JP2021092313A - gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化プラスチック(FRP)製歯車に関する。 The present invention relates to fiber reinforced plastic (FRP) gears.
歯車の素材は金属あるいはプラスチックが用いられている。金属歯車は、強度はあるが重い、プラスチック歯車は金属歯車に比べ強度は落ちるが軽い。 The material of the gear is metal or plastic. Metal gears are strong but heavy, and plastic gears are less strong but lighter than metal gears.
金属歯車のように強度があり、プラスチック歯車のように軽い歯車が望まれる。 Gears that are as strong as metal gears and light as plastic gears are desired.
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。 FRP is light and strong, and if you make gears with FRP, you can get strong and light gears.
下記先行技術文献に見られるようにFRP歯車が検討されている。 FRP gears are being studied as seen in the prior art literature below.
金属歯車は、強度はあるが重い、プラスチック歯車は軽いが金属歯車程の強度はない。プラスチック歯車並みに軽く金属歯車並みあるいは以上に強度のある歯車を得ることが課題である。軽くて強度のある歯車を得るには使用素材の選択が必要である。その素材としてFRPが適している。FRPは金属並み、あるいは以上の強度を有し、かつ、プラスチック並みの質量である。歯車は、歯部、回転軸を取り付けるボス部、歯部とボス部とを結ぶハブ部からなる。歯車で強度要求の厳しい部分は歯部である。従い、プラスチック歯車の歯部を強度の高いFRPで製作することが考えられる。特許文献1、2はFRP製歯部の成形方法を記載している。また、ハブ部の強度は歯部程には必要ではないため、これら文献はハブ部素材として従来のプラスチックあるいはプラスチックに短繊維を混ぜたコンパウンドでの成形を記載している。歯部が高強度化すると、つぎに高強度化が必要な部分はボス部である。歯部に負荷が加わると、回転軸とボス部との間で、特に、回転軸と歯車との滑りを防ぐためのキー溝周りは歯部負荷以上の負荷が発生する。この故に、歯部の高強度化を活かすためにはボス部を高強度化しなければならない。
Metal gears are strong but heavy, and plastic gears are light but not as strong as metal gears. The challenge is to obtain gears that are as light as plastic gears or stronger than metal gears. In order to obtain light and strong gears, it is necessary to select the material to be used. FRP is suitable as the material. FRP has strength equal to or higher than that of metal, and has a mass equivalent to that of plastic. The gear consists of a tooth portion, a boss portion to which a rotating shaft is attached, and a hub portion connecting the tooth portion and the boss portion. The part of the gear where the strength requirement is strict is the tooth part. Therefore, it is conceivable to manufacture the teeth of plastic gears with high-strength FRP.
ボス部を高強度化する案として文献1は金属ボスを使用している。文献2はボス部については特段の記載はなく、ハブ部とボス部は一体化しており、ボス部の強度はプラスチックあるいはプラスチックに短繊維を混ぜて作られるコンパウンドの強度となる。本発明では、キー溝を有する文献1の金属製ボスを歯部と同様にキー溝周りを含む周方向に連続した長繊維を有するFRP織物シートを多重に巻きかけ積層成形することにより歯部負荷以上の負荷に耐えられ、かつ、金属ボスより軽量なボスを実現する。さらに、上記周方向長繊維と斜向するように螺旋状にFRPシートを混合積層すればボス部の捩じり剛性を更に高めることができる。
文献3はボス部を同文献図3のようにFRPシートを同芯状に巻き付ける方法でボス部を製作する。この方法で得られた歯車にキー溝を設けるには、芯部内面に溝加工をほどこすことになり、巻き付けられたFRPシートの繊維はキー溝深さ相当部分が切断されるため、長繊維強度は得られずキー溝部の強度は大きく低下する。
なお、プラスチックあるいはコンパウンド製ハブ部をも連続繊維FRPで成形するとさらに高強度化ができる。
In
If the hub part made of plastic or compound is also molded with continuous fiber FRP, the strength can be further increased.
本発明の歯車は金属製歯車と同程度ないしは以上の強度を有し、プラスチック歯車と同程度に軽量であり、現在使われている金属製あるいはプラスチック製歯車を代替できる。 The gear of the present invention has the same or higher strength than the metal gear, is as light as the plastic gear, and can replace the currently used metal or plastic gear.
歯部1は連続FRPシートを複数層巻きかけ積層する。その製法の一例が特許文献1あるいは2に記載されている。
A plurality of layers of continuous FRP sheets are wound around the
ハブ部2はプラスチックあるいは炭素繊維やガラス繊維等の短繊維とプラスチックからなるコンパウンドからなる一実施例であり、特許文献1、2にも記載されている。
The
ボス部3は、歯部同様、連続FRPシートを複数層巻きかけ積層成形する。ボス部内周からキー溝周りを含め外周まで繊維は連続している
Like the tooth portion, the
図1は本発明の複合材製歯車の概形例である。
図2は本発明の複合材製歯車の構成例である。
FIG. 1 is a schematic example of the composite gear of the present invention.
FIG. 2 is a configuration example of the composite gear of the present invention.
本発明は、現在主流である金属製歯車、プラスチック製歯車に対し、当二者の特長を併せ持つ、軽量・高強度のFRP歯車を提供する。FRP歯車は錆びず、転動音が小さい。機械装置に組み込まれている従来歯車の代替が可能であり、その強度の高さから、機械装置の小型化や高性能化に寄与する。 The present invention provides a lightweight, high-strength FRP gear that has the features of the two, as opposed to the metal gears and plastic gears that are currently mainstream. FRP gears do not rust and the rolling noise is small. It is possible to replace the conventional gears built into the mechanical device, and due to its high strength, it contributes to the miniaturization and high performance of the mechanical device.
1 FRP製歯部(周方向に連続繊維シートを積層)の例
2 コンパウンドプラスチック製ハブの例
3 FRP製ボス部(周方向に繊維が連続した繊維織物FRPシートを積層)
1 Example of FRP tooth part (laminated continuous fiber sheet in the circumferential direction) 2 Example of compound
本発明の歯車は金属製歯車と同程度ないしは以上の強度を有し、プラスチック歯車と同程度に軽量であり、現在使われている金属製あるいはプラスチック製歯車を代替できる。特に、チェーン駆動を行う装置において、スプロケット重量の大きな部分をハブ部重量が占める。このハブ部に本願を適用すれば装置の軽量化を図ることができる。 The gear of the present invention has the same or higher strength than the metal gear, is as light as the plastic gear, and can replace the currently used metal or plastic gear. In particular, in a device for driving a chain, the weight of the hub portion occupies a large part of the weight of the sprocket. If the present application is applied to this hub portion, the weight of the device can be reduced.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2019218785 | 2019-12-03 |
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Country | Link |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06218839A (en) * | 1992-09-26 | 1994-08-09 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | Production of ring for gear having internal teeth and external teeth and use of said combination ring for forming internal gear and external gear |
CN201162787Y (en) * | 2008-01-25 | 2008-12-10 | 嘉兴学院 | Anti-creep electric motor coupling spindle |
JP2016083892A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 株式会社ジェイテクト | Gear, and manufacturing method of the gear |
-
2020
- 2020-11-14 JP JP2020189925A patent/JP2021092313A/en active Pending
Patent Citations (3)
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JPH06218839A (en) * | 1992-09-26 | 1994-08-09 | Deutsche Forsch & Vers Luft Raumfahrt Ev | Production of ring for gear having internal teeth and external teeth and use of said combination ring for forming internal gear and external gear |
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