JP6463867B1 - 回転型動力伝達部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、ウォームホイール1は、軸Oを中心に略円盤状を呈する樹脂製の部品であり、中央部に円形状の貫通孔11が形成されている。この貫通孔11は、回転軸(不図示)が挿入されて嵌合するための部位である。また、ウォームホイール1の外周面には複数の歯21が形成されており、これらの歯21のそれぞれは、軸O方向に向うにつれて周方向に変位するようにねじれている。なお、本実施形態の歯21は、周方向にねじれているが、本発明においては、ウォームギヤ(不図示)の歯に噛合して動力を伝達できればよく、当該形状に限定されない。
また、歯21の軸方向の中央部には、径方向内側に窪む窪み21aが形成されており(図2参照)、歯21がウォームギヤ(不図示)の軸部と干渉(接触)し難くなっている。なお、本実施形態の歯21には窪み21aが形成されているが、本発明の歯には窪みが形成されていなくてもよい。
図2に示すように、本体部10とギヤ部20は、本体部10の外周部に形成された被係合部12と、ギヤ部20の内周部に形成された係合部22とにより結合している。
以下、係合部22、被係合部12の順で説明する。また、以下の説明で軸O方向を厚み方向と言い換える場合がある。
図3に示すように、延出部23は、ギヤ部20の内周面に沿って周方向に延在し、環状となっている。また、延出部23は、厚み方向の一方を向く環状の一側面23aと、厚み方向の他方を向く環状の他側面23b(図2参照)と、を備えている
図3、図4に示すように、凹部24は、延出部23の一側面23aに形成された第1凹部24aと、他側面23bに形成された第2凹部24bと、を備えている。図4に示すように、第1凹部24aと第2凹部24bとは、厚み方向に重なり合わないように、周方向に交互に設けられている。
周溝13は、周方向に延在し、ギヤ部20の延出部23が入り込んでいる。このため、ギヤ部20は、本体部10に対し厚み方向に係合し、本体部10とギヤ部20とが厚み方向に相対移動しないように(分離しないように)なっている。
また、図4に示すように、凸部14は、第1凹部24aに入り込み第1凹部24aと係合する第1凸部14aと、第2凹部24bに入り込み第2凹部24bと係合する第2凸部14bと、を備えている。
このため、凸部14と凹部24とが周方向及び径方向に係合し、本体部10とギヤ部20とが互いに相対回転しないようになっている。また、本体部10とギヤ部20とが径方向に離間しないようになっている。
本体部10とギヤ部20とは、後述する射出成形により形成されているため、熱可塑性を有する樹脂材料により形成されている。
本体部10は、ウォームホイール1の大部分を占めており、本体部10の剛性が概ねウォームホイール1の剛性となる。よって、本体部10の樹脂材料は、所定の剛性を満たす樹脂材料が選択されている。
一方で、ギヤ部20を形成する樹脂材料は、本体部10を形成する樹脂材料よりも、高い温度で溶融する樹脂材料(以下、高融点樹脂という)、言い換えると、硬質の樹脂材料が選択されている。以上から、ウォームホイール1(本体部10)の剛性を維持しつつ、ギヤ部20が耐摩耗性を備えるようになっている。
また、本発明においては、本体部10を形成する樹脂材料(以下、低融点樹脂という)は、所定の剛性を確保するため、上記した樹脂材料内にガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維を含んだ繊維強化樹脂であってもよい。
ウォームホイール1の製造方法は、ギヤ部20を成形するギヤ部成形工程と、そのギヤ部成形工程の完了後に本体部10を成形する本体部成形工程と、を含んでいる。
図5に示すように、第1金型30のキャビティS1は、ギヤ部20と同形状に形成されている。第1金型30は、キャビティS1の上側を囲む第1上金型31と、キャビティS1の下側を囲む第1下金型32と、キャビティS1の外周を囲む第1外周金型33と、により構成されている。よって、第1外周金型33によりギヤ部20の歯21が成形されるようになっている。
第1スプール35は、第1上金型31を上下方向に貫通する孔であり、軸Oと重なっている。第1ランナ36及び第1ゲート37は、第1上金型31の下面の窪みと第1下金型32の上面の窪みにより構成されている。
第1ランナ36は、第1スプール35の下端と連続するとともに軸O方向から視て円形状を呈しており、キャビティS1の内周側に位置している。
第1ゲート37は、第1ランナ36の外周側とキャビティS1の内周側とを連通する環状の流路、つまり、ディスクゲートである。また、第1ゲート37が接続するキャビティS1の箇所は、キャビティS1の内周側であり、詳細には、ギヤ部20の延出部23を形成する部位であって、その延出部23の内周面の中央部に相当する部位となっている。
図7に示すように、第2金型40のキャビティS2は、ウォームホイール1と同形状に形成されている。第2金型40は、キャビティS2の上側を囲む第2上金型41と、キャビティS2の下側を囲む第2下金型42と、キャビティS2の外周を囲む第2外周金型43と、により構成されている。なお、第2外周金型43は、第1外周金型33と同じように、径方向外側にスライド可能な複数の分割コア44により構成されている。
第2スプール45は、第2上金型41を上下方向に貫通する孔であり、軸Oと重なっている。第2ランナ46及び第2ゲート47は、第2上金型41における下面の窪みと第2下金型42における上面の窪みを組み合わせて構成されている。
第2ランナ46は、第2スプール45の下端から径方向外側に延出する平面視で円形状の空間であり、キャビティS2(本体部10)の内周側に位置している。第2ゲート47は、第2ランナ46とキャビティS2とを連通する環状の流路(ディスクゲート)である。また、第2ゲート47が接続するキャビティS2の箇所は、キャビティS2の内周側であり、本体部10の内周面における厚み方向中央部である。
従来技術では、ギヤ部を成形する際、キャビティの内周側に本体部がインサートされていた。このため、ランナ及びゲートは、ギヤ部の側部側(軸O方向)に配置され、ランナ及びゲートの形状が有底円筒状を呈している(図5の一点鎖線Lを参照)。
一方、本実施形態によれば、ギヤ部20を成形する第1金型30の第1ランナ36及び第1ゲート37がキャビティS1の内周側に位置し、第1ランナ36及び第1ゲート37の形状が略円盤状を呈している。よって、本実施形態の第1ランナ36及び第1ゲート37は、従来のランナ及びゲートよりも体積及び表面積が縮小している。
つまり、本実施形態によれば、射出機から射出された樹脂は、第1ランナ36及び第1ゲート37内で冷え難く、成形品(ギヤ部20)の品質が安定化する。また、第1ランナ36及び第1ゲート37に残る樹脂が低減することから、歩留まりが向上する。
次に第2実施形態について説明する。
図8、図9に示すように、第2実施形態のウォームホイール1Aにおいて、ギヤ部20は、延出部23の一部を窪ませて成る複数の凹部24(図2−図4参照)に代えて延出部23から突出する凸部25を備える点で、第1実施形態のウォームホイール1と相違する。また、第2実施形態のウォームホイール1Aにおいて、本体部10は、周溝13の内面から突出する複数の凸部14(図2−図4を参照)に代えて周溝13の内面を厚み方向に窪ませて成る凹部15を備える点で、第1実施形態のウォームホイール1と相違する。以下、第2実施形態のウォームホイール1Aについて、第1実施形態との相違点に絞って説明する。
凹部15は、第1凸部25aが入り込み第1凸部25aと係合する第1凹部15aと、第2凸部25bが入り込み第2凸部25bと係合する第2凹部15bと、を備えている。
このような構成であっても、本体部10とギヤ部20とが一体化されて互いに相対回転しない。また、本体部10とギヤ部20とが径方向に離間しない。
このように第2実施形態のウォームホイール1Aによれば、本体部10とギヤ部20との結合強度が高いため、長期に亘って使用が可能となる。
次に第3実施形態について説明する。
第3実施形態は、ギヤ部成形工程で用いられる第1金型がスポーク型となっている点において、第1実施形態の第1金型と相違する。なお、第1実施形態の第1金型30は、第1ランナ36及び第1ゲート37が軸Oから視て円形状を呈し、いわゆるディスク型である。以下、第3実施形態のギヤ部成形工程で用いられる第1金型の詳細を説明する。
第1スプールは、第1上金型を上下方向に貫通する孔であり、下端がキャビティの内周側に位置している。なお、第1スプールは、第1実施形態の第1スプール35と同一である。
第1ランナは、第1スプールの下端から径方向外側に延出している。また、第1ランナは、第1スプールの下端を中心に周方向に複数形成されている。
第1ゲートは、第1ランナの外周側とキャビティの内周側とを連通する流路であり、第1ランナと同数形成されている。
以上から、第3実施形態の第1ランナ及び第1ゲードは、第1スプールの下端を中心に放射状の流路を形成し、キャビティの内周側から樹脂を供給するようになっている。よって、第3実施形態におけるスポーク型の第1金型は、従来のランナ及びゲートよりも体積及び表面積が縮小しており、射出機から射出された樹脂が各第1ランナ及び各第1ゲート内で冷え難く、成形品(ギヤ部20)の品質が安定化する。また、各第1ランナ及び各第1ゲートに残る樹脂が低減することから、歩留まりが向上する。
本発明は、ギヤ部20の成形時に射出された樹脂が冷え難く、かつ、歩留まりを向上させる、という課題を解決するものであり、本発明において、本体部10の構造及びに第2金型40の樹脂の流路に関し、実施形態で示した例に限定されない。
つまり、本発明において、本体部10はシャフトに圧入される圧入用カラーを最内径部に備える構造としてもよい。そして、第2金型40の樹脂の流路は、圧入用カラーを回避するようにするため、上記したディスク型又はスポーク型ではなくピンゲート型を採用し、複数のゲートをキャビティの上側に形成し、キャビティの上方から樹脂を供給するようにしてもよい。
10 本体部
12 被係合部
13 周溝
14 凸部
15 凹部
20 ギヤ部
21 歯
22 係合部
23 延出部
24 凹部
25 凸部
30 第1金型
33 第1外周金型
34 分割コア
35 第1スプール
36 第1ランナ
37 第1ゲート
40 第2金型
43 第2外周金型
44 分割コア
45 第2スプール
46 第2ランナ
47 第2ゲート
S1 キャビティ
S2 キャビティ
Claims (6)
- 回転軸に固定される環状の本体部と、前記本体部の外周部に形成されて前記回転軸の回転力を他の部品に伝達する環状のギヤ部と、を備えた回転型動力伝達部材の製造方法であって、
高融点樹脂を第1金型に射出して前記ギヤ部を成形するギヤ部成形工程と、
前記ギヤ部を第2金型にインサートしつつ低融点樹脂を射出して前記本体部を成形する本体部成形工程と、を備え、
前記第1金型は、前記ギヤ部を成形する環状のキャビティの内周側に位置するランナと、前記ランナと前記キャビティとを連通し樹脂を前記キャビティに供給するゲートと、を備えることを特徴とする回転型動力伝達部材の製造方法。 - 前記ゲートは、ディスクゲートであることを特徴とする請求項1に記載の回転型動力伝達部材の製造方法。
- 前記回転型動力伝達部材は、ウォームホイールであり、
前記第1金型は、前記ウォームホイールの歯を成形する外周金型を有し、
前記外周金型は、周方向に分割された複数の分割コアで構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転型動力伝達部材の製造方法。 - 前記本体部の外周には、被係合部が形成され、
前記ギヤ部の内周には、前記被係合部に係合する係合部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転型動力伝達部材の製造方法。 - 前記被係合部は、前記本体部の外周面から径方向内側に窪む周溝と、前記周溝の内面から前記回転軸の軸方向に突出する凸部と、を備え、
前記係合部は、前記ギヤ部の内周面から径方向内側に延出し前記周溝に入り込む延出部と、前記延出部から前記軸方向に窪み前記凸部と係合する凹部と、を備えていることを特徴とする請求項4に記載の回転型動力伝達部材の製造方法。 - 前記被係合部は、前記本体部の外周面から径方向内側に窪む周溝と、前記周溝の内面から前記回転軸の軸方向に窪む凹部と、を備え、
前記係合部は、前記ギヤ部の内周面から径方向内側に延出し前記周溝に入り込む延出部と、前記延出部から前記軸方向に突出し前記凹部と係合する凸部と、を備えていることを特徴とする請求項4に記載の回転型動力伝達部材の製造方法。
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