JP2647919B2

JP2647919B2 - 低騒音歯車

Info

Publication number: JP2647919B2
Application number: JP63217598A
Authority: JP
Inventors: 勝義佐藤; 俊明中村
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH0266365A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、特定の性質を有する樹脂組成物からなる、
駆動時の音が極めて静かな歯車に関する。

〔従来の技術とその課題〕

歯車は主として動力、回転の伝達をその役目とする重
要な機械部品の一つである。従来、歯車は金属の切削、
焼結によって作製されてきたが、製造コストが高く、重
く、しかも通常はオイルによる外部潤滑が必要である等
の欠点を有するため、近年は、射出成形等により極めて
容易に製造でき、計量で、しかも無給油で使用できる熱
可塑性樹脂歯車が、金属歯車に代わってきわめて広範な
分野で使用されている。しかし、その用途が拡大して歯
車がさらに小型化し、高速での使用が増大するに伴っ
て、歯車部品に対する要求も益々高度化する傾向にあ
り、そのひとつとして歯車騒音の低減、即ち、歯車が相
手歯車とかみ合い、回転するときに、歯車の歯同士が打
撃し合い摺動し合うことによって発生する不快音の抑制
が要求される傾向にある。とりわけ近年、電子制御機器
を組み込んだ機器が増加しており、歯車の騒音により、
これが誤動作を起こす等の問題もあり、又、音響機器等
では歯車の騒音が直接的、あるいは間接的に音質を劣化
させる要因となり、それが致命的欠陥となる場合もあ
り、歯車部品の駆動音の低減が望まれる場合が多く、本
質的に優れた低騒音歯車の要求は一層厳しいものとなっ
ている。

斯かる要求に応える方法として、歯車の精度を良好に
して低騒音化を図る等の方法が知られている。しかし熱
可塑性樹脂歯車の場合、そのほとんどが射出成形によっ
て得られることが多いが、成形条件の変動、樹脂特有の
大きな熱膨張、比較的大きな成形収縮率等が歯車精度に
複雑な影響を及ぼすため、微妙な成形条件の制御を行っ
ても、なお、熱可塑性樹脂歯車の精度を良好にすること
はきわめて困難であり、騒音の低減も充分には達成でき
なかった。

従って、精度をそれ程考慮しなくてよい通常の成形条
件で得ることができ、しかも、本質的に騒音レベルの小
さい熱可塑性樹脂歯車の開発が望まていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは熱可塑性樹脂の諸性質を維持し、かつ噛
み合い回転時の静粛性に優れた熱可塑性樹脂歯車を得る
べく、材料面から鋭意検討を重ねた結果、特定の性質を
有する樹脂組成からなる歯車により、目的が達成される
ことを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明は（Ａ）ポリアセタール樹脂に（Ｂ）ポ
リウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマ
ー及びポリオレフィン系エラストマーからなる群から選
ばれた１種又は２種以上のエラストマーを５〜60重量％
（組成物中）と（Ｃ）潤滑剤を０〜25重量％（組成物
中）配合してなる曲げ弾性率4000〜18000kg/cm²を有す
る組成物からなる、騒音の小さい歯車に関するものであ
る。

本発明の歯車は斯かる如く、（Ａ）成分および（Ｂ）
成分と所望により配合される（Ｃ）成分からなる曲げ弾
性率4000〜18000kg/cm²の組成物より成形されるもので
あるが、その最も大きな特徴は曲げ弾性率にある。即
ち、曲げ弾性率がこれより大きい組成物を用いて歯車を
形成したのでは、充分な騒音低減（特に打撃音の低減）
は望めず、逆に、曲げ弾性率がこれより小さいと、歯車
としての動力伝達機能が低下するのみならず、歯車のき
しみに伴う騒音が生ずる場合がある。好ましくは曲げ弾
性率6000〜16000kg/cm²を有する組成物からなる歯車で
あり、特に好ましいのは、曲げ弾性率7000〜13000kg/cm
²を有する組成物からなる歯車である。尚、ここで規定
する曲げ弾性率はASTM D−790に準じ、1/4インチ厚さの
曲げ試験片を用いて測定した値である。

次に本発明の歯車を形成する組成物の構成成分につい
て説明する。

本発明において（Ａ）成分として用いられる熱可塑性
樹脂としては、ASTM D−790により測定した曲げ弾性率
が20000kg/cm²以上の樹脂であり、特に好ましいのは、
バランスのとれた特性を有し、摺動性も優れた、ポリア
セタール、ポリアミド、又はこれらを主体とするもので
あり、本発明の効果が顕著である。又、本発明において
は、上記の如き熱可塑性樹脂は公知の架橋、グラフト重
合等の方法により変性したものであってもよい。

また、本発明に用いられる熱可塑性樹脂（Ａ）として
は、流動性の良いものが好ましく、その融点＋25℃にお
いて2160gの荷重で測定したメルトインデックス（MI
値）が20以上であれば、一層の騒音低減効果が発揮され
る。

次に本発明においては、上記の如き熱可塑性樹脂
（Ａ）に（Ｂ）成分としてポリウレタン系エラストマ
ー、ポリエステル系エラストマー及びポリオレフィン系
エラストマーからなる群から選ばれた１種又は２種以上
が配合される。これらのエラスマーは、架橋、グラフト
等、公知の方法で変性したものであってもよい。

本発明において斯かる（Ｂ）成分の配合量は、５〜60
重量％（組成物中）である。５重量％未満では本発明で
規定される特定の曲げ弾性率を達成することが難しく、
又、60重量％を越えると基体である熱可塑性樹脂（Ａ）
が本来有する機械的、物理的、化学的性質等の優れた特
性が失われるのみならず、成形加工性、表面状態等をも
阻害する場合があり好ましくない。より好ましくは
（Ｂ）成分が10〜50重量％、特に好ましくは15〜40重量
％配合される。本発明において、特に好ましい（Ａ）成
分と（Ｂ）成分の組合せ、及びその配合量の例として
は、（Ａ）成分としてポリアセタールを用い、（Ｂ）成
分としてポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン
系エラストマー、又はポリエステル系エラストマーを15
〜40重量％（組成物中）配合したものがあげられる。

本発明においては、上記の如く熱可塑性樹脂（Ａ）に
（Ｂ）成分として、熱可塑性エラストマーから選ばれた
ものを配合しただけでも、その組成物の曲げ弾性率が本
発明の規定範囲である限り、この組成物からなる歯車の
騒音は小さくなり好ましいが、本発明においてはこれに
更に（Ｃ）成分として潤滑剤を併用配合するのが好まし
く、これにより、この組成物からなる歯車の騒音は非常
に小さくなる。本発明において、斯かる目的で用いられ
る潤滑剤（Ｃ）としては特に制約はなく、公知のものが
いずれも使用できる。例えば、シリコーンオイル、鉱物
油、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、ポリエー
テル系オイル、フッ素系オイル、脂肪酸、アルコール、
１価又は多価アルコールの脂肪酸エステル、アルコール
とポリアルキレングリコールの付加物、脂肪酸アミド、
オレフィン系ワックス等があげられる。中でも好ましい
のは、シリコーンオイル、１価又は多価アルコールの脂
肪酸エステルである。本発明において、斯かる潤滑剤の
配合量は０〜25重量％（組成物中）である。潤滑剤の配
合量が25重量％を越えると熱可塑性樹脂への混入が困難
なものとなり、又、樹脂の物性も大幅に損なわれる。逆
に、潤滑剤の配合量が極めて少ない場合には、その効果
は軽微なものとなる。よって、潤滑剤配合による騒音低
減効果をより有効に引き出し、しかもその他の特性を大
きく損なうことのないための好ましい配合量は0.02〜20
重量％、特に好ましくは0.1〜５重量％である。

又、本発明における歯車を形成する組成物中には、目
的に応じてその物性を改善するため、更に公知の各種の
添加物を配合し得る。添加物の一例を示せば、酸化防止
剤、耐候・耐光安定剤、耐熱安定剤、滑剤、離型剤、核
剤、難燃剤、帯電防止剤、その他の界面活性剤、着色剤
等があげられる。

又、本発明の歯車用組成物としては、その目的を阻害
しない範囲で他の物性を改良するため、補助的に小量の
他の熱可塑性樹脂やガラス等の繊維状、板状、粉粒状の
無機充填材を併用することもできる。

本発明の低騒音歯車は従来の添加剤入りの樹脂等で用
いられる公知の方法及び成形法により、容易に得ること
ができる。

例えば、１）各成分を混合した後、押し出し機により
混練押し出してペレットを調製し、しかる後成形する方
法、２）一旦組成の異なるペレットを調製し、これを成
形時に混合、成形し、本組成物の成形品を得る方法、
３）成形時に各成分を直接仕込んで成形し、本組成物の
成形品を得る方法等、何れも使用できる。

又、上記の如き１）〜３）の方法において、一旦円柱
状に成形しておき、これを切削等の後加工により歯車形
状にする等の方法ももちろん可能である。

又、本発明において、歯車の形状については特に制約
はなく、片歯車、ハスバ歯車、ウォーム歯車等、任意の
形状の歯車とすることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例について説明するが、本発明を
これらの実施例に限定されるものではない。

尚、以下の実施例及び比較例において騒音レベルの測
定は第１図に示した形状の歯車を成形し、次に示す基準
に基づき評価した。

サンプル歯車仕様：モジュール0.5 歯数40枚歯幅3mm 歯形イボリュートサンプル数:n＝３テスト方法：第２図に示すような装置を用い、一対のサ
ンプル歯車をバックラッシュ０の状態で互いに噛み合わ
せ、トルク200gf・cmを負荷し、回転数400rpmで回転さ
せ、そのとき発生する騒音を精密騒音計で捕らえ、JIS
z 8731において騒音測定法に規定される聴感補正回路Ａ
特性により、騒音レベルを測定した。

実施例１〜８、比較例１〜３熱可塑性樹脂（Ａ成分）として、ポリアセタール樹脂
〔ポリプラスチックス（株）製、商品名「ジュラコンM2
70」〕を用い、これに（Ｂ）成分として各種熱可塑性エ
ラストマーと、場合により（Ｃ）成分としてシリコーン
オイル、エステル又はパラフィンオイルを表１〜３に示
す割合で添加、混合した後、内径30mmの二軸押し出し機
を用いて溶融混練し、ペレット状の組成物を調製した。

次いでこのペレットから射出成形機を用いて、第１図
に示す如き形状の歯車を成形し、第２図の装置へ取り付
け、同じ組成同士の歯車を２個一対に噛み合わせ回転
し、そのとき発生する騒音レベルを測定した。結果を表
１に示す。表１に示した結果から明らかな如く、エラス
トマーの添加により、本発明で規定される曲げ弾性率と
した組成物からなる歯車は騒音レベルの低減に効果があ
ることがわかる。また液体潤滑剤の添加は、より一層、
騒音を低減させている。

〔発明の効果〕以上の説明及び実施例により明らかなように、熱可塑
性樹脂エラストマーから選ばれた一種又は二種以上を配
合してなる曲げ弾性率が4000〜18000kg/cm²である組成
物からなる本発明の歯車は低騒音性を有し、好ましいも
のである。又、これに更に液体潤滑剤を併用して配合す
ることにより歯車の騒音は飛躍的に低減される。斯かる
如く、本発明の歯車は、噛み合い回転時に優れた静粛性
を有するため、きわめて広い分野において好ましく用い
られる。

斯かる低騒音歯車の具体的用途例として、音響機器は
もちろん、その他の事務機器、自動車、電気・電子機
器、雑貨等の分野における各種の歯車があげられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例において騒音測定のため成形した歯車の
略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
第２図（ａ）は騒音測定装置の略示図である。第２図（ｂ）は同図（ａ）の歯車の噛み合い部分の拡大
斜視図である。１……精密騒音計２……騒音計固定柱３……音響ピックアップ４……トルクモーター５……駆動モーター６……軸受け７……歯車

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリアセタール樹脂に（Ｂ）ポリウ
レタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー及
びポリオレフィン系エラストマーからなる群から選ばれ
た１種又は２種以上のエラストマーを５〜60重量％（組
成物中）と（Ｃ）潤滑剤を０〜25重量％（組成物中）配
合してなる曲げ弾性率4000〜18000kg/cm²を有する組成
物からなる低騒音歯車。