JP3766559B2 - Synthetic resin molded gear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相異なる2軸間で回転力を伝達する合成樹脂製の成形歯車に関する。
【0002】
【従来の技術】
互いに平行でなく、その延長線がある一点で相交わるように配置された2軸において回転力を伝達するための歯車として平歯車を取り付けると、図4に示すように、歯部11,11'の噛み合う部分の面積が小さくなり、歯部11,11'の一部分に集中して荷重が掛かるため、回転力を効率よく伝達させることができない。
そこで、相交わるように配置された2軸に歯車を取り付けて噛み合わせる場合には、従来、図5に示すような傘歯車が用いられている。
【0003】
この種の歯車は、歯部11,11'がそれぞれ軸の延長線上の任意の点を頂点とする円錐面に沿って一体成形されており、歯すじが軸に対して傾斜している。そこで、歯部11,11'のそれぞれの軸に対する傾斜角度を、相交わるように配置された2軸の延長線が交わる点Oを頂点とする円錐面の傾斜角度にほぼ合うように設計した傘歯車を所定の位置に取り付ければ、歯車の噛み合わせ箇所において歯部11,11'を互いにほぼ歯幅全体で噛み合わさるようにすることができ、相交わるように配置された2軸間において効率よく回転力を伝達することができる。
【0004】
また、この種の歯車は、合成樹脂などの溶融材料を、ゲート(図示省略)から図5に示すような歯車の形状に一致するキャビティーを形成した金型(図示省略)内に注入して、キャビティー内に充填させた後、冷却、固化し、離型することによって成形される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、射出成形において合成樹脂が射出されるゲート側と、ゲート側とは反対側(例えば、成形品が突き出される側)における合成樹脂の収縮差によって、実際に成形される歯車の歯部に傾斜角度のずれや径差などの設計上の理論値との誤差が生じやすい。このため、傘歯車を設計上の所定位置に取り付けたとしても、上記の誤差が原因で噛み合わせ状態が大きく変化し、傘歯車の歯部が一部でしか接触しなかったり、逆に歯部が互いに接近しすぎたりして傘歯車の回転に支障を来たし易い。
そのため、傘歯車の噛み合わせ状態を最適な状態にするために、傘歯車の取り付け位置を軸方向にずらす等して調整する必要がある。
【0006】
しかし、相交わるように配置された2軸において、歯車の取り付け位置を軸方向にずらしたりすると、歯車の歯部間の距離が大きく変動するため、歯車の歯部が互いに離れすぎて一部でしか接触しなかったり、逆に歯部が互いに接近しすぎたりして傘歯車の回転に支障を来たし易くなる。
このため、従来は、傘歯車の取り付け位置の調整が難しく、調整作業が煩雑化していた。
【0007】
また、歯車一般には、射出成形に用いる金型の歯型部分の製造方法として、ワイヤー放電加工により鋼鈑を所望の形状に切断する方法が、簡単かつ高精度に金型の歯型部分を製造することができる方法として知られている。しかしながら、ワイヤー放電加工による製造方法は、基本的には、平板状の鋼鈑に対し垂直にワイヤー放電を行って2次元的に処理するというものであるため、平歯車の金型を製造する場合には、その簡便さを発揮するが、傘歯車のように歯すじが回転面に対し垂直になっていない歯車の金型の製造に適用するには困難があった。すなわち、傘歯車の金型の歯型部分を加工するには、鋼鈑に対する角度が常に一定となるようにワイヤーを斜めにしてワイヤー放電を行わなければならず、制御が複雑な3次元的な処理が要求されるため、ワイヤー放電加工の簡便さが損なわれてしまうという問題がある。
【0008】
これに対し、傘歯車の金型を製造するための比較的簡便な方法として、例えば、傘歯車の原型を鋼材で形成した後、その原型の周囲をベリリウムを含む金属粉末で覆い高温で加圧して、ベリリウムを含む金属粉末を固化し、その後その固化物を所定箇所で切断して金型の歯型部分を製造するという方法が知られている。しかし、この方法を用いる場合には、金型の歯型部分を高精度に製造することができないという問題があった。
【0009】
また、傘歯車の金型の歯型部分を製造するその他の方法として、鋼製の傘歯車の原型の周囲に鍍金を施して金型の型どりをするという方法もある。この方法を用いて製造すれば、歯型部分を高精度に製造することができるが、鍍金皮膜を何層にも重ねていかなければならないので製造し終えるまでに非常に手間がかかってしまうという問題があった。
【0010】
このため、従来、相交わるように配置された2軸に歯車を取り付けて歯車を噛み合わせる場合、その歯車を製造するまでに多大な労力を要し、しかも製造された歯車を軸に取り付けた後の噛み合わせ位置の調整に手間がかかっていた。
【0011】
そこで本発明は、相交わるように配置された2軸間で回転力を伝達する合成樹脂製の成形歯車において、簡単に製造でき、しかも製造後の歯車の取り付け位置を調整することなく、噛み合い精度を向上させることが可能な歯車の提供を課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この課題を達成するために、本発明による合成樹脂製の成形歯車は、外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、前記リムの内側に同心円状に配置されたボスと、前記リムと前記ボスとを接続する円盤形状のウェブとが一体成形された合成樹脂製の成形歯車において、前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に同心円状に薄肉部を設けることにより、前記薄肉部のみにおいて前記リムが前記ウェブに対して傾斜する弾性変形を可能にしたことを特徴とする。
【0013】
また本発明では、前記薄肉部を前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に形成することが好ましい。
【0014】
また、前記薄肉部は前記ウェブに複数個形成することもできる。
【0015】
また、前記薄肉部は前記ウェブの少なくとも一方の面側に溝を形成することによって設けられればよいが、前記ウェブの両面の相対する位置にそれぞれ溝を形成することによって設けられていてもよい。
【0016】
また本発明は、前記溝を断面U字状,V字状またはコの字状に形成するのが好ましい。
【0017】
また本発明の歯車は、熱可塑性エストラマ−で射出成形されているのが好ましい。
【0018】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図1は本発明による歯車の一実施形態を示し、(a)は平面図、(b)は(a)に示す歯車のA−A断面図である。
図2は本実施形態の歯車を相異なる2軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
図3(a)〜(c)は本発明による歯車の他の実施形態をそれぞれ示す要部断面図である。
【0019】
本実施形態の歯車は、図1(a)に示すように、外周面で複数の歯部11と一体化している円筒形のリム12と、リム12と同心円状に位置するボス13と、ボス13とリム12とに接続された円盤状のウェブ14とを有し、これらが歯車10として一体成形されている。
本発明の歯車が、従来の歯車と大きく異なるのは、ウェブに同心円状に薄肉部を設けることにより前記薄肉部における弾性変形を可能にし、これによって軸の向きが異なる他の歯車と噛み合わせたときに薄肉部が弾性変形して、その歯部が、前記他の歯車の歯部と互いに相対するように向きが揃った状態で噛み合わさるようにした点である(図2参照)。
【0020】
すなわち本実施形態では、図1(b)に示すように、リム12の外周面および歯部11の歯すじが、軸に対して平行に形成されている。また、図1(a),(b)に示すようにウェブ14には、リム12との接続部近傍に同心円状に薄肉部15が形成されている。薄肉部15は、ウェブ14の両面に同心円状に形成された溝16,17で構成され、肉厚t1がその他の箇所の肉厚t2より薄くなっており、歯部11に所定量以上の力が加わったとき、弾性変形し、噛み合い位置における歯部11の向きを、軸の向きが異なる他の歯車の歯部と互いに相対するように向きが揃った状態で噛み合わさるように変えることができるようになっている。
【0021】
本実施形態の歯車は、このように構成したので、相異なる2軸に取り付けたときには、図2に示すように、二つの軸に取り付けられたそれぞれの歯車10,10'の薄肉部15,15'が弾性変形して、歯部11,11'が互いにほぼ歯幅全体にわたって歯すじの向きが揃った状態で噛み合わされる。このため、平歯車でありながら交差する2軸間においても歯幅全体で効率よく回転力を伝達することができる。尚、図示の実施形態において、歯車10,10'は、それぞれの延長線が交差して相交わるように配置された2軸に取り付けられているが、薄肉部15,15'の弾性変形による歯部11,11'の良好な噛み合いがなされるならば、歯車10,10'を取り付ける2軸は、それぞれの延長線が交差せずに互いにねじれの関係にあってもよい。
【0022】
また、本実施形態の歯車は、歯車を射出成形する際にゲート側とゲート側とは反対側で溶融した樹脂の収縮率の差などから実際に成形される歯車の歯部に径差などが生じたとしても、上記のように歯車の薄肉部15,15'が弾性変形することで、噛み合わせ状態を良好にすることができる。
また、本実施形態の歯部11の歯すじは歯車10の回転面に対し垂直になる。そのため、射出成形用金型の歯型部分を、ワイヤー放電加工を用いて、例えば水平に置いた平板状の鋼材をワイヤーで放電しながら垂直に切断して製造することができる。そして、ワイヤー放電加工は、上述のようにベリリウムを含む金属粉末を用いた製造方法や鍍金を施した製造方法に比べて簡単かつ高精度に加工が可能であるという利点を有している。
【0023】
したがって、本実施形態の合成樹脂製歯車によれば、金型の製造が簡単にでき、取り付け位置の調整をすることなく、射出成形の際の誤差、ゲート側とゲート側とは反対側とで溶融した樹脂の収縮率の差から生じる径差に影響されることなく噛み合い精度を良好にすることができる。
【0024】
なお、本発明の歯車において、薄肉部の形態は、図1の実施形態に限定されるものではなく、例えば、薄肉部15を構成する溝16,17の形状を、図3(a)〜図3(c)に示すように、U字状、コの字状またはV字状に形成してもよい。また、薄肉部の形状、薄肉部の肉厚、薄肉部の個数、ウェブの幅、歯車の歯幅方向からみたウェブの接続位置なども、歯車の回転に伴うトルクの大きさを考慮して設計しておけば、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0025】
なお、合成樹脂製の成形歯車を射出成形するために用いる合成樹脂材料として、一般にはポリアセタールが用いられるが、本発明の歯車を射出成形する際に、熱可塑性エストラマーを合成樹脂材料として用いれば、ウェブの薄肉部でより一層弾性変形し易くすることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、成形歯車の製造が簡単で、しかも製造後の取り付け位置を再調整することなく、相交わるように配置された2軸間で取り付けたときの噛み合わせ精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による歯車の一実施形態を示し、(a)は平面図、(b)は(a)に示す歯車のA−A断面図である。
【図2】本実施形態の歯車を相異なる2軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【図3】本発明による歯車の他の実施形態をそれぞれ示す要部断面図である。
【図4】平歯車を相異なる2軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【図5】傘歯車を相異なる2軸に取り付けたときの歯部の噛み合わせ状態を示す状態説明図である。
【符号の説明】
10,10' 歯車
11,11' 歯部
12,12' リム
13,13' ボス
14,14' ウェブ
15,15' 薄肉部
16,17 溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molded gear made of a synthetic resin that transmits a rotational force between two different shafts.
[0002]
[Prior art]
When spur gears are attached as gears for transmitting rotational force on two axes that are arranged so as to intersect with each other at a certain point that are not parallel to each other, as shown in FIG. Since the area of the meshing portion is reduced and the load is applied concentrated on a part of the
Therefore, when gears are attached to mesh with two shafts arranged so as to intersect with each other, a bevel gear as shown in FIG. 5 is conventionally used.
[0003]
In this type of gear, the
[0004]
In this type of gear, a molten material such as synthetic resin is injected from a gate (not shown) into a mold (not shown) having a cavity that matches the shape of the gear as shown in FIG. After being filled in the cavity, it is molded by cooling, solidifying and releasing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, due to the difference in contraction of the synthetic resin between the gate side where the synthetic resin is injected and the side opposite to the gate side (for example, the side where the molded product is projected) in the injection molding, Errors with the theoretical values such as inclination angle deviation and diameter difference are likely to occur. For this reason, even if the bevel gear is mounted at a predetermined position in the design, the meshing state changes greatly due to the above-described error, and the tooth portion of the bevel gear contacts only partly, or conversely Are too close to each other, and it is easy to disturb the rotation of the bevel gear.
Therefore, in order to optimize the meshing state of the bevel gear, it is necessary to adjust the position where the bevel gear is attached by shifting it in the axial direction.
[0006]
However, if the mounting position of the gear is shifted in the axial direction on the two shafts arranged so as to intersect with each other, the distance between the gear teeth varies greatly, so the gear teeth are too far apart from each other. However, it is easy to cause troubles in the rotation of the bevel gear by contact with each other or conversely, the tooth portions are too close to each other.
For this reason, conventionally, adjustment of the attachment position of a bevel gear was difficult, and adjustment work was complicated.
[0007]
In general, the method of manufacturing the tooth part of a mold used for injection molding is to cut the steel sheet into a desired shape by wire electric discharge machining. Known as a method that can be. However, the manufacturing method by wire electric discharge machining is basically two-dimensional processing by performing wire discharge perpendicularly to a flat steel plate, so that a spur gear mold is manufactured. However, it has been difficult to apply to the manufacture of gear molds such as bevel gears in which the teeth are not perpendicular to the rotation surface. That is, in order to process the tooth portion of the bevel gear mold, the wire discharge must be performed while the wire is inclined so that the angle with respect to the steel plate is always constant, and the control is complicated three-dimensional. Since processing is required, there exists a problem that the simplicity of wire electric discharge machining will be impaired.
[0008]
On the other hand, as a relatively simple method for manufacturing the mold of the bevel gear, for example, after forming the prototype of the bevel gear with a steel material, the periphery of the prototype is covered with metal powder containing beryllium and pressurized at a high temperature. A method is known in which a metal powder containing beryllium is solidified, and then the solidified product is cut at a predetermined location to produce a tooth portion of a mold. However, when this method is used, there is a problem that the tooth part of the mold cannot be manufactured with high accuracy.
[0009]
In addition, as another method for producing the tooth portion of the bevel gear mold, there is a method in which a mold is formed by plating a steel bevel gear around the original mold. If it is manufactured using this method, the tooth mold part can be manufactured with high accuracy, but it takes a lot of work to complete the manufacturing because the plating film must be stacked in layers. There was a problem.
[0010]
For this reason, conventionally, when a gear is attached to two shafts arranged so as to intersect with each other and meshed with the gear, a great amount of labor is required until the gear is manufactured, and after the manufactured gear is attached to the shaft. It took time and effort to adjust the meshing position.
[0011]
Therefore, the present invention is a synthetic resin-made gear that transmits rotational force between two shafts arranged so as to intersect with each other, and can be easily manufactured, and the meshing accuracy can be achieved without adjusting the mounting position of the gear after manufacturing. It is an object to provide a gear that can improve the speed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a synthetic resin molded gear according to the present invention includes a rim integrated with a plurality of teeth on an outer peripheral surface, a boss disposed concentrically inside the rim, and the rim. And a disc-shaped web integrally formed with a disc-shaped web connecting the boss, by providing a concentric thin portion in the vicinity of the connection portion of the web with the rim, only the thin portion is provided. The rim can be elastically deformed with respect to the web .
[0013]
Moreover, in this invention, it is preferable to form the said thin part in the connection part vicinity with the said rim | limb of the said web .
[0014]
In addition, a plurality of the thin portions can be formed on the web.
[0015]
Moreover, although the said thin part should just be provided by forming a groove | channel on the at least one surface side of the said web, you may be provided by forming a groove | channel in the position which the both surfaces of the said web oppose, respectively.
[0016]
In the present invention, the groove is preferably formed in a U-shaped section, a V-shaped section or a U-shaped section.
[0017]
The gear of the present invention is preferably injection-molded with a thermoplastic elastomer.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B show an embodiment of a gear according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is an AA cross-sectional view of the gear shown in FIG.
FIG. 2 is a state explanatory view showing a meshing state of the tooth portions when the gear of this embodiment is attached to two different shafts.
3 (a) to 3 ( c) are cross-sectional views of main parts showing other embodiments of the gear according to the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1A, the gear according to the present embodiment includes a
The gear of the present invention is significantly different from the conventional gear because the thin wall portion is provided with a thin portion concentrically on the web to enable elastic deformation in the thin wall portion, thereby meshing with another gear having a different shaft direction. In some cases, the thin-walled portion is elastically deformed, and the teeth are meshed with the other gears in a state of being aligned with each other so as to face each other (see FIG. 2).
[0020]
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1B, the outer peripheral surface of the
[0021]
Since the gear of the present embodiment is configured as described above, when it is attached to two different shafts, as shown in FIG. 2, the
[0022]
Further, the gear of the present embodiment has a diameter difference in the tooth portion of the actually formed gear due to a difference in shrinkage ratio of the resin melted on the gate side and the opposite side of the gate side when the gear is injection molded. Even if it occurs, the meshed state can be improved by elastically deforming the
Further, the tooth trace of the
[0023]
Therefore, according to the synthetic resin gear of the present embodiment, it is possible to easily manufacture the mold, and without adjusting the mounting position, errors in injection molding, on the opposite side of the gate side and the gate side. The meshing accuracy can be improved without being affected by the difference in diameter caused by the difference in shrinkage rate of the molten resin.
[0024]
In addition, in the gear of this invention, the form of a thin part is not limited to embodiment of FIG. 1, For example, the shape of the
[0025]
In addition, as a synthetic resin material used for injection molding a molded gear made of synthetic resin, polyacetal is generally used, but when a thermoplastic elastomer is used as a synthetic resin material when injection molding the gear of the present invention, It can be made more easily elastically deformed at the thin portion of the web.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is easy to manufacture a formed gear, and the bite when mounted between two shafts arranged so as to intersect with each other without readjusting the mounting position after manufacturing. The alignment accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a gear according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view of the gear shown in FIG.
FIG. 2 is a state explanatory view showing a meshing state of tooth portions when the gear of the present embodiment is attached to two different shafts.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing another embodiment of a gear according to the present invention.
FIG. 4 is a state explanatory view showing a meshing state of tooth portions when a spur gear is attached to two different shafts.
FIG. 5 is a state explanatory view showing a meshing state of teeth when a bevel gear is attached to two different shafts.
[Explanation of symbols]
10, 10 '
Claims (1)
前記ウェブの前記リムとの接続部近傍に同心円状に薄肉部を設けることにより、前記薄肉部のみにおいて前記リムが前記ウェブに対して傾斜する弾性変形を可能にしたことを特徴とする合成樹脂製の成形歯車。A synthetic resin in which a rim integrated with a plurality of teeth on the outer peripheral surface, a boss concentrically arranged inside the rim, and a disk-shaped web connecting the rim and the boss are integrally formed. In the molded gear made of
A synthetic resin made by providing a thin portion concentrically in the vicinity of a connection portion of the web with the rim so that the rim can be elastically inclined with respect to the web only in the thin portion. Molding gears.
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JP05144499A JP3766559B2 (en) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Synthetic resin molded gear |
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JP05144499A Expired - Lifetime JP3766559B2 (en) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | Synthetic resin molded gear |
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- 1999-02-26 JP JP05144499A patent/JP3766559B2/en not_active Expired - Lifetime
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