WO2021049533A1

WO2021049533A1 - 樹脂成形品および樹脂成形歯車

Info

Publication number: WO2021049533A1
Application number: PCT/JP2020/034132
Authority: WO
Inventors: 裕介杉浦; 山喜　政彦
Original assignee: 株式会社日栄; 株式会社プラリンク
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-03-18
Also published as: JPWO2021049533A1

Abstract

インサート成形の樹脂成形歯車において、歯面の樹脂繊維の配向を整える。　インサート部材２を歯車形状に設け、ウェブ部２１から歯部２２に向かう溶融樹脂３１の流路２４を形成する。流路２４をインサート部材２の内部に貫通させ、歯底２２ｃに流路２４の開口端部２６を形成する。開口端部２６は、歯底２２ｃの歯幅方向中央部に形成する。歯底２２ｃの歯幅方向中央部から流出した溶融樹脂は、歯底２２ｃから歯先１２ａに向かって流動し、樹脂繊維の配向が歯先１２ａに向かうように整えられる。

Description

樹脂成形品および樹脂成形歯車

　本発明は、溶融樹脂にインサート部材を埋設した樹脂成形歯車に関し、特に、歯面の樹脂繊維の配向を整えた樹脂成形歯車に関する。

　従来、樹脂成形歯車において、金型にインサート部材を配置し、インサート部材と金型との間に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を注入して樹脂成形するインサート成形の技術が知られている。例えば、特許文献１には、インサート部材に溶融樹脂の誘導路を設け、誘導路を用いて溶融樹脂を歯底面に対応する部分に案内することで、歯面のウェルドラインを防止し、歯車の耐久性を高める技術が提案されている。

特開２００９－１５４４６３号公報

　ところで、樹脂成形歯車の強度・耐久性を向上させるためには、歯面を被覆する樹脂繊維は、歯底から歯先に向かう方向に配向されていることが望ましい。しかし、特許文献１の技術によれば、図８（ａ）に示すように、一旦歯幅方向に沿って流動し、その後に歯底から歯先に向かって歯面を流動するため、成形品完成後の樹脂繊維が歯幅方向に流れてしまうという問題があった。特に、ハスバ歯車のように捩れた形状の歯を成形する場合には、溶融樹脂の誘導が非常に難しく、樹脂繊維の配向が乱れ、十分な強度・耐久性を備えた歯面が形成できないという問題もあった。

　そこで、本発明の目的は、歯面に形成された樹脂繊維について、歯幅方向に配向される樹脂繊維を低減し、歯底から歯先に向かうように形成した樹脂成形歯車を提供し、併せて、樹脂繊維の配向を所望の向きに整えた樹脂成形品を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明の樹脂成形品は、金型内に配置されるインサート部材と、インサート部材を樹脂により被覆した樹脂部と、を備え、インサート部材が、インサート部材に向けて注入された溶融樹脂を導く流路を含み、流路が、インサート部材の内部を貫通して設けられたことを特徴とする。

　また、本発明の樹脂成形歯車は、金型内に配置される歯車形状のインサート部材と、インサート部材を所定の樹脂により被覆した樹脂部と、を備え、インサート部材が、ウェブ部と、ウェブ部の外周部に形成された歯部と、ウェブ部に向けて注入された溶融樹脂を歯部に導く流路と、を含み、流路は、インサート部材の内部を貫通して形成され、流路の開口端部が、歯部の歯底に設けられたことを特徴とする。このとき、開口端部を、歯部の歯幅方向中央部に設け、金型に注入する樹脂を繊維強化樹脂とすることが好ましい。

　本発明の樹脂成形品または樹脂成形歯車によれば、インサート部材の内部を貫通する溶融樹脂の流路を設けたため、所望の配向方向と異なる方向の流動距離を短縮し、樹脂成形品表面の樹脂繊維の配向を整えることができるという効果を有する。また、歯車形状のインサート部材において、インサート部材の内部を貫通する溶融樹脂の流路を設け、流路の開口端部を歯部の歯底に設けたため、歯幅方向に流動する距離を短縮し、歯面に形成される樹脂繊維の配向を歯先方向に整えることができるという効果も有する。

本発明の一実施形態を示す樹脂成形歯車の平面図である。（ａ）樹脂成形歯車のＡ－Ａ断面図、（ｂ）樹脂部を破線表示したＡ－Ａ断面斜視図である。インサート部材の（ａ）平面図、（ｂ）斜視図である。樹脂部の（ａ）平面図、（ｂ）斜視図である。（ａ）溶融樹脂の移動方向、（ｂ）樹脂繊維の配向をそれぞれ示す説明図である。本発明のその他の実施例を示す樹脂成形歯車に埋設されたインサート部材の（ａ）平面図、（ｂ）斜視図である。その他の実施例の（ａ）樹脂成形歯車のＢ－Ｂ断面図、（ｂ）樹脂部を破線表示したＢ－Ｂ断面斜視図である。従来の技術による（ａ）溶融樹脂の移動方向、（ｂ）樹脂繊維の配向をそれぞれ示す説明図である。

　以下、本発明を樹脂成形歯車に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す樹脂成形歯車１は、ウェブ１１と、ウェブ１１の外周部に形成された歯車歯１２を備え、歯車歯１２は、歯底１２ａと、歯底１２ｂと、歯先１２ａを含む。また、樹脂成形歯車１は、金型（図示なし）に配置される歯車形状のインサート部材２（図３参照）と、金型とインサート部材２との間に形成されたキャビティ（図示なし）に注入され、インサート部材２と一体に成形される樹脂部３（図４参照）から構成される。インサート部材２の素材としては、アルミ合金、マグネシウム合金、鉄合金などの金属、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの樹脂を採用できる。また、樹脂部３の材質としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラメチレンアジパミド（ＰＡ４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ＰＡ６６）、ポリノナメチレンテレフタラミド（ＰＡ９Ｔ）、ポリデカメチレンテレフタラミド（ＰＡ１０Ｔ）、ポリドデカメチレンテレフタラミド（ＰＡ１２Ｔ）などの合成樹脂材料を採用できる。また、樹脂部３は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などで補強されていることが好ましい。さらに、樹脂部３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂、シリコン樹脂、二硫化モリブデン、グラファイトなどの潤滑剤を配合し、摩擦特性を付与することも可能である。

　図２，３に示すように、インサート部材２は、ウェブ１１に埋設されるウェブ部２１と、ウェブ部２１の外周部に形成され、歯車歯１２のベースとなる歯部２２と、ウェブ部２１に注入された溶融樹脂３１（図５参照）を歯部２２に導く流路２４を備える。このとき、歯部２２は、樹脂部３に被覆されることによって各々樹脂成形歯車１の歯底１２ａ、歯面１２ｂ、歯先１２ａとなる歯底２２ｃ、歯面２２ｂ、歯先２２ａを含む。

　ウェブ部２１の表面には、ウェブ部２１に注入された溶融樹脂３１の流動速度を均一化する環状溝２３が設けられている。また、ウェブ部２１の裏面には、インサート部材２を金型に位置決めする位置決め穴５２が形成されている。

　環状溝２３は単数設けることも、同心円状に複数設けることも可能である。同心円状に複数設けた場合には、さらに、内側の環状溝２３ａと外側の環状溝２３ｂとの間に、溶融樹脂３１を径方向に誘導する誘導溝５４を設けることができる。誘導溝５４により、溶融樹脂３１の流動が、より均一化される。

　環状溝２３のうち、最も外側の環状溝２３ｂには、溶融樹脂３１を流路２４に流入させる流入口２５が形成されている。環状溝２３ｂを内側の環状溝２３ａよりもインサート部材２に深く陥入させ、溶融樹脂３１をよりスムーズに流入口２５および流路２４の内部に導くように形成することも可能である。

　流路２４の流入口２５は、環状溝２３ｂにおいて、歯部２２に含まれる全ての歯底２２ｃと各々対向する位置に設けられている。また、流路２４の流出口として機能する開口端部２６は、歯部２２に含まれる全ての歯底２２ｃに形成されている。流路２４は、各々の流入口２５から各々の開口端部２６に向けて歯部２２の内部を貫通するよう、インサート部材２の内部に放射状に形成されている。

　開口端部２６は、歯幅方向に長い長穴形状に開口し、インサート部材２の歯底２２ｃにおいて、歯幅方向中央部に配置されている。さらに、より均一に歯面２２ｂを被覆するため、歯底２２ｃの外周方向中央部に形成されていることが好ましい。また、穴形状は、矩形や長丸形などを選択できる。特に、歯幅方向中央部に配置したり、開口端部２６を歯幅方向に長い長穴形状に形成したりすることで、歯幅方向に沿う流動距離を低減する効果を高めることができる。

　図２，４に示すように、樹脂部３は、インサート部材２のウェブ部２１を被覆してなる樹脂成形歯車１のウェブ１１と、歯底２２ｃ、歯面２２ｂ、歯先２２ａを被覆してなる歯底１２ｃ、歯面１２ｂ、歯先１２ａを備える。また、樹脂部３は、流路２４の内部を充填した流路充填部５５を有する。

　次に、溶融樹脂３１の流動、および、樹脂繊維の配向について図５に基づいて説明する。まず、溶融樹脂３１は、金型に設けられた注入口（図示なし）からキャビティ内に流入し、インサート部材２のウェブ部２１の表面２１ａおよび裏面２１ｂに到達する。

　ウェブ部２１の表面２１ａの溶融樹脂３１は、歯部２２に向かって放射状に流動し、環状溝２３を経由して略均一の速度で環状溝２３ｂに流入する。環状溝２３ｂに流入した溶融樹脂３１は、環状溝２３ｂに沿って流動し、流入口２５から流路２４に流れ込み、歯部２２の内部を通過して開口端部２６から歯底２２ｃに流出する。そして、歯底２２ｃから流出した溶融樹脂３１は、図５（ａ）に示すように、歯面２２ｂを流動しながら歯先２２ａに向かい、歯面２２ｂの逆側から流れてきた溶融樹脂３１と歯先２２ａで会合する。

　そして、溶融樹脂３１が硬化すると、図５（ｂ）に示すように、溶融樹脂３１の会合部である歯先２２ａにウェルドライン５１が形成され、溶融樹脂３１の樹脂繊維は溶融樹脂３１の流動経路に沿って、矢印の向きに配向される。

　したがって、本発明の樹脂成形歯車１によれば、インサート部材２の内部に流路２４を貫通させ、歯底２２ｃの歯幅方向中央部に流路２４の開口端部２６を設けたため、溶融樹脂３１が歯幅方向に流動する距離を短縮でき、歯面１２ｂに形成される樹脂繊維の配向を歯先方向に向けて整えることができるという効果を有する。

　図６，７は、インサート部材２の内部に流路２４を貫通させた別の実施例を示す。図６，７に示すインサート部材２では、ウェブ部２１の外周縁部に流入口２５が開設されている。流入口２５は、溶融樹脂３１の金型への注入口としても機能する。インサート部材２の内部には、流入口２５から歯底１２ｃに向かって貫通する流路２４が形成されている。当該実施例によれば、溶融樹脂３１を直接的に流路２４に注入するため、ウェブ部２１を被覆する樹脂を節約できるとともに、溶融樹脂３１の温度を略均一に管理できるという効果を有する。

　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば、歯車の形状や歯数を変更したり、樹脂部３の厚みを変更したりするなど、各部の形状や構成を適宜に変更して実施することも可能である。

　１　　樹脂成形歯車
　２　　インサート部材
　３　　樹脂部
１１　　ウェブ
１２　　歯車歯
２１　　ウェブ部
２２　　歯部
２３　　環状溝
２４　　流路
２５　　流入口
２６　　開口端部
３１　　溶融樹脂
５１　　ウェルドライン
５２　　位置決め穴
５４　　誘導溝

Claims

　金型内に配置されるインサート部材と、前記インサート部材を樹脂により被覆した樹脂部と、を備え、
　前記インサート部材が、インサート部材に向けて注入された溶融樹脂を導く少なくとも一つの流路を含み、
　前記流路が、インサート部材の内部を貫通して設けられたことを特徴とする樹脂成形品。
　金型内に配置される歯車形状のインサート部材と、前記インサート部材を所定の樹脂により被覆した樹脂部と、を備え、
　前記インサート部材が、少なくとも一つのウェブ部と、前記ウェブ部の外周部に形成された複数の歯部と、前記ウェブ部に向けて注入された溶融樹脂を前記歯部に導く少なくとも一つの流路と、を含み、
　前記流路は、インサート部材の内部を貫通して形成され、
　前記流路の開口端部が、前記歯部の歯底に設けられたことを特徴とする樹脂成形歯車。
　前記開口端部が、前記歯部の歯幅方向中央部に設けられた請求項２に記載の樹脂成形歯車。
　前記樹脂が、繊維強化樹脂である請求項２または３に記載の樹脂成形歯車。