JP2014502571A - 構造柱部材を有する中空製品 - Google Patents

Abstract

第１の壁と第２の壁とを備える中空製品であって、第１の壁及び第２の壁は、対向する関係で位置決めされるとともに間にスペースを画定する、中空製品が提供される。複数の突出する構造柱が、第２の壁から延びるとともに上記スペースにわたって延在し、構造柱のそれぞれは、第１の壁の内側面と一体接合される端面を有する。
【選択図】図１３ｂ

Description

本発明は、内部構造柱(structural pillar)を有する中空製品、及び製造方法に関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、「Blow Molded Article」と題する２０１１年１月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／４３２，０６９号の利益を主張し、この米国仮特許出願はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

内部特徴部(features 機構）を有するブロー成形中空製品は通常、固定突出部を有する金型を用いて従来のブロー成形法によって作製される。この手法の問題点は、成形部品の表面が、美観性を損ねる開口特徴部を有することである。加えて、開口特徴部が中空部品の第１の表面又は第２の表面上に位置付けられている場合、カバーを接合する実質的に平坦な表面が得られない。

内部リブを有するブロー成形中空製品が知られており、この中空製品は従来のブロー成形法を用いて作製することができる。そのような技法は、自動車において使用されるカーペット敷設ロードフロア等の中空の耐荷重構造体の製造に用いられている。既知の方法では、カーペット敷設ロードフロアは、金型内にカーペットを敷設し、次に、１つ又は複数のブレード上にパリソンを膨張させて、少なくとも１つの溶着した内部リブと片面の縁に沿って接合したカーペットとを有する中空製品を成形することによって、成形される。

内部リブの使用は部品の撓みに対する抵抗力を幾らか与えるが、従来のブロー成形法によって作製された部品に比べ、所与の質量に関して、コストがより低く、スチフネスがより高く、かつ断面がより薄い内部構造体を有する、より軽量のブロー成形中空製品を作製するには改善が必要とされている。

実施の形態の一態様によれば、第１の壁と第２の壁とを備える中空製品であって、第１の壁及び第２の壁は、対向する関係で位置決めされるとともに間にスペースを画定する中空製品が提供される。複数の突出する構造柱が、第２の壁から延びるとともに上記スペースにわたって延在し、構造柱のそれぞれは、第１の壁の内側面と一体接合される端面を有する。

一実施の形態の別の態様によれば、中空製品を製造する方法が提供される。本方法は、第１の金型半体と第２の金型半体との間にパリソンを位置決めすることであって、前記第１の金型半体及び前記第２の金型半体は前記中空製品を成形するキャビティをともに画定する、位置決めすることを含む。前記第２の金型半体は前記キャビティの中に延出可能な複数の変位可能なコアピンを提供する。金型工具の完全な型閉め前、金型工具の完全な型閉め時又は金型工具の完全な型閉め後のいずれかにおいて、コアピンを、パリソンの対向する内側面と係合及び一体接合する端面を有する対応する突出部を形成するようにパリソンの中に延出させる。中空製品を成形するためにパリソンをキャビティに当接させるように加圧ガスをパリソンに導入する。第１の金型半体及び第２の金型半体を型開きし、中空製品を取り出す。

一実施の形態の更なる態様によれば、対向する関係で位置決めされるとともに間にスペースを画定する、第１の壁及び第２の壁を備える中空の構造パネルが提供される。カバーが前記第１の壁の外側面に一体接合され、複数の突出する構造柱は、前記第２の壁の中に形成される。該構造柱のそれぞれは、前記スペースにわたるとともに、前記第１の壁の内側面と一体接合される端面を有するように構成される。

本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれると共に本明細書の一部を成す添付の図面は更に、本発明の原理を説明すると共に、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。

構造柱を示す、本発明の一実施形態による中空製品の部分断面斜視図である。 中空コアの構造柱を有する中空製品の部分断面図である。 中実コアの構造柱を有する中空製品の部分断面図である。 部分的に中空のコアの構造柱を有する中空製品の部分断面図である。 構造柱の矩形構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱の等距離共線（equidistant collinear）構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱の三角形構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱のハニカム（六角形）構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱の変形したハニカム（六角形）構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱の三角形／ハニカム（六角形）の組合せ構成を示す中空製品の概略図である。 構造柱の斜め構成を示す中空製品の概略図である。 カバーが第１の壁上に位置決めされている、図２ａの実施形態による中空製品の部分断面図である。 カバー及び補強層が第１の壁上に位置決めされている、図２ａの実施形態による中空製品の部分断面図である。 補強層が第１の壁上に位置決めされている、図２ａの実施形態による中空製品の部分断面図である。 コアピンと第２の金型半体との間の関係を示す、本発明の一実施形態による金型工具の部分立面図である。 コアピンとのパリソンの初期係合を示す、図５による金型工具の部分断面図である。 型閉め時の、突出部と対向する壁の内側面との係合及び接合を示す、図５による金型工具の部分断面図である。 中空製品のブロー成形後の、図５による金型工具の部分断面図である。 金型半体が分離しているとともに中空製品が離型していることを示す、図５による金型工具の部分断面図である。 空気流を突出部の中に方向付ける内部チャネルがコアピンに設けられている、本発明の一実施形態による金型工具の部分立面図である。 図１０のコアピンの拡大部分断面図である。 コアピンとのパリソンの初期係合を示す、図１０による金型工具の部分断面図である。 突出部の形成時の間隙距離Ｇの確立を示す、図１０による金型工具の部分断面図である。 コアピンに設けられているチャネルを通して空気を方向付けることによって突出部が拡張することを示す、図１０による金型工具の部分断面図である。 型閉め時の、拡張した突出部と対向する壁の内側面との係合及び接合を示す、図１０による金型工具の部分断面図である。 ヒーターを有するコアピンの拡大部分断面図である。 内部チャネル及びヒーターを有するコアピンの拡大部分断面図である。 第２の壁と、部分的に中空のコアの構造柱に対応する成形特徴部であって、各特徴部が外側面上の凹みとして提供される成形特徴部とを示す、斜視図である。 第２の壁と、中空コアの構造柱に対応する成形特徴部であって、各特徴部が外側面上の中空コアとして提供される成形特徴部とを示す、斜視図である。 第２の壁と、中実コアの構造柱に対応する成形特徴部であって、各特徴部が外側面に対して実質的に平坦である成形特徴部とを示す、斜視図である。 第２の壁と、中実コアの構造柱に対応する成形特徴部であって、各特徴部が外側面からの突出部として提供される成形特徴部とを示す、斜視図である。 更なる構造特徴部を組み入れているとともに異なる高さの構造柱を有する中空製品を成形する、本発明の一実施形態による金型工具の部分断面図である。 構造柱が第１の壁及び第２の壁の双方に形成されている中空製品を成形する、本発明の一実施形態による金型工具の部分断面図である。 パリソンの両側から延びる突出部によって中空コアの構造柱が形成されている中空製品の部分断面図である。

ここで本発明の特定の実施形態を、同様の参照符号が同一又は機能的に類似した要素を示す図面を参照して説明する。以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。関連技術分野における当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく他の構成及び配置を用いることができることを理解するであろう。本発明の実施形態の記載及び図面は、ロードフロアにおける構造柱の形成／使用を例示しているが、本発明は、有用とみなされる他の成形構成において用いることもできる。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。

ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態による中空製品１０が部分断面斜視図で示されている。より具体的には、自動車において一般的に使用される耐荷重構造床として知られている例示的な製品が示されている。中空製品１０は概ね、第１の壁１２と、第２の壁１４と、縁壁１６とを備える。第１の壁１２及び第２の壁１４は、所定の量Ｄだけ離間するように構成されており、縁壁１６は概ね、中空製品１０の周縁の、第１の壁１２と第２の壁１４との間の離隔部分にわたる。

第１の壁１２と第２の壁１４との間の構造上の剛性の向上をもたらすために、中空製品１０には、それぞれが本明細書において構造柱１８と通常呼ばれる、複数のタックオフ構造体が更に設けられている。以下で詳述するように、構造柱１８は、第２の壁１４の延部として形成されており、構造柱１８の先端面が第１の壁１２の内側面と係合及び接合するように第１の壁１２と第２の壁１４との間の離隔部分にわたる寸法になっている。そのようなものとして、各構造柱１８は第１の壁１２と第２の壁１４との間に固定取付けを提供する。

構造柱１８は、製造方法及び所望の性能要件に応じて、多数の形態で提供することができる。例えば、構造柱１８は、図２ａに示されているように中空の構造柱１８としても、図２ｂに示されているように中実の構造柱１８としても提供することができる。更なる実施形態では、構造柱１８は、図２ｃに示されているように、柱の中央領域が部分的に中空である中間形態をとることができる。

上記で示したように、構造柱１８は、或るパターンで構成される複数の構造柱の形態で提供されるが、通常、中空製品１０内の、第１の壁１２と第２の壁１４との間の幾何学的アレイに限定されない。中空製品１０内の例示的な構造柱構成パターンが図３ａ〜図３ｅに示されており、構成パターンの選択は所望の性能特性に応じて決まる。図示のように、矩形構成２０（図３ａ）、等距離共線（例えば、正方形）構成２２（図３ｂ）、三角形構成２４（図３ｃ）、多角形（例えば六角形）構成２６（図３ｄ）及び変形した多角形（例えば六角形）構成２８（図３ｅ）が提供される。理解されるように、図３ｃに示されている三角形構成２４のような、密度がより高い構成は、構造上の剛性の向上が必要とされる場合に実施することができる。軽量の耐荷重製品、すなわち、全体の剛性がより低いことが容認される場合の耐荷重製品では、図３ｄに示されている多角形構成２６のような、密度がより低い構成を用いることができる。パターンの変形及び組合せにより、該当する製品、例えばロードフロアの所望の性能特性を満たすように実施することができる更なる構造特性が提供される。例示的な変形／組合せとして、図３ｆに示されている三角形／多角形の組合せパターン３０が挙げられる。幾つかの実施形態では、耐荷重製品が取り付けられる支持構造体が、図３ｇに示されている斜め構成３２のような、構成内の線形パターンが１つ又は複数の縁壁に対して概ね非平行である幾何学的アレイのカスタマイズされた配向を規定する。

幾つかの用途では、カバー材が中空構造体の一方の面に施されていることが望ましい。例えば、所望の性能及び／又は美的特性を満たすように、中空構造体の一方の面にカーペット材を施すことが望ましい場合がある。そのようなものとして、図４ａには、カバー３４が第１の壁１２の外側面３６上に設けられている、中空製品１０の代替的な実施形態が提示されている。以下で詳述するように、カバー３４は、ブロー成形法により中空製品１０の第１の壁１２に一体接合される。カバー３４は実際には、カーペット（織布又は不織布）、並びに、中実構成及び穿孔構成等の様々な形態のシートを含むがそれらに限定されない、広範の素材とすることができる。カバーに適した材料として、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ビニル及びＴＰＯが挙げられるがそれらに限定されない。

カバー３４に加えて、又はカバー３４の代替として、１つ又は複数の補強層を第１の壁１２の外側面３６に一体接合することができる。図４ｂに示されている実施形態では、単一の補強層３８が、第１の壁１２の外側面３６とカバー３４との間の中間層として設けられている。図４ｃにおいて示されている実施形態では、補強層３８は、更なるカバー材が付加されずに、第１の壁１２の外側面３６と一体接合されている。例示的な補強層として、メッシュ、ファブリック及びプラスチックが挙げられるがそれらに限定されない。例示的なメッシュ材料として、金属、ガラス、プラスチック及び炭素繊維が挙げられる。例示的なファブリックは、織布であっても不織布であってもよく、例えば麻、黄麻及び革であるがそれらに限定されない、合成材料及び／又は非合成材料を含むことができる。例示的なプラスチックは、ポリアミド（例えば、アラミド）、例えばタルク、雲母、炭素繊維及びガラスであるがそれらに限定されない、有機フィラー又は無機フィラーを含有する充填される任意の合成樹脂を含むことができる。補強層３８は、表面全体にわたってひと続きであっても、断続的、すなわち製品を部分的にしか覆わないものであってもよい。幾つかの実施形態では、補強層３８は、第２の壁１４の外側面上に代替的に又は付加的に設けることができる。そのため、構造柱を形成する際にコアピンの通過に対処するために、補強層３８には、適切にサイズ決め及び位置決めされている開口を設けることができるか、又は、コアピンの通過を可能にするのに適したサイズのメッシュを設けることができる。

ここで、カーペットカバーが一方の表面上に設けられている中空構造体を製造する方法を、図５〜図９に関して提示する。図５に示されているように、中空製品１０を成形する金型工具４２が、２つの金型半体、すなわち第１の金型半体４４及び第２の金型半体４６を含み、第１の金型半体４４及び第２の金型半体４６は、型閉め形態において、所望の製品を成形する金型キャビティ４８をともに画定する。パリソン５０を金型工具４２に送り出す押出機（図示せず）が、金型工具４２に対して位置決めされる。押出機は金型工具４２に対して直列に位置決めすることができ、その一方、押し出されたパリソンを金型工具４２に移送する移送手段、例えばロボット又は同様のマニピュレーター装置を設けることができることが理解されるであろう。

第２の金型半体４６内に、構造柱１８を形成する複数の摺動変位可能なコアピン５２が設けられている。コアピン５２は、それぞれが対応する構造柱１８を画定する、第２の壁１４の上述した延部を形成するように、金型キャビティ４８に対して突出及び後退するように構成されている。コアピン５２の動きを容易にするために、コアピン５２は、１つ又は複数のアクチュエーター５６の動作により側方変位が可能な共通のヨーク板５４に連結される。理解されるように、１つ又は複数のアクチュエーターが提供するストロークは、完全な延出位置及び完全な後退位置に対してコアピン５２の端面５８を正確に位置決めすることを可能にするように調整可能であり得る。例えば、後退位置では、端面５８は、仕上げ製品の所望の表面特性を提供するために、キャビティ面６０から部分的に突出しているか、キャビティ面６０と面一であるか、又はキャビティ面６０から部分的に引っ込んでいるものとすることができる。複数のコアピンを制御するのに単一のヨーク板を用いることができ、その一方、複数のヨーク板を複数の「列」又は「群」のコアピンを制御するように実装することができることが更に理解されるであろう。更にまた、幾つかの実施形態では、各コアピンを独立したアクチュエーターによって制御することができる。

図５を参照し続けると、パリソン５０が、金型工具４２の第１の金型半体４４と第２の金型半体４６との間に位置決めされており、カバー３４が、第１の金型半体４４とパリソン５０との間に位置決めされている。金型工具４２の型閉め前、金型工具４２の型閉めと同時又は金型工具４２の型閉め後のいずれかにおいて、ヨーク板５４を、キャビティ面６０からコアピン５２を突出させるように第２の金型半体４６に向かって変位させる。図示の実施形態では、コアピン５２を、金型工具４２の型閉め前にキャビティ面６０から部分的に突出させ、また、金型工具４２の完全な型閉め前に所望の位置に完全に延出させる。他の実施形態では、コアピン５２を、金型工具４２の型閉め前にキャビティ面６０から部分的に突出させ、金型工具４２の完全な型閉め後に所望の位置に完全に延出させる。更に他の実施形態では、コアピン５２を、金型工具４２の完全な型閉め後にキャビティ面６０から突出させる。

金型工具４２の部分的な型閉めが、コアピン５２とのパリソン５０の初期係合を示す図６に表されている。コアピン５２が、中空製品１０の第２の壁１４に対応する面から、対向する面すなわち第１の壁１２に向かって、パリソン５０の局所領域を押す。各コアピン５２は、パリソン５０の中に突出すると、対応する周壁６２をパリソン５０の中に形成する。パリソン５０の中へのコアピン５２の突出の程度は、図７に示されているように、金型工具４２の完全な型閉め時に突出部の端面６４を第１の壁１２の内側面６６と係合及び接合させるのに十分である。突出の程度の調整は、ヨーク板（複数の場合もある）５４のストローク特性を調整することによって達成することができる。

図８に示されているように、パリソン５０が最終的な所望の製品にブロー成形される。そのため、密封パリソン５０内に形成された内部チャンバーと流体連通する１つ又は複数のブローニードル又はブローピンを通して導入される加圧ガス（例えば空気）によって、パリソン５０を、金型工具４２内に設けられているキャビティ４８の輪郭に完全に当接させる。加圧時にコアピン５２がパリソン５０内の所定位置に維持される場合、仕上げ中空構造体は、図２ａに示されている中空コアのような対応する中空コア７０を呈する。コアピン５２が加圧ガスの導入前又は導入時に抜去される場合、延部の周壁が通常ともに圧潰することで、延部の内側面が一体接合し、したがって、図２ｂの中実の支柱状構造体が形成される。コアピン５２が部分的に後退する場合、仕上げ中空構造体は、図２ｃに示されているように、部分的に中空の構造柱の中間形態を呈する。ブロー成形ステップ時にカバー３４が金型工具４２内に存在する場合、カバー３４は、例えば図４ａに示されているように、第１の壁１２の外側面上に一体接合される。

ブロー成形ステップの完了時、図９に示されているように、コアピン５２を、突出状態のままであれば完全に後退させ、金型工具４２を型開きする。得られる中空製品１０を取り出し、また、フラッシング又は他の廃棄材料を取り除くために何らかの必要とされる成形後加工に供す。

ここで、図１０〜図１４を参照すると、本発明の更なる実施形態が示されている。符号が付された種々の部品のうちの多くが、図５〜図９に示されている実施形態と実質的に同様の機能により実質的に同様に機能する。同様の部品には、同様の数に１００を加えた数が付されている。したがって、図５〜図９の実施形態と比較して異なる点のみを詳細に説明する。上記の代替及び変形が、以下で詳述する更なる実施形態に等しく適用可能である。

図１０には、２つの金型半体、すなわち第１の金型半体１４４及び第２の金型半体１４６を含む、金型工具１４２が示されている。型閉め形態では、第１の金型半体１４４及び第２の金型半体１４６は金型キャビティ１４８をともに画定する。

第２の金型半体１４６内に、構造柱１８を形成する複数の摺動変位可能なコアピン１５２が設けられている。コアピン１５２は、１つ又は複数のアクチュエーター１５６の動作により側方変位が可能なヨーク板１５４に連結されていることで、キャビティ１４８に対して突出及び後退することが可能になる。図１１に詳示されているように、コアピン１５２には、端面１５８に設けられている１つ又は複数の対応する出口１８２への及び／又は１つ又は複数の対応する出口１８２からの空気の流通を可能にする１つ又は複数の内部チャネル１８０が設けられている。例えば、単一の内部チャネル１８０は、端面１５８に設けられている複数の出口１８２への及び／又は複数の出口１８２からの空気を流通させることができる。加えて、又は代替として、コアピン１５２が、端面１５８に近接した側壁に、又は、端面１５８と側壁との間の周縁に沿って、１つ又は複数の出口を提供することができる。ブロー成形の方法ステップ時に材料の流れが内部チャネル１８０に入る可能性を減らすために、出口１８２は概ね、材料の逆流を防止するのに十分に小さい寸法になっている。この構成により、各コアピン１５２は、パリソン内でのそれぞれの突出部の形成時に空気を導入及び／又は移動することが可能である。

ヨーク板１５４は、ヨーク板１５４に連結されたプレナム１８８を介して、コアピン１５２の内部チャネル１８０を適した空気ポンプ／真空装置１８６に接続する一連の導管１８４を有して構成されている。ヨーク板１５４及び／又はコアピン１５２には、使用中に空気の流出を防止するのに適したシール（図示せず）を設けることができる。他の実施形態では、ヨーク板１５４は、直接連結されている適した空気ポンプ／真空装置から空気を送出することが可能なマニホールドを形成するチャネル網を有して構成することができる。

パリソン５０は、金型工具１４２の第１の金型半体１４４と第２の金型半体１４６との間に位置決めされ、カバー３４は、第１の金型半体１４４とパリソン５０との間に位置決めされる。金型工具１４２の型閉め前、金型工具１４２の型閉めと同時又は金型工具１４２の型閉め後のいずれかにおいて、ヨーク板５４を、キャビティ面１６０からコアピン１５２を突出させるように第２の金型半体４６に向かって変位させる。図示の実施形態では、コアピン１５２を、金型工具１４２の型閉め前にキャビティ面１６０から部分的に突出させ、また、金型工具１４２の完全な型閉め前に所望の位置に完全に延出させる。他の実施形態では、コアピン１５２を、金型工具１４２の型閉め前にキャビティ面１６０から部分的に突出させ、金型工具１４２の完全な型閉め後に所望の位置に完全に延出させる。更に他の実施形態では、コアピン１５２を、金型工具１４２の完全な型閉め後にキャビティ面１６０から突出させる。

金型工具１４２の部分的な型閉めが、コアピン１５２とのパリソン５０の初期係合を示す図１２に表されている。コアピン１５２が、中空製品１０の第２の壁１４に対応する面から、対向する面すなわち第１の壁１２に向かって、パリソン５０の局所領域を押す。各コアピン１５２は、パリソン５０の中に突出すると、対応する周壁６２をパリソン５０の中に形成する。パリソン５０へのコアピン１５２の突出の程度は、突出部の端面６４を、第１の壁１２の内側面６６の近くにではあるが、第１の壁１２の内側面６６に対して間隙距離Ｇ（図１３ａを参照のこと）だけ離間した関係で位置決めするのに十分である。間隙距離Ｇが確立されると、空気の流れがコアピン１５２の内部チャネル１８０を通って突出部に導入されることで、図１３ｂに示されているように、突出部の端領域において局所拡張部Ｅが生じる。拡張の程度は、図１４に示されているように、金型工具１４２の完全な型閉め時に突出部の端面６４を第１の壁１２の内側面６６と係合及び接合させるのに十分である。

代替的には、コアピン１５２の内部チャネル１８０を通る空気流は、パリソンとのコアピン１５２の係合時に連続して、図１３ｂに示されているブルノーズ形成部と同様のブルノーズ形成部をもたらすことができる。ブルノーズ形成部が突出部の端領域に設けられることにより、パリソン５０へのコアピン１５２の延出が、図１４に詳示された延出と同様に、金型工具１４２の完全な型閉め時に、突出部の端面６４を第１の壁１２の内側面６６と係合及び接合させるのに十分になるまで続く。

幾つかの実施形態では、金型工具の完全な型閉めにより、空気流がコアピン１５２の内部チャネル１８０内を進み、拡張部Ｅが間隙距離にわたって延在し、突出部の端面６４と第１の壁１２の内側面６６との係合及び接合を完了させるように機能する。換言すれば、突出部の端面６４と第１の壁１２の内側面６６との最終的な係合及び接合は、パリソン５０を更に機械的に操作することなく、単に拡張部Ｅの機能だけで行うことができる。

理解されるように、プロセス全体に対する、コアピン１５２の内部チャネル１８０を通る空気の通過タイミングは、上記で与えた例に限定することを意図するものではない。例えば、幾つかの実施形態では、コアピン１５２の内部チャネル１８０を通る空気流は、金型工具１４２の完全な型閉め後に、例えば、金型工具１４２を型閉めした後でのみコアピン１５２を延出させてパリソン５０と係合させる場合に、開始することができる。更に他の構成では、内部チャネル１８０を通る空気流は、パリソンのプリブローステップ及び／又は全圧ブローの前に開始してもよく、パリソンのプリブローステップ及び／又は全圧ブローと同時に開始してもよく、或いはパリソンのプリブローステップ及び／又は全圧ブローの後に開始してもよい。例えば、コアピン１５２を金型工具１４２の型閉め後にパリソンの中に延出させる場合、空気流が内部チャネル１８０を通る前にコアピン１５２に対する周壁６２の完全なシールを確保するために、パリソン５０をプリブロー又は全圧ブローのいずれかとして加圧に供すことができる。

方法の前述の実施形態において記載したように、パリソン５０を最終的な所望の製品にブロー成形し、ブロー成形時にコアピン１５２がキャビティ内に維持されるかどうかに応じて、図２ａ〜図２ｃに詳示された種々の形態が得られる。ブロー成形ステップ時にカバー３４が金型工具１４２内に提供される場合、カバー３４は、例えば図４ａに示されているように、第１の壁１２の外側面上に一体接合される。

幾つかの実施形態では、空気をコアピン１５２の内部チャネル１８０を通して突出部へと送出することは、コアピン１５２の後退時に連続する。後退時、空気を突出部に導入することは、内部での真空の形成を減らすことで、特に薄肉構造体における、真空によるサックバックに起因する変形（例えばディンプリング）の可能性を減らす機能を果たす。

ブロー成形ステップの完了時、図９と同様に、コアピン１５２を、突出状態のままであれば完全に後退させ、金型工具１４２を型開きする。得られる中空製品１０を取り出し、また、フラッシング又は他の廃棄材料を取り除くために何らかの必要とされる成形後加工に供す。

空気をコアピン１５２により突出部の中に送出することは、幾つかの利点を有する。上記に示したように、コアピン１５２が終端の延出地点（間隙距離Ｇを画定する）に達したときに又は連続して空気を導入して、上記のブルノーズ形成部を形成することができる。いずれにしても、空気の導入により、突出部の端面６４とパリソンの内側面６６との係合を緩衝する拡張領域がもたらされる。この緩衝効果は、材料が機械的に圧縮される可能性を減らすことで、成形プロセス時に成形表面の機械的な接触によって一般的に生じる表面上の不所望なマーキングすなわち「リードスルー」を減らす機能を果たす。

本発明の更に他の実施形態では、コアピン５２及び１５２に、パリソンの中に突出部を成形するプロセス時に熱を与える加熱部材を設けることができる。例えば、図１５ａに示されているように、中実コアを有するコアピン５２には、抵抗線ヒーター若しくはカートリッジヒーター等のヒーター１９０、又は、コアピン５２に熱的に接続される限り任意の適した等価物を設けることができる。（内部チャネル１８０を有する）コアピン１５２内でのヒーター１９０の配置を示す同様の構成が、図１５ｂに表されている。他の実施形態では、ヨーク板５４内に位置決めされている１つ又複数のヒーターの使用により、熱をコアピン５２に供給することができる。熱を加えることは、手段を問わず、金型の熱平衡に必要なものである場合があり、実際、ピンの後退時、すなわち、プロセスの成形品取出し（demold：離型）ステップにおいて役立ち得る。局所熱を導入することができることにより、処理ウィンドウを開放する可能性も有することで、成形プロセス時により大幅な制御が操作者に与えられる。

各構造柱の位置は、第２の壁１４の外側面７４にある対応する特徴部７２によって示される。構造柱１８が部分的に中空の構造柱として形成される場合、すなわち、ブロー成形時にコアピンが突出部内に部分的に残される場合、特徴部７２は主に、図１６ａに示されているように部分的に中空のボア７０ａの形態である。構造柱１８が中空の構造柱として形成される場合、すなわち、ブロー成形時にコアピンが突出部から完全に抜去される場合、特徴部７２は主に、図１６ｂに示されているように中空ボア７０ｂの形態である。構造柱１８が中実の構造柱であり、かつコアピン５２が、キャビティ面６０と面一になるものとして端面５８を提供するように後退する場合、特徴部７２は通常、図１６ｂに示されているように第２の壁１４の外側面７４と平坦となるものとして提供される。コアピン５２の端面５８がキャビティ面６０よりも更に後退する場合、特徴部７２は、図１６ｃに示されているように第２の壁１４の外側面７４からの突起７６として提供される。外面上、すなわち、第２の壁１４の外側面７４上のそのような突起は、滑り防止特徴として加えることができる。

中空製品１０は、所望の性能特性を満たすのに十分な強度及び剛性を有する熱可塑性材料から作製される。通常、性能特性は、板の中立軸（ＮＡ）回りの断面二次モーメント（ＭＩ_ａ）を最大化して最大の板スチフネス（Ｓ）を得ることに関する。適した材料の非限定的な例として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＡＢＳ、ＡＢＳ／ＰＣ、ポリアミド、ＰＬＡ及びＰＰＳが挙げられる。所望の強度要件及び剛性要件を満たすために、熱可塑性樹脂は、或る範囲の無機フィラー成分を更に含むことができ、無機フィラー成分の非限定的な例として、ガラス、雲母、炭酸カルシウム及びタルクが挙げられ、及び／又は、有機フィラー成分を更に含むことができ、有機フィラー成分の非限定的な例として、黄麻、籾殻及び麻が挙げられる。

上記の構造柱の技術及び関連する方法は、或る範囲の中空構造体に適用することができる。例えば第１の壁１２及び第２の壁１４が概ね平坦かつ平行であるロードフロアに関して上記で例示したが、本技術は、例えば第１の壁１２及び第２の壁１４が非平行形態で構成される代替的な形態に適用することができる。例示的な非平行形態として、第１の壁及び第２の壁が中空製品の曲率に従っているが全体的に概ね平行のままである構成が挙げられ得る。別の例示的な非平行形態として、第１の壁から第２の壁までの距離の変化により生じる、製品の厚さに変化がある構成が挙げられ得る。

図１７には、例示的な金型工具２４２と、構造柱１８が、タックオフ構造部２９４を含む凹部分２９２の両側に構成されている、対応する成形された中空製品１０とが示されている。金型工具２４２に関して、符号が付された部品は、図５〜図９に示されている実施形態と実質的に同様の機能により実質的に同様に機能し、同様の部品には、対応する同様の数に２００を加えた数が付されている。したがって、異なる点のみを詳細に説明する。上記の代替及び変形が、以下で詳述する更なる実施形態に等しく適用可能である。

図示のように、金型工具２４２は、２つの金型半体、すなわち第１の金型半体２４４及び第２の金型半体２４６を含む。型閉め形態では、第１の金型半体２４４及び第２の金型半体２４６は金型キャビティ２４８をともに画定する。第２の金型半体２４６内に、構造柱を形成する複数の摺動変位可能なコアピンが設けられている。コアピンは、それぞれが１つ又は複数のアクチュエーター（図示せず）の動作により側方変位が可能な、所望のストローク距離に基づく対応するヨーク板２５４ａ、２５４ｂに連結されることで、キャビティ２４８に対して突出及び後退することが可能になる。

図１７に示されている中空製品１０において、凹部分２９２の両側の第１の壁１２と第２の壁１４との間の距離は異なる、すなわち、構造柱１８ａが構造柱１８ｂに比べて長い。ストロークの相違に対処するために、コアピン２５２ａはヨーク板２５４ａに取り付けられるのに対し、コアピン２５２ｂはヨーク板２５４ｂに取り付けられる。理解されるように、本明細書に記載の構造柱の技術及び方法は、自動車用途及び自動車以外の用途の双方におけるロードフロア、スペアタイヤカバー及びパーティッション／ディバイダー／パネルを含むがそれらに限定されない広範のブロー成形中空製品に適用することができる。構造柱の技術には、防音壁／吸音パネルの設備及びエネルギー吸収体における用途がある場合もある。

図１８には、例示的な金型工具３４２と、構造柱が第１の側壁１２及び第２の側壁１４の双方に形成されている、対応する成形された中空製品１０とが示されている。金型工具３４２に関して、符号が付された部品は、図５〜図９に示されている実施形態と実質的に同様の機能により実質的に同様に機能し、同様の部品には、対応する同様の数に３００を加えた数が付されている。したがって、異なる点のみを詳細に説明する。上記の代替及び変形が、以下で詳述する更なる実施形態に等しく適用可能である。

図示のように、金型工具３４２は、２つの金型半体、すなわち第１の金型半体３４４及び第２の金型半体３４６を含む。型閉め形態では、第１の金型半体３４４及び第２の金型半体３４６は金型キャビティ３４８をともに画定する。第１の金型半体３４４内に、第１の壁１２に対応する側のパリソンと係合する第１の複数の摺動変位可能なコアピン３５２ａが設けられている。第２の金型半体３４６内に、第２の壁１４に対応する側のパリソンと係合する第２の複数の摺動変位可能なコアピン３５２ｂが設けられている。コアピン３５２ａ、３５２ｂは、それぞれが１つ又は複数のアクチュエーター（図示せず）の動作により側方変位が可能な、それぞれのヨーク板３５４ａ、３５４ｂに連結されることで、キャビティ３４８に対して突出及び後退することが可能になる。そのため、得られる中空製品１０は、第１の壁１２から延びるとともに第２の壁１４の内側面と係合する第１の組の構造柱１８ｃと、第２の壁１４から延びるとともに第１の壁１２の内側面と係合する第２の組の構造柱１８ｄとを提供する。

上記の例は、独立した構造柱を形成するものとして両側からの突出部を提供するが、幾つかの実施形態では、金型工具は、両側から延出する突出部が、図１９に示されているような構造柱１８を有する中空製品１０を成形するために対向する関係にあるように位置合わされる対向するコアピンを有して構成される。両側からの突出の程度は様々とすることができ、すなわち、対向する突出部間の一体接合は、中央平面上に位置決めされる必要はなく、特定の用途の必要に応じて一方の側に向かって位置付けることができる。両側からの突出の長さがより短いため、この構成を有する中空製品の厚さがより薄肉であることで、全体の重量を更に低減することができる。構造柱は、前述の実施形態において記載したように、中空コアの構造柱として例示したが、ブロー成形前にコアピンを抜去することによって中実コアの構造柱として構成することもできる。

上述の方法において、更なるパリソン操作ステップ／成形ステップを組み込むことができる。例えば、プリシール板を金型工具側に組み込んで、パリソンの下流端又は上流端の一方又は双方を挟むことができる。パリソンをプリシールすると、任意のプリブロー作業を用いて、型閉め前にパリソンを拡張させることができる。幾つかの特定の用途には、パリソンのプリストレッチが必要である場合があり、その場合、必要に応じてパリソンを係合及び伸張させる複数の細長いアームを有するストレッチャー板を、下流端側に用いることができる。加圧空気をパリソンに導入するために、ブローニードル又はブローチューブを金型工具の頂部、底部又は側部から配置することができる。

上記に提示した例示的な実施形態は、円形断面を有するものとしてコアピンを示しているが、非円形断面プロファイルも用いることができることが理解されるであろう。例えば、コアピンは、例えば楕円形、正方形、十字形、並びに、例えば五角形、六角形及び八角形であるがそれらに限定されない任意の多角形の構成であるがそれらに限定されない、断面プロファイルを有することができる。

本明細書に示されている構造柱は、長さ寸法に沿って実質的に一定の断面の直径を有するものとして例示されているが、幾つかの実施形態では、柱の断面は直径又は平均幅が様々であり得る。換言すれば、幾つかの実施形態では、構造柱の周壁の外側面は、例えば構造柱が「砂時計」状の形状を有するものとして提供されている場合等、長さ寸法に沿って平行ではない場合がある。

本明細書において示されている中実コアの構造柱は、全体が実質的に中実であるものとして例示されているが、幾つかの実施形態では、中実コアの構造柱は、熱可塑性材料が存在しない更なる空隙を含み得る。

上記に例示した種々のプロセスは、カバーを中空構造体の成形の際に含めているが、カバーは任意選択的であることが理解されるであろう。

本発明による種々の実施形態が上記で説明されてきたが、これらの実施形態は説明及び例として提示されているにすぎず、限定ではないことを理解されたい。形式及び細部における種々の変更は本発明の範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲（breadth and scope）は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の組合せの特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。

Claims (20)

1. 中空製品であって、
   第１の壁と、
   第２の壁と、
   なお、前記第１の壁及び前記第２の壁は、対向する関係で位置決めされるとともに間にスペースを画定し、
   前記第２の壁から延びるとともに前記スペースにわたる、複数の突出する構造柱であって、該構造柱のそれぞれは前記第１の壁の内側面と一体接合される端面を有する、複数の突出する構造柱と、
   を備える、中空製品。
2. 前記構造柱のそれぞれは内部に中空コアが形成されている、請求項１に記載の中空製品。
3. 前記構造柱のそれぞれの前記内壁は圧潰し、一体接合されて中実コアを形成する、請求項１に記載の中空製品。
4. 前記構造柱のそれぞれの前記内壁は部分的に圧潰し、一体接合されて部分的に中空のコアを形成する、請求項１に記載の中空製品。
5. 前記複数の構造柱は、矩形、等距離共線、三角形、六角形及びそれらの組合せからなる群から選択されるアレイ状に構成される、請求項１に記載の中空製品。
6. 請求項５に記載の中空製品であって、前記アレイ状の構造柱は、該中空製品の主要な向きに対して斜めの向きで更に構成される、中空製品。
7. 前記第１の壁の外側面の少なくとも一部分に一体接合されるカバーを更に備える、請求項１に記載の中空製品。
8. 前記第１の壁の外側面の少なくとも一部分に一体接合される補強層を更に備える、請求項１に記載の中空製品。
9. カバーが前記補強層に一体接合される、請求項８に記載の中空製品。
10. 中空製品を製造する方法であって、
    第１の金型半体と第２の金型半体との間にパリソンを位置決めすることであって、前記第１の金型半体及び前記第２の金型半体は前記中空製品を成形するキャビティをともに画定し、前記第２の金型半体は前記キャビティの中に延出可能な複数の変位可能なコアピンを有する、位置決めすることと、
    前記第１の金型半体及び前記第２の金型半体を型閉めすることと、
    前記パリソン内に対応する突出部を形成するように前記コアピンを前記パリソンの中に延出させることと、
    なお、前記突出部は、前記構造柱を形成するように前記パリソンの対向する内側面と係合及び一体接合する端面を有し、
    前記中空製品を成形するために前記パリソンを前記キャビティに当接させるように加圧空気を前記パリソンに導入することと、
    前記第１の金型半体及び前記第２の金型半体を型開きすることであって、内部に成形されている前記中空製品を離型することを可能にすることと、
    を含む、方法。
11. 前記コアピンを、金型工具の型閉め前に前記第２の金型半体から前記キャビティの中に少なくとも部分的に延出させる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記コアピンを、金型工具の完全な型閉め前に完全に延出させる、請求項１０に記載の方法。
13. 各対応するコアピンを通しての空気の導入によって各突出部の端領域を拡張させることを更に含み、該拡張は、金型工具の完全な型閉め時に、前記端面を前記パリソンの前記対向する内側面と係合及び一体接合させるのに十分である、請求項１０に記載の方法。
14. 各対応するコアピンによる空気の前記導入は、前記突出部の前記端面と前記パリソンの前記対向する内側面との間の所定の間隙距離の確立時に行われる、請求項１３に記載の方法。
15. 各対応するコアピンによる空気の前記導入は、前記パリソンとの前記コアピンの係合時に連続することで、該パリソンの端領域にブルノーズ形成部が形成される、請求項１３に記載の方法。
16. 前記中空製品に一体接合されるカバーを、前記パリソンと前記第１の金型半体との間に位置決めする、請求項１０に記載の方法。
17. 第２の複数の変位可能なコアピンが前記第１の金型半体内に設けられ、前記第２の複数の変位可能なコアピンは、対向する面から前記中空製品内に更なる構造柱を形成するように前記キャビティの中に延出可能である、請求項１０に記載の方法。
18. 前記コアピンを、中空コアを有する構造柱を形成するために前記加圧ガスを導入する際に、延出位置に維持する、請求項１０に記載の方法。
19. 前記コアピンを、前記加圧ガスを導入する前に前記第２の金型半体の中に後退させ、そのため、前記構造柱のそれぞれの前記内壁が圧潰し、一体接合して中実コアを形成する、請求項１０に記載の方法。
20. 中空の構造パネルであって、
    第１の壁及び第２の壁であって、対向する関係で位置決めされるとともに間にスペースを画定する、第１の壁及び第２の壁と、
    前記第１の壁の外側面に一体接合されるカバーと、
    前記第２の壁の中に形成される複数の突出する構造柱であって、該構造柱のそれぞれは、前記スペースにわたるとともに、前記第１の壁の内側面と一体接合される端面を有する、複数の突出する構造柱と、
    を備える、中空の構造パネル。