JP2001121618A - 樹脂製歯車の製造法 - Google Patents

樹脂製歯車の製造法

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JP2001121618A
JP2001121618A JP30842899A JP30842899A JP2001121618A JP 2001121618 A JP2001121618 A JP 2001121618A JP 30842899 A JP30842899 A JP 30842899A JP 30842899 A JP30842899 A JP 30842899A JP 2001121618 A JP2001121618 A JP 2001121618A
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reinforcing fibers
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JP30842899A
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Shoji Sawai
昭治 沢井
Shinichi Tawara
伸一 田原
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】リング状補強繊維基材を積み重ねて一体に成形
したリング状成形体に歯を形成する樹脂製歯車の製造に
おいて、リング状補強繊維基材積み重ね界面での補強繊
維の絡み合いを増して強度を向上させる。 【解決手段】帯状のフェルト1を重ね巻きして筒状に
し、さらにその筒状体2を軸方向に蛇腹状に折り畳んだ
リング状の補強繊維基材3を用いる。帯状のフェルト1
は、厚さ方向を向いた補強繊維が平面方向を向いた補強
繊維同士間を結合した構成を有している。前記重ね巻き
に先立ち、フェルトの上縁には引っ掻き処理を施し、補
強繊維を毛羽立たせておく。このような2個のリング状
の補強繊維基材3を、補強繊維が毛羽立っている面を向
き合せて積み重ね、成形金型に投入し液状樹脂を注入し
て一体に成形する。成形したリング状成形体に歯車の歯
部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車部品等とし
て適した樹脂製歯車の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】上記樹脂製歯車は、歯の噛み合い時の騒
音発生を抑えるために、金属製歯車と噛み合う相手歯車
として用いられ、耐摩耗性に優れ、高い強度が要求され
る。従来、樹脂製歯車として、樹脂を含浸した補強繊維
基材のリング状成形体に歯を加工したものが提案されて
いる。例えば、次のような技術である。補強繊維をフェ
ノール樹脂粉末と共に水中に分散して抄造したシート状
繊維基材を重ね巻きし、中心には空間を残したリング状
補強繊維基材とする。このリング状補強繊維基材を厚さ
方向に加熱加圧成形してリング状成形体とし、このリン
グ状成形体の周囲に切削加工により歯を形成する(特開
平10−286888号公報)。歯の幅を大きくしたい
ときには、事前に軸方向に圧縮した前記リング状補強繊
維基材を複数個積み重ね、これを厚さ方向に加熱加圧成
形して一体のリング状成形体とし、このリング状成形体
の周囲に切削加工により歯を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の技術では、補強
繊維の成形時の動きが少ない。従って、リング状補強繊
維基材の積み重ね面では、隣接するリング状補強繊維基
材同士の間で、補強繊維の絡み合いが起こりにくくなっ
ている。本発明が解決しようとする課題は、リング状補
強繊維基材を積み重ねて一体に成形したリング状成形体
に歯を形成する樹脂製歯車の製造において、リング状補
強繊維基材積み重ね界面での補強繊維の絡み合いをよく
して、強度を向上することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る樹脂製歯車
の製造法は、樹脂を含浸したリング状補強繊維基材の積
み重ね体を一体に成形したリング状成形体に歯部を形成
する方法において、上記課題を解決するために次のよう
な構成を有する。まず、前記補強繊維基材は、帯状の不
織布を重ね巻きして筒状にし、さらにその筒状体を軸方
向に蛇腹状に折り畳んだ構成とする。そして、リング状
補強繊維基材の積み重ね面に、不織布を構成する補強繊
維を毛羽立たせておくことを特徴とする。
【0005】上記のように補強繊維を毛羽立たせておく
ことにより、リング状補強繊維基材の積み重ね面では、
隣接するリング状補強繊維基材同士の間で、補強繊維が
絡み合いやすくなる。このような補強繊維の絡み合い
が、リング状補強繊維基材積み重ね界面の接合を確実に
し、強度低下防止に有効に作用する。
【0006】もう一つの発明では、リング状補強繊維基
材の積み重ね面に現れる不織布の縁をジグザグに形成し
ておくことを特徴とする。帯状の不織布を重ね巻きして
筒状にし、さらにその筒状体を軸方向に蛇腹状に折り畳
むと、その上下面では不織布の縁が内側に倒れて渦巻き
状の線で現れる。積み重ね面に現れる不織布の縁をジグ
ザグに形成しておくと、この面では不織布の縁がジグザ
グの渦巻き状の線で現れる。リング状補強繊維基材の積
み重ね面では、隣接するリング状補強繊維基材のジグザ
グの渦巻き線が噛み合い、リング状補強繊維基材積み重
ね界面の接合を確実にする。ジグザグの縁から補強繊維
を毛羽立たせておくと、補強繊維が絡み合いやすくなる
ので一層好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】不織布を構成する補強繊維には、
綿や麻等の天然繊維、ポリエステル、フッ素樹脂、パラ
系芳香族ポリアミド、メタ系芳香族ポリアミド等の有機
繊維、ガラスやステンレス等の無機繊維を適宜採用する
ことができる。これらの繊維は、歯車の特性を勘案し
て、単独で採用してもよいし複数種類を組合せて採用し
てもよい。これら補強繊維を集積して不織布を構成する
が、補強繊維の集積には、水中で抄造する湿式と気中で
散布して集積する乾式のいずれの手段も採用できる。乾
式の方が廃液処理の工程を必要としないので都合がよ
い。不織布は、単に補強繊維を集積してシート状にした
だけのものでもよいが、これは補強繊維同士の絡み合い
が少なく引張り強度が小さい。そこで、厚さ方向に配向
させた補強繊維で面方向に配向した補強繊維同士を結合
して引張り強度を大きくするとよい。このような不織布
は通常フェルトと呼ばれ好ましいものである。フェルト
は、補強繊維の集積体にニードリングを施すことにより
製造できる。
【0008】補強繊維の集積体に施すニードリングは、
採用する補強繊維の種類に応じて植針密度を適宜設定す
る。切断を起こしやすいガラス繊維や金属繊維に対して
は植針密度を小さくしなければならないが、切断を起こ
しにくい芳香族ポリアミド繊維等に対しては植針密度を
高くすることができる。植針密度の大小で、フェルトの
厚さ方向を向く補強繊維の量を変えることができ、フェ
ルトの密度と引張り強度を適宜調整する。
【0009】適度に引張り強度を付与した帯状のフェル
トを重ね巻きして筒状にし、さらにその筒状体を軸方向
に蛇腹状に折り畳んだリング状の補強繊維基材を形成す
る。重ね巻きに際して、フェルトの上縁を引っ掻くよう
にして或いは梳くようにして、補強繊維を縁から毛羽立
たせる。必要に応じて、フェルトの下縁も毛羽立たせる
ことができる。帯状のフェルトを重ね巻きした上記筒状
体は、重ね巻きしたフェルト層間が一体になっていな
い。しかし、かえってこのことが、筒状体を軸方向に圧
縮して蛇腹状にきれいに折り畳む上で好都合となってい
る。蛇腹状に折り畳む際にフェルト層間に滑りが生じ
て、きれいに蛇腹状に折り畳め、折り畳み後はフェルト
層間を一体化したのと同じ状態にすることができる。帯
状のフェルトを構成している補強繊維同士は強固に結合
されているので、蛇腹状に折り畳むに際して補強繊維の
配向が乱れることはない。また、筒状体を蛇腹状にきれ
いに折り畳むことができれば折り畳んだ後の補強繊維の
配向は乱れない。リング状成形体の成形は、上記補強繊
維基材に適宜の樹脂を含浸して行なう。例えば、補強繊
維基材を積み重ねて成形金型に投入し中心には金属製ブ
ッシュを配置して成形金型を閉じ、液状樹脂(架橋ポリ
アミノアミド、エポキシ樹脂、ポリイミドなど)を注入
して加熱成形する。別の方法では、フェルトを製造する
ときに樹脂微粒子を混入しておく。、すなわち、湿式法
による製造では水中で補強繊維を抄造する段階で、乾式
法による製造では気中で補強繊維を散布・集積する段階
で、フェノール樹脂等の微粒子を混入する。このような
樹脂微粒子含有フェルトを用いて形成したリング状の補
強繊維基材は、成形金型に投入してそのまま加熱加圧成
形することができる。
【0010】
【実施例】実施例1 パラ系アラミド繊維原綿(繊維径5〜20μm,繊維長
50mm)とメタ系アラミド繊維原綿(繊維径5〜20μ
m,繊維長20mm)を重量比で50/50の割合で気中
に散布して集積し、これにニードリングを施して、幅2
000mm,厚さ3mm,単位重量150g/m2のフェル
ト1を準備した。図3に示すように、フェルト1は厚さ
方向を向いた補強繊維11が平面方向を向いた補強繊維
12同士を結合した構成を有している。このフェルトを
100mm幅に裁断し次に説明するように重ね巻きするわ
けであるが、重ね巻きに先立ち、フェルトの上縁には引
っ掻き処理を施し、補強繊維を毛羽立たせる。図4は、
針を植設したブラシ30でフェルト1の上縁に引っ掻き
処理を施し、補強繊維を毛羽立たせる様子を示してい
る。図1(a)に示すように、上縁に毛羽立たせ処理を
したフェルト1を所定の軸に4回重ね巻きし、外径90
mm,内径60mm,高さ100mmの筒状体2とする。そし
て、図1(b)に示すように、筒状体2を予備成形型2
0内で軸方向に圧縮し、蛇腹状に折り畳んで外径90m
m,内径60mm,厚さ20mmのリング状の補強繊維基材
3とする。次に、図2に示すように、2個のリング状の
補強繊維基材3を、補強繊維が毛羽立っている面を向き
合せて積み重ね、金属製のブッシュ4とともに200℃
の成形金型5に投入し、型締めしてから架橋ポリアミノ
アミドを注入して加熱成形した。歯車の歯は、補強繊維
基材3で成形されたリング状成形体の周囲に機械切削に
より形成し、樹脂製歯車とした。その特性を表1に示
す。
【0011】実施例2 上記実施例1において、フェルトを重ね巻きしてリング
状の補強繊維基材3を構成するに先立ち、フェルト1の
上縁を毛羽立たせる代わりにジグザグに裁断処理した。
図5は、フェルト1の上縁をジグザグに形成してから重
ね巻きする様子を示している。2個のリング状補強繊維
基材を、ジグザグに裁断した縁が現れている面を向き合
せて積み重ねる。その他は実施例1と同様にして樹脂製
歯車を製造した。その特性を表1に示す。
【0012】実施例3 上記実施例2において、ジグザグ裁断処理したフェルト
の上縁にさらに引っ掻き処理を施し、補強繊維を毛羽立
たせた。その他は実施例2と同様にして樹脂製歯車を製
造した。その特性を表1に示す。
【0013】比較例1 上記実施例1において、フェルトの上縁に引っ掻き処理
もジグザグ裁断処理も施さず、その他は実施例1と同様
にして樹脂製歯車を製造した。その特性を表1に示す。
【0014】実施例4 パラ系アラミド繊維チョップ(繊維径5〜20μm,繊
維長3mm)及びメタ系アラミド繊維チョップ(繊維径5
〜20μm,繊維長3mm)を、重量比で50/50の割
合で水に分散し、これを連続抄造して幅960mm,厚さ
3mm,単位重量150g/m2の不織布とした。この不
織布を100mm幅に裁断し所定の軸に4回重ね巻きし
て、外径90mm,内径60mmの筒状体とする。この筒状
体を予備成形型内で軸方向に圧縮し、外径90mm,内径
60mm,厚さ20mmのリング状の補強繊維基材とする。
前記重ね巻きに先立ち、フェルトの上縁には引っ掻き処
理を施し、補強繊維を毛羽立たせた。尚、この不織布
は、補強繊維同士の結合が弱く、重ね巻きした筒状体を
軸方向に圧縮したとききれいに蛇腹状に折り畳むことが
できず、繊維の配向が乱れた。上記リング状の補強繊維
基材を用いて、以下実施例1と同様に樹脂製歯車とし
た。その特性を表1に示す。
【0015】従来例1 上記実施例4において、不織布の上縁に引っ掻き処理を
施さず、その他は実施例4と同様にして樹脂製歯車を製
造した。その特性を表1に示す。
【0016】表1に示した各特性の測定は次のようにし
て行なった。尚、各例の樹脂製歯車の樹脂中に占める補
強繊維の含有量はいずれも同じである。曲げ強度は、製
造した樹脂製歯車の歯部二箇所から切り出した円弧状試
料の曲げ強度(初期強度)を測定したものである。実装
耐久時間は、自動車エンジンのギヤ加速テスト(回転
数:6000rpm,油温130℃,歯元負荷応力25
5MPa)での耐久時間を測定した。
【0017】
【表1】
【0018】上記各実施例において、重ね巻きするフェ
ルト或いは不織布の巻き始め端縁及び巻き終わり端縁も
毛羽立たせ処理をしたりジグザグに形成することができ
る。この場合、巻き始め端縁と巻き終わり端縁の協会が
目立たなくなり、この部分の強度も向上するので好まし
い。
【0019】
【発明の効果】本発明に係る方法によれば、リング状補
強繊維基材の積み重ね界面の接合が良好に行なわれるの
で、この界面に相当する箇所の強度が向上した樹脂製歯
車を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例においてフェルトからリン
グ状の補強繊維基材を製造する工程を示す説明図であ
る。
【図2】本発明に係る実施例において補強繊維基材を成
形する様子を示す断面説明図である。
【図3】フェルトを構成する補強繊維の配向状態を示す
概念図である。
【図4】フェルトの上縁に引っ掻き処理を施す様子を示
す説明図である。
【図5】本発明に係る他の実施例においてフェルトから
補強繊維基材を製造する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
1: フェルト 11:厚さ方向を向いた補強繊維 12:平面方向を向いた補強繊維 2:筒状体 3:リング状の補強繊維基材 4:ブッシュ 5:成型金型 20:予備成形型 30:ブラシ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂を含浸したリング状補強繊維基材の積
    み重ね体を一体に成形したリング状成形体に歯部を形成
    する樹脂製歯車の製造において、 前記リング状補強繊維基材は、帯状の不織布を重ね巻き
    して筒状にし、さらにその筒状体を軸方向に蛇腹状に折
    り畳んだ構成とし、 前記リング状補強繊維基材の積み重ね面に、不織布を構
    成する補強繊維を毛羽立たせておくことを特徴とする樹
    脂製歯車の製造法。
  2. 【請求項2】樹脂を含浸したリング状補強繊維基材の積
    み重ね体を一体に成形したリング状成形体に歯部を形成
    する樹脂製歯車の製造において、 前記リング状補強繊維基材は、帯状の不織布を重ね巻き
    して筒状にし、さらにその筒状体を軸方向に蛇腹状に折
    り畳んだ構成とし、 前記リング状補強繊維基材の積み重ね面に現れる不織布
    の縁をジグザグに形成しておくことを特徴とする樹脂製
    歯車の製造法。
  3. 【請求項3】ジグザグの縁から補強繊維を毛羽立たせて
    おくことを特徴とする請求項2記載の樹脂製歯車の製造
    法。
  4. 【請求項4】帯状の不織布が、その厚さ方向を向いた補
    強繊維で平面方向を向いた補強繊維同士を結合した構成
    のフェルトであることを特徴とする請求項1〜3のいず
    れかに記載の樹脂製歯車の製造法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176083A1 (en) * 2000-07-27 2002-01-30 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1176083A1 (en) * 2000-07-27 2002-01-30 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
US6557663B2 (en) 2000-07-27 2003-05-06 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
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