JP2007085464A - Bevel gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車部品等として適した、樹脂金属複合ベベルギヤを用いるベベルギヤ装置に関する。 The present invention relates to a bevel gear device using a resin-metal composite bevel gear suitable for automobile parts and the like.
樹脂製ベベルギヤは、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために金属製ベベルギヤと噛み合う相手ベベルギヤとして用いられ、高強度と耐久性が要求される。 The resin bevel gear is used as a mating bevel gear that meshes with a metal bevel gear in order to suppress the generation of noise when the teeth mesh, and requires high strength and durability.
従来、樹脂製ベベルギヤとして、補強繊維基材に樹脂を含浸したリング状樹脂成形体に歯を形成したものが提案されている。例えば、特許文献1に開示される次の技術である。
すなわち、帯状の補強繊維基材を準備する。この帯状の補強繊維基材を金属製ブッシュの外周に重ね巻きし筒状体を形成する。そして、金属製ブッシュと筒状体を成形金型に収容し、筒状体に樹脂を含浸し、加熱成形して金属製ブッシュと一体となったギヤ素形体を成形する。そして、ギヤ素形体の軸方向端面に切削加工により歯を形成する。
Conventionally, as a resin bevel gear, a ring-shaped resin molded body in which a reinforcing fiber base material is impregnated with a resin has been proposed. For example, it is the following technique disclosed in
That is, a belt-shaped reinforcing fiber base material is prepared. The belt-shaped reinforcing fiber base material is wound around the outer periphery of a metal bush to form a cylindrical body. Then, the metal bush and the cylindrical body are accommodated in a molding die, the cylindrical body is impregnated with resin, and is molded by heating to form a gear body integrated with the metal bush. Then, teeth are formed on the axial end surface of the gear body by cutting.
上記の樹脂製ベベルギヤは、帯状の補強繊維基材を重ね巻きしてなる筒状体の軸方向端面に歯が付与されているため、歯にかかる負荷の方向が筒状体の軸方向と交差した構成となり、強度面で理想的と言える。
しかし、歯部が樹脂のみで構成されているため、強度と耐久性に限界があり、更なる向上が要望されていた。
Since the resin bevel gear is provided with teeth on the axial end face of the cylindrical body formed by wrapping the belt-shaped reinforcing fiber base material, the direction of the load applied to the teeth intersects the axial direction of the cylindrical body. It can be said that it is ideal in terms of strength.
However, since the tooth portion is composed only of resin, there is a limit in strength and durability, and further improvement has been demanded.
本発明が解決しようとする課題は、歯部の材質および形状を工夫して、耐久性を向上させ、かつ歯の噛み合い時の騒音を低減した樹脂金属複合ベベルギヤを用いたベベルギヤ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a bevel gear device using a resin-metal composite bevel gear in which the material and shape of the tooth portion are devised to improve durability and reduce noise during tooth meshing. It is.
上記課題を解決するために、本発明は、歯幅方向の一部が樹脂部、歯幅方向の他の部分が金属部で構成された歯部を有する樹脂金属複合ベベルギヤと、当該ギヤと噛み合う金属製の相手ベベルギヤとを含むギヤ装置を次のように構成する。
すなわち、樹脂金属複合ベベルギヤと金属製の相手ベベルギヤのピッチ円錐角を互いに異なる値に設定し、樹脂金属複合ベベルギヤの樹脂部が、優先的に相手ベベルギヤの当たり部となるようにすることを特徴とする(請求項1)。
In order to solve the above problems, the present invention meshes with a gear and a resin-metal composite bevel gear having a tooth part in which a part in the tooth width direction is a resin part and another part in the tooth width direction is a metal part. A gear device including a metal mating bevel gear is configured as follows.
That is, the pitch cone angle of the resin-metal composite bevel gear and the metal mating bevel gear are set to different values so that the resin portion of the resin-metal composite bevel gear is preferentially the contact portion of the mating bevel gear. (Claim 1).
本発明は、樹脂金属複合ベベルギヤと相手金属ベベルギヤの歯面の当り角度を機械的に調整することにより、樹脂金属複合ベベルギヤの相手金属ベベルギヤへの当り部を優先的に樹脂部となるようにしている。樹脂金属複合ベベルギヤの樹脂部の位置は、ピッチ円錐角の調整の仕方により、歯幅方向の外周部側にすることができるし(請求項2)、歯幅方向の内周部側とすることもできる(請求項3)。 The present invention mechanically adjusts the contact angle between the tooth surfaces of the resin-metal composite bevel gear and the mating metal bevel gear so that the contact portion of the resin-metal composite bevel gear with the mating metal bevel gear becomes the resin portion preferentially. Yes. The position of the resin portion of the resin-metal composite bevel gear can be on the outer peripheral side in the tooth width direction by adjusting the pitch cone angle (Claim 2), or on the inner peripheral side in the tooth width direction. (Claim 3).
上述のように、本発明に係るギヤ装置は、樹脂金属複合ベベルギヤの樹脂部が、相手金属ベベルギヤと優先的に当るので、歯の噛み合い時の騒音を小さくすることができる。また、樹脂部に高負荷を受けたときは、樹脂部が変形して金属部が負荷を受けることになるため、歯部が樹脂のみの場合と比較して歯元強度が著しく向上する。 As described above, in the gear device according to the present invention, the resin portion of the resin-metal composite bevel gear is preferentially applied to the mating metal bevel gear, so that noise at the time of meshing of teeth can be reduced. Further, when the resin part is subjected to a high load, the resin part is deformed and the metal part is subjected to the load, so that the tooth root strength is remarkably improved as compared with the case where the tooth part is made of only the resin.
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るベベルギヤ装置であって、樹脂金属複合ベベルギヤ100に、金属製の相手ベベルギヤ3が噛み合ったギヤ装置である。図2は、その樹脂金属複合ベベルギヤであって、歯幅方向の外周部側が樹脂部である場合であり、(a)は上面図、(b)は縦断面図を示したものである。回転軸との締結部は信頼性の関係から金属製ブッシュ2を用いる。この金属製ブッシュ2の周囲に段部を形成し、樹脂部1の回り止め5として凹凸形状、抜け止め6として上方がせり出した形状とし、この部分にリング状の補強繊維基材を嵌め合せ、閉じた金型内で前記補強繊維基材に液状樹脂を浸透させて樹脂部1を形成する。リング状の補強繊維基材は、アラミド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維等の糸を筒状に編んだ筒状体を準備し、この筒状体を端部から軸方向に巻き上げて構成したものである。そのほか、シート状の補強繊維基材を紙縒り状に巻き、その両端を重ねてリング状に形成してもよい。また、液状樹脂は、架橋ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を使用することができる。
前記ギヤ素形体を補強繊維基材側から金属部と樹脂部を含むように切削加工により歯を形成する際、図1に示すように相手ベベルギヤのピッチ円錐角に対しプラス角度誤差を付与することにより、相手ベベルギヤ3との当たり部4を歯幅方向の外周部側に位置する樹脂部1とすることができる。このため、通常の噛み合い時には樹脂部が優先的に相手ベベルギヤに当たり、ベベルギヤ同士の噛み合い音が低減される。また、歯部に高負荷を受けたときは樹脂部が変形して金属部が負荷を受けるため、歯部が樹脂のみの場合と比較して歯元強度が著しく向上する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a bevel gear device according to an embodiment of the present invention, in which a metal
When forming teeth by cutting the gear body so as to include a metal part and a resin part from the reinforcing fiber substrate side, a plus angle error is given to the pitch cone angle of the mating bevel gear as shown in FIG. Thereby, the contact part 4 with the other
図3は、本発明の他の実施の形態に係るベベルギヤ装置である。図4は、その樹脂金属複合ベベルギヤであって、歯幅方向の内周部側が樹脂部である場合を示したものである。金属製ブッシュ2と同心にリング状溝を形成し、樹脂部1の回り止め5として凹凸形状、抜け止め6として上方の開口が底部より狭い形状とし、この部分にリング状の補強繊維基材を圧入し、閉じた金型内で前記補強繊維基材に液状樹脂を浸透させて樹脂部1を形成する。
前記ギヤ素形体を補強繊維基材側から金属部と樹脂部を含むように切削加工により歯を形成する際、図3に示すように相手ベベルギヤのピッチ円錐角に対しマイナス角度誤差を付与することにより、相手ベベルギヤ3との当たり部4を歯幅方向の内周部側に位置する樹脂部1とすることができる。噛み合い音の低減、歯元強度の向上については、前述のとおりである。
FIG. 3 shows a bevel gear device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the resin-metal composite bevel gear when the inner peripheral side in the tooth width direction is a resin part. A ring-shaped groove is formed concentrically with the
When teeth are formed by cutting the gear body so as to include a metal part and a resin part from the reinforcing fiber base side, a negative angle error is given to the pitch cone angle of the mating bevel gear as shown in FIG. Thereby, the contact part 4 with the other
本発明の実施例について、図7を参照しながら説明する。
実施例1
図7(a)において、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維を質量比50/50の割合で混紡した糸を筒状に編んだ筒状体7を準備し、この筒状体7を端部から軸方向に巻き上げて、リング状の補強繊維基材8とする。図7(b)において、図2に示す金属製ブッシュ2と前記補強繊維基材8を成形金型9に配置した後、金型内を脱気し真空状態とする。ここに溶融させた架橋ポリアミノアミド樹脂10を注入し、補強繊維基材8に浸透、硬化させ、ギヤ素形体を得た。本実施例の形態は、金属製ブッシュ2の外周に補強繊維基材8を挿入するため作業性が良く、また成形金型9のゲートが補強繊維基材8に直結しているため成形性も良好である。前記ギヤ素形体を、補強繊維基材側から金属部と樹脂部を含むように所定の寸法に切削加工、歯切り加工を行い、金属製の相手ベベルギヤ3のピッチ円錐角に対しプラス角度誤差0.5°を付与した軸角90°の樹脂金属複合ベベルギヤを得た。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Example 1
In FIG. 7A, a cylindrical body 7 is prepared by knitting a yarn in which a para-aramid fiber and a meta-aramid fiber are blended at a mass ratio of 50/50 into a cylindrical shape. To a ring-shaped reinforcing fiber substrate 8. In FIG. 7B, after the
比較例1
実施例1で得たギヤ素形体を、補強繊維基材側から金属部と樹脂部を含むように所定の寸法に切削加工、歯切り加工を行い、相手ベベルギヤのピッチ円錐角に対し角度誤差0°とした軸角90°の樹脂金属複合ベベルギヤを得た。
Comparative Example 1
The gear body obtained in Example 1 was cut into a predetermined size and geared so as to include the metal part and the resin part from the reinforcing fiber base side, and the angle error was 0 with respect to the pitch cone angle of the mating bevel gear. A resin / metal composite bevel gear having an angle of 90 ° was obtained.
従来例1
パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維を質量比50/50の割合で混紡した糸を用いた平織りの布を所定幅(金属製ブッシュ2の厚さ寸法の1.2倍)で裁断して帯状の補強繊維基材を準備し、この帯状の補強繊維基材を図6に示す金属製ブッシュの外周に重ね巻きし筒状体を形成する。前記金属製ブッシュ2と筒状体を成形金型に配置した。その後は比較例1と同様にして樹脂製ベベルギヤを得た。
Conventional Example 1
A plain-woven cloth using a yarn in which para-aramid fibers and meta-aramid fibers are blended at a mass ratio of 50/50 is cut to a predetermined width (1.2 times the thickness of the metal bush 2) to form a strip shape. The reinforcing fiber base material is prepared, and this belt-like reinforcing fiber base material is wound on the outer periphery of the metal bush shown in FIG. 6 to form a cylindrical body. The
比較例2
切削加工により、比較例1と同形状の鋼製(S45C)のベベルギヤを得た。
Comparative Example 2
By cutting, a steel (S45C) bevel gear having the same shape as Comparative Example 1 was obtained.
上記実施例、従来例、比較例で作製したベベルギヤを用いて、噛み合い音評価、モータリング耐久評価を行った結果を表2、図5にそれぞれ示す。測定方法は、以下に示すとおりである。
噛み合い音評価:ギヤの噛み合い部に集音マイクを設置し、表1に示す条件によりギヤを駆動させたときの騒音をFFTアナライザで周波数解析し、音圧を比較した。
Table 2 and FIG. 5 show the results of the meshing sound evaluation and the motoring durability evaluation using the bevel gears produced in the above examples, conventional examples, and comparative examples, respectively. The measuring method is as follows.
Engagement sound evaluation: A sound collecting microphone was installed in the meshing part of the gear, and when the gear was driven under the conditions shown in Table 1, frequency analysis was performed with an FFT analyzer, and the sound pressure was compared.
表2の値は、比較例2を100としたときの指数で表わしたものである。
モータリング耐久評価:表1に示す条件によりギヤを駆動させ、ベベルギヤが破壊するまでのサイクル数を測定した。なお、ベベルギヤが正方向7回転、逆方向7回転を1サイクルとした。
The values in Table 2 are expressed as indices when Comparative Example 2 is taken as 100.
Motoring durability evaluation: The gear was driven under the conditions shown in Table 1, and the number of cycles until the bevel gear was broken was measured. In addition, the bevel gear was set to 7 cycles in the forward direction and 7 rotations in the reverse direction.
表2から明らかなように、本発明による樹脂金属複合ベベルギヤは、相手ベベルギヤのピッチ円錐角に対し角度誤差を付与していない樹脂金属複合ベベルギヤ(比較例1)と比較して音圧レベル指数が小さく、噛み合い音の低減効果を付与できる。また、図5から明らかなように、本発明による樹脂金属複合ベベルギヤは、樹脂製ベベルギヤ(従来例1)と比較して疲労寿命の大幅な向上により耐久性を付与できることが理解できる。 As is apparent from Table 2, the resin-metal composite bevel gear according to the present invention has a sound pressure level index as compared with the resin-metal composite bevel gear (Comparative Example 1) in which no angular error is given to the pitch cone angle of the counterpart bevel gear. It is small and can provide an effect of reducing the meshing sound. Further, as is apparent from FIG. 5, it can be understood that the resin-metal composite bevel gear according to the present invention can impart durability by significantly improving the fatigue life as compared with the resin bevel gear (conventional example 1).
1は樹脂部
2は金属製ブッシュ
3は相手ベベルギヤ
4は相手ベベルギヤとの当たり部
5は回り止め
6は抜け止め
7は筒状体
8は補強繊維基材
9は成形金型
10は架橋ポリアミノアミド樹脂
100は樹脂金属複合ベベルギヤ
1 is a
Claims (3)
樹脂金属複合ベベルギヤと金属製の相手ベベルギヤのピッチ円錐角を互いに異なる値に設定し、樹脂金属複合ベベルギヤの樹脂部が、優先的に相手ベベルギヤの当たり部となるようにしたことを特徴とするベベルギヤ装置。 A gear device including a resin-metal composite bevel gear having a tooth part in which a part in the tooth width direction is a resin part and another part in the tooth width direction is a metal part, and a metal counter bevel gear meshing with the gear. And
The bevel gear is characterized in that the pitch cone angles of the resin-metal composite bevel gear and the metal mating bevel gear are set to different values so that the resin portion of the resin-metal composite bevel gear preferentially comes into contact with the mating bevel gear. apparatus.
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