DE102021130960A1

DE102021130960A1 - Harzzahnrad und zahnradvorrichtung

Info

Publication number: DE102021130960A1
Application number: DE102021130960.3A
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Tamura; Masahiro Watanabe; Toshiaki Matoba
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2041-11-26
Also published as: DE102021130960B4; CN114562552A; JP2022085129A

Abstract

ZU LÖSENDES PROBLEM: Verbesserung einer Festigkeit eines Harzzahnrads und eines Harzzahnrads einer Zahnradvorrichtung (1) .LÖSUNG: Ein erstes Innenzahnrad (22g) und ein zweites Innenzahnrad (23g) werden durch Verwenden eines Formmaterials gebildet, in dem eine Verstärkungsfaser (f) mit einem Basisharz (r) gemischt ist, und eine Verstärkungsfaser (f) ist entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche (221b und 231b) jedes Zahns (221 und 231) angeordnet, und eine Faserrichtung ist zufällig.Alternativ ist eine Verstärkungsfaser (f) entlang der Zahnoberfläche an der Eingriffsfläche (221b und 231b) jedes Zahns (221 und 231) angeordnet, und eine Faserrichtung ist an einem tiefen Abschnitt (d), der die Zahnoberfläche von einer Umfangsrichtung aus gesehen überlappt, zufällig.Die Verstärkungsfaser (f) entlang der Eingriffsfläche (221b und 231b) trägt zur Verbesserung der Festigkeit an der Eingriffsfläche (221b und 231b) bei.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzzahnrad und eine Zahnradvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren wurde aufgrund einer Forderung nach Gewichtsreduktion vorgeschlagen, dass eine Zahnradvorrichtung ein aus Harz gebildetes Zahnrad verwendet. Bei einem solchen Harzzahnrad sind Verstärkungsfasern in ein Basisharz gemischt, um Festigkeit zu erhöhen, Faserrichtungen der Verstärkungsfasern sind einheitlich entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche jedes Zahns ausgerichtet und die Faserrichtungen sind an einem Zahngrund zufällig (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2019-218994).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei dem Harzzahnrad in dem Stand der Technik besteht jedoch Raum für Verbesserungen von Festigkeit.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Festigkeit eines Harzzahnrads und eines Harzzahnrads einer Zahnradvorrichtung zu verbessern.
Mittel zur Lösung von Problemen
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Harzzahnrad bereitgestellt, das unter Verwendung eines Formmaterials geformt wird, in dem eine Verstärkungsfaser mit einem Basisharz gemischt ist, wobei das Harzzahnrad eine Verstärkungsfaser umfasst, die entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche jedes Zahns angeordnet ist, und eine Faserrichtung ist zufällig.
Darüber hinaus wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Harzzahnrad bereitgestellt, das unter Verwendung eines Formmaterials geformt wird, in dem eine Verstärkungsfaser mit einem Basisharz gemischt ist, wobei das Harzzahnrad eine Verstärkungsfaser umfasst, die entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche jedes Zahns angeordnet ist, wobei eine Faserrichtung an einem tiefen Abschnitt, der die Zahnoberfläche von einer Umfangsrichtung aus gesehen überlappt, zufällig ist.
Darüber hinaus wird gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Zahnradvorrichtung bereitgestellt, die ein Innenzahnrad und ein Außenzahnrad umfasst, wobei eines von dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad aus dem Harzzahnrad gebildet ist und das andere von dem Innenzahnrad und dem Außenzahnrad aus Metall gebildet ist.
Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Festigkeit des Harzzahnrads und des Harzzahnrads der Zahnradvorrichtung zu verbessern.
Figurenliste

1 isteine Quer schnittsansicht in einer Axialrichtung, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht eines Zahns eines Innenzahnrads der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps von der Axialrichtung aus gesehen.
3 ist eine Darstellung, die eine Richtung von Verstärkungsfasern in einem Basisharz an einer Fläche entlang Linie U-U darstellt, die eine Zahnoberfläche einer Eingriffsfläche in 2 ist.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche entlang Linie V-V innerhalb der Zahnoberfläche in 2.
5 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche entlang Linie W-W, die durch einen tiefen Abschnitt in 2 verläuft.
6 ist eine Ansicht eines Zahns des Innenzahnrads der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps von der Axialrichtung aus gesehen.
7 ist eine Darstellung, die eine Richtung der Verstärkungsfasern in dem Basisharz an einer Fläche entlang Linie L-L darstellt, die eine Zahnspitzenfläche in 6 ist.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche entlang Linie M-M innerhalb der Zahnspitzenfläche in 6.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche entlang Linie N-N weiter innerhalb der Zahnspitzenfläche in 6.
10 ist eine Darstellung, die eine Richtung der Verstärkungsfasern in dem Basisharz in einem rechteckigen Bereich S in einer axialen Endfläche darstellt, die in 2 dargestellt ist.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Überblick von Ausführungsform]
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps als eine Zahnradvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Nachstehend wird eine Richtung entlang einer Drehachse 01 der Zeichnung als eine Axialrichtung definiert, eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 01 wird als eine Radialrichtung definiert und eine Drehrichtung, die auf der Drehachse 01 zentriert ist, wird als eine Umfangsrichtung definiert.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps eine rohrförmige Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps, bei der ein Außenzahnrad 12 (zweites Zahnrad) gebogen und verformt wird, um eine Drehbewegung um die Drehachse 01 zu übertragen.
Insbesondere ist die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps mit einer Wellengeneratorwelle 10, dem Außenzahnrad 12, das durch die Wellengeneratorwelle 10 gebogen und verformt wird, einem ersten Innenzahnrad 22g und einem zweiten Innenzahnrad 23g, die in das Außenzahnrad 12 eingreifen, und einem Wellengeneratorlager 15 versehen. Darüber hinaus ist die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps mit einem ersten Gehäuse 22, einem Innenzahnradelement 23, einem zweiten Gehäuse 24, einer ersten Abdeckung 26, einer zweiten Abdeckung 27, Antriebslagern 31 und 32 und einem Hauptlager 33 versehen.
Die Wellengeneratorwelle 10 weist eine Hohlwellenform auf und enthält einen Wellengenerator 10A, der eine elliptische Außenform eines Querschnitts senkrecht zu der Drehachse 01 aufweist, und Wellenabschnitte 10B und 10C, die auf beiden Seiten des Wellengenerators 10A in der Axialrichtung vorgesehen sind und eine kreisförmige Außenform eines Querschnitts senkrecht zu der Drehachse 01 aufweisen. Die elliptische Form ist nicht auf eine geometrisch exakte Ellipse beschränkt und umfasst eine im Wesentlichen elliptische Form. Die Wellengeneratorwelle 10 dreht sich um die Drehachse 01, und die Mitte der Außenform in dem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse 01 des Wellengenerators 10A stimmt mit der Drehachse 01 überein. Die Wellengeneratorwelle 10 ist eine Antriebswelle, die mit einer Antriebsquelle (nicht dargestellt), wie einem Motor, verbunden ist und auf die eine Antriebskraft eingeleitet wird.
Das Außenzahnrad 12 ist ein zylindrisches Metall mit Flexibilität und weist an dem Außenumfang Zähne auf.
Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g drehen sich um die Wellengeneratorwelle 10 um die Drehachse 01.
Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g sind in der Axialrichtung Seite an Seite vorgesehen und greifen in das Außenzahnrad 12 ein. Insbesondere greift eines von dem ersten Innenzahnrad 22g und dem zweiten Innenzahnrad 23g in den Zahnabschnitt auf einer Seite von der Mitte des Außenzahnrads 12 in der Axialrichtung ein, und das andere greift in den Zahnabschnitt auf der anderen Seite von der Mitte des Außenzahnrads 12 in der Axialrichtung ein. Das erste Innenzahnrad 22g ist durch Vorsehen eines Innenzahns an einem entsprechenden Abschnitt an einem Innenumfangsabschnitt des ersten Gehäuses 22 gebildet. Das zweite Innenzahnrad 23g ist durch Vorsehen eines Innen zahns an einem entsprechenden Abschnitt von einem Innenumfangsabschnitt des Innenzahnradelements 23 gebildet.
Das Wellengeneratorlager 15 ist zwischen dem Wellengenerator 10A und dem Außenzahnrad 12 angeordnet. Das Wellengeneratorlager 15 enthält mehrere Wälzkörper (Rollen) 15A und einen Halter 15C zum Halten der mehreren Wälzkörper 15A. Die mehreren Wälzkörper 15A wälzen mit der Außenumfangsfläche des Wellengenerators 10A und der Innenumfangsfläche des Außenzahnrads 12 als Wälzkontaktflächen. Das Wellengeneratorlager 15 kann einen von dem Wellengenerator 10A getrennten Innenring und einen von dem Außenzahnrad 12 getrennten Außenring enthalten.
Auf beiden Seiten des Außenzahnrads 12 und des Halters 15C des Wellengeneratorlagers 15 sind in der Axialrichtung Abstandsringe 36 und 37 als Regulierungselemente vorgesehen, die mit dem Außenzahnrad 12 und dem Halter 15C in Kontakt kommen und die die Bewegung des Außenzahnrads 12 und des Halters 15C in der Axialrichtung regulieren.
Das erste Gehäuse 22 und das zweite Gehäuse 24 sind mit einer Schraube 57, die ein Verbindungselement ist, miteinander verbunden und decken die Außenseite des ersten Innenzahnrads 22g, des zweiten Innenzahnrads 23g und des Außenzahnrads 12 in der Radialrichtung ab. Von diesen Gehäusen ist das erste Gehäuse 22 mit Innenzähnen in einem Teil des Innenumfangsabschnitts versehen, wie oben beschrieben, und ist integral mit dem ersten Innenzahnrad 22g gebildet.
Darüber hinaus sind das erste Gehäuse 22 und das zweite Gehäuse 24 mit Schraubenverbindungslöchern 22h und 24h, die sich an Endabschnitten auf einer Gegenlastseite (rechte Seite in 1) kontinuierlich in der Axialrichtung erstrecken, versehen. Wenn die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps mit einem externen Element 55 (beispielsweise Armelement an einer Basisendseite des Roboters) außerhalb der Vorrichtung verbunden ist, sind das erste Gehäuse 22 und das zweite Gehäuse 24 durch gemeinsames Befestigen an dem externen Element 55 mit einer Schraube 53, die ein Verbindungselement ist, via die Schraubenverbindungslöcher 22h und 24h verbunden. Diese Schraubenverbindungslöcher 22h und 24h sind an mehreren Stellen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Darüber hinaus enthalten das erste Gehäuse 22 und das zweite Gehäuse 24 von den Schraubenverbindungslöchern 22h und 24h getrennte Schraubenlöcher 22j und 24j und sind mit den (oben beschriebenen) Schrauben 57, die in die Schraubenlöcher 22j und 24j eingesetzt und geschraubt sind, miteinander verbunden (vorübergehend befestigt).
Mindestens ein Teil des Innenzahnradelements 23 ist in der Radialrichtung innerhalb des zweiten Gehäuses 24 und in der Radialrichtung außerhalb der Wellengeneratorwelle 10 angeordnet. Darüber hinaus ist, wie oben beschrieben, das Innenzahnradelement 23 mit Innenzähnen in einem Teil des Innenumfangsabschnitts versehen und ist integral mit dem zweiten Innenzahnrad 23g gebildet.
Die erste Abdeckung 26 und das erste Gehäuse 22 weisen auf der Gegenlastseite Schraubenlöcher 26k und 22k auf und sind durch in die Schraubenlöcher 26k und 22k eingesetzte und darin geschraubte Schrauben 51 miteinander verbunden.
Die erste Abdeckung 26 deckt den Außenumfangsabschnitt auf einer Endseite der Wellengeneratorwelle 10 ab.
Die zweite Abdeckung 27 ist mit dem Innenzahnradelement 23 verbunden und deckt den Außenumfangsabschnitt auf der anderen Endseite der Wellengeneratorwelle 10 ab. Die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnradelement 23 sind mit Schraubenverbindungslöchern 27h und 23h, die sich an den Endabschnitten auf der Lastseite (linke Seite in 1) kontinuierlich in der Axialrichtung erstrecken, versehen. Wenn die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps mit dem angetriebenen Element 56 (beispielsweise Armelement an der Spitzenendseite des Roboters) außerhalb der Vorrichtung verbunden ist, sind die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnradelement 23 durch gemeinsame Befestigung durch eine Schraube 54, die ein Verbindungselement ist, via die Schraubenverbindungslöcher 27h und 23h mit dem angetriebenen Element 56 verbunden. Diese Schraubenverbindungslöcher 27h und 23h sind an mehreren Stellen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Darüber hinaus enthalten die zweite Abdeckung 27 und das Innenzahnradelement 23 von den Schraubenverbindungslöchern 27h und 23h getrennte Schraubenlöcher 27j und 23j und sind durch in die Schraubenlöcher 27j und 23j eingesetzte und darin geschraubte Schrauben 52 miteinander verbunden (vorübergehend befestigt).
Das Antriebslager 31 ist beispielsweise ein Kugellager mit einem Innenring 31a, einem Außenring 31b und einem Wälzkörper 31c und ist zwischen dem Wellenabschnitt 10B der Wellengeneratorwelle 10 und der ersten Abdeckung 26 angeordnet. Die erste Abdeckung 26 lagert die Wellengeneratorwelle 10 drehbar via das Antriebslager 31. Das Antriebslager 31 ist nicht auf das Kugellager beschränkt, verschiedene Lager können verwendet werden und beispielsweise kann ein Rollenlager verwendet werden. Darüber hinaus kann der Innenring, ohne einen dedizierten Innenring oder Außenring aufzuweisen, integral mit der Wellengeneratorwelle 10 gebildet sein, oder der Außenring kann integral mit der ersten Abdeckung 26 gebildet sein.
Das Antriebslager 32 ist beispielsweise ein Kugellager mit einem Innenring 32a, einem Außenring 32b und einem Wälzkörper 32c und ist zwischen dem Wellenabschnitt 10C der Wellengeneratorwelle 10 und der zweiten Abdeckung 27 angeordnet. Die zweite Abdeckung 27 lagert die Wellengeneratorwelle 10 drehbar via das Antriebslager 32. Das Antriebslager 32 ist nicht auf das Kugellager beschränkt, verschiedene Lager können verwendet werden und beispielsweise kann ein Rollenlager verwendet werden. Darüber hinaus kann der Innenring, ohne einen dedizierten Innenring oder Außenring aufzuweisen, integral mit der Wellengeneratorwelle 10 gebildet sein, oder der Außenring kann integral mit der zweiten Abdeckung 27 gebildet sein.
Darüber hinaus sind die Antriebslager 31 und 32 beide Lager mit einer Dichtung, in der ein Schmiermittel abgedichtet ist, aber diese Lager müssen keine Dichtung aufweisen.
Das Hauptlager 33 ist beispielsweise ein Kugellager, das einen Innenring 33a, einen Außenring 33b und einen Wälzkörper 33c aufweist, und ist zwischen dem Innenzahnradelement 23 und dem zweiten Gehäuse 24 angeordnet. Das zweite Gehäuse 24 lagert das Innenzahnradelement 23 drehbar via das Hauptlager 33. Das Hauptlager 33 ist nicht auf das Kugellager beschränkt, und verschiedene Lager können verwendet werden. Das Hauptlager 33 kann beispielsweise ein Kreuzrollenlager sein oder kann mehrere Lager (Schrägkugellager, Kegellager und dergleichen), die in der Axialrichtung zwischen dem Innenzahnradelement 23 und dem zweiten Gehäuse 24 voneinander getrennt sind, enthalten. Darüber hinaus kann in dem Hauptlager 33, ohne einen dedizierten Innenring oder Außenring aufzuweisen, der Innenring integral mit dem Innenzahnradelement 23 gebildet sein, oder der Außenring kann integral mit dem zweiten Gehäuse 24 gebildet sein. Darüber hinaus ist das Hauptlager 33 nicht besonders eingeschränkt und kann ein Lager mit einer Dichtung, in der ein Schmiermittel abgedichtet ist, sein.
An der Außenseite der Antriebslager 31 und 32 und des Hauptlagers 33 sind in der Axialrichtung in Bezug auf einen Schmiermitteldichtungsraum S, in dem mechanische Teile der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps aufgenommen sind, Dichtungsabschnitte 41 bis 43, die Wellendichtungsabschnitte sind, vorgesehen, um die Dichtungseigenschaft dieser Lager zu gewährleisten.
Der Dichtungsabschnitt 41 des Antriebslagers 31 erstreckt sich von der ersten Abdeckung 26 in der Radialrichtung nach innen bis in die Nähe der Außenumfangsfläche der Wellengeneratorwelle 10 (Wellenabschnitt 10B), enthält eine Wandfläche, die die Außenseite des Antriebslagers 31 in der Axialrichtung abdeckt, und bildet einen engen Spalt mit dem Außenumfang des Wellenabschnitts 10B, um die Bewegung des Schmiermittels zu behindern.
Der Dichtungsabschnitt 42 des Antriebslagers 32 erstreckt sich von der zweiten Abdeckung 27 in der Radialrichtung nach innen bis in die Nähe der Außenumfangsfläche der Wellengeneratorwelle 10 (Wellenabschnitt 10C), enthält eine Wandfläche, die die Außenseite des Antriebslagers 32 in der Axialrichtung abdeckt, und bildet einen engen Spalt mit dem Außenumfang des Wellenabschnitts 10C, um die Bewegung des Schmiermittels zu behindern.
Der Dichtungsabschnitt 43 des Hauptlagers 33 erstreckt sich von dem zweiten Gehäuse 24 in der Radialrichtung nach innen bis in die Nähe der Außenumfangsfläche der zweiten Abdeckung 27, enthält eine Wandfläche, die die Außenseite des Hauptlagers 33 in der Axialrichtung abdeckt, und bildet einen engen Spalt mit dem Außenumfang des zweiten Gehäuses 27, um die Bewegung des Schmiermittels zu behindern. Darüber hinaus enthält die Innenseite des Dichtungsabschnitts 43 (Seite von dem Hauptlager 33) einen Vorsprung, der von der zweiten Abdeckung 27 in der Radialrichtung nach außen vorsteht. Eine Labyrinthstruktur wird durch den Dichtungsabschnitt 43 und den Vorsprung gebildet.
[Betriebsbeschreibung]
Bei der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, die die obige Konfiguration aufweist, wird, wenn die Wellengeneratorwelle 10 durch eine Antriebsquelle, wie beispielsweise einen Motor, drehend angetrieben wird, die Bewegung des Wellengenerators 10A auf das Außenzahnrad 12 übertragen. Da in diesem Fall das Außenzahnrad 12 an der festgelegten Hauptachsenposition des ersten Innenzahnrads 22g und des Wellengenerators 10A eingreift, dreht sich das Außenzahnrad 12 nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit mit dem Wellengenerator 10A, und die Hauptachsenposition des Wellengenerators 10A bewegt sich aufgrund von Biegeverformung.
Beispielsweise dreht sich in einem Fall, bei dem die Anzahl an Zähnen des Außenzahnrads 12 100 beträgt und die Anzahl an Zähnen des ersten Innenzahnrads 22g 102 beträgt, immer dann, wenn die Eingriffsposition einmal revolviert, das Außenzahnrad 12 um die Differenz in der Anzahl an Zähnen zu dem ersten Innenzahnrad 22g. Mit der obigen Anzahl an Zähnen wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 10 mit einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 verlangsamt und auf das Außenzahnrad 12 übertragen.
Da andererseits das Außenzahnrad 12 auch in das zweite Innenzahnrad 23g eingreift, drehen sich beispielsweise unter der Annahme, dass die Anzahl an Zähnen des zweiten Innenzahnrads 23g und die Anzahl an Zähnen des Außenzahnrads 12 gleich sind, das Außenzahnrad 12 und das zweite Innenzahnrad 23g mit einer konstanten Geschwindigkeit, und diese Drehbewegung wird an das angetriebene Element 56 ausgegeben.
[Material von jedem Element]
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Material jedes Elements wie folgt gebildet.
Die Wellengeneratorwelle 10, das Außenzahnrad 12 und die Abstandsringe 36 und 37 sind aus einem Metallmaterial wie beispielsweise einem Stahlmaterial gebildet. Obwohl nicht besonders eingeschränkt, ist insbesondere die Wellengeneratorwelle 10 aus einem Stahlmaterial wie Chrom-Molybdän-Stahl gebildet. Das Außenzahnrad 12 ist aus einem Stahlmaterial wie beispielsweise Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl gebildet. DieAbstandsringe36und 37 sind aus einem Stahlmaterial wie einem kohlenstoffreichen Chromlagerstahl gebildet.
Darüber hinaus sind bei den Antriebslagern 31 und 32 und dem Hauptlager 33 die Innen- und Außenringe und die Wälzkörper aus Metall, beispielsweise aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, gebildet.
Zusätzlich sind bei dem Wellengeneratorlager 15 der Wälzkörper 15A und der Halter 15C aus Metall, beispielsweise aus kohlenstoffreichem Chromlagerstahl, gebildet.
Darüber hinaus ist jede der Schrauben 51 bis 54 und 57 aus einem Metall, wie einem Walzstahl für allgemeine Struktur, einem Kohlenstoffstahldraht für Kaltstauchen, einem Kohlenstoffstahl für maschinelle Struktur und dergleichen, gebildet.
Andererseits sind das erste Gehäuse 22, das Innenzahnradelement 23, das zweite Gehäuse 24, die erste Abdeckung 26 und die zweite Abdeckung 27 aus Harz gebildet.
Als das für das zweite Gehäuse 24, die erste Abdeckung 26 und die zweite Abdeckung 27 verwendete Harz wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Harz mit einer Verstärkungsfaser verwendet, die in dem Basismaterial des Harzes enthalten ist. Ein Harz, das die Verstärkungsfaser nicht enthält, kann verwendet werden.
Als das Harz des Basismaterials wird beispielsweise ein technischer Kunststoff (technischer Allzweck-Kunststoff) mit einer Wärmebeständigkeit von ungefähr 50°C bis 60°C verwendet. Beispiele dafür umfassen insbesondere Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polyacetal (POM), modifizierten Polyphenylenether (m-PPE), Polybutylenterephthalat (PBT) und dergleichen. Die Wärmebeständigkeit bedeutet hier nicht eine Temperatur, bei der die Form statisch beibehalten werden kann, sondern eine Temperatur, bei der die Leistungsfähigkeit als ein Zahnrad beibehalten werden kann.
Zusätzlich umfassen Beispiele für die Verstärkungsfasern Glasfaser, Aramidfaser, Polyethylenfaser, Zylonfaser und Borfaser. Im Fall von technischen Allzweck-Kunststoffen, die diese Fasern enthalten (zum Beispiel Polyacetal, das Glasfasern enthält), ist die Wärmeleitfähigkeit kleiner als 0,3 W/m°C.
Als das für das erste Gehäuse 22 und das Innenzahnradelement 23 verwendete Harz wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Harz mit der Verstärkungsfaser verwendet, die in dem Basismaterial des Harzes enthalten ist.
Das Harz des Basismaterials ist bevorzugt ein Harz mit einer Wärmebeständigkeit von 70°C oder höher, und beispielsweise wird ein supertechnischer Kunststoff (spezieller technischer Kunststoff) mit einer Wärmebeständigkeit von 100°C oder höher verwendet. Beispiele dafür umfassen insbesondere Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI), Polyphenylensulfid (PPS), Polytetrafluorethylen (PTFE), aromatisches Polyamid (PPA), Flüssigkristallpolymer (FKP), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI), Polyarylat (PAR), thermoplastisches Polyimid (TPI) und dergleichen.
Darüber hinaus wird als die Verstärkungsfaser eine Faser verwendet, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die der oben beschriebenen Verstärkungsfaser aufweist, und Beispiele davon umfassen Kohlenstofffaser und dergleichen. Die Wärmeleitfähigkeit des Harzelements mit hoher Wärmeleitfähigkeit beträgt bevorzugt 0,5 W/m°C oder mehr, und im Fall des Harzes, das die Kohlenstofffasern in super technischem Kunststoff (zum Beispiel Polyetheretherketon) enthält, beträgt die Wärmeleitfähigkeit 0,95 W/m°C.
Als das Harz und die Verstärkungsfaser, die für das erste Gehäuse 22 und das Innenzahnradelement 23 verwendet werden, werden die, die höhere Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit als die des zweiten Gehäuses 24, der ersten Abdeckung 26 und der zweiten Abdeckung 27 aufweisen, unter Berücksichtigung auf Abwärme ausgewählt. Das Harz und die Verstärkungsfaser, die für das erste Gehäuse 22 und das Innenzahnradelement 23 verwendet werden, können jedoch die gleichen wie die sein, die für das zweite Gehäuse 24, die erste Abdeckung 26 und die zweite Abdeckung 27 veranschaulicht werden.
[Über Faserrichtung bei Zahnrad]
Wie oben beschrieben, sind das erste Gehäuse 22 und das Innenzahnradelement 23 aus Harz und Verstärkungsfaser (nachstehend als Verstärkungsfaser bezeichnet) gebildet, und das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g, die an dem Innenumfang davon gebildet sind, sind ebenfalls aus Harz und Verstärkungsfaser gebildet. Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g sind beide Harzzahnräder.
Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g weisen in einer Längsrichtung (Faserrichtung) der Verstärkungsfasern in dem Harz (als das Basisharz bezeichnet), das diese Zahnräder bildet, noch nie da gewesene Eigenschaften auf.
Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g enthalten die Innenzähne mehrerer Zähne 221 und 231, die Seite an Seite in gleichen Abständen entlang des Innenumfangs gebildet sind. 2 ist eine Ansicht eines Zahns 221 und 231 von der Axialrichtung aus gesehen. Da der Zahn 221 des ersten Innenzahnrads 22g und der Zahn 231 des zweiten Innenzahnrads 23g geringfügige Unterschiede bei Abmessungen, Teilen und dergleichen aufweisen, jedoch im Wesentlichen bezüglich Struktur gleich sind, werden diese Zähne gemeinsam in 2 und 3 bis 10 der später beschriebenen inneren Struktur dargestellt. Bei diesen Figuren sind die Bezugszeichen des Zahns 231 des zweiten Innenzahnrads 23g in Klammern dargestellt.
Die Zähne 221 und 231 des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g weisen beide Zahnspitzenflächen 221a und 231a im Wesentlichen entlang der Umfangsrichtung in dem innersten Teil in der Radialrichtung auf. Darüber hinaus weisen die Zähne 221 und 231 beide Eingriffsflächen 221b und 231b benachbart zu beiden Seiten in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Zahnspitzenflächen 221a und 231a auf. Darüber hinaus sind Zahngrundflächen 221c und 231c zwischen den Zähnen 221 und 231 und den Zähnen 221 und 231 an den Außenseiten der Eingriffsflächen 221b und 231b in der Umfangsrichtung (Richtungen getrennt von den Zahnspitzenflächen 221a und 231a in der Umfangsrichtung) vorgesehen.
Die Zahnspitzenflächen 221a und 231a, die Eingriffsflächen 221b und 231b und die Zahngrundflächen 221c und 231c sind in 2 flach dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und kann gekrümmte Oberflächen enthalten .
3 ist eine Darstellung, die die Richtung von Verstärkungsfasern f in einem Basisharz r an der Zahnoberfläche (oder im Inneren so nahe wie möglich an der Zahnoberfläche) entlang Linie U-U der Eingriffsflächen 221b und 231b in 2 darstellt. 4 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche (Fläche parallel zu der Zahnoberfläche) entlang Linie V-V innerhalb der Zahnoberfläche (innerhalb des Basisharzes r) in 2. 5 ist eine Querschnittsansicht einer Fläche (Fläche parallel zu der Zahnoberfläche) entlang Linie W-W, die durch einen tiefen Abschnitt d in 2 verläuft.
Der tiefe Abschnitt d gibt einen tiefen Abschnitt an, der die Eingriffsflächen 221b und 231b von der Umfangsrichtung aus gesehen überlappt. Das heißt, in einem Fall, in dem p eine Umfangsfläche ist, die durch die Position eines Zwischenpunkts h/2 der gesamten Zahntiefe h in der Radialrichtung der Zähne 221 und 231 verläuft, sind die Eingriffsflächen 221b und 231b auf beiden Seiten der Zähne 221 und 231 in der Umfangsrichtung als Oberflächen definiert, die eine Zwischenposition in der Umfangsrichtung von der Position angeben, an der die Umfangsfläche p verläuft.
Darüber hinaus weist die Fläche entlang der Linie V-V in 4 eine Tiefe auf, die der Mittelposition zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und dem tiefen Abschnitt d entspricht.
Die in 2 bis 4 linear gezeichneten Verstärkungsfasern f stellen einen Zustand dar, in dem die Faserrichtungen entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b verlaufen, und je stärker die Eingriffsflächen 221b und 231b geneigt sind, desto kürzer ist die Länge. Darüber hinaus geben die mit Punkten gezeichneten Verstärkungsfasern f einen Zustand an, in dem die Faserrichtungen in Bezug auf die Eingriffsflächen 221b und 231b erheblich geneigt sind.
Die Tatsache, dass „die Verstärkungsfasern f entlang einer bestimmten Oberfläche verlaufen“ bedeutet hier, dass die Verstärkungsfasern f in einer bestimmten Oberfläche oder einem Querschnitt parallel zu der bestimmten Oberfläche linear erscheinen. Eine bestimmte Oberfläche ist eine Eingriffsfläche, eine Zahnspitzenfläche, eine axiale Endfläche oder dergleichen. Darüber hinaus bedeutet die Tatsache, dass „die Verstärkungsfasern f linear erscheinen“, dass die erscheinenden Verstärkungsfasern f eine Längsrichtung und eine Breitenrichtung aufweisen und die Abmessung in der Längsrichtung das Dreifache oder mehr der Abmessung in der Breitenrichtung beträgt.
Wie in 3 dargestellt, ist die Mehrheit der Verstärkungsfasern f an oder nahe den Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231 linear dargestellt, und es ist ersichtlich, dass die Faserrichtungen dieser Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b verlaufen. Beispielsweise beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform das Flächenverhältnis der Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberfläche zu der Zahnoberfläche 10% oder mehr und bevorzugt 30% oder mehr (das gleiche gilt für die später beschriebenen Zahnspitzenflächen 221a und 231a und die axiale Endfläche) . Die Faserrichtungen (Längsrichtung) dieser Verstärkungsfasern f verlaufen entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b, aber jede der Verstärkungsfasern ist in einer anderen zufälligen Richtung in der Ebene ausgerichtet.
Hier bedeutet der Begriff „zufällig“ einen Zustand, in dem die Verstärkungsfasern f nicht in einer einheitlichen Richtung ausgerichtet sind, und darüber hinaus sind die Verstärkungsfasern f normalerweise in verschiedenen Richtungen ausgerichtet. Wenn beispielsweise die Variation des Winkels (Winkel von 90 Grad oder weniger), der durch eine bestimmte Richtung (zum Beispiel Zahnleistenrichtung) und die Faserrichtung (Längsrichtung) jeder Verstärkungsfaser f gebildet wird (Winkeldifferenz zwischen der Verstärkungsfaser mit maximalem Winkel und der Verstärkungsfaser mit minimalem Winkel), 45 Grad oder mehr beträgt, kann dies als „zufällig“ bezeichnet werden. Bei den oben beschriebenen Eingriffsflächen 221b und 231b ist ein Zustand, in dem jede der Verstärkungsfasern in einer anderen Richtung in der Ebene ausgerichtet ist, unter der Voraussetzung dargestellt, dass sie entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b verlaufen, und sofern die Voraussetzung nicht besonders beschrieben ist, bedeutet der Fall von „zufällig“, dass jede der Verstärkungsfasern f normalerweise in einer anderen Richtung ausgerichtet ist, ohne entlang einer Oberfläche zu verlaufen.
Obwohl die mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f (Verstärkungsfasern f, die nicht entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b verlaufen) in dem unteren Teil in 3 vorhanden sind, ist dieser Abschnitt ein Bereich radial außerhalb der Zahngrundflächen 221c und 231c (innerhalb des Basisharzes r) und ist ein Abschnitt, der von den Eingriffsflächen 221b und 231b getrennt ist, mit anderen Worten, der Abschnitt, der die Eingriffsflächen 221b und 231b von der Umfangsrichtung aus gesehen nicht überlappt. Auf diese Weise erscheint bei der vorliegenden Ausführungsform an der Zahnoberfläche entlang der Linie U-U die Grenze zwischen einem Bereich, in dem die Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberfläche verlaufen, und einem Bereich, in dem die Verstärkungsfasern f nicht entlang der Zahnoberfläche verlaufen, deutlich.
Andererseits sind an der Mittelposition zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231 und dem tiefen Abschnitt d, wie in 4 dargestellt, die mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f und die linear dargestellten Verstärkungsfasern f gemischt, und die Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b sind stärker verringert als die der Eingriffsflächen 221b und 231b.
Darüber hinaus nehmen an dem tiefen Abschnitt d entfernt von den Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231, wie in 5 dargestellt, die mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f die Mehrheit ein, und die linear dargestellten Verstärkungsfasern f sind verringert und die Längen davon sind kurz. Das heißt, an dem tiefen Abschnitt d entfernt von den Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231 sind die Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b weiterals die der Mittelposition verringert und befinden sich in einem zufälligen Zustand, in dem jede der Faserrichtungen in allen dreidimensionalen Richtungen ausgerichtet ist. Darüber hinaus erscheint an der Mittelposition und dem tiefen Abschnitt d die Grenze zwischen dem Bereich, in dem die Verstärkungsfaser f entlang der Zahnoberfläche verläuft, und dem Bereich, in dem die Verstärkungsfaser f nicht entlang der Zahnoberfläche verläuft, nicht deutlich. Wie oben beschrieben, sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b von den Eingriffsflächen 221b und 231b zu dem tiefen Abschnitt d hin verringert.
Als nächstes wird die Faserrichtung der Verstärkungsfaser f zum Verstärken an den Zahnspitzenflächen 221a und 231a der Zähne 221 und 231 beschrieben. 6 ist eine Ansicht der Zähne 221 und 231 von der Axialrichtung aus gesehen. 7 ist eine Darstellung, die die Richtung der Verstärkungsfasern f in dem Basisharz r an der Fläche entlang Linie L-L darstellt, die die Zahnspitzenflächen 221a und 231a (oder im Inneren so nahe wie möglich an den Zahnspitzenflächen 221a und 231a) in 6 ist. 8 ist eine Querschnittsansicht der Fläche (Fläche parallel zu den Zahnspitzenflächen 221a und 231a) entlang Linie M-M innerhalb der Zahnspitzenflächen 221a und 231a (innerhalb des Basisharzes r) in 6. 9 ist eine Querschnittsansicht der Fläche (Fläche parallel zu den Zahnspitzenflächen 221a und 231a) entlang Linie N-N weiter innerhalb (innerhalb des Basisharzes r) von den Zahnspitzenflächen 221a und 231a in 6.
Die Tiefe der Linie M-M in Bezug auf die Zahnspitzenflächen 221a und 231a in 8 stimmt mit der Tiefe der Linie V-V in Bezug auf die Eingriffsflächen 221b und 231b in oben beschriebener 4 überein (Mittelposition der Linie L-L und der Linie N-N) . Darüber hinaus stimmt die Tiefe der Linie N-N in Bezug auf die Zahnspitzenflächen 221a und 231a in 9 mit der Tiefe der Linie W-W in Bezug auf die Eingriffsflächen 221b und 231b in oben beschriebener 5 überein (Mittelposition in der Zahnlängenrichtung) .
Wie in 7 dargestellt, sind mehrere Verstärkungsfasern f linear an oder nahe den Zahnspitzenflächen 221a und 231a der Zähne 221 und 231 dargestellt, und es ist ersichtlich, dass diese Verstärkungsfasern f entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a verlaufen. Selbst bei den Zahnspitzenflächen 221a und 231a sind die Faserrichtungen (Längsrichtung) der Verstärkungsfasern f in verschiedenen zufälligen Richtungen in den Ebenen der Zahnspitzenflächen 221a und 231a wie im Fall der Eingriffsflächen 221b und 231b ausgerichtet.
Andererseits ist auf der leicht innenliegenden Seite (Position der Linie M-M) der Zahnspitzenflächen 221a und 231a der Zähne 221 und 231, wie in 8 dargestellt, ersichtlich, dass die mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f und die linear dargestellten Verstärkungsfasern f gemischt sind und die Verstärkungsfasern f, die nicht entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a verlaufen, erhöht sind. Das heißt, die Verstärkungsfasern f entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a sind stärker verringert als die, die nicht entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a verlaufen.
Darüber hinaus nehmen an Positionen entfernt von den Zahnspitzenflächen 221a und 231a der Zähne 221 und 231 (Positionen der Linie N-N), wie in 9 dargestellt, die mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f die Mehrheit ein, und die linear dargestellten Verstärkungsfasern f sind verringert und die Länge ist auch kurz. Das heißt, an einer Position entfernt von den Zahnspitzenflächen 221a und 231a der Zähne 221 und 231 verläuft jede Verstärkungsfaser f nicht entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a und befindet sich in einem zufälligen Zustand, in dem jede der Faserrichtungen in allen Richtungen ausgerichtet ist. An der Position der Linie N-N sind die Verstärkungsfasern f entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a stärker verringert als die an der Position der Linie M-M.
In 8 und 9 liegt, obwohl das Verhältnis der mit Punkten dargestellten Verstärkungsfasern f in der Nähe der axialen Endfläche (oberer Endabschnitt und unterer Endabschnitt in 8 und 9) des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g weiter erhöht ist, dies daran, dass die Verstärkungsfasern f in der Nähe der axialen Endflächen entlang der axialen Endflächen des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g verlaufen.
Darüber hinaus wird die Faserrichtung der Verstärkungsfasern f an der axialen Endfläche der Zähne 221 und 231 beschrieben. 10 ist eine Darstellung, die die Richtung der Verstärkungsfasern f in dem Basisharz r in einem rechteckigen Bereich S in der axialen Endfläche (oder im Inneren so nahe wie möglich an der axialen Endfläche) darstellt, die 2 dargestellt ist.
Wie in 10 dargestellt, sindmehrere Verstärkungsfasern f an oder nahe der axialen Endfläche der Zähne 221 und 231 linear dargestellt, und es ist ersichtlich, dass diese Verstärkungsfasern f entlang der axialen Endfläche verlaufen. Selbst bei der axialen Endfläche verlaufen die Verstärkungsfasern f entlang der axialen Endfläche, aber jede der Verstärkungsfasern f ist in verschiedenen Richtungen in der Ebene ausgerichtet und zufällig.
[Zahnradformen]
Das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g können durch Verwenden einer Spritzgießvorrichtung einschließlich einem Trichter, der das Harzmaterial des Basisharzes r und die Verstärkungsfasern f zuführt (Pellet, in dem das Basisharz r und die Verstärkungsfaser f integriert werden, kann zugeführt werden oder das Basisharz r und die Verstärkungsfaser f können separat zugeführt werden), einer Heizung, die das zugeführte Harzmaterial durch Erwärmen plastifiziert, einer Schnecke, die das plastifizierte Harzmaterial und die Verstärkungsfaser f knetet, einem Zylinder, der das geknetete Harzmaterial und die Verstärkungsfaser f einspritzt, einem Paar von Gussformen, in denen eine Kavität entsprechend der Außenform des ersten Innenzahnrads 22g oder des zweiten Innenzahnrads 23g gebildet wird, und einem Gussform-Haltemechanismus, der das Paar von Gussformen hält, geformt werden.
Bei der Gießvorrichtung wird das Harzmaterial des Basisharzes r, das von dem Trichter in den Zylinder zugeführt wird, durch die Heizung zusammen mit den Verstärkungsfasern f erwärmt, und das plastifizierte Harzmaterial und die Verstärkungsfasern f werden durch die Schnecke geknetet.
Das geknetete Harzmaterial und die Verstärkungsfaser f werden aus dem Zylinder in die Kavität des Paars von Gussformen eingespritzt, die von dem Gussform-Haltemechanismus gehalten werden, das Paar von Gussformen wird freigegeben, nachdem auf das Abkühlen des Harzmaterials gewartet wurde, und das erste Innenzahnrad 22g oder das zweite Innenzahnrad 23g wird aus der Kavität herausgenommen, um das Formen abzuschließen.
Die Formbedingungen bei dem obigen Spritzgießen können geeignet angepasst werden, um das erste Innenzahnrad 22g oder das zweite Innenzahnrad 23g mit den Zähnen 221 oder 231 zu bilden, bei denen die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f bevorzugter sind.
Darüber hinaus kann das Spritzgießen des ersten Innenzahnrads 22g oder des zweiten Innenzahnrads 23g in zwei Stufen durchgeführt werden.
Beispielsweise wird ein erstes Innenzahnrad 22g oder ein zweites Innenzahnrad 23g in einer ersten Stufe durch eine Gussform mit einer Kavität geformt, die so ausgelegt ist, dass die Außenabmessungen der Zähne 221 oder 231 etwas kleiner sind. Danach wird ein Spritzgießen in einer zweiten Stufe durchgeführt, in der die Spalte, die bei den Eingriffsflächen 221b und 231b, den Zahnspitzenflächen 221a und 231a, der axialen Endfläche und dergleichen in der Kavität gebildet sind, mit einem plastifizierten Harzmaterial und Verstärkungsfasern f unter Verwendung einer Gussform mit einer Kavität gefüllt werden, in der die Zähne 221 oder 231 mit geeigneten Außenabmessungen ausgelegt sind. Daher können die Verstärkungsfasern f weiter geformt werden, so dass die Faserrichtung entlang jeder Oberfläche verläuft.
Alternativ kann, nachdem die Verstärkungsfasern f an einer Position entsprechend den Eingriffsflächen 221b und 231b, den Zahnspitzenflächen 221a und 231a und der axialen Endfläche des ersten Innenzahnrads 22g oder des zweiten Innenzahnrads 23g, das in der ersten Stufe geformt wird, gesprüht werden, ein Spritzgießen in einer zweiten Stufe durchgeführt werden, in der die Spalte, die an der Position entsprechend der axialen Endfläche und dergleichen gebildet sind, mit einem plastifizierten Harzmaterial gefüllt werden.
[Technische Effekte von vorliegender Ausführungsform]
Bei der obigen Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps sind das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g aus einem Formmaterial gebildet, in dem Verstärkungsfasern f mit dem Basismaterial des Basisharzes r gemischt sind, die Eingriffsflächen 221b und 231b von jedem der Zähne 221 und 231 enthalten entlang der Zahnoberfläche angeordnete Verstärkungsfasern f und die Faserrichtungen der entlang der Zahnoberfläche angeordneten Verstärkungsfasern sind zufällig.
In einem Fall mit einer solchen Faserstruktur können für die Eingriffsflächen 221b und 231b von jedem der Zähne 221 und 231 des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g die Biegefestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Beständigkeit gegen Scherkraft verbessert werden und können in mehreren Richtungen entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b verstärkt werden.
Andererseits werden in einem Fall, bei dem alle der Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b in einer bestimmten Richtung ausgerichtet sind, die Eingriffsflächen 221b und 231b nur in einer bestimmten Richtung verstärkt und können nicht in den anderen Richtungen verstärkt werden. Darüber hinaus wird in einem Fall, bei dem die Verstärkungsrichtung auf diese Weise unausgewogen ist, der Festigkeitsunterschied zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und den Zahngrundflächen 221c und 231c in einer bestimmten Richtung übermäßig erhöht, und die Zähne 221 und 231 können entlang eines Zahngrundkreises gebrochen werden.
Andererseits ist es in einem Fall, bei dem die Verstärkungsfasern f entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b von jedem der Zähne 221 und 231 angeordnet sind und die Faserrichtungen zufällig sind, möglich, den Festigkeitsunterschied zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und den Zahngrundflächen 221c und 231c in einer bestimmten Richtung zu verringern und Bruch der Zähne 221 und 231 zu unterdrücken.
Darüber hinaus sind bei jedem der Zähne 221 und 231 des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f an dem tiefen Abschnitt d, der die Eingriffsflächen 221b und 231b von der Umfangsrichtung aus gesehen überlappt, zufällig, ohne entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b zu verlaufen.
In diesem Fall ist es möglich, die Oberflächenfestigkeit an den Eingriffsflächen 221b und 231b von jedem der Zähne 221 und 231 zu erhöhen, den Festigkeitsunterschied zwischen der Innenseite der Eingriffsflächen 221b und 231b und der Zahngrundflächen 221c und 231c zu verringern und den Bruch der Zähne 221 und 231 effektiver zu unterdrücken.
Darüber hinaus ist an der Mittelposition zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231 und dem tiefen Abschnitt d, der in oben beschriebener 4 dargestellt ist, das Verhältnis der Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberflächen der Eingriffsflächen 221b und 231b kleiner als das der Zahnoberflächen der Eingriffsflächen 221b und 231b.
Daher wird das Verhältnis der Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberflächen der Eingriffsflächen 221b und 231b in dem Bereich von den Eingriffsflächen 221b und 231b zu dem tiefen Abschnitt d allmählich verringert. Daher ist es möglich, den Festigkeitsunterschied zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und der Innenseite davon zu verringern und das Auftreten von Abschälen, Bruch und Rissbildung innerhalb der Eingriffsflächen 221b und 231b effektiv zu unterdrücken.
Darüber hinaus wird an dem tiefen Abschnitt d der Eingriffsflächen 221b und 231b der Zähne 221 und 231, der in oben beschriebener 5 dargestellt ist, das Verhältnis der Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberflächen der Eingriffsflächen 221b und 231b weiter verringert als das an der Mittelposition.
Daher wird das Verhältnis der Verstärkungsfasern f entlang der Zahnoberflächen der Eingriffsflächen 221b und 231b in dem Bereich von den Eingriffsflächen 221b und 231b über die Mittelposition zu dem tiefen Abschnitt d allmählich verringert. Daher ist es möglich, den Festigkeitsunterschied zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und der Innenseite davon weiter zu verringern und das Auftreten von Abschälen, Bruch und Rissbildung innerhalb der Eingriffsflächen 221b und 231b effektiver zu unterdrücken.
Darüber hinaus enthalten das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g Verstärkungsfasern f, die entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a an den Zahnspitzenflächen 221a und 231a von jedem der Zähne 221 und 231 angeordnet sind.
Infolgedessen können die Biegefestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Beständigkeit gegen Scherkraft an den Oberflächen der Zahnspitzenflächen 221a und 231a verbessert werden und können in allen Richtungen entlang der Zahnspitzenflächen 221a und 231a verstärkt werden. Daher ist es möglich, jeden der Zähne 221 und 231 als Ganzes zusätzlich zu dem Effekt des Verbesserns der Festigkeit an den Eingriffsflächen 221b und 231b zu verstärken.
Darüber hinaus enthalten das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g die Verstärkungsfasern f, die entlang der axialen Endfläche an der axialen Endfläche von jedem der Zähne 221 und 231 angeordnet sind.
Infolgedessen können die Biegefestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Beständigkeit gegen Scherkraft an der Oberfläche der axialen Endfläche verbessert werden und können in mehreren Richtungen entlang der axialen Endfläche verstärkt werden.
Darüber hinaus ist es möglich, jeden der Zähne 221 und 231 als Ganzes zusätzlich zu dem Effekt des Verbesserns der Festigkeit an den Eingriffsflächen 221b und 231b und zusätzlich zu dem Effekt des Verbesserns der Festigkeit an den Zahnspitzenflächen 221a und 231a weiter zu verstärken.
Darüber hinaus sind bei der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps das erste Innenzahnrad 22g und das zweite Innenzahnrad 23g Harzzahnräder mit einer Struktur, die für die obigen Verstärkungsfasern f einzigartig ist, und da das Außenzahnrad 12 ein aus Metall gebildetes Zahnrad ist, während Gewichtsreduktion der Vorrichtung erzielt wird, ist es möglich, die Haltbarkeit der gesamten Vorrichtung durch Verstärken des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g zu verbessern.
[Weiteres]
Vorstehend sind die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf jede der obigen Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise sind bei jedem der Zähne 221 und 231 des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g, die oben beschrieben wurden, die Faserrichtungen an dem tiefen Abschnitt d der Eingriffsflächen 221b und 231b zufällig, ohne entlang der Eingriffsflächen 221b und 231b zu verlaufen. Daher wird der Effekt des Unterdrückens von Bruch und Rissbildung entlang des Zahngrundkreises verbessert.
Auf diese Weise können in einem Fall, bei dem die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f an dem tiefenAbschnitt d zufällig sind, die Verstärkungsfasern f an den Eingriffsflächen 221b und 231b entlang der Zahnoberfläche angeordnet werden, und die Faserrichtungen können in einer einheitlichen Richtung ausgerichtet werden. Selbst wenn in diesem Fall der Festigkeitsunterschied zwischen den Eingriffsflächen 221b und 231b und den Zahngrundflächen 221c und 231c in einer bestimmten Richtung erhöht wird, liegt dies daran, dass der Festigkeitsunterschied zwischen der Innenseite der Eingriffsflächen 221b und 231b und der Innenseite der Zahngrundflächen 221c und 231c ausreichend verringert wird, so dass das Auftreten von Bruch und Rissbildung entlang des Zahngrundkreises ausreichend unterdrückt werden kann.
Obwohl bei der obigen Ausführungsform eine charakteristische Konfiguration für die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f in dem Basisharz r auf jeden der Zähne 221 und 231 des ersten Innenzahnrads 22g und des zweiten Innenzahnrads 23g der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps angewendet wird, kann darüber hinaus eine charakteristische Konfiguration für die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern f auf das Außenzahnrad angewendet werden, und es ist möglich, die obige charakteristische Konfiguration für die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern nicht nur auf die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, sondern auch auf jeden Zahn des Harzzahnrads anzuwenden, das bei allen Typen von Getriebemechanismen verwendet wird.
Darüber hinaus kann im Fall verschiedener Getriebemechanismen, bei denen das Innenzahnrad und das Außenzahnrad ineinandergreifen, entweder das Innenzahnrad oder das Außenzahnrad ein Metallzahnrad sein, und das andere kann ein Harzzahnrad sein, auf das die obige charakteristische Konfiguration für die Faserrichtungen der Verstärkungsfasern angewendet wird.
Darüber hinaus können die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen dargestellten Details in geeigneter Weise geändert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Zahnradvorrichtung
12: Außenzahnrad
23: Innenzahnradelement
221, 231: Zähne
221a, 231a: Zahnspitzenfläche
221b, 231b: Eingriffsfläche
221c, 231c: Zahngrundfläche
01: Drehachse
d: tiefer Abschnitt
f: Verstärkungsfaser
h/2: Zwischenpunkt
r: Basisharz

Claims

Harzzahnrad, das unter Verwendung eines Formmaterials geformt wird, in dem eine Verstärkungsfaser (f) mit einem Basisharz (r) gemischt ist, wobei das Harzzahnrad umfasst: eine Verstärkungsfaser (f), die entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche (221b und 231b) jedes Zahns (221 und 231) angeordnet ist, wobei eine Faserrichtung der entlang der Zahnoberfläche angeordneten Verstärkungsfaser (f) zufällig ist.
Harzzahnrad, das unter Verwendung eines Formmaterials geformt wird, in dem eine Verstärkungsfaser (f) mit einem Basisharz (r) gemischt ist, wobei das Harzzahnrad umfasst: eine Verstärkungsfaser (f), die entlang einer Zahnoberfläche an einer Eingriffsfläche (221b und 231b) jedes Zahns (221 und 231) angeordnet ist, wobei eine Faserrichtung der Verstärkungsfaser (f) an einem tiefen Abschnitt (d), der die Zahnoberfläche von einer Umfangsrichtung aus gesehen überlappt, zufällig ist.
Harzzahnrad nach Anspruch 2, wobei die Faserrichtung der Verstärkungsfaser (f), die entlang der Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221bund231b) angeordnet ist, zufällig ist.
Harzzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an einer Mittelposition zwischen einem tiefen Abschnitt (d) , der die Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221b und 231b) von einer Umfangsrichtung aus gesehen überlappt, und der Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221b und 231b) ein Verhältnis der Verstärkungsfaser (f) entlang der Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221b und 231b) kleiner als das der Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221b und 231b) ist.
Harzzahnrad nach Anspruch 4, wobei an dem tiefen Abschnitt (d) das Verhältnis der Verstärkungsfaser (f) entlang der Zahnoberfläche der Eingriffsfläche (221b und 231b) kleiner als das der Mittelposition ist.
Harzzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Verstärkungsfaser (f), die entlang einer Zahnspitzenfläche (221a und 231a) an der Zahnspitzenfläche (221a und 231a) jedes Zahns (221 und 231) angeordnet ist.
Harzzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Verstärkungsfaser (f), die entlang einer axialen Endfläche an der axialen Endfläche jedes Zahns (221 und 231) angeordnet ist.
Zahnradvorrichtung (1), umfassend: ein Innenzahnrad (22); und ein Außenzahnrad (12), wobei eines von dem Innenzahnrad (22) und dem Außenzahnrad (12) aus dem Harzzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gebildet ist, und das andere von dem Innenzahnrad (22) und dem Außenzahnrad (12) aus Metall gebildet ist.