JP5549154B2

JP5549154B2 - 中空成形品

Info

Publication number: JP5549154B2
Application number: JP2009201851A
Authority: JP
Inventors: 純宮島
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: JP2011051221A

Description

本発明は、中空成形品に関する。

例えば、自動車のエンジンルーム内に設けられる冷却水循環用の管体として、断面形状が真円ではなく、高さよりも十分に大きい寸法の幅の扁平形状にならざるを得ない場合、ゴムホースに代えて合成樹脂製のものが用いられる。
この種の合成樹脂製の中空成形品は、１次成形において、開口縁に接合部を有する一対の半中空体を射出成形し、２次成形において、それらの接合部に溶融樹脂を射出して接合するＤＳＩ（ＤｉｅＳｌｉｄｅＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）で成形することが知られている（特許文献１、特許文献２）。

特開２０００−３０９０３０特開２００３−１９１３４０

一方、ＤＳＩ成形で接合部を接合する場合、両接合部を一対の半中空体とともに型により挟んで固定しておき、それら接合部の向かい合う凹部に溶融樹脂を射出することが行なわれるが、中空成形品の内部空間寄りに位置する接合部の箇所には、型が位置していない。そのため、中空成形品の内部空間寄りに位置する接合部の箇所は、溶融樹脂により接合できず、双方の接合部が合わされた状態に留まる。
また、断面が、高さよりも十分に大きい寸法の幅の扁平形状の中空成形品では、内部を流れる水（流体）の圧力により、幅方向の中央部と両端に最も大きな曲げモーメントが作用する。
そこで、上述の特許文献１、２に開示されるように、中空成形品の幅方向の中央部に接合部が位置するように半中空体を設けたのでは、最も大きな曲げモーメントが作用するため、また、上述のＤＳＩ成形品の接合部の構造上、接合部の形状を大きくせざるを得ない。
その結果、中空成形品が大型化してしまい、エンジンルーム内の限られた狭いスペースに配置できなくなる不具合が生じる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、小型化を図る上で有利な中空成形品を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、高さよりも大きい寸法の幅を有する扁平な断面形状を呈して前記高さ方向および前記幅方向に直交する長手方向に延在しＤＳＩ成形により製造される合成樹脂製の中空成形品であって、前記中空成形品は、幅方向において分割され射出成形により成形された一対の半中空体からなり、前記一対の半中空体は、前記一対の半中空体が接合された状態で前記中空成形品の周方向および長手方向に延在し前記中空成形品の幅よりも短い寸法の幅を有する管体部と、接合部とを含んで構成され、前記管体部は、円弧状の側面部と、前記側面部の両端から延在し互いに対向する上面部および下面部とを有し、前記接合部は、前記上面部および前記下面部の端部に、前記中空成形品の内部から離れる方向に膨出形成され、前記管体部の長手方向の全長にわたって延在し、前記接合部に、前記中空成形品の内部の外側で相手の前記接合部に合わされる接合面が形成されると共に、前記接合面に、前記中空成形品の内部から離れた箇所で溶融樹脂を射出させるための凹部が前記接合部の全長にわたって形成され、前記中空成形品は、前記一対の半中空体の前記凹部に射出された溶融樹脂により前記接合部相互が一体化されることで成形され、前記一対の半中空体は、それらの接合部が、前記中空成形品の幅方向の中央と両端との間の中間部に位置するように設けられている。

本発明では、中空製品の内部空間に作用する圧力で生じる曲げモーメントが０となる箇所の近傍に接合部を設けるようにしたので、接合部を大型化することなく２つの半中空体を接合して中空成形品を成形できる。

中空成形品の斜視図である。中空成形品を、その長手方向と直交する面で切った断面図である。中空成形品の平面図である。実施例と比較例との試験結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
本実施の形態が適用された中空成形品１０は、自動車のエンジンルーム内に設けられる冷却水循環用の管体であり、合成樹脂製で、ＤＳＩ成形で形成されている。
中空成形品１０は、高さＨよりも十分に大きい寸法の幅Ｗを有する扁平な断面形状を呈している。そして、この扁平な断面形状で延在して管体を構成し、内部空間１０Ａが冷却水の流路となる。
中空成形品１０は、幅Ｗ方向において分割され開口縁に接合部１４を有する一対の半中空体１２がそれらの接合部１４が接合されることで構成されている。

一対の半中空体１２は、接合部１４と、管体部１６と、補強リブ１８とを含んで構成されている。
管体部１６は、均一の厚さで形成され、一対の半中空体１２が接合された状態で中空成形品１０の周方向に延在しまた長手方向に延在するように設けられている。
管体部１６は、中空成形品１０と同一の高さＨを有し、また、中空成形品１０の幅Ｗよりも短い寸法の幅を有している。
管体部１６は、円弧状の側面部１６Ａと、側面部１６Ａの両端から延在し互いに対向する上面部１６Ｂおよび下面部１６Ｃとを有している。

接合部１４は、管体部１６の両端の開口縁に膨出形成され、すなわち、上面部１６Ｂおよび下面部１６Ｃの端部に膨出形成されている。そして、接合部１４は、管体部１６の長手方向の全長にわたって延在している。
接合部１４には、相手の接合部１４に合わされる接合面が形成され、また、接合面には溶融樹脂２０を射出させるための凹部１４Ａが形成されている。
中空成形品１０は、一対の半中空体１２の凹部１４Ａに射出された溶融樹脂２０により接合部１４相互が一体化されることで成形されている。
補強リブ１８は、一対の半中空体１２が接合された状態で中空成形品１０の長手方向に間隔をおいてそれぞれ中空成形品１０の周方向に延在するように、各半中空体１２に膨出形成されている。
補強リブ１８は、各半中空体１２の接合部１４から幅方向の端部まで延在しており、接合部１４付近では接合部と同じ高さで形成され、また、幅方向の端部に至るにつれて次第に高さと幅が減少するように設けられている。
この補強リブ１８は、接合部１４の接合強度を確保する観点から必要に応じて設けられる。

中空成形品１０の製造方法について説明すると、１次成形で一対の半中空体１２を射出成形により成形し、冷却してある程度固化させる。
次に、２次成形で一対の半中空体１２の接合部１４を合わせ、それら半中空体１２を重ねて接合部１４を含めて型締めし、それらの接合部１４の凹部１４Ａ内に溶融樹脂２０を射出する。
そして、この溶融樹脂２０により接合部１４相互を一体化し、これにより中空成形品１０が成形される。

接合部１４は、中空成形品１０の幅Ｗ方向の中央と両端との中間部に位置している。
本実施の形態では、接合部１４を、中空成形品１０の幅Ｗ方向の１／４の箇所に位置させた。
この接合部１４を設ける幅Ｗ方向の１／４の箇所は、図２（Ａ）で示すように、中空成形品１０の中心点と中心として点対称となる位置に設けてもよく、あるいは、図２（Ａ）で示すように、高さ方向の中央を通る中心線に対して対称な位置に設けてもよい。
ここで、図２の中空成形品１０の管体部１６の上半部について考察すると、管体部１６の上半部は、両端が固定された固定梁と考えられ、また、内部空間１０Ａを流れる水（流体）の圧力が作用するのでこの固定梁に等分布荷重が作用すると考えられる。そうとすると、管体部１６の上半部の中央で＋の曲げモーメントが最大となり、管体部１６の上半部の両端で−の曲げモーメントが最大となる。そして、管体部１６の中央と両端との中間部の箇所に、曲げモーメントが０となる箇所が存在することになる。
したがって、接合部１４を、中空成形品１０の幅Ｗ方向の中央と両端との中間部に位置させることにより、内部空間１０Ａを流れる水（流体）の圧力により生じる曲げモーメントが０となる箇所の近傍に接合部１４が位置することになる。

したがって、本実施の形態によれば、接合部１４を、曲げモーメントが０となる箇所の近傍に位置させることから、凹部１４Ａ内に射出される溶融樹脂２０によって接合部１４を一体化させるための強度が小さい値で足りる。
すなわち、凹部１４Ａの容積を小さくできるので接合部１４を小型化できる。
したがって、大きな流路面積を確保しつつ中空成形品１０の小型化を図る上で有利となる。
特に、ＤＩＳ成形では、中空成形品１０の内部空間１０Ａ寄りに位置する接合部１４の箇所１４Ｂ（図２（Ａ）参照）は、溶融樹脂２０により接合できず、双方の接合部１４が合わされた状態に留まる構造となり、接合強度を確保する観点から接合部１４をもともと大型化せざるを得ない事情があることから、接合部１４を一体化させるための強度を小さい値で足りるようにし、接合部１４を小型化できるようにすることはＤＩＳ成形で大きな意義を持つ。
また、接合部１４から幅Ｗ方向の端部に至る補強リブ１８を膨出形成したので、接合部１４を引き離す方向に力が作用しても、この力の一部を補強リブ１８で受けることができ、接合部１４の接合強度を確保する上で有利となる。

（実施例）
接合部１４を、中空成形品１０の幅Ｗ方向の１／５に位置させた実施例１と、幅Ｗ方向の１／４に位置させた実施例２と、幅Ｗ方向の２／５に位置させた実施例３とをそれぞれ５つずつ製作した。
また比較例として、接合部１４を、中空成形品１０の幅Ｗ方向の中央（１／２）に位置させた比較例１と、幅Ｗ方向の９／２０に位置させた比較例２と、幅Ｗ方向の１／１０に位置させた比較例３と、幅Ｗ方向の両端に位置させた比較例４とをそれぞれ５つずつ製作した。

中空成形品１０の内部空間１０Ａに圧力を掛けていき、接合部１４が破壊されたときの圧力を測定した。その時の圧力の平均値を図４に示す。
なお、図４において破壊圧力の欄に記載されている数値は指数化されており、比較例１における破壊圧力を１００とし、数値が大きいほど破壊圧力が大きいことを示している。
比較例１、４では、最も大きな曲げモーメントが作用する箇所に接合部１４が位置しているので、最も小さな圧力で破壊されることが分かる。
比較例２、３では、最も大きな曲げモーメントが作用する箇所の近傍に接合部１４が位置しているので、やはり小さな圧力で破壊されることが分かる。

これに対して、実施例１〜３では、曲げモーメントが０となる箇所の近傍に接合部１４が位置していることから、破壊される際の圧力が比較例１〜４に比べて大きい値となっている。
特に、接合部１４を、幅Ｗ方向の中央と両端との中心箇所である、中空成形品１０の幅Ｗ方向の１／４に位置させた実施例２では、破壊される際の圧力が最も大きい値となっている。
したがって、図４からも、本実施の形態によれば、接合部１４を小型化でき、大きな流路面積を確保しつつ中空成形品１０の小型化を図る上で有利となることが明らかである。

なお、本実施の形態では、中空成形品１０が合成樹脂製でＤＩＳで成形される場合について説明したが、本発明が適用される中空成形品１０はＤＩＳ成形に限定されず、一対の半中空体１２の接合部１４がシール材を介在させてボルト、ナットで締結されるものであってもよい。また、一対の半中空体１２は金属であってもよく、合成樹脂に限定されない。すなわち、一対の半中空体１２がそれらの接合部１４において接合され、断面形状が高さよりも大きい寸法の幅Ｗを有して扁平形状を呈する中空成形品１０に広く適用される。

１０……中空成形品、１２……半中空体、１４……接合部、１４Ａ……凹部、１８……補強リブ。

Claims

高さよりも大きい寸法の幅を有する扁平な断面形状を呈して前記高さ方向および前記幅方向に直交する長手方向に延在しＤＳＩ成形により製造される合成樹脂製の中空成形品であって、
前記中空成形品は、幅方向において分割され射出成形により成形された一対の半中空体からなり、
前記一対の半中空体は、前記一対の半中空体が接合された状態で前記中空成形品の周方向および長手方向に延在し前記中空成形品の幅よりも短い寸法の幅を有する管体部と、接合部とを含んで構成され、
前記管体部は、円弧状の側面部と、前記側面部の両端から延在し互いに対向する上面部および下面部とを有し、
前記接合部は、前記上面部および前記下面部の端部に、前記中空成形品の内部から離れる方向に膨出形成され、前記管体部の長手方向の全長にわたって延在し、
前記接合部に、前記中空成形品の内部の外側で相手の前記接合部に合わされる接合面が形成されると共に、前記接合面に、前記中空成形品の内部から離れた箇所で溶融樹脂を射出させるための凹部が前記接合部の全長にわたって形成され、
前記中空成形品は、前記一対の半中空体の前記凹部に射出された溶融樹脂により前記接合部相互が一体化されることで成形され、
前記一対の半中空体は、それらの接合部が、前記中空成形品の幅方向の中央と両端との間の中間部に位置するように設けられている、
中空成形品。
前記中空成形品の延在方向に間隔をおいてそれぞれ前記中空成形品の周方向に延在する補強リブが前記一対の半中空体に設けられている、
請求項１記載の中空成形品。
前記接合部は前記中空成形品の幅の１／４に位置する箇所に設けられている、
請求項１または２記載の中空成形品。
前記接合部は前記中空成形品の幅の１／５から２／５の範囲に位置する箇所に設けられている、
請求項１または２載の中空成形品。