JP2006017267A - 伝動装置用サンドイッチ成形部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】 実使用中における耐久性の低下を効果的に防止できる伝動装置用サンドイッチ成形部品を提供する。
【解決手段】 チェーンが摺接して走行するスライドレール体１１とレール支持体１２とで構成される伝動装置用サンドイッチ成形部品において、表層を構成する第１の樹脂がナイロン６６を主成分とする材料からなり、該第１の樹脂の３００℃での溶融粘性が、せん断速度１０００ｓ-1で５００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下であり、コア層を構成する第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも高い強度を有し、スライドレール体１１の摺動部１１ａの表層の肉厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 チェーンが摺接して走行するスライドレール体１１とレール支持体１２とで構成される伝動装置用サンドイッチ成形部品において、表層を構成する第１の樹脂がナイロン６６を主成分とする材料からなり、該第１の樹脂の３００℃での溶融粘性が、せん断速度１０００ｓ-1で５００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下であり、コア層を構成する第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも高い強度を有し、スライドレール体１１の摺動部１１ａの表層の肉厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、チェーンなどの動力伝達媒体によって動力を伝達する自動車用エンジンなどの伝動装置に用いられ、詳しくは、動力伝達媒体を摺接状態で走行させながら案内又は緊張する固定ガイド又は可動ガイドとして用いられる伝動装置用プラスチック製ガイドに関する。
一般に、チェーンなどの動力伝達媒体によって動力伝達する自動車用エンジンなどの伝動装置には、動力伝達媒体を摺接走行させる可動ガイド、固定ガイドなどの伝動装置用ガイドがエンジンブロック壁などの躯体フレームにボルトなどで取り付けられている。このような伝動装置に用いられるテンショナレバーなどの可動ガイドは、循環走行する動力伝達媒体の張り過ぎ、緩み過ぎなどに起因する伝動障害を防止するために動力伝達媒体に対して適切な伝動張力を付与しており、また、ガイドレールなどの固定ガイドは、循環走行する動力伝達媒体の振動騒音、横振れ、噛み外れなどを防止するために動力伝達媒体に対して所定の走行軌跡にガイド規制している。
図４は従来の伝動装置用プラスチック製ガイド（テンショナレバー）を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この伝動装置用プラスチック製ガイド４０は、チェーンを動力伝達媒体とする伝動装置の可動ガイドとして単一の合成樹脂で成形されたものであり、走行するチェーンＣに摺接するスライドレール体４１と、レール支持体４２とで構成され、更に、このレール支持体４２には、エンジンブロック壁に取り付けて可動ガイドとして機能させるための取付孔４３を有するボス部４２ａと、適切なチェーン張力を付与するテンショナ（不図示）を当接させるためのテンショナ当接部４２ｂと、補強機能と軽量化を兼ね備えた補強リブ４２ｃが形成されている。
ところが、従来の伝動装置用プラスチック製ガイド４０は、単一の合成樹脂で一体成形されているため、チェーンＣが摺接するスライドレール体４１に対して要求される摺接性、耐摩耗性と、このスライドレール体４１を支持するレール支持体４２に対して要求される強度特性を高いレベルで両立させて維持することは困難であった。例えば、この伝動装置用プラスチック製ガイド４０を摺接性、耐摩耗性に優れたプラスチックのみで成形すると、機械的強度が劣り、また、この強度不足を補うために断面寸法を大きくすると、ガイドの厚みが増大して大型化し、エンジンブロック壁への組み付け時における占有スペースが大きくなるという問題点があった。
上述したような問題点を解決する伝動装置用プラスチック製ガイドとして、例えば特許文献１には、スライドレール体が耐摩耗性と耐熱性を有する第１の高分子材料を主成分とする材料からなり、レール支持体が前記第１の高分子材料を主成分とする材料より高い強度を有する第２の高分子材料を主成分とする材料からなり、これらのスライドレール体とレール支持体とが、サンドイッチ成形法により射出成形されて互いに密着接合した状態で一体化しているとともに、前記スライドレール体とレール支持体の表層部分が前記第１の高分子材料を主成分とする材料により全体に被覆されている伝動装置用サンドイッチ成形ガイドが提案されている。
自動車用エンジンなどの伝動装置に用いられるプラスチック製ガイドでは、特にチェーンなどの動力伝動媒体が摺接するスライドレール体に対して耐摩耗性が要求される。本発明者が、通常の使用を終えた伝動装置用プラスチック製ガイドのスライドレール体の摩耗の程度を調査した結果、０．数ｍｍ程度の摩耗が見られた。よって、安全率を十分に確保するにはスライドレール体の表層の１ｍｍ程度が耐摩耗性に優れる材料で形成されている必要がある。
特許文献１に記載のサンドイッチ成形による伝動装置用ガイドは、耐摩耗性が要求されるスライドレール体には耐摩耗性に優れる第１の高分子材料（ポリアミド樹脂）を主成分とする材料を用い、機械的強度が要求されるレール支持体には長繊維状又は粒子状の無機材料等を分散含有せしめるなどした強度的に優れる第２の高分子材料を主成分とする材料を用い、両者をサンドイッチ成形法により一体的に接着融合させることによって、第１の高分子材料を主成分とする材料が有する耐摩耗性と、第２の高分子材料を主成分とする材料が有する高強度特性とが相互補完的に作用するとともに、複雑な金型と製造工程を用いることなく単一の金型で簡便に成形できるといった、特筆すべき構成を有している。
しかしながら、上記の伝動装置用成形ガイドに用いられている一般的なポリアミド樹脂は溶融粘性が比較的小さいため、サンドイッチ成形法により上記のような伝動装置用ガイドを成形すると、スキン層の厚みが不十分となりやすい。このため、実使用中にスキン層が少しずつ削れてきて耐摩耗性に乏しい第２の高分子材料からなるコア層が剥き出しになり、自動車用エンジンなどの伝動装置用のガイドとしての耐久性が急激に低下する恐れがあった。
本発明の目的は、上記事情に鑑み、チェーンなどの動力伝達媒体の摺接面全域に亘って優れた摺接性、耐摩耗性を備え、且つ、機械的強度にも優れるとともに、実使用中における耐久性の低下を効果的に防止できる伝動装置用サンドイッチ成形部品を提供することにある。
前記目的を達成するために成された本発明の伝動装置用サンドイッチ成形部品は、チェーンが摺接して走行するスライドレール体と前記スライドレール体に一体不可分に添設されたレール支持体とで構成される伝動装置用サンドイッチ成形部品において、表層（スキン層）を構成する第１の樹脂材料がナイロン６６を主成分とし、該第１の樹脂材料の３００℃での溶融粘性が、せん断速度１０００ｓ-1で３００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下であり、コア層を構成する第２の樹脂材料が前記第１の樹脂材料よりも高い強度を有し、前記スライドレール体の摺接面（チェーンが摺接する面）全域における表層（スキン層）の肉厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
本発明によれば、チェーンなどの動力伝達媒体の摺接面全域に亘って優れた摺接性、耐摩耗性を備え、且つ、機械的強度にも優れるとともに、通常の使用期間中における耐久性の低下を効果的に防止できる伝動装置用サンドイッチ成形部品が実現される。また、サンドイッチ成形法により単一の成形金型を用いて射出成形したことによって、スライドレール体の成形、レール支持体の成形、スライドレール体とレール支持体の接合の各工程を単一工程で行うことができ、製造コストを大幅に削減することができる。
本発明の伝動装置用成形部品は、所謂サンドイッチ成形法によって成形されるものである。このサンドイッチ成形法は、溶融した第１の樹脂材料と第２の樹脂材料を成形部品の外形を模した金型内に所定のタイミングで射出・成形することによって、第１の樹脂材料からなる表層（スキン層）と第２の樹脂材料からなるコア層で構成される２層成形品を製造する方法であって、公知のサンドイッチ成形用射出成形機を使用することができる。
以下、本発明の実施形態例を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は、本実施形態例に係る伝動装置用サンドイッチ成形部品の使用態様を説明する図である。図２は、伝動装置用サンドイッチ成形部品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
図１に示すように、本実施例の伝動装置用サンドイッチ成形部品１０は、駆動側スプロケットＳ１と従動側スプロケットＳ２とに周回して循環走行するチェーンＣによって動力を伝達する自動車用エンジン内部に用いられるものであって、チェーンＣを摺接状態で走行させながら案内または緊張させる可動ガイドとして用いられる。尚、２０は伝動装置用ガイド（固定ガイド）である。
伝動装置用サンドイッチ成形部品１０は、図２に示すように、循環走行するチェーンＣが摺接するチェーン摺接面１１ａを有するほぼ円弧状のスライドレール体１１と、このスライドレール体１１の裏面に長手方向に亘って垂設されたレール支持体１２とで構成され、更に、このレール支持体１２には、エンジンブロック壁に取り付けて可動ガイドとして機能させるための取付孔１３を有するボス部１２ａと、循環走行するチェーンＣの張り過ぎ、緩み過ぎなどに起因する伝動障害を防止して適切なチェーン張力を付与するテンショナＴを当接させるためのテンショナ当接部１２ｂと、補強機能と軽量化を兼ね備えた補強リブ１２ｃが形成されている。
また、伝動装置用サンドイッチ成形部品１０は、図３に示すように、第１の樹脂材料からなる表層（スキン層）３１と第２の樹脂材料からなるコア層３２で構成される２層成形品である。
スキン層３１を構成する第１の樹脂材料には、耐摩耗性に優れるナイロン６６を主成分とする材料が用いられている。そして、特にこの第１の樹脂は、３００℃での溶融粘性が、せん断速度１０００ｓ-1で３００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下（より好ましくは５００Ｐａ・ｓ以上１５００Ｐａ・ｓ以下）であることが重要である。このような溶融粘性を有することにより、特にスライドレール体１１の摺接面１１ａ（チェーンが摺接する面）全域に亘ってスキン層３１の肉厚１．０ｍｍ以上を実現できるとともに、コア層３２を構成する第２の樹脂材料によって確実に補強された２層成形品を実現できる。
上記の溶融粘性が３００Ｐａ・ｓ未満であると、摺接面全域に亘ってはスキン層３１の肉厚１．０ｍｍ以上を実現することができず、成形部品の実使用期間内に少しずつ削れてきて耐摩耗性に乏しいコア層３２が剥き出しになり、自動車用エンジンなどの伝動装置用のガイド部品としての耐久性が急激に低下してしまう結果となる。仮に、スキン層３１となる第１の樹脂材料の射出量を増したとしても、流動末端側（ゲートから遠い領域）では第１の樹脂材料のみで成形される結果となり易く、第２の樹脂材料によるコア層３２の形成が阻害され、十分な機械的強度が得られない。一方、上記の溶融粘性が２０００Ｐａ・ｓを超えると、ショートショットによる成形不良が発生し易くなる。
第１の樹脂材料には、必要に応じて耐熱性改良剤（熱安定剤）、酸化防止剤、離型剤、着色剤等を配合しても良い。
耐熱性改良剤としては、特に制限はないが、好ましいものとして、ハロゲン金属塩および第Ｉ属遷移系列金属化合物を挙げることができる。
前記ハロゲン金属塩とは、ハロゲンと元素周期律表の１族あるいは２族金属元素との塩であり、好ましいものとしては、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化ナトリウムなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができ、中でも最も好ましいものとしては、ヨウ化カリウムを挙げることができる。
また、前記第Ｉ属遷移系列金属化合物とは、元素周期律表の第Ｉ属遷移系列金属（１１族）の化合物であり、好ましくは銅元素（Ｃｕ）の金属化合物を挙げることができ、例えば、銅のハロゲン化物、硫酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩、アジピン酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、ニコチン酸塩、ステアリン酸塩や、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸等のキレート化合物など、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。この中でも、好ましいものとしては、ヨウ化銅、臭化第一銅、臭化第二銅、塩化第一銅、酢酸銅を挙げることができる。
酸化防止剤としては、一般的に使用される例えば亜リン酸ソーダやヒンダードフェノール系、アミン系の酸化防止剤が挙げられる。
離型剤としては、通常のポリアミド樹脂に用いられるポリエチレングリコールや高級脂肪酸金属塩等が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック、チタンホワイト、メタリック顔料などの顔料や各種染料が挙げられる。
さらに第１の樹脂材料には、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、すず酸亜鉛、ヒドロキシすず酸亜鉛、ポリリン酸アンモニウム、シアヌル酸メラミン、サクシノグアナミン、ポリリン酸メラミン、硫酸メラミン、フタル酸メラミン、芳香族系ポリフォスフェート、複合ガラス粉末などの難燃剤、種々の可塑剤、成形性改良剤、耐候性向上剤や帯電防止剤などの各種添加剤を含有させることができる。
コア層３２を構成する第２の樹脂材料には、前記第１の樹脂材料よりも高い強度を有する材料を用いる。この第２の樹脂材料としては、ナイロン６６を主成分とする第１の樹脂材料と化学的に親和性があり、収縮特性に大きな違いがないものが、サンドイッチ成形時において両者の境界領域で融合して良好に密着接合されるという点で好ましい。具体的には、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、全芳香族ナイロン等から選定したポリアミド樹脂などの材料に、ガラス繊維やタルク、マイカ、ウォラストナイトなどの一般的な強化材を分散含有させたものが挙げられる。この強化材の含有量は５〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％である。なお、第２の樹脂材料の溶融粘性は、第１の樹脂材料と同程度であることが好ましい。
また、第２の樹脂材料についても、必要に応じて前記と同様の耐熱性改良剤（熱安定剤）、酸化防止剤、離型剤、着色剤等を配合しても良い。
本発明の伝動装置用サンドイッチ成形部品の成形は、成形部品の外形を模した金型内に、サンドイッチ成形用射出成形機のサンドイッチノズルから、まず前記第１の樹脂を射出した後、適宜のタイミングで前記第２の樹脂を射出することによって行われ、これにより耐摩耗性を有する第１の樹脂からなるスキン層３１と高強度特性を有する第２の樹脂からなるコア層３２とが完全溶融状態で一体的に密着接合される。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１〜３、比較例１〜４］
図２に示したような伝動装置用サンドイッチ成形部品（全長２００ｍｍ）を以下のようにしてサンドイッチ成形した。
図２に示したような伝動装置用サンドイッチ成形部品（全長２００ｍｍ）を以下のようにしてサンドイッチ成形した。
（第１の樹脂材料）
スキン層を構成する第１の樹脂材料として、旭化成ケミカルズ（株）製ナイロン６６を主成分とする以下に示す試料１〜４を用いた。
・試料１（グレード１３００） ：溶融粘性 １００Ｐａ・ｓ
・試料２ ：溶融粘性 ６００Ｐａ・ｓ
・試料３ ：溶融粘性 １８００Ｐａ・ｓ
・試料４ ：溶融粘性 ２５００Ｐａ・ｓ
スキン層を構成する第１の樹脂材料として、旭化成ケミカルズ（株）製ナイロン６６を主成分とする以下に示す試料１〜４を用いた。
・試料１（グレード１３００） ：溶融粘性 １００Ｐａ・ｓ
・試料２ ：溶融粘性 ６００Ｐａ・ｓ
・試料３ ：溶融粘性 １８００Ｐａ・ｓ
・試料４ ：溶融粘性 ２５００Ｐａ・ｓ
これらの試料には、成形性改良剤としてステアリン酸アルミニウムを０．０５重量％、展着剤としてＰＥＧ（ポリエチレングリコール）を０．０３重量％配合した。
なお、溶融粘性はＩＳＯ１１４４３準拠で３００℃、せん断速度１０００ｓ-1の溶融粘度を測定した。
なお、溶融粘性はＩＳＯ１１４４３準拠で３００℃、せん断速度１０００ｓ-1の溶融粘度を測定した。
（第２の樹脂材料）
コア層を構成する第２の樹脂材料として、ガラス繊維（ＧＦ）配合の旭化成ケミカルズ（株）製ナイロン６６（グレード１４Ｇ３３、１４Ｇ５０）を用いた。なお、スキン層の厚みを測定できるように、黒着色剤としてカーボンブラックを０．０５重量％配合した黒着色品を使用した。
コア層を構成する第２の樹脂材料として、ガラス繊維（ＧＦ）配合の旭化成ケミカルズ（株）製ナイロン６６（グレード１４Ｇ３３、１４Ｇ５０）を用いた。なお、スキン層の厚みを測定できるように、黒着色剤としてカーボンブラックを０．０５重量％配合した黒着色品を使用した。
（金型）
スライドレール体とレール支持体を一体化したガイド金型を用いた。樹脂ゲートは、スライドレール体の長手方向の端部近傍（図２（ａ）中の取付孔１３の右上部）に設けられている。
スライドレール体とレール支持体を一体化したガイド金型を用いた。樹脂ゲートは、スライドレール体の長手方向の端部近傍（図２（ａ）中の取付孔１３の右上部）に設けられている。
（成形条件）
日精樹脂工業（株）製成形機：ＦＳ８０を用い、射出速度２０ｃｃ／ｓｅｃ、第１及び第２の樹脂材料共にシリンダー温度２９０℃、金型温度８０℃の条件で、第１の樹脂材料を射出した後第２の樹脂材料を射出し、最後にもう一度第１の樹脂材料を射出してサンドイッチ成形した。
日精樹脂工業（株）製成形機：ＦＳ８０を用い、射出速度２０ｃｃ／ｓｅｃ、第１及び第２の樹脂材料共にシリンダー温度２９０℃、金型温度８０℃の条件で、第１の樹脂材料を射出した後第２の樹脂材料を射出し、最後にもう一度第１の樹脂材料を射出してサンドイッチ成形した。
（スキン層厚み測定方法）
得られた成形品をゲートから２ｃｍ部、中央部、流動末端から２ｃｍ部で切断し、断面からスライドレール体１１のチェーン摺接面１１ａのスキン層の厚みを１０倍の拡大写真から測定した。
得られた成形品をゲートから２ｃｍ部、中央部、流動末端から２ｃｍ部で切断し、断面からスライドレール体１１のチェーン摺接面１１ａのスキン層の厚みを１０倍の拡大写真から測定した。
（静破壊強度の試験方法）
得られた成形品を図２のＡ−Ａ断面の上部から２０ｋＮの荷重を負荷した時に破壊するか否かのテストを行った。
得られた成形品を図２のＡ−Ａ断面の上部から２０ｋＮの荷重を負荷した時に破壊するか否かのテストを行った。
実施例１〜３、比較例１〜４における第１の樹脂と第２の樹脂材料の組み合わせ、チェーン摺接面１１ａのスキン層厚みｔ（図３参照）の測定結果、及び、静破壊強度の試験結果を表１に纏めて示す。
表１に示すように、スキン層を形成する第１の樹脂材料として３００℃での溶融粘性がせん断速度１０００ｓ-1で３００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下のものを用いた本発明の伝動装置用サンドイッチ成形部品（実施例１〜３）は、スライドレール体の全長に亘ってチェーン摺接面のスキン層の厚みが１ｍｍ以上となっている。このため、摺接面全域に亘って優れた摺接性、耐摩耗性を備えるとともに、実使用中に耐摩耗性に乏しい第２の樹脂材料からなるコア層が剥き出しになることがなく、自動車用エンジンなどの伝動装置用のガイドとしての耐久性に優れたものとなる。
一方、第１の樹脂材料の溶融粘性が低すぎる場合（比較例１、２）には、流動末端側ではスキン層の厚みが１ｍｍ以上であるものの、摺接面全域に亘ってはスキン層の厚み１．０ｍｍ以上を実現できない。また、第１の樹脂材料の溶融粘性が高すぎる場合（比較例３）には、型再現性が悪く成形不能であった。
１０ 伝動装置用サンドイッチ成形部品
１１ スライドレール体
１１ａ チェーン摺接面
１２ レール支持体
１２ａ ボス部
１２ｂ テンショナ当接部
１２ｃ 補強リブ
１３ 取付孔
２０ 伝動装置用ガイド（固定ガイド）
３１ 表層（スキン層）
３２ コア層
４０ 伝動装置用プラスチック製ガイド
４１ スライドレール体
４２ レール支持体
４２ａ ボス部
４２ｂ テンショナ当接部
４２ｃ 補強リブ
４３ 取付孔
１１ スライドレール体
１１ａ チェーン摺接面
１２ レール支持体
１２ａ ボス部
１２ｂ テンショナ当接部
１２ｃ 補強リブ
１３ 取付孔
２０ 伝動装置用ガイド（固定ガイド）
３１ 表層（スキン層）
３２ コア層
４０ 伝動装置用プラスチック製ガイド
４１ スライドレール体
４２ レール支持体
４２ａ ボス部
４２ｂ テンショナ当接部
４２ｃ 補強リブ
４３ 取付孔
Claims (1)
- チェーンが摺接して走行するスライドレール体と前記スライドレール体に一体不可分に添設されたレール支持体とで構成される伝動装置用サンドイッチ成形部品において、
表層を構成する第１の樹脂材料がナイロン６６を主成分とし、該第１の樹脂材料の３００℃での溶融粘性が、せん断速度１０００ｓ-1で３００Ｐａ・ｓ以上２０００Ｐａ・ｓ以下であり、
コア層を構成する第２の樹脂材料が前記第１の樹脂材料よりも高い強度を有し、
前記スライドレール体の摺接面全域における表層の肉厚が１．０ｍｍ以上であることを特徴とする伝動装置用サンドイッチ成形部品。
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