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JP3301873B2 - 樹脂巻き部品の成形方法 - Google Patents

樹脂巻き部品の成形方法

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JP3301873B2
JP3301873B2 JP30957694A JP30957694A JP3301873B2 JP 3301873 B2 JP3301873 B2 JP 3301873B2 JP 30957694 A JP30957694 A JP 30957694A JP 30957694 A JP30957694 A JP 30957694A JP 3301873 B2 JP3301873 B2 JP 3301873B2
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resin
metal member
cavity
molding
gate
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弘 上野
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP95118161A priority patent/EP0712708B1/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、搬送系のガイドロー
ラやベルト案内用の樹脂プーリ等、環状の樹脂部の内周
に環状の金属部材をインサートする樹脂巻き部品の成形
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、樹脂巻き部品である、例えば自動
車のクランクプーリ等のベルト案内用のプーリとして、
外周にベルト案内面を有する環状の樹脂部（プーリ部）
の内周に、転がり軸受や金属ハブ等の金属部材を一体化
したものが提供されている。この種のプーリは、その樹
脂部の射出成形と同時に上記金属部材を一体化するいわ
ゆるインサート成形によって形成されており、そのゲー
ト方式として、生産性に優れるピンポイントゲート方式
やサイドゲート方式が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記プーリ
は、軸芯側が金属部材で構成され、外周側が樹脂部材で
構成されているため、両者の熱膨張率の相違に起因し
て、使用環境温度の高低により、樹脂部に内部応力が発
生することになる。このため、上記ピンポイントゲート
方式やサイドゲート方式では、樹脂部のゲート痕部分に
内部応力が集中して、当該ゲート痕部分からクラックが
生じ易いという問題があった。
【０００４】また、各ゲートからキャビティ内に充填さ
れた溶融樹脂が、当該ゲートを中心に同芯円状に拡がる
ので、隣設する二つのゲートから充填された各溶融樹脂
の界面において、溶融樹脂どうしが干渉してその円滑な
流れが阻害される結果、プーリの外周に、ゲート数と同
じ個数の微視的な凹凸による波紋が生じ（図４参照）、
良好な真円度を確保することができないという問題があ
った。さらに、ゲートバランスによっては、樹脂部の内
周に中心方向へ向かう内部応力が生じて、金属部材とし
ての転がり軸受の真円度を悪化させたり、ラジアルすき
まを減少させたりする等、転がり軸受の性能に悪影響を
及ぼすという問題もあった。
【０００５】そこで、樹脂部の容量を予め計量してお
き、正確な容量の溶融樹脂をキャビティに供給して圧縮
成形を行ったり、各成形型に溶融樹脂を個別に注入する
注型成形を行ったりすることも考えられるが、いずれも
生産性が悪く製造コストが高く付くことから、実用的で
ない。この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、使用環境温度に高低がある場合でもクラックが発生
し難いとともに、良好な真円度を確保することができ、
しかも転がり軸受等の金属部材に悪影響を及ぼすおそれ
のない樹脂巻き部品の成形方法を提供することを目的と
する。
【０００６】上記目的を達成するための、請求項１に係
る樹脂巻き部品の成形方法は、環状の樹脂部の成形と同
時に、外周が単一の円周面からなる環状の金属部材を、
その端面の一部を前記樹脂部の内周端部の鍔部で覆った
状態で当該内周に一体化する樹脂巻き部品の成形方法に
おいて、軸部の一端に金属部材の外径よりも小さい外径
の鍔部を備えるダミーボスシャフトをキャビティ内に配
置するとともに、上記軸部の外周に金属部材の内周を嵌
合し、且つ上記鍔部の側面に金属部材の端面を沿わせた
状態で、上記ダミーボスシャフトの鍔部とキャビティ型
とによって形成され、且つ上記金属部材の端面外周縁の
近傍に沿って設けられるとともに、金属部材の外径より
も小さい外径であって前記樹脂部の鍔部の最小径部に対
応するキャビティの最小径部に開口する環状のフィルム
ゲートを通して、キャビィテイ内に溶融樹脂を充填する
ことをことを特徴とするものである。
【０００７】請求項２に係る樹脂巻き部品の成形方法
は、請求項１に係る樹脂巻き部品の成形方法において、
上記ダミーボスシャフトの軸線を、スプール及び射出成
形ノズルの軸線の延長線上に配置することを特徴とする
ものである。請求項３に係る樹脂巻き部品の成形方法
は、請求項１に係る樹脂巻き部品の成形方法において、
上記溶融樹脂を、ダミーボスシャフトの鍔部に設けられ
た球面に沿わせてフィルムゲートに案内することを特徴
とするものである。
【０００８】
【作用】この発明の樹脂巻き部品の成形方法によれば、
溶融樹脂を、金属部材の端面外周縁の近傍に沿って設け
られた環状のフィルムゲートを通してキャビィテイ内に
充填するので、樹脂部の内周側に形成されるゲート痕は
環状を呈することになる。このため、使用温度変化によ
る金属部材と樹脂部材との熱膨張差によって樹脂部に生
じる内部応力が、当該ゲート痕に対して集中的に作用す
るのを防止することができる。また、環状のフィルムゲ
ートがキャビティの最小径部に開口するので、溶融樹脂
を前記樹脂部の鍔部の最小径部の全周から均等に充填す
ることができ、樹脂部全体を均一且つ高精度に成形する
ことができるとともに、樹脂部の内周部に内部応力が残
留するのを抑制することができる。
【０００９】また、ゲート痕が金属部材との熱膨張差に
よって直接押圧されない前記樹脂部の鍔部に位置するの
で、低温使用時の樹脂部材の熱収縮によって樹脂部に生
じる内部応力が、上記ゲート痕に対して作用し難くな
る。
【００１０】請求項２に係る樹脂巻き部品の成形方法に
よれば、上記ダミーボスシャフトの軸線を、スプール及
び射出成形ノズルの軸線の延長線上に配置するので、溶
融樹脂をフィルムゲートの全周にわたってより均一に充
填することができる。請求項３に係る樹脂巻き部品の成
形方法によれば、溶融樹脂を、ダミーボスシャフトの鍔
部に設けられた球面に沿わせてフィルムゲートに案内す
るので、上記樹脂を非常にスムースにフィルムゲートに
導くことができる。このため、溶融樹脂をキャビティに
対してより一層均一に充填することができる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例について、添付図面
を参照しながら詳細に説明する。図２は、この発明が適
用される樹脂巻き部品としての樹脂プーリＡを示す要部
正面図である。この樹脂プーリＡは、環状の樹脂部１の
内周に金属部材としての転がり軸受２をインサートした
ものであり、上記樹脂部１の外周側には、外周にベルト
案内面１１ａを有する外周円筒部１１が形成されてお
り、内周側には、上記転がり軸受２の外輪２１の外周を
固着する内周円筒部１２が形成されている。この内周円
筒部１２の端部には、転がり軸受２の外輪２１の端面の
一部を覆う鍔部１２ａ（図５参照）が形成されている。
また、上記外周円筒部１１と内周円筒部１２との間に
は、円板部１３が形成されており、この円板部１３に
は、多数のリブ１４が放射状に形成されている。
【００１２】図１はこの発明の実施に使用する射出成形
装置の成形部Ｂを示す要部断面図である。この成形部Ｂ
は、キャビティＣを構成する一対のキャビティ型３，４
と、上記キャビティＣ内に配置されるダミーボスシャフ
ト５と、溶融樹脂を射出するノズル６とを備えている。
上記一対のキャビティ型３，４のうちの一方のキャビテ
ィ型３には、スプールＳが設けられており、このスプー
ルＳには、上記ノズル６が接続されている。また、上記
スプールＳに連続する内奥側には、球面からなる凹部３
１が形成されている。
【００１３】上記ダミーボスシャフト５は、転がり軸受
２の内輪２２の内周に嵌合される円柱状の軸部５１と、
転がり軸受２の端面に沿わせる鍔部５２とを備えてい
る。この鍔部５２の外径は、転がり軸受２の外輪２１の
外径よりも小さく設定されている。また、上記鍔部５２
の一側部には、軸部５１の軸線に対して直角な平面５２
ａが設けられており、その反対側には球面５２ｂが設け
られている。上記平面５２ａの外周縁部は転がり軸受２
の外輪２１の端面に密接されており、これによって転が
り軸受２の端面が密閉されている。さらに、上記ダミー
ボスシャフト５は、その軸線Ｌ１が、スプールＳ及びノ
ズル６の軸線Ｌ２の延長線上に位置するように配置され
ており、この状態で、上記鍔部５２が成形型３の凹部３
１に所定隙間を有して導入されている。そして、この鍔
部５２の球面５２ｂと上記凹部３１との隙間がスプール
Ｓに連通するランナーＲとして構成されているととも
に、上記球面５２ｂの外周縁と、上記凹部３１の開口縁
との間が、環状のフィルムゲートＧとして構成されてい
る。このフィルムゲートＧは、図の場合、転がり軸受２
の外輪２１の外周側端面に接した状態で構成されてお
り、その外径は、外輪２１の外径よりも小さく設定され
ている。ここに、前記外輪２１の外周は単一の円周面か
らなるので、上記フィルムゲートＧは、前記樹脂部１の
鍔部１２ａの最小径部に対応する部分であるキャビティ
Ｃの最小径部に開口することになる。
【００１４】以上のように構成された成形部Ｂにより樹
脂プーリＡを成形するには、型開き状態で、キャビティ
型４のコア部４１に転がり軸受２の内輪２２の内周を嵌
合させ、次いで、上記内輪２２の内周にダミーボスシャ
フト５の軸部５１を嵌合させるとともに、鍔部５２の平
面５２ａを転がり軸受２の外輪２１の端面に沿わせる。
その後、型締めを行って、ノズル６から溶融樹脂を射出
する。この際、上記溶融樹脂は、上記スプールＳからラ
ンナーＲに導入された時点で、同芯円状に拡がって、環
状のフィルムゲートＧを通ってキャビティＣに充填され
る。この充填された溶融樹脂は、ダミーボスシャフト５
によって、転がり軸受２の内周及び内外輪２２，２１間
に流入するのが規制される。また、上記ダミーボスシャ
フト５は、射出圧力によって転がり軸受２に密着される
ので、これを転がり軸受２に密着させるための手段を構
成しておく必要はない。そして、成形が完了した時点
で、型開きを行い、図示しないエジェクターピンによっ
て、例えば転がり軸受２の端面を突くことにより、ダミ
ーボスシャフト５とともに樹脂プーリＡをキャビティ型
４から離型する。なお、上記ダミーボスシャフト５は、
回収した樹脂プーリＡから取り外して繰り返し使用する
ことができる。
【００１５】このように、上記樹脂プーリＡの成形に際
しては、溶融樹脂が環状のフィルムゲートＧを通ってキ
ャビティＣに充填されるので、樹脂部１に生じるゲート
痕は、その内周円筒部１２の内周面に沿って筋状にて環
状に連続することになる。このため、転がり軸受２と樹
脂部１との熱膨張差によってゲート痕に内部応力が作用
した場合でも、当該内部応力が集中的に作用するおそれ
がない。即ち、従来のポイント的なゲート痕の場合に
は、内部応力が当該ゲート痕に集中的に作用するが、上
記環状のゲート痕の場合には、その全体に内部応力が分
散されて作用することになる。従って、応力集中によっ
て、ゲート痕部分からクラックが発生するのを防止する
ことができる。
【００１６】しかも、上記実施例においては、フィルム
ゲートＧを転がり軸受２の外輪２１の端面に接した状態
で前記樹脂部１の鍔部１２ａの最小径部に対応する部分
に配置しているので、樹脂プーリＡのゲート痕は、樹脂
部１の内周のうちの、当該転がり軸受２の端面に接する
部分、つまり転がり軸受２と樹脂部１との熱膨張差によ
って直接押圧される部分から外れる部分に位置すること
になる。このため、当該熱膨張差によって樹脂部１に生
じる内部応力が、上記ゲート痕に作用し難くなる。従っ
て、雰囲気温度が低い場合でも、つまり樹脂部１の低温
収縮量が多い場合でも、ゲート痕部分からクラックが発
生するのを効果的に防止することができる。
【００１７】また、溶融樹脂を樹脂部１の内周円筒部１
２側から、その全周にわたって均等に充填することがで
きるので、樹脂部１全体を均一且つ高精度に成形するこ
とができる。特に、キャビティＣに充填された樹脂をス
ムースに流動させることができるので、樹脂部１の外周
円筒部１１の外周真円度を高めることができる。図３は
上記フィルムゲート方式で成形した樹脂プーリの外周面
の真円度を測定した結果を示すグラフであり、図４は従
来のピンポイントゲート方式で成形した樹脂プーリの外
周面の真円度を測定した結果を示すグラフである。この
測定対象の樹脂プーリは、ナイロン樹脂製であり、その
外径は９６φである。また、ピンポイントゲート方式に
おけるゲート数は１９個である。図３及び図４におい
て、フィルムゲート方式での真円度は４０μｍであるの
に対して、ピンポイントゲート方式のそれは１００μｍ
であった。従って、フィルムゲート方式の方が、ピンポ
イントゲート方式よりも真円度が大幅に向上することが
分かる。また、ピンポイントゲート方式ではゲート数と
同じ個数の波紋が生じているのに対して、フィルムゲー
ト方式においては、このような波紋が生じていない。
【００１８】さらに、上記フィルムゲート方式によれ
ば、樹脂部１の内周円筒部１２に内部応力が残留するの
を抑制することができるので、転がり軸受２の真円度が
悪化したり、ラジアルすきまが減少したりするのを防止
することができる。しかも、上記ダミーボスシャフト５
の軸線Ｌ１を、スプールＳ及び射出成形ノズル６の軸線
Ｌ２の延長線上に配置していること、及び溶融樹脂を、
ダミーボスシャフト５の鍔部５２の球面５２ｂに沿わせ
てフィルムゲートＧに案内することができることから、
上記溶融樹脂を非常に滑らかにフィルムゲートＧに導く
ことができる。このため、溶融樹脂をキャビティＣに対
してより一層均一に充填することができ、ひいては樹脂
部１全体をさらに均一且つ高精度に成形することができ
る。このほか、上記成形方法によれば、離型時に樹脂プ
ーリＡのゲート部を切断することができるので、ゲート
処理が不要であるとともに、スプールＳ及びランナーＲ
部の廃材樹脂を非常に少なくすることができるという利
点がある。
【００１９】フィルムゲートＧの構成の他の例を図５，
６及び７に示す。図５，６に示すフィルムゲートＧは、
前記実施例のフィルムゲートＧが、ダミーボスシャフト
５の鍔部５２の最外周の外方において、転がり軸受２の
外輪２１の端面とキャビティ型３との間で形成されてい
るのに対して、上記鍔部５２の最外周の側面部とキャビ
ティ型３との間で形成されている。また、図５に示すフ
ィルムゲートＧは、樹脂部１の内周円筒部１２の、外輪
２１の端面の一部を覆う鍔部１２ａの内周面の中ほどに
位置するのに対して、図６に示すフィルムゲートＧは、
上記鍔部１２ａの内周面の端面コーナ部に位置する点
で、両者は相違する。さらに、図７に示すフィルムゲー
トＧは、ダミーボスシャフト５の鍔部５２の外周面と、
キャビティ型３とにより形成されており、溶融樹脂が軸
方向からキャビティＣ内に注入されるようになってい
る。以上示したフィルムゲートＧは、溶融樹脂が注入さ
れるキャビティＣの最小径部に相当する部位に設けられ
ている限り、成形に際しての不具合は生じない。即ち、
図８に示すように、ダミーボスシャフト５の鍔部５２の
外周に段部５２ｃを設けて、フィルムゲートＧを樹脂部
１の鍔部１２ａの最小径部よりも外方に配置した場合、
溶融樹脂の射出圧力が上記ダミーボスシャフト５の段部
５２ｃの内側面に作用して、鍔部５２を外輪２１から引
き離そうとするので、当該鍔部５２と外輪２１との間に
隙間が生じ、この隙間に溶融樹脂が流れ込んで安定的な
成形を行うことができなくなる。
【００２０】なお、この発明の樹脂巻き部品の成形方法
は、上記実施例に限定されるものでなく、例えば、ダミ
ーボスシャフト５の中心部を貫通するエジェクターピン
７を設け、このエジェクターピン７によって、スプール
ＳおよびランナーＲ部の樹脂も、樹脂プーリＡとともに
離型するようにすること（図９参照）、転がり軸受２に
代えて、金属ハブ８等の他の金属部材をインサートする
こと（図１０参照）等、種々の変更を施して実施するこ
とができる。また、この発明に使用される樹脂は、射出
成形可能な樹脂であれば、各種の合成樹脂が使用でき
る。さらに合成ゴム等も使用可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る樹脂巻き
部品の成形方法によれば、溶融樹脂を、金属部材の端面
外周縁の近傍に設けられた環状のフィルムゲートを通し
てキャビィテイ内に充填するので、樹脂部のゲート痕を
環状にすることができる。このため、金属部材と樹脂部
との熱膨張差によって樹脂部に生じる内部応力が、当該
ゲート痕に対して集中的に作用するのを防止することが
でき、ひいては、当該ゲート痕部分からクラックが生じ
るのを防止することができる。また、環状のフィルムゲ
ートがキャビティの最小径部に開口しており、溶融樹脂
を樹脂部の最小径部の全周から均等に充填することがで
きるので、樹脂部全体を均一且つ高精度に成形すること
ができ、特に樹脂部外周の真円度については、従来の多
点ゲート方式のように波紋が生じないので、その真円度
を大幅に向上させることができる。さらに、上記フィル
ムゲート方式によれば、成形後において樹脂部の内周に
残留応力が生じるのを抑制することができるので、転が
り軸受等の金属部材の真円度等に悪影響を及ぼすおそれ
もない。
【００２２】また、ゲート痕が金属部材との熱膨張差に
よって直接押圧されない樹脂部の鍔部に位置するので、
上記熱膨張差によって樹脂部に生じる内部応力が、上記
ゲート痕に対して作用し難くなる結果、雰囲気温度が低
く、樹脂部が大きく熱収縮する場合でも、ゲート痕部分
からクラックが発生するのを効果的に防止することがで
きる。
【００２３】請求項２に係る樹脂巻き部品の成形方法に
よれば、上記ダミーボスシャフトの軸線を、スプール及
び射出成形ノズルの軸線の延長線上に配置するので、溶
融樹脂をフィルムゲートの全周にわたってより均一に充
填することができる。このため、樹脂プーリをさらに均
一且つ高精度に成形することができる。請求項３に係る
樹脂巻き部品の成形方法によれば、溶融樹脂を、ダミー
ボスシャフトの鍔部に設けられた球面に沿わせてフィル
ムゲートに案内するので、上記樹脂を非常に円滑にフィ
ルムゲートに導くことができる。このため、溶融樹脂を
キャビティに対してより一層均一に充填することができ
る結果、樹脂プーリをさらに均一且つ高精度に成形する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の樹脂巻き部品の成形方法に使用する
成形装置の要部断面図である。
【図２】この発明を適用して成形される樹脂プーリの要
部正面図である。
【図３】この発明を適用して成形された樹脂プーリの真
円度の測定結果を示すグラフである。
【図４】従来の成形方法によって成形された樹脂プーリ
の真円度の測定結果を示すグラフである。
【図５】ゲート位置の他の実施例を示す要部断面図であ
る。
【図６】ゲート位置のさらに他の実施例を示す要部断面
図である。
【図７】ゲート位置のさらに他の実施例を示す要部断面
図である。
【図８】ゲート位置の比較例を示す要部断面図である。
【図９】他の実施例を示す要部断面図である。
【図１０】さらに他の実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 樹脂部 １１ａ ベルト案内面 ２ 転がり軸受（金属部材） ３ キャビティ型 ４ キャビティ型 ５ ダミーボスシャフト ５１ 軸部 ５２ 鍔部 ５２ｂ 球面 ６ ノズル ８ 金属ハブ（金属部材） Ａ 樹脂プーリ Ｃ キャビティ Ｇ フィルムゲート Ｌ１ ダミーボスシャフトの軸線 Ｌ２ スプール及びノズルの軸線

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】環状の樹脂部の成形と同時に、外周が単一
    の円周面からなる環状の金属部材を、その端面の一部を
    前記樹脂部の内周端部の鍔部で覆った状態で当該内周に
    一体化する樹脂巻き部品の成形方法において、 軸部の一端に金属部材の外径よりも小さい外径の鍔部を
    備えるダミーボスシャフトをキャビティ内に配置すると
    ともに、上記軸部の外周に金属部材の内周を嵌合し、且
    つ上記鍔部の側面に金属部材の端面を沿わせた状態で、
    上記ダミーボスシャフトの鍔部とキャビティ型とによっ
    て形成され、且つ上記金属部材の端面外周縁の近傍に沿
    って設けられるとともに、金属部材の外径よりも小さい
    外径であって前記樹脂部の鍔部の最小径部に対応するキ
    ャビティの最小径部に開口する環状のフィルムゲートを
    通して、キャビィテイ内に溶融樹脂を充填することを特
    徴とする樹脂巻き部品の成形方法。
  2. 【請求項２】上記ダミーボスシャフトの軸線を、スプー
    ル及び射出成形ノズルの軸線の延長線上に配置する請求
    項１記載の樹脂巻き部品の成形方法。
  3. 【請求項３】上記溶融樹脂を、ダミーボスシャフトの鍔
    部に設けられた球面に沿わせてフィルムゲートに案内す
    る請求項１記載の樹脂巻き部品の成形方法。
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