(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備え、
前記インサート部材は、前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、
前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向しており、
前記インサート部材は、第１インサート部材および第２インサート部材を備え、
前記第１インサート部材に含まれる前記連続繊維と、前記第２インサート部材に含まれる前記連続繊維が異なることを特徴とする樹脂成形部材。
【請求項２】
前記第１インサート部材と前記第２インサート部材の一方は、アラミド連続繊維を含有し、
前記第１インサート部材と前記第２インサート部材の他方は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形部材。
【請求項３】
コイルスプリングを支持するスプリングガイドであることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形部材。
【請求項４】
中央に回転軸を通す穴部が設けられるとともに、外周面に歯部が設けられた樹脂歯車であることを特徴とする樹脂成形部材であって、
前記穴部の内周面は、前記第１インサート部材によって構成されるとともに、前記歯部の表面は、前記第２インサート部材によって構成され、
前記第１インサート部材は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含有し、
前記第２インサート部材は、アラミド連続繊維を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形部材。
【請求項５】
連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備えるスプリングガイドであって、
円筒部と、円筒部から外周側に拡がる皿状のスプリングキャッチャー部と、を有し、
前記インサート部材は、前記スプリングキャッチャー部の外周部分に全周にわたって配置され、且つ、前記外周部分において前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、
前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向していることを特徴とするスプリングガイド。
【請求項６】
前記インサート部材は、アラミド連続繊維を含有することを特徴とする請求項５に記載のスプリングガイド。
【請求項７】
前記インサート部材は、ガラス連続繊維またはカーボン連続繊維を含有することを特徴とする請求項５に記載のスプリングガイド。
【請求項８】
連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備えるスプリングガイドであって、
円筒部と、円筒部から外周側に拡がる皿状のスプリングキャッチャー部と、を有し、
前記インサート部材は、前記円筒部と前記スプリングキャッチャー部との接続部に配置され、且つ、前記接続部において前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、
前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向していることを特徴とするスプリングガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続繊維入りの樹脂で成形された樹脂成形部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂成形部材を製造するための材料として、各種の繊維を混入した樹脂材料が用いられている。例えば、射出成形用の樹脂にガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などを添加し、金型内に射出充填して硬化させることにより、強度や耐摩耗性を高めた樹脂成形部材が製造されている。
【０００３】
補強用の繊維として連続繊維を用いる場合、射出成形装置では、連続繊維を混入した樹脂材料をスクリューで混錬するときに連続繊維が破損する。また、ノズルおよびゲートを通過させて樹脂材料をキャビティに充填するときに樹脂材料に加わるせん断応力によって連続繊維が破損する。そのため、連続繊維の繊維長を保つことができず、補強効果が低下するという問題がある。
【０００４】
また、相手部材と摺動する摺動部を備えた成形品に補強用の繊維としてガラス繊維やバサルト繊維を混入すると、摺動相手の部材を摩耗させてしまう。そこで、耐摩耗性を高める繊維（例えば、カーボン繊維やアラミド繊維）を一緒に混入することが考えられるが、異なる繊維を一緒に混入すると、混錬時や充填時に一方の繊維がもう一方の繊維にアタックして相互の特性をなくしてしまい、強度も耐摩耗性も低下してしまう。
【０００５】
特許文献１には、金型内に予め連続繊維を配置してから樹脂を充填する樹脂成形部材の製造方法が記載される。特許文献１では、連続強化繊維に樹脂を含浸させた複合材料を作製しておき、金型内に複合材料をインサートして閉鎖することにより、金型キャビティ形状に複合材料を追従させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１９−１０４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、連続繊維入りの複合材料をインサート部材として用いており、インサート部材の両側に射出成形用の熱可塑性樹脂を充填して一体化させる。これにより、樹脂材料の混錬や射出充填の際の連続繊維の破損や繊維同士の相互作用をなくすことができる。しかしながら、特許文献１のインサート部材は、柔軟性があるシート状または布状の部材である。そのため、配向を揃えた連続繊維を補強箇所に精度良く配置することは難しい。特に、複雑な形状の部位や精密な形状の部位に連続繊維を配置することは難しい。
【０００８】
上記の点に鑑みて、本発明の課題は、連続繊維を備えたインサート部材を用いて樹脂成形部材を補強する際の補強効果を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の樹脂成形部材は、連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備え、前記インサート部材は、前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向しており、前記インサート部材は、第１インサート部材および第２インサート部材を備え、前記第１インサート部材に含まれる前記連続繊維と、前記第２インサート部材に含まれる前記連続繊維が異なることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、インサート部材をキャビティ内に配置することによって、樹脂成形部材の補強箇所に、連続繊維を配向が揃った状態で精度良く配置することができる。よって、連続繊維による補強効果を高めることができる。また、補強箇所に応じて連続繊維の種類を変えることができるので、補強効果を高めることができる。また、異なる連続繊維が同じ位置で混在することがないので、相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。
【００１２】
本発明において、前記第１インサート部材と前記第２インサート部材の一方は、アラミド連続繊維を含有し、前記第１インサート部材と前記第２インサート部材の他方は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含有することが好ましい。このようにすると、アラミド連続繊維によって耐衝撃性を高めることができる。また、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維によって剛性を高めることができる。
【００１３】
本発明の樹脂成形部材は、コイルスプリングを支持するスプリングガイドである。
【００１４】
本発明は、中央に回転軸を通す穴部が設けられるとともに、外周面に歯部が設けられた樹脂歯車であることを特徴とする樹脂成形部材であって、前記穴部の内周面は、前記第１インサート部材によって構成されるとともに、前記歯部の表面は、前記第２インサート部材によって構成され、前記第１インサート部材は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含有し、前記第２インサート部材は、アラミド連続繊維を含有する。
【００１５】
本発明は、連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備えるスプリングガイドであって、円筒部と、円筒部から外周側に拡がる皿状のスプリングキャッチャー部と、を有し、前記インサート部材は、前記スプリングキャッチャー部の外周部分に全周にわたって配置され、且つ、前記外周部分において前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向していることを特徴とする。
【００１６】
本発明のスプリングガイドにおいて、前記インサート部材は、アラミド連続繊維を含有する。あるいは、本発明のスプリングガイドにおいて、前記インサート部材は、ガラス連続繊維またはカーボン連続繊維を含有する。
【００１７】
本発明は、連続繊維を含むベース樹脂の層が積層されたインサート部材と、前記インサート部材に一体化された樹脂部と、を備えるスプリングガイドであって、円筒部と、円筒部から外周側に拡がる皿状のスプリングキャッチャー部と、を有し、前記インサート部材は、前記円筒部と前記スプリングキャッチャー部との接続部に配置され、且つ、前記接続部において前記樹脂部に形成されるウエルド部の表面に配置され、前記連続繊維の配向は、１方向に、あるいは、前記層ごとに揃っており、且つ、前記ウエルド部をまたぐ方向に配向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の樹脂成形部材によれば、樹脂成形部材の補強箇所に、連続繊維を配向が揃った状態で精度良く配置することができる。よって、連続繊維による補強効果を高めることができる。また、補強箇所に応じて連続繊維の種類を変えることができるので、補強効果を高めることができる。また、異なる連続繊維が同じ位置で混在することがないので、相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した樹脂歯車の斜視図である。
【図２】図１の樹脂歯車の平面図および断面図である。
【図３】インサート部材の平面図および側面図である。
【図４】図１の樹脂歯車の製造に用いる射出成形用金型の断面図である。
【図５】射出成形用金型のキャビティの平面図、および、キャビティにおけるインサート部材の配置を示す平面図である。
【図６】樹脂圧によって内側インサートスリーブをセンターピンに密着させる工程の説明図である。
【図７】樹脂圧によって外側インサートスリーブを歯型部に密着させる工程の説明図である。
【図８】本発明を適用したスプリングガイドを備えるサスペンション装置の部分断面図である。
【図９】図８のスプリングガイドの平面図である。
【図１０】図８のスプリングガイドの製造に用いる射出成形用金型の断面図である。
【図１１】図８のスプリングガイドにおけるインサート部材の配置を示す平面図である。
【図１２】図８のスプリングガイドにおけるインサート部材の配置を示す断面図である。
【図１３】インサート部材が配置された部位の部分拡大断面図である。
【図１４】回転規制リブの斜視図である。
【図１５】インサート部材の隙間を利用した排気方法を模式的に示す説明図である。
【図１６】図８のスプリングガイドにおけるインサート部材の別の構成例を示す断面図である。
【図１７】別の構成例のインサート部材が配置された部位の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の樹脂成形部材は、金型を用いて射出成形により製造される成形品である。以下に説明する樹脂成形部材の第１実施形態は、中央に回転軸を通す穴部が設けられ、外周面に歯部が設けられた樹脂歯車である。また、樹脂成形部材の第２実施形態は、車両の車体と車輪との間に設けられるサスペンション装置のスプリングガイドである。
【００２７】
なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。例えば、以下に説明する第１実施形態では、穴部は貫通孔であるが、穴部は貫通していなくてもよく、凹部であってもよい。また、以下に説明する第１実施形態では、歯部は全周に設けられているが、歯部は周方向の一部のみに設けられていてもよい。また、以下に説明する第１実施形態では、樹脂成形部材は穴部と歯部の両方を備えているが、穴部と歯部の一方のみを備えていてもよい。歯部を備えていない場合には、樹脂成形部材は歯車でなくてもよい。すなわち、本発明は、穴部を備えた任意の樹脂成形部材に適用可能である。例えば、プーリに適用可能である。
【００２８】
＜第１実施形態＞
（樹脂歯車の構成）
図１は、本発明を適用した樹脂歯車１の斜視図である。図２（ａ）は、図１の樹脂歯車の平面図であり、図２（ｂ）は、図１の樹脂歯車の断面図である。図１、図２に示すように、樹脂歯車１は、筒状のボス部２と、ボス部２から外周側へ拡がる環状の接続部３と、接続部３の先端に設けられた筒状の外周部４を備える。外周部４は、ボス部２と同軸に配置される。第１実施形態において、樹脂歯車１の中心軸線をＬとし、中心軸線Ｌに沿う方向を軸線方向とする。
【００２９】
樹脂歯車１は、ボス部２を軸線方向に貫通する穴部５を備えており、穴部５の内周面には、樹脂歯車１を回転軸に連結する際に回り止め部となる凸部６が形成されている。また、樹脂歯車１は、外周部４の外周面に形成された歯部を備えている。歯部は、周方向に並ぶ複数の歯７を備えている。樹脂歯車１はハスバ歯車であり、歯７は、軸線方向に対して傾斜した方向に延びている。なお、樹脂歯車１は平歯車でもよく、歯７は軸線方向に対して平行に延びていてもよい。また、樹脂歯車１は、歯部が周方向の一部のみに設けられた欠歯歯車であってもよい。また、穴部５の内周面に設けられる回り止め部の形状は、第１実施形態と異なっていてもよい。例えば、Ｄカット形状としてもよい。
【００３０】
樹脂歯車１のように穴形状を備えた成形品を射出成形により製造する場合には、金型への樹脂の充填時に穴を形成するピンの周囲を流れる樹脂が合流する位置にウエルド部ができるが、ウエルド部は樹脂と樹脂の対流部であるため、射出成形用樹脂に連続繊維を添加してもウエルド部では連続繊維の配向が不均一になってしまう。また、樹脂歯車１のように精密な凹凸形状を備える場合や、成形品が複雑な形状を備える場合には、射出成形用樹脂に連続繊維を添加しても金型形状に繊維を均一に沿わせることができないため、補強効果が低下する。第１実施形態の樹脂歯車１は、これらの課題に対し、３Ｄプリンタにより製造したインサート部材１０による補強を行ったものである。
【００３１】
（樹脂歯車の製造方法）
樹脂歯車１は、樹脂製のインサート部材１０（図３（ａ）〜図３（ｄ）参照）を金型内に配置して樹脂を充填するインサート成形により製造される。従って、樹脂歯車１は、インサート部材１０と、インサート部材１０に一体化された樹脂部９を備える。後述するように、インサート部材１０は、射出成形用樹脂を充填する際にその熱および樹脂圧によって変形して射出成形用金型２０の型面に密着させられており、型面の形状が転写されている。従って、インサート部材１０は、完成した樹脂歯車１の表面部分を構成している。
【００３２】
後述するように、樹脂歯車１において、射出成形用樹脂によって構成される樹脂部９は、第１ウエルド部Ｗ１および第２ウエルド部Ｗ２を備えている。第１ウエルド部Ｗ１は、穴部５から径方向に延びるウエルドラインである（図２（ａ）、図６（ｃ）参照）。また、第２ウエルド部Ｗ２は、外周部４に設けられた歯部の歯元８の位置に形成される（図７（ｃ）参照）。第１実施形態では、樹脂歯車１の表面部分に配置されるインサート部材１０によって第１ウエルド部Ｗ１および第２ウエルド部Ｗ２が補強される。
【００３３】
（インサート部材）
図３は、インサート部材１０の平面図および側面図である。第１実施形態では、インサート部材１０として、第１インサート部材および第２インサート部材の２部材を用いる。第１インサート部材は、内側インサートスリーブ１１であり、第２インサート部材は、外側インサートスリーブ１２である。内側インサートスリーブ１１および外側インサートスリーブ１２の２部材を用いる。図３（ａ）は外側インサートスリーブ１２の平面図であり、図３（ｂ）は外側インサートスリーブ１２の側面図である。図３（ｃ）は内側インサートスリーブ１１の平面図であり、図３（ｄ）は内側インサートスリーブ１１の側面図である。内側インサートスリーブ１１は円筒状であり、樹脂歯車１の穴部５よりもわずかに大径である。内側インサートスリーブ１１の軸線方向の高さは、ボス部２と略同一である。外側インサートスリーブ１２は円筒状であり、樹脂歯車１の歯底円よりもわずかに小径である。内側インサートスリーブ１１の軸線方向の高さは、外周部４と略同一である。
【００３４】
インサート部材１０は、３Ｄプリンタにより製造される。インサート部材１０は、連続繊維およびベース樹脂を積層して製造される。インサート部材１０を製造する３Ｄプリンタは、連続繊維およびベース樹脂を含む成形材料が積層される支持台と、支持台に向けて成形材料を射出する射出部を備える。支持台および射出部は、インサート部材１０の３次元形状のデータに基づいて相対移動しながら成形材料を射出するように制御される。これにより、成形材料の射出位置を制御して、インサート部材１０の３次元形状に成形材料を積層する。積層された成形材料を硬化させることにより、インサート部材１０が完成する。
【００３５】
ベース樹脂は熱可塑性樹脂である。インサート部材１０は、ベース樹脂としてポリアミド樹脂を用いて製造される。なお、ベース樹脂として、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。連続繊維は、例えば、アラミド繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの連続繊維である。内側インサートスリーブ１１は、ポリアミド樹脂およびカーボン連続繊維を含む成形材料から成形される。また、外側インサートスリーブ１２は、ポリアミド樹脂およびアラミド連続繊維を含む成形材料から成形される。すなわち、内側インサートスリーブ１１と外側インサートスリーブ１２は、ベース樹脂が同一の樹脂であり、且つ、異なる連続繊維を含んでいる。
【００３６】
３Ｄプリンタは、インサート部材１０を製造する際、連続繊維の配向を制御することが可能である。成形材料を積層する際、支持台に対する射出部の移動経路に沿う方向に連続繊維が配向する。従って、インサート部材１０の３次元形状およびインサート部材１０の各部における連続繊維の配向データに基づいてノズルを移動させることにより、所望の方向に連続繊維が配向したインサート部材１０を製造することが可能である。内側インサー
トスリーブ１１および外側インサートスリーブ１２はいずれも円筒形であり、連続繊維の配向は周方向に揃えられている。
【００３７】
（射出成形用金型）
図４は、図１の樹脂歯車１の製造に用いる射出成形用金型２０の断面図である。図４に示すように、射出成形用金型２０は、可動型に設けられた第１型部材２１と、固定型に設けられた第２型部材２２を備えており、第１型部材２１と第２型部材２２とを当接させることによってキャビティＣを形成する。射出成形用金型２０は、キャビティＣの中央に配置されるセンターピン２３を備える。センターピン２３は、樹脂歯車１の穴部５の反転形状であり、センターピン２３の外周面の軸線方向の一部には、軸線方向に延びる凹部２４が設けられている。また、射出成形用金型２０は、樹脂歯車１の外周部４に歯部を成形するための歯型部２５を備える。歯型部２５は第１型部材２１に形成されている。歯型部２５の内周面には、歯７の反転形状が周方向に並んでいる。
【００３８】
なお、第１型部材２１および第２型部材２２は、それぞれ、複数の型部材によって構成されていてもよい。例えば、第１型部材２１のセンターピン２３は軸線方向にスライド可能な構成であってもよい。また、歯型部２５は周方向に分割可能な構成であってもよい。
【００３９】
図５（ａ）は、射出成形用金型２０のキャビティＣの平面図であり、図５（ｂ）は、キャビティＣにおけるインサート部材１０の配置を示す平面図である。図４、図５に示すように、キャビティＣは、樹脂歯車１のボス部２を成形する筒状の第１キャビティ部分Ｃ１と、樹脂歯車１の接続部３を成形する第２キャビティ部分Ｃ２と、樹脂歯車１の外周部４を成形する筒状の第３キャビティ部分Ｃ３を備える。第１キャビティ部分Ｃ１と第３キャビティ部分Ｃ３は、第２キャビティ部分Ｃ２を介して接続される。図５（ｂ）に示すように、内側インサートスリーブ１１は、第１キャビティ部分Ｃ１に配置され、センターピン２３を全周で囲むように位置決めされる。また、外側インサートスリーブ１２は第３キャビティ部分Ｃ３に配置され、歯型部２５の内周側に位置決めされる。
【００４０】
図４に示すように、射出成形用金型２０は、キャビティＣに射出成形用樹脂（樹脂材料）を充填するためのゲート２６を備える。ゲート２６は第２キャビティ部分Ｃ２に設けられており、ゲート２６から供給される射出成形用樹脂は、第２キャビティ部分Ｃ２を通って第１キャビティ部分Ｃ１および第３キャビティ部分Ｃ３へ充填される。図５（ａ）に示すように、第１実施形態では、第２キャビティ部分Ｃ２に周方向に等間隔で６箇所のゲート２６が設けられている。このようなゲート２６の配置では、周方向で隣り合うゲート２６の中間位置に径方向に延びる６本のウエルドライン（第１ウエルド部Ｗ１）が形成される。
【００４１】
また、樹脂歯車１の製造時には、第３キャビティ部分Ｃ３に射出成形用樹脂が充填される際、隣り合う歯７と歯７の間の歯元の位置にウエルド（第２ウエルド部Ｗ２）が形成される。また、図示を省略するが、各歯７の歯面にも、歯数やねじれ角等の形状によって樹脂の流れが乱れることによるウエルド部が形成される。
【００４２】
樹脂歯車１の樹脂部９の成形に用いる射出成形用樹脂は、熱可塑性樹脂である。樹脂部９は、射出成形用樹脂としてポリアミド樹脂を用いて製造される。なお、射出成形用樹脂として、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。上記のように、インサート部材１０を構成するベース樹脂はポリアミド樹脂である。従って、射出成形用樹脂とベース樹脂とは同一の樹脂である。
【００４３】
（内側インサートスリーブによる第１ウエルド部の補強）
図６は、樹脂圧によって内側インサートスリーブ１１をセンターピン２３に密着させる
工程の説明図である。図６（ａ）は、第１キャビティ部分Ｃ１に射出成形用樹脂が充填される途中の状態を示す。図６（ｂ）は、内側インサートスリーブ１１が射出成形用樹脂の熱および樹脂圧によって変形してセンターピン２３に密着した状態を示す。図６（ｃ）は、離型後の樹脂歯車１のボス部２の構造を示す説明図である。
【００４４】
図５（ｂ）に示すように、内側インサートスリーブ１１はゲート２６の内周側に位置決めされる。従って、ゲート２６から射出成形用樹脂を充填すると、図６（ａ）に示すように、内側インサートスリーブ１１は樹脂圧によって内周側に押圧される。その結果、内側インサートスリーブ１１は射出成形用樹脂の熱および樹脂圧によって変形し、図６（ｂ）に示すように、センターピン２３の外周面に密着させられる。従って、離型後の樹脂歯車１では、図６（ｃ）に示すように、穴部５の内周面は、熱によって延ばされてセンターピン２３の形状が転写された内側インサートスリーブ１１によって構成されている。
【００４５】
内側インサートスリーブ１１に含まれる連続繊維は周方向に配向している。従って、センターピン２３の外周面には、周方向に配向した状態で連続繊維が配置され、径方向に延びるウエルドライン（第１ウエルド部Ｗ１）をまたぐように連続繊維が配置される。射出成形用金型２０から樹脂歯車１を離型させると、穴部５の内周面には、周方向に配向した連続繊維が全周に配置されている。従って、６箇所のウエルドラインの全ての箇所にウエルドラインをまたぐように連続繊維が配置されるので、６箇所のウエルドライン（第１ウエルド部Ｗ１）は、全て連続繊維によって補強される。
【００４６】
（外側インサートスリーブによる第２ウエルド部の補強）
図７は、樹脂圧によって外側インサートスリーブ１２を歯型部２５に密着させる工程の説明図である。図７（ａ）は、第３キャビティ部分Ｃ３に射出成形用樹脂が充填される途中の状態を示しており、図７（ｂ）は、外側インサートスリーブ１２が射出成形用樹脂の熱によって変形して歯型部２５に密着した状態を示す。図７（ｃ）は、離型後の樹脂歯車１の外周部４の構造を示す説明図である。
【００４７】
図５（ｂ）に示すように、外側インサートスリーブ１２はゲート２６の外周側に位置決めされる。従って、キャビティＣに射出成形用樹脂を充填すると、図７（ａ）に示すように、外側インサートスリーブ１２は樹脂圧によって外周側に押圧される。その結果、外側インサートスリーブ１２は射出成形用樹脂の熱および樹脂圧によって変形し、図７（ｂ）に示すように、歯型部２５の内周面に密着させられる。従って、離型後の樹脂歯車１では、図７（ｃ）に示すように、歯部の表面は、熱によって延ばされて歯型部２５の形状が転写された外側インサートスリーブ１２によって構成される。
【００４８】
外側インサートスリーブ１２に含まれる連続繊維は周方向に配向している。従って、歯型部２５の内周面には、周方向に配向した状態で連続繊維が配置され、歯元８の位置に形成される第２ウエルド部Ｗ２をまたぐように連続繊維が配置される。射出成形用金型２０から樹脂歯車１を離型させると、歯部の外周面には、周方向に配向した連続繊維が配置される。従って、歯元８に形成される第２ウエルド部Ｗ２をまたぐように連続繊維が配置されるので、第２ウエルド部Ｗ２が連続繊維によって補強される。
【００４９】
内側インサートスリーブ１１および外側インサートスリーブ１２を３Ｄプリンタで製造する際、周方向の所定箇所に連続繊維の切れ目となる接続面ができる場合は、キャビティＣに内側インサートスリーブ１１を配置する際、第１ウエルド部Ｗ１の周方向の位置と、内側インサートスリーブ１１における連続繊維の切れ目の位置とを１度以上ずらすように位置決めする。同様に、第２ウエルド部Ｗ２周方向の位置と、外側インサートスリーブ１２における連続繊維の切れ目の位置とを１度以上ずらすように位置決めする。これにより、補強効果が低下することを回避できる。
【００５０】
（第１実施形態の主な作用効果）
以上のように、第１実施形態の樹脂歯車１の製造方法では、３Ｄプリンタによって連続繊維を含むベース樹脂を積層してインサート部材１０を成形し、射出成形用金型２０のキャビティＣ内にインサート部材１０を位置決めし、キャビティＣに射出成形用樹脂を充填してインサート部材１０と一体化させた樹脂部９を成形する。
【００５１】
また、第１実施形態の樹脂歯車１は、３Ｄプリンタによって連続繊維を含むベース樹脂を積層して成形されるインサート部材１０と、射出成形により成形されインサート部材１０と一体化した樹脂部９を備える。
【００５２】
第１実施形態では、３Ｄプリンタによってインサート部材１０を製造するので、インサート部材１０の形状精度を高めることができ、インサート部材１０の内部で連続繊維の配向を揃えることができる。従って、インサート部材１０をキャビティＣ内に配置することによって、樹脂歯車１の補強箇所に、連続繊維を配向が揃った状態で配置することができる。よって、連続繊維による補強効果を高めることができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、キャビティＣに射出成形用樹脂を充填する際の樹脂圧により、３Ｄプリンタによるインサート部材１０の製造の際に連続繊維およびベース樹脂の層間に入り込んだ空気を押し出して脱気することができる。従って、インサート部材１０によって構成される部分の機械的強度の低下を抑制できる。
【００５４】
さらに、第１実施形態では、３Ｄプリンタによるインサート部材１０の製造の際に連続繊維およびベース樹脂の層間にできた隙間を利用して、ゲート２６からキャビティＣに流入する射出成形用樹脂とインサート部材１０との間の空気をエアベント（図示省略）側に逃がすことができる。従って、射出充填の際に射出成形用樹脂の流れをスムーズにすることができるので、成形不良を抑制できる。
【００５５】
第１実施形態では、キャビティＣに射出成形用樹脂を充填する際の樹脂圧により、射出成形用樹脂の合流部を成形する型面にインサート部材１０を密着させる。そのため、樹脂歯車１は、樹脂部９を成形する射出成形用金型２０の型面の形状がインサート部材１０に転写されている。また、樹脂部９に形成されるウエルド部の表面に、射出成形用金型２０の形状が転写されたインサート部材１０が配置されている。従って、連続繊維を破損させることなく、ウエルド部において樹脂が合流する際のスキン層とスキン層をまたがるように、配向が揃った状態で連続繊維を配置できる。従って、連続繊維によってウエルド部の表面部分を補強することができ、ウエルド部の発生による樹脂歯車１の強度低下を抑制できる。よって、樹脂歯車１の強度を高めることができる。
【００５６】
第１実施形態の製造方法では、射出成形用金型２０は、キャビティＣ内に配置されるセンターピン２３を備えており、インサート部材１０は、ゲート２６の内周側に配置され且つセンターピン２３を囲むように位置決めされる内側インサートスリーブ１１を備える。射出成形工程では、ゲート２６から流入する射出成形用樹脂の樹脂圧により、センターピン２３の外周面に内側インサートスリーブ１１を密着させて、センターピン２３から外周側へ延びる第１ウエルド部Ｗ１を補強する。すなわち、第１実施形態では、内側インサートスリーブ１１が密着させられる型面は、センターピン２３の外周面である。
【００５７】
第１実施形態の樹脂歯車１は、穴部５を備えており、インサート部材１０は、穴部５の形状が転写された内側インサートスリーブ１１を備える。このように、樹脂歯車１がセンターピン２３によって形成される穴部５を備えている場合には、内側インサートスリーブ１１をセンターピン２３の外周面に密着させることにより、穴部５の周りに形成される第
１ウエルド部Ｗ１を内側インサートスリーブ１１に含まれる連続繊維によって補強することができる。従って、ウエルド部の発生による樹脂歯車１の強度低下を抑制できる。
【００５８】
また、第１実施形態の製造方法では、射出成形用金型２０は、樹脂歯車１の外周部に歯部を形成する歯型部２５を備えており、インサート部材１０は、ゲート２６の外周側に配置され且つ歯型部２５の内周側に位置決めされる外側インサートスリーブ１２を備える。射出成形工程では、ゲート２６から流入する射出成形用樹脂の樹脂圧により、歯型部２５の内周面にインサート部材１０を密着させて、歯部における歯元８の位置に形成される第２ウエルド部Ｗ２を補強する。すなわち、第１実施形態では、外側インサートスリーブ１２が密着させられる型面は、歯型部２５の内周面である。
【００５９】
第１実施形態の樹脂歯車１は、外周面に歯部を備えており、インサート部材１０は、歯部の形状が転写された外側インサートスリーブ１２を備える。このように、樹脂歯車１の外周部に歯部が設けられている場合には、外側インサートスリーブ１２を歯型部２５の内周面に密着させることにより、歯元８に形成される第２ウエルド部Ｗ２を連続繊維によって補強することができる。従って、ウエルド部の発生による樹脂歯車１の強度低下を抑制できる。
【００６０】
第１実施形態では、インサート部材１０として内側インサートスリーブ１１と外側インサートスリーブ１２の２部材を用いており、内側インサートスリーブ１１に含まれる連続繊維と、外側インサートスリーブ１２に含まれる連続繊維が異なっている。従って、内周面と外周面で異なる特性を持つ樹脂成形部材を製造できる。第１実施形態では、内周側の補強箇所と、外周側の補強箇所で、それぞれ、適切な連続繊維を使用できるので、補強効果を高めることができる。また、異なる連続繊維が混在することによって相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。例えば、ガラス連続繊維やバサルト連続繊維などの相手部品を摩耗させる繊維と、摺動性を上げるためのカーボン連続繊維やアラミド連続繊維とを混在させずに配置できるので、相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。
【００６１】
例えば、第１実施形態では、内側インサートスリーブ１１にはカーボン連続繊維が含まれ、外側インサートスリーブ１２にはアラミド連続繊維が含まれる。従って、穴部５が形成されたボス部２は、カーボン連続繊維によりクリープ特性および曲げ強度を高めることができるので、ウエルド部を補強できるとともに、摺動性を高めることができる。また、歯部が形成された外周部４は、アラミド連続繊維によりウエルド部を補強できるとともに、各歯７の耐衝撃性を高めることができる。また、カーボン連続繊維とアラミド連続繊維との相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。
【００６２】
例えば、内側インサートスリーブ１１がカーボン連続繊維を含むことにより、穴部５の周囲に形成される第１ウエルド部Ｗ１の曲げ弾性率が３５ＧＰａ以上６４０ＧＰａ以下の樹脂歯車１を製造することができる。
【００６３】
また、外側インサートスリーブ１２がアラミド連続繊維を含むことにより、歯元８の位置に形成される第２ウエルド部Ｗ２の引張り弾性率が５４ＧＰａ以上１４０ＧＰａ以下の樹脂歯車１を製造することができる。
【００６４】
第１実施形態では、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂であるため、インサート部材１０と射出成形により形成される樹脂部９の一体性が高い。従って、樹脂歯車１の強度を高めることができる。
【００６５】
（第１実施形態の変形例）
（１）第１実施形態では、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂であるが、ベース樹脂と射出成形用樹脂は、同一の樹脂でなくてもよい。この場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂よりも融点が低いことが好ましい。ベース樹脂の融点が低ければ、射出充填される樹脂と接触したインサート部材１０が熱で変形しやすい。従って、ウエルド部を成形する型面の形状をインサート部材１０に転写させやすい。
【００６６】
また、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂でない場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂と相溶性があることが好ましい。相溶性があれば、インサート部材１０と射出成形により形成される樹脂部９の一体性を高めることができる。従って、樹脂歯車１の強度を高めることができる。
【００６７】
（２）第１実施形態では、射出成形用樹脂には繊維やフィラーを添加していないが、添加してもよい。例えば、射出成形用樹脂およびベース樹脂の一方もしくは両方にガラス繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、バサルト繊維などの短繊維を添加することができる。上記形態では、ウエルド部を補強する連続繊維は、インサート部材１０に添加された状態でキャビティＣ内に配置されるので、射出成形用樹脂に連続繊維とは異なる繊維が添加されていても、連続繊維との相互干渉を回避できる。従って、インサート部材１０に添加した連続繊維と、射出成形用樹脂に添加した短繊維の両方の特性を利用できる。
【００６８】
（３）３Ｄプリンタによるインサート部材１０の成形方法は、連続繊維を配向が揃った状態でベース樹脂とともに積層して３次元形状に成形できる方法であればよい。例えば、成形材料としてＵＤシートを用いる方法であってもよい。ＵＤシートは、一方向に配向した連続繊維に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含浸させたシート状の一方向繊維強化材である。ＵＤシートは、配向が揃った連続繊維を多く含んでいるので、樹脂歯車１の表面には、配向が揃った連続繊維が高密度に配置される。従って、連続繊維による補強効果が高い。
【００６９】
例えば、熱融解積層方式の３Ｄプリンタにおいて、成形材料を射出する供給部に線状あるいは帯状のＵＤシートおよびベース樹脂を供給する。線状あるいは帯状のＵＤシートには、配向が揃った連続繊維の繊維束が含まれる。ＵＤシートは、加熱溶融させたベース樹脂と共に射出部から押し出され、支持台上に積層される。例えば、円筒状のインサート部材１０を製造する場合には、線状あるいは帯状のＵＤシートをベース樹脂とともに螺旋状に積層することにより、インサート部材１０を成形する。これにより、連続繊維が周方向に配向したインサート部材１０を成形することができる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
（サスペンション装置の構成）
図８は、本発明を適用したスプリングガイド３０を備えるサスペンション装置４０の部分断面図である。図９は、図８のスプリングガイド３０の平面図である。まず、図８を参照して、サスペンション装置４０の構成およびその機能を説明する。サスペンション装置４０は、車両の車体と車輪との間に取り付けられ、車輪を位置決めするとともに車両走行中に路面から受ける衝撃や振動を吸収する装置である。
【００７１】
図８に示すように、サスペンション装置４０は、シリンダ４１ａおよびピストンロッド４１ｂを備えるショックアブソーバ４１と、ピストンロッド４１ｂの先端に取り付けられるアッパーマウント４２と、シリンダ４１ａの外周に取り付けられるスプリングガイド３０と、スプリングガイド３０とアッパーマウント４２との間に配置されるコイルスプリング４３を備える。ピストンロッド４１ｂは図示しない筒状のバンプキャップにより保護される。第２実施形態において、シリンダ４１ａの中心軸線をＬ１とし、中心軸線Ｌ１に沿う方向を軸線方向とする。アッパーマウント４２は、ショックアブソーバ４１の軸線方向
の一方側Ｌ１ａに配置される。スプリングガイド３０は、コイルスプリング４３を軸線方向の他方側Ｌ１ｂから支持する。
【００７２】
アッパーマウント４２は車体に連結され、シリンダ４１ａは図示しないブラケットを介して車輪を保持するハブキャリアに連結される。ショックアブソーバ４１は、ピストンロッド４１ｂがシリンダ４１ａの軸線方向に移動するときに減衰力を発生させる。サスペンション装置４０は、ショックアブソーバ４１の減衰力によって車体の振動を減衰させる。コイルスプリング４３は、スプリングガイド３０とアッパーマウント４２との間に圧縮状態で配置され、ショックアブソーバ４１を伸長方向に付勢する。コイルスプリング４３とアッパーマウント４２との間には、円弧状のラバーシート４４が配置される。また、コイルスプリング４３とスプリングガイド３０との間には、円弧状のラバーシート４５が配置される。
【００７３】
（スプリングガイド）
図９は、図８のスプリングガイド３０の平面図である。図８、図９に示すように、スプリングガイド３０は、シリンダ４１ａに固定される円筒部３１と、コイルスプリング４３を支持する皿状のスプリングキャッチャー部３２を備える。スプリングキャッチャー部３２は、円筒部３１から外周側に拡がる円形の載置部３３と、載置部３３の外周縁から一方側Ｌ１ａに立ち上がる円環状の外縁部３４を備える。スプリングキャッチャー部３２は、中心軸線Ｌ１に対して車体側が他方Ｌ１ｂに向かう方向に傾斜し、中心軸線Ｌ１に対して車輪側が一方側Ｌ１ａに向かう方向に傾斜している。円筒部３１は、スプリングキャッチャー部３２の中心に対して車体側に偏心した位置に配置される。なお、スプリングキャッチャー部３２は、載置部３３が中心軸線Ｌと直交する方向に対して傾いていない形状であってもよい。また、スプリングキャッチャー部３２の中央に円筒部３１が配置されていてもよい。スプリングキャッチャー部３２の内周部には、載置部３３から一方側Ｌ１ａ側に突出し円筒部３１の車輪側を円弧状に囲む突出部３５が設けられている。突出部３５の周囲には、コイルスプリング４３とスプリングガイド３０との間に介在するラバーシート４５が配置される。
【００７４】
スプリングガイド３０は、円筒部３１の内側にシリンダ４１ａを圧入することによりショックアブソーバ４１に固定される。スプリングガイド３０は、シリンダ４１ａの外周面に固定される支持リング４６によって他方側Ｌ１ｂから支持される。円筒部３１は、シリンダ４１ａに対するスプリングガイド３０の相対回転を規制する回転規制リブ３６を備える。回転規制リブ３６は、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端面から突出する。支持リング４６は、スプリングガイド３０の回転規制リブ３６と周方向に当接する当接部を備える。また、スプリングガイド３０は、スプリングキャッチャー部３２の他方側Ｌ１ｂの面に形成された補強用のリブ３７を備える。
【００７５】
サスペンション装置用のスプリングガイドは、軽量化を目的として金属から樹脂への材料置換が行われてきたが、射出成形用樹脂に補強用の繊維を添加するだけでは繊維の配向の制御が困難であるため、コイルスプリング４３の折損時の衝撃、およびコイルスプリング４３からの荷重に対する疲労破壊に対して必要な補強効果を得ることができないという課題があった。また、ショックアブソーバ４１に対して溶接により固定できないため、回転規制リブ３６が必要となり、回転規制リブ３６が受ける荷重に対する強度を確保する必要があった。さらに、ショックアブソーバ４１に対しての組み付けは車両走行時の異音防止および操舵応答性向上のため圧入による固定が望ましく、圧入割れ対策および時間経過に伴う圧入力の低下への対策が必要であった。第２実施形態のスプリングガイド３０は、これらの課題に対し、３Ｄプリンタにより製造したインサート部材５０による補強を行ったものである。
【００７６】
（スプリングガイドの製造方法）
図１０は、図８のスプリングガイド３０の製造に用いる射出成形用金型６０の断面図である。スプリングガイド３０は、樹脂製のインサート部材５０を射出成形用金型６０の内部に配置して樹脂を充填するインサート成形により製造される。従って、スプリングガイド３０は、インサート部材５０と、インサート部材５０に一体化された樹脂部３９を備える（図１１、図１２参照）。
【００７７】
図１０に示すように、インサート部材５０は、射出成形用金型６０のキャビティＣ１０に配置され、型面に吸着される。この状態で、ゲート６３からキャビティＣ１０に射出成形用樹脂を充填して硬化させる。インサート部材５０は、完成したスプリングガイド３０の表面に配置される。また、インサート部材５０は、射出成形用樹脂を充填する際にその熱および樹脂圧によって射出成形用金型６０の型面に密着させられる。従って、インサート部材５０には型面の形状が転写される。
【００７８】
射出成形用樹脂は熱可塑性樹脂である。スプリングガイド３０は、射出成形用樹脂としてポリアミド樹脂を用いて製造される。なお、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。第２実施形態では、ポリアミド樹脂に短繊維を添加した射出成形用樹脂を用いて射出成形を行う。短繊維は、アラミド繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの短繊維を使用可能である。例えば、後述するインサート部材５０に含有される連続繊維と同じ材質の短繊維であってもよいし、異なる材質の短繊維であってもよい。
【００７９】
図１０に示すように、射出成形用金型６０は、固定型に設けられた第１型部材６１と、可動型に設けられた第２型部材６２を備えており、第１型部材６１と第２型部材６２とを当接させることによってキャビティＣ１０を形成する。なお、第１型部材６１および第２型部材６２は、それぞれ、複数の型部材によって構成されていてもよい。射出成形用金型６０のキャビティＣ１０は、円筒部３１を成形する第１キャビティ部分Ｃ１１と、スプリングキャッチャー部３２を成形する第２キャビティ部分Ｃ１２を備える。
【００８０】
射出成形用金型６０は、キャビティＣ１０に射出成形用樹脂（樹脂材料）を充填するためのゲート６３を備える。ゲート６３は第１キャビティ部分Ｃ１１の一方側Ｌ１ａの端部に設けられており、ゲート６３から供給される射出成形用樹脂は、第１キャビティ部分Ｃ１１を通って第２キャビティ部分Ｃ１２へ充填される。ゲート６３は周方向に所定間隔で配列されている。従って、射出成形用樹脂は多点のゲート６３から放射状に供給されるので、円筒部３１およびスプリングキャッチャー部３２は、周方向で隣り合うゲート６３の中間の角度位置に形成されるウエルド部（図示省略）を備えている。
【００８１】
（インサート部材）
図１１は、図８のスプリングガイド３０におけるインサート部材５０の配置を示す平面図である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図８のスプリングガイド３０におけるインサート部材５０の配置を示す断面図である。図１２（ａ）は、図１１のＡ−Ａ位置で切断した断面図である。図１２（ｂ）は、図１１のＢ−Ｂ位置で切断した断面図であり、図１２（ｃ）は、図１１のＣ−Ｃ位置で切断した断面図である。
【００８２】
図１１、図１２に示すように、スプリングガイド３０は、インサート部材５０によって４箇所が補強される。インサート部材５０は、第１インサート部材５１、第２インサート部材５２、第３インサート部材５３、および第４インサート部材５４を備える。第１インサート部材５１は、スプリングキャッチャー部３２の外周部分に配置される。第２インサート部材５２は、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部に配置される。第３インサート部材５３は、円筒部３１の一方側Ｌ１ａの端部に配置される。第４インサート部材５４は、円筒部３１とスプリングキャッチャー部３２との接続部に円弧状に配置される。
【００８３】
スプリングガイド３０において、射出成形用樹脂によって構成される樹脂部３９は、円筒部３１を構成する樹脂部第１部分３９１と、スプリングキャッチャー部３２を構成する樹脂部第２部分３９２を備える。第１インサート部材５１は、樹脂部第２部分３９２と一体化されている。第２インサート部材５２および第３インサート部材５３は、樹脂部第１部分３９１と一体化されている。第４インサート部材５４は、樹脂部第１部分３９１および樹脂部第２部分３９２と一体化されている。
【００８４】
インサート部材５０は、３Ｄプリンタにより製造される。インサート部材５０は、第１実施形態と同様に、連続繊維およびベース樹脂含む成形材料を積層して製造される。ベース樹脂は熱可塑性樹脂である。インサート部材５０は、ベース樹脂としてポリアミド樹脂を用いて製造される。なお、ベース樹脂として、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。連続繊維は、例えば、アラミド繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの連続繊維を用いることができる。
【００８５】
インサート部材５０は、連続繊維の配向が１方向に揃えられていてもよいし、成形材料の層ごとに連続繊維の配向が異なる方向に揃えられていてもよい。例えば、３Ｄプリンタにより、第１層と、第１層に重なる第２層を備え、第１層と第２層は、連続繊維の配向が異なる構成のインサート部材５０を製造することができる。配向が異なる連続繊維の層を備えたインサート部材５０を用いることにより、複数の方向の応力に対して補強効果が得られる。なお、第１実施形態のインサート部材１０においても、連続繊維の配向が異なる第１層と第２層を設けることができる。
【００８６】
（第１インサート部材によるスプリングキャッチャー部の補強）
図１３は、インサート部材５０が配置された部位の部分拡大断面図であり、図１２（ａ）の領域Ｄの拡大図である。図１１に示すように、第１インサート部材５１は、スプリングキャッチャー部３２の外周部分に全周にわたって配置される円環状の部材である。図１３に示すように、第１インサート部材５１は、スプリングキャッチャー部３２の載置部３３の外周部分および外縁部３４に配置され、外縁部３４の先端部まで延びている。第１インサート部材５１は、スプリングキャッチャー部３２の一方側Ｌ１ａの表面に配置される。すなわち、第１インサート部材５１は、コイルスプリング４３が折損した場合にコイルスプリング４３の落下が想定される部位に配置されており、コイルスプリング４３の落下衝撃を受ける座面側の表面に配置される。第１インサート部材５１の他方側Ｌ１ｂは、樹脂部第２部分３９２によって覆われている。
【００８７】
第１インサート部材５１は、２層構造の樹脂部材であり、第１補強部５１１と、第１補強部５１１の他方側Ｌ１ｂに重なる第２補強部５１２を備える。第１インサート部材５１は、３Ｄプリンタにより第１補強部５１１と第２補強部５１２を積層して製造されており、第１補強部５１１と第２補強部５１２は一体化されている。第１補強部５１１と第２補強部５１２は、含有する連続繊維が異なる。第１補強部５１１はアラミド連続繊維を含み、第２補強部５１２はカーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含む。
【００８８】
第１補強部５１１および第２補強部５１２は、それぞれ、ベース樹脂および連続繊維を含む成形材料の層を複数層備えており、各層は、連続繊維の配向が揃っている。第１補強部５１１および第２補強部５１２は、連続繊維が周方向に配向した層を備える。また、第１補強部５１１および第２補強部５１２は、連続繊維が周方向とは異なる方向に配向した層を備えていてもよい。すなわち、第１補強部５１１および第２補強部５１２は、連続繊維が周方向に配向した第１層と、連続繊維が周方向とは異なる方向に配向した第２層を備えていてもよい。
【００８９】
第１インサート部材５１は、アラミド連続繊維を含む第１補強部５１１がコイルスプリング４３の落下が想定される部分の表面を形成するように配置される。従って、スプリングキャッチャー部３２は、コイルスプリング４３の落下衝撃を受ける面がアラミド連続繊維によって補強される。これにより、コイルスプリング４３の落下衝撃によるスプリングキャッチャー部３２の破断が抑制される。
【００９０】
また、第１インサート部材５１は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含むことにより剛性が高められた第２補強部５１２が第１補強部５１１の背面側に配置される。従って、コイルスプリング４３の落下が想定される部分の剛性が第１補強部５１１によって高められるので、衝撃によるスプリングキャッチャー部３２の変形が抑制される。これにより、スプリングキャッチャー部３２の破断およびクラックの伝播が抑制される。
【００９１】
（第２インサート部材による回転規制リブの補強）
図１４は、回転規制リブ３６の斜視図であり、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部を他方側Ｌ１ｂから見た斜視図である。図１４に示すように、第２インサート部材５２は、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部に配置され、射出成形用樹脂からなる樹脂部第１部分３９１と一体化されている。回転規制リブ３６は、樹脂部第１部分３９１の他方側Ｌ１ｂの端面から突出する凸部３９３と、凸部３９３の周方向の両側および他方側Ｌ１ｂを覆う補強部５２１によって構成されている。
【００９２】
第２インサート部材５２は、樹脂部第１部分３９１の他方側Ｌ１ｂの端面に固定される円環部５２２と、円環部５２２から他方側Ｌ１ｂに突出する補強部５２１と、補強部５２１の一方側Ｌ１ａの部分を他方側Ｌ１ｂへ切り欠いた切欠き部５２３を備える。円筒部３１を成形する際、第１キャビティ部分Ｃ１１の他方側Ｌ１ｂの端部に位置決めした第２インサート部材５２の一方側Ｌ１ａから射出成形用樹脂を充填して硬化させる。これにより、切欠き部５２３に射出成形用樹脂が充填されて凸部３９３が成形され、凸部３９３に補強部５２１が一体化される。
【００９３】
第２インサート部材５２は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含む。第２インサート部材５２は、連続繊維が周方向に配向するように円環部５２２が製造される。また、補強部５２１と円環部５２２との境界をまたぐように連続繊維が配置される。従って、円筒部３１は、他方側Ｌ１ｂの端部全周がカーボン連続繊維またはガラス連続繊維によって補強される。また、回転規制リブ３６と円筒部３１との境界がカーボン連続繊維またはガラス連続繊維によって補強される。これにより、回転規制リブ３６に回転方向の荷重か加わったときに発生するせん断応力による破壊が抑制される。
【００９４】
（第３インサート部材による円筒部の補強）
図１１−図１３に示すように、第３インサート部材５３は円筒形状であり、円筒部３１の一方側Ｌ１ａの端部に配置される。従って、円筒部３１の一方側Ｌ１ａの端部は、外周部が第３インサート部材５３からなり、内周部が樹脂部第１部分３９１からなる。射出成形用金型６０のゲート６３は、円筒部３１を成形する第１キャビティ部分Ｃ１の一方側Ｌ１ａの端部に設けられている。従って、第３インサート部材５３は、円筒部３１のゲート６３側の端部を補強する位置に配置されている。
【００９５】
第３インサート部材５３は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含む。第３インサート部材５３は、連続繊維が周方向に配向するように製造されている。従って、連続繊維は円筒部３１の全周にわたって配置され、周方向に隣り合うゲート６３の中間の角度位置に形成されるウエルド部をまたぐように配置される。これにより、円筒部３１にショックアブソーバ４１のシリンダ４１ａを圧入するときに発生する応力による円筒部３１の割れを抑制できる。また、円筒部３１のゲート６３側の端部のみに第３インサート部材５３
を配置することにより、ウエルド部に対する補強効果が最も高い位置に連続繊維を配置できる。従って、ウエルド部を効率的に補強できる。
【００９６】
また、第３インサート部材５３は円筒部３１の外周部分を構成しており、シリンダ４１ａに接触する内周部分は射出成形用樹脂によって構成されている。従って、第３インサート部材５３による補強を行ったことで円筒部３１へのシリンダ４１ａの圧入が困難になることはない。さらに、シリンダ４１ａの圧入後には、第３インサート部材５３によって円筒部３１のクリープおよび応力緩和が抑制されるので、時間経過に伴ってシリンダ４１ａに対する円筒部３１の緊縛力が低下することを抑制できる。
【００９７】
（第４インサート部材による円筒部とスプリングキャッチャー部との接続部の補強）
図１１−図１３に示すように、第４インサート部材５４は、円筒部３１とスプリングキャッチャー部３２との接続部に配置される。図１１に示すように、第４インサート部材５４は、円筒部３１に対して車体側の範囲に円弧状に配置されており、突出部３５が設けられていない角度範囲に配置される。図１３に示すように、第４インサート部材５４は、円筒部３１に配置される第１部分５４１と、スプリングキャッチャー部３２の載置部３３に配置される第２部分５４２を備えている。第１部分５４１は軸線方向に延びており、円筒部３１の外周側の表層部分を構成している。第２部分５４２は第１部分５４１の他方側Ｌ１ｂの端部から外周側へ延びており、載置部３３の一方側Ｌ１ａの表面部分を構成している。従って、第２部分５４２は、コイルスプリング４３を支持する座面側の表面に配置される。
【００９８】
第４インサート部材５４は、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含む。これにより、円筒部３１とスプリングキャッチャー部３２との接続部の表層部分の剛性を高めることができるので、コイルスプリング４３から付加される荷重による撓みを抑制でき、疲労耐久性を向上させることができる。また、円筒部３１とスプリングキャッチャー部３２との接続部は樹脂の流れが複雑になりやすく、ウエルド部ができやすい。従って、この位置に連続繊維を配置することにより、ウエルド部を効果的に補強することができる。
【００９９】
第４インサート部材５４は、第１部分５４１と第２部分５４２の境界をまたぐ方向に配向する連続繊維を含む。また、第４インサート部材５４は、周方向に配向する連続繊維を含んでいてもよい。この場合には、第４インサート部材５４を製造する際、第１部分５４１と第２部分５４２をまたぐ方向に連続繊維が配向する層と、周方向に連続繊維が配向する層を積層すればよい。
【０１００】
（インサート部材の隙間を利用した射出充填時の排気方法）
図１５は、インサート部材５０の隙間を利用した排気方法を模式的に示す説明図である。射出成形用金型６０は、射出成形用樹脂を充填する際に金型内の空気を外部に排気するエアベント６４を備えている。図１５は、エアベント６４、インサート部材５０、およびゲート６３から流入する射出成形用樹脂６５を模式的に示す図である。３Ｄプリンタにより連続樹脂およびベース樹脂を積層した成形品を製造する際、成形材料の層間にわずかな隙間が形成される。そのため、インサート部材５０は内部に隙間５６を備えている。
【０１０１】
図１５に示すように、インサート部材５０を射出成形用金型６０の型面に沿って配置して型面とは反対側に配置されるゲート６３から射出成形用樹脂６５を充填する場合に、インサート部材５０と射出成形用樹脂６５との間の空気をインサート部材５０の隙間５６から型面の側に逃がすことができる。従って、エアベント６４からスムーズに排気することができ、インサート部材５０を配置した部位に射出成形用樹脂６５をスムーズに充填することができる。これにより、射出充填の際の射出成形用樹脂６５の流れがスムーズになるので、成形不良を抑制できる。
【０１０２】
インサート部材５０には、射出充填の際に樹脂圧が加わるので、インサート部材５０の隙間５６が樹脂圧によって潰され、連続繊維およびベース樹脂の層間に入り込んだ空気が脱気される。従って、スプリングガイド３０は、インサート部材５０によって構成される部分の機械的強度の低下が抑制される。
【０１０３】
（第２実施形態の主な作用効果）
第２実施形態のスプリングガイド３０の製造方法では、３Ｄプリンタによって連続繊維およびベース樹脂を積層してインサート部材５０を成形し、射出成形用金型のキャビティＣ１０にインサート部材５０を位置決めし、キャビティＣ１０に射出成形用樹脂を充填してインサート部材５０と一体化させた樹脂部３９を成形する。
【０１０４】
また、第２実施形態のスプリングガイド３０は、３Ｄプリンタによって連続繊維およびベース樹脂を積層して成形されるインサート部材５０と、射出成形により成形されインサート部材５０と一体化した樹脂部３９を備える。
【０１０５】
第２実施形態では、３Ｄプリンタによってインサート部材５０を製造するので、インサート部材５０の形状精度を高めることができ、インサート部材５０の内部で連続繊維の配向を揃えることができる。従って、インサート部材５０をキャビティＣ１０内に配置することによって、スプリングガイド３０の補強箇所に、連続繊維を配向が揃った状態で精度良く配置することができる。よって、連続繊維による補強効果を高めることができる。
【０１０６】
また、第２実施形態では、キャビティＣ１０に射出成形用樹脂を充填する際の樹脂圧により、３Ｄプリンタによるインサート部材５０の製造の際に連続繊維およびベース樹脂の層間に入り込んだ空気を押し出して脱気することができる。従って、インサート部材５０によって構成される部分の機械的強度の低下を抑制できる。
【０１０７】
さらに、第２実施形態では、３Ｄプリンタによるインサート部材５０の製造の際に連続繊維およびベース樹脂の層間にできた隙間５６を利用して、ゲート６３からキャビティＣ１０に流入する射出成形用樹脂とインサート部材５０との間の空気をエアベント６４側に逃がすことができる。従って、射出充填の際に射出成形用樹脂の流れをスムーズにすることができ、成形不良を抑制できる。
【０１０８】
第２実施形態では、キャビティＣ１０に射出成形用樹脂を充填する際の樹脂圧により、射出成形用金型６０の型面の形状をインサート部材５０に転写する。そのため、スプリングガイド３０は、インサート部材５０が樹脂部３９の表面に配置されており、樹脂部３９を成形する射出成形用金型６０の型面の形状がインサート部材５０に転写されている。
【０１０９】
このように、スプリングガイド３０の表面をインサート部材５０で覆って補強することにより、スプリングガイド３０の強度を高めることができる。特に、衝撃によるスプリングガイド３０の表面の破断を抑制できる。また、樹脂圧によってインサート部材５０に型面の形状を転写するので、連続繊維を破損させることなく、配向が揃った状態で成形品の表面に配置できる。従って、連続繊維による補強効果を高めることができる。
【０１１０】
スプリングガイド３０は、樹脂部３９を射出成形により製造する際に周方向に配列された多点のゲート６３から樹脂を射出充填する。従って、射出充填用樹脂の合流部にウエルド部が形成される。また、円筒部３１にスプリングキャッチャー部３２が接続される形状であるため、樹脂の流れが複雑になりウエルド部などの成形不良が発生する。インサート部材５０は樹脂部３９に形成されるウエルド部の表面に配置され、連続繊維は、ウエルド部をまたぐ方向に配向している。従って、連続繊維によってウエルド部の表面を補強でき
るので、ウエルド部の発生によるスプリングガイド３０の強度低下を抑制できる。
【０１１１】
スプリングガイド３０は、インサート部材５０の成形材料であるベース樹脂がポリアミド樹脂であり、樹脂部３９の成形材料である射出成形用樹脂もポリアミド樹脂である。従って、樹脂部３９と同一の樹脂をベース樹脂として用いてインサート部材５０が製造されているので、インサート部材５０と樹脂部３９の一体性が高い。
【０１１２】
スプリングガイド３０は、樹脂部３９に短繊維が含まれている。スプリングガイド３０の製造の際には、連続繊維を射出成形用樹脂に含有させずにインサート部材５０の形態でキャビティＣ１０内に配置するため、射出成形用樹脂に短繊維が添加されていても連続繊維との相互干渉を回避できる。従って、インサート部材５０に添加した連続繊維と、射出成形用樹脂に添加した短繊維の両方の特性を利用できる。なお、第２実施形態において、射出成形用樹脂に短繊維を添加しない構成を採用してもよい。
【０１１３】
スプリングガイド３０は、複数のインサート部材５０を備えており、第１インサート部材５１と第２インサート部材５２は、異なる連続繊維を含む。すなわち、第１インサート部材５１はアラミド連続繊維を含み、第２インサート部材５２はカーボン連続繊維もしくはガラス連続繊維を含む。第１インサート部材５１と第２インサート部材５２は異なる補強箇所に配置される。従って、補強箇所に応じて連続繊維の種類を変えることができるので、補強効果を高めることができる。また、異なる連続繊維が混在することがないので、相互作用により各連続繊維の特性をなくしてしまうことを回避できる。
【０１１４】
（第２実施形態の変形例）
（１）第２実施形態では、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂であるが、第１実施形態と同様に、ベース樹脂と射出成形用樹脂は、同一の樹脂でなくてもよい。この場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂と相溶性があることが好ましい。また、ベース樹脂と射出成形用樹脂が同一の樹脂でない場合には、ベース樹脂は、射出成形用樹脂よりも融点が低いことが好ましい。
【０１１５】
（２）第２実施形態のスプリングガイド３０は、インサート部材５０が４箇所に配置されているが、４箇所のうちの１箇所ないし３箇所にはインサート部材５０を配置せず、４箇所のうちの一部のみをインサート部材５０によって補強する構成を採用してもよい。第１インサート部材５１、第２インサート部材５２、第３インサート部材５３、および第４インサート部材５４は、それぞれ、個別に補強効果を得ることができる。従って、４箇所のうちの一部のみを補強した構成を採用することができる。
【０１１６】
（３）第２実施形態では、第１インサート部材５１が第１補強部５１１と第２補強部５１２を積層した２層構造になっているが、アラミド連続繊維を含む第１補強部５１１のみで構成された第１インサート部材５１を用いてスプリングキャッチャー部３２を補強する構成を採用してもよい。
【０１１７】
（４）第２実施形態では、第２インサート部材５２は円環部５２２を備えており円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部に連続繊維を全周に配置するものであったが、第２インサート部材５２を周方向に分割し、回転規制リブ３６とその近傍のみに第２インサート部材５２が配置される構成を採用してもよい。
【０１１８】
（５）第２実施形態では、第３インサート部材５３は円筒部３１の一方側Ｌ１ａの端部のみに配置されているが、第３インサート部材５３の軸線方向の長さを円筒部３１の長さと同一にしてもよい。この場合には、第３インサート部材５３は第４インサート部材５４と干渉するため、第３インサート部材５３と第４インサート部材５４を一体化させるか、も
しくは、第４インサート部材５４を配置しない構成を採用することができる。第３インサート部材５３の軸線方向の長さを円筒部３１の長さと同一にすることにより、円筒部３１の軸線方向の剛性変化を少なくすることができる。また、樹脂部３９の径方向の厚さの局部的な変化が少ないので、成形不良を抑制できる。
【０１１９】
（６）第２実施形態では、第３インサート部材５３は円筒部３１の外周部に配置されているが、円筒部３１の内周部に配置してもよい。円筒部３１の内周部に円筒形の第３インサート部材５３を配置する場合は、第３インサート部材５３を径方向に貫通する貫通穴を設け、射出充填時に貫通穴から内周側に射出成形用樹脂を供給して、第３インサート部材５３の内周面から内周側に突出する圧入用のリブを形成することができる。これにより、シリンダ４１ａを圧入により固定できる。また、円筒部３１の内周部を第３インサート部材５３によって構成することで、射出成形用樹脂の冷却による円筒部内径の寸法変化を抑制できる。
【０１２０】
（スプリングガイドを補強するインサート部材の別の構成例）
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、図８のスプリングガイド３０におけるインサート部材５０の別の構成例を示す断面図であり、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）と同じ断面位置でスプリングガイド３０を切断した断面図である。図１７は、別の構成例のインサート部材が配置された部位の部分拡大断面図であり、図１６（ａ）の領域Ｅの拡大図である。図１６に示すスプリングガイド３０は、上記形態の第１インサート部材５１に代えて、２つの第１インサート部材５１Ａ、５１Ｂを備える。また、第３インサート部材５３は上記形態と同一であり、第２インサート部材５２、第４インサート部材５４に代えて、第２インサート部材５２Ａ、第４インサート部材５４Ａを備える。さらに、円筒部３１の内周部に配置される第５インサート部材５５を備える。
【０１２１】
図１７に示すように、第１インサート部材５１Ａは、アラミド連続繊維を含み、スプリングキャッチャー部３２の載置部３３の外周部分および外縁部３４の一方側Ｌ１ａの表面に配置される。第１インサート部材５１Ｂは、カーボン連続繊維またはガラス連続繊維を含み、スプリングキャッチャー部３２の載置部３３の外周部分および外縁部３４の他方側Ｌ１ｂの表面に配置される。従って、スプリングキャッチャー部３２の外周部分は、第１インサート部材５１Ａ、５１Ｂの間に樹脂部第２部分３９２が挟まれた構造である。この構造では、コイルスプリング４３の落下衝撃を受けたときに樹脂部第２部分３９２が潰れて変形するので、衝撃を緩和できる。従って、コイルスプリング４３の落下衝撃に対する破断抑制効果が高い。
【０１２２】
図１６、図１７に示す形態では、円筒部３１は、ゲート６３に近い一方側Ｌ１ａの端部の外周部が第３インサート部材５３によって補強される。第５インサート部材５５はベース樹脂に短繊維を添加した成形材料から成形されており、円筒部３１の内周部に配置される。第５インサート部材５５の軸線方向の長さ（高さ）は、円筒部３１の軸線方向の長さと同一である。円筒部３１の内周部を第５インサート部材５５によって補強することにより、円筒部３１の内周部を射出成形によって製造する場合と比較して、射出成形用樹脂が冷却される際の変形による円筒部３１の内径寸法の変化を抑制できる。従って、シリンダ４１ａに対する円筒部３１の固定強度の低下を抑制できる。
【０１２３】
回転規制リブ３６と円筒部３１との接続部を補強する第２インサート部材５２Ａは、上記形態の第２インサート部材５２よりも径方向の厚さが薄く、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部の外周部分に配置される。これにより、円筒部３１の他方側Ｌ１ｂの端部まで延びる第５インサート部材５５と第２インサート部材５２Ａとの干渉を避けることができる。
【０１２４】
第４インサート部材５４Ａは、軸線方向に延びる第１部分５４１Ａと、第１部分５４１
Ａの軸線方向の途中位置から外周側へ延びる第２部分５４２を備えている。第４インサート部材５４Ａは、第１部分５４１Ａの他方側Ｌ１ｂの端部が第２部分５４２よりも他方側Ｌ１ｂまで延びている。第４インサート部材５４Ａは、第１部分５４１Ａが円筒部３１の表層部に配置され、第２部分５４２がコイルスプリング４３の落下衝撃を受ける座面側の表面に配置される。この形態では、第１部分５４１Ａが第２部分５４２に対して軸線方向の両側へ延びているので、第２部分５４２が配置される載置部３３の撓みを効果的に抑制できる。
【０１２５】
（他の形態）
（１）３Ｄプリンタにより製造したインサート部材を備える樹脂成形部材の形状が、板厚が局部的に変化する形状である場合には、板厚が局部的に変化する部分にインサート部材を配置することにより、樹脂部の厚さの変化を少なくすることができる。これにより、樹脂部を射出成形する際に成形不良が発生することを抑制できる。
【０１２６】
（２）上記各実施形態およびその変形例は、樹脂成形部材の表面に３Ｄプリンタにより製造したインサート部材が配置されるものであったが、本発明は、インサート部材が樹脂成形部材の表面に露出しない構成を含む。例えば、第２実施形態のスプリングガイド３０において、第４インサート部材５４は、第１部分５４１が円筒部３１の内部に埋設されるとともに、第２部分５４２がスプリングキャッチャー部３２の内部に埋設され、表面が全て射出成形用樹脂によって覆われていてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１…樹脂歯車、２…ボス部、３…接続部、４…外周部、５…穴部、６…凸部、７…歯、８…歯元、９…樹脂部、１０…インサート部材、１１…内側インサートスリーブ（第１インサートスリーブ）、１２…外側インサートスリーブ（第２インサートスリーブ）、２０…射出成形用金型、２１…第１型部材、２２…第２型部材、２３…センターピン、２４…凹部、２５…歯型部、２６…ゲート、３０…スプリングガイド、３１…円筒部、３２…スプリングキャッチャー部、３３…載置部、３４…外縁部、３５…突出部、３６…回転規制リブ、３７…リブ、３９…樹脂部、４０…サスペンション装置、４１…ショックアブソーバ、４１ａ…シリンダ、４１ｂ…ピストンロッド、４２…アッパーマウント、４３…コイルスプリング、４４、４５…ラバーシート、４６…支持リング、５０…インサート部材、５１、５１Ａ、５１Ｂ…第１インサート部材、５１１…第１補強部、５１２…第２補強部、５２、５２Ａ…第２インサート部材、５３…第３インサート部材、５４、５４Ａ…第４インサート部材、５５…第５インサート部材、５６…隙間、６０…射出成形用金型、６１…第１型部材、６２…第２型部材、６３…ゲート、６４…エアベント、６５…射出成形用樹脂、３９１…樹脂部第１部分、３９２…樹脂部第２部分、３９３…凸部、５２１…補強部、５２２…円環部、５２３…切欠き部、５４１、５４１Ａ…第１部分、５４２…第２部分、Ｃ、Ｃ１０…キャビティ、Ｃ１、Ｃ１１…第１キャビティ部分、Ｃ２、Ｃ１２…第２キャビティ部分、Ｃ３…第３キャビティ部分、Ｌ…樹脂歯車の中心軸線、Ｌ１…シリンダの中心軸線、Ｌ１ａ…軸線方向の一方側、Ｌ１ｂ…軸線方向の他方側、Ｗ１…第１ウエルド部、Ｗ２…第２ウエルド部
【要約】
【課題】連続繊維による樹脂成形部材の補強効果を高める。
【解決手段】樹脂歯車１およびスプリングガイド３０はインサート成形により製造される。インサート部材１０およびインサート部材５０は、３Ｄプリンタによりベース樹脂および連続繊維を積層して製造される。樹脂歯車１を射出成形する際、インサート部材１０は樹脂圧によってセンターピン２３の外周面および歯型部２５の内周面に密着する。これにより、インサート部材１０に型面の形状が転写され、ウエルド部が連続繊維により補強される。スプリングガイド３０は、コイルスプリング４３を支持するスプリングキャッチャー部３２、ショックアブソーバ４１に対する回転を規制する回転規制リブ３６、ショックアブソーバ４１が圧入固定される円筒部３１の表面にインサート部材５０が配置され、これらの部位が連続繊維により補強される。
【選択図】図５【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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【図８】
0006945711.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006945711.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0006945711.tif 000016
【図１６】
0006945711.tif 000017
【図１７】
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