(57)【要約】【課題】スライドピンを用いた射出成形によりバルブボア等の穴を有する樹脂成形品を製造するにあたって、加工工程を増加させずに穴の形状の精度を確保できるようにする。【解決手段】射出成形による樹脂成形品の製造に用いられるスライドピン３０であって、中空円筒形状の筒体３２の軸方向両端部を端壁によってそれぞれ閉塞されてなるピン本体３１と、ピン本体３１の内部に封入された硬化油３４と、を備え、硬化油３４は、常温では固体となり射出時の溶融した樹脂材料の温度では液体となる樹脂材料の融点よりも低い融点を有し、筒体３２は、硬化油が固体から液体に状態変化する際の体積増加に追従して弾性変形する。【選択図】図１
2020185698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形による樹脂成形品の製造に用いられるスライドピンであって、
中空円筒形状の筒体の軸方向両端部を端壁によってそれぞれ閉塞されてなるピン本体と、
前記ピン本体の内部に封入された硬化油と、を備え、
前記硬化油は、常温では固体となり射出時の溶融した樹脂材料の温度では液体となる前記樹脂材料の融点よりも低い融点を有し、
前記筒体は、前記硬化油が固体から液体に状態変化する際の体積増加に追従して弾性変形する
ことを特徴とする、スライドピン。
【請求項２】
前記硬化油の凝固点は、前記樹脂材料の凝固点よりも低温である
ことを特徴とする、請求項１に記載のスライドピン。
【請求項３】
前記硬化油が固体から液体に状態変化する際の体積増加によって前記筒体に加わる内圧Ｐinと、前記筒体の外径半径ｒと、前記筒体の厚みｔとから次式（Ａ）で算出される前記筒体の周方向応力σθが、前記筒体の材料の０．２％耐力よりも十分に小さくなるように、前記硬化油の材料と、前記筒体の材料と、前記筒体の外径半径及び厚みｔと、が選定されている
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のスライドピン。
σθ＝Ｐin・ｒ／ｔ  ・・・（Ａ）
【請求項４】
前記筒体には、アルミ系材料が用いられている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のスライドピン。
【請求項５】
前記硬化油には、パラフィン系硬化油が用いられている
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のスライドピン。
【請求項６】
前記樹脂成形品は樹脂製バルブボディである
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のスライドピン。
【請求項７】
複数に分割された金型と、請求項１〜６の何れか１項に記載のスライドピンを有するスライド型とを用いて前記樹脂成形品を製造する射出成形方法であって、
前記複数の金型を集合させて成形空間を形成すると共に前記スライド型を移動させて前記スライドピンを前記成形空間内に挿入して型締めする工程と、
前記成形空間内に溶融した樹脂材料を射出注入する工程と、
前記成形空間内を冷却して溶融した前記樹脂材料を硬化させる工程と、
前記スライド型を移動させて前記スライドピンを前記樹脂成形品から抜き取ると共に前記複数の金型を離間させて型開きする工程と、を有する
ことを特徴とする、射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライドピン及びスライドピンを用いた射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に装備される油圧式の自動変速機は、種々のバルブが内装されるバルブボディを備えている。近年、樹脂製のバルブボディも開発されている（特許文献１参照）。この樹脂製バルブボディの製造には、一般に射出成形（Injection Molding）が適用される。射出成形では、加熱溶融させた樹脂材料を金型内に射出注入し、冷却して固化させて、金型から外すことによって成形品を得る。
【０００３】
樹脂製のバルブボディを製造する場合、バルブボアを形成するためのスライドピンを金型内に挿入したうえで樹脂材料を金型内に射出注入するが、材料を冷却して材料が完全に固まるとスライドピンが抜けなくなるため、材料が完全に固まらないうちに成形品からスライドピンを抜いている。このようなスライドピンは、成形品に穴が必要な場合、バルブボディに限らず広く適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように、射出成形時に樹脂材料が完全に固まらないうちにスライドピンを抜いた場合、スライドピンを抜いた後に樹脂材料の変形や収縮によりバルブボア等の穴の形状が変形するため、穴の真円度等が低下してしまう。そこで、成形された穴の真円度を上げるため、仕上げ加工を行う工程が必要となっており、加工工程の増加を招いている。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目して創案されたもので、スライドピンを用いた射出成形によりバルブボア等の穴を有する樹脂成形品を製造するにあたって、加工工程を増加させることなく穴の形状の精度を確保することができるようにしたスライドピン及び射出成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスライドピンは、射出成形による樹脂成形品の製造に用いられるスライドピンであって、中空円筒形状の筒体の軸方向両端部を端壁によってそれぞれ閉塞されてなるピン本体と、前記ピン本体の内部に封入された硬化油と、を備え、前記硬化油は、常温では固体となり射出時の溶融した樹脂材料の温度では液体となる前記樹脂材料の融点よりも低い融点を有し、前記筒体は、前記硬化油が固体から液体に状態変化する際の体積増加に追従して弾性変形することを特徴としている。
【０００８】
前記硬化油の凝固点は、前記樹脂材料の凝固点よりも低温であることが好ましい。
前記硬化油が固体から液体に状態変化する際の体積増加によって前記筒体に加わる内圧Ｐinと、前記筒体の外径半径ｒと、前記筒体の厚みｔとから次式（Ａ）で算出される前記筒体の周方向応力σθが、前記筒体の材料の０．２％耐力よりも十分に小さくなるように、前記硬化油の材料と、前記筒体の材料と、前記筒体の外径半径及び厚みｔと、が選定されていることが好ましい。
σθ＝Ｐin・ｒ／ｔ  ・・・（Ａ）
前記筒体には、アルミ系材料が用いられていることが好ましい。
前記硬化油には、パラフィン系硬化油が用いられていることが好ましい。
前記樹脂成形品は樹脂製バルブボディであることが好ましい。
【０００９】
本発明の射出成形方法は、複数に分割された金型と、上記のスライドピンを有するスライド型とを用いて前記樹脂成形品を製造する射出成形方法であって、前記複数の金型を集合させて成形空間を形成すると共に前記スライド型を移動させて前記スライドピンを前記成形空間内に挿入して型締めする工程と、前記成形空間内に溶融した樹脂材料を射出注入する工程と、前記成形空間内を冷却して溶融した前記樹脂材料を硬化させる工程と、前記スライド型を移動させて前記スライドピンを前記樹脂成形品から抜き取ると共に前記複数の金型を離間させて型開きする工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、射出成形における溶融した高温の樹脂材料の射出注入によってスライドピンが加熱されると、スライドピンのピン本体の内部で硬化油が固体から液体に相転移し、これに伴って膨張しようとするため内圧が上昇して、ピン本体の筒体が外径を増加させる。その後、樹脂材料の温度低下と共に硬化油が温度低下し、これによって硬化油が液体から固体に変化して収縮するとピン本体の筒体が外径を縮小させる。
これによって、樹脂材料の温度低下による硬化後には、筒体の外周面と樹脂との間に隙間が発生するので、樹脂成形品からスライドピンを容易に抜き取ることができる。樹脂材料の硬化後に抜き取るため、スライドピンによって形成された穴の変形は生じにくく、スライドピンを抜き取った段階で、成形された穴の真円度や内径の精度を確保することができ、仕上げ加工が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係るスライドピン及び金型を型締め状態で示す断面図である。
【図２】一実施形態に係る樹脂製バルブボディを示す分解斜視図である。
【図３】一実施形態に係るスライドピンの筒体における内圧と周方向応力を説明する筒体の部分横断面図である。
【図４】一実施形態に係る射出成形の手順（射出成形方法）を（ａ）〜（ｅ）の順に示すスライドピン及び金型の斜視図である。
【図５】一実施形態に係るスライドピンの状態を（ａ）〜（ｄ）の順に示すスライドピン及び成形空間の断面図である。
【図６】一実施形態に係る射出成形時の温度変化に応じたスライドピン及び樹脂製バルブボディの体積変化を説明する図である。
【図７】一実施形態の変形例に係るスライドピンを説明する断面図であって、（ａ），（ｂ）はこの変形例が解決する課題を説明する図であり、（ｃ），（ｄ）は変形例に係るスライドピンの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することや適宜組み合わせることが可能である。
【００１３】
まず、本実施形態に係るスライドピン及び金型の構成を説明する。スライドピン及び金型は射出成形によって樹脂成形品を製造するために用いられるが、本実施形態では、樹脂成形品として樹脂製バルブボディの要部を製造するために用いられる。
【００１４】
図２に示すように、樹脂製バルブボディ１０は、ロアボディ１１の上にセパレートプレート１２を介してアッパボディ１３が結合されて構成される。ロアボディ１１の内部には、バルブ（スプールバルブ）１６が内装されるバルブボア１４が複数形成され、ロアボディ１１の上面には、油路を形成する溝１５が多数形成されている。
【００１５】
ロアボディ１１の成形には、図１に示すような金型２０及びスライドピン３０が用いられる。金型２０は、固定型２１と白抜き矢印のごとく移動する可動型２２と白抜き矢印のごとくスライドするスライド型２３とから構成される。固定型２１には樹脂を注入する注入口２４と、樹脂が注入される成型空間Ｓを形成するキャビティ２５とが設けられている。可動型２２には、成形空間Ｓを形成するキャビティ２６が設けられている。スライド型２３には、バルブボア１４を形成するためのスライドピン３０が取り付けられている。
【００１６】
スライドピン３０は、中空円筒形状の筒体３２の軸方向両端部を端壁３３によってそれぞれ閉塞されてなるピン本体３１と、ピン本体３１の内部に封入された硬化油３４と、を備えている。硬化油３４は、常温では固体となり射出時の溶融した樹脂温度では液体となる、樹脂材料の融点よりも低い融点を有しており、本実施形態の硬化油３４には、パラフィン系硬化油が用いられている。ピン本体３１の筒体３２は硬化油３４が固体から液体に相転移する際の体積増加に追従して弾性変形するもので、本実施形態の筒体３２には、アルミ系材料が用いられている。
【００１７】
つまり、スライドピン３０が内挿された金型２０が型締めされて、成形空間Ｓ内に加熱して溶融させた高温の樹脂が注入されると、スライドピン３０は樹脂の熱を受けて温度上昇する。常温時に固体の硬化油３４は、この温度上昇により、融点以上の温度状態になって液体となり膨張（体積増加）する。ピン本体３１の筒体３２はこの硬化油３４の体積増加に追従して弾性変形して拡径する。
【００１８】
成形空間Ｓ内では、このようにスライドピン３０が弾性変形により拡径した分だけ径が大きいバルブボア１４が形成される。樹脂の注入後は樹脂の冷却が行われるため、スライドピン３０の内部の硬化油３４は、融点未満の温度状態（凝固点以下の温度状態）になって液体から固体に変化して、常温時の体積まで体積減少する。ピン本体３１の筒体３２はこの硬化油３４の体積減少に追従して弾性変形して縮径する。
【００１９】
もちろん、冷却によって成形されたロアボディ１１も収縮するが、硬化油３４には、その凝固点が、ロアボディ１１の樹脂材料の凝固点よりも低温であるものが選定されている。本実施形態では、樹脂材料の凝固点は２２０℃程度であり、硬化油３４の凝固点は７０℃程度のものが用いられる。このため、ロアボディ１１の温度低下に伴う収縮完了まで或いはこの収縮過程途中までは、バルブボア１４の収縮はスライドピン３０によって抑えられる。したがって、硬化油３４の体積減少に追従してスライドピン３０の筒体３２が縮径する以降は、ロアボディ１１の収縮は生じたとしても僅かである。
【００２０】
この結果、樹脂の冷却後には、スライドピン３０の外周面とバルブボア１４の内周面との間に筒体３２の縮径に応じた隙間が形成される。これにより、注入後に樹脂が冷却されると、スライドピン３０の筒体３２の外周面とバルブボア１４の内周面との間に隙間が生じて、バルブボア１４からスライドピン３０を取り出すことができる。
【００２１】
また、硬化油３４が固体から液体に相転移する際の体積増加によって筒体３２に加わる内圧Ｐinと、筒体３２の外径半径ｒと、筒体３２の厚みｔとから次式（Ａ）で算出される筒体３２の周方向応力σθが、筒体３２の材料の０．２％耐力よりも十分に小さくなるように、硬化油３４の材料と、筒体３２の材料と、筒体３２の外径半径ｒ及び厚みｔと、が選定されている。
σθ＝Ｐin・ｒ／ｔ  ・・・（Ａ）
【００２２】
つまり、図３のスライドピン３０の筒体３２の部分横断面図に示すように、外径半径ｒ、厚み（肉厚）ｔの横断面を有する薄肉円筒に内圧Ｐinが加わった時の中心角ｄθで高さが単位高さの部分円筒について、内圧Ｐinと周方向応力σθとの関係は、周方向応力σθが厚さ方向に均一であると近似すると、次式（Ａ１）のようになり、式（Ａ１）において、ｓｉｎ（ｄθ／２）≒ｄθ／２と近似することにより式（Ａ）が導出される。
Ｐin・ｒ・ｄθ＝２σθ・ｔ・ｓｉｎ（ｄθ／２）  ・・・（Ａ１） 
【００２３】
ここで、筒体３２の外径半径ｒを１１ｍｍ、筒体３２の厚みｔを１ｍｍとし、筒体３２の材料にアルミ系の材料（アルミ材又はアルミ合金）を選定し、硬化油３４にパラフィン系の硬化油を選定する。この場合、硬化油３４が固体から液体に相転移する際の体積増加によって筒体３２に加わる内圧Ｐinを０．６５〔ＭＰａ〕と想定でき、式（Ａ）にこれらを代入して、下記のように周方向応力σθを求めると、周方向応力σθは７．２〔ＭＰａ〕となる。
σθ＝０．６５×１１／１＝７．２〔ＭＰａ〕
【００２４】
アルミ系の材料の０．２％耐力は、最も低いもので３０〔ＭＰａ〕程度なので、周方向応力σθは、筒体３２の材料の０．２％耐力よりも十分に小さくなる。
したがって、筒体３２は塑性変形が生じることがなく、繰り返し使用することができる。
【００２５】
また、硬化油３４が液体から固体になることによる体積減少に追従して筒体３２が弾性変形した時の筒体３２の外径の縮小量ｕｒは、筒体３２の周方向歪みをεθとすると、次式（Ｂ）の関係となる。また、周方向歪みεθは筒体３２の材料のヤング率をＥ、ポワソン比をνとすると、次式（Ｃ）の関係となる。
ｕｒ／ｒ＝εθ              ・・・（Ｂ）
εθ＝（σθ／Ｅ）・（１−ν／２）・・・（Ｃ）
【００２６】
ここで、σθ＝７．２〔ＭＰａ〕、アルミ系の材料のヤング率Ｅを７〔ＧＰａ〕、ポワソン比νを０．３４５として、下記のように周方向歪みεθを求めると、周方向歪みεθは０．８５×１０３となる。
εθ＝〔（７．２×１０６）／（７×１０９）〕×０．８３＝０．８５×１０３
したがって、筒体３２の外径の縮小量ｕｒ（＝εθ・ｒ）は、０．００９４（＝０．８５×１０３×１１）〔ｍｍ〕となる。
【００２７】
一方、前述のように、ロアボディ１１の樹脂材料の収縮に伴うバルブボア１４の内径の縮小量は極めて僅かであり、筒体３２の外径の縮小量ｕｒが、バルブボア１４の内周面とスライドピン３０の外周面との隙間の大きさに近いものとなる。これにより、樹脂の冷却後に、バルブボア１４からスライドピン３０を取り出すことができる。
【００２８】
本実施形態にかかるスライドピン３０は、上記のように構成されているので、スライドピン３０を用いて、以下に説明する射出成形方法を用いて、樹脂製バルブボディ１０のロアボディ１１を製造することができる。
【００２９】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、まず、移動金型２２を固定金型２１に接近させてこれらの複数の金型２１，２２を集合させて成形空間Ｓを形成すると共にスライド型２３を移動させてスライドピン３０を成型空間Ｓ内に挿入する（型締め工程）。
【００３０】
この後、図４（ｃ）に示すように、型締めされた金型２０の成形空間Ｓ内に、樹脂射出装置（図示略）を用いて注入口２４から高温の溶融樹脂を射出注入する（樹脂注入工程）。この時の樹脂材料の温度は融点（凝固点２２０℃と略同程度かこれよりも高い温度）以上である。その後、冷却装置（図示略）を用いて金型２０内の樹脂を冷却する（冷却工程）。
【００３１】
所定温度まで冷却されたら、図４（ｄ），（ｅ）に示すように、スライド型２３を移動させてスライドピン３０を樹脂成形品（ロアボディ１１）から抜き取ると共に移動金型２２を固定金型２１から離間させて型開きをする（型開き工程）。
【００３２】
このロアボディ１１の成型工程に応じて、スライドピン３０の筒体３２は成形空間Ｓ内において、図５に示すように拡径及び縮径をする。
つまり、型締め工程が完了し成型空間Ｓ内に樹脂が注入される前は、図５（ａ）に示すように、スライドピン３０の内部の硬化油３４は、常温で固体となっており、体積増加はしていない。
【００３３】
次に、樹脂注入工程において、図５（ｂ）に示すように、成形空間Ｓ内に高温の溶融樹脂が射出注入されると、溶融樹脂の熱によって硬化油３４は融点以上に温度上昇して固体から液体に相転移し、これに伴って、硬化油３４が体積増加するため筒体３２に内圧Ｐinが加わって、筒体３２は弾性変形によって拡径する。
【００３４】
冷却工程により金型２０内の樹脂が冷却されると、図６に示すように、樹脂バルブボディ２０（ロアボディ２１）の樹脂材料の凝固点（樹脂バルブボディ凝固点）２２０℃程度以下に低下していく。この温度低下に伴い、樹脂材料（樹脂バルブボディ２０）が収縮していく。
【００３５】
温度低下が進んで、硬化油３４がその凝固点（ワックス系硬化油凝固点）７０℃程度以下になると、図６に示すように、硬化油３４が液体から固体へ相転移するのに伴って硬化油３４が体積減少し、図５（ｃ）に示すように、筒体３２に内圧Ｐinが低下し除去されて、スライドピン３０の筒体３２は弾性変形によって縮径する。
【００３６】
このように筒体３２が縮径する段階では、樹脂材料の収縮がほぼ完了しているので、図５（ｃ）に示すように、筒体３２の縮径に応じて筒体３２の外周面とスライドピン３０で形成されたバルブボア１４の内周面との間に隙間が形成される。
【００３７】
したがって、所定温度まで冷却され筒体３２の縮径が進んだ段階で、型開き工程を実施して、図５（ｄ）に示すように、スライド型２３を移動させてスライドピン３０を樹脂成形品（ロアボディ１１）から容易に抜き取ることができる。
【００３８】
このように、樹脂材料の硬化後にスライドピン３０が縮径するので、樹脂バルブボディ２０（ロアボディ２１）からスライドピン３０を容易に抜き取ることができ、スライドピン３０によって形成されたバルブボア１４の変形が生じにくく、スライドピン３０を抜き取った段階で、成形されたバルブボア１４の真円度や内径の精度を確保することができ、仕上げ加工が不要となる。また、スライドピン３０の拡縮は弾性変形によるので、スライドピン３０を反復利用することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を説明したたが、本発明はかかる実施形態を適宜変形して実施することができることは言うまでもない。
【００４０】
例えば上記実施形態では、筒体３２が軸方向に同様に弾性変形（拡径及び縮径）するものとして説明したが、筒体３２の軸方向端部では弾性変形量が小さいことも想定される。
【００４１】
筒体３２の軸方向両端部で弾性変形量が小さい場合を想定すると、筒体３２は硬化油３４の固体から液体への相転移による体積増加に伴って、図７（ａ）に示す円筒形状から図７（ｂ）に示すように軸方向中間部が大きく拡径した紡錘形状へ弾性変形する。この場合、バルブボア１４の形状が紡錘形状になってしまう。なお、図７では便宜上、弾性変形量を誇張して示している。
【００４２】
この対策としては、筒体３２を常温では図７（ｃ）に示すように軸方向中間部が端部に比べて細い形状にしておき、筒体３２が硬化油３４の固体から液体への相転移による体積増加に伴って弾性変形で、図７（ｄ）に示す円筒形状となるように構成すればよい。これにより、バルブボア１４を所定の円筒形状にできる。
【００４３】
また、上記実施形態では、樹脂成形品として樹脂製バルブボディを例示したが、本発明の適用可能な樹脂成形品はこれに限るものではない。
また、上記実施形態では、スライドピン３０の材料としてアルミ系材料を例示したが、スライドピン３０の材料もこれに限るものではない。
さらに、上記実施形態では、硬化油３４にワックス系硬化油を適用しているが、硬化油３４もこれに限るものではない。
【符号の説明】
【００４４】
１０  樹脂製バルブボディ
１１  ロアボディ
１２  セパレートプレート
１３  アッパボディ
１４  バルブボア
１６  バルブ（スプールバルブ）
２０  金型
２１  固定型
２２  可動型
２３  スライド型
２４  注入口
２５，２６  キャビティ
３０  スライドピン
３１  ピン本体
３２  筒体
３３  端壁
３４  硬化油
Ｓ  形成空間
【図１】
2020185698.tif 000003
【図２】
2020185698.tif 000004
【図３】
2020185698.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020185698.tif 000009