JP2006170392A - 構造体保持構造および金型構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂部品の嵌合部に過大な歪を発生させずに、嵌合部品の位置決めが可能な構造体保持構造及び嵌合部品の引き抜き力を確保でき、樹脂部品、圧入部品の寸法にバラツキがあっても圧入部品の位置決めが可能な樹脂部品を提供する。
【解決手段】 構造体２を樹脂部品１と嵌合して保持する構造体保持構造において、前記樹脂部品１の前記構造体２と嵌合するボス３にスナップフィット形状部分４を有し、前記ボス３に前記構造体２を嵌合することによって前記構造体２を前記樹脂部品１に保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベアリング、オイルシール等の機械要素を樹脂部品と嵌合して保持する構造体保持構造、及びこの構造を製造するのに使用する金型構造に関するものである。

従来では、ベアリングやオイルシール等の機械要素を樹脂部品に圧入して固定する場合、所定の引き抜き力を得るためにベアリング、オイルシール等の嵌合部品の外径と嵌合される樹脂部品の穴径との間に圧入代を設定していた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、圧入嵌合部品の固定方法が開示されており、この開示によれば、押圧挿入して固定する圧入嵌合部品の固定方法において、スナップフィット部品の挿入時の押圧力を低減するために、圧入嵌合部品形状を規定している。
圧入嵌合において、とくに大きな引き抜き力が要求される場合は、圧入代を大きく設定する必要があり、結果的に樹脂部品の嵌合部に過大な歪が発生する。とくに材質にポリアセタール（ＰＯＭ）を使用する部品では、応力緩和が大きくなることにより、圧入直後の引き抜き力を保持できないという不具合がある。
また、材質がポリカーボネート（ＰＣ）などの場合は嵌合部品であるベアリングから経時的に染み出す潤滑グリースによるケミカルアタックによって、樹脂部品の嵌合部に割れが発生するという不具合がある。
特開平８−２０４３８９号公報

しかしながら、上記の樹脂部品にベアリング等を嵌合した場合、樹脂部品の嵌合部と嵌合部品との間にクリアランスがあるため、嵌合後の嵌合部品の位置が部品の中心軸と直交する方向に決まらない。
また、樹脂部品にベアリング等を嵌合した場合、嵌合部品を中心軸方向に固定する樹脂部品のスナップフィット形状突起部と、ベアリング等の嵌合部品と接する座面の間に、部品の製作誤差の積み上げによりクリアランスが発生し、圧入部品の中心軸方向の位置が決まらない。
さらに、樹脂部品のスナップフィット形状の突起部を射出成形により成形するさいにアンダーカットとなるため、金型のコアにアンダーカット処理の機構が必要であり、樹脂部品のボス内径に制約がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、樹脂部品の嵌合部に過大な歪を発生させずに、嵌合部品の位置決めが可能な構造体保持構造及び嵌合部品の引き抜き力を確保でき、樹脂部品、圧入部品の寸法にバラツキがあっても圧入部品の位置決めが可能な樹脂部品を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、金型コアにアンダーカット処理機構なしで、スナップフィット形状の突起部を形成可能な金型構造を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、構造体を中空筒状の樹脂製のボスの嵌合穴内に嵌合して保持する構造体保持構造において、前記ボスは、その周壁に所定の周方向間隔にて内外径方向へ弾性変形可能なスナップフィット形状部分を備え、該スナップフィット形状部にて前記構造体を抑えるように構成したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記スナップフィット形状部の先端部には、前記構造体の上面を抑えるための突起部を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記構造体がベアリングであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記ボスの嵌合穴の内周面に可撓性の受座を突設し、この受座先端位置と前記スナップフィット形状部の突起部との距離が、前記構造体の厚さよりも小さく、前記構造体嵌合時に構造体底面を支持することによって前記受座が撓み、その弾性力で、前記構造体を前記突起部の方向に常に押し付けることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４において、前記構造体が嵌合する前記ボスに設けた前記突起部の位置と前記ボス内周面の前記受座の位置が、前記構造体の軸線と直交する平面に投影した場合に、互いに干渉しないことを特徴とする。
請求項６の発明に係る金型構造は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の構造体保持構造を射出成形するための金型において、金型コアにアンダーカット処理機構なしで、スナップフィット形状の突起部を形成することができることを特徴とする。

本発明によれば、ベアリング等の嵌合部品と樹脂部品との間に、大きな圧入歪を発生させずに、ベアリング等の部品の引き抜き力を十分に確保することができるため、樹脂部品の応力緩和による、引き抜き力の低下や、ベアリングから染み出す潤滑グリース等によるケミカルアタックの影響を少なくできる。
また、本発明によれば、特殊なアンダーカット処理機構を有した金型構造は必要なく、ボス内径の大きさに制約なく、かつ低コストの金型構造により樹脂部品を製作することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はベアリングを嵌合して保持する樹脂部品を示す平面図である。図２は図１の樹脂部品を示す正面図である。図３は図１の樹脂部品の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
図１ないし図３において、樹脂部品１には中空円筒形状のボス３があり、このボス３の内部に構造体であるベアリング２が嵌合される。ボス３を構成する周壁には、部分的に２つの溝５が所定の周方向間隔で複数組切られており、この２つの溝５に挟まれた樹脂部分４が弾性変形することにより、容易に変形しやすくなっている。
また、この溝５に挟まれた樹脂部分４の先端部は、ボス３の中心方向に向かって突き出るような形状を有しており、これによって、いわゆるスナップフィット形状部分４ａを形成している。
要するに本実施形態は、構造体２を中空筒状の樹脂製のボス３の嵌合穴内に嵌合して保持する構造体保持構造において、ボス３は、その周壁に所定の周方向間隔にて内外径方向へ弾性変形可能なスナップフィット形状部分４ａ（４）を備え、スナップフィット形状部にて構造体２を抑えるように構成した構成が特徴てきである。また、スナップフィット形状部２の先端部には、構造体の上面を抑えるための突起部８を備え、この突起部８によって抑えるようにしている。
図４はボスの周囲のベアリング嵌合部を詳細に示す平面図である。図５は図４の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図６はベアリングを説明する概略断面図である。
ベアリング２等を嵌合して保持する樹脂部品１は、ベアリング２等を嵌合支持する中空円筒状ボス３の周壁に形成した２つの溝５間にスナップフィット形状部分４ａを形成し、ボス３の中空内部にベアリング２（図６）を嵌合したときに、ベアリング２の上面をスナップフィット形状部分４ａによって抑えて保持し、脱落を防止するようにしている。

図５に示すように、スナップフィット形状部分４ａの突起部８の先端間の内接円直径はφaとなっていて、ベアリング２の外径φＤ（図６）に対して、φa＜φＤの関係になっている。本実施の形態では組み立て性を考慮し、φa−φＤ＝２ｍｍとなるように設定している。
図４に示すように、ボス３の内周面であって、各樹脂部分４の中間位置には夫々三角リブ７が上下方向に延びて設けられており、これらの三角リブ７はボス３の中心軸方向と平行に、円周方向に４ヶ所に等分に設置されている。また、この三角リブ７の下部にはベロ形状のベアリング受座６が内側斜め上向きに張出して突設されている。
このベアリング受座６の位置は、図４の投影面において、スナップフィット形状部分４ａの突起部８と干渉しないように、ボス３の円周方向に互いに４５°ずれた状態で設置されている。
４ヶ所の三角リブ７の先端は、容易に塑性変形するように尖ったエッジ形状部分になっており、その先端で形成される内接円の直径φｄはベアリング２外径φＤに対して、軽圧入になるように公差設定されている。例えば、ベアリング外径φＤが２２±０／−０．００９の外径公差のベアリングである場合、三角リブ先端にたいする内接円の直径φｄはφ２２−０．０１／−０．０５に設定される。
図４の断面線Ｂ−Ｂで示すように図５において、ベアリング受座６は先端部がベアリング２の挿入方向と反対方向（図の上面）に持ち上がった形状をしており、その先端部とスナップフィット形状部分４ａの突起部８の下面との距離ｂは、ベアリング２の厚さ寸法Ｅ（図６）よりも小さくなるように設定され、ｂ＜Ｅの関係になっている。

図７は図５に示した樹脂部品と図６に示したベアリングの嵌合過程を示す概略断面図である。図８は樹脂部品内へのベアリングの嵌合状態を示す概略断面図である。
上記のような構成を有する樹脂部品１のボス３の上部開口からその内部にベアリング２を嵌合すると、図７に示すように、ベアリング２はその周面により４ヶ所の三角リブ７の先端によりガイドされながら、スナップフィット形状部分４の突起部８を外側に押し広げるようにボス３内部に嵌合される。
また、最終的には、図８に示すように、ベアリング２が完全に嵌合した状態で、ベアリング底面がベアリング受座６上に着座するため、ベアリング受座６は弾性変形し、ベアリング２をスナップフィット形状部分４の突起部８の方向に押し付ける力が常に発生するため、軸方向のガタは発生しない。
またこの状態においては、スナップフィット形状部材４の突起部８が完全にベアリング２の上面に掛かるため、ベアリング引き抜き力としては、スナップフィット形状部分４ａの断面積の総和分の破断強度が得られる。よって、ベアリング圧入に要求される引き抜き力である、１５０〜２００Ｎが容易に得られる。
また、三角リブ７の内接円に対して、ベアリング２外径が軽圧入となっているため、三角リブ７先端部のみが塑性変形し、ベアリング２の外輪に倣うため、ボス３には大きな応力歪が加わらない。また、中心軸と直交する方向のガタも発生せず、ベアリング２の位置が決定される。

図９は本発明の樹脂部品を製造するのに使用する金型構造を示す概略断面図である。ベアリング受座６とスナップフィット形状部分４ａの突起部８の円周方向の位置が互いに４５°ずれているため、金型構造は、図９に示すような形状のパーティングライン９から、コア側、キャビティ側に分割可能である。つまり、アンダーカット部を形成されない構造となる。つまり、開閉時の各金型の移動経路が直線的で済み、複雑な構造が不要となるため、金型構造が簡略化される。
したがって、成形完了後の製品の突き出しとともに製品が縮径することによって、ボス３の内周部のアンダーカット部を金型より離型可能とするような特殊なコア構造を備える必要がない。
本発明によれば、ベアリング等の嵌合部品２と樹脂部品１の間にクリアランスが無く、かつボス３の内周部の三角リブ７が部分的に塑性変形することにより、樹脂部品１のボス３に過大な歪を発生させずに嵌合部品２の中心軸と直交する方向の位置決めをすることができる。
本発明によれば、スナップフィット形状部４ａとベアリング受座とによってベアリング等の嵌合部品２の上下面を夫々弾性的に圧着するので、ベアリング等の嵌合部品２と樹脂部品１（ボス３）との間に、嵌合部品２の中心軸方向のクリアランスが無く位置決めされるため、樹脂部品１、ベアリング等の嵌合部品２の寸法にバラツキがあっても嵌合部品２の中心軸方向の位置決めをすることができる。
本発明によれば、ベアリング受座６と、スナップフィット形状部分４ａの突起部８とが円周方向にずれており、互いに中心軸と直交する面に投影した場合に互いに干渉しないため、特殊なアンダーカット処理機構を有した金型構造は必要なく、ボス３内径の大きさに制約なく、かつ低コスト金型により樹脂部品を製作することができる。

ベアリングを嵌合して保持する樹脂部品を示す平面図。 図１の樹脂部品を示す正面図。 図１の樹脂部品の線Ａ−Ａに沿う断面図。 ボスの周囲のベアリング嵌合部を示す詳細に示す平面図。 図４の線Ｂ−Ｂに沿う断面図。 ベアリングを説明する概略断面図。 図５に示した樹脂部品と図６に示したベアリングの嵌合過程を示す概略断面図。 樹脂部品内へのベアリングの嵌合状態を示す概略断面図。 本発明の樹脂部品を製造するのに使用する金型構造を示す概略断面図。

符号の説明

１ 樹脂部品
２ 構造体（ベアリング、嵌合部品）
３ ボス（樹脂部品の）
４ スナップ嵌合形状部分（スナップフィット形状部分）
５ 溝（樹脂部品の）
６ 受座（樹脂部品のベアリング受座）
７ 三角リブ（樹脂部品の）
８ 突起部（スナップ嵌合形状部分の）
９ パーティングライン

Claims (6)

1. 構造体を中空筒状の樹脂製のボスの嵌合穴内に嵌合して保持する構造体保持構造において、前記ボスは、その周壁に所定の周方向間隔にて内外径方向へ弾性変形可能なスナップフィット形状部分を備え、該スナップフィット形状部にて前記構造体を抑えるように構成したことを特徴とする構造体保持構造。
2. 前記スナップフィット形状部の先端部には、前記構造体の上面を抑えるための突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の構造体保持構造。
3. 前記構造体がベアリングであることを特徴とする請求項１又は２記載の構造体保持構造。
4. 前記ボスの嵌合穴の内周面に可撓性の受座を突設し、この受座先端位置と前記スナップフィット形状部の突起部との距離が、前記構造体の厚さよりも小さく、前記構造体嵌合時に構造体底面を支持することによって前記受座が撓み、その弾性力で、前記構造体を前記突起部の方向に常に押し付けることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の構造体保持構造。
5. 前記構造体が嵌合する前記ボスに設けた前記突起部の位置と前記ボス内周面の前記受座の位置が、前記構造体の軸線と直交する平面に投影した場合に、互いに干渉しないことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の構造体保持構造。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の構造体保持構造を射出成形するための金型において、金型コアにアンダーカット処理機構なしで、スナップフィット形状の突起部を形成することができることを特徴とする金型構造。
   

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