JP4697887B2 - A pair of plastic helical gears - Google Patents
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Description
本発明は、動力伝達用のギヤトレインの一部を構成する一対の樹脂製やまば歯車に関するものである。 The present invention relates to a pair of resin blind gears constituting a part of a gear train for power transmission.
従来から、動力伝達用のギヤトレインの一部には、動力伝達時における作動音を静粛化すると共に振動を抑えるために、一対の噛み合う樹脂製やまば歯車が使用されている(特許文献1参照)。
しかしながら、一対の噛み合う樹脂製やまば歯車は、山形形状の歯の全歯幅方向中央に位置する頂部の歯元において、頂部近傍を除く歯の歯元応力よりも大きな応力が作用するため、この応力差に起因して最初に寿命に達する。そのため、機構設計を担当する技術者から、樹脂製やまば歯車の全歯幅方向中央に位置する頂部の歯元応力値を低減でき、樹脂製やまば歯車の歯の強度を増すことができる技術の提供が望まれていた。 However, since a pair of meshing tooth-gear gears that are meshed with each other, a stress larger than the tooth root stress of the teeth excluding the vicinity of the top portion acts on the root portion of the top portion located in the center of the entire tooth width direction of the chevron shaped teeth. The lifetime is first reached due to the stress difference. Therefore, from the engineer in charge of mechanism design, the technology that can reduce the tooth root stress value of the top located in the center of the entire tooth width direction of the resin-made helical gear, and can increase the strength of the tooth of the plastic-made blind gear The offer of was desired.
そこで、本発明は、樹脂製やまば歯車の歯の強度を効果的に高め、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車の寿命を長くすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to effectively increase the strength of the teeth of a resin-made spur gear and to prolong the life of a pair of resin-made spur gears that mesh with each other.
請求項1の発明は、ねじれが反対のはすば歯車を歯幅方向中央で貼り合わせたような山形形状の歯を多数有する一方の樹脂製やまば歯車と、この一方の樹脂製やまば歯車の前記歯と噛み合う多数の歯を有する他方の樹脂製やまば歯車と、からなる一対の樹脂製やまば歯車に関するものである。この発明において、前記一方の樹脂製やまば歯車の歯は、少なくとも歯幅方向中央近傍の圧力角が、歯幅方向中央近傍以外の圧力角よりも大きくなるように形成されている。また、前記他方の樹脂製やまば歯車の歯は、前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯と同一の圧力角の変化となるように形成されている。 According to the first aspect of the present invention, there is provided one resin-made helical gear having a plurality of angle-shaped teeth obtained by bonding helical gears having opposite torsion at the center in the tooth width direction, and this one resin-made helical gear. The present invention relates to a pair of resin-made spur gears comprising the other resin-made spur gear having a large number of teeth meshing with the teeth. In the present invention, the teeth of the one resin-made spur gear are formed so that at least the pressure angle near the center in the tooth width direction is larger than the pressure angle other than near the center in the tooth width direction. Further, the teeth of the other resin blind gear are formed to have the same pressure angle change as the teeth of the one resin blind gear.
請求項2の発明は、請求項1の発明に係る一対の樹脂製やまば歯車において、以下のような特徴を有するものである。すなわち、 前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯の歯幅方向中央近傍における圧力角は、歯幅方向中央から歯幅方向端部側へ向かうにしたがって漸減するようになっている。また、前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯の歯幅方向中央近傍以外における圧力角は、前記歯幅方向中央近傍の圧力角の変化に連続して変化するようになっている。 A second aspect of the present invention is the pair of resin blind gears according to the first aspect of the present invention, and has the following characteristics. That is, the pressure angle in the vicinity of the tooth width direction center of the tooth of the one resin-made spur gear gradually decreases from the tooth width direction center toward the end in the tooth width direction. Further, the pressure angle of the one resin-made helical gear other than the vicinity of the center of the tooth width direction of the tooth continuously changes with the change of the pressure angle near the center of the tooth width direction.
請求項3の発明は、請求項1の発明に係る一対の樹脂製やまば歯車において、以下のような特徴を有するものである。すなわち、前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯は、前記歯幅方向中央近傍の圧力角が一定であって、前記歯幅方向中央近傍以外の圧力角が前記歯幅方向中央近傍から離れるにしたがって漸減するようになっている。 A third aspect of the present invention is the pair of resin blind gears according to the first aspect of the present invention, and has the following characteristics. In other words, the tooth of the one resin-made spur gear has a constant pressure angle near the center in the tooth width direction, and a pressure angle other than near the center in the tooth width direction is away from the vicinity in the center in the tooth width direction. Therefore, it gradually decreases.
請求項4の発明は、請求項1の発明に係る一対の樹脂製やまば歯車において、以下のような特徴を有するものである。すなわち、前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯は、前記歯幅方向中央近傍の圧力角が一定であって、前記歯幅方向中央近傍以外の圧力角が前記歯幅方向中央近傍の圧力角よりも小さく且つ一定である。 According to a fourth aspect of the present invention, the pair of resin blind gears according to the first aspect of the present invention has the following characteristics. That is, the teeth of the one resin-made spur gear have a constant pressure angle near the center in the tooth width direction, and pressure angles other than the vicinity in the center in the tooth width direction are pressure angles near the center in the tooth width direction. Smaller and constant.
本発明によれば、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車の歯の強度を、少なくとも応力集中が生じやすい全歯幅の中央近傍において効率的に大きくすることができる。その結果、本発明は、一対の樹脂製やまば歯車の長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently increase the strength of the teeth of a pair of meshed helical gears at least in the vicinity of the center of the entire tooth width at which stress concentration is likely to occur. As a result, the present invention can prolong the life of a pair of resin-made helical gears.
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、噛み合う一対の樹脂製やまば歯車1を示すものである。この図1に示す一対の樹脂製やまば歯車1は、共に同一の樹脂材料(ポリアセタール(POM),ポリアミド,ポリカーボネート,ABS樹脂等)を使用して射出成形されたものであり、小径で歯数の少ない第1やまば歯車(一方の樹脂製やまば歯車)2と、この第1やまば歯車2よりも大径で歯数の多い第2やまば歯車(他方の樹脂製やまば歯車)3とで構成されている。これら第1やまば歯車2及び第2やまば歯車3の歯4,5は、歯のねじれ方向が反対のはすば歯車を貼り合わせたような山形形状(図2の平面形状が略V字形状)をしている。なお、この一対の樹脂製やまば歯車1は、第1やまば歯車2の歯数をZ1とし、第2やまば歯車3の歯数をZ2とすると、第1やまば歯車2から第2やまば歯車3へと動力が伝達される際の減速比がZ2/Z1となり、増速比がZ1/Z2となる。
FIG. 1 shows a pair of intermeshing gears 1 made of resin. A pair of resin spur gears 1 shown in FIG. 1 is injection-molded using the same resin material (polyacetal (POM), polyamide, polycarbonate, ABS resin, etc.), and has a small diameter and the number of teeth. First helical gear (one resin-made helical gear) 2 and a second helical gear (the other plastic-made helical gear) 3 having a larger diameter and a larger number of teeth than the first
図1に示す第1やまば歯車2は、ウェブ6の中央部に軸穴7が形成され、ウェブ6の外周側に複数の歯4が形成されている。そして、この第1やまば歯車2の歯4は、図2に示すように、全歯幅の中央(歯幅方向中央)Wcの近傍L(例えば、全歯幅をWとすると、L=W/5又は1mmのいずれか大きな寸法の範囲)において、全歯幅の中央Wcに向かうにしたがって圧力角が漸増するように形成されている。ここで、歯4の歯幅方向中央近傍(歯幅方向中央を中心とする歯幅方向の所定範囲)Lの圧力角を歯幅方向中央に向かうにしたがって漸増させ、歯4の歯幅方向中央における歯元側の歯厚を厚くした理由は、歯のねじれ角が15°の樹脂製やまば歯車の場合、歯の歯幅方向中央における歯元応力が歯の歯幅方向中央以外の歯元応力よりも20%程度大きいことに着目し、歯幅方向中央部近傍の歯元を補強すれば、歯全体の強度を効率的に増大できる点、及び噛み合い率の低下を極力抑える必要がある点を考慮したものである。なお、歯幅方向中央近傍Lの寸法をW/5(L=W/5)としたのは、歯幅方向中央の歯元応力を20%程度減少させるにはW/5程度の範囲を補強する範囲として考慮すれば十分であると考えられ、また、全歯幅Wの1/5の範囲の圧力角の変化であれば噛み合い率に大きな変化を生じさせることがないと判断されたことによる。また、圧力角が変化する範囲である歯幅方向中央近傍LをW/5と1mmのいずれか大きな方としたのは、W/5が1mmよりも小さい場合、歯形形状を高精度に成形するのが困難となる点を考慮したものである。すなわち、歯幅方向中央近傍Lは、W/5>1mmの場合にはW/5とし、W/5<1mmの場合には1mmとする。
In the first
このように形成された第1やまば歯車2は、図2(c)に示すように、歯4の全歯幅の中央Wc近傍において、全歯幅の中央Wcに向かうにしたがって歯元側の歯厚寸法が大きくなり、応力集中を生じやすい歯4の頂部8近傍の強度を効率的に高くすることができる。
As shown in FIG. 2 (c), the first
ここで、図4に示すように、歯幅方向中央近傍以外の歯4の圧力角が14.5°の場合、歯幅方向中央の圧力角を20.8°にすると、歯の強度を20%高くする(歯元応力を20%低減する)ことができる。なお、図4は、歯4の強度を1%高めるには、圧力角を1.04°大きくする必要があることを示している。すなわち、図4に示す直線T1は、圧力角をαとし、強度アップ率をβとすると、α=14.5°+1.04βの関係を示している。
Here, as shown in FIG. 4, when the pressure angle of the
以上のような第1やまば歯車2は、例えば、モータの出力軸に固定されるピニオンギヤとして使用され、減速装置の一部を構成するか、又は、被動側ギヤとして使用され、増速装置の一部を構成する。
The first
図1に示す第2やまば歯車3は、中心部に軸穴10が形成されたボス部11と、このボス部11の外周側で且つ幅方向中央部(軸芯CL2に沿った方向の中央部)から径方向外方へ向かって広がる円板状のウェブ12と、このウェブ12の外周に形成された円筒状のリム13とを備え、このリム13の外周側に第1やまば歯車2の歯4と噛み合う複数の歯5が形成されている。
A second helical gear 3 shown in FIG. 1 includes a
そして、この第2やまば歯車3の歯5は、図3に示すように、全歯幅の中央Wc近傍において、第1やまば歯車2の歯4と同様の形状となるように形成されている。すなわち、第2やまば歯車3の歯5は、第1やまば歯車2の歯4と同一の歯幅方向範囲(歯幅方向中央近傍L)内において、第1やまば歯車2の歯4の圧力角の変化と同一の圧力角の変化となるように形成されている。また、この第2やまば歯車3の歯5は、第1のやまば歯車2の歯4との噛み合い箇所における圧力角が第1やまば歯車2の歯4の圧力角と同一になるように形成されている。
As shown in FIG. 3, the
このように形成された第2やまば歯車3は、第1やまば歯車2と同様に、応力集中が生じやすい歯5の頂部14近傍の強度を効率的に高くすることができ、歯5の歯幅方向中央の歯元応力を低減することができる。
The second helical gear 3 formed in this manner can efficiently increase the strength in the vicinity of the
なお、このような形状の第2やまば歯車3は、第1やまば歯車2と対で使用され、減速装置又は増速装置の一部を構成する。
The second helical gear 3 having such a shape is used as a pair with the first
以上のように、本実施形態によれば、第1やまば歯車2の歯4の強度を高くすることができると共に、第2やまば歯車3の歯5の強度をも高くすることができ、一対の樹脂製やまば歯車1としての寿命を長くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the strength of the
(変形例)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、図5に示すように、歯4,5の歯幅方向中央近傍Lの圧力角が他部(歯幅方向中央近傍L以外の部分)の圧力角よりも大きくなっていればよく、歯4,5の圧力角の変化のさせ方としても様々なものが考えられる。例えば、図5のAパターンのように、歯4,5の歯幅方向中央近傍Lを一定の圧力角とし、歯4,5の歯幅方向中央近傍以外の部分の圧力角を歯幅方向中央近傍Lから歯幅方向端部に向かうにしたがって漸減させるようにしてもよい。また、図5のBパターンのように、歯4,5の歯幅方向中央(Wc)から幅方向両端部側へ向かうにしたがって圧力角を漸減させるようにしてもよい。また、図5のCパターンのように、歯4,5の歯幅方向中央近傍以外の部分を一定の基準圧力角とし、歯の歯幅方向中央近傍Lのみを基準圧力角よりも大きく且つ一定の圧力角にするように構成してもよい。なお、図5中において、a及びbは、歯4,5の歯幅方向一端及び歯幅方向他端とするか、又は、歯4,5の歯幅方向一端と歯幅方向近傍Lとの間の任意の箇所及び歯幅方向他端と歯幅方向近傍Lとの間の任意の箇所としてもよい。
(Modification)
The present invention is not limited to the above embodiment, and as shown in FIG. 5, the pressure angle of the tooth width direction center vicinity L of the
1……一対の樹脂製やまば歯車、2……第1やまば歯車(一方の樹脂製やまば歯車)、3……第2やまば歯車(他方の樹脂製やまば歯車)、4,5……歯、L……歯幅方向中央近傍、Wc……全歯幅の中央(歯幅方向中央) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pair of resin blind gears, 2 ... 1st helical gear (one plastic helical gear), 3 ... 2nd helical gear (other plastic helical gear), 4, 5 ...... Tooth, L ... Near the center of tooth width direction, Wc ... Center of all tooth widths (center of tooth width direction)
Claims (4)
前記一方の樹脂製やまば歯車の歯は、少なくとも歯幅方向中央近傍の圧力角が、歯幅方向中央近傍以外の圧力角よりも大きくなるように形成され、
前記他方の樹脂製やまば歯車の歯は、前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯と同一の圧力角の変化となるように形成された、
ことを特徴とする一対の樹脂製やまば歯車。 One resin-made spur gear having a number of chevron-shaped teeth such that helical gears with opposite torsion are bonded together in the center in the width direction of the tooth, and a number of gears that mesh with the teeth of this one resin-made spur gear In a pair of resin-made spur gears comprising the other resin-made spur gears having teeth,
The teeth of the one resin spur gear are formed such that at least the pressure angle near the center in the tooth width direction is larger than the pressure angle other than near the center in the tooth width direction,
The teeth of the other resin-made spur gear are formed to have the same pressure angle change as the teeth of the one-made resin-made spur gear,
A pair of resin-made helical gears.
前記一方の樹脂製やまば歯車の前記歯の歯幅方向中央近傍以外における圧力角は、前記歯幅方向中央近傍の圧力角の変化に連続して変化するようになっている、
ことを特徴とする請求項1に記載の一対の樹脂製やまば歯車。 The pressure angle in the vicinity of the tooth width direction center of the tooth of the one of the resin blind gears gradually decreases from the tooth width direction center toward the tooth width direction end side,
The pressure angle other than the vicinity of the center of the tooth width direction of the tooth of the one resin-made spur gear is configured to change continuously with the change of the pressure angle near the center of the tooth width direction.
The pair of resin blind gears according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の一対の樹脂製やまば歯車。 The teeth of the one of the resin blind gears have a constant pressure angle in the vicinity of the center in the tooth width direction, and the pressure angles other than the vicinity in the center of the tooth width direction gradually decrease as the distance from the center in the tooth width direction increases. Is supposed to
The pair of resin blind gears according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の一対の樹脂製やまば歯車。 The teeth of the one resin spur gear have a constant pressure angle near the center in the tooth width direction, and a pressure angle other than near the center in the tooth width direction is larger than a pressure angle near the center in the tooth width direction. Small and constant,
The pair of resin blind gears according to claim 1.
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