JPH05319006A - 高分子材料製車輪とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造の要所別にそれぞれ対応した適性の高分
子材料を使用して各部材を構成することにより廉価でし
かも耐久性があり、商品価値の高い高分子材料製車輪と
その製造方法。 【構成】 ポリアセタール樹脂により一体成形したボス
部１１およびリム部１３およびボス部１１とリム部１３
とを結合する放射状に配設されたスポーク部と、ポリウ
レタン樹脂によりインサート成形したリム部１３周りの
接地部１４およびスポーク部１２間の緩衝部１６とを具
備した高分子材料製車輪１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子材料製車輪とそ
の製造方法に関し、特に複数のスポーク部によって結合
されるボス部およびリム部と、リム部の回りに周設され
る接地部およびスポーク部間の緩衝部とがそれぞれ異な
る合成樹脂で成形される高分子材料製車輪とその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】椅子を始めとする各種家具の脚部に取付
けられるキャスターや搬送用コンベア等に使用される車
輪は従来から合成ゴムや熱可塑性樹脂系の材料による射
出成形で製造されてきた。図４に、このようにして成形
された従来の車輪の一例を模式的に示す。ここで、１０
０はその車輪、１１０は車軸１２０が嵌め合わされるボ
ス部、１３０は車輪１００の周りに形成された接地部で
ある。なお、ボス部１１０は車軸１２０に回転自在に支
持されると共にその回転によって強い摩擦力を受けるた
めに、摩耗度の少ない材質であることが要求されると共
に、重い荷重がかけられるために機械的強度上からも優
れた材料で形成される必要がある。

【０００３】一方、これに対して車輪１００の接地部１
３０の方は、これと接する例えば床面等との間に大きい
摩擦力が生じるためにこれに耐えるだけの耐摩耗性と共
に、十分な弾力性のあることが望まれる。そこで、従来
は上記のような双方の条件が一応満たされるものとして
例えば熱可塑性であるナイロンプラスチック成形品、あ
るいは硫化ゴムなどの合成ゴムによる一体成形品が用い
られてきた。

【０００４】また、このような成形にあたって従来一般
に用いられてきた製造の手順では、まず合成ゴム等によ
る硬軟２層の素材からなるゴムチューブを押出し成形し
た後、一定幅に切断し、更にこれを手作業で金型内に押
し込むように装填した上、プレスおよび加熱加工をし
て、一体成形品として取り出し、周囲にはみ出したバリ
を除去するといった５段階の工程がとられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、単一の合成樹脂材料あるいは合成ゴムに
よる一体成形品では、ボス部１１０の摺接面に高温下で
の耐クリープ性，耐疲労性を持たせると共に、車軸１２
０との間での遊びを少なくするために永久歪の発生を抑
制する必要がある。そのためには摺接面の硬度を高める
ようにする手立てとして成形後特殊加工を施すなど手数
がかかる。

【０００６】また、合成ゴムや熱可塑性樹脂系材料であ
るナイロンによる一体成形の場合は、機械的強度に十分
な余裕がなく、一方、車輪全体としてはその設計上から
種々な制約があり、特に家具等の脚部に取付けられるキ
ャスターとして使用される場合は美観が損われ易い。更
にまた、ボス部１１０の車軸１２０との摺接面における
摩擦係数を低く保つためにその間に潤滑剤を介在させる
ようにしようとすると、ボス部１１０の摺接面にグリス
溜りの凹部を形成しなければならず、一体成形のための
金型が複雑となりコスト高の原因となる。

【０００７】本発明の目的は、かかる従来の問題に着目
し、これらの問題の解決を図り、構造の要所別にそれぞ
れ対応した適性の高分子材料を使用することによって廉
価で、しかも各部に耐久性があり、商品価値が高く、製
造工程の省力化が図られる高分子材料製車輪とその製造
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明高分子材料製車輪は、ウレタン変性のポリ
アセタール樹脂により一体成形した車軸軸支用ボス部お
よび車輪の外周を構成するリム部および前記ボス部から
放射状に配設され前記リム部との間を結合する複数のス
ポーク部と、ポリウレタン樹脂によりインサート成形し
た前記リム部の周りの接地部および各前記スポーク部間
の緩衝部とを具備したことを特徴とする。

【０００９】また、その製造方法は、車軸軸支用ボス部
および車輪の外周を構成するリム部および前記ボス部か
ら放射状に配設され前記リム部との間を結合する複数の
スポーク部を車輪内構部材としてウレタン変性のポリア
セタール樹脂により一体成形し、一体成形した該車輪内
構部材をコアとして金型内に保持した上、ポリウレタン
樹脂を前記金型内に注入し、前記リム部の周りの接地部
および各前記スポーク部間に形成される緩衝部を前記ポ
リウレタン樹脂により形成することを特徴とするもので
ある。

【００１０】

【作用】本発明によれば、車軸を介して伝達される荷重
に直接、間接的にかかわる部材、すなわち、ボス部，ス
ポーク部およびリム部を、機械的特性に優れ、かつ繰返
しの衝撃に対して耐衝撃性のあるウレタン変性のポリア
セタール樹脂で一体成形するもので、このようにして一
体成形された車輪内構部材をコアとして金型内に保持さ
せた上、インサート成形によりリム部周りの接地部およ
び各スポーク部間に形成される空間の緩衝部にポリウレ
タン樹脂を充填して、これらにより弾性および耐摩耗性
を持たせることができ、しかもポリウレタン樹脂とポリ
アセタール樹脂とは成形時に溶融接合されるため、全体
を剥離などが生じない一体のものに形成することができ
る。かくして、それぞれ特色のある高分子材料を適切に
使い分けすることにより、それぞれの特性を機能的に発
揮させることができる。

【００１１】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳
細かつ具体的に説明する。

【００１２】図１は本発明による車輪の構成の一例を示
す。なおその（Ａ）は全体的な構成を、また（Ｂ）は周
囲の接地部を除いた状態でのボス部からリム部までの構
成をそれぞれ示すものである。なお、本例における車輪
１０は（Ａ）に示すようにボス部１１、ボス部１１の外
周部周等分位置から湾曲しながら放射状に形成されたス
ポーク部１２、各スポーク部１２の外側に接続され、ボ
ス部１１と同心のリム部１３、リム部１３の外周面に沿
って周設された接地部１４とで構成される。１９はボス
部１１に形成された軸孔である。

【００１３】そして、ここで、ボス部１１、スポーク部
１２およびリム部１３は一体成形されるものであるが、
車輪１０の主要構造部材として構成されるこれらの部分
（以下で車輪内構部材という）１５は高温、低温のいか
なる環境下にあっても機械的特性が優れ、かつ、応力と
歪との関係が金属に近いことが望ましい。そこで、本実
施例においては、特に耐クリープ性、耐疲労性および耐
摩耗性等において優れているウレタン変性ポリアセター
ル樹脂、例えば重量比でポリウレタン樹脂３０％，ポリ
アセタール７０％の「デルリン１００ＳＴ」（商標名
〔米国デュポン社〕）によりこのような車輪内構部材１
５を一体に射出成形する。

【００１４】図２の（Ａ）および（Ｂ）はこのようにし
て成形された車輪内構部材１５の形状の一例を示すもの
で、この図の（Ｂ）に示すように、リム部１３の外周面
は断面でその中心部が中高となるようＲを持たせてあ
る。また、隣接するスポーク部１２間に形成される緩衝
空間（以下で緩衝部という）１６のまわりは中心部から
外部に向けてそれぞれテーパが形成してある。なお、車
輪内構部材１５をこのような形状としたのは、後述する
ようにしてこれをコアとして図３に示す金型２０内にイ
ンサート位置決めし、接地部および緩衝部１６を軟質で
かつ弾性に富んだ樹脂系材料による注入によって成形す
る時に、樹脂の流れを円滑、安定化させるのに貢献させ
るためである。

【００１５】ついで、上記のように成形した車輪内構部
材１５をコア１５Ａとして図３に示す金型２０を用い、
インサートモールディングする。そして、このとき注入
される樹脂には弾性に富み、かつ、強靭で優れた耐摩耗
性のあるポリウレタン樹脂（熱可塑性）を用いる。かか
るポリウレタン樹脂は完全に固化したウレタン変性ポリ
アセタール樹脂による車輪内構部材１５の表面層を溶融
状態に保たれる上記ポリウレタン樹脂（１９０°〜２０
０°）の熱によって溶融させることになる。よって、相
互間を十分に溶着させるのみならず、剥離の心配がな
く、外観的にも見苦しくない接合状態が得られる。

【００１６】なお、車輪内構部材１５をコアとして金型
２０に位置決めし易くするため、図３に示すように部材
１５のボス部１１外周部分に複数の凹部１５Ｂを予め形
成しておき、一方金型２０の方にもその対応する位置に
凸部２０Ａを形成しておくことにより、これらを互いに
組合せることによってコアとしての部材１５と金型２０
との相対位置を正確に保つことができ、不良成形の発生
を防止することができる。

【００１７】このように構成した高分子材料製車輪１０
においては、車軸１２０を介して車輪１０に荷重がかか
るが、車輪内構部材１５の構成要素である複数のスポー
ク部１２が湾曲した形に形成されている上、スポーク部
１２間の緩衝部１６およびスポーク部１２の周囲が弾性
のある樹脂系材料で充填されているため、大きい負荷が
短時間に作用したとしてもこれを十分に吸収することが
できる。

【００１８】また、このような車輪１０により車軸１２
０と接地面との間に機械的性質に優れ耐疲労性のあるポ
リアセタール樹脂による成形部材と弾性，耐摩耗性等に
おいて優れているポリウレタン樹脂による成形部材とが
交互に存在する形となるので、衝撃に対する吸収効果が
得られると共に機械的強度の点でも相乗効果が得られ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ウレタン変性のポリアセタール樹脂により一体成形
した車軸軸支用ボス部および車輪の外周を構成するリム
部および前記ボス部から放射状に配設され前記リム部と
の間を結合する複数のスポーク部と、ポリウレタン樹脂
によりインサート成形した前記リム部の周りの接地部お
よび各前記スポーク部間の緩衝部とを具備したので、ま
ず、製造上の利点として、ボス部、スポーク部およびリ
ム部を強度的な構造体として、ポリアセタール樹脂で一
体成形し、これをコアとして金型によりリム部の周りの
接地部およびスポーク部間の緩衝空間等を弾性のあるポ
リウレタン樹脂でインサート成形するという２行程でほ
ぼ成形が得られ、省力化、量産化が可能なことから製造
上の著しいコストダウンが図れる。また、射出成形時に
おけるスプルーからランナーまでを繰返して使用できる
上、作業環境のクリーン化にも貢献し、特にキャスター
車輪の場合、ポリウレタン樹脂の着色が自在なことから
自在な色の選択が可能となる。

【００２０】更にまた、製品としての高分子材料製車輪
としても互いに特性のある樹脂系材料の溶融接着による
一体化によって、相互間に剥離を生じたりすることな
く、それぞれの樹脂の有する特色によって、強靭で、か
つ、耐衝撃性があり、耐久性に富み、キャスター、その
他として使用するに好適な車輪を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を車軸に鉛直な断面図（Ａ）
およびその車輪内構部材のみの断面図（Ｂ）で示す構成
図である。

【図２】本発明による製造過程でコアとして使用される
車輪内構部材の形態の一例を側面図（Ａ）およびその側
面図のＡ−Ａ線断面図（Ｂ）として示す説明図である。

【図３】本発明による製造過程で上記コアを使用して金
型に位置決めした状態を断面（Ａ）および側面（Ｂ）で
それぞれ示す説明図である。

【図４】従来の車輪の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 車輪 １１ ボス部 １２ スポーク部 １３ リム部 １４ 接地部 １５ 車輪内構部材（コア） １９ 軸孔 ２０ 金型 １２０ 車軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 譲二 東京都港区虎ノ門２丁目10番１号 新日鉱 ビル デュポンタワー デュポン ジャパ ン リミテッド内 (72)発明者 狩野 晴彦 東京都港区虎ノ門２丁目10番１号 新日鉱 ビル デュポンタワー デュポン ジャパ ン リミテッド内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウレタン変性のポリアセタール樹脂によ
   り一体成形した車軸軸支用ボス部および車輪の外周を構
   成するリム部および前記ボス部から放射状に配設され前
   記リム部との間を結合する複数のスポーク部と、 ポリウレタン樹脂によりインサート成形した前記リム部
   の周りの接地部および各前記スポーク部間の緩衝部とを
   具備したことを特徴とする高分子材料製車輪。
2. 【請求項２】 車軸軸支用ボス部および車輪の外周を構
   成するリム部および前記ボス部から放射状に配設され前
   記リム部との間を結合する複数のスポーク部を車輪内構
   部材としてウレタン変性のポリアセタール樹脂により一
   体成形し、 一体成形した該車輪内構部材をコアとして金型内に保持
   した上、ポリウレタン樹脂を前記金型内に注入し、前記
   リム部の周りの接地部および各前記スポーク部間に形成
   される緩衝部を前記ポリウレタン樹脂により形成するこ
   とを特徴とする高分子材料製車輪の製造方法。