JP2019507697A - 給気管を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラスチックから給気管を製造する方法に関する。本発明の目的は、給気管を製造する方法を提供することであり、それによって、等しい壁厚さと高精度の内側輪郭とを備えた給気管を連続繊維補強プラスチック（３、４）から製造することができる。この方法において、壁として補強熱可塑性マトリックスを有する給気管が形成される。熱可塑性マトリックスの利点は、加工の点でより高い熟知度、および、熱可塑性材料から作られた追加の接続および機能的要素、例えばホルダを、溶接法などの方法によって構成要素に接続する可能性である。

Description

本発明はプラスチックから給気管を製造する方法に関する。

内燃機関用の給気システムの機能性を保証するために、ターボチャージャ、レゾネータ、給気冷却器、およびエンジン入口の間を接続するために剛性および可撓性導管が使用される。コンパクトなエンジン設計により、これらの構成要素は一般に非常に複雑な形状を有する、すなわち１つまたは複数の湾曲角度を含む。

幾何学的要求（内側管状直径）は、運ばれる空気の量、およびエンジンスペースの構造詳細に由来する管の長さの結果である。熱機械および化学的応力を考慮すると、最先端技術に従う剛性導管は、吹込み成形法および射出成形法によって、繊維補強ありまたはなしで、熱可塑性材料から主に製造される。それら構成要素に使用される典型的な材料は、商品熱可塑性材料、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、高機能性熱可塑性材料、例えばポリアミド（ＰＡ）、高温熱可塑性材料、例えばポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、または熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）である。

独国特許第１０ ２０００ １４ １１０ ７４７号明細書は、例えば、補強繊維なしで吹込み成形された管を開示している。

吹込み成形法の欠点は、技術的理由による高い廃棄物の比率、管の内側の未確定表面および主に曲率角度の領域における構成要素断面の不均一な壁厚さである。半径の領域において、その結果、内径上の材料の蓄積、および外径上の壁厚さの低減がもたらされる。熱機械的な要求を満たすために、最小限の壁厚さが給気管の全領域で保証されなければならず、その影響は、非常に高い材料入力が必要とされること、従って、給気管の直線部分の壁厚さが、プロセスに関連する理由のために、必要な最小壁厚さを部分的に超えることである。

吹込み成形技術の欠点を回避するために、壁が繊維補強プラスチックからなる給気管が同様に知られている。独国特許第１０ ２０１２ ２０８ ３６３号明細書は、押出し部品としてプリフォームを有する給気管を提案している。しかしながら、補強材料は、プリフォームを製造した後しか適用できない。

この解決策は多段製造プロセスを伴う。さらに、押出し中、利用可能な繊維の選択は、特に繊維長さの点で制限される。

本発明の目的は、給気管を製造する方法を提供することであり、それによって、均一の壁厚さおよび高精度の内側輪郭を備えた給気管が、連続繊維補強プラスチックから製造可能である。

この目的は、方法が以下のステップ：
Ａ）連続繊維を用いてコア上に管輪郭を編むステップであって、ここで連続繊維の少なくとも一部が、熱可塑的に成形可能な材料からなるステップ、
Ｂ）繊維編地をコアと共に型の中に横たえるステップ、
Ｃ）熱可塑性連続繊維が溶融するように型を加熱するステップ、
Ｄ）圧力を型に加えるとともに型を冷却するステップ、
Ｅ）構成要素を型から取り出し、コアを取り出すステップ
を有することにおいて達成される。

この方法により、補強熱可塑性マトリックスを壁として有する給気管がもたらされる。熱可塑性マトリックスの利点は、加工するための高い認知度、および、熱可塑性材料から作られた追加の接続および機能的要素、例えばホルダを、溶接法を含む方法によってこの構成要素に付着させるオプションである。

本発明の１つの発展において、コアは圧縮可能である。

コアの圧縮可能性は、特定の制限内で比較的複雑な管の形態の場合でさえ、コアが、既に硬化した管からなおも取り出し可能であるという利点を有する。

本発明の１つの発展において、編むステップは自動丸編み機（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｂｒａｉｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）によって実行される。

自動化された機械を使用することにより管の製造コストが下がる。

本発明の１つの発展において、連続繊維はハイブリッドヤーンの形態をとる。

本発明の１つの発展において、ハイブリッドヤーンは無機補強繊維と熱可塑性繊維とを含む。

本発明の１つの発展において、無機補強繊維はガラス繊維の形態をとる。

本発明の１つの発展において、ハイブリッドヤーンは、有機補強繊維と熱可塑性繊維とを含む。

本発明の１つの発展において、有機補強繊維は、炭素繊維の形態をとる。

本発明の１つの発展において、熱可塑性繊維はポリプロピレン繊維の形態をとる。

本発明の１つの発展において、熱可塑性繊維はポリアミド繊維の形態をとる。

本発明の１つの発展において、熱可塑性繊維はポリエステル繊維の形態をとる。

編むために非常に多様な繊維を使用するオプションにより、本方法は幅広い使用範囲に適応可能である。

以下、図面を参照して本発明の例を詳細に説明する。図１は、本発明の方法のステップＢ）からＤ）を概略的な形で示す。連続補強繊維３と熱可塑性繊維４とから構成される編地２が、ここでは膨張可能ホースの形態の圧縮可能コア１上に編まれる。表現を簡単にするために熱可塑性繊維４はここでは波形の形態で示されている。これは熱可塑性繊維４が本発明の方法において実際に波形にされることを意味しない。波形の表現は図面中でより良い区別に役立つに過ぎない。

編地２を有するコア１は、長手方向に分離可能な型５に挿入される。型５は、ここでは示されないそれ自体知られている手段によって加熱可能である。型５は閉じられた後、熱可塑性繊維４が溶融されるような方法で加熱される。溶融したプラスチックは、補強繊維３が埋め込まれるマトリックスをここで形成する。制御された圧力を型５におよび制御された冷却を型５に適用することによって、マトリックスは固化される。固化されたマトリックスはこれ以上ここに示さない。型５が開かれた後、固化されたプラスチックマトリックスと補強繊維３とから作られた既に固化された管が取り出される。

膨張可能コア１をここで引き抜いて、完成品から、固化された管から取り出すことができる。

（本記載の一部）
１ 圧縮可能コア
２ 編地
３ 連続補強繊維
４ 熱可塑性繊維
５ 長手方向に分離可能な型

Claims (11)

1. プラスチックから給気管を製造する方法であって、前記方法が以下のステップ：
   Ａ）連続繊維（３、４）を用いてコア（１）上に管輪郭（２）を編むステップであって、ここで前記連続繊維の少なくとも一部（４）が、熱可塑的に成形可能な材料からなるステップ、
   Ｂ）前記繊維編地（２）を前記コア（１）と共に、加熱可能な型（５）の中に横たえるステップ、
   Ｃ）前記熱可塑性連続繊維（４）が溶融するように前記型（５）を加熱するステップ、
   Ｄ）圧力を前記型（５）に加えるとともに前記型（５）を冷却するステップ、
   Ｅ）前記構成要素（２、３、４）を前記型（５）から取り出し、前記コア（１）を取り出すステップ
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記コア（１）が圧縮可能であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記編むステップが自動丸編み機によって実行されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記連続繊維（３、４）がハイブリッドヤーン（３、４）の形態をとることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ハイブリッドヤーン（３、４）が無機補強繊維（３）と熱可塑性繊維（４）とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記無機補強繊維（３）がガラス繊維の形態をとることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記ハイブリッドヤーンが、有機補強繊維（３）と熱可塑性繊維（４）とを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
8. 前記有機補強繊維（３）が炭素繊維の形態をとることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記熱可塑性繊維（４）がポリプロピレン繊維の形態をとることを特徴とする、請求項５または７に記載の方法。
10. 前記熱可塑性繊維（４）がポリアミド繊維の形態をとることを特徴とする、請求項５または７に記載の方法。
11. 前記熱可塑性繊維（４）がポリエステル繊維の形態をとることを特徴とする、請求項５または７に記載の方法。

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