JP2016043673A - Bellows production method, and bellows - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ベローズの製造方法および当該製造方法によって製造されたベローズに関する。 The present invention relates to a bellows manufacturing method and a bellows manufactured by the manufacturing method.
伸縮性を有するゴムや樹脂等の材料で形成された蛇腹管状のベローズが知られている。ベローズは、たとえば、自動車の転舵機構を構成するラックアンドピニオン機構のラック軸の端部に連結されたタイロッドと、ラック軸を収容するハウジングとを覆っている。この場合のベローズは、伸縮することによってラック軸およびタイロッドの移動に追従するとともに、ハウジングとラック軸との隙間への異物の侵入を防止する。 A bellows-shaped bellows made of a material such as elastic rubber or resin is known. The bellows, for example, covers a tie rod connected to an end of a rack shaft of a rack and pinion mechanism that constitutes a steering mechanism of an automobile, and a housing that houses the rack shaft. The bellows in this case follows the movement of the rack shaft and the tie rod by expanding and contracting, and prevents foreign matter from entering the gap between the housing and the rack shaft.
ゴムや樹脂等による中空体の成形方法として、ダイレクトブロー成形法が知られている。ダイレクトブロー成形法は、下記特許文献1に示すように、食品や液体洗剤といった日用品を収容する容器の成形のために用いられるのが一般的である。このような容器は、ベローズとは異なり、高い寸法精度が求められない。 A direct blow molding method is known as a method for molding a hollow body made of rubber, resin, or the like. As shown in Patent Document 1 below, the direct blow molding method is generally used for molding containers for storing daily necessities such as foods and liquid detergents. Unlike a bellows, such a container does not require high dimensional accuracy.
仮にダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合、想定される製造工程は、図1〜図4に図示される。
まず、図1に示すように、ベローズの製造装置1を構成する押出機2により、溶融した材料によってチューブ状に形成されたパリソン3が、下方の金型4へ向けて押し出される。金型4は、横方向に移動可能な複数の第1分割型5と、上下方向に移動可能な第2分割型6とに分割される。
When manufacturing a bellows using a direct blow molding method, the manufacturing process assumed is illustrated in FIGS.
First, as shown in FIG. 1, a
図2に示すように、パリソン3の内部空間の下端部に第2分割型6が収容されるまでパリソン3が押し出されると、複数の第1分割型5が接近し合うように横方向に移動することによって、金型4が閉じる。これより、金型4内には、完成後のベローズに一致するキャビティ7が、金型4の内面4Aによって形成される。パリソン3の上端部は、金型4の内面4Aの上端部によって円筒状に形成され、当該上端部には、上方へ臨む開口部3Aが形成されている。パリソン3の内部空間は、第2分割型6によって下方から塞がれている。
As shown in FIG. 2, when the
次に、製造装置1を構成するブローピン8が、金型4にセットされたパリソン3の上方に配置される。ブローピン8は、下方へ突出していて、その下端には、吐出口8Aが形成されている。ブローピン8の内部には、空気流路8Bが形成されている。空気流路8Bは、吐出口8Aから上方へ延びた後に、コンプレッサ等の空気供給機構(図示せず)に接続されている。
Next, the
次に、図3に示すように、ブローピン8が下降し、パリソン3の上端部の開口部3Aに対して上方から挿入される。これにより、パリソン3の上端部の内周面が、ブローピン8の外周面によって成形されるとともに、パリソン3の内部空間が上方から塞がれる。
次に、空気供給機構から供給された圧縮空気が、空気流路8Bを通って吐出口8Aからパリソン3内に吹き込まれる。これにより、図4に示すように、パリソン3が膨張して金型4の内面4Aに沿い、ベローズへと成形される。最後に、パリソン3において金型4からはみ出したばり9を除去すると、ベローズが完成する。
Next, as shown in FIG. 3, the
Next, the compressed air supplied from the air supply mechanism is blown into the
このようにダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合、図3に示すようにブローピン8がパリソン3の開口部3Aに挿入されるときに、ブローピン8の外周面が、開口部3Aにおけるパリソン3の内周面を引きずることが想定される。パリソン3の内周面においてブローピン8によって引きずられた部分は、図3および図4に示すようにパリソン3の内周面からはみ出すように垂れた肉垂れ部10となる。肉垂れ部10は、ベローズから剥がれて異物になる虞があるので、ベローズの信頼性の観点から好ましくない。
Thus, when manufacturing a bellows using a direct blow molding method, when the
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合において、肉垂れ部の発生を抑制できるベローズの製造方法、および、当該製造方法によって製造されたベローズを提供することを目的とする。 The present invention has been made under such background, and in the case of manufacturing a bellows using a direct blow molding method, the manufacturing method of a bellows capable of suppressing the occurrence of a sagging portion, and the manufacturing method. The purpose is to provide a bellows.
請求項1記載の発明は、ダイレクトブロー成形法を用いたベローズ(15)の製造方法であって、押出成形されたチューブ状のパリソン(54)を金型(52)内にセットするステップと、ねじ溝(70)が形成された外周面(53A)を有するブローピン(53)を、前記パリソンの端部(54A)における開口部(63)に、前記ブローピンの軸周りに回転させながら挿入するステップと、前記開口部に挿入された前記ブローピンから前記パリソン内に空気を吹き込んで前記パリソンを前記金型の内面(52A)に沿わせることによって、前記パリソンを前記ベローズへと成形するステップと、を含むことを特徴とする、ベローズの製造方法である。 The invention according to claim 1 is a method for producing a bellows (15) using a direct blow molding method, wherein an extruded tubular parison (54) is set in a mold (52); A step of inserting a blow pin (53) having an outer peripheral surface (53A) in which a thread groove (70) is formed into an opening (63) in an end portion (54A) of the parison while rotating around an axis of the blow pin. And forming the parison into the bellows by blowing air into the parison from the blow pin inserted into the opening and causing the parison to follow the inner surface (52A) of the mold. It is a manufacturing method of the bellows characterized by including.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、ベローズである。
請求項3記載の発明は、前記開口部に相当する内周面(16A)に、螺旋状に延びる凹凸(72)を有することを特徴とする、請求項2記載のベローズである。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
The invention according to
A third aspect of the present invention is the bellows according to the second aspect, wherein the inner peripheral surface (16A) corresponding to the opening has an unevenness (72) extending spirally.
In addition, in the above, the numbers in parentheses represent reference numerals of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited by these reference numerals.
請求項1記載の発明によれば、ダイレクトブロー成形法によるベローズの製造に用いられるブローピンの外周面には、ねじ溝が形成されている。ブローピンは、金型内にセットされたパリソンの端部における開口部に挿入される際、ブローピンの軸周りに回転する。そのため、パリソンの開口部において肉垂れ部の元となる余分な部分が、回転するブローピンのねじ溝によって金型の外に掻き出される。これにより、ブローピンがパリソンの開口部に挿入されても、開口部内における肉垂れ部の発生を抑制できる。 According to invention of Claim 1, the thread groove is formed in the outer peripheral surface of the blow pin used for manufacture of the bellows by the direct blow molding method. When the blow pin is inserted into the opening at the end of the parison set in the mold, it rotates about the blow pin axis. For this reason, an excess portion that becomes the base of the sagging portion in the opening of the parison is scraped out of the mold by the screw groove of the rotating blow pin. Thereby, even if a blow pin is inserted in the opening part of a parison, generation | occurrence | production of the sagging part in an opening part can be suppressed.
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の製造方法によって製造されたベローズでは、肉垂れ部の発生を抑制できる。
請求項3記載の発明によれば、ベローズは、開口部に相当する内周面に、ブローピンのねじ溝の跡として螺旋状に延びる凹凸を有する。ベローズが相手部品に組み付けられた状態では、当該凹凸における凸部がベローズと当該相手部品との隙間を塞ぐので、異物が当該隙間を通ることを防止できる。
According to invention of
According to invention of
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係るベローズ15の模式的な斜視図である。図5に示すように、ベローズ15は、管状であり、伸縮性を有するゴムや樹脂等の材料(たとえば、オレフィン系熱可塑性エラストマー)で形成されている。ベローズ15の軸方向Xにおける一端部16および他端部17は、円環状に形成されていて、ベローズ15において一端部16と他端部17との間の部分は、蛇腹管状に形成された蛇腹部18である。一端部16および他端部17では、互いの寸法(内径や軸方向Xの長さ等)が同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、蛇腹部18における凹凸の寸法は、軸方向Xの全域で同じであってもよいし、途中で異なっていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 5 is a schematic perspective view of the
図6は、ベローズ15が組み込まれるステアリング装置20の概略構成を示す模式図である。図6に示すように、ベローズ15は、一例として、自動車のステアリング装置20に組み込まれる。
ステアリング装置20は、ステアリングホイール21が連結されたステアリングシャフト22と、ステアリングホイール21の回転に連動して転舵輪(図示せず)を転舵する転舵機構23とを備えている。転舵機構23は、ラックアンドピニオン機構であり、自動車の車体(図示せず)の左右方向に延びたラック軸24と、ステアリングシャフト22に連結されたピニオン軸25を備えている。ピニオン軸25は、ラック軸24に設けられたラック24Aに噛み合うピニオン25Aを有している。ステアリングホイール21の操舵に伴うステアリングホイール21およびピニオン軸25の回転は、ラック24Aおよびピニオン25Aによって、車体の左右方向への直線移動に変換される。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the steering device 20 in which the
The steering device 20 includes a steering
ラック軸24は、左右方向に延びる中空円筒状であって車体に固定されるハウジング26内に収容されている。ラック軸24の左右方向における各端部は、ハウジング26から突出している。ラック軸24の各端部には、タイロッド27が、インナーボールジョイント28を介して連結されている。ラック軸24の各端部に連結されたタイロッド27は、ナックルアーム(図示せず)を介して転舵輪(図示せず)に連結されている。転舵輪は、ラック軸24の移動に連動して転舵される。
The
ベローズ15は、その軸方向Xが左右方向に沿った状態で、ラック軸24の左右方向における両端部に1つずつ設けられている。ラック軸24の端部と、インナーボールジョイント28と、タイロッド27においてインナーボールジョイント28に連結された端部とは、ベローズ15内に収容されている。
ベローズ15の一端部16は、タイロッド27の外周面に対して外嵌され、ベローズ15の他端部17は、ハウジング26の内周面に対して内嵌されている。環状の締付リング29が、一端部16に対して外嵌され、一端部16をタイロッド27の外周面に密着させている。ベローズ15は、ハウジング26の内周面とラック軸24との隙間を封止していて、当該隙間への外部からの異物の侵入を防止している。
One bellows 15 is provided at each end of the
One
ラック軸24およびタイロッド27がステアリングホイール21の操舵に伴って移動すると、ベローズ15では、一端部16と他端部17との間の蛇腹部18が、ラック軸24およびタイロッド27の移動に追従するように自在に伸縮する。
図7は、ベローズ15が組み込まれる等速ジョイント35の概略構成を示す模式図である。ベローズ15は、図7に示す等速ジョイント35に組み込まれてもよい。等速ジョイント35は、自動車の構成部品であって、自動車の駆動軸等に設けられる。等速ジョイント35は、入力軸36と、出力軸37と、入力軸36と出力軸37との連結部分に位置して入力軸36から出力軸37に回転を伝える複数のボール38とを含む。
When the
FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the constant velocity joint 35 in which the
ベローズ15では、一端部16が入力軸36に対して外嵌され、他端部17が出力軸37に対して外嵌されている。環状の締付リング39が、一端部16に対して外嵌され、一端部16を入力軸36の外周面に密着させている。環状の締付リング40が、他端部17に対して外嵌され、他端部17を出力軸37の外周面に密着させている。ベローズ15は、入力軸36と出力軸37との連結部分を封止していて、当該連結部分への外部からの異物の侵入を防止している。
In the
なお、ベローズ15は、ステアリング装置20や等速ジョイント35以外の装置にも用いることができる。
次に、ベローズ15の製造方法について説明する。図8は、ベローズ15についての本発明の一実施形態に係る製造方法を示す模式的な断面図である。図9は、図8の次の工程を示す模式的な断面図である。
The bellows 15 can also be used for devices other than the steering device 20 and the constant velocity joint 35.
Next, a method for manufacturing the
まず、図8および図9を参照して、ベローズ15を製造する製造装置50について説明する。製造装置50は、押出機51と、金型52と、ブローピン53とを含む。
図8を参照して、押出機51は、その下面に円環状の出口51Aを有していて、加熱により溶融した材料を出口51Aから下方へ押し出す。これにより、当該材料から押出成形されたパリソン54が、押出機51の出口51Aから下方に垂れ下がる。パリソン54は、ベローズ15の元となるチューブであり、その軸方向は、ベローズ15の軸方向Xと一致する。垂れ下がったパリソン54の軸方向Xは、上下方向Zと一致している。
First, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the
Referring to FIG. 8,
金型52は、横方向Yに移動可能な複数(ここでは一対)の第1分割型55と、上下方向Zに移動可能な第2分割型56とに分割される。製造装置50は、第1分割型55および第2分割型56のそれぞれを移動させるアクチュエータ(図示せず)を含む。
各第1分割型55には、上下方向Zから見て円弧状に形成された上側円弧面55Aと、ベローズ15の蛇腹部18の外面に一致した凹凸を有する凹凸面55Bと、上下方向Zから見て円弧状に形成された下側円弧面55Cとが、上方からこの順に並んで形成されている。第2分割型56は、上下方向Zから見たときの第2分割型56の輪郭をなす円形状の外周面56Aを有する。
The
Each
図9を参照して、ブローピン53は、下方へ延びる金属製(例えば銅製)のピンである。ブローピン53は、上下方向Zに延びる軸線Jを円中心とする外周面53Aを有する。外周面53Aの下端部は、ブローピン53の先端部53Bであり、下方へ向かうにつれて滑らかに縮径するように丸められている。ブローピン53には、空気流路57が形成されている。空気流路57の一端部は、軸線Jに沿ってブローピン53内を下方に延び、ブローピン53の先端部53Bの下端から下方に露出されている。空気流路57において先端部53Bから下方に露出された部分は、吐出口58である。空気流路57の他端部は、製造装置50に含まれるコンプレッサ等の空気供給機構(図示せず)に接続されている。ブローピン53内には、図示しない冷却流路が形成されている。ベローズ15の製造時には、冷却水が冷却流路を流れることによって、ブローピン53全体が冷却されている。
Referring to FIG. 9,
製造装置50は、ブローピン53を、軸線Jを中心とする軸周りに回転させるモータ59と、ブローピン53を上方から支持した状態で上下方向Zに移動させるアクチュエータ(図示せず)とを含む。
図10は、ブローピン53の側面図である。図11は、変形例に係るブローピン53の側面図である。図10に示すように、ブローピン53の外周面53Aには、ねじ溝70が形成されている。ねじ溝70は、前述した軸線Jを中心として螺旋状に延びる溝である。上下方向Zに隣り合うねじ溝70に挟まれた部分71は、図10に示すように上下方向Zに沿って平坦であってもよいし、図11に示すように尖っていてもよい。
The
FIG. 10 is a side view of the
ベローズ15は、製造装置50によって、ダイレクトブロー成形法を用いた以下の製造方法によって製造される。ダイレクトブロー成形法では、ベローズ15の製造のために従来から用いられてきたプレスブロー成形法やインジェクションブロー成形法に比べて、製造装置50の設備費用を安く抑えられるので、低コストでベローズ15を製造できる。
まず、図8に示すように、一対の第1分割型55を互いに離間させることによって金型52が開いた状態で、チューブ状のパリソン54が、押出機51によって、下方の金型52へ向けて押出成形される。押出成形されたパリソン54は、一対の第1分割型55の間に配置される。第2分割型56は、パリソン54の内部空間の下端部に対して下方から挿入される。
The bellows 15 is manufactured by the
First, as shown in FIG. 8, in a state where the
次に、図9に示すように、一対の第1分割型55を互いに接近させることによって金型52を閉じる。一対の第1分割型55の上側円弧面55A同士が連続して、円形状の上側円周面60を構成し、一対の第1分割型55の下側円弧面55C同士が連続して、円形状の下側円周面61を構成する。第2分割型56は、上下方向Zにおいて下側円周面61と同じ位置にあって、第2分割型56の外周面56Aは、下側円周面61によって非接触で取り囲まれている。
Next, as shown in FIG. 9, the
上側円周面60は、完成したベローズ15の一端部16の外周面に相当し、下側円周面61は、ベローズ15の他端部17の外周面に相当し、第2分割型56の外周面56Aは、他端部17の内周面に相当する(図5参照)。一対の第1分割型55の凹凸面55B同士は、連続していて、ベローズ15の蛇腹部18の輪郭に相当する。上側円周面60、下側円周面61および凹凸面55Bは、閉じた金型52の内面52Aを構成する。閉じた金型52では、内面52Aによって、ベローズ15の輪郭に相当するキャビティ62が形成されている。
The upper
金型52が閉じると、パリソン54は、金型52内のキャビティ62にセットされる。パリソン54では、上端部54Aの外周面が、金型52の上側円周面60に沿っていて、下端部54Bが、金型52の下側円周面61と第2分割型56の外周面56Aとの隙間に配置されている。下端部54Bにおいて当該隙間から下方にはみ出した部分は、ばり64である。パリソン54において上端部54Aと下端部54Bとの間の途中部54Cは、上下方向Zにおいて凹凸面55Bと同じ位置にあり、凹凸面55Bと非接触状態にある。パリソン54の内部空間は、第2分割型56によって下方から塞がれている。パリソン54では、軸方向Xにおいて第2分割型56とは反対側の端部である上端部54Aに、円形状の開口部63が形成されている。開口部63は、閉じた金型52から上方へ露出されている。
When the
次に、パリソン54がセットされた金型52が、図9に示すように、ブローピン53の下方まで移動する。製造装置50は、金型52を移動させるアクチュエータ(図示せず)を含む。金型52の移動が完了した状態では、ブローピン53の先端部53Bの真下に、パリソン54の開口部63が位置している。開口部63の内径は、ブローピン53の外径よりも小さい。
Next, the
図12は、図9の次の工程を示す模式的な断面図である。図13は、図12の次の工程を示す模式的な断面図である。
次に、図12に示すように、ブローピン53が、その軸周りに回転しながら、軸方向Xの上方からパリソン54の開口部63に挿入される。このとき、ブローピン53は、開口部63に軽く圧入される。ブローピン53の下降速度(送り速度)は、低めに設定される。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG.
Next, as shown in FIG. 12, the
ブローピン53が開口部63に挿入される際、パリソン54の開口部63において肉垂れ部10(図3参照)の元となる余分な部分が、回転するブローピン53のねじ溝70によって、ねじ切りの要領で金型52の外(上方)に掻き出されて、ばり65となる。これにより、ブローピン53がパリソン54の開口部63に挿入されても、開口部63内における肉垂れ部10の発生を抑制できる。よって、製造されたベローズ15でも、肉垂れ部10の発生を抑制できる。なお、仮に肉垂れ部10が発生したとしても、肉垂れ部10を、ベローズ15から剥離しない程度に小さく抑えることができる。
When the
このようにパリソン54の開口部63に挿入された状態のブローピン53は、前述したように冷却されているので、パリソン54の上端部54Aの内周面は、硬化し、ブローピン53の外周面53Aに一致するように成形される。また、パリソン54の内部空間が、ブローピン53によって上方から塞がれる。
次に、前述した空気供給機構(図示せず)から、ブローピン53の空気流路57に圧縮空気が供給される。これにより、図13の実線矢印で示すように、空気が、パリソン54の開口部63に挿入されたブローピン53の吐出口58からパリソン54内に吹き込まれる。その結果、パリソン54が、膨張して金型52の内面52Aに沿うことによって、ベローズ15へと成形される。これにより、パリソン54では、上端部54Aがベローズ15の一端部16となり、下端部54Bがベローズ15の他端部17となり、途中部54Cが蛇腹部18となる。
Since the
Next, compressed air is supplied to the
次に、硬化したパリソン54において金型52から上下にはみ出したばり64および65を除去し、ブローピン53をパリソン54の開口部63から上方へ引き抜くと、ベローズ15が完成する。金型52を開くと、完成したベローズ15が取り出される。
図14は、完成したベローズ15の模式的な断面図である。完成したベローズ15では、一端部16の内周面16Aが、パリソン54の上端部54Aの開口部63(図13参照)に相当する。パリソン54が硬化した状態でブローピン53を引き抜いたり、パリソン54が硬化する前の段階で、ブローピン53を挿入時とは逆方向に回転させながら挿入時と同じ送り速度で引き抜いたりする。これにより、内周面16Aには、ブローピン53のねじ溝70の跡として螺旋状に延びる凹凸72が残る。ベローズ15の一端部16が、前述したタイロッド27(図6参照)や入力軸36(図7参照)といった相手部品に組み付けられた状態では、凹凸72における凸部72Aがベローズ15と当該相手部品との隙間を塞ぐ。よって、異物(グリースも含む)が当該隙間を通ることを防止できる。
Next, the
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the completed bellows 15. In the completed bellows 15, the inner
なお、パリソン54が硬化する前の段階で、ブローピン53を挿入時とは逆方向に回転させずに引き抜くと、ベローズ15の一端部16の内周面16Aには、凹凸72が形成されない。しかし、前述したように締付リング29および39(図6および図7参照)によって一端部16が相手部品に密着するので、凹凸72が存在しなくても、異物がベローズ15と当該相手部品との隙間を通ることを防止できる。
If the
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the contents of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
15…ベローズ、16A…内周面、52…金型、52A…内面、53…ブローピン、53A…外周面、54…パリソン、54A…上端部、63…開口部、70…ねじ溝、72…凹凸
DESCRIPTION OF
Claims (3)
押出成形されたチューブ状のパリソンを金型内にセットするステップと、
ねじ溝が形成された外周面を有するブローピンを、前記パリソンの端部における開口部に、前記ブローピンの軸周りに回転させながら挿入するステップと、
前記開口部に挿入された前記ブローピンから前記パリソン内に空気を吹き込んで前記パリソンを前記金型の内面に沿わせることによって、前記パリソンを前記ベローズへと成形するステップと、
を含むことを特徴とする、ベローズの製造方法。 A method for producing a bellows using a direct blow molding method,
Setting the extruded tubular parison in a mold;
Inserting a blow pin having an outer peripheral surface formed with a thread groove into an opening at an end of the parison while rotating around an axis of the blow pin;
Molding the parison into the bellows by blowing air into the parison from the blow pin inserted into the opening and causing the parison to follow the inner surface of the mold;
A method for producing a bellows, comprising:
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