JP2011156664A - 動力伝達系成形品の製造方法及び装置 - Google Patents

動力伝達系成形品の製造方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 添加材を含む樹脂組成物からなる動力伝達用ホイール等の製造に際し、添加材の配向の向きを添加の目的に応じて制御できるようにすること。
【解決手段】 金型１００のキャビティ１３に、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を注入して固化させる動力伝達系成形品１の製造方法であって、金型１００に設けた磁場配向手段２０により、金型１００に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向するもの。
【選択図】 図２

Description

本発明はウォームホイール、平歯車等の歯車、ベルト車、スプロケット車等の、動力伝達用ホイールを含む動力伝達系成形品の製造方法及び装置に関する。
電動パワーステアリング装置でモータの駆動力をステアリング軸に伝える動力伝達系に用いられるウォームホイールとして、特許文献１に記載の如く、金型のキャビティに溶融樹脂を注入して固化してなるものがある。
他方、樹脂成形品の強度向上を図る等のために、溶融樹脂に添加材として強化材等を添加した樹脂組成物を、金型のキャビティに注入して樹脂成形品を成形するものもある。
特許4331863
特許文献１に記載のウォームホイールの強度向上を図る等のために、溶融樹脂に強化材等を添加した樹脂組成物を、金型のキャビティに注入して固化することが考えられる。ところが、金型のキャビティに注入して固化される樹脂組成物の中の強化材等の配向の向き（例えば鉄片等の長尺状粒子（又は繊維状粒子）からなる添加材の長手方向の向き）は、金型のキャビティに注入される溶融樹脂の流れの向きによって決まり、制御できない。従って、強度向上を図る等の目的に応じて強化材等の配向の向きを制御することができない。
本発明の課題は、添加材を含む樹脂組成物からなる動力伝達用ホイール等の製造に際し、添加材の配向の向きを添加の目的に応じて制御できるようにすることにある。
請求項１の発明は、金型のキャビティに、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を注入して固化させる動力伝達系成形品の製造方法であって、金型に設けた磁場配向手段により、金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向するようにしたものである。
請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記金型に配向の向きを異にする複数の磁場配向手段を設け、各磁場配向手段を選択的にオンすることにより、前記磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを選択するようにしたものである。
請求項３の発明は、金型のキャビティに、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を注入して固化させる動力伝達系成形品の製造装置であって、金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する磁場配向手段が、金型に設けられてなるようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項３の発明において更に、前記金型に配向の向きを異にする複数の磁場配向手段を設け、各磁場配向手段を選択的にオンすることにより、前記磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを選択可能にするようにしたものである。
（請求項１、３）
(a)溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加する。そして、金型に設けた磁場配向手段により、金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する。従って、添加材の配向の向きを、添加の目的に応じて一定方向に揃えるように制御できる。
ウォームホイール等の製造に対し、添加材たる強化材の長手方向の向き（配向の向き）を、添加の目的に応じて、歯幅方向に揃え、又は半径方向に揃えることができる。
（請求項２、４）
(b)金型に配向の向きを異にする複数の磁場配向手段を設ける。これにより、単一の金型を用いながら、各磁場配向手段を選択的にオンすることにより、上述(a)の磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを自由に選択することができる。
図１は動力伝達用ホイールを示す模式図である。 図２は実施例１の製造方法を示す模式図である。 図３は実施例２の製造方法を示す模式図である。 図４は実施例３の製造方法を示す模式図である。 図５は実施例４の製造方法を示す模式図である。 図６は実施例５の製造方法を示す模式図である。
本発明の実施例として、ウォームホイール、平歯車等の歯車、ベルト車、又はスプロケット車等を構成する動力伝達用ホイールとなるホイール成形品１の製造方法について説明する。
ホイール成形品１は、図１に示す如く、インサート金具２の外周に樹脂層３を形成し、例えば樹脂層３の外周面に歯切りを施して歯車を構成する。ホイール成形品１は、インサート金具２により、ボス２Ａと、ボス２Ａから放射状に延びる複数本のアーム２Ｂを構成して強度を確保する。また、ホイール成形品１は、樹脂層３により、歯を備えるリム３Ａを構成して相手歯車との噛合い音の静粛を図っている。
インサート金具２を構成する金属としては、焼結金属や鋼等を用いることができる。
樹脂層３を構成する樹脂としては、カーボン繊維やガラス繊維等の強化繊維が予め混入されたポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）やポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）等の強化プラスチックを用いることができる。
しかるに、ホイール成形品１は、樹脂層３を構成する樹脂の成形前の素材ペレットに、強化材としての添加材を添加してなるものであり、この添加材を磁性材料からなるものにしている。このような磁性材料からなる添加材としては、長尺状粒子（又は繊維状粒子）からなるフェライト等を採用できる。
以下、ホイール成形品１を製造する本発明の実施例について説明する。
（実施例１）（図２）
図２に示す金型１００は、成形及び配向兼用金型であり、下型１１に上型１２を型合せし、ホイール成形品１の樹脂層３の成形用キャビティ１３を形成する。下型１１はキャビティ１３の中心部にインサート金具２のボス孔嵌合部１１Ａを備え、上型１２はキャビティ１３の上部に注入口１２Ａを備える。
このとき、金型１００は、磁場配向手段２０を内蔵等して設ける。磁場配向手段２０は、下型１１の内部で、キャビティ１３の歯幅形成方向の一側面に臨む周方向各部に埋込まれた電磁石２１（永久磁石でも可）と、上型１２の内部で、キャビティ１３の歯幅形成方向の他側面に臨む周方向各部に埋込まれた電磁石２２（永久磁石でも可）とから構成される。これにより、磁場配向手段２０の電磁石２１と電磁石２２は、金型１００のキャビティ１３に注入された樹脂組成物を該キャビティ１３の歯幅形成方向で挟み、当該樹脂組成物に添加されている磁性材料の添加材を該キャビティ１３の歯幅形成方向に沿う方向に配向するものになる。
従って、ホイール成形品１は金型１００を用いて以下の如くに成形される。
(1)金型１００のキャビティ１３に、ホイール成形品１のインサート金具２をセットする。
(2)金型１００のキャビティ１３に、前述した、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を射出成形して注入する（図２（Ａ））。図２（Ａ）の矢印はキャビティ１３に注入される溶融樹脂の流れの向きを示す。
(3)金型１００のキャビティ１３に注入した上述(2)の樹脂組成物が固化する前に（溶融樹脂は溶融状態又は半固化状態にある）、金型１００に設けた磁場配向手段２０（電磁石２１、２２）をオンすることにより、当該樹脂組成物に磁場を印加する。これにより、磁性材料からなる添加材は、ホイール成形品１の歯幅方向にその長尺状粒子の長手方向を添わせる一定方向に配向される（図２（Ｂ））。図２（Ｂ）の矢印は添加材の配向の向きを示す。
尚、磁場配向手段２０は、上述(2)の溶融樹脂の注入段階の当初から、樹脂組成物に磁場を印加するものであっても良い。
(4)上述(3)の樹脂組成物を固化させ、ホイール成形品１を金型１００から取出す。取出したホイール成形品１における樹脂層３の外周面に歯切りを施す等により歯を備えたウォームホイール等の歯車を得る。
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加する。そして、金型１００に設けた磁場配向手段２０により、金型１００に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する。従って、添加材の配向の向きを、添加の目的に応じて一定方向に揃えるように制御できる。
ウォームホイール等の製造に対し、添加材たる強化材の長手方向の向き（配向の向き）を、添加の目的に応じて、歯幅方向に揃えることができる。
（実施例２）（図３）
図３に示した実施例２は、図２に示した実施例１の金型１００におけると同様の成形及び配向兼用金型２００を用いる。
金型２００が金型１００と異なる点は、磁場配向手段２０に代わる磁場配向手段３０を内蔵等したことにある。磁場配向手段３０は、下型１１の内部で、キャビティ１３の半径方向の内周側に臨む周方向各部に埋込まれる電磁石３１（永久磁石でも可）と、上型１２の内部で、キャビティ１３の半径方向の外周側に臨む周方向各部に埋込まれる電磁石３２（永久磁石でも可）とから構成される。これにより、磁場配向手段３０の電磁石３１と電磁石３２は、金型２００のキャビティ１３に注入された樹脂組成物を該キャビティ１３の半径方向で挟み、当該樹脂組成物に添加されている磁性材料の添加材を該キャビティ１３の半径方向に沿う方向に配向するものになる。
従って、実施例２では、実施例１の金型１００による前述(1)〜(4)の成形手順のうち、(1)、(2)、図３（Ａ）、(4)を同様に行ない、(3)を以下の如くに行なう。即ち、金型２００に設けた磁場配向手段３０（電磁石３１、３２）をオンすることにより樹脂組成物に磁場を印加する。これにより、磁性材料からなる添加材は、ホイール成形品１の半径方向にその長尺状粒子の長手方向を添わせる一定方向に配向される（図３（Ｂ））。図３（Ａ）の矢印はキャビティ１３に注入される溶融樹脂の流れの向きを示す。図３（Ｂ）の矢印は添加材の配向の向きを示す。
（実施例３）（図４）
図４に示した実施例３の金型３００は、配向の向きを異にする２組の磁場配向手段、本実施例では実施例１における歯幅方向の磁場配向手段２０と実施例２における半径方向の磁場配向手段３０を有する。
従って、実施例３では、単一の成形及び配向兼用金型３００を用いながら、各磁場配向手段２０、３０を選択的にオンすることにより、実施例１、２のいずれかによる前述(1)〜(4)の成形手順を実施可能にし、磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを自由に選択することができる。図４（Ｂ）は磁場配向手段２０をオンした歯幅方向に沿う配向状態を示す。図４（Ａ）の矢印はキャビティ１３に注入される溶融樹脂の流れの向きを示す。図４（Ｂ）の矢印は添加材の配向の向きを示す。
（実施例４）（図５）
図５に示した実施例４を、実施例２の金型２００（実施例１の金型１００、実施例３の金型３００でも可）を配向兼用金型とし、この金型２００とともに、成形専用金型１０を併用するようにしたものである。
金型１０は、金型２００から磁場配向手段３０を撤去したものであり、前述した、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物をその金型１０のキャビティ１３を用いて射出成形する。そして、その金型１０により成形されて半固化状態にあるホイール成形品１を金型１０のキャビティ１３から金型２００のキャビティ１３に移し、金型２００の磁場配向手段３０を用いてホイール成形品１の磁性材料からなる添加材に実施例２におけると同様の配向を行なうものである。図５（Ａ）の矢印はキャビティ１３に注入される溶融樹脂の流れの向きを示す。図５（Ｂ）の矢印は添加材の配向の向きを示す。
（実施例５）（図６）
図６に示した実施例５の成形及び配向兼用金型４００は、下型１１のボス孔嵌合部１１Ａに円形電磁石４１（永久磁石でも可）からなる磁場配向手段４０を内蔵等して設けたものである（図６（Ａ））。これにより、磁場配向手段４０の電磁石４１は、金型４００のキャビティ１３に注入された樹脂組成物に印加されている磁性材料の添加材をキャビティ１３の周方向に沿う方向に配向するものになる。
従って、実施例５では、実施例１の金型１００による前述(1)〜(4)の成形手順のうち、(1)、(2)、(4)を同様に行ない、(3)を以下の如くに行なう。即ち、金型４００に設けた磁場配向手段４０（電磁石４１）をオンすることにより、樹脂組成物に磁場を印加する。これにより、磁性材料からなる添加材は、ホイール成形品１の周方向にその長尺状粒子の長手方向を添わせる一定方向に配向される（図６（Ｂ））。図６（Ｂ）の矢印は添加材の配向の向きを示す。
以上、本発明の実施の形態を図面により記述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
本発明は、動力伝達系成形品の製造方法及び装置であって、金型に設けた磁場配向手段により、金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する。これにより、添加材を含む樹脂組成物からなる動力伝達用ホイール等の製造に際し、添加材の配向の向きを添加の目的に応じて制御できる。
添加材としては、動力伝達用ホイール等の強度向上を図る強化材に限らず、各種目的の各種添加材を採用できる。そして、添加材の配向の向きをその添加の目的に応じて最適化できるものである。
１ ホイール成形品
１３ キャビティ
２０ 磁場配向手段
２１、２２ 電磁石
３０ 磁場配向手段
３１、３２ 電磁石
４０ 磁場配向手段
４１ 電磁石
１００ 金型
２００ 金型
３００ 金型
４００ 金型

Claims (4)

  1. 金型のキャビティに、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を注入して固化させる動力伝達系成形品の製造方法であって、
    金型に設けた磁場配向手段により、金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する動力伝達系成形品の製造方法。
  2. 前記金型に配向の向きを異にする複数の磁場配向手段を設け、各磁場配向手段を選択的にオンすることにより、前記磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを選択する請求項１に記載の動力伝達系成形品の製造方法。
  3. 金型のキャビティに、溶融樹脂に磁性材料からなる添加材を添加した樹脂組成物を注入して固化させる動力伝達系成形品の製造装置であって、
    金型に注入された固化前の樹脂成形物に磁場を印加し、磁性材料からなる添加材を一定方向に配向する磁場配向手段が、金型に設けられてなる動力伝達系成形品の製造装置。
  4. 前記金型に配向の向きを異にする複数の磁場配向手段を設け、各磁場配向手段を選択的にオンすることにより、前記磁性材料からなる添加材に付与する配向の向きを選択可能にする請求項３に記載の動力伝達系成形品の製造装置。
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