JPH04312256A - 長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカム - Google Patents
長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカムInfo
- Publication number
- JPH04312256A JPH04312256A JP3080048A JP8004891A JPH04312256A JP H04312256 A JPH04312256 A JP H04312256A JP 3080048 A JP3080048 A JP 3080048A JP 8004891 A JP8004891 A JP 8004891A JP H04312256 A JPH04312256 A JP H04312256A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- long
- thermoplastic resin
- cam
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動力の伝達機構として、
数々の特徴を備えた複合材歯車及びカムに関する。詳し
くは、長繊維強化熱可塑性樹脂製の歯車及びカムに関す
る。
数々の特徴を備えた複合材歯車及びカムに関する。詳し
くは、長繊維強化熱可塑性樹脂製の歯車及びカムに関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来、金属製の欠点（騒音発生、腐食、高
重量、他）をカバーするためにプラスチック素材の歯車
及びカムの製作がなされてきた。しかしながら、熱可塑
性樹脂であるプラスチックは射出成形等で非常に効率的
に安価に製品化できる特徴を持っている反面、機械的性
質が劣っているために、強度が低く、高負荷加重部には
使用できなかった。その欠点を補うために、例えば特開
昭５４−３６４４３号公報には炭素繊維強化熱硬化性樹
脂から製造された歯車が提示されている。この新しい素
材で製作された歯車はその高強度物性から、高負荷重部
分への使用が可能になったが、熱可塑性樹脂に比較して
、熱硬化樹脂の成形は一般的に言って長時間を必要とし
、生産効率は著しく低く、精度を要求された時には切削
加工を必要とする欠点があった。切除加工は素材が炭素
繊維を含んでいるので治具として特殊な物を使用しなけ
ればならないし、その治具のメンテナンスにも相当配慮
する必要があった。又、この技術では強化材として織物
だけを使用しているので、一方向材に比較して強化材重
量当たりの強度が低いという欠点があった。
重量、他）をカバーするためにプラスチック素材の歯車
及びカムの製作がなされてきた。しかしながら、熱可塑
性樹脂であるプラスチックは射出成形等で非常に効率的
に安価に製品化できる特徴を持っている反面、機械的性
質が劣っているために、強度が低く、高負荷加重部には
使用できなかった。その欠点を補うために、例えば特開
昭５４−３６４４３号公報には炭素繊維強化熱硬化性樹
脂から製造された歯車が提示されている。この新しい素
材で製作された歯車はその高強度物性から、高負荷重部
分への使用が可能になったが、熱可塑性樹脂に比較して
、熱硬化樹脂の成形は一般的に言って長時間を必要とし
、生産効率は著しく低く、精度を要求された時には切削
加工を必要とする欠点があった。切除加工は素材が炭素
繊維を含んでいるので治具として特殊な物を使用しなけ
ればならないし、その治具のメンテナンスにも相当配慮
する必要があった。又、この技術では強化材として織物
だけを使用しているので、一方向材に比較して強化材重
量当たりの強度が低いという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は軽量、
低騒音、耐腐食性等の特徴を持っている高負荷加重部に
も使用可能にし、更にそれらが高精度、高生産性で製造
可能な繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカムを提
供するものである。
低騒音、耐腐食性等の特徴を持っている高負荷加重部に
も使用可能にし、更にそれらが高精度、高生産性で製造
可能な繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカムを提
供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は配列された長繊
維強化材と熱可塑性樹脂よりなる短繊維より構成された
複合シートを積層して溶融成形した長繊維強化熱可塑性
樹脂よりなる歯車及びカムである。歯車及びカムの構造
、要求性能に応じて複合シートを積層する際長繊維の方
向を定めることが出来る。一般的には長繊維性の配列を
一定角度づつづらして歯車及びカムの軸方向に積層して
成形することで、力の伝達方向に有効なものが得られる
。
維強化材と熱可塑性樹脂よりなる短繊維より構成された
複合シートを積層して溶融成形した長繊維強化熱可塑性
樹脂よりなる歯車及びカムである。歯車及びカムの構造
、要求性能に応じて複合シートを積層する際長繊維の方
向を定めることが出来る。一般的には長繊維性の配列を
一定角度づつづらして歯車及びカムの軸方向に積層して
成形することで、力の伝達方向に有効なものが得られる
。
【０００５】即ち、歯車の歯にかかる力は曲げ応力であ
り、負荷の方向と垂直に長繊維強化材が配列されている
歯車は曲げ強度の点で非常に有利になりその結果、高負
荷部への適用がより可能になる。樹脂（マトリックス）
としては、その成形性の良さから熱可塑性樹脂が適して
おり、製品として要求される耐熱温度等を勘案して広範
囲の樹脂種から、最適な物を測定する事も重大なポイン
トとなる。熱可塑性樹脂を繊維強化複合材にすると、熱
可塑性樹脂の延性効果により破壊靭性が優れ、その結果
耐衝撃強度も向上する。同様に振動減衰性や疲労性にも
、その特徴を発揮する事が可能である。
り、負荷の方向と垂直に長繊維強化材が配列されている
歯車は曲げ強度の点で非常に有利になりその結果、高負
荷部への適用がより可能になる。樹脂（マトリックス）
としては、その成形性の良さから熱可塑性樹脂が適して
おり、製品として要求される耐熱温度等を勘案して広範
囲の樹脂種から、最適な物を測定する事も重大なポイン
トとなる。熱可塑性樹脂を繊維強化複合材にすると、熱
可塑性樹脂の延性効果により破壊靭性が優れ、その結果
耐衝撃強度も向上する。同様に振動減衰性や疲労性にも
、その特徴を発揮する事が可能である。
【０００６】本発明に用いられる長繊維強化材としては
、炭素繊維、ガラス繊維、その他の無機あるいは有機繊
維等で成形温度でその強化材が失われない物であれば、
何れの繊維でもよいが製品の高機能を追求する場合には
炭素繊維が物性的に有利であり、また適している。 長繊維強化材としては織物、一方向、編物等種々の形態
があるが、一番強度が発揮できるのは、一方向素材であ
る。例えば、織物は炭素繊維で言えば、３ｋｆを使用し
、目付け＝２００ｇ／ｍ２ 程度の平織、一方向素材は
希望する目付けを繊維束の太さと本数で決定し、それを
規定幅に均一に広げた物である。但し歯車として成形さ
れ、製品として総合的な高物性を示す為、上記各形状素
材の組合せも当然必要となる。
、炭素繊維、ガラス繊維、その他の無機あるいは有機繊
維等で成形温度でその強化材が失われない物であれば、
何れの繊維でもよいが製品の高機能を追求する場合には
炭素繊維が物性的に有利であり、また適している。 長繊維強化材としては織物、一方向、編物等種々の形態
があるが、一番強度が発揮できるのは、一方向素材であ
る。例えば、織物は炭素繊維で言えば、３ｋｆを使用し
、目付け＝２００ｇ／ｍ２ 程度の平織、一方向素材は
希望する目付けを繊維束の太さと本数で決定し、それを
規定幅に均一に広げた物である。但し歯車として成形さ
れ、製品として総合的な高物性を示す為、上記各形状素
材の組合せも当然必要となる。
【０００７】熱可塑性樹脂の種類は先の述べたように要
求される製品物性から選定してよいのであるが、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、ポリフェニレンスルファイド、航空機用途
高耐熱性として、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリエーテルイミド等がある。本発明の
複合シートは配列された長繊維強化材と熱可塑性樹脂よ
り構成された複合シートで、熱可塑性樹脂は長繊維強化
材により均一に分散されている方が強化材の強度の強度
寄与率が高い。分散性をよくする複合シートの製造方法
として、その一例はＷＯ９０−７０２４号公報に示され
ている。
求される製品物性から選定してよいのであるが、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、ポリフェニレンスルファイド、航空機用途
高耐熱性として、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリエーテルイミド等がある。本発明の
複合シートは配列された長繊維強化材と熱可塑性樹脂よ
り構成された複合シートで、熱可塑性樹脂は長繊維強化
材により均一に分散されている方が強化材の強度の強度
寄与率が高い。分散性をよくする複合シートの製造方法
として、その一例はＷＯ９０−７０２４号公報に示され
ている。
【０００８】即ち、強化材としては炭素繊維、ガラス繊
維等の一方向に引揃えたシート状物、織物、編物等に熱
可塑性樹脂である短繊維が充分混織された複合シートが
最適である。短繊維を混織するに気体流又は液体流で強
化用長繊維に打ちこむことで、短繊維が各単繊維間に分
散する。
維等の一方向に引揃えたシート状物、織物、編物等に熱
可塑性樹脂である短繊維が充分混織された複合シートが
最適である。短繊維を混織するに気体流又は液体流で強
化用長繊維に打ちこむことで、短繊維が各単繊維間に分
散する。
【０００９】強化用繊維ウェブとの交絡一体化のし易さ
、得られる複合シートの柔軟性から、短繊維事態の剛性
が低いものが好ましく、用いる重合体の種類によって変
わるが一般的にはその長さ１００ｃｍ、好ましくは１０
ｃｍ以下、さらに好ましくは５ｃｍ以下が良く、１ｍｍ
以下では長繊維にからまないので好ましくない、又短繊
維の直径は一般的には２００μ以下、好ましくは１００
μ以下、さらに好ましくは５０位かの短繊維が好ましい
。又繊維長として明確でないフラッシュ紡糸された繊維
や、マイクロウェーブでも、強化用繊維ウェブと交絡一
体化するものであればかまわない。
、得られる複合シートの柔軟性から、短繊維事態の剛性
が低いものが好ましく、用いる重合体の種類によって変
わるが一般的にはその長さ１００ｃｍ、好ましくは１０
ｃｍ以下、さらに好ましくは５ｃｍ以下が良く、１ｍｍ
以下では長繊維にからまないので好ましくない、又短繊
維の直径は一般的には２００μ以下、好ましくは１００
μ以下、さらに好ましくは５０位かの短繊維が好ましい
。又繊維長として明確でないフラッシュ紡糸された繊維
や、マイクロウェーブでも、強化用繊維ウェブと交絡一
体化するものであればかまわない。
【００１０】以下、概略の製造方法に就いて述べる。ま
ず前述した複合シートを製作予定製品の設計に基づいて
各原材料の必要量を用意する。設計は複合則を駆使して
、製品がコストパフォーマンスを一番発揮できるように
素材の仕様（強化繊維の種類、形態、目付け、熱可塑性
樹脂の種類、目付け等）及びシート形状切断時の各複合
シートの配向方向が少なくとも明示されていることが好
ましい。次に複合シートを裁断機で配向方向、枚数、等
を考慮して規定形状にカッティングする。炭素繊維は通
常の他の繊維に対して硬く、普通のカッティング器具で
はすぐに切れなくなるか、正確に裁断されなくなるので
、特殊な治具を用意する必要がある。規定形状へのカッ
ティング方法としては、打ち抜き法、堅刃、片刃による
カッティング、丸刃、多角形刃による回転カッティング
、レーザー光によるカサティング、ウォータージェット
によるカッティング、高周波振動刃によるカッティング
、ハサミによるカッティング、等多種類があり又、各々
の種類にも手動、自動、コンピューター化、等種々のグ
レイドがある。前に示した形態の素材の場合には、素材
そのものの交絡が充分なので、複雑な形状にカッティン
グしても末端、周辺部の脱落及び乱れ、突起部の脱落等
がないが、レーザー光等によるカッティングを行うと、
カッティング端部の熱可塑が溶融、溶着して形状維持が
更によく保持される。設計の配向に積層された複合シー
トを前もってステイチィング（縫い合わせ）してから、
前記のカッティング方法を用いて規定形状にする方法も
ある。この場合、一枚一枚カチティングし、積層するよ
りも、過ちが少なくなる等の利点がある。切断されたシ
ート状物を設計に従って順序良く積層してゆく、この時
製品形状に合った積層型枠を使用すると、初心者でも正
確に間違いなくより効率的である。
ず前述した複合シートを製作予定製品の設計に基づいて
各原材料の必要量を用意する。設計は複合則を駆使して
、製品がコストパフォーマンスを一番発揮できるように
素材の仕様（強化繊維の種類、形態、目付け、熱可塑性
樹脂の種類、目付け等）及びシート形状切断時の各複合
シートの配向方向が少なくとも明示されていることが好
ましい。次に複合シートを裁断機で配向方向、枚数、等
を考慮して規定形状にカッティングする。炭素繊維は通
常の他の繊維に対して硬く、普通のカッティング器具で
はすぐに切れなくなるか、正確に裁断されなくなるので
、特殊な治具を用意する必要がある。規定形状へのカッ
ティング方法としては、打ち抜き法、堅刃、片刃による
カッティング、丸刃、多角形刃による回転カッティング
、レーザー光によるカサティング、ウォータージェット
によるカッティング、高周波振動刃によるカッティング
、ハサミによるカッティング、等多種類があり又、各々
の種類にも手動、自動、コンピューター化、等種々のグ
レイドがある。前に示した形態の素材の場合には、素材
そのものの交絡が充分なので、複雑な形状にカッティン
グしても末端、周辺部の脱落及び乱れ、突起部の脱落等
がないが、レーザー光等によるカッティングを行うと、
カッティング端部の熱可塑が溶融、溶着して形状維持が
更によく保持される。設計の配向に積層された複合シー
トを前もってステイチィング（縫い合わせ）してから、
前記のカッティング方法を用いて規定形状にする方法も
ある。この場合、一枚一枚カチティングし、積層するよ
りも、過ちが少なくなる等の利点がある。切断されたシ
ート状物を設計に従って順序良く積層してゆく、この時
製品形状に合った積層型枠を使用すると、初心者でも正
確に間違いなくより効率的である。
【００１１】複合シートの組み合せに於いて、表層部を
織物にすると一方向材の表層部配置の欠点を補うと同時
に、美観的にも良好に仕上がる。更に。高機能、高性能
を期待する場合には、積層した形状物を厚さ方向に、出
来れば強化繊維と同じ繊維又は少なくとも同じ種類の繊
維で縫い合わせると良い。製作物に対して最適設計され
た金型を予め規定温度に余熱し、その中に先の方法で作
製された積層物を入れ金型の温度をある昇温速度で樹脂
の種類によって決められた温度まで昇温する。樹脂が溶
融した事を確認後、規定圧に加圧し、規定時間その圧力
、温度を維持する。次に備え付けの冷却装置を用いて降
温を始めるが、この操作は加圧状態下で行う事が成形品
のボイドを無くす為には好ましい条件である。規定温度
に降温したら、追い出し板で金型より成形品を取り出す
。取り出した製品は金型の状態及び成形条件等の理由で
表面に”バリ”が発生する場合がある。その様な時には
、製品の仕上げを良くする為に適切な治具を用いて表面
を平滑にすると良い。
織物にすると一方向材の表層部配置の欠点を補うと同時
に、美観的にも良好に仕上がる。更に。高機能、高性能
を期待する場合には、積層した形状物を厚さ方向に、出
来れば強化繊維と同じ繊維又は少なくとも同じ種類の繊
維で縫い合わせると良い。製作物に対して最適設計され
た金型を予め規定温度に余熱し、その中に先の方法で作
製された積層物を入れ金型の温度をある昇温速度で樹脂
の種類によって決められた温度まで昇温する。樹脂が溶
融した事を確認後、規定圧に加圧し、規定時間その圧力
、温度を維持する。次に備え付けの冷却装置を用いて降
温を始めるが、この操作は加圧状態下で行う事が成形品
のボイドを無くす為には好ましい条件である。規定温度
に降温したら、追い出し板で金型より成形品を取り出す
。取り出した製品は金型の状態及び成形条件等の理由で
表面に”バリ”が発生する場合がある。その様な時には
、製品の仕上げを良くする為に適切な治具を用いて表面
を平滑にすると良い。
【００１２】
【実施例】強化用長繊維として炭素繊維、マトリックス
樹脂としてポリフェニレンスルファイドを用いた複合シ
ートを選定し、図１に示すように〔０°／９０°／±４
５°／±２２．５°／±６７．５°〕を二層とし、最外
層に一枚づつ織物よりなる複合シートを積層した。
樹脂としてポリフェニレンスルファイドを用いた複合シ
ートを選定し、図１に示すように〔０°／９０°／±４
５°／±２２．５°／±６７．５°〕を二層とし、最外
層に一枚づつ織物よりなる複合シートを積層した。
【００１３】成形温度３４０℃、成形圧力１０ｋｇ／ｃ
ｍ２ 、成形時間 ５分の成形条件で圧縮成形した。 取り出した製品は”バリ”の少ない精度の良い高精度の
良い高性能であった。
ｍ２ 、成形時間 ５分の成形条件で圧縮成形した。 取り出した製品は”バリ”の少ない精度の良い高精度の
良い高性能であった。
【００１４】
【発明の効果】従来の複合材製歯車およびカムに比較し
て破壊靱性の高い、疲労強度が強い、加工精度の高い、
軽い歯車およびカムが高生産性で製作可能である。
て破壊靱性の高い、疲労強度が強い、加工精度の高い、
軽い歯車およびカムが高生産性で製作可能である。
【図１】実施例に示した歯車の概念図である。
１ 強化用長繊維
２ 歯車
Claims (1)
- 【請求項１】 配列された長繊維強化材と熱可塑性樹
脂よりなる短繊維より構成された複合シートを積層して
溶融成形した長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及び
カム
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080048A JPH04312256A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080048A JPH04312256A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312256A true JPH04312256A (ja) | 1992-11-04 |
Family
ID=13707359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3080048A Withdrawn JPH04312256A (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04312256A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006076158A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Toray Ind Inc | プリフォームの製造方法、プリフォームの製造装置およびプリフォーム |
| DE102010042809A1 (de) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Hilti Aktiengesellschaft | Werkzeugmaschine |
| JP2012087190A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 不連続繊維を有するプリプレグの製造方法 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP3080048A patent/JPH04312256A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006076158A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Toray Ind Inc | プリフォームの製造方法、プリフォームの製造装置およびプリフォーム |
| JP2012087190A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 不連続繊維を有するプリプレグの製造方法 |
| DE102010042809A1 (de) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Hilti Aktiengesellschaft | Werkzeugmaschine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4368234A (en) | Woven material and layered assembly thereof | |
| US11376812B2 (en) | Shock and impact resistant structures | |
| US12275227B2 (en) | Composite materials and structures | |
| EP2669081B1 (en) | Joint body of carbon fiber reinforced composite material | |
| US8354156B2 (en) | Prepreg base material, layered base material, fiber-reinforced plastic, process for producing prepreg base material, and process for producing fiber-reinforced plastic | |
| JP6939920B2 (ja) | 繊維強化樹脂成形品および繊維強化樹脂成形品の製造方法 | |
| EP1948856B1 (en) | Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications | |
| EP1595689B1 (en) | Prepregs for use in building lay-ups of composite materials and process for their preparation | |
| JP5934802B2 (ja) | 航空機エンジン用の耐荷重構造およびそのプロセス | |
| JP2008132775A (ja) | 多層基材およびプリフォーム | |
| EP1685947B1 (en) | Method for the manufacture of FRP composites | |
| JP2010196176A (ja) | 多軸ステッチ基材とそれを用いたプリフォーム | |
| JPH04312256A (ja) | 長繊維強化熱可塑性樹脂よりなる歯車及びカム | |
| JP2008307818A (ja) | 繊維強化熱可塑性プラスチック用多軸基材および成形体 | |
| Ramakrishna et al. | Fabrication of knitted glass fibre fabric reinforced thermoplastic composite laminates | |
| WO2017110596A1 (ja) | 切断体の製造方法、及び複合材料の切断装置 | |
| JP2010202824A (ja) | 面状複合体 | |
| JPH05269909A (ja) | 繊維強化樹脂成形品 | |
| JP3915614B2 (ja) | 変形部分を有する繊維構造体及び複合材 | |
| JP4322632B2 (ja) | 多軸強化繊維積層体 | |
| KR101138117B1 (ko) | 특수 차량의 방탄 구조물 제조 방법 | |
| JP4673184B2 (ja) | 遠心分離機用ローター | |
| JP2926736B2 (ja) | 複層熱可塑性コンポジット成形体 | |
| JPH0780836A (ja) | 繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシート | |
| JP2020001171A (ja) | 樹脂注入成形品およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |