JP2003507615A - 内燃機関用冷却パイプとその製造法 - Google Patents

内燃機関用冷却パイプとその製造法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は自動車エンジン用の熱可塑性プラスチック材製冷却パイプ(1)に関し、このパイプ(1)は、パイプ製造時にパイプと一体に成形されるスナップ動作式デテント結合要素(6)の少なくとも一部を少なくともその一端(2)に備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 従来、自動車エンジンにおける冷却パイプ又はホースは金属パイプや金属ホー
スとして製造されていることが多く、その両端にはスナップ動作式デテント結合
機構の形式で迅速な連結操作のための結合部が設けられている。これらの結合部
は例えばアルミニウムシート材製の金属スリーブの形態をしており、冷却パイプ
の各管端に圧入クランプされている。これらの金属スリーブは、例えばシートメ
タル製のアウタースリーブとインナースリーブとを備え、アウタースリーブとイ
ンナースリーブとの間の環状空隙に冷却パイプの管端が嵌り込むようになってい
る。冷却パイプに対するスリーブの固定は、例えば圧入端部を重ねて折り返すな
ど、アウタースリーブの冷間変形により果たされている。アウタースリーブは周
面に保持用リテーナー又は戻り止め用デテント機能のための複数の突起を備えて
おり、これらの突起は、連結対象の例えば自動車ラジエーターユニット等におけ
る対向結合部の対応するリテーナー/デテント用の穴やスプリングと協働する。
インナースリーブは対向結合部における対応する対向面に支承される環状フラン
ジを形成している。また、Oリングのためのシール受け座として機能する周方向
の溝がインナースリーブの環状フランジとアウタースリーブとの間に形成されて
いる。
【0002】 この従来の結合部の構造は製造コストが比較的高額となり、特に結合部をパイ
プ端に取り付ける際に必要とされる手順、即ち、充分なシール性能を発揮しつつ
分離不能に結合部とパイプとの連結を果たす作業は複雑であり、コストも嵩むも
のであった。
【0003】 例えばドイツ公開特許第19543318号公報には、プラスチック材製の流
体導管と同じくプラスチック材製の管状結合部材との連結に際して、結合部材を
導管に射出成形することが述べられている。この場合、既に製管されて仕上げら
れている導管の端部を成形金型コアの円筒形部分に配置し、次いで別作業工程に
おいて成形金型コアの導管周囲に結合部材を射出成形している。
【0004】 このようなパイプアッセンブリーの製造は非常に複雑でコストも嵩むものであ
る。
【0005】 本発明は、製造の複雑さ及び高コストに対して最適化された結合機構付きのパ
イプを特に内燃機関で用いられる冷却液用のパイプ又はホースの形態で提供する
という課題に基づいている。
【0006】 この課題は、請求項1に記載の特徴により解決される。
【0007】 本発明によるパイプは、例えば冷却ユニットやその他の流体系機器など、他の
用途にも利用可能であることは自明である。
【0008】 本発明によれば、パイプの一方又は両方の端部に結合部材を一体形成している
ので、結合部材を別途製造しておくこと及びその結合部材をパイプに気密に緩み
無く固定する作業が不要となり、従って製造時間及びコストを大幅に削減するこ
とができる。特に、本発明に従って押出しブロー成形によりパイプを製造し、そ
の際にパイプの各端の外面部にデテント結合機構のデテント要素を一体形成する
と、単一の製造装置でデテント結合機構の少なくとも一部を具備したパイプを製
造することができる。更に、熱可塑性プラスチック材からパイプを製造すること
は、重量及び所要材料の節約という観点からも有利である。プラスチック材は比
較的軽量で廉価な素材であり、その弾性と靭性、更には耐酸性及び耐熱性は、素
材の組成を好適に選ぶことにより容易に調整可能である。勿論、その長手方向に
沿って弾性率又は剛性の度合いが変化するパイプ又はホースを製造することも可
能であり、従って、例えば自動車等の最終組立における取扱性を最適化した部品
を製造することが可能である。
【0009】 ここで、パイプ及びホースという用語は、いずれの場合においても管状要素を
意味するものであり、管状要素の径及び剛性に応じて適宜使い分けられているこ
とは当業者に明らかなことであるので、本明細書では、以下、代表してパイプと
いう用語のみを使用することにする。
【0010】 本発明の好適な実施形態によれば、パイプは吸引ブロー成形、特に押出し吸引
ブロー成形により製造される。この成形法は、回転対称形状ではないパイプ、即
ち、例えばその長手軸心に対して三次元的に湾曲した形状を有するパイプの製造
に特に有利であることが実証されている。吸引ブロー成形法によるパイプの製造
は、一切の溶接継目を排除し得るという利点ももたらすものである。
【0011】 パイプは、対向結合部又は連結部材の対向面に支承されるフランジを備えた別
部材として少なくとも一つの差し込み結合部材を備えていることが好ましい。差
し込み結合部材は、パイプの各端に好ましくは緩み無く差し込まれる。本発明の
特に有利な特徴によれば、差し込み結合部材はパイプの各端に自由抜去不能に係
着される。この目的のために、差し込み結合部材の外周部には、パイプ内壁面上
で戻り止め又は保持用の溝として周方向に延在する突条又は段差部と協働する保
持又は戻り止めのための係合突起が設けられていることが好ましい。
【0012】 差し込み結合部材は、例えば製造プロセス中の一作業工程においてパイプと一
緒に熱可塑性プラスチック材からブロー成形又は吸引ブロー成形により製造する
ことができるが、その場合、ブロー成形では対向結合部又は連結部材の対向面に
支承されるフランジの一体成形が困難であることが判っている。そこで、差し込
み結合部材は熱可塑性プラスチック材の射出成形によって製造することが特に有
利であり、この場合、パイプと同じ材料組成とすることもできる。
【0013】 本発明管の好適な実施形態では、デテント結合機構を形成している各パイプ端
が拡径されており、差し込み結合部材がほぼパイプの真円又は正多角形断面形状
領域においてパイプ内壁に対しシールされている。
【0014】 デテント結合機構を形成しているパイプ端に径方向内側に位置する環状カラー
部を一体に設け、この環状カラー部と差し込み結合部材のフランジとによって間
にシールリングを収容する周方向シール受け座を形成することもできる。
【0015】 差し込み結合部材のフランジから遠い方の端部にも別のシールリングを収容す
るための周方向溝を設け、この溝内に収容されたシールリングがほぼ真円部にお
いてパイプの内壁に対して気密シールを形成するようにしてもよい。
【0016】 以上のように構成された二部材形の結合部構造では、パイプと一体成形された
デテント結合機構の一部が対向結合部と協働する実質部分となるので、パイプ内
を流れる流体に関して種々の温度域に適合化された複数のシール手段を採用する
ことができる。例えば差し込み結合部材とパイプ内壁との間のシールを低温域用
シールとし、差し込み結合部材のフランジとパイプ端との間のシールを高温域用
シールとすることが可能である。勿論、設置状況によっては上記とは逆の構成も
可能である。
【0017】 本発明によるパイプは好ましくはポリアミド樹脂製であり、特に好ましくはガ
ラス繊維強化ポリアミド樹脂製のものである。
【0018】 押出し吸引ブロー成形により熱可塑性材料から特に内燃機関用冷却パイプとし
てのパイプ又はホースを製造するための本発明による方法は、製造プロセスの一
作業工程中において少なくとも一方のパイプ端にスナップ動作式デテント結合機
構の少なくとも一部をパイプと一体に形成し、各パイプ端の外周面にデテント要
素を形成することを特徴とするものである。 この方法によれば、特に非対称形状のパイプ又はホースを特に好適に製造する
ことができる。内燃機関用冷却パイプは、設置空間が限られていることと、振動
から保護するように設置する必要があることから、一般に非対称形状である。 本発明による方法は、対向結合部又は連結部材の対向面に支承されるフランジ
を備えた少なくとも一つの差し込み結合部材を別部材として熱可塑性プラスチッ
ク材から射出成形で製造することと、該差し込み結合部材をパイプの一端に緩み
無く結合することを更なる特徴としている。
【0019】 パイプ表面に形成されるデテント結合機構の機能自体に関する技術的観点から
は、差し込み結合部材をパイプ端に緩み無く或いは自由抜去不能に結合すること
は必須ではないが、そのような自由抜去不能な結合は、アッセンブリーとしての
パイプの運搬、保管及び準備において利点を提供するものである。
【0020】 差し込み結合部材を独立した別部材として製造する代わりに、差し込み結合部
材を吸引ブロー成形により一作業工程でパイプと一緒に成形し、成形された差し
込み結合部材とパイプをその後の工程で分離して、分離された差し込み結合部材
をパイプの一端に緩み無く差し込み結合することも可能である。
【0021】 本発明を図示の実施形態と共に説明すれば以下の通りである。
【0022】 図1及び2には、内燃機関用冷却パイプとしての本発明によるパイプ1が示さ
れている。このパイプ1は押出し吸引ブロー成形により製造され、ガラス繊維強
化ポリアミドで構成されている。パイプ1の各端にはデテント結合機構2が設け
られており、このデテント結合機構は、パイプ1の成形過程における一作業工程
中に製造されたものである。デテント結合機構2は、図5に示す連結対象ユニッ
トの対向結合部3に対して相補形状をなしており、この対向結合部3内にデテン
ト結合機構2がラッチ動作で気密に係合できるようになっている。
【0023】 本実施形態のパイプ1の長手軸心は三次元的に湾曲した形状となっており、パ
イプ1は全体敵には非対称形状となっている。パイプ1の両端部近傍はデテント
結合機構2の部分の手前で略円錐状に拡径している。この円錐状拡径部分4に続
いて端部側には均一径の円筒状の直管部5があり、その外周面には複数のデテン
ト突起6が周方向に間隔をあけて分散配置されている。これらのデテント突起6
はパイプ長手軸方向の断面の輪郭が半裁台形状を有しており、管端開口7の方向
に向かって各々下降傾斜した乗り上げ面8を形成している。
【0024】 パイプ1の管端開口7の領域には径方向内側に位置する環状カラー部9が一体
形成されている。ここで、パイプ1はブロー成形品であるので、直管部5と環状
カラー部9との外径の差によってパイプ1の内壁にも全周に延在する段差部又は
ショルダー10が形成されている。この段差部又はショルダー10については後
述する。
【0025】 パイプの押出し吸引ブロー成形時に形成されデテント結合機構2の外形は公知
のシートメタル製の多部材形結合機構の外形と同様であって図5に示したような
対向結合部に適合しているが、これ自体は本発明の本質ではない。デテント結合
機構2は、対向結合部3においてデテント結合機構2の差し込み方向に沿って延
在している通過溝11にデテント突起6を合わせた状態で対向結合部3内に差し
込まれる。通過溝11には、デテントばね13を受け入れるためのばねスロット
12が前記差し込み方向を横切るように設けられており、このスロット12にデ
テントばね13が通されている。デテントばね13はデテント突起6の傾斜乗り
上げ面8の通過によって径方向外側へ偏倚され、デテント突起6の後背部が通過
しきると自身のばね力により初期位置に復帰する。これによりパイプ1のデテン
ト結合機構2は対向結合部3に係着され、自由に抜けることはない。
【0026】 図示の例のパイプ1は全部で二つの別々のデテント突起6を有しているが、デ
テント結合機構は二以上のデテント突起又は全周に延在するデテント突出部を備
えたものとしても良いことは当業者に明らかなことである。
【0027】 対向結合部3におけるデテント結合機構2の充分なシール性能を獲得するため
に、本実施形態によるパイプアッセンブリーは射出成形によりポリアミドから製
造された差し込み結合部材14を含んでいる。差し込み結合部材14は実質的に
中空円筒形の差し込みエレメントであり、その一端には環状フランジ15が一体
形成されている。図4に示すように、差し込み結合部材14はパイプ1の連結機
構の一部を構成し、環状フランジ15が管端開口7の口縁端面となるようにパイ
プ1内に差し込み配置されるものである。環状フランジ15は比較的薄肉である
ので、対向結合部3に装着される際に或る程度の可撓性を呈する。
【0028】 差し込み結合部材14は、その差し込み先端部16の領域にOリング26を収
容するための全周に延在する周方向環状溝17を備えている。また、差し込み結
合部材14の円管状本体の外周面上で環状フランジ15に近い直管カラー部分に
は、パイプ1の内壁面上の全周ショルダー10と係合する複数の係合突起18も
設けられている。これらの係合突起18も、差し込み結合部材14の先端部16
の方向に向かって緩く下降傾斜する傾斜乗り上げ面を形成しており、環状フラン
ジ側の後背面は前記ショルダーに対応した係合面となっている。係合突起18と
ショルダー10は、差し込み結合部材14がスナップ係合又はデテント式保持係
合によってパイプ端に緩み無く嵌合できるような形状と相関機能を有している。
一旦差し込まれた差し込み結合部材14は、相当の力を与えた場合以外はパイプ
1から再び取り外し或いは抜去することはできない。以上の構成のデテント結合
機構2を対向結合部3内に装着する際には、差し込み結合部材14を必ずしも定
位置に固定しておく必要がないことは当業者であれば自明である。
【0029】 差し込み結合部材14がパイプ1内にスナップ嵌合した状態においては、環状
フランジ15はパイプ1の径方向内側の環状カラー部9と共に別のOリング27
を収容するための周方向シール受け座を形成する。Oリング27は、パイプ1と
対向結合部3との気密シールを完全にするものである。デテント結合機構2と対
向結合部3とが互いに嵌合しあっている状態では、環状フランジ15は対向結合
部3に設けられている対向面又は対向シール面に当接している。
【0030】 差し込み結合部材14の先端部16の領域に配置されたOリング26は、パイ
プ1の内壁面に対してパイプのほぼ真円部領域で当接することによりパイプ1に
対する差し込み結合部材14の気密シールを形成している。
【0031】 本発明におけるパイプの製造法が図6〜9に模式的に示されている。
【0032】 図において、参照符号19は押出しヘッドを示しており、この押出ヘッドはエ
アー吹込み管20を備えている。押出しヘッド19は、軟化した熱可塑性プラス
チック材からなる管状パリソンを閉型状態の二分割形成形金型21内に押し出す
ものであり、この金型21の成形キャビティ22の内面形状は、成形されるべき
パイプ最終製品の輪郭に一致している。特に図6に示すように、成形キャビティ
22の下端に配置されている吸引装置23は、押出された管状パリソンの動きを
成形キャビティ22内全域で促進させるものであり、押し出された管状パリソン
24は吹込み管20から予め吹き込まれる空気により膨張変形する。管状パリソ
ン24が所定長に亘ってキャビティ22内に導入された後、押出しヘッド19か
らの材料押出を停止する。管状パリソン24はスライドクランプ25を閉じるこ
とにより金型21の上端及び下端で封着され切り離される。吸引エアー及び吹込
みエアーを共に遮断し、その後、スライドクランプ25及び金型21を開けば、
最終製品を成形金型から取り出すことができる。
【0033】 本発明によるパイプ関して以上に述べた製造法の利点は明らかであり、デテン
ト結合要素を一体に備えたパイプが一切の継目なしに製造可能である。吸引装置
23によって発生される減圧を制御することにより、三次元的に複雑な構造を持
つ成形型の場合でも型内に押出された管状パリソンを所望の長さで引き込むこと
ができる。金型に要求される型締力は、吹込みエアーの圧力に対して金型を閉じ
た状態に維持するために必要な大きさにすぎない。
【0034】 本発明によるパイプは、従来のブロー成形品の形で製造し得ることも特記して
おく。
【図面の簡単な説明】
【図1】 戻り止め結合機構が形成されている本発明によるパイプの概観図である。
【図2】 上記パイプの端部を一部断面で示す拡大図である。
【図3】 差し込み結合部材が装入された状態のパイプ端部の縦断面図であ
る。
【図4】 パイプ端部に差し込まれる差し込み結合部材の外観図である。
【図5】 連結部材に設けられた対向結合部を示す斜視図である。
【図6】 本発明によるパイプの押出し吸引ブロー成形プロセスにおける一
工程を示す模式図である。
【図7】 本発明によるパイプの押出し吸引ブロー成形プロセスにおける別
の一工程を示す模式図である。
【図8】 本発明によるパイプの押出し吸引ブロー成形プロセスにおける更
に別の一工程を示す模式図である。
【図9】 本発明によるパイプの押出し吸引ブロー成形プロセスにおける更
に別の一工程を示す模式図である。
【符号の説明】
1 パイプ 2 デテント結合機構 3 対向結合部 4 拡径部 5 直管部 6 デテント突起 7 管端開口 8 傾斜乗り上げ面 9 環状カラー部 10 段差部 11 通過溝 12 デテントばねスロット 13 デテントばね 14 差し込み結合部材 15 環状フランジ 16 差し込み端 17 周方向環状溝 18 係合突起 19 押出しヘッド 20 吹込み管 21 成形金型 22 成形キャビティ 23 吸引装置 24 管状パリソン 25 スライドクランプ 26 Oリング 27 Oリング
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年1月3日(2000.1.3)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】 このようなパイプアッセンブリーの製造は非常に複雑でコストも嵩むものであ
る。 国際公開第89/04755号公報には、請求項1の前文部分に記載したよう なパイプが述べられており、このパイプは押出吸引ブロー成形法によって製造さ れている。この国際公開公報に述べられているパイプは、製造工程中にパイプに 一体成形された結合部材を一端又は両端に備えている。 例えば自動車エンジンの冷却パイプのように係るパイプを多数本使用すること が想定される場合は、パイプ内を流れる流体との関連で複数の異なる温度範囲に 適合したシール手段をパイプ連結部に用意する必要がある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】 従って本発明は、請求項1の前文部分に記載したようなパイプ又はホースを大 きな温度変化が想定される場合にも使用可能とする観点で改良する という課題に
基づいている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】 パイプは、対向結合部又は連結部材の対向面に支承されるフランジを備えた別
部材として少なくとも一つの差し込み結合部材を備えている。差し込み結合部材
は、パイプの各端に好ましくは緩み無く差し込まれる。本発明の特に有利な特徴
によれば、差し込み結合部材はパイプの各端に自由抜去不能に係着される。この
目的のために、差し込み結合部材の外周部には、パイプ内壁面上で戻り止め又は
保持用の溝として周方向に延在する突条又は段差部と協働する保持又は戻り止め
のための係合突起が設けられていることが好ましい。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】 押出し吸引ブロー成形により熱可塑性材料から特に内燃機関用冷却パイプとし
てのパイプ又はホースを製造するための本発明による方法では、製造プロセスの 一作業工程中において少なくとも一方のパイプ端にスナップ動作式デテント結合 機構の少なくとも一部をパイプと一体に形成し、各パイプ端の外周面にデテント 要素を形成するものであるが、この本発明による方法は、対向結合部又は連結部 材の対向面に支承されるフランジを備えた少なくとも一つの差し込み結合部材を 別部材として熱可塑性プラスチック材から製造することと、この差し込み結合部 材をパイプの一端に緩み無く結合することを特徴としている。
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月5日(2002.8.5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B29K 77:00 B29K 77:00 105:12 105:12 B29L 23:00 B29L 23:00 31:30 31:30 Fターム(参考) 3J106 AA06 AB01 BC04 EB03 4F208 AA29 AB11 AB25 AG12 AG23 AH16 AH17 LA01 LB01 LG14 LG16 LW02 LW23 LW25 LW43 【要約の続き】

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロー成形により熱可塑性プラスチック材から製造され、製
    造過程で少なくとも一方のパイプ端にスナップ動作式デテント結合機構の少なく
    とも一部が一体形成されており、前記デテント結合機構(2)のデテント要素が
    前記パイプ端の外周面に設けられている特に内燃機関用冷却パイプとしてのパイ
    プ。
  2. 【請求項2】 吸引ブロー成形、特に押出し吸引ブロー成形により製造され
    てなる請求項1に記載のパイプ。
  3. 【請求項3】 別部材として構成された少なくとも一つの差し込み結合部材
    (14)を更に備え、該差し込み結合部材が前記結合機構の対向端面又は別の連
    結部材の対向結合部(3)に支承されるフランジ(15)を有していることを特
    徴とする請求項1又は2に記載のパイプ。
  4. 【請求項4】 差し込み結合部材(14)がパイプ端に緩み無く差し込まれ
    ていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のパイプ。
  5. 【請求項5】 差し込み結合部材(14)が自由抜去不能にパイプ端に係着
    されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のパイプ。
  6. 【請求項6】 差し込み結合部材(14)の外周面に、パイプ(1)の内壁
    上に戻り止め溝として周方向に延在する突条又は段差部(10)と協働する係合
    突起(18)が設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に
    記載のパイプ。
  7. 【請求項7】 差し込み結合部材(14)が熱可塑性プラスチック材製の射
    出成形品であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のパイプ。
  8. 【請求項8】 デテント結合機構(2)を形成しているパイプ端が拡径され
    ており、差し込み結合部材(14)がほぼパイプ(1)の真円又は正多角形断面
    形状領域においてパイプ内壁に対しシールされていることを特徴とする請求項1
    〜7のいずれか1項に記載のパイプ。
  9. 【請求項9】 デテント結合機構(2)を形成しているパイプ端の径方向内
    側位置に環状カラー部(9)が一体形成され、この環状カラー部が差し込み結合
    部材(14)のフランジ(15)との間にシールリング(27)を収容する周方
    向シール受け座を形成していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に
    記載のパイプ。
  10. 【請求項10】 フランジ(15)から遠い方の差し込み結合部材(14)
    の端部にシールリング(26)を収容するための周方向環状溝(17)が設けら
    れ、この溝内に収容されたシールリングがほぼ真円部においてパイプ(1)の内
    壁に対して気密シールを形成していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか
    1項に記載のパイプ。
  11. 【請求項11】 ポリアミド製であることを特徴とする請求項1〜10のい
    ずれか1項に記載のパイプ。
  12. 【請求項12】 ガラス繊維強化ポリアミド製であることを特徴とする請求
    項1〜11のいずれか1項に記載のパイプ。
  13. 【請求項13】 押出し吸引ブロー成形により熱可塑性材料から特に内燃機
    関用冷却パイプとしてのパイプを製造する方法であって、製造の一作業工程にお
    いて少なくとも一方のパイプ端にスナップ動作式デテント結合機構の少なくとも
    一部をパイプに一体形成し、各パイプ端の外周面にデテント要素を形成すること
    を特徴とするパイプ製造法。
  14. 【請求項14】 前記結合機構又は別の連結部材の対向面に支承されるフラ
    ンジを備えた熱可塑性プラスチック材製の少なくとも一つの差し込み結合部材を
    別部材として射出成形すると共に、該差し込み結合部材を前記パイプの一端に自
    由抜去不能に結合することを特徴とする請求項13に記載のパイプ製造法。
  15. 【請求項15】 前記結合機構又は別の連結部材の対向面に支承されるフラ
    ンジを備えた差し込み結合部材を製造の一作業工程中において前記パイプと一緒
    に射出成形により製造し、成形された差し込み結合部材をパイプの一端に自由抜
    去不能に結合するために別の作業工程でパイプから分離することを特徴とする請
    求項13に記載のパイプ製造法。
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