JP2008279619A

JP2008279619A - 射出成形ギヤ

Info

Publication number: JP2008279619A
Application number: JP2007124103A
Authority: JP
Inventors: Toru Hagiwara; 徹萩原
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2027-05-09
Also published as: JP5005422B2; US8028598B2; US20090011071A1

Abstract

【課題】ウェブの肉厚に関わらず、ピンポイントゲートからキャビティ内に射出された溶融樹脂の流動速度を均一化することができ、溶融樹脂の合流部に生じるウェルドラインを十分に減少させることができるようにして、高強度で且つ高精度の射出成形ギヤを提供する。
【解決手段】ウェブ７の側面１１側で且つピンポイントゲート１２と歯部８との間の位置には、ウェブ７の肉厚を部分的に厚くする樹脂流動規制用突起３がウェブ７の側面１１から出っ張るように形成されている。樹脂流動規制用突起３は、ピンポイントゲート１２から半径方向外方へ延びる径方向線１４上の突起高さが最も高く、径方向線１４上の位置からウェブ７の周方向に沿って離れるにしたがって突起高さが漸減するように形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、各種自動車部品，産業機械，精密機械等の動力伝達装置に使用される射出成形ギヤに関するものである。

近年、モータ等の駆動源から駆動力を受けて作動する自動車部品やプリンタ等のギヤトレインには、軽量化や作動音の静粛化等を目的として、射出成形された樹脂製のギヤ（射出成形ギヤ）が多く使用されるようになっている。

（第１従来例）
図７は、第１従来例に係る射出成形ギヤ５０の正面図である。また、図８は、図７のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す射出成形ギヤ５０の断面図である。また、図９は、図７及び図８に示した射出成形ギヤ５０の成形用金型５１を示す断面図である。

図７及び図８に示す第１従来例に係る射出成形ギヤ５０は、溶融樹脂を複数箇所のピンポイントゲート５２から成形用金型５１内のキャビティ５３内に射出することにより成形されるようになっている。なお、図９のピンポイントゲート５２を、説明の都合上、図７及び図８の射出成形ギヤの対応する位置に記載してある。

このような第１従来例の射出成形ギヤ５０は、図７及び図９に示すように、複数箇所のピンポイントゲート５２からキャビティ５３内に溶融樹脂が射出された場合、各ピンポイントゲート５２から射出された樹脂が隣り合うピンポイントゲート５２との間のほぼ中間部で合流し（溶融樹脂の流れを示す矢印５４参照）、この溶融樹脂の合流部に対応するウェブ５５の部分にウェルドライン５６が生じる。このウェルドライン５６が射出成形ギヤ５０に発生すると、歯部５７の歯５８の歯形精度に悪影響を及ぼすだけでなく、ギヤ強度にも悪影響を及ぼす場合がある。

（第２従来例）
図１０及び図１１に示す射出成形ギヤ６０は、上記のような第１従来例に係る射出成形ギヤ５０の不具合を解消するために案出されたものである。これらの図に示す第２従来例に係る射出成形ギヤ６０は、ウェブ６１の側面６２，６３の径方向外周端で且つ略リング状の歯部６４の径方向内側の部位に、歯部６４の内周面に沿う環状の溝６５（ウェブ６１の肉厚が薄くなっている環状の部分であって、高分子材料流動規制機構と称される部分）が形成されている。この第２従来例に係る射出成形ギヤは６０、ピンポイントゲート６６からキャビティ内に溶融樹脂が射出され、その溶融樹脂の流れが環状の溝６５を形成する部分に到達すると、その溶融樹脂の流れが環状の溝６５を形成する部分によって絞られて、その溶融樹脂の内圧が上昇し、その圧力上昇した溶融樹脂が圧力の低い未充填部に流動し、環状の溝６５の全周に渡って溶融樹脂が充填して、溶融樹脂の内圧が均一になった後、ウェブ６１側から歯部６４側に向かって均等に溶融樹脂が充填されるようになっている（特許文献１参照）。なお、この第２従来例に係る射出成形ギヤ６０において、環状の溝６５は、その溝深さが歯部６４の内周面に沿って連続又は断続的に変化するようになっている。

（第３従来例）
また、図１２乃至図１４に示す射出成形ギヤ７０は、第２従来技術と同様に、第１従来例に係る射出成形ギヤ５０の不具合を解消するために案出されたものである。これらの図に示す第３従来例に係る射出成形ギヤ７０は、ウェブ７１の側面７２で且つピンポイントゲート７３が開口する部位よりも径方向外方の位置に、ウェブ７１の肉厚を薄くする樹脂流動速度調整溝７４が形成され、この樹脂流動速度調整溝７４と歯部７５との間におけるウェブ７１の側面７２に、歯部７５の内周面に沿うような環状の外周側周方向溝７６が形成されている。

この第３従来例に係る射出成形ギヤ７０は、ピンポイントゲート７３からキャビティ（７７）内に溶融樹脂が射出され、その溶融樹脂の流れが樹脂流動速度調整溝７４を形成する部分に到達すると、その溶融樹脂の流れが樹脂流動速度調整溝７４を形成する部分によって絞られ、径方向外方（歯部７５側）へ向かう溶融樹脂の流動速度の均一化が図られ（第１段階の流動速度の均一化が図られ）、この樹脂流動速度調整溝７４を形成する部分を通過した溶融樹脂が外周側周方向溝７６を形成する部分を通過する際に更に絞られ、溶融樹脂の流動速度の更なる均一化が図られるため（第２段階の流動速度の均一化が図られるため）、外周側に歯７８が形成される歯部７５に到達する前のウェブ７１内において溶融樹脂の流動速度が均一化されるようになっている（特許文献２参照）。なお、この第３従来例に係る射出成形ギヤ７０において、樹脂流動速度調整溝７４は、ピンポイントゲート７３に近い位置では溝深さが深く、ピンポイントゲート７３から遠くなるに従って溝深さが浅くなるように、溝深さが変化するようになっており、ピンポイントゲート７３からキャビティ（７７）内に射出された溶融樹脂の流動速度に応じて溶融樹脂の絞り率を変化させるようになっている。
特開平８−１３２５４２号公報（第２頁、図１乃至図２参照）。特開２００４−３５８６６５号公報（第１頁、図１乃至図３参照）

第２及び第３従来例に係る射出成形ギヤ６０，７０は、ウェブ６１，７１の肉厚が十分に厚い場合には環状の溝６５や樹脂流動速度調整溝７４の溝深さを十分に深くすることができ、ピンポイントゲート６６，７３からキャビティ内に射出された後に径方向外方（歯部）へ向かう溶融樹脂の流れを効果的に絞り、溶融樹脂の流れをコントロールすることができるため、溶融樹脂の流動速度を均一化することができ、溶融樹脂の合流部に生じるウェルドラインを十分に減少させることが可能であった。

しかしながら、第２及び第３従来例に係る射出成形ギヤ６０，７０は、ウェブ６１，７１の肉厚が薄い場合には環状の溝や樹脂流動速度調整溝７４の溝深さを十分に深くすることができず、ピンポイントゲート６６，７３からキャビティ内に射出されて径方向外方（歯部６４，７５）へ向かう溶融樹脂の流れを十分にコントロールすることができないため、溶融樹脂の流動速度を十分に均一化することができず、溶融樹脂の合流部に生じるウェルドラインを十分に減少させることができなかった。

そこで、本発明は、ウェブの肉厚に関わらず、ピンポイントゲートからキャビティ内に射出された溶融樹脂の流動速度を均一化することができ、溶融樹脂の合流部に生じるウェルドラインを十分に減少させることができるようにして、高強度で且つ高精度の射出成形ギヤを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、キャビティ内の略円板状のウェブを形成する部分に複数のピンポイントゲートが開口し、前記複数のピンポイントゲートから前記キャビティ内に射出された溶融樹脂が前記キャビティ内の径方向外方へ流動して、前記ウェブの外周に歯部が形成されるようになっている射出成形ギヤに関するものである。この発明において、前記ウェブの側面側で且つ前記ピンポイントゲートと前記歯部との間の位置には、前記ウェブの肉厚を部分的に厚くする樹脂流動規制用突起が前記ウェブの前記側面から出っ張るように形成されている。そして、前記樹脂流動規制用突起は、前記ピンポイントゲートから半径方向外方へ延びる径方向線上の突起の高さが最も高く、前記径方向線上の位置から前記ウェブの周方向に沿って離れるにしたがって突起の高さが漸減するように形成されている。

請求項２の発明は、請求項１の発明に係る射出成形ギヤの前記樹脂流動規制用突起の形状に特徴を有するものである。すなわち、請求項２の発明に係る射出成形ギヤにおいて、前記樹脂流動規制用突起は、少なくとも前記径方向線上の位置の近傍が円弧形状を呈している。

本発明によれば、ウェブの側面に樹脂流動規制用突起を突出させる構成であるため、ウェブの肉厚に関わらず、ピンポイントゲートからキャビティ内に射出された溶融樹脂の流動速度を均一化することができ、溶融樹脂の合流部に生じるウェルドラインを十分に減少させることができる。その結果、本発明によれば、高強度で且つ高精度の射出成形ギヤを提供することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。

図１乃至図３は、本発明の実施形態に係る射出成形ギヤ１を示すものである。また、図４は、本実施形態に係る射出成形ギヤ１を製造するために使用する成形用金型２の断面図である。なお、図１は、本実施形態に係る射出成形ギヤ１の正面図である。また、図２は、図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す射出成形ギヤ１の全体断面図である。また、図３は、図１のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す射出成形ギヤ１の部分的断面図であって、樹脂流動規制用突起３を拡大して示す図である。

（射出成形ギヤ）
射出成形ギヤ１は、例えば、ポリアセタール，ポリアミド，ポリフェニレンスルフィド，ポリブチレンテレフタレート等の溶融樹脂を成形用金型２のキャビティ４内に注入して形成される（図２及び図４参照）。

図１乃至図３に示すように、射出成形ギヤ１は、軸（図示せず）を嵌合するための軸穴５が形成された円筒状のボス部６と、このボス部６の外周から半径方向外方へ向かって延びる円板状のウェブ７と、このウェブ７の外周端にリング状に形成される歯部８と、を備えている。そして、歯部８の外周には、複数の歯１０が形成されている。また、ウェブ７の一方の側面（正面側の側面）１１には、周方向に沿って等間隔（９０°の間隔）に複数の樹脂流動規制用突起３が突出するように形成されている。なお、ウェブ７は、リング状の歯部８の歯幅方向中央部に接続されている。

樹脂流動規制用突起３は、成形用金型２のキャビティ４に開口するピンポイントゲート１２に対応する位置であり、ピンポイントゲート１２と歯部８との間の位置に形成されている。この樹脂流動規制用突起３は、その中央部１３がピンポイントゲート１２の中心から半径方向外方へ延びる径方向線１４上に位置し、その中央部１３から時計回り方向へ周方向に沿ってθ／２の位置まで延び、且つ、その中央部１３から反時計回り方向へ周方向に沿ってθ／２の位置まで延びており、周方向に沿った長さがθの角度範囲（θ≦π／２）となるように形成されている。

また、図１及び図３に示すように、樹脂流動規制用突起３の突起高さ寸法（ウェブ７の一方の側面１１から正面側（図３の上側）へ向かって突出する寸法）ｈは、ピンポイントゲート１２の中心から半径方向外方へ延びる径方向線１４上の位置である中央部１３おいて最も大きく、中央部１３から周方向沿って離れるにしたがって突起高さ寸法ｈが漸減し、中央部１３から時計回り方向及び反時計回り方向へ周方向に沿ってθ／２離れた位置においてｈ＝０となるように、上に凸の円弧状曲線１５とこの円弧状曲線１５の両端１５ａ，１５ａに滑らかに接続される下に凸の円弧状曲線１６，１７とで輪郭が形作られ、中央部１３に対して左右対称の形状になっている。なお、樹脂流動規制用突起３の肉厚寸法ｔ１は、ウェブ７の肉厚寸法ｔ０と同一の寸法（ｔ１＝ｔ０）になっているが、これに限られず、少なくとも１ｍｍ程度の肉厚寸法に設定される。

ここで、樹脂流動規制用突起３は、中央部１３における突起の高さｈ、周方向に沿った長さ寸法Ｌ（Ｌ＝Ｒｂ・θ（但し、角度θの単位はラジアン））、及び輪郭形状が、ピンポイントゲート１２の中心からの径方向寸法ε（ε＝Ｒｂ−Ｒａ）、ピンポイントゲート１２のキャビティ４への開口面積、及び溶融樹脂の射出条件（射出圧力、単位時間当たりの射出量等）等に応じて適宜最適の寸法に決定される。

また、樹脂流動規制用突起３は、ピンポイントゲート１２に対応して形成されるものであり、４個のピンポイントゲート１２に対応して４個形成されている。

（成形用金型）
図４は、上記のような射出成形ギヤ１を製造するために使用される成形用金型２の概略構成を示す図である。

この成形用金型２は、第１金型２０と第２金型２１との突き合わせ面側にキャビティ４が形成され、第２金型２１にスライド可能に係合する軸型２２がキャビティ４内を通って第１金型２０の軸型受け穴２３に嵌合するようになっている。キャビティ４（溶融樹脂が充填される空間）は、図１乃至図３に示した射出成形ギヤ１の形状に形成されている。そして、軸型２２は、射出成形ギヤ１のボス部６及びその軸穴５を形成するために使用されるものである。

キャビティ４は、射出成形ギヤ１のボス部６に対応する部分２４、ウェブ７に対応する部分２５、歯部８に対応する部分２６、及び樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７が形成されている。そして、このキャビティ４のウェブ７に対応する部分２５であって、キャビティ４のボス部６に対応する部分２４と樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７との間に開口する４個のピンポイントゲート１２が、第１金型２０の軸型受け穴２３の周囲に等間隔で配置されている。

このような構成の成形用金型２において、ピンポイントゲート１２からキャビティ４内に射出された溶融樹脂は、キャビティ４の内部空間に放射状に広がっていく。そして、ピンポイントゲート１２から射出されて歯部８に対応する部分２６側（半径方向外方側）へ向かって流動する溶融樹脂の流れは、樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７によって速度調整され、樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７と歯部８に対応する部分２６との間のウェブ７に対応する部分２５において流動速度が均一化する。

すなわち、キャビティ４の樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７は、ピンポイントゲート１２に最も近い位置において流路断面積（径方向に沿って切断した樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７の断面積）が最も大きく、ピンポイントゲート１２から離れるにしたがって流路断面積が小さくなる形状になっているため、合流部における樹脂の流れ（隣り合うピンポイントゲート１２から射出された樹脂の流れ同士が合流して径方向外方へ向かう流れ）２８の先端２８ａと樹脂流動規制用突起３に対応する部分２７を通過して径方向外方へ向かう樹脂の流れ３０の先端３０ａとをウェブ７の周方向に沿って揃えるように機能する（図５参照）。

（本実施形態の効果）
以上のように、本実施形態の射出成形ギヤ１は、ウェブ７の側面１１であって、成形用金型２におけるピンポイントゲート１２の位置と歯部８との間の側面１１に樹脂流動規制用突起３を突出させる構成であるため、ウェブ３の肉厚に関わらず、ピンポイントゲート１２からキャビティ４内に射出されて歯部８に向かう溶融樹脂の流れの速度を均一化することができ、溶融樹脂の合流部２８に生じるウェルドラインを十分に減少させることができる。その結果、本発明によれば、高強度で且つ高精度の射出成形ギヤ１を提供することが可能になる。

（変形例）
なお、上記実施形態は、樹脂流動規制用突起３をピンポイントゲート１２が開口するウェブ７の一方の側面１１側（正面の側面１１側）に配置する態様を示したが、これに限られず、樹脂流動規制用突起３をウェブ７の他方の側面３１側（裏面の側面３１側）に配置するようにしてもよく、また、樹脂流動規制用突起３をウェブ７の両側面（一方の側面１１及び他方の側面３１）側に配置するようにしてもよい。樹脂流動規制用突起３をウェブ７の側面１１，３１の両側に配置する態様は、樹脂流動規制用突起３をウェブ７の一側面１１又は３１のみに形成する場合に比較して、樹脂流動規制用突起３の突起高さを１／２程度にすることができる。但し、いずれの場合においても、樹脂流動規制用突起１３は、上記実施形態のように、ピンポイントゲート１２と歯部８との間のウェブ７に形成される。

また、上記実施形態における樹脂流動規制用突起３は、図３に示すように、上に凸の円弧状曲線１５の両端１５ａ，１５ａに下に凸の円弧状曲線１６，１７を滑らかに接続してなる輪郭になっているが、これに限られず、円の一部を切り取ったような単純な円弧曲線３２の輪郭としてもよい（図６参照）。また、本発明において、樹脂流動規制用突起３は、少なくとも突起の高さが最も高くなる径方向線１４上の位置の近傍が上に凸の円弧形状であり、径方向線１４上の位置から周方向に離れるにしたがって突起の高さが漸減するようになっていればよい。

本発明に係る射出成形ギヤ１の正面図である。図１のＡ１−Ａ１線に沿って切断して示す射出成形ギヤ１の全体断面図である。図１のＡ２−Ａ２線に沿って切断して示す射出成形ギヤの部分的断面図であって、樹脂流動規制用突起を拡大して示す図である。本発明に係る射出成形ギヤを製造するために使用する成形用金型の断面図である。本発明における樹脂流動規制用突起の機能を説明するための図であり、溶融樹脂の流動状態を示す図である。本発明の変形例に係る樹脂流動規制用突起を拡大して示す図であり、図３に対応する図である。第１従来例に係る射出成形ギヤの正面図である。図７のＡ３−Ａ３線に沿って切断して示す射出成形ギヤの断面図である。図７及び図８に示した射出成形ギヤの成形用金型を示す断面図である。第２従来例に係る射出成形ギヤの正面図である。図１０のＡ４−Ａ４線に沿って切断して示す射出成形ギヤの断面図である。第３従来例に係る射出成形ギヤの正面図である。図１２のＡ５−Ａ５線に沿って切断して示す断面図である。図１２のＡ６−Ａ６線に沿って射出成形ギヤの一部を切断して示す拡大断面図である。

符号の説明

１……射出成形ギヤ、３……樹脂流動規制用突起、４……キャビティ、７……ウェブ、８……歯部、１１……一方の側面（側面）、１２……ピンポイントゲート、１４……径方向線、３１……他方の側面（側面）

Claims

キャビティ内の略円板状のウェブを形成する部分に複数のピンポイントゲートが開口し、前記複数のピンポイントゲートから前記キャビティ内に射出された溶融樹脂が前記キャビティ内の径方向外方へ流動して、前記ウェブの外周に歯部が形成されるようになっている射出成形ギヤにおいて、
前記ウェブの側面側で且つ前記ピンポイントゲートと前記歯部との間の位置には、前記ウェブの肉厚を部分的に厚くする樹脂流動規制用突起が前記ウェブの前記側面から出っ張るように形成されており、
前記樹脂流動規制用突起は、前記ピンポイントゲートから半径方向外方へ延びる径方向線上の突起の高さが最も高く、前記径方向線上の位置から前記ウェブの周方向に沿って離れるにしたがって突起の高さが漸減するように形成された、
ことを特徴とする射出成形ギヤ。
前記樹脂流動規制用突起は、少なくとも前記径方向線上の位置の近傍が円弧形状を呈していることを特徴とする請求項１に記載の射出成形ギヤ。