JP6771261B2 - 車両用部材の製造方法 - Google Patents
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図1の車両用部材2は、車両衝突時の衝撃荷重を吸収する衝撃吸収部材として用いられる部材であり、木材6と、木材6を樹脂で一体的に被覆する被覆部材4とを有している(各部材の詳細は後述)。この車両用部材2は、図2を参照して、後述するバンパリインフォース2rと左右のサイドメンバ4r,6rとの間に介装することができる。そして車両衝突時にバンパリインフォース2rにかかる衝撃荷重Fを左右の車両用部材2で受け止め、さらに被覆部材4内の木材6が圧縮しつつ潰れる(圧壊する)ことで衝撃荷重Fを吸収する。この種の車両用部材2では、衝撃荷重Fを十分に受け止めるべく木材6を所望の形状とし、さらにこの木材6を極力破損させることなく、後述する射出成形機30のキャビティ38内において木材6を包むように樹脂(被覆部材4)を被覆して成形することが望まれる。そこで本実施形態では、後述する射出成形機30と製造工程によって、所望の形状を備えた木材6の破損を極力回避しつつ、木材6を包むように樹脂を被覆して成形することとした。以下、各構成について詳述する。
被覆部材4は、図1及び図3を参照して、車両用部材2の外形をなすとともに、後述の木材6を樹脂で一体的に被覆する部材である。この被覆部材4は、荷重作用部10と取付け部12を有しており、図2に示すように本発明の被取付け部材である後述のサイドメンバ4r,6rに取付けることができる。荷重作用部10は、本発明の「本体部」に相当する略四角柱形状の部位である。そして荷重作用部10は、その内部に後述の木材6を配置しているとともに、略四角形の入力端面10aと、四つの本体側面10bを有している。入力端面10aは、荷重作用部の軸方向Hに直交して配置されている面であり、荷重作用部の軸方向Hにおける一端に配置されている。また各本体側面10bは、入力端面10aの各辺から軸方向Hに延長している面である。
取付け部12は、後述する各サイドメンバ4r,6rに取付け可能な部位であり、荷重作用部10の入力端面10aとは反対側である被覆部材4の他端に一体的に設けられている。この取付け部12は、略四角形とされたフランジ形状の部位であり、荷重作用部10の各本体側面10bから外方(図1のL方向とW方向)に延出している。また取付け部12の四隅には締結孔12Hがそれぞれ設けられており、各締結孔12Hには、図2に示す締結具としてのボルト材BMを挿通できる。そして図3を参照して、取付け部12の厚み寸法T1は、荷重作用部10の厚み寸法T2と同一でもよいが、各サイドメンバ4r,6rに対する取付け安定性向上の観点から荷重作用部10の厚み寸法T2よりも大きいことが望ましい。
木材6は、図1及び図3を参照して、車両用部材2の芯となる部材であり、車両衝突時にかかる衝撃荷重によって荷重の入力方向である荷重作用部の軸方向Hに圧壊することができる。この木材6は、図3を参照して、横断面形状(W×L方向の断面形状)が略四角形の角柱形状(所望の形状の一例)に形成されており、一端面20aと、四つの側面20bと、他端面20cを有している。一端面20aは、荷重作用部10の入力端面10a側に配置されている面であり、衝撃荷重が入力される側の面である。また各側面20bは、一端面20aの各辺から軸方向Hに延びている面である。そして他端面20cは、一端面20aとは反対の木材6の端部に位置する面である。この他端面20cの中心には、図4を参照して、図5に示す後述の射出成形機30の保持ピン33を挿嵌可能な挿嵌孔20Hが設けられている。この挿嵌孔20Hは、略円筒形状をなす孔部(非貫通孔)であり、後述の保持ピン33の長さ寸法と略同一の奥行き寸法を有している。
本実施形態では、図5に示す射出成形機30を用いて、後述する第一工程と第二工程によって車両用部材2を製造する。この射出成形機30は、コア型32と、キャビ型34と、キャビティ38と、図6に示す複数の射出口(第一射出口41a〜41c,第二射出口42a,42b)を有している。そして所定位置に固定されているコア型32に対して、キャビ型34を下方に移動させることにより、両型32,34を型閉じ状態とすることができる。さらに型閉じ状態とされたコア型32とキャビ型34の間に、後述するキャビティ38が形成されることとなる。
コア型32は、図5を参照して、床面等に設置された平板状の成形型であり、略平坦とされたコア側閉合面32aと、保持ピン33を有している。この保持ピン33は、後述する第一工程時において木材6が挿嵌される部材であり、コア側閉合面32aから上方に向けて起立している。また保持ピン33の周面は、上端である先端部から射出成形機側であるコア側閉合面32aに向かって次第に大径となるテーパ形状とされており、保持ピン33の先端部側は、図3に示す木材6の挿嵌孔20Hに挿入可能とされている。そして保持ピン33は、下部側に向かうにつれて次第に径大となっているため、挿嵌孔20Hに適度に挿嵌可能であるが下端の根元までは挿嵌できない構成とされている。
キャビ型34は、図5を参照して、コア型32に対して昇降可能に設置された直方体状の成形型であり、コア側閉合面32aに閉じ合されるキャビ側閉合面34aと、キャビ側閉合面34aに設けられた凹状の成形凹部35とを有している。この成形凹部35は、図6に示すように被覆部材に倣った形状の凹部であり、上側(奥側)をなす第一部位36と、下側(開口側)をなす第二部位37に区分けできる。第一部位36は、図3に示す荷重作用部10を成形するキャビティ部分となる箇所である。この第一部位36は、図5を参照して、奥側上面36aと四つの奥側周面36bとで囲まれている略四角柱形状の空間部である(図5では、便宜上、二つの奥側周面のみ図示する)。奥側上面36aは、成形凹部35の底をなしている略四角形の面であり、各奥側周面36bは、奥側上面36aの各辺から下方に延長している面である。また第二部位37は、図3に示す取付け部12を成形するキャビティ部分となる箇所である。この第二部位37は、図5を参照して、開口側上面37aと四つの開口側周面37bとで囲まれている空間部であり、第一部位36よりも幅広で且つ短尺な略四角柱形状をなしている(図5では、便宜上、二つの開口側周面のみ図示する)。開口側上面37aは、奥側上面36aに平行に配置されている四角形の面であり、各開口側周面37bは、開口側上面37aの各辺から下方に延長している面である。
キャビティ38は、図5及び図7を参照して、荷重作用部の軸方向Hを上下に向けた被覆部材4の成形空間となる部位であり、コア型32のコア側閉合面32aと成形凹部35の間に形成される。このキャビティ38には、コア側閉合面32aから起立している保持ピン33が上下方向に突出配置されており、この保持ピン33には、後述するように木材6が挿嵌された状態となる。そしてキャビティ38内に配置される木材6を挟んで、第一部位36の奥側上面36aが木材6の上端側(木材の一端面20a側)に配置され、第二部位37の開口側上面37aが木材6の下端側(木材の他端面20c側)に配置される。すなわち本実施形態では、第一部位36の奥側上面36aが、本発明の「保持ピンの突出方向(本実施形態では上下方向)における木材の一端側」に配置される。また第二部位37の開口側上面37aが、本発明の「木材の一端側と木材を挟んで反対側である木材の他端側」に配置される。
複数の射出口(第一射出口41a〜41c,第二射出口42a,42b)は、図6を参照して、それぞれキャビ型34側に設けられているゲートであり、キャビティ38内に成形材料を射出することができる。第一射出口41a〜41dは、第一部位36の奥側上面36aに開口しており、後述する第二工程においてキャビティ38内の木材6の上端側に配置される。これら各第一射出口41a〜41dは、それぞれキャビ型34内の対応する第一ランナ51a〜51dを介してスプル50に連通している。各第一ランナ51a〜51dは、キャビ型34内でスプル50に対して上方視で十字状をなすように配置されているとともに、下方に向けて延長する端部側で対応する第一射出口41a〜41dにそれぞれ連通している。そして各第一射出口41a〜41dは、キャビティ38内の木材6の外周(例えば側面20b)より外側にオフセットした奥側上面36aの四隅に分かれて設けられており、上下方向において木材6に重ならないように配置されている。さらに図6に示す各第一射出口41a〜41cは、各々、図5に示すように第一の成形材料WM1を下方に向けて射出できる(図5では、便宜上、各射出口の一部のみ図示するとともに、各成形材料を示す符号WM1,WM2を、各成形材料の射出方向を示す矢線に付す)。
また一対の第二射出口42a,42bは、図5及び図6を参照して、第二部位37の開口側上面37aに開口しており、後述する第二工程においてキャビティ38内の木材6の下端側に配置される。これら各第二射出口42a,42bは、それぞれキャビ型34内の対応する第二ランナ52a,52bを介してスプル50に連通している。各第二ランナ52a,52bは、キャビ型34内でスプル50を挟んで対称となるように配置されているとともに、下方に向けて延長する端部側で対応する第二射出口42a,42bにそれぞれ連通している。そして各第二射出口42a,42bも、キャビティ38内の木材6の外周(例えば側面20b)より外側にオフセットした位置である開口側上面37a部分に分かれて設けられている。さらに各第二射出口42a,42bも、各々、図5に示すように第二の成形材料WM2を下方に向けて射出することができる。
第一工程では、図5及び図7を参照して、木材6を、キャビティ38内に突出配置される射出成形機30の保持ピン33に挿嵌して、キャビティ38内に浮かせた状態(フロート状態)で保持する。本実施形態では、コア型32とキャビ型34の閉じ合わせに先立って、木材の年輪22の軸心方向Aを上下方向に向けながら、木材6の他端面20cに設けた挿嵌孔20Hに保持ピン33を挿嵌する。このとき木材6の挿嵌孔20Hに、テーパ状をなす保持ピン33を先端部側から挿入しつつ、挿入不能となる位置まで押し込んでいく。こうして木材6の挿嵌孔20Hにテーパ状の保持ピン33を押し込んで挿嵌することにより、保持ピン33に木材6をしっかりと挿嵌しておくことができる。そして保持ピン33に挿嵌された木材6は、木材の年輪22の軸心方向Aを荷重作用部の軸方向H(上下方向)に沿わせた状態で保持されている。また木材6の各側面20bが、保持ピン33の突出方向である上下方向に沿って配置される。つぎにコア型32とキャビ型34を型閉じしてキャビティ38を形成しつつ、このキャビティ38内に、保持ピン33に保持された木材6を配置する。この状態の木材6は、保持ピン33の先端部側に挿嵌されることで、キャビティ38を囲む型の面(36a,36b,37a,37b)から離れて浮いたフロート状態でキャビティ38の第一部位36側に保持される。
第二工程では、図5〜図7を参照して、木材6の上端側に配置されている各第一射出口41a〜41dと、木材6の下端側に配置されている各第二射出口42a,42bとが、それぞれ木材6の外周より外側にオフセットした位置からキャビティ38内に成形材料(WM1,WM2)を射出する。本実施形態では、各第一射出口41a〜41dが、上下方向において木材6の外周(例えば側面20b)より外側にオフセットした奥側上面36aの四隅に配置されている。このため第一の成形材料WM1が、木材6に直接当たることなく各第一射出口41a〜41dから下方に射出されることとなる。このとき第一の成形材料WM1を、保持ピン33の突出方向(上下方向)に沿うように下方に射出することで、射出された第一の成形材料WM1によって、保持ピン33に対して木材6が過度に揺動することを極力回避することができる。また同様に各第二射出口42a,42bも、木材6の外周より外側にオフセットした開口側上面37a部分に配置されている。このため第二の成形材料WM2も、木材6に直接当たることなく各第二射出口42a,42bから下方に射出されることとなる。このように木材6を避けながら各成形材料WM1,WM2を射出することにより、各成形材料WM1,WM2の射出圧によって木材6が過度に変形することを極力回避することができる。
ここで射出成形機の構成は、上述の構成のほか、各種の構成を取り得る。例えば本変形例においては、図8を参照して、コア型32のコア側閉合面32aに、複数の保持ピン(実施形態1の保持ピン33,第一補助保持ピン33a,第二補助保持ピン33b)が設けられている。これら第一補助保持ピン33aと第二補助保持ピン33bは、保持ピン33に比して短尺である以外は保持ピン33と略同一の構成を有している。そしてコア型32のコア側閉合面32aには、第一補助保持ピン33aと第二補助保持ピン33bが、保持ピン33の軸方向外側にそれぞれ配置されており、本変形例では保持ピン33を挟んで対称状に配置されている。そして第一工程において、木材6が、保持ピン33に対して挿嵌されて保持されている状態で、さらに保持ピン33の外側に配置されている第一補助保持ピン33a及び第二補助保持ピン33bに保持されている。このとき第一補助保持ピン33aと第二補助保持ピン33bは、木材6の対応する別の挿嵌孔21Hに挿嵌することができる。こうして本変形例では、保持ピン33を基点とした木材6の回転が別の保持ピン33a,33bによって規制されるため、キャビティ38内において木材6をより適切な状態で保持しておくことができる。
図2を参照して、車両用部材2を、バンパリインフォース2rと左右のサイドメンバ4r,6rとの間に取付ける。このとき車両用部材2を、荷重作用部の軸方向Hが車両取付け時の荷重の入力方向である前後方向に一致するように、バンパリインフォース2rと左右のサイドメンバ4r,6rとの間にそれぞれ介装する。
図2を参照して、車両衝突時にバンパリインフォース2rにかかる衝撃荷重Fを左右の車両用部材2で受け止め、さらに被覆部材4内の木材6が、荷重作用部の軸方向Hに圧壊することで衝撃荷重Fを吸収する。このとき木材6が、図3に示すように年輪22の軸心方向Aが、荷重の入力方向である荷重作用部の軸方向Hに沿うように適切に荷重作用部10の内部に配置されているため、衝撃荷重Fを十分に受け止めてこの衝撃荷重Fを適切に吸収することができる。さらにフランジ形状の取付け部12が、荷重作用部10の各本体側面10bから外方に延出しつつ、対応する前フランジ部5r,7rに固定されている。こうしてフランジ形状の取付け部12によって各サイドメンバ4r,6rに対する取付け安定性を向上させたことにより、衝撃荷重Fによって荷重作用部10と木材6が転倒する(例えば図2の上下・左右方向に傾く)ことを好適に回避することができる。このため車両衝突時において、被覆部材4内の木材6を、荷重作用部の軸方向Hに略真っ直ぐに圧縮しつつ潰れさせることができる。
実施形態2では、実施形態1の構成部材とほぼ同一の基本構成を備える構成については、対応する符号を付す等して詳細な説明を省略する。実施形態2では、図9を参照して、サイドドアDM内に車両用部材2Aを配設するとともに、この車両用部材2Aを、車両衝突時の衝撃荷重Fを伝達する荷重伝達部材として用いる点が実施形態1と異なっている。この車両用部材2Aは、後述するように、荷重作用部の軸方向Hが左右方向を向いた状態でサイドドアDM内に配置される。
本試験では、実施例2と実施例3の車両用部材に、荷重作用部の軸方向から80kgのインパクターを時速4.4kmでぶつけた。そして各車両用部材の破壊の有無を目視で確認した。このとき車両用部材の外形形状がほとんど変化せず木材の圧壊がないと判断した場合には、車両用部材の破壊がないとして「○」と評価した。また車両用部材に潰れが発生して木材が圧壊していると判断した場合には、車両用部材が破壊されているとして「×」と評価した。
実施例1の車両用部材では、木材の横断面積を適切に設定することにより、衝撃吸収部材として適切な圧縮荷重(必要荷重±10kNの圧縮荷重)を得ることができた。この結果は、所望の形状を備えた木材の破損を極力回避しつつ、射出成形機のキャビティ内において木材を包むように樹脂を被覆して成形したために得られたものであると考えられる。なお車両用部材の圧縮荷重が必要荷重を大きく超えてしまうと、後ろにある部材(例えば図2に示すサイドメンバ4r,6r)が変形してしまうので、衝撃吸収部材としての役割を果たせなくなってしまう。このため衝撃吸収部材として用いる車両用部材では、圧縮荷重が必要荷重に近い値を取るように横断面積を決めておく必要がある。
2A 実施例2にかかる車両用部材
4 被覆部材
6 木材
10 荷重作用部(本発明の本体部)
10a 入力端面
10b 本体側面
12H 締結孔
12 取付け部
20a 一端面(本発明の「木材の一端」をなす面)
20b 側面(本発明の「木材の外周」の一部)
20c 他端面(本発明の「木材の他端」をなす面)
20H 挿嵌孔
22 年輪
30 射出成形機
32 コア型
32a コア側閉合面
33 保持ピン
33a 第一補助保持ピン
33b 第二補助保持ピン
34 キャビ型
34a キャビ側閉合面
35 成形凹部
36 第一部位
36a 奥側上面
36b 奥側周面
37 第二部位
37a 開口側上面
37b 開口側周面
38 キャビティ
41a〜41d 第一射出口
42a,42b 第二射出口
50 スプル
51a〜51d 第一ランナ
52a,52b 第二ランナ
WM1 第一の成形材料
WM2 第二の成形材料
2r バンパリインフォース
4r,6r サイドメンバ(本発明の被取付け部材)
5r,7r 前フランジ部
DM サイドドア
2d アウタパネル
4d インナパネル(本発明の被取付け部材)
5d 取付け部位
6d ドアトリム
8d インパクトビーム
10d リインフォース
BM ボルト材
A 木材の年輪の軸心方向
F 衝撃荷重
H 荷重作用部の軸方向
Claims (5)
- 射出成形機のキャビティ内において木材を包むように樹脂を被覆して成形する車両用部材の製造方法において、
前記木材を、前記キャビティ内に突出配置される前記射出成形機の保持ピンに挿嵌して、前記キャビティ内に浮かせた状態で保持する第一工程と、
前記保持ピンの突出方向における前記木材の一端側に配置されている前記射出成形機の第一射出口と、前記木材の一端側と前記木材を挟んで反対側である前記木材の他端側に配置されている前記射出成形機の第二射出口とが、それぞれ前記木材の外周より外側にオフセットした位置から前記キャビティ内に成形材料を射出し、前記第一射出口及び前記第二射出口から射出した成形材料を前記木材の側面で合流させる第二工程とを備えた車両用部材の製造方法。 - 前記保持ピンが、前記保持ピンの先端部から前記射出成形機の保持ピンの設けられた閉合面側に向かって次第に大径となるテーパ形状である請求項1に記載の車両用部材の製造方法。
- 前記第二工程において、前記第一射出口と前記第二射出口から、それぞれ前記保持ピンの突出方向に沿う向きに成形材料が射出される請求項1又は2に記載の車両用部材の製造方法。
- 前記第一工程において、前記木材を、複数の前記保持ピンに挿嵌して保持させる請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用部材の製造方法。
- 前記樹脂としての被覆部材が、柱形状の本体部と、車両に配設されている被取付け部材に取付け可能な取付け部とを有しているとともに、前記本体部が、前記取付け部に比して薄肉とされており、
前記第一射出口が、前記本体部を成形するキャビティ部分に成形材料を射出するとともに、前記第二射出口よりも多くの成形材料を射出可能である請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用部材の製造方法。
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