JPH10141477A - Synthetic resin gear - Google Patents
Synthetic resin gearInfo
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- JPH10141477A JPH10141477A JP31271596A JP31271596A JPH10141477A JP H10141477 A JPH10141477 A JP H10141477A JP 31271596 A JP31271596 A JP 31271596A JP 31271596 A JP31271596 A JP 31271596A JP H10141477 A JPH10141477 A JP H10141477A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、噛合し摺動し合う
歯車のあいだで不快音を発生させることがなく、しかも
強度、耐久性に優れた合成樹脂製歯車に関するものであ
り、とくに、歯面同士が横擦れしながら力を伝達し合う
ウォームギア装置のウォームホイールに最適に利用され
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synthetic resin gear that does not generate unpleasant noise between gears that mesh with each other and that is excellent in strength and durability. It is optimally used for a worm wheel of a worm gear device that transmits forces while the surfaces rub against each other.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電動パワーステアリング装置の倍
力装置などには、大きな減速比を得ることができるウォ
ームギア装置が用いられるばあいがある。しかしなが
ら、ウォームとウォームホイールの両方ともが金属製で
あるものをパワーステアリング装置に適用すると、とく
に、大きな力がかかるハンドル据え切り時などに歯打ち
音、摺動音など、不快な音が騒音として発生し、好まし
くない。そこで、現状では、減速されるウォームホイー
ル側を合成樹脂製にして、高速で回転するウォームを金
属製のままとしたウォームギア装置が考案され、利用さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a booster of an electric power steering device, there is a case where a worm gear device capable of obtaining a large reduction ratio is used. However, if the worm and the worm wheel are both made of metal and applied to a power steering system, unpleasant noise such as rattling noise and sliding noise will be generated as noise, especially when the steering wheel is subjected to a large force. Occurs and is not preferred. Therefore, at present, a worm gear device in which the worm wheel side to be decelerated is made of synthetic resin and the worm rotating at high speed remains made of metal has been devised and used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この合
成樹脂製のウォームホイールには、歯元強度を確保する
ために、グラスファイバーなどの強化繊維を含ませてお
り、噛合したばあいに、これら強化繊維が相手の歯車
（ウォーム）の歯面を傷つけて摩耗させることがあり、
この場合、寿命を短くしてしまうという問題がある。However, the worm wheel made of synthetic resin contains reinforcing fibers such as glass fiber in order to secure the root strength. The fiber may damage the tooth surface of the mating gear (worm) and wear it,
In this case, there is a problem that the life is shortened.
【０００４】本発明は、前記問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、噛合する相手の歯車
を摩耗させることがなく、しかも引張や曲げに対する使
用強度が確保されている合成樹脂製歯車を提供するもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide a composite gear that does not wear gears to be meshed with each other and has sufficient strength for use in tension and bending. A resin gear is provided.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、強化繊
維を含む合成樹脂で成形され、前記合成樹脂が変性され
たものであることを特徴としている。変性とは、合成樹
脂の性質を使用目的に合わせて改良することをいい、こ
こでは、弾性率を下げてじん性を上げ、変性された合成
樹脂製の歯車が、高い歯元強度を示すように、主原料の
一部を他の類似物質で置換したり（共重合、共縮合）、
あるいは、適当な物質を局部的に反応させることをい
う。これにより、歯元強度を上げるために含有される強
化繊維の重量％を下げることができ、噛合する相手の歯
車への攻撃性を少なくすることができる。なお、この変
性率は、５〜１５％が好ましい。５％未満であると、じ
ん性向上の効果がなく、１５％を超えると、強度が弱く
なる。また、強化繊維の含有量は、５〜２０重量％が好
ましい。５重量％未満であると、グラスファイバーの分
布が不均一となり成形不良を起こす。又、２０重量％を
超えると、相手の歯車を摩耗させる。強化繊維として
は、グラスファイバーのほか、カーボン繊維などがあ
る。Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 of the present invention is formed by molding a synthetic resin containing a reinforcing fiber and modifying the synthetic resin. It is characterized by having. Modification refers to improving the properties of the synthetic resin according to the purpose of use.Here, the elastic modulus is lowered to increase the toughness, and the modified synthetic resin gears exhibit high tooth root strength. In addition, some of the main raw materials are replaced with other similar substances (copolymerization, co-condensation),
Alternatively, it refers to locally reacting an appropriate substance. As a result, it is possible to reduce the weight% of the reinforcing fibers contained in order to increase the tooth root strength, and to reduce the aggressiveness to the meshing gear. The modification rate is preferably 5 to 15%. If it is less than 5%, there is no effect of improving toughness, and if it exceeds 15%, the strength becomes weak. Further, the content of the reinforcing fibers is preferably 5 to 20% by weight. If the content is less than 5% by weight, the distribution of the glass fibers becomes non-uniform and molding failure occurs. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the mating gear is worn. As the reinforcing fibers, there are carbon fibers and the like in addition to glass fibers.
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１において
前記変性が、エラストマー変性であり、引張強度および
曲げ強度を下げずに弾性率のみを下げることができ、じ
ん性および負荷時の噛み合い率が向上する。エラストマ
ー変性とは、合成樹脂に、エチレン−プロピレン−ジエ
ンラバー（以下、ＥＰＤＭと記載する）や、アクリロニ
トリル−ブタジエンラバー（以下、ＮＢＲと記載する）
などを添加したものをいう。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the modification is an elastomer modification, in which only the elastic modulus can be reduced without lowering the tensile strength and the bending strength, and the toughness and the engagement ratio under load are reduced. Is improved. Elastomer modification means that a synthetic resin is made of ethylene-propylene-diene rubber (hereinafter referred to as EPDM) or acrylonitrile-butadiene rubber (hereinafter referred to as NBR).
And the like.
【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記合成樹脂がポリフェニレンスルフィド（以
下、ＰＰＳと記載する）であるので、耐熱性と力学的性
質が優れ、かつ安全無毒性である。According to a third aspect of the present invention, since the synthetic resin is a polyphenylene sulfide (hereinafter, referred to as PPS) in the first or second aspect, it has excellent heat resistance and mechanical properties, and is safe and nontoxic. is there.
【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記合成樹脂がポリアミド（以下、ＰＡと記載
する）であり、強度の高いプラスチックであるので、歯
元の強度をさらに高めることができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the synthetic resin is a polyamide (hereinafter, referred to as PA) and is a high-strength plastic. Can be.
【０００９】請求項５記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記合成樹脂がポリアセタール（以下ＰＯＭと
記載する）であるので、吸水による寸法変化や強度低下
がより防止される。[0009] In the invention according to claim 5, in claim 1 or 2, since the synthetic resin is a polyacetal (hereinafter referred to as POM), a dimensional change and a decrease in strength due to water absorption are further prevented.
【００１０】請求項６記載の発明は、前記強化繊維がグ
ラスファイバー（以下、ＧＦと記載する）であり、高強
度及びギア自体の耐摩耗性が向上する。In the invention according to claim 6, the reinforcing fibers are glass fibers (hereinafter referred to as GF), and the high strength and the wear resistance of the gear itself are improved.
【００１１】請求項７記載の発明は、請求項６において
前記グラスファイバーの含有量が５〜２０重量％であ
り、合成樹脂を変性させないものと比較すると、その割
合を低くすることができる。According to the invention of claim 7, the content of the glass fiber in claim 6 is 5 to 20% by weight, and the ratio can be reduced as compared with the case where the synthetic resin is not modified.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の詳細を説明する。なお、
図１は本発明の合成樹脂製歯車が適用されるウォームギ
ア装置とそのウォームホイールの歯元強度試験装置の概
要を示した図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in detail. In addition,
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a worm gear device to which the synthetic resin gear of the present invention is applied and an apparatus for testing the root strength of a worm wheel thereof.
【００１３】本発明の合成樹脂製歯車は、強化繊維を含
む合成樹脂で成形され、前記合成樹脂が変性されたもの
であることを特徴としている。歯車としては、平歯車、
はすば歯車、かさ歯車、ウォームギア、ラックおよびピ
ニオンなど、通常用いられるものすべてを示している。
しかしながら、本発明では、とくに噛合し合う歯面の摺
動が最も大きく、合成樹脂内に含有される強化繊維が相
手を摩耗させる相手攻撃性が最も高いウォームギア装置
において、最も優れた効果を奏する。そして、摺動時に
おける騒音の低減および強度の確保という観点から、図
１に示されるように、回転の高いウォーム２を金属製と
し、減速される側のウォームホイール１を合成樹脂製と
することが好ましい。以下、ウォームギア装置を例とし
て、説明する。The synthetic resin gear of the present invention is characterized in that it is formed of a synthetic resin containing reinforcing fibers, and the synthetic resin is modified. As gears, spur gears,
It shows all commonly used things such as helical gears, bevel gears, worm gears, racks and pinions.
However, according to the present invention, the most excellent effect is exhibited particularly in the worm gear device in which the meshing tooth surface slides the most, and the reinforcing fibers contained in the synthetic resin have the highest opponent aggressiveness to wear the opponent. As shown in FIG. 1, the worm 2 having a high rotation speed is made of metal, and the worm wheel 1 on the side to be decelerated is made of synthetic resin, from the viewpoint of reducing noise and ensuring strength during sliding. Is preferred. Hereinafter, a worm gear device will be described as an example.
【００１４】ウォーム２は、ＪＩＳ規格機械構造用炭素
鋼などの金属材料で形成されている。この炭素鋼として
は、例えば、ＪＩＳ規格Ｓ４５Ｃ材などの調子質材（表
面硬さＨｖ２４０〜２８０）などが使用される。The worm 2 is made of a metal material such as JIS standard carbon steel for machine structural use. As the carbon steel, for example, a tone material (surface hardness Hv 240 to 280) such as JIS standard S45C material is used.
【００１５】ウォームホイール１は、強化繊維を含む変
性合成樹脂で成形されている。この変性によって、変性
されていない合成樹脂製の歯車に比べると、高い歯元強
度が得られるようになる。つまり、変性によって、弾性
率が下がり、じん性が上がり、負荷時の噛み合い率が向
上するように、合成樹脂の性質を変えることができるの
である。このような変性には、エラストマー変性などが
ある。歯車成形は、射出成形、圧縮成形、切削加工な
ど、一般的な方法が適用できる。このように、変性して
合成樹脂製歯車の歯元強度を上げることができるので、
これまで歯元強度を確保するために多量に含有させてい
た強化繊維の含有量を少なくすることができる。したが
って、強化繊維による相手部材（ウォームなど）への攻
撃性を少なくし、相手部材の耐摩耗性を上げることがで
きる。The worm wheel 1 is formed of a modified synthetic resin containing reinforcing fibers. By this modification, a higher tooth root strength can be obtained as compared with a gear made of a synthetic resin that is not modified. In other words, the properties of the synthetic resin can be changed by the modification so that the elastic modulus decreases, the toughness increases, and the meshing ratio under load improves. Such modifications include elastomer modifications. For gear molding, general methods such as injection molding, compression molding, and cutting can be applied. In this way, it is possible to increase the root strength of the synthetic resin gear by modification,
It is possible to reduce the content of the reinforcing fiber, which has been included in large amounts in order to secure the tooth root strength. Therefore, it is possible to reduce the aggressiveness of the reinforcing fiber against a mating member (such as a worm) and increase the wear resistance of the mating member.
【００１６】また、変性させる合成樹脂としては、Ｐ
Ａ、ＰＯＭ、ＰＰＳなどが好ましい。とくに、ＰＡは、
強度があるので、ウォームホイール１の歯元強度を大き
くする点から好ましい。Further, as the synthetic resin to be modified, P
A, POM, PPS and the like are preferable. In particular, PA
Since the worm wheel 1 has high strength, it is preferable in that the root strength of the worm wheel 1 is increased.
【００１７】[0017]
【実施例】つぎに、表１、２に基づいて、本発明の合成
樹脂製歯車の一実施例であるウォームホイールを例にと
り、その歯元強度を各比較例と比較する。EXAMPLES Next, based on Tables 1 and 2, a worm wheel, which is an example of the synthetic resin gear of the present invention, is taken as an example, and the root strength of the worm wheel is compared with each comparative example.
【００１８】図１に示されるように、歯元強度試験装置
１０は、ウォーム２に連結されるウォームシャフト３、
ハンドル４、トルクセンサ５、角度センサ６からなり、
ウォームホイール１を図示しない固定具において固定し
ておいて、ウォームホイール１の歯が破壊されるまでハ
ンドル４を回してウォーム２を回転させ、破壊したとき
のトルクおよびハンドルの移動角度の値をトルクセンサ
５および角度センサ６から読み取って、各強度を算出す
る。As shown in FIG. 1, the dedendum strength test apparatus 10 includes a worm shaft 3 connected to a worm 2,
It consists of a handle 4, a torque sensor 5, and an angle sensor 6,
The worm wheel 1 is fixed with a fixture (not shown), and the worm 2 is rotated by turning the handle 4 until the teeth of the worm wheel 1 are destroyed. Each intensity is calculated by reading from the sensor 5 and the angle sensor 6.
【００１９】表１は、ＧＦの含有量を同じ（１５重量
％）にしてエラストマー変性の変性率を変化させて、歯
元強度の変化を測定したものである。使用した合成樹脂
はＰＰＳである。表１の実施例１は、エラストマー変性
を５％行っており、比較例１は、エラストマー変性を行
っていない。Table 1 shows changes in tooth root strength measured by changing the modification rate of the elastomer modification with the same GF content (15% by weight). The synthetic resin used is PPS. In Example 1 of Table 1, the elastomer was modified by 5%, and in Comparative Example 1, the elastomer was not modified.
【００２０】[0020]
【表１】 [Table 1]
【００２１】表１では、歯元強度が比較例１の５７ｋｇ
ｆ・ｃｍと比べて、実施例１では１１１ｋｇｆ・ｃｍと
大きくなっている。エラストマー変性をすることによっ
て、歯元強度を上げることができることが分かる。In Table 1, the tooth root strength was 57 kg of Comparative Example 1.
In Example 1, it was as large as 111 kgf · cm compared to f · cm. It is understood that the root strength can be increased by modifying the elastomer.
【００２２】また、表２に、許容物性値を引張強度８０
ＭＰａ以上、曲げ弾性率４０００ＭＰａ以下として製作
したウォームホイールの強度およびじん性を比較したも
のを示す。Table 2 shows the permissible physical property values of a tensile strength of 80.
This shows a comparison between the strength and toughness of a worm wheel manufactured at a bending elastic modulus of 4000 MPa or more and a MPa or more.
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】実施例２は、ＰＡ６６をエラストマー変性
（変性率１５％）したもので、ＧＦを１６重量％含んで
いる。比較例２および比較例３はエラストマー変性を行
っていない。In Example 2, PA66 was modified by an elastomer (modification ratio: 15%), and contained 16% by weight of GF. Comparative Examples 2 and 3 did not undergo elastomer modification.
【００２５】表２に示されるように、エラストマー変性
をした合成樹脂は、じん性（粘り強さ）の程度を示すア
イゾット衝撃値、および歯元強度の値が高い。一方で、
引張強度、曲げ強度および曲げ弾性率の値は低いが、使
用時に必要とされる値（許容物性値）を満足している。
一方、比較例２および比較例３は、曲げ弾性率が高く、
粘り強さを示すアイゾット衝撃値および歯元強度が低
い。比較例３のＰＰＳはＧＦの含有量が３０重量％もあ
るにもかかわらず、良好な歯元強度を得るに至ってはい
ない。As shown in Table 2, the elastomer-modified synthetic resin has high values of Izod impact value indicating the degree of toughness (toughness) and root strength. On the other hand,
Although the values of tensile strength, flexural strength and flexural modulus are low, they satisfy the values (permissible physical properties) required at the time of use.
On the other hand, Comparative Examples 2 and 3 have high flexural modulus,
Low Izod impact value indicating toughness and low root strength. Although the PPS of Comparative Example 3 had a GF content of as much as 30% by weight, it did not achieve good root strength.
【００２６】なお、引張強度、曲げ強度および曲げ弾性
率の値は、合成樹脂の材料の選択（ＰＰＳ、ＰＡ、ＰＯ
Ｍなど）およびエラストマーなどによる変性率と、グラ
スファイバーなどの含有量との割合を調整することによ
って、好ましいものに調整することができる。The values of the tensile strength, bending strength and flexural modulus are determined by selecting the material of the synthetic resin (PPS, PA, PO
M and the like, and by adjusting the ratio of the modification ratio by the elastomer or the like to the content of the glass fiber or the like, it can be adjusted to a preferable one.
【００２７】このように、ウォームホイールの引張や曲
げに対する使用強度を確保しつつ、強化繊維の含有率を
下げることができるので、噛合する相手であるウォーム
に対する攻撃性を少なくすることができ、耐摩耗性、耐
久性を向上させることができる。As described above, since the content of the reinforcing fibers can be reduced while securing the working strength against tension and bending of the worm wheel, the aggressiveness to the worm to be meshed can be reduced, and the resistance to worm can be reduced. Abrasion and durability can be improved.
【００２８】さらに具体例としてあげると、従来の減速
装置として、ＧＦを強化繊維として２２．５重量％含ん
だポリアミド６があるが、ポリアミド６を５〜１０％エ
ラストマー変性することによって歯元強度が向上するの
で、ＧＦの含有量を５〜２０重量％に減少させることが
できる。As a more specific example, as a conventional speed reducer, there is polyamide 6 containing 22.5% by weight of GF as a reinforcing fiber. As a result, the content of GF can be reduced to 5 to 20% by weight.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のうち請
求項１記載の発明は、例えば、金属製のウォームに対し
て、合成樹脂製のウォームホイールを用いることによっ
て、摺動音を無くすることができ、合成樹脂を変性させ
て、材料自身の強度を高めることにより、歯元強度を高
めることができるので、補強材としての強化繊維の含有
量を抑えることができる。これにより、強化繊維による
相手部材（ウォームなど）への摺動の際の攻撃を無く
し、摩耗を防ぎ、相手部材の耐久性を上げることができ
る。As described above, according to the first aspect of the present invention, the sliding noise can be eliminated by using a synthetic resin worm wheel for a metal worm, for example. By modifying the synthetic resin and increasing the strength of the material itself, the tooth root strength can be increased, so that the content of reinforcing fibers as a reinforcing material can be suppressed. Thereby, it is possible to eliminate an attack when the reinforcing fiber slides on a mating member (such as a worm), prevent abrasion, and increase the durability of the mating member.
【００３０】また、請求項２の発明は、変性としてエラ
ストマー変性を行うものであり、強度を確保しつつ、弾
性率のみを下げることができるので、じん性および負荷
時のかみ合い率をアップさせることができる。したがっ
て、強化繊維の含有量を少なくても、歯元強度を確保す
ることができる。Further, the invention of claim 2 is to perform elastomer modification as modification, and it is possible to reduce only the elastic modulus while securing the strength, so that the toughness and the meshing rate under load are increased. Can be. Therefore, the tooth root strength can be ensured even if the content of the reinforcing fibers is small.
【００３１】請求項３乃至５の発明は、変性させる合成
樹脂として、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド又
はポリアセタールなどを用いるものであり、それぞれ強
度があり、良好な使用強度を有するウォームホイールを
形成することができる。According to the third to fifth aspects of the present invention, polyphenylene sulfide, polyamide, polyacetal, or the like is used as the synthetic resin to be modified, and a worm wheel having strength and good use strength can be formed. .
【図１】ウォームホイールの歯元強度を測定する装置の
概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an apparatus for measuring the root strength of a worm wheel.
１ ウォームホイール ２ ウォーム ３ ウォームシャフト ４ ハンドル ５ トルクセンサ ６ 角度センサ １０ 歯元強度試験装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Worm wheel 2 Worm 3 Worm shaft 4 Handle 5 Torque sensor 6 Angle sensor 10 Root strength tester
Claims (7)
記合成樹脂が変性されたものであることを特徴とする合
成樹脂製歯車。1. A synthetic resin gear formed by molding a synthetic resin containing reinforcing fibers, wherein the synthetic resin is modified.
求項１記載の合成樹脂製歯車。2. The synthetic resin gear according to claim 1, wherein the modification is an elastomer modification.
ドである請求項１または２記載の合成樹脂製歯車。3. The synthetic resin gear according to claim 1, wherein the synthetic resin is polyphenylene sulfide.
１または２記載の合成樹脂製歯車。4. The synthetic resin gear according to claim 1, wherein the synthetic resin is a polyamide.
求項１または２記載の合成樹脂製歯車。5. The synthetic resin gear according to claim 1, wherein the synthetic resin is polyacetal.
請求項１、２、３、４または５のいずれかに記載の合成
樹脂製歯車。6. The synthetic resin gear according to claim 1, wherein the reinforcing fibers are glass fibers.
０重量％である請求項６記載の合成樹脂製歯車。7. The glass fiber content is 5-2.
The synthetic resin gear according to claim 6, which is 0% by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31271596A JPH10141477A (en) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Synthetic resin gear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31271596A JPH10141477A (en) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Synthetic resin gear |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10141477A true JPH10141477A (en) | 1998-05-29 |
Family
ID=18032561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31271596A Pending JPH10141477A (en) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | Synthetic resin gear |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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