WO2006027931A1 - 歯車 - Google Patents

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WO2006027931A1
WO2006027931A1 PCT/JP2005/014713 JP2005014713W WO2006027931A1 WO 2006027931 A1 WO2006027931 A1 WO 2006027931A1 JP 2005014713 W JP2005014713 W JP 2005014713W WO 2006027931 A1 WO2006027931 A1 WO 2006027931A1
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WO
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gear
component
polyamide resin
tooth portion
core
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PCT/JP2005/014713
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kouji Tomoda
Original Assignee
Yamasei Kogyo Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Yamasei Kogyo Co., Ltd. filed Critical Yamasei Kogyo Co., Ltd.
Priority to US11/662,268 priority Critical patent/US20080054520A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor

Definitions

  • the present invention relates to a gear, and more particularly to a gear made of polyamide resin.
  • Gears are known as mechanical components that transmit motion. Traditionally, metals have been used extensively as gear materials. Metal gears have high dimensional accuracy because they are manufactured by cutting or the like, but have the disadvantages of generating noise, heavy weight, and high manufacturing costs.
  • Japanese Utility Model Publication No. 2 _ 1 1 9 5 5 2 discloses a gear in which a synthetic resin is injection-molded on the outer periphery of an inner bush, and then a gear is formed by cutting gears.
  • Japanese Patent No. 2 0 0 2 — 1 4 6 0 6 8 discloses a gear formed by injection molding a polyamide resin.
  • Japanese Utility Model Publication No. 3-297 5 1 discloses a tooth ratio obtained by integrally joining a tooth portion formed of an elastomer to the outer peripheral side of an inner peripheral portion formed of a highly rigid synthetic resin. Has been.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 6-29 4 4 5 9 discloses that after a disk part is injection-molded with a polyamide resin, a tooth part is injection-molded on the outer periphery of the disk part with a polyamide resin to which carbon fibers are added. A gear formed by externally fitting a tooth portion to a disk portion is disclosed.
  • the gears of Japanese Utility Model Publication No. 3-29751 and Japanese Patent Application Laid-Open No.6-2299445 are formed by two injection moldings, so that the amount of deformation during cooling and solidification is as much as possible. Can be small. Therefore, it is easier to obtain higher dimensional accuracy than a gear formed by a single injection molding.
  • the gear of Japanese Patent Laid-Open No. 6-294 / 459 is different from the gear of Japanese Utility Model Publication No. 3-299751 in that the same kind of synthetic resin is fused together.
  • polyamide resins generally have a narrow melting point range and a very fast curing time. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain high bonding strength by simply bonding the polyamide resins together, and it is easy to peel off at the bonding interface.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and the problem to be solved by the present invention is that even when a gear core body formed from a polyamide resin and a tooth portion are bonded to each other at the bonding interface.
  • the object is to provide a gear that is difficult to peel off and has excellent dimensional accuracy. Disclosure of the invention
  • the gear according to claim 1 has at least the outer periphery of the gear core body formed of polyamide resin on the outer periphery of the gear core body and the tooth portion formed of polyamide resin on the body.
  • the gear core body and the tooth portion are formed on the outer periphery of the gear core body or the inner periphery of the phantom portion as a (A) component as a phenol compound, and (B) as a component.
  • the bonding aid containing an organic solvent capable of dissolving or dispersing the component (A) is applied, the components are bonded together.
  • the gear according to claim 2 is characterized in that the phenolic compound is at least one selected from dihydroxy benzene, dihydroxy benzoic acid, trihydroxy benzene and trihydroxy benzoic acid. Let's say.
  • the gear according to claim 4 is characterized in that the component (B) is a mixed organic solvent in which a plurality of types of the organic solvent are mixed.
  • the gear according to claim 5 is characterized in that the polyamide resin forming the gear core and / or the tooth portion includes reinforcing fibers.
  • the separate core body and the tooth portion are joined to the body, it is compared with a conventional polyamide resin gear that is integrally formed from the beginning.
  • a conventional polyamide resin gear that is integrally formed from the beginning.
  • the above gear is coated with a bonding aid containing a specific component on the outer periphery of the gear core or the inner periphery of the collar, so that the polyamide on the outer periphery of the gear core or the inner peripheral surface of the tooth portion is applied.
  • the surface of the resin is slightly modified by the bonding aid, and then the two are bonded together.
  • the gear core body and the tooth part are joined with higher joint strength than before. Therefore, for example, even when the gear is applied to a portion where a large rotational torque is applied, such as an automobile gear, it is difficult to peel off at the joint interface, and excellent durability and reliability can be exhibited.
  • the phenolic compound is at least one selected from dihydroxy benzene, dihydroxy benzoic acid, trihydroxy benzene and trihydroxy benzoic acid
  • the content of the component (A) is 1 to 50% by weight, and the content of the component (B) is 50
  • the content is in the range of not less than wt% and not more than 99 wt%, the above-mentioned effects are excellent.
  • the drying time due to the volatilization of the bonding aid is easy to adjust, and the coating property of the bonding aid is excellent.
  • the bonding aid is uniformly applied to the outer periphery of the gear core or the inner peripheral surface of the tooth portion, and the surface of the polyamide resin is uniformly modified. Therefore, it is easy to obtain a gear excellent in joining reliability.
  • FIG. 1 is a plan view of a gear according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of another example vehicle according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an external perspective view of a strip-shaped test piece and a primary molded part constituting the test piece.
  • FIG. 4 is an external perspective view of a mold used when a strip-shaped test piece is formed by injection molding.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the state of the punching strength test. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the present gear (hereinafter sometimes referred to as “the present gear”) will be described in detail.
  • Fig. 1 shows a plan view of this gear.
  • the gear 10 has a toothed portion 12 joined to the outer periphery of the gear core 1 1, and the gear core 1 1 and the toothed portion 1 2 After a bonding aid containing a specific component is applied to the outer periphery of the body 11 or the inner periphery of the tooth portion 12, they are bonded together.
  • a bonding aid containing a specific component is applied to the outer periphery of the body 11 or the inner periphery of the tooth portion 12, they are bonded together.
  • the configuration of the gear 10 will be described in detail.
  • the gear core 11 is made of polyamide resin.
  • the gear core 11 is formed of a material other than polyamide resin, for example, metal, etc., at least if the outer periphery thereof is formed of polyamide resin. Also good. Of course, all of them may be formed of a polyamide resin.
  • polyamide resin used examples include aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 6 6, nylon MX 6, nylon 1 1, nylon 1 2, nylon 4 6, nylon 6 10 and nylon 6 1 2. Examples thereof include aromatic polyamides, and these may be used alone or in combination. Also, polymer alloy resins containing these polyamide resins are acceptable. In consideration of the rigidity imparted to the gear 10 and the like, reinforcing fibers may be added to the above polyamide resin at an appropriate ratio as appropriate. Specific examples of the reinforcing fiber include carbon fiber, glass fiber, silicon carbide fiber, and alumina fiber, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • additives such as fillers, pigments, stabilizers, lubricants, flame retardants, antioxidants, and softeners are added to the polyamide resin as necessary. May be.
  • the gear core body 11 has a shaft hole 13 at substantially the center, and a shaft member (not shown) can be fitted therein.
  • the shaft hole 13 may be eccentric.
  • FIG. 1 shows an example in which the shape of the outer periphery of the gear core 11 is circular, but as shown in FIG. 2, the shape of the outer periphery of the gear core 11 is uneven. It may be a circle having a portion.
  • the shape of the outer peripheral portion of the gear core 11 may be a triangle, a quadrangle, other polygonal shapes, a triangle having a concavo-convex portion, a quadrangle, other polygonal shapes, or the like, and is particularly limited. It is not a thing.
  • the tooth portion 12 is made of polyamide resin and is integrally joined to the outer periphery of the gear core 11.
  • the same resin as described for the gear core 11 can be used, and the description thereof is omitted. It should be noted that reinforcing fibers may be added to this polyamide resin at an optimal ratio as appropriate in consideration of the wear amount of the mating gear. Further, the various additives described above may be added as necessary.
  • the number of teeth, tooth width, tooth groove width, total tooth depth, pitch circle, etc. in the tooth section 1 2 may be set to an optimal size appropriately depending on the part to which the gear 10 is applied. There is no particular limitation.
  • the gear core 11 and the tooth portion 12 are integrated with each other after a bonding aid containing a specific component is applied to the outer periphery of the gear core 11 or the inner periphery of the tooth portion 12. It is joined to.
  • the above-mentioned bonding aid contains a phenol compound as the component (A) and an organic solvent capable of dissolving or dispersing the component (A) as the component (B).
  • the phenolic compound (A) is preferably at least one selected from dihydroxybenzene, dihydroxybenzoic acid, trihydroxybenzene, and trihydroxybenzoic acid. This is because these compounds are excellent in the surface modifying action of the polyamide resin.
  • dihydroxybenzene 1, 2 dihydroxybenzene (CAS number; RN C 120-20—9)
  • 1,3 dihydroxybenzene CAS number; RN [1 08—46-3)
  • 1, 4 Dihydroxybe CAS number; RN [1 2 3-3 1-9]
  • dihydroxy benzoic acid examples include 2,3 dihydroxy benzoic acid (CAS number; RN [3 0 3—3 8-8]), 2,4 dihydroxy benzoic acid (CAS number; RN [8 9— 8 6-1]), 2,5 Dihydroxybenzoic acid (CAS number; RN [4 90—7 9-9])), 2,6 Dihydroxy benzoic acid (CAS number; RN [3 0 3—0 7 — 1]) 3,4 dihydroxy benzoic acid (CAS number; RN [9 9 1 5 0-3]), 3,5 dihydroxy benzoic acid (CAS number; RN [9 9-10 0-5]) Can be mentioned.
  • trihydroxybenzene is 1, 2, 3 trihydroxybenzene (CAS number; RN [87 7-6 6-1], pyrogallol), 1, 2, 4 trihydroxybenzene. (CAS number; RN [5 3 3-7 3-3]), 1, 3, 5 Trihydroxybenzene (CAS number: RN [1 0 8-7 3-6]), 1, 3 , 5-trihydroxybenzene dihydrate (CAS number; RN [6 0 9 9-9 0-7]).
  • trihydroxyoxybenzoic acid includes 2, 3, 4 trihydroxybenzoic acid (CAS number: RN [6 1 0—0 2-6]), .2, 4, 6 trihydroxy Benzoic acid (CAS No .; RN [8 3—3 0—7 9]), 2, 4, 6 Trihydroxyoxybenzoic acid monohydrate (CAS No .: RN [7 1 9 8 9—9 3 1 0 ), 3, 4, 5 trihydroxybenzoic acid (CAS number; RN [1 4 9-9 9-7], gallic acid), 3, 4, 5 trihydroxybenzoic acid monohydrate (CA S number; RN [5 9 9 5—8 6-8])).
  • These compounds may be used by selecting one kind or two or more kinds having the positional isomer relationship from the same kind of compounds.
  • These compounds may be used alone or in combination. Specific combinations include dihydroxy benzene and dihydroxy benzoic acid, trihydroxy benzene and trihydroxy benzoic acid, ⁇ -hydroxy benzene and / or ⁇ -hydroxy benzoate and di-hydroxy Examples include sibenzene and / or dihydroxybenzoic acid.
  • a combination containing at least one of trihydroxyloxybenzene and trihydroxybenzoic acid or both is preferable.
  • these are particularly superior in the surface modification action of the polyamide resin, so that peeling is unlikely to occur at the joint interface between the gear core body 1 1 and the tooth portion 12, and excellent durability and reliability are exhibited. This is because possible gears are easily obtained.
  • the organic solvent of the component (B) may be either volatile or nonvolatile as long as it can dissolve or disperse the component (A). It is preferable to use a volatile material.
  • an organic solvent that can dissolve the polyamide resin very slightly can be preferably used.
  • examples of the organic solvent include alcohols having 1 to 6 carbon atoms, ketones or aldehydes having 1 to 6 carbon atoms, and nitriles having 1 to 6 carbon atoms. More specifically, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, and acetonitrile are used, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • the blending ratio of the (A) component and the (B) component is determined from the viewpoint that separation at the joining interface between the gear core body 1 1 and the tooth portion 12 2 is difficult to occur. It is preferable that the amount is in the range of 1 to 50% by weight, and the content of the component (B) is in the range of 50 to 99% by weight.
  • the content of the component (A) is 5% by weight to 30% by weight, and the content of the component (B) is 70% by weight to 95% by weight, more preferably the component (A)
  • the content of (B) is preferably in the range of 85% by weight to 95% by weight. If the content of the component (A) exceeds 50% by weight and the content of the component (B) is less than 50% by weight, the component (A) may be dissolved or dispersed in the component (B). There is a tendency to become difficult. On the other hand, when the content of the component (A) is less than 1% by weight and the content of the component (B) exceeds 99% by weight, the joint strength between the gear core body 1 1 and the tooth portion 12 tends to decrease. Is seen.
  • the above-mentioned bonding aids include the above-mentioned polyamide resins, dyes, thickeners, antioxidants, etc., as long as the surface modifying action on the polyamide resin is not impaired. May be added.
  • the added polyamide resin reduces the unevenness of the outer periphery of the gear core 11 or the inner peripheral surface of the tooth portion 12 and increases the contact area.
  • the resin it is preferable to use the same type of polyamide resin as that used for the gear core 11 and the tooth portion 12.
  • the joining aid may be produced by any production method as long as the (A) component can be uniformly dissolved or dispersed in the (B) component.
  • a method in which the components (A) and (B) are blended so as to obtain a predetermined weight ratio and mixed well using a stirrer or the like can be given as an example.
  • the spur gear has been described with reference to the drawings.
  • the present gear 10 is not limited to the ⁇ gear, but is a helical gear, a helical gear, a screw tooth.
  • Various forms such as a car, a worm gear, and a sprocket may be used, and are not particularly limited.
  • a preferable manufacturing method of the gear is used.
  • An example of this is the method of using an injection molding method at least twice.
  • a gear core forming process for forming a gear core by injection molding using a polyamide resin and a tooth forming process for forming a tooth by injection molding using a polyamide resin are provided.
  • the outer periphery of the gear core obtained in the other step or the inner periphery of the tooth portion is coated with the joining aid and placed in a mold for injection molding. Examples include production methods.
  • the application of the bonding aid may be carried out by any coating method as long as it can be thinly applied to the outer periphery of the gear core or the inner periphery of the ridge portion.
  • Specific application methods include application with a brush and application with a sponge.
  • the gear core forming step is preferably performed before the tooth portion forming step.
  • the gear core that occupies most of the gear volume has already been shrunk and solidified by the previous injection molding, and the tooth portion that is the remainder of the gear is injection-molded on the outer periphery of the gear core. For this reason, the gear core is hardly contracted, and the dimensional accuracy is determined by contraction of the tooth portion having a smaller volume compared to the gear core, so that a gear having a higher dimensional accuracy can be easily obtained.
  • the gear core body and the tooth portion are formed of a polyamide resin
  • the gear core body may be formed by extrusion molding, compression molding, cutting, or the like in addition to injection molding. In this case, after placing the joint of the outer periphery of the gear core obtained by extrusion molding with a bonding aid in the mold, the tooth portion is injection molded. It ’s fine.
  • the insert After the placement of the gear core obtained by bonding the polyamide resin to the outer periphery of the metal core using a molding method, etc., with the bonding aid applied, the teeth are injected. It only has to be molded.
  • the gear manufacturing method described above it is advantageous in terms of the number of manufacturing steps that the tooth portion is formed by injection molding every time. However, particularly when dimensional accuracy is required, the injection molding is performed. You may finish the teeth later. Of course, a tooth part may be roughly formed at the time of injection molding, and then the tooth part may be formed by gear cutting.
  • the molding shrinkage compared to the conventional polyamide resin tooth rate that is integrally formed from the beginning. It can suppress the adverse effects caused by and has high dimensional accuracy.
  • the bonding resin containing a specific component is applied to the outer periphery of the gear core or the inner periphery of the tooth portion, so that the polyamide resin on the outer peripheral surface of the gear core or the inner peripheral surface of the tooth portion is reduced.
  • the surface is modified slightly by the bonding aid, and then the two are bonded together.
  • the gear core body and the tooth part are joined with higher joint strength than before. Therefore, for example, even when this gear is applied to a part where a large rotational torque is applied, such as an automobile gear, it is difficult to peel off at the joint interface, and excellent durability and reliability can be exhibited.
  • this gear performs the above-described action.
  • the outer periphery or tooth portion of the gear core body is reduced by the reducing action of the component (A).
  • the polyamide resin on the inner circumferential surface is surface-modified and chemically activated. Then, when the polyamide resin is injection-welded to the activated surface, the melted polyamide resin is recrystallized, and the two are firmly bonded mainly by chemical bonds and integrated.
  • this gear it is estimated that a strong joint interface is formed even when a polyamide resin having a narrow melting point width and a very fast curing time is used. As a result, even when this gear is applied to a portion where a large rotational torque is applied, it is difficult to peel off at the joint interface, and excellent durability and reliability can be exhibited.
  • a joining aid used for the gear according to the present example was manufactured by the following procedure. That is, as shown in Table 1 to Table 12 described later, as component (A), 1, 2, 3 ⁇ -hydroxybenzene (pyrogallol), 3, 4, 5 trihydroxybenzoic acid (gallic acid), 1, 3 dihydroxy benzene, 3, 5 dihydroxy benzoic acid, (B) As a component, methanol and isopropyl alcohol are blended in a prescribed weight ratio, and a swirler can be used. By mixing, joining aids N 0.1 to 78 used for the gear according to the present example were obtained.
  • the joining aid No. 40 to 78 is the same as the joining aid No. 1 to 39.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the test piece and the primary molded part constituting the test piece.
  • FIG. 4 is an external perspective view of a mold used when a test piece is formed by injection molding.
  • test piece P is nylon 6 resin (Toray Co., Ltd., “Amilan CM 10 26”), nylon 6 6 resin (DuPont Co., Ltd., “Zytel 10 01 L”) was used.
  • the conditions for injection molding were as follows. In other words, “S E — 18 S” manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. was used as the injection molding apparatus.
  • the molding temperature for nylon 6 resin was 240-24 5-24 0 1 2 3 5 ° C in order from the injection nozzle.
  • the temperature was set to 2 90 ⁇ 29 5 ⁇ 290 ⁇ 2855 ° C. in order from the injection nozzle.
  • the mold temperature for both nylon 6 resin and nylon 6 6 resin is set to 65 ° C when molding the primary molded part P 1 and 95 ° C when molding the secondary molded part P 2 Set to. (2.2 Tensile test)
  • Tables 1 to 12 show the tensile test results for each specimen, along with the composition of the bonding aid used.
  • the test pieces No. 1 to 39 are made of nylon 6 resin, and the test pieces No. 40 to 78 are made of nylon 66 resin.
  • test piece N 0 .1 for comparison was made in the same way as the above test pieces N 0.1 to 39 except that the whole was formed into the same shape as the test piece P by one injection molding. Produced.
  • the comparative test specimen N 0.1 had a tensile strength of 76.3 MPa and a standard deviation of 0.8 MPa.
  • Test specimen No. 2 Specimens for comparison in the same manner as the above test specimens Nos. 1-39 except that Nylon 6 resin was used and no joining aid was applied to the joining end face 14 of the primary molded part P1. No. 2 was produced.
  • the test specimen 2 for comparison had a tensile strength of 13.3 MPa and a standard deviation of 9.2 MPa.
  • Comparison test piece N o In the same manner as each of the above test pieces N 0.40 to 78, except that nylon 6 6 resin was used and the whole was formed into the same shape as test piece P by one injection molding. . 3 was made. The tensile strength of the comparative test piece No. 3 was 78.8 MPa, and the standard deviation was 1.8 MPa.
  • Test pieces for comparison in the same manner as the above test pieces No. 40 to 78, except that Nylon 6 6 resin was used and no bonding assistant was applied to the bonding end face 14 of the primary molded part P 1 No. 4 was produced.
  • the test specimen 4 for comparison had a tensile strength of 6.1 MPa and a standard deviation of 1.5 MPa.
  • test pieces No. 1 to 39 have a bonding strength comparable to that of the comparative test piece No. 1 produced by one injection molding.
  • test pieces No. 1 to 39 have very excellent bonding strength as compared with the comparative test piece No. 2 bonded without using a bonding aid.
  • test pieces No. 40 to 78 have a bonding strength comparable to that of the comparative test piece No. 3 manufactured by one injection molding.
  • test pieces No. 40 to 78 have very excellent bonding strength compared to the comparative test piece No. 4 which was bonded without using a bonding aid. .
  • a gear 10 having the shape shown in FIG. 1 was produced by the following procedure using the produced bonding aid No. 50.
  • Nylon 6 6 resin made by DuPont, “Zytel 70 G 3 3”
  • a gear core body 11 having a circular outer periphery is formed. It was formed by injection molding.
  • the produced bonding assistant No. 50 was thinly and uniformly applied to the outer peripheral surface of the obtained i axle core 11 with a brush.
  • this was placed in a mold (not shown), and a tooth portion 12 was formed by injection molding using nylon 6 6 resin (manufactured by DuPont, “Zytel 10 1 L”).
  • a gear 10 in which the gear core 11 and the tooth portion 12 were integrally joined was obtained.
  • the injection molding conditions were as follows. That is, “M-20 A—S J C” (clamping force 20 t) manufactured by Meiki Seisakusho was used for the injection molding apparatus.
  • the molding temperature was set to 29 0 ⁇ 2 9 5 ⁇ 2 9 0 ⁇ 28 5 ° C in order from the injection nozzle.
  • the mold temperature was nk ⁇ to 85 ° C during the molding of the gear core 11 and the tooth part 12.
  • a gear according to a comparative example was produced in the same manner except that the joining aid was not applied at all in the production of the gear 10 according to the above example.
  • jigs 17 and 18 as shown in Fig. 5 were prepared.
  • the jig 17 is formed in a substantially cylindrical shape, and the inner diameter thereof is substantially the same as or slightly larger than the outer diameter of the gear core 11 of the gear 10 according to the manufactured example.
  • a concave portion 19 is formed on the inner peripheral side of the thickness at one opening end face of the jig 17 so that the tooth portion 12 of the gear 10 thus manufactured can be placed thereon.
  • the jig 18 is formed in a substantially cylindrical shape, and a convex portion 20 is formed on one end face thereof so that it can be fitted into the shaft hole 13 of the gear 10. .
  • the jigs 17 and 18 produced above were attached to a testing machine (“AUT GRAP H 50 TB” manufactured by Toritsu Seisakusho), and the gear 10 was placed in the recess 19 of the jig 17.
  • the jig 18 was pushed in the direction of the arrow in FIG. 5, and the load when the gear core body 11 and the tooth part 12 were broken by the shearing force was read and the strength was measured.
  • the pushing speed of the jig 18 was set to 2.5 mm / min. (6. Punching strength test result)
  • the gear according to the example using the joining aid (gear No. 1-3) has significantly higher punching strength than the gear according to the comparative example not using the joining aid. Was confirmed.
  • the gear according to the present invention is formed from a polyamide resin. It was confirmed that even when the gear core and the tooth part were joined, it was extremely difficult to peel off at the joint interface. In addition, it was superior in dimensional accuracy compared to a gear that was injection molded once from the beginning.
  • the gear core is formed by injection molding, but it can also be formed by extrusion molding, cutting, or the like.

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Abstract

ポリアミド樹脂より形成された歯車芯体と歯部とを接合した場合であっても接合界面で剥離し難く、寸法精度に優れた歯車を提供する。少なくともその外周部がポリアミド樹脂より形成された歯車芯体１１の外周、または、ポリアミド樹脂より形成された歯部１２の内周に、（Ａ）成分としてフェノール系化合物、（Ｂ）成分として（Ａ）成分を溶解または分散可能な有機溶剤を含む接合助剤が塗布した後、一体に接合した歯車とする。

Description

明細書 歯車 技術分野
本発明は、 歯車に関し、 さらに詳しくは、 ポリアミ ド樹脂製の歯車に関 するものである。 背景技術
運動を伝達する機械構成要素として、 歯車が知られている。 従来、 歯車 の素材としては、 金属が多用されてきた。 金属製の歯車は、 切削加工など により製造されることから高い寸法精度を有する反面、 騒音が発生する、 重量が重い、 製造コス 卜が高いなどの欠点を有している。
そのため、 近年では、 低騒音化、 軽量化、 低コス ト化などを図るため、 合成樹脂製の歯車が多く用いられるようになってきている。
例えば、 実開平 2 _ 1 1 9 5 5 2号には、 インナーブッシュの外周に合 成樹脂を射出成形した後、 '歯切り して歯部を形成レてなる歯車が開示され ている。 また、 特閧 2 0 0 2— 1 4 6 0 6 8号には、 ポリアミ ド樹脂を射 出成形してなる歯車が開示されている。
また、 実開平 3— 2 9 7 5 1号には、 高剛性の合成樹脂で形成された内 周部の外周側にエラス トマーより形成された歯部を一体に接合してなる歯 率が開示されている。
また、 特開平 6— 2 9 4 4 5 9号には、 ポリアミ ド樹脂によりディスク 部を射出成形した後、 炭素繊維を添加したポリアミ ド樹脂によりディスク 部の外周に歯部を射出成形することにより、 ディスク部に歯部を外嵌して なる歯車が開示されている。
しかしながら、 実開平 2— 1 1 9 5 5 2号および特開 2 0 0 2— 1 4 6 ム
0 6 8号の歯車は、 1回の射出成形により形成されているので、 冷却 · 固 化時の変形量が大きく、 高い寸法精度が得られ難いといった問題があった。 特に、 この種の問題は、 歯車形状が大きくなるほど顕著となる。
一方、 実開平 3 - 2 9 7 5 1号および特開平 6 - 2 9 4 4 5 9号の歯車 は、 2回の射出成形により形成されているので、 冷却 · 固化時の変形量を 出来る限り小さくすることができる。 そのため、 1回の射出成形により形 成された歯車よりも高い寸法精度が得られ易い。
しかしながら、 実開平 3 _ 2 9 7 5 1号の歯車は、 全く異なる合成樹脂 同士を融着しているので、 高い接合強度が得られず、 大きな回転トルクが かかると、 その接合界面で剥離し易いといった問題があった。
また、 特開平 6 _ 2 9 4 4 5 9号の歯車は、 同種の合成樹脂同士を融着 している点で、 実開平 3— 2 9 7 5 1号の歯車と異なっている。 しかしな がら、 ポリアミ ド樹脂は、 一般に、 融点幅が狭く、 硬化時間が非常に速い。 そのため、 ポリアミ ド樹脂同士を単に接合しただけでは、 高い接合強度が 得られ難く、 やはり接合界面で剥離し易いといった問題があった。
本発明は、 上記問題点に鑑みてなされたもので、 本発明が解決しようと する課題は、 ポリアミ ド樹脂より形成された歯車芯体と歯部とを接合した 場合であっても接合界面で剥離し難く、 寸法精度に優れた歯車を提供する ことにある。 発明の開示
上記課題を解決するため、 請求項 1に記載の歯車は、 少なく ともその外 周部がポリアミ ド樹脂より形成された歯車芯体の外周に、 ポリアミ ド樹脂 より形成された歯部がー体に接合されてなるものであって、 前記歯車芯体 と前記歯部とは、 前記歯車芯体の外周または前記幽部の内周に、 （A ) 成 分としてフエノール系化合物、 （B ) 成分として前記 （A ) 成分を溶解ま たは分散可能な有機溶剤を含む接合助剤が塗布された後、 一体に接合され ていることを要旨とする。
また、 請求項 2に記載の歯車は、 前記フエノール系化合物が、 ジヒ ドロ キシベンゼン、 ジヒ ドロキシ安息香酸、 ト リヒ ドロキシベンゼンおよびト リヒ ドロキシ安息香酸から選択される少なく とも 1種であることを要旨と する。
また、 請求項 3に記載の歯車は、 前記 （A ) 成分の含有量は 1重量％以 上 5 0重量％以下、 前記 （B ) 成分の含有量は 5 0重量％以上 9 9重量％ 以下であることを要旨とする。
また、 請求項 4に記載の歯車は、 前記 （B ) 成分が、 前記有機溶剤が複 数種類混合された混合有機溶剤であることを要旨とする。
また、 請求項 5に記載の歯車は、 前記歯車芯体および/または歯部を形 成するポリアミ ド樹脂が強化繊維を含むことを要旨とする。
本発明に係る歯車によれば、 別体の ¾車芯体と歯部とがー体に接合'され ているので、 当初より一体に形成されている従来のポリアミ ド樹脂製の歯 車に比較して、成形収縮による悪影響を抑制でき、高い寸法精度を有する。 加えて、 上記歯車は、 歯車芯体の外周または鹵部の内周に特定成分を含 む接合助剤が塗布されることにより、 歯車芯体の外周または歯部の内周表 面のポリアミ ド樹脂が接合助剤によりごく僅かに表面改質され、 その後に 両者が一体に接合されている。
そのため、 歯車芯体と歯部とは、 従来よりも高い接合強度をもって接合 される。 したがって、 例えば、 自動車用歯車など、 大きな回転トルクがか かる部位に上記歯車が適用された場合であっても、 その接合界面で剥離し 難く、 優れた耐久性、 信頼性を発揮できる。
この際、 前記フエノール系化合物が、 ジヒ ドロキシベンゼン、 ジヒ ドロ キシ安息香酸、 ト リヒ ドロキシベンゼンおよびト リヒ ドロキシ安息香酸か ら選択される少なく とも 1種である場合、 また、 上記接合助剤中の （A ) 成分の含有量を 1重量％以上 5 0重量％以下、 （B ) 成分の含有量を 5 0 重量％以上 9 9重量％以下の範囲内とした場合には、 上記作用効果に優れ る。
また、 上記接合助剤中の （B ) 成分として、 （A ) 成分を溶解または分 散可能な有機溶剤が複数種類混合された混合有機溶剤を用いた場合には、 1種類の有機溶剤を用いた場合に比較して、 接合助剤の揮発などによる乾 燥時間を調整し易く、 接合助剤の塗布性に優れる。
そのため、 歯車芯体の外周または歯部の内周表面に接合助剤が均一に塗 布され、 ポリアミ ド樹脂がムラなく表面改質される。 したがって、 接合信 頼性に優れた歯車が得られ易い。
また、 上記歯率芯体および/または歯部を形成するポリアミ ド樹脂が強 化繊維を含む場合には、 歯車の剛性を高めることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態に係る歯車の平面図である。
図 2は、 他の本実施形態に係る ¾車の平面図である。
図 3は、 短冊状の試験片ぉよびこれを構成する一次成形部の外観斜視図 である。
図 4は、 射出成形により短冊状の試験片を形成する際に用いる金型の外 観斜視図である。
図 5は、 押し抜き強度試験の様子を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本実施形態に係る歯車 （以下、 「本歯車」 ということがある。 ） について詳細に説明する。
( 1 . 本 §1車の概略構成）
図 1に、 本歯車の平面図を示す。 本歯車 1 0は、 歯車芯体 1 1の外周に 歯部 1 2がー体に接合されており、 歯車芯体 1 1 と歯部 1 2 とは、 歯車芯 体 1 1の外周または歯部 1 2の内周に特定成分を含む接合助剤が塗布され た後、 一体に接合されている。 以下、 本歯車 1 0の構成について詳細に説 明する。
( 2 . 本歯車の詳細構成）
( 2 . 1 (車芯体）
本歯車 1 0において、 歯車芯体 1 1は、 少なく ともその外周部がポリァ ミ ド樹脂より形成されている。 具体的には、 歯車芯体 1 1は、 少なく とも その外周部がポリアミ ド樹脂より形成されておれば、 その内周部がポリア ミ ド樹脂以外の材質、 例えば、 金属などで形成されていても良い。 もちろ ん、 その全てがポリアミ ド樹脂により形成されていても良い。
用いるポリアミ ド樹脂としては、 具体的には、 ナイロン 6、 ナイロン 6 6、 ナイロン M X 6、 ナイロン 1 1、 ナイロン 1 2、 ナイロン 4 6、 ナイ ロン 6 1 0、 ナイロン 6 1 2などの脂肪族ポリアミ ドゃ、 芳香族ポリアミ ドなどが挙げられ、 これらは 1種または 2種以上混合されていても良い。 また、 これらポリアミ ド樹脂を含むポリマーァロイ系樹脂であっても良レ、。 上記ポリアミ ド樹脂中には、 歯車 1 0に付与する剛性などを考慮して、 強化繊維が適宜最適な割合で添加されていても良い。 強化繊維としては、 具体的には、 炭素繊維、 ガラス繊維、 炭化珪素繊維、 アルミナ繊維などが 挙げられ、 これらは 1種または 2種以上混合されていても良い。
なお、 上記ポリアミ ド樹脂には、 強化繊維以外にも、 例えば、 必要に応 じて、 充填剤、 顔料、 安定剤、 滑剤、 難燃剤、 酸化防止剤、 軟化剤などの 各種添加剤が添加されていても良い。
歯車芯体 1 1は、 図 1に示すように、 略中心に軸孔 1 3を有しており、 軸部材 （図示されない） が嵌合可能とされている。 なお、 この軸孔 1 3は、 偏心していても良い。
また、 図 1では、 歯車芯体 1 1の外周部の形状が円形の場合について例 示しているが、 図 2に示すように、 歯車芯体 1 1の外周部の形状は、 凹凸 部を有する円形であっても良い。他にも、歯車芯体 1 1の外周部の形状は、 三角形、 四角形、 その他の多角形状、 凹凸部を有する三角形、 四角形、 そ の他の多角形状などであっても良く、 特に限定されるものではない。
(2. 2 歯部）
本歯車 10において、歯部 12は、ポリアミ ド樹脂より形成されており、 上記歯車芯体 1 1の外周に一体に接合されている。
歯部 12の形成に用いるポリアミ ド樹脂としては、 上記歯車芯体 1 1で 説明したものと同じものを用いることができ、 説明は省略する。 なお、 こ のポリアミ ド樹脂には、 相手側歯車の摩耗量などを考慮して、 強化繊維が 適宜最適な割合で添加されていても良い。 また、 上述した各種添加剤が必 要に応じて添加されていても良い。
また、 歯部 1 2における、 歯数、 歯幅、 歯みぞの幅、 全歯たけ、 ピッチ 円などの寸法は、 本歯車 10が適用される部位などにより適宜最適な大き さに設定すれば良く、 特に限定されるものではない。
(2. 3 接合助剤）
本歯車 1 0において、 上記歯車芯体 1 1と歯部 1 2とは、 歯車芯体 1 1 の外周または歯部 1 2の内周に特定成分を含む接合助剤が塗布された後、 一体に接合されている。
ここで、 上記接合助剤は、 （A) 成分としてフエノール系化合物、 （B) 成分として前記（ A )成分を溶解または分散可能な有機溶剤を含んでいる。
(A) 成分のフエノール系化合物は、 ジヒ ドロキシベンゼン、 ジヒ ドロ キシ安息香酸、 ト リヒ ドロキシベンゼンおよびト リ ヒ ドロキシ安息香酸か ら選択される少なく とも 1種であることが好ましい。 これら化合物は、 ポ リアミ ド樹脂の表面改質作用に優れるからである。
具体的には、 ジヒ ドロキシベンゼンとしては、 1 , 2ジヒ ドロキシベン ゼン （CAS番号； RN C 1 20— 80— 9〕 ） 1， 3ジヒ ドロキシベン ゼン （CAS番号 ； RN 〔1 08— 46— 3〕 ） 、 1 , 4ジヒ ドロキシべ ンゼン （ C A S番号； R N 〔 1 2 3— 3 1— 9〕 ) が挙げられる。
また、 ジヒ ドロキシ安息香酸としては、 2 , 3ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C AS番号； RN 〔 3 0 3— 3 8— 8〕 ） 、 2， 4ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号； RN 〔 8 9— 8 6— 1〕 ） 、 2 , 5ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号； RN 〔 4 9 0— 7 9— 9〕 ） 、 2 , 6ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号 ； RN 〔 3 0 3— 0 7— 1〕 ） 3， 4ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号 ； R N 〔 9 9一 5 0— 3〕 ） 、 3 , 5ジヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号 ； R N 〔9 9— 1 0— 5〕 ) が挙げられる。
また、 ト リヒ ドロキシベンゼンとしては、 1 , 2， 3 ト リヒ ドロキシべ ンゼン （ C AS番号； RN 〔 8 7— 6 6— 1〕 、 ピロガロール） 、 1， 2 , 4 ト リ ヒ ドロキシベンゼン （ CA S番号 ； RN 〔 5 3 3— 7 3— 3〕 ) 、 1 , 3， 5 ト リ ヒ ドロキシベンゼン （ CA S番号 ； RN 〔 1 0 8— 7 3— 6〕 ） 、 1 , 3， 5 ト リ ヒ ドロキシベンゼンニ水和物 （ C A S番号 ； R N 〔6 0 9 9— 9 0— 7〕 ) が挙げられる。
また、 ト リヒ ドロキシ安息香酸としては、 2， 3 , 4 ト リヒ ドロキシ安 息香酸 （ CA S番号 ； RN 〔 6 1 0— 0 2— 6〕 ） 、 .2， 4 , 6 トリ ヒ ド ロキシ安息香酸 （ CA S番号 ； RN 〔 8 3— 3 0— 7 9〕 ） 、 2， 4 , 6 ト リヒ ドロキシ安息香酸一水和物 （ C A S番号 ； RN 〔 7 1 9 8 9— 9 3 一 0〕 ） 、 3 , 4， 5 ト リヒ ドロキシ安息香酸 （ C A S番号 ； R N 〔 1 4 9— 9 1— 7〕 、 没食子酸） 、 3， 4 , 5 ト リ ヒ ドロキシ安息香酸一水和 物 （CA S番号； RN 〔5 9 9 5— 8 6— 8〕 ) が挙げられる。
これら化合物は、 同種の化合物の中から位置異性体の関係にあるものを 1種または 2種以上選択して用いても良い。
また、 これら化合物は、 それぞれ単独または組み合わせて用いても良い。 具体的な組み合わせとしては、 ジヒ ドロキシベンゼンおよびジヒ ドロキシ 安息香酸、 ト リ ヒ ドロキシベンゼンおよびト リヒ ドロキシ安息香酸、 卜 リ ヒ ドロキシベンゼンおよび/または卜 リ ヒ ドロキシ安息香酸とジヒ ドロキ シベンゼンおよび/またはジヒ ドロキシ安息香酸などが挙げられる。
より好ましい組み合わせとしては、 ト リヒ ドロキシベンゼン、 ト リ ヒ ド ロキシ安息香酸の何れか一方または双方を少なく とも含んでいるものが好 ましい。 これらを含む場合には、 ポリアミ ド樹脂の表面改質作用に特に優 れるので、 歯車芯体 1 1 と歯部 1 2との接合界面で剥離が生じ難く、 優れ た耐久性、 信頼性を発揮可能な歯車が得られ易いからである。
一方、 （B ) 成分の有機溶剤としては、 （A ) 成分を溶解または分散可 能なものであれば、 揮発性、 不揮発性の何れのものであっても良い。 好ま しくは、 揮発性のものを用いると良い。 また、 極僅かにポリアミ ド樹脂を 溶解可能な有機溶剤を好適に用いることができる。
具体的には、 有機溶剤としては、 炭素数 1〜 6のアルコール類、 炭素数 1〜 6のケ トンまたはアルデヒ ド類、 炭素数 1〜 6の二 ト リル類などが挙 げられる。 より具体的には、 メタノール、 エタノール、 イソプロピルアル コール、 アセ トン、 ァセ トニ ト リルなどが挙げられ、 これらは 1種または 2種以上混合されていても良い。
複数の有機溶剤を混合し、 混合有機溶剤として使用する場合には、 接合 助剤を使用する温度環境や作業環境などを考慮し、 歯車芯体 1 1の外周ま たは歯部 1 2の内周へ塗布した後直ぐに接合助剤が乾燥してしまわないよ うに乾燥時間を適宜調節することができる。
上記接合助剤において、 （A ) 成分、 （B ) 成分の配合割合は、 歯車芯 体 1 1 と歯部 1 2との接合界面で剥離が生じ難いなどの観点から、 （A ) 成分の含有量が、 1重量％以上 5 0重量％以下、 （B ) 成分の含有量が、 5 0重最％以上 9 9重置％以下の範囲内にあるのが良い。
好ましくは、 （A )成分の含有量が、 5重量％以上 3 0重量％以下、 （B ) 成分の含有量が、 7 0重量％以上 9 5重量％以下、 より好ましくは、 （A ) 成分の含有量が、 5重量％以上 1 5重量％以下、 （B ) 成分の含有量が、 8 5重量％以上 9 5重量％以下の範囲内にあるのが良い。 ( A ) 成分の含有量が 5 0重量％を越え、 （B ) 成分の含有量が 5 0重 量％未満になると、 （B ) 成分中に （A ) 成分を溶解または分散させるこ とが困難になる傾向が見られる。 一方、 （A ) 成分の含有量が 1重量％未 満、 （B ) 成分の含有量が 9 9重量％を越えると、 歯車芯体 1 1 と歯部 1 2との接合強度が低下する傾向が見られる。
上記接合助剤には、 （A ) 成分および （B ) 成分以外に、 ポリアミ ド樹 脂に対する表面改質作用を損なわない限度で、 上述したポリアミ ド樹脂、 染料、 増粘剤、 酸化防止剤などが添加されていても良い。
例えば、 ポリアミ ド樹脂を添加した場合には、接合信頼性を高められる。 これは、 添加されたポリアミ ド樹脂により、 歯車芯体 1 1の外周または歯 部 1 2の内周表面の凹凸が軽減し、 接触面積が大きくなるためと推側され この際、 添加するポリアミ ド樹脂は、 歯車芯体 1 1および歯部 1 2に用 いるポリアミ ド樹脂と同種のポリアミ ド樹脂を用いるのが好ましい。
また例えば、 染料を添加した場合には、 歯車芯体 1 1の外周または歯部 1 2の内周表面の塗布状態を目視にて確認できる。 そのため、 塗布作業性 が向上し、 塗布ムラなどを少なくすることができる。
また例えば、 増粘剤を添加した場合には、 接合助剤を塗布する際に、 夕 レ止め、 均一に塗布できるなどの利点がある。
なお、 上記接合助剤は、 （B ) 成分中に （A ) 成分を均一に溶解または 分散させることができる方法であれば、 何れの製造方法を用いて製造して も良い。 例えば、 所定の重量比となるように （A ) 成分および （B ) 成分 を配合し、 攪拌機などを用いて良く混合する方法などがー例として挙げら れる。
( 2 . 本歯車の形態）
上記実施形態では、 平歯車の図面を用いて説明を行ったが、 本歯車 1 0 は、 ¥·歯車に限定されるものではなく、 はすば歯車、 やまば歯車、 ねじ歯 車、 ウォームギア、 スプロケッ トなど各種の形態であっても良く、 特に限 定されるものではない。
( 3 . 本歯車の製造方法）
次に、 本歯車の製造方法について説明する。 本歯車を構成する上記歯寧 芯体および歯部をポリアミ ド樹脂 （強化繊維などの添加剤が添加されたも のも含む。 以下同じ。 ） より形成する場合、 本歯車の好適な製造方法とし ては、 射出成形法を少なく とも 2回以上用いる方法が一例として挙げられ る。
具体的には、 ポリアミ ド樹脂を用いて歯車芯体を射出成形により形成す る歯車芯体形成工程と、 ポリアミ ド樹脂を用いて歯部を射出成形により形 成する歯部形成工程とを備え、 これら工程の何れか一方は、 何れか他方の ェ程で得られた歯車芯体の外周または歯部の内周に上記接合助剤を塗布し たものを型内に配置して射出成形する製造方法などが挙げられる。
この際、 接合助剤の塗布は、 歯車芯体の外周または ί 部の内周に薄く延 ばして定僵:塗布できれば、 何れの塗布方法を用いて行っても良い。 具体的 な塗布方法としては、 刷毛による塗布、 スポンジによる塗布などが挙げら れる。
ここで、 上記歯車芯体形成工程は、 前記歯部形成工程よりも前に行われ ることが好ましい。 歯車の容積の大部分を占める歯車芯体は、 先の射出成 形により既に収縮 · 固化が完了しており、 この歯車芯体の外周に、 歯車の 残部である歯部が射出成形される。 そのため、 歯車芯体の収縮はほとんど 生じず、 歯車芯体に比較して容積の小さな歯部の収縮によって寸法精度が 決定されるので、 一層高い寸法精度を有する歯車が得られ易いからである。 また、 歯車芯体および歯部をポリアミ ド樹脂より形成する場合、 歯車芯 体は、 射出成形以外に、 押出成形、 圧縮成形、 切削加工などにより形成し ても良い。 なお、 この場合には、 押出成形などにより得られた歯車芯体の 外周に接合助剤を塗布したものを型内に配置した後、 歯部を射出成形すれ ば良い。
その他にも、 歯車芯体の外周部を少なく ともポリアミ ド樹脂より形成す る場合、 例えば、 その内周部を金属より形成し、 その外周部をポリアミ ド 樹脂より形成する場合などには、 ィンサート成形法などを用いて金属芯体 の外周にポリアミ ド樹脂を固着するなどして得れられた歯車芯体の外周に 接合助剤を塗布したものを型内に配置した後、 歯部を射出成形すれば良い。 なお、 上述した本歯車の製造方法において、 歯部は、 射出成形により 度に成形する方が製造工程数ゃコス ト面から有利であるが、 特に寸法精度 を必要とする場合には、 射出成形後に歯切り加工を行い、 仕上げを行って も良い。 もちろん、 射出成形時に大まかに歯部を形成し、 その後に歯切り 加工を行つて歯部を形成しても良い。
( 4 . 本歯車の作用）
本歯車によれば、 別体の歯車芯体と歯部とがー体に接合されているので、 当初より一体に形成されている従来のポリアミ ド樹脂製の歯率に比較して、 成形収縮による悪影響を抑制でき、 高い寸法精度を有する。
加えて、 本歯車は、 歯車芯体の外周または歯部の内周に特定成分を含む 接合助剤が塗布されることにより、 歯車芯体の外周または歯部の内周表面 のポリアミ ド樹脂が接合助剤によりごく僅かに表面改質され、 その後に両 者が一体に接合されている。
そのため、 歯車芯体と歯部とは、 従来よりも高い接合強度をもって接合 される。 したがって、 例えば、 自動車用歯車など、 大きな回転トルクがか かる部位に本歯車が適用された場合であっても、 その接合界面で剥離し難 く、 優れた耐久性、 信頼性を発揮できる。
ここで、 本歯車が上記作用を奏する理由は次のように推測される。 すな わち、 本歯車では、 歯車芯体の外周または歯部の内周衷面に上記接合助剤 が塗布されると、 （A ) 成分の還元作用により、 歯車芯体の外周または歯 部の内周表面のポリアミ ド樹脂が表面改質されて化学的に活性化される。 そしてこの活性化された表面にポリアミ ド樹脂が射出溶着されると、 溶融 状態のポリアミ ド樹脂が再結晶化する過程で、 両者が主として化学結合に より強固に結ばれて一体化される。
したがって、 本歯車によれば、 融点幅が狭く、 硬化時間が非常に速いポ リアミ ド樹脂を用いた場合であっても、 強固な接合界面が形成されるもの と推定される。 これにより、 本歯車は、 大きな回転トルクがかかる部位に 適用された場合であっても、 その接合界面で剥離し難く、 優れた耐久性、 信頼性を発揮できる。
実施例
以下、 本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。 なお、 以下では、 上記実施形態と同一の機能を有する部材については、 同一の符号を付して ある。
( 1 . 本実施例に係る歯車に用いる接合助剤の作製）
初めに、 以下の手順により、 本実施例に係る歯車に用いる接合助剤を作 製した。 すなわち、 後述する表 1〜表 1 2に示す通り、 （A ) 成分として、 1， 2， 3 卜 リヒ ドロキシベンゼン （ピロガロール） 、 3 , 4， 5 ト リ ヒ ドロキシ安息香酸 （没食子酸） 、 1， 3ジヒ ドロキシベンゼン、 3 , 5ジ ヒ ドロキシ安息香酸、 （B ) 成分として、 メタノール、 イソプロビルアル コールを所定の重量比となるように配合し、 ス夕一ラ一を用いて良く混合 し、 本実施例に係る歯車に用いる接合助剤 N 0 . 1〜7 8を得た。
なお、 表中、 接合助剤 N o . 4 0〜 7 8は、 接合助剤 N o . 1〜 3 9 と 同じ配合のものである。 また、 1 , 2 , 3 ト リ ヒ ドロキシベンゼン、 3 , 4 , 5 ト リ ヒ ドロキシ安息香酸、 1， 3ジヒ ドロキシベンゼン、 3， 5ジ ヒ ドロキシ安息香酸、 メタノール、 イソプロピルアルコールは、 何れも和 光純薬工業株式会社製である。
( 2 . 引張試験による接合強度の評価）
次に、 上記作製した各接合助剤の性能を簡易的に把握するため、 歯車を 作製する前段階として、 各接合助剤を使用した短冊状の試験片を作製し、 引張試験を行なった。 以下、 詳述する。
( 2. 1 引張試験に供する試験片の作製）
図 3は、 試験片ぉよびこれを構成する一次成形部の外観斜視図である。 図 4は、 射出成形により試験片を成形する際に用いる金型の外観斜視図で ある。
以下の手順により、 ポリアミ ド樹脂より形成された試験片 Pを射出成形 により作製した。 すなわち、 ポリアミ ド樹脂を射出成形して形成した一次 成形部 P 1の接合端面 1 4に、 上記作製した接合助剤を刷毛にて均一に塗 布した後、 これを金型 1 5、 1 6内へセッ トし、 一次成形部 P 1と同じポ リアミ ド樹脂を射出付加して付加成形部 P 2を形成した。 これにより、 一 次成形部 P 1と付加成形部 P 2とが一体に接合された試験片 Pを作製した < ここで、 上記試験片 Pは、 短冊状に形成されており、 均一な厚みを有し ている。 一次成形部 P 1と付加成形部 P 2とは、 同形状 （長さ L X幅 WX厚 さ T = 40 X 1 0 X 3 mm) であり、 両者が一体に接合された試験片 Pは、 全長 8 0mmである。
また、 試験片 Pの材料には、 ナイロン 6樹脂 （東レ株式会社製、 「アミ ラン CM 1 0 2 6」 ） 、 ナイロン 6 6樹脂 （デュポン株式会社製、 「ザィ テル 1 0 1 L」 ) を用いた。
また、 射出成形の条件は、 次の通り とした。 すなわち、 射出成形装置に は、 住友重機械工業 （株） 製 「S E _ 1 8 S」 を使用した。 成形温度は、 ナイロン 6樹脂については、 射出ノズルから順に 240— 24 5— 24 0 一 2 3 5 °Cとした。 ナイロン 6 6樹脂については、 射出ノズルから順に 2 90— 29 5— 290— 28 5 °Cとした。
なお、 金型温度は、 ナイロン 6樹脂およびナイロン 6 6樹脂ともに、 一- 次成形部 P 1の成形時は 6 5 °Cに設定し、 二次成形部 P 2の成形時は 9 5 °Cに設定した。 ( 2. 2 引張試験）
上記作製した試験片 N o . 1〜 7 8にっき、 室温 2 3°C、 湿度 5 0 %の 恒温室内にて、 引張試験を行い （サンプル数 ： N= 5 ) 、 各試験片が破断 に至るまでの最大引張強さを測定した。 この際、 試験速度は 5mm/m i n とした。 なお、 引張試験装置には万能材料試験機 （ I N S TR ON 4 5 0 5 )を用いた。
( 2. 3 接合助剤の配合および各試験片の引張試験結果）
表 1〜表 1 2に、 各試験片の引張試験結果を、 使用した接合助剤の配合 とともに示す。 なお、 試験片 N o . 1〜 39は、 ナイロン 6樹脂よりなり、 試験片 No . 40〜78は、 ナイロン 66樹脂よりなる。
Figure imgf000015_0001
表 2
No.8 No.9 No.10 No.11 No.12 No.13 No.14
1,2,3トリヒト'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3，4，5トリヒト'ロキシ安息香酸 (重量％) 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0
1,3シ'ヒト'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3,5シ'ヒト'ロキシ安息香酸 (重量％)
メタノール (重量％) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 イソフ。口ピルアルコール (重量％) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 引張強さ (MPa) 53.2 51.9 56.5 58.3 61.2 53.8 56.2 標準偏差 (MPa) 8.3 5.9 7.2 6.1 5.5 6.8 4.5 No.15 No.16 No.17 No.18 No.19 No.20 No.21
1,2,3トリヒト'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3,4,5トリヒト キシ安息香酸 (重量％>)
1,3シ 'ヒド口キジへ'ンセ'ン (重量 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0
3,5シ 'ヒ卜'ロキシ安息香酸 (重量％)
メタ ル (重量％) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 イソプロピルアル]—ル (重量％) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 引張強さ (MPa) 49.6 52.1 55.5 53.4 59.3 57.6 59.9 標準偏差 (MPa) 6.4 8.2 4.3 6.2 9.3 8.5 6.7 表 4
Figure imgf000016_0002
表 5
Figure imgf000016_0003
Figure imgf000016_0001
No.36 No.37 No.38 No.39
1,2,3トリヒト'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3,4,5トリヒト'ロキシ安息香酸 (重量％) 8.0 8.0 8.0
1,3シ'ヒト'ロキシへ'ンセ'ン (重量 <½) 4.0 4.0 8.0
3.5シ'ヒト'ロキシ安息香酸 (重量《½) 4.0 4.0 8.0
メタノール (重量％) 44.0 44.0 42.0 42.0
イソフ。口ピルアルコール (重量 44.0 44.0 42.0 42.0
引張強さ (MPa) 63.0 59.5 60.1 64.1
標準偏差 (MPa) 7.1 10.2 9.3 6.8 表 7
Figure imgf000017_0001
表 8
Figure imgf000017_0002
表 9
Figure imgf000017_0003
表 1 o No.61 No.62 No.63 No.64 No.65 No.66 No.67
1,2,3トリヒ卜'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3，4，5卜リヒト' Qキシ安息香酸 (重量％)
1，3シ 'ヒ卜'ロキシへ'ンセ'ン (重量％)
3，5シ'ヒト'□キシ安息香酸 (重量％) 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0 メタノ-ル (重量 "½) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 イソプロピルアルコール (重量％) 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 引張強さ (MPa) 54.5 58.4 59.3 56.9 57.2 59.2 57.1 標準偏差 (MPa) 6.6 6.9 8.3 10.1 9.6 8.8 11.2
Figure imgf000018_0001
表 1 2
Figure imgf000018_0002
( 2. 4 比較例用試験片の作製およびその引張試験結果）
(比較用試験片 N o . 1 )
ナイロン 6樹脂を用い、 一度の射出成形によって全体を試験片 Pと同一- 形状に形成した以外は上記各試験片 N 0. 1〜3 9と同様にして、 比較用 試験片 N o . 1を作製した。 比較用試験片 N 0. 1の引張強さは 7 6. 3 MP a、 標準偏差は 0. 8MP aであった。
(比較用試験片 N o . 2 ) ナイ ロン 6樹脂を用い、 一次成形部 P 1の接合端面 1 4に接合助剤を何 ら塗布しなかった以外は上記各試験片 N o . 1〜3 9と同様にして、 比較 用試験片 N o . 2を作製した。 比較用試験片 2の引張強さは 1 3. 3 MP a、 標準偏差は 9. 2MP aであった。
(比較用試験片 N o . 3 )
ナイロン 6 6樹脂を用い、 一度の射出成形によって全体を試験片 Pと同 一形状に形成した以外は上記各試験片 N 0. 4 0〜 7 8と同様にして、 比 較用試験片 N o . 3を作製した。比較用試験片 N o . 3の引張強さは 7 8. 8MP a、 標準偏差は 1. 8MP aであった。
(比較用試験片 N o . 4)
ナイ ロン 6 6樹脂を用い、 一次成形部 P 1の接合端面 1 4に接合助剤を 何ら塗布しなかった以外は上記各試験片 N o . 40〜 7 8と同様にして、 比較用試験片 N o . 4を作製した。 比較用試験片 4の引張強さは 6. 1 M P a、 標準偏差は 1. 5 MP aであった。
( 2. 5 引張試験結果の考察）
試験片 N o . 1〜 39は、 一度の射出成形により作製した比較用試験片 N o . 1と比較して、 遜色のない接合強度を有していることが分かる。 ま た、 試験片 N o . 1〜 3 9は、 接合助剤を用いずに接合した比較用試験片 No . 2と比較して、 非常に優れた接合強度を有していることが分かる。 同様に、 試験片 N o . 40〜 7 8は、 一度の射出成形により作製した比 較用試験片 N o . 3と比較して、 遜色のない接合強度を有していることが 分かる。 また、 試験片 N o . 40〜 7 8は、 接合助剤を用いずに接合した 比較用試験片 N o . 4と比較して、 非常に優れた接合強度を有しているこ とが分かる。
これは、 接合端面 1 4表面に上記作製した接合助剤が塗布されると、 ( A) 成分の還元作用により、 接合端面 1 4表面のポリアミ ド樹脂が活性 化され、 この活性化された接合端面 1 4に付加成形部 P 2が射出溶着され たことにより、 溶融状態のポリアミ ド樹脂が再結晶化する過程で、 両者が 主として化学結合により強固に結ばれて一体に接合されたためと推測され る。
( 3. 実施例に係る歯車の作製）
次に、 上記作製した接合助剤 N o . 5 0を用い、 以下の手順により、 図 1に示す形状の歯車 1 0を作製した。
すなわち、 先ず初めに、 ガラス繊維を 33 wt %含むナィロン 6 6樹脂 (デュポン株式会社製、 「ザィテル 7 0 G 3 3」 ） を用い、 その外周部の 形状が円形よりなる歯車芯体 1 1を射出成形により形成した。 次いで、 得 られた i 車芯体 1 1の外周面に、 上記作製した接合助剤 N o . 5 0を刷毛 にて薄く均一に塗布した。 次いで、 これを金型 （図示されない） 内に配置 し、 ナイロン 6 6樹脂 （デュポン株式会社製、 「ザィテル 1 0 1 L」 ） を 用いて歯部 1 2を射出成形により形成した。 これにより歯車芯体 1 1と歯 部 1 2とが一体に接合された歯車 1 0を得た。
この際、 射出成形の条件は、 次の通り とした。 すなわち、 射出成形装置 には、 名機製作所製「M— 20 A— S J C」 （型締力 20 t ) を使用した。 成形温度は、 射出ノズルから順に 29 0— 2 9 5— 2 9 0— 28 5 °Cとし た。 なお、 金型温度は、 歯車芯体 1 1および歯部 1 2の成形時ともに 8 5 °C に nk疋した。
(4. 比較例に係る歯車の作製）
上記実施例に係る歯車 1 0の作製において、 接合助剤を全く塗布しなか つた以外は同様にして比較例に係る歯車を作製した。
( 5. 実施例および比較例に係る歯車の押し抜き強度試験）
次に、 上記作製した実施例および比較例に係る歯車について、 押 Iし抜き 強度試験を行った。 先ず、 図 5に示すような治具 1 7、 1 8を作製した.。 すなわち、 治具 1 7は、 略筒状に形成されており、 その内径は、 上記作製 した実施例に係る歯車 1 0の歯車芯体 1 1の外径とほぼ同じか僅かに大き く形成されている。 また、 治具 1 7の一方の開口端面における肉厚の内周 側には、 凹部 1 9が形成され、 上記作製した歯車 1 0の歯部 1 2を載置で きるようになっている。一方、 治具 1 8は、 略円柱形状に形成されており、 その一方の端面には、 凸部 2 0が形成され、 歯車 1 0の軸孔 1 3に嵌合で きるようになつている。
次いで、 上記作製した治具 1 7、 1 8を試験機 （鳥津製作所製 「AUT ◦ GRAP H 50 T B」 ） に取り付け、 治具 1 7の凹部 1 9に歯車 1 0 を載置した。 次いで、 治具 1 8を図 5の矢印方向に押し込み、 歯車芯体 1 1と歯部 1 2とが剪断力により破壊する際の荷重を読み取り、 強度を測定 した。 この際、 治具 1 8の押し込み速度は 2. 5mm/m i nとした。 ( 6. 押し抜き強度試験結果）
上記試験結栗を表 1 3に示す。 表 1 3
Figure imgf000021_0001
接合助剤を用いた実施例に係る歯車 （歯車 N o . 1〜 3 ) は、 接合助剤 を用いていない比較例に係る歯車に比較して、 著しく高い押し抜き強度を 有していることが確認できた。
また、 上記引張試験結果および押し抜き強度試験結果より、 今回用いた 接合助剤 N o . 5 0と同等の性能を有する他の接合助剤を用いた歯車につ いても、 上記作製した歯車と同等の押し抜き強度を有していると考えられ る。
したがって、 本発明に係る歯車によれば、 ポリアミ ド樹脂より形成され た歯車芯体と歯部とを接合した場合であっても、 接合界面で極めて剥離し 難いことが確認できた。 また、 当初より 1回で射出成形した歯車に比べ、 寸法精度にも優れていた。
本発明は、 上記実施例に何ら限定されるものではなく、 本発明の趣旨を 逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 例えば、 上記実施例において は、 歯車芯体を射出成形により形成したが、 押出成形、 切削加工などによ り形成することも可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 少なく ともその外周部がポリアミ ド樹脂より形成された歯車芯体の 外周に、 ポリアミ ド樹脂より形成された歯部が一体に接合されてなる歯車 であって、
前記歯車芯体と前記歯部とは、 前記歯車芯体の外周または前記歯部の内 周に、 （A ) 成分としてフエノール系化合物、 （B ) 成分として前記 （A ) 成分を溶解または分散可能な有機溶剤を含む接合助剤が塗布された後、 一 体に接合されていることを特徴とする歯車。
2 . 前記フエノール系化合物は、 ジヒ ドロキシベンゼン、 ジヒ ドロキシ 安息香酸、 ト リ ヒ ドロキシベンゼンおよび卜 リヒ ドロキシ安息香酸から選 択される少なく とも 1種であることを特徴とする請求項 1に記載の歯車。
3 . 前記 （A ) 成分の含有量は 1重量％以上 5 0重量％以下、 前記 （B ) 成分の含有量は 5 0重量％以上 9 9重量％以下であることを特徴とする請 求項 1または 2に記載の歯車。
4 . 前記 （B ) 成分は、 前記有機溶剤が複数種類混合された混合有機溶 剤であることを特徴とする請求項 1から 3の何れかに記載の歯車。
5 . 前記歯車芯体および/または歯部を形成するポリアミ ド樹脂は、 強 化繊維を含むことを特徴とする請求項 1から 4の何れかに記載の歯車。
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