JPS59209832A - 歯車の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は繊維強化樹脂歯車の新規な製造法に関するもの
である。

〔従来技術〕

面鹿製歯車は無給油、低騒音材料として利用されている
が、歯車に強度が要求される場合には繊維強化樹脂歯車
が利用さｎている。

この様な帽章にあって最も重要なことば繊維。

配向を如何にコントロールするかであり、従来柾々な方
法が提案されている。

歯車に於いて最も好ましい繊維配向は繊維の長手方向が
歯車表１Ｉｌｉにかつ歯丈方向に配向することである０
本発明者等は歯車表面に如何にして上記の繊維配向を実
施するかについて研究を進めた結果、本発明に至ったも
のである。

〔発明の構成〕

即ちその要旨とするところは、歯車の外形状に対応する
雌金型に嵌合しつる周方向に伸長可能な輛強拐料を配置
し、歯丈方向に膜を介在して圧力を加えて、該補強材料
を該金型表面に圧着、歯表面形状を形成し、次いで取は
同時Ｖこ内部を充填することを特徴とする繊維強化樹脂
歯車の製造法にある。

以下図面に従って本発明の内容を詳細に説明する。内歯
車には外歯車と内歯車の一つかあるが、説明は代表的歯
車である外歯車について説明する。内歯車についても本
発明の方法を利用することが出来る。本発明の製造法プ
ロセスの概略は下記の進っである。

第７図は本発明の方決なモデル化して示す図面である。

図中（１）は歯車の歯形に対応する雌金型であり、円囲
状物である。周方向に伸長性を有する繊維補強材料（コ
）は円筒状であり、雌金型（１）に談合する状態でその
内部に置かわる（第１図（＆））。この様に配置された
繊維補強材（以下補強材という）は膜材料（３）を介し
て歯丈方向（図中矢印の円筒状物直径方向）に圧層され
歯表面に繊維配回を形成する（第１図（ｂ）　）。この
様に歯形Ｖ（沿って械に配回が完了した後、歯車の中心
部（ダ）に流動性可能な物質及び妖芯等を充填する。上
記プロセスの晶要件について以下に詳細に説明する。

先づ周方向に伸長性を有する円筒状の繊維補強材料とは
例えは次の様な方法で得ることが出来る。

ａ　都会繊維が短繊維より成るシート材料は、その寸法
に目出度かあり基本的にはこの様なシートを円筒状とす
ることによって、ｌＡ都からの力により繊維間で滑りを
生じ周方向に伸長性を有する材料を得ることが出来る。

この場合、本発明の方αにより、雌金型（Ｑ表面に圧層
出来る様な該短繊維シートを購成する繊維の長さは好ま
しくは歯ピッチの長さより短かいものであることが好ま
しい。この様な短かい繊維より成るシートは、Ａ繊維の
みでシート状物を作ることは困難であり、一般には紙の
如く接着剤により一時的に繊維を固定するか或いは成型
時マトリックスを構成する仙腸を含んだプリプレグの状
態で存在する。１ｌ１４強屋を考慮した場合、該シート
中の繊維は出来る丈円筒状周方向に沿って配回されてい
ることか好ましい。但し、歯ピッチが十分大ぎなものに
ついては上記繊維接合材を必要としないことは云うまで
もない。

ｂ　円筒状補強材にあってその周方向に対し斜交して補
強繊維が存在する時は、該円筒状物は直径方向に自由度
があり、円筒状物の径を増大させることが出来る、但し
この時、円筒状物の高さは減少する□ この様な材料はバイアスクロスをその長手方向を円筒の
周方向に沿って巻上げることによって得られる。また一
方向プリプレグを長手方向に対し斜交して積層すること
によって得られるバざアス一方向プリプレグも同様な性
質を示す。

歯車のピッチに対しこの間に存在する歯車の表面長さは
一般に一倍以上であり、この様な２倍以上のＩＩ＋Ｉ長
性を得るためには存在する椋維の円筒状補強材の円周方
向に対する角夏（以下バイアス角と呼称する）は塩１的
には６０°以上であることが必要である。

Ｃ以上の外、折たたまｎた長繊維シート、蛇行した繊維
を有する長繊維シート等が周方向に伸長性を有する材料
として存在するがこの場合極めて細ｉｒｚ　＜　、かつ
精度の高い作業が必要であり、歯ピッチが相当大きいも
の以外には使用出来ない。

また補強用繊維は一般に剛性が高いため歯ピッチに対応
する、様な細かなυ「りたたみ等をすることが技術的に
困難なことも利用に限界がある理由の一つである。

これら円周方向に伸長性を有する繊維補強材を構成する
ために使用さｎる秘（維は特に限定されるものではない
が、前車用途に限定して用いるべき補強繊維としては＼
木綿繊維、フェノール繊維、芳香族ポリアミド、炭素繊
維・ガラス繊維等融点を持たない繊維が好ましく、その
内でも摩擦係数、摩耗性能、強度に丁ぐれた炭素線維か
最適の材料である０以上詳述した周方向に伸長性を有す
る円筒状物は短繊維間のズレによって伸長′性を示す材
料又は周方向に対し斜交した配向をＭ！る繊維がグを力
によってバイアス角を変更することによって周方向の卯
長を示す材料等であり〜この様な材料は樹脂成分か會浸
さｎた状態又はバイアスクロスの如＜　祿ｋＵ料のみに
よって構成される場合がある。この様な補強材料は雌金
型（１）の内側に欽合さｎる。

次いで該円筒状補強材料の内側に膜拐料（３）を存在せ
しめこれを介在して該補強材を雌金型（１）に圧着せし
めることか本発明の最大の特徴である。

従来より、断金型表面に繊維をロ一層せしめる歯車の製
造法か提案されて来たか、従来の方法は充填物によって
圧力を発生する方法が採用されることが多い、ところが
この様な方法では充填物である樹脂又は混合物が補強材
・（維を変形圧層することなしに補強繊維層を血道し、
該補強は維の成形〜賦型を十分行い得ない。本発明では
圧力媒体と抽強極に層の間に腺を存在せしめることによ
って該補強繊維層の賦型を完全に行うものである。

この方法として具体的には次の様な方法がある。

ａｉｌｉ脂歯車の製作に際し、一部の例外を除きほとん
どの場合、加熱を伴うプレス成型により成型を行う場合
、第７図の様に雄金型（／〕内に上記に詳述した繊維補
強材（コ）を嵌合させた後さらに膜材料（３）を嵌合さ
せ、充填材（ダンを雄金型により圧縮することによって
生ずる圧力を利用して断金型表面に該極に匍強材（２）
を圧着する場合、膜材料として圧縮時に加えらｎる温度
で型性変形を生ずる様なフィルム材料が使用される。こ
の様な製法による場合、該フィルム材料は歯車内に残さ
れることになり繊維補強材に使用されるマトリックス樹
脂及び充填材を構成する樹脂成分に対し十分接層性を有
する熱ｎ」塑性柚１１旨フィルムであることが必要であ
り、この目的に合致するのは例えはナイロン樹脂フィル
ムがある。ナイロン樹脂フィルムの特徴はその成分によ
って程々な塑性状変形を示す材料２得ることが出来る。

ｂ　圧力媒体Ｃ）を歯成形後除去する方法に於ては膜材
料として種々な腺を利用することが出来る。以下圧力媒
体を歯型形成後取除く方法について説明する。

圧力媒体が固体、気体等である場合、例えばシリコンゴ
ム、弗素ゴム等の膜を使用することによって目的が達成
される。この様な膜材料は耐熱性、離型性があり、本発
明の目的に・好適である。

この様な方法の具体例を示せば次の様である。最も簡便
な方法は例えは、自動車用タイヤの成型に利用される様
に内圧により賦型を行う方法である、この方法は、雌金
型（１）に補強材（コ）を嵌合した後、補強材（２）の
内側にゴム弾性を有する圧力袋中に高圧気体を注入する
ことによって賦型を行うことが出来る。

さらに第２図に示す様な方法により賦型を行うことも出
来る。即ち第２図は雌金型（θに円筒状補強材（２）が
嵌合された状態を円筒状補強材（２）の周方向と直交す
る断面図（第７図を平面図とすると第一図は側面の断面
図）であり・（Ｉ）は離数型、（／−／）は得られる歯
車の歯底、（／−，２）は歯先円に対応する。この様な
嵌合状態に於て円筒状補強材（２）に接する部分に弾性
を有する円筒状膜材料（３）を嵌合し雌金型（１）及び
円筒状補強材（コ）をシールする、この様な状態でその
内部（金型及び補強材価）を脱気口け）から減圧する時
、該円筒状補強材（２）は膜材料（３）を介して大気圧
により金型表面に圧着賦型される。この様に円筒状補強
材（，２）側を減圧、真空により賦型する場合の利点は
例えは円筒状補強材（２）としてマトリックス樹脂を含
まない材料、例えはバイアスクロス、樹脂分の極めて少
い紙等を用いる場合、この部分に賦型後マトリックス樹
脂を注入する方法が採用出来ることである。

以上の様に、圧力媒体を賦型後取除く方法に於ては膜材
料として、弾性を有するシリコンコム、弗素ゴムが最も
好適である。但し、常温硬化ａ′脂等を利用する場合に
は当然その他、柚々のゴム質材料を使用出来る。

この様にして得た成型体は、歯車の表面層のみの成型体
であり、その内部を必要とされる物質で充填する必要が
ある。

〔発明の効果〕

一般の金属歯車は、一般にとの様な方向にも等質的なも
のであるが、本発明で得らｎる歯車は例えは表面焼入れ
歯車の如く表面強度に特徴があり、歯車の内部は安価な
材料、例えばガラス強化樹脂、モノマーキャスティング
等とすることが出来、酢漬的にもすぐれり陶造とするこ
とが出来る。

また本軸明の方法は原則的には歯巾方向の寸法Ｋ１１ｉ
ｌ！定はないので成型後こｆ′１．２必要な歯巾方向に
輪切りして所要の歯１Ｊとすることが出来、菖産可能な
装危方法でもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に於いて使用される金型、補強材
・及び膜材料の賦型前（ａ）及び賦型後（ｂ）に於ける
位置関係を示す平面図であり、第２図はに型の具体的な
方法の一例を示す−ｒ面図である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歯車の外形状に対応する雌金型に嵌合しつる周方向に伸
   長可能な補強材料を配置し、歯丈方向に膜を介在して圧
   力を加えて該補強材料を該金型表面に出端、両表面形状
   を形成し、次いで或は同時に内部を充填することを特徴
   とする繊維強化樹脂歯車の製造法