JPH10323838A - 熱可塑性樹脂一体成形ヒンジに用いる軸受け用インサート部品および軸受け用インサート部品を有する熱可塑性樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動きの滑らかさや耐久性に優
れた回転運動を行うヒンジを一体的に製造する方法を提
供する。 【解決手段】 貫通穴内面の少なくとも一部
に円形断面を有し、該円形断面を形成する壁面に、壁面
全周に渡る鋭利な突起を有することを特徴とする軸受け
用インサート部品を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】熱可塑性樹脂一体成形ヒンジ
に用いる軸受け用インサート部品および軸受け用インサ
ート部品を有する熱可塑性樹脂成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで熱可塑性樹脂は自動車、建材、
日曜雑貨、玩具等の分野に広く用いられており、軽量性
や腐食性又意匠性に優れる点等を生かし、さまざまな用
いられかたをしてきた。その中でも、熱可塑性樹脂製の
部品同士を組み合わせ、ヒンジを介して部品同士が回転
運動を行うような構造もごく一般的に用いられている。
従来のヒンジ構造は、それぞれの部品を別々に製造し、
既製のヒンジを介して一体化したものや、それぞれの部
品に軸穴を形成しておき、軸により一体化したもの、あ
るいは、一方に設けた軸受けと、他方に設けた軸を組み
合わせて一体化したもの、更には、製品を部分的に薄肉
化しておき薄肉部を折り曲げてヒンジとしたものがあっ
た。前3者においては、別部品をそれぞれ製造し組み付
けるため、多くの工程を必要とし、また、後者において
は、一体成形が可能であるが、動きの滑らかさや耐久性
に問題があった。そこで、前者のような回転運動を行う
ヒンジ機構を、後者のように一体的に製造した製品が望
まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは、動きの滑らかさや耐久性に優れた回転運
動を行うヒンジを一体的に製造することを可能とする検
討を行い、熱可塑性樹脂一体成形ヒンジに用いる軸受け
インサート部品および軸受け用インサート部品を有する
熱可塑性樹脂成形体を見出した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、貫
通穴内面の少なくとも一部に円形断面を有し、該円形断
面を形成する壁面に、壁面全周に渡る鋭利な突起を有す
ることを特徴とする軸受け用インサート部品である。更
には該軸受け用インサート部品を有する熱可塑性樹脂成
形体である。本発明のインサート部品は、一般的な熱可
塑性樹脂の射出成形、圧縮成形、あるいは射出圧縮成形
等に用いることができ、それぞれの金型内にあらかじめ
インサート部品をセットした状態で、金型内に溶融状態
の熱可塑性樹脂を充填するという一般的なインサート成
形に供される。

【０００５】図1に示すように、本発明のインサート部
品（１）は貫通穴（２）と円形断面（３）と鋭利な突起
（４）を有する非常に簡素な形状を有している。インサ
ート部品（１）に設けた貫通穴（２）は、インサート内
を溶融樹脂（５）が流動する樹脂通路あるいは金型の一
部となり、本体部分（６）と回転部分（７）を一体的に
成形するためには必須となる。この貫通穴の円形断面
（３）の一部もしくは全部が熱可塑性樹脂一体成形ヒン
ジの軸受けとなるため、インサート部品（１）内面に円
形断面を有している必要がある。この円形断面を形成す
る内面と熱可塑性樹脂とが回転運動を行い、ヒンジ構造
を形成する。また、インサート内面の、円形断面とその
内面に接し回転運動を行う熱可塑性樹脂との間には、円
形以外の断面があると回転運動が阻害されヒンジ構造を
形成できなくなる。従って、インサート部品内面の円形
断面を形成する部分は、回転運動を行う熱可塑性樹脂部
品（回転部分（７））に隣り合う位置に設けられなけれ
ばならない。円形断面（３）の部分は、完全な円筒形状
でなくても、テーパー形状、あるいは段付き形状であっ
てもよい。

【０００６】インサート部品の円形断面（３）を形成す
る内面には、内面全周に渡って環状の突起（４）が設け
られている。この突起（４）は、熱可塑性樹脂（５）の
本体部分（６）と回転部分（７）との境目になる位置に
設けられている。本発明のインサート部品（１）を用い
れば、熱可塑性樹脂の本体部分（６）と回転部分（７）
は一体的に製造されるため、本体部分と回転部分を切り
離す必要があり、この切り離し位置が突起に対応してい
る。従って、回転部分（７）からこの突起（４）までの
円形断面内面の長さが回転部分（６）の回転軸（８）の
長さとなり、円形断面の突起までの長さは、インサート
部品（１）から回転軸（８）が外れず、かつ、回転軸
（８）とインサート部品内面の摩擦抵抗により回転の滑
らかさが阻害されない程度の長さとする必要がある。本
体部分（６）と回転部分（７）の切り離しは、一体的に
製造された両者の回転部分（７）を可動させる(捻じる)
と、突起（４）の部分から完全に両者は切り離される。
これは、インサート部品（１）の貫通穴内の熱可塑性樹
脂の断面積が突起部分で小さくなり、その部分に応力集
中を生じるためで、容易に又確実に本体部分（６）と回
転部分（７）を切り離すことができる。

【０００７】従って、インサート部品内面に設けられた
突起（４）は、その突起の高さが高いほどインサート部
品の貫通穴（２）内の熱可塑性樹脂の断面積が小さくな
り、切り離し性は優れることになるが、あまり突起
（４）が高すぎると、インサート部品の貫通穴（２）を
溶融樹脂が流動する時の流動抵抗が大きくなり、溶融樹
脂の充填性に支障を来たす恐れがあるためあまり高くす
ることはできない。突起（４）の高さは用いる熱可塑性
樹脂の種類や、その直径によっても異なるが、通常、円
形断面部の直径の１０％程度から３０％程度である。ま
た、突起（４）の形状は、その先端付近に応力が集中し
やすい形状であればよく、特に形状の限定はないが、例
えば三角形断面形状が加工性の面からは望ましく、その
頂角も小さくなるほど応力集中を生じ易く、切り離し性
は優れたものとなる。通常、三角形断面頂角は15°〜90
°程度である。さらには、突起（４）は、円形断面
（３）の軸方向に対して直角に形成されている必要があ
り、もしも軸方向に対して斜めになっていると回転運動
が阻害され、目的とするヒンジ構造が得られなくなる。

【０００８】インサート部品の貫通穴（２）の形状は、
軸受けとなる円形断面部分（３）および固定部分（６）
と回転部分（７）の境目となる突起部分（４）以外は任
意であり、固定部分（６）に応じた形状が取られる。し
かし、貫通穴内に突起部分（４）以上に応力集中を生じ
るような形状があると、その部分で熱可塑性樹脂が切断
してしまう可能性があるため、突起（４）以外で応力集
中が生じないように留意することが重要である。軸受け
となる円形断面部分（３）以外では、貫通穴（２）は直
線状である必要はなく湾曲していたり、折れ曲がってい
てもよい。

【０００９】インサート部品の外面（１０）は、製品の
形状により任意に決定される。例えば、インサート部品
（１）自体が外観部品として用いられる場合は、外面は
所望とする意匠に加工されている。また、インサート部
品の外面（１０）の一部を固定部分（６）に埋没させる
ことで、インサート部品（１）は強固に固定部分（６）
に固定することが可能となる。場合によってはインサー
ト部品（１）の内面のほぼ全面を軸受けとなる円形断面
（３）とし、外面（１０）のみでインサート部品を
（１）固定部分（６）に固定することも可能である。

【００１０】このようなインサート部品（１）の材質と
しては、鋼材、アルミ、真鍮等の金属であったり、熱可
塑性や熱硬化性の樹脂あるいは木材やガラス等、加工が
可能で、軸受けとして必要強度を満たすものであれば何
でも使用することができる。ただし、熱可塑性樹脂製の
インサート部品を用いる場合は、インサート部品と本体
や回転部分とが融着してしまわないように、本体などと
は種類の異なった熱可塑性樹脂や、融点の高い樹脂を用
いる必要がある。インサート部品の製造は、金属材料の
場合、切削加工や鋳造加工等最も容易に製造できる手法
をとることができ、また、樹脂材料の場合は、射出成形
等の成形によって容易に製造することができる。通常、
最もコストの低い物が用いられるが、例えば、単純な円
形断面と突起を組み合わせた貫通穴を有するインサート
部品の場合、金属であれば、パイプ内面を両端よりドリ
ル（９）で切削し、ドリルの合わせ目に突起（４）を形
成する手法が最も容易である(図2)。また、樹脂でイン
サート部品（１）を製造する場合は、射出成形による方
法が好適に用いられる(図3〜図4)。

【００１１】インサート部品（１）は、通常、ヒンジ部
分の両端に設置され両軸で回転運動を行うように用いら
れるが(図5)、例えば、円形断面部（３）に環状の溝や
応力集中を生じないような突起を加工することで、片軸
のヒンジとすることも可能である(図6)。また、貫通穴
（２）内の熱可塑性樹脂内部を中空構造にすることで、
熱可塑性樹脂成形体を軽量化できるとともに、熱可塑性
樹脂特有の厚肉部のひけという不良現象を防止すること
ができる(図7)。

【００１２】以下、図を用いて、本発明のインサート部
品およびその使用例として、インサート部品を用いたペ
ーパーホルダーとその製造方法について説明する。図１
に示すような、インサート部品（１）によりホルダー部
分（固定部分（６））とカバー部分(回転部分（７）)の
ヒンジを一体的に成形する。この場合、インサート部品
（１）はホルダー部分（６）に固定され、カバー（７）
に形成される回転軸（８）とインサート部品の円形断面
（３）内周によりヒンジを形成する。インサート部品
（１）は、図８に示すような一般的な射出成形用金型
（１１）の所定の位置に配置される。金型は、ホルダー
部分（６）とカバー部分（７）が連続したキャビティと
なっており、溶融樹脂（５）はホルダー一端に設けた溶
融樹脂供給口（１２）からインサート部品（１）を介し
て、カバー部分（７）に流動する構造になっている。こ
こで、インサート部品（１）の貫通穴（２）は溶融樹脂
（５）が流れ込む金型キャビティの一部となる。

【００１３】インサート部品（１）は、金型の所定の位
置に設置され、必要により固定される。通常樹脂の流動
抵抗によりインサート部品が移動しないように、インサ
ート部品を金型にやや押し込み配置するようにしておい
たり、ネジや、磁石等（１３）によって固定することも
可能である。インサート部品を金型に設置した後、金型
を閉じ、溶融した熱可塑性樹脂（５）を金型キャビティ
内に供給する(図９)。

【００１４】ここで、本発明に使用される熱可塑性樹脂
（１２）は、通常、押し出し成形、射出成形、プレス成
形に用いられている熱可塑性樹脂であればいずれも使用
可能であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン・ブタジエ
ン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、ポリエチレンテレフタレート等の一般的な熱可
塑性樹脂、これらの混合物、あるいはこれらの熱可塑性
樹脂を用いたポリマーアロイ等があげられ、必要に応じ
て各種添加剤、ガラスなどの強化繊維また、タルク等の
充填剤を含んでいてもよい。

【００１５】溶融状態の熱可塑性樹脂は樹脂供給口から
順次キャビティ内を満たしていき、インサート部品
（１）の貫通穴（２）を介して、カバー部分（７）をも
完全に充填する(図10)。この状態で、キャビティ内のホ
ルダー部分（６）とカバー部分（７）は一体化されてお
り、インサート部品（１）の貫通穴（２）内も熱可塑性
樹脂（５）で充填されている。貫通穴（２）の一部にあ
る軸受けとなる円形断面内面（３）にも円筒形状の回転
軸（８）となる熱可塑性樹脂が充填されている。また、
インサート部品外面の一部はホルダー部分（６）を形成
する熱可塑性樹脂に埋没される形となっている。この状
態を維持し、熱可塑性樹脂を冷却後、金型を開放してホ
ルダー部分（６）とカバー部分（７）が一体化された製
品を取り出す(図11)。取り出した製品のホルダー部分
（６）とカバー部分（７）を回転させ、突起を境目とし
て両者を切り離す(図12)。このようにして、ホルダー部
分（６）とカバー部分（７）を一体成形したヒンジ構造
が得られる。この製品で、インサート部品は製品のホル
ダー部分の一部に埋め込まれているため、樹脂の収縮に
よってインサート部品はホルダー部分に強固に固定され
ている。一方、カバー（７）の軸受け（８)は、樹脂の
収縮によりインサート部品（１）との間にわずかな隙間
を形成し、この収縮による隙間の効果により滑らかな動
作が可能となる。

【００１６】このように、本発明の軸受け用インサート
部品を用い、一体的ヒンジを形成した熱可塑性樹脂成形
体は、ヒンジ部分のがたつきが小さく、かつ、動きが非
常にスムーズであり、また、同一樹脂からなっているた
め、色目の違いが生じることも無く意匠性にすぐれてい
るという特徴を有する。

【００１７】

【発明の効果】かくして本発明のインサート部品によれ
ば、動きの滑らかさや耐久性に優れた回転運動を行うヒ
ンジを熱可塑性樹脂によって一体的に製造することが可
能となる。

【００１８】

【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明がこれによって限定されるものでないことはいうまで
もない。 （実施例１）図１に示されるインサート部品を用い、図
８に示される金型を使用し、図９〜図１２に示される工
程に従って、ヒンジを一体化した製品の製造を行った。
金型は通常の射出成形機に取り付けられ、製品の一端に
設けられた樹脂供給口と射出機が接続されるようにし
た。インサート部品の材料は真鍮を用い、ドリルにより
突起を加工した。熱可塑性樹脂材料は、ポリプロピレン
（ＡＺ５６４、住友化学工業（株）社製）を240℃に溶
融したものを用いた。インサート部品は、金型キャビテ
ィ内の所定の位置に配置され、固定ネジによりインサー
ト部品を金型キャビティに固定した後、両金型を閉鎖し
た。次いで、金型キャビティ内に溶融状の熱可塑性樹脂
を供給し、溶融樹脂をキャビティ内に充満した。この状
態を維持しつつ４０秒間冷却した後、金型を開放して成
形体を取り出した。取り出された成形体は未だ一体化し
ているので、両者を折り曲げてインサート部品の突起を
境目に両者を切り離した。得られた成形体は、本体部分
と回転部分が滑らかに回転運動するヒンジ構造を有して
いた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインサート部品の一例を示す

【図２】本発明のインサート部品の製造方法の一例を示
す

【図３】本発明のインサート部品の製造方法の一例を示
す

【図４】本発明のインサート部品の製造方法の一例を示
す

【図５】本発明のインサート部品の使用例を示す

【図６】本発明のインサート部品の使用例を示す

【図７】本発明のインサート部品の使用例を示す

【図８】本発明のインサート部品を用いた熱可塑性樹脂
成形体を製造する金型の一例を示す

【図９】本発明のインサート部品を用いた熱可塑性樹脂
成形体の製造方法の一例であり、キャビティ内に溶融樹
脂の供給を開始した状態を示す

【図10】本発明のインサート部品を用いた熱可塑性樹脂
成形体の製造方法の一例であり、溶融樹脂内に圧縮流体
を供給した状態を示す

【図11】本発明のインサート部品を用いた熱可塑性樹脂
成形体の製造方法の一例であり、成形体を金型より取り
出した状態を示す

【図12】本発明のインサート部品を用いた熱可塑性樹脂
成形体の製造方法の一例であり、突起部より切り離した
状態を示す

【符号の説明】

１：インサート部品 ２：貫通口 ３：円形断面 ４：突起 ５：熱可塑性樹脂 ６：固定部分(ホルダー部分) ７：回転部分（カバー部分） ８：回転軸 ９：ドリル １０：外周 １１：金型 １２：溶融樹脂供給口 １３：固定ネジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貫通穴内面の少なくとも一部に円形断面を
   有し、該円形断面を形成する壁面に、壁面全周に渡る鋭
   利な突起を有することを特徴とする軸受け用インサート
   部品。
2. 【請求項２】成形体中に、少なくとも1つの前記軸受け
   用インサート部品を配置し、該インサート部品を軸受け
   として一体ヒンジを形成していることを特徴とする熱可
   塑性樹脂成形体。