(57)【要約】本発明は、少なくとも２つの噛合う歯車を含む駆動歯車の歯の間に所望のバックラッシュを設けるための方法に関する。バックラッシュを設定するために、各歯車は、少なくとも一方に塗布された除去可能な被膜によって相対的に配置される。被膜は、運転中に磨耗により除去されるのが好ましい。本方法は、被膜が結合剤及び添加物から成る混合物を含むことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックラッシュを設けるために少なくとも一方の歯車に除去可能な被膜を用いて２つの歯車が相対的に調節される、少なくとも２つの噛合い歯車を備える伝動装置で所望の歯底バックラッシュを得る方法であって、
前記被膜が、結合剤と添加物を含有する混合物を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記結合剤が、高分子材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記添加物が、固体潤滑剤を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記被膜の除去が、分離を条件として前記装置の運転により行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
添加物が懸濁され、塗布される、高分子材料の溶液の形態の混合物は、その後分離され、必要であれば前記溶剤を蒸発又は加熱することによって硬化されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記混合物がスプレーされることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記高分子材料が、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アルキド樹脂、ポリビニールアセタール、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、ケトン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、及びポリアミドイミドの中から選ばれることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記高分子材料が、ポリアミドイミド樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記固体潤滑剤が、ＭｏＳ２又は黒鉛であることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記固体潤滑剤が、１から６０μｍ、好ましくは１から１５μｍ、より好ましくは３から５μｍの粒子サイズを有する前記固体潤滑剤ＭｏＳ２含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
塗布中に、前記混合物が、該混合物の総重量に対して、５０から６５重量パーセントのポリアミドイミド樹脂、２０から２５重量パーセントのＭｏＳ２、及び１３から３０重量パーセントの溶剤を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
塗布された前記混合物が、９０℃と２４０℃との間の温度で硬化されることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
塗布された前記混合物が、１８０℃と２４０℃との間の温度で硬化されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記混合物が、特に１４０°の歯車部分に塗布されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記混合物が、２０から１２０μｍの全円周方向バックラッシュを得るために、結合又は硬化後の厚さが１０から６０μｍとなるように、１つの歯の両方の歯底、又は１つの歯間隙の対向する歯底に塗布されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記混合物を塗布されることになる歯車部分が、燐酸塩処理されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
バックラッシュのない配置を得るために、両方の歯車が所定の力で相互に押し付けられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、歯車伝動装置のための所望の歯底バックラッシュを得るための方法に関する。
【０００２】
温度の影響で生じる寸法変化を補償し、シャフト、軸、及び歯車の摩滅又は早期磨耗を防止し、更に構造上の及び組立作業における不備を補償する流体潤滑を行うために、歯形噛合い隙間、及び特に捩りバックラッシュが知られている。
【０００３】
エンジン、歯車、又は他の組立体の連続生産において、被駆動シャフト又は二次シャフトに圧入、ねじ込み、又は他の方法で固定された互いに噛合う２つ又はそれ以上の歯車（鋸歯状、螺旋状等）のバックラッシュの調節は、精巧なアラインメント装置又は器具を必要とする。
【０００４】
例えば、ＤＥ１１８０５９６Ｂには、歯底バックラッシュを調節するための装置を備える伝動装置が説明されており、歯車伝動装置の特定のパラメータに応じて円錐歯車を相互に軸方向に変位させて、回転数、温度、又は応力に応じて歯底バックラッシュを調節するようになっている。
【０００５】
ＤＥ―ＯＳ２０２０７２２には、歯車を軸方向に変位させることにより歯底バックラッシュの調節を可能にする楔形歯の歯付き平ピニオン歯車が示されている。
【０００６】
歯底バックラッシュを調節するための一般的な方法は、例えば、ＤＥ−ＰＳ６５０，７５４に公知であり、所望の歯底バックラッシュを得るために、一方の噛合い歯車のシャフトは、エンクロージャに対して固定された調節可能な偏心ブッシュに収容される。
【０００７】
また、ＤＥ１９７５０２８６Ａ１は、歯車伝動装置内に内燃機関のシャフトを補償するための偏心部材を備えている。これにより、偏心部材を用いて収容フレームを機械エンクロージャの残りの部分に対して移動可能かつ固定可能にして歯底バックラッシュの調節を行うことができ、クランクシャフト上に配置された第１の歯車と、コンペンセイティング軸受フレーム内に配置されると共にコンペンセイティング・シャフトの駆動歯車と噛合う中間歯車又は第２の歯車との間の歯底バックラッシュの調節が可能になる。この組立体により２つの歯車の間の歯底バックラッシュの調節が可能になる。
【０００８】
ＤＥ−ＰＳ８８３２７９には、歯底バックラッシュを取り除くために、複数の最終位置の１つの位置に存在する少なくとも１つの歯底内に歯底状の間隙が形成された、歯付きラック−歯付きクォッドラント歯車伝動装置が説明されている。
【０００９】
更に、Ｎｉｅｍａｎｎ及びＷｉｎｔｅｒによる「Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」の第２版３６５頁には、歯車の歯に銅メッキを行うことにより、歯底バックラッシュを殆どゼロにまで減少できることが説明されている。
【００１０】
ＥＰ１１０１９７９Ａ２には請求項１の冒頭部分が説明されている。
特開昭５６−０２４２５７には、作動中に除去される被膜を塗布することにより、ロータリーポンプの歯車間にバックラッシュを設けることが説明されている。
【００１１】
【特許文献１】ＤＥ１１８０５９６Ｂ
【特許文献２】ＤＥ―ＯＳ２０２０７２２
【特許文献３】ＤＥ−ＰＳ６５０，７５４
【特許文献４】ＤＥ１９７５０２８６Ａ１
【特許文献５】ＤＥ−ＰＳ８８３２７９
【特許文献６】ＤＥ−ＰＳ８８３２７９
【特許文献７】ＥＰ１１０１９７９Ａ２
【特許文献８】特開昭５６−０２４２５７
【非特許文献１】「Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」の第２版３６５頁、Ｎｉｅｍａｎｎ及びＷｉｎｔｅｒ著
【００１２】
本発明の目的は、歯車伝動装置のための所望の歯底バックラッシュを得るための、比較的単純で経済的かつ迅速な方法を提供することである。
【００１３】
この目的のために、本発明は、少なくとも２つの組み合わせられた歯車を備える歯車伝動装置のための所望の歯底バックラッシュを得る方法を利用できるようにする。バックラッシュ調節を可能にする、少なくとも一方の歯車の除去可能な被膜を用いて、両方の歯車は相対的に設定される。この被膜は、結合剤及び添加物を含有する混合物から成っている。「結合剤」は溶剤ではなく、添加物を塗布するためにのみ使用し、塗布後に蒸発するか又は蒸発させられることに留意されたい。
【００１４】
この方法においては、例えば、結合剤と（例えば、顆粒又は粒子状の）添加物との混合物でできた被膜は、歯車の全体又は一部分に塗布され、被膜の厚さは、得ようとするバックラッシュによって決まる。結合剤は密着性被膜を作り出す。被膜は結合又は硬化するので、被膜及び結果的な噛合い歯車の固定によりもたらされる、各歯車をバックラッシュのない噛合いで配置する場合の圧力に耐えることができる。このことは、主として被膜に非圧縮性を付与する同化添加物によって引き起こされる。
【００１５】
バックラッシュが設定されると、塗布された被膜は、例えば機械的に又は溶剤で剥離することにより簡単に除去できる。
【００１６】
しかしながら、被膜は、運転中にこすり落とすことによって除去するのが好ましい。そのような自動的な除去は、主として添加物の存在により引き起こされ、添加物は、例えば歯車伝動装置の試運転中に、好ましくは３分といった短時間内に被膜を微細粒子の状態で確実に除去される。微細粒子の状態で除去することは、歯車潤滑油の循環系とエンジンオイルの循環系が互いに分離されていない場合には重要である。好ましい被膜は、エンジン潤滑油又は歯車潤滑油に対して耐性があり、被膜は、潤滑油と接触しても除去されず、伝動歯車が作動状態にある場合にのみ除去される。このようにして、所要の歯底バックラッシュは、非常に単純な方法で実現される。
【００１７】
結合剤は、無機物質又は有機物質であってもよい。結合剤は、高分子材料を含むことが好ましい（請求項２）。添加物は、炭酸塩類や珪酸塩類等の一般的な添加物であってもよい。添加物は、１種類又は複数種の固体潤滑剤を含むことが好ましい（請求項３）。
他の従属請求項は、追加的な有利な特徴をもたらす。
【００１８】
被膜は、被覆材料又はペンキ等の従来の塗布方法で、又は例えば溶剤を使用しない静電塗装（粉体塗装）等の従来の方法で塗布することができる。結合剤が高分子材料である場合、塗布方法は、高分子材料を溶剤中に溶解させる段階と、添加物、特に固体添加物を溶液中に懸濁させる段階と、混合物を含むこの溶剤を浸漬法、遠心成型法、又はエアロゾル噴霧法により塗布する段階を含むことが好ましい。次に、溶剤は、加熱により又は加熱せずに蒸発させられる。必要であれば、高分子材料と添加物、特に固体添加物とから成る塗布混合物を硬化させる（請求項５）。高分子材料の種類に応じて、混合物の硬化は、加熱により又は紫外線や電子ビームを照射することによって行なわれる。溶剤を含む混合物のエアロゾル噴霧法による塗布は、最も均一な塗布を可能にするので特に好ましい（請求項６）。
【００１９】
特に、適切な高分子材料は、添加物、特に固体添加物と一緒に前述の方法で歯車上に塗布できる任意の人工樹脂である。例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アルキド樹脂、ポリビニールアセタール、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、ケトン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、及びそれらの合成物を挙げることができる（請求項７）。
【００２０】
特に、ポリアミドイミドは好ましい（請求項８）。ポリアミドイミドは、そのポリ（カルバモイルカルボン酸）前駆体の状態で、粘性が良好に調節された溶液として、添加物、特に固体添加物と共に歯車に塗布される。次に、混合物が、１８０℃から２４０℃の温度にて溶剤から放出され、ポリアミドイミドへ硬化される（請求項１２）。加熱温度が低いほど硬化が不完全になり、歯車の試運転中に被膜は一層容易に除去できる。約２２０℃の温度で６０分間加熱することで特に良好な被膜能力が得られる。硬化ポリアミドイミド及び添加物、特に固体添加物により優れた非圧縮性が可能になり、歯車の試運転中に歯車から容易に除去され、エンジンオイルに対して耐性があり接触しても溶けることはない。
【００２１】
固体添加物の場合、それが高分子材料に十分な非圧縮性を与え得る限り、任意の公知固体潤滑剤を使用することができる。特に、黒鉛、ＭｏＳ２、三酸化ホウ素、一酸化鉛、塩基性炭酸鉛、赤色酸化鉛、及びガラスを挙げることができる。黒鉛及びＭｏＳ２は好ましく（請求項９）、特に、ＭｏＳ２は、エンジンとの適合性が高いので好ましい。
【００２２】
使用される固体潤滑剤の粒子サイズは、被膜の所望の厚さに応じて決まる。固体潤滑剤としてＭｏＳ２を使用する場合、粒子サイズは、一般に約１から６０μｍ、好ましくは１から１０μｍ、より好ましくは３から５μｍの範囲である（請求項５）。例えば２０μｍ以上の被膜厚に対して小さな粒子サイズ（＜５μｍ）のＭｏＳ２を使用した場合、結合剤に応じて複数層の被膜が必要となる場合もあり、そうでないと塗布された混合物が「流出」して塗布が不均一になる場合がある。この目的のために、個々の塗布の間に、例えばポリアミドイミド結合剤に関しては１２０℃より低い適温に加熱することによる乾燥期間を導入する必要がある。３から５μｍの粒子サイズを有するＭｏＳ２と結合剤とから成る混合物を２度塗布することにより、硬化後の最終的な厚さが４５から６０μｍの非常に均一な被膜が得られる。最大６０μｍまでの大きな粒子サイズの場合、例えば前記と同じ厚さの均一な被膜を得るためには混合物を一度だけ塗布すればよい。
【００２３】
硬化した被膜中の添加物、特に固体潤滑剤は、一般に被膜の全重量の約２０から４０重量パーセントを占め、好ましくは約２３から３３重量パーセントを占める。
【００２４】
前述のように、高分子材料は、懸濁された添加物、特に固体潤滑剤を含む溶液として塗布されることが好ましい。溶剤のタイプと分量は、特定の高分子材料に依存する。一般に、分量は、塗布される混合物の全重量の１０から３５重量パーセントの範囲内であり、これにより所望の粘性の溶液を得ることができる。
【００２５】
詳細には、塗布される混合物は、５０から６５重量パーセントのポリアミドイミド樹脂、２０から２５重量パーセントのＭｏＳ２、及び１３から３０重量パーセントの溶剤を含む（請求項１１）。この場合、溶剤は、塗布される混合物の全重量の約１．２５から２．５重量パーセントの２−メチル−２−ペンタノール−４−オン、５から１２．５重量パーセントのキシレン、２から５重量パーセントのトルエン、及び５から１０重量パーセントのＮ−メチルピロリドンから成る溶剤混合物を含む。
【００２６】
被膜は、歯底から歯先まで、及び歯の前面から裏面まで完全に均一に塗布される。また、歯リム部全体を被覆することができる。しかしながら、歯リム部の一部分、例えば約１４０度の部分だけを被覆することが好ましい（請求項１４）。これにより、乾燥して硬化した後に被膜が所望の厚さを有するか否かを確認するのが容易になる。歯車は、被覆された歯車部分が噛合う位置において固定され、次に、被覆された歯車の被覆部分が噛合い状態から外れるように回転されて、被覆された１つ又は複数の歯車と、被覆されていない１つ又は複数の歯車との間のバックラッシュがゲ−ジを用いて測定される。
【００２７】
乾燥されて硬化された被膜の厚さは、所望の歯底バックラッシュの大きさに応じて決まる。内燃機関のコンペンセイティング・シャフトとして使用される場合、被膜の厚さは、例えば歯車の両側面又は歯間隙の対向側面を被覆する場合、２０から１２０μｍの総円周方向バックラッシュを得るためには、約１０から６０μｍとすることができる（請求項１５）。
【００２８】
高分子材料／固体潤滑剤の被膜が板状に分離するのを回避するために、被覆される歯車は、一般的な燐酸塩処理剤を用いて燐酸塩処理されるのが好ましい（請求項１６）
【００２９】
以下に本発明を例示的に説明する。
任意の内燃機関のコンペンセイティング・シャフト装置２のための歯車１は、内燃機関のクランクシャフト４上の第１の歯車３を含み、歯車３はエンクロージャに取付けられている軸の周りを回転する。クランクシャフトの歯車３は、組立時には制限的に動くことができるがその後スタッドボルト６で固定することができる固定式ポンプ７を駆動する第２の歯車５と噛合う。また、第２の歯車５は、コンペンセイティング・シャフト装置２のコンペンセイティング・シャフト（図示せず）を駆動する第３の歯車８に関する中間歯車としても機能する。
【００３０】
互いに噛合う３つの歯車３、５、８の間の歯底バックラッシュは、歯車５の一部分に塗布された被膜１２によって設定される。被膜１２は第２の歯車５に塗布されており、第２の歯車５は、ポンプ７に作用するバネ張力１０によって第１の歯車３及び第３の歯車に対して調節可能であり、歯車３、５、８の対応する各歯底の間に遊びが無くなるよう配置される。
【００３１】
歯車に塗布された被膜１２は、いずれの歯底においても２０から１２０μｍの全円周方向バックラッシュを得るために、１０から６０μｍの材料厚さである。この程度の厚さを特に歯車５の斜線で示した部分円に塗布すると、僅かに緩められているポンプ７の側部に取付けられた付勢装置のバネ張力によって、この膜厚を得ることができる。
【００３２】
調節精度を高めるために、はすば歯車１には、緩められているポンプ７に作用する軸方向付勢部材１０’が追加的に設けられている。
【００３３】
噛合い状態で被膜１２により歯底バックラッシュゼロを得るために、歯車３、５、８を前後に僅かに回転させる。被膜厚さを調べるために、ポンプ７をスタッドボルト６で固定し、被膜１２を塗布した歯車部分を噛合い区域外に回転させて歯底バックラッシュをゲ−ジで測定する。
【００３４】
図２ａは、互いに噛合った２つの歯車３及び５の概略図である。前述したように歯車５は被膜１２を有する（誇張して示されている）。バックラッシュがゼロとなるように、又は所望のバックラッシュよりも小さくなるように調節が行なわれる。バックラッシュがゼロの所望の場合には、被膜１２の厚さは、最終状態（被膜１２を取り除いた後の）のバックラッシュに等しい。歯先区域は被膜厚さよりも大きなバックラッシュ（所謂、歯先バックラッシュ）を必要とするので、歯先区域には空隙が存在する。
【００３５】
被膜１２は、伝動装置の試運転時に自動的に除去されるので、図２ｂに示すような所望の歯底バックラッシュを得ることができる（説明のために誇張して示されている）。
【００３６】
実施例
歯車被覆工程
２．５ｇの２−メチル−２−ペンタノール−４−オン及び１０ｇキシレンの溶液中のポリアミド前駆体（ＤｕＰｏｎｔ  Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ  ＧｍｂＨ社より入手可能なＰｙｒａｌｉｎ（登録商標））（５０ｇ）を、２．５ｇのトルエン及び１０ｇのＮ−メチルピロリドンで希釈して混合した。次に、平均粒子サイズ３から５μｍのＭｏＳ２粉末２５ｇを加え、拡散装置を使用して溶液中に完全に拡散させた。得られた懸濁液を噴霧器に移した。
【００３７】
伝動装置の燐酸塩処理済み歯車の一部分に２０ｃｍの距離からスプレーした後に１００℃の温度で５０分間乾燥させた。次に、上記の条件下で２度目のスプレーを行った。
【００３８】
次に、被膜は１９０°にて７０分間乾燥させて硬化させた。乾燥させて硬化させた後の被膜厚さは５５μｍであった。被膜は、移動可能な歯車を調整した後に伝動装置を３分間試運転すると微細粒子の形態でもって歯車から分離した。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のコンペンセイティング・シャフトのための歯車を示し、歯車は高分子材料及びＭｏＳＯ３の混合物で被覆されている。
【図２】図１に示す２つの噛合い歯車の一部分を示す概略図であり、ａは歯車が被覆されている場合、ｂは歯車が被覆されていない場合を示す。
【国際公開パンフレット】
2004515732.tif 000003
2004515732.tif 000004
2004515732.tif 000005
2004515732.tif 000006
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2004515732.tif 000009
2004515732.tif 000010
2004515732.tif 000011
2004515732.tif 000012
2004515732.tif 000013
2004515732.tif 000014
2004515732.tif 000015
2004515732.tif 000016
2004515732.tif 000017
2004515732.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515732.tif 000019
2004515732.tif 000020
【国際調査報告】
2004515732.tif 000021
2004515732.tif 000022
2004515732.tif 000023
2004515732.tif 000024
2004515732.tif 000025
2004515732.tif 000026