齿轮的制作方法

1.本发明涉及齿轮。


背景技术：

2.以往，在各种机械装置中组装有将输入的旋转减速输出的减速机。这种减速机例如具有相互啮合的多个齿轮。
3.作为齿轮，如专利文献1所示，已知通过注塑成型制作而成的、外周具备齿部的成型塑料齿轮。与金属制齿轮相比，成型塑料齿轮虽然强度略差，但是具有噪音少、耐磨损性好、耐化学性好等优点，而且，比金属制齿轮更轻，成型精密，能够大量生产。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特许第3439317号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的技术问题
8.但是，已知在进行塑料成型的情况下，成为成型品时的树脂的收缩量在壁厚较厚区域比在较薄区域在更大。
9.在成型作为成型品的成型塑料齿轮的情况下，也同样成型为规定的壁厚(例如2.5mm左右)以上的壁厚时，由于树脂的收缩，产生空隙(空隙)与缩痕(凹陷)的可能性变高。
10.通常，为了确保成型塑料齿轮的强度，如iso(国际标准化机构：international organization for standardization)、agma(american gear manufacturers association：美国齿轮制造商协会)等中的规定，需要使在齿部的齿根上一体地设置的环形状的部位即轮缘的厚度比齿高更大(1.2倍以上)。
11.若想要通过加大齿高来制作大型齿轮的成型品，则为了在强度上满足上述规定，要对齿高的轮缘厚度进行设定。这样设定的壁厚达到规定的壁厚以上，存在容易造成空隙(void)导致的强度降低或缩痕(sink mark)导致的精度降低的问题，但是希望即便是成型塑料齿轮也使用齿高较大的齿轮。
12.本发明的目的在于提供一种齿轮，其即便是成型品，也能够使精度、强度以及耐久性好的齿大型化。
13.用于解决技术问题的方案
14.本发明所涉及的齿轮的一个方式具有：
15.环状的外周轮缘，在外周面上一体地设置有在周方向上排列的多个齿部；以及
16.多个加强肋，在所述外周轮缘的内侧以借助于减壁部在周方向上相互间隔的方式配置；
17.所述多个加强肋各自与所述外周轮缘接合的位置在周方向上与所述多个齿部彼此之间的齿槽的位置相对应。
18.发明的效果
19.根据本发明，能够提供一种齿轮，其即便是注塑成型品，也能够使精度、强度以及耐久性好的齿大型化。
附图说明
20.图1是本发明的实施方式一所涉及的齿轮的外观立体图。
21.图2是本发明的实施方式一所涉及的齿轮的前视图。
22.图3是图2的a-a线剖面图。
23.图4是用于对本发明的实施方式一所涉及的齿轮进行说明的图。
24.图5是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的正面立体图。
25.图6是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的背面立体图。
26.图7是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的前视图。
27.图8是图7的b-b线剖面图。
28.图9是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的正面立体图。
29.图10是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的背面立体图。
30.图11是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的前视图。
31.图12是图11的c-c线剖面图。
32.附图标记说明
33.1、1a、1b：齿轮
34.2、2a、112：环状部
35.3、3a、113、123：齿部
36.4、4a、114、124：外周轮缘
37.5、5a、115、125：加强肋
38.6、6a、116：内周轮缘
39.7、7a、117：内周侧肋
40.21、21a、1121：开口部
41.23a：底部
42.33、33a、1133、1233：齿槽
43.81、81a、82、82a、118、128：腹板
44.122：内周轮缘(环状部)
45.92、92a、119、129：减壁部
46.110：第一齿轮部
47.120：第二齿轮部
具体实施方式
48.下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，将在后面进行说明的实施方式所涉及的齿轮只是本发明所涉及的齿轮的一例，本发明不局限于实施方式。
49.[实施方式一]
[0050]
下面，参照图1至图4，对本发明的实施方式一所涉及的齿轮1进行说明。
[0051]
图1是本发明的实施方式一所涉及的齿轮的外观立体图，图2是本发明的实施方式一所涉及的齿轮的前视图。另外，图3是图2的a-a线剖面图。
[0052]
在下面对齿轮1的说明中，轴方向表示与齿轮1的中心轴平行的方向，与齿宽方向平行。另外，径方向表示齿轮1的径方向。径方向的外侧表示在径方向上远离齿轮1的中心的方向，也称为放射方向。径方向的内侧表示在径方向上朝向齿轮1的中心的方向。另外，周方向表示以齿轮1的中心轴为中心的圆的圆周方向。
[0053]
＜齿轮＞
[0054]
齿轮1相当于齿轮的一例，是正齿轮。齿轮1在与其他齿轮啮合的状态下组装在例如汽车的电动滑门等机械装置中。
[0055]
齿轮1为合成树脂制成的圆盘状，也可以由含有强化纤维(例如玻璃纤维、碳纤维)的合成树脂来形成。另外，齿轮1也可以由金属来形成。
[0056]
具体地，齿轮1一体地具有：多个齿部3、环状的外周轮缘4、加强肋5、在外周轮缘的内周侧呈同心圆状配置的内周轮缘6、内周侧肋7、腹板81、82以及设置在中央的环状部2。环状部2是构成齿轮1的轴的部位，具有开口部21，为在轴方向突出的筒状体。
[0057]
齿部3一体地形成在外周轮缘4的外周面上。齿部3从外周轮缘4的外周面向径方向外侧突出设置，在外周轮缘4的外周面上在周方向上均匀排列设置。在本实施方式中，多个齿部3是相对于作为齿轮1的环状部2的凸台的中心轴平行切割的、所谓的正齿轮。
[0058]
外周轮缘4在外周面上在周方向上交替地具有多个齿部3与齿部3之间的齿槽33，具有与齿部3的齿宽相同的宽度(轴方向的厚度)。此外，外周轮缘4的径方向的厚度为不会在成型时产生空隙、缩痕的厚度(例如小于2.5mm)。
[0059]
在外周轮缘4的内周侧接合有腹板82，在腹板82上呈放射状地配置有多个加强肋5。
[0060]
加强肋5在外周轮缘4的内侧以借助于减壁部92在周方向上相互间隔的方式配置。加强肋5在周方向上与多个齿部3彼此之间的齿槽33的位置相对应的位置处接合到外周轮缘4。
[0061]
加强肋5具有与外周轮缘4相同的宽度(轴方向的厚度)。与加强肋5在周方向相邻地配置有减壁部92。减壁部92由加强肋5与腹板82形成在外周轮缘4以及内周轮缘6之间。减壁部92在与环状部2的轴方向平行的方向开口而形成。通过加强肋5以及减壁部92，防止成型时在外周轮缘4的内周侧产生空隙或者缩痕。
[0062]
加强肋5的周方向的厚度比外周轮缘4的放射方向的厚度薄。例如，加强肋5的周方向的厚度为外周轮缘4的放射方向(径方向)的厚度(齿根的轮缘厚度)的1/3至2/3。由此，能够确保如下的模具：确保加强肋5的强度并且不会过度缩小减壁部92，通过注塑成型可靠地形成减壁。
[0063]
加强肋5的中心侧的端部(基端部)接合在内周轮缘6。在此，加强肋5呈放射状配置在外周轮缘4与内周轮缘6之间，在其外端与内端接合在外周轮缘4与内周轮缘6两者。加强肋5在周方向上与减壁部92交替配置在外周轮缘4与内周轮缘6之间。
[0064]
加强肋5位于经由外周轮缘4与多个齿部3彼此之间的齿槽33在径方向上连续的位置。由此，加强肋5对齿部3与其他齿轮的齿部啮合时承受载荷的齿槽33进行加强。
[0065]
多个加强肋5彼此之间的减壁部92的位置在周方向上与多个齿部3各自的位置相
对应。
[0066]
具体地，减壁部92在齿轮1中配置在隔着外周轮缘4在径方向上靠近多个齿部3的齿根的位置，也就是配置在减壁部92中在放射方向上延伸的位置。
[0067]
减壁部92被加强肋5夹着，因此在成型时从内周侧流经加强肋5的树脂绕过减壁部92在齿部3内汇流。因此，以从减壁部92向相对应的齿部3内延伸的方式形成有焊接线w1。
[0068]
内周轮缘6是与外周轮缘4以及环状部2配置在同心圆上的环状体，只有半径与外周轮缘4不同而其他结构均相同。例如，内周轮缘6具有与外周轮缘4相同的宽度(轴方向的厚度)、厚度(径方向的厚度)。
[0069]
在内周轮缘6上连接有腹板81，所述腹板81在内周轮缘6的内周侧配置在与环状部2之间。腹板81将内周轮缘6与环状部2连接，内周侧肋7呈放射状延伸配置在腹板81上，内周侧肋7将环状部2以及内周轮缘6接合。
[0070]
此外，内周侧肋7的根数是任意的，配置成不会在通过从浇口(用浇口标记g表示)喷出到未图示的成型模具的腔内的熔融树脂进行成型时在齿根形成焊接线w。焊接线w是由于熔融树脂在相邻浇口g之间的中央处汇流而生成的，形成为沿径方向呈直线状延伸，在本实施方式中，不位于齿槽33上。
[0071]
浇口g在内周轮缘6的内侧形成在与内周轮缘6连续的部位。在本实施方式中，构成为浇口(用浇口标记g表示)位于被内周侧肋7夹着的各个腹板81上。
[0072]
在齿轮1中，在周方向上相邻的浇口g的中央部分配置有内周侧肋7。在通过注塑成型来成型齿轮1时，当从各个浇口g流到腔内的熔融树脂与来自在周方向上相邻的浇口g的熔融树脂汇流时，会在内周侧肋7合流，并且从齿轮的内周侧流到外周侧。
[0073]
＜本实施方式的作用、效果＞
[0074]
图4是用于对本发明的实施方式一所涉及的齿轮进行说明的图。
[0075]
齿轮1具有：环状的外周轮缘4，在外周面上一体地设置有在周方向上排列的多个齿部3；以及多个加强肋5，在外周轮缘4的内侧以借助于减壁部在周方向上相互间隔的方式配置。多个加强肋5各自与外周轮缘4接合的位置在周方向上与多个齿部3之间的齿槽33的位置相对应。另外，在外周轮缘4的内侧设置有内周轮缘6。
[0076]
由此，当齿轮1与其他齿轮啮合而对齿部3的齿面施加载荷时，在周方向(箭头标记k1方向)对齿部3施加载荷。在周方向施加到齿部3的载荷被传递至齿槽33，从齿槽33经过外周轮缘4(用箭头标记k2表示载荷方向)传递至径方向的内侧，再传递至与外周轮缘4的接合位置在周方向上与齿槽33相对应的加强肋5。齿槽33的位置位于相对于加强肋5经由外周轮缘4在径方向上连接的位置。由此，加强肋5能够适当地承受来自齿槽33的载荷(用箭头标记k3表示载荷方向)，能够抑制齿部3的大幅变形。
[0077]
另外，从加强肋5对与内周轮缘6的接合施加载荷，产生对该载荷(用箭头标记k4表示载荷方向)的应力，能够支撑加强肋5。
[0078]
这样，不加厚外周轮缘4，就能够通过加强肋5、以及内周轮缘6确保外周轮缘4的强度，抑制齿部3的大幅变形。
[0079]
另外，内周轮缘6上的应力产生部位配置在内周侧肋7之间，在内周轮缘6承受的载荷也传递至内周侧肋7，能够用内周侧肋7以及环状部2承受。
[0080]
由此，齿轮构成为即使外周轮缘4的周方向的厚度比与设想的齿部3的大小相对应
的规定的轮缘厚度(例如齿高的1.2倍左右以上)薄，也能够充分确保强度。由此，即使齿轮是注塑成型品，也能实现能够使精度、强度以及耐久性好的齿大型化的齿轮，也就是齿高较大的齿轮。
[0081]
另外，以从齿轮1的减壁部92向相对应的齿部3内延伸的方式形成有焊接线w1。由此，不会在成型时当树脂从齿轮1的中央流到齿槽33时形成到达齿槽33的焊接线，能够防止焊接线导致强度降低，能够防止齿轮1中齿部3的齿根附近受损，能够确保刚性。
[0082]
[实施方式二]
[0083]
参照图5至图8，对本发明所涉及的实施方式二进行说明。
[0084]
＜齿轮＞
[0085]
图5是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的正面立体图，图6是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的背面立体图。另外，图7是本发明的实施方式二所涉及的齿轮的前视图，图8是图7的b-b线剖面图。
[0086]
齿轮1a中，齿部3a的结构与实施方式一所涉及的齿轮1的齿部3不同。其他齿轮1a的基本结构与齿轮1相同。对于齿轮1a的结构中与齿轮1相同的结构，在与齿轮1相同的名称、相同的标记后加上a，并适当省略说明。
[0087]
齿轮1a为合成树脂制成的圆盘状。齿轮1a也可以由含有强化纤维(例如玻璃纤维、碳纤维)的合成树脂或者金属形成。
[0088]
具体地，齿轮1a一体地具有：多个齿部3a、环状的外周轮缘4a、加强肋5a、在外周轮缘4a的内周侧呈同心圆状配置的内周轮缘6a、内周侧肋7a、腹板81a、82a以及设置在中央的环状部2a。
[0089]
齿部3a在外周轮缘4a的外周面上在周方向均匀排列设置。齿部3a设置成分别从外周轮缘4a的外周面向径方向外侧突出并且在轴方向倾斜，是所谓的斜齿轮。
[0090]
构成齿轮1a的外周部的外周轮缘4a在外周面上在周方向上交替地具有作为斜齿轮的多个齿部3a与齿部3a之间的齿槽33a。外周轮缘4a具有与齿部3的齿宽相同的宽度(轴方向的厚度)。
[0091]
在外周轮缘4a的内周侧，腹板82a接合在外周轮缘，在腹板82a上以借助于减壁部92a在周方向上相互间隔的方式配置有多个加强肋5a。在此，多个加强肋5a呈放射状配置。
[0092]
齿部3a配置成在齿宽方向上倾斜，齿部3a的齿宽方向的两端部位于在齿宽方向(轴方向)上错开的位置。
[0093]
多个加强肋5a分别与外周轮缘4a接合的位置在周方向上与多个齿部3a彼此之间的齿槽33a的位置相对应。具体的，加强肋5a相对于腹板82a分别与在轴方向(与齿宽方向相同)上间隔的正面侧以及背面侧的面相对应，相对于外周轮缘4a分别与在齿宽方向上间隔的齿槽33a相对应，分别在所述齿宽方向上错开的位置接合。
[0094]
即，齿轮1a是多个齿部3a在齿宽方向上倾斜的斜齿轮，多个加强肋5a在如下的两面各自的周方向上相互间隔地配置，该两面是外周轮缘4a的在齿宽方向上间隔开的两面。加强肋5a分别与外周轮缘4a接合的各个接合位置，与齿轮1a(外周轮缘4a)的两面(在齿宽方向上间隔开的面)各自之中的齿部3a之间的齿槽33a的位置，在该两面各自的周方向上相对应。由此，防止了在具有齿轮1a的齿宽方向(轴方向)的宽度的斜齿轮中产生有可能形成空隙或缩痕的壁厚部分。
[0095]
当从正面以及背面观察时，加强肋5a以使多个齿部3a彼此之间的齿槽33a位于在加强肋5a的延伸方向上重叠的位置的方式接合到外周轮缘4a。
[0096]
加强肋5具有与外周轮缘4a相同的宽度(轴方向的厚度)。此外，减壁部92a也隔着腹板82a在齿轮1a的两面上分别与加强肋5a在周方向交替配置。
[0097]
减壁部92a在相对于腹板82a垂直的轴方向开口而形成。减壁部92a也可以形成为沿着齿部3a延伸的方向倾斜开口。
[0098]
与齿轮1的内周轮缘6同样地，内周轮缘6a通过腹板81a接合在环状部2a，并且通过呈放射状配置的内周侧肋7a接合到腹板81a。
[0099]
环状部2a为筒状体，在贯通的开口部21a的一侧的缘部设置有环状的底部23a。
[0100]
根据本实施方式，作为斜齿轮的齿轮1a能够发挥与齿轮1相同的作用效果。即，即使在斜齿轮1a中使齿大型化，也无需将外周轮缘4a的周方向的厚度设定成与大型的齿相对应的厚度就能够确保强度，即便齿轮是成型品，也能实现具有精度、强度以及耐久性好的大型的齿，也就是齿高较大的齿的齿轮。
[0101]
[实施方式三]
[0102]
参照图9至图12，对本发明所涉及的实施方式三进行说明。
[0103]
图9是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的正面立体图，图10是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的背面立体图。图11是本发明的实施方式三所涉及的齿轮的前视图，图12是图11的c-c线剖面图。
[0104]
齿轮1b与实施方式一、二所涉及的齿轮1、1a相比的不同之处在于，与各个齿轮1、1a为一段齿轮不同，同轴一体地具有第一齿轮部110与第二齿轮部120的两段齿轮部。
[0105]
即，齿轮1b以同一轴心在轴方向一体地具有第一齿轮部110与第二齿轮部120等外径不同的、合成树脂制成的圆盘状的齿轮。
[0106]
第一齿轮部110以及第二齿轮部120分别为斜齿轮。
[0107]
第一齿轮部110以及第二齿轮部120各自具有多个齿部113、123、环状的外周轮缘114、124、加强肋115、125、在外周轮缘114、124的内周侧呈同心圆状配置的内周轮缘116、122。
[0108]
第一齿轮部110进一步具有内周侧肋117、腹板118以及设置在中央的环状部112。
[0109]
环状部112具有在轴方向上开口的开口部1121，并在轴方向上与第二齿轮部120的内周轮缘122以同一轴心连续设置。环状部112的开口部1121与内周轮缘122的中央的开口部为同心圆的内周部并且相互连续设置，插入有作为齿轮1b的旋转轴的轴部(省略图示)。
[0110]
与实施方式一、二的齿轮1、1a同样地，在环状部112的外周侧配设有：环状的外周轮缘114，在外周面上一体地设置有在周方向排列的多个齿部113；多个加强肋115，接合在外周轮缘114；以及内周轮缘116。
[0111]
外周轮缘114接合在腹板118，所述腹板118配置在外周轮缘114与环状部112之间，并且轴方向的厚度比外周轮缘114薄。
[0112]
与外周轮缘4a相同样地，外周轮缘114具有在外周面上在周方向上排列设置的多个齿部113。齿部113设置成在外周轮缘114的外周面上从外周面向径方向外侧突出并且在轴方向倾斜。
[0113]
由此，在外周轮缘114的外周面上，在周方向交替设置有齿部113与由在周方向上
排列的齿部113形成的齿槽1133。此外，外周轮缘114具有与齿部113的齿宽相同的宽度(轴方向的厚度)，外周轮缘4a的径方向的厚度为在通过注塑成型进行制作的情况下不产生空隙或缩痕的厚度。
[0114]
腹板118从环状部112的外周面在放射方向延伸设置，在其一面(表面)侧与外周轮缘114之间从外周侧起设置有加强肋115、内周轮缘116、内周侧肋117。
[0115]
加强肋115在外周轮缘114的内侧以借助于减壁部119在周方向上相互间隔的方式配置。加强肋115在外周轮缘114与内周轮缘116之间呈放射状配置。
[0116]
加强肋115具有与实施方式一、二的加强肋5、5a同样的功能，多个加强肋115各自与外周轮缘114接合的位置在周方向上与多个齿部113之间的齿槽1133的位置相对应。
[0117]
第一齿轮部110在轴方向的一侧(本实施方式中为正面侧)配置有加强肋115，减壁部119开口配置。加强肋115位于从正面侧观察时齿槽1133在加强肋115的延伸方向上重叠的位置、且腹板118上。
[0118]
在多个加强肋115之间设置有减壁部119，在外周轮缘114与内周轮缘116之间在周方向交替配置有加强肋115与减壁部119。
[0119]
另外，在腹板118上，内周轮缘116与环状部112之间设置有内周侧肋117，将内周轮缘116与环状部112连接。
[0120]
内周侧肋117的功能与齿轮1、1a的内周侧肋7、7a的功能相同。
[0121]
第二齿轮部120在内周轮缘122的外周侧设置有腹板128，经由腹板128连接有与内周轮缘122同心圆状的外周轮缘124。
[0122]
在外周轮缘124中在外周面上，在周方向均匀排列配置有多个齿部113，其设置成分别从外周面向径方向外侧突出并且在轴方向倾斜。
[0123]
在腹板128上，以内周轮缘122为中心在放射方向设置有加强肋125，其将内周轮缘122与外周轮缘124接合。
[0124]
加强肋125以使齿部123彼此之间的齿槽1233位于在加强肋125的延伸方向上重叠的位置的方式接合到外周轮缘124。
[0125]
在外周轮缘124与内周轮缘122之间，加强肋125与减壁部129在周方向交替排列设置。
[0126]
由此，即使在齿轮1b中第一齿轮部110、第二齿轮部120分别与其他齿轮啮合而对齿部113、123施加周方向的载荷的情况下，也能够与实施方式一同样地用加强肋115、125承受。进一步，也能够用内周轮缘116、122承受，由此，即便是作为注塑成型的成型品的齿轮，也能构成为精度、强度以及耐久性好的、齿高较大的齿轮，并且能够制造该齿轮。
[0127]
产业上的可利用性
[0128]
本发明能够应用于各种齿轮，尤其是作为树脂制成的齿轮且齿高较大的齿轮有效。