JP2017104992A - 管状体 - Google Patents

Abstract

【課題】中空を備えた筒状体に対して、樹脂製の管部を備えた管状体を挿入するときに、挿入容易性を高めること。【解決手段】本発明の一実施形態は、中空を備えた筒状体の中空内に挿入される管状体である。この管状体は、樹脂製の管部を備え、管部の外周面には、管部の長手方向に沿ってパーティングラインを有する。そして、管状体が筒状体に挿入された状態において、管部の外周面のうちパーティングラインの近傍の面領域と筒状体の内周面の間に間隙が設けられるように管部の外周面が形成され、それによってパーティングラインとその近傍が筒状体の内周面と接触しないことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製の管部を備えた管状体に関する。

例えば自動車の車体等の構造物内に樹脂材を形成することは知られている。例えば特許文献１には、自動車の車体を構成する筒状部材に環状の発泡樹脂を配設することが記載されている。

特開２００７−９０５４２号公報

ところで、軽量化を図りつつ制振機能及び／又は補強機能を得ることを目的として、中空の筒部を備えた筒状体に対して、樹脂製の管部を備えた管状体を挿入することで管部と筒部が積層された筒状積層体を形成することが考えられる。例えば、自動車等で使用される金属製の筒状体の制振性能を向上させるために、当該筒状体の内周面に沿って発泡樹脂製の管状体を挿入することが考えられる。このとき、筒状積層体を効率良く製造するために、筒状体に対する管状体の挿入容易性を高めることが要請される。

よって、発明の１つの側面では、中空を備えた筒状体に対して、樹脂製の管部を備えた管状体を挿入するときに、挿入容易性を高めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態は、中空を備えた筒状体の前記中空内に挿入される管状体である。この管状体は、樹脂製の管部を備え、前記管部の外周面には、前記管部の長手方向に沿って形成されたパーティングラインを有する。そして、前記管状体が前記筒状体に挿入された状態において、前記管部の外周面のうち前記パーティングラインの近傍の面領域と前記筒状体の内周面の間に間隙が設けられるように前記管部の外周面が形成され、それによって前記パーティングラインとその近傍が前記筒状体の内周面と接触しないことを特徴とする。

前記管状体において、前記管部の外周面の少なくとも一部に表皮材を設けてもよい。

前記管状体において、前記表皮材は、前記外周面のうち前記パーティングラインとその近傍を除いた面領域に設けられていてもよい。

前記管状体において、前記管部は、発泡樹脂によって成形されていてもよい。

本発明によれば、中空を備えた筒状体に対して、樹脂製の管部を備えた管状体を挿入するときに、挿入容易性を高めることができる。

実施形態の筒状積層体の分解組立図である。 筒状積層体に含まれる一方の管状体の平面図（上側）および側面図（下側）である。 筒状積層体に含まれる他方の管状体の平面図（上側）および側面図（下側）である。 図２のＡ−Ａ断面、図３のＢ−Ｂ断面およびＣ−Ｃ断面の断面図である。 本実施形態の管状体の製造方法を説明する図である。 本実施形態の管状体の製造方法を説明する図である。 本実施形態の管状体の製造方法を説明する図である。

（１）管状体および筒状積層体の構成
以下、本発明の一実施形態に係る管状体、および、当該管状体を含む筒状積層体について、図１〜４を参照して説明する。
図１は、本実施形態の筒状積層体１の分解組立図である。図２は、筒状積層体１に含まれる一方の管状体２の平面図（上側）および側面図（下側）である。図３は、筒状積層体１に含まれる他方の管状体３の平面図（上側）および側面図（下側）である。図４は、図２のＡ−Ａ断面、図３のＢ−Ｂ断面およびＣ−Ｃ断面の断面図である。ここで、Ａ−Ａ断面は管状体２の断面に相当し、Ｂ−Ｂ断面およびＣ−Ｃ断面は管状体３の断面に相当する。

図１に示すように、本実施形態の筒状積層体１は、基本的には、筒状体４に管状体２，３が内挿されて積層状態となった構造を有する。この筒状積層体１の例では、クランプ９が筒状体４に取り付けられる例を示しているが、この限りではない。つまり、クランプ９は必須ではない。
図１に示す筒状積層体１の具体的な形状は一例に過ぎず、当業者であれば、このような筒状積層構造が、例えば自動車、列車、船舶あるいは建築物等の広範な分野に適用可能であることが理解される。特に、このような筒状積層体１は、高い制振機能を有することから、自動車のインストルメンタルパネルの内部に配置されるリインフォースメントとして好適に用いることができる。

筒状体４の外形は筒状積層体１の外形を画定することから、筒状積層体１の使用用途に応じて適宜決定されてよいが、図１に示す例では、筒状体４は、比較的大径の筒部４１と、比較的小径の筒部４２と、筒部４１および筒部４２を連結するテーパ形状の連結部４３とを備える。筒状体４の材質は特に限定するものではないが、例えば、鉄やアルミニウム等の強度が高い金属である。筒状体４が金属製である場合、圧延によって形成される。

図１および図２に示すように、管状体２は、後述するブロー成形によって形成される中空の管部２１と、管部２１の外周面２１ａに取り付けられ、管部２１と一体的に形成される表皮材２２，２３と、を備える。管状体２は、表皮材２２，２３の表面が筒状体４の筒部４１の内周面に接触するようにして（つまり、筒部４１と嵌合するようにして）、筒状体４の筒部４１の中空４１ａに挿入される。管部２１の断面は、実質的に楕円形状となっている。パーティングライン２１０とその近傍は、管部２１の長手方向に沿って形成され、管部２１の成形時に金型間に入り込んだ樹脂によって他の外周面２１ａから突出した突出部分となっている。パーティングライン２１０の突出量が大きい場合にはバリとなる。

図２に示すように、表皮材２２，２３は、管部２１の外周面２１ａのうちパーティングライン２１０とその近傍を除いた面領域に設けられていることが好ましい。

図１および図３に示すように、管状体３は、後述するブロー成形によって形成される中空の管部３１と、管部３１の外周面３１ａに取り付けられ、管部３１と一体的に形成される表皮材３２，３３と、を備える。管状体３は、表皮材３２，３３の表面が筒状体４の筒部４２の内周面に接触するようにして（つまり、筒部４２と嵌合するようにして）、筒状体４の筒部４２の中空４２ａに挿入される。従って、管状体３の外形は、管状体２のそれよりも小さい。管部３１の断面は、実質的に楕円形状となっている。パーティングライン３１０とその近傍は、管部３１の長手方向に沿って形成され、管部３１の成形時に金型間に入り込んだ樹脂によって他の外周面３１ａから突出した突出部分となっている。パーティングライン３１０の突出量が大きい場合にはバリとなる。

図３に示すように、表皮材３２，３３は、管部３１の外周面３１ａのうちパーティングライン３１０とその近傍を除いた面領域に設けられていることが好ましい。

筒状積層体１の管部２１，３１の樹脂材料は、限定されないが、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。
本実施形態の筒状積層体１の軽量化を図るため、さらには制振性能を向上させるために、管部２１，３１は、発泡樹脂製であることが好ましい。管部２１，３１となる発泡樹脂の発泡倍率は、例えば、１．５〜６倍の範囲である。ここでの発泡倍率とは、発泡前の混合樹脂の密度を、発泡後の発泡樹脂の見かけ密度で割った値である。
また、本実施形態の管部２１，３１を成形する際の発泡剤として、公知の物理発泡剤、化学発泡剤及びその混合物を適用することができる。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。

管状体２の表皮材２２，２３および管状体３の表皮材３２，３３の材質は、限定するものではないが、通気性のある材料であれば如何なる材料でもよく、例えば、不織布（例えば、ポリプロピレン不織布やポリエステル不織布）、織物、編物、それらを起毛した布地等である。

図１に示すように、管状体３には凹部３５が形成されている。凹部３５は、管状体３が筒状体４の筒部４２に挿入されたときに、筒部４２の孔５５に対応して位置決めされるように形成されている。それによって、管状体３が筒部４２に挿入された後に筒部４２の孔５５に対してクランプ９が外側から取り付けられたときに、クランプ９の先端部分が表皮材３２に干渉することが防止される。換言すれば、凹部３５の凹み量は、孔５５に取り付けられたクランプ９の先端が表皮材３２の表面に接触しないように設定されている。
筒部４２の孔５５の径およびクランプ９の先端形状は、クランプ９を孔５５に容易に挿入可能であって、かつクランプ９が筒部４２から容易に脱落しないように設定される。

次に、図４を参照して、本実施形態の管状体２，３の断面形状について説明する。図４の各断面図は、管状体２，３がそれぞれ筒部４１，４２に挿入されたときの管状体２，３の形状を、筒部４１，４２およびクランプ９を仮想線で表しながら示している。

図４のＡ−Ａ断面に示すように、管状体２が筒部４１の中空４１ａに挿入された状態では、管状体２の表皮材２２，２３の表面が筒部４１の内周面４１ｂに接触し、それによって管状体２の径方向の移動が筒部４１内で規制される。管状体２が筒部４１に挿入された状態では、管部２１の外周面２１ａは筒部４１の内周面４１ｂと接触しない。ここで、管状体２が筒状体４の中空４１ａに挿入された状態において、管部２１の外周面２１ａのうちパーティングライン２１０の近傍の面領域と筒状体４の筒部４１の内周面４１ｂの間に間隙が設けられるように管部２１の外周面２１ａが形成され、それによってパーティングライン２１０が筒部４１の内周面４１ｂと接触しないように構成されている。言い換えれば、管状体２が筒部４１の中空４１ａに挿入された状態において、パーティングライン２１０の近傍で、かつパーティングライン２１０の近傍の外周面２１ａ上の面領域から筒状体４の筒部４１の内周面４１ｂまでの離間距離ｄ１（図４参照）が、パーティングライン２１０の突出量よりも大きくなるように、管部２１の外周面２１ａが形成されている。

図４のＢ−Ｂ断面に示すように、管状体３が筒部４２の中空４２ａに挿入された状態では、管状体３の表皮材３２，３３の表面が筒部４２の内周面４２ｂに接触し、それによって管状体３の径方向の移動が筒部４２内で規制される。管状体３が筒部４２に挿入された状態では、管部３１の外周面３１ａは筒部４２の内周面４２ｂと接触しない。ここで、管状体３が筒状体４の中空４２ａに挿入された状態において、管部３１の外周面３１ａのうちパーティングライン３１０の近傍の面領域と筒状体４の筒部４２の内周面４２ｂの間に間隙が設けられるように管部３１の外周面３１ａが形成され、それによってパーティングライン３１０が筒部４２の内周面４２ｂと接触しないように構成されている。言い換えれば、管状体３が筒部４２の中空４２ａに挿入された状態において、パーティングライン３１０の近傍で、かつパーティングライン３１０の近傍の外周面３１ａ上の面領域から筒状体４の筒部４２の内周面４２ｂまでの離間距離ｄ２（図４参照）が、パーティングライン３１０の突出量よりも大きくなるように、管部３１の外周面３１ａが形成されている。

図４のＣ−Ｃ断面は、Ｂ−Ｂ断面とは、クランプ９に対応する位置において管状体３の凹部３５が形成されている点で異なる。凹部３５において、筒状体４の筒部４２の内周面４２ｂと、凹部３５を構成する表皮材３２の表面との間に間隙が確保され、それによってクランプ９の先端部分が表皮材３２と干渉しないように構成されていることがわかる。

後述するように、本実施形態の管状体２は一体的にブロー成形され、その際に、長手方向に沿ってパーティングライン２１０が成形される。前述したように、パーティングライン２１０とその近傍は、他の外周面２１ａから突出している。
このとき、本実施形態では、パーティングライン２１０を管部２１からカッター等で除去する必要がないか、除去するとしてもその高さ（例えばバリの高さ）を厳密に管理する必要がない。これは、管状体２が筒状体４の中空４１ａに挿入するときに、離間距離ｄ１（図４参照）が十分に確保されているため、パーティングライン２１０が筒部４１の内周面４１ｂと接触しないか、あるいは僅かに接触するに過ぎないためである。さらに、管状体２が筒状体４の中空４１ａに挿入するときに、パーティングライン２１０と筒部４１の内周面４１ｂとの間の摩擦力が発生しないか、発生したとしても僅かな摩擦力に過ぎないため、管状体２の筒部４１に対する挿入容易性を高めることができる。
また、パーティングライン２１０を除去する必要がないか、除去するとしてもその高さを厳密に管理する必要がないため、管状体２の製造工程を効率化することができる。

なお、本実施形態の管状体３についても同様のことがいえる。すなわち、管状体３の筒部４２に対する挿入容易性を高めることができる。さらに、パーティングライン３１０を除去する必要がないか、除去するとしてもその高さを厳密に管理する必要がないため、管状体３の製造工程を効率化することができる。

（２）管状体の製造方法
次に、図５〜７を参照して、本実施形態の管状体２，３の製造方法について説明する。図５〜７は、それぞれ本実施形態の管状体の製造方法を順に説明する図である。図５〜７において、図５の発泡パリソンＰ以外については、断面視によって示している。
以下で説明する製造方法では、管状体２と管状体３を一体構造とした成形品をブロー成形によって製造し、その後に当該成形品を割断して管状体２と管状体３を得る。

図５において、分割金型６１，６２はそれぞれ形成面（キャビティ面）６１ａ，６２ａが形成されている。形成面６１ａ，６２ａ上には、表皮材Ｃ，Ｃを保持するための突出部６１ｂ，６２ｂが設けられている。そして、予め端部近傍に孔を設けた一対の表皮材Ｃ，Ｃを用意し、発泡パリソンＰの押し出し前に、突出部６１ｂ，６２ｂに表皮材Ｃ，Ｃの孔を挿入することで、形成面６１ａ，６２ａ上に表皮材Ｃ，Ｃを保持させておく。次いで、環状ダイス１００から、発泡剤を含む円筒中空形状の発泡パリソンＰを分割金型６１，６２の間に押し出し、発泡パリソンＰを形成面６１ａ，６２ａの間に配置する。

次に、分割金型６１，６２を型締めして、発泡パリソンＰを分割金型６１，６２で挟み込む。これにより、発泡パリソンＰを、分割金型６１，６２の形成面６１ａ，６２ａによって画定される密閉空間内に収納させる。
次いで、真空成形によって、発泡パリソンＰを分割金型６１，６２の形成面６１ａ，６２ａに押し付けて、発泡パリソンＰを賦形する。なお、分割金型６１，６２については、成形後にパーティングラインＰＬ（パーティングライン２１０，３１０を含む）が形成されるようにして、金型の形状が決められている。分割金型６１，６２にそれぞれ真空チャンバ（図示せず）が内蔵され、当該真空チャンバと形成面６１ａ，６２ａの間には真空吸引のための連通路（図示せず）が設けられている。そして型締め後に、連通路から発泡パリソンＰと各形成面との間の密閉空間内の空気を真空チャンバによって吸引する。それによって、図６に示すように、発泡パリソンＰと表皮材Ｃ，Ｃが分割金型６１，６２の形成面６１ａ，６２ａに押し付けられる。真空成形を行うことにより、ブロー成形と比較して、発泡パリソンの気泡が潰れ難いという利点がある。

次に、分割金型６１，６２を開型し、十分に冷却された成形品を取り出す。図７は、開型直後の成形品を示している。この成形品を切断ラインＣＬ２，ＣＬ３でカッターにより切断することで不要部２１２，３１２を除去する。図７に示すように、分割金型から取り出された成形品には、分割金型の各形成面の突出部６１ｂ，６２ｂに対応して凹部３１２ａ，３１２ｂが形成されるが、切断ラインＣＬ３は、凹部３１２ａ，３１２ｂよりも成形品の中央側に設定されている。そのため、不要部３１２を除去することで、凹部３１２ａ，３１２ｂも成形品から除去されることになり、成形品に外観不良を招来することはない。

その後、成形品を割断位置Ｄにおいて割断することによって、図１に示した管状体２，３が得られる。なお、図１において、管状体２の先端部２１１および管状体３の先端部３１１は、割断位置Ｄに相当する。
ここで得られた管状体２，３には、長手方向にそれぞれパーティングライン２１０，３１０が形成されているが、前述したように、パーティングライン２１０，３１０を管状体２，３からカッター等で除去する必要はなく、除去するとしてもその高さを厳密に管理する必要がない。

（３）付記
上述した実施形態では、管状体２の管部２１の外周面２１ａの少なくとも一部に表皮材２２，２３を設け、管状体３の管部３１の外周面３１ａの少なくとも一部に表皮材３２，３３を設けた場合について説明したが、その限りではない。管状体２，３の用途によっては、外周面２１ａ，３１ａのいずれか一方、または、両方に表皮材を設けなくてもよい。
例えば、管状体２の外周面２１ａに表皮材２２，２３を設けない場合、外周面２１ａのうちパーティングライン２１０とその近傍を除いた面領域が筒部４１の内周面４１ｂに接触した状態で、管状体２が筒部４１の中空４１ａに挿入される。そして、図４に示したのと同様に、離間距離ｄ１が確保される。
なお、上述した実施形態のように表皮材を設けることは、筒状積層体の制振性能を向上させる点で好ましい。

上述した実施形態では、表皮材２２，２３は、管状体２の管部２１の外周面２１ａのうちパーティングライン２１０とその近傍を除いた面領域に設けられ、表皮材３２，３３は、管状体３の管部３１の外周面３１ａのうちパーティングライン３１０とその近傍を除いた面領域に設けられている場合について説明したが、この限りではない。
表皮材２２または表皮材２３を管部２１の外周面２１ａのパーティングライン２１０上に設けてもよいし、表皮材３２または表皮材３３を管部３１の外周面３１ａのパーティングライン３１０上に設けてもよい。例えば、表皮材を管部２１の外周面２１ａの全面に設けてもよいし、表皮材を管部３１の外周面３１ａの全面に設けてもよい。その場合には、図４において、パーティングライン２１０の高さと表皮材２２の厚みを考慮して離間距離ｄ１が設定され、パーティングライン３１０の高さと表皮材３２の厚みを考慮して離間距離ｄ２が設定される。
なお、パーティングライン２１０近傍の管部２１および筒部４１の設計自由度、並びに、パーティングライン３１０近傍の管部３１および筒部４２の設計自由度を高めるためには、図４に示したように、パーティングライン２１０とその近傍を除いた外周面２１ａ上の領域に表皮材を設け、パーティングライン３１０とその近傍を除いた外周面３１ａ上の領域に表皮材を設けることが好ましい。つまり、設計自由度を得、かつ製造工程の効率化を図るためには、上述した実施形態のように、表皮材は、管状体の管部の外周面のうちパーティングラインとその近傍を除いた面領域に設けることが好ましい。

上述した実施形態では、管状体２，３の管部２１，３１は、発泡樹脂によって成形されている場合について説明したが、この限りではない。管状体２，３の用途によっては、管部２１，３１は発泡樹脂でなくてもよい。例えば、筒状体４の強度を高めたい場合には、管部２１，３１を非発泡樹脂によって成形してもよい。

上述した実施形態の例では、筒状体４の筒部４１，４２の断面が実質的に円形であり、管状体２の管部２１および管状体３の管部３１のそれぞれの断面が実質的に楕円形である場合について説明したが、この限りではない。パーティングラインの近傍で、かつパーティングラインが形成されていない管部の外周面上の面領域から筒状体の筒部の内周面までの離間距離が、パーティングラインの突出量よりも大きくなるように、管部の外周面が形成されている限り、筒部の内周面の形状、および、管状体の外周面の形状は、任意に決定することができる。例えば、管状体および筒状体を、それぞれ断面を多角形としてもよい。

図５〜７を参照して、環状ダイスから円筒中空形状の発泡パリソンＰを分割金型６１，６２間に押し出すことによる管状体の製造方法について説明したが、この限りではない。一対のシート状パリソンを分割金型６１，６２間に押し出すことによって管状体を成形してもよい。この場合、分割金型６１，６２を型締めする前に、各シート状パリソンと各分割金型の形成面との間でそれぞれ密閉空間を形成し、当該密閉空間を真空吸引することで、一対のシート状パリソンの各々を表皮材Ｃ，Ｃとともに分割金型６１，６２の形成面６１ａ，６２ａに押圧させる。その後に分割金型６１，６２を型締めすることによって、図７に示したものと同等の成形品を得る。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の管状体は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのは勿論である。
例えば、上述した実施形態では、管状体２の管部２１と管状体３の管部３１が発泡樹脂製である場合について説明したが、非発泡樹脂製であってもよい。非発泡樹脂によって成形する場合には、発泡パリソンの気泡の潰れを考慮する必要がないため、ブロー成形によって成形してもよい。ブロー成形を行う場合、分割金型には、ブロー成形用の孔が設けられており、分割金型を型締めした状態で、発泡パリソンを分割金型のキャビティ面に押し付けることで賦形する。具体的には、分割金型に設けられたブロー成形用の孔から空気等の圧縮気体を発泡パリソンの内部に吹き込み、所定のブロー圧にてブロー成形を行う。
また、ブロー成形と真空成形とを組み合わせる方法で成形を行ってもよい。
本発明は、上述したブロー成形や真空成形のほか、射出成形によって成形された管状体に対しても適用できる。

１…筒状積層体
２，３…管状体
２１，３１…管部
２１ａ，３１ａ…外周面
２１０，３１０…パーティングライン
２１１，３１１…先端部
２１２，３１２…不要部
３１２ａ，３１２ｂ…凹部
２２，２３，３２，３３…表皮材
３５…凹部
４…筒状体
４１，４２…筒部
４１ａ，４２ａ…中空
４１ｂ，４２ｂ…内周面
４３…連結部
５５…孔
９…クランプ
ｄ１，ｄ２…離間距離
６１，６２…分割金型
６１ａ，６２ａ…形成面
６１ｂ，６２ｂ…突出部
１００…環状ダイス
Ｐ…発泡パリソン
Ｃ…表皮材
Ｄ…割断位置
ＰＬ…パーティングライン
ＣＬ２，ＣＬ３…切断ライン

Claims (4)

1. 中空を備えた筒状体の前記中空内に挿入される管状体であって、
   樹脂製の管部を備え、
   前記管部の外周面には、前記管部の長手方向に沿って形成されたパーティングラインを有し、
   前記管状体が前記筒状体に挿入された状態において、前記管部の外周面のうち前記パーティングラインの近傍の面領域と前記筒状体の内周面の間に間隙が設けられるように前記管部の外周面が形成され、それによって前記パーティングラインとその近傍が前記筒状体の内周面と接触しないことを特徴とする、
   管状体。
2. 前記管部の外周面の少なくとも一部に表皮材を設けたことを特徴とする、
   請求項１に記載された管状体。
3. 前記表皮材は、前記外周面のうち、前記パーティングラインとその近傍を除いた面領域に設けられていることを特徴とする、
   請求項２に記載された管状体。
4. 前記管部は、発泡樹脂によって成形されていることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれかに記載された管状体。

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