WO2020116371A1 - Geared shaft production method, and drive device - Google Patents

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WO2020116371A1
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清水 猛
樹哉 岸野
小川 隆雄
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日本電産株式会社
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Abstract

In the present invention, produced is a geared shaft provided with a gear that has excellent mechanical strength and shape stability. This geared shaft production method is for producing a geared shaft that has a gear having a hole that penetrates through in the axial direction, and a shaft that is fixed to the gear in a state where an end has been inserted into the hole. This production method comprises: a step for melting a resin composition that contains a crystalline resin and a filler; a step for supplying the molten-state resin composition to a shaping mold set to a temperature 5°C to 25°C lower than the glass transition temperature of the crystalline resin, and obtaining a molding that has a shape corresponding to the gear; a step for press-fitting the molding into the end of the shaft, and assembling the molding and the shaft; and a step for heat-treating the molding at a higher temperature than the crystallization temperature of the crystalline resin, and obtaining the gear fixed to the shaft.

Description

ギア付シャフトの製造方法および駆動装置Gear shaft manufacturing method and drive device
本発明は、ギア付シャフトの製造方法および駆動装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a geared shaft and a drive device.
従来より、回転運動を直線運動に変換する機構には、リードスクリューにギアを固定した構造体が使用されている(例えば、特許文献1参照)。かかる構造体を製造する場合、リードスクリューを金属材料で構成し、ギアを樹脂材料で構成し、リードスクリューの端部にギアを圧入することにより組み立てることがある。また、ギアの機械的強度を高めるために、樹脂材料として結晶性樹脂が用いられることがある。この場合、ギアをリードスクリューに圧入する前に、結晶性樹脂を結晶化させると、得られるギアの伸び率が低下する。このため、かかるギアをリードスクリューに圧入すると、ギアにクリープ等の欠陥が生じ易い。 BACKGROUND ART Conventionally, a structure in which a gear is fixed to a lead screw has been used as a mechanism for converting rotary motion into linear motion (see, for example, Patent Document 1). In the case of manufacturing such a structure, the lead screw may be made of a metal material, the gear may be made of a resin material, and the gear may be press-fitted to the end portion of the lead screw to be assembled. Further, a crystalline resin may be used as the resin material in order to increase the mechanical strength of the gear. In this case, if the crystalline resin is crystallized before the gear is press-fitted into the lead screw, the elongation rate of the obtained gear decreases. Therefore, when such a gear is press-fitted into the lead screw, a defect such as creep is likely to occur in the gear.
日本国公開公報:特開2006-154373号公報Japanese Patent Publication: Japanese Patent Laid-Open No. 2006-154373
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ギアに欠陥が生じ難く、耐久性に優れるギア付シャフトの製造方法、およびギア付シャフトの製造方法により製造されたギア付シャフトを備える駆動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a geared shaft that is less likely to cause defects in gears and that has excellent durability, and a geared shaft that is manufactured by the method for manufacturing a geared shaft. It is to provide a drive device including.
本願の例示的な発明は、軸方向に貫通する孔を有するギアと、端部が前記孔に挿入された状態で前記ギアに固定されたシャフトとを有するギア付シャフトを製造する方法であって、結晶性樹脂と充填剤とを含有する樹脂組成物を溶融する工程と、前記溶融状態の樹脂組成物を、前記結晶性樹脂のガラス転移温度より5~25℃低い温度に設定した成形型に供給して、前記ギアに対応する形状を有する成形体を得る工程と、前記成形体を前記シャフトの前記端部に圧入して、前記成形体と前記シャフトとを組み立てる工程と、前記成形体を、前記結晶性樹脂の結晶化温度より高い温度で熱処理して、前記シャフトに固定された前記ギアを得る工程とを有することを特徴とするギア付シャフトの製造方法である。  An exemplary invention of the present application is a method for manufacturing a geared shaft having a gear having a hole penetrating in the axial direction and a shaft fixed to the gear with an end inserted in the hole. A step of melting a resin composition containing a crystalline resin and a filler, and a molding die in which the resin composition in the molten state is set at a temperature 5 to 25° C. lower than the glass transition temperature of the crystalline resin. Supplying the molded body having a shape corresponding to the gear, assembling the molded body and the shaft by press-fitting the molded body into the end portion of the shaft, and A heat treatment at a temperature higher than the crystallization temperature of the crystalline resin to obtain the gear fixed to the shaft. ‥
また、本願の他の例示的な発明は、前記ギア付シャフトの製造方法により得られたギア付シャフトと、前記ギア付シャフトの前記ギアに噛み合うように配置された駆動ギアと、前記駆動ギアを駆動させる駆動部とを有する駆動装置である。 Another exemplary invention of the present application is to provide a geared shaft obtained by the method for manufacturing a geared shaft, a drive gear arranged to mesh with the gear of the geared shaft, and the drive gear. It is a drive device having a drive unit for driving.
本願の例示的な発明によれば、機械的強度および形状安定性に優れるギアを備えるギア付シャフトを製造することができる。 According to the exemplary invention of the present application, it is possible to manufacture a geared shaft including a gear having excellent mechanical strength and shape stability.
図1は、本発明のギア付シャフトの製造方法により製造されたギア付きシャフトが内蔵されたヘッドアップディスプレイにおいて、コンバイナをケース本体から突出させた状態を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a state in which a combiner is projected from a case main body in a head-up display in which a geared shaft manufactured by the method for manufacturing a geared shaft of the present invention is incorporated. 図2は、図1の要部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of FIG. 図3は、図2のフレームおよびユニットケースを省略した斜視図である。FIG. 3 is a perspective view in which the frame and unit case of FIG. 2 are omitted. 図4は、図1のコンバイナをケース本体内に収納した状態を示す要部の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing a state in which the combiner of FIG. 1 is housed in the case body. 図5は、図4の側面図である。FIG. 5 is a side view of FIG. 図6は、評価用装置の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the evaluation device.
以下、本発明に係る実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図1に示すように、ポップアップ格納タイプのヘッドアップディスプレイ(以下、「HUD」と記載する。)1は、ケース本体1aと、ケース本体1aの内部に固定されたフレーム2と、フレーム2に固定された2本のガイド軸3とを備えている。ケース本体1aは、後述するユニットケース4のコンバイナ13が通過可能な開口部が形成された天板1bを有している。コンバイナ13は、この開口部を通過することにより、ケース本体1aの外部に突出することができる。  Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, a pop-up storage type head-up display (hereinafter referred to as “HUD”) 1 is fixed to a case body 1 a, a frame 2 fixed inside the case body 1 a, and a frame 2. The two guide shafts 3 are provided. The case body 1a has a top plate 1b formed with an opening through which the combiner 13 of the unit case 4 described later can pass. The combiner 13 can project to the outside of the case body 1a by passing through this opening. ‥
図2に示すように、フレーム2は、鉛直方向に沿って配置された壁板2aと、壁板2aの上下端部に形成され、水平方向に屈曲した上部フランジ2bおよび下部フランジ2cとを有する板状の部材で構成されている。上部フランジ2bと下部フランジ2cと間には、2本のガイド軸3が水平方向に間隔をおいて設けられている。  As shown in FIG. 2, the frame 2 has a wall plate 2a arranged along the vertical direction, and an upper flange 2b and a lower flange 2c formed at the upper and lower ends of the wall plate 2a and bent in the horizontal direction. It is composed of a plate-shaped member. Two guide shafts 3 are provided at intervals in the horizontal direction between the upper flange 2b and the lower flange 2c. ‥
また、HUD1は、各ガイド軸3に沿って昇降自在に設けられたユニットケース4と、2本のガイド軸3同士の間に設置され、ユニットケース4を貫通するリードスクリュー5とを備えている。ユニットケース4は、上面が開口する箱状をなす。リードスクリュー5は、その上下端部がそれぞれ上下部フランジ2b、2cに回転自在に支持されている。  Further, the HUD 1 includes a unit case 4 that is vertically movable along each guide shaft 3, and a lead screw 5 that is installed between the two guide shafts 3 and that penetrates the unit case 4. .. The unit case 4 has a box shape with an open top surface. The upper and lower ends of the lead screw 5 are rotatably supported by the upper and lower flanges 2b and 2c, respectively. ‥
図2および図3に示すように、HUD1は、下部フランジ2cの下面側に固定されたステッピングモータ(第1のモータ)6と、ステッピングモータ6の出力軸に固定されたギア7と、リードスクリュー5の下端部に固定されたギア8と、リードスクリュー5に噛み合ったナット9とを備えている。ギア7およびギア8は、いずれも平歯車であり、ギア7が小歯車、ギア8が大歯車となっている。ギア7とギア8とは、互いに噛み合っている。また、ナット9は、ユニットケース4に固定されている。  As shown in FIGS. 2 and 3, the HUD 1 includes a stepping motor (first motor) 6 fixed to the lower surface of the lower flange 2c, a gear 7 fixed to the output shaft of the stepping motor 6, and a lead screw. A gear 8 fixed to the lower end of the lead screw 5 and a nut 9 meshing with the lead screw 5 are provided. Each of the gear 7 and the gear 8 is a spur gear, the gear 7 is a small gear, and the gear 8 is a large gear. The gear 7 and the gear 8 mesh with each other. The nut 9 is fixed to the unit case 4. ‥
そして、ステッピングモータ6が作動することにより、ギア7が回転する。この回転力は、ギア8に伝達されて、ギア8をリードスクリュー5ごと回転させることができる。これにより、ナット9は、リードスクリュー5に噛み合いつつ、リードスクリュー5に沿って移動することができる。ナット9の上方向への移動により、このナット9に固定されたユニットケース4は、図2および図3に示すように、ケース本体1a内で上昇することができる。また、ステッピングモータ6の作動により、ギア7が前記と反対方向に回転した場合には、ナット9の下方向への移動により、ユニットケース4は、図4および図5に示すように、ケース本体1a内で下降することができる。すなわち、少なくとも、ギア8が固定されたリードスクリュー5と、ギア9に噛み合うように配置されたギア(駆動ギア)7と、ギア7を駆動させるステッピングモータ(駆動部)6とにより、本発明の駆動装置が構成される。  Then, the stepping motor 6 operates to rotate the gear 7. This rotational force is transmitted to the gear 8 and the gear 8 can be rotated together with the lead screw 5. As a result, the nut 9 can move along the lead screw 5 while meshing with the lead screw 5. By moving the nut 9 in the upward direction, the unit case 4 fixed to the nut 9 can rise in the case body 1a as shown in FIGS. 2 and 3. Further, when the gear 7 is rotated in the opposite direction to the above by the operation of the stepping motor 6, the unit case 4 is moved downward as shown in FIGS. 4 and 5 by the downward movement of the nut 9. It can descend in 1a. That is, at least the lead screw 5 to which the gear 8 is fixed, the gear (driving gear) 7 arranged so as to mesh with the gear 9, and the stepping motor (driving unit) 6 that drives the gear 7 of the present invention. A drive unit is configured. ‥
図3に示すように、HUD1は、ユニットケース4内に回転自在に支持された回転軸10と、回転軸10の長手方向の中央部に固定された基台部11と、基台部11に設けられたコンバイナホルダ12と、コンバイナホルダ12に取り付けられたコンバイナ13とを備えている。  As shown in FIG. 3, the HUD 1 includes a rotary shaft 10 rotatably supported in a unit case 4, a base portion 11 fixed to a central portion in the longitudinal direction of the rotary shaft 10, and a base portion 11. The combiner holder 12 provided and the combiner 13 attached to the combiner holder 12 are provided. ‥
回転軸10は、水平方向に配置されており、その軸線廻りに回転することができる。基台部11は、回転軸10よりも大径の部分となっており、その下部側の半周にネジ11aが形成されている。また、基台部11の上部側の外周には、平板状のコンバイナホルダ12が回転軸10と平行に設けられている。コンバイナホルダ12は、その上部がユニットケース4の上部開口から突出している。そして、この突出した部分には、コンバイナ13の下端部が取り付けられている。コンバイナ13は、板状をなし、鉛直方向に沿って配置されている。  The rotary shaft 10 is arranged in the horizontal direction and can rotate around its axis. The base portion 11 is a portion having a diameter larger than that of the rotating shaft 10, and a screw 11a is formed on a lower half of the periphery thereof. Further, a flat plate-like combiner holder 12 is provided in parallel with the rotating shaft 10 on the outer periphery of the upper portion of the base 11. The upper portion of the combiner holder 12 projects from the upper opening of the unit case 4. The lower end of the combiner 13 is attached to this protruding portion. The combiner 13 has a plate shape and is arranged along the vertical direction. ‥
なお、ケース本体1a内には、フレーム2およびユニットケース4の昇降領域に隣接して、コンバイナ13へ向けて映像を投射するための投影ユニット(図示を略す)が配置されている。  A projection unit (not shown) for projecting an image toward the combiner 13 is arranged in the case body 1a, adjacent to the elevating regions of the frame 2 and the unit case 4. ‥
図3に示すように、HUD1は、ユニットケース4内に回転自在に設けられたピニオンギヤ14と、ピニオンギヤ14に一体に形成されたヘリカルギヤ15と、ユニットケース4内に取り付けられたチルト用ステッピングモータ(第2のモータ)16と、ステッピングモータ16の出力軸に固定されたウオームギヤ17とを備えている。HUD1では、基台部11のネジ11a、ピニオンギヤ14、ヘリカルギヤ15およびウオームギヤ17によって、回転軸10を回転させるための回転機構が構成されている。  As shown in FIG. 3, the HUD 1 includes a pinion gear 14 rotatably provided in the unit case 4, a helical gear 15 integrally formed with the pinion gear 14, and a tilt stepping motor (not shown) mounted in the unit case 4. (Second motor) 16 and a worm gear 17 fixed to the output shaft of the stepping motor 16. In the HUD 1, the screw 11 a of the base 11, the pinion gear 14, the helical gear 15, and the worm gear 17 constitute a rotating mechanism for rotating the rotating shaft 10. ‥
ピニオンギヤ14は、その軸線が回転軸10と平行に設けられており、ネジ11aと噛み合っている。ピニオンギヤ14の一端側には、ピニオンギヤ14よりも大径のヘリカルギヤ15が配置されている。ピニオンギヤ14とヘリカルギヤ15とは、同軸上に配置され、同期して回転することができる。チルト用ステッピングモータ16は、その出力軸が鉛直方向に沿って配置されている。また、ウオームギヤ17は、ステッピングモータ16の出力軸に固定されており、ステッピングモータ16の作動により、出力軸回りに回転することができる。ウオームギヤ17は、ヘリカルギヤ15と噛み合っている。  The pinion gear 14 is provided with its axis parallel to the rotary shaft 10 and meshes with the screw 11a. A helical gear 15 having a diameter larger than that of the pinion gear 14 is arranged on one end side of the pinion gear 14. The pinion gear 14 and the helical gear 15 are arranged coaxially and can rotate in synchronization. The output shaft of the tilt stepping motor 16 is arranged along the vertical direction. The worm gear 17 is fixed to the output shaft of the stepping motor 16, and can be rotated about the output shaft by the operation of the stepping motor 16. The worm gear 17 meshes with the helical gear 15. ‥
以上の構成のHUD1では、前述したように、ステッピングモータ6の作動によってリードスクリュー5を回転させると、このリードスクリュー5に噛み合うナット9ごとユニットケース4をガイド軸3に沿って上昇させることができる。これにより、図1~図3に示すように、ユニットケース4の上部に設けられているコンバイナ13は、ケース本体1aの開口部を通過してケース本体1aの外部に突出することができる。そして、この突出状態で、チルト用ステッピングモータ16を作動させると、ウオームギヤ17が回転して、その回転力がヘリカルギヤ15に伝達される。これにより、ヘリカルギヤ15をピニオンギヤ14ごと回転させることができる。また、ピニオンギヤ14の回転力は、ネジ11aを介して、回転軸10に伝達される。これにより、回転軸10をコンバイナ13ごと回転させることができ、よって、上記投影ユニットに対するコンバイナ13の傾斜角度を調整することができる。傾斜角度が調整されたコンバイナ13には、投影ユニットからの映像(画像)が正確に投射される。  In the HUD 1 having the above configuration, as described above, when the lead screw 5 is rotated by the operation of the stepping motor 6, the unit case 4 together with the nut 9 meshing with the lead screw 5 can be raised along the guide shaft 3. .. As a result, as shown in FIGS. 1 to 3, the combiner 13 provided on the upper portion of the unit case 4 can pass through the opening of the case body 1a and project to the outside of the case body 1a. Then, when the tilt stepping motor 16 is operated in this protruding state, the worm gear 17 rotates, and the rotational force thereof is transmitted to the helical gear 15. As a result, the helical gear 15 can be rotated together with the pinion gear 14. Further, the rotational force of the pinion gear 14 is transmitted to the rotary shaft 10 via the screw 11a. As a result, the rotary shaft 10 can be rotated together with the combiner 13, and thus the tilt angle of the combiner 13 with respect to the projection unit can be adjusted. The image (image) from the projection unit is accurately projected on the combiner 13 whose tilt angle is adjusted. ‥
また、コンバイナ13の使用後は、チルト用ステッピングモータ16の作動によってコンバイナ13を起立状態、すなわち、傾斜角度を元に戻す。そして、ステッピングモータ5を作動させて、リードスクリュー5を前記とは反対方向に回転させることにより、ユニットケース4をガイド軸3に沿って降下させる。これにより、図4および図5に示すように、コンバイナ13をケース本体1a内に格納することができる。ギア8には、軸方向に貫通する孔が形成され、この孔にリードスクリュー5の端部が挿入された状態で、リードスクリュー5にギア8が固定されている。これにより、リードスクリュー5とギア8とが一体化したギア付きシャフト20が構成される。  After using the combiner 13, the tilting stepping motor 16 is operated to return the combiner 13 to the upright state, that is, the tilt angle. Then, the stepping motor 5 is operated and the lead screw 5 is rotated in the opposite direction to the above, whereby the unit case 4 is lowered along the guide shaft 3. Thereby, as shown in FIGS. 4 and 5, the combiner 13 can be stored in the case body 1a. A hole penetrating in the axial direction is formed in the gear 8, and the gear 8 is fixed to the lead screw 5 with the end portion of the lead screw 5 being inserted into the hole. As a result, the geared shaft 20 in which the lead screw 5 and the gear 8 are integrated is configured. ‥
<ギア付シャフトの製造方法> 以上のような構成のHUD1において、ギア付シャフト20が本発明のギア付シャフトの製造方法により製造される。本発明のギア付シャフトの製造方法は、リードスクリュー(シャフト)5と、その端部に固定されたギア8とを有するギア付シャフト20を製造する方法である。本実施形態のギア付シャフトの製造方法は、[1]結晶性樹脂と充填剤とを含有する樹脂組成物を用意する第1の工程と、[2]樹脂組成物を溶融する第2の工程と、[3]溶融状態の樹脂組成物を、結晶性樹脂のガラス転移温度より5~25℃程度低い温度に設定した成形型に供給して、製造すべきギア8に対応する形状を有する成形体を得る工程と、[4]成形体8をリードスクリュー5の端部に圧入して、成形体とリードスクリュー5とを組み立てる第4の工程と、[5]成形体を、結晶性樹脂の結晶化温度より高い温度で熱処理して、リードスクリュー5に固定されたギア8を得る工程とを有する。  <Method of Manufacturing Geared Shaft> In the HUD 1 having the above-described configuration, the geared shaft 20 is manufactured by the method of manufacturing the geared shaft of the present invention. The geared shaft manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a geared shaft 20 having a lead screw (shaft) 5 and a gear 8 fixed to an end thereof. The geared shaft manufacturing method according to the present embodiment includes [1] a first step of preparing a resin composition containing a crystalline resin and a filler, and [2] a second step of melting the resin composition. And [3] the molten resin composition is supplied to a molding die set at a temperature about 5 to 25° C. lower than the glass transition temperature of the crystalline resin, and the molding has a shape corresponding to the gear 8 to be manufactured. A step of obtaining a body, [4] a fourth step of assembling the molded body and the lead screw 5 by press-fitting the molded body 8 into the end of the lead screw 5, and [5] molding a crystalline resin. And heat treatment at a temperature higher than the crystallization temperature to obtain the gear 8 fixed to the lead screw 5. ‥
[1] 第1の工程 まず、結晶性樹脂と充填剤とを含有する樹脂組成物を用意する。ここで、結晶性樹脂とは、JIS K 7121:2012(プラスチック転移温度測定方法)に準拠した示差走査熱量分析(DSC)を行った場合に、融解ピークを有する熱可塑性樹脂のことを言う。結晶性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリアセタール(POM)、ポリイミド、フッ素ポリマー等が挙げられる。なお。これらの樹脂は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。中でも、結晶性樹脂としては、ポリアミドが好ましい。ポリアミドを使用すれば、ギアの機械的強度、剛性や耐摩耗性を向上させることができる。   [1] First step First, a resin composition containing a crystalline resin and a filler is prepared. Here, the crystalline resin refers to a thermoplastic resin having a melting peak when a differential scanning calorimetry (DSC) based on JIS K 7121:2012 (Plastic transition temperature measuring method) is performed. Examples of the crystalline resin include polyamide, polyolefin, polyester, polyether, polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polyacetal (POM), polyimide, and fluoropolymer. Incidentally. These resins may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyamide is preferable as the crystalline resin. The use of polyamide can improve the mechanical strength, rigidity and wear resistance of the gear.・
ポリア
ミドは、一般に、脂肪族ポリアミド(非芳香族ポリアミド)、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリアミドに分類されるが、半芳香族ポリアミドであることが好ましい。半芳香族ポリアミドは、溶融させ易く、かつ結晶化させ易いことから好ましい。半芳香族ポリアミドとは、ジカルボン酸とジアミンとの共重合体であって、いずれか一方が芳香族基を有し、他方が脂肪族基を有する共重合体のことを言う。 
Polyamides are generally classified into aliphatic polyamides (non-aromatic polyamides), semi-aromatic polyamides and wholly aromatic polyamides, but semi-aromatic polyamides are preferred. Semi-aromatic polyamides are preferable because they are easily melted and easily crystallized. The semi-aromatic polyamide is a copolymer of dicarboxylic acid and diamine, one of which has an aromatic group and the other has an aliphatic group.
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、HOOC-(CH-COOH(nは0~12)、ジメチルマロン酸、3,3-ジエチルコハク酸、2,2-ジメチルグルタル酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸のような鎖状の脂肪族ジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘプタンジカルボン酸、シクロオクタンジカルボン酸、シクロデカンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸等が挙げられる。一方、芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、ジフェニルメタン-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニルスルホン-4,4’-ジカルボン酸等が挙げられる。  Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include HOOC-(CH 2 ) n- COOH (n is 0 to 12), dimethylmalonic acid, 3,3-diethylsuccinic acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 2-methyladipine Acids, chain-like aliphatic dicarboxylic acids such as trimethyladipic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, cycloheptanedicarboxylic acid, cyclooctanedicarboxylic acid And alicyclic dicarboxylic acids such as cyclodecane dicarboxylic acid. On the other hand, examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid, isophthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, diphenic acid and 4,4′-biphenyl. Examples thereof include dicarboxylic acid, diphenylmethane-4,4'-dicarboxylic acid and diphenylsulfone-4,4'-dicarboxylic acid.
また、脂肪族ジアミンとしては、例えば、NH-(CH-NH(mは0~12)のような直鎖状の脂肪族ジアミン、1-ブチル-1,2-エタンジアミン、1,1-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、1-エチル-1,4-ブタンジアミン、1,2-ジメチル-1,4-ブタンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、3-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,2-ジメチル-1,6-ヘキサンジアミン、1,3-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,4-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、2,2-ジメチル-1,8-オクタンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミンのような分岐状の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルネンジメチルアミン、トリシクロデカンジメチルジアミンの脂環式ジアミン等が挙げられる。一方、芳香族ジアミンとしては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン、m-キシリレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル等が挙げられる。  Examples of the aliphatic diamine include linear aliphatic diamines such as NH 2 —(CH 2 ) m —NH 2 (m is 0 to 12), 1-butyl-1,2-ethanediamine, 1,1-dimethyl-1,4-butanediamine, 1-ethyl-1,4-butanediamine, 1,2-dimethyl-1,4-butanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 3- Methyl-1,5-pentanediamine, 2,5-dimethyl-1,6-hexanediamine, 2,4-dimethyl-1,6-hexanediamine, 2,2-dimethyl-1,6-hexanediamine, 1, Branching such as 3-dimethyl-1,8-octanediamine, 2,4-dimethyl-1,8-octanediamine, 2,2-dimethyl-1,8-octanediamine, 5-methyl-1,9-nonanediamine Alicyclic diamine such as aliphatic diamine, cyclohexanediamine, methylcyclohexanediamine, isophoronediamine, norbornenedimethylamine and tricyclodecanedimethyldiamine. On the other hand, as the aromatic diamine, for example, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-xylylenediamine, m-xylylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4 , 4'-diaminodiphenyl ether and the like.
半芳香族ポリアミドとしては、例えば、ポリアミドMXD6(PAMXD6)、ポリアミド9T(PA9T)、ポリアミド4T(PA4T)、ポリアミド6T(PA6T)、ポリアミド10T(PA10T)等が挙げられる。また、他のポリアミドとしては、例えば、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド11(PA11)、ポリアミド12(PA12)ポリアミド66(PA66)、ポリアミド610(PA610)、ポリアミド612(PA612)、ポリアミド410(PA410)等が挙げられる。  Examples of the semi-aromatic polyamide include polyamide MXD6 (PAMXD6), polyamide 9T (PA9T), polyamide 4T (PA4T), polyamide 6T (PA6T), polyamide 10T (PA10T), and the like. Examples of other polyamides include polyamide 6 (PA6), polyamide 11 (PA11), polyamide 12 (PA12) polyamide 66 (PA66), polyamide 610 (PA610), polyamide 612 (PA612), polyamide 410 (PA410). Etc. ‥
なお、ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブタジエンテレフタレート(PBT)、ポリ乳酸(PLA)等が挙げられる。ポリエーテルとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリアリールエーテルケトン(PAEK)等が挙げられる。なお、結晶性樹脂の融点は、その種類にもよるが、165~390℃程度であることが好ましく、175~375℃程度であることがより好ましく、185~360℃程度であることがさらに好ましい。  Examples of the polyolefin include polyethylene (PE) and polypropylene (PP). Examples of polyesters include polyethylene terephthalate (PET), polybutadiene terephthalate (PBT), polylactic acid (PLA), and the like. Examples of the polyether include polyetheretherketone (PEEK), polyetherketone (PEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), and the like. The melting point of the crystalline resin depends on its type, but is preferably about 165 to 390°C, more preferably about 175 to 375°C, and even more preferably about 185 to 360°C. .. ‥
充填剤は、樹脂組成物の成形性、離型性等、あるいは得られたギアの耐久性(機械的強度、剛性、耐摩耗性)等を向上させることを目的として、結晶性樹脂に混合される成分である。したがって、充填剤は、目的に応じて適宜選択されるため、特に限定されない。充填剤には、無機系充填剤および有機系充填剤があるが、上記目的と使用する場合、無機系填剤を使用することが好ましい。無機系填剤としては、例えば、繊維状無機充填剤や、粒子(粉末)状無機充填剤、鱗片状無機充填剤のような非繊維状無機充填剤等が挙げられる。  The filler is mixed with the crystalline resin for the purpose of improving the moldability and releasability of the resin composition, or the durability (mechanical strength, rigidity, wear resistance) of the obtained gear. It is a component. Therefore, the filler is appropriately selected depending on the purpose and is not particularly limited. There are inorganic fillers and organic fillers as the fillers, but it is preferable to use the inorganic fillers for the purpose described above. Examples of the inorganic fillers include fibrous inorganic fillers, particle (powder) inorganic fillers, non-fibrous inorganic fillers such as flaky inorganic fillers, and the like. ‥
繊維状無機充填剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、無機ウィスカ(チタン酸カリウム繊維、酸化亜鉛繊維、酸化マグネシウム繊維、酸化アルミニウム繊維、硫酸カルシウム繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、ムライト繊維、ホウ酸マグネシウム繊維、ホウ化チタン繊維等)等が挙げられる。粒子状無機充填剤としては、例えば、シリカ粉末、石英粉末、ガラスビーズ、カオリン、クレー、珪藻土、ウォラストナイト等が挙げられる。また、板状無機充填剤としては、例えば、マイカ、タルク、各種金属片等が挙げられる。  Examples of the fibrous inorganic filler include glass fiber, carbon fiber, asbestos fiber, inorganic whiskers (potassium titanate fiber, zinc oxide fiber, magnesium oxide fiber, aluminum oxide fiber, calcium sulfate fiber, silicon carbide fiber, silicon nitride fiber). , Silicon nitride fibers, mullite fibers, magnesium borate fibers, titanium boride fibers, etc.) and the like. Examples of the particulate inorganic filler include silica powder, quartz powder, glass beads, kaolin, clay, diatomaceous earth, wollastonite and the like. Examples of the plate-like inorganic filler include mica, talc, various metal pieces, and the like. ‥
これらの無機充填剤は、ギアのサイズに応じて適宜選択して使用される。例えば、モジュール0.2mm以下の微小ギアを製造する場合には、好ましくは無機ウィスカが、より好ましくはチタン酸カリウム繊維が使用される。無機ウィスカは、10以上のアスペクト比を有するが、その平均繊維長がガラス繊維、炭素繊維等の直径とほぼ等しく、極めて微細な形状を有する。このため、モジュール0.2mm以下の微小ギアを製造する場合には、ギアの機械的強度等の特性を向上させることができる他、樹脂組成物を成形した際に、成形体のゲート部に突起が形成され難い(すなわち、ゲート切れ等の不良の発生を防止して、ギアの成形性が高まる)。したがって、モジュール0.2mm以下の微小ギアを製造する場合には、ポリアミドとチタン酸カリウム繊維とを含有する樹脂組成物を使用することが好ましい。  These inorganic fillers are appropriately selected and used according to the size of the gear. For example, when manufacturing a micro gear having a module of 0.2 mm or less, preferably inorganic whiskers are used, and more preferably potassium titanate fibers are used. The inorganic whisker has an aspect ratio of 10 or more, but its average fiber length is almost equal to the diameter of glass fiber, carbon fiber, etc., and has an extremely fine shape. For this reason, when manufacturing a micro gear having a module of 0.2 mm or less, it is possible to improve characteristics such as mechanical strength of the gear, and when the resin composition is molded, protrusions are formed on the gate portion of the molded body. Are difficult to form (that is, the occurrence of defects such as gate breakage is prevented and the moldability of the gear is improved). Therefore, when manufacturing a micro gear having a module of 0.2 mm or less, it is preferable to use a resin composition containing polyamide and potassium titanate fiber. ‥
樹脂組成物中に含まれる充填剤の量は、特に限定されないが、10~40質量%程度であることが好ましく、20~30質量%程度であることがより好ましい。かかる量で充填剤を含む樹脂組成物を使用すれば、得られるギアの特性を向上させる効果と、樹脂組成物の成形性を向上させる効果とがバランスよく発揮される。これらの結晶性樹脂および充填剤を混合することにより、樹脂組成物が得られる。この混合には、例えば、ブレンダー、ニーダー、ロール、押出機のような各種混合機を使用することができる。 [2] 第2の工程 次に、得られた樹脂組成物を、結晶性樹脂の融点より高い温度となるように加熱することにより、溶融させる。加熱温度は、結着性樹脂の融点より5~20℃程度高い温度が好ましく、5~15℃程度高い温度がより好ましい。  The amount of the filler contained in the resin composition is not particularly limited, but is preferably about 10 to 40% by mass, more preferably about 20 to 30% by mass. When the resin composition containing the filler in such an amount is used, the effect of improving the characteristics of the obtained gear and the effect of improving the moldability of the resin composition are exhibited in a well-balanced manner. A resin composition is obtained by mixing these crystalline resins and a filler. Various mixers such as a blender, a kneader, a roll, and an extruder can be used for this mixing. [2] Second step Next, the obtained resin composition is melted by heating it to a temperature higher than the melting point of the crystalline resin. The heating temperature is preferably about 5 to 20° C. higher than the melting point of the binder resin, and more preferably about 5 to 15° C. higher. ‥
[3] 第3の工程 次に、例えば、射出成形法により、溶融状態の樹脂組成物を成形型に供給して、製造すべきギアに対応する形状を有する成形体を得る。本発明では、成形型の温度を所定の温度に設定することに特徴を有する。具体的には、成形型の温度を、結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)より5~25℃程度低い温度に設定する。従来、結晶性樹脂を含有する成形体を形成する場合、結晶性樹脂の結晶化を促すために、成形型の温度を結着性樹脂の融点より若干低い温度(結晶性樹脂のTgより遥かに高い温度)に設定する。この場合、本発明者らの検討によれば、樹脂組成物が伸び易くなるためゲート切れが不良であり、結果として成形体に不要な突起が形成される現象が生じること、また成形体のエッジ部の形状(特に、歯先のエッジ部の形状)も不安定になることが判明した。また、かかる温度は、比較的高温(130~150℃程度)であるため、結晶化樹脂の結晶化時間を含め、樹脂組成物を固化させるまでに時間(30~40秒程度)を要し、成形体の成形に長時間を要していた。  [3] Third step Next, the resin composition in a molten state is supplied to a molding die by, for example, an injection molding method to obtain a molded body having a shape corresponding to the gear to be manufactured. The present invention is characterized in that the temperature of the molding die is set to a predetermined temperature. Specifically, the temperature of the mold is set to a temperature lower by about 5 to 25° C. than the glass transition temperature (Tg) of the crystalline resin. Conventionally, when forming a molded product containing a crystalline resin, in order to promote crystallization of the crystalline resin, the temperature of the mold is slightly lower than the melting point of the binder resin (much higher than the Tg of the crystalline resin. High temperature). In this case, according to the studies by the present inventors, the resin composition is likely to be stretched, resulting in defective gate disconnection, resulting in a phenomenon in which unnecessary protrusions are formed on the molded body, and the edge of the molded body. It was also found that the shape of the part (particularly, the shape of the edge of the tooth tip) becomes unstable. Further, since the temperature is relatively high (about 130 to 150° C.), it takes time (about 30 to 40 seconds) until the resin composition is solidified, including the crystallization time of the crystallization resin. It took a long time to mold the molded body. ‥
そこで、本発明では、成形型の温度を、結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)より5~25℃程度低い温度に設定することとした。かかる設定温度は、従来の成形型の設定温度より十分に低い温度であるので、樹脂組成物を成形型に供給すると、樹脂組成物は急速に固化して成形体となる。このため、樹脂組成物が伸び難くなるため、ゲート切れが良好であり、また成形体のエッジ部の形状(輪郭形状)も安定化する。さらに、成形体の成形型からの離型性も高まる。このようなことから、本発明によれば、成形体の形成に要する時間を、従来より十分に短縮(10~15秒程度)することができる。よって、成形体の製造における歩留まりが向上するとともに、成形体の製造設備の設置台数を大幅に削減することができる。設定する成形型の温度は、結晶性樹脂のTgより5~25℃程度低い温度であればよいが、10~20℃程度低い温度であることがより好ましい。かかる温度に成形型を設定することにより、前記効果をより向上させることができる。なお、この時点で、結晶化樹脂の結晶化は、実質的に進行していない。  Therefore, in the present invention, the temperature of the mold is set to a temperature lower by about 5 to 25° C. than the glass transition temperature (Tg) of the crystalline resin. Since the preset temperature is sufficiently lower than the preset temperature of the conventional mold, when the resin composition is supplied to the mold, the resin composition is rapidly solidified into a molded body. For this reason, the resin composition is less likely to expand, the gate breakage is good, and the shape (contour shape) of the edge portion of the molded body is also stabilized. Further, the releasability of the molded body from the molding die is also enhanced. From the above, according to the present invention, the time required for forming the molded body can be sufficiently shortened (about 10 to 15 seconds) as compared with the conventional case. Therefore, the yield in the production of the molded body can be improved, and the number of installed facilities for manufacturing the molded body can be significantly reduced. The mold temperature to be set may be a temperature about 5 to 25° C. lower than the Tg of the crystalline resin, but a temperature about 10 to 20° C. is more preferable. By setting the molding die at such a temperature, the above effect can be further improved. At this point, the crystallization of the crystallized resin has not substantially progressed. ‥
[4] 第4の工程 次に、成形体をリードスクリュー5の端部に圧入して、成形体とリードスクリュー5とを組み立てる。このとき、結晶性樹脂の結晶化が実質的に進行していないことで、成形体はある程度伸びることができる。このため、成形体の孔にリードスクリュー5の端部を挿入し易く、また成形体にクリープ等の欠陥が生じ難い。なお、リードスクリュー(シャフト)5の構成材料としては、例えば、金属材料、セラミックス材料、高硬度の樹脂材料等が挙げられる。  [4] Fourth step Next, the molded body is pressed into the end portion of the lead screw 5 to assemble the molded body and the lead screw 5. At this time, since the crystallization of the crystalline resin has not substantially progressed, the molded body can extend to some extent. Therefore, the end portion of the lead screw 5 can be easily inserted into the hole of the molded body, and the molded body is less likely to have defects such as creep. In addition, as a constituent material of the lead screw (shaft) 5, for example, a metal material, a ceramic material, a resin material having a high hardness, and the like can be cited. ‥
[5] 第5の工程 次に、成形体を、結晶性樹脂の結晶化温度より高い温度で熱処理(アニール)して、リードスクリュー5に固定されたギア8を得る。このとき、成形体内では、結晶性樹脂の結晶化が進行する結果、成形体の結晶化度が高まる。ここで、結晶化温度とは、結晶性樹脂を10℃/分の昇温条件で示差走査熱量測定を行った際に、結晶化樹脂の結晶化促進にともなう発熱ピーク温度のことを言う。熱処理の温度は、結晶性樹脂の結晶化温度より高い温度であればよいが、キアを実際に使用する際の最高温度(以下、「実使用温度」とも記載する。)より5~25℃高い温度であることが好ましく、実使用温度より10~20℃程度高い温度であることがより好ましい。かかる温度で熱処理を行うことにより、ギアの使用時の寸法安定性を確保することができる。上記HUD1(ステッピングモータ6の近傍)に使用されるギア8の場合、その実使用温度は、好ましくは110~140℃程度であり、より好ましくは120~130℃程度である。  [5] Fifth Step Next, the molded body is heat-treated (annealed) at a temperature higher than the crystallization temperature of the crystalline resin to obtain the gear 8 fixed to the lead screw 5. At this time, as a result of crystallization of the crystalline resin in the molded body, the crystallinity of the molded body increases. Here, the crystallization temperature refers to an exothermic peak temperature that accompanies crystallization acceleration of the crystallized resin when the differential scanning calorimetry is performed on the crystalline resin under a temperature rising condition of 10° C./min. The temperature of the heat treatment may be higher than the crystallization temperature of the crystalline resin, but is 5 to 25° C. higher than the maximum temperature (hereinafter, also referred to as “actual use temperature”) when the Kia is actually used. The temperature is preferably, and more preferably about 10 to 20° C. higher than the actual use temperature. By performing the heat treatment at such a temperature, it is possible to ensure dimensional stability when the gear is used. In the case of the gear 8 used for the HUD 1 (in the vicinity of the stepping motor 6), its actual operating temperature is preferably about 110 to 140°C, more preferably about 120 to 130°C. ‥
この熱処理の方法としては、加熱炉内で、例えば、ヒータで加熱する方法、赤外線を照射する方法、熱風をブローする方法等が挙げられる。なお、加熱炉は、バッチ炉、連続炉のいずれであってもよい。熱処理の雰囲気の圧力は、減圧、常圧または加圧のいずれであってもよい。また、熱処理の時間は、特に限定されないが、30~120秒程度であることが好ましく、45~100秒程度であることがより好ましい。以上の工程を経て、ギア付シャフト20が製造される。  Examples of the method of this heat treatment include a method of heating with a heater in a heating furnace, a method of irradiating infrared rays, a method of blowing hot air, and the like. The heating furnace may be a batch furnace or a continuous furnace. The pressure of the atmosphere of the heat treatment may be any of reduced pressure, normal pressure and increased pressure. The heat treatment time is not particularly limited, but is preferably about 30 to 120 seconds, more preferably about 45 to 100 seconds. The geared shaft 20 is manufactured through the above steps. ‥
第5の工程[5]の熱処理により成形体が若干収縮することで、ギア8はリードスクリュー5に対して強固に固定される。また、第4の工程[4](成形体とリードスクリュー5とを組み立てる工程)に先立って、リードスクリュー5にギア8の抜けを防止する抜け止め部を形成する工程を設けるようにしてもよい。この抜け止め部を形成する工程は、例えば、リードスクリュー5の外周面のギアを固定する位置に凹凸を形成する加工(ローレット加工)、リードスクリュー5の端部の形状を径が先端に向かって増大させる加工(テーパ加工)等に行うことができる。これにより、ギア8の内周面がリードスクリュー5の外周面の凹凸に食い込むこと、あるいはギア8のリードスクリュー5の軸方向に沿った移動が規制されることになり、ギア
8がリードスクリュー5に対してより強固に固定されるようになる。この凹凸の形状としては、例えば、シャフトの周方向に沿って形成された溝、軸方向に対して傾斜して形成された螺旋状の溝、シャフトの周方向および軸方向に沿って形成された網目状の溝等が挙げられる。  
By the heat treatment of the fifth step [5], the molded body slightly contracts, so that the gear 8 is firmly fixed to the lead screw 5. Further, prior to the fourth step [4] (step of assembling the molded body and the lead screw 5), a step of forming a retaining portion for preventing the gear 8 from coming off may be provided on the lead screw 5. . The step of forming the retaining portion is, for example, a process of forming irregularities on the outer peripheral surface of the lead screw 5 at a position where a gear is fixed (knurling), and a shape of the end portion of the lead screw 5 whose diameter is directed toward the tip. It can be performed for increasing processing (taper processing) and the like. As a result, the inner peripheral surface of the gear 8 bites into the unevenness of the outer peripheral surface of the lead screw 5, or the movement of the gear 8 along the axial direction of the lead screw 5 is restricted, and the gear 8 is prevented from moving. It will be fixed more firmly against. The shape of the unevenness is, for example, a groove formed along the circumferential direction of the shaft, a spiral groove formed inclined with respect to the axial direction, or formed along the circumferential direction and the axial direction of the shaft. Examples include mesh-shaped grooves.
製造すべきギア8のモジュールは、特に限定されないが、0.2mm以下であることが好ましく、0.1~0.2mm程度であることがより好ましい。このような微小ギアであっても、本発明のギア付シャフトの製造方法によれば、正確かつ短時間(高い歩留まり)で製造することができる。また、得られたギアは、その内部において結晶性樹脂の結晶化が十分に進行しているため、機械的強度、剛性、耐摩耗性等の特性に優れるとともに、高い形状安定性を有する。また、微小ギアは、その基準円ピッチ直径が1.2~1.7mm程度、歯数が8~18枚程度、歯厚が0.15~0.32mm程度であることが好ましい。特に、本実施形態のギア8は、ステッピングモータ6に近接して配置され、ステッピングモータ6の発熱による影響を受け易いため、半芳香族ポリイミドを含有する樹脂組成物を使用して製造されることが好ましい。 The module of the gear 8 to be manufactured is not particularly limited, but is preferably 0.2 mm or less, more preferably about 0.1 to 0.2 mm. Even such a minute gear can be manufactured accurately and in a short time (high yield) by the method for manufacturing a shaft with a gear according to the present invention. In addition, since the obtained resin has the crystalline resin sufficiently crystallized therein, the gear has excellent properties such as mechanical strength, rigidity, and abrasion resistance, and high shape stability. Further, it is preferable that the micro gear has a reference circle pitch diameter of about 1.2 to 1.7 mm, a number of teeth of about 8 to 18 and a tooth thickness of about 0.15 to 0.32 mm. In particular, the gear 8 of the present embodiment is disposed in the vicinity of the stepping motor 6 and is easily affected by the heat generated by the stepping motor 6, so that it should be manufactured using a resin composition containing a semi-aromatic polyimide. Is preferred.
以上、本発明のギア付きシャフトの製造方法および駆動装置について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、シャフトは、リードスクリューに限らず、ギアを支持する単なる軸部材であってもよい。また、本発明のギア付きシャフトの製造方法により得られるギア付きシャフトは、小型カメラ、ロボットハンドのような産業機械用部品の他、例えば、自動車用部品、自転車用部品、鉄道車両用部品、船舶用部品、航空機用部品、宇宙輸送機用部品のような輸送機器用部品、パソコン用部品、携帯端末用部品のような電子機器用部品、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機のような電気機器用部品、プラント用部品、時計用部品等に用いられる。 The method for manufacturing the geared shaft and the driving device according to the present invention have been described above based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited thereto. For example, the shaft is not limited to the lead screw and may be a simple shaft member that supports the gear. Further, the geared shaft obtained by the method for producing a geared shaft of the present invention is, in addition to parts for industrial machines such as small cameras and robot hands, parts for automobiles, parts for bicycles, parts for railway vehicles, ships Parts, parts for aircraft, parts for transportation equipment such as parts for space transportation equipment, parts for personal computers, parts for electronic equipment such as parts for mobile terminals, parts for electric equipment such as refrigerators, washing machines, and air conditioners. , Parts for plants, parts for watches, etc.
次に、本発明の実施例について説明する。1.ギア付リードスクリューの製造(実施例1)[A]まず、結晶性樹脂として半芳香族ポリアミド(PA9T)と、無機ウィスカとしてチタン酸カリウム繊維とを、ブレンダーで混合して樹脂組成物を得た。なお、芳香族ポリアミドのTgは約100℃であり、樹脂組成物中のチタン酸カリウム繊維の量は、30質量%とした。[B]次に、この樹脂組成物を約80℃に設定した成形型に供給して、製造すべきギアに対応する形状を有する成形体を得た。成形体が固化したことを確認して、樹脂組成物を成形型に供給した11秒後に、成形体を成型型から取り出した。  Next, examples of the present invention will be described. 1. Production of Lead Screw with Gear (Example 1) [A] First, a semi-aromatic polyamide (PA9T) as a crystalline resin and potassium titanate fiber as an inorganic whisker were mixed with a blender to obtain a resin composition. .. The Tg of the aromatic polyamide was about 100° C., and the amount of potassium titanate fiber in the resin composition was 30% by mass. [B] Next, this resin composition was supplied to a mold set to about 80° C. to obtain a molded body having a shape corresponding to the gear to be manufactured. After confirming that the molded body was solidified, 11 minutes after the resin composition was supplied to the molding die, the molded body was taken out from the molding die. ‥
[C]次に、得られた成形体を図3等に示すリードスクリューの端部に圧入して、成形体とリードスクリューとを組み立てた。[D]次に、成形体をリードスクリューごと、加熱炉内で、150℃で60秒間、熱処理することにより、ギア付リードスクリューを得た。なお、目的とするギアの形状は、基準円ピッチ直径1.3mm、モジュール0.2mm、歯数14枚、歯厚0.4mmとした。  [C] Next, the obtained molded body was pressed into the end portion of the lead screw shown in FIG. 3 and the like to assemble the molded body and the lead screw. [D] Next, the molded body together with the lead screw was heat-treated in a heating furnace at 150° C. for 60 seconds to obtain a lead screw with a gear. The target gear had a reference circle pitch diameter of 1.3 mm, a module of 0.2 mm, 14 teeth, and a tooth thickness of 0.4 mm. ‥
(比較例1)成形体をリードスクリューに圧入することなく、上記工程[D]と同様にして熱処理してギアを得、その後、リードスクリューの端部に圧入した以外は、実施例1と同様にしてギア付リードスクリューを得た。  (Comparative Example 1) The same as Example 1 except that the molded body was heat-treated in the same manner as in the above step [D] to obtain a gear without being pressed into the lead screw, and then was pressed into the end portion of the lead screw. Then, a lead screw with a gear was obtained. ‥
2.評価得られたギア付リードスクリューを使用して、図6に示すような評価用装置を組み立てた。そして、評価用装置のナット9を内蔵する昇降ブロック90に、一端に200gの錘を取付けた紐の他端を固定し、昇降ブロック90の昇降操作を繰り返し行った。その結果、実施例1のギアを使用した評価用装置では、30万回の昇降操作を問題なく行うことができた。これに対して、比較例1のギアを使用した評価用装置では、15万回の昇降操作後には、ギアが空転するようになった。評価用装置を分解して、ギアにクリープが発生し、ギアが破壊していた。 2. Evaluation Using the lead screw with a gear thus obtained, an evaluation device as shown in FIG. 6 was assembled. Then, the other end of the string having a weight of 200 g attached to one end was fixed to the elevating block 90 containing the nut 9 of the evaluation device, and the elevating operation of the elevating block 90 was repeated. As a result, in the evaluation device using the gear of Example 1, the lifting operation could be performed 300,000 times without any problem. On the other hand, in the evaluation device using the gear of Comparative Example 1, the gear became idle after the lifting operation of 150,000 times. The evaluation device was disassembled, and the gear had creep and the gear was broken.
1…ポップアップ格納タイプのヘッドアップディスプレイ(HUD)、1a…ケース本体、1b…天板、2…フレーム、2a…壁板、2b…上部フランジ、2c…下部フランジ、3…ガイド軸、4…ユニットケース、5…リードスクリュー、6…ステッピングモータ(第1のモータ)、7…ギア、8…ギア、9…ナット、10…回転軸、11…基台部、11a…ネジ、12…コンバイナホルダ、13…コンバイナ、14…ピニオンギヤ、15…ヘリカルギヤ、16…チルト用ステッピングモータ(第2のモータ)、17…ウオームギヤ、20…ギア付きシャフト、90…昇降ブロック。   1... Pop-up storage type head-up display (HUD), 1a... Case body, 1b... Top plate, 2... Frame, 2a... Wall plate, 2b... Upper flange, 2c... Lower flange, 3... Guide shaft, 4... Unit Case, 5... Lead screw, 6... Stepping motor (first motor), 7... Gear, 8... Gear, 9... Nut, 10... Rotating shaft, 11... Base portion, 11a... Screw, 12... Combiner holder, 13... Combiner, 14... Pinion gear, 15... Helical gear, 16... Tilt stepping motor (second motor), 17... Worm gear, 20... Geared shaft, 90... Lift block.  

Claims (11)

  1. 軸方向に貫通する孔を有するギアと、端部が前記孔に挿入された状態で前記ギアに固定されたシャフトとを有するギア付シャフトを製造する方法であって、結晶性樹脂と充填剤とを含有する樹脂組成物を溶融する工程と、前記溶融状態の樹脂組成物を、前記結晶性樹脂のガラス転移温度より5~25℃低い温度に設定した成形型に供給して、前記ギアに対応する形状を有する成形体を得る工程と、前記成形体を前記シャフトの前記端部に圧入して、前記成形体と前記シャフトとを組み立てる工程と、前記成形体を、前記結晶性樹脂の結晶化温度より高い温度で熱処理して、前記シャフトに固定された前記ギアを得る工程とを有することを特徴とするギア付シャフトの製造方法。 A method for producing a geared shaft having a gear having a hole penetrating in the axial direction and a shaft fixed to the gear with an end portion inserted in the hole, comprising a crystalline resin and a filler. And a step of melting the resin composition containing the above, and supplying the molten resin composition to a molding die set to a temperature 5 to 25° C. lower than the glass transition temperature of the crystalline resin to correspond to the gear. To obtain a molded body having a shape, a step of press-fitting the molded body into the end portion of the shaft to assemble the molded body and the shaft, and the molded body to crystallize the crystalline resin. A heat treatment at a temperature higher than the temperature to obtain the gear fixed to the shaft.
  2. 前記熱処理の温度は、前記ギアを実際に使用する際の最高温度より5~25℃以上高い温度である請求項1に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is a temperature higher by 5 to 25° C. or more than the maximum temperature when the gear is actually used.
  3. 前記樹脂組成物中に含まれる前記充填剤の量は、10~40質量%である請求項1または2に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for producing a geared shaft according to claim 1 or 2, wherein the amount of the filler contained in the resin composition is 10 to 40% by mass.
  4. 前記ギアのモジュールは、0.2mm以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to any one of claims 1 to 3, wherein the gear module has a size of 0.2 mm or less.
  5. 前記充填剤は、無機ウィスカである請求項4に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to claim 4, wherein the filler is an inorganic whisker.
  6. 前記無機ウィスカは、チタン酸カリウム繊維である請求項5に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to claim 5, wherein the inorganic whiskers are potassium titanate fibers.
  7. 前記結晶性樹脂は、ポリアミドである請求項1~6のいずれか1項に記載のギア付シャフトの製造方法。 7. The method for manufacturing a geared shaft according to claim 1, wherein the crystalline resin is polyamide.
  8. 前記ポリアミドは、半芳香族ポリアミドである請求項7に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to claim 7, wherein the polyamide is a semi-aromatic polyamide.
  9. さらに、前記成形体と前記シャフトとを組み立てる工程に先立って、前記シャフトに前記ギアの抜けを防止する抜け止め部を形成する工程を有する請求項1~8のいずれか1項に記載のギア付シャフトの製造方法。 The gear with a gear according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of forming a retaining portion for preventing the gear from coming off on the shaft prior to the step of assembling the molded body and the shaft. Shaft manufacturing method.
  10. 前記シャフトは、リードスクリューである請求項1~9のいずれか1項に記載のギア付シャフトの製造方法。 The method for manufacturing a geared shaft according to any one of claims 1 to 9, wherein the shaft is a lead screw.
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載のギア付シャフトの製造方法により得られたギア付シャフトと、前記ギア付シャフトの前記ギアに噛み合うように配置された駆動ギアと、前記駆動ギアを駆動させる駆動部とを有する駆動装置。   A geared shaft obtained by the method for manufacturing a geared shaft according to any one of claims 1 to 10, a drive gear arranged to mesh with the gear of the geared shaft, and the drive gear. A drive device having a drive unit for driving.  
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