JP3383620B2 - 樹脂製歯車の製造法 - Google Patents

樹脂製歯車の製造法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂含浸補強基材
の成形品を歯部構成体とし、歯部構成体の中心に金属製
ブッシュをインサート成形してなる樹脂製歯車の製造法
に関する。殊に、歯部構成体が、連続した織布又は不織
布からなるリング状補強基材に樹脂を含浸したものであ
る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、図5に示したような
構造が代表的である。連続したシート状の織布に熱硬化
性樹脂を含浸してこれを端縁より棒状に巻き、さらに輪
にしたリング状補強基材を歯部構成体1としている。ま
た、熱硬化性樹脂を含浸した織布の細片(0.7〜2cm
角)を固めて、歯部構成体1の内側に位置するウェブ2
としている。リング状補強基材とその内側に充填した前
記織布の細片は、中央に配置した金属製ブッシュ3をイ
ンサートとして加熱加圧成形により一体化し、成形後に
切削加工により歯部構成体1に歯を切る。歯部構成体1
のための連続したシート状の織布としては、綿布やアラ
ミド繊維織布を用いる。これにフェノール樹脂等の熱硬
化性樹脂を含浸する。また、ウェブ2を構成する細片と
しては、熱硬化性樹脂を含浸した綿布やガラス織布を裁
断して、0.7〜2cm角にしたものを用いる。
【0003】金属製ブッシュ3の周面には径方向へ突出
した回り止め部材4を配置している。ウェブ2を構成す
る材料は独立した細片であるから、この細片は成形時に
流動して回り止め部材4の周辺に十分に充填される。こ
れによって、ウェブ2と金属製ブッシュ3とは強固に結
合されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】歯車の径が十分に大き
いときは、上記のように歯部と金属製ブッシュの間をウ
ェブで連結し、ウェブを構成する材料に金属製ブッシュ
との結合強度を大きくできる材料を選ぶことができる。
しかし、歯車の径が小さくなると、ウェブを配置する余
地がなくなり、歯部構成体と金属製ブッシュとを直接結
合しなければならなくなる。しかし、歯部構成体のリン
グ状補強基材は、歯の強度を確保する目的で連続した織
布からなるので、成形時の流動が少ない。リング状補強
基材が回り止め部材の周辺に十分に充填されることを期
待できず、リング状補強基材を成形した歯部構成体と金
属製ブッシュの結合強度を確保することは難しい。
【0005】本発明に係る製造法は、連続した織布又は
不織布からなるリング状補強基材を歯部構成体に用い、
歯部構成体と金属製ブッシュとが直接結合される樹脂製
歯車を対象としている。本発明が解決しようとする課題
は、補強基材の乱れが少なく、歯部構成体と金属製ブッ
シュの結合強度を十分に確保した樹脂製歯車を製造する
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る樹脂製歯車の製造法は、径方向へ突出
した回り止め部材を周面に配した金属製ブッシュと、連
続した織布又は不織布からなるリング状補強基材とを成
形金型に投入し、リング状補強基材を金属製ブッシュの
周囲に配置して金属製ブッシュ厚さ方向に加圧する。そ
して、成形金型に注入した液状樹脂をリング状補強基材
に含浸させて加熱成形し、樹脂含浸リング状補強基材の
成形品を歯部構成体とする樹脂製歯車を製造する。この
とき、前記リング状補強基材の配置を、リング状補強基
材の一対が一組となって前記回り止め部材を金属製ブッ
シュ厚さ方向両側から挟むように行なう。そして、成形
金型の加圧方向上下面には回り止め部材と対応する位置
に凹陥部を配置し、加圧によりリング状補強基材の一部
を前記凹陥部に充填することを特徴とするものである。
別の製造法では、径方向へ突出した回り止め部材を周面
に配した金属製ブッシュと、連続した織布又は不織布か
らなる樹脂含浸リング状補強基材とを成形金型に投入
し、リング状補強基材を金属製ブッシュの周囲に配置し
て金属製ブッシュ厚さ方向に圧力を加えて加熱加圧成形
し、樹脂含浸リング状補強基材を歯部構成体とする樹脂
製歯車を製造する。このとき、リング状補強基材の配置
を、リング状補強基材の一対が一組となって前記回り止
め部材を金属製ブッシュ厚さ方向両側から挟むように行
なう。そして、成形金型の加圧方向上下面には回り止め
部材と対応する位置に凹陥部を配置し、加圧によりリン
グ状補強基材の一部を前記凹陥部に充填することを特徴
とするものである。
【0007】上記のように、本発明に係る樹脂製歯車の
製造法は、リング状補強基材が回り止め部材を上下から
挟んだ状態で成形された歯部構成体と金属製ブッシュと
が一体化しているので、歯部構成体と金属製ブッシュの
結合強度を十分なものにすることができる。金属製ブッ
シュ厚さ方向に加えられる成形時圧力により、回り止め
部材を上下から挟んでいるリング状補強基材は回り止め
部材に食い込み、十分な結合強度を確保できるのであ
る。また、本発明に係る方法では、加圧によりリング状
補強基材の一部が変形して凹陥部に充填される。凹陥部
を配置しない態様では、回り止め部材の存在のためにそ
の周囲のリング状補強基材の密度が高くなり基材の配向
が乱れる。しかし、凹陥部を配置しておくと、回り止め
部材の存在のために排除されたリング状補強基材が凹陥
部に充填されるので、基材の配向の乱れが少なくなり、
歯部構成体と金属製ブッシュの結合強度を一層高めるこ
とができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明を実施するに当り、リング
状補強基材の製作は次のように行なう。図2に示すよう
に、筒状の織布11を端部から軸方向に巻き上げ、リン
グ状補強基材12とする。図には、真っ直ぐな筒を示し
たが蛇腹の筒であってもよい。筒状の織布11をニット
編みにより製作し伸縮性を持たせると、前記巻き上げ作
業を容易に行なうことができるので都合がよい。また、
前記により伸縮性を持たせたリング状補強基材は、歯車
の機械特性上も好ましい。詳細は後述する。別の手段で
は、図3に示すように、シート状の織布11を端縁より
巻き込んで棒状体となし、さらに当該棒状体を輪にして
リング状補強基材12とする。図2に示した態様では織
布11の代わりに不織布を用いることは難しいが、図3
に示した態様では織布11の代わりに不織布を用いる際
の困難性はない。さらに、別の手段では、リング状補強
基材の製作を次のように行なうことができる。その一つ
は、シート状の織布又は不織布を筒状に巻き、さらに当
該筒状体を軸方向に圧縮して輪にする手段である。筒状
に巻く回数は一回でもよいし一回を越えて重ね巻きにし
てもよい。もう一つは、初めからリング状ないしは筒状
に形成されている不織布を軸方向に圧縮して輪にする手
段である。
【0009】上記のようなリング状補強基材を用い、リ
ング状補強基材の一対が一組となって、回り止め部材4
を金属製ブッシュ3厚さ方向両側から挟み、リング状補
強基材を成形した歯部構成体1とインサート成形した金
属製ブッシュ3とが一体となった樹脂製歯車とする。図
1に示すように、リング状補強基材は回り止め部材4の
位置と対応した箇所が変形するので、これの伴って歯部
構成体1が金属製ブッシュ3の周囲で突出するように成
形する。
【0010】成形は次のように行なう。図4に示すよう
に、径方向へ突出した回り止め部材4を周面に配した金
属製ブッシュ3とリング状補強基材12とを成形金型1
3に投入する。リング状補強基材12は、中央に配置し
た金属製ブッシュ3の周囲に配置するが、一対のリング
状補強基材12が回り止め部材4を上下から挟むように
する。すなわち、リング状補強基材12の内径を、回り
止め部材4を含む金属製ブッシュ3の外径より小さく設
定する。この状態で型締めし、その圧力でリング状補強
基材12を変形させて回り止め部材4にリング状補強基
材12を食い込ませる。あるいは、リング状補強基材1
2を回り止め部材4の周囲に回り込ませる。成形金型1
3の加圧方向上下面には回り止め部材4と対応する位置
に凹陥部14を配置してあるので、型締めの圧力により
リング状補強基材12の一部が変形して凹陥部14に充
填される。リング状補強基材12に伸縮性を持たせてお
くと、その変形が容易で、前記回り止め部材4の食い込
みあるいはリング状補強基材12の回り込みを良好に行
なうことができる。また、凹陥部14への充填を良好に
行なうことができる。そして、減圧状態にした金型内に
液状樹脂(CPレジン:架橋ポリエステルアミド,架橋
ポリアミノアミド、エポキシ樹脂やポリイミド)を注入
し、リング状補強基材に含浸させて加熱成形する。図1
は、成形した結果を示す断面図である。リング状補強基
材は回り止め部材4の位置と対応した箇所が凹陥部14
を埋めるように変形するので、歯部構成体1が金属製ブ
ッシュ3の周囲で突出した形状となっている。回り止め
部材4を、先端が大きく基部が小さいアンダーカット形
状にしておくと、歯部構成体と金属製ブッシュとの結合
強度をより大きくできるので好都合である。上記の例で
は、リング状補強基材12を二つ重ねて、回り止め部材
4を上下から挟んでいる。歯車の厚さを厚くする等の都
合で、リング状補強基材12を三つ重ねるときには、回
り止め部材4を金属製ブッシュ3の周面に二列配置す
る。そして、上と中央を一対とするリング状補強基材で
一方の回り止め部材を挟み、中央と下を一対とするリン
グ状補強基材で他方の回り止め部材を挟むようにする。
【0011】上記発明の実施の態様では、リング状補強
基材を成形金型に配置し成形金型に液状樹脂を注入して
リング状補強基材に含浸した。別の実施の態様では、予
め熱硬化性樹脂を含浸したリング状補強基材を成形金型
に配置し、液状樹脂を注入せずに、上記と同様に成形す
る。予め熱硬化性樹脂を含浸したリング状補強基材は、
次のようにして製造できる。図3に基づいて説明した手
段においては、まず、シート状織布11(又はシート状
不織布)に熱硬化性樹脂を含浸乾燥してプリプレグとす
る。このプリプレグを加熱しながら縁より巻き込んで棒
状体となし、さらに当該棒状体を輪にしてリング状補強
基材12とする方法である。前記プレプレグを筒状に巻
き、さらに当該筒状体を軸方向に圧縮して仮成形し、輪
にしてリング状補強基材12とする方法でもよい。さら
に、別の手段においては、初めからリング状ないしは筒
状に形成されている不織布に熱硬化性樹脂を含浸乾燥し
てプリプレグとする。これを軸方向に圧縮して仮成形
し、輪にしてリング状補強基材12とする方法でもよ
い。
【0012】
【実施例】実施例1 ニット編みした筒状のアラミド繊維織布を端部から軸方
向に巻き上げ、リング状補強基材とした。このリング状
補強基材を用い、図4に基づき説明した方法により成形
を行なった。リング状補強基材への樹脂含浸は、減圧状
態にした成形金型にCPレジンを注入して行なった。
【0013】実施例2 実施例1において、平織りした筒状のアラミド繊維織布
を用いる以外は、実施例1と同様にして成形した。
【0014】比較例1 実施例1において、成形金型には凹陥部14を配置しな
い構成とし、そのほかは実施例1と同様にして成形し
た。
【0015】比較例2 ニット編みした筒状のアラミド繊維織布を端部から軸方
向に巻き上げ、リング状補強基材とした。このリング状
補強基材の内径を、回り止め部材を含む金属製ブッシュ
の外径とほぼ同寸法とし、凹陥部14を配置しない成形
金型を用いて、そのほかは実施例1と同様にして成形し
た。この比較例では、成形金型に投入したリング状補強
基材の内周が、回り止め部材先端の外側に位置してい
る。
【0016】比較例3 比較例2において、平織りした筒状のアラミド繊維織布
を用いる以外は、比較例2と同様にして成形した。
【0017】上記の各例の樹脂製歯車は、歯部構成体に
切削加工により歯を切った。また、切削加工時には、リ
ング状補強基材と樹脂が凹陥部14に充填されてできた
凸部を一緒に取り除いた。表1には、歯部構成体と金属
製ブッシュ間の破壊強度を測定した結果を示した。測定
方法は、固定された鋼製の相手歯車に樹脂製歯車を噛み
合わせ、樹脂製歯車の回転軸を捻じって、歯部構成体と
金属製ブッシュの間の破壊強度を測定するものである。
破壊強度は歯部構成体にクラックが発生する時点の大き
さとし、それぞれ2個の樹脂製歯車の測定値を示した。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る樹脂製歯車
は、連続した織布又は不織布からなるリング状補強基材
を成形した歯部構成体と金属製ブッシュとが直接結合し
た構成でありながら、その結合強度を十分に確保するこ
とができる。実施例1と比較例1の対比から明らかなよ
うに、本発明に係る方法ではリング状補強基材の乱れが
少ないことから、結合強度は極めて良好である。リング
状補強基材に伸縮性を持たせた場合は、回り止め部材の
リング状補強基材への食い込みが良好になり、さらに大
きな結合強度を確保することができる(実施例1)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る方法で製造した樹脂製歯車の断面
図である。
【図2】本発明に係る樹脂製歯車の製造において歯部構
成体のためのリング状補強基材を準備する工程を示す説
明図である。
【図3】本発明に係る樹脂製歯車の製造において歯部構
成体のためのリング状補強基材を準備する別の工程を示
す説明図である。
【図4】本発明に係る樹脂製歯車を成形する様子を示す
断面説明図である。
【図5】従来の樹脂製歯車を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1は歯部構成体 2はウェブ 3は金属製ブッシュ 4は回り止め部材 11は織布 12はリング状補強基材 13は成形金型 14は凹陥部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−86243(JP,A) 特開 平7−113458(JP,A) 特開 平6−106646(JP,A) 特開 平2−252537(JP,A) 特開 平2−241729(JP,A) 特開 昭53−22605(JP,A) 実開 平2−127418(JP,U) 実開 昭58−69419(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29D 15/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】径方向へ突出した回り止め部材を周面に配
    した金属製ブッシュと、連続した織布又は不織布からな
    るリング状補強基材とを成形金型に投入し、リング状補
    強基材を金属製ブッシュの周囲に配置して金属製ブッシ
    ュ厚さ方向に加圧し、成形金型に注入した液状樹脂をリ
    ング状補強基材に含浸させて加熱成形し、樹脂含浸リン
    グ状補強基材の成形品を歯部構成体とする樹脂製歯車を
    製造するに当たり、 前記リング状補強基材の配置を、リング状補強基材の一
    対が一組となって前記回り止め部材を金属製ブッシュ厚
    さ方向両側から挟むように行ない、 成形金型の加圧方向上下面には回り止め部材と対応する
    位置に凹陥部を配置し、 加圧によりリング状補強基材の一部を前記凹陥部に充填
    することを特徴とする樹脂製歯車の製造法。
  2. 【請求項2】径方向へ突出した回り止め部材を周面に配
    した金属製ブッシュと、連続した織布又は不織布からな
    る樹脂含浸リング状補強基材とを成形金型に投入し、リ
    ング状補強基材を金属製ブッシュの周囲に配置して金属
    製ブッシュ厚さ方向に圧力をかけて加熱加圧成形し、樹
    脂含浸リング状補強基材の成形品を歯部構成体とする樹
    脂製歯車を製造するに当たり、 前記リング状補強基材の配置を、リング状補強基材の一
    対が一組となって前記回り止め部材を金属製ブッシュ厚
    さ方向両側から挟むように行ない、 成形金型の加圧方向上下面には回り止め部材と対応する
    位置に凹陥部を配置し、 加圧によりリング状補強基材の一部を前記凹陥部に充填
    することを特徴とする樹脂製歯車の製造法。
  3. 【請求項3】リング状補強基材が、筒状の織布を端部か
    ら軸方向に巻き上げ輪にしたものである請求項1又は2
    記載の樹脂製歯車の製造法。
  4. 【請求項4】リング状補強基材が、シート状の織布又は
    不織布を端縁より巻き込んで棒状体となし、さらに当該
    棒状体を輪にしたものである請求項1又は2記載の樹脂
    製歯車の製造法。
  5. 【請求項5】リング状補強基材が、シート状の織布又は
    不織布を筒状に巻き、さらに当該筒状体を軸方向に圧縮
    して輪にしたものである請求項1又は2記載の樹脂製歯
    車の製造法。
  6. 【請求項6】リング状補強基材が、リング状ないしは筒
    状の不織布を軸方向に圧縮して輪にしたものである請求
    項1又は2記載の樹脂製歯車の製造法。
  7. 【請求項7】リング状補強基材が、伸縮性を有するもの
    である請求項3〜6のいずれかに記載の樹脂製歯車の製
    造法。
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