JP3841912B2

JP3841912B2 - 消音機能付き吸気管およびその製造方法

Info

Publication number: JP3841912B2
Application number: JP05406597A
Authority: JP
Inventors: 勝博丹下
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JPH10238426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車の消音機能付き吸気管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンに外気を導入する際の騒音を軽減するために、吸気管に消音器を設けることがある。しかしながら、一般的な消音器は、消音効果を有する周波数領域が限られているため、特定周波数域では消音効果が高いが他の周波数の騒音は吸収されにくく、消音性能が充分とは言えない問題があった。そのため、騒音レベルを確実に下げるためには、消音可能な周波数の異なる吸音器を複数取り付けなければならず、部品の点数およびその取付工数が増し、コスト高が避けられない問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、成形品の内周側に、少なくとも部分的に気泡の破裂を生じた発泡セルを設けた中空成形品が提案されている。かかる中空成形品は、破裂した発泡セルによって形成された表面の凹凸によって、吸気時の騒音を減衰させるようになっており、破裂した発泡セルを広範囲に設けるほどその効果が大きい。しかしながら、前記凹凸部分は吸気時の抵抗となるため、前記破裂した発泡セルを広範囲に設けるほど吸気抵抗が大きくなり、その結果、エンジンの回転数が上がっても吸気量を充分に増加させることが困難となり、満足するエンジン出力が得られないおそれがある。また、前記凹凸が吸気管内の気流に乱れを生じさせ、却って騒音の原因となる場合がある。従って、満足のできる消音効果を得るのが容易ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑み提案されたものであって、簡単な構造で高い消音効果を得ることができ、加えて吸気抵抗の増大も少ない吸気管および前記吸気管を簡単かつ確実にしかも経済的に得ることのできる製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ここで提案される発明には二つあり、第一の発明は、少なくとも最内層を発泡層とするプラスチック製の中空多層体からなり、本体部と該本体部の内径より大なる内径の拡径部を有し、前記本体部の最内層が独立気泡構造を主とする一方、前記拡径部の最内層が連通気泡構造を主とすることを特徴とする消音機能付き吸気管に係る。
【０００６】
そして、第二の発明は、前記第一発明の消音機能付き吸気管の製造方法であって、少なくとも最内層が発泡剤含有層からなる多層構造のパリソンを金型のキャビティに収容してキャビティ形状にブロー成形するとともに前記最内層の発泡を行なうことにより、少なくとも最内層が発泡層からなる吸気管を製造する方法において、前記キャビティには、前記発泡時にパリソン最内層の気泡の破裂を生じさせ難いブロー比を構成する本体部用キャビティと、前記本体部用キャビティの内径より大なる内径からなって前記パリソン最内層の気泡の破裂を生じさせるブロー比を構成する拡径部用キャビティとを設け、前記本体部用キャビティで最内層の気泡が破裂していない独立気泡構造を主とする吸気管の本体部を形成する一方、前記拡径部用キャビティで最内層の気泡が破裂している連通気泡構造を主とする吸気管の拡径部を形成することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の消音機能付き吸気管の一例を示す斜視図、図２はその要部の断面図である。また図３ないし図７はこの発明の消音機能付き吸気管の製造方法の一例を示すもので、図３はその製造方法を実施するためのブロー成形装置の一例を概略的に示す断面図、図４は金型間にパリソンを押し出す工程を示す断面図、図５は前記パリソンをブロー成形する工程を示す断面図、図６は図４の要部を拡大して示す断面図、図７は図５の要部を拡大して示す断面図である。
【０００８】
図１およびその要部の断面を示す図２から理解されるように、この発明の消音機能付き吸気管１０は略筒状のプラスチック製の中空多層体２０よりなり、本体部１１と拡径部１２とを有している。
【０００９】
本体部１１は、吸気管１０の本体を構成する部分であって、所定径を有する筒状に形成されている。また、拡径部１２は吸気管１０に消音機能を付与する部分であって、この例では吸気管１０の略中央に設けられ、前記本体部１１の内径より大なる内径の筒状に形成されている。なお、拡径部１２は吸気管１０の一側寄りに設けられてもよい。
【００１０】
図２に示すように、この消音機能付き吸気管１０は、少なくとも最内層を発泡層とするプラスチック製中空多層体２０からなる。本実施例では、非発泡の外層２１の内側全体に発泡層２２を設けた２層構造としている。
【００１１】
外層２１として用いられるプラスチックに特に定めはなく、吸気管としての耐熱性および耐衝撃性などの条件を満たしているとともに、次に説明する発泡層２２との一体性に優れ、ブロー成形が可能なプラスチックであれば何でもよい。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンにガラス繊維などを添加して強化したものが好ましい。
【００１２】
最内層の発泡層２２は、吸気管１０の吸気抵抗の増大を抑えながらも充分な消音機能を付与するためのもので、その気泡の形状は、本体部１１側の発泡層２２Ａでは独立気泡構造を主（５０％より多）とし、拡径部１２側の発泡層２２Ｂでは連通気泡構造を主（５０％より多）としている。本体部１１の発泡層２２Ａを独立気泡構造を主としたものとすることにより、当該発泡層２２Ａ表面は気泡の破裂の少ない、あるいは全くない滑らかな面２３となり、吸気時の空気抵抗を低く抑え騒音の発生を防ぐことができる。それにより、エンジン回転数を増した時でも燃焼に必要な空気を確実に供給することができ、エンジン性能を充分に引き出すことができる。しかも、この発泡層２２Ａは、独立気泡構造を主とすることによって高い断熱性を有しており、吸気温度の上昇も抑えエンジン性能の低下を防ぐことができる。
前記発泡層２２を構成するプラスチックとしても特に限定はなく、前記外層２１と良好に接着する適宜の熱可塑性エラストマーに適当な発泡剤を添加したものが用いられる。
【００１３】
一方、前記したように拡径部１２は吸気管１０に消音機能を持たせるためのもので、当該部分の発泡層２２Ｂの構造が連通気泡構造を主とするものからなり、図２に示すように、発泡層２２Ｂの表面および内部に破裂した気泡による細かな凹凸２４や空洞２５が形成されている。この吸気管１０に吸引された空気は、本体部１１から拡径部１２を通過する際に、その拡径部１２で内径が急に大になっているため騒音が小さなものとなる。さらに、前記拡径部１２の発泡層２２Ｂの凹凸２４および空洞２５によって通過空気の騒音が確実に吸収される。しかも、この凹凸２４や空洞２５は、気泡の破裂によって形成されるため、凹凸２４および空洞２５の大きさや膜厚が一定し難く様々なものになることから、中音および高音域を含む広い範囲の周波数に対して高い吸音効果がある。
【００１４】
次に、第二発明である消音機能付き吸気管の製造方法について、前記吸気管１０の製造を例にして説明する。前記吸気管１０は公知のブロー成形によって精度よくしかも経済的に得ることができる。図３にその製造方法を好適に実施するためのブロー成形装置の一例を示す。この装置はヘッド３０および押出機４１，４２を備えるパリソン押出装置と、所定形状のキャビティを有するブロー成形型３６，３６とを備えている。
【００１５】
ヘッド３０は二層のパリソン５０を押し出すためのもので、断面環状の樹脂流路３１が形成されている。その樹脂流路３１は、下部に非発泡性の外層樹脂材料のための接続流路３３が設けられ、また上部に発泡剤含有層樹脂材料のための接続流路３４が設けられている。前記下部の接続流路３３には外層樹脂材料用の押出機４１が接続され、また上部の接続流路３４には発泡剤含有樹脂材料用の押出機４２が接続され、前記押出機４２で押し出された断面環状の発泡剤含有樹脂からなる発泡剤含有層の外周に、押出機４１で押し出された発泡剤を含まない外層が積層されて２層のパリソン５０が形成されるようになっている。なお、３層以上のパリソンを用いる場合には、少なくとも最内層が発泡剤含有層となるようにされる。
【００１６】
前記ヘッド３０に取り付けられる押出機４１，４２は、公知のスクリューインライン式押出機やアキュムレータ式押出機などが使用でき、樹脂材料の種類やパリソンのサイズなどに応じて適当に選択して用いられる。外観良好でしかもドローダウンや肉厚の不均一などのないパリソンを得るためには、外層樹脂材料用の押出機４１にはスクリューインライン式押出機、発泡剤含有樹脂材料用の押出機４２にはアキュムレータ式押出機を用いるのが好適である。符号４３，４４はスクリューシリンダ、４５，４６はスクリュー、４７，４８はホッパーで、当該ホッパー４７，４８から供給される所定量の樹脂材料を、スクリューシリンダ内でスクリュー４５，４６の回転により可塑化しながら樹脂流路３１へ押し出す。また、４９ａは吹き込み孔で、その下部に吹き込み管４９ｂが接続されている。
【００１７】
まず、図４に示すように、前記ヘッド３０からパリソン５０を押し出し、前記ヘッド３０の下部に配置されているブロー成形型３６，３６間に位置させる。
前記パリソン５０は、図４の拡大図である図６に示すように、前記押出機４１から押し出された発泡剤を含まない外層５１の内側に、前記押出機４２から押し出された発泡剤含有層５２の形成された２層構造よりなる。前記発泡剤含有層５２に添加される発泡剤としては揮発性発泡剤および分解性発泡剤があり、前者では炭酸ガス、プロパンガス、ブタンなど、後者では重炭酸アンモニウム、重炭酸ソーダなどの無機発泡剤、ジニトロペンタメチレンテトラアミン、アゾジカルボンアミドなどの有機発泡剤が知られている。前記発泡剤の添加量は、添加された樹脂の種類や当該層の発泡率および要求される気泡の破裂し易さによって適当に加減される。
【００１８】
前記ブロー成形型３６，３６は、閉型することによって内部に成形品キャビティ３７が形成されるようになっている。前記成形品キャビティ３７は、前記吸気管１０の本体部１１を形成する本体部用キャビティ３８と拡径部１２を構成する拡径部用キャビティ３９とを有している。前記本体部用キャビティ３８は、前記パリソン５０を、その後ブロー成形して発泡剤含有層５２を発泡させる際に、発泡剤含有層５２の気泡が破裂し難い小さなブロー比（パリソンの径の拡大比）を構成する内径からなる。それに対して前記拡径部用キャビティ３９は、前記本体部用キャビティ３８の内径より大で、しかも前記発泡剤含有層５２の発泡時にその気泡が破裂するブロー比を構成する内径からなる。
【００１９】
前記ブロー比は、パリソン５０を構成する樹脂や発泡剤の種類、さらにはキャビティ３７の形状等によって異なるが、パリソンの径を１とした時、本体部用キャビティ３８におけるブロー比を１〜１．１程度、拡径部用キャビティ３９におけるブロー比を２〜４程度にすると、最も良好な気泡状態となることが判明した。そのブロー比となるように、前記キャビティ３８，３９の内径およびパリソン５０の径を適当に調製することが好ましい。
【００２０】
続いて、ブロー成形型３６，３６を閉型するとともに、図５および図７に示すように、前記キャビティ３７に収容されているパリソン５０内に吹き込み管４９ｂから空気などの気体を吹き込んでパリソン５０を膨らませ、当該パリソン５０をキャビティ３７形状に賦形する。同時に前記発泡剤含有層５２に含まれる発泡剤の発泡反応を生じさせ、内層に発泡層２２を形成する。この時の発泡は、前記パリソン形成のための樹脂材料をスクリューシリンダで混練、可塑化する際の発熱によりなされる。なお、ブロー成形型３６，３６やパリソン５０の温度、ブロー成形時の気体圧力などの成形条件は、用いられる樹脂材料やキャビティの形状などに応じて適当に設定される。
【００２１】
その際、前記拡径部用キャビティ３９では発泡剤含有層５２の気泡が破裂するようにあらかじめブロー比が大に設定されているため、パリソン４０が引き延ばされて樹脂の溶融張力が低下し、形成される発泡層の気泡が破裂することになる。その結果、前記拡径部用キャビティ３９で形成された前記吸気管１０の拡径部１２の発泡層２２Ｂは、気泡が破裂した連通気泡構造を主とするものになる。一方、本体部用キャビティ３８では気泡が破裂し難いようにブロー比が小に設定されているため、パリソン４０があまり引き延ばされず、樹脂の溶融張力も低下が少ないため、形成された前記吸気管１０の本体部１１の発泡層２２Ａは発泡層の気泡が破裂していない独立気泡構造を主としたものになり、発泡層２２Ａの内表面が気泡の破裂による凹凸の少ない滑らかなものとなる。なお、前記パリソン５０の外層５１は、前記吸気管１０の非発泡の外層２１となる。
【００２２】
しかる後、前記ブロー成形型を冷却して型開きする。得られた成形品の両端を所定位置で切断すれば、前記消音機能付き吸気管１０が得られる。
【００２３】
なお、前記パリソン５０の外層５１をポリプロピレン、発泡剤含有層５２をポリプロピレンに発泡剤としてアゾジカルボンアミドを含むものとし、ブロー成形型３６，３６の温度１５℃、パリソンの樹脂温度２１０℃、本体部用キャビティ３８のブロー比１．０、拡径部用キャビティ３９のブロー比３．０として、本体部１１の直径５ｃｍ、拡径部１２の直径１５ｃｍ、長さ３０ｃｍ、外層２１の厚み約２ｍｍ、発泡層２２の厚み約４ｍｍ、全長５０ｃｍからなる図１の形状からなる消音機能付き吸気管１０を成形し、その吸音性能を測定したところ、本体部１１では、中音領域での吸音性に優れていた。また、拡径部１２そのものは、それ自体の形状により低音域での吸音特性に優れているが、前記連通気泡構造の発泡層２２Ｂを設けたことによって、中音から高音域にも優れた吸音性能を発揮した。
【００２４】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の消音機能付き吸気管によれば、本体部と該本体部の内径より大なる内径の拡径部の構造および内部に設けた独立気泡構造の発泡層によって、低音から中音域での騒音が吸収される。さらに、拡径部の最内層に設けられた連通気泡構造の発泡層によって中音から高音域にかけての騒音が確実に吸収される。そのため、この発明の消音機能付き吸気管は、広いレベルの騒音を減衰させることができるので、従来のように別個に複数の消音器を用いる必要がなく、部品の点数を減らし組み立てを簡単にすることができるだけでなくコストを低く抑えることができる。しかも、連通気泡構造を主とする発泡層を、拡径部の最内層に設けたため、拡径部の拡大形状による吸音作用と連通気泡構造による吸音機能が相乗的に作用して極めて良好な吸音効果が得られるのである。さらに、拡径部以外の本体部については、気泡の破裂していない独立気泡を主とする発泡層を最内層に設けてその本体部の最内層表面を凹凸の少ない滑らかなものとしているため、吸気抵抗が少なくなり、燃焼空気の導入がスムーズでエンジンの高回転時でも充分なエンジン出力を得ることができる。
【００２５】
また、この発明の消音機能付き吸気管の製造方法は、前記吸音性に優れる吸気管を、公知のブロー成形によって、簡単かつ確実に、しかも経済的に製造できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の消音機能付き吸気管の一例を示す斜視図である。
【図２】その要部の断面図である。
【図３】この発明の消音機能付き吸気管の製造方法の一例を示すもので、その製造方法を実施するためのブロー成形装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図４】ブロー成形型間にパリソンを押し出す工程を示す断面図である。
【図５】前記パリソンをブロー成形する工程を示す断面図である。
【図６】図４の要部を拡大して示す断面図である。
【図７】図５の要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１０消音機能付き吸気管
１１本体部
１２拡径部
２０中空多層体
２２発泡層
２２Ａ独立気泡構造を主と有する発泡層
２２Ｂ連通気泡構造を主と有する発泡層
３０ヘッド
３６，３６ブロー成形型
３７キャビティ
３８本体部用キャビティ
３９拡径部用キャビティ
４１，４２押出機
５０パリソン
５２発泡剤含有樹脂層

Claims

少なくとも最内層を発泡層とするプラスチック製の中空多層体からなり、本体部と該本体部の内径より大なる内径の拡径部を有し、前記本体部の最内層が独立気泡構造を主とする一方、前記拡径部の最内層が連通気泡構造を主とすることを特徴とする消音機能付き吸気管。
少なくとも最内層が発泡剤含有層からなる多層構造のパリソンを金型のキャビティに収容してキャビティ形状にブロー成形するとともに前記最内層の発泡を行なうことにより、少なくとも最内層が発泡層からなる吸気管を製造する方法において、
前記キャビティには、前記発泡時にパリソン最内層の気泡の破裂を生じさせ難いブロー比を構成する本体部用キャビティと、前記本体部用キャビティの内径より大なる内径からなって前記パリソン最内層の気泡の破裂を生じさせるブロー比を構成する拡径部用キャビティとを設け、
前記本体部用キャビティで最内層の気泡が破裂していない独立気泡構造を主とする吸気管の本体部を形成する一方、前記拡径部用キャビティで最内層の気泡が破裂している連通気泡構造を主とする吸気管の拡径部を形成することを特徴とする消音機能付き吸気管の製造方法。