(57)【要約】【課題】従来と同等の強度と信頼性を備えつつ、高い寸法精度を有し軽量化が可能なギヤボックス構成部品及びギヤボックス、並びにギヤボックス構成部品の製造方法を提供する。【解決手段】歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品は、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の繊維状充填材が樹脂材料内に分散する繊維強化樹脂組成物によって形成される。このギヤボックス構成部品は、繊維状充填材を溶媒中で開繊させて繊維含有スラリー１４９を得る開繊工程と、繊維含有スラリー１４９を抄造型に注入し、抄造型内から溶媒を除去してギヤボックス構成部品とほぼ同形のプリフォーム３７Ａを成形する抄造工程と、プリフォーム３７Ａを成形用型に装填して、プリフォーム３７Ａに樹脂材料を含浸させてギヤボックス構成部品を成形する成形工程と、により作製される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品であって、
平均繊維長が０．５ｍｍ以上の繊維状充填材が樹脂材料内に分散する繊維強化樹脂組成物によって形成されたギヤボックス構成部品。
【請求項２】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂である請求項１に記載のギヤボックス構成部品。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂組成物中の前記繊維状充填材の配合量は、１０〜６０重量％である請求項１又は請求項２に記載のギヤボックス構成部品。
【請求項４】
前記繊維状充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、液晶ポリエステル繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セルロース、セルロースナノファイバーのうち、少なくとも１種類から選択されるものである請求項３に記載のギヤボックス構成部品。
【請求項５】
前記繊維強化樹脂組成物中の前記繊維状充填材は、繊維長手方向を揃えて配置された請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のギヤボックス構成部品。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のギヤボックス構成部品の少なくとも一部に金属製の連結部材が埋設され、
複数の前記ギヤボックス構成部品が、前記連結部材同士を締結部材により連結されたギヤボックス。
【請求項７】
歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品の製造方法あって、
繊維状充填材を溶媒中で開繊させて繊維含有スラリーを得る開繊工程と、
前記繊維含有スラリーを抄造型に注入し、前記抄造型内から前記溶媒を除去して前記ギヤボックス構成部品とほぼ同形のプリフォームを成形する抄造工程と、
前記プリフォームを成形用型に装填して、前記プリフォームに樹脂材料を含浸させて前記ギヤボックス構成部品を成形する成形工程と、
を有するギヤボックス構成部品の製造方法。
【請求項８】
前記成形工程は、前記成形用型のキャビティ内に金属製の連結部材を配置して、前記プリフォームと前記連結部材とを前記樹脂材料によりインサート成形する工程である請求項７に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
【請求項９】
前記ギヤボックス構成部品は、母体と、前記母体の一部から母体外側に突起して設けられた突起部とを有し、
前記抄造型は、前記母体を形成する主凹部と、前記主凹部から分岐して前記突起部を形成する分岐凹部とを有し、
前記分岐凹部に接続された排出経路から、前記分岐凹部内に注入された前記繊維含有スラリー中の前記溶媒のみを前記抄造型の型外に排出する請求項７又は請求項８に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
【請求項１０】
前記排出経路は、
前記分岐凹部の先端部に面して配置されて、前記繊維状充填材と前記溶媒とを分離するフィルタ部と、
前記フィルタ部により分離された前記溶媒を前記型外に排出する排液孔と、
を有する請求項９に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギヤボックス構成部品及びギヤボックス、並びにギヤボックス構成部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の省資源、省エネルギー、ＣＯ２削減のための低燃費化の推進が強く要求されるようになった。電動パワーステアリング装置についても更なる軽量化が求められ、減速歯車機構を収納するギヤボックスの構成部品に対しても軽量化実現の可能性が検討されてきた。しかし、その実現には、ギヤボックスを構成する材料や構造を大きく変更する必要がある。一般に、このギヤボックスの構成部品は、アルミニウム合金等の金属プレスにより作製されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の電動パワーステアリング装置では、操舵状態検出センサを収納するセンサハウジングと、減速機を収納するギヤハウジングと、を備えるハウジングを、全て樹脂材料で構成している。これによれば、電動パワーステアリング装置の軽量化が図れる。また、特許文献２の電動パワーステアリング装置では、ギヤボックスのハウジング部材とカバー部材とを、金属製の芯金をインサートした樹脂材料のインサート成形により製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９８２４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−６７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属材料により形成された従来のギヤボックス構成部品の軽量化は、金属材料よりも比重の小さい材料、例えば、樹脂材料を用いて形成すれば達成可能である。しかし、単純に材料のみを置換しただけでは、従来品と同等の強度品質の確保は困難である。例えば、樹脂内における繊維シートの層間剥離や、繊維シート内の繊維量がばらつく等、金属材料に比べて耐衝撃性、クリープ特性、剛性が低下する等の問題が生じる。また、金属材料を樹脂材料に置換した場合、樹脂製の構造体で金属製のものと同等の寸法安定性を確保することが難しいのが実情である。
【０００６】
特許文献１の電動パワーステアリング装置によると、センサハウジングとギヤハウジングとを、全てポリアミド系樹脂材料又は強化繊維を充填したポリアミド系樹脂で形成し、双方をレーザーにより一体に溶着している。しかし、レーザー溶着を行うためには繊維含有率を低くしなければならず、高温強度、耐衝撃性、クリープ特性、剛性等の物性が必ずしも十分に得られない虞があった。
【０００７】
また、特許文献２の電動パワーステアリング装置のギヤボックスでは、熱可塑性樹脂と繊維強化材とを含有する樹脂組成物を、芯金のボルト穴にボルトを挿通して固定している。しかし、一般に射出成形においては、射出成形時の材料の流れ方向に強化繊維が配向する。そのため、材料の流れ方向とその直角方向とで熱膨張係数に異方性が生じ、それが一因となって「反り」が発生し、寸法精度を低下させる傾向がある。
【０００８】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来と同等の強度と信頼性を備えつつ、高い寸法精度を有し軽量化が可能なギヤボックス構成部品及びギヤボックス、並びにギヤボックス構成部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は下記構成からなる。
（１）  歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品であって、
平均繊維長が０．５ｍｍ以上の繊維状充填材が樹脂材料内に分散する繊維強化樹脂組成物によって形成されたギヤボックス構成部品。
（２）  上記のギヤボックス構成部品の少なくとも一部に金属製の連結部材が埋設され、
複数の前記ギヤボックス構成部品が、前記連結部材同士を締結部材により連結されたギヤボックス。
（３）  歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品の製造方法あって、
繊維状充填材を溶媒中で開繊させて繊維含有スラリーを得る開繊工程と、
前記繊維含有スラリーを抄造型に注入し、前記抄造型内から前記溶媒を除去して前記ギヤボックス構成部品とほぼ同形のプリフォームを成形する抄造工程と、
前記プリフォームを成形用型に装填して、前記プリフォームに樹脂材料を含浸させて前記ギヤボックス構成部品を成形する成形工程と、
を有するギヤボックス構成部品の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、歯車機構が収容されるギヤボックスを、従来と同等の強度と信頼性を備えつつ、高い寸法精度を有し軽量化が可能な構成にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電動パワーステアリング装置の概略的な構成図である。
【図２】図１に示すII−II線の部分断面図である。
【図３】図２に示すIII−III線の一部断面図である。
【図４】（Ａ）はギヤボックスカバーの概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示すギヤボックスカバーの背面側の概略構成を示す斜視図である。
【図５】ギヤボックスカバーのプリフォームを抄造する抄造型の概略的な斜視図である。
【図６】図５に示す下型のVI−VI線断面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は開繊工程で繊維含有スラリーを作製する様子を示す工程説明図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は抄造工程を段階的に説明する工程説明図である。
【図９】ボス形成部に流入する繊維含有スラリーの流動方向を示す説明図である。
【図１０】ギヤボックスカバーのボスを模式的に示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
ここでは、本発明の歯車機構が収容されるギヤボックスを、電動パワーステアリング装置に用いられるギヤボックスとして説明するが、本発明はこれに限らない。
【００１３】
＜電動パワーステアリング装置の構成＞
図１は電動パワーステアリング装置の概略的な構成図である。
電動パワーステアリング装置１００は、電動モータ１１による補助出力を、減速歯車機構１３を介して車両のステアリング機構１５に伝達する。なお、図示例の電動パワーステアリング装置１００は一例であって、他の種類の機構であってもよい。
【００１４】
図１に示す電動パワーステアリング装置１００においては、不図示のステアリングホイールが上端部に固定されたステアリング軸１７が、ステアリング軸用ハウジング１９の内部に回転自在に支承される。また、ステアリング軸用ハウジング１９は、その下部を車両の前方に向けて傾斜した状態で、車室内部の所定位置に固定される。
【００１５】
ステアリング軸１７の回転を左右の操舵輪の運動に変換するラックアンドピニオン機構２１は、軸方向に移動自在なラック２３と、ピニオン軸２５と、ラック２３及びピニオン軸２５を支承する筒状のラック用ハウジング２７とから構成される。ピニオン軸２５は、ラック２３の軸芯に対して斜め方向に支承され、ラック２３のギア歯に噛み合うギア歯を備えたピニオンを有する。
【００１６】
ラックアンドピニオン機構２１は、その長手方向が車両の幅方向に沿うようにして、車両前部のエンジンルーム内にほぼ水平に配置される。また、ピニオン軸２５の上端部とステアリング軸１７の下端部とは、２個の自在継手２９，３１で連結される。更に、ラック２３の両端部には、不図示の操舵輪が連結される。
【００１７】
運転者によりステアリングホイールに操舵トルク（回転力）が加えられると、ステアリング軸１７が回転し、その操舵トルクはステアリング軸１７に取り付けられたトルクセンサで検出される。そして、検出された操舵トルクに基づいて、電動モータ１１の出力（操舵を補助する回転力）が制御される。電動モータ１１の出力は、減速歯車機構１３を介してステアリング軸１７の中間部分に供給され、操舵トルクと合わされて、ラックアンドピニオン機構２１によって操舵輪を転舵する運動に変換される。
【００１８】
図２は図１に示すII−II線の部分断面図、図３は図２に示すIII−III線の一部断面図である。
図２、図３に示すように、車体（図示せず）に取り付けられた電動パワーステアリング装置１００の減速歯車機構１３を収納するギヤボックス３３は、図３に示す有底筒状のギヤボックス本体３５及びギヤボックスカバー３７（ギヤボックス構成部品）から構成される。ギヤボックスカバー３７は、ギヤボックス本体３５の開口を塞いでギヤボックス本体３５に固定される。即ち、ボルト３９をギヤボックスカバー３７側に設けた開口に挿通し、ギヤボックス本体３５側に設けたねじ孔に締結する。これにより、ギヤボックス本体３５とギヤボックスカバー３７とが、ボルト３９の締結によって一体にされたギヤボックス３３が得られる。
【００１９】
ギヤボックス３３の内部には、中間ステアリング軸４７が、転がり軸受５１、５３によって回転自在に支承される。また、ギヤボックス３３の内部には、減速歯車機構１３が収容されると共に、操舵状態検出センサとしてのトルクセンサ５９が収容される。
【００２０】
減速歯車機構１３は、図２に示すウォームホイール５５と、ウォーム軸５７とから構成される。ウォームホイール５５は、図３に示す中間ステアリング軸４７の軸方向中間部に固定される。また、図２に示すウォーム軸５７は、電動モータ１１の回転軸６１にスプライン継手６３を介して連結され、ウォームホイール５５と噛合する。
【００２１】
図３に示すように、ウォームホイール５５は、中間ステアリング軸４７に、一体回転可能に固定された円板部５５ａと、円板部５５ａの外径部に形成された合成樹脂歯５５ｂとを備える。中間ステアリング軸４７は、ウォームホイール５５の軸方向両側に配置された第１転がり軸受５１と第２転がり軸受５３によって、回転自在に支承される。
【００２２】
トーションバー６７は、ステアリング軸１７、及び中間ステアリング軸４７の軸中心を貫通して配設され、図中左端部を連結ピン６９によって中間ステアリング軸４７と一体に固定され、更に、図中右端部をステアリング軸１７に圧入固定されている。
よって、ステアリング軸１７の回転力（操舵トルク）は、トーションバー６７を介して中間ステアリング軸４７に伝達される。
【００２３】
図２に示すように、ウォームホイール５５と噛合するウォーム軸５７は、ギヤハウジング７３によって保持される第３転がり軸受７５及び第４転がり軸受７７によって回転自在に支承される。ウォーム軸５７の基端側の端部は、電動モータ１１の回転軸６１にスプライン継手６３を介して連結されている。
【００２４】
＜ギヤボックス＞
次に、上記したギヤボックス３３について詳述する。
図３に示すように、ギヤボックス３３は、ギヤボックス本体３５と、ギヤボックスカバー３７とを含む複数のギヤボックス構成部品からなる。ギヤボックス本体３５とギヤボックスカバー３７のそれぞれは、主に、長繊維の繊維状充填材（強化繊維）が樹脂材料内に分散して配置された部材である。強化繊維は、使用目的に応じて樹脂材料中に１０〜６０重量％の範囲で含まれる。これにより、ギヤボックス３３を樹脂材料単体で成形した場合と比較して、耐衝撃性、クリープ性、剛性、寸法安定性を向上させている。
【００２５】
なお、図示例では、ギヤボックス３３が、ギヤボックス本体３５とギヤボックスカバー３７との２部品で構成されるが、これに限らず、更に他の部品が組み合わされていてよい。その場合に、他の部品が上記した長繊維の繊維状充填材を含む樹脂材料であってもよい。
【００２６】
ギヤボックス３３は、強化繊維を含む樹脂製のギヤボックス本体３５とギヤボックスカバー３７とが、ボルト３９で締結されて構成される。ギヤボックス本体３５と、ギヤボックスカバー３７とのボルト３９による締結部は、金属製のギヤボックス本体３５側の芯金と、金属製のギヤボックスカバー３７側の芯金とをインサート成形した構成としてもよい。本構成のギヤボックス３３は、金属製の従来品の場合よりも軽量化されると共に、従来品と同等の耐久信頼性を有する。
【００２７】
なお、ボルトで締結される表面、即ち、ギヤボックス本体３５とギヤボックスカバー３７との接合面には、図示はしないが、Ｏリングが装着されるＯリング溝を設け、ギヤボックス３３内に封入されたグリースの漏出を防止することが好ましい。
【００２８】
上記構成のギヤボックス本体３５やギヤボックスカバー３７（以下、ギヤボックス構成部品とも称する）は、詳細を後述するが、概略的には次のように製造される。
まず、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の強化繊維を溶媒中で開繊させる。この強化繊維を含む繊維含有スラリーを金型に満たして抄造し、プリフォームを形成する。形成したプリフォームを成形型にセットし、この成形型内に液状又は粉体状の熱硬化性樹脂を注入して、プリフォームに樹脂材料を含浸させる。これにより、繊維強化樹脂組成物をベースとするギヤボックス構成部品が得られる。
【００２９】
ギヤボックス構成部品は、上記の立体抄紙技術によりプリフォームを作製して製造することが好ましいが、これに限らない。例えば、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の強化繊維を含む繊維含有スラリーを、液状又は粉体状の熱硬化性樹脂と共に金型に挿入し、加熱によって強化繊維と樹脂材料とを一体化させてギヤボックス構成部品を製造してもよい。これによっても、抄造の場合と同様に、強化繊維が樹脂材料に分散された繊維強化樹脂組成物のギヤボックス構成部品が得られる。いずれの場合でも、繊維強化樹脂組成物に含まれる強化繊維の配合量は、１０〜６０重量％であることが好ましい。
【００３０】
ギヤボックス構成部品の構成材料としては、例えば、樹脂材料としてエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に、繊維状充填材として、ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維を配合した材料が好ましい。また、熱硬化性樹脂の一部を熱可塑性樹脂に置き換えてもよい。熱硬化性樹脂を構成材料として用いることで、耐熱性、機械的強度に優れた構成にできる。
また、成形品としての耐久性及び信頼性を考慮すると、熱硬化性樹脂をベース樹脂とし、このベース樹脂に強化繊維を充填させた繊維強化樹脂組成物を用いることが望ましい。この繊維強化樹脂組成物を用いることにより、ギヤボックス構成部品の耐衝撃性能を必要十分に確保できる。
【００３１】
強化繊維は、特に限定されないが、例えばガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セルロース、セルロースナノファイバー等を例示できる。
【００３２】
特に、ガラス繊維、ボロン繊維は、引張強度が高く好ましい。炭素繊維は、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性、耐酸性、電気伝導性に優れる。金属繊維は、ステンレス、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅等の金属糸を用いることができる。アラミド繊維は、引張強度や摩擦抵抗力が強く、高温・耐薬品性にも優れる。芳香族ポリアミド繊維は、非常に優れた耐熱性と強度を持つ。液晶ポリエステル繊維は、非強化状態でもフィラー強化されたエンジニアリングプラスチックを上回る剛性を持つ。アルミナ繊維は、高温域でも使用でき、耐火性を有する。
【００３３】
更に、強化繊維の繊維長さは、平均繊維長が０．５ｍｍ以上のものが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上である。平均繊維長が０．５ｍｍ未満の繊維を添加したものでは、平均繊維長が０．５ｍｍ以上の繊維を添加したものと比較して耐衝撃性、寸法安定性の向上効果が少ない。平均繊維長を０．５ｍｍ以上にすることで、複合材における樹脂材の補強効果が確実に得られるようになる。
【００３４】
また、繊維強化樹脂組成物中の強化繊維の配合量は、１０〜６０重量％が好ましい。強化繊維の繊維強化樹脂組成物中の配合量が１０重量％未満の場合には、従来品と同等の耐久性が得られない。また、強化繊維の配合量が６０重量％を超える場合には、材料の靱性が損なわれ、例えば、耐冷熱衝撃性が不足する可能性があり、好ましくない。
【００３５】
繊維強化樹脂組成物は、強化繊維をシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤で処理することで、樹脂材料と強化繊維との親和性を向上できる。これにより、樹脂材料と強化繊維との密着性、並びに分散性を向上できる。なお、カップリング剤は、シラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤に限定されるものではない。
【００３６】
そして、本発明の目的を損なわない範囲で、繊維強化樹脂組成物に各種添加剤を配合してもよい。添加剤としては、例えば、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、フッ素雲母、四フッ化エチレン樹脂粉末、二硫化タングステン、及び二硫化モリブデン等の固体潤滑剤、無機粉末、有機粉末、潤滑油、可塑剤、ゴム、酸化防止材剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、帯電防止剤、離型剤、流動性改良材、熱伝導性改良剤、非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料剤等を例示することができる。
【００３７】
これら樹脂材料と強化繊維と各種添加剤とを混合してギヤボックス構成部品を製造する場合には、強化繊維のプリフォームに、強化繊維以外の各種添加剤が添加された溶融樹脂を含浸させた後、加熱硬化させる。溶融樹脂を含浸する際の温度は特に限定されないが、母材となる樹脂の溶融が十分進行し、且つ劣化しない温度の範囲内で適宜選定すればよい。
【００３８】
＜ギヤボックス構成部品の製造＞
次に、ギヤボックス構成部品の製造方法について更に詳細に説明する。ここでは、ギヤボックスカバー３７の製造を一例として説明する。ギヤボックス本体３５の製造については、ギヤボックスカバー３７と同様であるので省略する。
【００３９】
（ギヤボックスカバー）
図４（Ａ）はギヤボックスカバー３７の概略構成を示す斜視図、図４（Ｂ）は（Ａ）に示すギヤボックスカバー３７の背面側の概略構成を示す斜視図である。
ギヤボックスカバー３７は、中心部に第２転がり軸受５３を保持する軸受孔８１を有するほぼ円盤状部材である。軸受孔８１の径方向外側には、ボルト孔８３を有する突起部８５が直径方向に沿って一対設けられる。ボルト孔８３には、図３に示すボルト３９が挿入される。
【００４０】
また、ギヤボックスカバー３７は、一対の突起部８５を結ぶ線に直交する方向の一方の側に、板状のリブ８７が径方向直交方向（図４（Ａ）の下方向、図４（Ｂ）の上方向）に突出して設けられる。また、他方の側に、ボルト孔８９を有する一対のボス９１が、リブ８７と同じ方向に突出して設けられる。
【００４１】
（ギヤボックスカバーの抄造型）
図５はギヤボックスカバー３７のプリフォームを抄造する抄造型の概略的な斜視図、図６は図５に示す下型１１３のVI−VI線断面図である。
【００４２】
図５及び図６に示すように、抄造型１１１は、下型１１３と上型１３５とを有する。下型１１３には、後述する繊維含有スラリーが注入される碗状凹部１１５と、突出面形成部１１７、突起部形成部１１９、リブ形成部１２１、ボス形成部１２３と、が設けられる。突出面形成部１１７は、ギヤボックスカバー３７の一方の面、即ち、リブ８７と一対のボス９１が突出する側の面を形成する。また、突起部形成部１１９は突起部８５を形成し、リブ形成部１２１はリブ８７を形成し、ボス形成部１２３は一対のボス９１を形成する。突出面形成部１１７は、ギヤボックスカバー３７の母体となる主要面を形成する主凹部であり、中央に軸受孔形成部１１８が突起して軸受孔を形成する。突起部形成部１１９、リブ形成部１２１、ボス形成部１２３は、主凹部の一部から分岐して、それぞれの突出した部位を形成する分岐凹部となる。
【００４３】
なお、ここでは説明の簡単化のため、ギヤボックスカバー３７のボルト孔８３，８９を形成する中子、スライドコア等の型の付帯機構については省略する。
【００４４】
リブ形成部１２１とボス形成部１２３の下方には、碗状凹部１１５に注入された繊維含有スラリーの溶媒を排出するための排液孔１２５，１２７が設けられる。排液孔１２５はリブ形成部１２１と下型１１３の外部とを連通させ、排液孔１２７はボス形成部１２３と下型１１３の外部とを連通させる。
【００４５】
リブ形成部１２１の下側先端部と排液孔１２５との間、及びボス形成部１２３の下側先端部と排液孔１２７との間には、それぞれ繊維含有スラリーに含まれる強化繊維と溶媒とを分離させるメッシュ状のフィルタ部１２９，１３１（図６参照）が設けられる。フィルタ部１２９，１３１は、繊維含有スラリーから強化繊維の流出を阻止しつつ、溶媒のみを通過させる。
【００４６】
また、上型１３５は、下型１１３の碗状凹部１１５に対応する凸状部１３６を有して形成される。凸状部１３６は、その凸状先端にメッシュ状のフィルタ部１３３を有する。このフィルタ部１３３は、強化繊維の流出を阻止し、溶媒のみが通過可能な網目サイズであればよい。
【００４７】
これらフィルタ部１２９，１３１，１３３は、多孔質のフィルタを介して構成されてもよい。多孔質のフィルタとしては、例えば、スポンジ、ゼオライト等の多孔質体、不織布、綿等の繊維質の塊等が挙げられる。また、フィルタ部１２９，１３１，１３３は、金型自体に網目（細目）部が形成された形態であってもよく、更に、網目の隙間にスポンジ等の多孔質フィルタが装填された形態であってもよい。
【００４８】
（ギヤボックスカバーの製造工程）
次に、ギヤボックスカバー３７の製造工程を説明する。
ギヤボックスカバー３７の製造工程は、強化繊維の開繊工程と、ギヤボックスカバー３７のプリフォーム３７Ａを抄造する抄造工程と、抄造されたプリフォーム３７Ａに樹脂材料に含浸させ、芯材をインサート成形する成形工程とを、この順に有する。
【００４９】
図７（Ａ），（Ｂ）は開繊工程で繊維含有スラリーを作製する様子を示す工程説明図である。
開繊工程においては、図７（Ａ）に示すように、強化繊維である炭素繊維を含む多数のピレット１４１を、溶媒１４３を収容した容器１４５内に投入し、攪拌機１４７を駆動する。これにより、図７（Ｂ）に示すように、ピレット１４１に含まれる炭素繊維を溶媒１４３中で開繊させた、均質な繊維含有スラリー１４９を得る。溶媒１４３としては、安定性、取り扱い性、コストの観点から水(白水)が好ましいが、エタノール、メタノール等の溶剤、又はこれらの混合物であってもよい。
【００５０】
投入する繊維状充填材の平均繊維長は、１ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、炭素繊維の一部が開繊中に折れて短くなり、開繊後の平均繊維長を０．５ｍｍ以上にできる。
【００５１】
図８（Ａ）〜（Ｅ）は抄造工程を段階的に説明する工程説明図である。
抄造工程においては、まず、図８（Ａ）に示す抄造型の下型１１３内に、ノズル１５１を通じて繊維含有スラリー１４９を注入する。その後、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すように、上型１３５を下型１１３に向けて移動させる（矢印Ｐ）。これにより、繊維含有スラリー１４９中の溶媒１４３のみが、上型１３５の押圧によってメッシュ状のフィルタ部１３３を通過して、抄造型のキャビティ外に排出される。同様に、フィルタ部１２９，１３１を介して、各排液孔１２５，１２７から繊維含有スラリー１４９の溶媒１４３が抄造型のキャビティ外に排出される。
【００５２】
図９はボス形成部に流入する繊維含有スラリー１４９の流動方向を示す説明図である。
溶媒排出時の繊維含有スラリー１４９中の強化繊維は、その繊維長手方向が繊維含有スラリー１４９の流れによって、流動方向と平行に揃えられる。つまり、繊維含有スラリー１４９は、ボス形成部１２３に流入する際に、図中矢印Ｆで示すように、下型１１３のエッジ部１１３ａを円弧状に回り込んで、ボス形成部１２３の底部のフィルタ部１３１に向かう。つまり、本構成の繊維含有スラリー１４９は、繊維長手方向が、溶媒排出による流れによって、その流動方向と平行に揃えられる。これにより、熱膨張係数の異方性を生じさせることなく、ボス形成部１２３の厚さを高い精度で均一にできる。
【００５３】
そして、図８（Ｃ）に示す上型１３５を更に下型１１３に向けて移動、加圧することで、図８（Ｄ）に示すように、ギヤボックスカバー３７とほぼ同形のプリフォーム（繊維積層体）３７Ａが抄造される。
【００５４】
次いで、図８（Ｅ）に示すように、下型１１３から湿潤状態のプリフォーム３７Ａを取り出し、プリフォーム３７Ａを乾燥処理する。
【００５５】
成形工程では、乾燥されたプリフォーム３７Ａを、図示しない公知の成形用型に配置する。このとき、連結部材であるカバー側芯金４３（図３参照）をプリフォーム３７Ａに取り付けてもよい。そして、熱硬化性樹脂を成形用型内に注入して、プリフォーム３７Ａに含浸させて成形する。
【００５６】
ここで、熱硬化性樹脂を成形用型へ注入する前に、成形用型を予備加熱しておくことが好ましい。これにより、熱硬化性樹脂が均一に加熱されて、成形不良が生じにくくなり、硬化時間が短縮されて生産性が向上する。また、カバー側芯金４３は、プリフォーム３７Ａに接着剤により接着させることが好ましい。その場合、接着剤の強度と相まって、カバー側芯金４３の樹脂材料との接合強度が向上し、しかも、成形時における位置ずれが生じにくくなる。
【００５７】
図１０は上記した製造方法により成形されたギヤボックスカバー３７のボス９１を模式的に示す部分拡大図である。ギヤボックスカバー３７のボス９１においては、強化繊維１５５が、繊維長手方向をボス９１の外形面に沿わせて配置される。つまり、ボス９１が立ち上がる根元部１５７においては、ボス外形面の屈曲の円弧方向に沿って強化繊維１５５が配置される。また、ボス９１の全体にわたって、外形面と平行に強化繊維１５５が配置される。
【００５８】
よって、ボス９１に引張力や曲げモーメントが作用しても、ボス９１における最大応力の発生方向と繊維方向とがほぼ一致するため、強化繊維１５５による補強効果が高められる。その結果、上記屈曲の円弧方向に垂直な方向に強化繊維１５５が配置される場合と比較して、ボス９１の耐強度（ちぎれにくさ）が向上する。この補強効果は、ボス９１に限らず、リブ８７（図４Ｂ参照）等、他の部位についても同様にして得られる。また、上型１３５のフィルタ部１３３についても同様に、ギヤボックスカバー３７の特に高い応力が作用する部位の繊維方向を、所望の向きに揃えることに寄与する。
【００５９】
上記例では、フィルタ部１２９，１３１を、リブ８７とボス９１に対応して設けてあるが、これに限らない。例えば、突起部８５（図４（Ａ），（Ｂ）参照）等の他の部位に設けてあってもよい。また、フィルタ部は、リブ８７やボス９１の下方先端部に配置しているが、これに限らない。例えば、ボス９１においては、図１０に示すボス９１のボルト孔８９の軸方向端面、ボス９１の円弧状の外形面等、任意位置に設けた構成であってもよい。
【００６０】
一般に、射出成形法においては、樹脂中に強化繊維を混在させる場合、樹脂ペレットの流動性が小さいため、型内における樹脂の流動性が低下する。その状態で無理に成形しようとすると、強化繊維の過剰な切断を招き、ギヤボックスの賦形性が低下する。また、樹脂を攪拌機（スクリュー）で溶融混成する際、及び射出成形された材料が金型ゲートを通過する際に、強化繊維が剪断によって切断されてしまう。このようなことから、射出成形法により製造したギヤボックスでは、その力学特性の低下が避けられない。
しかし、本構成の場合、抄造により強化繊維を配置したプリフォームを形性した後、プリフォームに樹脂材料を含浸させる方式であるため、上記のような強化繊維の剪断が生じず、力学特性の低下を回避できる。また、本構成のギアボックスは、歯車を収容するため一部が曲面で形成されるため、樹脂材料の淀みが少なく、良好な樹脂の流動性が得られる。
【００６１】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００６２】
本発明のギヤボックスは、上記した電動パワーステアリング装置に備わるギヤボックスの他、例えば、軽量化が求められる自動車、オートバイ、鉄道車両、航空機、船舶等の各種輸送機に適用されるギヤボックスであってもよく、更には、エレベーター等の建築設備や、各種製造装置に適用されるギヤボックスであってもよい。
【００６３】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品であって、
平均繊維長が０．５ｍｍ以上の繊維状充填材が樹脂材料内に分散する繊維強化樹脂組成物によって形成されたギヤボックス構成部品。
このギヤボックス構成部品によれば、従来の金属製のギヤボックス部品と比べて高い寸法精度を有して軽量化されると共に、耐衝撃性、クリープ特性、剛性が優れた構成にできる。
【００６４】
（２）  前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂である（１）に記載のギヤボックス構成部品。
このギヤボックス構成部品によれば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることで、耐熱性、機械的強度に優れた構成にできる。
【００６５】
（３）  前記繊維強化樹脂組成物中の前記繊維状充填材の配合量は、１０〜６０重量％である（１）に記載のギヤボックス構成部品。
このギヤボックス構成部品によれば、繊維充填材が適正量だけ配合されることで、従来品と同等の耐久性が得られ、且つ材料の靱性が維持される。
【００６６】
（４）前記繊維状充填材は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、液晶ポリエステル繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、セルロース、セルロースナノファイバーのうち、少なくとも１種類から選択されるものである（３）に記載のギヤボックス構成部品。
このギヤボックス構成部品によれば、高い繊維強度によって、繊維強化樹脂組成物の強度を向上できる。
【００６７】
（５）  前記繊維強化樹脂組成物中の前記繊維状充填材は、繊維長手方向を揃えて配置された（１）〜（４）のいずれか一つのギヤボックス構成部品。
このギヤボックス構成部品によれば、繊維状充填材の繊維長手方向が応力の発生方向に沿う方向になりやすく、機械的強度が向上する。
【００６８】
（６）  （１）〜（５）のいずれか一つに記載のギヤボックス構成部品の少なくとも一部に金属製の連結部材が埋設され、
複数の前記ギヤボックス構成部品が、前記連結部材同士を締結部材により連結されたギヤボックス。
このギヤボックスによれば、金属製の連結部材同士でギヤボックス構成部品を連結するため、連結強度を向上できる。
【００６９】
（７）  歯車機構が収容されるギヤボックスを構成するギヤボックス構成部品の製造方法あって、
繊維状充填材を溶媒中で開繊させて繊維含有スラリーを得る開繊工程と、
前記繊維含有スラリーを抄造型に注入し、前記抄造型内から前記溶媒を除去して前記ギヤボックス構成部品とほぼ同形のプリフォームを成形する抄造工程と、
前記プリフォームを成形用型に装填して、前記プリフォームに樹脂材料を含浸させて前記ギヤボックス構成部品を成形する成形工程と、
を有するギヤボックス構成部品の製造方法。
このギヤボックス構成部品の製造方法によれば、従来の金属製のギヤボックス部品と比べて高い寸法精度を有して軽量化されると共に、耐衝撃性、クリープ特性、剛性が優れた構成のギヤボックス構成部品を製造できる。
【００７０】
（８）  前記成形工程は、前記成形用型のキャビティ内に金属製の連結部材を配置して、前記プリフォームと前記連結部材とを前記樹脂材料によりインサート成形する工程である（７）に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
このギヤボックス構成部品の製造方法によれば、簡単に連結部材をインサート成形できる。
【００７１】
（９）  前記ギヤボックス構成部品は、母体と、前記母体の一部から母体外側に突起して設けられた突起部とを有し、
前記抄造型は、前記母体を形成する主凹部と、前記主凹部から分岐して前記突起部を形成する分岐凹部とを有し、
前記分岐凹部に接続された排出経路から、前記分岐凹部内に注入された前記繊維含有スラリー中の前記溶媒のみを前記抄造型の型外に排出する（７）又は（８）に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
このギヤボックス構成部品の製造方法によれば、分岐凹部に繊維含有スラリーが流れ込み、溶媒が排出経路から排出される。これにより、繊維状充填材の繊維長手方向が排出経路に向かう方向に並んだ状態にでき、意図的に機械的強度が得られやすい繊維方向にした抄造が可能となる。
【００７２】
（１０）  前記排出経路は、
前記分岐凹部の先端部に面して配置されて、前記繊維状充填材と前記溶媒とを分離するフィルタ部と、
前記フィルタ部により分離された前記溶媒を前記型外に排出する排液孔と、
を有する（９）に記載のギヤボックス構成部品の製造方法。
このギヤボックス構成部品の製造方法によれば、フィルタ部によって、繊維含有スラリーから繊維状充填材と溶媒とを確実に分離して、繊維状充填材を残して溶媒のみを排出できる。
【符号の説明】
【００７３】
１１  電動モータ
１３  減速歯車機構
１５  ステアリング機構
３３  ギヤボックス
３５  ギヤボックス本体（ギヤボックス構成部品）
３７  ギヤボックスカバー（ギヤボックス構成部品）
３７Ａ  プリフォーム
３９  ボルト（締結部材）
４３  カバー側芯金（連結部材）
１００  電動パワーステアリング装置
１１１  抄造型
１１３  下型
１１７  突出面形成部（主凹部）
１１８  軸受孔形成部
１２１  リブ形成部（分岐凹部）
１２３  ボス形成部（分岐凹部）
１２５，１２７  排液孔（排出経路）
１２９，１３１，１３３  フィルタ部（排出経路）
１４１  ピレット（繊維状充填材）
１４３  溶媒
１４９  繊維含有スラリー
１５５  強化繊維（繊維状充填材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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