(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周及び該外周と交わる端面を有する環状部と、前記環状部の中心に位置する筒状のハブと、前記環状部と前記ハブとを連結する複数の放射状連結部とを有し、型のキャビティ内の溶融樹脂内に圧入した中空部形成流体の圧力で該溶融樹脂の一部をキャビティから押し出すことにより該環状部の内部に中空部を形成した樹脂成形品であって、前記中空部形成流体の圧入箇所と前記溶融樹脂の押出箇所とが前記環状部の直径方向に離間して前記環状部の前記端面に形成されており、前記中空部が前記環状部の内部で前記中空部形成流体の圧入箇所から二方に分岐して前記溶融樹脂の押出箇所又はその近傍までそれぞれ半円弧状に延びており、前記中空部が前記環状部の内部から前記各放射状連結部の内部に沿って前記ハブの近傍又は前記ハブ部の内部まで連続して延びていることを特徴とする樹脂成形品。
【請求項２】
前記中空部形成流体の圧入箇所が、隣り合う２つの放射状連結部の中間位置で前記環状部の前記端面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記放射状連結部が前記中空部形成流体の圧入箇所と前記溶融樹脂の押出箇所とを結ぶ線分を中心として対称に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品。
【請求項４】
前記環状部の外周に歯形が形成されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１つに記載の樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、歯車等の動力伝達用精密部品として好適に用いることができる樹脂成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環状部としてのリム部と、前記リム部の中心に位置する筒状のボス若しくはハブ部と、前記ハブ部と前記リム部との間に配置されて前記ハブ部と前記リム部とを全周にわたり連結するディスク部とを有する樹脂成形歯車等の樹脂成形品が用いられている。例えば、特開平２−６６３６３号公報にはディスク部にリム部に連なりハブ部に達しないリブとハブ部に連なりリム部に達しないリブとを独立して設けた樹脂成形歯車が開示されており、特公平２−４４７０１号公報には、リム部とハブ部との間に肉盗みの凹部と複数の放射リブを設け、複数の樹脂注入ゲートを各放射リブ間で１つ置きの位置に設定した樹脂成形歯車が開示されている。また、特開平４−２３８００３号公報には、樹脂注入ゲート部に対応するディスク部の領域を他の領域よりも厚肉とした樹脂成形歯車が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの樹脂成形歯車は何れも中実構造であるため、軽量化が困難であるとともに、溶融樹脂の冷却時に特に肉厚の大きなリム部（環状部）に大きなひけ（熱収縮変形）が生じやすく、リム部の真円度及び円筒度が低下する原因となっている。また、リム部、ハブ部、ディスク部等が各々の外形に応じた肉厚を有し、各部間に肉厚の差があるため、各部の熱収縮率の差による変形が生じやすい。さらに、リム部とハブ部とを複数の放射リブで連結した従来の樹脂成形歯車にあっては、放射リブとリム部又はハブ部との交差部においてリム部又はハブ部が実質上厚肉となるため、リム部およびハブ部の真円度及び円筒度が低下する原因となる。
【０００４】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、寸法精度が高く且つ軽量で強度の高い樹脂成形品を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外周及び該外周と交わる端面を有する環状部と、前記環状部の中心に位置する筒状のハブと、前記環状部と前記ハブとを連結する複数の放射状連結部とを有し、型のキャビティ内の溶融樹脂内に圧入した中空部形成流体の圧力で該溶融樹脂の一部をキャビティから押し出すことにより該環状部の内部に中空部を形成した樹脂成形品であって、前記中空部形成流体の圧入箇所と前記溶融樹脂の押出箇所とが前記環状部の直径方向に離間して前記環状部の前記端面に形成されており、前記中空部が前記環状部の内部で前記中空部形成流体の圧入箇所から二方に分岐して前記溶融樹脂の押出箇所又はその近傍までそれぞれ半円弧状に延びており、前記中空部が前記環状部の内部から前記各放射状連結部の内部に沿って前記ハブの近傍又は前記ハブ部の内部まで連続して延びていることを特徴とする樹脂成形品を提供する。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の樹脂成形品において、前記中空部形成流体の圧入箇所が、隣り合う２つの放射状連結部の中間位置で前記環状部の前記端面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の樹脂成形品において、前記放射状連結部が前記中空部形成流体の圧入箇所と前記溶融樹脂の押出箇所とを結ぶ線分を中心として対称に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３までの何れか１つに記載の樹脂成形品において、前記環状部の外周に歯形が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１に記載の樹脂成形品においては、中空部形成流体の圧入箇所と溶融樹脂の押出箇所とが環状部の直径方向に離間して環状部の端面に形成されており、これにより、中空部が環状部の内部で中空部形成流体の圧入箇所から二方に分岐して溶融樹脂の押出箇所又はその近傍までそれぞれ半円弧状に延びているので、環状部をほぼ全周にわたり薄肉の中空構造にすることができる。したがって、樹脂成形品の軽量化及び強度の向上を図ることができる。しかも、このような中空構造の場合、環状部の薄肉化及び均一化によって熱収縮量を少なく且つ熱収縮量のばらつきを小さくできるだけでなく、環状部が型のキャビティ内で冷却固化されるとき、環状部のほぼ全周にわたりほぼ均一に中空部形成流体による内圧をかけることができるので、環状部の外形を型のキャビティ形状に整合させたまま環状部を熱収縮させることができる。したがって、環状部の真円度、円筒度等の精度を著しく高めることができる。
【００１０】
しかも、中空部が環状部の内部から各放射状連結部の内部に沿って少なくともハブ部の近傍又はハブ部の内部まで連続して延びているので、環状部、放射状連結部及びハブ部を有する樹脂成形品の軽量化及び強度の向上を図ることができる。しかも、放射状連結部の内部に中空部形成流体による内圧をかけることができると共に、該中空部形成流体の圧力をハブ部に伝えることができるので、環状部と共に放射状連結部及びハブ部の外形を型のキャビティ形状に整合させたまま放射状連結部及びハブ部を熱収縮させることができる。したがって、樹脂成形品全体の外形収縮率を均一化できると共に、環状部と共にハブ部の真円度及び円筒度等を著しく高めることができる。
【００１１】
請求項２又は３に記載の樹脂成形品においては、各放射状連結部にバランス良く中空部を形成することができる。また、各放射状連結部からハブ部への樹脂の流れをバランスよく形成することができるので、ハブ部の形成不良を防止することができる。
【００１２】
請求項４に記載の樹脂成形品においては、歯形精度の高い樹脂成形品を提供することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例につき説明する。
【００１４】
図１および図２は本発明を樹脂成形歯車に適用した場合の一実施例を示したものであり、図１は樹脂成形歯車の平面図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１中Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００１５】
これらの図を参照すると、歯車は外周に歯形３を有する環状のリム部すなわち環状部２と、このリム部２の中心にリム部２と同軸に位置する筒状のハブ部４と、このハブ部４とリム部２との間に放射状に配置されてハブ部４とリム部２とを連結する複数（ここでは４つ）の放射リブすなわち放射状連結部５とを有する。リム部２、各放射リブ５およびハブ部４の内部には本発明の特徴をなす中空部６が形成されている。
【００１６】
この歯車は、型のキャビティ内に溶融樹脂を注入した後、キャビティ内に中空部形成流体を圧入してキャビティ内の溶融樹脂の一部をキャビティと連通する補助室に押し出すことにより溶融樹脂の内部に中空部６を形成し、その後溶融樹脂を冷却固化することにより成形されている。溶融樹脂としては、射出成形できる熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、或いはこれらと公知の添加材やフィラーとの配合物を用いることができる。また、中空部形成流体としては、例えば空気、窒素、炭酸ガス等のように、成形温度および射出圧力下で液化しないガスが一般的であるが、溶融樹脂と相溶性のない液体を用いてもよい。
【００１７】
図１において符号７は溶融樹脂の注入箇所を示しており、符号８は中空部形成流体の圧入箇所を示している。この実施例では、中空部形成流体は溶融樹脂注入ゲートの内部を通ってキャビティ内に圧入されているので、溶融樹脂の注入箇所７の中心に中空部形成流体の圧入箇所８が開口形成されている。さらに、符号９は補助室に押し出される溶融樹脂の押出箇所を示している。これら溶融樹脂の注入箇所７および溶融樹脂の押出箇所９には、溶融樹脂が硬化した後にゲート内樹脂１０および押出し樹脂１１（図２（ａ）参照）が切り離されることによって形成された破断面が存在する。
【００１８】
図１に示すように、中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９とがリム部２の直径方向に離間してリム部２の一端面（リム部２の外周と交わる面）に形成されており、中空部６はリム部２の内部で中空部形成流体の圧入箇所８から二方に分岐して溶融樹脂の押出箇所９の近傍までそれぞれ半円弧状に延びている。また、中空部６はリム部２の内部から各放射リブ５内を経てハブ部４内へと連続して延びている。
【００１９】
さらに、中空部形成流体の圧入箇所８は隣り合う２つの放射リブ５の中間位置でリム部２の端面に形成されており、放射リブ５は中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９とを結ぶ線分を中心として対称に配置されている。
【００２０】
さらに、リム部２とハブ部４との間にはリム部２とハブ部４とを連結し且つ隣り合う放射リブ５間を連結する薄肉のプレート部１２が形成されている。このプレート部１２により、リム部２とハブ部４との間及び隣り合う放射リブ５間が補強される。
【００２１】
上記構成を有する樹脂成形歯車においては、中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９とがリム部２の直径方向に離間してリム部２の端面に形成されているので、中空部６がリブ２の内部で中空部形成流体の圧入箇所８から二方に分岐して溶融樹脂の押出箇所９又はその近傍までそれぞれ半円弧状に延びたものとなる。したがって、リム部２がほぼ全周にわたり薄肉の中空構造となる。したがって、樹脂成形歯車の軽量化及び強度の向上を図ることができる。しかも、このような中空構造の場合、リム部２の薄肉化及び均一化によって熱収縮量を少なく且つ熱収縮量のばらつきを小さくできるだけでなく、リム部２が型のキャビティ内で冷却固化されるとき、リム部２のほぼ全周にわたりほぼ均一に中空部形成流体による内圧をかけることができるので、リム部２の外形を型のキャビティ形状に整合させた状態でリム部２を熱収縮させることができる。したがって、リム部２の真円度、円筒度等の精度を著しく高めることができる。
【００２２】
また、この実施例では、中空部６がリム部２、各放射リブ５およびハブ部４の内部に形成されているので、放射リブ５の内部に中空部形成流体による内圧をかけることができると共に、該中空部形成流体の圧力をハブ部４に伝えることができる。したがって、リム部２と共に放射リブ５及びハブ部４の外形を型のキャビティ形状に整合させた状態で放射リブ５及びハブ部を熱収縮させることができる。したがって、樹脂成形歯車全体の外形収縮率を均一化できると共に、リム部２と共にハブ部４の真円度及び円筒度等を著しく高めることができる。
【００２３】
また、この実施例では、中空部形成流体の圧入箇所８が隣り合う２つの放射リブ５の中間位置でリム部２の端面に形成されており、放射リブ５が中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９とを結ぶ線分を中心として対称に配置されているので、各放射リブ５にバランス良く中空部６を形成することができると共に、ハブ部４の内部にも確実に環状の中空部６を形成することができる。したがって、樹脂成形歯車の寸法精度を一層高めることができる。
【００２４】
さらに、リム部２とハブ部４との間には、リム部２とハブ部４とを連結し且つ隣り合う放射リブ５間を連結するプレート部１２が形成されているので、このプレート部１２により放射リブ５間でリム部２とハブ部４との間をバランス良く補強することができ、歯車強度を高めることができる。
【００２５】
したがって、以上の構成により、高精度の樹脂成形歯車を容易に得ることができる。
【００２６】
図３及び図４は本発明をハブ部付き樹脂成形歯車に適用した場合の他の実施例を示したものであり、図３は樹脂成形歯車の平面図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図３中Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線およびＦ−Ｆ線に沿った断面図である。これらの図において上記実施例と同様の構成要素には同一の参照符号が付してある。
【００２７】
これらの図から明らかなように、この実施例においては、中空部６がリム部２の内部からハブ部４の近傍まで各放射リブ５の内部に沿って延びている。このように、中空部６をリム部２の内部から各放射リブ５の内部で成端させるか、或いは、ハブ部４の内部まで延在させるかは、中空部形成流体の注入圧力、溶融樹脂の温度条件等を適宜に選択することによって調節可能である。
【００２８】
この実施例においても、直径方向に離間した中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９との間で中空部６がリム部２内で左右対称に略半円弧状に延びているので、リム部２はほぼ全周にわたり中空構造となっている。また、中空部６がリム部２の内部からハブ部４の近傍まで各放射リブ５の内部に沿って延びているので、リム部２及び放射リブ５の内部に中空部形成流体による内圧をかけることができると共に、該中空部形成流体の圧力をハブ部４に伝えることができる。したがって、リム部２及びハブ部４の真円度及び円筒度等を著しく高めることができる。
【００２９】
図５及び図６は本発明を樹脂成形歯車に適用した場合の他の実施例を示したものであり、図５は樹脂成形歯車の平面図、図６は図５中Ｇ−Ｇ線に沿った断面図である。これらの図において上記実施例と同様の構成要素には同一の参照符号が付してある。
【００３０】
これらの図から明らかなように、この実施例においては、樹脂成形歯車は外周に歯形３を有する環状のリム部２のみからなる。そして、中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９とがリム部２の直径方向に離間してリム部２の一端面（リム部２の外周と交わる面）に形成されており、中空部６はリム部２の内部で中空部形成流体の圧入箇所８から二方に分岐して溶融樹脂の押出箇所９の近傍までそれぞれ半円弧状に延びている。したがって、この実施例においても、リム部２の薄肉化及び均一化によって熱収縮量を少なく且つ熱収縮量のばらつきを小さくできるだけでなく、リム部２が型のキャビティ内で冷却固化されるとき、リム部２のほぼ全周にわたりほぼ均一に中空部形成流体による内圧をかけることができるので、リム部２の外形を型のキャビティ形状に整合させた状態でリム部２を熱収縮させることができる。したがって、リム部２の真円度、円筒度等の精度を著しく高めることができる。
【００３１】
この実施例においても、直径方向に離間した中空部形成流体の圧入箇所８と溶融樹脂の押出箇所９との間で中空部６がリム部２内で左右対称に略半円弧状に延びているので、リム部２はほぼ全周にわたり中空構造となっている。
【００３２】
図７は本発明を樹脂成形歯車に適用した場合の更に他の実施例を示したものであり、同図（ａ）は樹脂成形歯車の溶融樹脂押出箇所９の近辺の要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中Ｈ−Ｈ線に沿った要部断面図である。これらの図において上記実施例と同様の構成要素には同一の参照符号が付してある。
【００３３】
この実施例では、上記各実施例と同様に、中空部６はリム部２の内部で中空部形成流体の圧入箇所（図示省略）から二方に分岐してそれぞれ半円弧状に延びているが、リム部２内の中空部６は、一方の半円弧状部分の端部から溶融樹脂押出箇所９の中心に形成される小孔９ａを介して外部に開口しており、中空部６の他方の半円弧状部分の端部は溶融樹脂押出箇所９の近傍で成端している。このようなリム部２内の中空部形態は、中空部形成流体の圧入時に型のキャビティ内の溶融樹脂内をリム部形状に沿って流れる中空部形成流体の圧力若しくは流動速度に差が生じたときに得られるが、リム部２のほぼ全周にわたりリム部２内を薄肉の中空構造とし得る点は上記各実施例と同様であるから、本発明の所期目的を達成することができる。
【００３４】
以上、図示実施例につき説明したが、本発明は上記実施例の態様のみに限定されるものではなく、例えばプレート部は用途に応じて省略することも可能である。また、図示実施例では溶融樹脂圧入箇所と溶融樹脂押出箇所とが環状部（リム部）の同一端面上に形成されているが、溶融樹脂圧入箇所と溶融樹脂押出箇所とをそれぞれ環状部の一方及び他方の端面に形成してもよい。さらに、本発明は環状部の外周に歯形を有する精密歯車に好適に実施することができるが、歯車以外の例えばプーリー、ローラ等の回転体にも同様に適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、寸法精度が高く且つ軽量で強度の高い樹脂成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す歯車の平面図である。
【図２】（ａ）は図１中Ａ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）は図１中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は図１中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す歯車の平面図である。
【図４】（ａ）は図３中Ｄ−Ｄ線に沿った断面図、（ｂ）は図３中Ｅ−Ｅ線に沿った断面図、（ｃ）は図３中Ｆ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す歯車の平面図である。
【図６】図５中Ｇ−Ｇ線に沿った断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の他の実施例を示す樹脂成形歯車の要部平面図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｈ−Ｈ線に沿った要部断面図である。
【符号の説明】
２    リム部（環状部）
３    歯形
４    ハブ部
５    放射リブ（放射状連結部）
６    中空部
８    中空部形成流体の圧入箇所
９    溶融樹脂の押出箇所
１２  プレート部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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