(57)【要約】【課題】金具等をインサート成形するものであって、樹脂成形時の溶融樹脂圧あるいは使用環境の温度変化等によって生じるインサート部品の割れを防止可能なインサート部品を有する樹脂成形品を提供する。【解決手段】一部が樹脂部９２の表面から露出した状態でインサート部品９１を一体化し、少なくともそのインサート部品９１の内周９１ａを被覆するようにその樹脂部９２を形成するインサート部品を有する樹脂成形品において、その内周９１ａを被覆するように樹脂成形される内周樹脂部９２ａは、その内周９１ａの一部が露出する開口部９２ｇを備えている。なお、樹脂部９２は、内周樹脂部９２ａと、内周樹脂部９２ａの両端に設けられた軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２を備えていることが望ましい。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が樹脂部の表面から露出した状態でインサート部品を一体化し、少なくとも前記インサート部品の内周を被覆するように前記樹脂部を形成するインサート部品を有する樹脂成形品において、
前記内周を被覆するように樹脂成形される内周樹脂部は、前記内周の一部が露出する開口部を備えていることを特徴とするインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項２】
前記インサート部品の形状は、略円筒状体であることを特徴とする請求項１に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項３】
前記開口部の形状は、前記内周の軸方向に延在するスリット状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項４】
所定の前記開口部を、前記内周の略周方向に沿って略等間隔に複数配置していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項５】
前記インサート部品は、金具であって、前記金具は焼結金属からなることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項６】
前記開口部を区画する前記内周樹脂部から、前記内周に沿う方向に、略Ｒ面取り状の肉盗みを有する突起を延在させていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項７】
前記樹脂部は、前記内周樹脂部と、前記内周樹脂部の両端に設けられた軸端樹脂部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【請求項８】
前記インサート部品は環状のマグネットであって、
前記環状のマグネットの中空部内に前記樹脂部の一部を一体的に、かつ同軸的に嵌装するように、前記マグネットと前記樹脂部の一部をインサート成形してなるマグネットロータであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインサート部品を有する樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金具等のインサート部品を有する樹脂成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば略円筒状体の金具等をインサート成形するものであって、インサート部品を樹脂成形する樹脂部が、少なくとも略円筒状体の内周を被覆するように形成される樹脂成形品が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による樹脂成形品の構造では、射出成形時の溶融樹脂の圧力（以下、溶融樹脂圧と呼ぶ）によってインサート部品としての金具が破損する恐れがある。また、樹脂材料と金具との熱膨張率いわゆる収縮率の違いにより、使用環境の温度変化によって金具を押し広げようとする力が働く場合がある。この力が大きい場合には、金具の割れ、あるいは偏心の原因となってしまう可能性がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、金具等をインサート成形するものであって、樹脂成形時の溶融樹脂圧あるいは使用環境の温度変化等によって生じるインサート部品の割れを防止可能なインサート部品を有する樹脂成形品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によると、一部が樹脂部の表面から露出した状態でインサート部品を一体化し、少なくともそのインサート部品の内周を被覆するようにその樹脂部を形成するインサート部品を有する樹脂成形品において、その内周を被覆するように樹脂成形される内周樹脂部は、その内周の一部が露出する開口部を備えている。
【０００６】
これにより、樹脂成形時に、例えば軟化可能な温度に加熱され、高圧で射出される溶融樹脂圧によって生じるインサート部品への負荷の軽減が図れる。すなわち、インサート部品の内周を被覆するように形成される内周樹脂部の一部に設けられる開口部には、溶融樹脂が導かれなくなるので、例えば、インサート部品の内周に配置した開口部分の開口面積分だけ、インサート部品への溶融樹脂圧による負荷荷重の低減が図れる。
【０００７】
本発明の請求項２によると、インサート部品の形状は、略円筒状体である。
【０００８】
インサート部品の形状としては、略円筒状体であるものに好適である。例えば、断面形状が略円形より、略円筒状態における略長方形のものに、インサート部品の破損防止のための負荷軽減が効果的に図れる。
【０００９】
本発明の請求項３によると、開口部の形状は、前記内周の軸方向に延在するスリット状である。
【００１０】
樹脂成形するための金型と、樹脂部、特に内周樹脂部との離型性の向上が、丸穴形状等に比べて、図れる。
【００１１】
本発明の請求項４によると、所定の開口部を、その内周の略周方向に沿って略等間隔に複数配置している。
【００１２】
これにより、軽減された溶融樹脂圧等による負荷荷重を、インサート部品の内周に略均等に分布させることが可能である。
【００１３】
本発明の請求項５によると、インサート部品は、金具であって、その金具は焼結金属からなる。
【００１４】
圧縮より引張り、つまり外圧より内圧に弱い焼結金属に好適である。例えば、略円筒状体のインサート部品の外周に加わる外圧に比べ、内周に加わる内圧に弱いという材料特性があり、インサート部材の内周の一部に開口部を設けることはインサート部品の破損を防止するのに効果的である。
【００１５】
なお、内圧が加わるとその金具の構造上の強度が低下する金属材料または合金からなるものでもよい。
【００１６】
本発明の請求項６によると、開口部を区画する内周樹脂部から、その内周に沿う方向に、略Ｒ面取り状の肉盗みを有する突起を延在させている。
【００１７】
一般に、樹脂成形時に、開口部を区画する内周樹脂部とインサート部品の内周との接触部に、比較的薄い樹脂ばりが生じる恐れのある。
【００１８】
これに対して、本発明のインサート部品を有する樹脂成形品では、その接触部に、インサート部品の内周に沿って略Ｒ面取り状の肉盗みを有する突起を延出させることが可能である。この突起は、その突起の付根部から先端へ向かうほど略薄肉の形状となるので、突起は柔軟、かつ剛性の確保が可能である。その結果、その突起に沿って生じた薄樹脂ばりは、突起に保持されるので、薄樹脂ばりの脱落防止が図れる。
【００１９】
本発明の請求項７によると、樹脂部は、内周樹脂部と、その内周樹脂部の両端に設けられた軸端樹脂部を備えている。
【００２０】
一般に、樹脂成形時の冷却固化過程では、両軸端樹脂部間の収縮によって、インサート部品を押し広げようとする力が作用する。また、使用環境の温度変化による熱膨縮において、温度上昇時では樹脂部、特に内周樹脂が膨張することで、あるいは温度低下時では両軸端樹脂部間が収縮することで、それそれインサート部品を押し広げようとする力が作用する。
【００２１】
これに対して、本発明のインサート部品を有する樹脂成形品では、温度変化による熱膨縮によってインサート部品を押し広げようとする樹脂部の剛性低下を図る構造を有する。すなわち、内周樹脂部に開口部を設けるので、インサート部品を押し広げようとする力を緩和することが可能である。
【００２２】
本発明の請求項８によると、インサート部品は環状のマグネットであって、環状のマグネットの中空部内にその樹脂部の一部を一体的に、かつ同軸的に嵌装するように、そのマグネットとその樹脂部の一部をインサート成形してなるマグネットロータである。
【００２３】
本発明のインサート部品を有する樹脂成形品を適用する製品として、マグネットロータが好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインサート部品を有する樹脂成形品を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態のインサート部品を有する樹脂成形品を、適用するインサート成形品を表す断面図である。図２は、図１のインサート成形品を下方向からみた図であって、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は斜視図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す開口部の部分的横断面図である。図３は、図１に示すインサート成形品を搭載する自動車用指示計器を示す正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶからみた断面図である。
【００２５】
本発明のインサート部品を有する樹脂成形品を適用するインサート成形品９としては、図１に示すにように、インサート部品としての金具９１と、金具９１の少なくとも内周９１ａを被覆するように樹脂成形する樹脂部９２を備えるマグネットロータがある。なお、このインサート成形品９は、一部が樹脂部９１の表面から露出した状態でインサート部品９１を一体化し、少なくともインサート部品９１の内周９１ａを被覆するように樹脂部９２を成形することで形成されるものであれば、マグネットロータに限らず、いずれの樹脂成形による製品であってもよい。
【００２６】
なお、本実施形態では、以下、インサート成形品９を、マグネットロータで説明する。
【００２７】
マグネットロータ９は、図１に示すように、環状に形成された金具９１の中空部内つまり内周９１ａに樹脂成形される樹脂部９２を一体的にかつ同軸的に嵌装するように、金具９１と樹脂部９２をインサート成形している。なお、樹脂部９２は、以下、説明の便宜上、ロータ本体とも呼ぶ。
【００２８】
図３および図４に示すように、このマグネットロータ９を採用し、これを搭載したものとしては、ステータＳと、このステータＳ内に回転自在に支持されるマグネットロータ９を有するステップモータＭを備えた自動車用指示計器（以下、指示計器と呼ぶ）１００がある。
【００２９】
この指示計器１００は、目盛り盤１０、配線板２０、指針３０、および回動内機Ｄを含んで構成されている。まず、目盛り盤１０は、図３に示すように、見返し板４０の底壁４１の開口部４１ａに、底壁４１の裏面側から併設されている。次に、配線板２０は、図４に示すように、目盛り盤１０のさらに奥方向（図４の左方向）側に、目盛り盤１０に沿って配設されている。次に、回動内機Ｄは、図４に示すように、目盛り盤１０に対応する位置にて、底壁４１の裏面側に向かって（図４の右方向に向かって）、配線板２０に組付けられている。この回動内機Ｄは、内機本体５０と、指針軸６０とを備えている。さらに詳しくは、内機本体５０は、減速歯車列Ｇと、ステップモータＭと、減速歯車列ＧとステップモータＭを収容するケーシングＣを備えている。減速歯車列Ｇは、複数の歯車（本実施形態では、図４に示す４個の平歯車）５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃで構成され、ステップモータＭの回転を減速する。なお、この４個の平歯車５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃうち、平歯車５２は、ステップモータＭのマグネットロータ９と一体に形成されている。また、平歯車５２ｃは、平歯車５２ａ、５２ｂを介して平歯車５２の回転運動が伝達されるように構成されている。この平歯車５２ｃは指針軸６０の中間位置に同軸的に支持されており、指針軸６０に平歯車５２の回転運動つまりマグネットロータ９の回転運動を伝達するように構成されている。詳しくは、ケーシングＣの一側壁５１ａが、底壁４１の裏面側に向かって配線板２０に組付けられている。減速歯車列ＧはケーシングＣ内に組付けられており、その４個の平歯車５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃがそれぞれ、ケーシングＣに回転可能に支持または収容されている。平歯車５２は、回動軸５２ｄを介して、ケーシングＣの一側壁５１ａと、この一側壁５１ａに対向する他側壁５１ｂとの間に回動可能に支持されている。なお、平歯車５２は回動軸５２ｄに同軸的に固定されている。中間歯車としての平歯車５２ａ、５２ｂは、一側壁５１ａと他側壁５１ｂとの間に回動可能に支持されており、それぞれ、平歯車５２ａは平歯車５２と、平歯車５２ｂは平歯車５２ｃと噛合している。なお、各平歯車５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、合成樹脂等の樹脂材料により形成されている。次に、指針軸６０は、図４に示すように、他側壁５１ｂに回転可能に支持されるとともに、一側壁５１ａ、配線板２０、および目盛り盤１０を挿通し、回転可能に延出している。次に、指針３０は、図４に示すように、その回動基部３１にて、指針軸６０の先端部に支持されて、この回動基部３１から目盛り盤１０の表面に沿って延出している。
【００３０】
ここで、ステップモータＭについて、図１および図４に従って、以下説明する。ステップモータＭは、図４に示すように、マグネットロータ９と、ステータＳを含んで構成されている。なお、ステータＳは、一側壁５１ａに取付けられている。
【００３１】
マグネットロータ９は、図４に示すように、ステータＳ内にて、回動軸５２ｄによって、平歯車５２とともに同軸的に支持されている。このマグネットロータ９の材料構成としては、ロータ本体９２が熱可塑性樹脂あるいは熱硬化樹脂等の樹脂材料、金具９１が金属磁性材料等の金属材料から形成されている。
【００３２】
使用する樹脂材料として、熱硬化樹脂が高温にしても弾性率が下がることがないのに比べ、熱可塑性樹脂は高温にすると弾性率低下つまり軟化状態にすることが可能である。このため、ステップモータＭ等の製品を構成するマグネットロータ９の廃品、あるいは製造工程上のマグネットロータ９を、所定の温度に加熱することで、金具９１を構成する金属材料と、ロータ本体９２を構成する樹脂材料に分離回収が可能であるので、リサイクル使用が可能である。なお、本実施形態では、以下、ロータ本体９２で使用する樹脂材料は、熱可塑性樹脂として説明する。
【００３３】
金具９１（以下、マグネット）は、図１に示すように、環状に形成されており、ステータＳに生じる磁界との相互作用により回転運動を生じさせるため、金属磁性材料から形成されている。このマグネット９１は永久磁石であって、製造方法として、焼結金属から形成される。一般に、焼結金属は、材料特性として、圧縮応力には比較的強いのに対して、引張り応力には比較的弱いという特徴がある。つまり、マグネット９１が環状、例えば略円筒状体に形成されている場合において、略円筒状体の外周に加わる荷重は、マグネット９１に圧縮荷重を作用させることになり、その圧縮荷重、つまり外周に加わる圧力（以下、外圧と呼ぶ）の大きさに応じて、マグネット９１に圧縮応力が発生させる要因となる。また、略円筒状体の内周に加わる荷重は、マグネット９１に引張り荷重を作用させることになり、その引張り荷重、つまり内周に加わる圧力（以下、内圧と呼ぶ）の大きさに応じて、マグネット９１に引張り応力を発生させる要因となる。このため、マグネット９１は、外周に外圧が加わる状態に比べて、内周に内圧が加わる状態が強度的に弱い。場合によっては、その内圧が大きいと、破損する恐れがある。
【００３４】
マグネット９１に、上記内圧つまり引張り荷重が加わる状態としては、以下の場合がある。まず、第１の場合として、マグネットロータ９を樹脂成形時に、軟化可能な温度に加熱され、高圧で射出された溶融樹脂が、内周樹脂部９２ａを形成するため、マグネット９１の内周９１ａに導かれる場合である。この場合、マグネット９１の内周９１ａに溶融樹脂圧が加わり、結果として、マグネット９１に引張り荷重を作用させる。次に、第２の場合として、マグネットロータ９を樹脂成形時に、ロータ本体９２を形成する溶融樹脂が冷却固化する過程において、図１に示すロータ本体９２の軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２間が収縮する。樹脂材料と金属材料の熱膨張率の違いから、マグネット９１に比べ、ロータ本体９２がより収縮する。その結果、軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２間によって挟まれたマグネット９１には、マグネット９１を押し広げようとする力、つまり引張り荷重が作用することになる。最後に、第３の場合として、使用環境の温度変化によるロータ本体９１の膨縮の影響によって、マグネット９１に引張り荷重が作用する場合がある。すなわち、温度上昇による温度変化の場合、内周樹脂部９２ａが膨張することで、樹脂材料と金属材料の熱膨張率の違いに起因して、マグネット９１には、マグネット９１の内周９１ａを押し広げようとする力、つまり引張り荷重が作用することになる。一方、温度低下による温度変化の場合、樹脂成形時の冷却固化過程と同様に、マグネット９１には、引張り荷重が作用することになる。
【００３５】
なお、このマグネット９１に加わる引張り荷重を低減させる本発明の特徴については、後述する。
【００３６】
なお、上記説明では、説明の簡便上、マグネット９１を略円筒状体で説明したが、マグネット９１に内圧つまり引張り荷重が作用するものであれば、マグネット９１の形状はいずれの形状であってもよい。なお、以下、本実施形態では、マグネット９１の形状は、略円筒状体として説明する。マグネット９１は、図１に示すように、中空部９１Ｒが形成されている。詳しくは、マグネット９１の内周９１ａの内部側には、中空部９１Ｒが配置されている。この中空部９１Ｒを形成する内周９１ａは、図１に示す段付きの内周に限らず、略同一径の内周、あるいはテーパ状の内周等いずれでもよく、内周に荷重が加わると、マグネット９１に引張り荷重を作用させることが可能な形状を有する内周であればよい。
【００３７】
ロータ本体９２は、図１に示すように、マグネット９１の内周９１ａを被覆する内周樹脂部９２ａと、マグネット９１の軸端面９１ｂを被覆する軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２を含んで構成されている。内周樹脂部９２ａは、内周９１ａに沿って略環状に形成されている。軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２は、内周樹脂部９２ａの両軸端から軸端面９１ｂに沿って延在している。なお、両軸端樹脂部９２ｂ１、９２ｂ２のうち、軸端樹脂部９２ｂ１には、平歯車５２が設けられている。この軸端樹脂部９２ｂ１と平歯車５２は、中央に回転軸６０を保持する略円筒状のボス部９２ｄが設けられている。
【００３８】
ここで、本発明の特徴であるマグネットロータ９のマグネット９１に、樹脂成形時、あるいは使用環境の温度変化等によって、加わる恐れのある引っ張りを低減させる構造を、図１、図２に従って以下説明する。
【００３９】
ロータ本体９２、特にマグネット９１の内周９１ａを被覆するように樹脂成形される内周樹脂部９２ａは、図１および図２に示すように、内周９１ａの一部が露出している開口部９２ｇを備えている。
【００４０】
これにより、樹脂成形時に、開口部９２ｇには、溶融樹脂が導かれなくなるので、内周９１ａの溶融樹脂圧の負担面積を低減することが可能である。したがって、上記第１の場合での樹脂成形時に溶融樹脂圧によって生じるマグネット９１への負荷、つまり引張り荷重の軽減が図れる。
【００４１】
さらに、内周樹脂部９２ａの一部に開口部９２ｇを設けることで、ロータ本体９２の剛性の低下を図ることが可能である。つまり、上記第２および第３の場合すなわち樹脂成形時の冷却固化過程および使用環境の温度変化において、マグネット９１に加わる負荷、つまり引張り荷重の緩和が図れる。すなわち、ロータ本体９２とマグネット９１が、樹脂材料と金属材料の熱膨張率の違いに起因して熱膨縮したとしても、開口部９２ｇによって剛性が低下したロータ本体９２は変形し易くなり、結果として、ロータ本体９２の熱膨縮によってマグネット９１へ加えられる負荷、つまり引張り荷重を緩和することが可能である。
【００４２】
なお、開口部９２ｇの形状としては、樹脂成形の冶具を考慮して、図１に示すスリット状に限らず、丸穴、多角形のいずれであってもよい。
【００４３】
なお、本実施形態では、マグネット９１の形状が、略円筒状体である。このマグネット９１の断面形状は略長方形となる。マグネット９１の断面形状が略円形のものに比べ、マグネット９１へ加わる引張り荷重が大きくなる。このため、内周樹脂部９２ａに開口部９２ｇを設けることで、マグネット９１に作用する引張り荷重の軽減が効果的に図れる。特に焼結金属により形成されたマグネット９１が破損する現象の抑制が図れる。
【００４４】
さらになお、本実施形態では、図１および図２に示すように、開口部９２ｇの形状は、内周９１ａの軸方向に延在するスリット状である。これにより、樹脂成形するための金型（図示せず）と、内周樹脂部９２ａとの離型性の向上が、丸穴形状等に比べて、図れる。
【００４５】
さらになお、本実施形態では、図１および図２に示すように、内周樹脂部９２ａには、所定の開口面積を有する開口部９２ｇが、内周９１ａの略周方向に沿って略等間隔に複数配置されている。これにより、マグネット９１の内周９１ａに、開口部９２ｇを設けることで軽減された負荷荷重を、略均等に分布させることが可能である。
【００４６】
さらになお、本実施形態では、開口部９２ｇの形状として、図２（ｃ）に示すように、内周樹脂部９２ａから、内周９１ａに沿う方向に、略Ｒ面取り状の肉盗みを有する突起９２ａｔを延在させてもよい。
【００４７】
一般に、開口部９２ｇを区画する内周樹脂部９２ａとマグネット９１の内周９１ａとの接触部には、樹脂成形時に、比較的薄い薄樹脂ばりが生じる恐れがある。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、その接触部に、内周９１ａに沿って、略Ｒ面取り状の肉盗みを有する突起９２ａｔを延出させることが可能である。この突起９２ａｔは、図２（ｃ）に示すように、付根部から先端に向かうほど略薄肉の形状となっているので、その突起９２ａｔの構造上の特性として、柔軟、かつ剛性の確保が可能である。その結果、樹脂成形時において、突起９２ａｔに沿って薄樹脂ばりが生じたとしても、その薄樹脂ばりは突起９２ａｔに保持されるので、薄樹脂ばりの脱落防止が図れる。
【００４９】
以上説明した本発明の実施形態において、溶融樹脂圧等の影響によって破損する現象が起き易いインサート部品９１の材料として、焼結金属で説明したが、溶融樹脂圧等によってインサート部品９１に引張り荷重が加わると、構造上の強度が低下する金属材料または合金からなるものであれば、いずれの材料であってもよい。
【００５０】
さらになお、本実施形態でインサート成形品として説明したマグネットロータ９のように、ステップモータＭ等の回転電機の回転子に好適である。すなわち、溶融樹脂圧の影響による破損を防止することができるとともに、回転運動のための磁界発生をするマグネット９１の外周９１ｃに、磁力低下の原因となる樹脂材料で被覆するのを回避することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のインサート部品を有する樹脂成形品を、適用するインサート成形品を表す断面図である。
【図２】図１のインサート成形品を下方向からみた図であって、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は斜視図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す開口部の部分的横断面図である。
【図３】図１に示すインサート成形品を搭載する自動車用指示計器を示す正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶからみた断面図である。
【符号の説明】
９　インサート成形品
９１　マグネット（金具、インサート部品）
９１ａ　内周
９１Ｒ　中空部
９２　ロータ本体（樹脂部）
９２ａ　内周樹脂部（ロータ本体の一部）
９２ａｔ　突起
９２ｂ１、９２ｂ２　軸端樹脂部（ロータ本体の一部）
９２ｇ　開口部
１００　指示計器
Ｄ　回動内機
Ｍ　ステップモータ
Ｇ　減速歯車列
【図１】
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【図２】
2004058406.tif 000004
【図３】
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【図４】
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