(57)【要約】      （修正有）【課題】FRP製チェーンを安価にするための、製造容易な形状の複合材製リンクプレートを得ること。【解決手段】ピッチ軸間隔は保持しているが、ピッチ軸位置固定を必須条件としないことを特徴とするFRP製リンクプレートあるいは、合成樹脂製のリンクプレートとその外周に前述のFRP製リンクプレートを固着し、かつ、ピッチ軸受けとしてのブッシュ挿入を行わず樹脂のままであることを特徴とするFRP製リンクプレートとした。【選択図】図４
2020109303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達用チェーンのリンクプレートにおいて、ピッチ軸間隔は保持しているが、ピッチ軸位置固定を必須条件としないことを特徴とするFRP製リンクプレートあるいは、合成樹脂製のリンクプレートとその外周に前述のFRP製リンクプレートを固着し、かつ、ピッチ軸受けとしてのブッシュ挿入を行わず樹脂のままであることを特徴とするリンクプレート
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化合成樹脂製の動力伝達チェーン部品であるリンクプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達システムにおいて、強くて、軽くて、錆びない、伸びない、高速駆動ができ、耐磨耗性が高く、静粛であり、潤滑油を必要としない動力伝達チェーンが望まれている。現状、動力伝達用チェーンは金属製および合成樹脂製がある。金属製は合成樹脂製と比較して、強度上の優位性はあるが、重量・錆・重量に基づく駆動速度制限・駆動時の騒音・潤滑油の必要性等の劣位性がある。もし、強度が金属製と同等以上で合成樹脂製と同等ないし以上の優位性を有するチェーンを構成できれば、まさに“望まれている”チェーンとなる。強度は金属と同等ないし以上で合成樹脂並あるいは以上の材料特性を有する素材として繊維強化合成樹脂（FRP）が存在する。  このFRPで動力伝達用チェーンを構成する考えは文献1（1986年）等、すでに数十年前に見られる。その後も、FRP製チェーンの実現が求められている（文献２）が、今なお、実現し市販に至っていない。その実現しない要因は、FRPチェーンの製造法に係わり、生産性の低さ、延いては製品価格が高価にならざるを得ないことにある。生産性が上がらない大きな要素は、チェーン形状、なかでもチェーン構成部品であるリンクプレート形状に起因している。
【０００３】
本発明は、FRPチェーンの生産性が高く、従い製品価格の低減を可能とするFRP製リンクプレートを得ることを目指している。従来の金属製、合成樹脂製チェーンは量産性に優れており、従い、販売価格も市場に受け入れられる価格となっている。FRPチェーンも市場に受け入れられるためには、価格的考慮がなされなければならない。価格の高低は製造工程の単純さに大きく依存することから、単純な製造工程実現により、結果として市場に受け入れられる妥当な価格とすることができる。FRP製品の製造工程は当該品の形状に大きく依存することから、本発明の課題は、製造に適した当該品の形状を得ることにある。
【０００４】
先行技術文献に見られるように、これまでにFRP製チェーン用リンクプレートの製造方法が検討されている。  特許文献１は、長繊維を所要の形状まで巻きつけ合成樹脂で粘着固定するフィラメントワインディング法であり、特許文献２は、長繊維の３次元織物シートを中子等に巻きつけるシートワインディング法でリンクプレートを製造する方法である。
これら製造方法で実現しようとしているリンクプレートは、リンクプレートを貫通する２本のピッチ軸の位置固定機能を有する形状であることを前提としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２１１５５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３８０号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２１５５０号広報
【特許文献４】特開２０１３−１１９８７１号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術文献の諸製法によるFRPリンクプレート実現を難しくしている点の克服が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題発生の要因は、リンクプレートの形状にある。先行技術文献のリンクプレート形状はピッチ軸位置を固定することを前提としており、先行文献1の図２、先行文献２の図２に示すように軸位置固定のために円形ブッシュあるいはピッチ軸周長よりは短いが、半周長よりは長い円弧状部（円弧状ブッシュ）を有する形状となっている。円形ブッシュの場合、リンクプレートと同じ厚さのブッシュを別途作成し、リンクプレートと接着固定することになる。また、円弧状ブッシュの場合は、文献２の図６に見られる形状のマンドレルに繊維を巻きつけることになるが、マンドレルに沿って繊維を巻いた場合、ピッチ軸中心間の繊維長さがピッチ軸中心間の長さより長くなる。チェーン駆動状態下では、ピッチ軸間に張力が作用するが、この張力に耐えるのは繊維間を接着固化している樹脂接着力であり、チェーン強度（リンクプレート強度）は繊維間の接着力に依存することになる。この状態では繊維は、いわば弛んだ状態であり繊維自体の有する強度は機能しない。さらに張力が増し繊維間接着力が耐えられずに接着が剥がれピッチ間隔が長くなると初めて繊維自体が引っ張られることになり繊維の強度が機能し始める。ピッチ間隔が伸びてしまってはチェーンとして機能しない。リンクプレートの強度を保つためには、当該マンドレルに張力を掛けて繊維を巻きつける必要がある。当該マンドレルの場合、外周部では張力を掛けて繊維を巻くことはできるが、内周部は張力を掛けて繊維を巻くことはできない。従い、当該マンドレルを使用すると、内周部と外周部には隙間ができる。しかしながら、この隙間があったとしても、外周部がピッチ軸間張力を受け持つので、チェーンとしては機能する。文献３はその1例である。
先述のように、文献１、文献２、文献３はピッチ軸位置を固定することを前提としている。従い、課題を解決するための手段は、この前提を不要とすることである。チェーンに要求される機能はチェーン駆動時にピッチ軸間隔が一定に保たれることである。チェーン駆動時以外にはピッチ軸間隔が変化しても、駆動時に所定の軸間隔になればよい。この考えに従えば、ピッチリンクプレートは二本のピッチ軸周りに張力を掛けて長繊維を巻きつけて図４の形状のリンクプレートを製作すればよい。ピッチ軸位置を固定するリンクプレート製作は、位置固定するための工程と、強度を保証するための工程とが必要となるが、ピッチ軸位置固定に拘らなければ、強度保証の一工程でよいことになる。
本発明のリンクプレートは従来の合成樹脂製チェーン強度の向上も可能にする。先行文献４では、合成樹脂製チェーンのピッチ軸を受けるブッシュを必須としているが、外周部には長繊維を巻きつけても、巻き付けなくてもよいとしている。合成樹脂チェーンのピッチ軸周りの強度は、ピッチ軸に張力が付加された場合、ピッチ軸周りの樹脂が張力方向に押し広げられる。この押し広げに対する抗力は樹脂の引張強度により決まる。しかしながら、図５の場合、押し広げの抗力はFRP外周部とピッチ軸間での圧縮強度となる。樹脂では、圧縮強度は引張強度より大きい。したがい、合成樹脂製リンクプレート強度向上のためには、合成樹脂製リンクプレート外周にFRP製リンクプレートが必須である。この圧縮抗力をさらに有効にするために、ピッチ軸周りの樹脂がピッチ軸方向に広がるのを抑えるために、リンクプレート外面に図6同様にワッシャ等当て板を施すことにより圧縮効果をさらに増すことができる。樹脂リンクプレートの強度向上のためには、先行文献4が必須とするピッチ軸周りのブッシュは不要であり、外周部のFRP製リンクプレートが必須である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のチェーンは軽量、高強度、伸びない、錆びない、摺動用給油不要、高速駆動が可能、耐磨耗性が高い、駆動時音は静かであり、現在使われている多様なチェーンを代替できる。大型動力伝達装置においては、チェーンの重量軽減は装置の伝達効率を大きく向上する。また、高速での動力伝達は、主として歯車により行われるが、高速駆動が可能な複合材チェーンは歯車の代替も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】チェーンの一般的構造図
【図２】本発明のリンクプレート製作用治具例
【図３】本発明のリンクプレート製作用マンドレル例
【図４】本発明のリンクプレート
【図５】従来型合成樹脂チェーンに本発明を適用した例
【図６】本発明のリンクプレート外側にワッシャを使用した例
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のリンクプレート製法は、先行文献にみられるどの方法でも可能である。
図２は、２本のピッチ軸周りに張力を掛けながら繊維シートを所定厚さにまで巻きつけ、合成樹脂で接着固化し、ピッチ軸を抜き取ってできるリンクプレートロッドを、所定の厚さにスライスしてリンクプレート図４を得る。また図３は、図２のピッチ軸の代わりに、両端にピッチ軸径を有するマンドレルを用いてリンクプレートロッドを得る。
図５のリンクプレートを得る方法の一つとして、先に、図４をスライスして得るためのリンクプレートロッドを作成し、当該ロッドを合成樹脂流し込みの型として合成樹脂を流し込み固化し、図５のリンクプレートを得る。本発明のリンクプレートで構成されるチェーンにおいて、ピッチ軸端はピッチ軸の抜け防止のため、「かしめ」を行うが、リンクプレート外側にワッシャ図６を取付け、このワッシャを挟んでかしめを行うことで、かしめの効果も高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
文献３同様、現在主流である金属チェーン、合成樹脂チェーンに対し、これらチェーンの長所を併せ持つチェーンを提供する。既存チェーンに取って代わることができる。
【符号の説明】
【００１２】
１    FRP製リンクプレート
２    ピッチ軸穴
３    合成樹脂部
４    ワッシャ
【図１】
2020109303.tif 000003
【図２】
2020109303.tif 000004
【図３】
2020109303.tif 000005
【図４】
2020109303.tif 000006
【図５】
2020109303.tif 000007
【図６】
2020109303.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月7日(2019.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
課題発生の要因は、リンクプレートの形状にある。先行技術文献のリンクプレート形状はピッチ軸位置を固定することを前提としており、先行文献1の図２、先行文献２の図２に示すように軸位置固定のために円形ブッシュあるいはピッチ軸周長よりは短いが、半周長よりは長い円弧状部（円弧状ブッシュ）を有する形状となっている。円形ブッシュの場合、リンクプレートと同じ厚さのブッシュを別途作成し、リンクプレートと接着固定することになる。また、円弧状ブッシュの場合は、文献２の図６に見られる形状のマンドレルに繊維を巻きつけることになるが、マンドレルに沿って繊維を巻いた場合、ピッチ軸中心間の繊維長さがピッチ軸中心間の長さより長くなる。チェーン駆動状態下では、ピッチ軸間に張力が作用するが、この張力に耐えるのは繊維間を接着固化している樹脂接着力であり、チェーン強度（リンクプレート強度）は繊維間の接着力に依存することになる。この状態では繊維は、いわば弛んだ状態であり繊維自体の有する強度は機能しない。さらに張力が増し繊維間接着力が耐えられずに接着が剥がれピッチ間隔が長くなると初めて繊維自体が引っ張られることになり繊維の強度が機能し始める。ピッチ間隔が伸びてしまってはチェーンとして機能しない。リンクプレートの強度を保つためには、当該マンドレルに張力を掛けて繊維を巻きつける必要がある。当該マンドレルの場合、外周部では張力を掛けて繊維を巻くことはできるが、内周部は張力を掛けて繊維を巻くことはできない。従い、当該マンドレルを使用すると、内周部と外周部には隙間ができる。しかしながら、この隙間があったとしても、外周部がピッチ軸間張力を受け持つので、チェーンとしては機能する。文献３はその1例である。
先述のように、文献１、文献２、文献３はピッチ軸位置を固定することを前提としている。従い、課題を解決するための手段は、この前提を不要とすることである。チェーンに要求される機能はチェーン駆動時にピッチ軸間隔が一定に保たれることである。チェーン駆動時以外にはピッチ軸間隔が変化しても、駆動時に所定の軸間隔になればよい。この考えに従えば、ピッチリンクプレートは二本のピッチ軸周りに張力を掛けて長繊維を巻きつけて図４の形状のリンクプレートを製作すればよい。ピッチ軸位置を固定するリンクプレート製作は、位置固定するための工程と、強度を保証するための工程とが必要となるが、ピッチ軸位置固定に拘らなければ、強度保証の一工程でよいことになる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】チェーンの一般的構造図
【図２】本発明のリンクプレート製作用治具例
【図３】本発明のリンクプレート製作用マンドレル例
【図４】本発明のリンクプレート
【図５】本発明のリンクプレート外側にワッシャを使用した例
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のリンクプレート製法は、先行文献にみられるどの方法でも可能である。
図２は、２本のピッチ軸周りに張力を掛けながら繊維シートを所定厚さにまで巻きつけ、合成樹脂で接着固化し、ピッチ軸を抜き取ってできるリンクプレートロッドを、所定の厚さにスライスしてリンクプレート図４を得る。また図３は、図２のピッチ軸の代わりに、両端にピッチ軸径を有するマンドレルを用いてリンクプレートロッドを得る。
本発明のリンクプレートで構成されるチェーンにおいて、ピッチ軸端はピッチ軸の抜け防止のため、「かしめ」を行うが、リンクプレート外側にワッシャ図５を取付け、このワッシャを挟んでかしめを行うことで、かしめの効果を高めることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
１    FRP製リンクプレート
２    ピッチ軸穴
３    合成樹脂部
４    ワッシャ
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達用チェーンのリンクプレートにおいて、チェーンとして機能するピッチ軸間隔間ではピッチ軸位置固定を必須条件としないことを特徴とするFRP製リンクプレート
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020109303.tif 000009
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月12日(2019.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
先行技術文献に見られるように、これまでにFRP製チェーン用リンクプレートの製造方法が検討されている。  特許文献１は、長繊維を所要の形状まで巻きつけ合成樹脂で粘着固定するフィラメントワインディング法であり、特許文献２は、長繊維の３次元織物シートを中子等に巻きつけるシートワインディング法でリンクプレートを製造する方法である。
これら製造方法で実現しようとしているリンクプレートは、リンクプレートを貫通する２本のピッチ軸の位置固定機能を有する形状であることを前提としている。一方、従来の金属製チェーンでは、文献５、文献６に、ピッチ軸位置固定機能を有しないチェーンが提案されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２１１５５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３８０号公報
【特許文献３】特開２０１３−２２１５５０号広報
【特許文献４】特開２０１３−１１９８７１号広報
【特許文献５】実開昭５５−２２５１２号
【特許文献６】実公昭４５−２６５００号広報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
課題発生の要因は、リンクプレートの形状にある。先行技術文献のリンクプレート形状はピッチ軸位置を固定することを前提としており、先行文献1の図２、先行文献２の図２に示すように軸位置固定のために円形ブッシュあるいはピッチ軸周長よりは短いが、半周長よりは長い円弧状部（円弧状ブッシュ）を有する形状となっている。円形ブッシュの場合、リンクプレートと同じ厚さのブッシュを別途作成し、リンクプレートと接着固定することになる。また、円弧状ブッシュの場合は、文献２の図６に見られる形状のマンドレルに繊維を巻きつけることになるが、マンドレルに沿って繊維を巻いた場合、ピッチ軸中心間の繊維長さがピッチ軸中心間の長さより長くなる。チェーン駆動状態下では、ピッチ軸間に張力が作用するが、この張力に耐えるのは繊維間を接着固化している樹脂接着力であり、チェーン強度（リンクプレート強度）は繊維間の接着力に依存することになる。この状態では繊維は、いわば弛んだ状態であり繊維自体の有する強度は機能しない。さらに張力が増し繊維間接着力が耐えられずに接着が剥がれピッチ間隔が長くなると初めて繊維自体が引っ張られることになり繊維の強度が機能し始める。ピッチ間隔が伸びてしまってはチェーンとして機能しない。リンクプレートの強度を保つためには、当該マンドレルに張力を掛けて繊維を巻きつける必要がある。当該マンドレルの場合、外周部では張力を掛けて繊維を巻くことはできるが、内周部は張力を掛けて繊維を巻くことはできず、リンクプレートに要求される張力に耐える機能を有さず、いわばリンクプレート機能上無用な部分を抱えることになる。文献２の図３にある９マンドレルは１１マンドレルの不都合を取り除くことができるが、文献２では、ピッチ軸位置固定を前提としているため、９マンドレルで成形したリンクプレートのピッチ軸位置にドリル加工を加えることを想定している。文献２の１０FRP成型体に直接ロングドリル加工を行うか、１０成型体をスライスしたリンクプレートにドリル加工を行うことが必要であるが、ピッチ軸固定の制限がなければ、１０FRP成型体のスライスをそのままリンクプレートとして使用できる。つまりドリル加工工程は全く不要となる。
先述のように、文献１、文献２、文献３はピッチ軸位置を固定することを前提としている。従い、課題を解決するための手段は、FRP製チェーンにおいても、この前提を不要とすることである。FRP製チェーンが未だ実現していない要因は、製造工程数の多さに起因する製造価格の高さ故にある。文献５あるいは文献６の金属製チェーンでの発想をFRP製チェーンにも適用することでFRP製チェーンが実用になる。金属製チェーンでの発想の大きな目的は使用金属量を減少させることに依る軽量化にあるが、例えば炭素繊維FRPを使用すれば、金属（例えば鉄）と同体積なら、一挙に８０％ほど軽量となり、かつ、強度は鉄と同等ないし以上も可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のリンクプレート製法は、先行文献にみられるどの方法でも可能である。
図２は、２本のピッチ軸周りに張力を掛けながら繊維シートを所定厚さにまで巻きつけ、合成樹脂で接着固化し、ピッチ軸を抜き取ってできるリンクプレートロッドを、所定の厚さにスライスしてリンクプレート図４を得る。また図３は文献２の９マンドレルと同様であるが（ただし両端円弧径は異なる）、図２のピッチ軸の代わりに、両端にピッチ軸径を有するマンドレルを用いてリンクプレートロッドを得る。
本発明のリンクプレートで構成されるチェーンにおいて、ピッチ軸端はピッチ軸の抜け防止のため、「かしめ」を行うが、リンクプレート外側にワッシャ図５を取付け、このワッシャを挟んでかしめを行うことで、かしめの効果を高めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピッチ軸間隔間ではピッチ軸位置固定を必須条件としない動力伝達用チェーンのリンクプレートにおいて、素材が繊維強化プラスチックであることを特徴とするリンクプレート
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月13日(2019.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピッチ軸間隔間ではピッチ軸位置固定を必須条件としないことを特徴とする動力伝達用チェーンのリンクプレートにおいて、経糸と横糸からなるあるいは経糸に対し斜向する繊維を含む複合材シートあるいは、これらシートを複数枚重ね、一繊維方向がピッチ軸に直角方向になるように巻きかけられて作られるFRP製リンクプレート