JP2005098369A - Resin-made herringbone gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、射出成形によって形成される樹脂製やまば歯車に関するものである。 The present invention relates to a resin blind gear formed by injection molding.
従来から、樹脂製はすば歯車は、高速回転においても噛み合いが滑らかであって、静かな動力伝達が可能であり、しかも荷重が歯すじに沿って分散されやすく、高負荷の動力伝達が可能であるため、複写機,プリンタ,ファクシミリ装置等の事務機器はもちろんのこと、自動車部品,精密機械,各種電子機器等の動力伝達機構に広く使用されてきた。 Conventionally, plastic helical gears have a smooth meshing even at high speeds and can transmit quiet power, and the load is easily distributed along the tooth traces, enabling high load power transmission. Therefore, it has been widely used in power transmission mechanisms such as automobile parts, precision machines, various electronic devices as well as office machines such as copiers, printers, and facsimile machines.
しかし、樹脂製はすば歯車は、歯がねじれているので、トルクに比例した軸方向のスラスト荷重が生じるという欠点を有している。このような樹脂製はすば歯車の欠点を解消するためには、動力伝達時に生じるスラスト荷重をスラスト軸受けで受けるように構成しなければならないが、スペース上の制約や動力伝達機構の構成上の制約から、スラスト軸受けを配置できない場合がある。 However, since the helical gear made of resin has twisted teeth, it has a drawback that an axial thrust load proportional to the torque is generated. In order to eliminate the drawbacks of such helical gears made of resin, the thrust load generated during power transmission must be received by the thrust bearing. However, there are restrictions on space and the structure of the power transmission mechanism. Due to restrictions, thrust bearings may not be arranged.
そこで、樹脂製はすば歯車と同様に静粛で且つ高速・高負荷の動力伝達が可能であるが、動力伝達時にはスラスト荷重が生じない樹脂製やまば歯車を射出成形で形成する技術が開発された(特許文献1参照)。 Therefore, a technology has been developed to form resin-made helical gears by injection molding that is quiet and capable of high-speed, high-load power transmission as well as resin helical gears, but does not generate thrust load during power transmission. (See Patent Document 1).
この特許文献1の樹脂製やまば歯車30は、図16に示すように、歯幅方向中央部31から歯幅方向一端側の部分(第1歯車部分32)を成形する第1金型33と、歯幅方向中央部31から歯幅方向他端側の部分(第2歯車部分34)を成形する第2金型35とを突き合わせ、これら第1金型33と第2金型33のキャビティ36内に溶融樹脂を射出し、キャビティ36内の樹脂が冷却・固化した後、それら第1金型33と第2金型35を分離し、それら第1金型33と第2金型35のキャビティ36内から固まった樹脂を取り出すことにより、短時間に大量に成形されるようになっている。
As shown in FIG. 16, the resin
しかしながら、このように、分割した二つの金型(第1金型33と第2金型35)を突き合わせ、これら両金型33,35のキャビティ36内に溶融樹脂を射出して樹脂製やまば歯車1を成形する場合には、これら両金型33,35の突き合わせ面37に僅かでもズレが生じると、図5に示すように、射出成形された樹脂製やまば歯車30の第1歯車部分32と第2歯車部分34の突き合わせ面37にもズレが生じ、山形の歯38の頂部4とその裏面16において段差(ズレ)17が生じてしまうという問題があった。このような山形の歯38の頂部4及びその裏面16において段差17が生じると、歯幅方向の半分の歯部(第1歯車部分32又は第2歯車部分34)だけで動力伝達することになってしまい、はすば歯車と同様のスラストが生じてしまうことになる。
However, the two divided molds (the
このような場合に、図17に示すように、第1歯車部分32と第2歯車部分34の突き合わせ面37に沿ったスリット40を形成することにより、噛み合う相手の樹脂製やまば歯車30の歯の頂部4又は裏面16の段差17と干渉して噛み合い不良が生じるというような不具合の発生を防止することも考えられるが、このようにすると金型構造が複雑になるばかりか、歯の曲げ強度に関する有効歯幅の減少を招くという新たな問題を生じる。
In such a case, as shown in FIG. 17, by forming a
そこで、本発明は、分割した二つの金型の突き合わせ面にズレが生じても、歯の強度を損なうことなく、噛み合い不良を効果的に防止することができる樹脂製やまば歯車を開発した。 Therefore, the present invention has developed a resin splint gear that can effectively prevent incomplete meshing without impairing the strength of the teeth even when the butt surfaces of the two divided dies are misaligned.
請求項1の発明は、ねじれが反対のはすば歯車を貼り合わせたような形状を呈し、歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向一端側の第1歯車部分を形作る第1金型と、前記歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向他端側の第2歯車部分を形作る第2金型とを突き合わせ、これら第1金型と第2金型のキャビティ内に樹脂を射出して一体成形されてなる樹脂製やまば歯車に関するものである。そして、この樹脂製やまば歯車は、前記第1金型と第2金型の突き合わせ部分に位置する前記歯幅方向中央部の山形の頂部を、歯先面から歯底面近傍まで、歯厚が減じる方向に切り欠いて噛み合い逃げ部を形成したことを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, the first metal has a shape in which helical gears having opposite torsion are bonded together, and forms a first gear portion on one end side in the tooth width direction from the top of the chevron in the center portion in the tooth width direction. A mold and a second mold that forms a second gear portion on the other end side in the tooth width direction from the top of the chevron at the center in the tooth width direction are abutted, and resin is contained in the cavities of the first mold and the second mold. The present invention relates to a resin-made splint gear that is integrally molded. And this resin-made helical gear has a tooth thickness from the tooth tip surface to the vicinity of the tooth bottom surface at the top of the chevron in the center in the tooth width direction located at the butt portion of the first die and the second die. It is characterized by notching in the decreasing direction and forming a meshing escape portion.
また、請求項2の発明は、ねじれが反対のはすば歯車を貼り合わせたような形状を呈し、歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向一端側の第1歯車部分を形作る第1金型と、前記歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向他端側の第2歯車部分を形作る第2金型とを突き合わせ、これら第1金型と第2金型のキャビティ内に樹脂を射出して一体成形されてなる樹脂製やまば歯車に関するものである。そして、この樹脂製やまば歯車は、前記第1金型と前記第2金型の突き合わせ部分に位置する前記歯幅方向中央部の山形の頂部の裏面には、歯先面から歯底面近傍まで、噛み合う相手歯車の歯面に接触しないように凹ませた噛み合い逃げ部を形成したことを特徴としている。
Further, the invention of
本発明の樹脂製やまば歯車は、分割した二つの金型(第1金型と第2金型)の突き合わせ面にズレが生じ、第1歯車部分と第2歯車部分の突き合わせ面にズレが生じても、歯の山形の頂部又はその裏面に噛み合い逃げ部を形成してあるため、噛み合う相手歯車(樹脂製やまば歯車)の山形の頂部又は裏面の段差に干渉することがなく、第1歯車部分と第2歯車部分が噛み合う相手歯車の第1歯車部分と第2歯車部分にそれぞれ接触して、スラスト荷重を生じることなく動力伝達することができる。 In the resin spur gear of the present invention, a deviation occurs in the abutting surfaces of the two divided molds (first mold and second mold), and a deviation occurs in the abutting surfaces of the first gear portion and the second gear portion. Even if it occurs, since the meshing relief portion is formed on the top of the tooth chevron or the back surface thereof, there is no interference with the step on the top or back surface of the chevron mating gear (resin blind gear). The first gear portion and the second gear portion of the mating gear with which the gear portion and the second gear portion mesh with each other can be contacted to transmit power without generating a thrust load.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る樹脂製やまば歯車1を示すものである。図2は、樹脂製やまば歯車1を形成するために使用される射出成形用金型2の模式的断面図である。
FIG. 1 shows a resin-made
本実施の形態の樹脂製やまば歯車1は、図1に示すように、ねじれ方向が反対のはすば歯車を二つ貼り合わせたような形状を呈しており、その歯幅方向中央部3の山形の頂部4から歯幅方向一端側の第1歯車部分5と、その歯幅方向中央部3の山形の頂部4(図4参照)から歯幅方向他端側の第2歯車部分6とからなっている。そして、この図1及び図4において、樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5は、歯7が頂部4から左下がりの形状である。また、この図1及び図4において、樹脂製やまば歯車1の第2歯車部分6は、歯7が頂部4から右下がりの形状である。そして、これら第1歯車部分5の歯7aと第2歯車部分6の歯7bとが一体となって山形形状(略逆V字形状)の歯7を構成している。
As shown in FIG. 1, the resin-made
このような樹脂製やまば歯車1は、図2に示すように、第1歯車部分5を形成する第1金型8と、第2歯車部分6を形成する第2金型10とを突き合わせた状態で、これら第1金型8と第2金型10に形成されたキャビティ11内にゲート12から溶融樹脂(例えば、ポリアセタール,ポリアミド,ポリフェニレンスルフィド,ポリブチレンテレフタレート等の溶融樹脂)を射出して成形された歯車である。そして、図3に示すように、この射出成形用の第1金型8と第2金型10の少なくとも一方を他方から離間させた後(本実施の形態では第2金型10を第1金型8に対して離間させた後)、第1金型8と第2金型10のキャビティ11内において冷却・固化された樹脂製やまば歯車1が離型される。
As shown in FIG. 2, such a
図4は、上述のようにして射出成形された樹脂製やまば歯車1の歯7の平面図を模式的に拡大して示すものである。この図4に示すように、本実施の形態の樹脂製やまば歯車1は、山形の頂部4を歯先面から歯底面近傍(歯底面からの距離が頂げきの寸法よりも小さな位置)まで歯厚を減じるように切り欠いて、噛み合い逃げ部13が形成されている。この噛み合い逃げ部13は、上述の射出成形時に、第1金型8と第2金型10のキャビティ11内の形状が転写されたものであり、この噛み合い逃げ部13が第1金型8と第2金型10の突き合わせ部分14側に位置している(図2参照)。
FIG. 4 schematically shows an enlarged plan view of the
このように、樹脂製やまば歯車1を射出成形する際に、第1金型8と第2金型10の突き合わせ部分14がズレを生じると、図5に示すように、第1歯車部分5と第2歯車部分6の突き合わせ面15もズレ(L2)を生じて、山形の頂部4とその裏面に段差17が生じる。このような場合に、図4に示したように噛み合い逃げ部13を形成しないと、一対の樹脂製やまば歯車1(1a,1b)同士を図6に示すように噛み合わせた場合に、図7に示すように、第1歯車部分5と第2歯車部分6のいずれか一方のみが噛み合う相手歯車(樹脂製やまば歯車1)の歯7と噛み合うことになり、歯7のうちの歯幅方向の半分のみで動力伝達することになる。その結果、樹脂製やまば歯車1であってもはすば歯車と同様のスラストを生じさせることになる。尚、図7(a)は、歯7のうちの第2歯車部分6のみで動力伝達する態様を例示するものであり、図7(b)は、歯7のうちの第1歯車部分5のみで動力伝達する態様を例示するものである。
As described above, when the
しかし、本実施の形態の樹脂製やまば歯車1は、図4に示すように、噛み合い逃げ部13が山形の歯7の頂部4に形成されているため、図8に示すように、噛み合う相手歯車の歯7の裏面16側の段差17に噛み合い逃げ部13が干渉することがなく、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5,5と第2歯車部分6,6同士が接触し、歯幅方向の全域で動力伝達することが可能になる。
However, as shown in FIG. 4, the resin-made
ここで、図8(a)〜(c)は、図中上側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5が第2歯車部分6よりも図中上側にずれた状態を示し、図8(d)〜(f)は、図中上側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5よりも第2歯車部分6の方が上側にずれた状態を示している。そして、図8(a)及び図8(d)において、図中下側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5と第2歯車部分6がズレを生じない状態を示している。また、図8(b)及び図8(e)において、図中下側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5と第2歯車部分が図中上側の樹脂製やまば歯車1と同様にずれた状態を示している。また、図8(c)及び図8(f)において、図中下側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5と第2歯車部分6が図中上側の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5と第2歯車部分6のズレと逆方向にずれた状態を示している。これら、図8(a)〜(f)に示すように、第1歯車部分5と第2歯車部分6の突き合わせ部分に噛み合い逃げ部13が形成されているため、第1歯車部分5と第2歯車部分6の突き合わせ面にズレを生じても、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車1の第1歯車部分5,5と第2歯車部分6,6がそれぞれ噛み合うようになっている。
Here, FIGS. 8A to 8C show a state in which the
尚、第1金型8と第2金型10の突き合わせ部分14のズレ量は、使用する射出成形機毎に実測するか、又はシミュレーション実験等によって予測される。そして、噛み合い逃げ部13の切り欠き量L1は、それら実測値又は予測値と等しいか又はそれらの値よりも大きな寸法となるように決定される。
Note that the amount of deviation between the
このような構成の本実施の形態の樹脂製やまば歯車1によれば、第1歯車部分5と第2歯車部分6との突き合わせ面15にズレが生じても、その突き合わせ面15のズレを噛み合い逃げ部13で吸収することができ、山形の歯7の歯幅方向ほぼ全域で動力伝達することができ、静粛で且つ高負荷・高回転の動力伝達が可能になる。
According to the resin-made
しかも、本実施の形態の樹脂製やまば歯車1によれば、山形の歯7の歯幅方向ほぼ全域で動力伝達することが可能になるため、はすば歯車のようなスラスト荷重を生じることがなく、スラスト軸受けでスラスト荷重を受ける必要がなくなる。その結果、本実施の形態によれば、スラスト軸受けが不要になる分だけ、狭隘なスペース内に樹脂製やまば歯車1対を配置すること可能になるとともに、軽量化及び低廉化を図ることができる。
In addition, according to the resin-made
図9は、実施例1に係る樹脂製やまば歯車1の歯7の拡大平面図であり、図4に対応する図である。すなわち、本実施例の樹脂製やまば歯車1の歯7は、頂部4の裏面16側を略円弧状に凹ませて噛み合い逃げ部18を形成した態様を示す図である。
FIG. 9 is an enlarged plan view of the
この噛み合い逃げ部18は、頂部4の裏面16側の歯面を歯幅方向中央部3に沿って歯先面から歯底面の近傍まで凹ませて形成されており、射出成形時に第1金型8と第2金型10のキャビティ11内の形状が転写されたものである(図2参照)。この噛み合い逃げ部18の凹み量L3及び幅Wは、図10に示すように、第1金型8と第2金型10の突き合わせ部分14のズレ量に起因する第1歯車部分5と第2歯車部分6の突き合わせ面15のズレ(段差17)を吸収でき、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車1,1の第1歯車部分5,5と第2歯車部分6,6同士が接触して回転を伝達することができる寸法に決定されている。
The meshing
ここで、図10(a)〜図10(f)は、第1歯車部分5と第2歯車部分6のズレの態様が図8(a)〜図8(f)に対応するものである。
Here, in FIGS. 10 (a) to 10 (f), the displacement of the
このような構成の本実施例も上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 This example having such a configuration can also obtain the same effects as those of the above-described embodiment.
尚、噛み合い逃げ部13,18は、上述の実施の形態や実施例の形状に限定されるものではなく、第1金型8と第2金型10の突き合わせ部分14がズレても、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車1,1の第1歯車部分5,5と第2歯車部分6,6同士が接触して動力伝達するのを可能にするものであればよく、例えば、図11に示すように、第1歯車部分5と第2歯車部分6のそれぞれの頂部4近傍を略円弧形状に切り欠いて噛み合い逃げ部20を形成することができる。
The meshing
ここで、第1歯車部分5又は第2歯車部分6の頂部近傍を円弧状とする具体的な手段としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Here, as specific means for making the vicinity of the top of the
a.当該部分にクラウニングを付けるように歯形形状を設計する(この場合、クラウニングは第1歯車部分5又は第2歯車部分6の頂部4側の一端にのみ付けても、これらの歯車部分5,6の両端につけてもよい)。
a. The tooth profile is designed so that the portion is crowned (in this case, even if the crowning is attached only to one end on the top 4 side of the
b.当該部分が他の部分に比べて肉厚となるような歯形形状を採用し、当該部分における樹脂の成形時のヒケを利用する。 b. A tooth profile shape in which the portion is thicker than other portions is adopted, and sink marks at the time of molding the resin in the portion are used.
また、図12に示すように、頂部4の裏面16側を歯幅方向中央部3に沿って歯先面から歯底面近傍まで矩形形状に凹ませて噛み合い逃げ部21を形成したり、円弧形状や矩形形状の凹み以外の形状に凹ませて噛み合い逃げ部を形成するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 12, the
更に、樹脂製やまば歯車1を図13に示すような形状とする場合、ウェブ23を比較的肉厚に設計して、樹脂製やまば歯車1の歯7の歯幅方向中央における形成時のヒケ24を意図的に生じさせて、そのヒケ24を噛み合い逃げ部としてもよい。
Further, when the resin-made
また、図14に示すように、第1歯車部分5と第2歯車部分6の裏面16に略三角形状の噛み合い逃げ部22,22が左右均等に形成し、これら噛み合い逃げ部22,22によって段差17を吸収することにより、第1歯車部分5,5と第2歯車部分6,6を共に噛み合わせて動力伝達するようにしてもよい(図15参照)。ここで、噛み合い逃げ部22の寸法L4,L5,W1は、段差17のズレ量(段差寸法)を吸収できるように決定されている。
Further, as shown in FIG. 14, substantially triangular
また、歯7に頂部4側及び裏面16側の両方にそれぞれ噛み合い逃げ部13,20と噛み合い逃げ部18,21,22を形成するようにしてもよい。
Further, the
本発明の樹脂製やまば歯車1は、高速回転で且つ高負荷の動力伝達を静粛に行う必要があり、しかも軽量化及び製品価格の低廉化を図る必要がある複写機,プリンタ,ファクシミリ装置等の画像形成装置、自動車部品、精密機械、電子機器等の動力伝達機構に広く使用される。
The
1……樹脂製やまば歯車、3……歯幅方向中央部、4……頂部、5……第1歯車部分、6……第2歯車部分、8……第1金型、10……第2金型、11……キャビティ、13,18,20,21,22……噛み合い逃げ部、14……突き合わせ部分
DESCRIPTION OF
Claims (2)
歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向一端側の第1歯車部分を形作る第1金型と、前記歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向他端側の第2歯車部分を形作る第2金型とを突き合わせ、これら第1金型と第2金型のキャビティ内に樹脂を射出して一体成形されてなる樹脂製やまば歯車において、
前記第1金型と前記第2金型の突き合わせ部分に位置する前記歯幅方向中央部の山形の頂部を、歯先面から歯底面近傍まで、歯厚が減じる方向に切り欠いて噛み合い逃げ部を形成したことを特徴とする樹脂製やまば歯車。 It is shaped like a helical gear with opposite torsion,
A first mold that forms a first gear portion on one end side in the tooth width direction from the top of the chevron in the center portion in the tooth width direction, and a second gear portion on the other end side in the tooth width direction from the top portion of the chevron in the center portion in the tooth width direction. In a resin blind gear formed by abutment with a second mold that forms a shape and injecting resin into the cavities of the first mold and the second mold,
The top of the chevron at the central portion in the tooth width direction located at the butt portion of the first die and the second die is cut out in the direction in which the tooth thickness decreases from the tooth tip surface to the vicinity of the tooth bottom surface, and the meshing escape portion A plastic spear gear characterized by forming
歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向一端側の第1歯車部分を形作る第1金型と、前記歯幅方向中央部の山形の頂部から歯幅方向他端側の第2歯車部分を形作る第2金型とを突き合わせ、これら第1金型と第2金型のキャビティ内に樹脂を射出して一体成形されてなる樹脂製やまば歯車において、
前記第1金型と前記第2金型の突き合わせ部分に位置する前記歯幅方向中央部の山形の頂部の裏面には、歯先面から歯底面近傍まで、噛み合う相手歯車の山形の頂部に接触しないように凹ませた噛み合い逃げ部を形成したことを特徴とする樹脂製やまば歯車。 It is shaped like a helical gear with opposite torsion,
A first mold that forms a first gear portion on one end side in the tooth width direction from the top of the chevron in the center portion in the tooth width direction, and a second gear portion on the other end side in the tooth width direction from the top portion of the chevron in the center portion in the tooth width direction. In a resin blind gear formed by abutment with a second mold that forms a shape and injecting resin into the cavities of the first mold and the second mold,
The back surface of the top of the chevron at the central portion in the tooth width direction located at the butt portion of the first die and the second die contacts the top of the chevron of the mating gear from the tooth tip surface to the vicinity of the tooth bottom surface. A resin-made spur gear characterized in that a meshing relief portion that is recessed so as not to be formed is formed.
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