JP2019132208A

JP2019132208A - 樹脂製パイプ部材

Info

Publication number: JP2019132208A
Application number: JP2018015659A
Authority: JP
Inventors: 淳一大橋; Junichi Ohashi; 泰啓斉藤; Yasuhiro Saito
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: EP3521005A1; EP3521005B1; JP7059658B2; PL3521005T3

Abstract

【課題】フランジの締結面がパイプ本体の軸端部の軸線に対して直交しない構成において、フランジの締結箇所から離れた部位に生じるクリープ変形を低減できるとともに、簡易な金型構造を用いて成形できる樹脂製パイプ部材を提供する。【解決手段】本樹脂製パイプ部材１は、パイプ本体２と、フランジ３と、を備え、フランジは、その締結面Ｓがパイプ本体の軸端部の軸線Ｃに対して鋭角若しくは鈍角で交差するように配置されている。そして、フランジには、締結面を形成する締結面部１０と、締結面部の締結面と反対側の表面に対向する第１リブ１１と、締結面部と第１リブとを連絡する複数の第２リブ１２と、が形成されており、第１リブは、パイプ本体の軸端部の軸線に対して直交する平面Ｆに沿って設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂製パイプ部材に関し、さらに詳しくは、パイプ本体の軸端部に他部材に対する締結用のフランジが一体に形成された樹脂製パイプ部材に関する。

従来の樹脂製パイプ部材として、パイプ本体と、パイプ本体の軸端部に一体に形成されて締結部材によって他部材に締結されるフランジと、を備えるものが一般に知られている（例えば、特許文献１及び２等参照）。この種の樹脂製パイプ部材は、例えば、吸気マニホールドにエンジンで生じるガスを供給するために用いられる。

特開平１１−６２７３９号公報特開２０１５−１０５５９１号公報

ここで、上述のガス供給用の樹脂製パイプ部材１０１では、例えば、図９（ａ）に示すように、搭載要件上の制約により、フランジ１０３の締結面Ｓがパイプ本体１０２の軸端部の軸線Ｃに対して直交しない構成が要求されることがある。しかし、この場合、例えば、図９（ｂ）に示すように、フランジ１０３において締結箇所１１３ａ、１１３ｂから離れた部位１１５でのクリープ変形が大きくなる。そのため、吸気マニホールド１３１への安定的なガス供給を長期間維持することが困難となる。さらに、樹脂製パイプ部材を成形するための金型構造が複数のスライド型を用いた複雑な構造となる。なお、これらの問題は、ガス供給用以外の用途で使用される樹脂製パイプ部材であっても、同様に生じる。

なお、上記特許文献１には、フランジの他部材との締結面との反対側の面に締結荷重を吸収するための溝を設けることが開示されている。また、特許文献２には、樹脂製のオイルストレーナにおいて搭載要件上の制約によりパイプ本体が斜めに構成されることが開示されている。しかし、これら特許文献１及び２には、フランジの締結面がパイプ本体の軸端部の軸線に対して直交しない構成が開示されていない。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、フランジの締結面がパイプ本体の軸端部の軸線に対して直交しない構成において、フランジの締結箇所から離れた部位に生じるクリープ変形を低減できるとともに、簡易な金型構造を用いて成形できる樹脂製パイプ部材を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、パイプ本体と、該パイプ本体の軸端部に一体に形成されて締結部材によって他部材に締結されるフランジと、を備える樹脂製パイプ部材において、前記フランジは、その締結面が前記パイプ本体の軸端部の軸線に対して鋭角若しくは鈍角で交差するように配置されており、前記フランジには、前記締結面を形成する締結面部と、前記締結面部の前記締結面と反対側の表面に対向する第１リブと、前記締結面部と前記第１リブとを連絡する複数の第２リブと、が形成されており、前記第１リブは、前記パイプ本体の軸端部の軸線に対して直交する平面に沿って設けられていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２リブは、前記第１リブに直交して該第１リブを横切るように設けられていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記樹脂製パイプ部材は、前記他部材である吸気マニホールドにエンジンで生じるガスを供給するために用いられることを要旨とする。

本発明の樹脂製パイプ部材によると、フランジは、その締結面がパイプ本体の軸端部の軸線に対して鋭角若しくは鈍角で交差するように配置されている。そして、フランジには、締結面を形成する締結面部と、締結面部の締結面と反対側の表面に対向する第１リブと、締結面部と第１リブとを連絡する複数の第２リブと、が形成されており、第１リブは、パイプ本体の軸端部の軸線に対して直交する平面に沿って設けられている。これにより、第１リブ及び第２リブによりフランジの剛性が高められる。そのため、フランジの締結面がパイプ本体の軸端部の軸線に対して直交しない構成において、フランジの締結箇所から離れた部位に生じるクリープ変形を低減できる。さらに、第１リブが締結面部に対して平行に配置された樹脂製パイプ部材に比べて、金型構造で用いるスライド型を低減できる。よって、簡易な金型構造を用いて樹脂製パイプ部材を成形できる。
また、前記第２リブが、前記第１リブに直交して該第１リブを横切るように設けられている場合は、フランジの剛性が更に高められるため、フランジの締結箇所から離れた部位に生じるクリープ変形をより低減できる。
さらに、前記樹脂製パイプ部材が、前記他部材である吸気マニホールドにエンジンで生じるガスを供給するために用いられる場合は、吸気マニホールドへの安定的なガス供給を長期間維持できる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る樹脂製パイプ部材の斜視図である。上記樹脂製パイプ部材の軸端部の斜視図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。上記樹脂パイプ部材が締結された吸気マニホールドの斜視図である。比較例に係る樹脂製パイプ部材の軸端部の斜視図である。上記樹脂製パイプ部材の縦断面図である。実験例及び比較例に係る樹脂製パイプ部材のクリープ試験の結果を示すグラフである。樹脂製パイプ部材を成形するための金型構造を説明するための説明図であり、（ａ）は実施例に係る樹脂製パイプ部材の金型構造を示し、（ｂ）は比較例に係る樹脂製パイプ部材の金型構造を示す。従来の樹脂製パイプ部材を説明するための説明図であり、（ａ）は樹脂製パイプ部材の軸端部の側面図を示し、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図を示す。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本実施形態に係る樹脂製パイプ部材は、パイプ本体（２）と、パイプ本体（２）の軸端部（２ａ）に一体に形成されて締結部材（８、９）によって他部材（３１）に締結されるフランジ（３）と、を備える樹脂製パイプ部材（１）において、フランジ（３）は、その締結面（Ｓ）がパイプ本体（２）の軸端部の軸線（Ｃ）に対して鋭角若しくは鈍角で交差するように配置されている（例えば、図１〜図４等参照）。そして、フランジ（３）には、締結面（Ｓ）を形成する締結面部（１０）と、締結面部の締結面と反対側の表面に対向する第１リブ（１１）と、締結面部と第１リブとを連絡する複数の第２リブ（１２）と、が形成されており、第１リブ（１１）は、パイプ本体（２）の軸端部の軸線（Ｃ）に対して直交する平面（Ｆ）に沿って設けられている（例えば、図２及び図３等参照）。なお、上記樹脂製パイプ部材の用途、形状、大きさ等は特に問わない。

本実施形態に係る樹脂製パイプ部材としては、例えば、上記第２リブ（１２）は、第１リブ（１１）に直交して該第１リブを横切るように設けられている形態（例えば、図２等参照）が挙げられる。

本実施形態に係る樹脂製パイプ部材としては、例えば、上記樹脂製パイプ部材（１）は、他部材である吸気マニホールド（３１）にエンジンで生じるガスを供給するために用いられる形態（例えば、図４等参照）が挙げられる。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明に係る「樹脂製パイプ部材」として、図４に示すように、吸気マニホールド３１にエンジンで生じるガス（例えば、排気ガス、ブローバイガス等）を供給するために用いられる樹脂製パイプ部材１を例示する。

上記吸気マニホールド３１は、樹脂製又は金属製であり、サージタンク３２と、一端側がサージタンク３２に接続され且つ他端側がエンジンに接続される複数の吸気管３３と、を備えている。このサージタンクには、樹脂製パイプ部材１の後述するフランジ３が締結される取付部３５が設けられている。この取付部３５は、筒部３６と、筒部３６の軸端部に形成されてフランジ３と突き合わされるフランジ３７と、を備えている。

（１）樹脂製パイプ部材の構成
本実施例に係る樹脂製パイプ部材１は、図１に示すように、パイプ本体２と、パイプ本体２の一方の軸端部２ａに一体に形成されるフランジ３と、を備えている。この樹脂製パイプ部材１は、パイプ本体２の他方の軸端部２ｂに一体に形成されるフランジ４を備えている。また、パイプ本体２は、略Ｕ字管状に形成されている。このパイプ本体２の中間部には、図示しないエンジンカバーに係止される係止部５が一体に形成されている。また、各フランジ３、４は、パイプ本体２の軸端部２ａ、２ｂの外周側に広がって延びており、平面視で略菱形環状又は略楕円環状に形成されている。

なお、上記樹脂製パイプ部材１は、一対の分割体７ａ、７ｂを溶着、接着等により接合して構成されている。一方の分割体７ａは、パイプ本体２の各軸端部２ａ、２ｂを形成するとともに、各軸端部２ａ、２ｂを連絡する部位の半割部を形成している。また、他方の分割体７ｂは、各軸端部２ａ、２ｂを連絡する部位の半割部を形成している。

上記フランジ３は、ボルト８及びナット９（本発明に係る「締結部材」として例示する。）によって吸気マニホールド３１の取付部３５に締結される（図４参照）。このフランジ３は、図２及び図３に示すように、その締結面Ｓがパイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃに対して鋭角θ（例えば、４０〜８０度）で交差するように配置されている。また、フランジ３には、締結面Ｓを部分的に形成する締結面部１０と、締結面部１０の締結面Ｓと反対側の表面に対向する板状の第１リブ１１と、締結面部１０と第１リブ１１とを連絡する複数（図中３つ）の板状の第２リブ１２と、が一体に形成されている。さらに、フランジ３には、ボルト８及びナット９により締結される左右の締結部１３ａ、１３ｂがパイプ本体２を挟んで設けられている。

上記締結面部１０は、フランジ３において左右の締結部１３ａ、１３ｂを繋ぐ部分に設けられている。また、第１リブ１１は、パイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃに対して直交する平面Ｆに沿って設けられている。また、第２リブ１２は、第１リブ１１に直交して該第１リブ１１を横切るように設けられている。すなわち、第２リブは１２、第１リブ１１の表面側及び裏面側に延びている。なお、上記フランジ４は、フランジ３と略同様の構成であってもよいし、フランジ３とは異なる構成であってもよい。

（２）クリープ試験について
次に、実験例及び比較例に係る樹脂製パイプ部材のクリープ試験について説明する。このクリープ試験では、実験例に係る樹脂製パイプ部材として上述の樹脂製パイプ部材１を採用するとともに、比較例に係る樹脂製パイプ部材として樹脂製パイプ部材１Ａ（図５及び図６参照）を採用した。

上記樹脂製パイプ部材１Ａは、フランジ３Ａを備える以外は樹脂製パイプ部材１と略同じ構成である。このフランジ３Ａには、締結面Ｓを部分的に形成する締結面部１０Ａと、締結面部１０Ａの締結面Ｓと反対側の表面に対向する板状の第１リブ１１Ａと、締結面部１０Ａと第１リブ１１Ａとを連絡する複数（図中３つ）の板状の第２リブ１２Ａと、が一体に形成されている。この第１リブ１１Ａは、締結面部１０Ａに対して平行に設けられている。

そして、クリープ試験では、樹脂製パイプ部材１、１Ａのフランジ３、３Ａの締結面部１０、１０Ａにおいて左右の締結部１３ａ、１３ｂから離れた中間部１５、１５Ａの変形量を測定した。具体的に、吸気マニホールド３１に樹脂製パイプ部材１、１Ａを締結した直後の中間部１５、１５Ａの初期変形量を測定した。さらに、樹脂製パイプ部材１、１Ａを締結した吸気マニホールド３１を所定の雰囲気（例えば、約１５０℃の雰囲気）中に所定時間（例えば、１００時間）放置した後に中間部１５、１５Ａの劣化後変形量を測定した。そして、劣化後変形量から初期変形量を引いた値をクリープ変形量とした。

その結果、図７に示すように、比較例に係る樹脂製パイプ部材１Ａの中間部１５Ａの初期変形量及び劣化後変形量に比べて、実験例に係る樹脂製パイプ部材１の中間部１５の初期変形量及び劣化後変形量が小さいことがわかった。そして、比較例に係る樹脂製パイプ部材１Ａの中間部１５Ａのクリープ変形量に比べて、実験例に係る樹脂製パイプ部材１の中間部１５のクリープ変形量が約１８％低減されたことがわかった。

（３）実施例の効果
本実施例の樹脂製パイプ部材１によると、フランジ３は、その締結面Ｓがパイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃに対して鋭角で交差するように配置されている。そして、フランジ３には、締結面Ｓを形成する締結面部１０と、締結面部１０の締結面Ｓと反対側の表面に対向する第１リブ１１と、締結面部１０と第１リブ１１とを連絡する複数の第２リブ１２と、が形成されており、第１リブ１１は、パイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃに対して直交する平面Ｆに沿って設けられている。これにより、第１リブ１１及び第２リブ１２によりフランジ３の剛性が高められる。そのため、フランジ３の締結面Ｓがパイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃに対して直交しない構成において、フランジ３の締結箇所１３ａ、１３ｂから離れた部位１５に生じるクリープ変形を低減できる。よって、吸気マニホールド３１への安定的なガス供給を長期間維持できる。

ここで、図８（ｂ）に示すように、樹脂製パイプ部材１Ａ（具体的に、半割体７ａ）を成形するための金型構造１６Ａでは、上下方向（即ち、パイプ本体２の軸端部２ａの軸線Ｃと直交する方向）に近接離間する一対の型１７Ａ、１８Ａに加えて、第１リブ１１Ａを形成するための斜め方向にスライドするスライド型１９Ａを備える必要がある。これに対して、図８（ａ）に示すように、樹脂製パイプ部材１（具体的に、半割体７ａ）を成形するための金型構造１６では、型１７により第１リブ１１が形成されるため、スライド型１９Ａを必要としない。よって、本実施例の樹脂製パイプ部材１によると、第１リブ１１Ａが締結面部１０Ａに対して平行に配置された樹脂製パイプ部材１Ａに比べて、金型構造１６で用いるスライド型を低減できる。よって、簡易な金型構造１６を用いて樹脂製パイプ部材１を成形できる。

さらに、本実施例では、第２リブ１２は、第１リブ１１に直交して該第１リブ１１を横切るように設けられている。これにより、フランジ３の剛性が更に高められるため、フランジ３の締結箇所１３ａ、１３ｂから離れた部位１５に生じるクリープ変形をさらに低減できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、単一の第１リブ１１が形成されたフランジ３を例示したが、これに限定されず、並設される複数の第１リブ１１が形成されたフランジとしてもよい。

また、上記実施例では、第１リブ１１を横切るように延びる第２リブ１２を例示したが、これに限定されず、例えば、第１リブ１１と締結面部１０との対向面間のみで延びて第１リブ１１の対向面の反対側に延びない第２リブとしてもよい。

また、上記実施例では、締結部材としてボルト８及びナット９を例示したが、これに限定されず、例えば、締結部材としてリベット、クリップ、グロメット等を採用してもよい。

また、上記実施例では、締結面Ｓの一部を形成する締結面部１０を例示したが、これに限定されず、例えば、締結面Ｓの全面を形成する締結面部としてもよい。

さらに、上記実施例では、吸気マニホールド３１のサージタンク３２に設けられた取付部３５を例示したが、これに限定されず、例えば、複数の吸気管３３に沿って形成されるガス供給通路部に設けられた取付部としてもよい。

さらに、上記実施例では、ガス供給用の樹脂製パイプ部材を例示したが、これに限定されず、例えば、液体供給用の樹脂製パイプ部材としたり、支柱等の構造物として利用される樹脂製パイプ部材としたりしてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は、上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、軸端部のフランジが他部材に締結される樹脂製パイプ部材に関する技術として広く利用される。

１；樹脂製パイプ部材、２；パイプ本体、３；フランジ、８；ボルト（締結部材）、９；ナット（締結部材）、１０；締結面部、１１；第１リブ、１２；第２リブ、３１；吸気マニホールド（他部材）、Ｃ；パイプ本体の軸端部の軸線、Ｆ；パイプ本体の軸端部の軸線に直交する平面、Ｓ；フランジの締結面。

Claims

パイプ本体と、該パイプ本体の軸端部に一体に形成されて締結部材によって他部材に締結されるフランジと、を備える樹脂製パイプ部材において、
前記フランジは、その締結面が前記パイプ本体の軸端部の軸線に対して鋭角若しくは鈍角で交差するように配置されており、
前記フランジには、前記締結面を形成する締結面部と、前記締結面部の前記締結面と反対側の表面に対向する第１リブと、前記締結面部と前記第１リブとを連絡する複数の第２リブと、が形成されており、
前記第１リブは、前記パイプ本体の軸端部の軸線に対して直交する平面に沿って設けられていることを特徴とする樹脂製パイプ部材。
前記第２リブは、前記第１リブに直交して該第１リブを横切るように設けられている請求項１記載の樹脂製パイプ部材。
前記樹脂製パイプ部材は、前記他部材である吸気マニホールドにエンジンで生じるガスを供給するために用いられる請求項１又は２に記載の樹脂製パイプ部材。