JP2022092756A - 樹脂成形部材およびスプリングガイド - Google Patents
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Abstract
Description
て前記インサート部材と一体化させた樹脂部を成形することを特徴とする。
(樹脂歯車の構成)
図1は、本発明を適用した樹脂歯車1の斜視図である。図2(a)は、図1の樹脂歯車の平面図であり、図2(b)は、図1の樹脂歯車の断面図である。図1、図2に示すように、樹脂歯車1は、筒状のボス部2と、ボス部2から外周側へ拡がる環状の接続部3と、接続部3の先端に設けられた筒状の外周部4を備える。外周部4は、ボス部2と同軸に配置される。第1実施形態において、樹脂歯車1の中心軸線をLとし、中心軸線Lに沿う方向を軸線方向とする。
樹脂歯車1は、樹脂製のインサート部材10(図3(a)~図3(d)参照)を金型内に配置して樹脂を充填するインサート成形により製造される。従って、樹脂歯車1は、インサート部材10と、インサート部材10に一体化された樹脂部9を備える。後述するように、インサート部材10は、射出成形用樹脂を充填する際にその熱および樹脂圧によって変形して射出成形用金型20の型面に密着させられており、型面の形状が転写されている。従って、インサート部材10は、完成した樹脂歯車1の表面部分を構成している。
図3は、インサート部材10の平面図および側面図である。第1実施形態では、インサート部材10として、第1インサート部材および第2インサート部材の2部材を用いる。第1インサート部材は、内側インサートスリーブ11であり、第2インサート部材は、外側インサートスリーブ12である。内側インサートスリーブ11および外側インサートスリーブ12の2部材を用いる。図3(a)は外側インサートスリーブ12の平面図であり、図3(b)は外側インサートスリーブ12の側面図である。図3(c)は内側インサートスリーブ11の平面図であり、図3(d)は内側インサートスリーブ11の側面図である。内側インサートスリーブ11は円筒状であり、樹脂歯車1の穴部5よりもわずかに大径である。内側インサートスリーブ11の軸線方向の高さは、ボス部2と略同一である。外側インサートスリーブ12は円筒状であり、樹脂歯車1の歯底円よりもわずかに小径である。内側インサートスリーブ11の軸線方向の高さは、外周部4と略同一である。
トスリーブ11および外側インサートスリーブ12はいずれも円筒形であり、連続繊維の配向は周方向に揃えられている。
図4は、図1の樹脂歯車1の製造に用いる射出成形用金型20の断面図である。図4に示すように、射出成形用金型20は、可動型に設けられた第1型部材21と、固定型に設けられた第2型部材22を備えており、第1型部材21と第2型部材22とを当接させることによってキャビティCを形成する。射出成形用金型20は、キャビティCの中央に配置されるセンターピン23を備える。センターピン23は、樹脂歯車1の穴部5の反転形状であり、センターピン23の外周面の軸線方向の一部には、軸線方向に延びる凹部24が設けられている。また、射出成形用金型20は、樹脂歯車1の外周部4に歯部を成形するための歯型部25を備える。歯型部25は第1型部材21に形成されている。歯型部25の内周面には、歯7の反転形状が周方向に並んでいる。
図6は、樹脂圧によって内側インサートスリーブ11をセンターピン23に密着させる
工程の説明図である。図6(a)は、第1キャビティ部分C1に射出成形用樹脂が充填される途中の状態を示す。図6(b)は、内側インサートスリーブ11が射出成形用樹脂の熱および樹脂圧によって変形してセンターピン23に密着した状態を示す。図6(c)は、離型後の樹脂歯車1のボス部2の構造を示す説明図である。
図7は、樹脂圧によって外側インサートスリーブ12を歯型部25に密着させる工程の説明図である。図7(a)は、第3キャビティ部分C3に射出成形用樹脂が充填される途中の状態を示しており、図7(b)は、外側インサートスリーブ12が射出成形用樹脂の熱によって変形して歯型部25に密着した状態を示す。図7(c)は、離型後の樹脂歯車1の外周部4の構造を示す説明図である。
以上のように、第1実施形態の樹脂歯車1の製造方法では、3Dプリンタによって連続繊維を含むベース樹脂を積層してインサート部材10を成形し、射出成形用金型20のキャビティC内にインサート部材10を位置決めし、キャビティCに射出成形用樹脂を充填してインサート部材10と一体化させた樹脂部9を成形する。
1ウエルド部W1を内側インサートスリーブ11に含まれる連続繊維によって補強することができる。従って、ウエルド部の発生による樹脂歯車1の強度低下を抑制できる。
(1)第1実施形態では、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂であるが、ベース樹脂と射出成形用樹脂は、同一の樹脂でなくてもよい。この場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂よりも融点が低いことが好ましい。ベース樹脂の融点が低ければ、射出充填される樹脂と接触したインサート部材10が熱で変形しやすい。従って、ウエルド部を成形する型面の形状をインサート部材10に転写させやすい。
(サスペンション装置の構成)
図8は、本発明を適用したスプリングガイド30を備えるサスペンション装置40の部分断面図である。図9は、図8のスプリングガイド30の平面図である。まず、図8を参照して、サスペンション装置40の構成およびその機能を説明する。サスペンション装置40は、車両の車体と車輪との間に取り付けられ、車輪を位置決めするとともに車両走行中に路面から受ける衝撃や振動を吸収する装置である。
の一方側L1aに配置される。スプリングガイド30は、コイルスプリング43を軸線方向の他方側L1bから支持する。
図9は、図8のスプリングガイド30の平面図である。図8、図9に示すように、スプリングガイド30は、シリンダ41aに固定される円筒部31と、コイルスプリング43を支持する皿状のスプリングキャッチャー部32を備える。スプリングキャッチャー部32は、円筒部31から外周側に拡がる円形の載置部33と、載置部33の外周縁から一方側L1aに立ち上がる円環状の外縁部34を備える。スプリングキャッチャー部32は、中心軸線L1に対して車体側が他方L1bに向かう方向に傾斜し、中心軸線L1に対して車輪側が一方側L1aに向かう方向に傾斜している。円筒部31は、スプリングキャッチャー部32の中心に対して車体側に偏心した位置に配置される。なお、スプリングキャッチャー部32は、載置部33が中心軸線Lと直交する方向に対して傾いていない形状であってもよい。また、スプリングキャッチャー部32の中央に円筒部31が配置されていてもよい。スプリングキャッチャー部32の内周部には、載置部33から一方側L1a側に突出し円筒部31の車輪側を円弧状に囲む突出部35が設けられている。突出部35の周囲には、コイルスプリング43とスプリングガイド30との間に介在するラバーシート45が配置される。
図10は、図8のスプリングガイド30の製造に用いる射出成形用金型60の断面図である。スプリングガイド30は、樹脂製のインサート部材50を射出成形用金型60の内部に配置して樹脂を充填するインサート成形により製造される。従って、スプリングガイド30は、インサート部材50と、インサート部材50に一体化された樹脂部39を備える(図11、図12参照)。
図11は、図8のスプリングガイド30におけるインサート部材50の配置を示す平面図である。図12(a)~図12(c)は、図8のスプリングガイド30におけるインサート部材50の配置を示す断面図である。図12(a)は、図11のA-A位置で切断した断面図である。図12(b)は、図11のB-B位置で切断した断面図であり、図12(c)は、図11のC-C位置で切断した断面図である。
図13は、インサート部材50が配置された部位の部分拡大断面図であり、図12(a)の領域Dの拡大図である。図11に示すように、第1インサート部材51は、スプリングキャッチャー部32の外周部分に全周にわたって配置される円環状の部材である。図13に示すように、第1インサート部材51は、スプリングキャッチャー部32の載置部33の外周部分および外縁部34に配置され、外縁部34の先端部まで延びている。第1インサート部材51は、スプリングキャッチャー部32の一方側L1aの表面に配置される。すなわち、第1インサート部材51は、コイルスプリング43が折損した場合にコイルスプリング43の落下が想定される部位に配置されており、コイルスプリング43の落下衝撃を受ける座面側の表面に配置される。第1インサート部材51の他方側L1bは、樹脂部第2部分392によって覆われている。
図14は、回転規制リブ36の斜視図であり、円筒部31の他方側L1bの端部を他方側L1bから見た斜視図である。図14に示すように、第2インサート部材52は、円筒部31の他方側L1bの端部に配置され、射出成形用樹脂からなる樹脂部第1部分391と一体化されている。回転規制リブ36は、樹脂部第1部分391の他方側L1bの端面から突出する凸部393と、凸部393の周方向の両側および他方側L1bを覆う補強部521によって構成されている。
図11-図13に示すように、第3インサート部材53は円筒形状であり、円筒部31の一方側L1aの端部に配置される。従って、円筒部31の一方側L1aの端部は、外周部が第3インサート部材53からなり、内周部が樹脂部第1部分391からなる。射出成形用金型60のゲート63は、円筒部31を成形する第1キャビティ部分C1の一方側L1aの端部に設けられている。従って、第3インサート部材53は、円筒部31のゲート63側の端部を補強する位置に配置されている。
を配置することにより、ウエルド部に対する補強効果が最も高い位置に連続繊維を配置できる。従って、ウエルド部を効率的に補強できる。
図11-図13に示すように、第4インサート部材54は、円筒部31とスプリングキャッチャー部32との接続部に配置される。図11に示すように、第4インサート部材54は、円筒部31に対して車体側の範囲に円弧状に配置されており、突出部35が設けられていない角度範囲に配置される。図13に示すように、第4インサート部材54は、円筒部31に配置される第1部分541と、スプリングキャッチャー部32の載置部33に配置される第2部分542を備えている。第1部分541は軸線方向に延びており、円筒部31の外周側の表層部分を構成している。第2部分542は第1部分541の他方側L1bの端部から外周側へ延びており、載置部33の一方側L1aの表面部分を構成している。従って、第2部分542は、コイルスプリング43を支持する座面側の表面に配置される。
図15は、インサート部材50の隙間を利用した排気方法を模式的に示す説明図である。射出成形用金型60は、射出成形用樹脂を充填する際に金型内の空気を外部に排気するエアベント64を備えている。図15は、エアベント64、インサート部材50、およびゲート63から流入する射出成形用樹脂65を模式的に示す図である。3Dプリンタにより連続樹脂およびベース樹脂を積層した成形品を製造する際、成形材料の層間にわずかな隙間が形成される。そのため、インサート部材50は内部に隙間56を備えている。
第2実施形態のスプリングガイド30の製造方法では、3Dプリンタによって連続繊維およびベース樹脂を積層してインサート部材50を成形し、射出成形用金型のキャビティC10にインサート部材50を位置決めし、キャビティC10に射出成形用樹脂を充填してインサート部材50と一体化させた樹脂部39を成形する。
るので、ウエルド部の発生によるスプリングガイド30の強度低下を抑制できる。
(1)第2実施形態では、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂であるが、第1実施形態と同様に、ベース樹脂と射出成形用樹脂は、同一の樹脂でなくてもよい。この場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂と相溶性があることが好ましい。また、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂でない場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂よりも融点が低いことが好ましい。
しくは、第4インサート部材54を配置しない構成を採用することができる。第3インサート部材53の軸線方向の長さを円筒部31の長さと同一にすることにより、円筒部31の軸線方向の剛性変化を少なくすることができる。また、樹脂部39の径方向の厚さの局部的な変化が少ないので、成形不良を抑制できる。
図16(a)~図16(c)は、図8のスプリングガイド30におけるインサート部材50の別の構成例を示す断面図であり、図12(a)~図12(c)と同じ断面位置でスプリングガイド30を切断した断面図である。図17は、別の構成例のインサート部材が配置された部位の部分拡大断面図であり、図16(a)の領域Eの拡大図である。図16に示すスプリングガイド30は、上記形態の第1インサート部材51に代えて、2つの第1インサート部材51A、51Bを備える。また、第3インサート部材53は上記形態と同一であり、第2インサート部材52、第4インサート部材54に代えて、第2インサート部材52A、第4インサート部材54Aを備える。さらに、円筒部31の内周部に配置される第5インサート部材55を備える。
Aの軸線方向の途中位置から外周側へ延びる第2部分542を備えている。第4インサート部材54Aは、第1部分541Aの他方側L1bの端部が第2部分542よりも他方側L1bまで延びている。第4インサート部材54Aは、第1部分541Aが円筒部31の表層部に配置され、第2部分542がコイルスプリング43の落下衝撃を受ける座面側の表面に配置される。この形態では、第1部分541Aが第2部分542に対して軸線方向の両側へ延びているので、第2部分542が配置される載置部33の撓みを効果的に抑制できる。
(1)3Dプリンタにより製造したインサート部材を備える樹脂成形部材の形状が、板厚が局部的に変化する形状である場合には、板厚が局部的に変化する部分にインサート部材を配置することにより、樹脂部の厚さの変化を少なくすることができる。これにより、樹脂部を射出成形する際に成形不良が発生することを抑制できる。
Claims (11)
- 3Dプリンタによって連続繊維およびベース樹脂を積層してインサート部材を成形し、
射出成形用金型のキャビティに前記インサート部材を位置決めし、
前記キャビティに射出成形用樹脂を充填して前記インサート部材と一体化させた樹脂部を成形することを特徴とする樹脂成形部材の製造方法。 - 前記キャビティに前記射出成形用樹脂を充填する際の樹脂圧により、前記射出成形用金型の型面の形状を前記インサート部材に転写することを特徴とする請求項1に記載の樹脂成形部材の製造方法。
- 3Dプリンタによって連続繊維およびベース樹脂を積層して成形されるインサート部材と、射出成形により成形され前記インサート部材と一体化した樹脂部と、を備えることを特徴とする樹脂成形部材。
- 前記インサート部材は前記樹脂部の表面に配置され、前記樹脂部を成形する射出成形用金型の型面の形状が転写されていることを特徴とする請求項3に記載の樹脂成形部材。
- 前記インサート部材は、前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、
前記連続繊維は、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向していることを特徴とする請求項3または4に記載の樹脂成形部材。 - 前記ベース樹脂は、前記樹脂部と同一の樹脂、前記樹脂部と相溶性がある樹脂、または、前記樹脂部よりも融点が低い樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項3から5の何れか一項に記載の樹脂成形部材。
- 前記樹脂部は、短繊維を含むことを特徴とする請求項3から6の何れか一項に記載の樹脂成形部材。
- 前記インサート部材は、第1インサート部材および第2インサート部材を備え、
前記第1インサート部材に含まれる前記連続繊維と、前記第2インサート部材に含まれる前記連続繊維が異なることを特徴とする請求項3から7の何れか一項に記載の樹脂成形部材。 - 前記第1インサート部材は、アラミド連続繊維を含有し、
前記第2インサート部材は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含有することを特徴とする請求項8に記載の樹脂成形部材。 - 前記インサート部材は、第1層と、前記第1層に重なる第2層を備え、
前記第1層と前記第2層は、前記連続繊維の配向が異なることを特徴とする請求項3から9の何れか一項に記載の樹脂成形部材。 - コイルスプリングを支持するスプリングガイドであることを特徴とする請求項3から10の何れか一項に記載の樹脂成形部材。
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