JP2014037859A - 歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なFRP歯車を得るためにFRP織物シートを用いて歯車を製造する方法である。
【解決手段】歯車軸に直交する繊維が積層間連続となるように繊維強化プラスチック（FRP）シートを巻き重ねて成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化プラスチック（FRP）製歯車に関するものである。

歯車の素材は金属あるいは樹脂が用いられている。金属歯車は強度はあるが重い、樹脂歯車は金属歯車に比べ強度は落ちるが軽い特徴がある。

実用に際し、金属歯車のように強度があり、樹脂歯車のように軽い歯車が望まれる。

FRPは軽くて強度もあり、FRPで歯車を製作すれば強くて軽い歯車が得られる。

下記先行技術文献に見られるようにFRP歯車の製造が検討されている。

特開平５−８３１１号公報 特許第２９５９９０７号公報

解決しようとする問題点は、金属歯車は強度はあるが重い、樹脂歯車は軽いが強度がないので、軽くて強度のある歯車を得ることである。軽くて強度のある歯車を得るには適した歯車素材を用いることである。FRPはその素材として適している。ただ、FRP製品は概して製造工程が複雑でコスト高になることである。FRP製品は一般にその製造工程が複数になるため素材の価格もさることながら製造工程数に応じたコストが発生し価格的に高価になる。FRP製品の製造方法として繊維を捲きつけていく方法がある（特許文献１）。人手を介さずにFRP繊維捲きつけによる成形が行えるため部品1個当たりの製造時間は少なく済むが、大量に生産するには、捲きつけ装置の複数台化が必要であり、設備投資が大きくなる。また、文献１のマンドレルに繊維を捲き付けたものに歯型を押し当て歯型を転写するにはある程度捲き付けを緩くしておかないと、FRPは伸びにくいため歯型が転写できない。文献２では歯部は切削加工により製作するが、強化用繊維が切断されてしまう。

本発明は、軽量、高強度かつ安価な歯車を得るため、FRP織物シートの強度負担繊維を切断することなく歯車を製造する方法である。

本発明の歯車は軽量・高強度であり、現在使われている多様な歯車を代替できる。

歯車を1枚のFRPシートで製造する方法の２次元表示 歯車を切り出すロッドを製造する方法の３次元表示 歯車を切り出すロッド 歯車を切り出す方法の例

1枚の連続FRPシートを歯車歯型の内側に積層する。積層は複数層とする。FRPシートを複数枚重ねたものを用いてもよい。

図１,図２は、FRPシート１から歯車切り出しロッドを製造する方法を示す。歯車雌型２にFRPシートを捲き重ねる。FRPシートはあらかじめ樹脂を含浸させたものを使うか、捲きつけた後に樹脂を含浸させる方法でもよい。必ずしも歯車軸部まで連続シートを捲き重ねる必要はない。捲き重ね積層回数は強度要求により異なる。強度が得られる厚さまで連続シートを捲き重ねたら、新たなシートを捲き重ねることも可能である。ただし、新たなシートと旧シートとが滑りを起こさないように両シートをオーバーラップする等の処置が必要である。

図３は樹脂が固まってできた歯車切り出しロッド３を示す。

図４はロッド３を所要の厚さとなるように長手方向に輪切りすることにより最終歯車を得る方法例である。

現在主流である金属歯車に対し、軽量・高強度かつ安価な価格の代替歯車が求められている。FRPは錆びないので歯車の特性として好ましい。

１ FRPシート
２ 成形型
３ 歯車切り出しロッド
４ 完成歯車
５ のこぎり等切断具

Claims (1)

1. 複合材織物シートを捲き重ねすることにより成形される複合材歯車において、歯車軸に直交する繊維が積層間連続であることを特徴とする複合材歯車

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