JP3946311B2

JP3946311B2 - 金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置

Info

Publication number: JP3946311B2
Application number: JP18594697A
Authority: JP
Inventors: 勝博丹下
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JPH1113575A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車の吸気パイプ等に利用される金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車における大きな改善目標として燃費の向上があり、その有効な対策として軽量化がある。斯る軽量化対策の一つとして、アルミや鉄パイプ等で造られていた吸気パイプを樹脂化する手法が採られている。
ところが、樹脂化することにより、ホース嵌合部はクリープ変形を生じ、ゴムホースとのシール性能が確保できなくなる虞れがあるため、これまで、樹脂パイプのホース嵌合部にあたる内側に金属短管管を圧入すると共にこの金属短管が外れないような工夫が施されてきた。
具体的には、シール性能確保と金属短管の外れ止め防止を狙って、▲１▼図１０のように、金属短管９１の外径ｄ₁ よりも樹脂パイプ９２の内径ｄ₁′を若干小さくする（従来技術１）。或いは、▲２▼図１１のように、金属短管９５にビード状の小突起９６をつけて、樹脂パイプ９７の凹部９８に嵌め込む対策等が採られてきた。こうして、シール性確保と同時に外れ止めを防いできたのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来技術１によれば、樹脂パイプ９２を成形し金属短管９１を圧入した後、車両メーカにてゴムホース９３等を組付けるまでに、樹脂が大気中の水分を吸収したりして、金属短管９１を締付けている樹脂の応力が緩和されてしまい、ｄ₁′≧ｄ₁となり、金属短管９１が外れてしまう虞れがあった。そのまま組付ければ、シール不良となり、車両に対して不具合を招くことになった。
一方、従来技術２によれば、金属短管９５を圧入する際、樹脂パイプ９７がより大きく拡げられるため、パイプ９７が割れる虞れがあったり、また、樹脂パイプ凹部９８と金属短管の小突起９６が完全に合わないと樹脂パイプ９７が変形したりして、外径寸法が狂う可能性があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するもので、樹脂パイプに変形を起こさせず、しかも、樹脂パイプに挿着した金属短管が確実に一体化して外れないようにする金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明の要旨は、樹脂パイプの一開口から金属短管を挿入し、該金属短管が樹脂パイプ内に設けた段差部で係止されて樹脂パイプ内に収納されると共に、樹脂パイプの開口縁が部分的に塑性変形を受けてパイプ内側にある金属短管の端面に被る小片を形成してなることを特徴とする金属短管付き樹脂パイプにある。ここで、「段差部」にはスロープも含む。「小片」は、金属短管付き樹脂パイプの加工前にはパイプを構成していた一部分であったものが塑性変形を受けて金属短管の端面に被るようにしてもよいし、パイプ開口縁に当初から切欠き等を入れて造られた舌片が塑性変形を受けて金属短管の端面に被るようにしてもよい。
また、請求項２記載の発明の要旨は、アクチュエータ（１）の作動軸に圧入治具（Ａ）が固着され、該圧入治具は、金属短管を嵌挿し得る柱状部（４）と、外挿された金属短管のアクチュエータ側端面に当接する押え部（３）と、アクチュエータの作動軸の伸長時に、押圧により樹脂パイプ開口縁を変形させ得る小突起（５）と、を具備して、金属短管を前記柱状部に嵌挿して樹脂パイプに挿入すると共に、前記小突起で樹脂パイプ開口縁を部分的にパイプ内側へ塑性変形させることを特徴とする金属短管付き樹脂パイプの製造装置にある。ここで、「樹脂パイプ開口縁を部分的にパイプ内側へ塑性変形させる」には、塑性変形させる箇所が樹脂パイプ開口縁の数箇所に及んでいる場合も含む。
また、請求項３記載の発明の金属短管付き樹脂パイプの製造装置は、請求項２で、小突起に代え、加熱体とすることを特徴とする。
【０００６】
請求項１，２の発明のごとく、樹脂パイプ開口縁が部分的に塑性変形して金属短管の端面に被る小片を形成すると、樹脂パイプに挿入された金属短管は小片に係止されるので、もはや外れないようになる。金属短管の外径を樹脂パイプの内径より大きくする必要もなくなるので、樹脂パイプが割れたり、樹脂パイプの外径寸法に狂いが生じたりしなくなる。
また、請求項２のような圧入治具を用いると、樹脂パイプへの金属短管の挿入と金属短管外れ止めの小片の加工を同時に実施できるので、金属短管付き樹脂パイプの製造が頗る簡単になる。請求項３のような加熱体を採用すると、樹脂パイプの塑性変形が効果的に促されるので、金属短管付き樹脂パイプの製造が更に容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置ついて詳述する。
【０００８】
（１）金属短管付き樹脂パイプの製造装置
図１〜図９は本発明の金属短管付き樹脂パイプの製造装置の一形態を示したもので、図１は組付け前の金属短管及び樹脂パイプと一緒に金属短管付き樹脂パイプの製造装置を表した全体斜視図、図２は図１の要部平面図、図３は金属短管付き樹脂パイプの製造装置の要部側面図、図４は図１の状態から金属短管を柱状部に嵌め込んだ姿態を示す全体斜視図、図５は小片の形成過程を示す小突起周りの断面図、図６は図５に代る他形態図、図７〜図９は本製造装置で造られた金属短管付き樹脂パイプの図で、図７は斜視図、図８は縦断面図、図９は側面図である。金属短管付き樹脂パイプとして吸気パイプに適用するものである。
【０００９】
本発明の金属短管付き樹脂パイプの製造装置は、図１のようにアクチュエータ１に圧入治具Ａを固着したもので、圧入治具Ａは基盤部２と押え部たる切欠円盤部３と柱状部４と小突起５とを具備する。
最終製品となる吸気パイプは、主要部を合成樹脂製の樹脂パイプ６とし、本発明の製造装置によって、樹脂パイプ６の一開口から樹脂パイプ内へ金属製の金属短管７を一体的に組込んでいる。樹脂パイプ６は、開口６１付近に金属短管７に合わせた拡径部分６２を設け、該拡径部分６２の末端が段差部６３になっている（図２）。拡径部分６２の内径Ｄ₁ は金属短管外径Ｄ₂ と同一又はこれよりやや大きめである。従って、樹脂パイプ６へ挿入される金属短管７は、段差部６３に達すると係止される。金属短管７は、このとき、樹脂パイプ６内に数ミリほどの押し込み量α分だけ押し込まれた状態となる（図８）。
【００１０】
アクチュエータ１として、本実施形態はエアシリンダを採用する。エアシリンダ１の作動軸たるロッド１１の先端に円形の基盤部２が固着される。ロッド１１と基盤部２の中心軸Ｏは一致する。
圧入治具Ａの基盤部２は、樹脂パイプ６の外径Ｄ₅ より一回り大きな円盤になっている（図２）。この基盤部上に後述する小突起５が形成される。基盤部２は、金属短管７を樹脂パイプ６に押込む際の挿入量を規制する役割を担うと同時に、小突起５とで樹脂パイプ開口縁６１ａを部分的（数箇所を含む）にパイプ内側へ塑性変形させる樹脂パイプ曲げ部としての役割を担っている（後述）。
該基盤部上には、中心軸Ｏを同じくして切欠円盤部３が設けられる。
【００１１】
押え部たる切欠円盤部３は、後述の柱状部４に外挿された金属短管７のアクチュエータ側端面に当接できる大きさである。切欠円盤部３は、外径Ｄ₁′が金属短管７の外径Ｄ₂ にほぼ等しく、金属短管７と一緒に樹脂パイプ内に挿入できる大きさになっている。切欠円盤部３は、金属短管７を樹脂パイプ６内へ押し込む押し込み部としての役割があり、その厚みｔ₁ は、樹脂パイプ開口縁６１ａからの金属短管７の設定押し込み量αと同じ長さになる（図２，図８）。切欠円盤部３の具体的厚みｔ₁ は２〜１０ｍｍ（より好ましくは２〜３ｍｍ）である。
切欠円盤部３には、文字通り、半径方向に切欠いた溝３１が一部に形成されている（図１）。該溝３１の大きさが樹脂パイプ６の塑性変形で曲げられる範囲を規制する。本実施形態は、上下二箇所に溝３１を形成する（図３）。溝３１の深さＰは後述の柱状部４の外面レベルまでで、ほぼ金属短管７の板厚ｔ₂ となる。溝幅Ｗ₁ は後述の小突起５の幅Ｗ₂ より大きく設定し、より好ましい値は小突起幅Ｗ₂ の３〜５倍の範囲である。小突起５による樹脂パイプ６の塑性変形の妨げにならないようにするためである。
【００１２】
柱状部４は、金属短管７を嵌挿し得る形状で、ここでは、先端部分４１を錐台状にしたほぼ円柱体としている。該柱状部４は、中心軸Ｏを一致させて切欠円盤部３上に設けられ、金属短管７の保持部としての役割を担う。
柱状部４は、その外径Ｄ₃′が金属短管７の内径寸法Ｄ₃ と同じか若干小さく設定される。柱状部４の長さＬは、特に限定はないが、金属短管７を嵌挿した際、これを保持し易いように金属短管７の長さＳ₁ の１／２以上とするのがよい。
【００１３】
小突起５は、アクチュエータ１の作動軸１１の伸長時に、押圧により樹脂パイプ開口縁を変形させ得る形状で、本実施形態は、基盤部面から各溝３１内に向けて突出する膨らみとし、その断面形状を図１のごとく略台形とする。樹脂の塑性変形に向けて力を集中させやすいからである。小突起５は、基盤部面から柱状部４に向って溝３１の中央付近に突き出る。前述の小突起５の幅Ｗ₂ は台形の上底部分が該当する。
また、小突起５の突出し長さｈは切欠円盤部３の厚みｔ₁ より小さく設定する（図２）。小突起５の押圧により、樹脂パイプ６の開口縁６１ａを部分的に塑性変形をさせて、樹脂パイプ６に挿着された金属短管７の端面上に小片６４を上乗せ形成できるようにするためである。
更に、本実施形態では、小突起５の根元部分５１を図５（イ）のように中心軸Ｏに近づくにつれてエアシリンダ側に傾倒させている（凹ませている）。塑性変形を受けた樹脂が根元部分の傾斜５１ａに沿ってパイプ内側へ向けて屈曲変形を起こし（図５のロ）、金属短管７の端面７１上に小片６４が形成され易くなるからである。図５（イ）に代え、図６（イ）のように小突起５の根元部分５１を湾形することも、パイプ内側に曲げられる小片６４が形成され易くなり（図６のロ）、有益となる。
また、ここでの小突起５は押圧により樹脂パイプ６を塑性変形させ小片６４を造るものであるが、これに代え、小突起５の位置にヒータ等の加熱体（図示せず）を設けるのもよい。樹脂パイプ開口縁６１ａの所定部分に熱を与えて同様に変形を促すことができるからである。勿論、小突起５の形状とほぼ同じくする加熱体にすると、相乗作用が働き、より好ましくなる。
【００１４】
次に、上記金属短管付き樹脂パイプの製造装置を使った金属短管付き樹脂パイプの製法及び作用について述べる。
まず、柱状部４に筒状の金属短管７を嵌める（図１）。柱状部４は頭４１が錐台状になっているため、金属短管７を嵌挿し易くなっている。柱状部４の外径Ｄ₃′が金属短管７の内径Ｄ₃ にほぼ一致するため、嵌め込まれた金属短管７はしっかりと保持される（図４）。
次いで、この金属短管７の前方位置に金属短管７を挿着しようとする樹脂パイプ６の開口６１を合わせ、樹脂パイプ６を固定セットする。
【００１５】
その後、製造操作としてはエアシリンダ１を作動させるだけとなる。
エアシリンダ１の作動により、ロッド１１が伸張し、金属短管７が樹脂パイプ６の開口６１から内部へ挿入されていく。金属短管７の外径Ｄ₂ は樹脂パイプ６の内径Ｄ₁ 以下にしているので、金属短管７がスムーズに挿入されていく。金属短管７の押込み部たる切欠円盤部３も樹脂パイプ内へ入っていく。
そうして、金属短管７が挿入され、切欠円盤部３も挿入される終盤になると、小突起５の部分が樹脂パイプ６の開口縁６１ａに当たることになる（図５のイ）。しかし、エアシリンダ１の力で、金属短管７及び圧入治具Ａが更に樹脂パイプ６内に圧入されていく。小突起５はエアシリンダ１の押圧力で、パイプ開口縁６１ａの一部を押しつけ、しかも、小突起５の押圧部分が小さいためにその部分の樹脂パイプ６が集中荷重を受ける。従って、樹脂は塑性変形を受け、押し潰されて小片６４を形成する（図５のロ）。ここで、小突起５が前述のごとく根元部分５１が傾斜５１ａしているため、小片６４はこれに沿うように変形し、パイプ内側にある金属短管７の端面７１に被ることとなる。
【００１６】
その後、エアシリンダ１の押圧力で圧入治具Ａが更なる圧入進行し、基盤部２が樹脂パイプ６の開口縁６１ａに当接するところまで達する。この段階になると、小突起５によって押し潰された小片６４が、図７〜図９のようにパイプ内側にある金属短管７の端面７１上にきれいに被りこれを係止し、金属短管７は樹脂パイプ６から外れないようになる。万一、金属短管長さＳ₁ と拡径部分長さＳ₂ に寸法誤差があっても、小片６４が形成される塑性変形過程で上記誤差を吸収し、小片６４が端面７１上に被り、金属短管７を樹脂パイプ６に一体化固定させる。かくして、所望の金属短管付き樹脂パイプが出来上がる。
基盤部２が開口縁６１ａに到達する最終段階では、金属短管７は樹脂パイプ６の段差部６３に当たり係止される。と同時に、基盤部２の大きさが樹脂パイプ６の外径Ｄ₅ より大きいため、基盤部２も樹脂パイプ開口縁６１ａに当たり、基盤部２はこれ以上金属短管７を押し込まないよう規制を受ける状況にある。
【００１７】
（２）金属短管付き樹脂パイプ
上記金属短管付き樹脂パイプを用いて造られた金属短管付き樹脂パイプを図７〜図９に示す。
加工前の樹脂パイプ６の当初の開口付近は、図２のように他の部分より内径を大きくした拡径部分６２が形成されており、その内径Ｄ₁ は金属短管７の外径Ｄ₂ と同じか若干大きくなっている。また、拡径部分６２の長さＳ₂ は金属短管長さＳ₁ より押し込み量αだけ長くしてある。そして、樹脂パイプ６の開口縁６１ａは、小片６４を形成しやすいようにテーパＴをつけている。
【００１８】
前記製造装置によって造られた金属短管付き樹脂パイプ６は、金属短管７が樹脂パイプ６の拡径部分６２に挿入され、しかも、金属短管７が押し込み量αだけ奥に納まった格好となる。従って、図８のごとく、拡径部分６２が終わる段差部６３に金属短管７の先が当たり係止される一方、開口６１に最も近い金属短管７の端面７１には小片６４が被り、もはや金属短管７は樹脂パイプ６内で動けぬ状態にある。小片６４については、既述のごとく、小突起５の押圧で樹脂パイプ開口縁６１ａを塑性変形させて形成させたために、この部分は他の樹脂パイプ開口縁６１ａのレベルより低くなっている。
尚、本実施形態は、小突起５により小片６４を形成しているが、これに限らず、例えば、ヒータ等の加熱体によって樹脂パイプ開口縁６１ａを変形を起こさせるものでもよい。同様の作用，効果を得るからである。
【００１９】
このように構成した金属短管付き樹脂パイプ６及びその製造装置によれば、金属短管７に通常の筒状金属管を用い、更にその外径Ｄ₂ が樹脂パイプ内径Ｄ₁ 以下に設定できるので、樹脂パイプ６に変形を起こさせずに済み、樹脂パイプ６の外径寸法精度を維持できる。製品の外径寸法が狂ったり割れ不良を生じたりしていた従来の問題点は解消される。
そして、金属短管７を樹脂パイプ６内に納めた後、樹脂パイプ開口縁６１ａを塑性変形させて小片６４を形成し、該小片６４が金属短管７の端面７１を被るようにしているので、金属短管７は小片６４に係止され樹脂パイプ６に一体化固定されることとなる。従来の樹脂パイプ６による金属短管７の締付けのごとく、樹脂が水分吸収して締付け力が緩和してしまい金属短管７が外れるといった不具合もない。
また、金属短管７を樹脂パイプ６に挿入する際、圧入治具Ａに設けられた小突起５により樹脂パイプ開口縁６１ａを部分的にパイプ内側へ塑性変形させることで、金属短管７の挿入と金属短管７の外れ止め加工を同時に実施できるので、新たな製造工程を増やす必要がなく、生産性向上と低コスト化を実現できる。
しかも、圧入治具Ａを用いるといっても、小片６４を形成する最終段階に多少の圧力を要するだけなので、製法も簡便になり生産が円滑に進む。小片６４を形成した後、圧入治具Ａを引抜くことになるが、金属短管７は樹脂パイプ６内に残り、また、塑性変形で曲げられた小片６４は溝３１内に納まっているため、圧入治具Ａを難なく引抜くことができる。従来技術１，２のように樹脂パイプ６内へ金属短管７を無理矢理押し込むのと異なり、作業性も優れる。加えて、樹脂パイプ割れや金属短管７の外れといった不良が発生せず、しかも、樹脂パイプ６に金属短管７が確実に一体化するので、歩留りも向上する。
【００２０】
尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。圧入治具Ａ，アクチュエータ１，基盤部２，切欠円盤部３，柱状部４，小突起５，樹脂パイプ６，金属短管７等の形状，大きさ，個数，材質等は用途に応じて適宜選択できる。実施形態では、小片６４を二つ形成したが、数を増やすことができる。切欠円盤部３は、金属短管７の端面７１に部分的に数箇所当接するものでもよい。また、吸気パイプに限られずに、種々の金属短管を取着する樹脂パイプに応用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明の金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置は、金属短管が樹脂パイプに一体化固定されるだけでなく、樹脂パイプに変形が起きず、更には、その生産性向上，品質向上，コスト低減等にも貢献できるなど優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態で、組付け前の金属短管及び樹脂パイプと一緒に金属短管付き樹脂パイプの製造装置を表した全体斜視図である。
【図２】図１の要部平面図である。
【図３】金属短管付き樹脂パイプの製造装置の要部側面図である。
【図４】図１の状態から金属短管を柱状部に嵌め込んだ姿態を示す全体斜視図である。
【図５】小片の形成過程を示す小突起周りの断面図である。
【図６】図５に代る他形態図で、小片の形成過程を示す小突起周りの断面図である。
【図７】本製造装置で造られた金属短管付き樹脂パイプの斜視図である。
【図８】本製造装置で造られた金属短管付き樹脂パイプの縦断面図である。
【図９】本製造装置で造られた金属短管付き樹脂パイプの側面図である。
【図１０】従来技術の説明断面図である。
【図１１】従来技術の説明断面図である。
【符号の説明】
１エアシリンダ（アクチュエータ）
１１ロッド（作動軸）
２基盤部
３切欠円盤部（押え部）
３１溝
４柱状部
５小突起
６樹脂パイプ
６１開口
６１ａ開口縁
６３段差部
６４小片
７金属短管
７１端面
Ａ圧入治具
Ｏ中心軸
Ｄ₁′ 外径

Claims

樹脂パイプの一開口から金属短管を挿入し、該金属短管が樹脂パイプ内に設けた段差部で係止されて樹脂パイプ内に収納されると共に、樹脂パイプの開口縁が部分的に塑性変形を受けてパイプ内側にある金属短管の端面に被る小片を形成してなることを特徴とする金属短管付き樹脂パイプ。
アクチュエータ（１）の作動軸に圧入治具（Ａ）が固着され、該圧入治具は、金属短管を嵌挿し得る柱状部（４）と、外挿された金属短管のアクチュエータ側端面に当接する押え部（３）と、アクチュエータの作動軸の伸長時に、押圧により樹脂パイプ開口縁を変形させ得る小突起（５）と、を具備して、金属短管を前記柱状部に嵌挿して樹脂パイプに挿入すると共に、前記小突起で樹脂パイプ開口縁を部分的にパイプ内側へ塑性変形させることを特徴とする金属短管付き樹脂パイプの製造装置。
前記小突起に代え、加熱体とした請求項２記載の金属短管付き樹脂パイプの製造装置。