WO2019221198A1 - 傘歯車部品、傘歯車、及び傘歯車部品の製造方法 - Google Patents

傘歯車部品、傘歯車、及び傘歯車部品の製造方法 Download PDF

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WO2019221198A1
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teeth
fiber material
annular member
axial direction
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雅明 品川
義昭 久保田
野中　剛
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Ｊｘｔｇエネルギー株式会社
株式会社安川電機
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    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a bevel gear part, a bevel gear, and a method for manufacturing a bevel gear part.
  • the gear there is a bevel gear that protrudes in the axial direction and extends toward the outer peripheral side and has a plurality of teeth arranged at a constant pitch in the circumferential direction.
  • a bevel gear for example, one described in Patent Document 1 is known.
  • bevel gears are generally made of a metal material, but when the bevel gears are made of a metal material, there is a problem that the weight increases. On the other hand, when the bevel gear is formed of a resin material for weight reduction, there is a problem that sufficient strength of the bevel gear cannot be obtained. Accordingly, there has been a demand for a bevel gear that is light in weight and can ensure strength.
  • the present invention relates to a bevel gear part that can obtain a bevel gear that is light in weight and can ensure strength, a bevel gear that is light in weight and can ensure strength, and a method for manufacturing the bevel gear part that can obtain such a bevel gear.
  • the purpose is to provide.
  • a bevel gear component according to one aspect of the present invention is a bevel gear component that protrudes in the axial direction and extends toward the outer peripheral side, and has a plurality of teeth arranged at a constant pitch in the circumferential direction, and is around the central axis. It has the fiber material provided with the shape corresponding to the arrangement pattern of several teeth in the wound state.
  • the bevel gear part according to an embodiment of the present invention includes a fiber material provided with a shape corresponding to a plurality of tooth arrangement patterns in a state of being wound around the central axis.
  • the strength can be made higher than that of the teeth of the bevel gear formed by molding a resin material not including the fiber material.
  • the bevel gear part is made of a fiber material, the weight can be made lighter than that of a bevel gear part made of metal. As described above, a bevel gear that is light in weight and can secure strength can be obtained.
  • an arrangement pattern of peaks and valleys corresponding to the tooth arrangement pattern may be formed on the back surface of the axial end face opposite to the surface on which the teeth are formed.
  • the resin is fixed at a portion where an array pattern of peak portions and valley portions is formed. In this case, the fixing force between the bevel gear part and the resin material can be improved.
  • the fiber material may be wound in a parallel state in the radial direction.
  • the fiber material since the fiber material is wound in a parallel state, the fiber material can easily follow the shape of the mold when the tooth arrangement pattern is formed.
  • a bevel gear according to one embodiment of the present invention projects in the axial direction and extends toward the outer peripheral side, and has a plurality of teeth arranged at a constant pitch in the circumferential direction, and an axial direction of the bevel gear component.
  • a bevel gear comprising: a base portion formed on a back surface opposite to a surface on which teeth are formed, wherein the bevel gear component is wound around a central axis in a plurality of teeth. It has a fiber material having a shape corresponding to the arrangement pattern, and the base portion is constituted by a resin molded body fixed to the bevel gear part.
  • the same operation and effect as the above-described bevel gear part can be obtained.
  • the base portion is constituted by a resin molded body fixed to the bevel gear part.
  • the weight of the whole bevel gear can be reduced by using a resin molded part as a part that does not require strength as compared with the tooth part.
  • a manufacturing method of a bevel gear part according to an aspect of the present invention is a manufacturing method of a bevel gear part that protrudes in an axial direction and extends toward an outer peripheral side and has a plurality of teeth arranged at a constant pitch in the circumferential direction. And the process of forming an annular member by winding fiber material, and the process of forming the shape of a tooth to an annular member are provided.
  • the tooth shape in the manufacturing method of the bevel gear part, in the step of forming the tooth shape, may be formed by pressing a mold in the axial direction against the annular member. In this case, teeth having a shape corresponding to the shape of the mold can be easily formed on the surface of the annular member.
  • a bevel gear part that can obtain a bevel gear that is light in weight and can ensure strength, a bevel gear that is light in weight and can ensure strength, and a bevel gear that can provide such a bevel gear.
  • a method for manufacturing a component can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a bevel gear according to the present embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing the state of the fiber material in the bevel gear part
  • FIG. 2B is an enlarged view showing the arrangement state of the fiber material in a partial region of the bevel gear part.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a flow of a method for manufacturing a bevel gear.
  • Fig.4 (a) is a figure which shows a winding apparatus
  • FIG.4 (b) is a figure which shows an annular
  • Fig.5 (a) is a figure which shows a winding apparatus
  • FIG.5 (b) is an enlarged view which shows a part of winding apparatus.
  • FIG.4 (a) is a figure which shows a winding apparatus
  • FIG.5 (b) is an enlarged view which shows a part of winding apparatus.
  • FIG.4 (a) is a figure which shows a winding apparatus
  • FIG. 6A is a view showing a pressing device
  • FIG. 6B is a view showing a molded body.
  • FIGS. 7A and 7B are views showing a molding apparatus.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams illustrating the operation of the molding apparatus.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C are schematic views showing a state of a molded body molded by the molding apparatus.
  • FIG. 10 is a perspective view of a bevel gear part.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state of insert molding.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a bevel gear part according to a modification.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a bevel gear part according to a modification.
  • the bevel gear 3 includes a bevel gear part 1 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment and a base portion 2 formed by injection molding.
  • a center axis CL is set at the center of the bevel gear 3.
  • the direction in which the central axis CL extends is referred to as “axial direction”, the direction around the central axis CL as “circumferential direction”, and the direction in which a straight line that passes through the central axis CL and is orthogonal to the central axis CL extends. Is “radial direction”.
  • the terms “outer periphery” and “inner periphery” are used with the central axis CL as a reference.
  • the bevel gear part 1 is an annular member having a plurality of teeth 4. That is, the bevel gear component 1 constitutes a ring gear used as a tooth member of the bevel gear 3.
  • the teeth 4 of the bevel gear component 1 protrude in the axial direction and extend toward the outer peripheral side, and a plurality of teeth 4 are arranged at a constant pitch in the circumferential direction. Between the tooth 4 and the tooth 4, a trough 6 is formed that meshes with the gear on the other side.
  • the plurality of teeth 4 are formed on the surface which is one end face in the axial direction of the annular member. In the present embodiment, the teeth 4 are inclined with respect to the radial direction and extend to the outer peripheral side in a curved state.
  • gear 4 is not specifically limited.
  • the bevel gear part 1 is manufactured using a prepreg in which a fiber material is impregnated with a resin. Details of the manufacturing method of the bevel gear part 1 will be described later.
  • the bevel gear component 1 has an arrangement pattern of a plurality of peak portions 7 and valley portions 8 on the back surface, which is the other end surface in the axial direction.
  • the arrangement pattern on the back side corresponds to the arrangement pattern of the teeth 4 and valleys 6 on the front side.
  • the bevel gear component 1 has a valley portion 8 on the back surface at a position where the teeth 4 are formed on the front surface.
  • the bevel gear component 1 has a crest 7 on the back surface at a location where a trough 6 is formed on the front surface.
  • the base part 2 is a member for supporting the bevel gear part 1 and ensuring the strength of the bevel gear 3.
  • the base part 2 has a disk shape.
  • the bevel gear component 1 is provided along the outer edge portion of one end surface 2 a along the axial direction of the base portion 2.
  • a through hole 2b to which a rotating shaft (not shown) of the bevel gear 3 is attached is formed at the center position of the base portion 2.
  • the base part 2 is formed by performing injection molding. At the time of manufacture, injection molding is performed with the bevel gear part 1 installed in a mold for injection molding. Thereby, the bevel gear part 1 is fixed to the base part 2.
  • the bevel gear component 1 forms the annular member 20 by winding the fiber material 10, and forms the shape of the teeth 4 on the annular member 20. It is manufactured by doing. Therefore, the bevel gear part 1 has the fiber material 10 provided with a shape corresponding to the arrangement pattern of the plurality of teeth 4 while being wound around the central axis CL.
  • the annular member is formed by winding a single continuous fiber material 10 around the core member a plurality of times, as will be described in detail in the description of the manufacturing method described later. That is, in the present embodiment, the following description will be given on the assumption that the bevel gear part 1 is constituted by a single continuous fiber material 10.
  • the bevel gear part 1 when the bevel gear part 1 is formed by laminating a plurality of molded bodies 45 made of one continuous fiber material 10, the bevel gear part 1 is equal to the number of the laminated layers. , Having a continuous fiber material 10.
  • fiber material refers to a wire for one fiber.
  • a member called a tow prepreg in which a plurality of fiber materials are twisted and impregnated with a resin is known, but the fiber material of this embodiment corresponds to one wire in a state before twisting.
  • the fiber material 10 is bent at a position corresponding to the tooth 4 so as to protrude in a mountain shape according to the shape of the tooth 4. Further, the fiber material 10 is bent so as to be recessed in accordance with the shape of the valley 6 at a position corresponding to the valley 6.
  • a plurality of fiber materials 10 having such a shape are arranged in the radial direction and the axial direction.
  • the state in which the plurality of fiber materials 10 are arranged is a state in which a certain circulation part and another circulation part of one fiber material 10 are arranged. In FIG.
  • the fiber material 10 (a) located on the most surface side is shown, but the fiber material 10 disposed inside the position from the position. Has a mountain shape and a valley shape depending on the position. Moreover, the fiber material 10 arrange
  • FIG. 2B is an enlarged view showing an arrangement state of the fiber material 10 in a partial region of the bevel gear part 1.
  • the vertical direction of the paper corresponds to the radial direction of the bevel gear component 1.
  • the fiber material 10 is wound in a state of being parallel in the radial direction. Further, the fiber material 10 is wound in a parallel state also in the axial direction.
  • the parallel state is a state in which the fiber material 10 related to a certain circulating portion and the fiber material 10 related to another rotating portion extend in the same direction and are arranged in a substantially parallel state.
  • surrounding part does not need to make it mutually parallel completely, and it may shift
  • the bevel gear part 1 is manufactured using a tow prepreg, a plurality of fiber materials 10 are twisted together, and each fiber is in a twisted relationship.
  • Such a state does not correspond to a state in which the fiber materials 10 of the present embodiment are in parallel (corresponds to a modification described later).
  • the fiber material 10 is not in a parallel state due to local disturbance of the fiber material 10 or the like in any part of the radial direction, the circumferential direction, and the axial direction. Also good.
  • the fiber material 10 is a continuous fiber in which fibers are continuous in the longitudinal direction.
  • high strength and high elastic modulus fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, and alumina fiber can be used alone or in combination.
  • carbon fibers are most preferable among these fibers.
  • the bevel gear part 1 includes a resin for maintaining the shape of the fiber material 10 formed in a desired shape.
  • the resin is contained in the entire bevel gear component 1 and hardens the fiber material 10 in a state where the arrangement pattern of the teeth 4 is formed.
  • a resin for example, a thermoplastic resin is employed.
  • the thermoplastic resin is selected from the required function of the bevel gear part 1, but generally nylon, polyester, polypropylene, polycarbonate, ABS, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, or a polymer alloy thereof is used. Particularly when strength and heat resistance are required, polyether ketone, polyether ether ketone, polyether ketone ketone, polyether imide, polyether sulfone, and the like are used.
  • the manufacturing method of the bevel gear 3 includes a step S10 for winding a fiber, a step S20 for forming a tooth profile, a step S30 for finishing, and a step S40 for insert molding.
  • Step S10 is a step of forming the annular member 20 by winding the fiber material 10.
  • the annular member 20 shown in FIG. 4B is formed by winding the fiber material 10 using the winding device 25 shown in FIG. In FIG. 4B, the restriction plate 28 is omitted.
  • the fiber material 10 is wound in a state of being parallel to the radial direction and the axial direction.
  • the peripheral length of the outer peripheral edge of the annular member 20 corresponds to the outermost peripheral creepage length of the bevel gear component 1.
  • FIG. 5 shows the structure of the winding device 25 according to an example.
  • the winding device 25 includes a columnar core portion 26 and regulation plates 27 and 28 that spread from the core portion 26 to the outer peripheral side.
  • the core portion 26 has an outer peripheral length corresponding to the inner peripheral side peripheral length of the annular member 20.
  • the restricting plates 27 and 28 are annular plate members that are separated from each other so as to leave a gap in the axial direction of the core portion 26.
  • the size of the gap between the restriction plates 27 and 28 is set to the size of the thickness of the annular member 20. Edges on the outer peripheral side of the regulation plates 27 and 28 are inclined and spread so as to guide the fiber material 10. Thereby, as shown in FIG.
  • the winding device 25 fixes the starting end portion of the fiber material 10 near the outer peripheral surface of the core portion 26 and rotates the core portion 26.
  • a feeding device (not shown) feeds the fiber material 10 to the winding device 25.
  • the winding device 25 winds the fiber material 10 between the regulating plates 27 and 28 over a plurality of circumferences.
  • the winding apparatus 25 forms the layer which arranged the fiber material 10 for multiple pieces in the axial direction, and forms the said layer in multiple layers by radial direction, and is circular.
  • An annular member 20 is formed.
  • thermoplastic resin is provided to the annular member 20 before performing subsequent process S20.
  • the timing which provides a thermoplastic resin is not specifically limited, You may provide a thermoplastic resin, performing the winding of the fiber material 10, A thermoplastic resin is previously provided to the fiber material 10 before winding. Alternatively, a thermoplastic resin may be applied to the annular member 20 that has been wound.
  • Step S20 is a step of forming the shape of the teeth 4 with respect to the annular member 20.
  • the press device 30 shown in FIG. 6 and the molding device 40 shown in FIGS. 7 and 8 are used.
  • the press device 30 includes a lower mold 32 having a molding surface 32b and an upper mold 31 having a molding surface 31a.
  • the molding surface 32b and the molding surface 31a are inclined downwardly from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
  • the press device 30 arranges the annular member 20 between the forming surface 32b and the forming surface 31a, and presses it while heating, thereby forming a conical shaped body 35 shown in FIG. 6B.
  • the molding apparatus 40 includes a lower mold (mold) 41, an upper mold (mold) 42, and a support portion 43 that supports the upper mold 42.
  • the lower mold 41 is a bevel gear mold having a plurality of teeth on the upper surface.
  • the lower mold 41 is a mold for molding the shape of the back surface side of the bevel gear component 1.
  • the lower mold 41 has a plurality of teeth 41a (see FIG. 9).
  • the arrangement pattern of the teeth 41 a corresponds to the arrangement pattern of the crest 7 and the trough 8 of the bevel gear component 1.
  • the diameter of the outer peripheral portion of the lower mold 41 is equal to or larger than the diameter of the outer peripheral portion of the molded body 35.
  • the diameter of the inner peripheral part of the lower mold 31 is equal to or smaller than the diameter of the inner peripheral part of the molded body 45 after molding.
  • the upper mold 42 is a pinion-shaped mold that has a rotation axis extending in a direction perpendicular to the central axis of the lower mold 41 and rotates around the rotation axis.
  • the upper mold 42 is a mold for molding the shape of the surface side of the bevel gear part 1.
  • a pair of upper molds 42 are provided at positions facing the molding surface of the lower mold 41 on the upper side.
  • One upper mold 42 and the other upper mold 42 are in a positional relationship rotated by 180 ° with the central axis as a reference line.
  • the upper die 42 has a conical shaped part surface that tapers toward the center of the lower die 41.
  • the molding surface has a plurality of teeth 42a.
  • the plurality of teeth 42a are configured to mesh with the plurality of teeth 41a of the lower mold 41 (see FIG. 9).
  • the support part 43 is arrange
  • step S ⁇ b> 20 the shape of the tooth 4 is formed by pressing the lower mold 41 and the upper mold 42 in the axial direction against the molded body 35 of the annular member 20 while heating the molded body 35 of the annular member 20. .
  • the upper mold 42 and the support portion 43 are lowered with respect to the lower mold 41 in a state where the molded body 35 is arranged.
  • the molded body 35 disposed on the teeth 41 a of the lower mold 41 and the teeth 42 a of the upper mold 42 come into contact with each other.
  • the upper mold 42 and the support portion 43 are lowered while the lower mold 41 and the upper mold 42 are rotated.
  • the molded body 35 is pushed by the teeth 42 a of the upper mold 42 and deforms so as to enter the valleys between the teeth 41 a of the lower mold 41.
  • the upper mold 42 and the lower mold 41 are rotated, the upper mold 42 is gradually lowered to press the plurality of times while gradually increasing the pressing amount of the upper mold 42 against each part in the circumferential direction of the molded body 35. I do.
  • the upper mold 42 presses the molded body 35 against the lower mold 41 so that the teeth 42a of the upper mold 42 are completely engaged with the teeth 41a of the lower mold 41 via the molded body 35. Then, the upper mold
  • Process S30 is a process of finishing the shaping of the bevel gear part 1 using the molded body 45 on which the tooth arrangement pattern is formed.
  • a plurality of molded bodies 45 are overlapped in the axial direction, pressed with a die from the top and bottom directions, and heated and pressed to complete the bevel gear 3.
  • the number of the molded bodies 45 to be stacked may be two, or three or more.
  • the bevel gear part 1 may be formed by heating and pressing one molded body 45 without overlapping the molded bodies 45. Thus, the bevel gear part 1 as shown in FIG. 10 is completed.
  • Step S40 is a step of forming the base portion 2 with respect to the bevel gear part 1.
  • insert molding is performed using the molding device 49.
  • the other mold 48 is closed in a state where the bevel gear part 1 is disposed in one mold 47.
  • the resin material R is injected into the internal space in the molds 47 and 48.
  • the base part 2 is comprised by the resin molding fixed to the bevel gear component 1.
  • FIG. 1 the resin material of the base portion 2 is fixed to the bevel gear component 1 so as to bite into the valley portion 8 on the back surface side of the bevel gear component 1.
  • the bevel gear 3 shown in FIG. 1 is completed.
  • the bevel gear part 1 includes a fiber material 10 provided with a shape corresponding to the arrangement pattern of the plurality of teeth 4 while being wound around the central axis.
  • the strength can be made higher than that of the teeth 4 of the bevel gear formed by molding a resin material that does not include the fiber material 10.
  • the bevel gear part 1 is made of the fiber material 10
  • the weight can be made lighter than the bevel gear part made of metal. As described above, the bevel gear 3 that is light in weight and can secure strength can be obtained.
  • the bevel gear part 1 is formed of a single continuous fiber material 10
  • fibers as shown in FIG. 2 (b) are provided at the winding start end portion and winding end end portion of the fiber material 10.
  • a cut 10a in the material 10 is formed.
  • Such a portion of the cut line 10a is a portion that causes the strength of the teeth 4 to decrease. Therefore, for example, when there is a place where the cut line 10a is arranged over the entire radial direction of the tooth 4, the strength of the tooth 4 at the place decreases.
  • the bevel gear component 1 according to the present embodiment as shown in FIG.
  • the cut 10a is formed in the end portion of the fiber material 10 at the winding start end and the winding end end,
  • the fiber material 10 is continuously extended without being cut at other circumferential portions arranged in the direction.
  • the bevel gear component 1 does not have a portion where the cut 10a of the fiber material 10 is continuous in the radial direction, the strength can be increased.
  • step S40 when the resin molded body is molded on the back surface, the resin is fixed at the portion where the array pattern of the crests 7 and the troughs 8 is formed. In this case, the fixing force between the bevel gear part 1 and the resin material can be improved.
  • the fiber material 10 is wound in a state of being parallel in the radial direction. In this case, since the fiber material 10 is wound in a parallel state, the fiber material 10 can easily follow the shape of the mold when forming the arrangement pattern of the teeth 4.
  • the bevel gear 3 projects in the axial direction and extends toward the outer peripheral side, and has a bevel gear part 1 having a plurality of teeth 4 arranged at a constant pitch in the circumferential direction, and the shaft of the bevel gear part 1
  • a bevel gear 3 comprising a base portion 2 formed on the back surface opposite to the surface on which teeth 4 are formed, of the end surfaces in the direction, wherein the bevel gear component 1 is wound around a central axis
  • the fiber material 10 is provided with a shape corresponding to the arrangement pattern of the plurality of teeth 4 in the state, and the base portion 2 is configured by a resin molded body fixed to the bevel gear component 1.
  • the same operation and effect as the above-described bevel gear part 1 can be obtained.
  • the base portion 2 is configured by a resin molded body fixed to the bevel gear component 1.
  • the weight of the bevel gear 3 as a whole can be reduced by using a resin molded body as a portion that does not require strength compared to the tooth 4 portion.
  • the manufacturing method of the bevel gear component 1 according to the present embodiment is a manufacturing method of the bevel gear component 1 that has a plurality of teeth 4 that protrude in the axial direction, extend toward the outer peripheral side, and are arranged at a constant pitch in the circumferential direction. Then, a step of forming the annular member 20 by winding the fiber material 10 and a step of forming the shape of the teeth 4 with respect to the annular member 20 are provided.
  • the shape of the tooth 4 is formed by pressing the upper mold 42 in the axial direction against the annular member 20.
  • teeth having a shape corresponding to the shape of the upper mold 42 can be easily formed on the surface of the annular member 20.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the annular member 20 when the annular member 20 is formed, the annular member 20 is formed by winding a single continuous fiber material 10.
  • the annular member 20 may be formed by winding a plurality of fiber materials 10 in a bundle. As a state in which a plurality of fiber materials 10 are bundled, for example, a tow prepreg may be used.
  • the annular member 70 may be formed by preparing a belt-like belt-like member 50 as shown in FIG. 12 by combining a plurality of fiber materials 10 and winding the belt-like member 50. .
  • the dimension of the belt-shaped member 50 in the width direction D1 is equal to the dimension of the annular member 70 in the height direction D3.
  • the dimension of the annular member 70 in the radial direction D ⁇ b> 2 is a thickness dimension of several strip-shaped members 50.
  • a mold 82 having an arrangement pattern of peak portions 82a and valley portions 82b corresponding to the arrangement pattern of the portions 8 is prepared.
  • the bevel gear part 1 is molded by pressing the molding surface of the mold 81 against the surface of the annular member 70 and pressing the molding surface of the mold 82 against the back surface of the annular member 70.
  • measures such as imparting a corrugated shape to the belt-like member 50 or winding the belt-like member 50 in a relaxed state are taken so that the fiber material 10 in the belt-like member 50 is deformed satisfactorily. It's okay.
  • the belt-like member 50 is arranged in a state where the width direction D ⁇ b> 1 of the belt-like member 50 is along the axial direction, and the belt-like member 50 having a plurality of layers in the radial direction of the annular member 70. Is arranged. Since the end portions 50 g and 50 h in the winding direction of the band-shaped member 50 correspond to the cuts in the fiber material 10, the end portions 50 g and 50 h are portions that affect the strength of the teeth 4. On the other hand, a plurality of layers of belt-like members 50 are arranged in the radial direction D2 of the annular member 70. The teeth 4 of the bevel gear part 1 extend along the radial direction D2.
  • the fiber when the end portions 50g and 50h of the band-shaped member 50 extend over the entire region 60d along the radial direction D2 of the annular member 70, the fiber extends over the entire region in the extending direction of the teeth 4 of the bevel gear component 1. A break in the material 10 will be formed. In this case, the strength of the teeth 4 may decrease.
  • the end portions 50g and 50h of the band-shaped member 50 that is, the cuts of the fiber material 10 are formed in some layers (the outermost layer and the innermost layer), the cuts are high. It does not become composition which continues in the direction D3 and continues in the direction where tooth 4 of bevel gear component 1 extends. Therefore, the strength of the teeth 4 of the bevel gear part 1 can be improved. Moreover, it can prevent that the cut
  • SYMBOLS 1 Bevel gear component, 2 ... Base part, 3 ... Bevel gear, 4 ... Teeth, 10 ... Textile material, 20, 70 ... Annular member, 42 ... Upper die (die), 81 ... Die.

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Abstract

傘歯車部品は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品であって、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有する。

Description

傘歯車部品、傘歯車、及び傘歯車部品の製造方法
　本発明の一形態は、傘歯車部品、傘歯車、及び傘歯車部品の製造方法に関する。
　歯車として、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車がある。このような傘歯車として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
特開２００４－３４０３６７号公報
　上述のような傘歯車は、一般的に金属材料によって構成されるが、金属材料で傘歯車を構成した場合は、重量が大きくなるという問題があった。一方、軽量化のために傘歯車を樹脂材料で形成した場合、十分な傘歯車の強度が得られないという問題があった。従って、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車が求められていた。
　本発明は、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車を得られる傘歯車部品、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車、及びそのような傘歯車を得られる傘歯車部品の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一形態に係る傘歯車部品は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品であって、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有する。
　本発明の一形態に係る傘歯車部品は、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有する。この場合、複数の歯が、巻回された状態の繊維材料で構成されるため、繊維材料を含まない樹脂材料を成形した傘歯車の歯よりも強度を高くすることができる。また、傘歯車部品が繊維材料で構成されているため、金属で構成された傘歯車部品よりも重量を軽くすることができる。以上により、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車を得られる。
　傘歯車部品において、軸方向の端面のうち、歯が形成された表面と反対側の裏面には、歯の配列パターンに対応する山部と谷部の配列パターンが形成されてよい。例えば、裏面に対して樹脂成形体を成形する場合、当該樹脂は、山部と谷部の配列パターンが形成された部分にて固定される。この場合、傘歯車部品と樹脂材料との固定力を向上できる。
　傘歯車部品において、繊維材料は、径方向において並列な状態で巻回されていてよい。この場合、繊維材料が並列な状態で巻回されているため、歯の配列パターンを成形する際に、繊維材料を金型の形状に追従させやすくなる。
本発明の一形態に係る傘歯車は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品と、傘歯車部品の軸方向の端面のうち、歯が形成された表面と反対側の裏面に形成されたベース部と、を備える傘歯車であって、傘歯車部品は、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有し、ベース部は、傘歯車部品に固定された樹脂成形体によって構成される。
　本発明の一形態に係る傘歯車によれば、上述の傘歯車部品と同様な作用・効果を得ることができる。また、ベース部は、傘歯車部品に固定された樹脂成形体によって構成される。このように、歯の部分に比して強度が要求されない部分を樹脂成形体とすることで、傘歯車全体の重量を軽くすることができる。
　本発明の一形態に係る傘歯車部品の製造方法は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品の製造方法であって、繊維材料を巻回することで円環状部材を形成する工程と、円環状部材に対して、歯の形状を形成する工程と、を備える。
　本発明の一形態に係る傘歯車部品の製造方法によれば、上述の傘歯車部品と同様な作用・効果を得ることができる。
　傘歯車部品の製造方法において、歯の形状を形成する工程では、円環状部材に対して軸方向に金型を押し付けることによって、歯の形状を形成してよい。この場合、円環状部材の表面に、金型の形状に対応した形状の歯を容易に形成することができる。
　本発明の一形態によれば、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車を得られる傘歯車部品、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車、及びそのような傘歯車を得られる傘歯車部品の製造方法を提供することができる。
図１は、本実施形態に係る傘歯車を示す斜視図である。 図２（a）は、傘歯車部品における繊維材料の様子を示す模式図であり、図２（ｂ）は、傘歯車部品の一部の領域の繊維材料の配列状態を示す拡大図である。 図３は、傘歯車の製造方法の流れを示すフロー図である。 図４（a）は、巻回装置を示す図であり、図４（ｂ）は、円環状部材を示す図である。 図５（a）は、巻回装置を示す図であり、図５（ｂ）は、巻回装置の一部を示す拡大図である。 図６（a）は、プレス装置を示す図であり、図６（ｂ）は、成形体を示す図である。 図７（a），（ｂ）は、成形装置を示す図である。 図８（a），（ｂ），（ｃ）は、成形装置の動作を示す図である。 図９（a），（ｂ），（ｃ）は、成形装置によって成形される成形体の様子を示す模式図である。 図１０は、傘歯車部品の斜視図である。 図１１は、インサート成形の様子を示す図である。 図１２は、変形例に係る傘歯車部品の製造方法を示す模式図である。 図１３は、変形例に係る傘歯車部品の製造方法を示す模式図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１に示すように、傘歯車３は、本実施形態に係る製造方法で製造された傘歯車部品１と、射出成形で形成されたベース部２と、を備えている。傘歯車３の中心には中心軸線ＣＬが設定されている。以降の説明においては、中心軸線ＣＬが延びる方向を「軸方向」とし、中心軸線ＣＬ周りの方向を「周方向」とし、中心軸線ＣＬを通過して当該中心軸線ＣＬと直交する直線が延びる方向を「径方向」とする。また、中心軸線ＣＬを基準として「外周」「内周」の語を用いることとする。
　傘歯車部品１は、複数の歯４を有する円環状の部材である。すなわち、傘歯車部品１は、傘歯車３の歯部材として用いられるリング歯車を構成する。傘歯車部品１の歯４は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで複数配列されている。歯４と歯４との間には、相手側の歯車とかみ合う谷部６が形成されている。複数の歯４は、円環状の部材のうちの軸方向における一方の端面である表面に形成される。本実施形態では、歯４は、径方向に対して傾斜し、且つ、湾曲した状態で外周側へ延びている。なお、歯４の態様は特に限定されるものではない。傘歯車部品１は、繊維材料に樹脂を含浸させたプリプレグを用いて製造される。傘歯車部品１の製造方法の詳細は後述する。
　傘歯車部品１は、軸方向における他方側の端面である裏面に、複数の山部７及び谷部８の配列パターンを有している。裏面側の配列パターンは、表面側の歯４及び谷部６の配列パターンに対応するものである。傘歯車部品１は、表面において歯４が形成されている箇所に、谷部８を裏面に有する。傘歯車部品１は、表面において谷部６が形成されている箇所に、山部７を裏面に有する。このような構造により、傘歯車部品１の厚みの均一性が向上し、傘歯車部品１の成形性が向上する。
　ベース部２は、傘歯車部品１を支持し、傘歯車３の強度を確保するための部材である。ベース部２は、円板状の形状を有している。傘歯車部品１は、ベース部２の軸方向に沿った一方の端面２ａの外縁部に沿って設けられる。ベース部２の中央位置には、傘歯車３の回転軸（不図示）が取り付けられる貫通孔２ｂが形成される。ベース部２は、射出成形を行うことによって形成される。製造時においては、傘歯車部品１が射出成形用の金型内に設置された状態で、射出成形が行われる。これにより、傘歯車部品１がベース部２に固定される。
　ここで、後述の製造方法で詳細に説明するように、傘歯車部品１は、繊維材料１０を巻回することで円環状部材２０を形成し、当該円環状部材２０に歯４の形状を形成することで製造される。従って、傘歯車部品１は、中心軸線ＣＬ周りに巻回された状態で複数の歯４の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料１０を有する。なお、本実施形態では、後述の製造方法の説明で詳細に説明するように、円環状部材は、一本の連続した繊維材料１０を芯部材に対して複数回巻き付けることにより形成されている。すなわち、本実施形態では、傘歯車部品１は、一本の連続した繊維材料１０によって構成されているものとして、以降の説明を行う。ただし、後述のように、一本の連続した繊維材料１０で構成される成形体４５を複数枚積層することで傘歯車部品１を成形した場合、当該傘歯車部品１は、積層数の本数だけ、連続した繊維材料１０を有する。なお、本明細書において「繊維材料」とは、繊維一本分の線材のことを指すものとする。例えば、複数の繊維材料を撚り合わせて樹脂を含浸させたトウプリプレグという部材が知られているが、本実施形態の繊維材料は、撚り合わせる前の状態の線材の一本分に該当する。
　図２（ａ）に示すように、繊維材料１０は、歯４に対応する位置では、当該歯４の形状に合わせて山型形状をなして突出するように曲げられている。また、繊維材料１０は、谷部６に対応する位置では、当該谷部６の形状に合わせて窪むように曲げられている。また、このような形状を有する繊維材料１０が、径方向及び軸方向に複数並べられている。なお、繊維材料１０が複数並べられている状態とは、一本の繊維材料１０のうちの、ある周回部分と他の周回部分とが並べられている状態である。なお、図２（ａ）では、最も表面側に位置する繊維材料１０（繊維材料１０の長手方向の一部分）の形状のみが示されているが、当該位置よりも内部に配置される繊維材料１０は、位置に応じた山形状及び谷形状を有する。また、裏面側に配置される繊維材料１０は、裏面側の山部７及び谷部８に対応した形状を有する。
　図２（ｂ）は、傘歯車部品１の一部の領域の繊維材料１０の配列状態を示す拡大図である。図２（ｂ）では、紙面の上下方向が傘歯車部品１の径方向に該当する。図２（ｂ）に示すように、繊維材料１０は、径方向において並列な状態で巻回されている。また、繊維材料１０は、軸方向においても、並列な状態で巻回されている。並列な状態とは、ある周回部分に係る繊維材料１０と、他の周回部分に係る繊維材料１０とが、同じ方向に延びており、略平行な状態で配列された状態である。なお、各周回部分の繊維材料１０は、完全に互いに平行をなしていなくともよく、成形時の歪みなどに起因して、平行からずれていてもよい。例えば、トウプリプレグを用いて傘歯車部品１を製造した場合、複数の繊維材料１０が撚り合わせられており、繊維１本１本は互いにねじれた関係にある。このような状態は、本実施形態の繊維材料１０が並列な状態には該当しない（後述の変形例に該当する）。なお、本実施形態に係る傘歯車部品１においても、径方向、周方向及び軸方向の何れか一部分において、局所的な繊維材料１０の乱れなどによって、繊維材料１０が並列な状態となっていなくともよい。
　なお、繊維材料１０は、長手方向に繊維が連続した連続繊維である。繊維材料１０としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維などの高強度、高弾性率繊維を単独又は組み合わせて用いることができる。傘歯車部品１の強度の強化効率及び寸法安定性、耐蝕性、摺動性、帯電防止性、軽量化などの機能を付与する観点からは、これらの繊維の中で、炭素繊維が最も好ましい。
　また、傘歯車部品１は、所望の形状に形成された繊維材料１０の形状を維持するための樹脂を含んでいる。樹脂は、傘歯車部品１全体に含まれており、歯４の配列パターンが形成された状態で、繊維材料１０を固める。このような樹脂として、例えば熱可塑性樹脂が採用される。熱可塑性樹脂としては、要求される傘歯車部品１の機能から選定されるが、一般的にはナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイドやそれらのポリマーアロイなどが用いられ、特に強度、耐熱性が要求される場合は、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォンなどが用いられる。
　次に、図３から図１１を参照して、本実施形態に係る傘歯車３の製造方法について説明する。図３に示すように、傘歯車３の製造方法は、繊維を巻く工程Ｓ１０と、歯形を成形する工程Ｓ２０と、仕上げを行う工程Ｓ３０と、インサート成形を行う工程Ｓ４０と、を備える。
　工程Ｓ１０は、繊維材料１０を巻回することで円環状部材２０を形成する工程である。工程Ｓ１０では、例えば、図４（ａ）に示す巻回装置２５を用いて繊維材料１０の巻回を行うことで、図４（ｂ）に示す円環状部材２０を形成する。なお、図４（ｂ）では、規制板２８を省略して示している。円環状部材２０では、繊維材料１０が、径方向及び軸方向に並列な状態で巻回される。円環状部材２０の外周縁部の周長は、傘歯車部品１の最外周沿面長に対応する。
　一例に係る巻回装置２５の構造を図５に示す。図５（ａ）に示すように、巻回装置２５は、円柱状の芯部２６と、芯部２６から外周側へ広がる規制板２７，２８と、を備える。芯部２６は、円環状部材２０の内周側の周長に対応する外周長を有する。規制板２７，２８は、芯部２６の軸線方向に隙間を空けるように互いに離間する円環状の板材である。規制板２７，２８間の隙間の大きさは、円環状部材２０の厚みの大きさに設定される。規制板２７，２８の外周側の縁部は、繊維材料１０を案内するように、傾斜して広がっている。これにより、図４（ａ）に示すように、巻回装置２５は、繊維材料１０の始端部を芯部２６の外周面付近に固定し、芯部２６を回転させる。なお、図示されない送り装置が、繊維材料１０を巻回装置２５へ送る。これによって、巻回装置２５は、規制板２７，２８間で繊維材料１０を複数周にわたって巻回する。なお、図５（ｂ）に示すように、巻回装置２５は、軸方向に複数本分の繊維材料１０を並べた層を形成し、当該層を径方向に複数層形成することによって、円環状部材２０を形成する。
　なお、以降の工程Ｓ２０を行う前に、円環状部材２０に熱可塑性樹脂を付与する。なお、熱可塑性樹脂を付与するタイミングは特に限定されず、繊維材料１０の巻き付けを行いながら熱可塑性樹脂を付与してもよく、巻き付け前の繊維材料１０に予め熱可塑性樹脂を付与しておいてもよく、巻き付けが完了した円環状部材２０に熱可塑性樹脂を付与してよい。
　工程Ｓ２０は、円環状部材２０に対して、歯４の形状を形成する工程である。工程Ｓ２０では、図６に示すプレス装置３０と、図７及び図８に示す成形装置４０と、が用いられる。
　図７に示すプレス装置３０は、円環状部材２０を成形装置４０で成形し易い形状とするため、円錐状の成形体３５を成形する装置である。プレス装置３０は、成形面３２ｂを有する下型３２と、成形面３１ａを有する上型３１と、を備える。成形面３２ｂ及び成形面３１ａは、外周側から内周側へ向かうに従って、下方へ向かうように傾斜している。プレス装置３０は、成形面３２ｂと成形面３１ａとの間に円環状部材２０を配置し、加熱しながらプレスすることで、図６（ｂ）に示す円錐状の成形体３５を成形する。
　成形装置４０は、下型（金型）４１と、上型（金型）４２と、上型４２を支持する支持部４３と、を備える。下型４１は、上面に複数の歯を有する傘歯車型の金型である。下型４１は、傘歯車部品１の裏面側の形状を成形するための金型である。下型４１は、複数の歯４１ａ（図９参照）を有している。歯４１ａの配列パターンは、傘歯車部品１の山部７及び谷部８の配列パターンに対応している。下型４１の外周部の直径は、成形体３５の外周部の直径以上である。下型３１の内周部の直径は、成形後の成形体４５の内周部の直径以下である。
　上型４２は、下型４１の中心軸線と垂直な方向へ延びる回転軸を有し、当該回転軸周りに回転するピニオン形状の金型である。上型４２は、傘歯車部品１の表面側の形状を成形するための金型である。上型４２は、下型４１の成形面と上側で対向する位置に一対設けられている。一方の上型４２と他方の上型４２とは、中心軸線を基準線として１８０°回転させた位置関係にある。上型４２は、下型４１の中心へ向かって先細りとなる円錐状の成形部面を有している。当該成形面には、複数の歯４２ａを有している。複数の歯４２ａは、下型４１の複数の歯４１ａとかみ合うように構成されている（図９参照）。支持部４３は、下型４１の中心位置付近に配置され、それぞれの上型４２の先端部を回転可能に支持する。
　工程Ｓ２０では、円環状部材２０の成形体３５を加熱しながら、円環状部材２０の成形体３５に対して軸方向に下型４１及び上型４２を押し付けることによって、歯４の形状を形成する。具体的には、図８（ａ）に示すように、成形体３５を配置した状態の下型４１に対して、上型４２及び支持部４３を下降させる。これにより、図９（ａ）に示すように、下型４１の歯４１ａ上に配置された成形体３５と上型４２の歯４２ａとが接触する。
　次に、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、下型４１及び上型４２を回転させながら、上型４２及び支持部４３を下降させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、成形体３５は、上型４２の歯４２ａに押されて、下型４１の歯４１ａの間の谷部に入り込むように変形する。上型４２及び下型４１を回転させながら、上型４２を徐々に下降させることで、成形体３５の周方向における各部位に対し、上型４２の押し付け量を徐々に増やしながら、複数回プレスを行う。最終的には、上型４２の歯４２ａが成形体３５を介して下型４１の歯４１ａと完全にかみ合うように、上型４２は、成形体３５を下型４１に押し付ける。その後、上型４２及び支持部４３を上方へ移動させる。これにより、図９（ｃ）に示すように、成形装置４０での成形が完了し、成形体４５が完成する。なお、成形体３５に対する成形が進むに従って、山部と谷部の大きさが大きくなる分、成形体３５の直径が小さくなってゆく。従って、図７（ｂ）に示すように、成形前の成形体３５の直径に比して、成形後の成形体４５の直径は小さくなる。
　工程Ｓ３０は、歯の配列パターンが形成された成形体４５を用いて、傘歯車部品１の成形の仕上げを行う工程である。工程Ｓ３０では、成形体４５を軸方向へ複数枚重ね合わせ、上下方向から金型でプレスして加熱加圧することで、傘歯車３を完成させる。なお、重ねわせる成形体４５の枚数は２つであってもよく、３つ以上でもよい。また、成形体４５の重ねを行わず、一つの成形体４５を加熱加圧することで傘歯車部品１を形成してもよい。以上により、図１０に示すような傘歯車部品１が完成する。
　工程Ｓ４０は、傘歯車部品１に対してベース部２を成形する工程である。工程Ｓ４０では、成形装置４９を用いてインサート成形を行う。図１１に示すように、傘歯車部品１を一方の金型４７に配置した状態で、他方の金型４８を閉じる。金型４７，４８内の内部空間へ樹脂材料Ｒを射出する。これにより、ベース部２は、傘歯車部品１に固定された樹脂成形体によって構成される。この際、ベース部２の樹脂材料は、傘歯車部品１の裏面側の谷部８に食い込むようにして、傘歯車部品１に固定される。以上により、図１に示す傘歯車３が完成する。
　次に、本実施形態に係る傘歯車部品１、傘歯車３、及び傘歯車部品１の製造方法の作用・効果について説明する。
　本実施形態に係る傘歯車部品１は、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯４の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料１０を有する。この場合、複数の歯４が、巻回された状態の繊維材料１０で構成されるため、繊維材料１０を含まない樹脂材料を成形した傘歯車の歯４よりも強度を高くすることができる。また、傘歯車部品１が繊維材料１０で構成されているため、金属で構成された傘歯車部品よりも重量を軽くすることができる。以上により、重量が軽く、且つ強度を確保できる傘歯車３を得られる。
　例えば、一本の連続した繊維材料１０で傘歯車部品１を形成した場合、繊維材料１０の巻始めの端部と巻き終わりの端部の部分には、図２（ｂ）に示すような繊維材料１０の切れ目１０ａが形成される。このような切れ目１０ａの部分は、歯４の強度を低下させる原因となる部分である。従って、例えば、切れ目１０ａが歯４の径方向の全体にわたって並ぶような箇所が存在した場合、当該箇所での歯４の強度は低下する。しかしながら、本実施形態に係る傘歯車部品１では、図２（ｂ）に示すように、繊維材料１０の巻始めの端部と巻き終わりの端部の部分に切れ目１０ａが形成されるものの、径方向に並ぶ他の周回部分では、繊維材料１０が切れることなく連続して延びている。このように、傘歯車部品１は、繊維材料１０の切れ目１０ａが径方向に連続しているような箇所を有していないため、強度を高くすることができる。
　傘歯車部品１において、軸方向の端面のうち、歯４が形成された表面と反対側の裏面には、歯４の配列パターンに対応する山部７と谷部８の配列パターンが形成されている。工程Ｓ４０において、裏面に対して樹脂成形体を成形する場合、当該樹脂は、山部７と谷部８の配列パターンが形成された部分にて固定される。この場合、傘歯車部品１と樹脂材料との固定力を向上できる。
　傘歯車部品１において、繊維材料１０は、径方向において並列な状態で巻回されている。この場合、繊維材料１０が並列な状態で巻回されているため、歯４の配列パターンを成形する際に、繊維材料１０を金型の形状に追従させやすくなる。
本実施形態に係る傘歯車３は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯４を有する傘歯車部品１と、傘歯車部品１の軸方向の端面のうち、歯４が形成された表面と反対側の裏面に形成されたベース部２と、を備える傘歯車３であって、傘歯車部品１は、中心軸線周りに巻回された状態で複数の歯４の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料１０を有し、ベース部２は、傘歯車部品１に固定された樹脂成形体によって構成される。
　本実施形態に係る傘歯車３によれば、上述の傘歯車部品１と同様な作用・効果を得ることができる。また、ベース部２は、傘歯車部品１に固定された樹脂成形体によって構成される。このように、歯４の部分に比して強度が要求されない部分を樹脂成形体とすることで、傘歯車３全体の重量を軽くすることができる。
　本実施形態に係る傘歯車部品１の製造方法は、軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯４を有する傘歯車部品１の製造方法であって、繊維材料１０を巻回することで円環状部材２０を形成する工程と、円環状部材２０に対して、歯４の形状を形成する工程と、を備える。
　本実施形態に係る傘歯車部品１の製造方法によれば、上述の傘歯車部品１と同様な作用・効果を得ることができる。
　傘歯車部品１の製造方法において、歯４の形状を形成する工程では、円環状部材２０に対して軸方向に上型４２を押し付けることによって、歯４の形状を形成している。この場合、円環状部材２０の表面に、上型４２の形状に対応した形状の歯を容易に形成することができる。
　本発明は、上述の実施形態に限定されるものでは無い。
　例えば、上述の実施形態では、円環状部材２０を形成する時に、一本の連続した繊維材料１０を巻回することで円環状部材２０を形成した。これに代えて、円環状部材２０を形成するために、繊維材料１０を巻回している途中で繊維材料１０が無くなった場合は、新たな繊維材料１０をセットして、巻回を再開してもよい。また、複数本の繊維材料１０を束にした状態で巻回することで円環状部材２０を形成してもよい。複数本の繊維材料１０を束にした状態としては、例えばトウプリプレグのようなものでもよい。
　更には、複数本の繊維材料１０を組み合わせることによって図１２に示すような、帯状の帯状部材５０を準備し、当該帯状部材５０を巻回することで、円環状部材７０を形成してもよい。帯状部材５０の幅方向Ｄ１の寸法は、円環状部材７０の高さ方向Ｄ３の寸法に等しい。円環状部材７０の径方向Ｄ２（すなわち、傘歯車部品の径方向に該当する）の寸法は、帯状部材５０の数枚分の厚み寸法となる。このような円環状部材７０を成形する場合は、図１３に示すように、歯４の配列パターンに対応する山部８１ａ及び谷部８１ｂの配列パターンを有する金型８１と、山部７及び谷部８の配列パターンに対応する山部８２ａ及び谷部８２ｂの配列パターンを有する金型８２を準備する。そして、金型８１の成形面を円環状部材７０の表面に押し付け、金型８２の成形面を円環状部材７０の裏面に押し付けることによって、傘歯車部品１を成形する。なお、この場合、帯状部材５０内の繊維材料１０が良好に変形するように、帯状部材５０に波型形状を付与したり、帯状部材５０を緩ませた状態で巻回するなどの措置を施してよい。
　図１２に示すように、円環状部材７０において、帯状部材５０は、当該帯状部材５０の幅方向Ｄ１が軸方向に沿う状態に配置され、円環状部材７０の径方向に複数層の帯状部材５０が配置されている。帯状部材５０の巻回方向における端部５０ｇ，５０ｈは、繊維材料１０の切れ目に該当するため、歯４の強度に影響を及ぼす部分となる。これに対し、円環状部材７０の径方向Ｄ２には、複数層の帯状部材５０が配置されている。傘歯車部品１の歯４は当該径方向Ｄ２に沿って延在する。例えば、円環状部材７０の径方向Ｄ２に沿った領域６０ｄの全域にわたって、帯状部材５０の端部５０ｇ，５０ｈが延びている場合、傘歯車部品１の歯４の延在方向の全域にわたって、繊維材料１０の切れ目が形成されることとなる。この場合、歯４の強度が低下する場合がある。上記形態においては、一部の層（最外周の層と最内周の層）において帯状部材５０の端部５０ｇ，５０ｈ、すなわち繊維材料１０の切れ目が形成されていても、当該切れ目は、高さ方向Ｄ３に連続しており、傘歯車部品１の歯４が延在する方向に連続する構成とはならない。従って、傘歯車部品１の歯４の強度を向上することができる。また、端部５０ｇと端部５０ｈとの周方向における位置をずらすことで、特定の位置に繊維材料１０の切れ目が集中することを防止できる。
　１…傘歯車部品、２…ベース部、３…傘歯車、４…歯、１０…繊維材料、２０，７０…円環状部材、４２…上型（金型）、８１…金型。

Claims (6)

  1. 　軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品であって、
    　中心軸線周りに巻回された状態で複数の前記歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有する、傘歯車部品。
  2. 　前記軸方向の端面のうち、前記歯が形成された表面と反対側の裏面には、前記歯の配列パターンに対応する山部と谷部の配列パターンが形成される、請求項１に記載の傘歯車部品。
  3. 　前記繊維材料は、径方向において並列な状態で巻回されている、請求項１又は２に記載の傘歯車部品。
  4. 　軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品と、
    　前記傘歯車部品の軸方向の端面のうち、前記歯が形成された表面と反対側の裏面に形成されたベース部と、を備える傘歯車であって、
    　前記傘歯車部品は、中心軸線周りに巻回された状態で複数の前記歯の配列パターンに対応する形状を付与された繊維材料を有し、
    　前記ベース部は、前記傘歯車部品に固定された樹脂成形体によって構成される、傘歯車。
  5. 　軸方向へ突出して外周側へ向かって延び、周方向に一定のピッチで配列された複数の歯を有する傘歯車部品の製造方法であって、
    　繊維材料を巻回することで円環状部材を形成する工程と、
    　前記円環状部材に対して、前記歯の形状を形成する工程と、を備える、傘歯車部品の製造方法。
  6. 　前記歯の形状を形成する工程では、前記円環状部材に対して前記軸方向に金型を押し付けることによって、前記歯の形状を形成する、請求項５に記載された傘歯車部品の製造方法。
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