JPH0699361A - 複合材手動工具 - Google Patents

複合材手動工具

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JPH0699361A
JPH0699361A JP5133576A JP13357693A JPH0699361A JP H0699361 A JPH0699361 A JP H0699361A JP 5133576 A JP5133576 A JP 5133576A JP 13357693 A JP13357693 A JP 13357693A JP H0699361 A JPH0699361 A JP H0699361A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、非磁気、非伝導性、非発火
性であり、且つ強度に富む項を提供することである。 【構成】 繊維補強プラスチック材料のみで製造され
た、完全に非金属製の工具は、核の周囲に伸びている、
不揃い、非連続的ガラス繊維で補強されたプラスチック
材料と、一方方向、連続的ガラス繊維で補強されたプラ
スチック材料を含み、複合材工具構造を形成するために
圧縮成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、手動工具類に関するも
のであり、特に、ガラス補強プラスチック材料各種のみ
で作られている、複合材手動工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンチなどの手動工具は、強度と
耐久性が必要なため、鉄、スチール、または、その他の
金属で作られていた。金属道具は、鋳造や鍛造によって
製造される。しかし、金属工具の主要な欠点は、製造の
際にも、材料費においても、費用が高くつくという点で
ある。更に、金属工具は、多くの場合、特に、感電の危
険が存在するような場合には、その使用は望ましくない
ことがある。これまで、ハンドルや、あまり力の加えら
れない部分にプラスチックを使うように設計された、金
属とプラスチックとを含む手動工具が考案されてきた。
これは、材料費の観点からは、費用を軽減出来ると言え
るが、金属の使用が、その工具の用途を限定してしま
う。プラスチックのみで構成される工具の製造が提案さ
れたこともある。しかし、力の加えられる部分には強度
が必要なので、そのような工具は、応用度が限られてし
まう。従って、大部分は、工具におけるプラスチックの
使用は、使用中、高応力要素が存在しない、低トルクの
レンチや低強度ペンチなどのみに限られていた。
【０００３】日本の東京にあるボンザイ社によって製造
された、箱状端部レンチ（平面のものと、傾斜型のもの
の両方）には、１層の平織り炭素繊維エポキシ布地で覆
われた外部表面を持つ、一方方向炭素繊維エポキシ・テ
ープによって形成されたハンドルがついている。しか
し、高い局部的接点応力に抵抗するには、平レンチの箱
状端部には、スチール挿入物が挿入されており、レンチ
が６角形伝動を持つようになっている。スチール６角挿
入物には、複数層の挿入物の外部直径を包む一方方向の
テープがついている。スチール挿入物は、複数のピン
で、レンチに取り付けられている。スチール挿入物構成
は、繊維部が壊れ易く、挿入の際に、繊維の抜け出し、
型の非積層化が起こることが知られている。また、傾斜
型の箱状端部レンチは、その層間のせん断力が低いた
め、金属製の類似品の持つトルク強度の４０パーセント
以下の強度しか持たない。更に、炭素繊維の存在は、そ
の伝導性ゆえに、望ましくない。
【０００４】米国特許第５，０６２，３２８号には、多
角形の開口部を持つ頭部付きの、ガラス繊維補強プラス
チック材料で作られた本体を持つ開端部付きレンチが紹
介されており、その本体には、レンチの使用中に高接触
応力に耐えられるように多角形の開口部付きの固いスチ
ールの金属挿入物がはめ込まれている。このレンチは、
レンチの顎部とレンチによって締められるナットとの接
触点に加えられる、締め応力に耐えるために、金属挿入
物を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】安価な材料で製造で
き、製造費も安く、しかも、同サイズの金属工具に匹敵
する強度を持つ、非金属、即ち、非磁気性、非伝導性、
かつ、非発火性のレンチやその他の手動工具を提供する
ことが、本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、不揃い配向で
配置された非連続的ガラス繊維補強材と、制御された配
向で配置された連続的ガラス繊維を含むプラスチック材
のみで形成された、完全に非金属製の手動工具を提供す
るものである。本発明は、更に、不揃いの非連続的ガラ
ス繊維で補強されたプラスチック材の核と、その核の周
囲を囲んでいる非方向性ガラス繊維で補強されたプラス
チック材の束で構成されている手動工具を提供する。
【０００７】本発明の更に別な側面は、複合材手動工具
を製造する方法を提供する点であり、この方法は、手動
工具の輪郭を持った不揃いの非連続的ガラス繊維で補強
されたプラスチックの複数の層を形成する段階、手動工
具の核を形成するために、これらの層を積み重ねる段
階、成形用投入材を入れるために一方方向の連続的ガラ
ス繊維で補強されたプラスチック材の束を核の中に置く
段階、複合材手動工具の構造を形成するために、あらか
じめ定められた時間間隔で、成形用投入材を圧縮成形機
で熱と圧力に晒す段階によって構成される。
【０００８】本発明は、以下に充分に説明され、図示さ
れ、特に発明の請求範囲で明記されている通りの、特定
の新特徴と構造上の詳細を持つが、本発明の主意から外
れたり、本発明の利点を無効にしたりすることのない限
り、その詳細において種々の変更が加えられることは差
し支えないものとする。
【０００９】
【実施例】図１と図２に、本発明によって提供される複
合材両端箱状レンチ１０が図示してある。レンチ１０
は、長いハンドル部１２と、両端にある異なったサイズ
の箱状端部１４と１６とを含んでいる。レンチ１０は、
各種のガラス繊維補強プラスチック材料のみで形成され
ており、圧縮成形プロセスを用いて製造される。図示の
目的のために、本発明は、両端箱状レンチについて説明
するが、本発明の原則は、開端レンチ、プライヤー、ね
じ回し、ラチェット、ソケットなどの他の手動工具にも
当てはめることができる。
【００１０】ここで説明する実施例では、レンチ１０
は、箱状頭部の各々１４と１６が、ハンドル部の軸に対
して１５度傾いている傾斜端部構造になっている。この
傾斜は、周知のように、使用における柔軟性と使いやす
さを可能にする。レンチ１０は、スチール製両端箱状レ
ンチと似た強度と特性を持っており、そのようなレンチ
は、従来、１／２インチと９／１６インチ、５／８イン
チ１１／１６インチ、３／４インチと１３／１６イン
チ、７／８インチと１５／１６インチ、１インチと９／
８インチなどのレンチのサイズ組み合わせで製造されて
きた。
【００１１】図示の目的のために、本発明に従って製造
された両端箱状頭部レンチの１実施例は、３／４インチ
と１３／１６インチの組み合わせのレンチである。レン
チ１０の直径ａとｂは、それぞれ、１．５３５インチと
１．６５５インチである。ハンドルの長さｃは、１１．
１０インチである。箱状頭部の厚さｄは、０．５６３イ
ンチである。ハンドル部の厚さｅは、０．５２インチで
ある。ハンドル部の幅ｆは、０．８５インチである。レ
ンチ１０の箱状頭部の各々１４と１６には、六角構造が
ついている。
【００１２】箱状頭部内部の六角構造は、図３に示す予
め成形された挿入物２０によって可能になる。予め成形
された挿入物２０は、後に説明するように、成形プロセ
スの間に、レンチ１０の内部箱状部分に組み入れること
ができる。挿入物２０は、レンチの核のために使用され
る、不揃い繊維補強材料から、圧縮成形される。３／４
インチのレンチの挿入物２０は、全体の巾ｇが１．０６
５インチ、両極の内部壁表面の間の距離ｈが０．７５８
インチとなっている。挿入物の高さや厚さは、箱状頭部
のそれと同じである。
【００１３】レンチ１０は、ガラス繊維補強熱硬化ポリ
マー基質シート成形化合物からのみ圧縮成形される。ガ
ラス繊維補強材は、短く切った、即ち、非連続で不揃い
の形態と、連続的、一方方向の形態の両方で使用され
る。理想的には、熱硬化ポリマー基質成形材料は、ビニ
ール・エステルであることが望ましい。これは、ビニー
ル・エステルが、高速硬化度と使用の容易さなどの工程
における重要な利点を持つものであるからである。しか
し、レンチ１０は、ガラス繊維補強エポキシ材料や、そ
の他のプラスチックで製造することもできる。
【００１４】レンチ１０の核に使用される材料は、短く
切られた不揃い配向ガラス繊維補強ビニール・エステル
材料であり、以下、不揃い繊維補強材料と略す。レンチ
１０には、更に、レンチの周囲を囲むように伸びる補強
材部分があり、これは、一方方向の連続的ガラス繊維補
強ビニール・エステル材でできている。これは、以下、
一方方向繊維補強材と略す。これらの化合物は、スチレ
ン単量体架橋剤を含んでいる。複合剤レンチと共に使用
された時、これら２つの化合物は、互いに補強し合う。
レンチ構造の核を形成する不揃い繊維補強材料は、多方
向負荷に対処するのに適当なレベルの等方性が必ず存在
するようするのを助ける。一方方向繊維補強材料は、レ
ンチ構造内の局部的および直接的強度と剛さを調節する
ことを可能にする。不揃い繊維補強材料の費用は、一方
方向繊維補強材料のそれに比べて、大幅に低い。この実
施例に適した材料は、郵便番号４８６４０、ミシガン州
ミッドランドのクアンタム・コンポジッツ社（Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．）から、カタ
ログ番号ＱＣ−８５００とＱＣ−８５０５として、市販
されている。ＱＣ−８５００は、短く切られた、不揃い
の１インチのガラス繊維補強ビニール・エステルのシー
ト成形化合物であり、ＱＣ−８５０５は、一方方向、連
続ガラス繊維補強ビニール・エステルのシート成形化合
物である。両材料は、約１／８インチの厚さのシート状
で製造されている。
【００１５】不揃いガラス繊維補強プラスチック材料の
中のガラス繊維の重量パーセントは、約５６パーセント
である。一方方向、連続ガラス繊維補強プラスチック材
料の中のガラス繊維の重量パーセントは、約６５パーセ
ントである。不揃いガラス繊維補強プラスチック材料
は、直径が０．０００５インチから０．０００７インチ
までの範囲のガラス繊維と、直径が０．０００６インチ
から０．００１３インチまでの範囲のガラス繊維を含ん
でいる。後で示すように、レンチの本体、または、核
は、不揃い繊維補強材料の複数の層によって形成されて
いる。しかし、完成した成形品は、不揃い配向の非連続
繊維補強材料と、制御された配向の連続繊維補強材料の
両方を含んだ、単一の複合層の様に見える。制御された
配向は、連続的、一方方向の配向のガラス繊維補強プラ
スチック材料を使用して、細片の形態のその材料を、成
形前に、核の中に配置させることによって得られる。
【００１６】複合材レンチ１０を製造するのに使用され
るプラスチック材料には、金属的成分は一切含まれない
ので、レンチ１０は、非伝導性、非磁気性、非発火性で
ある。また、レンチ１０は、耐腐食性で、傷がつかず、
軽量である。
【００１７】レンチ１０は、油圧プレスの付いた圧縮成
形機を用いて、圧縮成形される。レンチ１０を製造する
のに使用される材料は、一定範囲の温度と圧力で、成形
される。シート成形化合物は、厚いウレタンで、速い成
形サイクルをもたらす。複合材レンチの具体的な成形温
度、圧力、サイクル、硬化時間は、部品のサイズと成形
投入分の配置のしかたによって異なる。通常は、０．５
インチ以下の厚さの１部分につき、使用される成形温度
は、華氏約２５０度から３４０度までの間であり、成形
圧力は約５００ｐｓｉから１５００ｐｓｉまでの範囲で
ある。１部分の厚さが０．５インチよりも厚い場合は、
成形温度は低められる。硬化時間やサイクル時間は、成
形される部分の厚さと成形温度に依る。上記の寸法、特
に、０．５６３インチの箱状端部の厚さの場合の、３／
４インチ、１３／１６インチの複合材箱状レンチ１０の
典型的な硬化時間は、８分である。
【００１８】レンチの成形ができる前に、成形用投入材
が形成されなければならない。成形用投入材とは、各サ
イクルで、鋳型の中に配置される材料である。成形用投
入材の特徴は、使用される材料の重量、形、相対的配置
などである。レンチの成形用投入材についての以下の詳
細は、複合材レンチの製造に不可欠である：（１）材料
の鋳型内への配置、（２）成形されるレンチのサイズと
形、（３）使用される材料の位置、（４）成形プロセス
中の鋳型内の材料の位置。
【００１９】図４と図５において、簡略化された鋳型３
０の上面および側面図が示してある。鋳型３０には、鋳
型空洞部３２であり、図には、成形用投入材３４の構成
と、鋳型空洞部３２内の成形用投入材３０の配置を示し
てある。成形用投入材３４は、鋳型空洞部で定められる
レンチの輪郭より僅かに小さくしてあり、成形用投入材
３４が、鋳型空洞部内で平らに伸ばされるようにしてあ
る。成形用投入材は、図１に示す成形レンチの開箱状頭
部１４と１６の輪郭を定める、１対の各ピン３６と３８
の上に置かれる。成形用投入材３４は、理想的実施例に
おいては、互いに積み重ねられる６層の不揃い繊維補強
材料で構成される、核４０を含んでいる。成形用投入材
３４は、成形されるレンチのサイズによって、６層以
上、または、６層以下の不揃い繊維補強材料を使用する
ことができる。一方方向繊維補強材料の束４８は、レン
チ核４０の特定の層、例えば４３と４４、の間に挿入さ
れ、レンチ核４０の周囲を囲むように伸びる。
【００２０】束４８は、使用中にレンチ１０のハンドル
にかかる屈曲力と箱壁環応力との大部分を担うことによ
って、図１に示す成形レンチ１０の強度を大幅に増強さ
せることができる。成形作業以前の、一方方向繊維補強
材料の束４８の相対的サイズ、形、位置が、図４と図５
に図示してある。
【００２１】図４と図５、および、図１１−１４におい
て、束４８は、一方方向繊維補強材料の複数の細片４８
ａ−４８ｂから形成されており、通常、図１３に示す様
に、箱状端部１４の断面図において、長方形をしてい
る。また、図１４に示すように、ハンドル部において
は、円形の断面図となる。束４８の厚さは、通常、１層
か２層分４１−４６に等しい。束４８は、核４０の全周
囲を囲むように伸びるように配置される。束４８の長さ
は、核４０の周囲の長さに相当する。束４８が長すぎる
場合は、たわみが起こるという欠点がある。束４８が短
かすぎる場合には、成形中に材料が核ピン３６と３８を
つまむようになり、束の材料が、応力レベルが高いレン
チの核４０の外周縁部に残らなくなってしまう。束４８
の長さは、図４に図示してあるように、レンチの核４０
を囲み、束４８の外縁部が、レンチ核４０の周辺縁部の
横表面と、実質的に、同じ位置になるように、選択され
る。１１．１０インチの長さで、箱状端部の直径が１．
５３５インチの、典型的両端レンチ１０において、束４
８の長さは、約２５インチであった。単一端部レンチで
は、束４８は、Ｕ字型をしており、レンチの使用端部の
みが囲まれてあり、レンチのハンドル部の約２／３の長
さのみの周囲を囲んでいる。
【００２２】図４の（ｂ）部において、一方方向繊維補
強材料の小さな細片、即ち束４９は、層４１−４６内の
箱開口部１４ａ−１６ａの内壁の周囲を囲んでいる。こ
れらの層４１−４６は、箱状端部を補強するために、レ
ンチの核４０を構成する。
【００２３】図６は、本発明によって提供される複合材
レンチ１０を製造するための圧縮成形機の簡略図であ
る。成形機は、鋳型空洞部５２、核ピン５３と５４、お
よび、自動揚水機５５の輪郭を定めている鋳型本体５１
を持つ鋳型５０を含んでいる。核ピン５３と５４は不動
であり、核ピン５３と５４の外表面上に滑べることが可
能な状態で取り付けられている、中空の円柱状エジェク
ター・スリーブ５６と５７と、鋳型空洞部５２とつなが
っているイジェクター・バー５８とが、成形プロセスの
完了後、鋳型５０から成形されたレンチ５０を取り外す
のを容易にする。図６には、鋳型空洞部５２内に置かれ
た成形用投入材３４と、開位置にある成形機を図示して
ある。成形用投入材３４は、６層４１−４６の不揃い繊
維補強材料と一方方向繊維補強材料の束４８を含む、レ
ンチの核４０を含んでいる。成形用投入材３４は、鋳型
空洞部に、成形されたレンチの開箱状端部の輪郭を定め
る環状の端部が核ピン５３と５４の上に来るように配置
される。鋳型空洞部５２は、成形されるレンチの輪郭の
形に形成される。従って、鋳型空洞部５２の底壁の一部
６１は、レンチの傾斜構造の輪郭を定めるために、１５
度の角度に傾斜されている。自動揚水機５５は、鋳型空
洞部と共働して、レンチの上表面５９の輪郭を定めるよ
うに形成された下表面６２を持っている。鋳型空洞部の
内壁６０は、核投入分に隙間風が入るように、外側に先
細になっている。核ピン５３と５４は、各々、レンチの
箱状頭部端部の形を定める六角の外部表面５９を持って
いる。
【００２４】表面５９は、鋳型空洞部内壁６０の反対側
の表面と共働し、一方方向繊維補強材料の束４８を捉
え、維持する。鋳型本体５１には、複数の止めピン６７
がついており、自動揚水機５５の下表面６８と共働し
て、鋳型がその閉の位置で操作された時に、鋳型本体に
対して自動揚水機５５の移動を限定する。
【００２５】図７には、圧縮成形中の閉位置の鋳型５０
を図示してある。この図では、自動揚水機５５は、内表
面で、２つの核ピン受け空洞部７２の輪郭を定めてい
る。これらの空洞部は、鋳型が閉じている時に、自動揚
水機５５の内表面と核ピン５３と５４との間に空間を設
ける。これらの空洞部は、圧縮成形中に起こることのあ
る火花のために空間を開けておくのである。
【００２６】図８は、成形後の、開位置にある鋳型５０
を示し、エジェクター・ピン５６−５７と、エジェクタ
ー・バー５８が伸びて、鋳型から複合材レンチ１０がイ
ジェクトされている。
【００２７】図３、９を参照して、以下に、複合材レン
チ１０の箱状頭部の内部に挿入される、予め成形される
挿入物２０の成形について説明する。図９には、成形用
投入材３４が投入される前の、開位置にある圧縮成形用
鋳型５０を図示してある。挿入物２０は、成形用投入材
３４を鋳型５０に投入する前に、核ピン５３と５４上に
配置されている。挿入物が、鋳型空洞部内に置かれた時
は、成形用投入材３４は、鋳型空洞部５２内の配置さ
れ、挿入物２０の上に丸められる。
【００２８】鋳型投入材３４が、空洞部５２内に配置さ
れた後、鋳型５０は、閉位置で作動され、中の成形用投
入材を、熱と圧力に晒し、複合材レンチ本体の形に挿入
物２０を成形する。
【００２９】図１０には、本発明の複合材レンチを製造
する段階を示す、工程フローチャートが示してある。工
程の第１段階であるブロック８１では、複数の不揃い繊
維補強材料の層を、レンチの輪郭の形に準備することに
よって、成形用投入材を形成する。
【００３０】更に図６において、スチール・ルール・ダ
イ（図示せず）を用いて、レンチの核４０を形成するの
に必要な６層４１−４６で、厚さ１／８インチの不揃い
繊維補強材料のシートから切断する。形は、レンチの輪
郭の形に切断されるが、鋳型空洞部５２内で簡単に、平
らに配置することができるように、僅かにその輪郭より
も小さめにする。その後、工程の第２段階であるブロッ
ク８２では、６層４１−４６は、レンチの核４０を形成
するために、互いに積み重ねられている。
【００３１】次のブロック８３においては、一方方向連
続繊維補強材料の束４８が作られる。理想的には、束４
８は、一方方向連続繊維補強材料の複数の細片またはリ
ボン４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄから形成される。
しかし、束４８は、一方方向繊維補強材料の単一の長い
ひもで作ることもでき、その場合は、複数の環を形成す
るように巻いて使用する。図示の目的のために、束４８
は、４本の細片４８ａ−４８ｂで、或は、１本のひもの
４重の環で構成されている状態が示されている。しか
し、特定の使用目的に必要とされる束のサイズに依っ
て、４以上または以下の環を使用することも可能であ
る。
【００３２】図１および図１１−１４において、一方方
向繊維補強材料は、断面が約１／８インチｘ１／４イン
チの長い細片かリボン４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ
に切断され、それらは共に覆われて束４８が形成され
る。４つの細片４８ａ−４８ｄは、覆い具７６の柱部７
４と７５の回りを覆って環を形成する。４つの細片は、
束４８を形成するために、単一材にまとめられる。細片
４８ａ−４８ｄは、柱部７４の回りに巻かれ、細片の端
部７７が、複合材レンチのハンドル部に位置するように
束４８の一部に置かれるようになる。細片４８ａ−４８
ｄの自由な方の端部７７は、細片材料の短い部分４８ｅ
によって、束にされる。図１２に示すように、４８ｅ
は、統合された細片上に螺旋状に覆われている。螺旋状
覆い部４８ｅは、端部７８を、覆い部の一番外側の曲り
角の下にたくし込んで、位置が維持される。４つの環
は、通常、横に並べて配置される。図１４に図示されて
いる通り、束帯４８の４８ｇの部分（ハンドルに含まれ
ている）は、通常、円形の断面図を持ち、約０．２５イ
ンチの直径を持つ。図１３に図示されている様に、覆い
具７６のピン７４と７５の回りにリボン４８ａ−４８ｄ
を被せる力ゆえに、箱状端部内に含まれている束帯４８
の４８ｆの部分は、通常、０．１５インチｘ０．６５イ
ンチの長方形の断面を持つ。
【００３３】図４、５、および１０において、ブロック
８４では、束帯４８は、層４１−４６のダイ・カット部
の層４３と層４４の間に差し込まれている。工程のこの
段階は、層４１−４６を積み上げる間に行われる。即
ち、束帯は、層４４を層４３上に重ねる前に、層４３の
上に置かれる。一方方向繊維補強材料の細片または束帯
４９は、ダイ・カット部か、または、層４１−４６の箱
回後部の回りを環で囲むようにし、図４の（ａ）部に示
すように、箱状端部に更に補強を加えるように、層４３
と４４との間に差し込まれる。細片または束帯４９は、
層４１−４６の積み重ねが行われている間に、層４３の
上に配置される。
【００３４】レンチ核の層４１−４６が束帯４８と共に
積み重ねられた後、材料の分量である、成形用投入材の
重量が、鋳型空洞部５２を正しく満たすために必要なレ
ベルまで上げられる。これは、ダイカットの不揃い繊維
補強材料の一部分を加えて、完全な成形用投入材の重量
にすることによって行うことができる。即ち、層４１−
４６が束帯４８（および束帯４９）と共に積み重ねられ
た後、成形用投入材３４の重量が計られ、不揃い繊維補
強材料の一部分が、積み重ね部の上部に加えられる。完
全な層の最高の数は、常に、成形用投入部を満たすため
にダイヤカット部から作られた部分的層を加える前に、
使用される。
【００３５】図６と図１０について更に説明すると、投
入材量がすべて統合された後、ブロック８５である次の
段階において、成形用投入材３４が、鋳型空洞部５２に
配置される。成形用投入材３４は、核ピン５３と５４の
上に置かれ、鋳型空洞部５２の中に下され、図６に示さ
れるように、鋳型空洞部内に平らになるように配置され
る。一方方向補強材４８は、核ピン５３と５４によって
捉えられ、正しい位置に維持される。
【００３６】図７と図１０において、鋳型５０は、閉位
置で操作されており、工程プロセスのブロック８６に示
されているように、複合材レンチを形成するために約８
分ほどの硬化時間の間、成形用投入材を熱と圧力に晒
す。成形温度は、華氏２５０度から３４０度の範囲であ
り、成形圧力は、５００ｐｓｉから１５００ｐｓｉの間
である。成形用投入材４０の形とサイズについての説明
の際に説明した成形用投入材の投入は、弱い編目を形成
するような強力な反対方向の流れが無いような一様のパ
ターンを持つ傾向にある。
【００３７】図８と図１０において、工程の次のプロセ
スであるブロック８７では、硬化時間の終りに、鋳型を
開位置に開き、エジェクター・スリーブ５６０５７とエ
ジェクター・バー５８を動かし、複合材レンチ１０が、
鋳型から取り外される。
【００３８】図１５において、本発明に従って製造され
た複合材レンチ１０のハンドル部１２の横断面図が示さ
れている。点線内の面９１は、連続一方方向繊維補強材
料の部分であり、それは、ハンドルの両方の外縁部に沿
っている。ハンドル１２の本体は、通常９２で示され
て、不揃い繊維補強材料を含む、核によって形成され
る。レンチは、複合材料でできた単一構造であり、図６
に示すように６層４１−４６を含んでいる。例えば、連
続的一方方向繊維補強材料の部分９１と、複合材の不揃
い繊維補強材料の核とが一体になっている。
【００３９】図１６において、複合材レンチの箱状端部
１４の壁の横断面を示してあり、図４Ａで示すように、
連続一方方向繊維補強材料の束４８が、成形前に箱状頭
部入後部内に位置されている時の、非連続不揃いと連続
一方方向の繊維補強材料の配布状態が示されている。点
線内の９４で示す場所は、一方方向連続繊維補強材料で
あり、箱の内壁に沿って縦状の束として伸びている。成
形プロセス中には、両端部の一方方向連続繊維補強材料
は、鋳型の中央に流れ、束４８を中央に引っ張ることに
よって、最終完成品において、一方方向繊維補強材料
が、箱の内壁に沿って位置するようになる。９５で示さ
れている本体は、不揃い非連続補強材料で形成される。
【００４０】本発明によって提供される複合材レンチ１
０は、同サイズのスチール製のレンチに相当する特性と
構造上の強度を備えている。本発明の原則に従って製造
された数個の３／４インチの複合材レンチの試験を行っ
た結果、以下の様の結果が得られた。 平均耐久度 ＝ ７９％ＡＮＳＩ耐久度（２８６０ ｉ
ｎ．ｌｂｓ．） 平均最高負荷＝１２８％ＡＮＳＩ耐久度（２８６０ ｉ
ｎ．ｌｂｓ．） 「耐久負荷」は、肉眼で認められる破損が起こる、最低
の負荷量として定義される。ＡＮＳＩ耐久度は、同じ開
きサイズのスチール製箱状レンチに要求される最低のト
ルク負荷である。
【００４１】
【発明の効果】従って、上記の説明で明らかな様に、本
発明によって、各種ガラス維補強プラスチック材料のみ
で形成され、圧縮成形プロセスで製造される、複合材レ
ンチを提供することができる。レンチの核に使用される
材料は、不揃い繊維補強材料であり、理想的には、多方
向負荷の対処に特に適した、短く切った不揃い配向ガラ
ス繊維補強ビニール・エステル材料である。レンチは、
更に、一方方向、連続繊維補強プラスチック材料で作ら
れている、レンチの周囲を囲む部分を含んでいる。この
一方方向、連続繊維補強プラスチック材料は、理想的に
は、レンチ構造内の局部的および直接的強度と剛さの調
節が可能な、一方方向、連続ガラス繊維補強ビニール・
エステル材料である。レンチの全周辺の縁に沿って伸び
る、一方方向繊維補強材料は、成形工程の前に、核構造
内に配置される。圧縮成形は、連続、一方方向繊維補強
材料の複合材レンチ構造を製造し、レンチ構造の中に、
レンチ構造の核を形成する不揃い繊維補強材料と一体の
強化域を形成する。本発明により提供される複合材レン
チは、同サイズのスチール製レンチに相当する特性と構
造上の強度を持つ。更に、本発明の原則は、開端部レン
チ、プライヤー、ねじ回し、ラチェット、ソケットなど
の他の手動工具にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により提供される複合材両端箱型レンチ
の上平面図である。
【図２】図１に示すレンチの側面図である。
【図３】図１に示すレンチの箱状部の中に組み込まれ
る、予め成形された六角形の挿入物の上平面図である。
【図４】成形物の中の部品材料の配置を示した、簡略化
した成形物の上平面図である。それらの部品材料は、本
発明に従って用意された複合材レンチのための繊維ガラ
スで補強された材料の投入分を形成する。
【図５】図４に示す成形物の側面図である。繊維ガラス
で補強された材料の投入分の層状の配置を示している。
【図６】圧縮成形機の簡略図であり、成形用投入材が、
成形作業前に、開いた鋳型の中に置かれている状態を示
している。
【図７】圧縮成形作業中に閉じている鋳型を示す。
【図８】成形作業が完了した後、複合材レンチを鋳型か
ら取り出している図である。
【図９】（ａ）部分は、成形用投入材を投入する以前
の、圧縮成形機を示す。成形用空洞部に配置された予め
成形された挿入物が示されている。（ｂ）部分は、成形
用投入材が、成形用空洞部の中で、予め成形された挿入
物の上に置かれている状態を示している。
【図１０】本発明の複合材レンチを製造するための工程
の各段階を示す、工程フローチャトである。
【図１１】図４に示す通りのレンチ核の周囲を囲むよう
に伸びている束を形成するための、覆い具のピンの回り
を覆う、複数の連続的一方方向の繊維補強材料の細片を
示す。
【図１２】一方方向繊維補強材料の束の上平面図であ
る。
【図１３】図１２の１３−１３の線に沿った、縦断面図
である。
【図１４】図１２の１４−１４の線に沿った、縦断面図
である。
【図１５】複合材レンチのハンドル部の横断面図で、非
連続、不揃い繊維補強材料と、連続的一方方向繊維補強
材のハンドル部での配置を示している。
【図１６】複合材レンチ４の箱状端部の横断面図で、非
連続、不揃い繊維補強材料と、連続的一方方向繊維補強
材の箱状端部下の配置を示している。

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 不揃い配向の非連続的ガラス繊維補強
    と、制御配向の連続ガラス繊維補強とを含むプラスチッ
    クのみで形成される、完全に非金属的手動工具。
  2. 【請求項２】 上記非連続ガラス繊維補強プラスチック
    材で形成された核と、核の周囲の少なくとも一部を囲む
    ように伸びている上記連続的ガラス繊維補強プラスチッ
    ク材料とを含むことを特徴とする、請求項１の手動工
    具。
  3. 【請求項３】 上記核が、上記連続的ガラス繊維補強材
    料の束を含む複合材構造を形成するために圧縮成形され
    る上記非連続ガラス繊維補強プラスチック材の複数の層
    によって構成されることを特徴とする、請求項２の手動
    工具。
  4. 【請求項４】 上記プラスチック材料が、ビニール・エ
    ステルであることを特徴とする、請求項１の手動工具。
  5. 【請求項５】 上記非連続ガラス繊維補強プラスチック
    材料の重量パーセントが、約５６パーセントであること
    を特徴とする、請求項１の手動工具。
  6. 【請求項６】 連続的ガラス繊維補強プラスチック材料
    の重量パーセントが、約６５パーセントであることを特
    徴とする、請求項１の手動工具。
  7. 【請求項７】 上記非連続ガラス補強プラスチック材料
    が、０．０００５インチから０．０００７インチの範囲
    の直径を持つガラス繊維を含み、上記連続ガラス繊維補
    強プラスチック材料が、０．０００６インチから０．０
    ０１３インチの範囲の直径を持つことを特徴とする、請
    求項１の手動工具。
  8. 【請求項８】 不揃い、非連続的ガラス繊維で補強され
    たプラスチック材料の核と、その核の周囲の少なくとも
    一部を囲むように伸びている一方方向の連続ガラス繊維
    で補強されたプラスチック材の束とを含んでいる、手動
    工具。
  9. 【請求項９】 上記核が、上記不揃い、非連続ガラス繊
    維補強プラスチック材料の複数の層で構成され、上記一
    方方向、連続ガラス繊維補強プラスチック材料の束を含
    む複合材構造を形成するために圧縮成形されることを特
    徴とする、請求項８の手動工具。
  10. 【請求項１０】 少なくとも、ひとつのワークピース受
    け部を含み、更に、工具のワークピース受け部の回りに
    伸びている一方方向の連続的ガラス繊維補強プラスチッ
    ク材料を含むことを特徴とする、請求項８の手動工具。
  11. 【請求項１１】 第１および第２端部を持つハンドルを
    含むレンチで、少なくともひとつの端部にワークピース
    受け部がついており、不揃い非連続ガラス繊維補強プラ
    スチック材料の核と、上記核の少なくとも一部の周囲を
    囲むように伸びている一方方向、連続ガラス繊維補強プ
    ラスチック材料とによって形成されるレンチ。
  12. 【請求項１２】 上記ワークピース受け部の周囲に伸び
    ている一方方向、連続的ガラス繊維補強プラスチック材
    料を更に含んでいることを特徴とする、請求項１１のレ
    ンチ。
  13. 【請求項１３】 上記ワークピース受け部が、非連続ガ
    ラス繊維補強プラスチック材料の核によって輪郭を形成
    される第１部分と、挿入物によって輪郭を形成される第
    ２部分とを含むことを特徴とする、請求項１１のレン
    チ。
  14. 【請求項１４】 上記挿入物が非金属であることを特徴
    とする、請求項１３のレンチ。
  15. 【請求項１５】 上記挿入物が、上記の不揃い非連続ガ
    ラス繊維補強プラスチック材料で作られていることを特
    徴とする、請求項１３のレンチ。
  16. 【請求項１６】 不揃い配向の非連続ガラス繊維補強材
    と制御配向の連続ガラス繊維補強材とを含む、プラスチ
    ック材料のみで形成された、完全に非金属製の両端付き
    箱状頭部レンチ。
  17. 【請求項１７】 上記非連続ガラス繊維補強プラスチッ
    ク材料で形成された核と、その核の周囲を囲むように伸
    びている上記連続ガラス繊維補強プラスチック材料とを
    含む事を特徴とする請求項１６のレンチ。
  18. 【請求項１８】 両端に箱状端部を持つハンドルを含む
    両端付き箱状頭部レンチで、不揃い、非連続ガラス繊維
    補強プラスチック材料の核と、その核の周囲を囲むよう
    伸びている一方方向、連続ガラス繊維補強プラスチック
    材料の周辺用束を含んでいるレンチ。
  19. 【請求項１９】 上記核が、上記一方方向、連続ガラス
    繊維補強プラスチック材料を含む複合材構造を形成する
    ために、圧縮成形される、上記不揃い、非連続ガラス繊
    維補強プラスチック材料の複数の層で構成されている事
    を特徴とする請求項１８のレンチ。
  20. 【請求項２０】 上記箱状端部の少なくともひとつが、
    更に、そのひとつの箱状端部の周囲を囲むように伸びて
    いる、一方方向、連続ガラス繊維補強プラスチック材料
    を含む事を特徴とする請求項１８のレンチ。
  21. 【請求項２１】 上記箱状端部の少なくともひとつが、
    上記核の中に成形される予め成形された挿入物を含むこ
    とを特徴とする、請求項１８のレンチ。
  22. 【請求項２２】 上記挿入物が、非金属製であることを
    特徴とする、請求項２１のレンチ。
  23. 【請求項２３】 上記挿入物が、上記不揃い、非連続ガ
    ラス繊維補強プラスチック材料で、予め成形されてある
    ことを特徴とする、請求項２１のレンチ。
  24. 【請求項２４】 手動工具の輪郭の形を持つ、不揃い、
    非連続ガラス繊維補強プラスチック材料の複数の層を準
    備する工程、手動工具の核を形成するために、層を積み
    重ねる工程、成形用投入材を用意するために、一方方向
    の連続ガラス繊維補強プラスチック材料の束を、核に配
    置する工程、複合材手動工具構造を形成するために、成
    形用投入材を、圧縮成形機内で、予め定められた時間の
    間、熱と圧力に晒す工程を含む、複合材手動工具の製造
    方法。
  25. 【請求項２５】 成形用投入材を用意することが、複数
    の層を重ねて多層積み重ね部を作る作業、一方方向、連
    続ガラス繊維補強プラスチック材料の束を多層積み重ね
    部の上層部に載せ、多層積み重ね部の周囲の回りに伸ば
    す作業、間に上記の束を位置させるように、上記の複数
    層の上に、第２の複数の層を積み重ねる作業を含むこと
    を特徴とする、請求項２４の製造方法。
  26. 【請求項２６】 核の上に束を載せる作業が、核の隣接
    の層の間に束を位置させることを含むことを特徴とす
    る、請求項２４の製造方法。
  27. 【請求項２７】 複数の一方方向、連続ガラス繊維補強
    材料の細片を一緒に覆って、束を作る作業を含むことを
    特徴とする、請求項２４の製造方法。
  28. 【請求項２８】 不揃い、非連続ガラス繊維補強プラス
    チック材料の準備が、不揃い、非連続繊維補強プラスチ
    ック原材料から、層を、工具の輪郭の形にダイ・カット
    する作業を含むことを特徴とする、請求項２４の製造方
    法。
  29. 【請求項２９】 圧縮成形機の鋳型空洞部のサイズに比
    べて、多少小さめに層をダイ・カットすることを含むこ
    とを特徴とする、請求項２８の製造方法。
  30. 【請求項３０】 鋳型に投入材を入れた時の全重量に充
    分な材料を用意するために、圧縮成形の前に、不揃い繊
    維補強材料の部分的層を、多層積み重ね部に加えること
    を含むことを特徴とする、請求項２５の製造方法。
  31. 【請求項３１】 予め成形された挿入物を、圧縮成形機
    の鋳型空洞部に配置させ、鋳型空洞部内、挿入物の周囲
    に、成形用投入材を置くことを含むことを特徴とする、
    請求項２４の製造方法。
  32. 【請求項３２】 プラスチック材料が、ビニール・エス
    テルであり、成形温度が華氏２５０−３４０度の範囲で
    あり、成形圧力が、５００ｐｓｉから１５００ｐｓｉの
    間にあることを特徴とする、請求項２４の製造方法。
  33. 【請求項３３】 レンチの輪郭の形の不揃い、非連続ガ
    ラス繊維補強プラスチック材料の複数の層を切断する工
    程、核を構成するために、核層を積み重ねる工程、一方
    方向連続ガラス繊維補強プラスチックの束を核の上に置
    き、成形用投入材を入れるために核の周囲を囲む工程、
    複合材レンチ構造を形成するために、成形用投入材を圧
    縮成形機の中で、予め定められた時間の間、熱と圧力に
    晒す工程を含むことを特徴とする、複合材レンチの製造
    方法。
  34. 【請求項３４】 核の上に束を置く工程が、核の隣接層
    の間に束を置くことを含んでいることを特徴とする、請
    求項３３の製造方法。
  35. 【請求項３５】 層の積み重ねの工程が、成形用投入材
    の全重量に充分な材料を用意するために、不揃い繊維補
    強材料の部分的層を核に加えることを含んでいることを
    特徴とする請求項３３の製造方法。
  36. 【請求項３６】 レンチの輪郭の形に層を切断する工程
    が、レンチの開箱状端部の少なくとも一方の輪郭を定め
    ること、および、更に、一方方向連続ガラス繊維補強材
    料を、上記開箱状端部の内表面に隣接する核の中に置く
    工程を含むことを特徴とする、請求項３３の製造方法。
  37. 【請求項３７】 予め成形された挿入物を、圧縮成形機
    の鋳型空洞部に納め、後に、鋳型空洞部内および挿入物
    の周囲に成形用投入材を置く工程を含んでいることを特
    徴とする、請求項３３の製造方法。
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