JP4353163B2

JP4353163B2 - 平行軸ギヤ装置

Info

Publication number: JP4353163B2
Application number: JP2005280579A
Authority: JP
Inventors: 匡生杉山; 詠士辻
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007092811A

Description

本発明は、自動車部品等として適した、樹脂金属複合平行軸ギヤを用いる平行軸ギヤ装置に関する。

樹脂製平行軸ギヤは、歯の噛み合い時の騒音発生を抑えるために金属製平行軸ギヤと噛み合う相手ギヤとして用いられ、高強度と耐久性が要求される。
従来、歯当たりによる騒音を低減しかつ負荷が大きい機構に用いられた場合においても耐久性を有する樹脂製平行軸ギヤとして、歯面が樹脂と金属で構成され、樹脂部を金属部より若干突出させた樹脂金属複合平行軸ギヤが特許文献１に記載されている。この樹脂金属複合平行軸ギヤは、切削加工を行う際に樹脂が金属よりも加工時にたわみ易く、両材料の歯面を面一に加工しても、加工後においては樹脂部が若干突出するというもので、積極的に金属製平行軸ギヤとの当たり部を樹脂部とする手段については具体的に開示されていない。

特開昭５８−８４２５７号公報

上記の樹脂金属複合平行軸ギヤにおいて、樹脂部を金属部より若干突出させる手段は、切削加工を行う際に樹脂が金属よりも加工時にたわみ易いことを利用したものであり、加工時にたわみ易い樹脂は樹脂金属複合平行軸ギヤの耐久性が劣り、また樹脂金属複合平行軸ギヤの耐久性を向上した樹脂は加工時にたわみ難くなるため、樹脂部を金属部より若干突出させることによる騒音低減効果とギヤの耐久性を両立させた樹脂金属複合平行軸ギヤを製造することは困難であった。

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平行軸ギヤを用いた平行軸ギヤ装置を提供することである。

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平行軸ギヤと、当該ギヤと噛み合う金属製平行軸ギヤとを含むギヤ装置を次のように構成する。
すなわち、樹脂金属複合平行軸ギヤと金属製平行軸ギヤのネジレ角を互いに異なる値に設定し、樹脂金属複合平行軸ギヤの樹脂部が、優先的に金属製平行軸ギヤの当たり部となるようにしたことを特徴とする（請求項１）。
前記樹脂金属複合平行軸ギヤの歯部の構成は、好ましくは、歯幅方向の両端部が樹脂部、歯幅方向の中央部が金属部で構成された歯部であるが（請求項２）、歯幅方向の一方の側が樹脂部、歯幅方向の他方の側が金属部で構成された歯部であってもよい（請求項３）。

本発明は、樹脂金属複合平行軸ギヤと金属製平行軸ギヤの歯面の当たり角度を機械的に調整することにより、樹脂金属複合平行軸ギヤの金属製平行軸ギヤへの当たり部を優先的に樹脂部となるようにしている。これにより、樹脂の加工時のたわみ易さに依存することなく耐久性を向上した材質も自由に選択することができる。

上述のように、本発明に係るギヤ装置は、樹脂金属複合平行軸ギヤの樹脂部が、金属製平行軸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。

本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る平行軸ギヤ装置であって、樹脂金属複合平行軸ギヤ３に、金属製平行軸ギヤ４が噛み合ったギヤ装置である。また、図３は、その樹脂金属複合平行軸ギヤであって、歯幅方向の両端部が樹脂部である場合であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は歯部（Ｂ部）の斜視図を示したものである。さらに、図１は、樹脂金属複合平行軸ギヤが金属製平行軸ギヤとの当たりの様子を示す断面説明図（図２Ｃ部のＡ−Ａ断面拡大図）であり、（ａ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差を付与した場合、（ｂ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しプラス角度誤差を付与した場合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９を用いる。この金属製ブッシュ９の外周部に両側から段部を設けて、内周部より厚さの薄い金属部２を形成し、この金属部２の両側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。

前記ギヤ素形体を外周部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（ａ）に示すように金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差を付与することにより、正回転時の金属製平行軸ギヤ４との当たり部５を歯幅方向の両端部に位置する樹脂部１とすることができ、また、逆回転時の金属製平行軸ギヤ４との当たり部６も歯幅方向の両端部に位置する樹脂部１とすることができる。このため、樹脂金属複合平行軸ギヤが正回転もしくは逆回転した際の噛み合い時には樹脂部１が優先的に金属製平行軸ギヤ４に当たり、平行軸ギヤ同士の噛み合い音が低減される。また、図１（ｂ）に示すように金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しプラス角度誤差を付与した場合についても、前述のとおりである。さらに、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。

図５は、本発明の他の実施の形態に係る樹脂金属複合平行軸ギヤであって、歯幅方向の一方の側が樹脂部である場合を示したものである。また、図４は、その樹脂金属複合平行軸ギヤが金属製平行軸ギヤとの当たりの様子を示す断面説明図（図２Ｃ部のＡ−Ａ断面拡大図）を示したものである。

金属製ブッシュ９の外周部に一方の側から段部を設けて、内周部より厚さの薄い金属部２を形成し、前記段部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。

前記ギヤ素形体を外周部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４（ａ）に示すように金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差を付与することにより、正回転時の金属製平行軸ギヤ４との当たり部５を歯幅方向の一方の側に位置する樹脂部１とすることができる。この場合は、樹脂金属複合平行軸ギヤが正回転の噛み合い時には樹脂部１が優先的に金属製平行軸ギヤ４に当たり、平行軸ギヤ同士の噛み合い音が低減される。また、図４（ｂ）に示すように金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しプラス角度誤差を付与した場合は、逆回転時の金属製平行軸ギヤ４との当たり部６を歯幅方向の一方の側に位置する樹脂部１とすることができ、樹脂金属複合平行軸ギヤが逆回転の噛み合い時に樹脂部１が優先的に金属製平行軸ギヤ４に当たり、平行軸ギヤ同士の噛み合い音が低減される。歯元強度の向上については、前述のとおりである。

本発明の実施例について、図６を参照しながら説明する。
実施例１
図６（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６（ｂ）において、図３に示す金属製ブッシュ９と前記補強繊維基材８を成形金型１０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。前記ギヤ素形体を、外周部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、金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差０．５°を付与したネジレ角１９．５°の樹脂金属複合平行軸ギヤを得た。

実施例２
実施例１において、図５に示す金属製ブッシュを使用し、その他は、実施例１と同様にして、金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差０．５°を付与したネジレ角１９．５°の樹脂金属複合平行軸ギヤを得た。

従来例１
実施例１で得たギヤ素形体を、外周部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、金属製平行軸ギヤのネジレ角に対し角度誤差０°としたネジレ角２０°の樹脂金属複合平行軸ギヤを得た。

従来例２
実施例２で得たギヤ素形体を、外周部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、金属製平行軸ギヤのネジレ角に対し角度誤差０°としたネジレ角２０°の樹脂金属複合平行軸ギヤを得た。

比較例１
歯幅方向の全部が樹脂部である歯部を有し、従来例１と同形状の樹脂製平行軸ギヤを準備した。

比較例２
切削加工により、従来例１と同形状の鉄製（材質：Ｓ４５Ｃ）平行軸ギヤを準備した。

上記実施例、従来例、比較例で作製した平行軸ギヤとこれに噛み合せた金属製平行軸ギヤの装置を用いて、噛み合い音評価、歯部破壊荷重測定を行った結果を表２に示す。また、実施例１、従来例１、比較例１〜２の噛み合い音評価の測定チャートを、図７〜１０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騒音計で計測し、音圧を比較した。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。
歯部破壊荷重：鉄製平行軸ギヤと平行軸ギヤを噛み合せた状態で荷重を加え、平行軸ギヤの歯部が破壊する荷重を測定した。

表２、図７〜１０から明らかなように、本発明による樹脂金属複合平行軸ギヤは、金属製平行軸ギヤのネジレ角に対し角度誤差を付与していない樹脂金属複合平行軸ギヤ（従来例１、２）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、表２から明らかなように、本発明による樹脂金属複合平行軸ギヤは、樹脂製平行軸ギヤ（比較例１）と比較して歯部破壊荷重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。

本発明の実施の形態に係る樹脂金属複合平行軸ギヤが金属製平行軸ギヤとの当たりの様子を示す断面説明図（図２Ｃ部のＡ−Ａ断面拡大図）であり、（ａ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差を付与した場合、（ｂ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しプラス角度誤差を付与した場合を示したものである。本発明の実施の形態に係る平行軸ギヤ装置であって、樹脂金属複合平行軸ギヤと金属製平行軸ギヤとの噛み合いの様子を示す側面図である。本発明の実施の形態に係る樹脂金属複合平行軸ギヤであって、歯幅方向の両端部が樹脂部である場合であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は歯部（Ｂ部）の斜視図を示したものである。本発明の他の実施の形態に係る樹脂金属複合平行軸ギヤが金属製平行軸ギヤとの当たりの様子を示す断面説明図（図２Ｃ部のＡ−Ａ断面拡大図）であり、（ａ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しマイナス角度誤差を付与した場合、（ｂ）は金属製平行軸ギヤのネジレ角に対しプラス角度誤差を付与した場合を示したものである。本発明の他の実施の形態に係る樹脂金属複合平行軸ギヤであって、歯幅方向の一方の側が樹脂部である場合であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は歯部（Ｂ部）の斜視図を示したものである。本発明が対象とする樹脂金属複合平行軸ギヤの製造過程を示す説明図であり、（ａ）はリング状の補強繊維基材の製造過程を示す説明図、（ｂ）は樹脂金属複合平行軸ギヤを成形する様子を示す断面説明図である。実施例１の噛み合い音評価の測定チャートを示したものである。従来例１の噛み合い音評価の測定チャートを示したものである。比較例１の噛み合い音評価の測定チャートを示したものである。比較例２の噛み合い音評価の測定チャートを示したものである。

符号の説明

１は樹脂部
２は金属部
３は樹脂金属複合平行軸ギヤ
４は金属製平行軸ギヤ
５は正回転時の金属製平行軸ギヤとの当たり部
６は逆回転時の金属製平行軸ギヤとの当たり部
７は筒状体
８は補強繊維基材
９は金属製ブッシュ
１０は成形金型

Claims

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平行軸ギヤと、当該ギヤと噛み合う金属製平行軸ギヤとを含むギヤ装置であって、
樹脂金属複合平行軸ギヤと金属製平行軸ギヤのネジレ角を互いに異なる値に設定し、樹脂金属複合平行軸ギヤの樹脂部が、優先的に金属製平行軸ギヤの当たり部となるようにしたことを特徴とする平行軸ギヤ装置。
樹脂金属複合平行軸ギヤは、歯幅方向の両端部が樹脂部、歯幅方向の中央部が金属部で構成された歯部を有することを特徴とする請求項１記載の平行軸ギヤ装置。
樹脂金属複合平行軸ギヤは、歯幅方向の一方の側が樹脂部、歯幅方向の他方の側が金属部で構成された歯部を有することを特徴とする請求項１記載の平行軸ギヤ装置。