JP7409232B2 - 複合成形部品 - Google Patents

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Description

本開示は、複合成形部品に関する。
特許文献1には、射出成形等によって、検出素子部を含む検出ユニットとホルダ部とが一体化された成形体が構成されること、この成形体にさらに射出成形等がなされることで樹脂モールド部が形成されること等が開示されている。
特開2017-96828号公報
内側成形部と外側成形部との間でのシール性能をさらに改善することが要請されている。
そこで、本開示は、内側成形部と、外側成形部との間のシール性能をさらに改善することを目的とする。
本開示の複合成形部品は、内部部品と、前記内部部品を覆う内側成形部と、前記内側成形部を覆う外側成形部と、を備え、前記外側成形部に、前記内側成形部に達する孔が形成され、前記内側成形部と前記外側成形部との間に、前記孔を囲む環状シール部が設けられ、前記環状シール部は、前記内側成形部よりも柔らかい材料によって形成されている、複合成形部品である。
本開示によれば、内側成形部と、外側成形部との間のシール性能がさらに改善される。
図1は複合成形部品を示す斜視図である。 図2は複合成形部品を示す斜視図である。 図3は図1のIII-III線断面図である。 図4は内側成形部及び環状シール部を示す斜視図である。 図5は内側成形部及び環状シール部を示す斜視図である。 図6は内部部品を示す斜視図である。 図7は内側成形部に環状シール部を成形する工程例を示す説明図である。 図8は図3の部分拡大図である。 図9は変形例に係る環状シール部を示す断面図である。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
本開示の複合成形部品は、次の通りである。
(1)内部部品と、前記内部部品を覆う内側成形部と、前記内側成形部を覆う外側成形部と、を備え、前記外側成形部に、前記内側成形部に達する孔が形成され、前記内側成形部と前記外側成形部との間に、前記孔を囲む環状シール部が設けられ、前記環状シール部は、前記内側成形部よりも柔らかい材料によって形成されている、複合成形部品である。本開示によると、内側成形部と外側成形部徒の少なくとも一方に熱収縮又は熱膨張等によって変形が生じても、環状シール部が当該変形に追随して変形することができる。これにより、内側成形部と外側成形部との間であって孔を囲む部分が、環状シール部によってシールされた状態に保たれる。これにより、内側成形部と、外側成形部との間のシール性能がさらに改善される。また、環状シール部は、内側成形部及び外側成形部に対して、孔を囲む部分的な箇所に設けられるため、複合成形部品として必要な強度を保つことができる。
(2)(1)の複合成形部品であって、前記内側成形部と前記外側成形部とがポリアミド樹脂により形成され、前記環状シール部がウレタン樹脂により形成されていてもよい。内側成形部と外側成形部とをポリアミド樹脂によって形成することで、複合成形部品に強度を持たせることができる。また、環状シール部をウレタン樹脂により形成することで、内側成形部と外側成形部との間であって孔の周囲でシール性能が改善される。
(3)(1)又は(2)の複合成形部品であって、前記内側成形部の表面に前記孔を囲む環状溝が形成され、前記環状シール部が前記環状溝を埋めるように設けられていてもよい。環状シール部が内側成形部の表面の環状溝を埋めるように設けられるため、外側成形部を形成する際に、環状シール部が孔を囲んだ状態に保たれ易い。
(4)(1)から(3)のいずれか1つの複合成形部品であって、前記内側成形部と前記環状シール部とは、前記内側成形部を一次成形部、前記環状シール部を二次成形部として、ダブルモールド成形又はインサート成形されていてもよい。内側成形部と環状シール部との密着性が高められ、シール性がさらに向上する。
(5)(1)から(4)のいずれか1つの複合成形部品であって、前記環状シール部が複数形成され、前記環状シール部と同じ材料で形成された連結部が前記複数の環状シール部の間を繋ぐように設けられていてもよい。複数の環状シール部が連結部で繋げられた状態で容易に形成される。
(6)(1)から(5)のいずれか1つの複合成形部品であって、前記環状シール部が前記内側成形部から突出していてもよい。環状シール部が内側成形部から突出しているので、外側成形部を成形する際に、環状シール部が加熱され易い。これにより、環状シール部が外側成形部に密着した状態となり易い。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の複合成形部品の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[実施形態]
以下、実施形態に係る複合成形部品について説明する。図1及び図2は複合成形部品10を示す斜視図である。図3は図1のIII-III線断面図である。図4及び図5は複合成形部品における内側成形部30及び環状シール部51、52、53、54を示す斜視図である。図1及び図4は同じ方向からの斜視図である。図2及び図5は同じ方向からの斜視図である。図6は内部部品20を示す斜視図である。
複合成形部品10は、内部部品20と、内側成形部30と、外側成形部40と、環状シール部51、52、53、54とを備える。
内部部品20は、内側成形部30及び外側成形部40によって覆われる部品である。内部部品20は、例えば、センサ素子等の電子部品である。
内側成形部30は、内部部品20を覆う樹脂部分である。外側成形部40は、内部部品20及び内側成形部30を覆う樹脂部分である。内部部品20が内側成形部30によって覆われ、さらに、外側成形部40によって覆われることで、内部部品20に対する止水性が向上する。例えば、内部部品20を位置決めピンで位置決めした状態で、内側成形部30を金型成形する。この後、内側成形部30を位置決めピンで位置決めした状態で、外側成形部40を金型成形することができる。これにより、内側成形部30及び外側成形部40内における内部部品20の位置精度を向上させつつ、内部部品20の周り全体を内側成形部30及び外側成形部40によって覆って、止水性を向上させることができる。
環状シール部51、52、53、54は、内側成形部30と外側成形部40との間を止水することで、内部部品20に対する止水性を向上させる。特に、外側成形部40を金型成形する際における内側成形部30の位置決めピン跡である孔41、42、43、44の周りを環状シール部51、52、53、54が囲うことによって、内部部品20に対する止水性を向上させる。
より具体的には、内部部品20は、例えば、センサ素子20である。センサ素子20は、磁気、光、温度等の物理量或はそれらの変化量を検出する素子である。ここでは、センサ素子20が磁気センサであることを想定した説明がなされる。磁界は非磁性体である樹脂による影響を受け難い。このため、センサ素子20が磁気センサである場合、センサ素子20の周り全体が内側成形部30及び外側成形部40によって覆われていてもよい。
センサ素子20は、素子本体部22と、リード部24とを備える。素子本体部22は、例えば,平たい直方体状に形成される。素子本体部22は、周辺環境、例えば、周辺磁界の大きさ、方向等に応じた信号を出力する。素子本体部22からリード部24が延び出ている。ここでは、2本のリード部24が平行姿勢で素子本体部22から延び出ている。ここでは、リード部24は金属等によって細長い板状に形成されている。素子本体部22における検出出力は、2本のリード部24を介して外部に出力される。
センサ素子20の出力は、ケーブル60を介して伝送される。ケーブル60は、複数本(ここでは2本)の電線62と、外部被覆61とを備える。電線62は、芯線63の周囲に被覆64が形成された一般的な被覆電線である。外部被覆61は、2本の電線62を覆っている。ケーブル60の端部において外部被覆61が除去され、2本の電線62が露出している。2本の電線62の端部において被覆64が除去され、芯線63が露出している。2本の電線62の端部が2本のリード部24上に沿って配設され、それぞれの芯線63がリード部24に電気的及び機械的に接続されている。ここでは、芯線63はリード部24にはんだ付けされている。芯線63とリード部24とは、溶接、圧着等によって電気的及び機械的に接続されてもよい。
センサ素子20に接続される電線が、外部被覆等によって1つにまとめられていることは必須ではない。センサ素子に接続される電線は、個別に外側に引出されていてもよい。センサ素子に接続される電線の数は、当該センサ素子におけるリード部の数等によって増減されてもよい。センサ素子に電線が接続されていることは必須ではなく、他のFPC(Flexible printed circuit)等がセンサに接続されていてもよい。
内側成形部30は、樹脂によって形成された部分である。内側成形部30は、例えば、ポリアミド樹脂、PE(ポリエチレン)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等によって形成されていてもよい。内側成形部30は、センサ素子20を覆う部分である。
より具体的には、内側成形部30は、センサ素子20をインサート部品として樹脂により金型成形された部分である。内側成形部30は、素子収容部35と、リード部収容部36とを備える。
素子収容部35は、直方体状に形成されている。素子収容部35における一端部の一方主面寄りの位置に、センサ素子20の素子本体部22が収容されている。素子本体部22から延び出るリード部24は、素子収容部35内を通って、素子収容部35の他端側に向けて延びる。
リード部収容部36は、素子収容部35の他端部に連なるように設けられている。リード部収容部36は、底板部37と、仕切部38とを含む。底板部37は、素子収容部35の他端部から延び出る板状に形成されている。2つのリード部24は、底板部37上に延び出ている。仕切部38は、底板部37の幅方向中間部において、2つのリード部24を仕切るように設けられている。
素子収容部35の一端部の一方主面において、素子本体部22の一方主面が露出している。素子収容部35の一方主面に少なくとも1つ(ここでは2つ)の凹部35aが形成される。素子収容部35の他方主面に少なくとも1つ(ここでは2つ)の凹部35bが形成される。2つのリード部24が素子収容部35の両面側に、上記凹部35a、35bを介して露出している。
センサ素子20をインサート部品として内側成形部30が金型成形される際には、センサ素子20のうちの上記各露出部分が金型装置における金型面或は位置決め部分に接触された状態とされる。これにより、センサ素子20が金型装置内に位置決めされた状態で、内側成形部30が金型成形される。このため、センサ素子20は、内側成形部30に対して精度よく一定の位置に保持される。
なお、上記芯線63は、センサ素子20が内側成形部30にインサートされた状態でリード部24にはんだ付けされてもよい。芯線63は、センサ素子20が内側成形部30にインサートされる前の状態で、リード部24にはんだ付けされてもよい。センサ素子20をインサート部品として内側成形部30が金型成形されることは必須ではない。内側成形部30がセンサ素子20を嵌め込み可能な形状に金型成形されており、これにセンサ素子20が嵌め込まれてもよい。
外側成形部40は、樹脂によって形成された部分である。外側成形部40は、内側成形部30と同様に、例えば、ポリアミド樹脂、PE(ポリエチレン)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等によって形成されていてもよい。外側成形部40と内側成形部30とが同じで樹脂によって形成されることは必須ではない。外側成形部40と内側成形部30とが同じで樹脂で形成されていれば、両者の間での密着性が良好となる。
外側成形部40は、内側成形部30を覆っている。外側成形部40は、内側成形部30の周囲の全体を覆っていてもよいし、内側成形部30の一部を覆っていてもよい。ここでは、外側成形部40は、内側成形部30のうち位置決めに利用した部分を除き、当該内側成形部30の周囲の全体を覆っている。つまり、内側成形部30及び外側成形部40のうちの少なくとも一方によって、センサ素子20の周り全体が覆われている。ここでは、外側成形部40の外形状は細長い直方体形状に形成されている。素子本体部22は、外側成形部40内における一端部寄りの部分に埋込まれた状態となっている。ケーブル60のうち外部被覆61の先端部は外側成形部40内における他端部寄りの部分に埋った状態となっている。ケーブル60のうち外部被覆61によって覆われた部分が外側成形部40の他端部から外側に向けて延び出ている。なお、外側成形部40の外形状が直方体であることは必須ではない。

外側成形部40に、その表面から内側成形部30に達する孔41、42、43、44が形成される。ここでは、外側成形部40の一方主面の一端部寄りの位置に孔41が形成される(図1参照)。この孔41は、内側成形部30の一方主面における長手方向中間部に達する。外側成形部40の他方主面の他端部寄りの位置に孔42が形成される(図2参照)。この孔42は、内側成形部30の他方主面における他端部寄りの部分に達する。外側成形部40の他方主面の長手方向中間部に一対の孔43、44が形成される(図2参照)。この孔43、44は、内側成形部30の他方主面における長手方向中間部に達する。ここでは、内側成形部30の表面のうち孔41、42、43、44に対応する各位置に、各孔41、42、43、44と連続する位置決め凹部31、32、33、34が形成される。
センサ素子20及び内側成形部30をインサート物として、外側成形部40が金型成形される際、位置決めピンが上記孔41、42、43、44に対応する箇所を通って内側成形部30の表面に接触した状態とされる。ここでは、位置決めピンが各孔41、42、43、44を通って位置決め凹部31、32、33、34に嵌め込まれて、内側成形部30を位置決めする。これにより、内側成形部30が金型装置内に位置決めされた状態で、外側成形部40が金型成形される。このため、内側成形部30は、外側成形部40に対して精度よく一定の位置に保持される。内側成形部30によって保持されているセンサ素子20も、外側成形部40に対して精度よく一定の位置に保持される。なお、孔41、42、43、44及び位置決め凹部31、32、33、34は、円形状に形成されている。孔41、42、43、44及び位置決め凹部31、32、33、34は、他の形状、例えば、楕円、多角形状等であってもよい。
内側成形部30と外側成形部40との間に、孔41、42、43、44を囲む環状シール部51、52、53、54が形成される。上記孔41、42、43、44の奥では、内側成形部30と外側成形部40との境界が露出し得る。環状シール部51、52、53、54は、この露出部分を囲むことができる。
環状シール部51は孔41の周りを覆っており、環状シール部52は孔42の周りを覆っており、環状シール部53は孔43の周りを覆っており、環状シール部54は孔44の周りを覆っている。ここでは、環状シール部51、52、53、54は、孔41、42、43、44を、間隔をあけて囲んでいる。環状シール部51、52、53、54は、孔41、42、43、44を、接した状態で囲んでいてもよい。
環状シール部51、52、53、54の内周縁形状及び外周縁形状は任意である。ここでは、環状シール部51、52、53、54のそれぞれの内周縁形状は円形状に形成されている。環状シール部51、52のそれぞれの外周縁形状は円形状に形成されている。環状シール部53、54は一体的に連なっており、一体的となった環状シール部53、54の外周縁形状は、長円形を描いている。上記孔41、42、43、44の奥では、内側成形部30と外側成形部40との境界が露出し得る。環状シール部51、52、53、54は、この露出部分を囲むことができる。
環状シール部51、52、53、54は、内側成形部30よりも柔らかい材料によって形成される。ここでの柔らかさは、伸縮変形のし易さによって評価されてもよく、例えば、ロックウェル硬さ(JIS Z 2245)によって評価されてもよい。例えば、内側成形部30が、ポリアミド樹脂、PE(ポリエチレン)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等によって形成され、環状シール部51、52、53、54が、より柔らかいウレタン樹脂、合成ゴム等の弾性材料によって形成されてもよい。外側成形部40は、内側成形部30と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。1つの具体例は、内側成形部30と外側成形部40とがナイロン等のポリアミド樹脂により形成され、環状シール部51、52、53、54が熱可塑性ウレタン樹脂により形成されている場合である。
環状シール部51、52、53、54は、内側成形部30の表面に埋っていてもよいし、外側成形部40の内面に埋っていてもよいし、内側成形部30及び外側成形部40の両方に埋っていてもよい。本実施形態では、内側成形部30の表面に、孔41、42、43、44を囲む環状溝31g、32g、33g、34gが形成されている。環状溝31gは、環状シール部51に対応する領域に形成され、環状溝32gは環状シール部52に対応する領域に形成され、環状溝33g、34gは環状シール部53、54に対応する領域に形成される。環状溝31g、32g、33g、34gは、センサ素子20に達しない程度の深さに形成される。
環状シール部51、52、53、54は、環状溝31g、32g、33g、34gを埋めるように設けられている。図3から図5では、環状シール部51、52、53、54の外向き表面が、内側成形部30と面一に連続している様子が示される。しかしながら、環状シール部51、52、53、54は、内側成形部30の外表面から凹んでいてもよいし、突出していてもよい。
上記内側成形部30と環状シール部51、52、53、54とは、内側成形部30を一次成形部、環状シール部51、52、53、54を二次成形部として、ダブルモールド成形(二色成形と呼ばれるものを含む)又はインサート成形されてもよい。例えば、図7に示すように、センサ素子20を保持する内側成形部30が準備される。この内側成形部30には、環状溝31g、32g、33g、34gが形成されている。センサ素子20を保持する内側成形部30が、環状シール部51、52、53、54を金型成形するための金型70内にセットされる。この状態で、環状溝31g、32g、33g、34g内に、環状シール部51、52、53、54を成形するための溶融材料が流し込まれる。溶融材料が環状溝31g、32g、33g、34g内で固化することで、環状シール部51、52、53、54が金型成形される。
内側成形部30に形成された複数の環状溝31g、32g、33g、34gに容易に溶融材料を流し込めるようにするため、複数の環状溝31g、32g、33g、34gが連結溝30g1、30g2によって繋がっている。ここでは、内側成形部30の一方主面側の環状溝31gと、他方主面側の環状溝33g、34gとが、内側成形部30の一側を経由する連結溝30g1によって繋がっている(図4参照)。内側成形部30の他方主面側の環状溝32gと、環状溝33g、34gとが、内側成形部30の他方主面側に設けられた連結溝30g2によって繋がっている(図5参照)。このため、上記金型70内において、環状溝31g、32g、33g、34g及び連結溝30g1、30g2のいずれかに溶融材料が流し込まれると、溶融材料が複数の環状溝31g、32g、33g、34g内に容易に流れ込むことができる。この場合、内側成形部30の表面のうち連結溝30g1が形成された部分に連結部50a1が形成され、連結溝30g2が形成された部分に連結部50a2が形成される。連結部50a1、50a2は、環状シール部51、52、53、54と同じ材料で形成されており、連結部50a1は、環状シール部51と環状シール部53、54を繋ぎ、連結部50a2は環状シール部52と環状シール部53、54とを繋ぐ。
なお、内側成形部30と環状シール部51、52、53、54とをダブルモールド成形する場合、内側成形部30の表面のうち上記環状溝31g、32g、33g、34g及び連結溝30g1、30g2が形成されない他側の面を共通金型によって形成してもよい。
上記のように形成された内側成形部30及び環状シール部51、52、53、54をインサートとして、外側成形部40が金型成形されると、図3及び図8に示すように、内側成形部30と外側成形部40との間であって孔41、42、43,44を囲む部分に、環状シール部51、52、53、54が設けられる。例えば、外側成形部40を金型成形する際に、環状シール部51、52、53、54が熱によって軟化しつつ圧縮されて、内側成形部30と外側成形部40に密着しつつそれらの間を埋めることが考えられる。これにより、内側成形部30と外側成形部40との間であって孔41、42、43,44を囲む部分が、環状シール部51、52、53、54によって良好にシールされる。なお、内側成形部30については、ポリアミド樹脂等の硬い樹脂によって形成されているため、外側成形部40の金型成形時に、内側成形部30が変形し難く、従って、センサ素子20は内側成形部30内の一定位置に保たれる。そして、外側成形部40の冷却中及び冷却後の使用状態等において、内側成形部30及び外側成形部40が収縮又は膨張したとしても、内側成形部30と外側成形部40との間に介在する環状シール部51、52、53、54は、その収縮又は膨張に追随して容易に変形し、両者間のシール性を保つことができる。このため、内側成形部30と外側成形部40との間であって孔41、42、43,44を囲む部分のシール性が良好に維持される。
以上のように構成された複合成形部品によると、内側成形部30と外側成形部40との少なくとも一方に熱収縮又は熱膨張等によって変形が生じても、環状シール部51、52、53、54が当該変形に追随して変形することができる。これにより、内側成形部30と外側成形部40との間であって孔を囲む部分が、環状シール部51、52、53、54によってシールされた状態に保たれる。これにより、内側成形部30と外側成形部40との間のシール性能がさらに改善される。また、環状シール部51、52、53、54は、内側成形部30及び外側成形部40に対して、孔41、42、43、44を囲む部分的な箇所に設けられるため、複合成形部品10として必要な強度を保つことができる。
上記内側成形部30と外側成形部40とをポリアミド樹脂によって形成することで、複合成形部品10に強度を持たせることができる。また、環状シール部51、52、53、54をウレタン樹脂によって形成することで、内側成形部30と外側成形部40との間であって孔41、42、43、44の周囲でシール性能が改善される。
また、環状シール部51、52、53、54が内側成形部30の環状溝31g、32g、33g、34gを埋めるように設けられるため、外側成形部40を形成する際に、環状シール部51、52、53、54が孔41、42、43、44を囲んだ状態に保たれ易い。これにより、良好なシール性を得ることができる。
また、内側成形部30と環状シール部51、52、53、54とが、ダブルモールド成形又はインサート成形によって形成されていると、内側成形部30と環状シール部51、52、53、54との密着性が高められ、さらにシール性が向上する。
この場合において、複数の環状シール部51、52、53、54が連結部50a1、50a2によって繋げられていると、複数の環状シール部51、52、53、54が、連結部50a1、50a2で繋げられた状態で容易に形成され得る。
なお、図9に示す変形例のように、環状シール部51に対応する環状シール部151が内側成形部30から突出していてもよい。環状シール部151は、先端側に向けて徐々に幅狭になる形状であってもよい。これにより、外側成形部40を金型成形する際に、環状シール部151の先端部が加熱されて変形し易くなる。これにより、環状シール部151の先端部が外側成形部40に密着した状態を保ち易い。
なお、上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。
[実験例]
実際、内側成形部30と外側成形部40とをナイロンによって形成し、環状シール部51、52、53、54をウレタン樹脂によって形成した複合成形部品10を製造したところ、良好なシール性を得ることができることが確認された。
10 複合成形部品
20 センサ素子(内部部品)
22 素子本体部
24 リード部
30 内側成形部
30g1、30g2 連結溝
31、32、33、34 位置決め凹部
31g、32g、33g、34g 環状溝
35 素子収容部
35a、35b 凹部
36 リード部収容部
37 底板部
38 仕切部
40 外側成形部
41、42、43、44 孔
50a1、50a2 連結部
51、52、53、54 環状シール部
60 ケーブル
61 外部被覆
62 電線
63 芯線
64 被覆
70 金型
151 環状シール部

Claims (5)

  1. 内部部品と、
    前記内部部品を覆う内側成形部と、
    前記内側成形部を覆う外側成形部と、
    を備え、
    前記外側成形部に、前記内側成形部に達する孔が形成され、
    前記内側成形部と前記外側成形部との間に、前記孔を囲む環状シール部が設けられ、
    前記環状シール部は、前記内側成形部よりも柔らかい材料によって形成されている、複合成形部品。
  2. 請求項1に記載の複合成形部品であって、
    前記内側成形部と前記外側成形部とがポリアミド樹脂により形成され、
    前記環状シール部がウレタン樹脂により形成されている、複合成形部品。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の複合成形部品であって、
    前記内側成形部の表面に前記孔を囲む環状溝が形成され、
    前記環状シール部が前記環状溝を埋めるように設けられている、複合成形部品。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の複合成形部品であって、
    前記環状シール部が複数形成され、
    前記環状シール部と同じ材料で形成された連結部が前記複数の環状シール部の間を繋ぐように設けられている、複合成形部品。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の複合成形部品であって、
    前記環状シール部が前記内側成形部から突出している、複合成形部品。
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