JP2003181884A - 射出成形樹脂回転体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無駄な材料が出にくく、しかも側面の平面度
及び外径寸法精度を高精度に成形することが可能になる
射出成形樹脂回転体の製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の凹部が形成された軸穴をこの凹部
に係合する複数の凸部が形成された駆動軸に嵌合させ
て、駆動軸と一体に回動させられるインペラ等の射出成
形樹脂回転体の製造方法である。そして、キャビティ２
１の軸穴（軸型２３）の周縁に対応する部分にリング状
に開口する樹脂溜まり部２４の中央部にはピンポイント
ゲート２６が接続され、溶融樹脂がピンポイントゲート
２６から樹脂溜まり部２４に注入された後、この樹脂溜
まり部２４からキャビティ２１内に溶融樹脂が注入され
るようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のインタン
ク式燃料ポンプとして使用される円周流ポンプの樹脂製
インペラや精密機械等に広く使用される樹脂製ギヤ等の
射出成形樹脂回転体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、自動車の電子制御式
燃料噴射装置用燃料ポンプには、車両搭載性が良く、し
かも低騒音で圧力変動が小さいインタンク式の円周流ポ
ンプが使用されている。

【０００３】このような自動車用の円周流ポンプは、燃
料タンク内に設置され、図１２〜図１３に示すように、
インペラ３５が駆動軸３６を介して図外のモータによっ
て回転させられると、インペラ３５の外周に形成された
羽根３７で燃料にエネルギーを与え、これにより燃料流
入口３０からポンプ流路２８内に流入した燃料を昇圧
し、その圧力上昇した燃料を燃料流出口３１等を介して
エンジン側へ吐出するようになっている。

【０００４】このような円周流ポンプ３８は、近年、全
体重量の軽減化や部品コストの低廉化を図るため、樹脂
で形成したインペラ３５を使用するようになっている。
この円周流ポンプ３８のインペラ３５は、アルミニウム
製のポンプケーシング４０とポンプカバー４１との間の
略円板状の空間４２内に収容され、高速回転して燃料を
昇圧するものであるため、燃料中での寸法変化が小さ
く、アルミニウム製のポンプケーシング４０等との熱膨
張差が少ないフェノール樹脂等で射出成形されている。

【０００５】図１４〜図１５は、このような円周流ポン
プ用インペラ３５と射出成形用のゲートとの関係を示す
第１従来例である。これらの図に示すように、第１従来
例は、インペラ３５の回転中心部にＤカット形状の軸穴
４５が貫通形成されており、射出成形用のピンポイント
ゲート４６をインペラ３５の回転中心部に配置できない
ため、ピンポイントゲート４６をインペラ３５の軸穴４
５と羽根３７との間の側面４３に配置するようになって
おり、しかも、そのピンポイントゲート４６がインペラ
３５の側面４７の周方向に等間隔で３箇所配置されてい
る。すなわち、この第１従来例のインペラ３５は、３箇
所のピンポイントゲート４６からキャビティ４９内に溶
融樹脂が射出されることにより形成されている。

【０００６】図１６〜図１７は、このような円周流ポン
プ用インペラ３５と射出成形用のゲートとの関係を示す
第２従来例である。これらの図に示すように、第２従来
例は、インペラ３５のＤカット形状の軸穴４５と羽根３
７との間の側面４３，４４に軸穴４５と略同心状に開口
するリング状ゲート４８を配置してあり、このリング状
ゲート４８からキャビティ４９内に溶融樹脂が射出され
るようになっている。すなわち、この第２従来例のイン
ペラ３５は、軸穴４５と羽根３７との間のリング状ゲー
ト４８からキャビティ４９内に溶融樹脂が射出されるこ
とにより形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例は、図１４に示すように、隣り合うピンポイントゲ
ート４６，４６からの溶融樹脂が合流する部分にヘアラ
イン状の細い線（ウェルドライン）５０が生じ、平面度
が悪くなると共に、外径寸法精度も悪くなるという不具
合を生じやすい。また、インペラ３５にウェルドライン
５０が発生すると、インペラ３５の強度低下を招くこと
がある。

【０００８】また、第２従来例は、図１７に示すよう
に、リング状ゲート４８から放射状に溶融樹脂が射出さ
れるため、第１従来例に比較して、溶融樹脂の流れが均
一化し、ウエルドラインが生じにくいが、リング状ゲー
ト４８に繋がるランナ４８ａが略円筒状になり、製品
（インペラ３５）を形作ることに使用されない（無駄に
なる）樹脂量が多くなって、材料費が嵩むという問題を
有している。しかも、この第２の従来例は、インペラ３
５の軸穴４５がＤカット形状の軸穴であるため、リング
状ゲート４８から射出された樹脂が軸穴４５周縁まで到
達する時間が部分的に異なり（軸穴４５の円弧状部分５
１の方が、軸穴４５の直線状部分５２よりも早く樹脂が
到達することになり）、軸穴４５の円弧状部分５１側か
ら軸穴４５の直線状部分５２側へ回り込む樹脂の流れが
生じ、射出成形品としてのインペラ３５の側面４３，４
４にうねりが生じやすくなり、インペラ７の側面４３，
４４の面精度を低下させる。

【０００９】ここで、円周流ポンプ用インペラ３５は、
ポンプ効率及び吐出圧を所望の状態に維持するために、
インペラ３５の両側面４３，４４側の隙間ｔ１，ｔ２を
所定寸法以内にし、漏れ流量を少なくする必要がある。
そのため、インペラ３５の両側面４３，４４にウェルド
ライン５０が生じるのを効果的に防止し、インペラ３５
の両側面４３，４４の面精度を高精度に成形する必要が
ある。尚、インペラ３５の両側面４３，４４の面精度を
高精度に仕上げるためには、インペラ３５の両側面４
３，４４を研削加工すればよいが、インペラ３５に二次
的加工（研削加工）を施せば、インペラ３５の製造工数
が嵩み、インペラ３５の製品製造コストの高騰を招く。

【００１０】そこで、本発明は、無駄な材料が出にく
く、しかも側面の平面度及び外径寸法精度を高精度に成
形することが可能になる射出成形樹脂回転体及びその製
造方法を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の凹部が形成された軸穴を前記凹部に係合する複数の凸
部が形成された駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と一体
に回動させられる射出成形樹脂回転体の製造方法に関す
るものであって、キャビティの前記軸穴の周縁に対応す
る部分にリング状に開口する樹脂溜まり部の中央部には
ピンポイントゲートが接続されている。そして、溶融樹
脂が前記ピンポイントゲートから前記樹脂溜まり部に注
入された後、この樹脂溜まり部からキャビティ内に溶融
樹脂が注入されるようになっている。

【００１２】また、請求項２の発明は、複数の凹部が形
成された軸穴を前記凹部に係合する複数の凸部が形成さ
れた駆動軸に嵌合させて、前記駆動軸と一体に回動させ
られる射出成形樹脂回転体である。この射出成形樹脂回
転体は、キャビティの前記軸穴の周縁に対応する部分に
リング状に開口する樹脂溜まり部の中央部にはピンポイ
ントゲートが接続され、溶融樹脂が前記ピンポイントゲ
ートから前記樹脂溜まり部に注入され、この樹脂溜まり
部からキャビティ内に注入された溶融樹脂が固化した
後、前記樹脂溜まり部から切り離されてなることを特徴
としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳述する。

【００１４】［第１の実施の形態］図１〜図２は、本発
明の第１の実施の形態に係る円周流ポンプ１を示す図で
ある。このうち図１は、円周流ポンプ１の一部を切断し
て示す正面図である。又、図２は、図１の一部を拡大し
て示す断面図である。

【００１５】（円周流ポンプの概略構成）これらの図に
示すように、本実施の形態の円周流ポンプ１は、ポンプ
部２とモータ部３とからなっている。このうち、ポンプ
部２は、モータ部３の下端部に配置されるポンプケーシ
ング４と、このポンプケーシング４の下面側に組み付け
られるポンプカバー５と、これらポンプケーシング４と
ポンプカバー５との間に形成された略円板状の空間６内
に回動できるように収容される略円板状のインペラ７
と、を備えている。

【００１６】（インペラ）インペラ７は、燃料タンク
（図示せず）内に設置され、燃料にエネルギーを与える
ものであるため、耐溶剤性に優れた樹脂材料を使用する
必要がある。そこで、本実施の形態のインペラ７は、フ
ェノール樹脂，ＰＰＳ樹脂、又はガラス繊維で強化され
たフェノール樹脂やＰＰＳ樹脂が使用され、射出成形で
所望の形状に形成されている。

【００１７】このインペラ７は、図５〜図８に詳細を示
すように、円板状部材８の外周端部の両側面１０，１１
にそれぞれ複数の羽根溝１２が形成されており、その隣
り合う羽根溝１２，１２間に羽根１３が形成されてい
る。また、円板状部材８の回転中心部には軸穴１４が形
成されている。そして、この軸穴１４は、駆動軸１５に
セレーション嵌合するセレーション穴である（図１，図
２参照）。すなわち、駆動軸１５は、外周に多数の略三
角形状の凸部１９が形成されたセレーション軸である
（図１１（ａ）参照）。一方、軸穴１４は、駆動軸１５
の凸部１９に係合する略三角形状の凹部２７が多数形成
されたセレーション穴である。このように形成されたイ
ンペラ７は、軸穴１４が駆動軸１５にセレーション嵌合
させられ、モータ３ａによって駆動軸１５と一体に回動
させられる。

【００１８】また、インペラ７は、所望のポンプ性能を
得ることができるようにするため、その一方の側面１０
とポンプケーシング４との間の隙間ｔ１及びその他方の
側面１１とポンプカバー５との間の隙間ｔ２が所定寸法
範囲内になるように、両側面１０，１１を高精度の面精
度に加工する必要がある。従って、インペラ７を高精度
に射出成形する必要があり、その射出成形方法（製造方
法）をどのようにするかがポンプ性能上において重要に
なる。ここで、隙間ｔ１，ｔ２を所定寸法範囲内にする
ことは、インペラ７の両側面１０，１１における半径方
向内方への燃料の漏れを防止するために重要である。
尚、本実施の形態のインペラ７は、側面１０，１１の面
精度をより一層高精度にするため、軸穴１４の外周側の
両側面に円板状の凹所１６，１６が形成されている。

【００１９】（インペラの射出成形方法）そこで、次
に、このようなインペラ７の射出成形方法を図９〜図１
１に基づき説明する。すなわち、本実施の形態のインペ
ラ７を形成する射出成形金型１７は、上型１８と下型２
０との合わせ部にキャビティ２１が形成されており、こ
のキャビティ２１の上面２２近傍まで突出する軸型２３
が下型２０側に配置されている。このうち、軸型２３
は、インペラ７の軸穴１４を形成するためのものであ
り、駆動軸１５とほぼ同様の形状をしており、外周にセ
レーションが形成されている。

【００２０】上型１８の軸型２３に対向する部分には、
軸型２３の外周よりも僅かに大きい外周寸法の樹脂溜ま
り部２４が形成されており、この樹脂溜まり部２４の外
周と軸型２３の外周との間でリング状のゲート部２５が
形成されるようになっている（図１１（ａ），図１１
（ｂ）参照）。尚、図１１（ａ）は軸型２３の断面形状
であり、図１１（ｂ）は軸型２３と樹脂溜まり部２４の
関係を示す図である。

【００２１】樹脂溜まり部２４は、略円柱状の空間が形
成されるようになっており、その中央部にピンポイント
ゲート２６が開口している。そして、図示しないランナ
及びピンポイントゲート２６を介して樹脂溜まり部２４
に溶融樹脂が注入され、樹脂溜まり部２４に注入された
溶融樹脂がリング状のゲート部２５からキャビティ２１
内に放射状に注入され、インペラ７が射出成形されるこ
とになる。

【００２２】キャビティ２１内への溶融樹脂の射出が終
了し、キャビティ２１内の樹脂が固化すると、上型１８
を開き、樹脂溜まり部２４と製品（インペラ７）とをリ
ング状のゲート部２５で切り離し、その後、図外の突き
出しピンで製品をキャビティ２１から突き出して、キャ
ビティ２１から製品を取り出す。

【００２３】このような射出成形方法によれば、先ず、
ピンポイントゲート２６から樹脂溜まり部２４に溶融樹
脂が注入され、次いで、樹脂溜まり部２４の溶融樹脂が
インペラ７の内周端である軸穴１４周縁からリング状に
キャビティ２１内に注入されるため、溶融樹脂がキャビ
ティ２１の内周側から外周側に向けて放射状にほぼ均等
に流動する。この際、軸穴１４がセレーション穴であ
り、軸穴１４の凹部２７が微細な略三角形状の凹部であ
るため、インペラ７の軸穴１４からインペラ７の外周ま
での寸法のばらつきは、本実施の形態のインペラ７の方
が従来のＤカット形状の軸穴４５を有するインペラ３５
よりも小さい。したがって、本実施の形態のインペラ７
は、射出成形時の樹脂の流れの乱れが小さく、シール面
となる側面１０，１１にうねりが生じにくいため、側面
１０，１１の面精度が向上する。

【００２４】また、このような射出成形方法によれば、
ピンポイントゲート２６に作用する射出圧力が樹脂溜ま
り部２４の溶融樹脂を介してリング状のゲート部２５に
も均等に作用することになり、キャビティ２１内への溶
融樹脂の射出が円滑且つ均等に行われ、キャビティ２１
内での溶融樹脂の流れを均質化することができ、高精度
の外形形状のインペラ７を製造することができる。

【００２５】尚、上述の実施の形態は、樹脂溜まり部２
４の外形形状が図１１（ｂ）に示すように略円形形状で
あるが、本発明は、これに限られず、図１１（ｃ）に示
すように、軸型２３の外形形状と相似形状の外形形状に
してもよい。

【００２６】（ポンプケーシング，ポンプカバー）図３
は、ポンプケーシング４とポンプカバー５の組み合わせ
状態を示す図である。又、図４は、ポンプ流路２８，燃
料流入口３０，燃料流出口３１及びインペラ７の関係を
示す模式図である。これらの図に示すように、ポンプケ
ーシング４とポンプカバー５の合わせ面には、インペラ
７を回動可能に収容する略円板状の空間６が形成されて
いる。そして、この円板状の空間６の外周側に形成され
たポンプ流路２８には、ポンプカバー５の燃料流入口３
０が連通すると共にポンプケーシング４の燃料流出口３
１が連通するようになっている。ここで、ポンプケーシ
ング４とポンプカバー５は、例えば、樹脂材料やアルミ
ニウムで形成される。

【００２７】（円周流ポンプの作動状態）このような構
成の本実施の形態によれば、図１及び図４に示すよう
に、インペラ７がモータ部３のモータ３ａによって回転
駆動されると、燃料タンク内（図示せず）の燃料が燃料
流入口３０からポンプ流路２８内に流入する。そして、
燃料流入口３０からポンプ流路２８内に流入した燃料
が、回転するインペラ７からエネルギーを受け、略環状
のポンプ流路２８に沿って燃料流出口３１まで移動する
間にインペラ７によって昇圧させられる。そして、十分
に昇圧された燃料は、燃料流出口３１からモータ部３の
図示しない流路を通過して、燃料吐出口３２から図外の
エンジンに供給される。

【００２８】尚、図４に示すように、燃料流入口３０と
燃料流出口３１との間に隔壁部３３が形成されている。
そして、この隔壁部３３の周面３３ａとインペラ７の外
周面３４の隙間ｔ３は、ポンプ流路２８の周面２８ａと
インペラ７の外周面２４との隙間ｔ４よりも小さく設定
されている。又、隔壁部３３の両側面３３ｂ，３３ｃと
インペラ７の両側面１０，１１との隙間は、インペラ７
の両側面１０，１１側の隙間寸法（ｔ１，ｔ２）と等し
い寸法に設定されている。即ち、インペラ７の外周面３
４側の隙間が隔壁部３３で急激に絞られることになり、
昇圧した燃料が燃料流出口３１側から燃料流入口３０側
に漏出するのが阻止されるようになっている。又、ポン
プ流路２８内の燃料が半径方向内方へ漏出するのは、イ
ンペラ７の両側面１０，１１で阻止されるようになって
いる。

【００２９】（実施の形態の作用・効果）以上のように
本実施の形態のインペラ７は、ピンポイントゲート２６
から樹脂溜まり部２４に注入された溶融樹脂がリング状
のゲート部２５からキャビティ２１内に注入され、その
キャビティ２１内に注入された溶融樹脂がインペラ７の
軸穴１４の周縁に対応する部分（内周端部側）から外周
側に向かって放射状にほぼ均等に流動することにより成
形されるものである。また、本実施の形態のインペラ７
は、軸穴１４の形状がセレーション穴であって、Ｄカッ
ト形状の軸穴４５を有する従来のインペラ３５よりも軸
穴１４から外周面３４までの寸法のばらつきが小さく、
キャビティ２１内の溶融樹脂の流れに乱れを生じにくい
状態で成形されるものである。しかも、本実施の形態の
インペラ７は、ピンポイントゲート２６に作用する射出
成形圧力が樹脂溜まり部２４を介してリング状ゲート部
２５に作用するため、均等な射出成形圧力で射出成形さ
れるものである。従って、本実施の形態のインペラ７
は、側面１０，１１にうねりやウェルドラインが発生す
るのを効果的に抑えることができ、従来のインペラ３５
に比較して、側面１０，１１の面精度や外径精度が向上
する。

【００３０】また、本実施の形態によれば、キャビティ
２１の中心部にピンポイントゲート２６及びこれに繋が
る樹脂溜まり部２４を１箇所のみ配置すればよく、リン
グ状ゲート４８を軸穴４５と羽根３７との間の側面４３
に配置する従来例に比較して、製品として使用されない
材料を減らすことができ、材料消費量を低減できるた
め、製造コストの低廉化を図ることができる。

【００３１】尚、本発明は、上述の実施の形態において
例示した円周流ポンプ１の樹脂製インペラ７及びその製
造方法に限定されるものではなく、精密機械等に使用さ
れる樹脂製ギヤやプーリのような射出成形樹脂回転体及
びその製造方法に広く適用することができ、高精度で安
価な射出成形樹脂回転体を提供できる。

【００３２】また、本発明は、上述の実施の形態におい
て例示した、駆動軸１５と軸穴１４をセレーション嵌合
させる構成に限られず、駆動軸１５と軸穴１４をスプラ
イン嵌合する構成にしてもよい。このように、軸穴１４
をセレーション穴やスプライン穴にすることにより、軸
穴１４の複数の凹部（セレーション溝やスプライン溝）
２７で回転伝達力を分散して受けることができるため、
凹部２７を小さくして、軸穴１４からインペラ７の外周
面３４までの寸法のばらつきを小さくすることができ
る。

【００３３】また、本発明は、上述の実施の形態におい
て例示した、略円柱状の樹脂溜まり部２４に限られず、
リング状のゲート部２５に均等に射出圧力を作用させる
ことができる形状の樹脂溜まり部２４であればよく、例
えば、略円錐状や略半球状の樹脂溜まり部２４でもよ
い。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の射出成形樹脂回
転体は、ピンポイントゲートから樹脂溜まり部に注入さ
れた溶融樹脂が樹脂溜まり部のリング状のゲート部から
キャビティの内周端側に注入され、その注入された溶融
樹脂がキャビティ内の内周端側から外周端側に向けて放
射状に流動することにより形成されるものであり、ピン
ポイントゲートの射出圧力が樹脂溜まり部を介してリン
グ状のゲート部に均等に作用すると共に、従来例よりも
軸穴から外周面までの寸法のばらつきが小さくなってい
るため、側面のうねりやウェルドラインの発生を効果的
に抑えることができ、側面の面精度や外径精度が向上す
る。

【００３５】また、本発明は、ピンポイントゲートから
射出される溶融樹脂を樹脂溜まり部を介してキャビティ
の内周端部（射出成形樹脂回転体の軸穴の周縁に対向す
る部分）に注入するため、リング状ゲートを軸穴と羽根
との間の側面に配置する従来例に比較して、製品として
使用されない材料を減らすことができ、材料消費量の低
減化、ひいては製造コストの低廉化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る円周流ポンプの一部
を破断して示す正面図である。

【図２】図１の一部を拡大して示す図である。

【図３】ポンプケーシングとポンプカバーの組み合わせ
状態を示す断面図である。

【図４】図４（ａ）は円周流ポンプの作動状態を説明す
るための模式的平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）
のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。

【図５】インペラを一方の側面側（図６のＣ方向）から
見た図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿って切断して示す断面図で
ある。

【図７】図６のＤ方向から見た図である。

【図８】インペラの羽根溝形状を示す斜視図であり、イ
ンペラの外周側の部分的斜視図である。

【図９】インペラの射出成形方法を説明するために模式
的に表した射出成形金型の断面図である。

【図１０】射出成形後であって、樹脂溜まり部を切り離
す前の製品（インペラ）の外観形状を模式的に示す斜視
図である。

【図１１】図１１（ａ）が軸型（駆動軸）の断面図であ
り、図１１（ｂ）が軸型と樹脂溜まり部との関係を示す
第１の図であり、図１１（ｃ）が軸型と樹脂溜まり部と
の関係を示す第２の図である。

【図１２】従来の円周流ポンプの一部を拡大して示す図
である。

【図１３】従来のインペラの側面図である。

【図１４】第１従来例に係るインペラとピンポイントゲ
ートとの関係を示す側面図である。

【図１５】第１従来例に係るインペラとピンポイントゲ
ートとの関係を示す斜視図である。

【図１６】第２従来例に係るインペラとリング状ゲート
との関係を示す側面図である。

【図１７】第２従来例に係るインペラとリング状ゲート
との関係を示す斜視図である。

【符号の説明】 ７……インペラ（射出成形樹脂回転体）、１４……軸
穴、１５……駆動軸、１９……凸部、２１……キャビテ
ィ、２４……樹脂溜まり部、２６……ピンポイントゲー
ト、２７……凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の凹部が形成された軸穴を前記凹部
   に係合する複数の凸部が形成された駆動軸に嵌合させ
   て、前記駆動軸と一体に回動させられる射出成形樹脂回
   転体の製造方法であって、 キャビティの前記軸穴の周縁に対応する部分にリング状
   に開口する樹脂溜まり部の中央部にはピンポイントゲー
   トが接続され、 溶融樹脂が前記ピンポイントゲートから前記樹脂溜まり
   部に注入された後、この樹脂溜まり部からキャビティ内
   に溶融樹脂が注入されることを特徴とする射出成形樹脂
   回転体の製造方法。
2. 【請求項２】 複数の凹部が形成された軸穴を前記凹部
   に係合する複数の凸部が形成された駆動軸に嵌合させ
   て、前記駆動軸と一体に回動させられる射出成形樹脂回
   転体であって、 キャビティの前記軸穴の周縁に対応する部分にリング状
   に開口する樹脂溜まり部の中央部にはピンポイントゲー
   トが接続され、 溶融樹脂が前記ピンポイントゲートから前記樹脂溜まり
   部に注入され、この樹脂溜まり部からキャビティ内に注
   入された溶融樹脂が固化した後、前記樹脂溜まり部から
   切り離されてなることを特徴とする射出成形樹脂回転
   体。