JPH0645208B2 - 樹脂製のモータケーシングおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用電装品等に使用される樹脂製のモータ
ケーシングおよびその製造方法に関するものである。

「従来技術及び発明が解決しようとする課題］ 今日、モータの軽量化等のため、モータケーシング（モ
ータハウジング）を結晶性を有した熱可塑性樹脂材を用
い、これをモールド成形によつて形成することが試みら
れている。しかるに該形成されたモータケーシングは、
樹脂製であるが故にどうしても加工精度が金属製のもの
に比して悪く、これがモータ軸を軸承する軸受の圧入部
である場合には、その内周面の真円度が著しく損なわ
れ、このため軸受に対して過大な圧入応力が局部的に働
いて軸受が変形する等して軸受精度が低下するという問
題が生じる。

しかもこの様な樹脂製ケーシングの場合、機械的強度を
アツプするため、ガラス繊維のような強化材を混入する
ことになるが、これらの強化材は繊維状で細長いもので
あるため、樹脂材の射出時にどうしても繊維の向きに方
向性が出てしまい、これがために、縦方向と横方向で成
形収縮率が異なつて、一層寸法変化の差が大きくなる傾
向が助長されてしまうことになる。

そこで従来から樹脂製ケーシングの精度を向上しようと
する幾つかの試みがある。その一つの試みとして、樹脂
成形するときの金型の型温に着目し、この型温を、製品
化されたときの樹脂の再結晶化による寸法変化（成形収
縮）を抑えるため、型温を、樹脂材の結晶化度が略飽和
状態に達するまで長時間に亘つて樹脂材の再結晶化温度
に略設定し、しかる後に冷却させて軸受圧入部の精度を
確保する手法があるが、結晶化度を飽和状態に近付ける
には長時間の恒温養生が必要であつて、可及的短時間で
大量生産する必要があるケーシングの製造工程としてこ
の手法を採用することは現実的ではない。

これに対して、金型の型温を低く設定し射出注入した樹
脂材を急冷するようにした成形時間を短縮する手法もあ
るが、このものでは、急冷によつて樹脂材にアモルフア
ス（非晶質）部分が生じ、これが車両用電装品のように
製品化後、ガラス転移点に近づいたりこれを越えるよう
な高温状態で使用される熱履歴を受けるものでは、前記
高温状態になつたとき、アモルフアス部分が再結晶化す
ることになつて、継時的な寸法変化を生じることになつ
て到底採用できないものである。

そこで金型に温度調整装置を取付けて金型の降温速度を
制御してアモルフアス部分が可及的に生じないようにす
ると共に、軸受圧入部については、その金型形状を、強
化材の流れを含めた成形後の寸法変化を予め見越して、
真円形状から例えば楕円や偏心円形状にずらしておき、
成形後の変形で真円形状に近づくようにすることも試み
られている。しかるにこの場合には、降温速度と成形品
の寸法変化と金型形状との間の関係を精密な計測技術で
測定する必要があると共に、高度の降温技術が必要にな
つて降温装置自体が高価なものとなる許りでなく、金型
の精密な加工技術が要求されることになつて、時間、コ
ストに膨大なロスを生じるという問題がある。そしてモ
ータケーシングのように形状が複雑になれば成るほど、
成形後の寸法変化の予測をすることが難しく、再現性も
乏しいという現実にある。

これに対して、この様な手法を採ることなく軸受圧入部
の精度を向上させるものとして、軸受を肉厚にして圧入
応力が軸受内径の変形に影響を及ぼさないようにする試
みや、軸受の圧入代を小さくして軸受内径の変形に影響
を及ぼさないようにする試みがあるが、前者の場合に
は、軸受が肉厚になる分、モータケーシングが大径にな
つて重いものになつてしまい、樹脂材にして軽量化しよ
うとする当初の目的に反するうえに、大型化してしまう
という欠点が有り、また後者の場合には、圧入代が小さ
いので軸受が抜けやすく、所期の軸受支持強度を確保す
ることが難しいという欠点が有り、何れにしろ採用でき
ないものである。

［課題を解決する手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの次点を一掃
することができる樹脂製のモータケーシングおよびその
製造方法を提供することを目的として創案されたもので
あって、第一の発明は、熱可塑性の樹脂材を金型に注入
せしめるモールド成形方式によつてモータケーシングを
形成するにあたり、モータケーシングの小径部に、ロー
タコアのコア軸を回動自在に軸承する軸受を圧入組付け
するに、前記軸受の圧入は、金型に注入された樹脂材を
金型から外した後、樹脂材の温度がガラス転移温度に下
がるまでの範囲のうちに行い、しかる後、室温まで冷却
させたことを特徴とするものである。

また、第二の発明は、熱可塑性の樹脂材を金型に注入せ
しめるモールド成形方式によつて形成されるモータケー
シングにおいて、該モータケーシングの小径部に、ロー
タコアのコア軸を回動自在に軸承する軸受を圧入組付け
するに、軸受は、樹脂材の温度がガラス転移温度に下が
るまでの温度範囲のうちに圧入されたものであることを
特徴とするものである。

そして本発明は、これらの構成によつて、樹脂製のモー
タケーシングでありながら、軸受圧入部の真円度を飛躍
的に向上できるようにしたものである。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図
面において、１は熱可塑性樹脂材であるポリエチレンテ
レフタレートをモールド成形することによつて形成され
たモータケーシングであつて、該ケーシング１には、内
周面に磁石２が貼着されると共に、その内側にロータコ
ア３が内装される大径部４と、ロータコア３のコア軸３
ａを軸受５を介して軸承する小径部、つまり軸受圧入部
６とが形成されるが、この軸受圧入部６に本発明が実施
されている。

つまりこの実施例のものでは、ポリエチレンテレフタレ
ートの如き熱可塑性樹脂を用い、そして軸受圧入部６の
外周を決める外側金型Ａと内周を決める内側金型Ｂとの
間に樹脂材が注入されることになるが、その手順として
は、まず金型Ａ，Ｂを前記樹脂材の再結晶化温度である
１１０℃前後に昇温しておく。ここで内側金型Ｂについ
ては、温度調整装置を接続して表面温度の調整制御をす
ることが好ましい。そしてこの状態で樹脂材を注入して
次第に降温していき、この様にしてモールド形成するこ
とになるが、内側金型Ｂについては、型温がガラス転移
温度よりも高く樹脂材が未だ活性化状態であつて結晶化
が進行しているうちに引き抜く等して外し、そして軸受
圧入部６の内周面温度がガラス転移温度より低くならな
いまでのあいだに軸受５を圧入し、その後、室温まで冷
却させることによつてケーシング１が成形される。

この様にしてモールド成形されたケーシング１の軸受圧
入部６には、既に軸受５が圧入取付けされたものとなる
が、軸受５の圧入作業が、前述したようにガラス転移温
度よりも低くならない温度のとき、つまり樹脂材の結晶
化はそれなりに進行しているが、まだある程度の変形を
許容する活性化状態のときに成されるので、軸受圧入後
の降温過程において、樹脂材は、圧入した軸受表面に馴
染むように徐々に軸受形状に追従しながら成形収縮して
いくこととなり、この結果、軸受圧入部６の内周面は、
軸受５の外周面に殆ど面接触する真円に近い状態となつ
て、軸受５に対し局部的に偏在した圧入応力が働くこと
がなく、もつて軸受５の変形を効果的に回避できて、高
精度の軸受取付けができてモータの品質および性能アツ
プに大いに寄与できることになる。

そしてこの様な高精度の軸受取付けを、従来のように軸
受圧入部６の金型形状を、高価な測定装置と高度の加工
技術を用いて絶えず修正作業を繰返すようなことが全く
不要になつて、著しい作業性の向上が計れることにな
る。

しかも軸受圧入部６の内周面は、樹脂材の成形収縮によ
つて軸受５の前後両端側において軸受５の外径よりも小
径状態になつて軸受５の前後両端部を所謂アンダーカツ
ト状態で支持することとなり、これによつて軸受５は軸
心方向の確実な抜止めがなされ信頼性が大幅に向上す
る。

因みに、本発明が如何に有効であるかについて、融点が
２６０℃、再結晶化温度が略１１０℃でガラス転移点が
略５５℃に設定されるポリエチレンテレフタレートを用
いて実際にモータケーシング１をモールド成形した場合
を例にとつてさらに説明する。

このものは外径が９mmと１２mmの軸受Ｘ，Ｙを圧入組付
けする場合について検討した。第３図は、モールド成形
品を金型から取外したときの軸受圧入部６の内周面の表
面温度変化と、選択された任意の表面温度において圧入
した軸受５の真円度変化（理想円に対する径方向の最大
ずれ量であつて、金型から外した後、２４時間経過した
ときのもの）とをプロツトしたものであり、これによる
と、表面温度が略ガラス転移温度付近まで降下するまで
のあいだに圧入された軸受については、真円度変化が僅
かであり、そして圧入したときの表面温度がガラス転移
温度よりも低くなるほど真円度が低下していることが観
測され、本願発明が如何に有効であるかが判明する。

つまり軸受Ｘにおいては、２４時間（１４４０分）経過
したものに軸受を圧入した場合には真円度変化が１７．
５μｍも観測されたが、ガラス転移温度付近で圧入した
ものでは僅か５μｍ程度に低減していることが観測さ
れ、また軸受Ｙにおいては、同じく３７．５μｍから９
μｍに低減し、何れのものも７０％以上も真円度の向上
が計れ、如何に本発明が有効であるかが判明する。

尚、上記実施例において、再結晶化温度よりも高い温度
で金型を外し、軸受の圧入を試みたものにおいて金型離
型後、４８時間経過したものについて、前述したものと
同様、圧入した軸受の真円度を測定したが、このものに
おいても真円度の著しい変化が認められた。しかしなが
ら軸受圧入時の温度が高くなるほど、圧入部の樹脂材自
体が軟らかくなつて逆に圧入作業が難しくなるという欠
点が生じ、特に２００℃を越えると樹脂材は金型離型後
においてその原型を保つことすら難しくなつて好ましく
なく、この様な観点から見て、軸受圧入時の圧入部内周
面の温度は、少なくても金型離型後においても樹脂材が
型崩れしない温度以下であることが必要であり、特にこ
れが再結晶化温度よりも低い温度である場合には、圧入
部内周面の樹脂材が再結晶化し始めていて既に安定化し
ているので、圧入によつて軸受圧入部側が変形してしま
うこともなく好ましい。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたものであ
るから、モータケーシングを、熱可塑性樹脂材を用いて
モールド成形によつて形成するものでありながら、軸受
の圧入は、樹脂材の結晶化が進行している活性化状態の
ときに成されるので、軸受圧入後の降温過程において、
樹脂材は、圧入した軸受表面に馴染むように軸受形状に
追従しながら成形収縮していくこととなり、この結果、
軸受圧入部の内周面は、軸受の外周面に殆ど面接触する
真円に近い状態となつて、軸受に対し局部的に偏在した
圧入応力が働くことがなく、もつて軸受の変形を効果的
に回避できて、高精度の軸受取付けができてモータの品
質および性能アツプに大いに寄与できることになる。そ
のうえこの様な高精度の軸受取付けは、従来のように軸
受圧入部の金型形状を、高価な測定装置と高度の加工技
術を用いて絶えず修正作業を繰返すようなことが全く不
要になつて、モールド成形に伴つて簡単にできるため著
しい作業性の向上が計れることになる。

しかも軸受圧入部の内周面は、樹脂材の成形収縮によつ
て軸受の前後両端側において軸受の外径よりも小径状態
になつて軸受の前後両端部を所謂アンダーカツト状態で
支持することとなり、これによつて軸受は軸心方向の確
実な抜止めがなされ信頼性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る樹脂製のモータケーシングおよび
その製造方法の実施例を示したものであつて、第１図は
モータケーシングの要部断面図、第２図は軸受圧入部の
断面図、第３図はモールド成形品を金型から取外したと
きの継時的な軸受圧入部内周面の表面温度変化と、圧入
した軸受の真円度変化とをプロツトしたグラフ図であ
る。 図中、１はモータケーシング、５は軸受、６は軸受圧入
部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性の樹脂材を金型に注入せしめるモ
   ールド成形方式によつてモータケーシングを形成するに
   あたり、モータケーシングの小径部に、ロータコアのコ
   ア軸を回動自在に軸承する軸受を圧入組付けするに、前
   記軸受の圧入は、金型に注入された樹脂材を金型から外
   した後、ガラス転移温度に下がるまでの範囲のうちに行
   い、しかる後、室温まで冷却させたことを特徴とする樹
   脂製のモータケーシングの製造方法。
2. 【請求項２】熱可塑性の樹脂材を金型に注入せしめるモ
   ールド成形方式によつて形成されるモータケーシングに
   おいて、該モータケーシングの小径部に、ロータコアの
   コア軸を回動自在に軸承する軸受を圧入組付けするに、
   軸受は、樹脂材の温度がガラス転移温度に下がるまでの
   温度範囲のうちに圧入されたものであることを特徴とす
   る樹脂製のモータケーシング。