複合ギヤ
【課題】従来の樹脂ギヤでは得られない高疲労強度、高耐熱性、高耐衝撃性を有しつつ、静粛性をさらに向上させた複合ギヤを提供する。
【解決手段】複合ギヤ（１００）は、軸または軸への取付け部（１２０）を含む内周部材（１０２）と、前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯（１１１）に対応する芯歯（１３１）を有する環状の芯部材（１０３）と、前記芯歯を包覆する表歯部（１４１）と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部（１４２）とを含む樹脂製の表層部材（１０４）と、を備え、前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材（１０５）を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部（１２７，１４７）を介して周方向に相対変位不可能に係合している。
【解決手段】複合ギヤ（１００）は、軸または軸への取付け部（１２０）を含む内周部材（１０２）と、前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯（１１１）に対応する芯歯（１３１）を有する環状の芯部材（１０３）と、前記芯歯を包覆する表歯部（１４１）と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部（１４２）とを含む樹脂製の表層部材（１０４）と、を備え、前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材（１０５）を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部（１２７，１４７）を介して周方向に相対変位不可能に係合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等のインサートと樹脂製の表層部材で構成される複合ギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属製芯部材をインサートして射出成形し、ギヤ歯部を樹脂材で被覆した樹脂ギヤが開示され、特許文献２には、金属製芯部材の中間部に樹脂製の緩衝帯を設けた樹脂ギヤが開示されている。しかし、特許文献１では、ギヤ歯部の樹脂材のみで衝撃を受けるため、樹脂部への負担が大きく、充分な緩衝性能は得られない。また、特許文献２では、緩衝帯を介してトルクが伝達されるため、高負荷耐性と緩衝性能とを両立できない欠点がある。
【０００３】
本発明者は、特許文献３に開示されるように、ギヤ外周部を高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部とそれを覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部とで構成し、内芯部を金属製インサート（ハブ）の周方向に相対変位可能とする一方、表層部と金属製インサートとの接合部分に、軸回りの相対変位を阻止する係合部を設けた樹脂ギヤを開発した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９２９５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５０５１８号公報
【特許文献３】特開２００８−１５１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に開示された樹脂ギヤによって、静粛性や摺動特性といった樹脂ギヤとしての長所を維持しつつ、疲労強度や耐衝撃性に対する一定の改善が見られた。しかし、内芯部も樹脂材で構成されているため、高負荷で使用される金属製ギヤの代替品としての強度、特に高温強度の点でさらなる改善が望まれることとなった。
【０００６】
そこで、本発明者は、図７に示すように、芯部材７３を金属製とし、該芯部材７３を金属製内周部材７２の外周部に嵌合した組立体をインサート材として、その周囲に表層部材７４を射出成形して一体とした複合ギヤ７０を開発した。この複合ギヤ７０では、樹脂製表層部材７４による静粛性や摺動特性を維持しつつ、金属製の芯部材７３により強度向上を達成できた。その一方で、全体的な性能向上に伴って新たな課題が浮上した。
【０００７】
上記複合ギヤ７０において、金属製の芯部材７３が金属製の内周部材７２に対して周方向に相対変位すなわち摺動可能となるためには、芯部材７３と内周部材７２との間に適度な嵌合公差が設定される必要がある。しかし、公差の存在によって、僅かではあるが、芯部材７３が内周部材７２に対して径方向に変位する余地が生じ、それに伴い、表層部材７４の側面部には、ギヤ噛合時に周方向の剪断力と同時に径方向の圧縮力が作用することになる。
【０００８】
このような複合ギヤ７０を実際に駆動すると、噛合音、歯打音は非常に小さいが、芯部材７３と内周部材７２との接触による衝突音が発生する。静粛性や摺動特性を維持するために、表層部材７４には、強化繊維などを含まない低弾性率の樹脂材を選定する必要があり、径方向の圧縮力を公差内で吸収することは不可能である。前記衝突音は、かみ合い周波数およびその高調波の音として認識されるが、表層部材７４で覆われたギヤ内部で発生するので、金属製ギヤ同士のかみ合いで発生する噛合音や歯打音に比べれば小さな音である。しかし、噛合音や歯打音が低減された複合ギヤ７０にあっては、相対的に大きな音として認識される。
【０００９】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の樹脂ギヤでは得られない高疲労強度、高耐熱性、高耐衝撃性を有しつつ、静粛性をさらに向上させた複合ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、
軸または軸への取付け部を含む内周部材と、
前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材と、
前記芯歯を包覆する表歯部と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部とを含む樹脂製の表層部材と、を備え、
前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部を介して周方向に相対変位不可能に係合している、複合ギヤにある。
【００１１】
上記構成により、本発明に係る複合ギヤは、ギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材が金属等の剛性素材からなることで、従来の樹脂ギヤでは得られない高い疲労強度と耐熱性を有しつつも、芯歯表面が樹脂製の表層部材（表歯部）で包覆されることで良好な摺動特性と静粛性が得られることに加えて、芯部材と内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置されたことで、急激なトルク変動などでギヤ歯に負荷される衝撃荷重が、表層部材側面部の粘弾性的挙動によって吸収緩和され、良好な耐衝撃性が得られる。
【００１２】
しかも、芯部材と内周部材との間に介在する緩衝材によって、芯部材と内周部材との直接接触とそれに伴う衝突音の発生が防止されることに加えて、芯部材の周方向への相対変位に対する抵抗すなわち摺動抵抗が軽減されることで、表層部材側面部の粘弾性的挙動による衝撃吸収が効果的に誘導され、静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１３】
本発明に係る複合ギヤは、緩衝材の材質によって、以下のような３つの基本的態様が存在する。
【００１４】
本発明の第１の基本的態様では、前記緩衝材が、Ｏリングまたは環状の弾性体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に挿入されている。この態様では、緩衝材が、表層部材とは異なるゴム弾性と表面材質特性を有することで、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１５】
本発明の第２の基本的態様では、前記緩衝材が、グリースまたは流動性のない塑性流体または粘性流体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に充填されている。この態様では、径方向の緩衝性能という点では、緩衝材が樹脂材や弾性体からなる場合に及ばないものの、グリースまたは前記流体が、複合ギヤの回転による遠心力で前記嵌合面内に滲入し、その潤滑性によって、芯部材の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１６】
本発明の第３の基本的態様では、前記緩衝材が、樹脂材からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との間に配設されている。この態様では、弾性体のような緩衝性やグリースのような潤滑性は得られないものの、芯部材と内周部材との当接が完全に防止されることに加えて、芯部材と内周部材とのそれぞれの側に、自己潤滑性を有する樹脂材の接触面が形成されることで、芯部材の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１７】
上記本発明の第３の基本的態様において、前記緩衝材が、前記表層部材と同じ樹脂材で一体に成形されていることが好適である。この態様では、緩衝材を表層部材と同時に一体成形でき、製造コスト面で有利である。
【００１８】
本発明の好適な態様では、前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、該環状スラスト面にて当接している。この態様では、表層部材側面部のスラスト荷重に対する負担が軽減され、ヘリカルギヤやベベルギヤ等、スラスト荷重を恒常的に受けるギヤへの実施に好適である。
【００１９】
本発明の好適な態様では、前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、前記環状スラスト面の間に、前記表層部材と同じ樹脂材で一体成形されたスラスト緩衝層が形成されている。この態様では、前記同様に、表層部材側面部のスラスト荷重に対する負担が軽減され、ヘリカルギヤやベベルギヤ等、スラスト荷重を恒常的に受けるギヤへの実施に好適であることに加えて、スラスト方向の荷重に対しても緩衝性が得られる。
【００２０】
本発明の第３の基本的態様において、前記緩衝材と前記芯部材の内周面との間に周溝が画成され、該周溝内にグリースが充填されていても良い。この態様では、内周部材に対しては樹脂材による緩衝性が得られる一方、芯部材に対しては、樹脂材による緩衝性とグリースによる潤滑性とが得られ、これらの複合的作用によって、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明に係る複合ギヤは、従来の樹脂ギヤでは得られない高疲労強度、高耐熱性、高耐衝撃性を有しつつ、静粛性や動作特性をさらに向上でき、かつ、それによる耐久性の向上も見込め、実用性の高い複合ギヤを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明第１実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図２】（ａ）は本発明第２実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図３】（ａ）は本発明第３実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明第４実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明第５実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図６】（ａ）は本発明第６実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図７】（ａ）は比較例１の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は比較例２の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ）は本発明第３実施形態の複合ギヤ、（ｂ）は比較例１のギヤ、（ｃ）は比較例２のギヤの振動レベルを示すパワースペクトラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面と共に詳細に説明する。なお、以下において、各実施形態に共通または対応する構成には、共通または対応する符号を付すことで説明を省略する場合がある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明第１実施形態に係る複合ギヤ１００を示している。図において、複合ギヤ１００は、金属製の内周部材１０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材１０３（第２インサート材）、該環状芯部材１０３および前記内周部材１０２の外周部１２２を被覆する樹脂製の表層部材１０４から主に構成されている。
【００２５】
内周部材１０２は、中央に軸孔１２０が貫通したハブ１２１と、その周囲にフランジ状に延在する外周部１２２とで構成されている。外周部１２２は、ハブ１２１の外周面の幅方向（軸方向）中央部から径方向外方に延出しており、その幅方向両側に、ハブ１２１の外周面をなす肩部１２６，１２６が形成されている。それぞれの肩部１２６，１２６には、周方向に所定の間隔を有して複数の凹部１２７（切欠部）が形成されている。
【００２６】
内周部材１０２の外周部１２２は、前記凹部１２７を除き、全周に亘り一様な断面形状をなしており、ハブ１２１に連なる薄肉の基部に対して最外周部（外周面１２３側、大径側）が、環状芯部材１０３と同幅まで拡幅され、拡幅された外周面１２３，１２３の中央に周溝１２５が形成されている。この周溝１２５には、緩衝材として環状弾性体１０５が装着されている。
【００２７】
環状芯部材１０３は、複合ギヤ１００の各ギヤ歯１１１に対応した複数の芯歯１３１、および各芯歯を周方向に結合する環状本体１３２から構成されている。環状芯部材１０３（環状本体１３２）の内周面１３５は、内周部材１０２の外周面１２３，１２３に所定の嵌合公差（ラジアルクリアランス）で隙間嵌めされる内径寸法を有し、全周に亘り一様な断面形状をなしている。
【００２８】
また、図１（ｂ）に示されるように、環状芯部材１０３（環状本体１３２）の一方の側面には、位置決め穴１３８が設けられている。位置決め穴１３８は、後述するインサート成形時に、環状芯部材１０３が、内周部材１０２に対して正確に心出しされ、かつ、各芯歯１３１の位相が金型のギヤ歯（１１１）に一致した状態で位置決めされるように、周方向に等ピッチで複数設けられている。
【００２９】
環状弾性体１０５は、ゴムまたはゴム弾性を有する弾性体からなり、周方向に一様な断面円形のリング状をなしている。環状弾性体１０５としては、シール材として市販されているＯリングを使用可能であるが、内周部材１０２の外周面１２３，１２３と、環状芯部材１０３の内周面１３５との間のクリアランスを維持する緩衝材もしくはインシュレータとしての機能が求められるため、硬質なゴム製のものが好ましい。また、後述するインサート成形時の高温、複合ギヤ１００として使用される際の摩擦や振動に対する耐性および耐久性を備えたものが選定される。
【００３０】
表層部材１０４は、複合ギヤ１００の各ギヤ歯１１１に対応して環状芯部材１０３の各芯歯１３１を被覆する複数の表歯部１４１、および、環状芯部材１０３の環状本体１３２から内周部材１０２の外周部１２２にかけての側面部分を被覆する側面部１４２，１４２から構成され、樹脂材により射出成形される。表層部材１０４には、各種熱可塑性樹脂を使用可能であり、必要に応じて、熱可塑性樹脂に強化繊維などの補強材を含有させることもできる。
【００３１】
表層部材１０４の射出成形に際しては、先ず、周溝１２５に環状弾性体１０５を装着した内周部材１０２（第１インサート材）の外周部１２２に、環状芯部材１０３（第２インサート材）を嵌合して組立体（１０２，１０３）とする。この際、環状弾性体１０５は、内周部材１０２の外周面（周溝１２５）と環状芯部材１０３の内周面１３５との間で圧縮され、予圧を付与される。
【００３２】
次いで、上記組立体（１０２，１０３）をインサート材として、射出成形用の金型内にセットする。その際、金型内中央に突設された不図示のボスに、内周部材１０２の軸孔１２０を係合させ、かつ、金型内周辺部に突設されたピン（図１（ｂ）に１３８，１４８で示される部分に相当）に、環状芯部材１０３の位置決め穴１３８を係合させることで、内周部材１０２と環状芯部材１０３とが正確に心出しされかつ各芯歯１３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される。
【００３３】
この状態で金型を閉じ、表層部材１０４の一方の内周縁１４６に沿って設定されたディスクゲートまたはピンゲートなど（図示せず）を通じて金型キャビティ内に樹脂を射出することで、表歯部１４１および側面部１４２，１４２が一体となった表層部材１０４が形成され、環状芯部材１０３および内周部材１０２の外周部１２２が表層部材１０４で被覆された複合ギヤ１００が形成される。
【００３４】
上記射出成形時に、表層部材１０４（側面部１４２，１４２）の内周縁１４６，１４６に、内周部材１０２（ハブ１２１）の凹部１２７に係合する凸部１４７が形成され、これら凸部１４７と凹部１２７との係合によって、表層部材１０４の内周縁１４６，１４６と、内周部材１０２（ハブ１２１）の肩部１２６，１２６とは、周方向に相対変位不可能に結合されており、表層部材１０４の側面部１４２，１４２によって、ギヤ歯１１１（表歯部１４１）と内周部材１０２との間でトルクを伝達可能である。しかも、表層部材１０４の内周縁１４６，１４６が、側面部１４２，１４２に対して厚肉化されていることで、凸部１４７と凹部１２７との係合面積が確保され、かつ、内周縁１４６，１４６の強度も向上しているので、大きなトルクを伝達可能である。
【００３５】
一方、表層部材１０４で被覆された複合ギヤ１００の内部において、内周部材１０２の外周部１２２に環状弾性体１０５を介して嵌合された環状芯部材１０３は、環状弾性体１０５による若干の摺動抵抗を受けるものの、周方向に相対変位可能であり、環状芯部材１０３（芯歯部１３１）と内周部材１０２との間では実質的にトルクを伝達できない構成となっている。
【００３６】
以上のように構成された複合ギヤ１００を他のギヤと噛合させてトルク伝達機構を構成した場合、その使用状態において、ギヤ歯１１１の歯面（表歯部１４１）に負荷される荷重は、表層部材１０４の側面部１４２，１４２の凸部１４７と凹部１２７との係合によって、内周部材１０２に伝達される。その際、環状芯部材１０３は、個々の芯歯部１３１において表歯部１４１を補強し、各ギヤ歯１１１に剛性を付与するとともに、噛合中のギヤ歯１１１に作用する荷重を周方向全体に分散させる。
【００３７】
すなわち、環状芯部材１０３が内周部材１０２に対して周方向に相対変位可能（回動可能）な構成によって、噛合中のギヤ歯１１１に作用する荷重が、表層部材１０４の側面部１４２，１４２全体の内周側（１４６，１４６）と外周側（１４１）との間に作用する周方向の剪断力に変換され、この剪断力を介して、内周側（１４６，１４６）と外周側（１４１）との間でトルクが伝達され、剪断力の変動分は、表層部材１０４の側面部１４２，１４２の弾性変形に費やされる。したがって、急激なトルク変動などでギヤ歯１１１に衝撃荷重が負荷された場合には、表層部材１０４の側面部１４２，１４２を構成する樹脂材の粘弾性的挙動によって吸収緩和されることになる。
【００３８】
ギヤ歯１１１の歯面（表歯部１４１）に負荷される衝撃荷重によって、表層部材１０４の側面部１４２，１４２には、周方向の剪断力と同時に径方向の圧縮力が作用することは既に述べた通りである。しかし、上記複合ギヤ１００では、環状芯部材１０３の内周面１３５と、内周部材１０２の外周面（周溝１２５）との間に、上記荷重（径方向成分）に対して充分に大きい弾性係数を有する環状弾性体１０５が介在するので、環状芯部材１０３の内周面１３５と内周部材１０２の外周面１２３，１２３との衝突が阻止され、もしくはその衝撃が緩和され、内部衝突音の発生が防止される。
【００３９】
また、環状弾性体１０５によって、環状芯部材１０３の内周面１３５と内周部材１０２の外周面１２３，１２３との直接接触が回避または緩和され、環状芯部材１０３の周方向への相対変位に対する抵抗すなわち摺動抵抗が軽減されることで、上述した表層部材１０４（側面部１４２，１４２）による衝撃吸収が効果的に誘導され、環状弾性体１０５との複合的な制振作用が得られる。これにより、高負荷、高回転における高い耐久性能と耐衝撃性を維持しつつも、さらに静粛性を向上できる。
【００４０】
（第２実施形態）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明第２実施形態に係る複合ギヤ２００を示している。複合ギヤ２００の基本構造は、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様であるので、以下、差異点を中心に説明する。第２実施形態の複合ギヤ２００も、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様に、金属製の内周部材２０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材２０３（第２インサート材）、該環状芯部材２０３および前記内周部材２０２の外周部２２２を被覆する樹脂製の表層部材２０４から主に構成されており、環状芯部材２０３と内周部材２０２との間に介在する緩衝材のみが異なっている。
【００４１】
第２実施形態の複合ギヤ２００では、内周部材２０２（外周部２２２）の外周面に形成された周溝２２５に、緩衝材としてグリース２０５が充填されている。グリース２０５は、潤滑性を有するとともに、増稠剤によって構造粘性を有しているので、内周部材２０２に環状芯部材２０３を嵌合する以前に、または、部分的に嵌合した状態で、内周部材２０２の周溝２２５に充填し保持させておくことができる。
【００４２】
したがって、それ以降は、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様に、内周部材２０２（第１インサート材）と環状芯部材２０３（第２インサート材）との組立体（２０２，２０３）をインサート材として、表層部材２０４を樹脂材により射出成形することによって製造可能であるが、緩衝作用を生じるメカニズムは多少異なっている。
【００４３】
複合ギヤ２００の使用状態では、グリース２０５は、複合ギヤ２００の回転によって生じる遠心力で、環状芯部材２０３の内周面２３５と内周部材２０２（外周部２２２）の外周面２２３，２２３との間の隙間に滲入し、その隙間内に保持され、環状芯部材２０３の内周面２３５と、内周部材２０２（外周部２２２）の外周面（２２３，２２３）との間に緩衝作用を生じさせる。
【００４４】
グリース２０５は、半固体ではあるが、環状弾性体１０５（Ｏリング）のような弾性は期待できないので、衝撃荷重の径方向成分に対する直接的な緩衝性能という点では、第１実施形態の複合ギヤ１００に及ばない。しかし、グリース２０５は、優れた潤滑性を有しているので、環状芯部材２０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、周方向への相対変位が容易に誘導される。これにより、環状芯部材２０３と内周部材２０２との間に、第１実施形態に匹敵する緩衝性と静粛性を得ることができる。
【００４５】
なお、グリース２０５の種類は特に限定されるものではなく、鉱物油や合成油などの液状潤滑油に増稠剤を添加したもの、例えば、フッ素系オイルをベースにＰＴＦＥで増稠したグリースなどを好適に用いることができる。また、グリース２０５を、第１実施形態の複合ギヤ１００における環状弾性体１０５（Ｏリング）と併用することもできる。
【００４６】
（第３実施形態）
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明第３実施形態に係る複合ギヤ３００を示している。図において、複合ギヤ３００は、金属製の内周部材３０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材３０３（第２インサート材）、該環状芯部材３０３および前記内周部材３０２の外周部３２２を被覆する樹脂製の表層部材３０４から構成されているが、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に介在する緩衝材（３４３，３４４，３４５）が、表層部材３０４と同じ樹脂材で一体に成形されている点に特徴がある。
【００４７】
本発明第３実施形態の複合ギヤ３００では、内周部材３０２の外周部３２２に、軸方向に対して平行で径方向位置のみが異なる第１および第２外周面３２３，３２５と、それらの間に軸方向に対して垂直な環状スラスト面３２４（段差面）とが形成され、全周に亘り一様な断面形状をなしている。
【００４８】
一方、環状芯部材３０３（環状部３３２）の内周側には、前記第１および第２外周面３２３，３２５に対応して、軸方向に対して平行で径方向位置のみが異なる第１および第２内周面３３３，３３５と、それらの間に軸方向に対して垂直な環状スラスト面３３４（段差面）とが形成されている。但し、第１内周面３３３と内周部材３０２の第１外周面３２３との間、および、第２内周面３３５と内周部材３０２の第２外周面３２５との間には、それぞれ、一般的な隙間嵌めの嵌合公差よりも充分に大きい第１および第２のクリアランスが設定されている。また、環状スラスト面３３４と内周部材３０２の環状スラスト面３２４との間にも軸方向のクリアランスが設定されている。
【００４９】
表層部材３０４の射出成形に際しては、上記のように構成された内周部材３０２（第１インサート材）および環状芯部材３０３（第２インサート材）を射出成形用の金型内にセットする。その際、金型内中央に突設された不図示のボスに内周部材３０２の軸孔３２０を係合させ、さらに、金型内周辺部に突設されたピン（図３（ｂ）に３３８，３４８で示される部分に相当）に環状芯部材３０３の位置決め穴３３８を係合させる。これにより、内周部材３０２と環状芯部材３０３とが、上記第１および第２クリアランスおよび軸方向クリアランスを有した状態で正確に心出しされかつ各芯歯３３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される。
【００５０】
この状態で金型を閉じ、前記同様に表層部材３０４の一方の内周縁３４６に沿って設定されたディスクゲートまたはピンゲートなど（図示せず）を通じて金型キャビティ内に樹脂を射出することで、上記第１および第２クリアランスおよび軸方向クリアランスに樹脂が流入し、第１内周面３３３と第１外周面３２３との間の第１樹脂層３４３、第２内周面３３５と第２外周面３２５との間の第２樹脂層３４５、および、２つの環状スラスト面３２４，３３４の間のスラスト樹脂層３４４が、表歯部３４１および側面部３４２，３４２と一体になった表層部材３０４が形成され、環状芯部材３０３および内周部材３０２の外周部３２２が表層部材３０４で被覆された複合ギヤ３００が形成される。
【００５１】
上記射出成形時に、表層部材３０４の内周縁３４６，３４６に、内周部材３０２の凹部３２７に係合する凸部３４７が形成され、これら凸部３４７と凹部３２７との係合によって、表層部材３０４の内周縁３４６，３４６と、内周部材３０２の肩部３２６，３２６とが周方向に相対変位不可能に結合され、表層部材３０４の側面部３４２，３４２によって、ギヤ歯３１１（表歯部３４１）と内周部材３０２との間でトルクを伝達可能となる点や、厚肉化された内周縁３４６，３４６によって凸部３４７と凹部３２７との係合面積が確保され、大きなトルクを伝達可能である点は先述した各実施形態と同様であるが、第３実施形態では、上記第１、第２樹脂層３４３，３４５およびスラスト樹脂層３４４の構成によって、緩衝材（３４３，３４４，３４５）を表層部材３０４と樹脂材で一体に成形するうえで以下のような利点もある。
【００５２】
すなわち、第３実施形態の複合ギヤ３００の射出成形時には、上記第１、第２樹脂層３４３，３４５およびスラスト樹脂層３４４に対応して屈曲した樹脂流入経路（３４３，３４４，３４５）を通って一方の側面部３４２から他方の側面部３４２に至る樹脂流れを生じるが、前記樹脂流入経路（３４３，３４４，３４５）の屈曲によって、この樹脂流入経路を通じた樹脂流れが遅延され、表歯部３４１を通じた樹脂流れとの合流地点が、前記樹脂流入経路内またはその付近の側面部３４２に誘導される。これにより、表歯部３４１におけるウエルドラインの発生が防止され、ウエルドラインによる歯面（３４１）の摺動特性や構造強度への影響を回避できる。
【００５３】
以上のように構成された第３実施形態の複合ギヤ３００は、環状芯部材３０３の内周面３３３，３３５と内周部材３０２の外周面３２３，３２５との当接が完全に防止されることに加えて、環状芯部材３０３の内周面３３３，３３５、内周部材３０２の外周面３２３，３２５のそれぞれに対して、自己潤滑性を有する樹脂層３４３，３４５の接触面が形成されることで、環状芯部材３０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【００５４】
また、第３実施形態の複合ギヤ３００は、２つの環状スラスト面３２４，３３４とそれらの間に形成されたスラスト樹脂層３４４によって、スラスト荷重を受圧可能であるとともに、スラスト方向に対する緩衝性も得られる。さらに、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に介在する樹脂層３４３，３４４，３４５が、表層部材３０４と同じ樹脂材で一体に成形されるので、部品点数が少なく、製造コスト面で有利である。
【００５５】
（第４実施形態）
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明第４実施形態に係る複合ギヤ４００を示している。この複合ギヤ４００は、前記第３実施形態の複合ギヤ３００の変形例である。複合ギヤ３００との構造上の差異点は、内周部材４０２の環状スラスト面４２４と、環状芯部材４０３の環状スラスト面４３４との間にクリアランスが設定されておらず、環状スラスト面４２４，４３４が直接接触している点である。
【００５６】
したがって、第４実施形態の複合ギヤ４００では、第１樹脂層４４３と第２樹脂層４４５とが分離しており、表層部材４０４のそれぞれの側面部４４２，４４２は、基本的に表歯部４４１によってのみ結合されている。そのため、第４実施形態の複合ギヤ４００では、第１樹脂層４４３と第２樹脂層４４５とを結ぶ樹脂流れは生じず、上述した第３実施形態の場合のようなウエルドライン対策は基本的に不要である。但し、第４実施形態の複合ギヤ４００では、環状スラスト面４２４，４３４の直接接触があるので、静粛性という点では、第３実施形態の複合ギヤ３００が有利である。
【００５７】
（第５実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明第５実施形態に係る複合ギヤ５００を示している。この複合ギヤ５００では、金属製の内周部材５０２（第１インサート材）と金属製の環状芯部材５０３（第２インサート材）との間に介在する緩衝材が、環状緩衝部材５０５（中間リング）として、表層部材５０４と異種または同種の樹脂材で別に形成されている点に特徴がある。
【００５８】
この複合ギヤ５００では、前記第３（および第４）実施形態の複合ギヤ３００（４００）に設定されていた、内周部材３０２（４０２）と環状芯部材３０３（４０３）との間で軸方向に隣接した環状スラスト面３２４，３３４（４２４，４３４）の代わりに、内周部材５０２の外周面の突条５２５が形成され、環状芯部材５０３の内周面５３５には段差形状５３４が形成され、樹脂製の環状緩衝部材５０５にそれらに対応した溝条５５５および段差形状５５４が形成されている。
【００５９】
第５実施形態の複合ギヤ５００の製造に際しては、先ず、環状緩衝部材（５０５）成形用の第１の金型内に内周部材５０２（第１インサート材）をセットし、この状態で第１の金型を閉じ、金型キャビティ内に第１の樹脂を射出することで、内周部材５０２の周囲に環状緩衝部材５０５を射出成形し、中間成形品（５０２，５０５）を形成する。
【００６０】
次いで、この中間成形品（５０２，５０５）の外周側に環状芯部材５０３（第２インサート材）を嵌合して組立体（５０２，５０５，５０３）とする。この組立体（５０２，５０５，５０３）は、環状芯部材５０３が、前記突条５２５や段差形状５３４に案内されて、内周部材５０２に対して周方向に相対変位すなわち回動可能となっている。
【００６１】
次に、この組立体（５０２，５０５，５０３）を、表層部材（５０４）成形用の第２の金型内にセットする。軸孔５２０および位置決め穴５３８を利用して心出しされかつ各芯歯５３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される点は前記同様である。この状態で第２の金型を閉じ、金型キャビティ内に第２の樹脂を射出することで、環状芯部材５０３、環状緩衝部材５０５、および内周部材５０２の外周部５２２が表層部材５０４で被覆された複合ギヤ５００が形成される。
【００６２】
以上のように構成された第５実施形態の複合ギヤ５００は、前記同様に環状芯部材５０３の内周面５３５と内周部材５０２の外周面５２５との当接が完全に防止され、かつ、それらに対して、自己潤滑性を有する樹脂製の環状緩衝部材５０５の接触面が形成されることで、環状芯部材５０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、環状芯部材５０３と内周部材５０２との間に良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【００６３】
（第６実施形態）
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明第６実施形態に係る複合ギヤ６００を示している。この複合ギヤ６００は、前記第５実施形態の複合ギヤ５００の樹脂製の環状緩衝部材５０５に、前記第２実施形態の複合ギヤ２００で緩衝材として用いたグリース２０５を併用した変形例である。
【００６４】
第５実施形態に対する変更点としては、環状緩衝部材６０５の成形時に、その外周面に段部６５５を形成しておき、中間成形品（６０２，６０５）の外周側に環状芯部材６０３を嵌合して組立体（６０２，６０５，６０３）とすることで、前記段部６５５と環状芯部材６０３の内周面６３５との間に、側方に開放された周溝（６５５，６３５）が形成されるようにし、この周溝（６５５，６３５）内にグリース６０８を充填した後、環状緩衝部材６０５と環状芯部材６０３の側面とに跨ってリングプレート６０７を設置して周溝（６５５，６３５）を閉鎖する点にある。
【００６５】
この第６実施形態の複合ギヤ６００では、それぞれの接触面における樹脂製の環状緩衝部材６０５の自己潤滑性に加えて、環状芯部材６０３の内周面６３５と環状緩衝部材６０５の外周面６５３との間ではグリース６０８による潤滑性が得られ、環状緩衝部材６０５の緩衝性と相俟って良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明に係る複合ギヤの静粛性を評価するため、本発明第３実施形態の複合ギヤ３００（図３）、それと同じ外形状で、内周部材７２と環状芯部材７３が緩衝材を介さずに直接接触する複合ギヤ７０（図７、比較例１）、内周部材と環状芯部材が一体の芯部材８２で形成されたギヤ８０（図８、比較例２）を用いて、以下のような条件でモータリング試験を行った。
【００６７】
実験に使用した本発明に係る複合ギヤ３００および比較例１の複合ギヤ７０の内周部材３０２，７２、環状芯部材３０３，７３、比較例２のギヤ８０の芯部材８２は、いずれも金属（焼結金属）で構成した。また、各ギヤの表層部材３０４，７４，８４の樹脂材には、補強材を含まず、低弾性率（常温における曲げ弾性率が３．３ＧＰａ）のナイロン６６であって、電子線照射により高分子鎖間に架橋を生じる樹脂材料を使用し、射出成形後に電子線の照射を実施した。
【００６８】
各ギヤ３００，７０，８０の諸元は、何れも、モジュール２．５ｍｍ、圧力角２０度、歯数３５、基準円直径８７．５ｍｍ、歯先円直径９２．９ｍｍ、歯幅１１ｍｍ、転位係数０．１４５の平歯車である。また、各ギヤに噛合う相手ギヤの諸元は、モジュール２．５ｍｍ、圧力角２０度、歯数３５、基準円直径８７．５ｍｍ、歯先円直径９２．１７５ｍｍ、歯幅１２ｍｍ、転位係数０の鋼製平歯車であり、チップリリーフによる作用線方向の逃し量０．１０ｍｍ、歯先Ｒ０．２２７による作用線方向の逃し量が０．０４ｍｍ、合計０．１４ｍｍの歯先修整が施されたものを使用した。
【００６９】
モータリング試験の条件としては、伝達トルク２０Ｎｍ、回転数５０００ｒｐｍ、１００℃の高温雰囲気中で、各ギヤ３００，７０，８０を相手ギヤにより駆動し、試験装置の一箇所に装着した加速度ピックアップにより振動を測定し、ＦＦＴ分析を実施した。
【００７０】
図９（ａ）は本発明の複合ギヤ３００、（ｂ）は比較例１の複合ギヤ７０、（ｃ）は比較例２のギヤ８０のそれぞれの振動レベルを示すパワースペクトラムである。
【００７１】
先ず、図９（ｂ）に示す比較例１のギヤ７０における累積１．３５×１０６回転後のパワースペクトラムでは、噛合周波数２，９１６Ｈｚにおいて約２，６００ｍ／ｓ２のピーク振幅が認められたが、歯面や芯歯に損傷は認められず、運転の継続に支障を来す状況ではなかった。
【００７２】
また、図９（ｃ）は、比較例２のギヤ８０のパワースペクトラムであるが、前記と異なるのは試験開始から短時間しか経過してない累積７．５×１０３回転後のパワースペクトラムという点である。噛合周波数（２，９１６Ｈｚ）以外にもピーク振幅が数箇所確認でき、全体的に大きいレベルの振幅が測定され、歯面に損傷は認められなかったが、運転を継続できる状況ではなかった。
【００７３】
一方、図９（ａ）に示す本発明の複合ギヤ３００における累積１．３５×１０６回転後のパワースペクトラムでは、噛合周波数（２，９１６Ｈｚ）に約１，９００ｍ／ｓ２のピーク振幅があるが、図９（ｂ）に示した比較例１のギヤ７０と比較して約２７％低減されている。さらに、全帯域に亘って振幅レベルが低減されていることが分かる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記各実施形態においては、内周部材１０２〜６０２と表層部材１０４〜６０４との係合部として、肩部１２６〜６２６に凹部１２７〜６２７を、内周縁１４６〜６４６に凸部１４７〜６４７を設ける場合を示したが、これらの凹凸関係が逆であっても良く、また、内周部材１０２〜６０２と表層部材１０４〜６０４との相互回動を阻止できる他の形状なしていても良く、例えば、スプラインやセレーションなどで構成できる。
【００７６】
さらに、上記各実施形態においては、本発明を平歯車として実施する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘリカルギヤ、ベベルギヤなど、他の形態のギヤとして実施することも本発明の範囲内において可能である。また、内周部材１０２〜６０２に軸孔１２０〜６２０を形成する代わりに、回転軸や他の回転体が一体に形成されていても良い。
【００７７】
また、上記各実施形態では、内周部材１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２および環状芯部材１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３が何れも金属製の場合について述べたが、内周部材および環状芯部材は、複合ギヤに要求される性能に応じて、金属や焼結金属以外のセラミック、繊維強化プラスチックなどの剛性素材で構成でき、かつ、内周部材と環状芯部材とが、異種剛性素材の組み合わせによって構成されていても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 複合ギヤ
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 内周部材
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ 環状芯部材
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 表層部材
１０５ 環状弾性体（Ｏリング、緩衝材）
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ ギヤ歯
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 軸孔
１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１ ハブ
１２２、２２２，３２２，４２２，５２２，６２２ 外周部
１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６ 肩部
１２５，２２５，６５５ 周溝
１２７，２２７，３２７，４２７，５２７，６２７ 凹部（係合部）
１３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１ 芯歯
１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２ 環状部
１３８、２３８，３３８，４３８，５３８，６３８ 位置決め穴
１４１、２４１，３４１，４４１，５４１，６４１ 表歯部
１４２、２４２，３４２，４４２，５４２，６４２ 側面部
１４６、２４６，３４６，４４６，５４６，６４６ 内周縁
１４７、２４７，３４７，４４７，５４７，６４７ 凸部（係合部）
２０５，６０５ グリース（緩衝材）
３２４，３３４、４２４，４３４ 環状スラスト面
３４３，４４３ 第１樹脂層（緩衝材）
３４５，４４５ 第２樹脂層（緩衝材）
３４４ スラスト樹脂層（スラスト緩衝層）
５０５，６０５ 環状緩衝部材（緩衝材）
６０７ リングプレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属等のインサートと樹脂製の表層部材で構成される複合ギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属製芯部材をインサートして射出成形し、ギヤ歯部を樹脂材で被覆した樹脂ギヤが開示され、特許文献２には、金属製芯部材の中間部に樹脂製の緩衝帯を設けた樹脂ギヤが開示されている。しかし、特許文献１では、ギヤ歯部の樹脂材のみで衝撃を受けるため、樹脂部への負担が大きく、充分な緩衝性能は得られない。また、特許文献２では、緩衝帯を介してトルクが伝達されるため、高負荷耐性と緩衝性能とを両立できない欠点がある。
【０００３】
本発明者は、特許文献３に開示されるように、ギヤ外周部を高弾性率かつ高強度の樹脂材からなる内芯部とそれを覆う低弾性率の樹脂材からなる表層部とで構成し、内芯部を金属製インサート（ハブ）の周方向に相対変位可能とする一方、表層部と金属製インサートとの接合部分に、軸回りの相対変位を阻止する係合部を設けた樹脂ギヤを開発した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９２９５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５０５１８号公報
【特許文献３】特開２００８−１５１２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に開示された樹脂ギヤによって、静粛性や摺動特性といった樹脂ギヤとしての長所を維持しつつ、疲労強度や耐衝撃性に対する一定の改善が見られた。しかし、内芯部も樹脂材で構成されているため、高負荷で使用される金属製ギヤの代替品としての強度、特に高温強度の点でさらなる改善が望まれることとなった。
【０００６】
そこで、本発明者は、図７に示すように、芯部材７３を金属製とし、該芯部材７３を金属製内周部材７２の外周部に嵌合した組立体をインサート材として、その周囲に表層部材７４を射出成形して一体とした複合ギヤ７０を開発した。この複合ギヤ７０では、樹脂製表層部材７４による静粛性や摺動特性を維持しつつ、金属製の芯部材７３により強度向上を達成できた。その一方で、全体的な性能向上に伴って新たな課題が浮上した。
【０００７】
上記複合ギヤ７０において、金属製の芯部材７３が金属製の内周部材７２に対して周方向に相対変位すなわち摺動可能となるためには、芯部材７３と内周部材７２との間に適度な嵌合公差が設定される必要がある。しかし、公差の存在によって、僅かではあるが、芯部材７３が内周部材７２に対して径方向に変位する余地が生じ、それに伴い、表層部材７４の側面部には、ギヤ噛合時に周方向の剪断力と同時に径方向の圧縮力が作用することになる。
【０００８】
このような複合ギヤ７０を実際に駆動すると、噛合音、歯打音は非常に小さいが、芯部材７３と内周部材７２との接触による衝突音が発生する。静粛性や摺動特性を維持するために、表層部材７４には、強化繊維などを含まない低弾性率の樹脂材を選定する必要があり、径方向の圧縮力を公差内で吸収することは不可能である。前記衝突音は、かみ合い周波数およびその高調波の音として認識されるが、表層部材７４で覆われたギヤ内部で発生するので、金属製ギヤ同士のかみ合いで発生する噛合音や歯打音に比べれば小さな音である。しかし、噛合音や歯打音が低減された複合ギヤ７０にあっては、相対的に大きな音として認識される。
【０００９】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の樹脂ギヤでは得られない高疲労強度、高耐熱性、高耐衝撃性を有しつつ、静粛性をさらに向上させた複合ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、
軸または軸への取付け部を含む内周部材と、
前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材と、
前記芯歯を包覆する表歯部と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部とを含む樹脂製の表層部材と、を備え、
前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部を介して周方向に相対変位不可能に係合している、複合ギヤにある。
【００１１】
上記構成により、本発明に係る複合ギヤは、ギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材が金属等の剛性素材からなることで、従来の樹脂ギヤでは得られない高い疲労強度と耐熱性を有しつつも、芯歯表面が樹脂製の表層部材（表歯部）で包覆されることで良好な摺動特性と静粛性が得られることに加えて、芯部材と内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置されたことで、急激なトルク変動などでギヤ歯に負荷される衝撃荷重が、表層部材側面部の粘弾性的挙動によって吸収緩和され、良好な耐衝撃性が得られる。
【００１２】
しかも、芯部材と内周部材との間に介在する緩衝材によって、芯部材と内周部材との直接接触とそれに伴う衝突音の発生が防止されることに加えて、芯部材の周方向への相対変位に対する抵抗すなわち摺動抵抗が軽減されることで、表層部材側面部の粘弾性的挙動による衝撃吸収が効果的に誘導され、静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１３】
本発明に係る複合ギヤは、緩衝材の材質によって、以下のような３つの基本的態様が存在する。
【００１４】
本発明の第１の基本的態様では、前記緩衝材が、Ｏリングまたは環状の弾性体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に挿入されている。この態様では、緩衝材が、表層部材とは異なるゴム弾性と表面材質特性を有することで、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１５】
本発明の第２の基本的態様では、前記緩衝材が、グリースまたは流動性のない塑性流体または粘性流体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に充填されている。この態様では、径方向の緩衝性能という点では、緩衝材が樹脂材や弾性体からなる場合に及ばないものの、グリースまたは前記流体が、複合ギヤの回転による遠心力で前記嵌合面内に滲入し、その潤滑性によって、芯部材の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１６】
本発明の第３の基本的態様では、前記緩衝材が、樹脂材からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との間に配設されている。この態様では、弾性体のような緩衝性やグリースのような潤滑性は得られないものの、芯部材と内周部材との当接が完全に防止されることに加えて、芯部材と内周部材とのそれぞれの側に、自己潤滑性を有する樹脂材の接触面が形成されることで、芯部材の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、複合ギヤの静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【００１７】
上記本発明の第３の基本的態様において、前記緩衝材が、前記表層部材と同じ樹脂材で一体に成形されていることが好適である。この態様では、緩衝材を表層部材と同時に一体成形でき、製造コスト面で有利である。
【００１８】
本発明の好適な態様では、前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、該環状スラスト面にて当接している。この態様では、表層部材側面部のスラスト荷重に対する負担が軽減され、ヘリカルギヤやベベルギヤ等、スラスト荷重を恒常的に受けるギヤへの実施に好適である。
【００１９】
本発明の好適な態様では、前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、前記環状スラスト面の間に、前記表層部材と同じ樹脂材で一体成形されたスラスト緩衝層が形成されている。この態様では、前記同様に、表層部材側面部のスラスト荷重に対する負担が軽減され、ヘリカルギヤやベベルギヤ等、スラスト荷重を恒常的に受けるギヤへの実施に好適であることに加えて、スラスト方向の荷重に対しても緩衝性が得られる。
【００２０】
本発明の第３の基本的態様において、前記緩衝材と前記芯部材の内周面との間に周溝が画成され、該周溝内にグリースが充填されていても良い。この態様では、内周部材に対しては樹脂材による緩衝性が得られる一方、芯部材に対しては、樹脂材による緩衝性とグリースによる潤滑性とが得られ、これらの複合的作用によって、芯部材と内周部材との間に良好な緩衝性および摺動特性が得られ、静粛性および耐衝撃性がさらに向上される。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように、本発明に係る複合ギヤは、従来の樹脂ギヤでは得られない高疲労強度、高耐熱性、高耐衝撃性を有しつつ、静粛性や動作特性をさらに向上でき、かつ、それによる耐久性の向上も見込め、実用性の高い複合ギヤを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明第１実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図２】（ａ）は本発明第２実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図３】（ａ）は本発明第３実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明第４実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図５】（ａ）は本発明第５実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図６】（ａ）は本発明第６実施形態の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、（ｃ）はその歯先部分を示す拡大図である。
【図７】（ａ）は比較例１の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図８】（ａ）は比較例２の複合ギヤを示す一部切除した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図９】（ａ）は本発明第３実施形態の複合ギヤ、（ｂ）は比較例１のギヤ、（ｃ）は比較例２のギヤの振動レベルを示すパワースペクトラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面と共に詳細に説明する。なお、以下において、各実施形態に共通または対応する構成には、共通または対応する符号を付すことで説明を省略する場合がある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明第１実施形態に係る複合ギヤ１００を示している。図において、複合ギヤ１００は、金属製の内周部材１０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材１０３（第２インサート材）、該環状芯部材１０３および前記内周部材１０２の外周部１２２を被覆する樹脂製の表層部材１０４から主に構成されている。
【００２５】
内周部材１０２は、中央に軸孔１２０が貫通したハブ１２１と、その周囲にフランジ状に延在する外周部１２２とで構成されている。外周部１２２は、ハブ１２１の外周面の幅方向（軸方向）中央部から径方向外方に延出しており、その幅方向両側に、ハブ１２１の外周面をなす肩部１２６，１２６が形成されている。それぞれの肩部１２６，１２６には、周方向に所定の間隔を有して複数の凹部１２７（切欠部）が形成されている。
【００２６】
内周部材１０２の外周部１２２は、前記凹部１２７を除き、全周に亘り一様な断面形状をなしており、ハブ１２１に連なる薄肉の基部に対して最外周部（外周面１２３側、大径側）が、環状芯部材１０３と同幅まで拡幅され、拡幅された外周面１２３，１２３の中央に周溝１２５が形成されている。この周溝１２５には、緩衝材として環状弾性体１０５が装着されている。
【００２７】
環状芯部材１０３は、複合ギヤ１００の各ギヤ歯１１１に対応した複数の芯歯１３１、および各芯歯を周方向に結合する環状本体１３２から構成されている。環状芯部材１０３（環状本体１３２）の内周面１３５は、内周部材１０２の外周面１２３，１２３に所定の嵌合公差（ラジアルクリアランス）で隙間嵌めされる内径寸法を有し、全周に亘り一様な断面形状をなしている。
【００２８】
また、図１（ｂ）に示されるように、環状芯部材１０３（環状本体１３２）の一方の側面には、位置決め穴１３８が設けられている。位置決め穴１３８は、後述するインサート成形時に、環状芯部材１０３が、内周部材１０２に対して正確に心出しされ、かつ、各芯歯１３１の位相が金型のギヤ歯（１１１）に一致した状態で位置決めされるように、周方向に等ピッチで複数設けられている。
【００２９】
環状弾性体１０５は、ゴムまたはゴム弾性を有する弾性体からなり、周方向に一様な断面円形のリング状をなしている。環状弾性体１０５としては、シール材として市販されているＯリングを使用可能であるが、内周部材１０２の外周面１２３，１２３と、環状芯部材１０３の内周面１３５との間のクリアランスを維持する緩衝材もしくはインシュレータとしての機能が求められるため、硬質なゴム製のものが好ましい。また、後述するインサート成形時の高温、複合ギヤ１００として使用される際の摩擦や振動に対する耐性および耐久性を備えたものが選定される。
【００３０】
表層部材１０４は、複合ギヤ１００の各ギヤ歯１１１に対応して環状芯部材１０３の各芯歯１３１を被覆する複数の表歯部１４１、および、環状芯部材１０３の環状本体１３２から内周部材１０２の外周部１２２にかけての側面部分を被覆する側面部１４２，１４２から構成され、樹脂材により射出成形される。表層部材１０４には、各種熱可塑性樹脂を使用可能であり、必要に応じて、熱可塑性樹脂に強化繊維などの補強材を含有させることもできる。
【００３１】
表層部材１０４の射出成形に際しては、先ず、周溝１２５に環状弾性体１０５を装着した内周部材１０２（第１インサート材）の外周部１２２に、環状芯部材１０３（第２インサート材）を嵌合して組立体（１０２，１０３）とする。この際、環状弾性体１０５は、内周部材１０２の外周面（周溝１２５）と環状芯部材１０３の内周面１３５との間で圧縮され、予圧を付与される。
【００３２】
次いで、上記組立体（１０２，１０３）をインサート材として、射出成形用の金型内にセットする。その際、金型内中央に突設された不図示のボスに、内周部材１０２の軸孔１２０を係合させ、かつ、金型内周辺部に突設されたピン（図１（ｂ）に１３８，１４８で示される部分に相当）に、環状芯部材１０３の位置決め穴１３８を係合させることで、内周部材１０２と環状芯部材１０３とが正確に心出しされかつ各芯歯１３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される。
【００３３】
この状態で金型を閉じ、表層部材１０４の一方の内周縁１４６に沿って設定されたディスクゲートまたはピンゲートなど（図示せず）を通じて金型キャビティ内に樹脂を射出することで、表歯部１４１および側面部１４２，１４２が一体となった表層部材１０４が形成され、環状芯部材１０３および内周部材１０２の外周部１２２が表層部材１０４で被覆された複合ギヤ１００が形成される。
【００３４】
上記射出成形時に、表層部材１０４（側面部１４２，１４２）の内周縁１４６，１４６に、内周部材１０２（ハブ１２１）の凹部１２７に係合する凸部１４７が形成され、これら凸部１４７と凹部１２７との係合によって、表層部材１０４の内周縁１４６，１４６と、内周部材１０２（ハブ１２１）の肩部１２６，１２６とは、周方向に相対変位不可能に結合されており、表層部材１０４の側面部１４２，１４２によって、ギヤ歯１１１（表歯部１４１）と内周部材１０２との間でトルクを伝達可能である。しかも、表層部材１０４の内周縁１４６，１４６が、側面部１４２，１４２に対して厚肉化されていることで、凸部１４７と凹部１２７との係合面積が確保され、かつ、内周縁１４６，１４６の強度も向上しているので、大きなトルクを伝達可能である。
【００３５】
一方、表層部材１０４で被覆された複合ギヤ１００の内部において、内周部材１０２の外周部１２２に環状弾性体１０５を介して嵌合された環状芯部材１０３は、環状弾性体１０５による若干の摺動抵抗を受けるものの、周方向に相対変位可能であり、環状芯部材１０３（芯歯部１３１）と内周部材１０２との間では実質的にトルクを伝達できない構成となっている。
【００３６】
以上のように構成された複合ギヤ１００を他のギヤと噛合させてトルク伝達機構を構成した場合、その使用状態において、ギヤ歯１１１の歯面（表歯部１４１）に負荷される荷重は、表層部材１０４の側面部１４２，１４２の凸部１４７と凹部１２７との係合によって、内周部材１０２に伝達される。その際、環状芯部材１０３は、個々の芯歯部１３１において表歯部１４１を補強し、各ギヤ歯１１１に剛性を付与するとともに、噛合中のギヤ歯１１１に作用する荷重を周方向全体に分散させる。
【００３７】
すなわち、環状芯部材１０３が内周部材１０２に対して周方向に相対変位可能（回動可能）な構成によって、噛合中のギヤ歯１１１に作用する荷重が、表層部材１０４の側面部１４２，１４２全体の内周側（１４６，１４６）と外周側（１４１）との間に作用する周方向の剪断力に変換され、この剪断力を介して、内周側（１４６，１４６）と外周側（１４１）との間でトルクが伝達され、剪断力の変動分は、表層部材１０４の側面部１４２，１４２の弾性変形に費やされる。したがって、急激なトルク変動などでギヤ歯１１１に衝撃荷重が負荷された場合には、表層部材１０４の側面部１４２，１４２を構成する樹脂材の粘弾性的挙動によって吸収緩和されることになる。
【００３８】
ギヤ歯１１１の歯面（表歯部１４１）に負荷される衝撃荷重によって、表層部材１０４の側面部１４２，１４２には、周方向の剪断力と同時に径方向の圧縮力が作用することは既に述べた通りである。しかし、上記複合ギヤ１００では、環状芯部材１０３の内周面１３５と、内周部材１０２の外周面（周溝１２５）との間に、上記荷重（径方向成分）に対して充分に大きい弾性係数を有する環状弾性体１０５が介在するので、環状芯部材１０３の内周面１３５と内周部材１０２の外周面１２３，１２３との衝突が阻止され、もしくはその衝撃が緩和され、内部衝突音の発生が防止される。
【００３９】
また、環状弾性体１０５によって、環状芯部材１０３の内周面１３５と内周部材１０２の外周面１２３，１２３との直接接触が回避または緩和され、環状芯部材１０３の周方向への相対変位に対する抵抗すなわち摺動抵抗が軽減されることで、上述した表層部材１０４（側面部１４２，１４２）による衝撃吸収が効果的に誘導され、環状弾性体１０５との複合的な制振作用が得られる。これにより、高負荷、高回転における高い耐久性能と耐衝撃性を維持しつつも、さらに静粛性を向上できる。
【００４０】
（第２実施形態）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明第２実施形態に係る複合ギヤ２００を示している。複合ギヤ２００の基本構造は、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様であるので、以下、差異点を中心に説明する。第２実施形態の複合ギヤ２００も、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様に、金属製の内周部材２０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材２０３（第２インサート材）、該環状芯部材２０３および前記内周部材２０２の外周部２２２を被覆する樹脂製の表層部材２０４から主に構成されており、環状芯部材２０３と内周部材２０２との間に介在する緩衝材のみが異なっている。
【００４１】
第２実施形態の複合ギヤ２００では、内周部材２０２（外周部２２２）の外周面に形成された周溝２２５に、緩衝材としてグリース２０５が充填されている。グリース２０５は、潤滑性を有するとともに、増稠剤によって構造粘性を有しているので、内周部材２０２に環状芯部材２０３を嵌合する以前に、または、部分的に嵌合した状態で、内周部材２０２の周溝２２５に充填し保持させておくことができる。
【００４２】
したがって、それ以降は、第１実施形態の複合ギヤ１００と同様に、内周部材２０２（第１インサート材）と環状芯部材２０３（第２インサート材）との組立体（２０２，２０３）をインサート材として、表層部材２０４を樹脂材により射出成形することによって製造可能であるが、緩衝作用を生じるメカニズムは多少異なっている。
【００４３】
複合ギヤ２００の使用状態では、グリース２０５は、複合ギヤ２００の回転によって生じる遠心力で、環状芯部材２０３の内周面２３５と内周部材２０２（外周部２２２）の外周面２２３，２２３との間の隙間に滲入し、その隙間内に保持され、環状芯部材２０３の内周面２３５と、内周部材２０２（外周部２２２）の外周面（２２３，２２３）との間に緩衝作用を生じさせる。
【００４４】
グリース２０５は、半固体ではあるが、環状弾性体１０５（Ｏリング）のような弾性は期待できないので、衝撃荷重の径方向成分に対する直接的な緩衝性能という点では、第１実施形態の複合ギヤ１００に及ばない。しかし、グリース２０５は、優れた潤滑性を有しているので、環状芯部材２０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、周方向への相対変位が容易に誘導される。これにより、環状芯部材２０３と内周部材２０２との間に、第１実施形態に匹敵する緩衝性と静粛性を得ることができる。
【００４５】
なお、グリース２０５の種類は特に限定されるものではなく、鉱物油や合成油などの液状潤滑油に増稠剤を添加したもの、例えば、フッ素系オイルをベースにＰＴＦＥで増稠したグリースなどを好適に用いることができる。また、グリース２０５を、第１実施形態の複合ギヤ１００における環状弾性体１０５（Ｏリング）と併用することもできる。
【００４６】
（第３実施形態）
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明第３実施形態に係る複合ギヤ３００を示している。図において、複合ギヤ３００は、金属製の内周部材３０２（第１インサート材）とその外周側に同軸配置された金属製の環状芯部材３０３（第２インサート材）、該環状芯部材３０３および前記内周部材３０２の外周部３２２を被覆する樹脂製の表層部材３０４から構成されているが、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に介在する緩衝材（３４３，３４４，３４５）が、表層部材３０４と同じ樹脂材で一体に成形されている点に特徴がある。
【００４７】
本発明第３実施形態の複合ギヤ３００では、内周部材３０２の外周部３２２に、軸方向に対して平行で径方向位置のみが異なる第１および第２外周面３２３，３２５と、それらの間に軸方向に対して垂直な環状スラスト面３２４（段差面）とが形成され、全周に亘り一様な断面形状をなしている。
【００４８】
一方、環状芯部材３０３（環状部３３２）の内周側には、前記第１および第２外周面３２３，３２５に対応して、軸方向に対して平行で径方向位置のみが異なる第１および第２内周面３３３，３３５と、それらの間に軸方向に対して垂直な環状スラスト面３３４（段差面）とが形成されている。但し、第１内周面３３３と内周部材３０２の第１外周面３２３との間、および、第２内周面３３５と内周部材３０２の第２外周面３２５との間には、それぞれ、一般的な隙間嵌めの嵌合公差よりも充分に大きい第１および第２のクリアランスが設定されている。また、環状スラスト面３３４と内周部材３０２の環状スラスト面３２４との間にも軸方向のクリアランスが設定されている。
【００４９】
表層部材３０４の射出成形に際しては、上記のように構成された内周部材３０２（第１インサート材）および環状芯部材３０３（第２インサート材）を射出成形用の金型内にセットする。その際、金型内中央に突設された不図示のボスに内周部材３０２の軸孔３２０を係合させ、さらに、金型内周辺部に突設されたピン（図３（ｂ）に３３８，３４８で示される部分に相当）に環状芯部材３０３の位置決め穴３３８を係合させる。これにより、内周部材３０２と環状芯部材３０３とが、上記第１および第２クリアランスおよび軸方向クリアランスを有した状態で正確に心出しされかつ各芯歯３３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される。
【００５０】
この状態で金型を閉じ、前記同様に表層部材３０４の一方の内周縁３４６に沿って設定されたディスクゲートまたはピンゲートなど（図示せず）を通じて金型キャビティ内に樹脂を射出することで、上記第１および第２クリアランスおよび軸方向クリアランスに樹脂が流入し、第１内周面３３３と第１外周面３２３との間の第１樹脂層３４３、第２内周面３３５と第２外周面３２５との間の第２樹脂層３４５、および、２つの環状スラスト面３２４，３３４の間のスラスト樹脂層３４４が、表歯部３４１および側面部３４２，３４２と一体になった表層部材３０４が形成され、環状芯部材３０３および内周部材３０２の外周部３２２が表層部材３０４で被覆された複合ギヤ３００が形成される。
【００５１】
上記射出成形時に、表層部材３０４の内周縁３４６，３４６に、内周部材３０２の凹部３２７に係合する凸部３４７が形成され、これら凸部３４７と凹部３２７との係合によって、表層部材３０４の内周縁３４６，３４６と、内周部材３０２の肩部３２６，３２６とが周方向に相対変位不可能に結合され、表層部材３０４の側面部３４２，３４２によって、ギヤ歯３１１（表歯部３４１）と内周部材３０２との間でトルクを伝達可能となる点や、厚肉化された内周縁３４６，３４６によって凸部３４７と凹部３２７との係合面積が確保され、大きなトルクを伝達可能である点は先述した各実施形態と同様であるが、第３実施形態では、上記第１、第２樹脂層３４３，３４５およびスラスト樹脂層３４４の構成によって、緩衝材（３４３，３４４，３４５）を表層部材３０４と樹脂材で一体に成形するうえで以下のような利点もある。
【００５２】
すなわち、第３実施形態の複合ギヤ３００の射出成形時には、上記第１、第２樹脂層３４３，３４５およびスラスト樹脂層３４４に対応して屈曲した樹脂流入経路（３４３，３４４，３４５）を通って一方の側面部３４２から他方の側面部３４２に至る樹脂流れを生じるが、前記樹脂流入経路（３４３，３４４，３４５）の屈曲によって、この樹脂流入経路を通じた樹脂流れが遅延され、表歯部３４１を通じた樹脂流れとの合流地点が、前記樹脂流入経路内またはその付近の側面部３４２に誘導される。これにより、表歯部３４１におけるウエルドラインの発生が防止され、ウエルドラインによる歯面（３４１）の摺動特性や構造強度への影響を回避できる。
【００５３】
以上のように構成された第３実施形態の複合ギヤ３００は、環状芯部材３０３の内周面３３３，３３５と内周部材３０２の外周面３２３，３２５との当接が完全に防止されることに加えて、環状芯部材３０３の内周面３３３，３３５、内周部材３０２の外周面３２３，３２５のそれぞれに対して、自己潤滑性を有する樹脂層３４３，３４５の接触面が形成されることで、環状芯部材３０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【００５４】
また、第３実施形態の複合ギヤ３００は、２つの環状スラスト面３２４，３３４とそれらの間に形成されたスラスト樹脂層３４４によって、スラスト荷重を受圧可能であるとともに、スラスト方向に対する緩衝性も得られる。さらに、環状芯部材３０３と内周部材３０２との間に介在する樹脂層３４３，３４４，３４５が、表層部材３０４と同じ樹脂材で一体に成形されるので、部品点数が少なく、製造コスト面で有利である。
【００５５】
（第４実施形態）
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明第４実施形態に係る複合ギヤ４００を示している。この複合ギヤ４００は、前記第３実施形態の複合ギヤ３００の変形例である。複合ギヤ３００との構造上の差異点は、内周部材４０２の環状スラスト面４２４と、環状芯部材４０３の環状スラスト面４３４との間にクリアランスが設定されておらず、環状スラスト面４２４，４３４が直接接触している点である。
【００５６】
したがって、第４実施形態の複合ギヤ４００では、第１樹脂層４４３と第２樹脂層４４５とが分離しており、表層部材４０４のそれぞれの側面部４４２，４４２は、基本的に表歯部４４１によってのみ結合されている。そのため、第４実施形態の複合ギヤ４００では、第１樹脂層４４３と第２樹脂層４４５とを結ぶ樹脂流れは生じず、上述した第３実施形態の場合のようなウエルドライン対策は基本的に不要である。但し、第４実施形態の複合ギヤ４００では、環状スラスト面４２４，４３４の直接接触があるので、静粛性という点では、第３実施形態の複合ギヤ３００が有利である。
【００５７】
（第５実施形態）
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明第５実施形態に係る複合ギヤ５００を示している。この複合ギヤ５００では、金属製の内周部材５０２（第１インサート材）と金属製の環状芯部材５０３（第２インサート材）との間に介在する緩衝材が、環状緩衝部材５０５（中間リング）として、表層部材５０４と異種または同種の樹脂材で別に形成されている点に特徴がある。
【００５８】
この複合ギヤ５００では、前記第３（および第４）実施形態の複合ギヤ３００（４００）に設定されていた、内周部材３０２（４０２）と環状芯部材３０３（４０３）との間で軸方向に隣接した環状スラスト面３２４，３３４（４２４，４３４）の代わりに、内周部材５０２の外周面の突条５２５が形成され、環状芯部材５０３の内周面５３５には段差形状５３４が形成され、樹脂製の環状緩衝部材５０５にそれらに対応した溝条５５５および段差形状５５４が形成されている。
【００５９】
第５実施形態の複合ギヤ５００の製造に際しては、先ず、環状緩衝部材（５０５）成形用の第１の金型内に内周部材５０２（第１インサート材）をセットし、この状態で第１の金型を閉じ、金型キャビティ内に第１の樹脂を射出することで、内周部材５０２の周囲に環状緩衝部材５０５を射出成形し、中間成形品（５０２，５０５）を形成する。
【００６０】
次いで、この中間成形品（５０２，５０５）の外周側に環状芯部材５０３（第２インサート材）を嵌合して組立体（５０２，５０５，５０３）とする。この組立体（５０２，５０５，５０３）は、環状芯部材５０３が、前記突条５２５や段差形状５３４に案内されて、内周部材５０２に対して周方向に相対変位すなわち回動可能となっている。
【００６１】
次に、この組立体（５０２，５０５，５０３）を、表層部材（５０４）成形用の第２の金型内にセットする。軸孔５２０および位置決め穴５３８を利用して心出しされかつ各芯歯５３１の位相が金型のギヤ歯に一致された状態で回り止めされて金型内に同軸配置される点は前記同様である。この状態で第２の金型を閉じ、金型キャビティ内に第２の樹脂を射出することで、環状芯部材５０３、環状緩衝部材５０５、および内周部材５０２の外周部５２２が表層部材５０４で被覆された複合ギヤ５００が形成される。
【００６２】
以上のように構成された第５実施形態の複合ギヤ５００は、前記同様に環状芯部材５０３の内周面５３５と内周部材５０２の外周面５２５との当接が完全に防止され、かつ、それらに対して、自己潤滑性を有する樹脂製の環状緩衝部材５０５の接触面が形成されることで、環状芯部材５０３の周方向への相対変位に対する摺動抵抗が低減され、環状芯部材５０３と内周部材５０２との間に良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【００６３】
（第６実施形態）
図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明第６実施形態に係る複合ギヤ６００を示している。この複合ギヤ６００は、前記第５実施形態の複合ギヤ５００の樹脂製の環状緩衝部材５０５に、前記第２実施形態の複合ギヤ２００で緩衝材として用いたグリース２０５を併用した変形例である。
【００６４】
第５実施形態に対する変更点としては、環状緩衝部材６０５の成形時に、その外周面に段部６５５を形成しておき、中間成形品（６０２，６０５）の外周側に環状芯部材６０３を嵌合して組立体（６０２，６０５，６０３）とすることで、前記段部６５５と環状芯部材６０３の内周面６３５との間に、側方に開放された周溝（６５５，６３５）が形成されるようにし、この周溝（６５５，６３５）内にグリース６０８を充填した後、環状緩衝部材６０５と環状芯部材６０３の側面とに跨ってリングプレート６０７を設置して周溝（６５５，６３５）を閉鎖する点にある。
【００６５】
この第６実施形態の複合ギヤ６００では、それぞれの接触面における樹脂製の環状緩衝部材６０５の自己潤滑性に加えて、環状芯部材６０３の内周面６３５と環状緩衝部材６０５の外周面６５３との間ではグリース６０８による潤滑性が得られ、環状緩衝部材６０５の緩衝性と相俟って良好な緩衝性が得られ、静粛性および耐衝撃性を向上可能である。
【実施例】
【００６６】
次に、本発明に係る複合ギヤの静粛性を評価するため、本発明第３実施形態の複合ギヤ３００（図３）、それと同じ外形状で、内周部材７２と環状芯部材７３が緩衝材を介さずに直接接触する複合ギヤ７０（図７、比較例１）、内周部材と環状芯部材が一体の芯部材８２で形成されたギヤ８０（図８、比較例２）を用いて、以下のような条件でモータリング試験を行った。
【００６７】
実験に使用した本発明に係る複合ギヤ３００および比較例１の複合ギヤ７０の内周部材３０２，７２、環状芯部材３０３，７３、比較例２のギヤ８０の芯部材８２は、いずれも金属（焼結金属）で構成した。また、各ギヤの表層部材３０４，７４，８４の樹脂材には、補強材を含まず、低弾性率（常温における曲げ弾性率が３．３ＧＰａ）のナイロン６６であって、電子線照射により高分子鎖間に架橋を生じる樹脂材料を使用し、射出成形後に電子線の照射を実施した。
【００６８】
各ギヤ３００，７０，８０の諸元は、何れも、モジュール２．５ｍｍ、圧力角２０度、歯数３５、基準円直径８７．５ｍｍ、歯先円直径９２．９ｍｍ、歯幅１１ｍｍ、転位係数０．１４５の平歯車である。また、各ギヤに噛合う相手ギヤの諸元は、モジュール２．５ｍｍ、圧力角２０度、歯数３５、基準円直径８７．５ｍｍ、歯先円直径９２．１７５ｍｍ、歯幅１２ｍｍ、転位係数０の鋼製平歯車であり、チップリリーフによる作用線方向の逃し量０．１０ｍｍ、歯先Ｒ０．２２７による作用線方向の逃し量が０．０４ｍｍ、合計０．１４ｍｍの歯先修整が施されたものを使用した。
【００６９】
モータリング試験の条件としては、伝達トルク２０Ｎｍ、回転数５０００ｒｐｍ、１００℃の高温雰囲気中で、各ギヤ３００，７０，８０を相手ギヤにより駆動し、試験装置の一箇所に装着した加速度ピックアップにより振動を測定し、ＦＦＴ分析を実施した。
【００７０】
図９（ａ）は本発明の複合ギヤ３００、（ｂ）は比較例１の複合ギヤ７０、（ｃ）は比較例２のギヤ８０のそれぞれの振動レベルを示すパワースペクトラムである。
【００７１】
先ず、図９（ｂ）に示す比較例１のギヤ７０における累積１．３５×１０６回転後のパワースペクトラムでは、噛合周波数２，９１６Ｈｚにおいて約２，６００ｍ／ｓ２のピーク振幅が認められたが、歯面や芯歯に損傷は認められず、運転の継続に支障を来す状況ではなかった。
【００７２】
また、図９（ｃ）は、比較例２のギヤ８０のパワースペクトラムであるが、前記と異なるのは試験開始から短時間しか経過してない累積７．５×１０３回転後のパワースペクトラムという点である。噛合周波数（２，９１６Ｈｚ）以外にもピーク振幅が数箇所確認でき、全体的に大きいレベルの振幅が測定され、歯面に損傷は認められなかったが、運転を継続できる状況ではなかった。
【００７３】
一方、図９（ａ）に示す本発明の複合ギヤ３００における累積１．３５×１０６回転後のパワースペクトラムでは、噛合周波数（２，９１６Ｈｚ）に約１，９００ｍ／ｓ２のピーク振幅があるが、図９（ｂ）に示した比較例１のギヤ７０と比較して約２７％低減されている。さらに、全帯域に亘って振幅レベルが低減されていることが分かる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
【００７５】
例えば、上記各実施形態においては、内周部材１０２〜６０２と表層部材１０４〜６０４との係合部として、肩部１２６〜６２６に凹部１２７〜６２７を、内周縁１４６〜６４６に凸部１４７〜６４７を設ける場合を示したが、これらの凹凸関係が逆であっても良く、また、内周部材１０２〜６０２と表層部材１０４〜６０４との相互回動を阻止できる他の形状なしていても良く、例えば、スプラインやセレーションなどで構成できる。
【００７６】
さらに、上記各実施形態においては、本発明を平歯車として実施する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘリカルギヤ、ベベルギヤなど、他の形態のギヤとして実施することも本発明の範囲内において可能である。また、内周部材１０２〜６０２に軸孔１２０〜６２０を形成する代わりに、回転軸や他の回転体が一体に形成されていても良い。
【００７７】
また、上記各実施形態では、内周部材１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２および環状芯部材１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３が何れも金属製の場合について述べたが、内周部材および環状芯部材は、複合ギヤに要求される性能に応じて、金属や焼結金属以外のセラミック、繊維強化プラスチックなどの剛性素材で構成でき、かつ、内周部材と環状芯部材とが、異種剛性素材の組み合わせによって構成されていても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 複合ギヤ
１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２ 内周部材
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３ 環状芯部材
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４ 表層部材
１０５ 環状弾性体（Ｏリング、緩衝材）
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ ギヤ歯
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 軸孔
１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１ ハブ
１２２、２２２，３２２，４２２，５２２，６２２ 外周部
１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６２６ 肩部
１２５，２２５，６５５ 周溝
１２７，２２７，３２７，４２７，５２７，６２７ 凹部（係合部）
１３１，２３１，３３１，４３１，５３１，６３１ 芯歯
１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２ 環状部
１３８、２３８，３３８，４３８，５３８，６３８ 位置決め穴
１４１、２４１，３４１，４４１，５４１，６４１ 表歯部
１４２、２４２，３４２，４４２，５４２，６４２ 側面部
１４６、２４６，３４６，４４６，５４６，６４６ 内周縁
１４７、２４７，３４７，４４７，５４７，６４７ 凸部（係合部）
２０５，６０５ グリース（緩衝材）
３２４，３３４、４２４，４３４ 環状スラスト面
３４３，４４３ 第１樹脂層（緩衝材）
３４５，４４５ 第２樹脂層（緩衝材）
３４４ スラスト樹脂層（スラスト緩衝層）
５０５，６０５ 環状緩衝部材（緩衝材）
６０７ リングプレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸または軸への取付け部を含む内周部材と、
前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材と、
前記芯歯を包覆する表歯部と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部とを含む樹脂製の表層部材と、を備え、
前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部を介して周方向に相対変位不可能に係合している、複合ギヤ。
【請求項２】
前記緩衝材が、Ｏリングまたは環状の弾性体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に挿入されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項３】
前記緩衝材が、グリースまたは流動性のない塑性流体または粘性流体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に充填されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項４】
前記緩衝材が、樹脂材からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との間に配設されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項５】
前記緩衝材が、前記表層部材と同じ樹脂材で一体に成形されている、請求項４に記載の複合ギヤ。
【請求項６】
前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、該環状スラスト面にて当接している、請求項２〜５の何れか一項に記載の複合ギヤ。
【請求項７】
前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、前記環状スラスト面の間に、前記表層部材と同じ樹脂材で一体成形されたスラスト緩衝層が形成されている、請求項２〜５に記載の複合ギヤ。
【請求項８】
前記緩衝材と前記芯部材の内周面との間に周溝が画成され、該周溝内にグリースが充填されている、請求項４に記載の複合ギヤ。
【請求項１】
軸または軸への取付け部を含む内周部材と、
前記内周部材の外周側に配置されギヤ歯に対応する芯歯を有する環状の芯部材と、
前記芯歯を包覆する表歯部と前記芯部材および前記内周部材の外周部側面を被覆する側面部とを含む樹脂製の表層部材と、を備え、
前記内周部材および前記芯部材が金属等の剛性素材からなり、前記芯部材と前記内周部材とが緩衝材を介して周方向に相対変位可能に同軸配置され、前記表層部材の前記側面部と前記内周部材とが係合部を介して周方向に相対変位不可能に係合している、複合ギヤ。
【請求項２】
前記緩衝材が、Ｏリングまたは環状の弾性体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に挿入されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項３】
前記緩衝材が、グリースまたは流動性のない塑性流体または粘性流体からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との嵌合面に形成された周溝内に充填されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項４】
前記緩衝材が、樹脂材からなり、かつ、前記内周部材の外周面と前記芯部材の内周面との間に配設されている、請求項１に記載の複合ギヤ。
【請求項５】
前記緩衝材が、前記表層部材と同じ樹脂材で一体に成形されている、請求項４に記載の複合ギヤ。
【請求項６】
前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、該環状スラスト面にて当接している、請求項２〜５の何れか一項に記載の複合ギヤ。
【請求項７】
前記芯部材と前記内周部材とが、軸方向に隣接した環状スラスト面を含み、前記環状スラスト面の間に、前記表層部材と同じ樹脂材で一体成形されたスラスト緩衝層が形成されている、請求項２〜５に記載の複合ギヤ。
【請求項８】
前記緩衝材と前記芯部材の内周面との間に周溝が画成され、該周溝内にグリースが充填されている、請求項４に記載の複合ギヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７４５２６（Ｐ２０１１−１７４５２６Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８４９５（Ｐ２０１０−３８４９５）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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