JP6183287B2 - 樹脂製中空体の製造方法および流量測定装置 - Google Patents

樹脂製中空体の製造方法および流量測定装置 Download PDF

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Description

本発明は、主に、樹脂製中空体の製造方法に関するものであり、特に、内燃機関に吸入される吸入空気の流量(以下、吸気量と呼ぶことがある。)を測定する流量測定装置の筐体の製造に好適に利用することができる。
従来から、例えば、吸気量を測定する流量測定装置では、空気との伝熱を利用して流量に応じた信号を発生する熱式の測定方法を採用するものが周知であり、次のような筐体とセンサとを備える。すなわち、筐体は、内燃機関への吸気路4に突出するように配置され、吸気路4を流れる吸入空気の一部を取り込んで通過させる内部流路7を形成する。また、センサは、内部流路7に突き出し、内部流路7を通過する吸入空気との伝熱により、吸気量に応じた信号を発生する。
また、筐体は、中空を有する樹脂製中空体であって中空を内部流路7として利用するものであり、中空の形状は、金型の簡易な抜き出しに適さない。このため、筐体は、例えば、中空を形成するための少なくとも2つの樹脂製パーツを射出成形した後、2つの樹脂製パーツを接着剤等により接合することで設けられていた(以下、中空を形成する樹脂製パーツを半中空体15と呼ぶ。なお、以下の説明では、2つの半中空体15により中空を形成する例を取り上げて説明する。)。
近年、接着剤による接合に対し、よりコスト的に有利な接合態様として、樹脂流体の射出成形により2つの半中空体15を接合する態様が考えられている。すなわち、射出成型用の金型内に2つの半中空体15を配置するとともに、金型内にて、2つの半中空体15の接合縁同士を突合わせ、中空とは別に線状の空間を形成する。そして、この線状の空間に、射出された樹脂流体を充填して2つの半中空体15を接合する(以下、樹脂流体が充填される線状の空間を充填空間と呼ぶ。)。
ところで、射出成形による接合を採用すると、中空を形成する中空壁面では、射出圧により、中空内に向って中空壁面が突き出る方向に応力が発生する。このため、射出圧により、中空壁面が突き出すように変形し、樹脂流体が漏れ出す虞がある。
なお、中空の形状は、上記のとおり金型の簡易な抜き出しに適さない。よって、中空壁面の突出し防止のために中空に金型を配置することもできないので、別途、対策が必要となっている。
ここで、樹脂製中空体を製造する方法として、コストおよび品質の面で優位性を有するDSI(Die Slide Injection Moldingの略である。)法と呼ばれる方法を採用することが考えられる(例えば、特許文献1参照。)。
DSI法を採用した場合、樹脂製中空体の製造方法は、例えば、2つの半中空体15を射出成形により成形する成形工程と、2つの半中空体15を接合する接合工程とに大きく分かれる。また、接合工程では、成形工程で用いた金型同士の相対移動により、2つの半中空体15を金型から取り出すことなく、中空壁面を露出させるとともに、2つの半中空体15の接合縁同士を突合わせて中空および充填空間を形成する。そして、充填空間に樹脂流体を射出して接合縁同士を接合する。
これにより、成形工程にて射出成形された半中空体15を、成形後の反り変形等が発生する前に、速やかに接合工程にて接合することができるので、製造工数低減や接合部の品質改善等を達成してコストおよび品質の面で優位性を確保することができる。
したがって、樹脂製中空体の製造方法としてDSI法を採用するためにも、中空壁面の突出し抑制対策が必要となっている。
特開2013−007705号公報
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、樹脂製中空体の製造方法において、接合用の樹脂流体の射出圧により中空壁面が突き出すのを抑制することにある。
本願発明は、少なくとも2つの樹脂製パーツ(半中空体)を突き合わせて接合することで形成される中空を有する樹脂製中空体の製造方法に係わる。そして、本願発明の樹脂製中空体の製造方法は、次の接合工程を備える。
すなわち、接合工程では、2つの半中空体の接合縁同士を突合わせて中空とは別に線状の空間(充填空間)を形成し、充填空間に、所定の射出圧にて射出された高圧の樹脂流体を充填して2つの半中空体を接合する。
また、接合工程では、2つの半中空体が中空および充填空間を形成した状態で所定の金型内に配置される。そして、金型は、半中空体を介して、充填空間に充填された樹脂流体の射出圧を受けるとともに、射出圧の反力として半中空体を充填空間の方に押し返す押圧力を半中空体に及ぼす。さらに、中空を形成する中空壁面では、射出圧により、中空内に向って中空壁面が突き出る方向に応力が発生する。また、2つの半中空体の表面の内、樹脂製中空体の外側表面となる部分に窪みが設けられ、金型は、窪みに嵌まる拘束部を有する。そして、拘束部は、中空壁面を中空内に突き出させる応力(以下、内壁突出応力と呼ぶ。)と反対の方向に、押圧力を半中空体に及ぼす。
さらに、接合縁同士の突合せに沿って線状の空間から中空に向う方向に関して、拘束部による押圧力の作用点は、線状の空間に充填された樹脂流体が射出圧によって樹脂製パーツを中空の方に押す力の作用点と同じ位置、または、中空の側に存在する。
これにより、接合工程の射出成形時、窪みに嵌まった拘束部によって、射出圧が中空壁面に伝わるのを抑制することができる。このため、中空壁面において内壁突出応力の発生を抑制することができるので、樹脂流体の射出圧により中空壁面が突き出すのを抑制することができる。
流量測定装置の内部を示す説明図である。 (a)は流量測定装置の背面図であり、(b)は流量測定装置の側面図である。 図2のIII−III断面図である。 樹脂製中空体の製造方法を示す説明図である。
以下、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本願発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
〔流量測定装置の構成〕
まず、実施例の樹脂製中空体1を筐体2として用いた流量測定装置3の構成を、図1および図2等を用いて説明する。
流量測定装置3は、空気との伝熱を利用して空気の流量に応じた信号を発生する熱式の測定方法を採用するものである。そして、流量測定装置3は、例えば、内燃機関(図示せず)に吸入される吸入空気の流量(吸気量)を測定するため、内燃機関への吸気路4に突出するように配置され、吸気量に応じた信号を発生する。なお、流量測定装置3で発生した信号は、流量測定装置3とは別体の電子制御ユニット(ECU;図示せず。)に出力され、吸気量を示す信号として内燃機関の動作制御に利用される。
流量測定装置3は、以下に説明する筐体2およびセンサ5を備える。
まず、筐体2は、吸気路4を流れる吸入空気の一部を取り込んで通過させる内部流路7を形成するものであって樹脂製中空体1であり、中空8を内部流路7として利用するものである。次に、センサ5は、内部流路7に突き出して吸気量に応じた信号を発生する熱式センサである。
つまり、樹脂製中空体1において、中空8は、気体の流出入が可能となるように設けられてセンサ5を収容している。
ここで、内部流路7は、主に、取り込んだ吸入空気を吸気路4における流れとほぼ同じ方向に直進させて放出する第1流路9と、第1流路9から吸入空気の流れの一部を分岐させるとともに周回させて放出する第2流路10とからなる。そして、センサ5は、第2流路10に突き出し、第2流路10を通過する吸入空気との伝熱により信号を発生する。また、取り込んだ吸入空気に含まれるダスト等は、自身の慣性により、第2流路10に流入せずに第1流路9を進むので、ダスト等によるセンサ5の傷付きが防止される。
また、内部流路7における吸入空気の吸入口(つまり、第1流路9の吸入口9a)は吸気路4の上流側に向かって開口し、吸気路4を流れる吸入空気の一部を取り込む。また、第1流路9の放出口9bは、吸気路4の下流側に向かって開口し、吸入空気をダストとともに放出し、第2流路10の放出口10bは、放出口9bを挟んで2つに分けて設けられ、吸気路4の下流側に向って開口する。このため、第2流路10は、センサ5の下流側で2つに分岐している。
また、センサ5は、センサ5で発生した信号に所定の処理を施して出力する処理回路(図示せず。)、および、所定のターミナル(図示せず。)とともに樹脂により一体化されて1つのアセンブリ11を構成する。そして、センサ5は、アセンブリ11を筐体2に装着することで、内部流路7に突出配置される。さらに、アセンブリ11に含まれるターミナルと他のターミナル(図示せず。)との導通接合部は、吸気路4の外部に設けられ、樹脂流体の射出成形により封止される。
なお、筐体2は、周囲にOリング12が装着された状態で、吸気路4を形成する配管13に装着され、Oリング12によって吸入空気の漏れが防止される。
〔樹脂製中空体1の製造方法〕
次に、樹脂製中空体1の製造方法を、図3および図4等を用いて説明する。
樹脂製中空体1は、例えば、2つの樹脂製パーツ(半中空体15)を突き合わせて接合することで形成される中空8を有し、いわゆるDSI法を製造方法として設けられる。ここで、DSI法は、主に、2つの半中空体15を射出成形により成形する成形工程と、2つの半中空体15を接合する接合工程とからなる。
まず、成形工程では、複数の金型16によりキャビティを形成し、キャビティに樹脂流体を射出して充填することで2つの半中空体15を同時かつ個別に成形する(図4(a)参照。)。
次に、接合工程では、成形工程で用いた金型16同士の相対移動により、2つの半中空体15を金型16から取り出すことなく、中空壁面17を露出させるとともに、2つの半中空体15の接合縁15a同士を突合わせて中空8および充填空間18を形成する(図4(b)、(c)参照。)。そして、充填空間18に樹脂流体を充填して2つの半中空体15を接合する(図4(d)参照。)。
ここで、充填空間18とは、2つの半中空体15の接合縁15a同士を突合わせて中空8とは別に形成される線状の空間であり、高圧の樹脂流体が充填される。また、接合縁15aは、内部流路7に沿って設けられ、充填空間18は、接合縁15aに設けられた線状の溝19により形成される(図1参照。)。なお、2つの半中空体15は、鏡像対称性を有するように設けられ、溝19が設けられる面は、それぞれの接合縁15aにおいて平面であり、平面同士の突合せにより充填空間18が形成される。
ここで、接合工程において、金型16は、充填空間18に充填された樹脂流体の射出圧を受けるとともに、射出圧の反力として半中空体15を充填空間18の方に押し返す押圧力を半中空体15に及ぼす。そして、中空8を形成する中空壁面17では、射出圧により、中空壁面17を中空8内に突き出させる応力(内壁突出応力)が発生する。そこで、内壁突出応力による中空壁面17の突出しを抑制するため、次のような構造が採用されている。
まず、半中空体15の表面の内、樹脂製中空体1の外側表面となる部分に窪み21が設けられ、金型16は、窪み21に嵌まる拘束部22を有する。そして、拘束部22は、内壁突出応力と反対の方向に、押圧力を半中空体15に及ぼし、押圧力により内壁突出応力の発生を抑えて中空壁面17の突出しを抑制する。
ここで、窪み21は、中空壁面17において、内壁突出応力が大きくなりやすいと考えられる位置の突出しを抑制することができるように設定される。例えば、中空壁面17の内、接合縁15a同士の突合せが存在する位置αでは、内壁突出応力が大きくなりやすいと考えられる。そこで、窪み21は、位置αで発生する内壁突出応力の反対の方向に押圧力が生じるように設定される。
このため、窪み21を形成する面には、次のような法線ベクトルを有する被拘束面23が含まれる。すなわち、被拘束面23における法線ベクトルは、位置αで発生する内壁突出応力と反対の方向のベクトル成分を含むように分解することができる。これにより、拘束部22は、被拘束面23に接することで、位置αで発生する内壁突出応力の反対の方向に半中空体15を押圧することができる。なお、実施例では、被拘束面23における法線ベクトルは、全ベクトル成分が位置αで発生する内壁突出応力と反対の方向を向く。
また、充填空間18と中空8との間で拘束部22により半中空体15を拘束するのが好ましいと考えられる。そこで、窪み21は、接合縁15a同士の突合せに沿って充填空間18から中空8に向う方向Aに関して、充填空間18と中空8との間に設けられる。
〔実施例の効果〕
実施例の樹脂製中空体1の製造方法によれば、接合工程では、金型16の拘束部22は、樹脂製中空体1の外側表面に設けられる窪み21に嵌まり、中空壁面17の位置αにおける内壁突出応力と反対の方向に、押圧力を半中空体15に及ぼす。
これにより、接合工程の射出成形時、窪み21に嵌まった拘束部22によって、射出圧が位置αに伝わるのを抑制することができる。このため、位置αにおいて内壁突出応力の発生を抑制することができるので、樹脂流体の射出圧により位置αが中空8内に突き出すのを抑制することができる。
〔変形例〕
実施例の樹脂製中空体1によれば、中空8は、2つの半中空体15を突き合わせて接合することで形成されていたが、3つ以上の半中空体15を突き合わせて接合することで中空8を形成してもよい。
さらに、実施例の樹脂製中空体1はDSI法により設けられていたが、DSI法以外の製造方法により樹脂製中空体1を設けてもよい。
1 樹脂製中空体 3 流量測定装置 8 中空 15 半中空体(樹脂製パーツ) 1
5a 接合縁 16 金型 17 中空壁面 18 充填空間(線状の空間) 21 窪
み 22 拘束部 方向

Claims (3)

  1. 少なくとも2つの樹脂製パーツ(15)を突き合わせて接合することで形成される中空(8)を有する樹脂製中空体(1)の製造方法において、
    前記2つの樹脂製パーツ(15)の接合縁(15a)同士を突合わせて前記中空(8)とは別に線状の空間(18)を形成し、この線状の空間(18)に、所定の射出圧にて射出された高圧の樹脂流体を充填して前記2つの樹脂製パーツ(15)を接合する接合工程を備え、
    前記接合工程では、前記2つの樹脂製パーツ(15)が前記中空(8)および前記線状の空間(18)を形成した状態で所定の金型(16)内に配置され、
    前記金型(16)は、前記樹脂製パーツ(15)を介して、前記線状の空間(18)に充填された樹脂流体の射出圧を受けるとともに、射出圧の反力として前記樹脂製パーツ(15)を前記線状の空間(18)の方に押し返す押圧力を前記樹脂製パーツ(15)に及ぼし、
    前記中空(8)を形成する中空壁面(17)では、前記射出圧により、前記中空(8)内に向って前記中空壁面(17)が突き出る方向に応力が発生し、
    前記2つの樹脂製パーツ(15)の表面の内、前記樹脂製中空体(1)の外側表面となる部分に窪み(21)が設けられ、
    前記金型(16)は、前記窪み(21)に嵌まる拘束部(22)を有し、
    この拘束部(22)は、前記中空壁面(17)を前記中空(8)内に突き出させる応力と反対の方向に、前記押圧力を前記樹脂製パーツ(15)に及ぼし、
    前記接合縁(15a)同士の突合せに沿って前記線状の空間(18)から前記中空(8)に向う方向(A)に関して、前記拘束部(22)による前記押圧力の作用点は、前記線状の空間(18)に充填された樹脂流体が射出圧によって前記樹脂製パーツ(15)を前記中空(8)の方に押す力の作用点と同じ位置、または、前記中空(8)の側に存在することを特徴とする樹脂製中空体(1)の製造方法。
  2. 請求項1に記載の樹脂製中空体(1)の製造方法において、
    複数の金型(16)によりキャビティを形成して前記2つの樹脂製パーツ(15)を射出成形する成形工程を備え、
    前記接合工程では、前記成形工程で用いた金型(16)同士の相対移動により、前記2つの樹脂製パーツ(15)を金型(16)から取り出すことなく、前記中空壁面(17)を露出させるとともに、前記2つの樹脂製パーツ(15)の接合縁(15a)同士を突合わせて前記中空(8)および前記線状の空間(18)を形成することを特徴とする樹脂製中空体(1)の製造方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の製造方法により製造された樹脂製中空体(1)を備え、
    前記中空(8)は、気体の流出入が可能となるように設けられ、さらに、前記中空(8)を通過する気体の流量に応じた信号を発生するセンサ(5)を収容していることを特徴とする流量測定装置(3)。
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