JP2008213393A - 樹脂巻き部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィルムゲートにより金属部材の外周に一体成形される樹脂部における、当該金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部にクラックが発生するのを防止する。
【解決手段】環状の金属部材２の外周に環状の樹脂部１をフィルムゲートＧにより一体成形した樹脂巻き部品。前記樹脂部１は、前記環状の金属部材２の両端面外周縁を包囲する環状包囲部１２ａを有しており、ゲート側の環状包囲部１２ａ１の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部１２ａ２の肉厚よりも厚くされている。
【選択図】 図１

Description

本発明は樹脂巻き部品に関する。さらに詳しくは、環状の金属部材の外周に環状の樹脂部をフィルムゲートにより一体成形した樹脂巻き部品に関する。
従来、例えば自動車のエンジン補機駆動ベルトのプーリとして、外周にベルト案内面を有する環状の樹脂部（プーリ）の内周に、転がり軸受や金属ハブなどの金属部材を一体化した樹脂巻き部品が用いられている。
かかる樹脂巻き部品は、その樹脂部の射出成形と同時に前記金属部材を一体化するインサート成形によって作製されており、そのゲート方式として、ピンポイント方式やサイドゲート方式が採用されていたが、両方式では、樹脂部のゲート痕部分に内部応力（樹脂部と金属部材の熱膨張率の差に起因して発生する内部応力）が集中して、当該ゲート痕部分からクラックが生じ易いという問題があった。また、ゲートとゲートの間に樹脂がぶつかり合う樹脂突当り面（ウェルド部）が発生し、熱衝撃により当該樹脂突当り面から割れるという問題もあった。
そこで、本出願人は、さきに、軸部の一端に金属部材の外径よりも小さい外径の鍔部を備えるダミーシャフトをキャビティ内に配置し、このダミーシャフトの鍔部とキャビティ型とによって形成された環状のフィルムゲートを通してキャビティ内に溶融樹脂を充填することを提案した（特許文献１）。この特許文献１記載の方法によれば、樹脂部のゲート痕が、その内周面に沿って筋状に連続するので、内部応力がゲート痕に対して集中的に作用するのを防止することができ、当該ゲート痕部分からクラックが発生するのを防止することができ、またゲート間にウェルド部が発生しないので、熱衝撃で割れる問題も回避することができる。
特開平８−１４２１１２号公報
ところで、金属部材の外周に一体成形される樹脂部は、当該金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部を有しているが、この環状包囲部のうち、ゲート側の環状包囲部の強度が低下し、振れが大きくなる結果、異音が発生することがある。
本発明者は、かかる強度低下の原因について鋭意研究を重ねた結果、フィルムゲートにより射出成形を行う場合、ゲート側の環状包囲部と反ゲート側の環状包囲部とで、補強のために前記樹脂部に含まれている強化繊維の配向性が異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、フィルムゲートにより金属部材の外周に一体成形される樹脂部における、当該金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部の強度低下を防止し、かつクラックが発生するのを防止することができる樹脂巻き部品を提供することを目的としている。
本発明の樹脂巻き部品は、環状の金属部材の外周に環状の樹脂部をフィルムゲートにより一体成形した樹脂巻き部品であって、
前記樹脂部は、前記環状の金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部を有しており、
ゲート側の環状包囲部の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部の肉厚よりも厚くされていることを特徴としている。
本発明の樹脂巻き部品では、環状の金属部材の外周にフィルムゲートにより一体成形される樹脂部における、当該金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部のうち、ゲート側の環状包囲部の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部の肉厚よりも厚くされている。
樹脂部に含まれるガラス繊維などの強化繊維は、溶融樹脂がフィルムゲートよりキャビティ内に充填され当該キャビティ内を流動する間に所定方向に配向されるが、ゲート側の環状包囲部は、最後の段階でキャビティ内に充填される部分であることから、反ゲート側の環状包囲部に比べて繊維の配向に乱れが生じている。したがって、同じ肉厚であると、反ゲート側の環状包囲部に比べてゲート側の環状包囲部の強度は小さくなってしまう。
本発明では、かかる強化繊維の配向の乱れによるゲート側の環状包囲部の強度低下を、当該ゲート側の環状包囲部の肉厚を厚くすることで補っており、その結果、ゲート側の環状包囲部においてクラックが発生するのを防止することができる。これにより、当該クラックに起因する異音の発生を防ぐことができる。
ゲート側の環状包囲部の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部の肉厚の１．４倍以上であるのが好ましい。この場合、ゲート側の環状包囲部の強度を、反ゲート側の環状包囲部と同等かそれ以上とすることができ、ゲート側の環状包囲部におけるクラックの発生を確実に防止することができる。
本発明の樹脂巻き部品によれば、金属部材の外周に一体成形される樹脂部における、当該金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部にクラックが発生するのを防止することができる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の樹脂巻き部品の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る樹脂巻き部品である樹脂プーリＰの断面説明図であり、図２は同じく部分斜視図である。この樹脂プーリＰは、環状の樹脂部１の内周に金属部材としての転がり軸受２をインサートしたものであり、前記樹脂部１の外周側には、外周にベルト案内面１１ａを有する外周円筒部１１が形成されており、内周側には、前記転がり軸受２の外輪２１の外周を固着する内周円筒部１２が形成されている。この内周円筒部１２は、前記転がり軸受２の外輪２１の両端面外周縁を包囲する環状包囲部１２ａを有している。また、前記外周円筒部１１と内周円筒部１２との間には、円板部１３が形成されており、この円板部１３には、多数のリブ１４が放射状に形成されているが、このリブ１４は省略することもできる。なお、図１〜２において、２２は、前記外輪２１の内径側において当該外輪１と同心に配設された内輪であり、また、２３は、前記外輪２１と内輪２２との間の環状空間に配置される複数の転動体であるボールである。ボール２３は、保持器（図示せず）によって周方向に所定の間隔で保持されている。
前記樹脂プーリＰは、例えば図３に示されるフィルムゲート方式の成形装置を用いて製造することができる。図３は、射出成形装置の成形部Ｆを示す断面図である。この成形部Ｆは、キャビティＣを構成する一対のキャビティ型３、４と、前記キャビティＣ内に配置されるダミーボスシャフト５と、溶融樹脂を射出するノズル６とを備えている。前記一対のキャビティ型３、４のうちの一方のキャビティ型３には、スプールＳが設けられており、このスプールＳに前記ノズル６が接続されている。また、前記スプールＳに連続する内奥側には、球面からなる凹部３１が形成されている。
前記ダミーシャフト５は、転がり軸受２の内輪２２の内周に嵌合される円柱状の軸部５１と、転がり軸受２の端面に沿わせる鍔部５２とを備えている。この鍔部５２の外径は、転がり軸受２の外輪２１の外径よりも小さく設定されている。また、前記鍔部５２の一側部には、軸部５１の軸線に対して直角な平面５２ａが設けられており、その反対側には球面５２ｂが設けられている。
前記鍔部５２の球面５２ｂと前記凹部３１との隙間がスプールＳに連通するランナーＲとして構成されているとともに、前記球面５２ｂの外周縁と、前記凹部３１の開口縁との間が、環状のフィルムゲートＧとして構成されている。
以上のように構成された成形部Ｆにより樹脂プーリＰを製造するには、型開き状態で、キャビティ型４のコア部４１に転がり軸受２の内輪２２の内周を嵌合させ、ついで、前記内輪２２の内周にダミーボスシャフト５の軸部５１を嵌合させるとともに、鍔部５２の平面５２ａを転がり軸受２の外輪２１の端面に沿わせる。その後、型締めを行って、ノズル６から溶融樹脂を射出する。この際、溶融樹脂は、前記スプールＳからランナーＲに導入された時点で、同心円状に拡がって、環状のフィルムゲートＧを通ってキャビティＣに充填される。
前記溶融樹脂には、樹脂部１を補強するために、ガラス繊維などの強化繊維が含まれており、この強化繊維は、溶融樹脂がキャビティＣ内を流動することにより所定の方向に配向され、配向することにより補強効果を発揮する。ところが、フィルムゲートＧ近傍の溶融樹脂は、最後の段階でキャビティＣ内に射出され、ほとんど流動する余地がないことから、この溶融樹脂中に含まれる強化繊維は、最初の方に射出される溶融樹脂中に含まれる強化繊維に比べて、ランダムな状態のものが多く、配向性が劣っている。図４は、前記内周円筒部１２の環状包囲部１２ａにおける強化繊維の配向状態を模式的に示しており、（ａ）は反ゲート側の環状包囲部１２ａ２におけるガラス繊維（強化繊維）の配向状態を、（ｂ）はゲート側の環状包囲部１２ａ１における配向状態をそれぞれ示している。反ゲート側では、ガラス繊維がほぼ整然と配向されているのに対して、ゲート側では、部分的にランダムな配向状態になっている。環状のフィルムゲートにより製造した樹脂巻き部品のいくつかについて、電子顕微鏡にてガラス繊維の配向状態を観察したところ、ゲート側では、約３０％のガラス繊維がランダムに配向していることが判明した。また、同じ肉厚のゲート側環状包囲部１２ａ１及び反ゲート側環状包囲部１２ａ２について、強度を測定したところ、前記ガラス繊維のランダムな割合に比例して、ゲート側環状包囲部１２ａ１の強度は、反ゲート側環状包囲部１２ａ２よりも約３０％小さいことも判明した。
そこで、本実施の形態では、ゲート側環状包囲部１２ａ１の肉厚ｔ１（図１参照）を、ゲート側環状包囲部１２ａ２の肉厚ｔ２の約１．４倍以上としている（１／０．７≒１．４）。これにより、ランダムな繊維配向によるゲート側環状包囲部１２ａ１の強度低下分を補って、当該ゲート側環状包囲部１２ａ１の強度を反ゲート側環状包囲部１２ａ２と同等又はそれ以上にすることができる。その結果、ゲート側環状包囲部１２ａ１においてクラックが発生するのを防止することができる。これにより、当該クラックに起因する異音の発生を防ぐことができる。
なお、本実施の形態では、環状のフィルムゲートを用いて製造した樹脂巻き部品について説明をしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、周方向に配設された複数のフィルムゲートを用いて製造される樹脂巻き部品にも適用することができる。
また、樹脂部を構成する樹脂としては、射出成形可能な樹脂であれば、各種の合成樹脂を使用することができ、さらに合成ゴムなども使用可能である。
本発明の樹脂巻き部品の一実施の形態の断面説明図である。 図１に示される樹脂巻き部品の部分斜視図である。 本発明の樹脂巻き部品を製造するのに用いることができる成形装置の要部断面図である。 ガラス繊維の配向状態を模式的に示す図であり、（ａ）は反ゲート側の環状包囲部、（ｂ）はゲート側の環状包囲部の配向状態である。
符号の説明
１ 樹脂部
２ 転がり軸受
３、４ キャビティ型
５ ダミーボスシャフト
６ ノズル
１２ 内周円筒部
１２ａ 環状包囲部
１２ａ１ ゲート側環状包囲部
１２ａ２ 反ゲート側環状包囲部
Ｃ キャビティ
Ｆ 成形部
Ｇ フィルムゲート
Ｐ 樹脂プーリ（樹脂巻き部品）

Claims (2)

  1. 環状の金属部材の外周に環状の樹脂部をフィルムゲートにより一体成形した樹脂巻き部品であって、
    前記樹脂部は、前記環状の金属部材の両端面外周縁を包囲する環状包囲部を有しており、
    ゲート側の環状包囲部の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部の肉厚よりも厚くされていることを特徴とする樹脂巻き部品。
  2. ゲート側の環状包囲部の肉厚が、反ゲート側の環状包囲部の肉厚の１．４倍以上である請求項１に記載の樹脂巻き部品。
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