JP2009210005A - 合成樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 円盤状歯車などの合成樹脂成形品において、ボス部の一部にキー受容部やキー溝などの異形部が形成された合成樹脂成形品であっても高い寸法精度で射出成形により製造することを可能とする。
【解決手段】 外周部に形成された円環状のリムと、内周部に前記リムと同心に設けられたボスと、リムとボスを接続するウェブと、半径方向に延設されたリブとが一体に成形された合成樹脂成形品であって、前記ボスには周方向にわたって断面形状が変化した異形部が形成されると共に、異形部に接続するリブ６ａが、その他のリブ６ｂに対して異なる肉厚や間隔で設けられた合成樹脂成形品とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はＯＡ機器などに使用される合成樹脂歯車やプーリーなどの合成樹脂成形品に関する。特に成形品の中心軸部にキー溝などの異形部分を有する合成樹脂成形品に関する。

近年、金属代替品として汎用されているエンジニアリングプラスチックにより射出成形されるプラスチック歯車、プーリー等の円盤状合成樹脂成形品は、外周面や内周面の真円度や振れに厳しい精度が要求されている。このような略円状の外周形状を有するプラスチック成形品を高精度で射出成形するためには、通常複数のゲートを成形品の同心円上の位置に略等間隔に配置するようにするなどの配慮を行い、溶融樹脂材料をキヤビテイ内に注入して成形が行われる。

特許文献１には、内周に形成される中空のボス部が全周に亘って均一な円筒形でなく、円周方向の一部にキー溝などの異形部が形成される場合には、異形部に対応する位置のゲートを半径方向に移動させることにより、合成樹脂成形品の外周部形状の精度を向上できることが開示されている。

また、特許文献２には、ボス部にキー受容部を設けた樹脂歯車において、多数のリブを半径方向に設けた実施形態が開示されるとともに、キー受容部の周辺形状の工夫により強度向上が図れることが記載されている。
特開２００１―３４１１６７号公報 特開２００４−３０８７３１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の歯車においては、ボス部にキー溝やキー受容部などの異形部が存在し、周方向において均一な形状となっていないことに起因して、樹脂成形品外周面の精度が低下してしまう虞があった。

例えば、ボス部に形成されたキー受容部を構成する壁部が比較的厚肉であるような場合には、金型内に射出された樹脂がキー受容部において固化するのが遅れるために、キー受容部の収縮量が他の部位に比べ比較的大きくなって、その結果、樹脂成形品の外周面形状においても、キー受容部の外周に位置する部位が半径方向内側にくぼむような傾向の精度劣化を示すことがあった。

逆に、ボス部からウェブ部にかけて、比較的大きなキー溝が切り欠き状に形成されるような樹脂成形品においては、キー溝周辺の樹脂の固化が比較的早いために、キー溝周辺の収縮量が他の部位に比べて小さくなり、その結果、樹脂成形品の外周面形状において、キー溝の外周に位置する部位が半径方向外側にふくらむような傾向の精度劣化を示すことがあった。

本発明は、上記に鑑み、ボス部の一部に異形部が形成された合成樹脂成形品を高い寸法精度で射出成形により製造することを課題とするものである

本発明の発明者は、鋭意検討の結果、ボス部に隣接して半径方向に延設されるリブ部材の肉厚や間隔を、ボスの異形部に隣接するリブとそうでないリブとで異ならせることによって、ボス部の異形部に起因する収縮性の不均一性を補償し、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

本発明は、外周部に形成された円環状のリムと、内周部に前記リムと同心に設けられたボスと、リムとボスを接続するウェブと、半径方向に延設されたリブとが一体に成形された合成樹脂成形品であって、前記ボスには周方向にわたって半径方向断面形状が変化した異形部が形成されると共に、異形部に接続するリブが、その他のリブに対して異なる肉厚とされてなることを特徴とする合成樹脂成形品である。

上記合成樹脂成形品においては、さらに、合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも大きい場合には、異形部に接続するリブがその他のリブよりも薄肉とすることが好ましく（請求項２）、または、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも小さい場合には、異形部に接続するリブがその他のリブよりも厚肉とすることが好ましい（請求項３）。

また、本発明は、外周部に形成された円環状のリムと、内周部に前記リムと同心に設けられたボスと、リムとボスを接続するウェブと、半径方向に延設されたリブとが一体に成形された合成樹脂成形品であって、前記ボスには周方向にわたって半径方向断面形状が変化した異形部が形成されると共に、異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して異なる間隔で設けられたことを特徴とする合成樹脂成形品である。（請求項４）。

上記合成樹脂成形品においては、さらに、合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも大きい場合には、ボスの異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して広い間隔で設けられることが好ましく（請求項５）、または、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも小さい場合には、ボスの異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して狭い間隔で設けられることが好ましい（請求項６）。

本発明の合成樹脂成形品によれば、ボス部に異形部を有するような成形品であっても、高精度の外周形状を有する成形品が射出成形により製造できるという効果が得られる。
請求項１、請求項２または請求項３の様態においては、リブの肉厚を調整することにより、請求項４、請求項５または請求項６の様態においては、リブの間隔を調整することにより本発明の効果が得られる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を合成樹脂製歯車を例として説明する。
図１は本発明の第１の実施形態の合成樹脂歯車１を示す正面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。

合成樹脂歯車１は、円盤状の歯車であり、その外周部には複数の歯部２、２が設けられており、歯部２は円環状のリム３と一体化されている。合成樹脂歯車１の中央部には、その内周面に図示しない軸を嵌着して歯車の軸部をなすボス４が、リム３と同心円状に設けられている。リム３とボス４とは、円盤状のウェブ５によって連結されている。図２の断面にも示されるように、リム３とボス４とウェブ５とによって、厚肉の円盤を薄肉に肉抜きしたような形状が形成されている。さらに、ウェブ５上には、リム３とボス４とを互いに接続するようにリブ６，６が半径方向に延設されている。歯部２、リム３、ボス４、ウェブ５、リブ６は互いに一体に成形されている。

本発明の合成樹脂歯車は、ポリアセタール樹脂などのエンジニアリングプラスチックや、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂を用い、射出成形法により製造することができる。

ボス４の内周穴に挿通嵌着される軸（図示せず）には、キーが設けられ、ボス４には、キーを収蔵するためのキー受容部４２が構成されるように側壁４３が設けられている。キー受容部４２や側壁４３が設けられることにより、合成樹脂歯車１の歯車軸と半径方向を含む平面における断面（以下、半径方向断面）に関して、ボス４周辺の断面形状は、周方向に一定とはならず、キー受容部４２や側壁４３に対応して断面形状が変化する。本実施形態においては、特に半径方向断面が側壁４３を含む場合に、ボス周辺の断面積が大きくなる傾向を示す。言い換えると、ボス４には、キー受容部４２に対応し、半径方向断面形状が歯車の周方向にわたって変化する部分、すなわち異形部が設けられており、本実施形態では、異形部においてボス部の断面積即ちボス部周辺の樹脂の量が増加している。

ボス４とリム３を半径方向に接続するリブ６，６は、ボス４に対して異形部（キー受容部や側壁）に接続するかそうでないかで、その肉厚と間隔を異ならせて設けられている。即ち、異形部に接続するリブ６ａ、６ａ（図示ａ区間に設けられるリブ）は、他のリブ６ｂ、６ｂ（図示ｂ区間に設けられるリブ）よりも、薄肉に（即ち、ｔａ＜ｔｂとなるように）設けられると共に、異形部に接続するリブ６ａ、６ａ同士の間隔Ｗａが、他のリブ６ｂ、６ｂ同士の間隔Ｗｂよりも広く（Ｗａ＞Ｗｂとなるように）設けられている。ここで、リブ６の肉厚および間隔とは、図１に示したように、周方向の厚さ・間隔を言う。

以下、本発明の合成樹脂成形品の作用と効果を説明する。
射出成形法により、金型のキャビティ内に溶融樹脂が射出され、保圧、冷却されて本発明の合成樹脂歯車が製造されるが、本実施形態においては、ボス４の周辺において、キー受容部４２に対応する異形部の樹脂量が多くなっているために、ボス周辺において異形部の冷却が遅れることになり、その結果、異形部の収縮量がボス周辺の他の部分に対し大きくなる傾向を生ずる。一方で、異形部に接続するリブ６ａ、６ａが、他のリブ６ｂ、６ｂよりも、薄肉に設けられているので、リブ６ａ，６ａが設けられる領域は、リブ６ｂ、６ｂが設けられる領域よりも樹脂の冷却が促進され、樹脂の収縮量が小さくなる。その結果、異形部に起因する樹脂収縮量の不均一さを、リブが設けられた部分の樹脂収縮量によって補償し、合成樹脂歯車全体としては、周方向に均一な収縮量となるようにして、歯車外周部分の精度を向上させることができる。

同様に、異形部に接続するリブ６ａ、６ａ同士の間隔（Ｗａ）が、他のリブ６ｂ、６ｂ同士の間隔（Ｗｂ）よりも広く設けられていることによっても、リブ６ａ，６ａが設けられる領域が、リブ６ｂ、６ｂが設けられる領域よりも樹脂の冷却が促進され、樹脂の収縮量が小さくなる傾向が生じ、同じく、異形部に起因する樹脂収縮量の不均一さを、リブが設けられた部分の樹脂収縮量によって補償し、合成樹脂歯車全体としては、周方向に均一な収縮量となるようにして、歯車外周部分の精度を向上させることができる。すなわち、リブ６,６による調整は、リブの肉厚のみを調整してもよいし、リブ同士の間隔のみを調整するものであっても良い。

以下に他の実施の形態を示す。
図３は本発明の第２の実施形態の合成樹脂歯車１’を示す正面図である。図４は図３のＸ−Ｘ断面図である。本実施の形態の説明においては、主に第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、同様である部分の説明は省略する。

本実施の形態においては、合成樹脂歯車中央部に、ボス４’とともにキー溝７が設けられている。キー溝７はボス４’の一部およびウェブ５の一部を切り欠いたように設けられている。本実施形態においては、キー溝７に対応する部分が、異形部を構成し、異形部においては他の部分に比べてボス部周辺の半径方向断面の断面積が減少し、ボス部周辺の樹脂の量が減少している。

ボス４’またはキー溝７周辺とリム３を半径方向に接続するリブ６’，６’は、内周側において異形部（キー溝周辺部分）に接続するかそうでないかで、その肉厚と間隔を異ならせて設けられている。即ち、異形部に接続するリブ６ａ’、６ａ’（図示ａ区間に設けられるリブ）は、他のリブ６ｂ’、６ｂ’（図示ｂ区間に設けられるリブ）よりも、厚肉に（即ちｔａ’＞ｔｂ’に）設けられると共に、異形部に接続するリブ６ａ’、６ａ’同士の間隔が、他のリブ６ｂ’、６ｂ’同士の間隔よりも狭く（即ちＷａ’＜Ｗｂ’に）設けられている。

本実施形態においては、ボス４’の周辺において、キー溝７に対応する異形部の樹脂量が少なくなっているために、異形部の冷却が早まることになり、その結果、異形部の収縮量がボス周辺の他の部分に対し小さくなる傾向を生ずる。一方で、異形部に接続するリブ６ａ’、６ａ’が、他のリブ６ｂ’、６ｂ’よりも、厚肉に設けられているので、リブ６ａ’，６ａ’が設けられる領域は、リブ６ｂ’、６ｂ’が設けられる領域よりも樹脂の冷却が遅くなり、樹脂の収縮量が大きくなる。その結果、異形部（キー溝）に起因する樹脂収縮量の不均一さを、リブが設けられた部分の樹脂収縮量によって補償し、合成樹脂歯車全体としては、周方向に均一な収縮量となるようにして、歯車外周部分の精度を向上させることができる。

同様に、異形部に接続するリブ６ａ’、６ａ’同士の間隔が、他のリブ６ｂ’、６ｂ’同士の間隔よりも狭く（Ｗａ’＜Ｗｂ’）設けられていることによっても、同じく、異形部に起因する樹脂収縮量の不均一さを、リブが設けられた部分の樹脂収縮量によって補償し、合成樹脂歯車全体としては、周方向に均一な収縮量となるようにして、歯車外周部分の精度を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以下のような改変を加えて実施することもできる。

上記実施例においては合成樹脂成形品として歯部２、２を有する合成樹脂歯車を例に説明したが、必ずしも歯車である必要はなく、歯部を有しないプーリーであっても良いことは明らかである。

また、合成樹脂成形品が円盤状である例を示したが、本発明は外周円の直径に比べて軸方向の厚さが比較的小さい円盤状成形品に限定されるものではなく、外周円の直径に比べ軸方向の厚さが比較的大きいような形状（いわゆる円柱状のもの）である合成樹脂成形品も本発明は包含する。

また、実施例においては、異形部が円周方向に１つある例を示したが、異形部が複数存在する成形品であっても、それぞれの異形部に対応してリブの肉厚や間隔を調整することにより、本発明を実施することができる。

また、第１実施形態に示したように、異形部が成形品の片側のみに存在する場合には、異形部が存在する側のみについて、リブの肉厚や間隔を調整することがより好ましい。このようにすることで、成形品片側のみに存在する異形部の影響によって円盤状成形品が片側に反り返ってしまう傾向を補償して、振れの少ない高精度な歯車を得ることができる。

本発明によれば、ボス部の一部に異形部が形成された円盤状合成樹脂成形品であっても、高い寸法精度で射出成形により製造することができる。

本発明の合成樹脂歯車の第１の実施の形態を示す正面図。 図１のＸ−Ｘ断面図。 本発明の合成樹脂歯車の第２の実施の形態を示す正面図。 図３のＸ−Ｘ断面図。

符号の説明

１ 合成樹脂歯車
２ 歯部
３ リム
４ ボス
４２ キー受容部
４３ 側壁
５ ウェブ
６ リブ
７ キー溝

Claims (6)

1. 外周部に形成された円環状のリムと、内周部に前記リムと同心に設けられたボスと、リムとボスを接続するウェブと、半径方向に延設されたリブとが一体に成形された合成樹脂成形品であって、
   前記ボスには周方向にわたって半径方向断面形状が変化した異形部が形成されると共に、
   異形部に接続するリブが、その他のリブに対して異なる肉厚とされてなることを特徴とする合成樹脂成形品。
2. 合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも大きく、異形部に接続するリブがその他のリブよりも薄肉であることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂成形品。
3. 合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも小さく、異形部に接続するリブがその他のリブよりも厚肉であることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂成形品。
4. 外周部に形成された円環状のリムと、内周部に前記リムと同心に設けられたボスと、リムとボスを接続するウェブと、半径方向に延設されたリブとが一体に成形された合成樹脂成形品であって、
   前記ボスには周方向にわたって半径方向断面形状が変化した異形部が形成されると共に、
   異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して異なる間隔で設けられたことを特徴とする合成樹脂成形品。
5. 合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも大きく、ボスの異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して広い間隔で設けられたことを特徴とする請求項４に記載の合成樹脂成形品。
6. 合成樹脂成形品の半径方向の断面において、前記ボス異形部の断面積が異形部でないボスの断面積よりも小さく、ボスの異形部に接続するリブ同士の間隔が、その他のリブ同士の間隔に対して狭い間隔で設けられたことを特徴とする請求項４に記載の合成樹脂成形品。

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