JP2023056293A - 樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品およびこのアッセンブリ品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂管と金属部材との接続部分のシール性を確保しつつ、この接続部分での樹脂管の耐久性を向上させるアッセンブリ品及びアッセンブリ品の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂管２の外周面に突出した樹脂製の筒状の台座４の外周面に周方向リブ６ａを台座４として一体的に形成しておき、金属部材７の一端部８に環状のシール材９を外嵌して、この一端部８を台座４に挿入して固定することにより、一端部８の外周面と台座４の内周面との間にシール材９を介在させて、一端部８の外周面によりシール材９を押圧してシール材９に対して、半径方向内側への移動および一端部挿入方向後端側への移動を規制し、台座４の内周面によりシール材９を押圧してシール９材に対して、半径方向外側への移動および一端部挿入方向先端側への移動を規制して、台座４の一端部８が挿入されている部分の外周面には周方向リブ６ａが配置された状態にする。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品およびこのアッセンブリ品の製造方法に関し、さらに詳しくは、樹脂管と金属部材との接続部分のシール性を確保しつつ、この接続部分での樹脂管の耐久性を向上させることができるアッセンブリ品およびこのアッセンブリ品の製造方法に関するものである。

配管の長手方向途中には、配管を流れる流体の圧力や温度を検知する金属製のセンサ類や、金属製のジョイント類、バルブ類などが接続されることがある（例えば、特許文献１参照）。そのため、配管の外周面には、このような金属部材を接続するための台座が突設される。

近年は軽量化のために配管として樹脂管が採用されることがある。樹脂管と一体化された樹脂製の台座は、金属部材に比して変形し易いため、経時的に両者の接続部分では隙間が生じてシール性が損なわれるリスクが高くなる。また、両者の接続部分では樹脂製の台座に過大な応力が発生して損傷し易くなることがある。それ故、樹脂管と金属部材との接続部分のシール性を確保しつつ、この接続部分での樹脂管の耐久性を向上させるには改善の余地がある。

特開２００４－２６８１１７号公報

本発明の目的は、樹脂管と金属部材との接続部分のシール性を確保しつつ、この接続部分での樹脂管の耐久性を向上させることができる樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品およびこのアッセンブリ品の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品は、樹脂管の外周面に突出した樹脂製の筒状の台座に、金属部材の一端部が挿入されて固定されている樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品において、前記一端部に外嵌されて前記一端部の外周面と前記台座の内周面との間に介在する環状のシール材を有し、前記シール材を押圧する前記一端部の外周面が前記シール材に対して、半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動を規制していて、前記シール材を押圧する前記台座の内周面が前記シール材に対して、半径方向外側への移動および前記一端部挿入方向先端側への移動を規制していて、前記台座の前記一端部が挿入されている部分の外周面に、外周側に突出して周方向全周に連続する周方向リブを有していることを特徴とする。

本発明の樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品の製造方法は、樹脂管の外周面に突出した樹脂製の筒状の台座に、金属部材の一端部を挿入して固定する樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品の製造方法において、前記台座の前記一端部が挿入される部分の外周面に、外周側に突出して周方向全周に連続する周方向リブを前記台座として一体的に形成しておき、環状のシール材が外嵌された前記一端部を前記台座に挿入して固定することにより、前記一端部の外周面と前記台座の内周面との間に前記シール材を介在させて、前記一端部の外周面により前記シール材を押圧して前記シール材に対して、半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動を規制し、前記台座の内周面により前記シール材を押圧して前記シール材に対して、半径方向外側への移動および前記一端部挿入方向先端側への移動を規制した状態にすることを特徴とする。

本発明によれば、前記一端部の外周面と前記台座の内周面との間に介在する前記環状のシール材は、前記一端部の外周面により押圧されて半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動が規制され、かつ、前記台座の内周面により押圧されて半径方向外側への移動および前記一端部挿入方向先端側への移動が規制されるので、このシール材によって、樹脂管と金属部材の一端部との接続部分のシール性を十分に確保できる。また、前記台座の前記一端部が挿入されている部分の外周面に前記周方向リブを有しているので、両者の接続部分で台座に生じる応力は前記周方向リブによって軽減される。その結果、両者の接続部分での樹脂管（台座）の耐久性を向上させるには有利になる。

樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品の実施形態を正面視で例示する説明図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ－Ｂ断面図である。 図１の樹脂管と金属部材とが分離した状態を断面視で示す説明図である。 図４の樹脂管と金属部材とを接続する工程を正面視で例示する説明図である。 アッセンブリ品の別の実施形態を側面視で例示する説明図である。 図６のＣ－Ｃ断面図である。

以下、本発明の樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品およびこのアッセンブリ品の製造方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示するように、本発明により製造されるアッセンブリ品１の実施形態は、樹脂管２と金属部材７とが接続されて一体化されたものである。この実施形態では、樹脂管２は直管であるが屈曲管の場合もある。樹脂管２の外径は例えば６ｍｍ～１５０ｍｍ程度、内径は例えば４ｍｍ～１４６ｍｍ程度である。

樹脂管２の長手方向中途の位置に形成されている台座４には、金属製のセンサ類や、金属製のジョイント類、バルブ類などの金属部材７の一端部８が挿入されて樹脂管２に接続されている。一端部８の外周面と台座４の内周面との間に介在する環状のシール材９によって、樹脂管２（台座４）と一端部８との間のシール性が確保されている。図面の下側が金属部材７の一端部８の挿入方向先端側（以下、一端部挿入方向先端側）、図面の上側が一端部８の挿入方向後端側（以下、一端部挿入方向後端側）になる。

アッセンブリ品１の構造を以下に詳述する。

図３に例示するように、樹脂管２は長手方向に貫通して延在する管路３を有していて、管路３の途中から台座４の突出方向に延在する台座流路５が分岐している。台座流路５は台座４の突出端に開口している。台座４の樹脂管２の外周面からの突出高さｔは例えば１ｍｍ～３０ｍｍ程度である。

台座４は、突出端側から台座大径部４ａと台座拡径部４ｂと台座小径部４ｃとが連接された形状になっている。台座拡径部４ｂは台座小径部４ｃから台座大径部４ａに向かって外径が徐々に拡径されている。

台座４の内周面には、台座４の半径方向（図面の左右方向）に対して平行で周方向全周に連続する平面を有する段差が形成されている。この段差の平面上にＯリングなどのゴム製やエラストマ製のシール材９が配置されている。詳述すると、シール材９が配置されるこの段差は台座大径部４ａと台座拡径部４ｂとの境界付近に形成されていて、この段差よりも上方位置と下方位置とにはそれぞれ、別の段差が形成されている。即ち、台座４の内周面には、後述する一端部８の大径部８ａと拡径部８ｂとの境界付近に相当する位置、拡径部８ｂと小径部８ｃとの境界付近に相当する位置、小径部８ｃの先端付近に相当する位置のそれぞれに、段差が形成されている。

台座４はその外周面に、外周側に突出して周方向全周に連続する周方向リブ６ａを有している。この実施形態では、台座４の筒軸方向に間隔をあけて３本の周方向リブ６ａが配置されている。即ち、台座大径部４ａに１本の周方向リブ６ａ、台座小径部４ｃに２本の周方向リブ６ａが配置されている。

台座大径部４ａ、台座拡径部４ｂ、台座小径部４ｃのそれぞれに少なくとも１本の周方向リブ６ａを配置することもできる。周方向リブ６ａの本数は例えば１本～５本程度であるが、少なくとも１本の周方向リブ６ａが、台座４の突出開口端部に配置されている仕様であることが好ましい。そして、少なくとも１本の周方向リブ６ａは、台座４の一端部８が挿入されている部分の外周面に配置されている。それぞれの周方向リブ６ａが台座４の一端部８が挿入されている部分の外周面に配置されていることが好ましい。

それぞれの周方向リブ６ａの台座４の外周面からの外周側への突出量ｈは、１ｍｍ以上が好ましく例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。それぞれの周方向リブ６ａの幅Ｗは例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

周方向リブ６ａの横断面形状はこの実施形態のような半円形状に限定されず、三角形状、四角形状、その他の多角形状などを採用することができる。ただし、周方向リブ６ａの横断面形状は角部を有していない形状であることが好ましく、このような横断面形状にすることで周方向リブ６ａの耐久性を向上させるには有利になる。

樹脂管２を形成する樹脂としては、ナイロン樹脂（６６ナイロンなど）、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂などの公知の種々の樹脂が使用される。樹脂管２に使用される樹脂の種類（仕様）は、樹脂管２に要求される性能に基づいて決定される。例えば、管路３を流れる流体に対する耐久性、外部からの衝撃、摩耗、紫外線等に対する耐久性などに優れた樹脂が使用される。

高い耐圧性が要求される樹脂管２の場合は、樹脂には補強のために短繊維（例えばガラス繊維または炭素繊維など）が所定割合（樹脂１００質量部に対して例えば３０％～４０％質量部）で混合される。短繊維のサイズは例えば外径０．００１ｍｍ～１．０ｍｍ程度、長さは０．０１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。

金属部材７は、長手方向（挿入方向）に貫通して延在する流路７ａを有していて、流路７ａは一端部８の挿入方向先端に開口している。一端部８は、挿入方向先端側の小径部８ｃと、挿入方向後端側の大径部８ａと、小径部８ｃから大径部８ａに向かって外径を徐々に拡径する拡径部８ｂとが連接された形状になっている。小径部８ｃ、拡径部８ｂ、大径部８ａはそれぞれ、台座小径部４ｃ、台座拡径部４ｂ、台座大径部４ａに対応している。

台座小径部４ｃの内周面と一端部８の外周面との対向するどうしが螺合することにより、金属部材７は樹脂管２に固定されている。流路７ａと管路３とは、台座流路５を介して連通している。

このアッセンブリ品１では、シール材９を押圧する一端部８の外周面（拡径部８ｂの外周面）がシール材９に対して、半径方向内側への移動および一端部挿入方向後端側への移動を規制している。かつ、シール材９を押圧する台座４の内周面がシール材９に対して、半径方向外側への移動および一端部挿入方向先端側への移動を規制している。

尚、一端部８の外周面はこの実施形態に例示した形状に限定されず、シール材９に対して、半径方向内側への移動および一端部挿入方向後端側への移動を規制できれる形状であればよい。台座４の内周面もこの実施形態に例示した形状に限定されず、シール材９に対して、半径方向外側への移動および一端部挿入方向先端側への移動を規制できる形状であればよい。例えば、一端部８は拡径部８ｂに代えて、小径部８ｃから大径部８ａに向かって拡径する台座４の半径方向（図面の左右方向）に対して平行に延在する外周面を採用した形状にすることもできる。

以下、アッセンブリ品１を製造する本発明の製造方法の手順の一例を説明する。

図１～図３に例示するアッセンブリ品１を製造するには、図４に例示するように、樹脂管２と金属部材７とを用意する。樹脂管２は例えば、射出成形などの公知の成形方法によって製造する。台座４は樹脂管２の一部として一体的に製造される。したがって、周方向リブ６ａも樹脂管２（台座４）と一体的に成形される。そのため、基本的に樹脂管２の全体は同じ樹脂によって製造されていて、その樹脂に短繊維が混合されている場合は、樹脂管２の管路３の周壁の部分だけでなく、台座４にも周方向リブ６ａにも短繊維が混合された状態になる。また、台座４の一端部８が挿入される部分の外周面に、周方向リブ６ａを台座４として一体的に形成しておく。

次いで、図５に例示するように、金属部材７のシール材９が外嵌された一端部８を筒状の台座４に挿入する。一端部８の外周面と台座４の内周面のねじ部どうしを螺合させて一端部８を台座４に所定長さ挿入することで、図３に例示するように両者が接続、固定される。

このアッセンブリ品１では、一端部８の外周面と台座４の内周面との間に介在するシール材９は、一端部８の外周面により押圧されて半径方向内側への移動および一端部挿入方向後端側への移動が規制されている。また、シール材９は、台座４の内周面により押圧されて半径方向外側への移動および一端部挿入方向先端側への移動が規制されている。これに伴い、押圧されたシール材９は、横断面では四方に囲まれた方向の移動が規制された状態になるので、このシール材９によって、樹脂管２と一端部８との接続部分のシール性を十分に確保することができる。

台座４の内周面は一端部８により押圧されたシール材９によって押圧されるが、この実施形態のように、拡径部８ｂの外周面（傾斜面）によってシール材９が押圧される。そのため、台座４の内周面は半径方向外側、或いは、一端部挿入方向先端側のいずれか一方に偏って過大に押圧されることが回避される。そのため、台座４に集中的に過大な応力が生じることを防止するには有利になっている。拡径部８ｂの一端部８の延在方向（図面の上下方向）に対する傾斜角度は例えば３０°～６０°（４５°程度）にするとよい。

通常は台座４の一端部８が挿入されている部分には、過大な応力が生じ易いが、このアッセンブリ品１ではこの部分の外周面に周方向リブ６ａを有しているので、両者の接続部分で台座４に生じる応力は周方向リブ６ａによって軽減される。その結果、両者の接続部分での樹脂管２（台座４）の耐久性を向上させるには有利になっている。

台座４の突出開口端部は自由端になるので、特に大きな応力が生じ易く、台座４において最大応力が生じる位置になり易い。そこで、この部分に周方向リブ６ａを設けることでこの部分の応力が分散されて、台座４に生じる最大応力を例えば５０％以下に低減させることも可能になる。

この実施形態のように、台座４の突出開口端部を、シール材９の上端よりもある程度（例えば５ｍｍ以上）、上方位置にすることが好ましい。このように突出開口端をシール材９から離間させることで、台座４の突出開口端部に生じる応力を低減させるには有利になり、また、突出開口端部の変形や損傷を抑制するにも有利になる。

樹脂管２の使用内圧が３０ＭＰａ以上の条件下では、樹脂管２の耐用期間がより短くなる傾向があるが、本発明を適用することで耐用期間を長くすることが可能になる。使用内圧が３．５ＭＰａ以上（或いは３０ＭＰａ以上）の樹脂管２としては、自動車に搭載されるエアコンディショナーの冷媒を流す配管を例示できる。

また、樹脂管２（台座４）が硬すぎても経時的な損傷を抑制するには不利になるので、適度な柔軟性が必要になる。そのため、樹脂管２（台座４）は例えば６６ナイロンにより形成し、補強のために短繊維を混合させることが望ましい。

図６、図７に例示するアッセンブリ品１の別の実施形態のように、周方向リブ６ａに加えて、周方向リブ６ａに連接されて台座４の筒軸方向に延在する縦リブ６ｂを有する仕様にすることもできる。縦リブ６ｂは台座４の周方向に等間隔に離間して少なくとも３本配置される。例えば、周方向に等間隔で４本～１２本の縦リブ６ｂが配置される。

それぞれの縦リブ６ｂは実質的に同じ仕様に設定される。縦リブ６ｂは、台座４の一端部８が挿入されている部分の全長に渡って延在していることが好ましい。縦リブ６ｂの台座４の外周面からの外周側への突出量ｈは２ｍｍ以上であることが好ましく、周方向リブ６ａの突出量ｈ以下でよい。縦リブ６ｂの幅Ｗは周方向リブ６ａの幅Ｗと同程度である。

周方向リブ６ａに加えて、上述した縦リブ６ｂを備えた仕様にすることで、樹脂管２（台座４）の耐久性を一段と向上させるには有利になる。その結果、樹脂管２（台座４）と金属部材７の一端部８との接続部分のシール性を確保するには益々有利になる。

１ アッセンブリ品
２ 樹脂管
３ 管路
４ 台座
４ａ 台座大径部
４ｂ 台座拡径部
４ｃ 台座小径部
５ 台座流路
６ａ 周方向リブ
６ｂ 縦リブ
７ 金属部材
７ａ 流路
８ 一端部
８ａ 大径部
８ｂ 拡径部
８ｃ 小径部
９ シール材

Claims (6)

1. 樹脂管の外周面に突出した樹脂製の筒状の台座に、金属部材の一端部が挿入されて固定されている樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品において、
   前記一端部に外嵌されて前記一端部の外周面と前記台座の内周面との間に介在する環状のシール材を有し、前記シール材を押圧する前記一端部の外周面が前記シール材に対して、半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動を規制していて、前記シール材を押圧する前記台座の内周面が前記シール材に対して、半径方向外側への移動および前記一端部挿入方向先端側への移動を規制していて、
   前記台座の前記一端部が挿入されている部分の外周面に、外周側に突出して周方向全周に連続する周方向リブを有していることを特徴とする樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品。
2. 少なくとも１本の前記周方向リブが、前記台座の突出開口端部に配置されている請求項１に記載のアッセンブリ品。
3. 前記周方向リブが、前記台座の筒軸方向に間隔をあけて複数本配置されている請求項１または２に記載のアッセンブリ品。
4. 前記台座の前記一端部が挿入されている部分の外周面に、外周側に突出して前記台座の筒軸方向に延在する縦リブが、周方向に等間隔に離間して少なくとも３本有している請求項１～３のいずれかに記載のアッセンブリ品。
5. 前記一端部が、挿入方向先端側の小径部と、挿入方向後端側の大径部と、前記小径部から前記大径部に向かって外径を徐々に拡径する拡径部とが連接された形状であり、
   前記台座が前記小径部に対応する台座小径部と、前記大径部に対応する台座大径部と、前記拡径部に対応する台座拡径部とを有し、前記拡径部の外周面によって前記シール材を押圧して、前記シール材に対して半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動を規制している請求項１～４のいずれかに記載のアッセンブリ品。
6. 樹脂管の外周面に突出した樹脂製の筒状の台座に、金属部材の一端部を挿入して固定する樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品の製造方法において、
   前記台座の前記一端部が挿入される部分の外周面に、外周側に突出して周方向全周に連続する周方向リブを前記台座として一体的に形成しておき、
   環状のシール材が外嵌された前記一端部を前記台座に挿入して固定することにより、前記一端部の外周面と前記台座の内周面との間に前記シール材を介在させて、前記一端部の外周面により前記シール材を押圧して前記シール材に対して、半径方向内側への移動および前記一端部挿入方向後端側への移動を規制し、前記台座の内周面により前記シール材を押圧して前記シール材に対して、半径方向外側への移動および前記一端部挿入方向先端側への移動を規制した状態にすることを特徴とする樹脂管と金属部材とのアッセンブリ品の製造方法。

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