专利名称：塑料齿轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于打印机及复印机等的办公自动化设备、汽车窗调节器等的精密驱动系统的塑料齿轮。
背景技术：
用于打印机及复印机等的办公自动化设备、汽车窗调节器等的精密驱动系统中使用的成型塑料齿轮，通过将熔融树脂从浇口向注塑成形用模具的型腔内注入来形成(例如，参照专利文献1)。
这样的塑料齿轮，如图4所示，将在外周所形成的齿部103的齿底部分附近的环状轮圈130的内侧作成薄壁的板壁105，并且，在板壁105上形成有将该板壁105分割成3个同心圆状的环状板壁151、152、153的2个环状轮圈141、142。又，在3个环状板壁151、152、153中，在从内侧起第1个环状板壁151和第2个环状板壁152上，分别形成有延伸成放射状的多条凸肋161、162。因此，在3个环状板壁151、152、153中，从内侧起第1个环状板壁151和第2个环状板壁152，成为有凸肋的环状板壁，与此相反，从内侧起第3个环状板壁153成为无凸肋的环状板壁。另外，在树脂成形时将多个浇口109等角度间隔地配置在从内侧起第2环状板壁152上。
在这样结构的塑料齿轮101中，由于将环状轮圈141、142及凸肋161、162形成在板壁105上，故能实现轻量化并提高刚性。又，最外周的环状板壁153，由于成为未形成凸肋的无凸肋的环状板壁，故在树脂成形时在齿部103上不发生因凸肋的存在引起的缩孔。
日本专利特开平10-278124号公报然而，在图4所示的塑料齿轮101中，将其进行树脂成形时用的浇口109位于外周侧，由于与齿部103较近，在齿部103中，在圆周方向上、在与浇口109近的部分和远的部分之间发生大的注塑压力差。即，在与浇口109最近的部分注塑压力最高，随着从该部分向圆周方向偏移其注塑压力逐渐地降低。因此，对于齿部103的复制性发生偏差，存在啮合精度低的问题。
因此，如图5所示，本发明曾提出在3个环状板壁151、152、153中、将浇口109等角度间隔地配置在内周侧的环状板壁151上的技术方案。然而，当将浇口109配置在内周侧的环状板壁151上时，相应地，由于浇口109远离齿部103，故对于树脂成形，需施加尽可能高的压力，以提高其复制性，其结果，仅靠最外周的环状板壁153、不能抑制凸肋161、162的影响，故存在要形成JGMA标准的1级、0级精度的成型塑料齿轮是非常困难的问题。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的目的在于，提供在利用注塑成形进行制造的场合、能在外周以高的精度形成齿部的塑料齿轮。
为了解决上述问题，本发明的塑料齿轮，将在外周所形成的齿部的齿底部分的内侧作成薄壁的板壁，其特征在于，在所述板壁上同心状地形成将该板壁分割成多个同心圆状的环状板壁的多个厚壁的环状轮圈，在所述多个环状板壁中，在树脂成形时配置了浇口的环状板壁的外周侧，形成有2个以上的无凸肋的环状板壁，该无凸肋的环状板壁未形成将所述环状轮圈相互连接的凸肋。
在本发明中，在对塑料齿轮进行树脂成形时，将浇口配置在内周侧，离齿部较远。因此，在齿部上，在与浇口近的部分和离浇口远的部分之间未发生大的注塑压力差。因此，对于齿部的复制性不发生偏差。又，在将浇口配置在内周侧的场合，需要通过提高注塑压力来提高对齿部的复制性，但在这样的场合，由于将2个以上的无凸肋的环状板壁配置在配置了浇口的环状板壁的外周侧，即使在其它的环状板壁上形成有凸肋的场合，也不会因凸肋的影响而使齿部的形状及尺寸精度降低。又，即使所有的环状板壁是无凸肋的环状板壁，也不会因凸肋的影响而使齿部的形状及尺寸精度降低。因此，在制造直径为40mm以上的大口径的塑料齿轮的场合，也能确保JGMA标准的1级、0级的精度。
在本发明中，最好是，在所述2个以上的无凸肋的环状板壁中包括最外周的环状板壁。采用这样的结构时，在树脂成形时，在齿部不发生因凸肋的存在而引起的缩孔。
在本发明中，在所述多个环状板壁中，包括所述2个以上的无凸肋的环状板壁和放射状地形成所述凸肋的有凸肋的环状板壁。该场合，最好是，在所述多个环状板壁中，将所述无凸肋的环状板壁与所述有凸肋的环状板壁交替地配置着。采用这样的结构，能将在有凸肋的环状板壁处的熔融树脂的流动的紊乱用与其外周侧邻接的无凸肋环状板壁除去。又，最好是，在配置2个以上有凸肋的环状板壁的场合，将有凸肋的环状板壁相互间的凸肋的角度位置进行错开，采用这样的结构，由于凸肋中的树脂的收缩不集中在圆周方向的特定位置，故不会因凸肋的影响而使齿部的形状及尺寸精度降低。
在本发明的另一形态中，所述多个环状板壁也可以都采用无凸肋的环状板壁的结构。
在本发明中，最好是，在所述多个环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上。
在本发明中，最好是，在所述多个环状板壁中、包括所述2个以上的无凸肋的环状板壁和将所述凸肋多条地形成为放射状的有凸肋的环状板壁的场合，在所述多个环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上，并至少从内侧起第2个环状板壁是所述无凸肋的环状板壁，从该内侧起第2个环状板壁，比所述有凸肋的环状板壁的厚度要薄0.5mm以上。采用这样的结构，从浇口射出的熔融树脂，由于在从内侧起第2个环状板壁中流量被挤压后向外周侧流动，故注塑压力被均匀化。因此，由于对齿部施加均匀的注塑压力，故能制造高精度的塑料齿轮。
在本发明中，最好是，在所述多个环状板壁中，包括所述2个以上的无凸肋的环状板壁和将所述凸肋多条地形成为放射状的有凸肋的环状板壁的场合，在所述多个环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上，并至少从内侧起第2个环状板壁是所述无凸肋的环状板壁，从该内侧起第2个环状板壁的厚度与所述有凸肋的环状板壁的厚度之比在1∶1.15～1∶2的范围内。采用这样的结构，从浇口射出的熔融树脂，由于在从内侧起第2个环状板壁中流量被挤压后向外周侧流动，故注塑压力被均匀化。因此，由于对齿部施加均匀的注塑压力，故能制造高精度的塑料齿轮。
在本发明中，最好是，所述最外周的环状板壁比其它的环状板壁宽度较窄。采用这样的结构，由于能提高塑料齿轮的外周侧的刚性，故能防止因在最外周的环状板壁上未形成凸肋而引起的刚性不足，在齿轮相互啮合时能防止齿部的变形。又，对于熔融树脂的流动的紊乱，由于用内侧的无凸肋的环状板壁除去，故对于最外周的环状板壁即使在宽度窄的场合，齿部的形状精度也不会降低。
在本发明中，在从浇口至齿部的熔融树脂的流动路径上，未形成将相邻的环状轮圈之间连接的凸肋而仅用板壁连接的环状部分被设计成2个以上。因此，在对成型塑料齿轮进行注塑成形时，从浇口射出的熔融树脂，通过2个以上的环状部分并向塑料齿轮的外周侧、即向齿部进行流动。沿凸肋流动的熔融树脂，当到达环状部分时，由于在该处沿板壁进行流动，故能均匀地流动。即，环状部分对于流动的熔融树脂起到缓冲的作用，在本发明中，由于将环状部分在从浇口至齿部的熔融树脂的流动路径上设置2个以上，故能使熔融树脂向环状齿轮构件均匀地流动。因此，采用本发明，即使在制造直径为40mm以上的大口径的成型塑料齿轮的场合，也能高精度地进行制造，与以往的成型塑料齿轮相比，能极大地提高齿轮精度。
图1(a)、(b)是表示本发明实施形态1的塑料齿轮的主视图及用A-A’线将其剖切后部分的概略剖视图。
图2(a)、(b)是表示本发明实施形态2的塑料齿轮的主视图及用B-B’线将其剖切后部分的概略剖视图。
图3(a)、(b)是表示本发明实施形态3的塑料齿轮的主视图及用C-C’线将其剖切后部分的概略剖视图。
图4(a)、(b)是表示以往的成型塑料齿轮的主视图及用D-D’线将其剖切后部分的概略剖视图。
图5(a)、(b)是表示参考例的成型塑料齿轮的主视图及用E-E’线将其剖切后部分的概略剖视图。
具体实施例方式
以下，参照附图对应用了本发明的塑料齿轮的一例进行说明。
(齿轮的结构)图1(a)、(b)是表示本发明实施形态1的塑料齿轮的主视图及用A-A’线将其剖切后部分的概略剖视图。
如图1(a)、(b)所示，本形态的塑料齿轮1，是用于打印机及复印机等的办公自动化设备、汽车窗调节器等的精密驱动系统的构件，例如，具有约40mm以上的大的直径。
在本形态中，塑料齿轮1，在中央具有圆筒形的轮毂2，并在外周具有齿部3。又，在塑料齿轮1上，在轮毂2与齿部3之间，齿底部分附近的环状轮圈30的内侧部分挖空而形成有薄壁的板壁5。在板壁5上同心状地形成有将其分割成多个同心圆状的环状板壁51、52、53、54的多个厚壁的环状轮圈41、42、43，在本形态中，利用3个环状轮圈41、42、43形成4个环状板壁51、52、53、54。
这些4个环状板壁51、52、53、54中，首先，在最内周的环状板壁51上，等角度间隔地配置有对塑料齿轮1进行树脂成形时用的多个针状点浇口9。又，最内周的环状板壁51，成为在其两面放射状地配置了多条凸肋61的有凸肋的环状板壁，轮毂2与环状轮圈41，利用这些凸肋61而连接着。在本形态中，将针状点浇口9配置在6条凸肋61的各个之间。
接着，从内侧起第2个环状板壁52，成为在其两面的任1个上都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
接着，从内侧起第3个环状板壁53，成为在其两面放射状地配置了多条凸肋63的有凸肋的环状板壁，轮圈42和轮圈43，利用这些凸肋63连接着。在本形态中，形成有12条凸肋63，这些凸肋63，其形成在与在最内周的环状板壁51上所形成的凸肋61角度位置完全错开的位置。
并且，第4个环状板壁54(最外周的环状板壁)，成为其两面的任1方都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
这里，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度设为t2，将有凸肋的环状板壁即从内侧起第1个、第3个环状板壁51、53的厚度设为t1、t3，则厚度t1、t2、t3具有下式所示的关系t2＜t1＝t3t2∶t1＝1∶1.15～1∶2又，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度设为t2，将有凸肋的环状板壁51、53的厚度设为t1、t3，则有时厚度t1、t2、t3也要满足下式地进行设计t2＜t1＝t3t1-t2＝0.5mm例如，将第2个环状板壁52的厚度t2设为2.0mm，将第1个、第3个的环状板壁51、53的厚度t1、t3设为2.5mm。
另外，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第4个环状板壁54(最外周的环状板壁)的厚度设为t4，同样地与无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度t2同等地进行设计。
(齿轮的制造方法)这样的塑料齿轮1，通过从针状点浇口9向成形模具(未图示)的型腔内射出的熔融树脂、例如POM(聚氧化甲烯)等来成形。这时，针状点浇口9，由于被配置在与最内周的环状板壁51相当的位置，故从针状点浇口9朝向齿部3的熔融树脂，经过各环状板壁51、52、53、54；凸肋61、63；环状轮圈41、42、43、30。这时，环状轮圈41、42、43、30，对于流动的熔融树脂起到缓冲的作用，熔融树脂从环状轮圈41、42、43、30朝向其外侧的齿部3均匀地进行流动。
(本形态的效果)这样，在本形态中，在对塑料齿轮1进行树脂成形时，将针状点浇口9配置在与最内周的环状板壁51相当的位置，远离齿部3。因此，在齿部3上，由于在圆周方向上、在与针状点浇口9近的部分和远的部分之间未发生大的注塑压力差，故对于齿部3的复制性不发生偏差。又，在将针状点浇口9配置在内周侧的场合，需要通过提高注塑压力来提高对齿部3的复制性。尽管这样，在本形态中，除了最外周的环状板壁54以外，由于将从内侧起第2个环状板壁52、也作成无凸肋的环状板壁，即使在其它的环状板壁51、53上形成有厚壁的凸肋61、63的场合，在与凸肋61、63相当的部分容易发生的树脂的收缩也不对齿部3的形状及尺寸精度造成影响。因此，采用本形态，即使在制造直径40mm以上的大口径的塑料齿轮1的场合，也能高精度地进行制造。这里，当采用本发明者们进行的根据JGMA标准的啮合试验时，与以往相比，还能提高齿轮精度20μm～40μm，能确保JGMA标准的1级、0级的精度。又，在根据JIS标准的齿形、齿槽(日文齿すじ)的试验中，能获得与概略计算值接近的实测值。
又，在本形态中，由于将无凸肋的环状板壁52、54与有凸肋的环状板壁51、53交替地配置着，故能将在有凸肋的环状板壁51、53中的熔融树脂的流动的紊乱用与其外周侧邻接的无凸肋环状板壁52、54高效地除去。
另外，由于将有凸肋的环状板壁51、53相互间的凸肋61、63的角度位置进行错开，并由于凸肋61、63中的树脂的收缩不集中在圆周方向的特定位置，故不会因凸肋61、63的影响而使齿部3的形状及尺寸精度降低。
又，在本形态中，从内侧起第2个环状板壁52是无凸肋的环状板壁，该第2个环状板壁52的厚度，比有凸肋的环状板壁51、53的厚度薄。例如，从内侧起第2个环状板壁52，其厚度比有凸肋的环状板壁51、53的薄0.5mm。又，从内侧起第2个环状板壁52的厚度与有凸肋的环状板壁51、53的厚度之比在1∶1.15～1∶2的范围。因此，从针状点浇口9射出的熔融树脂，由于在从内侧起第2个环状板壁52中流量被挤压后向外周侧流动，故注塑压力被均匀化。因此，由于对齿部3施加均匀的注塑压力，故能制造高精度的塑料齿轮1。
另外，最外周的环状板壁54，由于宽度比其它的环状板壁51、52、53窄，故能提高塑料齿轮1的外周侧的刚性。因此，能防止因在最外周的环状板壁54上未形成凸肋而引起的刚性不足，在齿轮相互啮合时能防止齿部3的变形。又，对于熔融树脂的流动的紊乱，由于用其内侧的无凸肋的环状板壁52(从内侧起第2个环状板壁52)除去，故即使最外周的环状板壁54为宽度窄的场合，齿部3的形状精度也不会降低。
图2(a)、(b)是表示本发明实施形态2的塑料齿轮的主视图及用B-B’线将其剖切后部分的概略剖视图。另外，本形态和后述的实施形态3，由于基本结构与实施形态1通用，故对有对应功能的部分标上相同的符号并省略其说明。
如图2(a)、(b)所示，本形态的塑料齿轮1，也与实施形态1同样，在轮毂2与齿部3之间，将齿底部分附近的环状轮圈30的内侧部分挖空而形成薄壁的板壁5，在板壁5上同心状地形成有将板壁5分割成6个同心圆状的环状板壁51、52、53、54、55、56的5个厚壁的环状轮圈41、42、43、44、45。
在该6个环状板壁51、52、53、54、55、56中，首先，在最内周的环状板壁51上，等角度间隔地配置将塑料齿轮1进行树脂成形时的多个针状点浇口9。又，最内周的环状板壁51，成为在其两面上将6条凸肋61配置成放射状的有凸肋的环状板壁，并且轮毂2与环状轮圈41利用这些凸肋61连接着。
接着，从内侧起第2个环状板壁52，成为在其两面的任1方都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
接着，从内侧起第3个环状板壁53，成为在其两面上将6条凸肋63配置成放射状的有凸肋的环状板壁，轮圈42与轮圈43利用这些凸肋63连接着。
接着，从内侧起第4个环状板壁54，成为在其两面的任1方都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
接着，从内侧起第5个环状板壁55，成为在其两面上将12条凸肋65配置成放射状的有凸肋的环状板壁，轮圈44与轮圈45利用这些凸肋63连接着。
并且，第6个环状板壁56(最外周的环状板壁)，成为在其两面的任1方都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
这里，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度设为t2，将有凸肋的环状板壁即从内侧起第1个、第3个、第5个的环状板壁51、53、55的厚度设为t1、t3、t5时，则厚度t1、t2、t3、t5成为下式所示的关系t2＜t1＝t3＝t5t2∶t1＝1∶1.15～1∶2又，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度设为t2，将有凸肋的环状板壁51、53、t5的厚度设为t1、t3、t5，则厚度t1、t2、t3、t5有时也要满足下式地进行设计t2＜t1＝t3＝t5t1-t2＝0.5mm例如，将第2个环状板壁52的厚度t2设为2.0mm，将第1个、第3个、第5个的环状板壁51、53、55的厚度t1、t3、t5设为2.5mm。
另外，将无凸肋的环状板壁即从内侧起第6个环状板壁56(最外周的环状板壁)的厚度设为t6，同样地与无凸肋的环状板壁即从内侧起第2个环状板壁52的厚度t2同等地进行设计。
在这样构成的场合，在对塑料齿轮1进行树脂成形时，将针状点浇口9配置在与最内周的环状板壁51相当的位置，由于远离齿部3，故在齿部3上，由于在圆周方向、在与针状点浇口9近的部分和远的部分之间未发生大的注塑压力差，故对齿部3的复制性不发生偏差。又，即使在通过提高注塑压力来提高对齿部3的复制性的场合，在本形态中，除了最外周的环状板壁56以外，由于将从内侧起第2个、第4个的环状板壁52、54也作成无凸肋的环状板壁，故例如在其它的环状板壁51、53、55上形成有厚壁的凸肋61、63、65的场合，在与凸肋61、63、65相当的部分上容易发生的树脂的收缩也不会对齿部3的形状及尺寸精度造成影响。因此，采用本形态，在制造直径为40mm以上的大口径的塑料齿轮1的场合，也能确保JGMA标准的1级、0级的精度等，起到与实施形态1同样的效果。
图3(a)、(b)是表示本发明实施形态3的塑料齿轮的主视图及用C-C’线将其剖切后部分的概略剖视图。
如图3(a)、(b)所示，本形态的塑料齿轮1，也与实施形态1、2同样，在轮毂2与齿部3之间，将齿底部分附近的环状轮圈30的内侧部分挖空而形成薄壁的板壁5，在板壁5上同心状地形成有将板壁5分割成6个同心圆状的环状板壁51、52、53、54、55、56的5个厚壁的环状轮圈41、42、43、44、45。这些6个环状板壁51、52、53、54、55、56，成为在其两面的任1方都未形成凸肋的无凸肋的环状板壁。
在这样构成的场合，在对塑料齿轮1进行树脂成形时，将针状点浇口9配置在与最内周的环状板壁51相当的位置，由于远离齿部3，故在齿部3上，由于在圆周方向、在与针状点浇口9近的部分和远的部分之间未发生大的注塑压力差，故对齿部3的复制性不发生偏差。又，即使在通过提高注塑压力来提高对齿部3的复制性的场合，在本形态中，由于对于环状板壁51、52、53、54、55、56的任1个，都作成无凸肋的环状板壁，故在形成凸肋时发生的与凸肋相当的部分容易发生的树脂的收缩不会对齿部3的形状及尺寸精度造成影响。
另外，在实施形态1、2中，都将环状轮圈和凸肋形成在板壁5的两面上，但也可以仅形成在单面上。
权利要求
1.一种塑料齿轮，将在外周所形成的齿部的齿底部分的内侧作成薄壁的板壁，其特征在于，在所述板壁上同心状地形成将该板壁分割成多个同心圆状的环状板壁的多个环状轮圈，在所述多个环状板壁中，在树脂成形时配置有浇口的环状板壁的外周侧形成2个以上的无凸肋的环状板壁，该无凸肋的环状板壁未形成将所述环状轮圈相互连接的凸肋。
2.如权利要求1所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述2个以上的无凸肋的环状板壁中包括最外周的环状板壁。
3.如权利要求2所述的塑料齿轮，其特征在于，所述最外周的环状板壁在半径方向的宽度比其它的环状板壁窄。
4.如权利要求3所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个环状板壁中，包括所述2个以上的无凸肋的环状板壁和将所述凸肋形成为放射状的有凸肋的环状板壁。
5.如权利要求4所述的塑料齿轮，其特征在于，所述无凸肋的环状板壁，比所述有凸肋的环状板壁厚度要薄0.5mm以上。
6.如权利要求1所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个环状板壁中，包括所述2个以上的无凸肋的环状板壁和将所述凸肋多条地形成为放射状的有凸肋的环状板壁，最外周的环状板壁是无凸肋的环状板壁。
7.如权利要求6所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个环状板壁中，将所述无凸肋的环状板壁与所述有凸肋的环状板壁交替地配置。
8.如权利要求6所述的塑料齿轮，其特征在于，将所述有凸肋的环状板壁配置2个以上，并在该有凸肋的环状板壁之间、将所述凸肋的角度位置错开。
9.如权利要求6所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上，并至少从内侧起第2个环状板壁是所述无凸肋的环状板壁，从该内侧起第2个环状板壁，比所述有凸肋的环状板壁的厚度要薄0.5mm以上。
10.如权利要求6所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上，并至少从内侧起第2个环状板壁是所述无凸肋的环状板壁，从该内侧起第2个环状板壁的厚度与所述有凸肋的环状板壁的厚度之比在1∶1.15～1∶2的范围内。
11.如权利要求6所述的塑料齿轮，其特征在于，所述最外周的环状板壁比其它的环状板壁宽度窄。
12.如权利要求1所述的塑料齿轮，其特征在于，所述多个环状板壁都是无凸肋的环状板壁。
13.如权利要求1所述的塑料齿轮，其特征在于，在所述多个的环状板壁中，将所述浇口配置在最内周的环状板壁上。
全文摘要
本发明的塑料齿轮，在对成型塑料齿轮(1)进行注塑成形时，将针状点浇口(9)配置在与最内周的环状板壁(51)相当的位置，并远离齿部(3)。又，除了最外周的环状板壁(54)以外，对于从内侧起第2个环状板壁(52)，也作成无凸肋的环状板壁。因此，在与凸肋(61、63)相当的部分容易发生的树脂的收缩不会对齿部(3)的形状及尺寸精度造成影响。可提供即使在利用注塑成形进行制造的场合、也能在外周以高的精度形成齿部的塑料齿轮。
文档编号F16H55/17GK1782469SQ200510099078
公开日2006年6月7日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年8月31日
发明者浅利常男, 江森文雄 申请人:日新工机株式会社