CN111164334A - 齿轮零件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制造具有适当的强度且重量轻的齿轮的齿轮零件。齿轮零件为圆环状的金属制品，具有齿部(5)和支承齿部的支承部(8)，延及支承部(8)的整个圆周地在其外侧设有多个齿部(5)，此外，在支承部的圆环内表面沿着齿轮的宽度方向均匀地设有多个槽部(12)，槽部以每一个齿部或相邻的每两个或者更多齿部中有至少一个的比例存在，各槽部形成为与在支承部上齿部所在的位置对应。

Description

齿轮零件

技术领域

本发明涉及一种齿轮。特别是，本发明涉及一种用于制造使用了金属和树脂的轻型化的齿轮的齿轮零件以及使用该齿轮零件的齿轮。

背景技术

齿轮被用于各种机械装置。作为代表性的用途能举出工业用机器人、汽车、大型或小型的各种工业机械、精密仪器、玩具等。特别是工业用机器人用齿轮、工业机械用齿轮、汽车用齿轮等要求具有高强度。作为这样的齿轮，一般使用由金属形成的齿轮。例如在专利文献1中公开了整体由钢铁形成的齿轮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－66336号公报

发明内容

发明所要解决的问题

由于近年来节能化的推进，为了降低能耗而谋求各零件的轻型化。对于齿轮也不例外，谋求更轻的齿轮。而且，在工业用机器人中，为了做出流畅的动作，从用于关节的齿轮的轻型化是有效的这一观点出发，也在谋求轻型化。在汽车领域中，对电动汽车的需求日益提高，为了延长行驶距离而正在推进各零件的轻型化。

本发明人对齿轮的轻型化进行了研究，发现可以通过将树脂材料用于齿轮来谋求轻型化。然而，由树脂材料形成的齿轮难以提高强度。当强度低时，特别是在对齿轮施加高负荷的情况下的可靠性和安全性方面可能会产生问题。例如，对于手术用机器人等而言，当强度低时动作会产生误差，对于汽车的变速器用齿轮等而言，受到较大的转矩，因此当强度低时，恐怕会导致故障。

本发明的目的在于提供一种能保持高的强度，并且实现轻型化的齿轮。即，其目的在于提供一种具有足够的强度的重量轻的齿轮。

用于解决问题的方案

本发明人经过深入研究，结果发现通过用金属形成至少齿轮的外周部和中心部，用树脂材料形成其他部分的至少一部分，能保持齿轮的强度并且实现轻型化，从而完成了本发明。

根据本发明的第一主旨，提供一种齿轮，所述齿轮具有整体圆环状的金属制外周部和金属制中心部，该金属制外周部具有齿部，在该外周部与该中心部之间存在树脂部。在特别优选的方案中，外周部在其圆环内表面均匀地具有多个槽部。

根据本发明的第二主旨，提供一种齿轮零件，所述齿轮零件包括齿部和支承齿部的支承部，其中，该齿轮零件整体呈圆环状，由金属形成。在特别优选的方案中，支承部为圆环状，在其圆环内表面均匀地具有多个槽部。该齿轮零件能在制造本发明的齿轮时使用，齿轮零件作为金属制外周部发挥功能。

根据本发明的第三主旨，提供一种齿轮零件，所述齿轮零件包括齿部、支承齿部的支承部、中心部以及连结支承部与中心部的连结部，其中，支承部整体呈圆环状，整体由金属形成。该齿轮零件能在制造本发明的齿轮时使用，齿轮零件作为金属制外周部发挥功能。

发明效果

根据本发明，通过用金属形成齿轮的外侧即外周部和齿轮的内侧即中心部，能确保强度，通过用树脂形成其他部分，能实现轻型化。因此，根据本发明，能提供一种兼顾高强度和轻型化的齿轮。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式中的齿轮1a的示意性的立体图。

图2是本发明的一个实施方式中的齿轮1a的外周部2和中心部3的示意性的立体图。

图3是本发明的一个实施方式中的齿轮1a的树脂部4的示意性的立体图。

图4是本发明的一个实施方式中的齿轮1b的示意性的立体图。

图5是本发明的一个实施方式中的齿轮1b的外周部2和中心部3的示意性的立体图。

图6是本发明的一个实施方式中的齿轮1c的示意性的立体图。

图7是本发明的一个实施方式中的齿轮1c的外周部2和中心部3的示意性的立体图。

图8是将图7的齿轮的外周部2的一部分放大后的示意性的俯视图。

图9是将槽部的剖面具有等腰梯形(不过，角部分被倒角)的情况下的齿部放大后的示意性的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图进一步对本发明的齿轮的实施方式进行说明。需要说明的是，本实施方式的齿轮和各构成要素的形状以及配置等不限定于图示的例子。

(实施方式1)

在图1中示意性地示出本实施方式的齿轮1a的立体图，在图2中示意性地示出该齿轮1a的金属部分的立体图，在图3中示意性地示出该齿轮1a的树脂部分的立体图。

如图1～图3所示，本实施方式的齿轮1a构成为具有圆环状的外周部2、圆环状的中心部3以及位于该外周部2与中心部3之间的树脂部4。对于本发明的齿轮而言，外周部2和中心部3由金属形成，由此能具有高强度。通过具有高强度，能实现在要求强度的机械装置，例如汽车的变速器中的使用。此外，通过用树脂而不用金属来构成外周部2与中心部3之间，能减轻齿轮的重量，能有助于使用该齿轮的机械装置的轻型化。

上述外周部2为金属制品。作为构成外周部的金属，优选强度优异的金属，例如铁或铁的合金，例如可以举出钢铁。在优选的方案中，外周部2由钢铁形成，优选由S45C形成。

上述外周部2在其圆环外表面具有齿轮的齿部5。即，上述外周部2是具有齿部5和支承齿部5的支承部8的齿轮零件。在此“支承部”是指圆环外表面20与圆环内表面21之间的部分。“圆环外表面”是由齿根圆22规定的面(即，包括由相邻的齿部规定于它们之间的齿根23的、外周部的假想的面)，“圆环内表面”是指假设在不存在下述的凸部和突出部的情况下的、外周部2的内侧面。即，支承部8相当于由圆环外表面20和圆环内表面21规定的圆环部分25。

在上述外周部2中，构成齿轮的齿部5的数量、齿距、高度(齿高)、宽度等可以根据设为目的的齿轮的用途而进行适当设定。

上述支承部8的厚度可以根据用途来适当选择而不被特别限定，可以是例如0.5mm以上20.0mm以下、1.0mm以上10.0mm以下或3.0mm以上8.0mm以下。能通过进一步增大支承部的厚度来进一步提高强度。此外，能通过进一步减小支承部的厚度来进一步减轻齿轮的重量。

上述外周部2的宽度w1(齿轮的轴向的长度)可以根据用途来适当选择而不被特别限定，可以是例如0.5mm以上30.0mm以下、3.0mm以上30.0mm以下、5.0mm以上20.0mm以下或10.0mm以上15.0mm以下。

上述外周部2的圆环外表面的直径可以根据用途来适当选择而不被特别限定，可以是例如1.0mm以上250.0mm以下、10.0mm以上250.0mm以下、15.0mm以上200.0mm以下或20.0mm以上150.0mm以下。

上述外周部2在其圆环内表面具有凸部6。在本实施方式中，凸部6朝向齿轮的中心方向突出，延及外周部2的整个宽度地均匀地以例如等间隔或等角度设置。通过在外周部的圆环内表面设置凸部，能防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。由此，能以更强的力使齿轮旋转。

需要说明的是，在本实施方式中，如图所示，延及外周部2的整个宽度地设有凸部6，但不限定于此，也可以设于宽度的一部分，例如设于宽度的30％以上98％以下的区域或50％以上90％以下的区域。

在本实施方式中，在外周部2的圆环内表面均匀地，即以120°的间隔设有三个上述凸部6。通过像这样设置多个凸部，并将它们均匀地配置，能更高效地防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。在此，“均匀”地设置凸部意味着在从各凸部的中央向外周部的中心引出直线的情况下，邻接的两条直线所成的角度全部实质上相等。

需要说明的是，在本发明中，凸部的数量不被特别限定，可以是，优选为一个以上八个以下，更优选为两个以上六个以下，进一步优选为三个以上五个以下，再进一步优选为三个。需要说明的是，凸部不是必须的构成，也可以不存在。

上述凸部6的高度不被特别限定，可以是，优选为从外周部2的中心(即，规定外周部2的圆环的中心)到外周部2的圆环内表面的距离的5％以上30％以下的高度，例如为10％以上15％以下的高度。在一个方案中，上述凸部6的高度可以是例如0.1mm以上20.0mm以下、1.0mm以上20.0mm以下、3.0mm以上10.0mm以下或3.0mm以上5.0mm以下。通过进一步提高凸部的高度，能更高效地防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。此外，通过进一步降低凸部的高度，能抑制因形成凸部导致的齿轮的重量增加。

上述外周部2在其圆环内表面具有沿着齿轮的圆周方向的壁状(或褶皱状或者垄状)的突出部7。在本实施方式中，突出部7朝向齿轮的中心方向突出，延及外周部2的圆环内表面的整周地或如图所示那样以等间隔或等角度局部地设置。通过在外周部的圆环内表面设置突出部7，能防止外周部2与树脂部4的宽度方向上的错位。

在本实施方式中，上述突出部7在外周部2的圆环内表面的圆周方向局部地合计设于三处，但本发明不限定于此。例如，也可以延及外周部2的圆环内表面的圆周的一部分，例如延及圆周的20％以上80％以下、延及30％以上70％以下或延及40％以上60％以下地以等间隔或者等角度设置多个突出部7。此外，突出部不是必须的构成，也可以不必存在。

上述突出部7的高度不被特别限定，可以是，优选为从外周部2的中心到外周部2的圆环内表面的距离的5％以上30％以下的高度，例如为10％以上15％以下的高度。在一个方案中，上述突出部7的高度可以是例如0.1mm以上10.0mm以下、1.0mm以上10.0mm以下、2.0mm以上6.0mm以下或3.0mm以上5.0mm以下。通过进一步提高突出部的高度，能更高效地防止外周部2与树脂部4的宽度方向上的错位。此外，通过进一步降低突出部的高度，能抑制因形成突出部导致的齿轮的重量增加。

上述突出部7的宽度只要比外周部2的宽度小就不被特别限定，可以是外周部2的宽度的5％以上50％以下的宽度w2(齿轮的轴向的长度)，例如是10％以上40％以下的宽度或15％以上30％以下的宽度。在一个方案中，上述突出部7的宽度可以是例如0.1mm以上10.0mm以下、0.5mm以上10.0mm以下、1.0mm以上8.0mm以下或2.0mm以上5.0mm以下。通过进一步扩大突出部7的宽度，能更高效地防止外周部2与树脂部4的宽度方向上的错位。此外，通过进一步缩小突出部7的宽度，能抑制因形成突出部导致的齿轮的重量增加。

在本实施方式中，延及外周部2的圆环内表面的圆周方向地设置一条上述突出部7，但本发明不限定于此。例如，也可以相互平行地(不需要必须对置)设置两条以上突出部，例如也可以设置两条、三条或四条突出部。通过增加突出部7的数量，能更高效地防止外周部2与树脂部4的宽度方向上的错位。

上述中心部3为金属制品。作为构成中心部的金属，优选强度优异的金属，例如铁或铁的合金，例如可以举出钢铁。在优选的方案中，中心部3由钢铁形成，优选由S45C形成。

在优选的方案中，构成中心部3的金属材料与构成上述的外周部2的金属材料相同，例如为钢铁。

在本实施方式中，上述中心部3为圆环状。由于中心部3为圆环状，容易确保齿轮的强度。

上述中心部3的厚度不被特别限定，可以是例如0.1mm以上10.0mm以下、0.5mm以上5.0mm以下或1.0mm以上3.0mm以下。能通过进一步增大中心部的厚度来进一步提高强度。此外，能通过进一步减小中心部的厚度来进一步减轻齿轮的重量。

上述中心部3的圆环外表面的直径不被特别限定，可以是例如0.5mm以上100.0mm以下、1.0mm以上100.0mm以下、3.0mm以上50.0mm以下或5.0mm以上30.0mm以下。

上述中心部3可以在其圆环外表面具有凹部9。在本实施方式中，可以以贯通中心部3的圆环部分的方式设置孔来代替凹部9。在中心部3设置凹部或孔，由此树脂进入其中，能防止中心部3与树脂部4的圆周方向上的错位。由此，能以更强的力使齿轮旋转。需要说明的是，在图3中，省略由贯通孔9形成的、对应于其孔形状的树脂的凸部10的图示。

在本实施方式中，在中心部3的环上均匀地，即以90°的间隔设有四个上述凹部9。通过像这样设置多个凹部，并将它们均匀地配置，能更高效地防止中心部3与树脂部4的圆周方向上的错位。

需要说明的是，在本发明中，凹部的数量不被特别限定，可以是，优选为一个以上八个以下，更优选为两个以上六个以下，进一步优选为两个以上五个以下。此外，凹部不是必须的构成，也可以不存在。此外，凹部不需要贯通中心部3，也可以设为凹陷。

上述树脂部4位于外周部2与中心部3之间。在以往的齿轮中，相当于本发明的齿轮的树脂部的部分也由金属形成，因此重量会变大。另一方面，本发明的齿轮由于设有树脂部而与以往的齿轮相比能减轻重量。

上述树脂部4为树脂制品。作为构成树脂部的树脂，不被特别限定，可以举出例如液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚醚醚酮树脂(PEEK)等。在要求耐油性、耐热性的情况下，优选PEEK作为上述树脂。

上述树脂部4为圆环状。树脂部4的圆环外表面具有与外周部2的圆环内表面的形状对应的形状。树脂部4的圆环内表面具有与中心部3的圆环外表面的形状对应的形状。通过使树脂部的圆环外表面和圆环内表面分别与外周部2的圆环内表面和中心部3的圆环外表面的形状对应，树脂部与外周部和中心部之间的密合性提高，能防止树脂部与外周部和中心部之间的错位。此外，由于在树脂部4与外周部2和中心部3之间不留有间隙，齿轮的强度进一步提高。

(实施方式2)

在图4中示意性地示出本实施方式的齿轮1b的立体图，在图5中示意性地示出该齿轮1b的金属部分的立体图。

如图4～图5所示，本实施方式的齿轮1b构成为具有圆环状的外周部2、圆环状的中心部3、连结外周部2与中心部3的连结部11以及位于外周部2与中心部3之间的树脂部4。本实施方式的齿轮1b由于具有连结外周部2与中心部3的连结部11而具有更高的强度。

上述连结部11优选由金属形成。作为构成连结部的金属，优选强度优异的金属，例如铁或铁的合金，例如可以举出钢铁。在优选的方案中，连结部11由钢铁形成，优选的由S45C形成。

在优选的方案中，构成连结部11的金属材料与构成上述的外周部2和中心部3的金属材料相同，优选为钢铁。

上述连结部11既可以将另外形成的零件与外周部2和中心部3接合，或者也可以与外周部2和中心部3一体地形成。由于能进一步提高强度，因此优选的是，连结部11与外周部2和中心部3一体地形成。

在本实施方式中，在外周部2的圆环内表面均匀地即以120°的间隔设有三个上述连结部11。通过像这样设置多个连结部，并将它们均匀地配置，能进一步提高齿轮的强度

需要说明的是，在本发明中，连结部的数量不被特别限定，可以是，优选为两个以上八个以下，更优选为两个以上六个以下，进一步优选为三个以上五个以下，最优选为三个。

上述连结部11的形状不被特别限定，但优选为中心部3侧相对粗，外周部2侧相对细的形状。例如，如图所示，优选为中心部3侧的宽度相对宽，外周部2侧的宽度相对窄的形状。在此，连结部的宽度意味着与齿轮的轴垂直且与齿轮的半径方向正交的方向的长度或宽度。通过设为这样的形状，能进一步缩小连结部所占的体积，即能增大轻型化的效果，并且确保高强度。

在优选的方案中，优选的是，上述连结部11的平面形状为大致等腰三角形的顶点被切去的大致梯形形状。优选的是，连结部11的外周部侧的宽度(即，所述大致梯形的上底的宽度)与中心部3侧的宽度(即，所述大致梯形的下底的宽度)的比不被特别限定，例如为1∶10～9∶10的范围，优选为3∶10～9∶10，更优选为5∶10～8∶10的范围。在此，连结部11的外周部侧的宽度意味着在连结部的平面形状(即，大致梯形形状)中，该连结部的两个侧面(即，大致梯形形状的两个腰部)与外周部的圆环内表面的两个接点之间的距离。同样，连结部11的中心部侧的宽度意味着在连结部的平面形状(即，大致梯形形状)中，该连结部的两个侧面(即，大致梯形形状的两个腰部)与中心部的圆环外表面的接点之间的距离。

在本实施方式中，外周部2、中心部3以及连结部11构成一个零件。因此，本发明还提供一种齿轮零件，包括齿部、支承齿部的支承部、中心部以及连结支承部与中心部的连结部，其中，支承部为圆环状，整体由金属形成。

在本实施方式中，除了连结部11以外的其他部分、外周部2、中心部3以及树脂部4可以与上述齿轮1a中的部分相同。

此外，在本实施方式中的齿轮1b中，也可以根据需要组合上述实施方式中的齿轮1a和后述的实施方式中的齿轮1c的特征中的至少一个。

(实施方式3)

在图6中示意性地示出本实施方式的齿轮1c的立体图，在图7中示意性地示出该齿轮1c的金属部分即齿轮零件的立体图。此外，在图8中示意性地示出将图7的齿轮的外周部2的一部分放大的示意性的俯视图。

如图6和图7所示，本实施方式的齿轮1c构成为具有圆环状的外周部2、圆环状的中心部3以及位于外周部2与中心部3之间的树脂部4。本实施方式的外周部2在其圆环内表面21具有沿着齿轮的宽度方向(换言之，齿轮的厚度方向、图7中的箭头A的方向)的槽部12。树脂部4延伸至该槽部12的内部。通过在外周部2的支承部8的圆环内表面21设置上述槽部12，能防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。由此，能用更强的力使齿轮旋转。需要说明的是，优选的是，如图所示，延及外周部2的宽度的全长，即沿着宽度的全长存在多个槽部12，但也可以沿着宽度的一部分存在多个槽部12。

齿轮1c延及圆环外表面20的整周地均匀地，即以圆环的中心为基准按等角度具有多个齿部5、通常具有许多个齿部5。齿部的数量可以根据齿轮的用途来适当选择，可以是例如至少20、至少40、至少60或其以上。延及圆环内表面21的整周地均匀地，即以圆环的中心为基准按等角度存在多个槽部12。槽部的数量可以根据齿轮的用途及其齿数来适当选择，可以是例如至少20、至少40、至少60或其以上。齿部的数量和槽部的数量不一定如后述那样必须相同，但在一个优选的方案中为相同数量，如图所示，在各齿部的内侧存在一个槽部。

关于图8中的俯视图，优选的是，上述槽部12的剖面形状(与齿轮的宽度方向垂直的面上的剖面形状)为沿着齿轮的齿部5的剖面的形状(即，与齿部的剖面形状实质上具有相似关系的形状)，但在另一方案中，优选的是，不是沿着齿部的形状，例如优选为长方形那样的大致四边形。若将槽部的剖面设为沿着齿轮的齿的剖面的形状，则根据用途齿轮的强度可能会不足，但通过设为大致四边形来确保齿部的厚度，齿轮的强度进一步相对提高。此外，通过设为大致四边形，能进一步防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。

参照作为将外周部2的一部分放大并示意性地示出的俯视图的图8。在槽部12中，详细来说，其剖面(在图8中用斜线表示这样的剖面之一)可以具有任意适当的形状，例如如图所示，具有正面长度a1、槽底长度a2、纵深长度b的大致四边形。在此，该剖面意味着与齿轮的宽度方向A垂直的剖面。不过，对应于圆环内表面21的部分24为开放的状态(即，为开口且边(或面)24是假想的)。关于槽部12的剖面形状，可以是大致四边形，在该情况下，也可以是例如矩形(在正方形的情况下：a1＝a2＝b、在长方形的情况下：a1＝a2≠b)、梯形(a1＜a2，b为任意，特别是等腰梯形)。除了这样的形状之外，槽部12的剖面形状也可以是三角形(a1为任意，a2≈0)、半圆、半椭圆等。

在图8所示的方案中，槽部12的剖面实质上为长方形(a1＝a2＜b)。在优选的方案中，槽部12的剖面为线对称，以齿部5的线对称的轴40与槽部12的线对称的轴41一致的方式将槽部12配置于齿部5。这样，齿部5的两侧的齿面31和32的强度变为相等，因此是有利的。需要说明的是，在槽部的剖面具有角部分的情况下，也可以具有该部分被倒角的形状。

优选的是，上述槽部12以与齿轮的外周部2的齿部5所在的位置对应的方式(即，以槽部12位于齿部5的内侧方式)形成于圆环内表面21。换言之，如上所述，构成为齿部的对称轴与槽部的对称轴一致，其结果是，如图所示，槽部12与齿部对置。

本发明不排除在齿根23所在的部位的内侧形成槽部12的方案(即，槽部的对称轴位于邻接的齿部的对称轴的中间的方案)，但在这样的方案中，外周部2的圆环部分(相当于上述的支承部8)25的厚度t会减小槽部的深度b(即，纵深长度b)的量，其结果是，外周部2的强度可能会降低。该强度降低意味着牺牲了圆环部分25的厚度t，根据情况强度会不足，因此不一定优选。因此，为了补偿强度降低，需要增加外周部的圆环部分25的厚度t。有时由于厚度的增加会增加外周部2的金属量，最终导致齿轮的重量增加，因此不优选。

相对于此，在外周部2中，在齿部5所在部分中，对于外周部2的强度而言，齿部5能仿佛是圆环部分的一部分那样来发挥功能。具体而言，即使圆环部分25的厚度减少，由于存在也能作为圆环部分来发挥功能的齿部5，因此能抑制或补偿外周部的强度降低。因此，如上所述，若使槽部12的形成部位与齿部5对应，则即使将圆环部分25的厚度t的一部分用于槽部的深度b，在槽部的外侧还存在剩余的圆环部分和其外侧的齿部5，因此能确保外周部2的强度。

此外，在槽部12的深度b比圆环部分25的厚度t大的方案(相当于后述的“咬入”方案)中，形成外周部的金属的量减少，因此有利于齿轮的轻型化。在该情况下，在槽部的外侧实质上存在足够的齿部5的部分，因此能适当地确保外周部2的强度。在该方案中，通过尽可能地增大槽部的正面宽度、槽底以及纵深长度(或咬入度)中的至少一个，能确保外周部的适当的强度并且能使外周部重量更轻。如后述那样，若增加槽部的数量，则能减轻作用到各槽部的每一个的力，因此能构成与其相应的槽部。其结果是，能进一步增大槽部的正面宽度、槽底以及纵深长度(或咬入度)中的至少一个。

如上所述，当与齿部对应地形成槽部时，能使圆环部分的厚度的牺牲降低到最小限度，或者能对其进行补偿，因此能尽可能地减少因槽部形成导致的外周部2的强度降低。像这样的槽部的形成无需增加外周部2的圆环部分的厚度t，因此对外周部的轻型化是有效的，从而对齿轮的轻型化是有效的。

如此，通过以与齿部5对应的方式形成槽部12，能抑制或补偿外周部2的强度降低的同时形成槽部和/或(与在齿根所在的部位的内侧形成槽部12的情况相比)能形成得比槽部的纵深长度长，能高效地防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。反过来说，能防止由于槽部的形成而形成外周部2的圆环部分25的厚度t过薄的部分，容易维持适当的强度。

在优选的一个方案中，如图8所示，槽部12以咬入齿部5的方式形成外周部2，以树脂进入至这样的槽部12的方式形成树脂部4。在本说明书中，“咬入”的方案意味着槽部12的槽底26的位置位于齿轮的齿部5的齿根圆27(在图8用虚线进行图示)的外侧。咬入的程度能用槽底26越过齿根圆27而延伸的距离d(称为“咬入长度”)与齿部5的高度的比例，即距离d与齿高h(＝(齿顶圆28的直径da－齿根圆27的直径df)×0.5)的比例(将该比例称为“咬入度”)来表示。即，咬入度＝d/h。若使咬入度过大，则槽部的纵深b过大，槽部与齿顶30或齿面31或者32的距离(实质上为外周部的壁厚)过小，外周部的强度可能会不足。

而且，在槽底长度a2过长的情况下，与槽部邻接的齿部5的部分壁厚(即，齿面31或32与槽部12的距离)过小，同样可能会产生外周部的强度降低。对此，优选的是，考虑槽底长度a2与齿部50的齿厚的比例，详细而言槽底长度a2与齿部50的基于基准圆29(在图8中用单点划线进行图示)的弦齿厚s的比例(＝a2/s，称为“齿根长度比”)。

在本发明的特别优选的方案中，槽部12的剖面形状为等腰梯形(其中，a1＞a2)。参照在俯视图中示意性地示出一个齿部的一部分的图9对该方案进行详细说明。在图示的方案中，齿部5具有作为齿顶圆28的一部分的齿顶30，在其两侧具有从齿根圆27竖起的齿面31和32。如图所示，槽部12的顶端部，即槽底26位于齿根圆27的外侧。即，成为槽部咬入槽部的状态。

需要说明的是，齿部5的齿面(31和32)和槽部的梯形的腰部分(33和34)的两端部分，换言之，齿顶30和槽底36的两端部分被倒角。如图所示，在被倒角的情况下，实质上为直线的梯形的腰部分(33和34)的延长线与实质上为直线的槽底26的延长线的交点p1和p2之间的距离相当于槽底长度a2。此外，规定圆环内表面的圆21与腰部分(33和34)的延长线的交点p3和p4之间的距离相当于正面长度a1。此外，将齿面31和32的延长线与齿根圆27的交点p5和p6(将这些交点称为“齿根点”)连结的直线与槽底26的距离实质上相当于槽底26越过齿根圆27而延伸的长度，即，相当于咬入长度d。需要说明的是，优选的是，齿顶30的倒角在可能的范围内以较大的半径变圆。

在像这样槽部12具有等腰梯形的剖面的方案中，优选的是，槽部12的剖面与齿部5的剖面形状实质上具有相似关系或近似关系。在此，优选的是，相似关系是指齿面31和32的延长线与齿顶圆28的交点p7和p8间的距离g1与p5和p6之间的距离g2的比接近a2与a1的比，或者实质上相等。即，若用公式表示该优选的方案，则如下。

g1∶g2≈(或＝)a2∶a1

当像这样设为相似或接近相似的尺寸时，能避免产生外周部的壁厚过薄的部分，易于尽可能地均匀地确保外周部的强度，因此是有利的。此外，槽部12的过度的咬入会导致外周部2的壁厚在槽底26的附近变薄，因此特别优选避免槽部12的过度的咬入。当采用连结齿部5的齿距点p9和齿根点p6的直线35与连结槽部的另一方的齿距点p10和齿根点p5的直线36的交点p11作为其参考时，优选的是，设为槽底26越过点p11而不存在于外侧的形状，更优选的是，槽底26尽可能地接近点p11。理想的是，适当地选择槽部12的纵深长度b和槽底长度a2，以使槽底26尽可能地接近点p11。

在齿轮1c的任意方案中，上述槽部12的数量不被特别限定，但优选的是，在外周部12的周围均匀地，即相对于外周部的中心等角度地配置齿部，通过将槽部的数量设为多个，优选设为许多个(例如使槽部的数量与齿部的数量相同，在各齿部形成一个槽部)，能更有效地防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位。在以槽部12位于齿部5的内侧的方式与齿部5对应地形成槽部12的方案中，在特别优选的方案中，对应于多个齿数均匀地设置一个槽部，优选对应于邻接的槽部的数量为4～10或其以上均匀地设置一个槽部，例如对应于五个齿部均匀地设置一个槽部，更优选的是对应于邻接的数量为3或2的齿部均匀地设置一个槽部。在最优选的方案中，对一个齿部5设置至少一个槽部，通常设置一个槽部。即，以对应于各齿部5的方式设置槽部12(即，一个齿部与一个槽部成对)，其结果是，各齿部5在其内侧具有槽部12，齿部5的数量与槽部12的数量相同。在该方案中，特别优选的是，槽部12咬入齿部5。即，设于各齿部的各槽部能分别分担并对抗可能会导致外周部2与树脂部4的相对的圆周方向上的错位的周向的力，因此各槽部所对抗的能力可以进一步变小。因此，在某一方案中，有时只需形成浅(即，b较小)的槽部和/或细(即，a1和/或a2较小)的槽部，因此外周部2的制造变得简单，也能简化通过成形进行的树脂部4的形成。

如上所述，对于槽部12而言，当过度地增大槽底长度a2时，与槽部邻接的外周部2的金属部分的厚度减小，有时外周部的强度会不足。在该情况下，优选的是，将“槽底长度比”设定在适当的范围内。而且，无论槽的剖面形状是过于细长还是过于粗短，若考虑到外周部的强度和外周部的重量，则大多不优选。在该情况下，优选的是，将槽部的剖面形状的长宽比(即，a1/b)设定在适当的范围内。此外，当槽部12过度地咬入齿部5时，同样恐怕会导致外周部的强度降低。在该情况下，优选的是，将“咬入度”设定在适当的范围内。因此，基于所使用的材料，一般来说，在本发明的齿轮1c中，特别是在槽部12的剖面形状为矩形或等腰梯形的齿轮中，根据与槽部12的尺寸(dimension)和与齿部5关联的其他尺寸的关系，具有例如以下的表所示的范围的比例是适当的。

[表1]

在优选的方案中，从齿轮的齿的表面到槽部的距离，即齿顶与槽底之间的长度可以根据齿轮的用途、构成齿轮的材料来适当地选择，例如为1.0mm以上，优选为1.2mm以上，例如为2.0mm以上。

上述槽部的深度(即，纵深长度b)可以根据齿轮的用途、构成齿轮的材料来选择适当的深度而不被特别限定，可以是，优选为0.5mm以上20.0mm以下，例如为1.0mm以上10.0mm以下或2.0mm以上5.0mm以下。通过使槽部的深度更深，能更高效地防止外周部2与树脂部4的圆周方向上的错位，而且能进一步减轻齿轮的重量。此外，通过使槽部的深度更浅，容易保持齿轮的强度。

在本实施方式中，外周部2的除了槽部12以外的其他部分、中心部3以及树脂部4可以与上述齿轮1a或1b中的部分相同。

此外，与前文同样，在本实施方式中的齿轮1c中，也可以根据需要组合上述实施方式中的齿轮1a和齿轮1b的特征中的至少一个。

以上，示出几个实施方式对本发明的齿轮进行了详细说明，但本发明不限定于上述的实施方案的齿轮，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种设计变更。

例如，在上述实施方式中，中心部均为圆环状，但不限定于此，也可以是圆环的内部被填满的形状。

此外，用于防止外周部与树脂部以及中心部与树脂部的错位的凸部分和凹部分在可能的情况下，也可以分别为相反的形状，即凹部分和凸部分。

优选的是，本发明的齿轮通过一体成形而制造。例如，能将外周部和中心部放入模具，之后流入液状的树脂，使其硬化或固化从而得到齿轮。通过使用一体成形，能更高精度地制造更精密的构造的齿轮，由此齿轮的强度进一步提高。

本发明不被特别限定，但公开以下的方案。

方案1.一种齿轮，具有圆环状的金属制外周部和金属制中心部，该金属制外周部具有齿部，在该外周部与该中心部之间存在树脂部。

方案2.根据方案1所述的齿轮，其中，所述外周部具有在其圆环内表面向中心方向突出的凸部。

方案3.根据方案1或2所述的齿轮，其中，所述外周部具有在其圆环内表面沿着齿轮的圆周方向的壁状的突出部。

方案4.根据方案1～3中任一项所述的齿轮，其中，所述外周部具有在其圆环内表面沿着齿轮的宽度方向的槽部。

方案5.根据方案1～4中任一项所述的齿轮，其中，还具有连结所述外周部与所述中心部的金属制的连结部。

方案6.根据方案5所述的齿轮，其中，均匀地配置有所述连结部。

方案7.根据方案5或6所述的齿轮，其中，存在三条所述连结部。

方案8.根据方案1～7中任一项所述的齿轮，其中，在所述外周部与所述中心部之间整体存在树脂部。

方案9.一种齿轮零件，包括齿部和支承齿部的支承部，所述齿轮零件为圆环状，由金属形成。

方案10.一种齿轮零件，包括齿部、支承齿部的支承部、中心部以及连结支承部与中心部的连结部，其中，支承部为圆环状，所述齿轮零件整体由金属形成。

方案11.根据方案9或10所述的齿轮零件，其中，具有在所述支承部的圆环内表面向中心方向突出的凸部。

方案12.根据方案9～11中任一项所述的齿轮零件，其中，具有在所述支承部的圆环内表面沿着支承部的圆周方向的壁状的突出部。

方案13.根据方案9～12中任一项所述的齿轮零件，其中，具有在所述支承部的圆环内表面沿着齿轮零件的宽度方向的槽部。

方案14.一种齿轮零件，是具有齿部和支承齿部的支承部的、圆环状的金属制齿轮零件，其中，延及支承部的整周地在其外侧设有多个齿部，在支承部的圆环内表面沿着齿轮的宽度方向均匀地设有多个槽部，槽部以在每一个齿部或相邻的每两个或者更多齿部中有至少一个的比例存在，各槽部形成为与在支承部上齿部所在的位置对应。

方案15.根据方案14所述的齿轮零件，其中，槽部的数量与齿部的数量相同，各槽部存在于各齿部的内侧。

方案16.根据方案14或15所述的齿轮零件，其中，槽部的剖面形状为矩形或等腰梯形。

方案17.根据方案14～16中任一项所述的齿轮零件，其中，槽部的剖面形状与齿部的形状具有相似关系。

方案18.根据方案14～17中任一项所述的齿轮零件，其特征在于，槽部的槽底越过齿根圆而位于其外侧，由此槽部咬入齿部。

方案19.根据方案18所述的齿轮零件，其特征在于，槽部的咬入长度与齿部的齿高的比例为15％～40％。

方案20.根据方案19所述的齿轮零件，其中，槽部的槽底不位于比分别连结一方的齿面的齿距点与另一方的齿面的齿根点的两条直线的交点靠外侧。

方案21.一种齿轮，具有圆环状的金属制外周部和金属制中心部，该金属制外周部具有齿部，在该外周部与该中心部之间存在树脂部，其中，延及金属外周部的整周地在其外侧设有多个齿部，金属外周部在其圆环内表面沿着齿轮的宽度方向均匀地具有多个槽部，槽部以每一个齿部或相邻的每两个或者更多齿部中有至少一个的比例存在，各槽部形成为与在金属外周部上齿部所在的位置对应。

方案22.根据方案21所述的齿轮，其中，槽部的数量与齿部的数量相同，各槽部存在于各齿部的内侧。

方案23.根据方案21或22所述的齿轮，其中，槽部的剖面形状为矩形或等腰梯形。

方案24.根据方案21～23中任一项所述的齿轮，其中，槽部的剖面形状与齿部的形状具有相似关系。

方案25.根据方案21～24中任一项所述的齿轮，其中，槽部的槽底越过齿根圆而位于其外侧，由此槽部咬入齿部。

方案26.根据方案25所述的齿轮，其中，槽部的咬入长度与齿部的齿高的比例为15％～40％。

方案27.根据方案26所述的齿轮，其中，槽部的槽底不位于比分别连结一方的齿面的齿距点与另一方的齿面的齿根点的两条直线的交点靠外侧。

工业上的可利用性

根据本发明，能具有适当的强度的同时实现齿轮的轻型化，因此本发明的齿轮能在各种机械装置，特别是工业用机器人或汽车中有效地利用。

需要说明的是，本申请基于日本专利申请2017－153305号(申请日：2017年8月8日，发明的名称：齿轮，申请人：株式会社三鹰电子)主张优先权，在此通过参照记载于该申请的内容来构成本申请说明书的一部分。

附图标记说明

1a、1b、1c 齿轮；

2 外周部；

3 中心部；

4 树脂部；

5 齿部；

6 凸部；

7 突出部；

8 支承部；

9 凹部；

10 凸部；

11 连结部；

12 槽部；

20 圆环外表面；

21 圆环内表面；

22 齿根圆；

23 齿根；

24 槽部开放口；

25 圆环部分；

26 槽底；

27 齿根圆；

28 齿顶圆；

29 基准圆；

30 齿顶；

31、32 齿面；

33、34 梯形的腰部分；

35 连结齿距点与齿根点的直线；

40 齿部的线对称轴；

41 槽部的线对称轴。

Claims (14)

1.一种齿轮零件，是具有齿部和支承齿部的支承部的圆环状的金属制齿轮零件，其特征在于，

延及支承部的整个圆周地在其外侧设有多个齿部，

在支承部的圆环内表面沿着齿轮的宽度方向均匀地设有多个槽部，

槽部以每一个齿部或相邻的每两个或者更多齿部中有至少一个的比例存在，

各槽部形成为与在支承部上齿部所在的位置对应。

2.根据权利要求1所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的数量与齿部的数量相同，各槽部存在于各齿部的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的剖面形状为矩形或等腰梯形。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的剖面形状与齿部的形状具有相似关系。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的槽底越过齿根圆而位于其外侧，由此槽部咬入齿部。

6.根据权利要求5所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的咬入长度d与齿部的齿高h的比例d/h为15％～40％。

7.根据权利要求6所述的齿轮零件，其特征在于，

槽部的槽底不位于比分别连结一方的齿面的齿距点与另一方的齿面的齿根点的两条直线的交点靠外侧。

8.一种齿轮，具有圆环状的金属制外周部和金属制中心部，所述金属制外周部具有齿部，在金属制外周部与金属制中心部之间存在树脂部，所述齿轮的特征在于，

延及金属外周部的整个外周地在其外侧设有多个齿部，

金属外周部在其圆环内表面沿着齿轮的宽度方向均匀地具有多个槽部，

槽部以每一个齿部或相邻的每两个或者更多齿部中有至少一个的比例存在，

各槽部形成为与在金属外周部上齿部所在的位置对应。

9.根据权利要求8所述的齿轮，其特征在于，

槽部的数量与齿部的数量相同，各槽部存在于各齿部的内侧。

10.根据权利要求8或9所述的齿轮，其特征在于，

槽部的剖面形状为矩形或等腰梯形。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的齿轮，其特征在于，

槽部的剖面形状与齿部的形状具有相似关系。

12.根据权利要求8～11中任一项所述的齿轮，其特征在于，

槽部的槽底越过齿根圆而位于其外侧，由此槽部咬入齿部。

13.根据权利要求12所述的齿轮，其特征在于，

槽部的咬入长度与齿部的齿高的比例为15％～40％。

14.根据权利要求13所述的齿轮，其特征在于，

槽部的槽底不位于比分别连结一方的齿面的齿距点与另一方的齿面的齿根点的两条直线的交点靠外侧。

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