JPH05280617A

JPH05280617A - 樹脂歯車

Info

Publication number: JPH05280617A
Application number: JP4076495A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Imamura; 英一今村; Hideo Takimoto; 秀夫滝本
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】樹脂歯車の生産性及び歯の曲げ強度の向上を図
る。【構成】ガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維を若干の熱
可塑性樹脂でバインドしたコンティニアスストランドマ
ット１をヒ−タで約１２０℃で加熱する。このヒ−タ６
に隣接して歯形ロ−ル７及びシリコ−ンロ−ル８を回転
可能に設け、加熱したマットを挾持して歯形を成形した
後プリフォ−ムを成形する。プリフォ−ムに供給した強
化繊維を有する樹脂を歯車金型で圧縮、加熱して樹脂歯
車を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、全体を樹脂で又は一
部に金属を有する樹脂歯車に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維が樹脂で結合されたＳＭＣをテ−プ
状に形成してなる予備成形体を固定部材のピンに巻き付
けてリング成形体を成形する手段が、特開昭６３−１５
８３５４号で開示されている。

【０００３】

【この発明が解決しようとする課題】しかしながら、前
記手段ではプリフォ−ムを成形するのに非常に工数を要
し、樹脂系歯車の生産性を向上することが出来ない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、生産性の高
い樹脂歯車を提供するものであって、つぎの技術的手段
を講じた。すなわち、強化繊維と熱可塑性樹脂とを混合
してマット１を形成し、該マット１を歯形状にすると共
に所定の歯数分に切断してプリフォ−ム２を設け、該プ
リフォ−ム２を歯車金型３に装填すると共にプリフォ−
ム２で囲まれた空間部に樹脂４を供給し、該樹脂４を加
熱圧縮成形し、また空間部の中央部に金属性のボス５を
設けてなる樹脂歯車とした。

【０００５】

【作用】強化繊維と熱可塑性樹脂を混合して所定幅のマ
ット１を形成する。つぎに、このマット１を一方向に移
動させ、そしてこの移動途中で歯型成形手段で歯形状の
プリフォ−ム２に成形する。そして、このプリフォ−ム
２を所望する長さ（歯数分）に切断してこれを歯車金型
３に装填する。つづいて、プリフォ−ム２で囲まれた空
間部に樹脂４を供給すると共に該樹脂４を金型３で加熱
圧縮して樹脂歯車を成形する。また、プリフォ−ム２で
囲まれた空間部の中央部に金属性のボス５を設け、ボス
５とプリフォ−ム２とで囲まれた空間部に所定量の樹脂
４を供給し、そして歯車金型３でこの樹脂４を加熱圧縮
して樹脂歯車を成形する。

【０００６】

【効果】プリフォ−ム２の成形が簡単であるので樹脂歯
車の生産性を高め得る。また、マット１は樹脂の浸透性
が良いので強化繊維との密着性が高まり歯の曲げ強度を
向上することが出来る。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。まず、その構成について説明すると、マット１
はガラス繊維、炭素繊維等の連続繊維である強化繊維を
若干の熱可塑性樹脂でバインドしたコンティニアススト
ランドマット（以下ＣＳＭと呼ぶ）を用いている。な
お、該ＣＳＭとしてはベトロテクス社の「ユニフロ−マ
ット」、旭硝子ファイバ−社の「グラスロン」等の熱可
塑バインダ−等がある。

【０００８】赤外線ヒ−タ６は前記マット１を挾んで対
向して設けており、このマット１を摂氏約１２０度で加
熱する。そして、該赤外線ヒ−タ６の横側方には外周部
に歯形を有し回転可能に設けた歯形ロ−ル７とシリコ−
ン材（実施例では高温下でも強度を有するダウコ−ニン
グ社の付加型シリコ−ンを使用）で円筒状に形成したシ
リコ−ンロ−ル８とを有する歯形成形手段９を設けてい
る。なお、歯形ロ−ル７とシリコ−ンロ−ル８は、回転
時に一部の歯形がシリコ−ンロ−ル８に食い込むように
配置している。従って、マット１はこの歯形成形手段９
を通過中に所定の歯形が成形される。

【０００９】プリフォ−ム２は前記歯形を有するマット
１を所定長さに切断し、そしてこの両端を突合わせて熱
溶着してリング状に形成している。歯車金型３はプリフ
ォ−ム２及びエポキシ樹脂・フェノ−ル樹脂等の熱硬化
性の樹脂４を収納する受型１０とこの受型１０に対して
前後進可能な押型１１とを備えている。なお、受型１０
の内面に所定の歯形を形成すると共に該押型１１の中央
部に歯車のボス部となる突出部１２を設けている。ま
た、前記樹脂４は例えば、炭素繊維等の短強化繊維を混
合している。

【００１０】つぎに、図５は受型１０の中央部に金属製
のボス５を支える突起１３を設けている。つぎに、その
作用について説明すると、マット１は赤外線ヒ−タで加
熱された後矢印方向に回転する歯形ロ−ル７とシリコ−
ンロ−ル８で挾持され取出し側に移動する。そして、マ
ット１は歯形成形手段９を通過する時に歯形ロ−ル７と
シリコ−ンロ−ル８とによって歯形を連続して成形され
る（図１参照）。つぎに、所望する長さに切断してこの
両端部を突合わせ、そしてこの突合せ部を熱溶着してリ
ング状のプリフォ−ム２を形成する（図２参照）。その
後、プリフォ−ム２を歯車金型３の受型１０に装填する
と共に該プリフォ−ム内の空間部に短強化繊維を混合し
ている粉末の樹脂４を所定量供給する。つづいて、押型
１１を下動して樹脂４を圧縮して加熱し、そして所定時
間後に押型１１を上方に移動して受型１０から樹脂歯車
を取り出す（図３，図４参照）。

【００１１】このように、マット１を予め加熱して歯形
成形手段９で歯形を設け、つぎに所望の長さに切断して
プリフォ−ム２を成形することが出来るので樹脂歯車の
生産性を高め得る。また、プリフォ−ム２の成形が容易
で且つ寸法精度の良い歯形形状を得ることができると共
にＣＳＭは樹脂の浸透性が良いので、繊維と樹脂が十分
に密着し強化繊維が歯形の外周部に沿って配置されるこ
とによって補強効果を高め得る。

【００１２】図５において、所定長さのマット１を受型
１０にのせてから押型１１を下動してこのマット１を圧
縮成形する。そして、押型１１を上方に移動して元の位
置に復帰してから、突起１３に金属製のボス５を挿入す
ると共にこのボス５とプリフォ−ム２との間に強化繊維
を混入した樹脂４を供給する。つぎに、押型１１を下側
に移動して樹脂４を圧縮及び加熱し（図７参照）、そし
て所定時間後に押型１１を上方の元の位置に復帰してか
ら成型された樹脂歯車を受型１０から取り出す。

【００１３】従って、成形時の樹脂圧で強化繊維のねじ
れやよじれを防止し、歯形の外周部に沿って配置される
ことにより歯部の曲げ強度を高めることが出来る。ま
た、強化繊維のみを歯車外周部へ装填して射出成形を行
っても母材の酸化被膜により母材に強化繊維を埋没させ
ることは困難であった。そこで、歯車外周部を補強する
強化繊維と短繊維で強化された歯車母材樹脂（ナイロン
６６）に比べて融点で摂氏約８０度以上低い熱可塑性樹
脂（ポリアセタ−ル）とを交織したマットを用い、この
マットを所定の歯車外周部歯形形状の金型に装填して射
出成形したことを特徴とする連続繊維樹脂歯車とした。

【００１４】この構成により、歯車外周部歯形形状に沿
って強化繊維が埋没されているので補強効果を高め得
る。また、歯車外周部歯形部の樹脂を摺動特性に優れた
ポリアセタ−ルを使用することにより耐久性の向上を図
れる。そして、該ポリアセタ−ルとナイロン６６との大
きい融点差によりこれらの樹脂が成形時に熱融着され又
母材に含まれる短繊維が境界上でアンカ−効果が働き接
合力を高め得る。

【００１５】以下、その構成について説明すると、１４
は補強効果・摺動性に優れている炭素繊維１５と融点が
摂氏１６５〜１７９度のホモポリマ−等のナチュラルポ
リアセタ−ル（以下ＰＯＭと呼ぶ）１６によって交織さ
れたマットである。歯車金型１７はコア型１８とキャビ
ティ型１９とを備えており、コア型１８には前記マット
１４を内装し得る歯形面を有し、キャビディ型１９には
このコア型内に融点が摂氏２５３〜２６３度のナイロン
６６の樹脂２０を案内する案内溝２１を設けている。２
２は短繊維（例えばガラス繊維、炭素繊維等）の強化繊
維である。

【００１６】つぎに、その作用について説明する。ま
ず、マット１を歯形状に形成して両端を突き合わせ、そ
してこの突き合わせ部を熱溶着してリング状に形成す
る。そして、このリング状のマットをコア型１８に装填
してからキャビティ型１９の面に合わせ、つづいて短繊
維の強化繊維２１を混入した樹脂２０である母材を射出
する。すると、この樹脂２０は案内溝２１を通ってコア
型１８に入るが、この場合ＰＯＭ繊維１６は樹脂２０の
熱により溶融されて樹脂２０と熱溶着される。また、母
材に含まれる短繊維２２がＰＯＭ層へつき刺さるように
なって両層の境界上でアンカ−効果を生じる。従って、
炭素繊維１５も溶融したＰＯＭ層に埋没される。

【００１７】２層成形歯車では、外層にエラストマ−を
配したものがあるが、外層がエラストマ−以外の場合に
は内層との密着強度が弱く実用性に乏しい。そこで、特
に動力伝達用として歯の曲げ強度及び耐摩耗性を向上出
来る二層成形歯車を提供するために、内層部は靭性と強
度に富む熱可塑性材料で構成し、その外層部は固体潤滑
剤を多量に含む熱硬化性の樹脂で構成した。

【００１８】一般的に歯の曲げ強度と歯面の耐摩耗性と
は材料のもつ特性においては相反するものであるので、
同一の材料でこの２つの特性を満足させることは困難で
ある。例えば、曲げ強度を重視する場合にはナイロン６
６をベ−スにガラス繊維やカ−ボン繊維を充填すればよ
いが、これらの強化材の配合は相手方の部品を摩耗させ
たりあるいは自身の耐摩耗性に支障を生じる。

【００１９】然しながら、前記した構成にすることによ
り、外層部が半硬化の状態で内層部を射出成形するの
で、内外層の密着強度が高く、運転中に剥離するのを防
止出来る。また、２重成形のように２種類の金型を必要
としない。以下、その構成について説明すると、２３は
内面に歯形２４を形成してなるコア型であり、２５は案
内溝２６を設けているキャビティ型である。

【００２０】そして、外層部材料としては、２液混合タ
イプの迅速硬化性エポキシ樹脂をベ−スに、ＰＴＦＥの
粉末を２０〜５０ｗｔ％及びシリコ−ンオイルを３〜１
０ｗｔ％含むもので、予めミキサ−２７で混合して若干
ゲル化させている。２８は前記ミキサ−２７でゲル化さ
れた材料を成形１サイクル毎で型開きの際にコア型２３
の内面に吹き付けるスプレ−ガンである。なお、スプレ
−ガン２８は図示していないがロボットで作業を行な
う。

【００２１】内層材料は、靭性、強度に富むナイロン６
６、ポリアセタ−ル（ＰＯＭ）、ＰＰＳ等をベ−スにガ
ラス繊維を２０〜６０ｗｔ％含むものとする。ガラス繊
維に代えて炭素繊維を用いてもよい。なお、金型は射出
成形材料のベ−スがナイロン系の場合には摂氏８０〜１
２０度の温調をかけて外層のエポキシ樹脂の硬化を促進
するとともに内層部の結晶化度を上げて強度を高めてい
る。

【００２２】つぎに、その作用について説明する。ま
ず、スプレ−ガン２８でコア型２３の内面に外層部材料
を吹き付ける。つぎに、このコア型２３とキャビティ型
２５とを型合せして内層部材料を射出する。すると、こ
の内層部材料は案内溝２６を通ってコア型内に入り、そ
して所定時間経過後に型開きして成形された２層成形歯
車を取り出す。また、型開きした後にスプレ−ガン２８
から外層部材料をコア型２３の内面に吹き付け、そして
型閉じして内層部材料を射出する。以下、同様の作業を
繰り返す。

【図面の簡単な説明】

【図１】マットの歯形成形手段の側面図である。

【図２】プリフォ−ムの斜視図である。

【図３】歯車金型の正断面図である。

【図４】樹脂歯車の正断面図である。

【図５】別実施例の歯車金型の正断面図である。

【図６】プレス加工後のプリフォ−ムである。

【図７】樹脂とボスを充填した別実施例の歯車金型の
正断面図である。

【図８】プリフォ−ムとボスの一部拡大断面図であ
る。

【図９】金属製のボスを有する一部破断した樹脂歯車
の斜視図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。

【図１１】マットの正面図である。

【図１２】マットをコア型に装填した金型の側断面図
である。

【図１３】母材を供給している金型の一部の側断面図
である。

【図１４】一部切除した樹脂歯車の斜視図である。

【図１５】母材とＰＯＭ層の接着部の断面図である。

【図１６】コア型の内面に外層部材料の吹き付けを示
す図である。

【図１７】２層成形歯車の斜視図である。

【符号の説明】

１マット２プリフォ−ム３歯車金型４樹脂５ボス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強化繊維と熱可塑性樹脂とを混合してマ
ット１を形成し、該マット１を歯形状にすると共に所定
の歯数分に切断してプリフォ−ム２を設け、該プリフォ
−ム２を歯車金型３に装填すると共にプリフォ−ム２で
囲まれた空間部に強化繊維を有する樹脂４を供給し、該
樹脂４を加熱圧縮成形してなる樹脂歯車。
【請求項２】空間部の中央部に金属製のボス５を設け
てなる請求項１記載の樹脂歯車。