JP2011220463A - Resin gear - Google Patents

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JP2011220463A
JP2011220463A JP2010091024A JP2010091024A JP2011220463A JP 2011220463 A JP2011220463 A JP 2011220463A JP 2010091024 A JP2010091024 A JP 2010091024A JP 2010091024 A JP2010091024 A JP 2010091024A JP 2011220463 A JP2011220463 A JP 2011220463A
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fiber
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inorganic
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Takahiro Morikawa
貴博 森川
Yoichi Morio
洋一 森尾
Takashi Kimura
隆 木村
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Resonac Corp
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin gear for reducing weight more than a resin gear of using a metallic bush.SOLUTION: The resin gear has an inorganic fiber resin layer including inorganic fiber having a through-hole in a central part and an organic fiber resin layer including organic fiber arranged on the outer periphery of this inorganic fiber resin layer. The through-hole has preferably a recess-projection on its inner peripheral surface, and is engaged with a rotary shaft by the mutual recesses-projections. The organic fiber resin layer is also provided with a tooth surface within a range of this layer.

Description

本発明は、金属製のブッシュを必要としない、樹脂製歯車に関する。   The present invention relates to a resin gear that does not require a metal bush.

年々厳しくなる排ガス規制に対応するため、また、自動車の燃費向上を目的として、自動車用部品に対する軽量化、コンパクト化の要求が強くなっており、エンジン内部やエンジン周辺部品の樹脂化が進められている。
樹脂製歯車は、金属製歯車と噛み合う相手歯車として、軽量化、歯の噛み合い時の騒音抑制を目的として使用されている。
In order to comply with exhaust gas regulations that are becoming stricter year by year, and for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles, there is an increasing demand for lighter and more compact automotive parts. Yes.
Resin gears are used as mating gears that mesh with metal gears for the purpose of reducing weight and suppressing noise during meshing of teeth.

前述した樹脂製歯車は、その中央部分に回転軸に係合する金属製ブッシュが配置され、その外周部分に有機繊維を含有した有機繊維樹脂硬化層が設けられており、この有機繊維樹脂硬化層に歯を形成している(特許文献1参照)。
そして、樹脂製歯車に対する軽量化の要求が、更に強まってきていることから、質量の重い金属製ブッシュに対する改善要求が、出始めている。
In the resin gear described above, a metal bush that engages with the rotation shaft is disposed at the central portion thereof, and an organic fiber resin cured layer containing organic fibers is provided on the outer peripheral portion thereof. Teeth are formed on the teeth (see Patent Document 1).
And since the request | requirement of the weight reduction with respect to resin gears has further strengthened, the improvement request | requirement with respect to a metal bush with a heavy mass has begun to appear.

特開2005−121237号公報JP 2005-121237 A

しかしながら、回転軸と金属製ブッシュの組み付けは、金属製ブッシュの貫通孔に対し、シャフトを圧入して固定しているため、貫通孔を設ける金属製ブッシュは、圧入に耐え回転軸との接合性が良い必要があり、軽量化の可能な他の材料が見いだされていない。
また、歯を設けている有機繊維樹脂硬化層を中心部迄広げ、金属製ブッシュを廃止することは、材料強度が弱く、全く現実的でない。
However, the assembly of the rotating shaft and the metal bush is fixed by press-fitting the shaft into the through-hole of the metal bush. Therefore, the metal bush provided with the through-hole resists press-fitting and is bonded to the rotating shaft. There is no need to find other materials that need to be good and can be reduced in weight.
Further, it is not practical to spread the organic fiber resin hardened layer provided with teeth to the center and abolish the metal bush because the material strength is weak.

本発明は、金属製ブッシュを用いた樹脂製歯車よりも軽量化した樹脂製歯車を、提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the resin-made gear reduced in weight rather than the resin-made gear using a metal bush.

本発明は、以下のものに関する。
(1)中心部に貫通孔を有する無機繊維を含有した無機繊維樹脂層と、この無機繊維樹脂層の外周に配置される、有機繊維を含有した有機繊維樹脂層とを有した、樹脂製歯車。
(2)項(1)において、貫通孔が、その内周面に凹凸を有し、回転軸と互いの凹凸により係合される樹脂製歯車。
(3)項(1)又は項(2)において、有機繊維樹脂層が、この層内の範囲で、歯面を設けられる樹脂製歯車。
(4)項(1)乃至(3)の何れかにおいて、樹脂が、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である樹脂製歯車。
(5)項(1)乃至(4)の何れかにおいて、無機繊維樹脂層と、有機繊維樹脂層との界面が、平面視にて曲線形状又は多角形状である樹脂製歯車。
The present invention relates to the following.
(1) Resin gear having an inorganic fiber resin layer containing an inorganic fiber having a through hole in the center and an organic fiber resin layer containing an organic fiber disposed on the outer periphery of the inorganic fiber resin layer .
(2) The resin gear according to item (1), wherein the through hole has irregularities on its inner peripheral surface and is engaged with the rotating shaft by the mutual irregularities.
(3) The resin gear in which the organic fiber resin layer is provided with a tooth surface in a range within this layer in the item (1) or the item (2).
(4) The resin gear according to any one of items (1) to (3), wherein the resin is a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
(5) The resin gear according to any one of items (1) to (4), wherein an interface between the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer is a curved shape or a polygonal shape in plan view.

本発明は、従来金属製ブッシュを用いていた部分に、無機繊維を含有した無機繊維樹脂層を配置することで、大幅な軽量化を達成することができると共に、回転軸への圧入にも耐え、回転軸との接合性を良好とすることができる。
貫通孔の内周面に凹凸を有し、回転軸と互いの凹凸により係合される場合は、単純な円筒形状に比べ、高速・高負荷回転軸との接合性をさらに良好にすることができる。
有機繊維樹脂層が、この層内の範囲で、歯面を設けた場合は、無機繊維樹脂層と相手歯車(金属製)とが直接接することがなく、噛み合う相手歯車を傷付けることがなく、耐久性が良好になる。
In the present invention, by placing an inorganic fiber resin layer containing inorganic fibers in a portion where a conventional metal bush has been used, it is possible to achieve a significant weight reduction and to withstand press-fitting into a rotating shaft. The bonding property with the rotating shaft can be improved.
When the inner surface of the through hole has irregularities and is engaged with the rotating shaft by mutual irregularities, it is possible to further improve the bondability with the high-speed and high-load rotating shaft compared to a simple cylindrical shape. it can.
When the organic fiber resin layer has a tooth surface within the range of this layer, the inorganic fiber resin layer and the mating gear (made of metal) are not in direct contact, and the mating mating gear is not damaged and durable. Property is improved.

樹脂が、熱硬化性樹脂であれば、高耐熱性、機械的強度、寸法安定性に優れ、熱可塑性樹脂であれば、成形性が優れ、樹脂の再利用も可能となる。   If the resin is a thermosetting resin, it is excellent in high heat resistance, mechanical strength, and dimensional stability. If it is a thermoplastic resin, the moldability is excellent and the resin can be reused.

無機繊維樹脂層と、有機繊維樹脂層との界面が、平面視にて曲線形状又は多角形状である場合は、層間での剥離が生じにくく、より強固な樹脂製歯車とすることができる。   When the interface between the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer is a curved shape or a polygonal shape in plan view, peeling between the layers hardly occurs and a stronger resin gear can be obtained.

補強繊維基材の概略を示す。The outline of a reinforced fiber base material is shown. 補強繊維基材の製造方法概略を示す。An outline of a method for producing a reinforcing fiber substrate is shown. 樹脂製歯車の製造方法概略を示す。An outline of a resin gear manufacturing method will be described. 樹脂製歯車の貫通孔の1実施例を示す。One Example of the through-hole of resin gears is shown.

<無機繊維樹脂層>
(貫通孔)
本発明にて述べる無機繊維樹脂層は、その中心部に貫通孔を有する。この貫通孔は、回転軸と係合して樹脂製歯車を回転させるものであり、貫通孔の中心軸と無機繊維樹脂層の中心軸とを一致させるようにしてある。
貫通孔の内周面は、回転軸と係合可能なものであれば、特に限定されるものではないが、内周面に凹凸を有し、回転軸と互いの凹凸により係合されることが好ましく、このようにすることでより一層係合力が増し、樹脂製歯車が空転しにくくなる。
より具体的には、無機繊維樹脂層と回転軸とが、同時に見えるように断面で見た際、係合部分が、波線、山谷線、凹凸線等となるようにすることができる。尚、前記各線は、局所的な応力が発生しにくいように、波、山谷、凹凸が、等間隔にて発生させることが好ましい。例えば、図4に示すような形状とすることができる。尚、貫通孔に回転軸を挿入し貫通穴の内周面と回転軸の外周面を係合させることから、貫通孔の厚さ方向は直線とすることが好ましい。
<Inorganic fiber resin layer>
(Through hole)
The inorganic fiber resin layer described in the present invention has a through hole at the center thereof. The through hole engages with the rotation shaft to rotate the resin gear, and the center axis of the through hole and the center axis of the inorganic fiber resin layer are made to coincide with each other.
The inner peripheral surface of the through hole is not particularly limited as long as it can be engaged with the rotating shaft, but the inner peripheral surface has irregularities and is engaged with the rotating shaft by the respective irregularities. In this way, the engagement force is further increased, and the resin gear is less likely to idle.
More specifically, when viewed in cross section so that the inorganic fiber resin layer and the rotating shaft can be seen simultaneously, the engaging portion can be a wavy line, a mountain valley line, an uneven line, or the like. In addition, it is preferable that a wave, a valley, and an unevenness | corrugation generate | occur | produce in each said line at equal intervals so that local stress may not generate | occur | produce easily. For example, a shape as shown in FIG. In addition, since the rotating shaft is inserted into the through hole and the inner peripheral surface of the through hole is engaged with the outer peripheral surface of the rotating shaft, the thickness direction of the through hole is preferably a straight line.

貫通孔は、無機繊維樹脂層を形成した後に、切削加工により形成するか、無機繊維樹脂層成形時に、同時に成形することができる。
内周面の凹凸形状の形成は、先に述べた貫通孔と同様に切削加工により形成するか、無機繊維樹脂層成形時に、同時に成形することができる。
The through hole can be formed by cutting after forming the inorganic fiber resin layer, or can be formed simultaneously with the formation of the inorganic fiber resin layer.
The concave / convex shape of the inner peripheral surface can be formed by cutting as in the case of the above-described through holes, or can be formed simultaneously with the formation of the inorganic fiber resin layer.

(無機繊維)
無機繊維樹脂層は、その内部に無機繊維を含有している。無機繊維は、特に限定されるものではないが、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維の中から選択される1つ又は複数の繊維の組合せを用いることが好ましく、これにより、樹脂製歯車を軽量で機械的強度が優れるものとすることができる。その中でも、炭素繊維を用いることが特に好ましい。炭素繊維を用いた場合は、特に軽量で機械的強度が優れる。
(Inorganic fiber)
The inorganic fiber resin layer contains inorganic fibers therein. The inorganic fiber is not particularly limited, but it is preferable to use a combination of one or more fibers selected from carbon fiber, glass fiber, and metal fiber, thereby reducing the weight of the resin gear. The mechanical strength can be excellent. Among these, it is particularly preferable to use carbon fiber. When carbon fiber is used, it is particularly lightweight and has excellent mechanical strength.

無機繊維は、これを織布や編布又は不織布の形態で用いることができ、織布や編布であれば、この織布や編布を円筒形状にした後、外側へ裏返しながら又は内側へ折り返しながら巻き込むことでドーナツ形状にし、用いることができる。また、不織布であれば、平面状の不織布を積層することで無機繊維樹脂層の外形形状に近づけて用いることができる。更には、無機繊維を溶媒中に拡散させて、抄造により無機繊維樹脂層の外形形状に近づけて用いることができる。尚、抄造の際の溶媒としては、アルコール、硬水等を用いることができ、環境影響の少ない水を使用することが好ましい。   The inorganic fiber can be used in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a non-woven fabric, and if it is a woven fabric or a knitted fabric, the woven fabric or the knitted fabric is made into a cylindrical shape and then turned inside out or inside. It can be used in a donut shape by wrapping around. Moreover, if it is a nonwoven fabric, it can be used close to the external shape of an inorganic fiber resin layer by laminating | stacking a planar nonwoven fabric. Furthermore, it can be used by diffusing inorganic fibers in a solvent and making it close to the outer shape of the inorganic fiber resin layer by papermaking. In addition, alcohol, hard water, etc. can be used as a solvent at the time of papermaking, and it is preferable to use water with little environmental influence.

無機繊維は、その長さ、繊維径、含有率等を制限されるものではないが、不織布の形態で用いる場合には、長さとしては、3mm以下とすることが好ましく、3mmを超えると、徐々に抄造時に繊維の分散がうまくいかず、補強繊維基材の製造が困難になり、好ましくない。
繊維径は、3〜30μmとすることが好ましく、3μm未満であると、徐々に樹脂の含浸や取り扱いが困難となり、30μmを超えると、徐々に機械的強度が低下する。
含有率は、特に限定されるものではないが、無機繊維樹脂層全体を100体積%として、30〜50体積%とすることが好ましく、30体積%未満であると徐々に機械的強度の低下が発生し、50体積%を超えると、徐々に樹脂が含浸しにくくなり、好ましくない。
The inorganic fiber is not limited in length, fiber diameter, content, etc., but when used in the form of a nonwoven fabric, the length is preferably 3 mm or less, and when exceeding 3 mm, Gradual dispersion of fibers during paper making does not succeed, making it difficult to produce a reinforcing fiber substrate, which is not preferable.
The fiber diameter is preferably 3 to 30 μm, and if it is less than 3 μm, impregnation and handling of the resin gradually become difficult, and if it exceeds 30 μm, the mechanical strength gradually decreases.
Although content rate is not specifically limited, It is preferable to set it as 30-50 volume% by making the whole inorganic fiber resin layer into 100 volume%, and when it is less than 30 volume%, mechanical strength falls gradually. When it is generated and exceeds 50% by volume, the resin gradually becomes difficult to impregnate, which is not preferable.

<有機繊維樹脂層>
(有機繊維)
有機繊維樹脂層は、その内部に有機繊維を含有している。有機繊維は、特に限定されるものではないが、アラミド繊維、PBO繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアレート繊維の中から選択される1つ又は複数の繊維の組合せを用いることが好ましく、これにより、樹脂製歯車を高耐熱性で機械的強度が優れるものとすることができる。その中でも、アラミド繊維を用いることが特に好ましい。アラミド繊維を用いた場合は、耐熱性、加工性、機械的強度の面で特に優勢となる。PBO繊維を選択する場合は、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維が好ましい。
<Organic fiber resin layer>
(Organic fiber)
The organic fiber resin layer contains organic fibers therein. The organic fiber is not particularly limited, but it is preferable to use a combination of one or more fibers selected from aramid fiber, PBO fiber, polyimide fiber, polyphenylene sulfide fiber, and polyarate fiber. The resin gear can have high heat resistance and excellent mechanical strength. Among these, it is particularly preferable to use an aramid fiber. When an aramid fiber is used, it becomes particularly superior in terms of heat resistance, workability, and mechanical strength. When selecting a PBO fiber, a polyparaphenylene benzoxazole fiber is preferable.

有機繊維は、先に述べた無機繊維と同様に、これを織布や編布又は不織布の形態で用いることができ、織布や編布であれば、この織布や編布を円筒形状にした後、外側へ裏返しながら又は内側へ折り返しながら巻き込むことでドーナツ形状にし、用いることができる。また、不織布であれば、平面状の不織布を積層することで無機繊維樹脂層の外形形状に近づけて用いることができる。更には、無機繊維を溶媒中に拡散させて、抄造により無機繊維樹脂層の外形形状に近づけて用いることができる。尚、抄造の際の溶媒としては、アルコール、硬水等を用いることができ、環境影響の少ない水を使用することが好ましい。   The organic fiber can be used in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a non-woven fabric in the same manner as the inorganic fiber described above. If the fabric is a woven fabric or a knitted fabric, the woven fabric or the knitted fabric is formed into a cylindrical shape. Then, it can be made into a donut shape by winding it while turning it inside out or turning it inside. Moreover, if it is a nonwoven fabric, it can be used close to the external shape of an inorganic fiber resin layer by laminating | stacking a planar nonwoven fabric. Furthermore, it can be used by diffusing inorganic fibers in a solvent and making it close to the outer shape of the inorganic fiber resin layer by papermaking. In addition, alcohol, hard water, etc. can be used as a solvent at the time of papermaking, and it is preferable to use water with little environmental influence.

有機繊維は、その長さ、繊維径、含有率等を制限されるものではないが、不織布の形態で用いる場合には、長さとしては、2〜6mmとすることが好ましく、2mm未満であると、繊維同士の絡みが弱く徐々に機械的強度低下が発生し、6mmを超えると、抄造時に繊維の分散がうまくいかず、徐々に補強繊維基材の製造が困難になり、好ましくない。
繊維径は、不織布の形態で用いる場合には、7〜14μmとすることが好ましく、7μm未満であると、抄造時に積層された繊維のフィルタ効果により徐々に補強繊維基材製造に時間がかかり、14μmを超えると、徐々に機械的強度及び耐久性が低下し、好ましくない。
含有率は、有機繊維樹脂層全体を100体積%として、30〜50体積%とすることが好ましく、30体積%未満であると徐々に機械的強度低下が発生し、50体積%を超えると、徐々に樹脂が含浸しにくくなり、好ましくない。
The organic fiber is not limited in its length, fiber diameter, content, etc., but when used in the form of a nonwoven fabric, the length is preferably 2 to 6 mm, and less than 2 mm. When the thickness exceeds 6 mm, the fibers are not well dispersed during papermaking, and it becomes difficult to produce a reinforcing fiber substrate, which is not preferable.
When used in the form of a nonwoven fabric, the fiber diameter is preferably 7 to 14 μm, and if it is less than 7 μm, it takes time to manufacture the reinforcing fiber base gradually due to the filter effect of the fibers laminated at the time of papermaking, If it exceeds 14 μm, the mechanical strength and durability gradually decrease, which is not preferable.
The content rate is preferably 30 to 50% by volume, based on 100% by volume of the entire organic fiber resin layer, and when the content is less than 30% by volume, a decrease in mechanical strength gradually occurs, and when the content exceeds 50% by volume, The resin gradually becomes difficult to impregnate, which is not preferable.

<樹脂>
本発明の無機繊維樹脂層及び有機繊維樹脂層に、含浸させる樹脂は、特に制限されるものではないが、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができ、高温下での使用であれば、耐熱性の高い熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
また、前記各種樹脂を無機繊維及び有機繊維に保持させて樹脂層とするが、樹脂層の形成は、無機繊維、有機繊維それぞれで構成される基材に各種樹脂を浸透させることにより可能である。また、前述した無機繊維や有機繊維を充填した熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を射出成形や圧縮成形してもよい。
<Resin>
The resin to be impregnated into the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer of the present invention is not particularly limited, but a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used, so long as it is used at a high temperature. It is preferable to use a thermosetting resin having high heat resistance.
Moreover, although the various resins are held by inorganic fibers and organic fibers to form a resin layer, the resin layer can be formed by infiltrating various resins into a base material composed of inorganic fibers and organic fibers. . Further, the above-described thermosetting resin or thermoplastic resin filled with inorganic fibers or organic fibers may be injection molded or compression molded.

(熱硬化性樹脂)
熱硬化性樹脂としては、架橋ポリアミノアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はフェノール樹脂等を用いることができ、これにより、高耐熱性で機械的強度が優れるものとすることができる。その中でも、架橋ポリアミノアミド樹脂を用いることが、耐熱性、柔軟性、機械的強度が優れているので特に好ましい。
また、熱硬化性樹脂の中には、充填剤、添加剤等を加えることができる。
(Thermosetting resin)
As the thermosetting resin, a cross-linked polyaminoamide resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a phenol resin, or the like can be used. Thus, high heat resistance and excellent mechanical strength can be obtained. Among them, it is particularly preferable to use a crosslinked polyaminoamide resin because it has excellent heat resistance, flexibility, and mechanical strength.
Moreover, a filler, an additive, etc. can be added in a thermosetting resin.

充填剤としては、ゴム粒子等を用いることができ、熱硬化性樹脂全体を100質量%として、5質量%以下加えることが好ましい。5質量%を超えると、徐々に衝撃強度以外の機械的強度及び耐熱性が低下し、好ましくない。
添加剤としては、二硫化モリブテン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリエチレンパウダー等を用いることができ、熱硬化性樹脂全体を100質量%として、10質量%以下加えることが好ましい。10質量%を超えると、徐々に機械的強度が低下し、好ましくない。
As the filler, rubber particles or the like can be used, and it is preferable to add 5% by mass or less based on 100% by mass of the entire thermosetting resin. If it exceeds 5% by mass, mechanical strength and heat resistance other than impact strength gradually decrease, which is not preferable.
As the additive, molybdenum disulfide, PTFE (polytetrafluoroethylene), polyethylene powder, or the like can be used. It is preferable to add 10% by mass or less based on 100% by mass of the entire thermosetting resin. If it exceeds 10% by mass, the mechanical strength gradually decreases, which is not preferable.

(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、ABS樹脂、PPS樹脂又はPEEK樹脂等を用いることができ、これにより、耐摩耗性及び機械的強度が優れるものとすることができる。その中でも、PEEK樹脂を用いることが、機械的強度が優れているので特に好ましい。
また、熱可塑性樹脂の中には、充填剤、添加剤等を加えることができる。
(Thermoplastic resin)
As the thermoplastic resin, an ABS resin, a PPS resin, a PEEK resin, or the like can be used, and thereby, the abrasion resistance and the mechanical strength can be excellent. Among these, it is particularly preferable to use PEEK resin because of its excellent mechanical strength.
Moreover, a filler, an additive, etc. can be added in a thermoplastic resin.

充填剤としては、ゴム粒子等を用いることができ、熱硬化性樹脂全体を100質量%として、5質量%以下加えることが好ましい。5質量%を超えると、徐々に衝撃強度以外の機械的強度及び耐熱性が低下し、好ましくない。
添加剤としては、二硫化モリブテン、PTFE、ポリエチレンパウダー等を用いることができ、熱硬化性樹脂全体を100質量%として、10質量%以下加えることが好ましい。10質量%を超えると、徐々に機械的強度が低下し、好ましくない。
As the filler, rubber particles or the like can be used, and it is preferable to add 5% by mass or less based on 100% by mass of the entire thermosetting resin. If it exceeds 5% by mass, mechanical strength and heat resistance other than impact strength gradually decrease, which is not preferable.
As the additive, molybdenum disulfide, PTFE, polyethylene powder or the like can be used, and it is preferable to add 10% by mass or less based on 100% by mass of the entire thermosetting resin. If it exceeds 10% by mass, the mechanical strength gradually decreases, which is not preferable.

無機繊維樹脂層及び有機繊維樹脂層に用いる樹脂は、同じであっても、異なっていても良く、同じである場合は、無機繊維樹脂層と有機繊維樹脂層とに、同時に樹脂を含浸硬化させることができ、作業時間を短縮することができる。
また、異なる樹脂を用いる場合は、使用用途に合わせた樹脂層を形成することができる。
The resin used for the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer may be the same or different. If they are the same, the resin is impregnated and cured simultaneously in the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer. Work time can be shortened.
Moreover, when using different resin, the resin layer match | combined with the intended use can be formed.

熱硬化性樹脂を繊維に保持させる場合は、繊維を配置してある金型内の気圧を下げることで、より素早く樹脂を注入することができる。
また、硬化させる際の温度及び圧力は、使用する熱硬化性樹脂の種類により異なるが、温度:180〜200℃、圧力:0.05MPa以上とすることが好ましく、短時間で成形でき、内部ボイドを抑制することができる。
When the thermosetting resin is held on the fiber, the resin can be injected more quickly by lowering the pressure in the mold in which the fiber is arranged.
Moreover, although the temperature and pressure at the time of curing vary depending on the type of thermosetting resin to be used, the temperature is preferably 180 to 200 ° C., the pressure is preferably 0.05 MPa or more, and can be molded in a short time. Can be suppressed.

<無機繊維樹脂層と有機繊維樹脂層との界面>
無機繊維樹脂層と有機繊維樹脂層との界面は、密着しているのであれば、特に限定されるものではないが、平面視にて、曲線形状又は多角形形状とすることが、界面破壊を起こしにくく、好ましい。
<Interface between inorganic fiber resin layer and organic fiber resin layer>
The interface between the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer is not particularly limited as long as it is in close contact, but in a plan view, a curved shape or a polygonal shape may cause interface breakdown. It is difficult to cause, and is preferable.

曲線形状は、具体的に述べると、波線であり、応力が特定部位に集中しないように、均等周期の波線であることが、特に好ましい。
多角形形状は、三角形、四角形、五角形、六角形等をした形状であり、これも応力が特定部位に集中しないように、正多角形とすることが好ましい。
また、無機繊維樹脂層の外周部分に、突起を形成することもできる。前記突起は、応力が特定部位に集中しないように、無機繊維樹脂層の中心から見て等角度間隔に設けることが好ましい。
Specifically, the curved shape is a wavy line, and it is particularly preferable that the curved shape is a wavy line having a uniform period so that stress is not concentrated on a specific portion.
The polygonal shape is a shape such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, and the like, and it is also preferable that the polygonal shape be a regular polygon so that stress is not concentrated on a specific part.
In addition, protrusions can be formed on the outer peripheral portion of the inorganic fiber resin layer. The protrusions are preferably provided at equiangular intervals as viewed from the center of the inorganic fiber resin layer so that stress is not concentrated on a specific part.

本発明の実施例について、以下図面を参照しながら説明する。
(実施例1)
熱硬化性液状樹脂(架橋ポリアミノアミド樹脂)として、次のものを準備した。2,2’−(1,3フェニレン)ビス−2−オキサゾリン(A成分)と、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(B成分)を、モル比:2/1(質量比:69/31)の配合割合で、150℃で10分加熱混合溶解して液状物とする。
この液状物に、硬化促進剤としてn−オクチルブロマイドを配合する。硬化促進剤の配合量は、A、B成分の総量を100質量部として、1質量部である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Example 1)
The following were prepared as thermosetting liquid resins (crosslinked polyaminoamide resins). 2,2 ′-(1,3-phenylene) bis-2-oxazoline (component A) and 4,4′-diaminodiphenylmethane (component B) in a molar ratio: 2/1 (mass ratio: 69/31) Mix and dissolve at 150 ° C. for 10 minutes at a blending ratio to obtain a liquid material.
To this liquid, n-octyl bromide is blended as a curing accelerator. The compounding quantity of a hardening accelerator is 1 mass part by making the total amount of A and B component into 100 mass parts.

前記熱硬化性液状樹脂を含浸させる補強繊維基材として、抄造による補強無機繊維基材1(図1の左図)とその周囲に一体化した補強有機繊維基材2(図1の右図)を用いる。補強無機繊維基材1は、内径32mmを有する外径55mmの円柱(高さ12mm)であり、その外周部に、中心から見て等角度間隔に30個の突起を設けている。突起の形状は、底部の径55mm、頂部の幅2mm(高さ5mm)である。また、補強有機繊維基材2は、補強無機繊維基材1の外周にあり、外径82mmの円柱(高さ20mm)の形状を有する。   As a reinforcing fiber base impregnated with the thermosetting liquid resin, a reinforced inorganic fiber base material 1 (left figure in FIG. 1) by papermaking and a reinforced organic fiber base material 2 integrated in the periphery thereof (right figure in FIG. 1). Is used. The reinforced inorganic fiber substrate 1 is a cylinder (height 12 mm) having an inner diameter of 32 mm and an outer diameter of 55 mm, and 30 protrusions are provided on the outer peripheral portion thereof at equal angular intervals when viewed from the center. The shape of the protrusions is a bottom diameter of 55 mm and a top width of 2 mm (height of 5 mm). The reinforced organic fiber base material 2 is on the outer periphery of the reinforced inorganic fiber base material 1 and has a shape of a cylinder (height 20 mm) having an outer diameter of 82 mm.

先ず、無機繊維である繊維長:3mm、繊維径:10μmの炭素繊維15.1gを10リットルの水に分散させスラリーを作製する。
そして、図2の左図に示すように、抄造金型にスラリーを注入すると同時に真空ポンプで減圧脱水処理を行い、上下方向からプレスして補強無機繊維基材1を形成する。補強無機繊維基材1は、無機繊維樹脂層全体を100体積%として、50体積%の量となるように調整した。
First, 15.1 g of carbon fiber having an inorganic fiber length of 3 mm and a fiber diameter of 10 μm is dispersed in 10 liters of water to prepare a slurry.
Then, as shown in the left diagram of FIG. 2, the slurry is injected into the papermaking mold, and at the same time, the vacuum dehydration treatment is performed by the vacuum pump, and the reinforcing inorganic fiber substrate 1 is formed by pressing from above and below. The reinforced inorganic fiber base material 1 was adjusted so as to have an amount of 50% by volume, with the entire inorganic fiber resin layer being 100% by volume.

次に、有機繊維であるメタ型アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ株式会社製、商品名:コーネックス)/パラ型アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ株式会社製、商品名:テクノーラ)/パラ型アラミド繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名:ケブラーパルプ)=50/45/5(質量%)を総量20g量り取り、10リットルの水に分散させスラリーを作製する。
そして、図2の右図に示すように、抄造金型の中央部に補強無機繊維基材1を配置させ、補強無機繊維基材1外周部にスラリーを注入すると同時に真空ポンプで減圧脱水処理を行い、上下方向からプレスして補強有機繊維基材2とする。補強有機繊維基材2は、有機繊維樹脂層全体を100体積%として、50体積%の量となるように調整した。
Next, meta-type aramid fibers (made by Teijin Techno Products Co., Ltd., trade name: Conex) / para-type aramid fibers (made by Teijin Techno Products Co., Ltd., trade name: Technora) / para-type aramid fibers (Toray), which are organic fibers -A DuPont Co., Ltd. brand name: Kevlar pulp) = 50/45/5 (mass%) is weighed in a total amount of 20 g and dispersed in 10 liters of water to prepare a slurry.
And as shown in the right figure of FIG. 2, the reinforcement inorganic fiber base material 1 is arrange | positioned to the center part of a papermaking metal mold | die, slurry is inject | poured into the reinforcement inorganic fiber base material 1 outer peripheral part, and a vacuum dehydration process is carried out with a vacuum pump simultaneously. And press from above and below to make the reinforced organic fiber substrate 2. The reinforced organic fiber base material 2 was adjusted so that the whole organic fiber resin layer was 100% by volume and the amount was 50% by volume.

補強無機繊維基材1とこの外周に配置された補強有機繊維基材2は図3に示すように、表面温度を200℃に保持された成形金型内に配置し、成形金型を閉じる。そして、成形金型内を0〜1.3kPaの減圧状態とし、閉じた成形金型に上記液状樹脂を注入し、補強無機繊維基材1とこの外周に配置された補強有機繊維基材2に浸透させた液状樹脂を、5分加熱硬化して繊維強化樹脂成形体を成形する。
繊維強化樹脂成形体は、未だ歯を形成していないので、ホブ盤を用いて切削加工を行い、はす歯を形成し、樹脂製歯車を作製した。
はす歯はモジュール2.5、圧力角20°、ねじれ角30°とした。
As shown in FIG. 3, the reinforced inorganic fiber substrate 1 and the reinforced organic fiber substrate 2 arranged on the outer periphery thereof are arranged in a molding die whose surface temperature is maintained at 200 ° C., and the molding die is closed. Then, the inside of the molding die is brought to a reduced pressure state of 0 to 1.3 kPa, the liquid resin is injected into the closed molding die, and the reinforcing inorganic fiber base material 1 and the reinforcing organic fiber base material 2 arranged on the outer periphery thereof are applied. The infiltrated liquid resin is heated and cured for 5 minutes to form a fiber reinforced resin molded body.
Since the fiber-reinforced resin molded article has not yet formed teeth, cutting was performed using a hobbing machine to form helical teeth, and resin gears were produced.
The helical teeth were a module 2.5, a pressure angle of 20 °, and a twist angle of 30 °.

(実施例2)
前述した実施例1の補強無機繊維基材1の無機繊維を、ガラス繊維とした以外は、実施例1と同様にして、樹脂製歯車を作製した。
用いたガラス繊維は、繊維長:3mm、繊維径:13μm、繊維質量:21.6gとした。
(Example 2)
A resin gear was produced in the same manner as in Example 1 except that the glass fiber was used as the inorganic fiber of the reinforced inorganic fiber substrate 1 of Example 1 described above.
The glass fiber used had a fiber length of 3 mm, a fiber diameter of 13 μm, and a fiber mass of 21.6 g.

(実施例3)
前述した実施例1のリング状補強繊維基材2の有機繊維を、PBO繊維とした以外は、実施例1と同様にして、樹脂製歯車を作製した。
用いたPBO繊維は、繊維長:3mm、繊維径:13μm、繊維質量:26.0gとした。
(Example 3)
A resin gear was produced in the same manner as in Example 1 except that the organic fiber of the ring-shaped reinforcing fiber substrate 2 of Example 1 described above was PBO fiber.
The PBO fiber used was a fiber length: 3 mm, a fiber diameter: 13 μm, and a fiber mass: 26.0 g.

(比較例1)
前述した実施例1の液状樹脂を含浸させる補強繊維基材(図1)として、補強有機繊維基材のみを使用した。先ず、有機繊維であるメタ型アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ株式会社製、商品名:コーネックス)/パラ型アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ株式会社製、商品名:テクノーラ)/パラ型アラミド繊維(東レ・デュポン株式会社製、商品名:ケブラーパルプ)=50/45/5(質量%)を総量20g量り取り、10リットルの水に分散させスラリーを作製する。そして、図2に示すように、抄造金型の中央部に金属製ブッシュ(鉄系焼結合金、形状:φ55−φ35×t3、質量:117g)を配置させ、金属製ブッシュ外周部にスラリーを注入すると同時に真空ポンプで減圧脱水処理を行い、上下方向からプレスして補強有機繊維基材とする。
これに液状樹脂を浸透させる成形方法は前述した実施例1の方法とした。
(Comparative Example 1)
Only the reinforcing organic fiber substrate was used as the reinforcing fiber substrate (FIG. 1) impregnated with the liquid resin of Example 1 described above. First, meta-type aramid fibers (trade name: Conex, manufactured by Teijin Techno Products Co., Ltd.) / Para-type aramid fibers (trade name: Technora, manufactured by Teijin Techno Products Co., Ltd.) / Para-type aramid fibers (Toray DuPont Co., Ltd., trade name: Kevlar pulp) = 50/45/5 (mass%) is weighed in a total amount of 20 g and dispersed in 10 liters of water to prepare a slurry. Then, as shown in FIG. 2, a metal bush (iron-based sintered alloy, shape: φ55-φ35 × t3, mass: 117 g) is arranged at the center of the papermaking mold, and slurry is placed on the outer periphery of the metal bush. At the same time as the injection, vacuum dehydration treatment is performed with a vacuum pump, and pressing from above and below makes a reinforced organic fiber substrate.
The molding method for infiltrating the liquid resin into this was the method of Example 1 described above.

(質量評価)
質量評価は、電子天秤(株式会社島津製作所、商品名:LIBROR)で樹脂製歯車を温度19℃、湿度53%の環境下で秤量し、比較した。結果を表1に示す。
尚、表1の値は比較例1を100とした時の指数で表したものである。
(Mass evaluation)
The mass evaluation was made by weighing resin gears with an electronic balance (Shimadzu Corporation, trade name: LIBROR) in an environment of a temperature of 19 ° C. and a humidity of 53% for comparison. The results are shown in Table 1.
The values in Table 1 are expressed as an index when Comparative Example 1 is set to 100.

Figure 2011220463
Figure 2011220463

表1から明らかなように、無機繊維樹脂層及び有機繊維層から成る樹脂製歯車(実施例1、実施例2、実施例3)は、金属製ブッシュを用いた樹脂製歯車(比較例1)と比較して質量が軽くなっている。   As is clear from Table 1, resin gears (Example 1, Example 2, Example 3) made of inorganic fiber resin layers and organic fiber layers are resin gears using metal bushes (Comparative Example 1). The mass is lighter than that.

1…補強無機繊維基材、2…補強有機繊維基材、3…金属製ブッシュ、4…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reinforcement inorganic fiber base material, 2 ... Reinforcement organic fiber base material, 3 ... Metal bush, 4 ... Rotating shaft

Claims (5)

中心部に貫通孔を有する無機繊維を含有した無機繊維樹脂層と、この無機繊維樹脂層の外周に配置される、有機繊維を含有した有機繊維樹脂層とを有した、樹脂製歯車。   A resin gear having an inorganic fiber resin layer containing an inorganic fiber having a through hole in the center and an organic fiber resin layer containing an organic fiber disposed on the outer periphery of the inorganic fiber resin layer. 請求項1において、貫通孔が、その内周面に凹凸を有し、回転軸と互いの凹凸により係合される樹脂製歯車。   The resin gear according to claim 1, wherein the through hole has irregularities on an inner peripheral surface thereof and is engaged with the rotating shaft by the mutual irregularities. 請求項1又は2において、有機繊維樹脂層が、この層内の範囲で、歯面を設けられる樹脂製歯車。   3. The resin gear according to claim 1, wherein the organic fiber resin layer is provided with a tooth surface within a range within the layer. 請求項1乃至3の何れかにおいて、樹脂が、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である樹脂製歯車。   4. The resin gear according to claim 1, wherein the resin is a thermosetting resin or a thermoplastic resin. 請求項1乃至4の何れかにおいて、無機繊維樹脂層と、有機繊維樹脂層との界面が、平面視にて曲線形状又は多角形状である樹脂製歯車。   5. The resin gear according to claim 1, wherein an interface between the inorganic fiber resin layer and the organic fiber resin layer is a curved shape or a polygonal shape in plan view.
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