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先日、岐阜大が成形時に炭素繊維を組み込むこむ事で製品寿命が長い歯車を開発したと発表しました。
恵那市の金型メーカー『セントラルファインツール』との共同開発で、炭素繊維を織った帯を張りながら金型の中に樹脂を充てんさせて歯車を成形した所、歯の根元に掛かる力が分散するようになり寿命が増すようになったとの事。
金属製歯車の7分の1程度の重量なので、自動車部品の金属製歯車と置き換える事で燃費の向上が期待されています。


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●ScreaminScott
強化外骨格の実現にまた一歩近づいたな。

●ReforMatt
クール。
動力伝達ロスもかなり減るような気がする。

●Patrick Kennedy
これが期待通りの能力だったら重量削減になって燃費が向上するだろうな。

●ZBTZYLong
テキサスの熱波でフォルクスワーゲンのプラスチック部品が溶けた事がある身としてこれはあり得ない。

●vailima750
高速時にこの歯車の胴体に空いた穴に圧力がかかるだろうから、そこが問題だな。

●drivesatruck_notaredneck
↑自分もそれを思った。
炭素繊維は刃の部分の耐摩耗性・耐圧性を高めてるだろうけど、動力伝達時の圧力はプラスチック部分にも掛かる訳で。
いかにポリカーボネイトだろうとこれはどうなるか。

●Frankenbike666
歯車全体を炭素繊維にしたらもっと強くならないか?

●p51d007
コピー機にこの歯車を使って欲しい!
コピー機は色んな所に樹脂製の歯車を使ってるんだけど刃がすぐ駄目になるんだ。

●PopTop
”金属並の強度、ただし5年間は”とかじゃないだろうな。

●Arch Duke Maxyenko, ಠ_ಠ
充分な強度か。
そうかもしれない。でも耐摩耗性はどうなんだろうか?
耐熱性は?
回転テストだけじゃなくて衝撃テストもしたのだろうか?

●QMurphy
物理に詳しいわけじゃないけど、軽すぎる車はハイドロプレーニング現象が起きやすいから、理想的でない運転状況の時はかえって危険にならないだろうか?

●MarceloFR
燃焼系を電機エンジン(モーター)に置き換えよう。

●Core.2
ラジコンカーだとフルカーボンの歯車が既にあるな。

●mrunderhill
政府が車の燃費基準を向上させ続ける限り車の樹脂製品は増えていくだろうな。

●forSCIENCE was eaten by rust
↑業界での経験はおろか、技術的な知識を持った政府関係者が1人もいないからこういう事になるんだ。

役人:「後部衝撃の基準を高くしたから」
車会社:「分かった。じゃあ後部の補強部分をもっと広げるよ」
役人:「おいおい、リアウインドウを塞ぐのは無しだ。それから後部センサーとカメラも付けるように」
車会社:「分かったよ」

しばらく経った後

役人:「全部付けたうえで、燃費基準もクリアしてな」
車会社:「…」
役人:「それから自動ブレーキシステムも付けるようになるかも。何らかの理由で価格が高騰した場合はサブプライムローンも作るから。それから…」
車会社:「かなりトリッキーだけどそれなら…」

●Volvosaurus-Rex
これはかなりクールだな。
自動車会社が色んな方法で重量を軽減させてる事に関する記事が少ないのは残念だ。
プラスチック製のバルブカバー、オイルパン、油漏れを防ぐ新構造のオイルプラグ等々。
厳しい燃費基準をクリアするために色々クールな開発が行われていて、彼らこそ無名のヒーローなんだ。

●8695Beaters
これは面白いな。
多分樹脂の素材はデルリンだと思う。
デルリンは今でも十分頑丈だから(しかも自己潤滑性もある)、トランスミッションに使えると思う。
エンジン内での熱による膨張がトラブルの元になるかも。
炭素繊維で歯車を作る事も出来るかもしれないけど、それはまた別の話だ。

●aec007
これは素晴らしいエンジニアリングだし、車の重量を減らす事で燃費を向上させる事になりそうだ。
でも、リサイクル方法などきっちり確立させてほしいな。
金属製のギアボックスは99%以上がリサイクルできるし、プラスチックのギアボックス用の埋め立て地なんて用意できないからね。
金属に比べたらプラスチックのリサイクルはかなり高くつくんだ。

●DWFMBA
プラスチックの問題は強度だけじゃなくて変形や変性なんかもあるから。
金属歯車は何千回もの加熱冷却や摩耗ですり減ってもあっても使う事が出来るけど、プラスチック製歯車はある日突然動かなくなると思う。
タイミングベルトがいきなり切れてエンジンがおしゃかになる感じ?

●2 Wheels awesome!
これは良いスタートだな。
軽量リアデフと、20ポンド(約10kg)の6速マニュアルがあったら楽しくなりそうだ。
変形や耐衝撃など考えなくちゃいけない部分はあるけど、それはデザインプロセスの別のステップだ。

●mystixa
ふーむ、炭素繊維の強度は引っ張る事から来てるんだろうか。
これで構造体である樹脂の耐圧性能を向上させてるのか。
車で張っているロープを押してみると分かるかな。
張りつめたファイバーの抵抗力が歯車の強度を向上させるように設計されてるという訳だ。
図は何も説明してないけど、文章で歯車の引張抵抗に効果があると書いてある。
つまり、樹脂素材そのものにかなりの引っ張り/圧力がかかっているという事だ。
そこに更に歯車の摩擦による引っ張り/圧力が加わる事になる。
そうなると歯車は自分から発する熱で溶けていくんじゃないかな。
炭素繊維がそれを防ぐとは思うけど、樹脂と炭素繊維の間にレイヤーはある訳だし。
性能が向上してるのは分かるけど、車の部品として長時間使用したくはないかな。

●barreto
数か月前出張でフォード・フィエスタを借りたけど、絶対にもうプラスチック製の歯車を使ってると思う。
そんな感じがした。

●Jimmy Joe Meeker
これはオモチャやドローンみたいな低パワーで効果があると思う。
この分野は様々なプラスチック製歯車が既に使われてるしね。
車で使うプラスチック製平歯車は何十年も前からあるけど、パワーが伝えられないし。
こういう強化は別の故障の原因になるだけじゃないかな。
歯車自体がポリマー並に強いとかじゃないと炭素繊維がはがれる事になりそうだ。
熱、劣化、摩耗なんかの問題もある。
これは平歯車だけど、自動車の伝達系に使われてるヘリカルギア、ハイポイドギアに炭素繊維を組み込もうとしたら更に難しいだろうな。

●flintstone314
炭素繊維が強いのは分かるけど、炭素繊維の外側のプラスチックの摩耗は防げるんだろうか?
一度プラスチックがはがれたら炭素繊維はすぐに千切れてしまうのでは?
プラスチック製の歯車を搭載した車に何十年も乗りたいかどうか…

●Wes Hutchings
ナイロン自体、今でも使われてるくらい頑丈な素材だからね。
洗濯機のトランスミッションは何十年も前からナイロン製だよ。
潤滑性に関してはナイロン素材自体の性能だろうな。
黒鉛の量で潤滑性を調整する事が出来るんだ。
ナイロンの耐衝撃性に加えて、ナイロン製歯車を破壊する力に対して炭素繊維が格子状構造になって対抗するというのが理想だろうな。
カーボンナノチューブファイバーは炭素繊維よりも強いことが証明されてるけど、懸念としては炭素繊維が衝撃に弱い事かな。
自分としてはケブラーの方が良いん選択に思う。
個人的にこの解決方法はありだと思うし、ここでコメントされてる問題に関しては根拠がないかプラスチックに関する古い知識から来てると思う。

●CobraJoe
↑このアイディアに対する疑問や心配は不必要なものばかりだ。
開発企業はこの炭素繊維強化プラスチックを高ストレス下で想定寿命以上の期間しっかりテストして、全く問題が無い事を確認してると思う。
すぐにエンジンそう取り替えみたいな最悪な事は怒らないと思うな。
個人的に強化ナイロン歯車を変速機に使うのは素晴らしいアイディアだと思う。
回転質量が少なくなるし、全体質量も少なくなるし、摩擦力も少なくなるから騒音も少なくなるだろうな。

●Gogogadgetanything
熱と摩擦でプラスチックが溶けないという事に驚いた。

●reasonsnotrules
↑プラスチックという事は石油系の潤滑剤は使えないという事なのかな。
水を使うとか?

●Turbolence88 just kicked in yo
トラクサス(アメリカのラジコンメーカー)に使ってみたい。
このメーカーのモーターはプラスチック製の歯車にはパワフル過ぎて、金属製の歯車で自分の持ってるRusterに合うのが無いんだ。
でもこれを車に使いたいかと言われればノーサンキュー。
ラボで10万時間テストしたとしても現実世界だと75%位の性能しか発揮できないから。
設計上のスペックは問題ないとしても実際の耐久性はかけ離れてるものだからね。

●JimZ
70年代、80年代はナイロン製の歯が付いたスプロケットを使ったエンジンがたくさんあった。
金属製スプロケットよりも静穏性に優れているという触れ込みだったんだ。
だいたい80~100マイル(約128~160km)位走った所で始動させようとするとチェーンがナイロン製の歯をちぎってしまってたけどね。
自分はそういうナイロン製のスプロケットを使ったエンジンをいくつか見た事がある。
チェーンが歯車をすり切れさせてて凄く細い歯になってたし、チェーンには削れたカスがたくさん付いてたよ。

●Bearded Bastard
↑炭素繊維で強化していたらちぎれるという事は無いよ。
このプロセスは良いニュースだと思うね。




当面は高温にならない部分で使う歯車として、2017年の実用化を目指し今も研究中だそうです。
いきなり自動車部品とはいかないまでも、ナイロン製歯車に比べて格段に耐久性が上がり、金属製歯車よりも軽いというのであれば現在躍進著しいドローンの部品などにも期待できそうです。



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