JP2022161224A - gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、金属部材と樹脂部材とを含む複数の部材から構成された歯車に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gear composed of a plurality of members including metal members and resin members.
特許文献1には、環状に形成された金属製のインサート部と、そのインサート部の円周方向の全周に亘って歯が形成された樹脂製のギヤ部とを有する樹脂ギヤが記載されている。この特許文献1に記載された樹脂ギヤは、インサート部の外周に、全周に亘って半径方向外側に突出した突起が形成され、この突起を介してインサート部とギヤ部とが接合されている。なお、ギヤ部の外周側に形成された歯は、所定の捩れ角を有する歯(すなわち斜歯)となっている。
従来、衝撃や振動を低減させるための歯車として樹脂ギヤが知られている。樹脂ギヤは、上述の特許文献1に記載された歯車のように、半径方向で金属製のインサート部と樹脂製のギヤ部との間に形成された突起を介して接合される。しかしながら、樹脂材料は、金属材料に比べて耐久性や強度が低く、特に、上記のインサート部とギヤ部との接合部分の強度は低くなる。また、特許文献1に記載された樹脂歯車は、軸線方向に所定の捩れ角を有するはす歯歯車であるから、歯車に作用するトルクに応じたスラスト荷重が生じる。そのスラスト荷重は、前記接合部分に作用し、歯車全体としての強度は、その接合部分の強度に応じたものになり(言い換えれば、接合部分の強度に制約されることになり)、ひいては大きなトルクが作用する車両などへの搭載性が低下するおそれがある。
Conventionally, resin gears are known as gears for reducing shocks and vibrations. A resin gear, like the gear described in
この発明は、上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、金属部材と樹脂部材とを備えた歯車において、強度や耐久性が低下することを抑制可能な歯車を提供することを目的とするものである。 The present invention has been devised with a focus on the above-mentioned technical problems, and provides a gear that is provided with a metal member and a resin member and is capable of suppressing deterioration in strength and durability. It is intended for
上記の目的を達成するために、この発明は、環状の金属部と、前記金属部の内周側に設けられた環状の樹脂部とを接合する歯車において、前記金属部は、外周側に前記歯車の軸線方向に対して所定のねじれ角を有する斜歯を有し、前記金属部と前記樹脂部との接合部分は、前記金属部の内周側が凸の形状となり、前記樹脂部の外周側が凹の形状となった凹凸形状とされており、前記金属部の内周側の凸の部分は、前記金属部の外周側の前記斜歯のねじれ方向と同じ方向の所定のねじれ角を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above objects, the present invention provides a gear that joins an annular metal portion and an annular resin portion provided on the inner peripheral side of the metal portion, wherein the metal portion is located on the outer peripheral side. It has helical teeth with a predetermined helix angle with respect to the axial direction of the gear. The convex portion on the inner peripheral side of the metal portion has a predetermined twist angle in the same direction as the twist direction of the helical teeth on the outer peripheral side of the metal portion. It is characterized by
この発明によれば、歯車が、金属部と金属部の内周側に設けられた樹脂部とを接合することにより構成される。また、金属部の外周側には、所定のねじれ角を有する斜歯が形成されている。さらに、金属部と樹脂部との接合部分は、金属部の内周側が凸の形状となり、樹脂部の外周側が凹の形状となった凹凸形状となっている。そして、金属部の内周側の凸の部分は、金属部の外周側に形成された斜歯のねじれ方向と同じ方向の所定のねじれ角を有する。そのため、この発明の歯車が他の歯車と噛み合った際に生じるスラスト荷重は、外周側の噛み合い力に応じたスラスト荷重と、噛み合い反力に応じたスラスト荷重とが互いに打ち消し合う方向に作用し、接合部分(あるいは樹脂部)に作用するスラスト荷重は小さくなる。言い換えれば、歯車で生じるスラスト荷重の一部が接合部分や樹脂部に作用する。したがって、この発明によれば、歯車の強度が、接合部分や樹脂部の強度に制約される場合であっても、それら接合部分や樹脂部に作用するスラスト荷重を従来より小さくできるため、歯車全体として比較的大きなトルクを受けることができる。言い換えれば、歯車の耐久性を向上させることができ、ひいては車両への搭載性が低下することを抑制できる。 According to this invention, the gear is constructed by joining the metal portion and the resin portion provided on the inner peripheral side of the metal portion. Further, helical teeth having a predetermined helix angle are formed on the outer peripheral side of the metal portion. Furthermore, the joint portion between the metal portion and the resin portion has an uneven shape in which the inner peripheral side of the metal portion has a convex shape and the outer peripheral side of the resin portion has a concave shape. The convex portion on the inner peripheral side of the metal portion has a predetermined twist angle in the same direction as the twist direction of the helical teeth formed on the outer peripheral side of the metal portion. Therefore, the thrust load generated when the gear of the present invention meshes with another gear acts in a direction in which the thrust load corresponding to the meshing force on the outer peripheral side and the thrust load corresponding to the meshing reaction force cancel each other out. The thrust load acting on the joint portion (or resin portion) is reduced. In other words, part of the thrust load generated by the gear acts on the joint portion and the resin portion. Therefore, according to the present invention, even if the strength of the gear is restricted by the strength of the joint portion and the resin portion, the thrust load acting on the joint portion and the resin portion can be made smaller than before, so the entire gear can be can receive a relatively large torque. In other words, it is possible to improve the durability of the gear, thereby suppressing deterioration of the mountability on the vehicle.
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment shown below is merely an example when the present invention is embodied, and does not limit the present invention.
図1および図2に、この発明の実施形態における歯車1を示してある。図1および図2に示す歯車1は、例えばエンジン(図示せず)の振動を低減させるバランサ装置に用いられる。この歯車1は、主に、内輪2、外輪3、および、径方向で内輪2と外輪3との間に設けられた樹脂部材4から構成されている。
1 and 2 show a
内輪2は、例えば焼結合金あるいは炭素鋼などの金属材料からなる環状部材である。内輪2は、内周側で図示しない回転軸に例えばスプライン嵌合しており、したがって、内輪2の内径は、回転軸の外径とほぼ同一となっている。
The
その内輪2の外周側、すなわち半径方向外側には、外輪3が設けられている。外輪3は、内輪2と同様に、焼結合金あるいは炭素鋼などの金属材料からなる環状部材である。また、図2に示すように、外輪3の半径方向外側の先端部分(外縁部分)には、円周方向で等間隔に歯5が形成されている。この外輪3における歯5は、後述するように左捩れの斜歯となっている。すなわち、この発明の実施形態における歯車1は、はす歯歯車によって構成されている。
An
また、半径方向で、内輪2と外輪3との間には、樹脂部材4が設けられている。この樹脂部材4は、歯車1が他の歯車と噛み合った際に生じる衝撃や振動を低減するためのものであって、例えば、熱硬化樹脂(例えばエポキシ樹脂、フェノール)、あるいは、熱可塑性樹脂(例えばポリエチレン樹脂)によって構成されている。
A
具体的には、内輪2と外輪3とが、上記の樹脂部材4を介して接合されている。内輪2に、半径方向外側(すなわち外周側)に向けて凸状に突出した凸部6が形成されている。言い換えれば、樹脂部材4には、半径方向内側(すなわち内周側)に向けて凹部7が形成されている。また、外輪3には、半径方向内側(すなわち内周側)に向けて凸状に突出した凸部8が形成されている。言い換えれば、樹脂部材4には、半径方向外側(すなわち外周側)に向けて凹部9が形成されている。すなわち、外輪3と樹脂部材4との接合部分、および、内輪2と樹脂部材4との接合部分は、それぞれ凹凸形状となっている。
Specifically, the
また、外輪3の歯5の数と、外輪3の凹凸の数とは同じとなっており、さらに、外輪3の歯5(すなわち凸となった部分)と、外輪3と樹脂部材4との接合部分の凹部との半径方向での位相は一致している。言い換えれば、円周方向で外輪3の歯5同士の間の凹部と、外輪3と樹脂部材4との接合部分の凸部との位相が一致している。なお、外輪3が、この発明の実施形態における「金属部」に相当し、樹脂部材4が、この発明の実施形態における「樹脂部」に相当する。
In addition, the number of
このように構成された歯車1は、上述のように外輪3の歯5が軸線方向に所定のねじれ角を有する斜歯によって構成されているため、歯車1にトルクが作用した場合には、そのトルクの大きさに応じた軸線方向の荷重(すなわちスラスト荷重)が生じる。樹脂材料は、金属材料に比べて強度や耐久性が低く、その場合には、歯車全体としての強度は、樹脂部材4の強度に応じたものになる。言い換えれば、歯車1で伝達可能なトルクは、樹脂部材4の強度に応じて制約されることになる。なお、図1に示す符号αで示した箇所が、特に強度が低くなる部分である。そこで、この発明の実施形態では、樹脂部材に作用するスラスト荷重を低下させるように構成されている。
In the
具体的には、外輪3の内周側の凹凸は、外輪3の歯5のねじれ方向と同一方向に捩れて形成されている。図3は、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成しない場合(従来例)と、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成した場合(実施例)とを比較する例である。図3に示す例では、外輪3の歯5は、「左捩れの斜歯」となっていて、図3(b)に示す例では、外輪3の歯5のねじれ角と、外輪3の内周側の凹凸のねじれ角とが、同じ角度に形成されている。なお、この外輪3の歯5のねじれ角と、外輪3の内周側の凹凸のねじれ角とは、同じねじれ角に限られず、ねじれ方向が同じであれば、一方のねじれ角が他方のねじれ角よりも大きくてもよい。
Specifically, the unevenness on the inner peripheral side of the
先ず、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成しない従来例(紙面左側)から説明する。歯車1が他の歯車と噛み合うと、外輪3の外周側に形成された歯5に、半径方向の荷重F1が作用する。また、この外輪3の歯5は、上述のように所定のねじれ角を有する斜歯であるから、そのねじれ角に応じたスラスト荷重f1が作用する。また、外輪3の内周側には、荷重F1に対する反力F2が作用する。この反力F2は、
F2=F1×(D/d)・・・(1)
により求めることができる。なお、符号Dは、図1に示す歯車1のピッチ円直径を示し、符号dは、図1に示す外輪3と樹脂部材4とが接合する部分(噛み合っている部分)の直径を示している。また、この従来例では、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成されていないため、外輪3の歯5に作用するスラスト荷重f1と同じ大きさのスラスト荷重f2が作用する(f2=f1)。すなわち外輪3の内周側に配置された樹脂部材4には、荷重f2が作用する。
First, a conventional example (left side of the paper) in which the unevenness on the inner peripheral side of the
F2=F1×(D/d) (1)
can be obtained by The symbol D indicates the pitch diameter of the
ついで、図3の紙面右側に示すこの発明の実施形態の歯車1に作用する荷重について説明する。歯車1が他の歯車と噛み合うと、従来例と同様に、外輪3の外周側に形成された歯5に半径方向の荷重F1が作用する。また、同様に、外輪3の歯5には、ねじれ角に応じたスラスト荷重f1が作用する。一方、この発明の実施形態では、外輪3の内周側の凹凸は、外輪3の歯5と同じ方向に捩れ、またそのねじれ角が同一となるように形成されている。したがって、反力F2に応じた軸線方向の一方側からスラスト荷重f2’が作用する。このスラスト荷重f2’は、
f2’=f1×(D/d)・・・(2)
により求めることができる。また、軸線方向の他方側からは、荷重F1に対するスラスト荷重f1が作用する。軸線方向の一方と他方とから作用するスラスト荷重は、バランスすることになり、樹脂部材4に作用するスラスト荷重f3は、f2’とf1との差分、すなわち、
f3=f2’ーf1・・・(3)
となる。つまり、樹脂部材4が受けるスラスト荷重f3は、歯車1で生じたスラスト荷重の一部となる。言い換えれば、従来例のように、歯車1で生じたスラスト荷重f1の全てを樹脂部材4で受けることがない。つまり、外輪3の内周側の凹凸に外輪3の歯5と同じ方向に傾斜して形成することにより、発生するスラスト荷重の一部を相殺するように構成されている。
Next, the load acting on the
f2′=f1×(D/d) (2)
can be obtained by A thrust load f1 is applied to the load F1 from the other side in the axial direction. The thrust loads acting from one and the other axial directions are balanced, and the thrust load f3 acting on the
f3=f2'-f1 (3)
becomes. That is, the thrust load f3 received by the
このように、この発明の実施形態では、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成することにより、外輪3の内周側の凹凸を外輪3の軸線方向に対して傾斜して形成しない従来例に比べて、樹脂部材4が受けるスラスト荷重が小さくなる。そのため、歯車1全体として受けるトルクを大きくすることができる。したがって、例えば、エンジンのバランサ装置などへの搭載性が低下することを回避もしくは抑制できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the unevenness on the inner peripheral side of the
また、この発明の実施形態では、外輪3の歯5の数と外輪3の内周の凹凸の数が同じであって、かつ外輪3の外周の凸となった部分(歯5の部分)と、外輪3の内周の凹となった部分との位相が一致するように構成されている(言い換えれば、外輪3の外周の凹となった部分と、外輪3の内周の凸となった部分との位相が一致する)。そして、上述のように、外輪3の歯5のねじれ方向と、外輪3の内周側の凹凸部分のねじれ方向とが同じ方向となっている。そのため、外輪3を転造で製造することが容易となり、ひいては低コスト化を図ることが可能となる。
Further, in the embodiment of the present invention, the number of
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してよい。上述した実施形態では、内輪2と外輪3とのいずれもが金属部材なる環状部材として説明したものの、内輪2と外輪3との一方の部材が樹脂部材であってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and may be modified as appropriate within the scope of achieving the object of the present invention. In the above-described embodiment, both the
1 歯車
2 内輪
3 外輪
4 樹脂部材
5 歯
6,8 凸部
7,9 凹部
REFERENCE SIGNS
Claims (1)
前記金属部は、外周側に前記歯車の軸線方向に対して所定のねじれ角を有する斜歯を有し、
前記金属部と前記樹脂部との接合部分は、前記金属部の内周側が凸の形状となり、前記樹脂部の外周側が凹の形状となった凹凸形状とされており、
前記金属部の内周側の凸の部分は、前記金属部の外周側の前記斜歯のねじれ方向と同じ方向の所定のねじれ角を有する
ことを特徴とする歯車。 In a gear that joins an annular metal portion and an annular resin portion provided on the inner peripheral side of the metal portion,
The metal part has helical teeth having a predetermined helix angle with respect to the axial direction of the gear on the outer peripheral side,
The joint portion between the metal portion and the resin portion has an uneven shape in which the inner peripheral side of the metal portion has a convex shape and the outer peripheral side of the resin portion has a concave shape,
A gear, wherein the convex portion on the inner peripheral side of the metal portion has a predetermined twist angle in the same direction as the twist direction of the helical teeth on the outer peripheral side of the metal portion.
Priority Applications (1)
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