專利名稱：樹脂齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括由金屬等形成的嵌入物和樹脂部的樹脂齒輪。
背景技術(shù)：
鋼制齒輪，由于傳達(dá)誤差造成的嚙合聲和由于齒隙造成的撞齒聲 等原因，存在振動(dòng)和噪音的問題。與此相對(duì)，用樹脂形成齒輪的齒部 的樹脂齒輪，由于樹脂有粘彈性的性能，即具有高衰減性和低剛性的 物理性質(zhì)，從而能夠構(gòu)成低振動(dòng)、低噪音的齒輪。而且，由于樹脂齒 輪具有重量輕、只通過注射成形就能夠形成齒部而無需進(jìn)行切齒加工
因而低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此正在取代鋼制齒輪廣泛地使用在OA(辦公 室自動(dòng)化)機(jī)器和聲頻制品等中。但是，受到帶來低振動(dòng)和低噪音的 上述物理性質(zhì)的限制，基本上只在輕負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速并且常溫附近使用。 作為樹脂齒輪比現(xiàn)狀更進(jìn)一步的用途，如果能夠?qū)崿F(xiàn)向例如四輪 車或者兩輪車的配重驅(qū)動(dòng)齒輪或凸輪軸定時(shí)齒輪這種所謂發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)從 動(dòng)齒輪的應(yīng)用，則對(duì)降低噪音是極為有效的。但是，如果將樹脂齒輪 應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)從動(dòng)齒輪，則在高負(fù)荷、高旋轉(zhuǎn)且高溫下的使用是理 所當(dāng)然的，除了需要考慮受到的沖擊性負(fù)荷以外還必須考慮與發(fā)動(dòng)機(jī) 油的接觸。而且，由于與鋼制齒輪組合起來使用，因此需要有與現(xiàn)有 用途更高的疲勞強(qiáng)度、高耐磨損性、高耐熱性和高耐沖擊性，此外還 要求有高耐油性、高耐汽油性以及對(duì)嚙合方的鋼制齒輪的低沖擊性等 特性。
作為提高樹脂齒輪機(jī)械強(qiáng)度的方法，例如，在JP8-156124A、 JP8-174689A中提出了一種樹脂齒輪，將圓筒狀的芳族聚酰胺纖維的 織布配置在金屬嵌入物的周圍，在該織布上浸漬酚醛樹脂等熱固性樹 脂材料來形成樹脂部從而制成圓盤狀的樹脂成形品(齒輪毛坯)，然后，
對(duì)該樹脂部進(jìn)行切齒加工從而形成齒輪形狀。但是，這種樹脂齒輪在 制成齒輪毛坯后，必需對(duì)樹脂部進(jìn)行切齒加工，存在由加工工時(shí)的增 加所造成的高成本的問題。而且，還存在以下問題，即作為熱固性樹 脂材料的特性，其耐沖擊性低而且由于需要熱處理使得制造周期變長(zhǎng)。 另 一方面，人們也在嘗試不經(jīng)過齒輪毛坯的形式而只通過注射成
形形成齒輪的齒且不進(jìn)行切齒加工來制作齒輪。例如，在JP55-41273A 中公開了 一種使用了熱塑性樹脂材料的樹脂齒輪，而且，在 JP-2-8542A、 JP2005-214338A中公開了一種樹脂齒輪，其中樹脂部為 表層齒和內(nèi)層齒的雙層構(gòu)造，在表層齒中使用含有或者不含微量的強(qiáng) 化纖維的熱塑性樹脂材料、在內(nèi)層齒中使用玻璃纖維等強(qiáng)化纖維含有 量高的熱塑性樹脂材料。這些樹脂齒輪旨在改善疲勞強(qiáng)度和耐磨損性 以及減少對(duì)嚙合方的鋼制齒輪造成的沖擊性，但是對(duì)于耐磨損性卻沒 有實(shí)現(xiàn)充分的改善。
對(duì)于以上課題，例如在JP2000-145928A、 JP2004-150518A中提出 了一種在齒輪本體部增加彈性體的方法。但是，這些公開的方法，存 在由于零部件的個(gè)數(shù)以及制作工時(shí)的增加所造成的成本高的問題。此 外，在JP2001-2008166A、 JP2002-156025A中^>開了 一種形成齒4侖齒 的樹脂部和金屬嵌入物的結(jié)合結(jié)構(gòu)，但全都是樹脂部全體相對(duì)于金屬 嵌入物固定的結(jié)構(gòu)，而沒有考慮耐沖擊性的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的現(xiàn)狀而提出的，其目的在于提供一種樹脂齒 輪，其具有低振動(dòng)、低噪音等樹脂齒輪原有的特性，還具有高疲勞強(qiáng) 度、高耐磨損性、高耐熱性、高耐沖擊性和對(duì)嚙合方的齒輪的沖擊性 低等特性，可用于四輪車及二輪車的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)從動(dòng)齒輪那樣的高負(fù)荷 用途。
為解決上述課題，本發(fā)明提供一種樹脂齒輪，包括由樹脂材料構(gòu) 成并包括齒部的齒輪外周部，在其內(nèi)周側(cè)具有環(huán)形或圓盤形的齒輪內(nèi) 周部件，其中，包括上述齒部的齒輪外周部包括由高彈性率且高強(qiáng)
度的樹脂材料構(gòu)成的內(nèi)芯部；以及覆蓋上述內(nèi)芯部由低彈性率的樹脂
材料構(gòu)成的表層部，上述內(nèi)芯部被外嵌到上述齒輪內(nèi)周部件上以能夠 繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在上述表層部與上述齒輪內(nèi)周部件的接合部分設(shè) 置有咬合部以阻止繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的第二方式中，上述齒輪內(nèi)周部件具有齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向 中央的大徑部、和大徑部?jī)蓚?cè)的小徑部，上述內(nèi)芯部外嵌到上述大徑 部，上述表層部的兩側(cè)面部越過上述內(nèi)芯部和上述大徑部的嵌合部與 上述大徑部的兩側(cè)面重合并與上述小徑部接合，上述咬合部設(shè)置在該 接合部分。
此外，在本發(fā)明的第三方式中，上述內(nèi)芯部與上述齒輪內(nèi)周部件 的嵌合部由在它們圓周方向延伸的至少一組溝槽和突條構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明的第四方式中，上述齒輪內(nèi)周部件在沿上述大徑 部?jī)蓚?cè)面的上述小徑部的部分形成有周向延伸的凹部，上述表層部的 上述接合部分向齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向中央側(cè)擴(kuò)寬。
此外，在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，上述齒輪內(nèi)周部件由金屬或者陶 瓷材料構(gòu)成，將上述齒輪內(nèi)周部件作為嵌入材料在其周圍通過嵌入注 射成形來形成上述內(nèi)芯部，并且將該齒輪內(nèi)周部件及內(nèi)芯部作為嵌入 材料在其周圍通過嵌入注射成形來形成上述表層部。
由于本發(fā)明涉及的樹脂齒輪如上所述構(gòu)成，因此通過由低彈性率 的樹脂材料形成的表層部，可以吸收因轉(zhuǎn)矩變動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊以 及減低因齒隙產(chǎn)生的撞齒聲，而且通過由高彈性率/高強(qiáng)度的樹脂材料 形成的內(nèi)芯部，可以實(shí)現(xiàn)齒根強(qiáng)度的提高。
特別是，由于嚙合使齒輪齒部作用有負(fù)荷時(shí)，雖然表層部和齒輪 內(nèi)周部件之間不發(fā)生相對(duì)變位，但由于內(nèi)芯部在旋轉(zhuǎn)方向上不受拘束，
使得與內(nèi)芯部之間能夠相對(duì)變位，由此，作用于嚙合的齒部的負(fù)荷通 過高彈性率/高強(qiáng)度的內(nèi)齒部傳達(dá)給沒有參加嚙合的其他所有的齒部，
從而分散到由低彈性率的樹脂材料形成的整個(gè)表層部，通過表層部的 外周側(cè)(齒部)和內(nèi)周側(cè)(與齒輪內(nèi)周部件的接合部分、咬合部)之 間的粘彈性的行為，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的衰減和沖擊的吸收，而且能夠?qū)崿F(xiàn) 低振動(dòng)/低噪音、高疲勞強(qiáng)度、高耐沖擊性和高耐磨損性。
此外，在不依賴材料自身的物理特性的情況下，通過表層部、內(nèi)
芯部、齒輪內(nèi)周部件的結(jié)構(gòu)就能夠達(dá)成上述的特性，由此，表層部中 不必含有強(qiáng)化纖維等增強(qiáng)材料，就能夠保持對(duì)嚙合方齒輪的低沖擊性， 由于材料選擇的自由度高，從而樹脂齒輪的廣泛用途可以預(yù)見。
在本發(fā)明的第二方式涉及的樹脂齒輪中，表層部的兩側(cè)面部遍及 徑向的廣泛范圍配置在齒輪內(nèi)周部件的側(cè)面，確保了表層部的彈性變 形量大，從而能夠吸收更大的振動(dòng)和沖擊。
而且，在本發(fā)明的第三方式涉及的樹脂齒輪中，由于上述內(nèi)芯部 與上述齒輪內(nèi)周部件的嵌合部由在它們圓周方向延伸的至少一組溝槽 和突條構(gòu)成，所以可以防止因高強(qiáng)度的這些部位而產(chǎn)生的表層部軸向 的變形和齒輪旋轉(zhuǎn)面的傾倒，而不會(huì)妨礙齒輪內(nèi)周部件和內(nèi)芯部繞齒 輪旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)變位。
此外，在本發(fā)明的第四方式涉及的樹脂齒輪中，能夠確保表層部 與齒輪內(nèi)周部件接合部分的寬度(厚度)大，而無需增加齒輪厚度， 在有限的齒輪設(shè)置空間內(nèi)，可以增大咬合部的強(qiáng)度，而且表層部可以 更牢固地與齒輪內(nèi)周部件形成一體，能夠可靠地吸收振動(dòng)和沖擊。
在本發(fā)明涉及的樹脂齒輪中，上述齒輪內(nèi)周部件由金屬或者陶瓷 材料構(gòu)成，將該齒輪內(nèi)周部件作為嵌入材料在其周圍通過嵌入注射成 形來形成上述內(nèi)芯部，而且將該齒輪內(nèi)周部件及內(nèi)芯部作為嵌入材料 在其周圍通過嵌入注射成形來形成上述表層部，由此，由于樹脂部由 尼龍等工程塑料形成，并且僅通過注射成形就可以形成齒部而無需切 齒加工，因此，能夠高質(zhì)量、低成本地實(shí)現(xiàn)具有低振動(dòng)、低噪音等樹 脂齒輪的本來特性、而且具有高疲勞強(qiáng)度、高耐磨損性、高耐熱性、 高耐沖擊性以及對(duì)嚙合方鋼制齒輪的低沖擊性等特性的樹脂齒輪。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的樹脂齒輪的側(cè)視圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式的樹脂齒輪的立體圖。 圖4是表示金屬嵌入物的一部分切除后的立體圖。 圖5是表示內(nèi)芯部的一部分切除后的立體圖。
圖6是表示表層部的一部分切除后的立體圖。 圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例與對(duì)比例子的樹脂齒輪的傳輸轉(zhuǎn)矩 - 撓 度曲線圖。
圖8是表示在內(nèi)燃機(jī)的平衡裝置中實(shí)施本發(fā)明涉及的樹脂齒輪的 實(shí)施方式的概要側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是表示將本發(fā)明作為正齒輪實(shí)施的實(shí)施方式的樹脂齒輪1的 側(cè)視圖，圖2是其A-A剖視圖，圖3是立體圖。在圖中，樹脂齒輪l 由金屬嵌入物2 (齒輪內(nèi)周部件)及包含其外周側(cè)的齒部31的樹脂部 3構(gòu)成。樹脂部3包括由高彈性率且高強(qiáng)度的樹脂材料形成的內(nèi)芯部4、 和由覆蓋該內(nèi)芯部4的低彈性率的樹脂材料形成的表層部5。
如圖2和圖4所示，金屬嵌入物2為中央貫通有軸孔20的圓盤狀 或者環(huán)狀，外周部由軸向中央的大徑部22及其兩側(cè)的小徑部21、 21 構(gòu)成。大徑部22的周面是內(nèi)芯部4外嵌的部分，遍及整周形成有呈相 同剖面形狀延伸的溝槽23。另一方面，小徑部21、 21的周面是表層 部5接合的部分，分別在周向上以預(yù)定的節(jié)距(t。、;/于)形成有鎖槽 24(咬合部)。在圖示的例子中，鎖槽24形成為圓槽，在周向上以等 節(jié)距設(shè)置在單側(cè)的12個(gè)位置。
此外，在沿著大徑部22兩側(cè)面的小徑部21、 21的部分，分別形 成有周向延伸的凹部25、 25,因而與外周部相比厚度小，各小徑部21、 21的周面向齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向中央側(cè)變寬。此外，鎖槽24的最深部形 成有比上述凹部25更凹嵌的淺圓形的凹陷部。即，鎖槽24/人小徑部 21的周面向大徑部22的側(cè)面形成。
如圖2和圖5所示，內(nèi)芯部4包括與樹脂齒輪1的各齒部31對(duì)應(yīng) 的內(nèi)齒部41和在周向結(jié)合各內(nèi)齒部41的環(huán)狀部42。在該環(huán)狀部42 的內(nèi)周面形成有與金屬嵌入物大徑部22的溝槽23結(jié)合的突條43。因 此內(nèi)芯部4在外嵌到金屬嵌入物2的大徑部22的狀態(tài)下，只允許相對(duì) 于金屬嵌入物2向周向作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2和圖6所示，表層部5與樹脂齒輪1的各齒部31相對(duì)應(yīng)且 包括覆蓋內(nèi)芯部4的各內(nèi)齒部41的表齒部51、和覆蓋從各內(nèi)齒部 41的側(cè)面到金屬嵌入物大徑部22的側(cè)面部分的兩側(cè)面部52、 52，兩 側(cè)面部52、 52通過表齒部51結(jié)合成一體。兩側(cè)面部52、 52的內(nèi)周纟彖 53、 53與金屬嵌入物小徑部21、 21接合，在與金屬嵌入物小徑部21、 21的各鎖槽24對(duì)應(yīng)的緣部，形成有與各鎖槽24咬合的突起部54、 54 (咬合部)。此外，與沿金屬嵌入物小徑部21、 21的凹部25、 25相對(duì) 應(yīng)，兩側(cè)面部52、 52的內(nèi)周緣53、 53比其它部位厚度大，相應(yīng)地各 突起部54、 54的厚度也大，保證了作為咬合部的強(qiáng)度。
在制造上述構(gòu)成的樹脂齒輪1時(shí)，首先在成形內(nèi)芯部4的模具內(nèi) 插入金屬嵌入物2的狀態(tài)下進(jìn)行注射成形，形成金屬嵌入物2與內(nèi)芯 部4的合成體。接著，在將上述合成體(2、 4)插入到成形表層部5 的模具內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行注射成形，形成覆蓋內(nèi)芯部4和金屬嵌入物2 的外周部的表層部5。
用于金屬嵌入物2的金屬材料雖然沒有特別限制，但優(yōu)選例如鐵、 鋁、銅及其合金等，而且也可以使用具有與金屬同等剛性的燒結(jié)材料 等。此外，作為用于上述樹脂部3的樹脂材料，雖然屬于所謂工程塑 料的PA (聚酰胺)、PPS (聚亞苯基硫醚)、PES (聚醚砜)、POM (聚 縮醛)等熱塑性樹脂材料是合適的，但如上所述，優(yōu)選地在內(nèi)芯部4 中使用具有高彈性率且高強(qiáng)度的樹脂材料、在表層部5中使用相對(duì)低 彈性率的樹脂材料。
在作為發(fā)動(dòng)機(jī)部件已經(jīng)使用的尼龍系樹脂材料中，對(duì)于內(nèi)芯部4, 通過在PA6、 PA66、 PA46、 PA6T、 PA6'6T、 PA9T等中包含玻璃纖維、 碳纖維等強(qiáng)化纖維以提高剛性、且成形收縮率小的樹脂材料是適合的。 此外，作為增強(qiáng)材料可以使用無機(jī)材料，也可以包含通過電子束照射 形成的交聯(lián)成分作為特殊成分。例如，優(yōu)選地采用以PA6T相當(dāng)?shù)臉?脂為基礎(chǔ)、其中含40wt。/。的碳纖維作為強(qiáng)化纖維、剛性及強(qiáng)度高、成 形收縮率為1/1000以下的熱塑性樹脂材料。
另 一方面，適合于表層部5的是PA6、 PA66、 PA46、 PA6T、 PA6.6T、 PA9T等、不混入強(qiáng)化材料的自然材料，在此情況下，也可以孩史量含有對(duì)嚙合方的鋼制齒輪無沖擊性的芳族聚酰胺纖維、碳纖維等強(qiáng)化纖維。 此外，作為特殊成分，也可以包含通過電子束照射形成的交聯(lián)成分。 而且，也可以根據(jù)樹脂齒輪的用途使用彈性體。
在內(nèi)芯部4注射成形時(shí)，在將金屬嵌入物2插入模具內(nèi)的狀態(tài)下， 如圖2或者圖1所示，通過設(shè)置在環(huán)狀部42側(cè)面的一點(diǎn)針形澆口 40 向模具腔內(nèi)注入樹脂。在圖示例子中，由于齒數(shù)為奇數(shù)，通過在與齒 底對(duì)應(yīng)的環(huán)狀部42設(shè)置針形澆口 40，以使樹脂的流動(dòng)在與該針形澆 口 40夾著半徑方向中心部相對(duì)的內(nèi)齒部41 (圖1上側(cè)中央的內(nèi)齒部 41)的中央處合流。由此，與設(shè)置多個(gè)澆口的情況相比，能夠更可靠 地將熔接線的位置控制在內(nèi)齒部41內(nèi)，能夠防止由于熔接線的原因造 成的內(nèi)齒部41及環(huán)狀部42的強(qiáng)度降低，穩(wěn)定且產(chǎn)率良好地制造內(nèi)芯 部4。
此外，通過將成形收縮率小的熱塑性樹脂材料用于內(nèi)芯部4，可 以使內(nèi)芯部4的旋轉(zhuǎn)方向變換時(shí)在內(nèi)芯部4與金屬嵌入物2之間產(chǎn)生 的摩擦力變小，從而使旋轉(zhuǎn)方向的變換容易。而且，內(nèi)齒部41具有從 齒底朝向齒尖的尖細(xì)的剖面三角形狀，注入到模具內(nèi)的樹脂從環(huán)狀部 42流入到各內(nèi)齒部41,由此在各內(nèi)齒部41的表層中，強(qiáng)化纖維^皮定 向在從齒底朝向齒尖的方向上，從而有利于提高內(nèi)齒部41的剛性和強(qiáng) 度。
在表層部5注射成形時(shí)，優(yōu)選地，通過設(shè)置沿著表層部5—側(cè)的 內(nèi)周緣53的盤形澆口 (圖中未示出)，在將金屬嵌入物2與內(nèi)芯部4 的合成體插入到模具內(nèi)的狀態(tài)下，通過上述盤形澆口向模具腔內(nèi)注入
樹脂，由此抑制對(duì)表層部5的強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響的熔接線的發(fā)生。
此外，在作為與內(nèi)芯部4的環(huán)狀部42的上述盤形澆口相反側(cè)的側(cè) 面，如圖2所示，可以預(yù)先形成支柱46，以防止由表層部5注射成形 時(shí)的樹脂流動(dòng)壓力造成的內(nèi)芯部4的變形和變位。優(yōu)選地該支柱46 在周向上以等節(jié)距設(shè)置，但是沒有必要對(duì)應(yīng)于整個(gè)的內(nèi)齒部41設(shè)置。 此外，也可以使支柱46的尖端穿入表層部5,使其與表層部5的模具 中設(shè)置的孔(圖中未示出)相咬合。
其次，為了評(píng)價(jià)本發(fā)明涉及的樹脂齒輪1，作為對(duì)比例子，制造 了一種在金屬嵌入物2的大徑部22上加工有與咬合槽24相同形狀的 咬合槽以使金屬嵌入物2與內(nèi)芯部4不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)的樹脂齒輪，并進(jìn) 行了強(qiáng)度比較試驗(yàn)。
試驗(yàn)中使用的各樹脂齒輪如下模數(shù)為2.5mm、壓力角度為20 度、齒數(shù)為35、基準(zhǔn)圓直徑為87.5mm、齒頂圓直徑為92.9mm、齒寬 度為llmm、變位系數(shù)為0.145的正齒輪，對(duì)于內(nèi)芯部4，使用含40wt% 碳纖維、比重為1.70、彎曲彈性率為29GPa、熔點(diǎn)為285°C、玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度為135°C、成形收縮率為1/1000以下的PA6T相當(dāng)?shù)臉渲?為強(qiáng)化材料；對(duì)于表層部5,使用不含強(qiáng)化材料、比重為1.18、彎曲 彈性率為2.9GPa、熔點(diǎn)為295。C、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為78°C、成形收縮 率為15/1000的PA46。
圖7中示出了各樹脂齒輪的靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)是以使各樹 脂齒輪與規(guī)格相同的鋼制齒輪相嚙合并逐漸增加傳遞的負(fù)荷的方法來 進(jìn)行的。圖表以齒輪齒部的撓曲變位(mm)為橫軸、齒輪齒的傳輸轉(zhuǎn) 矩(Nm)為縱軸、表示了各樹脂齒輪涉及的傳輸轉(zhuǎn)矩-撓度曲線圖。 根據(jù)該圖表可以看出，在傳輸轉(zhuǎn)矩相等的情況下，本發(fā)明的樹脂齒輪 比對(duì)比例子的撓曲變位大。在本發(fā)明的樹脂齒輪中，內(nèi)芯部4未被拘 束在旋轉(zhuǎn)方向上，而在對(duì)比例子的樹脂齒輪中，內(nèi)芯部4被固定在旋 轉(zhuǎn)方向上，因此可以理解本發(fā)明的樹脂齒輪的內(nèi)芯部4由于傳輸轉(zhuǎn)矩 將在旋轉(zhuǎn)方向上變位從而使得齒輪齒部的撓曲變位變大。
對(duì)上述進(jìn)行整理，首先，關(guān)于疲勞強(qiáng)度和耐沖擊性，內(nèi)芯部4包 含強(qiáng)化纖維，并通過由上述內(nèi)齒部41的形狀和成形過程形成的強(qiáng)化纖 維的定向得到強(qiáng)化，從而確保了剛性和強(qiáng)度。此外，樹脂材料的成形 收縮率為1/1000以下這樣小，由此4吏得內(nèi)芯部4與金屬嵌入物2之間 產(chǎn)生的摩擦力變小，從而內(nèi)芯部4相對(duì)于金屬嵌入物2向旋轉(zhuǎn)方向的 相對(duì)變位可以有效地進(jìn)行，作用在參加嚙合的齒輪齒部31的表齒部 51上的負(fù)荷，將,人與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)齒部41通過環(huán)狀部42傳達(dá)給未參加 嚙合的其他各內(nèi)齒部41，從而負(fù)荷向包括與其對(duì)應(yīng)的表齒部51的整 個(gè)樹脂部3分散。在現(xiàn)有的樹脂齒輪中，由于整個(gè)樹脂部固定在金屬 嵌入物上，所以應(yīng)力集中產(chǎn)生于齒輪齒的齒根，而本發(fā)明的樹脂齒輪
由于上述負(fù)荷分散，能夠吸收沖擊且緩和了應(yīng)力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高疲勞強(qiáng) 度和高耐沖擊性。
其次，關(guān)于振動(dòng)/噪音特性、耐磨損性以及對(duì)嚙合方的鋼制齒輪的
沖擊性，本發(fā)明的樹脂齒輪，由于表層部5是由富有彈性的PA46樹 脂形成的，因此齒輪齒部31將"大衰減"和"低硬度"，從而低振動(dòng)/ 低噪音。此外，通過增大齒輪齒部31嚙合時(shí)的接觸面積，以使接觸壓 力降低從而獲得高耐磨損性，并且由于使用不含強(qiáng)化纖維的自然材料， 所以還具有對(duì)嚙合方的鋼制齒輪的沖擊性低的特性。而且，由于通過 嚙合而接受負(fù)荷的齒輪齒部31的撓曲量比現(xiàn)有的樹脂齒輪大，因而低 振動(dòng)/低噪音和高耐磨損性將更加優(yōu)良。此外，關(guān)于耐熱性和制造成本， 由于樹脂部3(4、 5)使用的是尼龍系樹脂，只通過注射成形來形成 齒輪齒部31 (41、 51)而無需切齒加工，因此能夠?qū)嵏攥F(xiàn)耐熱性和低 成本。
圖8所示的是，將本發(fā)明涉及的樹脂齒輪作為單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī) 90的平衡裝置80中的平衡從動(dòng)齒輪81實(shí)施的實(shí)施方式。平衡從動(dòng)齒 輪81具有與上述的樹脂齒輪1相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)相同的部件賦予相同的 標(biāo)記。圖中，平衡裝置80具有在發(fā)動(dòng)機(jī)90的一側(cè)與曲軸92平行配置 的平衡軸82，在該平衡軸82上設(shè)置有平衡從動(dòng)齒輪81以及配重84, 另一方面，在曲軸92上設(shè)置有與平衡從動(dòng)齒輪81嚙合的平衡驅(qū)動(dòng)齒 輪83。
在曲軸92的曲柄銷93的相反側(cè)，i殳置有與曲軸92 —體的配重 94,隨活塞91的往復(fù)運(yùn)動(dòng)向汽缸軸向的一次振動(dòng)被配重94抵消，但 是隨著配重94的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了向與汽缸軸交叉方向的二次振動(dòng)。于是， 曲軸92的旋轉(zhuǎn)通過平衡驅(qū)動(dòng)齒輪83、平衡從動(dòng)齒輪81傳達(dá)給平衡軸 82,通過使平衡裝置80的配重84與曲軸92的配重94同相位反方向 旋轉(zhuǎn)，以抵消隨著配重94的二次振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)90的振動(dòng)降低。
由于上述平衡裝置80是通過發(fā)動(dòng)機(jī)90的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，因 此隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)隨運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變化而變動(dòng)，從平衡驅(qū)動(dòng)齒輪83傳遞 到平衡從動(dòng)齒輪81的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，振動(dòng)和沖擊將從平衡驅(qū)動(dòng)齒輪 83承載到平衡從動(dòng)齒輪81的齒部。
但是，在本發(fā)明涉及的平衡從動(dòng)齒輪81 (1)中，加在外周側(cè)的 樹脂部(4、 5)上的振動(dòng)和沖擊通過高彈性率的內(nèi)芯部4分散到平衡 >^人動(dòng)齒輪81的整個(gè)圓周，而且由于允許內(nèi)芯部4和金屬嵌入物2的相 對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此在低彈性率的表層部5的兩側(cè)面部可以發(fā)生整體的彈性 變形，該粘彈性的行為可以使振動(dòng)衰減和吸收沖擊，而且可以抑制因 齒隙產(chǎn)生的撞齒聲，使發(fā)動(dòng)機(jī)90安靜、低振動(dòng)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，減輕了平衡從動(dòng)齒輪81嚙合中的齒部的負(fù)擔(dān)、和局部的變 形，提高了平衡從動(dòng)齒輪81的耐沖擊性和疲勞強(qiáng)度，而且通過樹脂制 成的表層部5能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨損性和對(duì)平衡驅(qū)動(dòng)齒輪83的低沖擊性。
以上對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于 上述實(shí)施方式，基于本發(fā)明的技術(shù)思想還可以進(jìn)行各種變形和變更。
例如，在上述實(shí)施方式中，作為咬合部，示出了在金屬嵌入物2 設(shè)置鎖槽24、在表層部5設(shè)置突起部54的情況，但槽(凹部)與突 起的關(guān)系也可以是相反的，另外也可以采用能夠阻止相互轉(zhuǎn)動(dòng)的其他 形狀。
此外，也可以將本發(fā)明實(shí)施為以下的樹脂齒輪，即，使金屬嵌入 物(2 )在齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向的兩側(cè)包括大徑部、在其中央具有"小徑部"， 表層部(5)的兩側(cè)面部與上述大徑部接合，在該接合部分設(shè)置有咬合 部，內(nèi)芯部(4)嵌入在金屬嵌入物(2)的周槽中。
而且，在上述實(shí)施方式中，描述了將本發(fā)明作為正齒輪實(shí)施的情 況。但本發(fā)明并不局限于此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以作為螺旋齒輪、 錐齒輪等其他方式實(shí)施。此外，也可以在金屬嵌入物2上一體形成旋 轉(zhuǎn)軸或者輪敎(八7、)等其他旋轉(zhuǎn)體，以替代在金屬嵌入物2形成軸 孔20。此外，在金屬嵌入物2的內(nèi)周側(cè)還可以進(jìn)一步包括樹脂部分。
權(quán)利要求
1.樹脂齒輪，包括由樹脂材料構(gòu)成并包括齒部的齒輪外周部；以及位于所述齒輪外周部的內(nèi)周側(cè)呈環(huán)形或圓盤形的齒輪內(nèi)周部件，其特征在于，包括所述齒部的齒輪外周部包括由高彈性率且高強(qiáng)度的樹脂材料構(gòu)成的內(nèi)芯部；以及覆蓋所述內(nèi)芯部由低彈性率的樹脂材料構(gòu)成的表層部，所述內(nèi)芯部被外嵌到所述齒輪內(nèi)周部件上以能夠繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述表層部與所述齒輪內(nèi)周部件的接合部分設(shè)置有咬合部以阻止繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂齒輪，其中，所述齒輪內(nèi)周部件具 有齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向中央的大徑部、和大徑部?jī)蓚?cè)的小徑部，所述內(nèi)芯 部外嵌到所述大徑部，所述表層部的兩側(cè)面部越過所述內(nèi)芯部和所述 大徑部的嵌合部與所述大徑部的兩側(cè)面重合并與所述小徑部接合，所 述咬合部設(shè)置在該接合部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂齒輪，其中，所述內(nèi)芯部與所述齒 輪內(nèi)周部件的嵌合部由在它們圓周方向延伸的至少一組溝槽和突條構(gòu) 成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的樹脂齒輪，其中，所述齒輪內(nèi)周部件在 沿所述大徑部?jī)蓚?cè)面的所述小徑部的部分形成有周向延伸的凹部，所 述表層部的所述接合部分向齒輪旋轉(zhuǎn)軸方向中央側(cè)擴(kuò)寬。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的樹脂齒輪，其中，所述齒 輪內(nèi)周部件由金屬或者陶瓷材料構(gòu)成，將所述齒輪內(nèi)周部件作為嵌入 材料在其周圍通過嵌入注射成形來形成所述內(nèi)芯部，并且將該齒輪內(nèi) 周部件及內(nèi)芯部作為嵌入材料在其周圍通過嵌入注射成形來形成所述 表層部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種樹脂齒輪(1)，包括由樹脂材料構(gòu)成并包含齒部(31)的齒輪外周部(3)，在其內(nèi)周側(cè)具有環(huán)形或圓盤形齒輪內(nèi)周部件(2)。其中，包括齒部的齒輪外周部(3)包括由高彈性率且高強(qiáng)度的樹脂材料構(gòu)成的內(nèi)芯部(4)以及覆蓋該內(nèi)芯部由低彈性的樹脂材料構(gòu)成的表層部(5)。內(nèi)芯部(4)被外嵌齒輪內(nèi)周部件(2)上以能夠繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在表層部(5)與齒輪內(nèi)周部件(2)的接合部分設(shè)有咬合部(24、54)以阻止繞齒輪旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。由此具有低振動(dòng)、低噪音等樹脂齒輪原有的特性，還具有高疲勞強(qiáng)度、高耐磨損性、高耐熱性、高耐沖擊性和對(duì)嚙合方的齒輪的沖擊性低等特性，可用于高負(fù)荷用途。
文檔編號(hào)F16H55/17GK101205967SQ20071016102
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者筱原龍?zhí)?申請(qǐng)人:鈴木株式會(huì)社