JP2012145161A - Resin gear - Google Patents

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Yuji Kitagawa
勇二 北川
Tadao Sugiyama
匡生 杉山
Masaya Ozawa
昌也 小澤
Yoichi Morio
洋一 森尾
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin gear capable of restricting an increase of an engagement error of gears even when a dimensional change occurs due to swelling by absorption of moisture in a resin molding part.SOLUTION: The resin gear includes: a metal bush 2; and the resin molding part 6 disposed in the periphery of the bush. The resin molding part 6 is formed by impregnating an unwoven fabric base material with a resin and hardening it, and is formed into an inclined tooth including a tip part and a dedendum part, and a helix angle of the tip part is formed larger than the helix angle of the dedendum part. Desirably, the helix angle of the tip part is larger by 0.1-0.5 degree than the helix angle of the dedendum part. This invention can be appropriately used for an unwoven fabric base material formed by a sheet forming method.

Description

本発明は、歯部全体が樹脂成形部で構成された、樹脂製歯車に関する。   The present invention relates to a resin gear whose entire tooth portion is formed of a resin molded portion.

自動車等の高強度、高耐久性が要求される部品に使用される歯車は、その要求特性から、長らく金属製のものが使用されていたが、近年では、環境意識の高まりから、低燃費のための軽量化が推し進められ、更には、金属製歯車同士の噛み合い音を、少しでも静粛化するために、金属製歯車と噛み合う相手歯車として、樹脂製の歯車が使用されてきている。   Gears used for parts that require high strength and high durability such as automobiles have long been made of metal because of their required characteristics. For this reason, resin gears have been used as mating gears that mesh with metal gears in order to reduce the meshing noise between metal gears as much as possible.

樹脂製の歯車は、回転軸に固定される部分として、金属製のブッシュを使用し、このブッシュの周囲に樹脂成形部を設け、この樹脂成形部に歯を形成したものが使用されている。
樹脂成形部は、単純に樹脂を硬化させただけでなく、強度及び耐久性を向上させるため、強化繊維に樹脂を含浸させたものであり、強化繊維としては、アラミド繊維を用いることが多い。
As the resin gear, a metal bush is used as a portion fixed to the rotating shaft, a resin molded portion is provided around the bush, and teeth are formed on the resin molded portion.
The resin molded part is not only simply cured of the resin but also impregnated with resin in order to improve strength and durability, and aramid fiber is often used as the reinforcing fiber.

より具体的に強化繊維について述べると、アラミド繊維糸の織物又は編み物による筒状基材を端部から外側に向けて巻き回し、ドーナツ形状にしたもの(特許文献1参照)や、アラミド繊維の短繊維をシート状に抄造した不織布基材(特許文献2参照)が用いられている。   More specifically, the reinforcing fiber is described as a doughnut-shaped cylindrical substrate made of aramid fiber yarn woven or knitted outward (see Patent Document 1) or aramid fiber short. A nonwoven fabric substrate (see Patent Document 2) in which fibers are made into a sheet is used.

特開平08−156124号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-156124 特開2009−250364号公報JP 2009-250364 A

しかしながら、前述したような樹脂製歯車は、樹脂成形部、特に斜歯の歯先が、使用環境によっては吸湿により膨潤して寸法変化し、結果として平歯に近づく傾向がみられ、これにより歯の噛み合い誤差が悪化するという問題がある。これにより、歯車がスムーズに回転しなくなったりするなど噛み合い時の異常や、バックラッシ量の減少による異音が発生するという心配がある。   However, in the resin gear as described above, the resin molded part, particularly the tooth tip of the inclined tooth, swells due to moisture absorption and changes in size depending on the use environment, and as a result, there is a tendency to approach the spur tooth. There is a problem that the meshing error is worsened. As a result, there is a concern that the gears may not rotate smoothly, causing abnormalities at the time of meshing or abnormal noise due to a decrease in the amount of backlash.

筒状基材をドーナツ形状にした強化繊維を用いたものと、不織布基材を用いたものとで、各々同一サイズの斜歯を有する樹脂製歯車を製作し、各々の樹脂製歯車にて膨潤試験を行い、斜歯の上部、中央部、下部で歯形形状の変化を確認したところ、筒状基材を用いたものでは、各々同じように膨潤したが、不織布基材を用いたものでは、R面は下部に比べ上部が、L面は上部に比べ下部が大きく膨潤する傾向にあった。このとき、上下面を入れ替えてR面,L面を反対にしても、歯形形状の変化は上記と同様の傾向であった。   Fabricate resin gears with bevel teeth of the same size for those using reinforced fibers with cylindrical base material and those using non-woven fabric base material, and swell with each resin gear When the test was performed and the change of the tooth profile was confirmed at the upper part, middle part, and lower part of the oblique teeth, the one using the cylindrical base material swelled in the same manner, but the one using the non-woven base material, The R surface tended to swell more greatly than the lower portion, and the L surface tended to swell more greatly than the upper portion. At this time, even if the upper and lower surfaces were switched and the R and L surfaces were reversed, the change in the tooth profile was the same tendency as described above.

尚、前述した斜歯の上部、中央部、下部とは、斜歯の歯先から歯元の部分において、歯先から全体長さの20%だけ歯元側に寄った部分を上部となし、全体長さの中間部分を中央部となし、歯元から全体長さの20%だけ歯先側に寄った部分を下部となしている(図1参照)。
また、前述したR面及びL面とは、歯車を寝かせた際の、歯面の右側及び左側を意味する(図1参照)。
In addition, the upper part, the center part, and the lower part of the above-described oblique tooth are the upper part of the part from the tooth tip of the oblique tooth to the tooth base, and the part that is closer to the tooth base side by 20% of the entire length from the tooth tip. The middle part of the overall length is the central part, and the part from the tooth base to the tooth tip side by 20% of the overall length is the lower part (see FIG. 1).
Moreover, the R surface and L surface mentioned above mean the right side and the left side of the tooth surface when the gear is laid (see FIG. 1).

この実験に用いた樹脂製歯車は、外径:90mm、樹脂成形部の内径:60mm、歯幅:12mm、斜歯角度:30度のものを用い、100℃の湯中に樹脂製歯車を1500時間浸漬させた後、角度の測定を行った。   The resin gear used in this experiment has an outer diameter of 90 mm, an inner diameter of the resin molded part: 60 mm, a tooth width of 12 mm, and an inclined tooth angle of 30 degrees, and the resin gear is 1500 in hot water at 100 ° C. After soaking for an hour, the angle was measured.

また、斜歯の歯先部、中央部、歯元部の、斜歯のねじれ角の変化を確認したところ、筒状基材を用いた樹脂製歯車では、各々同じように膨潤して、ねじれ角が小さくなり、その変化量も同程度であった。一方、不織布基材を用いた樹脂製歯車では、ねじれ角が小さくなり、その変化量は、R、L面共に歯元部に比べて歯先部が大きく変化する傾向にあった。
これにより、筒状基材を用いた樹脂製歯車に比べて、不織布基材を用いた樹脂製歯車では、歯先部の変化が大きく噛み合いが、より悪化する結果であった。
In addition, when the change in the torsion angle of the inclined tooth at the tip, center, and root of the inclined tooth was confirmed, the resin gear using the cylindrical base material swelled and twisted in the same manner. The angle became smaller and the amount of change was similar. On the other hand, in the resin gear using the nonwoven fabric base material, the twist angle is small, and the amount of change tends to change greatly at the tooth tip portion of the R and L surfaces compared to the tooth root portion.
Thereby, compared with the resin gear using the cylindrical base material, in the resin gear using the non-woven fabric base material, the change in the tooth tip portion was large, and the meshing was worse.

本発明は、樹脂成形部が吸湿による膨潤で寸法変化を起こす場合においても、歯車の噛み合い誤差が増大することが少ない樹脂製歯車を、提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a resin gear in which the meshing error of the gear is small even when the resin molded portion undergoes a dimensional change due to swelling due to moisture absorption.

本発明は、以下のものに関する。
(1)金属製のブッシュと、このブッシュの周囲に配置される樹脂成形部とを備え、前記樹脂成形部が、不織布基材に樹脂を含浸、硬化させたもので、歯先部と歯元部とを有する斜歯であり、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角より大きい樹脂製歯車。
(2)項(1)において、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角より0.1〜0.5度大きい樹脂製歯車。
(3)項(1)又は(2)において、樹脂成形部が、抄造による不織布基材に樹脂を含浸、硬化させたものである樹脂製歯車。
The present invention relates to the following.
(1) It has a metal bush and a resin molded part arranged around the bush, and the resin molded part is obtained by impregnating and curing a resin to a nonwoven fabric base material. A resin gear having a tooth tip portion twist angle larger than a tooth root portion twist angle.
(2) The resin gear as described in item (1), wherein the tooth tip twist angle is 0.1 to 0.5 degrees larger than the tooth tip twist angle.
(3) A resin gear in which the resin molded part is obtained by impregnating and curing a resin to a nonwoven fabric base material by papermaking in item (1) or (2).

不織布基材を用いた場合には、歯元部に比べて歯先部のねじれ角が平歯方向に変化すること見出し、本発明は、この新しい知見に基づいている。   When a nonwoven fabric base material is used, it is found that the twist angle of the tooth tip part changes in the spur direction as compared with the tooth base part, and the present invention is based on this new finding.

本発明の樹脂製歯車は、歯先部ねじれ角を、歯元部ねじれ角よりも大きくしているので、吸湿した際に歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角に近づくと共に、噛み合う金属製歯車に対応するねじれ角にも近づき、噛み合いの悪化を抑えることが可能となる。   The resin gear of the present invention has a tooth tip twist angle larger than the tooth root twist angle, so that when the moisture is absorbed, the tooth tip twist angle approaches the tooth tip twist angle and meshes with the metal. It becomes possible to approach the helix angle corresponding to the gear making, and to suppress the deterioration of the meshing.

また、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角よりも、0.1〜0.5度大きくした場合は、使用環境の湿度条件が、0〜100%の間にて変化しても、より平均して噛み合いの悪化を抑えることができる。
樹脂成形部が、抄造による不織布基材に樹脂を含浸、硬化させたものである場合は、歯先の変化が、歯元の変化に比べ大きいことから、吸湿時のかみあい誤差を、より一層低減することができる。
In addition, when the tooth tip twist angle is larger by 0.1 to 0.5 degrees than the tooth root twist angle, even if the humidity condition of the use environment changes between 0 and 100%, It is possible to suppress the deterioration of meshing more on average.
If the resin molded part is made by impregnating and curing a non-woven fabric base material with papermaking, the change in the tooth tip is larger than the change in the tooth base, so the meshing error during moisture absorption is further reduced. can do.

樹脂製歯車の歯部の説明図である。It is explanatory drawing of the tooth | gear part of resin gears. 本発明に用いる歯を形成する前の樹脂製歯車の1実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Example of the resin gears before forming the tooth | gear used for this invention. 本発明に用いる抄造による不織布基材製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the nonwoven fabric base material manufacturing process by papermaking used for this invention. 本発明に用いる成形金型の説明図である。It is explanatory drawing of the shaping die used for this invention.

<金属製のブッシュ>
本発明にて述べる金属製のブッシュは、中央に回転軸を挿入する貫通孔が設けられ、樹脂成形部が一体化される外周部分を有している。
ブッシュの材質は、強度及び耐久性を考え、金属製であり、より具体的には、炭素鋼、アルミニウム、ステンレス等を用いることができ、特に炭素鋼が、強度も高く、生産性が良好なので好ましく用いられる。
<Metal bushing>
The metal bush described in the present invention is provided with a through-hole into which the rotation shaft is inserted at the center, and has an outer peripheral portion where the resin molded portion is integrated.
The material of the bush is made of metal in consideration of strength and durability, and more specifically, carbon steel, aluminum, stainless steel, etc. can be used. Especially, carbon steel has high strength and good productivity. Preferably used.

金属製のブッシュの成形方法は、特に限定されるものではないが、強度及び耐久性が高いことから、焼結により成形されるものが好ましい。
また、樹脂成形部と密着させる金属製のブッシュの外周部分には、樹脂成形部の空転を阻止するために、突起を設けることが好ましい。この突起を設ける個数は、特に限定されるものではないが、回転体であることから、等角度間隔に設けることが好ましく、2個であれば、180度毎に、3個であれば、120度毎に、4個であれば、90度毎に設けることが好ましい。
The method for forming the metal bush is not particularly limited, but is preferably formed by sintering because of its high strength and durability.
Moreover, it is preferable to provide a protrusion on the outer peripheral portion of the metal bush to be in close contact with the resin molded portion in order to prevent the resin molded portion from slipping. The number of the protrusions is not particularly limited, but is preferably a rotating body, and is preferably provided at equiangular intervals. If there are four for each degree, it is preferable to provide every 90 degrees.

<樹脂成形部>
本発明にて述べる樹脂成形部とは、先に述べた金属製ブッシュの外周部分に配置されるものであり、不織布基材に樹脂を含浸させたものであれば、特に制限されるものではない。
<Resin molding part>
The resin molded portion described in the present invention is arranged on the outer peripheral portion of the metal bush described above, and is not particularly limited as long as the nonwoven fabric base material is impregnated with resin. .

(不織布基材)
不織布の構成材料として用いる繊維は、特に制限されるものではないが、アラミド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維等を用いることができ、特にアラミド繊維が強度も強く、樹脂製歯車と噛み合う相手金属製歯車を傷めないため、好ましく用いることができる。
(Nonwoven fabric substrate)
The fiber used as the constituent material of the nonwoven fabric is not particularly limited, but an aramid fiber, a carbon fiber, a glass fiber, etc. can be used. In particular, the aramid fiber has a high strength, and the other metal gear meshes with the resin gear. Can be preferably used.

不織布基材は、シート状のものを、複数枚積層することで、厚みを持たせたものとし、これの外形形状を整えることで、使用することができる。
抄造により不織布基材を作製する場合は、上記のように複数枚積層する作業を不要にすることができ、より具体的には、短繊維を水等の分散液中に分散させて抄造スラリとなし、この抄造スラリを型内に注入して分散液を分離し、型内に残存する短繊維を圧縮・乾燥させることで、複数枚積層することなく所定厚みの不織布基材となすことができる。
The nonwoven fabric base material can be used by stacking a plurality of sheet-like materials so as to have a thickness and adjusting the outer shape thereof.
When producing a nonwoven fabric substrate by papermaking, the operation of laminating a plurality of sheets as described above can be made unnecessary. More specifically, short fibers are dispersed in a dispersion liquid such as water to make a papermaking slurry. None, by injecting this papermaking slurry into the mold, separating the dispersion, and compressing and drying the short fibers remaining in the mold, a nonwoven fabric substrate having a predetermined thickness can be obtained without laminating a plurality of sheets. .

(樹脂)
不織布基材に含浸させる樹脂は、樹脂製歯車の使用環境下温度での変形量が、設計誤差範囲内に収まるものであれば、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂を用いることが、強度も高く耐熱性に優れているため好ましく、より具体的には、架橋ポリアミノアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができ、特に架橋ポリアミノアミド樹脂は、強度も強く耐熱性に優れているので好ましく用いることができる。
(resin)
The resin to be impregnated into the nonwoven fabric base material is not particularly limited as long as the deformation amount of the resin gear under the operating environment temperature is within the design error range, but a thermosetting resin should be used. However, it is preferable because it has high strength and excellent heat resistance, and more specifically, a crosslinked polyaminoamide resin, a phenol resin, an epoxy resin, and the like can be used. Particularly, the crosslinked polyaminoamide resin has high strength and heat resistance. Since it is excellent, it can be preferably used.

<斜歯>
樹脂成形部は、歯先部と歯元部とを有する斜歯であり、この斜歯は、型成形時に形成することも、型成形の後に切削により形成することもできるが、歯形精度を高くすることができることから、切削により設けることが好ましい。
また、切削は、三段階に分けて、外周部分の第一加工、歯形創作の第二加工、歯面仕上げの第三加工とすることが好ましい。
<Inclined tooth>
The resin molded part is an inclined tooth having a tooth tip part and a tooth base part, and this inclined tooth can be formed at the time of mold forming or by cutting after mold forming, but the tooth profile accuracy is high. Therefore, it is preferable to provide by cutting.
Moreover, it is preferable to divide the cutting into three stages and perform a first process on the outer peripheral portion, a second process of tooth profile creation, and a third process of tooth surface finishing.

第一加工について、より詳細に述べると、旋盤加工を施し、外周面および内径部を切削し、所定の寸法に加工する。この段階では、歯の作製は行われず、単純な円周加工になる。
第二加工について、より詳細に述べると、ホブ盤にて、歯形形状に加工する。ホブ盤としては、例えば三菱重工株式会社製のGE15A(商品名)を用いることができる。
第三加工について、より詳細に述べると、シェービング盤にて歯面の仕上げ加工をする。シェービング盤としては、例えば三菱重工株式会社製のFE30A(商品名)を用いることができる。尚、シェービング加工は、最終的な仕上げ加工なので、切削量は少なく、20〜150μm程度になる。
The first process is described in more detail. A lathe process is performed, and the outer peripheral surface and the inner diameter part are cut and processed to a predetermined dimension. At this stage, teeth are not produced, and simple circumferential processing is performed.
To describe the second processing in more detail, it is processed into a tooth profile with a hobbing machine. As the hobbing machine, for example, GE15A (trade name) manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. can be used.
To describe the third process in more detail, the tooth surface is finished with a shaving machine. As the shaving machine, for example, FE30A (trade name) manufactured by Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. can be used. In addition, since the shaving process is a final finishing process, the cutting amount is small and is about 20 to 150 μm.

斜歯のねじれ角は、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角よりも大きくする必要がある。歯先部のねじれ角は、樹脂製歯車完成時には、前述したように歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角よりも大きいものの、湿度が上がるにつれて膨潤し、歯元ねじれ角と同じ角度になるか、近づく。
尚、ねじれ角の測定は、歯車検査機等により行うことができる。歯車検査機は、歯の片面(R面又はL面)の歯形形状、歯筋形状を検査するもので、具体的には、株式会社東京テクニカル製のTTi−300E(商品名)を用いることができる。
The torsion angle of the inclined tooth needs to be larger than the torsion angle of the tooth root part. When the resin gear is completed, the torsion angle of the tooth tip part is larger than the tooth root part twist angle as described above, but swells as the humidity increases, and becomes the same angle as the tooth root twist angle. Become or get closer.
The torsion angle can be measured by a gear inspection machine or the like. The gear inspection machine inspects the tooth profile shape and tooth trace shape of one side (R surface or L surface) of the tooth. Specifically, TTi-300E (trade name) manufactured by Tokyo Technical Co., Ltd. may be used. it can.

歯先部ねじれ角を歯元部ねじれ角よりも、どれ程大きくするかは、特に限定されるものではないが、0.1〜0.5度大きくすることが好ましい。歯先部ねじれ角を歯元部ねじれ角よりも、0.1〜0.5度大きくすることにより、樹脂製歯車は、湿度が変化する雰囲気下においても、歯先と歯元とで歯筋が大きく異なるなることがなく、相手歯車(金属歯車)との噛み合い誤差を、抑制することができる。
尚、歯先部ねじれ角を歯元部ねじれ角よりも、0.1〜0.5度大きくする加工は、極端な湿度環境下でなければ、加工環境が特に限定されるものではなく、具体的には、約20〜50%の湿度環境下にて行うことができる。
There is no particular limitation as to how much the torsion angle of the tooth tip part is larger than the torsion angle of the tooth root part, but it is preferably 0.1 to 0.5 degree. By making the tooth tip twist angle 0.1 to 0.5 degrees larger than the tooth tip twist angle, the resin gear has a tooth trace between the tooth tip and the tooth root even in an atmosphere where the humidity changes. Is not greatly different, and the meshing error with the counterpart gear (metal gear) can be suppressed.
In addition, the processing environment is not particularly limited in the processing for increasing the torsion angle of the tooth tip portion by 0.1 to 0.5 degrees larger than the torsion angle of the tooth root portion unless it is in an extreme humidity environment. Specifically, it can be performed in a humidity environment of about 20 to 50%.

以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。
<実施例1>
(金属製のブッシュ)
図2は、本発明の1実施例である、樹脂製歯車の断面図を示す。樹脂製歯車1は、中央部分に金属製ブッシュ2を配置し、その周囲に樹脂成形部6を有している。
Examples of the present invention will be described in detail below.
<Example 1>
(Metal bush)
FIG. 2 is a sectional view of a resin gear, which is an embodiment of the present invention. The resin gear 1 has a metal bush 2 disposed at the center and a resin molded portion 6 around the metal bush 2.

金属製ブッシュ2は、炭素鋼を焼結させたものであり、中心に図示を省略する駆動軸を接続する貫通孔3を有しており、樹脂成形部6と接する外周面には、等角度間隔に8個の突起4Aを配置させている。
突起4Aは、その断面形状から判るように、樹脂成形部6の抜け及び空回りを防止させるため、逆テーパを形成してあり、この逆テーパの角度θを、10度としている。
The metal bush 2 is made of sintered carbon steel, and has a through hole 3 for connecting a drive shaft (not shown) at the center, and an outer peripheral surface in contact with the resin molded portion 6 is equiangular. Eight protrusions 4A are arranged at intervals.
As can be seen from the cross-sectional shape of the protrusion 4A, a reverse taper is formed in order to prevent the resin molded portion 6 from coming off and spinning, and the angle θ of the reverse taper is 10 degrees.

尚、樹脂製歯車1の外径(歯を形成する前)は、91mmであり、金属製ブッシュ2の突起4Aを含めた外径は、62mm、金属製ブッシュ2の突起4Aを含めない外径は、60mm、貫通孔3の内径は、29mm、金属製ブッシュ2及び樹脂成形部6の厚みを、共に、13mmとしている。   The outer diameter of the resin gear 1 (before forming the teeth) is 91 mm, the outer diameter including the protrusion 4A of the metal bush 2 is 62 mm, and the outer diameter not including the protrusion 4A of the metal bush 2 The inner diameter of the through-hole 3 is 29 mm, and the thicknesses of the metal bush 2 and the resin molded part 6 are both 13 mm.

(不織布基材の作製)
先ず、抄造スラリを製造するために、短繊維の分散濃度が、4g/リットルとなる量の水を満たしたタンクを用意する。そしてこのタンク内に、樹脂成形体中の短繊維総量が40体積%となる量の短繊維を入れる。具体的には、短繊維として、単繊維繊度:1.7dtex、繊維長:3mm長のパラ系アラミド短繊維(帝人株式会社製「テクノーラ(帝人株式会社商標)」)を50質量%と、単繊維繊度:2.2dtex、繊維長:3mm長のメタ系アラミド短繊維(帝人株式会社製「コーネックス(帝人株式会社商標)」)を45質量%、そしてデュポン株式会社製「ケブラー(デュポン株式会社商標)パルプ」を、フリーネス値:300mlまでフィブリル化処理した微細繊維:5質量%となる量をそれぞれ投入する。次に攪拌機でタンク内の水を攪拌し短繊維を分散させる。
(Preparation of nonwoven fabric substrate)
First, in order to manufacture a papermaking slurry, a tank filled with an amount of water in which the short fiber dispersion concentration is 4 g / liter is prepared. And the short fiber of the quantity from which the total amount of the short fiber in a resin molding becomes 40 volume% is put in this tank. Specifically, as a short fiber, a single fiber fineness: 1.7 dtex, a fiber length: 3 mm-long para-aramid short fiber (“Technora (Teijin Limited)” manufactured by Teijin Limited), 50% by mass, 45% by mass of a meta-aramid short fiber (“Conex (Teijin Limited)” manufactured by Teijin Limited) having a fiber fineness of 2.2 dtex and a fiber length: 3 mm, and “Kevlar (DuPont Limited) manufactured by DuPont Co., Ltd. "Trademark) Pulp" is fibrillated to a freeness value of 300 ml. Next, the water in the tank is stirred with a stirrer to disperse the short fibers.

次に、図3(A)に示す抄造圧縮装置7を用いて、下側のブッシュ支持用金型12上に金属製ブッシュ2を位置決めする。
そして、図3(B)に示すように、上側のブッシュ支持用金型11を下方向に移動して、一対のブッシュ支持用金型11及び12の間に金属製ブッシュ2を挟持する。ここで、下側の圧縮用金型14の位置は、金属製ブッシュ2の軸方向中央から底部材16上面迄の距離が40mmとなる位置とした。この抄造圧縮装置7内に、分散させた短繊維を含む抄造スラリを充填する。そして、真空吸引をして下側の圧縮用金型14に設けた複数の貫通孔15から水を排水することにより、短繊維と水を分離して円筒状の繊維集積体8を得る。尚、排水時に貫通孔15より短繊維が流出するのを防止するために、下側の圧縮用金型14上には底部材16を配置した。この底部材16としては、金属製:100メッシュ(メッシュサイズは、「JIS G 3555」の規定による)の金網を用いた。
Next, the metal bush 2 is positioned on the lower bush supporting mold 12 by using the papermaking compression device 7 shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 3B, the upper bush supporting mold 11 is moved downward to sandwich the metal bush 2 between the pair of bush supporting molds 11 and 12. Here, the position of the lower compression mold 14 was a position where the distance from the axial center of the metal bush 2 to the upper surface of the bottom member 16 was 40 mm. A papermaking slurry containing dispersed short fibers is filled into the papermaking compression device 7. Then, vacuum suction is performed to drain water from the plurality of through holes 15 provided in the lower compression mold 14, whereby the short fibers and the water are separated to obtain a cylindrical fiber assembly 8. In order to prevent short fibers from flowing out of the through hole 15 during drainage, a bottom member 16 is disposed on the lower compression mold 14. As the bottom member 16, a metal mesh made of metal: 100 mesh (mesh size is defined by “JIS G 3555”) was used.

次に、金属製ブッシュ2の回り止め部に、更に強固に短繊維を喰い込ませるために圧縮を行う。図3(C)に示すように、150℃に加熱した上側の圧縮用金型13を、金属製ブッシュ2の軸方向中央から上側の圧縮用金型13下面までの距離が40mmとなる位置まで下降させる。この位置は、金属製ブッシュ2が、一対の圧縮用金型13と14の間の中央に位置する状態となる位置である。   Next, compression is performed in order to make the short fiber bite into the detent portion of the metal bush 2 more firmly. As shown in FIG. 3C, the upper compression mold 13 heated to 150 ° C. is moved to a position where the distance from the axial center of the metal bush 2 to the lower surface of the upper compression mold 13 is 40 mm. Lower. This position is a position where the metal bush 2 is located at the center between the pair of compression molds 13 and 14.

そして、図3(D)に示すように、金属製ブッシュ2が、一対の圧縮用金型13と14の間の中央に位置する状態で、一対の圧縮用金型13及び14をそれぞれ同速度(5mm/s)で相互に近づく方向に移動させ、繊維集積体8が、厚み:10mmとなるまで圧縮する。
加熱した状態で2分間圧縮することにより、金属製ブッシュ2と一体化した不織布基材5を得た。尚、前記圧縮の際、下側の圧縮用金型14の貫通孔15から真空吸引した状態で圧縮している。
不織布基材5は、その質量が、40gであり、外径:91mm、内径:60mm、厚み:13mmとしている。
As shown in FIG. 3D, the pair of compression dies 13 and 14 are moved at the same speed in a state where the metal bush 2 is located at the center between the pair of compression dies 13 and 14. It moves to the direction which mutually approaches at (5 mm / s), and compresses until the fiber assembly 8 becomes thickness: 10mm.
The nonwoven fabric base material 5 integrated with the metal bush 2 was obtained by compressing for 2 minutes in a heated state. At the time of the compression, the compression is performed while being vacuum-sucked from the through hole 15 of the lower compression mold 14.
The nonwoven fabric substrate 5 has a mass of 40 g, an outer diameter: 91 mm, an inner diameter: 60 mm, and a thickness: 13 mm.

(樹脂製歯車の作製)
図4に示すように、上記の工程で得られた金属製ブッシュ2と一体化した不織布基材5を、200℃に加熱した移動金型27に配置して型締めする。そして、固定金型25内部を、圧力90kPa以下に減圧した後、ここに溶融させた熱硬化性樹脂に硬化促進剤を配合して金型内部に注入し、不織布基材に含浸、硬化させ、歯車素材を作製する。
(Production of resin gear)
As shown in FIG. 4, the nonwoven fabric base material 5 integrated with the metal bush 2 obtained in the above process is placed in a moving mold 27 heated to 200 ° C. and clamped. And after depressurizing the inside of the fixed mold 25 to a pressure of 90 kPa or less, a curing accelerator is blended in the thermosetting resin melted therein and injected into the mold, and the nonwoven fabric base material is impregnated and cured, Create a gear material.

尚、熱硬化性樹脂は、2,2’−(1,3フェニレン)ビス2−オキサゾリン(三國製薬工業株式会社製)を69質量部と、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(三井化学ポリウレタン株式会社製)を31質量部とを混合し、140℃にて溶解したものを用いており、硬化促進剤としては、オクチルブロマイド(マナック株式会社製、商品名)を、前述した熱硬化性樹脂100質量部に対し、1質量部添加している。   The thermosetting resin is 69 parts by mass of 2,2 ′-(1,3-phenylene) bis-2-oxazoline (manufactured by Mikuni Pharmaceutical Co., Ltd.) and 4,4′-diaminodiphenylmethane (Mitsui Chemical Polyurethane Co., Ltd.). Manufactured by mixing 31 parts by mass and dissolved at 140 ° C., and octyl bromide (manac product name, manufactured by Manac Co., Ltd.) as the curing accelerator is 100 masses of the thermosetting resin described above. 1 part by mass is added to the part.

樹脂が硬化した後に、歯車素材を金型から脱型し、この歯車素材を外周部側から、金属製のブッシュと、樹脂成形部とを含むように、第一加工を行う。第一加工では、樹脂成形部の外径を仕上がり寸法から0.5〜2mmの加工代を残し、厚みを仕上がり寸法から0.5〜2mmの加工代を残しており、旋盤(村田機械株式会社製、商品名:MW120)を用いて、加工した。   After the resin is cured, the gear material is removed from the mold, and the gear material is subjected to the first processing from the outer peripheral side so as to include a metal bush and a resin molded portion. In the first processing, the outer diameter of the resin molded part is left with a machining allowance of 0.5 to 2 mm from the finished dimension, and the thickness is left with a machining allowance of 0.5 to 2 mm from the finished dimension. Manufactured, product name: MW120).

第一加工を終了した後に、第二加工を行う。第二加工では、斜歯の形成を行う為、ホブ盤(三菱重工株式会社製、商品名:FE30A)を用いて、歯元から歯先迄の歯高:8mm、ピッチ:80、ねじれ角:30度の加工を行った。
第二加工後は、第三加工を行う。第三加工では、仕上げであるシェービングを行う為、シェービング盤(三菱重工株式会社製、商品名:FE30A)を用いて、歯元から歯先迄の歯高:8mm、ピッチ:80、歯先ねじれ角:歯元ねじれ角より0.2度大きくなるように加工を行った。各部位によって異なるが、切削量は、20〜150μmである。
After finishing the first processing, the second processing is performed. In the second processing, the tooth height from the tooth root to the tooth tip: 8 mm, pitch: 80, twist angle: using a hobbing machine (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., trade name: FE30A) to form oblique teeth. Processing at 30 degrees was performed.
After the second processing, the third processing is performed. In the third process, the shaving machine (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., trade name: FE30A) is used to perform the final shaving. Tooth height from tooth root to tooth tip: 8 mm, pitch: 80, tooth tip twist Angle: Processing was performed so as to be 0.2 degrees larger than the root twist angle. Although it differs depending on each part, the cutting amount is 20 to 150 μm.

以上の加工により、歯元ねじれ角:30度、歯先ねじれ角:30.2度の樹脂製歯車を作製した。   By the above processing, a resin gear having a root twist angle of 30 degrees and a tip twist angle of 30.2 degrees was produced.

<比較例1>
実施例1において、歯元ねじれ角:30度、歯先ねじれ角:30度とする以外は実施例1と同様にして、樹脂製歯車を得た。
<Comparative Example 1>
In Example 1, a resin gear was obtained in the same manner as in Example 1 except that the root twist angle was 30 degrees and the tip twist angle was 30 degrees.

上記実施例、比較例で作製した樹脂製歯車を、100℃の湯中に1500時間浸漬した。その後、実施例、比較例の各歯車部に噛み合う、金属製歯車を用いて、噛み合い試験にて評価を行った。   The resin gears produced in the examples and comparative examples were immersed in hot water at 100 ° C. for 1500 hours. Thereafter, evaluation was performed in a meshing test using metal gears meshed with the gear portions of Examples and Comparative Examples.

<噛み合い試験評価>
噛み合い試験は、2個の歯車の左右両側歯面を互いに接触せしめ、背隙(バックラッシ)なしで噛み合わせて、回転させた時の中心間距離の変化量を測定する両歯面噛み合い試験である。また、理想歯車精度の中心間距離の変化量からの誤差で噛み合い精度を比較する。
(1)1ピッチ噛み合い誤差は、1ピッチ(1歯分)だけ噛み合う間の中心間距離の変動である。また、歯車1回転中の1ピッチ誤差最大値を表示する。
(2)全ピッチ噛み合い誤差は、歯車1回転中における中心間距離の変動の最大値である。
<Evaluation of meshing test>
The meshing test is a double-toothed meshing test in which the left and right tooth surfaces of two gears are brought into contact with each other and meshed without a back gap, and the amount of change in the center-to-center distance when rotated is measured. . Further, the meshing accuracy is compared with an error from the change amount of the center-to-center distance of the ideal gear accuracy.
(1) One-pitch meshing error is a change in the center-to-center distance while meshing by one pitch (one tooth). Further, the maximum value of one pitch error during one rotation of the gear is displayed.
(2) The full pitch meshing error is the maximum value of the fluctuation of the center distance during one rotation of the gear.

評価結果を表1に示す。尚、表1の値は、処理前後の噛み合い誤差変化量である。   The evaluation results are shown in Table 1. The values in Table 1 are meshing error change amounts before and after processing.

Figure 2012145161
Figure 2012145161

表1に示すように、本発明に係る樹脂製歯車は、歯先部ねじれ角を、歯元部ねじれ角より大きくしたことにより、樹脂成形部が吸湿による膨潤で寸法変化を起こす場合においても、歯の噛み合い誤差変化量を小さく抑えることができる。このため、歯車の回転速度がばらついたり、歯車がスムーズに回転しなくなったりするなど噛み合い時の異常や、バックラッシ量の減少による異音が発生する心配がない。   As shown in Table 1, the resin gear according to the present invention has a tooth tip portion twist angle larger than the tooth root portion twist angle, so that even when the resin molded portion causes a dimensional change due to swelling due to moisture absorption, The amount of change in tooth meshing error can be kept small. For this reason, there is no fear of meshing abnormalities such as fluctuations in the rotation speed of the gears or the gears not rotating smoothly, or abnormal noise due to a decrease in the amount of backlash.

1…樹脂製歯車、2…金属製ブッシュ、3…貫通孔、4A…突起、5…不織布基材、6…樹脂成形部、7…抄造圧縮装置、8…繊維集積体、10…筒状金型、11…ブッシュ支持用金型、12…ブッシュ支持用金型、13…圧縮用金型、14…圧縮用金型、15…貫通孔、16…底部材、21…樹脂製歯車成形用素材、23…金型、25…固定金型、27…移動金型、29…上金型、29A…押圧部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resin gear, 2 ... Metal bush, 3 ... Through-hole, 4A ... Protrusion, 5 ... Nonwoven fabric base material, 6 ... Resin molding part, 7 ... Paper-making compression apparatus, 8 ... Fiber assembly, 10 ... Cylindrical gold 11... Bush supporting mold, 12... Bush supporting mold, 13 .. Compression mold, 14... Compression mold, 15 .. Through hole, 16 .. Bottom member, 21. , 23 ... mold, 25 ... fixed mold, 27 ... moving mold, 29 ... upper mold, 29A ... pressing part

Claims (3)

金属製のブッシュと、このブッシュの周囲に配置される樹脂成形部とを備え、前記樹脂成形部が、不織布基材に樹脂を含浸、硬化させたもので、歯先部と歯元部とを有する斜歯であり、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角より大きい樹脂製歯車。   A metal bush and a resin molded portion disposed around the bush, wherein the resin molded portion is obtained by impregnating and curing a resin on a nonwoven fabric base, and a tooth tip portion and a tooth root portion. A resin gear having a tooth tip portion twist angle larger than a tooth root portion twist angle. 請求項1において、歯先部ねじれ角が、歯元部ねじれ角より0.1〜0.5度大きい樹脂製歯車。   The resin gear according to claim 1, wherein the tooth top portion twist angle is 0.1 to 0.5 degrees larger than the tooth root portion twist angle. 請求項1又は2において、樹脂成形部が、抄造による不織布基材に樹脂を含浸、硬化させたものである樹脂製歯車。   3. The resin gear according to claim 1, wherein the resin molded portion is obtained by impregnating and curing a resin on a nonwoven fabric substrate made by papermaking.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014240170A (en) * 2013-06-12 2014-12-25 新神戸電機株式会社 Method of producing resin-made gear
JP2018501128A (en) * 2014-12-17 2018-01-18 ナバル グループ Method for manufacturing an element in a composite material

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