JP7349059B2

JP7349059B2 - 中空成形体

Info

Publication number: JP7349059B2
Application number: JP2019083667A
Authority: JP
Inventors: 攻一郎吉田
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: JP2020179574A

Description

本発明は、ネジ部材が固定される凹部（いわゆるタッピングネジ用下穴）を有する中空成形体に関するものであり、特に、凹部周辺が厚肉に形成された新規な中空成形体に関する。

例えば電気機器や家具のハウジングパネル、空調ダクトやコンソールボックスその他の自動車部品、キャリングケース等、様々な分野において熱可塑性樹脂を成形した中空成形体が広く用いられている。熱可塑性樹脂製の中空成形体は、ブロー成形等により簡単に成形することができ、製造コストも少なくて済むというメリットを有する。

この種の中空成形体においては、他部材を固着する必要が生ずることがあり、その場合、タッピングネジを使用した固着構造が採用されている。タッピングネジは、回し込むと自身で部材を切りながらネジ込んでいくものであり、これを用いることで、ネジ穴（下穴）に予めネジ山を形成しておく必要がなく、またナット等をインサートやアウトサートしておく必要もない等、極めて簡便でコスト的にも有利な固着方法である。

ここで、タッピングネジにより中空成形体に他部材を固着する場合、中空成形体の壁面にタッピングネジをネジ込むだけでは、中空成形体の壁面のみでタッピングネジが支持される構造となるため、固着強度が低く、取り付け状態が不安定になるおそれがある。

そこで、本願出願人は、特許文献１において、ブロー成形された熱可塑性樹脂中空体の壁面に、ネジ部材を用いて他部材を固着する構造において、ブロー成形時に壁面を中空部方向にくぼませたうえそのくぼませた部分を互いに溶着して中実状厚肉部を形成し、この中実状厚肉部にネジ部材をねじ込んで他部材を固着するブロー成形中空体の固着構造を提案している。

中空成形体の壁面に中実状厚肉部を形成すれば、この中実状厚肉部にタッピングネジがネジ込まれるので、中実状厚肉部自体の強度が高いことに起因してタッピングネジの支持強度を高くすることができ、固着構造を安定なものとすることができるものと期待される。

特許３２３７０２１号公報

ただし、特許文献１記載の発明のように、タッピングネジをネジ込む部分を中実状厚肉部としてしまうと、ネジ込む位置や方向が不安定になることが懸念され、タッピングネジをネジ込む際の位置決め案内となる凹部（下穴）の形成が望まれる。

そのためには、図７に示すように、中空成形体１００の第１の壁面１０１と第２の壁面１０２のいずれかに（本例では第２の壁面１０２）にタッピングネジの下穴となる凹部１０３を中空成形体１００の成形時に成形すればよいものと考えられる。

しかしながら、中空成形体１００の壁面に図７に示すような凹部１０３を設ける場合、第１の壁面１０１や第２の壁面１０２の厚さに比べて凹部１０３の肉厚は薄くなる傾向にある。成形の際に金型により引き伸ばされるからである。また、中空成形体１００の成形にブロー成形を採用した場合、その内面は金型が接して成形されるわけではなく、厚さが不均一になり易いという問題もある。

凹部１０３の肉厚が薄く不均一であると、タッピングネジを直接ネジ込んだ際に安定した強度を得ることが難しく、例えば繰り返しタッピングネジで締結するような製品には採用し難いのが実情である。また、樹脂用のタッピングネジは日々進歩しており、アウトサートナットを凌ぐような製品も現れてきており、より一層の強度が要求されるところである。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、タッピングネジ用の下穴としての凹部の強度を十分に確保することができ、強力なタッピングネジの使用も設計に盛り込むことが可能な中空成形体を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の中空成形体は、対向する第１の壁面と第２の壁面とを有する熱可塑性樹脂製の中空成形体であって、前記第１の壁面に第２の壁面に向かって突出する第１の凹部が形成されるとともに、前記第１の凹部の底面において、重ね合わせた状態の前記第１の壁面と第２の壁面の一部を第１の壁面に向かって突出する形で成形することで第２の凹部が形成され、当該第１の凹部の底面全体及び第２の凹部全体において第１の壁面と第２の壁面が重ね合わせた状態とされ、前記第２の凹部は、ネジ部材が固定される凹部であることを特徴とする。

ネジ部材（例えばタッピングネジ）の下穴となる凹部を第１の壁面と第２の壁面とを重ね合わせた状態で成形することで、凹部において、十分な肉厚が確保され、十分な強度が確保される。

本発明によれば、タッピングネジ用の下穴としての凹部の強度を十分に確保することができ、例えば強力なタッピングネジの使用も設計に盛り込むことが可能な中空成形体を提供することが可能である。

中空成形体の要部概略断面図である。凹部近傍の第１の壁面側から見た概略斜視図である。凹部近傍の第２の壁面側から見た概略斜視図である。図２のｘ－ｘ線における断面を示す図である。ネジ部材としてナットを固定する状態を示す概略斜視図である。固定されたナットにネジを固定する状態を示す断面図である。従来の中空成形体における凹部の一例を示す要部概略断面図である。

以下、本発明を適用した中空成形体の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の中空成形体１は、外観上は所定の厚さを有する板状の成形体であり、図１に示すように、主面を構成する第１の壁面２（表壁）と第２の壁面３（裏壁）とを有する。これら第１の壁面２と第２の壁面３は所定の間隔をもって対向して形成されており、その周囲には周囲壁（図示は省略する。）が形成され、互いに結合されている。

前記中空成形体１の材質は任意であり、熱可塑性樹脂であれば任意の樹脂が使用可能である。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂や、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、スチレン変性ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート等である。

前記中空成形体１の成形方法も任意であり、例えばブロー成形により成形されたものであってよい。ブロー成形は、押出機から円筒状の溶融樹脂（いわゆるパリソン）を下方に押し出し、これを金型で挟み込んだ後、中に空気を吹き込んで成形する方法である。ブロー成形を採用することで、周方向において継ぎ目のない成形体を得ることができ、製造コストも安価なものとすることができる。

あるいは、シート状の溶融樹脂を成形することにより中空成形体１を得るようにしてもよい。具体的には、押出機から２枚の溶融樹脂シートを下方に押し出し、これら２枚の溶融樹脂シートをそれぞれ金型で付形する。金型には真空吸引孔を複数形成しておき、前記溶融樹脂シートを真空吸引し、キャビティに密着させることで所定の形状に付形される。その後、金型を型閉することで２枚の溶融樹脂シートが溶着一体化され、中空成形体１が形成される。

以上のような中空成形体１においては、何らかの部材を固定する必要が生ずる場合があり、本実施形態の中空成形体１においては、いずれか一方の壁面（本例では裏壁である第２の壁面３）にタッピングネジ用の下穴となる凹部４を形成している。

他部材を固定する固定手段としては、例えばブロー成形ではネジ切りされたネジ孔を形成することが難しいことから、各種金属ナットをインサートやアウトサートすることが多い。しなしながら、金属ナットのインサートやアウトサートでは、部品点数が増えるのみならず、成形が複雑になり、コスト増の大きな原因となる。

そこで本実施形態の中空成形体１では、第２の壁面３に成形の際に凹部４を形成し、この凹部４にネジ部材（ここではタッピングネジ）を直接ネジ込むようにしている。タッピングネジは、これをネジ込むことでネジ山が切られ、締結が行われることから、コスト面で有利である。また、タッピングネジの進歩は目覚しく、例えばカタログ値でアウトサートナットを凌ぐ製品も現れてきている。

ただし、中空成形体１の第２の壁面３を成形して、壁面の一部３ａを穴を有するボス状に成形しただけでは、強度や肉厚の均一性の点で問題が多い。ボス形成部分において壁面の一部３ａが大きく引き伸ばされるため、他の部分の肉厚より薄くなり、また中空成形体１の内面において金型により形成されないことから肉厚が不均一になりやすいからである。

そこで本実施形態の中空成形体１では、図１～図４に示すように、前記第２の壁面３の一部３ａを成形する際に、第１の壁面２を重ねて成形し、十分な肉厚を確保し、タッピングネジ１０を直接ネジ込んだ際にも十分な強度が確保されるようにしている。

すなわち、前記第２の壁面３の凹部４が形成される部分において、図２に示すように、第１の壁面２がすり鉢状に陥没する形で周囲に傾斜面６ａを有する凹部６が形成されるとともに、その陥没した凹部６の中央部に前記凹部４に対応するボス５が突出形成された形になっている。このボス５においては、その反対側の面（第２の壁面３）において中心に凹部４が形成されており、第２の壁面３の一部３ａに第１の壁面２の一部２ａが重ねられた状態で成形されている。

また、前記凹部４やボス５の成形に際しては、例えば第２の壁面３側の金型に凹部４に対応するピンを立てておき、ここに第１の壁面２側の金型にボス５や凹部６の形状に対応して設けたリング状の凸部で第１の壁面２を押し付けることにより成形するが、これにより凹部４（ボス５）の成形に際しては両面が金型により成形されることになり、肉厚の均一性が確保される。

以上のように成形された凹部４（ボス５）においては、図３に示すように、第２の壁面３に形成された凹部４を位置決め案内としてタッピングネジ１０を直接ネジ込むが、第２の壁面３の一部３ａと第１の壁面２の一部２ａが重なって融着一体化しており、各壁面２，３の肉厚の概ね２倍の肉厚を確保することができる。また、均一な肉厚の凹部４（ボス５）が形成可能である。したがって、十分且つ一定の強度を得ることができ、例えば射出成形用の強力なタッピングネジ等の使用も設計に織り込むことが可能となる。

なお、本実施形態においては、前記凹部４（ボス５）の全周において、第２の壁面３の一部３ａと第１の壁面２の一部２ａが重なって融着一体化した状態で成形するようにしているが、これに限らず、例えば凹部４（ボス５）の周囲において間欠的に第２の壁面３の一部３ａと第１の壁面２の一部２ａが重なるように成形することも可能である。ただし、タッピングネジ１０を直接ネジ込むことを考えると、凹部４（ボス５）の全周において、第２の壁面３の一部３ａと第１の壁面２の一部２ａを重ねる方が強度的に有利である。

本実施形態の中空成形体１では、タッピングネジ１０の下穴となる凹部４を、第１の壁面２と第２の壁面３とを重ね合わせた状態で成形することで形成しているので、十分な肉厚及び均一性が確保され、その結果、タッピングネジ用の下穴としての凹部の強度を十分に確保することができ、例えば強力なタッピングネジや繰り返し締結対応のタッピングネジの使用も設計に盛り込むことが可能な中空成形体１を提供することが可能である。

以上、本発明を適用した実施形態について説明してきたが、本発明がこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

例えば、先の実施形態では、ネジ部材としてタッピングネジを用い、これを凹部にネジ込むことで固定するようにしているが、ネジ込みによる固定に限らず、振動溶着、回転溶着、超音波溶着等のように、凹部の内壁を溶かしながら押し込むことによりネジ部材を固定するようにしてもよい。

また、ネジ部材としてナットを凹部に固定し、固定されたナットにネジを固定するようにすることも可能である。図５は、第２の壁面３に形成された凹部４にナット２０を固定する様子を示すものである。本例の場合、内周面及び外周面の双方にネジ山が形成されたナット２０を凹部４に直接ネジ込んで固定している。ネット２０は、外周面にネジ山が形成されていないものを用いることも可能であり、ナット２０の固定方法についても、ネジ込みに限られるものではなく、振動溶着、回転溶着、超音波溶着等のように、凹部４の内壁を溶かしながら押し込むことにより固定することも可能である。

図６は、凹部４に固定されたナット２０にネジ３０をネジ込むことにより取り付ける状態を示すものであり、このような固定機構を利用することにより、中空成形体１の構造体への固定や、中空成形体１に対する他部材の固定等を簡単に行うことが可能である。

１中空成形体
２第１の壁面
３第２の壁面
４凹部
５ボス
６凹部
１０タッピングネジ
２０ナット

Claims

対向する第１の壁面と第２の壁面とを有する熱可塑性樹脂製の中空成形体であって、
前記第１の壁面に第２の壁面に向かって突出する第１の凹部が形成されるとともに、
前記第１の凹部の底面において、重ね合わせた状態の前記第１の壁面と第２の壁面の一部を第１の壁面に向かって突出する形で成形することで第２の凹部が形成され、
当該第１の凹部の底面全体及び第２の凹部全体において第１の壁面と第２の壁面が重ね合わせた状態とされ、
前記第２の凹部は、ネジ部材が固定される凹部であることを特徴とする中空成形体。
前記ネジ部材がタッピングネジであり、前記第２の凹部に直接ネジ込まれていることを特徴とする請求項１記載の中空成形体。