带金属芯树脂齿轮的制造方法与流程

本发明涉及由作为金属芯的金属制套筒和将其外周覆盖的合成树脂制的齿部构成的动力传递用树脂齿轮的制造方法。

背景技术：

为了实现动力传递用齿轮的轻量化及低噪音化，有使形成了与金属制齿轮中的其他齿轮啮合的齿的部分为合成树脂的结构，即，有由作为金属芯的金属制套筒和将上述金属制套筒的外周覆盖的合成树脂制的齿部构成的带金属芯树脂齿轮。

在这样的带金属芯树脂齿轮中，为了实现制造成本的降低以及安静性的提高，有将上述齿部通过外径侧部件(齿轮主体，第2成型部)和内径侧部件(环状部件，第1成型部)构成的情况，上述外径侧部件形成有与其他齿轮啮合的齿，上述内径侧部件位于上述套筒的外周与上述外径侧部件之间，与上述外径侧部件相比硬度较低(例如参照专利文献1及2)。

这样的以往的带金属芯树脂齿轮如专利文献1的图4以及专利文献2的图3和图4那样通过以下方法制造，即：在将金属制套筒作为嵌件品而将内径侧部件注塑成型(一次成型)后，放入其他型腔(cavity)模而将外径侧部件注塑成型(二次成型)。

专利文献1：特开2002-333059号公报

专利文献2：特开2012-046168号公报

将金属制套筒作为嵌件品而将内径侧部件一次成型的注塑成型模具的浇口、以及对一次成型品将外径侧部件二次成型的注塑成型模具的浇口做成专利文献2那样的薄片式浇口(film gate)(参照图3的90a以及段落0023)、盘式浇口(disc gate)或环型浇口(ring gate)的情况下，由于浪费的材料增多而材料费增加，并且需要浇口切割(gate cutting)的车削工序，从而制造成本增大。

相对于此，在将上述浇口做成针点浇口(pin gate)的情况下，浪费的材料变少而能够降低材料费，并且当模具打开时浇口自动被切断，从而不需要成型品取出后的浇口切割。由此能够降低制造成本。

但是，在将上述浇口做成针点浇口的情况下，在一次成型的内径侧部件以及二次成型的外径侧部件中，存在这样的情况，即：成型品中作为担心强度下降的特殊点的浇口位置及焊缝(weld)位置、或者焊缝位置彼此在径向上重合，或它们存在于在径向上重合的位置的附近。

这样的情况下，作为成型品的带金属芯树脂齿轮的强度下降。

技术实现要素：

因此，本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种即使在进行注塑成型的模具中采用针点浇口等能够降低材料费的浇口、强度也不会下降的带金属芯树脂齿轮的制造方法。

本发明的带金属芯树脂齿轮的制造方法，为了解决上述课题，在由作为金属芯的金属制套筒和将其外周覆盖的合成树脂制的圆环状齿部构成的树脂齿轮的制造方法中，将上述齿部做成材质不同的圆环状内径侧部件以及圆环状外径侧部件，并具有一次成型工序和二次成型工序，在上述一次成型工序中，将上述套筒作为嵌件品而将上述内径侧部件在第1型腔模内进行注塑成型，在上述二次成型工序中，将通过上述一次成型工序成型后的一次成型品放入第2型腔模内而将上述外径侧部件进行注塑成型，该带金属芯树脂齿轮的制造方法的特征在于，将向进行上述一次成型工序的上述第1型腔模内注入熔融树脂的浇口以及向进行上述二次成型工序的上述第2型腔模内注入熔融树脂的浇口设为针点浇口、隧道式浇口或侧浇口，将上述一次成型工序中的上述浇口的数量以及上述二次成型工序中的上述浇口的数量设为多个且同数并将这些浇口沿周向配置，并且，将上述二次成型工序的浇口位置设为上述一次成型品的浇口位置以及与该浇口位置相邻的焊缝位置的周向中间或其附近。

此外，本发明的带金属芯树脂齿轮的制造方法，为了解决上述课题解，在由作为金属芯的金属制套筒和将其外周覆盖的合成树脂制的圆环状齿部构成的树脂齿轮的制造方法中，将上述齿部做成材质不同的圆环状内径侧部件以及圆环状外径侧部件，并具有一次成型工序和二次成型工序，在上述一次成型工序中，将上述套筒作为嵌件品而将上述内径侧部件在第1型腔模内进行注塑成型，在上述二次成型工序中，将通过上述一次成型工序成型后的一次成型品放入第2型腔模内而将上述外径侧部件进行注塑成型，该带金属芯树脂齿轮的制造方法的特征在于，将向进行上述一次成型工序的上述第1型腔模内注入熔融树脂的浇口以及向进行上述二次成型工序的上述第2型腔模内注入熔融树脂的浇口设为针点浇口、隧道式浇口或侧浇口，将上述一次成型工序中的上述浇口的数量以及上述二次成型工序中的上述浇口的数量设为单数，并且，将上述二次成型工序的浇口位置设为上述一次成型品的浇口位置以及焊缝位置的周向中间或其附近。

根据这样的制造方法，在一次成型工序以及二次成型工序中使用的模具的浇口为针点浇口、隧道式浇口或侧浇口，所以与上述浇口为薄片式浇口或盘式浇口等的情况相比，浪费的材料变少而能够降低材料费。

并且，在上述浇口为针点浇口或隧道式浇口的情况下，当模具打开时浇口被自动切断，因此与上述浇口为薄片式浇口或盘式浇口等的情况相比，不需要成型品取出后的浇口切割。

再者，由于将二次成型工序的浇口位置设为一次成型工序中成型的一次成型品的浇口位置以及与该浇口位置相邻的焊缝位置的周向中间或其附近、或者将二次成型工序的浇口位置设为上述一次成型品的浇口位置以及焊缝位置的周向中间或其附近，所以二次成型品的焊缝产生在上述一次成型品的浇口以及焊缝的周向中间附近。

因而，在经一次成型工序以及二次成型工序制造的带金属芯树脂齿轮中，通过一次成型工序形成的径向的焊接线和通过二次成型工序形成的径向的焊接线不重合或位于附近。

由此，能够抑制作为成型品的带金属芯树脂齿轮的强度下降。

这里，尤其优选的是，上述圆环状内径侧部件及上述圆环状外径侧部件为纤维强化树脂制。

根据这样的制造方法，通过纤维强化材的填充，其填充量越多则焊接线的强度下降率越大的纤维强化树脂制的齿部(圆环状内径侧部件以及圆环状外径侧部件)中，通过一次成型工序形成的径向的焊接线和通过二次成型工序形成的径向的焊接线不重合或位于附近，所以作为成型品的带金属芯树脂齿轮的强度下降抑制效果增大。

如以上那样，根据本发明的带金属芯树脂齿轮的制造方法，在经一次成型工序及二次成型工序制造的带金属芯树脂齿轮中，能够降低制造成本并且抑制强度下降。

附图说明

图1是通过本发明的实施方式1的带金属芯树脂齿轮的制造方法(浇口数为3的情况)制造的带金属芯树脂齿轮的立体图。

图2的(a)是通过一次成型工序制造的、在外周面形成有用于约束与二次成型品之间的相对周向旋转位移的多个齿状突起的一次成型品的立体图，(b)是上述一次成型品的平面图。

图3的(a)是通过二次成型工序制造的、在外周面形成与其他齿轮啮合的齿之前的带金属芯树脂齿轮的立体图，(b)是上述带金属芯树脂齿轮的平面图。

图4是上述带金属芯树脂齿轮的在外周面形成与其他齿轮啮合的齿之前的平面图，还示出了一次成型工序中的浇口位置和焊缝位置、以及二次成型工序中的浇口位置和焊缝位置。

图5是双色成型法的一次成型的说明图，(a)示出模具闭合的状态，(b)示出注入了一次成型用的熔融树脂的状态，(c)示出一次成型完成的状态。

图6是双色成型法的二次成型的说明图，(a)示出模具闭合的状态，(b)示出注入了二次成型用的熔融树脂的状态，(c)示出二次成型完成的状态。

图7是通过本发明的实施方式2的带金属芯树脂齿轮的制造方法(浇口数为1的情况)制造的带金属芯树脂齿轮的平面图，还示出了一次成型工序中的浇口位置和焊缝位置、以及二次成型工序中的浇口位置和焊缝位置。

具体实施方式

接下来，基于附图详细说明本发明的实施方式，但本发明不限于附图所示的形态而包含满足权利要求所记载的要件的全部实施方式。

实施方式1

如图1的立体图所示，通过本发明的实施方式1的带金属芯树脂齿轮的制造方法制造的带金属芯树脂齿轮1例如被用作在电动动力转向中使用的涡轮，由作为金属芯的金属制套筒2和将其外周覆盖的合成树脂制的圆环状齿部3构成，在外周面形成与其他齿轮啮合的齿4。

此外，圆环状齿部3均由例如纤维强化树脂制成且由不同材质的圆环状内径侧部件3A以及圆环状外径侧部件3B构成。

带金属芯树脂齿轮1在其侧面能够识别出二次成型工序中的3个浇口痕迹(参照浇口位置G21、G22、G23)。

这样的带金属芯树脂齿轮1由于将圆环状齿部3用合成树脂制成，所以整体上相比于金属制品能够大幅轻量化。

本发明的实施方式1的带金属芯树脂齿轮的制造方法如以下那样。

(一次成型工序)

首先，进行将套筒2作为嵌件品而将内径侧部件3A在未图示的第1型腔模内注塑成型的一次成型工序，制造图2(a)的立体图以及图2(b)的平面图所示的一次成型品A。在该一次成型品A(圆环状内径侧部件3A)的外周面，形成齿状突起(凹凸形状)5。

一次成型工序中的向第1型腔模内注入熔融树脂的浇口被设为针点浇口、隧道式浇口(tunnel gate)或侧浇口(side gate)，浇口数为3，它们在周向上等角度地(周向等分地)配置。

(二次成型工序)

接下来，将图2所示的一次成型品A放入未图示的第2型腔模内，进行将外径侧部件3B注塑成型的二次成型工序，制造图3(a)的立体图以及图3(b)的平面图所示的带金属芯树脂齿轮1(在外周面形成与其他齿轮啮合的齿4之前的齿轮)。由于在一次成型品A(圆环状内径侧部件3A)的外周面形成有齿状突起5，所以二次成型工序中注入的熔融树脂被填充到齿状突起5的凹凸间，从而能够约束一次成型的圆环状内径侧部件3A和二次成型的圆环状外径侧部件3B之间的相对周向旋转位移。

二次成型工序中的向第2型腔模内注入熔融树脂的浇口被设为针点浇口、隧道式浇口或侧浇口，浇口数为3而与上述一次成型工序的浇口数相同，它们在周向上等角度地(周向等分地)配置。

这里，在外径侧部件3B的外周面需要形成图1所示的与其他齿轮啮合的齿4。这样的齿4例如在上述二次成型工序完成后通过切齿加工等机械加工形成，但也可以在上述二次成型工序中形成。

(浇口配置以及焊缝位置)

如图2(b)以及图4的平面图所示，在上述一次成型工序中，从浇口位置G11、G12、G13向第1型腔模内注入熔融树脂，所以在周向上等角度地配置的浇口的周向中间位置成为焊缝位置(焊接线)W11、W12、W13。

此外，如图3(b)以及图4的平面图所示，上述二次成型工序中的浇口位置G21、G22、G23配置在一次成型品A的浇口位置G11、G12、G13以及与浇口位置G11、G12、G13相邻的焊缝位置W11、W12、W13的周向中间。

另外，也可以将上述二次成型工序的浇口位置G21、G22、G23配置在一次成型品A的浇口位置G11、G12、G13以及与浇口位置G11、G12、G13相邻的焊缝位置W11、W12、W13的周向中间的附近。

根据上述二次成型工序的浇口配置(参照浇口位置G21、G22、G23)，上述二次成型工序中的焊缝位置(焊接线)W21存在于焊缝位置W11及浇口位置G12的周向中间位置。

同样，上述二次成型工序中的焊缝位置(焊接线)W22存在于焊缝位置W12及浇口位置G13的周向中间位置，上述二次成型工序中的焊缝位置(焊接线)W23存在于焊缝位置W13及浇口位置G11的周向中间位置。

在以上的说明中，示出了将一次成型工序中的向第1型腔模内注入熔融树脂的浇口以及二次成型工序中的向第2型腔模内注入熔融树脂的浇口(针点浇口、隧道式浇口或侧浇口)在周向上等角度地(周向等分地)配置的情况。但是，本发明不限于将浇口在周向上等角度地配置的结构，浇口的配置还包含在周向上但不以等角度配置的结构。

接下来，对上述一次成型工序以及二次成型工序的注塑成型补充说明。

本发明的带金属芯树脂齿轮的制造方法中，在第1型腔模内进行注塑成型而将一次成型品A成型的一次成型工序、以及将一次成型品A放入第2型腔模内进行注塑成型的二次成型工序有分别地使用两种模具来进行的方法、以及双色成型法这两种。

分别地使用两种模具来进行的方法中，在一次成型工序完成后，将一次成型品A从一次成型用模具取出，设置于二次成型用模具中进行二次成型。

双色成型法中，使用具备共通的可动侧模具以及在一次成型中使用的固定侧模具和在二次成型中使用的固定侧模具的双色注塑成型机，在一次成型和二次成型中一边将固定侧模具自动更换一边进行成型。

以下，说明双色成型法的例子。

首先，通过图5的说明图对一次成型进行说明。

将图5(a)所示的作为嵌件品的金属制套筒2设置于可动侧模具6，在将可动侧模具6以及一次成型用固定侧模具7A闭合的状态下，向其型腔模(相当于本发明中的“第1型腔模”)如图5(b)那样注入一次成型用的熔融树脂。

由此如图5(c)那样将一次成型品A成型。另外，图5(c)中，示出了在一次成型完成后、使一次成型用固定侧模具7A从可动侧模具6分离并且使滑动型芯(slide core)8移动了的状态。

接下来，通过图6的说明图对二次成型进行说明。

一次成型完成而如图5(c)那样保持一次成型品A的状态的可动侧模具6自动地移动(旋转或滑动)至二次成型用固定侧模具7B的等待位置。

如图6(a)所示，在将可动侧模具6以及二次成型用固定侧模具7B闭合的状态下，向其型腔模(相当于本发明的“第2型腔模”)如图6(b)那样注入二次成型用的熔融树脂。

由此如图6(c)那样将带金属芯树脂齿轮1(在外周面形成与其他齿轮啮合的齿之前的形态)成型，从而将带金属芯树脂齿轮1从可动侧模具6取出。

实施方式2

图7的平面图所示的通过本发明的实施方式2的带金属芯树脂齿轮的制造方法制造的带金属芯树脂齿轮1中，与实施方式1相同的符号表示相同或相当的部分。

本发明的实施方式2的带金属芯树脂齿轮的制造方法与实施方式1的带金属芯树脂齿轮的制造方法同样，具有将套筒2作为嵌件品而在第1型腔模内将内径侧部件3A注塑成型的一次成型工序、以及将一次成型品放入第2型腔模内而将外径侧部件3B注塑成型的二次成型工序。

此外，带金属芯树脂齿轮1在其侧面能够识别出二次成型工序中的1个浇口痕迹(参照浇口位置G2)。

(浇口配置以及焊缝位置)

在上述一次成型工序中，从图7的平面图所示的浇口位置G1向第1型腔模内注入熔融树脂，因此与浇口位置G1在周向上相差180°相位的位置(相对于作为金属芯的套筒2以及内径侧部件3A的中心而与浇口位置G1相反的位置)成为焊缝位置(焊接线)W1。

此外，上述二次成型工序中的浇口位置G2配置在一次成型品的浇口位置G1以及焊缝位置W1的周向中间。

另外，也可以将上述二次成型工序的浇口位置G2配置在一次成型品的浇口位置G1以及焊缝位置W1的周向中间的附近。

根据上述二次成型工序的浇口配置(参照浇口位置G2)，上述二次成型工序中的焊缝位置(焊接线)W2存在于焊缝位置W1以及浇口位置G1的周向中间位置。

以上的说明是实施方式1中浇口数为3、实施方式2中浇口数为1的情况，但本发明的上述一次成型工序中的浇口的数量以及上述二次成型工序中的浇口的数量也可以是2，或者也可以是4以上，同数即可。

根据以上那样的带金属芯树脂齿轮1的制造方法，一次成型工序以及二次成型工序中使用的模具的浇口为针点浇口、隧道式浇口或侧浇口，所以与上述浇口为薄片式浇口或盘式浇口等情况相比，浪费的材料变少而能够降低材料费。

此外，上述浇口为针点浇口或隧道式浇口的情况下，模具打开时浇口自动被切断，所以与上述浇口为薄片式浇口或盘式浇口等情况相比，不需要成型品取出后的浇口切割。

进而，将二次成型工序的浇口位置设为一次成型工序中成型的一次成型品的浇口位置以及与该浇口位置相邻的焊缝位置的周向中间或其附近，或者，将二次成型工序的浇口位置设为上述一次成型品的浇口位置以及焊缝位置的周向中间或其附近，所以二次成型品的焊缝发生在上述一次成型品的浇口以及焊缝的周向中间附近。

因而，经一次成型工序及二次成型工序制造的带金属芯树脂齿轮1中，通过一次成型工序形成的径向的焊接线和通过二次成型工序形成的径向的焊接线不会重合或位于附近。

由此，能够抑制作为成型品的带金属芯树脂齿轮1的强度下降。

进而，圆环状内径侧部件3A以及圆环状外径侧部件3B为纤维强化树脂制的情况下，通过纤维强化材的填充，其填充量越多则焊接线的强度下降率越变大的纤维强化树脂制的齿部3(圆环状内径侧部件3A以及圆环状外径侧部件3B)中，通过一次成型工序形成的径向的焊接线和通过二次成型工序形成的径向的焊接线不会重合或位于附近，所以作为成型品的带金属芯树脂齿轮1的强度下降抑制效果增大。

符号说明

1 带金属芯树脂齿轮

2 金属制套筒

3 圆环状齿部

3A 圆环状内径侧部件

3B 圆环状外径侧部件

4 齿

5 齿状突起

6 可动侧模具

7A 一次成型用固定侧模具

7B 二次成型用固定侧模具

8 滑动型芯

A 一次成型品

G1、G11、G12、G13 一次成型工序的浇口位置

G2、G21、G22、G23 二次成型工序的浇口位置

W1、W11、W12、W13 一次成型工序的焊缝位置(焊接线)

W2、W21、W22、W23 二次成型工序的焊缝位置(焊接线)