JPS59209833A - 歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は繊維補強樹脂歯車の新規な製造方法に関するも
のである。

〔背景技術〕

繊維補強樹脂歯車は低騒音、無給油等を特徴として柚々
な川遊に使用さｎまた、その製造方ｆｆ−モ故多く提案
されている。

これらの方法は大別して成型後歯切加工を必要とする方
法と歯形状そのものを成型する方法に分類することが出
来るが、合理的なプロセスは後者にあることは明らかで
ある。

一方こｎらの製造方法に於て考慮されているのは補強繊
維をいかに効果的に歯車に於いて配向せしめるかという
ことである。このことは、歯車に要求される性能の内、
全ての補強線維がコントロール下に於かね金歯にわたっ
て均一な頻度を有することを目的としてその製造方法が
開発さｎて来た。その内規つかは具体的に実施に移さｎ
たものもあるがその数は多くない。

その理由は補強繊維を簡便な方法（工業的に利用しつる
方法）で成形時コントロール下におくことが極で困難で
あるためである。

〔発明の目的〕

本発明者等は歯切加工を必要としない歯車の製造方法に
於て如何に効率長く補強繊維の配向をコントロールする
かについて研究した結果本発明に達した。

〔発明の溝成〕

即ち本発明の要旨とするところは、歯車を圧縮成型法で
製造するに際し、使用される雌金型に嵌合しつる円筒状
バイアスシートを配置し、これを歯巾方向に圧縮しっつ
歯丈方向に圧力を付加し・該バイアスシートを雌金型表
面に圧着成型して繊維補強樹脂歯車を製造することにあ
る０ 以下図面に従って本発明の詳細な説明する。

本発明の方法は歯車を主として圧縮成型によって＆！！
造さｎ６場合に採用される技術である。

圧縮成型に於ては一般に雄型、及び雌型金型が採用され
雌金型の表面形状が得らゎる歯車の形状に一致する（当
然内歯車の場合この逆であり以下全て通常の外歯車を対
象として説明する〕。

本発明はこの雌金型表面に沿って必要とされる繊維配向
を実現するための新規な技術を中心とするものである。

第１図は圧縮成型に於けるプレス金型の断面図を示した
ものである。（１）は雌金型、（，２）は雄金型である
。この様に組合さｎた金型に於て重要なのは雌金型であ
り、雌金型（１）はその内側に歯（３）を有する。（ダ
）は歯底円・（Ｓ）は歯先円の断面を示し、歯底（ダ）
と歯先（５）の距離か歯丈を示す。この様な雌金型に談
合する型で）３金型（コ）により、樹脂及び強化材がプ
レス成型きれる。（Ａ）は、本発明に於て最も特徴的で
ある繊維補強材又は繊維補強材とマ）　ＩＪツクスｔｍ
　１ｌｆｉの混合体であり・この材料が成型品に於て歯
表面？形成する。

（７）は國車の中央部を形成するための材料（充填材）
であってこの中には場合によっては中央部に鉄芯等が加
えられる。

以下に本発明の中心材料である繊維補強材又はそのマト
リックス樹脂の混合体（以下両名含めて補強材とする）
について説明する。

本発明に於て補強材は円筒状をなし、その円筒の外径は
雌金型（１）の歯先円内径に一致部ち嵌合する外径を有
する。この材料（即ち補強１’（Ａ））は雄金型（コ）
で該補強材（６）及び充填材（７）を圧縮する時、充填
材（７）によって生じた圧力が該補強材＜Ａ）を雌金型
（７）の表面に圧着することによって、歯形状か形成さ
れる。したがって、歯底直径上に置かれた補強材（Ａ）
は雌金型（り）の表面に沿って移動しつる丈の可卸長性
祠科であることが必要である。

一般に利用される歯単に於て補強材（Ａ）に必要ときＴ
′Ｌる伸長率（歯車表面長を歯底円円周長で除した値ン
は大略−倍である。

水弁Ｗｉ者等はコ倍以上の伸長率を実現するに除し一、
短１１こよる材料は補強幼果及び励４維配向のコントロ
ールで問題があるとの思想ズｌ）ら、長オ祇維による２
倍以上の浬艮率が実現しうる１ｉｉｌ辿拐について開つ
ｉ３ω［死を行ったものである。

本発明りｃ便用さ７’ＬるｈＩＩ強相ζ６）は円筒状補
強材の１Ｍ方向に対し斜交して配列された繊維又は糸条
ズノ）ら成る釉！ｉ唄体である０こｎを図示すると、第
２図に示すμ］４く、円筒状補強材（旬はその円周＜ｇ
）　ｖｃ刈し斜交する繊維又は糸条（９−／）（９−ユ
）を有するバイアスシートである。この円筒状バイアス
シートの性質を説明するためにこれを平面ＶＣ展開した
図を第３図に示す。繊維又は糸条（９−／）’（９−２
）は円筒状補強体ｔｌ−）の円周に沿った直線（ｇ）に
対しθの配向角を有゛する。この時繊維又は糸条（９−
／）（９≧、２）が交叉して作る角度はコθである。

この様な材料はその長手方向（図中矢印〕に伸長する時
は巾（図中矢印と直角の方向）を減じ補強材中の繊維又
は糸条の配向角θは小さくなり、円周方向に沿う様に配
向さｎる。

この時得らｎｉｂ沖長率は該補強材に於ける繊維又Ｇユ
丞条の最初の配向角により決定される。

即ちθの配向角を有する補強材の収大伸長率は／／ＣＯ
ＳθでＪＡされる。したかって必要とされる伸長率に応
じてθを予め設定することによってＬ９ｒ要とぎれる伸
長率を得ることが出来る。

本発明のΩｑ車製造方法に於て２惜以上の伸長率を得る
ためには理論的にはθ＝６０°以上を必要とする。この
様な繊維では糸条の目己向ン有する補強材は例えは次の
様な方法がある。

第／の方法として、一方向ブリプレグＣｌｆ＆維又は糸
条が一方向に配列され、これをマトリツクス樹脂で結合
したもの）をその長手方向に対し／　ｇ　００−θの角
度で切断したバイアス一方向シートを交互槓ＩＩ　Ｔる
ことによって得られる。

第コの方法として、経糸と緯糸が直角に交わる織物をそ
の技手方向に対しｔ３°の角度で切１１９「し、得られ
たバイアスクロスシートを該バイアスクロスシートの長
手方向に圧縮又は伸長することによって任意の配向角θ
を有するバイアスクロスシートを得ることが出来る。

第Ｊの方法として・経糸と緯糸が直角に交わる織物の耳
部の位相をずらすことによって経糸と牌糸の交叉角を変
更しく交叉角コθとする）この角をコ等分する直線に沿
って切ｆｉｌすることによって得ることが出来る。

第グの方法として、組紐はその長手方向に伸縮性があり
、父叉角２θを満足する長さで仮固定する、等の方法が
あり、その方法を和に限定するものではないが、上記側
ｎの場合にも共通して留、は丁べきことは二つの方向の
繊維又は糸条（９−／）及び（９−２）の糸条の配向角
θは好ましくにそれぞれ実質的に等しいことが必要であ
る。その地山は、最大卸役率はコつのθの同抵い万のθ
により決定されること、また一般的には歯車にあってそ
の歯巾方向に対し等質であることが必要であるためであ
る。

次にこの様な補強材を欝成する績維又Ｇコ糸条について
述べる、本発明が新しい方法を提供するものでありこれ
に使用される線維又は糸条を特に限定するものではない
か歯車用補強材として好ましい材料は綿糸、強力人絹、
その他合成械維さらに特に炭素繊維が収も好ましいれ４
維又は糸条材料である。

この様な材料は一方向の場合マトリックス樹脂を含浸し
たプリプレグクロス材料の場合、クロスそのまま又はマ
トリックモ プリプレグとして複合材が製作される。

特にクロス材料を用いる場合にはマトリック　　　゛ス
未台浸の材料が変形（伸長）目田曳が大さく雌金型に圧
着が容易であり、また繊維又は糸条配向の乱れ２最少限
度に留めつる。

この様な材料を円筒体として得るには円筒上で歯強度に
必要な繊維又は糸条童を配向角に従って積層するか或は
予め積層又は一枚のバイアスクロスのエンドレスシート
を円筒状芯に巻付は積層することによって円筒状補強体
を得ることが出来る。

次に歯車の中心部を溝底する充填材（７）について説明
する。この部分は歯車のほとんどの体積を占めるもので
あるが強度的には歯車の歯部に比較して代位のものであ
るため樹脂のみ、又は綿花、ガラス転（維等出来る丈安
価な補強材料を利用すること刀・出来る。但し熱、水分
、浴剤等歯車の用途に５（５して決定されなければなら
ないことはいうまでもない。

この材料（７）の歯車製造に於ける役割は歯車中央部を
形成すると同時に補強材（６）を雌金型（１）表面に圧
着する圧力媒体として作用する。’ｆた圧力により補強
材＜Ａ）は雌金型（１）表面に圧着するに際し、その１
］を減するがこの巾の減少は雄金型による圧縮、及び充
填材（り）の圧縮に伴う充填材（り）の移動が巾減少、
及びその均一化を助ける。

本発明に使用される補強材（Ａ）及び充填材（り）の一
部を溝底するマトリックス樹層は圧縮時に流動性を示す
樹脂であれは特に樹脂の神頼を限定するものではない。

また補強材（旬と充項桐（ワ）を面数する樹脂が同一で
なくてもよい。

本発明のＷ道法で得た歯車に於ける繊維配向の特徴は歯
表面に集中的に面に沿って配向し、かつ歯車の周方向に
対し斜交した赫ＩＭ又は糸条配向となる点である。

前者の配向の効果は繊維の側面が摩耗面となるため最も
摩耗に強い繊維配向となり、後者の効果は歯巾方向の強
匣を高める効果が予想される。

〔実施例〕

以下本＠明の方法を実施例によりさらに詳細に説明する
。

実施例１ 金型としてモジュールユｓＳ回数ダ。、鋤き、角コ００
の標準歯車に対応する深さノ□θａｎの雌金型及び謝金
型を用意した。この金型に於て雌金型の最少径（歯車の
歯底円直径に相当）は約９３、　、Ｓ’訳鳳であった。

一万第／図（Ａ）ＶＣ示す表面補強用円筒の製作は次の
様に行った。先づ７〜ｇμの炭素り、維約３ＯＯＱ本を
集尿した糸条を経糸とし、２Ｓ本／、２Ｓ朋、緯糸とし
て同じ糸条を用いて二Ｓ本／コＳ龍の密度で７２枚朱子
組島で製織した。この織物は約’Ｉ　００９／ｍ’の織
物であり、経糸及び緯糸は直交するものである。

この職吻の耳部を把持しその位和をずらし経糸と綿糸の
交叉角を７！；θ°とした（シタがって織物は菱形とな
／：Ｉ）。

この時の癲物目付は約６００シ／ｍ’　テア’］、この
状態で離型紙上に室布した約ｙ　ｏ　ｏ　ｃ）／−のエ
ポキシｍ　ｌｔ＝を貼合せ、フラットプレスにより含浸
し交叉角ｉｓｏ°を固定し次いで交叉角を２等分する直
線に沿って切断し巾ｇｏ闘、経糸と緯糸の交叉角／Ｓθ
０、その長手方向に対する経、緯糸の配向角？　ｓ　６
、長さ約７０１７ｎ　ｓ目付約／　ＫＧ／ｒｒｊ’のバ
イアスクロスプリプレグテープを７１　ＴＣ６このテー
プはマトリックス材層であるエポキシ樹脂を貼合せた時
に用いた離型紙を貼合せたままであるのでその寸法は安
定したものであり、その取扱いに於いて変形は生じない
。

この配向角が脚整されたバイアスクロスプリプレグテー
プを雌金型の最少内径に沿って３ブライ槓層した。

一万７〜にμの炭素縁ｉをムθ００本集束した糸条を／
ユＳ關に切断し・こねに前記ビニルエステル部側を含浸
した後、ニーダ−により稙Ａ狂末をほぐした制料を用魅
した。このバルクプリプレグは叡維含有率３０％、樹脂
７０％（重量％）を有する材料である。

雌金型の最少内径に嵌合さｎた補強材の内部に上記炭素
繊維／ビニルエステルｈＴｌｌｌＴｈバルクプリプレグ
約３６θりをつき向めつつ円筒状補強材内部に充填し円
筒状補強材の高さく即ちり５關）ＩＩＣＶ’Ｊ部充填材
（即ちバルクプリプレグ）の充填厚さ２一致せしめた。

以上の様にして雌金型内部に装着した材料をＳＯＣまで
昇温し先づ３ｏｋｇ／ｃａの圧力で雄金型によりプレス
、次いで昇温しつつ最終／３θＣ、／　２０１ｃ９／ｃ
＋ｄ　　、／時間の成型を実施した０かくして得た歯車
はその表面に布目模様を持ち、糸条の歯車円周に対する
配向用約ｓｏ０〜Ｓ！；０を有し、厚さ約／、３ｍ鳳の
クロスｊ曽を有する歯１１〕方向約３Ｓｎのものであっ
た。

実施例２ 実施例／に採用したノ（イアスクロスブ１）プレグの代
りに成形厚０．　／　ｊ３；　ｎを有するエポキシ樹１
１ぽマトリックス炭素繊維一方向シート（繊維含有率約
ＡＩ％）ｉｏ枚を交叉角／３０°となる様に交互部層し
、その交叉角を２等分する直線に沿って切Ｉ！■シ巾７
３　＋＋ｎのノ（イアス一方同シート積層体を製作し、
こｎを該雌金型に装着・以降実施例／と同一材料を用い
て成型をイテつた。

得らｒした歯車は寸法的には実施例／と＆五番チ１司様
であるがその表面は約３０°の配向角を有スル一方向材
料が約１　ｊ　＋ｕ積層されたものであった〔発明の効
果〕 以上一実施例に於て明らかなように、本発明方法によｎ
ば補強繊維である炭素繊維＆ゴ雌金型表面にＦＥＮさｎ
配向しており歯軍充填拐及び該補強制を圧縮することに
よって生じる圧力で容易に賦型が行なわれ、繊維配向か
制御しうる工業的技術として有役な歯車の製造方法であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で圧縮ｖＪ型するとき使用するプレス金
型の断面図を示し、第２図は不発り」で使用する円筒状
バイアスシートを示し、第３図は第１図の円筒状バイア
スシートを平面に展開した説明図である。 ＋ｆ　図 ２ せ２図 命３図 に

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歯車を圧縮成型法で製造するに際し、使用される雌金型
   に嵌合しうる円筒状バイアスシートひ配置し、これ２歯
   山方向に圧縮しっつ歯丈方向に圧力を付加し該バイアス
   シートを雌金型表面に圧虐成型することを特徴とする繊
   維補強樹脂歯車の製造方法。