JP7206266B2 - 能動エアロシステムインモールドアセンブリのヒンジモジュール式フレーム - Google Patents

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１７年１０月１０日出願の米国仮特許出願第６２／５７０，３９１号に対する優先権を主張するＰＣＴ国際特許出願である。上記出願の開示は、引用により本明細書に組み込まれている。

本発明は、２部分接続された可動部品を製造するためのインモールド工程に関する。

様々な自動車部品の冷却を最適化する試みが行われている。開発された様々なデバイスの一部は、最適作動温度を維持するために自動車のエンジンルーム全体を通して空気流れを制御し、それによって望ましい量の熱が、熱を発生させるエンジン、伝達機、及びその他の構成要素から移されるように設計されている。

エンジン始動後にできるだけ早くエンジンを通常作動温度までもたらすことも望ましい。エンジンが周囲環境と実質的に同じ温度であり、かつオンにされた時に、エンジンは、最低燃料効率である（特に、始動中で周囲環境の温度が低い間）。低い燃料効率は、エンジンを非常に迅速に最適作動温度までもたらすことが望ましいと考えられる理由である。これらの条件の下では、エンジン及びエンジンを取り囲む様々な構成要素から熱を取り除くことは望ましくなく、従って、エンジンの周りの空気流れを制御するように設計されたデバイスは、それらが始動時にエンジンから熱を取り除かない場合により有益に使用される。

ガラス充填式や他の構造的プラスチックの出現で、別のものに対して部品上で移動可能であるアセンブリが、ピボット部材及びヒンジなどのために作られている。典型的には、部品は、別々に射出成形され、次に、最終移動可能構造を提供するために組み立てられる。そのような構成要素の一部は、能動グリルシャッターの運動リンクとベーン部品である。

組み立てられた位置でのベーンの成形は、他の構成要素を中間工程で設置する必要があるので可能ではなかった。更に、開発された能動エアログリルシャッターのベーン組み立ては、高度なオペレーターインタフェースを要求する形状的制約に起因して自動化するのが困難である。ピボット部分は、典型的に別々に成形され、次に組み立てられる。

別々の部品を生成する様々な射出成形ツールが典型的に必要である。これらの別々の部品は、建造変動を有し、かつ組み立てるのに労働集約的である。部品は、成形後に組み立てられ、追加の機器、床面積、及び労力を必要としてより多くの組み立て変動を含む可能性がある。

従って、組み立て時間、成形後組み立て及び機器、及びエラー防止手段を低減する成形工程ツーリングから直接に複数の構成要素を接合することを可能にする能動エアロモジュール式フレームの有効かつ効率的なインモールドアセンブリの設計に対する必要性が当業技術に残っている。

本発明は、様々な構成要素が成形ツーリングから直接に一構成要素に組み立てられることを可能にする費用効果の高い製造方法の使用を可能にする。

本発明は、成形工程ツーリングから直接に組み立てられることになる複数の構成要素の接合を可能にする能動エアロヒンジモジュール式フレームのインモールドアセンブリのための工程に関する。これらの構成要素は、ベーン端部ピボット、ベーン端部ストップ、駆動リンケージ、及びフレーム端部ストップなどを含む。システムの最終組み立ては、インモールドアセンブリ（ＩＭＡ）設計内の形状的考慮により、好ましくはベーンインタフェースを駆動するアクチュエータによって容易にされる。

本発明の更に別の適用分野は、以下に示される詳細な説明から明らかになるであろう。詳細説明及び特定実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、単に例示目的を意図しており、本発明の範囲を限定するように意図していないことを理解しなければならない。

本発明は、詳細説明及び添付図面からより完全に理解されることになるであろう。

本発明による工程でフレームに接合されることになる複数のピボット部分の断面概略図である。 本発明の工程で製造されたフレームに接合されることになる複数のピボット部分の斜視図である。 本発明により成形ツールアセンブリからのフレームの面に直接に隣接するピボット部分の側面図である。 入れ子固定具内でピボット部分とフレームとを互いに押圧するように作られたフレームから離脱したピボット部分エッジ接点の側面図である。 フレームに組み立てられたピボット部分の側面図である。 本発明の態様によりフレームとベーン端部キャップとに接続されたリンケージの斜視図である。 本発明の態様によりフレームに結合されたベーンピボットの斜視図である。 本発明の教示に従って製造された４バーリンケージに対して組み立てられた構成要素部品及びフレームに対して組み立てられた構成要素部品の斜視図である。

好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、決して本発明、その用途又は使用を限定することを意図していない。

全体的に図を参照して、成形工程ツーリングから直接に組み立てられることになる複数の構成要素の接合を可能にする能動エアロヒンジモジュール式フレームのインモールドアセンブリを示す。これらの構成要素は、例えば、ベーン端部ピボット、ベーン端部ストップ、駆動リンケージ、及び／又はフレーム端部ストップなどを含む。システムの最終組み立ては、インモールドアセンブリ（ＩＭＡ）設計内の形状的考慮により、特にベーンインタフェースを駆動するアクチュエータにより容易にされる。

形状的考慮は、構成要素（例えば、ベーン端部ピボット、ベーン端部ストップ、駆動リンケージ、フレーム端部ストップなど）がモールドから直接に単一構成要素内に取り付けられて組み立てられることを可能にする。これらの構成要素は、回転継手とトルク伝達機とを含む完成システム内で様々な機能を提供する。

単一構成要素が複数の（例えば、約６から２０又はそれよりも多い）構成要素を有する典型的な設計を置換することを可能にする少なくとも１つの離脱形状的特徴部を提供する。

形状的考慮は、アクチュエータ駆動ベーンの組み立てが単一構成要素を用いて容易にされることを可能にする。

本発明はまた、回転継手が単一運動度組み立てを通して単一構成要素から確立されることを可能にする。

図１から図８を全体的に参照して、本発明により、全体的に２に示す能動エアロヒンジモジュール式フレームと、能動エアロヒンジモジュール式フレームを形成するための工程とを提供する。本発明は、一般的に、回転継手とフレームを一緒に成形することを提供する。工程は、一般的に、少なくともインモールド組み立て段階、離脱中間組み立て段階、及び組み立て段階を含む。

材料の複数のショットに対して作動可能なツーリングを提供する。好ましくは、全体的に３に示す２ショット回転成形ツールは、予め定められた第１の材料５の第１の注入を用いて全体的に１２に示す少なくとも１つの予め定められた第１の本体部分を形成するための全体的に４に示す少なくとも第１の成形キャビティと、予め定められた第２の材料８の第２の注入を用いて全体的に１４に示す少なくとも１つの予め定められた協働する第２の本体部分を形成するための全体的に６に示す少なくとも第２のキャビティとを有する。第１及び第２の材料５、８は、異種材料である。一般的に、第１及び第２の材料５、８は、用途に応じて選択される。典型的に、第１及び第２の材料５、８は、サブアセンブリを成形アセンブリ３から入れ子アセンブリ９に置くために本体部分を接合するのに十分な結合を生成するように選択され、かつ第１及び第２の本体部分１２、１４が入れ子アセンブリ９内で一緒に作動可能に押圧され、部品を更に押圧して組み立てられた後に予め定められた本体部分がピボット回転することを可能にするアセンブリを一緒に形成する時に次に結合を壊すように作動可能である。最も好ましくは、形状的考慮は、構成要素（例えば、ベーン端部ピボット、ベーン端部ストップ、駆動リンケージ、フレーム端部ストップなどのような）がモールドから直接に単一構成要素に取り付けられて組み立てられることを可能にする。これらの構成要素は、回転継手とトルク変換器とを含む完成システム内で様々な機能を提供する。

第１の材料５は、用途に応じて予め定められた特性、例えば、部品機械的特性、溶融流量、係数／膨張、融点などを有する射出成形可能材料である。第２の材料８は、用途に応じて予め定められた特性、例えば、部品機械的特性、溶融流量、係数／膨張、融点などを有する射出成形可能材料である。第１及び第２の材料５、８は、適度に融和するが、第１の本体部分に対する第２の本体部分の望ましい回転を妨げると考えられる強い結合が形成されることにならないように互いに異なっている。第１及び第２の材料５，８間の結合は、適度に弱く、組み立て後の望ましい時に離脱することを可能にする。材料５、８は、組み立て後に第２の本体部分１４が第１の本体部分１２に対して回転することを可能にするのに適する第１及び第２の本体部分１２、１４の予め定められた離脱形状に融和するようにも選択される。すなわち、全体的に２０に示す材料選択とエッジ形状の組合せは、組み立て後の部品のエッジでの離脱を提供し、かつ最終組み立てにおける第２の本体部分１４の回転を可能にする。これに代えて、第１及び第２の材料５、８が本発明の範囲から逸脱することなく用途に応じて異なる材料ではないことは理解される。結合破断は、インモールドアセンブリ設計内の形状的考慮によって容易にされる。

より具体的に図１を参照すると、第１の本体部分１２は、好ましくはフレームであり、最も好ましくはヒンジフレームである。複数の第２の本体部分１４の各々は、図１にベーンピボットとして描かれた協働する構成要素である。第１の本体部分１２は、第１の本体部分１２を通る開口部１８を定める軸受面１６と共に例示されている。これに代えて、開口部１８は、第１の本体部分１２を通って部分的に延びる。少なくとも１つの第２の本体部分１４は、用途に応じて、例えば、ベーン端部ピボット、ベーン端部ストップ、駆動リンケージ、及び／又はフレーム端部ストップなどのような少なくとも１つの第１の本体部分１２に対する回転に適するいずれかの予め定められた部品であることは理解される。

インモールド組み立ては、第１の本体部分１２に隣接して少なくとも１つの第２の本体部分１４、好ましくは、複数の第２の本体部分１４を形成することを含む。第１の成形段階では、第１の材料５は、第１の本体部分１２（例えば、フレーム）を形成するための成形キャビティ４に注入される。第２の材料８は、最も好ましくは第１の材料が第１の本体部分１２に直接に隣接して複数の第２の本体部分１４（例えば、ベーンピボット）を形成するために依然として注入されている及び／又は依然として溶融されている間に第２の成形キャビティ７に注入される。従って、第１の材料５は、第２の材料８のエッジにあり、かつそれと接触している。結合は、全体的に２０に示すこのエッジに形成される。典型的に、結合は比較的弱い。本発明の範囲から逸脱することなく、第１及び第２の材料５、８の実質的な同時注入が考えられている。

すなわち、図１は、本発明の工程の離脱中間組み立て部分を可能にすることになる本体部分１２、１４間のエッジ破断接点２０を有するツール加工済み位置とサブアセンブリ位置とを描いている。

図１から図２は、離脱形状２０を用いてフレーム１２である第１の本体部分に成形中に接合されたベーンピボットである複数の第２の本体部分１４を例示している。予め定められた量が成形されて冷却された状態で、アセンブリは、入れ子アセンブリ９に作動可能に搬送される。用途に応じた組み立て及び回転を可能にするのに適するあらゆる予め定められたエッジ破断形状が本発明の範囲から逸脱することなく考えられていることは理解される。

ここで図３から図５を全体的に参照すると、エッジ破断形状部分２０を含むツール加工アセンブリ３からの全体的に１０（図３）に示すツール加工済みアセンブリが描かれている。各第２の部分１４、例えば、ベーンピボットベース１５は、第１の部分１２から予め定められた距離「Ｌ」にある。ツール加工済みアセンブリ１０は、入れ子アセンブリ９の固定具に作動可能に置かれ、全体的に１０ａ（図４）に示す中間アセンブリを形成する。入れ子アセンブリ９は、エッジ接点離脱のために第１及び第２の部分１２、１４を一緒に押圧するように作動可能ないずれかの固定具／入れ子アセンブリである。全体的に１０ｂ（図５）に示す組み立て済みアセンブリは、第１の本体部分１２の中に部分的に押し込まれた第２の本体部分１４を示している。特に、第２の本体部分１４の回転部材１７は、第１本体部分１２の軸受１６の中に押圧される。

図４を参照すると、第１及び第２の本体部分１２、１４が一緒に作動可能に押圧されて離脱を可能にし、かつ第１及び第２の本体部分１２、１４を互いに組み立てる時に入れ子アセンブリ９に生じるエッジ接点離脱を含む工程の中間組み立て部分が描かれている。第２の本体部分１４の回転部材１７は、全体的にＬ’に示す第１の本体部分１２の軸受１６の中に押圧される。非限定的な例として、入れ子アセンブリ９は、第１及び第２の本体部分１２、１４を入れ子内で予め定められた力で一緒に押圧させて第１及び第２の本体部分を互いに組み立てる自動油圧シリンダ１１を含む。入れ子アセンブリ９は、エッジ接点離脱のためのあらゆる適切なアセンブリとすることができ、かつ入れ子内に中間アセンブリを形成することは理解される。

第１及び第２の本体部分１２、１４は、図５に示すように、組み立てられるまで、例えば、第２の部分１４のベース１５と第１の部分１２の間に間隙がないか又は予め定められた最小間隙があるまで一緒に押圧され続ける。

図６から図８を参照すると、本発明により、全体的に１００に示す能動グリルシャッターのための少なくとも１つの追加アセンブリの追加インモールドアセンブリ（例えば、４バーリンケージアセンブリのインモールドアセンブリ）を更に提供する。追加又は代替インモールドは、以下に限定されるものではないが、ヒンジ、ヒンジピン、アウター、ピボット部材、リンケージなどを含む。

図６は、全体的に１０２に示す少なくとも１つの第１の本体部分（例えば、リンケージ）と全体的に１０４に示す少なくとも１つの第２の本体部分（例えば、ベーン端部キャップ）とを含むインモールドアセンブリ設計を全体的に描いている。第１の本体部分１０２は、設計によって第２の本体部分１０４に既に設置されて捕捉されている（上述のように）。第１の成形段階では、第１の材料５は、第１の本体部分１０２（例えば、リンケージ）を形成するための作動可能な成形キャビティの中に注入される。第２の材料８は、最も好ましくは第１の材料が依然として注入されており及び／又は依然として溶融しており、作動可能であり、又は第１の本体部分１０２に直接に隣接して複数の第２の本体部分１０４（例えば、ベーン端部キャップ）駆動側を形成する間に、第２の成形キャビティの中に注入される。従って、第１の材料５は、第２の材料８のエッジにあってそれと接触しており、サブアセンブリを成形アセンブリから入れ子アセンブリ９に搬送するために部品を接合するのに十分な結合をこのエッジで形成し、かつ第１及び第２の本体部分１０２、１０４が入れ子アセンブリ９内で作動可能に一緒に押圧されて部品を一緒に更に押圧する時にその結合を次に破断するように作動可能であり、組み立て後に予め定められた本体部分がピボット回転することを可能にするアセンブリを形成する。第１の本体部分１０２は、好ましくはリンケージであり、第２の本体部分１０４は、好ましくは駆動機構のベーン端部キャップである。インモールドアセンブリ設計は、設計によって複数のベーン端部キャップ１０４に既に設置されて捕捉されたリンケージ１０２を有する。

図７は、全体的に１０６に示す少なくとも１つの第１の部分（例えば、フレーム）と全体的に１０８に示す少なくとも１つの第２の本体部分（例えば、ベーンピボット）とを含む全体的なインモールドアセンブリ設計である。第２の本体部分１０８は、離脱形状を有する第１の本体部分１０６に成形中に接合される。第２の本体部分１０８は、好ましくはベーンピボットであり、第１の本体部分１０６は、好ましくはフレームである。ベーンピボット１０８は、上述のように、離脱形状を有するフレーム１０４に成形中に接合される。第２の材料８は、最も好ましくは第１の材料が依然として注入されており及び／又は依然として溶融しており、作動可能であり、又は第１の本体部分１０６と直接に隣接して複数の第２の本体部分１０８（例えば、ベーンピボット）駆動側を形成する間に、第２の成形キャビティの中に注入される。従って、第１の材料５は、第２の材料８のエッジにあって第２の材料８と接触しており、サブアセンブリを成形アセンブリ３から入れ子アセンブリ９に搬送するために部品を接合するのに十分な結合をこのエッジで形成し、かつ入れ子アセンブリ９内で第１及び第２の本体部分１０６、１０８が一緒に作動可能に押圧されて部品を更に一緒に押圧する時にその結合を次に破断するように作動可能であり、組み立て後に予め定められた本体部分がピボット回転することを可能にするアセンブリを形成する。

能動グリルシャッターを示しているが、本発明は能動グリルシャッターに限定されず、かつ本発明の範囲から逸脱することなく特定の用途に応じてあらゆる能動エアロシステムに採用可能であることは理解される。

全体的に図１から図８を参照すると、第２の本体部分１４の少なくとも接触面は、本体部分１２、１４が離脱中に入れ子アセンブリ９内に留められることにならないように、かつ部品１２、１４が一緒に押圧された状態で第２の本体部分１４が第１の本体部分１２に対して回転することを可能にすることになるように第１の本体部分１２とは異種の材料である。材料選択と形状選択は、部品２０のエッジでの離脱を可能にして最終アセンブリ１０ｂ、１００内で一緒の押圧と回転とが起こることを可能にする要因である。

本発明の説明は、本質的に単なる例示であり、すなわち、本発明の要点から逸脱しない変形は、本発明の範囲内であるように意図している。そのような変形は、本発明の精神及び範囲からの逸脱と見なされないものとする。

２ 能動エアロヒンジモジュール式フレーム
７ 第２の成形キャビティ
８ 第２の材料
１７ ピボット部材
２０ エッジ破断接点

Claims (19)

1. ヒンジモジュール式フレームのインモールドアセンブリを製造する工程であって、
   射出成形可能である第１の材料を準備する段階と、
   前記第１の材料とは異なる射出成形可能材料である第２の材料を準備する段階と、
   ヒンジ式アセンブリの少なくとも１つの第１の本体部分を形成するための第１の成形キャビティを有する２ショット成形ツールを準備する段階と、
   前記ヒンジ式アセンブリの前記第１の本体部分とのエッジ破断接点で成形する協働する少なくとも１つの第２の本体部分を形成するための第２の成形キャビティを準備する段階と、
   前記第１の材料を前記第１の成形キャビティの中に注入して前記第１の本体部分を形成する段階と、
   前記第２の材料を前記第２の成形キャビティの中に注入して前記少なくとも１つの第２の本体部分を形成する段階であって、前記第１の材料が、該第２の材料のエッジであり、かつ実質的により弱い結合と予め定められた離脱形状とを有するエッジ破断接触面を形成するように作動可能である前記形成する段階と、
   を含み、
   前記第１及び第２の本体部分を一緒に押圧してアセンブリを形成するように作動可能な固定具を含む入れ子アセンブリを準備する段階を更に含むことを特徴とする工程。
2. 前記入れ子アセンブリは油圧シリンダを含むことを特徴とする請求項１に記載の工程。
3. インモールドアセンブリの後の前記第１及び第２の本体部分を前記入れ子アセンブリに搬送し、かつ該第２の本体部分を第１又は第２の方向に押圧してエッジ接点離脱を引き起こす段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の工程。
4. エッジ接点離脱の後に前記第２の本体部分を更に押圧して該第２の本体部分を前記第１の本体部分に対して組み立てる段階であって、該第２の本体部分が、該組み立てられた位置で該第１の本体部分に回転可能に結合される前記組み立てる段階を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の工程。
5. 前記第１の本体部分は、ヒンジフレームであることを特徴とする請求項１に記載の工程。
6. 前記少なくとも１つの第２の本体部分は、複数のベーンピボットであることを特徴とする請求項１に記載の工程。
7. ヒンジモジュール式フレームが、前記工程によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の工程。
8. ４バー運動リンクを形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の工程。
9. 前記ヒンジモジュール式フレームは、能動グリルシャッターアセンブリの一部であることを特徴とする請求項１に記載の工程。
10. 前記第２の材料は、前記第１の材料とは異なっており、
    作動可能に異種である第１及び第２の材料の選択が、予め定められた有効離脱形状と組み合わせて、前記エッジ破断接触面を離脱させて前記第２の本体部分が前記第１の本体部分の内側を押圧することを許し、かつ組み立てられた該第２の本体部分が該第１の本体部分に対して回転することを可能にするのに有効である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の工程。
11. 前記第１及び第２の材料は、その強い結合を防止するために化学的に異種であることを特徴とする請求項１に記載の工程。
12. 前記成形ツールは、回転成形ツールであることを特徴とする請求項１に記載の工程。
13. 前記ヒンジモジュール式フレームは、能動エアロシステムの一部であることを特徴とする請求項１に記載の工程。
14. 回転部材を前記第１の本体部分の軸受の中に押圧して回転継手を生成する段階を特徴とする請求項１に記載の工程。
15. 能動エアロシステムを製造する工程であって、
    射出成形可能である第１の材料を準備する段階と、
    前記第１の材料とは異なる射出成形可能材料である第２の材料を準備する段階と、
    ヒンジ式アセンブリの少なくとも１つの第１の本体部分を形成するための第１の成形キャビティを有する２ショット成形ツールを準備する段階と、
    前記ヒンジ式アセンブリの前記第１の本体部分とのエッジ破断接点で成形する協働する少なくとも１つの第２の本体部分を形成するための第２の成形キャビティを準備する段階と、
    前記第１の材料を前記第１の成形キャビティの中に注入して前記第１の本体部分を形成する段階、及び前記第２の材料を該第１の材料に隣接して前記第２の成形キャビティの中に注入して実質的により弱い結合と予め定められた離脱形状とを有するエッジ破断接触面を形成する段階を含むヒンジモジュール式フレームのインモールドアセンブリと、
    前記第１及び第２の本体部分を入れ子アセンブリに移動し、かつ該第１及び第２の本体部分を一緒に押圧して該第１及び第２の本体部分間の前記より弱い結合を破断し、該第１及び第２の本体部分を互いに組み立てて組み立てた部品を形成する段階であって、該少なくとも１つの第２の本体部分が、該組み立てられた部品内で該第１の本体部分に対して回転する前記形成する段階と、
    を含むことを特徴とする工程。
16. 能動エアロシステムのインモールドアセンブリの方法であって、
    複数の回転継手で予め定められた形状的特徴部を形成するように作動可能な回転ツールを準備する段階と、
    溶融材料の少なくとも１つの第１のショットを与えて少なくとも１つの第１の本体部分を形成する段階と、
    前記第１のショットとは異なる材料である溶融材料の少なくとも１つの第２のショットを与えて複数の第２の本体部分を形成する段階であって、溶融材料の前記第１及び第２のショットが、接触して前記第１の本体部分及び複数の第２の本体部分のうちの各々の境界で予め定められたエッジ破断形状を有する該境界を形成する前記形成する段階と、
    前記第１の本体部分及び前記複数の第２の本体部分を一緒に押圧して単一構成要素を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
17. 前記予め定められたエッジ破断形状境界の各々が、前記第１及び第２の本体部分が交わる各エッジ破断境界が結合して該複数の第２の本体部分の各々が該第１の本体部分の内側で押圧することを許すことを可能にするように、かつ組み立てられた該複数の第２の本体部分が該第１の本体部分に対して回転することを可能にするように作動可能であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１の本体部分に開口部を各々が定める複数の軸受面を与えて前記複数の第２の本体部分のうちの各々のそれぞれの回転部材を該開口部の中にそれぞれ押圧し、該複数の回転部材及び該軸受面の各々との回転継手をそれぞれ準備する段階を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記第１の本体部分は、フレームであり、前記第２の本体部分の各々が、ベーンピボットであり、
    離脱形状を有する前記フレームに各ベーンピボットを射出成形中に接合する段階、
    を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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