JP2015227857A - 円環状インサート成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐環境性能の高い円環状インサート成形品及びその製造方法を提供する。【解決手段】円環状の金属部品をインサート品２として金型内に配置した状態で、射出成形により製造される円環状インサート成形品１であって、ゲート部Ｇを打ち抜き又は切断により分離した際に形成された、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡４を機械加工により除去した除去加工部５を備えるとともに、除去加工部５の表面粗さを２５ａ（Ｒａ２５μｍ）以下とした。温度変化が大きい環境で使用されるとともに、融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着する環境で使用された場合であっても、サーマルストレスやケミカルストレスによる脆性破壊が進行しにくくなる。【選択図】図４

Description

本発明は、円環状の金属部品をインサート品としてインサート成形により製造される円環状インサート成形品及びその製造方法に関する。

円環状の金属部品をインサート品とし、前記インサート品の円環状プラスチックとの接合面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布して金型内に配置した状態で、又は前記インサート品に前記接着剤を塗布せずに金型内に配置した状態で、射出成形により製造される円環状インサート成形品として、回転体の回転速度検出装置に用いられる磁気エンコーダ（例えば、特許文献１〜４参照）がある。
このような磁気エンコーダを用いた回転速度検出装置を自動車のホイール支持用の転がり軸受（ハブベアリング）に備えた軸受装置も広く用いられており、回転側である内輪及び固定側である外輪の対向面間のインナー側にシール部材を装着し、このシール部材のインナー側に、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に交互に並べた磁気エンコーダを内輪に取り付け、磁気エンコーダの回転を検知するためのセンサを磁気エンコーダに対向させて前記外輪に取り付けたものがある（例えば、特許文献１の図１、特許文献２の図６、及び特許文献４の図６参照）。
前記磁気エンコーダの射出成形は、溶融プラスチック中の磁性体粉の配向性を考慮して、インサート成形品の径方向内側に配置したディスクゲートから溶融プラスチックを金型内へ射出するように構成するものが多く（特許文献２の段落［００１７］〜［００２３］、及び特許文献４の段落［００３４］参照）、インサート成形後のゲートカットは打ち抜き又は切断により行われる。

特開２０１２−０９３１２５号公報 特開２００６−１３３０１８号公報 特開２００７−２７１５０６号公報 特開２０１１−０８１００８号公報

インサート成形後にゲートカットされた後の磁気エンコーダのゲート跡の表面性状は、打ち抜き又は切断によりゲートカットされているので、バリが突出したギザギザのある粗面となっている。
また、前記軸受装置は様々な環境で使用される自動車のホイールを支持するものであるので、前記軸受装置の回転速度検出装置に使用される磁気エンコーダは、風雪や風雨、炎天下等に晒され、−４０℃〜１２０℃程度の温度変化が大きい環境で使用されるとともに、塩化カルシウムを主成分とする融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着することもある。
このようなサーマルストレスやケミカルストレスが掛かった場合、磁気エンコーダの円環状プラスチックの破断応力よりも小さい応力であっても、前記ギザギザのある粗面であるゲート跡の凹凸が起点となって亀裂に成長し、脆性破壊に至る場合がある。
特に、融雪剤に関しては、前記ゲート跡は面粗度が粗いことから前記ゲート跡への濡れ性が高まり、融雪剤が前記ゲート跡に留まりやすいので、前記ゲート跡のプラスチックの分子間の隙間に融雪剤が浸透して分子間凝集力が低下して亀裂が進展しやすいため、脆性破壊が進行しやすくなる。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、サーマルストレスやケミカルストレスが掛かった場合でも脆性破壊が進行しにくく、耐環境性能の高い円環状インサート成形品及びその製造方法を提供する点にある。

本発明に係る円環状インサート成形品は、前記課題解決のために、円環状の金属部品をインサート品として金型内に配置した状態で、射出成形により製造される円環状インサート成形品であって、ゲートカット後のゲート跡が機械加工により除去された除去加工部を備えるとともに、この除去加工部の表面粗さを２５ａ以下としたことを特徴とする。

このような構成によれば、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡の凹凸が機械加工により除去されているとともに、除去加工部の表面粗さを２５ａ以下（Ｒａ２５μｍ以下）としているので、サーマルストレスやケミカルストレスが掛かっても脆性破壊が進行しにくい。
よって、温度変化が大きい環境で使用されるとともに、融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着する環境で使用された場合であっても、サーマルストレスやケミカルストレスによる脆性破壊が進行しにくくなるため、耐環境性能が高くなる。

ここで、前記表面粗さを０．８〜１５ａとしてなると好ましい。
このような構成によれば、前記表面粗さを０．８〜１５ａ（Ｒａ０．８〜１５μｍ）としているので、耐環境性能をより高めながら製造コストを抑えることができる。

本発明に係る円環状インサート成形品の製造方法は、前記課題解決のために、円環状の金属部品をインサート品として金型内に配置した状態で射出成形を行って円環状インサート成形品を製造する円環状インサート成形品の製造方法であって、ゲートカット後のゲート跡を機械加工により除去する工程を備え、前記機械加工により除去された除去加工部の表面粗さを２５ａ以下としたことを特徴とする。

このような製造方法によれば、ゲートカット後のゲート跡を機械加工により除去する工程を備え、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡の凹凸が機械加工により除去されているとともに、除去加工部の表面粗さを２５ａ以下（Ｒａ２５μｍ以下）としているので、サーマルストレスやケミカルストレスが掛かっても脆性破壊が進行しにくい。
よって、温度変化が大きい環境で使用されるとともに、融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着する環境で使用された場合であっても、サーマルストレスやケミカルストレスによる脆性破壊が進行しにくくなるため、耐環境性能が高くなる。

ここで、前記表面粗さを０．８〜１５ａとしてなると好ましい。
このような製造方法によれば、前記表面粗さを０．８〜１５ａ（Ｒａ０．８〜１５μｍ）としているので、耐環境性能をより高めながら製造コストを抑えることができる。

以上のような本発明に係る円環状インサート成形品及びその製造方法によれば、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡の凹凸を機械加工により除去するとともに、除去加工部の表面粗さを２５ａ以下（より望ましくは、０．８〜１５ａ）としているので、サーマルストレスやケミカルストレスが掛かっても脆性破壊が進行しにくく、耐環境性能を向上できるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る円環状インサート成形品である磁気エンコーダを備えた軸受装置の例を示す縦断面図である。 同じく要部拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る円環状インサート成形品である磁気エンコーダを示しており、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は部分縦断斜視図である。 同磁気エンコーダを示しており、（ａ）は要部拡大縦断面図、（ｂ）はゲート跡等を仮想線で示した説明図である。 変形例を示しており、（ａ）は要部拡大縦断面図、（ｂ）はゲート跡等を仮想線で示した説明図である。 変形例を示しており、（ａ）は要部拡大縦断面図、（ｂ）はゲート跡等を仮想線で示した説明図である。 変形例を示しており、（ａ）は要部拡大縦断面図、（ｂ）はゲート跡等を仮想線で示した説明図である。

次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。

図１の縦断面図、及び図２の要部拡大縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係る円環状インサート成形品である磁気エンコーダ１を備えた軸受装置１１は、外周面に内輪軌道面１２Ａが形成された内輪１２、及び内周面に外輪軌道面１３Ａが形成された外輪１３、並びに、内輪軌道面１２Ａ及び外輪軌道面１３Ａ間を転動する転動体１４，１４，…等を有する軸受、この軸受の軸方向の一端部に位置して内輪１２に固定された磁気エンコーダ１、並びに、外輪１３に固定された、磁気エンコーダ１の磁極に対向して磁気エンコーダ１の回転を検知するためのセンサ１０、前記軸受の軸方向の一端部及び他端部に配置したシール部材６，７等を備えている。
ここで、回転側である内輪１２に取り付けられた、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に多極に着磁した磁気エンコーダ１、及び固定側である外輪１３に取り付けられたセンサ１０が、回転速度検出装置を構成する。

図３（ａ）の縦断面図、及び図３（ｂ）の部分縦断斜視図、並びに図４（ａ）の要部拡大縦断面図に示すように、磁気エンコーダ１は、回転体である内輪１２（図１及び図２参照）に取り付け可能な、円環状の金属部品であり、インサート品である固定部材２、及び円環状固定部材２に取り付けられた、円環状プラスチックである円環状プラスチック磁石３により構成される。
円環状固定部材２は、円筒部２Ａ及び円筒部２Ａの端縁から径方向外方へ延びるフランジ部２Ｂからなり、ステンレス鋼製の板材からプレス加工により成形される。
円環状固定部材２の円環状プラスチック磁石３との接合面に熱硬化性樹脂接着剤Ａを塗布して金型内に配置した状態で、射出成形することにより、磁気エンコーダ１が成形される。ここで、熱硬化性樹脂接着剤Ａとしては、一般の磁気エンコーダに使用されているものであればよく、例えば、フェノール樹脂系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。

円環状プラスチック磁石３は、磁性体粉、バインダ、及び添加剤が含まれた磁石材料によって形成される。
ここで、磁性体粉としては、ストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライト系磁性粉末の他、ネオジム系やサマリウム系等の希土類磁性粉末が好適に使用できる。
また、バインダとしては、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ１２、ＰＡ６１２等）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性脂材料が好適に使用できる。
さらに、添加剤としては、カーボンファイバー等の有機系添加剤や、ガラスビーズ、ガラスファイバー、タルク、マイカ、窒化珪素（セラミック）、及び結晶性（非結晶性）シリカ等の無機系添加剤が好適に使用できる。

円環状プラスチック磁石３の内周面は、図４（ｂ）の説明図における、ゲート位置に相当するゲート部Ｇを打ち抜き又は切断により分離した際に形成された、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡４を、例えば旋削により除去した除去加工部５であり、その表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４の算術平均粗さＲａ２５μｍ以下、すなわち２５ａ以下にされる。
ここで、除去加工部５の表面粗さが２５ａよりも大きいと、サーマルストレスの影響を受けやすくなり、かつ融雪剤等が留まりやすくなるためケミカルストレスの影響も受けやすくなる。
したがって、除去加工部５の表面粗さは２５ａ以下とするのが好ましく、除去加工部５の表面粗さをこのように設定することにより、サーマルストレスやケミカルストレスが掛かっても脆性破壊が進行しにくくなる。

よって、図１及び図２のように外部に露出している磁気エンコーダ１において、風雪や風雨、炎天下等に晒され、−４０℃〜１２０℃程度の温度変化が大きい環境で使用されるとともに、融雪剤や攻撃性の強いオイル等が付着する環境で使用された場合であっても、サーマルストレスやケミカルストレスによる脆性破壊が進行しにくくなるため、耐環境性能が高くなる。
ここで、除去加工部５の表面粗さは、円環状インサート成形品に対する要求仕様によって生産性も考慮して設定されるが、Ｒａ０．８〜１５μｍ（０．８μｍ以上、１５μｍ以下）、すなわち０．８〜１５ａとするのが、耐環境性能をより高めながら製造コストを抑えるという観点から好ましい範囲である。

次に、本発明の実施の形態に係る円環状インサート成形品である磁気エンコーダ１の変形例について説明する。
図５（ａ）の要部拡大縦断面図に示す磁気エンコーダ１は、図４（ａ）の磁気エンコーダ１と外観は略同一であるが、円環状固定部材２と円環状プラスチック磁石３との間に熱硬化性樹脂接着剤Ａが介在せず、図５（ｂ）の説明図におけるゲート部Ｇを、図４（ｂ）のゲート部Ｇよりもフランジ部２Ｂ寄りに位置させた例を示している。
また、図６（ａ）の要部拡大縦断面図、及び図６（ｂ）の説明図に示す磁気エンコーダ１は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の磁気エンコーダ１において、円環状プラスチック磁石３の内周面である除去加工部５を内方（径方向内側）へ移動させた例を示している。
さらに、図７（ａ）の要部拡大縦断面図、及び図７（ｂ）の説明図に示す磁気エンコーダ１は、図４〜６のような円筒部２Ａ及び円筒部２Ａの端縁から径方向外方へ延びるフランジ部２Ｂからなる円環状固定部材２ではなく、円筒部２Ａ及び円筒部２Ａの端縁から径方向内方へ延びるフランジ部２Ｂにより円環状固定部材２を形成し、フランジ部２Ｂの内周縁側に回り込み形状による結合部を設けた例を示している。
図５〜７の磁気エンコーダ１においても、図４の磁気エンコーダ１と同様に、図５（ｂ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、円環状プラスチック磁石３の内周面は、ゲート部Ｇを打ち抜き又は切断により分離した際に形成された、バリが突出したギザギザのある粗面であるゲート跡４を機械加工により除去した除去加工部５を備えており、除去加工部５の表面粗さを２５ａ以下（より望ましくは、０．８〜１５ａ）としている。

以上の説明においては、本発明の円環状インサート成形品が磁気エンコーダである場合を示したが、本発明の円環状インサート成形品は、磁気エンコーダに限定されるものではなく、円環状の金属を代替するインサート成形品等、円環状の金属部品をインサート品としてインサート成形により製造されるものであればよい。
また、溶融プラスチックをキャビティ内に充填されるための入り口であるゲートは、ディスクゲートに限定されるものではなく、サイドデート等であってもよい。

１ 磁気エンコーダ（円環状インサート成形品）
２ 円環状固定部材（円環状インサート品）
２Ａ 円筒部
２Ｂ フランジ部
３ 円環状プラスチック磁石（円環状プラスチック）
４ ゲート跡
５ 除去加工部
６，７ シール部材
１０ センサ
１１ 軸受装置
１２ 内輪（回転体）
１２Ａ 内輪軌道面
１３ 外輪
１３Ａ 外輪軌道面
１４ 転動体
Ａ 熱硬化性樹脂接着剤
Ｇ ゲート部

Claims (4)

1. 円環状の金属部品をインサート品として金型内に配置した状態で、射出成形により製造される円環状インサート成形品であって、
   ゲートカット後のゲート跡が機械加工により除去された除去加工部を備えるとともに、この除去加工部の表面粗さを２５ａ以下としたことを特徴とする円環状インサート成形品。
2. 前記表面粗さを０．８〜１５ａとしてなる請求項１記載の円環状インサート成形品。
3. 円環状の金属部品をインサート品として金型内に配置した状態で射出成形を行って円環状インサート成形品を製造する円環状インサート成形品の製造方法であって、
   ゲートカット後のゲート跡を機械加工により除去する工程を備え、前記機械加工により除去された除去加工部の表面粗さを２５ａ以下としたことを特徴とする円環状インサート成形品の製造方法。
4. 前記表面粗さを０．８〜１５ａとしてなる請求項３記載の円環状インサート成形品の製造方法。

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