JP6471847B2 - 樹脂歯車とその製造方法 - Google Patents
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Description
こうした従来の樹脂歯車の製造方法によれば、樹脂歯車の軽量化を図ることができるとともに、樹脂歯車とそれに噛合した金属製の歯車が回転される際の騒音を防止することができる。
ところで、最近は、樹脂歯車の端面が相手部材と摺動する構成のギヤ装置に樹脂歯車が用いられる場合がある。このようなギヤ装置に上述した従来の樹脂歯車を用いると、樹脂歯車の端面は摺動特性が不良な繊維強化樹脂からなるので、樹脂歯車の端面が損傷しやすいという問題がある。
複数枚のシート状樹脂によって構成された本体部分と、該本体部分の少なくとも一方の端面に積層されたシート状樹脂によって構成された被覆層とを備える樹脂歯車であって、
上記被覆層は、固体潤滑剤が配合された繊維強化樹脂からなり、上記本体部分は、個体潤滑剤を含まない上記被覆層とは材質が異なる繊維強化樹脂からなることを特徴とするものである。
また、第2の本発明は、抄造により複数のシート状樹脂を製造し、その後、上記複数のシート状樹脂を積層して素形体を成形し、その後、該素形体を加熱しながら軸方向に圧縮して樹脂歯車を製造する樹脂歯車の製造方法において、
上記複数のシート状樹脂の材質を異ならせるとともに、上記素形体を、複数枚の個体潤滑剤を含まないシート状樹脂を積層させた本体部分に対し、最上層又は最下層となるシート状樹脂を、固体潤滑剤が配合された繊維強化樹脂から構成した被覆層とすることを特徴とするものである。
ギヤ装置1は、図示しないハウジングに回転自在に軸支された回転軸4と、回転軸4のフロント側(図1、図2における左方側)の端部の外周に嵌着されたカバー5と、回転軸4の外周部に相対回転可能に嵌合されるとともにドライブギヤ2に連動して回転されるドリブンギヤ3と、回転軸4とドリブンギヤ3とにわたって設けられたダンパー機構6と、ドリブンギヤ3の回転をカバー5と回転軸4に伝達する回転伝達機構7とを備えている。
回転軸4におけるリヤ側(図1、図2における右方側)の外周部に図示しないギヤとバランスウエイトが取り付けられている。ドリブンギヤ3により回転伝達機構7を介して回転軸4が回転される際には、回転軸4のリヤ側の外周部に設けられた図示しないギヤとバランスウエイトも回転されるようになっている。また、回転軸4の内部には、軸方向孔とそれに連通する複数の半径方向孔とからなる潤滑油通路11が形成されている。
インサート部12は金属からなり、そのリヤ側の端面12Aの内方側は環状に切り欠いてあり、それによって環状凹部12Bが形成されている。環状凹部12Bの内径は、上記回転軸4の大径部4Aの外径よりも大径となっている。そのため、回転軸4の大径部4Aは、環状凹部12B内にリヤ側から挿入されるようになっている。そして、環状凹部12Bの底部12aとそれに対向する大径部4Aのフロント側の端面4aとにわたってダンパー機構6が設けられている。
インサート部12のフロント側の端面12Cには、フロント側(左方側)へ延びる4箇所の第1係合部12Dが突設されている。第1係合部12Dは四角柱状に形成されており、各第1係合部12Dは端面12Cの円周方向の90°毎に設けられている。回転軸4のフロント側の端部にカバー5が一体に嵌着されており、このカバー5によって上記インサート部12の第1係合部12Dが覆われている。
カバー5は金属からなり、このカバー5は、円板状をした半径方向部5Aと、この半径方向部5Aの外周部から軸方向のリヤ側(右方側)へ延びる円筒部5Bとから構成されている。半径方向部5Aの内周部を回転軸4のフロント側の外周部に嵌着させてあるので、カバー5と回転軸4とは一体となって回転されるようになっている。円筒部5Bの軸方向寸法は、上記インサート部12の第1係合部12Dの軸方向寸法よりも大きな寸法に設定されている。カバー5の円筒部5Bの隣接内方側に各第1係合部12Dが収容されている。
カバー5の半径方向部5Aと上記回転軸4の大径部4Aとの間において、ドリブンギヤ3(インサート部12及び樹脂歯車13)は、回転軸4と軸方向に相対移動できるとともに、回転軸4とカバー5に対して円周方向に正逆に相対回転できるようになっている。
そして、後に詳述するダンパー機構6によって、ドリブンギヤ3のインサート部12及び樹脂歯車13は、回転軸4に対して軸方向のフロント側(左方側)へ常時付勢されている。そのため、樹脂歯車13のフロント側の端面13Aはカバー5の円筒部5Bにおけるリヤ側の端面5Cに弾接している。つまり、ドリブンギヤ3と回転軸4が円周方向に相対回転される際には、上記カバー5の端面5Cの円周方向の全域が樹脂歯車13の端面13Aとが摺動するようになっている。そのため、ドライブギヤ2に連動してドリブンギヤ3が共振された際に、該ドリブンギヤ3の共振をダンパー機構6によって抑制できるようになっている。
上記インサート部12の第1係合部12D、カバー5の第2係合部5D及びストッパゴム14によって回転伝達機構7が構成されている。なお、この回転伝達機構7の構成は上記特許文献1〜特許文献3により公知である。
本実施例においては、樹脂歯車13のフロント側の端面13Aは、カバー5の端面5Cの円周方向全域に弾接されて、そこと摺動するようになっている。そのため、本実施例の樹脂歯車13は、そのフロント側の端面13Aの摺動特性を向上させた構成となっている。つまり、図4ないし図6に示すように、樹脂歯車13のフロント側の端面13Aは、固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂からなる被覆層15によって構成されている。樹脂歯車13は、上記フロント側の端面13Aとなる被覆層15と、それ以外の本体部分16とによって構成されている。後に詳述するが、本体部分16は従来品と同様の繊維強化樹脂によって構成されている。このように、カバー5のリヤ側の端面5Cと摺動する樹脂歯車13のフロント側の端面13Aは、摺動特性が良好な被覆層15からなる。そして、前述したように、樹脂歯車13の内周部はインサート部12の外周部に嵌着されており、それらは一体となって回転されるようになっている。
そして、それらダンパー機構6の構成部材をリヤ側からフロント側へ順次配置した状態でインサート部12の環状凹部12B内に嵌合させている。そして、その状態のインサート部12の内周部を回転軸4の外周部にフロント側(左方側)から嵌合させている。それにより、上記回転軸4の大径部4Aの端面4aとインサート部12の底部12aとにわたってダンパー機構6を弾装してあり、その後にカバー5の内周部を回転軸5の外周部にフロント側から嵌着させている。
皿ばね17の内周縁は大径部4Aの端面4aに弾接されており、他方、皿ばね17の外周部は隣接位置の平ワッシャ18に弾接されている。そのため、平ワッシャ18を介して摺動部材19のフロント側の端面は、インサート部12の環状凹部12Bの底部12aに弾接されている。このように、ダンパー機構6によってドリブンギヤ3全体が回転軸4に対して軸方向のフロント側に向けて付勢されているので、樹脂歯車13の端面13A(被覆層15)は、カバー5のリヤ側の端面5Cに弾接している(図1、図2参照)。
そして、インサート部12の第1係合部12Dの端面とそれに対向するカバー5の半径方向部5Aの端面とは常時離隔しており、また、インサート部12のフロント側の端面12Cとそれに対向するカバー5の第2係合部5Dの端面も常時離隔している。つまり、ともに金属からなるインサート部12とカバー5は、常に離隔しており、両部材が相互に摺動しない構成となっている。
その後、ドライブギヤ2の回転速度の変動にともなって、第1係合部12Dが回転方向前方側のストッパゴム14に当接した状態と、それから離隔して回転方向後方側のストッパゴム14に当接した状態とが繰り返されるようになる。その際には、ドリブンギヤ3と回転軸4とが円周方向において正逆に相対回転されるので、カバー5のリヤ側の端面5Cとそれに弾接している樹脂歯車13の端面13Aとが円周方向において摺動する。また、ダンパー機構6における摺動部材19とそれに接触しているインサート部12の底部12bも摺動する。
このように本実施例においては、カバー5の端面5Cと樹脂歯車13の端面13Aとが摺動するが、樹脂歯車13の端面13Aは固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂からなる被覆層15から構成されている。つまり、樹脂歯車13の端面13Aは耐摩耗性と耐焼き付き性等の摺動特性に優れているので、樹脂歯車13Aの端面13Aの損傷を抑制することができる。
また、ダンパー機構6の摺動部材19も耐摩耗性と耐焼き付き性に優れたフェノール樹脂からなるので、ダンパー機構6の摺動部材19が損傷することも抑制されるようになっている。
また、ダンパー機構6は、皿ばね17、平ワッシャ18及び摺動部材19によって構成されており、ドリブンギヤ3の樹脂歯車13の端面13Aとカバー5の端面5Cの円周方向全域が弾接した状態で摺接することにより、ドリブンギヤ3の共振を効果的に抑制することができる。そして、ダンパー機構6の構成部材である皿ばね17及び平ワッシャ18は金属からなるので、それらは熱や油による劣化が少ない。したがって、本実施例によれば、熱劣化と油劣化を良好に抑制可能なダンパー機構6を提供することができ、従来と比較して寿命が長いダンパー機構6を備えたギヤ装置1を提供することができる。
さらに、本実施例においては、ともに金属からなるカバー5とインサート部12とが相互に摺動することはないので、それらの摺動による焼き付きの恐れもなく、摩耗粉の発生の恐れもない。
ここで、本実施例における樹脂歯車13の製造方法について説明する。すなわち、先ず、フェノール樹脂粉末、アラミド繊維等を水に分散して、抄造して得られたシート状樹脂S1を製造し、該シート状樹脂S1を歯車状に切断する。本実施例では、樹脂歯車13の本体部分16としては、フェノール樹脂粉末、アラミド繊維等を水に分散して、抄造して得られたシート状樹脂S1を用いる。他方、端面13Aとなる被覆層15としては、抄造によって固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂のシート状樹脂S2を製造し、そのシート状樹脂S2を歯車状に切断する。上記固定潤滑剤としては、本実施例では、例えばグラファイト、二硫化モリブデン、タルク、PTFE、マイカのいずれかを用いる。
その後、図7に示すように、本体部16となる複数の歯車状のシート状樹脂S1を軸方向(図面上の上下方向)に積層し、その後に最上層のシート状樹脂S1の上から被覆層15となるシート状樹脂S2を積層して平歯歯車状の素形体21を成形する(図7参照)。つまり、素形体21の最上層のシート状樹脂S2は、固体潤滑剤が配合されたシート状樹脂からなる。なお、図7における最下層となるシート状樹脂として固体潤滑剤が配合されたシート状樹脂を用いてもよい。
この後、この素形体21を内周部及び外周部の形状を図示しない金型によって拘束した状態において、加熱しながら図示しない押圧部材により軸方向(図面上の上下方向)に圧縮成形することにより、はす歯歯車状の樹脂歯車13を製造する。このようにして、フロント側の端面13Aが被覆層15からなる上記樹脂歯車13が製造される。なお、抄造して得られた複数のシート状樹脂を積層して樹脂歯車を製造する方法は例えば特開2012−52650号公報によって公知である。
このような本実施例の樹脂歯車13の製造方法によれば、相手部材(カバー5)と摺動する端面13Aは被覆層15からなり、該被覆層15は固体潤滑剤を配合された繊維強化樹脂からなる。この端面13A(被覆層15)は耐摩耗性及び耐焼き付き性等の摺動特性に優れているので、カバー5の端面5Cと樹脂歯車13の端面13Aが摺動しても、端面13Aが損傷することを防止することができる。
このように本実施例の樹脂歯車13とその製造方法によれば、端面13Aが相手部材(カバー5)と摺動する構成の上記ギヤ装置1にも樹脂歯車13を用いることができる。そのため、従来と比較して汎用性が高い樹脂歯車13を提供することができる。
また、上記実施例においては、樹脂歯車13をバランスシャフト装置のギヤ装置1に用いた場合について説明しているが、その他のギヤ装置の構成部材として上記樹脂歯車13を用いることができる。
15‥被覆層 16‥本体部分
21‥素形体
S1‥シート状樹脂 S2‥シート状樹脂
Claims (4)
- 積層された複数枚のシート状樹脂によって構成された樹脂歯車において、
複数枚のシート状樹脂によって構成された本体部分と、該本体部分の少なくとも一方の端面に積層されたシート状樹脂によって構成された被覆層とを備える樹脂歯車であって、
上記被覆層は、固体潤滑剤が配合された繊維強化樹脂からなり、上記本体部分は、個体潤滑剤を含まない上記被覆層とは材質が異なる繊維強化樹脂からなることを特徴とする樹脂歯車。 - 上記固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、タルク、PTFE、マイカのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の樹脂歯車。
- 抄造により複数のシート状樹脂を製造し、その後、上記複数のシート状樹脂を積層して素形体を成形し、その後、該素形体を加熱しながら軸方向に圧縮して樹脂歯車を製造する樹脂歯車の製造方法において、
上記複数のシート状樹脂の材質を異ならせるとともに、上記素形体を、複数枚の個体潤滑剤を含まないシート状樹脂を積層させた本体部分に対し、最上層又は最下層となるシート状樹脂を、固体潤滑剤が配合された繊維強化樹脂から構成した被覆層とすることを特徴とする樹脂歯車の製造方法。 - 上記固体潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、タルク、PTFE、マイカのいずれかであることを特徴とする請求項3に記載の樹脂歯車の製造方法。
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