JP5284145B2 - 円環状外周部を有する樹脂成形品 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂の射出成形により形成された樹脂歯車や樹脂プーリー、すなわち円環状の外周部を有する樹脂成形品に関する。特に、成形品外周部に円環状のリムが形成されたり、成形品中央部に軸部（ボスなど）が形成されたりして、リムと軸部の間が肉盗みされた円盤状のウェブによって接続された樹脂歯車や樹脂プーリーに関する。

そのような樹脂歯車やプーリーを合成樹脂の射出成形により製造することは広く行われており、特許文献１には、外周に歯部を有し、リムとウェブとボスとから構成される樹脂歯車に関し、樹脂を射出成形する際のゲートの位置を調整することにより、樹脂歯車に現れるウェルドラインが歯部の歯底に位置するようにすることが開示されている。

また、特許文献２には、合成樹脂製の２段ハスバ歯車の射出成形工程に関して、樹脂を金型内に射出し（特許文献２の図５）、冷却して成形品としたのちに、ゲートが設けられていない金型の方に成形品が残るように金型を型開きして（特許文献２の図６）、その後、エジェクタピンなどにより成形品を金型から突き出す（特許文献２の図７）ことが開示されている。
これら樹脂歯車は、高い寸法精度が要求されている一方、射出成形により能率的に生産することが求められている部品であり、樹脂プーリーについても同様の要求がある。
特開２００５−２２３６８号公報 特開２００８−２２１６８７号公報

こうした樹脂成形品の射出成形に使用する金型としては、上下あるいは左右一対の金型が一般的であり、金型製作上の観点から一方の金型に樹脂をキャビティ内に射出するためのゲートを設け、他方の金型にエジェクタピンを設けることが通常である。これは、ゲート側にエジェクタピンを設けると金型構造が複雑化するためであり、ゲート側にはエジェクタピンを設けないあるいは設けることが不可能である場合が多い。

この場合、一対の金型を型開きする際に、ゲートが設けられた金型すなわちエジェクタピンが設けられていない金型の側に樹脂成形品が残ってしまうと、もはや金型から樹脂成形品を円滑に取り出すことができなくなってしまい、樹脂成形品の円滑な射出成形に支障をきたす。

したがって、本発明の目的は、樹脂歯車や樹脂プーリーなどを射出成形により製造する際に、金型を型開きする工程で、所望する側の金型に成形品を確実に残留させられるようにして、これら樹脂成形品の生産を円滑に行えるようにすることにある。

発明者は、鋭意検討の結果、リムや軸部やリブの側面に、リング状あるいは螺旋状の突条を、離型時にアンダーカットとなるように設けると、突条によって離型抵抗を効果的に高め上記目的が達成できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、外周部たるリムは、ウェブよりも回転軸方向の厚みが厚く形成されると共に、成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、リムの内周面に離型時にアンダーカットとなるような螺旋状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品である。

また、本発明は、樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、軸部は、ウェブよりも回転軸方向の厚みが厚く形成されると共に、成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、軸部の外周面に離型時にアンダーカットとなるようなリング状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品である（請求項２）。

また、本発明は、樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、ウェブには、円環状のリブが回転軸方向に突設されると共に、成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、リブの側面に離型時にアンダーカットとなるようなリング状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品である（請求項３）。

本発明において、リング状の突条に代えて、螺旋状の突条としても良い（請求項４）。

本発明によれば、リング状または螺旋状の突条により金型との離型抵抗を高めて、射出成形工程における型開きの際に、樹脂成形品を、ゲートが設けられていない金型、すなわち、エジェクタピンが設けられる金型の側に残存するようにすることができる。そして、成形品の金型からの取り出しを円滑に行うことができるという効果が得られる。

本発明第１実施形態の樹脂歯車を示す図である。 本発明の樹脂歯車を射出成形する金型の構造を示す模式図である。 本発明の樹脂歯車の射出成形工程において型開きした状態を示す模式図である。 本発明の樹脂歯車の射出成形工程において成形品を取り出した状態を示す模式図である。 本発明第２実施形態の樹脂歯車を示す図である。 本発明第３実施形態の樹脂プーリーを示す図である。

以下、樹脂歯車を例にして、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明第１の実施形態の樹脂歯車１の形状を示す図である。この樹脂歯車１は、合成樹脂の射出成形により形成され、プリンターやコピー機やメーターなどの歯車伝達機構に用いられる。
樹脂歯車１の外周部には、円環状のリム１１が形成され、リム１１の外周部には、ハスバ歯車の歯部１２が形成されている。また、樹脂歯車１の中央部に設けられた軸部には、ボス１３が設けられており、ボス１３の内周面に図示しないシャフトを勘合して樹脂歯車１の回転軸が構成される。軸部たるボス１３と外周部たるリム１１とは、略円盤状のウェブ１４により互いに一体化されている。

リム１１やボス１３はウェブ１４よりも回転軸方向の厚み寸法が大きくされており、円盤状のウェブ１４から、回転軸方向に円環状のリム１１やボス１３が突出するようにされている。換言すれば、ウェブ１４の部分が肉盗みされている。ウェブ１４の一方の面（図では下面側）には、樹脂歯車１を射出成形する際に樹脂を射出したゲート部分の痕跡（ゲート痕１６）があるが、本発明においては、ゲート痕１６が存在する側とは反対側において、リム１１の内周面に、リング状の突条１５が２本設けられている。このリング状の突条１５は、樹脂歯車１を射出成形金型から取り出す際に、アンダーカットとなるような形状とされている。

リング状の突条１５の形状や配置は、金型と樹脂歯車１の離型性の観点すなわち離型抵抗の大きさを考慮して定められるが、突条１５の幅は０．３〜２ｍｍ程度、高さは０．０２〜１．０ｍｍ程度とし、突条とリム内周面との接続部や突条の頂部にはＲ０．２〜Ｒ２．０程度のＲをつけることが好ましく、こうした突条を１本から１０本程度配置することが好ましい。

樹脂歯車１は、射出成形に適した熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂やポリアミド樹脂などの汎用合成樹脂や、ポリアセタール樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂などのエンジニアリングプラスチックなどによって成形される。これら樹脂材料に充填材や補強繊維を練りこんでも良い。

本発明の樹脂歯車１を射出成形する工程について説明する。
図２は射出工程に用いられる成形金型の構造を示す模式図であり、成形金型は図の上下方向に型開き可能な上金型２と下金型３の一対で構成される。樹脂歯車１はこれら金型により、一方の側面と反対側の側面が形成される。図２には一対の金型２，３を型閉じした状態を示す。

上金型２は、樹脂歯車１の外周面(歯部)と、上側半分と、ボス１３の内周面を形成する金型であり、樹脂歯車１の形状と合致するように金型内面の形状が形成されている。上金型２は上金型本体２１にピン２２などを一体化して構成され、エジェクタピン２３，２３が樹脂歯車のウェブ１４に対向する位置に、スライド可能に設けられている。
また、リム内周面のリング状突条１５が上金型２によって形成されるべく、上金型２には、リング状の凹溝２４が設けられている。

一方、下金型３は、樹脂歯車１の残りの外周面（下側半分）を形成する金型であり、樹脂歯車１の下面の形状と合致するように金型内面形状が形成されている。下金型３では、樹脂を射出するためのピンゲート３２、３２が下金型本体部３１に設けられている。

上金型２と下金型３とを型閉じした状態で、ゲート３２，３２を通じて金型内に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出して、樹脂歯車１の射出成形が行われる。樹脂の射出の後、冷却・固化を行い、その後、樹脂歯車１を取り出す。

樹脂歯車１の取り出しに際しては、まず、上金型２と下金型３と相対移動させて、型開きする。本発明の樹脂歯車１にあっては、リム１１の内周面に設けられたリング状の突条１５が、上金型２の凹溝２４と合致するように形成され、離型時にアンダーカットとなるようにされている。そのため、型開きの際には、アンダーカットとなるリング状突条１５の存在により、上金型２と樹脂歯車１との間の離型抵抗が効果的に高められて、樹脂歯車１が上金型２の側に残存するようにすることができる（図３）。

型開き後、上金型２に設けられたエジェクタピン２３，２３をスライドさせて、樹脂歯車１を上金型２から取り出す（図４）。この時、リング状の突条１５がアンダーカットとなっているが、エジェクタピン２３，２３を使えば無理抜きすることができる。以上のようにして、樹脂歯車１を射出成形して、金型２，３から樹脂歯車１を円滑に取り出すことができる。

本発明の作用効果について説明する。
上記実施形態においては、射出成形のゲートが設けられる側とは反対側（本実施形態では、ゲートが下側であるので、上側）のリム１１内周面に、リング状の突条１５を離型時にアンダーカットとなるように設けたので、突条１５により金型との離型抵抗を調節して(高めて)、射出成形工程における型開きの際に、成形された樹脂歯車１を、ゲートが設けられていない金型、すなわち、エジェクタピンが設けられる金型の側に残存するようにすることができる。したがって、本発明によれば、射出成形金型を型開きする工程で、所望する側の金型に成形品を確実に残留させられるようにして、これら樹脂成形品の生産を円滑に行うことができる。

また、本発明においては、突条１５がリング状に設けられているため、円環状のリム１１やその外周面の歯部１２の寸法精度に悪影響を及ぼすことが少ない。そのため、本発明は高い寸法精度が要求される樹脂歯車などの樹脂成形品に特に好適である。これに対し、リム１１の内周面の数箇所に突起を設けるような場合には、離型抵抗がリム１１の周方向にわたって変化することになるため、得られる樹脂成形品の振れや真円度といった寸法精度が低下しやすい。

上記実施形態においては、リング状突条１５の頂部などにＲ付けをすることが好ましいことを記載したが、これは、本発明の必須の事項ではない。なお、Ｒ付けをすれば、離型時にバリや切削くずが発生することが予防される。

また、リング状突条１５は、リム１１の末端面１１ａから離れた位置に配置することが好ましく、リム１１の端面から離して設ければ、仮にリング状突起１５部分を離型する際にバリなどが出てもリム端面のような寸法精度が要求される部位の精度には影響を与えないようにすることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に本発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその説明を省略する。

図５には、本発明の第２の実施形態である、２段歯車５を示す。図５においては、左側半分を断面として示すとともに、右側半分における歯部の詳細形状の図示は省略している。このように、本発明は多段の樹脂歯車に対しても適用可能であり、歯車の形状も、略円盤状のものに限定されず、本実施形態のような階段状の断面を有する形状であっても良い。本実施形態においては、樹脂歯車５のウェブ５４の内周部からボス５３が回転軸方向に突き出すように形成されている。すなわち、ボス５３がウェブ５４に対して回転軸方向の厚みが厚く形成されている。ボス５３の先端部の外周面には、歯部５７が形成され、ボス５３の根元部の外周面には、３本のリング状の突起５５が、離型時にアンダーカットとなるような形状で設けられている。また、ウェブ５４の外周側には、円環状のリム５１が設けられ、リム５１の外周面には第２の歯部５２が設けられている。本実施形態においても、ゲート痕５６は、リング状突起５５が設けられる側（図では上側）とは反対側（図では下側）に設けられている。

本実施形態においても、樹脂歯車（２段歯車）５を射出成形して金型の型開きをする際には、アンダーカットとなっているリング状突起５５が設けられていることにより、成形品（樹脂歯車）が、リング状突起５５を形成した側の金型に残存して、ゲートが存在する金型には残存しないようにすることができ、円滑な樹脂成形品の取出しができる。

なお、本実施形態において、第１実施形態のようなリム内周面へのリング状突起を追加し併用しても良いことは言うまでもない。

図６には、本発明の第３の実施形態である、樹脂プーリー６を示す。樹脂プーリー６は外周に歯部を有していない点を除いて、第１実施形態と同様のリム６１、ボス６３、ウェブ６４の構成を有する樹脂プーリーである。本実施形態においては、ウェブの半径方向略中央部に、リング状のリブ６８が、ウェブの両側に突設されている。さらに、ゲート痕６６が存在する側（図では下側）とは反対側に突設されたリブ６８の側面すなわち内周面と外周面には、離型時にアンダーカットとなるような突条６５，６５が、それぞれ螺旋状に設けられている。

本実施形態においても、螺旋状の突条６５が離型時にアンダーカットとなるために、金型の型開き時に、ゲートが無い側の金型に樹脂プーリー６を確実に残存させることができ、樹脂プーリーを円滑に製造することができる。

本実施形態に示したように、離型時にアンダーカットとなる突条６５は螺旋状に設けられた突条であっても良く、螺旋状の突条とすれば、本発明において軸部の外周面やリブの外周面にアンダーカットとなる突条を設ける際に、金型の製造が行いやすく、より経済的に樹脂成形品の製造が行えるという効果がある。

なお、上記実施形態においては、いずれも、樹脂成形品がインサート部材などを有しない実施形態について説明したが、本発明は、軸部やウェブなどにインサート部品を一体化したような樹脂歯車や樹脂プーリーにも適用可能であり、その場合には、射出成形される部分において、ゲート痕と反対側となるようにリング状あるいは螺旋状の突条を設ければよい。

また、上記実施形態においては、いずれも、ウェブに対してゲートを配置する実施形態について説明したが、本発明におけるゲートの位置も、ウェブに限定されるものではなく、リムやボスやリブに設けても良い。

本発明によれば、樹脂プーリーや樹脂歯車を射出成形によって成形する際の、成形品の取り出しに不良が生ずることを防止して、円滑にこれら樹脂成形品を製造することができる。得られる樹脂成形品は歯車伝達機構やベルト伝達機構の構成部品として使用することができ、産業上の利用価値が高い。

１ 樹脂歯車
１１ リム
１２ 歯部
１３ ボス
１４ ウェブ
１５ 突条
１６ ゲート痕
２ 上金型
２１ 金型本体
２３ エジェクタピン
３ 下金型
３２ ゲート
５ 樹脂歯車
５１ リム
５２、５７ 歯部
５３ ボス
５４ ウェブ
５５ 突条
５６ ゲート痕
６ 樹脂プーリー
６１ リム
６３ ボス
６４ ウェブ
６５ 突条
６６ ゲート痕
６８ リブ

Claims (4)

1. 樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、
   外周部たるリムは、ウェブよりも回転軸方向の厚みが厚く形成されると共に、
   成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、
   リムの内周面に離型時にアンダーカットとなるような螺旋状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品。
2. 樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、
   軸部は、ウェブよりも回転軸方向の厚みが厚く形成されると共に、
   成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、
   軸部の外周面に離型時にアンダーカットとなるようなリング状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品。
3. 樹脂の射出成形により、円環状の外周部が回転軸となる軸部とウェブによって一体に成形された樹脂成形品であって、
   ウェブには、円環状のリブが回転軸方向に突設されると共に、
   成形品のゲート痕が存在する側とは反対側において、
   リブの側面に離型時にアンダーカットとなるようなリング状の突条が設けられていることを特徴とする樹脂成形品。
4. リング状の突条に代えて、螺旋状の突条としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の樹脂成形品。

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