JP2014081005A

JP2014081005A - 樹脂ギヤ

Info

Publication number: JP2014081005A
Application number: JP2012227955A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamanari; 健司山成; Kazunori Ueno; 一徳上野; Fumihisa Ishiguro; 文久石黒; Jun Hattori; 純服部; Tatsuhiko Goto; 竜彦後藤; Shigeo Shinozaki; 茂夫篠崎
Original assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp; Otics Corp
Current assignee: Nippon Gasket Co Ltd; Toyota Motor Corp; Otics Corp
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-05-08

Abstract

【課題】ギヤ部の内周部から歯底までの寸法が十分に取れなくても、歯元における亀裂の発生を抑制できる樹脂ギヤを提供する。
【解決手段】金属製のインサート１と、インサート１を周方向に取り囲む樹脂製のギヤ部２とを備え、インサート１の外周部には、突起１１が周方向に等間隔に形成され、ギヤ部２の外縁部分には、歯２１が周方向に等間隔に形成され、突起１１は、インサート１とギヤ部２とを結合させるようギヤ部２に埋め込まれた樹脂ギヤ１０であって、突起１１と歯２１とを同数とし、突起１１は、歯２１における歯元２１ａに向けて突出するとともに、放射外方に向けて先細り形状となるよう形成され、突起１１を含むインサート１の最大直径ｄ₁は、ギヤ部２における歯底円直径ｄ₂よりも小さくなるよう形成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂ギヤに関する。

従来、金属製のブッシュ（インサート）と、インサートを周方向に取り囲み、かつ外縁部分の全周にわたって歯が等間隔に形成された樹脂製のリング（ギヤ部）とを備えた樹脂ギヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。インサートには、径方向に突出する突起が全周にわたって等間隔に形成されている。突起は、インサートとギヤ部とを相互に結合させるようギヤ部に埋め込まれている。

特開２０１２−０５２６５０号公報

しかしながら、従来の樹脂ギヤは、モジュール、円ピッチおよびインサート等の仕様により、ギヤ部の内周部から歯底までの寸法が十分に取れない場合、ギヤ部の内周部と歯底との間の部分の強度が不足して、歯元に亀裂が発生しやすくなるという課題があった。

そこで、本発明は、従来のものと比較して、ギヤ部の内周部から歯底までの寸法が十分に取れなくても、歯元における亀裂の発生を抑制できる樹脂ギヤを提供することを目的としている。

本発明に係る樹脂ギヤは、上記目的を達成するため、（１）環状に形成された金属製のインサートと、前記インサートを周方向に取り囲む樹脂製のギヤ部とを備え、前記インサートの外周部には、全周にわたって放射外方に突出する突起が等間隔に形成され、前記ギヤ部の外縁部分には、全周にわたって歯が等間隔に形成され、前記突起は、前記インサートと前記ギヤ部とを相互に結合させるよう前記ギヤ部に埋め込まれた樹脂ギヤであって、前記突起と前記歯とを同数とし、前記突起は、前記歯における歯元に向けて突出するとともに、放射外方に向けて先細り形状となるよう形成され、前記突起を含む前記インサートの最大直径は、前記ギヤ部における歯底円直径よりも小さくなるよう形成されている。

この構成により、本発明の樹脂ギヤは、歯と同数の突起を、歯における歯元に向けて突出するとともに、先細り形状となるよう形成し、インサートの最大直径を、ギヤ部の歯底円直径よりも小さくなるよう形成しているため、ギヤ部の内周部と歯底との間に、突起が存在しない。

よって、ギヤ部の内周部と歯底との間の部分の強度が確保され、従来のものと比較して、歯元における亀裂の発生を抑制することができる。

なお、上記（１）に記載の樹脂ギヤにおいて、前記突起は、ギヤ回転方向を向く面の傾き角が、前記歯における歯面の圧力角と同等、もしくは大きくなるよう形成してもよい。

この構成により、本発明の樹脂ギヤは、突起において、ギヤ回転方向を向く面の傾き角を、歯における歯面の圧力角と同等、もしくは大きくなるよう形成しているため、歯面に作用する押圧力を突起により受け止めて、歯元における亀裂の発生をより効果的に抑制することができる。

また、上記（１）または（２）に記載の樹脂ギヤにおいて、（３）前記ギヤ部の外縁部分に形成される歯は、斜歯であり、前記歯の歯先は、前記突起の放射外方に位置するよう形成してもよい。

この構成により、本発明の樹脂ギヤは、歯の歯先を、前記突起の放射外方に位置するよう形成しているため、歯が斜歯であっても、歯底とギヤ部の内周部との間に、突起が存在しない。

したがって、ギヤ部の歯に斜歯を採用した樹脂ギヤにおいても、ギヤ部の内周部と歯底との間の部分の強度が確保され、歯元における亀裂の発生を抑制することができる。

本発明によれば、従来のものと比較して、ギヤ部の内周部から歯底までの寸法が十分に取れなくても、歯元における亀裂の発生を抑制できる樹脂ギヤを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る樹脂ギヤの正面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。図３の部分拡大図である。図４をＣ方向に見た図である。

以下、本発明に係る樹脂ギヤの実施の形態について、図面を用いて説明する。

本実施の形態に係る樹脂ギヤ１０は、ヘリカルギヤ（斜歯歯車）であり、例えば、内燃機関の振動を低減させるためのバランサ装置に用いられる。

この樹脂ギヤ１０は、図１ないし図５に示すように、環状に形成された金属製のインサート１と、インサート１を周方向に取り囲む樹脂製のギヤ部２とを含んで構成されている。インサート１は、図示していないシャフトに嵌め合わされ、シャフトと一体に回転するようになっている。また、シャフトは、図示していない軸受に支持されている。

インサート１は、焼結合金あるいは炭素系鋼等からなり、図２および図３に示すように、インサート１の外周部には、全周にわたって放射外方に突出する突起１１が等間隔に形成されている。放射外方とは、ギヤ中心から径方向外側へ向かう方向である。

突起１１は、図２に示すように、樹脂ギヤ１０をギヤ軸線に平行な面で切断した断面で見ると、放射外方へ向けて先太り（逆テーパ）形状となるよう形成されている。この突起１１は、ギヤ軸線方向中央に対して、図中左側の端部に近い位置に設けられている。なお、突起１１は、ギヤ軸線方向中央部に設けるようにしてもよく、樹脂ギヤ１０をギヤ軸線に平行な面で切断した断面で見て、放射外方へ向けて先細り（テーパ）形状となるよう形成してもよい。

また、突起１１は、図３に示すように、樹脂ギヤ１０をギヤ軸線に直交する面で切断した断面で見ると、放射外方へ向けて先細り（テーパ）形状となるよう形成されている。

各突起１１は、ギヤ部２に埋め込まれている。各突起１１は、ギヤ部２がインサート１に対してギヤ軸線方向へ移動しないように、ギヤ部２をインサート１に結合する役割を担っている。また、各突起１１は、ギヤ部２がインサート１に対してギヤ周方向へ回動しないように、ギヤ部２をインサート１に結合する役割を担っている。

ギヤ部２は、例えば、フェノール等の熱硬化樹脂を用いた繊維強化プラスチックからなり、図２および図３に示すように、ギヤ部２の外縁部分には、全周にわたって歯２１が等間隔に形成されている。ギヤ部２における歯２１は、図１、図４、図５に示すように、「右ねじれの斜歯」である。なお、図中、２１ａは歯元、２１ｂは歯底、２１ｃは歯面、２１ｄは歯先を表している。

樹脂ギヤ１０には、図示していない内燃機関のクランクシャフトの回転が、図示していないギヤを介して伝達され、図１、図３、図４において時計回りに回転するようになっている。図示していないギヤは、金属製であって、ギヤの外縁部分に形成された歯は、「左ねじれの斜歯」となっている。この金属製のギヤに樹脂製のギヤ部２が噛み合うことで、バランサ装置の騒音低減が図られるようになっている。

樹脂ギヤ１０は、図３に示すように、インサート１の突起１１とギヤ部２の歯２１とを同数にしている。

突起１１は、インサート１から歯元２１ａに向けて突出するとともに、前述したように、放射外方に向けて先細り（テーパ）形状となるよう形成されている。突起１１において、ギヤ回転方向を向く面１１ａは、凹湾曲面状に形成されている。突起１１を含むインサート１の最大直径ｄ₁は、ギヤ部２における歯底円直径ｄ₂よりも小さくなるよう形成されている。

さらに、突起１１は、図４に示すように、ギヤ回転方向を向く面１１ａの傾き角θが、歯２１における歯面２１ｃの圧力角α（一般的には２０°）よりも大きくなるよう形成されている。

ここで、圧力角αとは、歯面２１ｃのピッチ点において、ギヤ部２の基準円の法線ｌ₁と、歯面２１ｃへの接線ｌ₂とがなす角度である。また、傾き角θとは、突起１１のギヤ回転方向を向く面１１ａにおいて、ギヤ部２の基準円の法線ｌ₁と、ギヤ回転方向を向く面１１ａへの接線ｌ₃とがなす角度である。

また、歯２１の歯先２１ｄは、図５に示すように、突起１１の放射外方に位置するよう形成されている。すなわち、ギヤ周方向に隣接している２つの歯２１の間の歯底２１ｂは、図５に示すように、突起１１の放射外方には位置せず、これにより、歯底２１ｂとギヤ部２の内周部との間には、突起１１が存在しないようになっている。

樹脂ギヤ１０を製造するのには、公知の手法を用いる。樹脂ギヤ１０の製造方法について簡単に説明すると、熱硬化性樹脂と強化繊維とを液中に分散させて抄造することにより形成した樹脂シートから歯車状の素形体を切り出し、この素形体を複数枚積層する。さらに、素形体の積層物を金型内において加熱加圧し、かつ素形体の積層物にインサート１を圧入すると、素形体がギヤ部２となって樹脂ギヤ１０が形成されることになる。

次に、作用について説明する。

内燃機関が始動してクランクシャフトが回転すると、図４に示すように、歯２１において図中反時計回りに向いている歯面２１ｃに、図示されていないギヤによって、押圧力Ｆが作用し、樹脂ギヤ１０は、図中時計回りに回転する。

本実施の形態に係る樹脂ギヤ１０は、図３に示すように、歯２１と同数の突起１１を、歯２１における歯元２１ａに向けて突出するとともに、先細り形状となるよう形成し、また、インサート１の最大直径ｄ₁をギヤ部２の歯底円直径ｄ₂よりも小さくなるよう形成しているギヤ部２の内周部と歯底２１ｂとの間の部分に、突起１１が存在しない。

さらに、本実施の形態に係る樹脂ギヤ１０は、図５に示すように、歯２１の歯先２１ｄを、突起１１の放射外方に位置するよう形成しているため、歯２１に斜歯を採用しても、ギヤ部２の内周部と歯底２１ｂとの間の部分に、突起１１が存在しない。

このように、樹脂ギヤ１０は、ギヤ部２の内周部と歯底２１ｂとの間に突起１１が存在しないため、ギヤ部２の内周部から歯底２１ｂまでの寸法が十分に取れなくても、ギヤ部２の内周部と歯底２１ｂとの間の部分の強度が確保される。よって、歯元２１ａにおける亀裂の発生を抑制することができる。

本実施の形態に係る樹脂ギヤ１０は、図４に示すように、突起１１において、ギヤ回転方向を向く面１１ａの傾き角θを、歯２１における歯面２１ｃの圧力角αよりも大きくなるよう形成しているため、歯面２１ｃに作用する押圧力Ｆを突起１１により受け止めて、歯元２１ａにおける亀裂の発生をより効果的に抑制することができる。

なお、本実施の形態に係る樹脂ギヤ１０は、「右ねじれの斜歯」を有するヘリカルギヤであるが、本発明は、「左ねじれの斜歯」を有するヘリカルギヤ、あるいはスパーギヤ等にも適用することができる。

また、インサート１における突起１１は、ギヤ部２における歯２１の「ねじれ」に一致するよう、ギヤ軸線に対して斜めに形成してもよい。

さらに、突起１１においてギヤ回転方向を向く面１１ａの傾き角θは、歯２１における歯面２１ｃの圧力角αと同等であってもよい。

以上のように、本発明に係る樹脂ギヤは、ギヤ部の内周部から歯底までの寸法が十分に取れなくても、歯元における亀裂の発生を抑制できるという効果を奏するもので、各種のギヤトレーンに有用である。

１…インサート、２…ギヤ部、１０…樹脂ギヤ、１１…突起、１１ａ…ギヤ回転方向を向く面、２１…歯、２１ａ…歯元、２１ｃ…歯面、２１ｄ…歯先、α…圧力角、θ…傾き、ｄ₁…最大直径、ｄ₂…歯底円直径

Claims

環状に形成された金属製のインサートと、
前記インサートを周方向に取り囲む樹脂製のギヤ部とを備え、
前記インサートの外周部には、全周にわたって放射外方に突出する突起が等間隔に形成され、
前記ギヤ部の外縁部分には、全周にわたって歯が等間隔に形成され、
前記突起は、前記インサートと前記ギヤ部とを相互に結合させるよう前記ギヤ部に埋め込まれた樹脂ギヤであって、
前記突起と前記歯とを同数とし、
前記突起は、前記歯における歯元に向けて突出するとともに、放射外方に向けて先細り形状となるよう形成され、
前記突起を含む前記インサートの最大直径は、前記ギヤ部における歯底円直径よりも小さくなるよう形成されていることを特徴とする樹脂ギヤ。
前記突起は、ギヤ回転方向を向く面の傾き角が、前記歯における歯面の圧力角と同等、もしくは大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂ギヤ。
前記ギヤ部の外縁部分に形成される歯は、斜歯であり、
前記歯の歯先は、前記突起の放射外方に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂ギヤ。