JP4264317B2

JP4264317B2 - 成形プラスチックス製ギヤ成形用金型

Info

Publication number: JP4264317B2
Application number: JP2003319594A
Authority: JP
Inventors: 圭輔茂呂
Original assignee: 茂呂和夫; 圭輔茂呂
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: JP2005081810A

Description

本発明は、成形プラスチックス製ギヤ成形用金型に関する。

通称エンプラとして知られるエンジニアリングプラスチックスの発明改善に伴って、高い機械的強度が得られるようになり、射出成形などの手法によりギヤを成形することが普及するに至っている。

エンジニアリングプラスチックスでギヤを成形すると、通常のプラスチックスでも同様であるが、肉厚部に「ひけ」と呼ばれる凹部が生じることがある。図３で説明すると、このギヤ１０は、中央部に金属製などのシャフト１１を配置したインサート成型品であるが、肉厚となるプラスチックス部分１２の中央部では、歯先１３の表面側に仮想線で示すようなひけ１４が生じる。ひけ１４の深さは、肉厚の大小及び肉厚部分の長さに関系している。

プラスチックス成型技術において、ひけ発生防止対策として一般的に採用されている手法は、肉厚となるプラスチックス部分に肉抜きを形成することである。図３のギヤの場合で説明すると、ギヤとしての機能に関係しない裏側部分に、プラスチックスが充填されない肉抜き１５を設けることで、歯先１３の側にひけが発生するのを防止する技術である。肉抜き１５は、プラスチックスが充填されない部分であるから、成形品の外形形状や、成形品の機能面の要求によっては、非常に複雑な金型構造を必要とすることとなり、製造コストに影響を与えることとなる。

特許文献１には、歯車本体を構成する各部の肉厚を調整することなく、歯車の歯部の収縮差を低減させて、歯車の成形精度を向上させることができ、しかもその設計が簡単にできる合成樹脂製の成形歯車を提供する課題に対し、外周面で複数の歯部とリムとが一体成形されている合成樹脂製の成形歯車において、リムの肉厚に比べて薄い肉厚を有し、かつ、リムの外周面に沿って、リムの外周面より半径方向に一定長突出した環状部が、リム及び複数の歯部と共に一体成形されており、環状部は、リムの外周面における、リムの変形の度合いが大きく、且つ、歯車としての機能が損なわれないような箇所に形成されている、という解決手段が記載されている。

特許文献２には、歯車の歯部の収縮差を低減させて、歯車の成形精度を向上させることができる合成樹脂製の成形歯車を提供する課題に対して、外周面で複数の歯部と一体化しているリムと、リムの内側に同心円状に配置されたボスと、リムの内周部とボスの外周部とに接続するウェブとが一体成形されている合成樹脂製の成形歯車において、ウェブは、その肉厚Ｔ１がリムの肉厚Ｔ２に比べて薄く形成され、ウェブには、複数のリブが、その幅Ｔ３がウェブの肉厚Ｔ１よりも細く形成され、リムとボスとの間に放射状に条設された状態で、一体的に形成されている、とする解決手段が記載されている。
特開２０００−１６１４６８特開２００１−１５３２０７

上記した特許文献１に記載されている成形プラスチックス製ギヤにおける「ひけ防止技術」では、歯部の外方に突出した環状部を形成する手法であるので、特殊な形状のギヤにだけ実施できる技術であり、一般的なギヤに適用するには、ギヤの歯部としての機能を持たせるために、成型後に何らかの手法により環状部を切除する工程が必要であり、製造コストがかかってしまう難点がある。

また、上記した特許文献２に記載されている成形プラスチックス製ギヤにおける「ひけ発生防止技術」は、基本的には、「肉抜き」の手法の延長線上にある。即ち、歯部が形成される裏面側に肉抜き部分を形成することを前提として、リム、リムの内側に同心円状に配置されたボス、リムの内周部とボスの外周部とに接続するウェブとが一体成形されている型式の成形プラスチックス製ギヤに対して適用される技術であり、ひけ防止対策として「肉抜き」部を形成することのないギヤに対しては適用することができない。

成形プラスチックス製ギヤにおいては、製造コストが安価であることは当然として、その成型精度と共に、所定の機械的強度の維持が非常に重要なファクターであるが、特にひけ防止対策を行おうとする場合に、従来知られているような肉抜きの手法では、金型が複雑化して製造コストに悪影響を与えるだけでなく、肉抜きさせた分だけプラスチックス充填が欠けることになるから、その分だけ機械的強度が弱くなることは必定である。

上記から明らかなように、本発明は、複雑な金型の利用を避けて、製造コストの上昇を押さえながらも、ひけの発生を有効に防止することが可能である成形プラスチックス製ギヤ成形用金型を明らかにすることを課題とする。

上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
１．成形プラスチックス製ギヤを成形する金型において、移動金型に形成されるキャビティ内に、複数の分割中子を配置し、ひけが見込まれる部分の分割中子に充填されるプラスチックスの量が、ひけを見込んだ量に対応して増量され、この増量部分により成形品にひけを導引することでひけ対策を行う構成であることを特徴とする成形プラスチックス製ギヤ成形用金型。

本発明に係る成形プラスチックス製ギヤ成形用金型では、分割された構造の中子を利用し、更に、分割中子の内径の大小ないし表面形状によって、プラスチックスの充填量の調整が可能であり、プラスチックス充填量の多い部分において積極的に「ひけ」を生じさせることで、ひけの発生から生じる精度のバラツキを解消することができる構成であり、頭記した課題が解決される。

更に、本発明に係る成形プラスチックス製ギヤ成形用金型によれば、金型の離型方向に成形品外径寸法の差がある場合においても、中子が、離型方向軸に対し直交する方向に分割されているので、成形品の離型性を損なうことがない。

図１及び図２に従って、本発明に係る成形プラスチックス製ギヤ及びその成形用金型を説明する。

図１に示す構成は、中子が３分割されている態様である。移動金型２０に形成されているキャビティ２２の中央には、ギヤ１０のシャフト１１がインサートとして配設されて、その中空部が、固定金型２１の側から供給される溶融プラスチックスの通路を形成している。また、キャビティ２２の外側縁に沿って、分割中子２３〜２５が配設される。この分割中子２３と２５は、金型の離型方向軸に直交する方向に分割され、例えば、同型で同径であり、中央部に配設される分割中子２４だけが、大きな内径を持つ構造である。従って、中央部の分割中子２４の部分に大きなプラスチックス充填が行われ、予め「ひけ発生」が導引される構造となっている。

上記の実施例において、分割中子２３と２５の内径は等しく、分割中子２４の内径よりも小さく構成したものを図示したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、分割中子２３〜２５の内径が夫々異なる構成、分割中子２３の内径を分割中子２５の内径よりも大とする構成とすることができる。

尚、分割中子２３〜２５の内側壁面は、図示の如き垂直な平滑面でもよいし、傾斜面或いは曲面とすることでもよい。即ち、この部分にギヤの歯部が縦方向に形成されるので、歯部の縦方向の１部に段差を生じさせない工夫である。ひけの発生により、段差が吸収され、機械的にも容認される程度の段差であれば、中子の内側壁面を曲面に形成する必要はない。

図１に示す構成では、分割中子２３〜２５は、ａ１＝ｂ２＝ａ３となるよう等しい高さとしたが、成形しようとするギヤの機械要素としての要請により適宜に有意差を設けることができる。

分割中子２３〜２５は、図１に示す如き３分割であることに限定されるものではなく、図２に示すように２分割の態様でもよいし、図示しないが、４分割以上である態様であってもよい。

図２に示す態様を説明する。分割中子２６は、ｃ１＝ｃ２となるよう等しい高さで分割されているが、プラスチックスが充填される内側空部が断面台形で、分割中子２７とは異形に構成されている。分割中子２６・２７の夫々の高さは、ｃ１＝ｃ２となるよう等しい高さで分割された構成でもよいが、ギヤの種類によっては、ｃ１≠ｃ２とする構成であってもよいことは勿論である。

図１に示した実施態様と同様に、分割中子２６・２７の内側壁面は、図示の如き平滑な傾斜面と垂直面でもよいし、曲面とする構成であってもよい。また分割中子２６・２７は、ｃ１＝ｃ２又はｃ１≠ｃ２で、夫々垂直な内側壁面であり、分割中子２６の内径を分割中子２７の内径より大とする構成であってもよい。

分割中子２３〜２７の外形（平面形状）は、熱の均一な伝導を考慮すると、円盤状であることが好ましいが、四角形を含む多角形を除外するものではない。

ギヤ１０を成形するプラスチックスは、カーボンナノチューブ、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミックス繊維、金属繊維などが混合された繊維強化樹脂が好ましく用いられる。また、利用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルぺンテン、ポリブテン、ポリブタジェン、ポリスチレン、スチレンーブタジェン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート、ポブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが挙げられ、また、熱硬化性樹脂としては、例えば、ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン、ポリウレタン、ポリアミノビスマレイミド樹脂などが挙げられ、これらは単独或いは二種以上のブレンド樹脂であってもよい。これらの内でも、ポリスホン、ポリフェニレンスルフィド、ｐロエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアシドイミド、ポリイミドなどが好ましく用いられる。

本発明に好ましく用いられるプラスチックスは、市販品から入手することができ、例えば、ジーイープラスチックス社のＵＬＴＥＭＸＨ６０５０等の超耐熱ＰＥＩ樹脂；住友化学社のポリエーテルサルフォン＝ＰＥＳ；ユニチカ社、液晶ポリエステル・ロッドラン、ＬＣ−５０００シリーズ品；ポリプラスチックス社、ＰＯＭ（ポリアセタール・コポリマー）ジュラコン；アサヒグラスカンパニー、フッ素ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）ポリマーアロイ品；三井化学社のＴＰＩ及びスーパーＴＰＩ（耐熱４００℃）等が挙げられる。

尚、以上の構成は、シャフト１１がインサートとしてキャビティ内に予め配設されるインサート成形の態様で説明したが、本発明は、このようなインサートを用意しない射出成形法で行う場合を除外するものではない。

また、本発明は、肉抜きを設けない成形プラスチックス製ギヤに対して特に有効であるが、肉抜き構造を有する成形プラスチックス製ギヤに対しても適用できること、即ち、本発明と肉抜き構造との併用を本発明の範囲から除外するものではない。

第１実施例に係る成形プラスチックス製ギヤ成形用金型の要部断面図第２実施例に係る成形プラスチックス製ギヤ成形用金型の要部断面図従来の成形用金型で製作の成形プラスチックス製ギヤを示す概略断面図

符号の説明

１０−ギヤ
１１−シャフト
１２−プラスチックス部分
１３−歯先
１４−ひけ
１５−肉抜き
２０−移動金型
２１−固定金型
２２−キャビティ
２３−分割中子
２４−分割中子
２５−分割中子
２６−分割中子
２７−分割中子

Claims

成形プラスチックス製ギヤを成形する金型において、移動金型に形成されるキャビティ内に、複数の分割中子を配置し、ひけが見込まれる部分の分割中子に充填されるプラスチックスの量が、ひけを見込んだ量に対応して増量され、この増量部分により成形品にひけを導引することでひけ対策を行う構成であることを特徴とする成形プラスチックス製ギヤ成形用金型。