７乃至０．９の比率
に、ウエブ厚を０．９乃至１．１の比率として設計する
ことにより、さらに高精度のハスバ歯車および平歯車を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合成樹脂成形ハスバ歯車の実施例１を
示す拡大断面図

【図２】図１に示す歯車のウエブの他の形状を示す拡大
断面図

【図３】図１に示す歯車のウエブのさらに他の形状を示
す拡大断面図

【図４】図１に示す歯車のウエブのさらに他の形状を示
す拡大断面図

【図５】図１に示すハスバ歯車を成形する金型の断面図

【符号の説明】

１０合成樹脂成形歯車１１リム１２軸１３ハスバ歯１５ウエブ１６ボスＳ歯厚Ｓ_r リム厚Ｓ_u ウエブ厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状に形成され外周面に軸に対して外方
に形成された歯を有するリムと、該リムの内周面から軸
芯方向に偏平状に延在するウエブと、該ウエブに接合し
軸芯に形成されたボスとを一体成形された樹脂からなる
合成樹脂成形歯車において、前記歯のピッチ円歯厚１に対してリム厚は０．６乃至
１．０の比率を有するとともに、リムの内周面に接合す
るウエブの少なくとも接合部のウエブ厚が０．７乃至
１．２の比率を有することを特徴とする合成樹脂成形歯
車。
【請求項２】円筒状に形成され外周面に軸に対して外方
に形成された歯を有するリムと、該リムの内周面から軸
芯方向に偏平状に延在するウエブと、該ウエブに接合し
軸芯に形成されたボスとを一体成形された樹脂からなる
合成樹脂成形歯車において、前記歯のピッチ円歯厚１に対してリム厚は０．７乃至
０．９の比率を有するとともに、リムの内周面に接合す
るウエブの少なくとも接合部のウエブ厚が０．９乃至
１．１の比率を有することを特徴とする合成樹脂成形歯
車。
【請求項３】熱可塑性樹脂からなり、成形時の収縮率
が１．１％乃至２．６％である樹脂を用いたことを特徴
とする請求項１または２記載の合成樹脂成形歯車。
【請求項４】ハスバ歯車であることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項記載の合成樹脂成形歯車。
【請求項５】平歯車であることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１項記載の合成樹脂成形歯車。
【請求項６】樹脂がポリアセタール樹脂、ポリブチレ
ンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂、ポリアミド樹脂のいずれかであることを特徴とする
請求項１乃至５のいずれか１項記載の合成樹脂成形歯
車。