JP3946311B2 - 金属短管付き樹脂パイプ及びその製造装置 - Google Patents
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Description
【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 (3)
- 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。
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