プラスチックギヤシステム研究所（Plastic Gear System Research Center）

PGS研究所武士俣貞助
Teisuke BUSHIMATA

所在地

埼玉県八潮市大曽根４１４

PGS研究所

究
経
歴

研究経歴
１９６８年頃〜

主に企業との共同研究

射出成形プラスチック歯車の騒音
射出成形プラスチック歯車の強度
射出成形プラスチックウォームギヤの強度および伝達効率
大モジュール歯切り歯車の強度

PGS研究所近の研究からごく最近の研究から射出成形プラスチック歯車の歯形修整と騒音共同研究

射出成形プラスチック平歯車の強度共同研究

射出成形プラスチックウォームギヤの強度共同研究

プラスチックしゅう動材料とグリースの種類との適合性
共同研究

PGS研究所最近の論文射出成形プラスチック鼓形ウォームホイールの強さに関する研究（ガラス繊維強化ナイロンウォームホイールの強さ），
日本機械学会論文集C編61‑582，ｐ435．
プラスチック材料の摺動特性の評価及び低摩擦・摩耗材料の最適化，
品質工学フォーラム １, 4，25.
射出成形プラスチックウォームギヤの高温雰囲気下における耐久性と動力伝達効率，設計工学（2001）485．
射出成形プラスチック平歯車の摩耗，トライボロジスト46，11（2001）889.
射出成形プラスチック平歯車の耐久性，設計工学（2001‑７）115．
歯面に油溜りのある射出成形プラスチック歯車のグリース潤滑，トライボロジスト48，10（2003）866.
プラスチック材料のしゅう動特性に及ぼすグリース組成の影響，トライボロジスト48，12（2003）998.
PGS研究所特許
R
ノブシックギヤ
半ピッチ位相差歯車

日本：2710861
米国：5181433
EPC：0476802
中華民国：198929
R

ユージックギヤ

かみ合い率１以上を確保できる位置に油溝を設けた射出成形プラスチック歯車

申請中

PGS研究所プラスチック歯車の研究課題
１．低騒音化
諸機器が人にやさしいシステムの一つとして、いっそう強く求められるようになってきたため

２．高強度化
新しい材料の開発や機器の小形化と信頼性に関連

３．回転伝達誤差
機器性能に主に関連

PGS研究所歯車騒音に影響する諸因子

使用環境

速度、荷重、環境温度、湿度
潤滑油、（種類、粘度等）
取付部剛性、材質

弾性率、振動の減衰性
摩擦係数、耐摩耗性
充填材

歯車精度

金型加工精度、金型温度
樹脂温度、見込み収縮率
歯面あらさ

振動・騒音

原理・形状

プラスチック歯車の性能

歯形、圧力角、モジュール、歯数、バックラッシュ
すべり率、かみあい率、歯幅
中心距離、リブ・リム等の形状

PGS研究所歯車強度に影響する諸因子

強度・耐久性

使用環境

速度、荷重、環境温度、湿度
潤滑油、（種類、粘度等）
取付部剛性

材質

曲げ強さ、引張り強さ
弾性率、衝撃値
摩擦係数、耐摩耗性

原理・形状

歯形、圧力角、モジュール、歯幅、バックラッシュ、中心距離
すべり率、かみあい率、歯のたけ、リブ・リム等の形状

PGS研究所プラスチック歯車の性能に影響する諸因子系統樹
使用環境

速度、荷重、環境温度、湿度
潤滑油、（種類、粘度等）
取付部剛性、材質

弾性率、振動の減衰性
摩擦係数、耐摩耗性
充填材

歯車精度

金型加工精度、金型温度
樹脂温度、見込み収縮率
歯面あらさ

振動・騒音

原理・形状

プラスチック歯車の性能

強度・耐久性

使用環境

速度、荷重、環境温度、湿度
潤滑油、（種類、粘度等）
取付部剛性

材質

曲げ強さ、引張り強さ
弾性率、衝撃値
摩擦係数、耐摩耗性

原理・形状

回転伝達誤差歯形、圧力角、モジュール、歯数、バックラッシュ
すべり率、かみあい率、歯幅
中心距離、リブ・リム等の形状

歯形、圧力角、モジュール、歯幅、バックラッシュ、中心距離
すべり率、かみあい率、歯のたけ、リブ・リム等の形状

その他

PGS研究所各種OA機器のプラスチック射出成形歯車
PGS研究所

自動車用プラスチックウォームギヤ
使用例
歯 電動パワーステアリング
面
ギヤ
荷重
ウインドレギュレータギヤ
ワイパーモータ
シートアジャスタギヤ
ドアアクチュエータギヤ
サンルーフ開閉ギヤ
バックミラー調整ギヤ
アンテナ格納ギヤ

速度
PGS研究所

PGS研究所の業務内容
ア.歯車製作の品質向上および能率向上等の支援のための実験・研究を行う
イ．プラスチック歯車製作関連会社等より耐久性および騒音等の評価実験・研究を受注（機密保持契約）
ウ．得られた研究成果等は、可能なかぎり学会等に発表し、プラスチック歯車技術・性能の向上の活性化をはかる
エ．研究所自主研究
オ．歯車新製品の開発・研究

その他

PGS研究所

研究設備
ア．試験機
ⅰ．平歯車およびはすば歯車強度・耐久試験機
ⅱ．ウォームギヤ強度・耐久試験機
ⅲ．低速高荷重用ウォームギヤ強度・耐久および伝達効率測定試験機
ⅳ．平歯車高負荷および軽負荷（無響室内）騒音試験機
ⅴ．すべり摩擦・摩耗試験機

PGS研究所イ．主な測定機器．

ⅰ．JIS歯車精度測定器
ⅱ．JGMA歯車精度測定器
ⅲ．表面粗さ測定器
ⅳ．騒音分析関連機器
ⅴ．歯車温度測定システム
ⅵ．デジタルおよび光学顕微鏡

PGS研究所

試験機の紹介

PGS研究所

響室

試験機
Microphone

Drive
Drive

無響箱

Driving shaft

DrrvenSample gear

低負荷騒音試験機

PGS研究所
PGS研究所験機

Driving belt

Microphone

Sample gear

Output torque meter

平歯車，はすば歯車高負荷強度および騒音試験機
PGS研究所Motor with reduction device

Sample gear
Output torque meterウォームギヤ耐久試験機全体

PGS研究所

ギヤ試
験機
２

Enveloping wormwheel

ウォームギヤ耐久試験機試験部

PGS研究所高低速

Output torquemeter
荷重ウ
ォ
ーム

RecorderInput torque meter
Sample gear

Driving belt

Motor with reductiondevice

低速高荷重用ウォームギヤ試験機

PGS研究所機

Load cell
Specimen
Driving shaft

すべり摩擦・摩耗試験機

PGS研究所Weight

Plastic

Specimen

Steel

すべり摩擦・摩耗試験機試験部
PGS研究所

実験データの紹介

擬似歯による摩耗追跡

歯の温度
分布

曲げ強さ、摩耗強さからの耐久性

モジュールと耐久性

PGS研究所

連続運転による各種材質歯車の歯元破壊応力(Lewis Equ.) m:1,z:30,b:5
Tooth load N/mm
4030
20
10
Tooth roott stress MPa
106.2
79.653.1
26.5
POM-1×××○
POM-2×××○
POM-3××××
POM-4××××
Nylon-A××××
Nylon-B×××
○
PI×××
○
PEEK×××○
POM-1 with grease
××○○
POM-2 with grease
××○○
×：Failed prior to 10 7th revolution○：Det not fail prior to 10 7th revolution

5
13.3
○
○
×
○
○
○
○
○
○
○

PGS研究所歯車材質の組合せと摩耗量
PA66+G×900P

900P×PA66+G

PEEK×900P

Total Wear Rate, mm3
Driven Gear, mm3
Driving Gear, mm3

POM(H)+L×POM(H)+LPOM(H)×PA66
0.E+00

1.E-06

2.E-06

3.E-06

4.E-06

5.E-06

6.E-06

7.E-06

Wear Rate, mm ３
PGS研究所

の摩耗

ＰＯＭ
上:駆動歯下:被動歯ＰＯＭ

ＰＯＭ+Lub.

上:駆動歯下:被動歯上:駆動歯下:被動歯ＰＯＭ+ＣＦ

上:駆動歯下:被動歯10N/mm,1m/s,107rev.
20N/mm,1m/s,2×104rev.

40N/mm,1m/s,3×104rev.
PGS研究所

2.5

200

2160
140120Ｎ9系ウォームギヤの温度上昇特性
10080

トル ク N・m

ホイールの歯先面平均温度℃

180

1.5

N9系ウォームギヤの耐久性
160
0.5

40
20
01000

10000

1000001000000

1000000

01000

10000

1000001000000

10000000

破壊回転数 Ｎ

積算回転数

N66系ウォームギヤの耐久性

間欠運転下の耐久性PGS研究所

ウォームホイール歯面の摩耗・損傷

PGS研究所

8075708565605550

1N・cm
POM(H)
POM(H)しゅう動

45400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

回転数 rpm

しゅう動性の違いと騒音レベル

騒 音 レ ベ ル dB(A)

騒音レベル dB(A)858075706560

1N・cm

55

POM(H)
POM(H)Grease50

45
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

回転数 rpm

POM(H)のグリース潤滑効果

しゅう動性と騒音レベル
M:1,z:30,１N・cm
ＰＧＳ研究所500 [rpm]

歯形の種類と騒音レベルの違い（周波数分析）100 [rpm]

1000 [rpm]PGS研究所

摩擦係数測定例
0.4
0.3

Rz=0.5μm
Rz＝8.0μm

0.6

0.2
0.10Com.Li.48

Li.400

Aro.U.48

Surface roughness of S45C andfriction coefficient of POM

Dry

Coefficient of friction

Coefficient of friction

0.5

POM
POM+GF
N66
N66+GF

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0

0.1

0.2

Contact pressure p, MPa

Contact pressure and friction coefficient at
1.83 m/s with Li. 400 grease lubrication.

PGS研究所面

グリース潤滑下の摩擦面の観察

PGS研究所Ｒ ノブシックギヤの低騒音性

Ｒ
Li.
Li.
Li.
Li.
Li.
Li.
Ur.
Ur.
Ur.
Ur.

ro u g h n e s s
ro u g h n e s sUr.
ro u g h n e s so il g r o o v eo il g r o o v eUr.
o il g r o o v eo r d in a r yo r d in a r yLi.
o r d in a r y

60000

ro u g h n e s s

ro u g h n e s sLi.
ro u g h n e s so il g r o o v eo il g r o o v eLi.
o il g r o o v e

o r d in e r yo r d in e r yDryo r d in e r yo r d in a r y

T o t a l r e v o lu t io n s

特許歯車関係データ
300000280000260000240000220000200000180000160000140000120000

100000
80000
ｓ

40000

20000
0Ur.
Ur.
Ur.

Greace,Form

Comparison of durability of POM gear with Aromatic diurea andLithium stearate grease Lubrication

ユージックギヤの高耐久性
PGS研究所上側カム試料 （軸とインサート成形）

軸受ハウジング二つ割
6296202

UCP305 NTN ×２

下側試料
オルダム継手清光社 no,120T-5

ミキ AL070
ミキ AL070

コイルバネ
5mm撓みで200 N

終わりにリニアボールBrg.
LB40NY、NSK

トルクメータ, 10N・m
テアック電子

ポリバンロープ J形
バンドー化学

ロードセル
TC-SR500 TEACN電子[ 75×40×4

負荷調整ねじ

これまでの実験・研究を継続しつつ受託実験・研究を強化
RXM400 シンポ工業

PGS研究所 武士俣貞助〒340‑0834 埼玉県八潮市大曽根414℡,Fax:048-997-6653
E-mail: pgs@chibadies.co.jp
PGS研究所