JP4497546B2 - エラストマー製ダクトの形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ゴムや熱可塑性エラストマーなどのエラストマー製ダクト、例えば自動車エンジンの吸気系ダクトとしてエアクリーナからエアをエンジンに送気するエアダクトとして用いられ、特にその長さ方向の一部にアンダーカット部として蛇腹部を設けたダクトの形成方法に関するものである。
従来、前記のダクトとして、加硫ゴム材料よりなる射出成形品であるゴム製ダクトが用いられてきたが、樹脂製ダクトに比べて重量が重くかつゴム材料のリサイクルが不可能という問題を抱えていた。近年、これらの問題を解決できるものとして、熱可塑性エラストマー特にポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを材料とする射出成形品であるエアダクトが実用化されている。この樹脂製のエアダクトについては、例えば、特許文献１に詳細に記載されている。
［特許文献１］特開平１１−２２７０１２号公報
前記熱可塑性エラストマーの射出成形によるエアダクトは、あらかじめ所定方向に２次元的または３次元的に屈曲した形状が多く、射出成形した後、コア型と射出成形品との間にエアを注入して蛇腹部を拡径しながらコア型より引き抜くいわゆる無理抜きと呼ばれる方法により脱型されるが、樹脂製のダクトはゴム製ダクトに比べてかなり弾力性に劣るので、設計される蛇腹部の位置や数によってはスムーズにコア型から脱型できない問題があった。また、無理に脱型すれば製品を傷めて品質を損なう問題もあった。
本発明は、射出成形されたダクトをコア型から一挙に脱型するのでなく、ダクトに設けられる蛇腹部が長さ方向において中央部寄りか端部寄りかといった蛇腹部の成形される位置に応じて、無理抜きを含む脱型作業を適切にかつ段階的に行うようにして、弾力性に乏しい樹脂製のダクトであっても、容易にコア型から脱型させることができるエラストマー製ダクトの形成方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ダクト外面を形成するキャビティ型とダクト内面を形成するコア型とで形成されるキャビティにエラストマー材料を射出成形して形成され、かつ長さ方向の一部に蛇腹部を有するダクトを形成する方法であって、前記コア型として、軸方向に２分割され、少なくとも蛇腹部を含むダクト部分を形成するコア型Ａと、残りのダクト部分を形成するコア型Ｂとからなる分割コア型を用い、前記キャビティ型を型開きした後、前記分割コア型の一方を引き抜いてダクトの一部を脱型する第１脱型工程と他方を引き抜いてダクトの残部を脱型する第２脱型工程を備え、第２脱型工程においては、第１脱型工程で脱型したダクト部分の端部内周にエア注入口を備える略短筒状の抜き取り治具を挿入し、そのエア注入口から内部に空気を吹き出し、他方のコア型とダクトの残部間に空気を侵入させ、その残部の径を材料の弾性力で膨張させながら、ダクトを抜き取り治具とともに他方のコア型から引き抜くようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の分割コア型のコア型Ｂとしてダクト一端の非蛇腹部を形成する短尺のコア型、コア型Ａとして蛇腹部を含むダクト残部を形成する長尺のコア型を用い、第１脱型工程においては、前記短尺のコア型を引き抜いてアンダーカットになっていない前記非蛇腹部を脱型し、第２脱型工程においては、短尺のコア型を引き抜いたダクトの端部内周に抜き取り治具を挿入し、長尺のコア型とダクトの間に空気を侵入させ、蛇腹部の径を膨張させることによりアンダーカット状態を解除して、ダクトを抜き取り治具とともに長尺のコア型から引き抜くようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の分割コア型のコア型Ａとして蛇腹部を含むダクト部分を形成する第１コア型、コア型Ｂとして蛇腹部を含まないダクト残部を形成する第２コア型を用い、第１脱型工程においては、前記蛇腹部を拡径しながら前記第１コア型を引き抜いて蛇腹部を含むダクト部分を脱型し、第２脱型工程においては、第１コア型を引き抜いたダクトの端部内周に抜き取り治具を挿入し、前記蛇腹部を含まないダクト残部の径を膨張させながら、ダクトを抜き取り治具とともに第２コア型から引き抜くようにしたことを特徴とするものである。
前記の本発明のエラストマー製ダクトの形成方法は、一般に加硫ゴムに比較して弾性に乏しい熱可塑性エラストマーを材料とし、長さ方向の一部にアンダーカットとなる蛇腹部を有し、かつ所定の方向にあらかじめ屈曲した形状に成形される樹脂製のダクトに特に適した方法であり、一挙に無理抜きして脱型するのでなく、製品の形状特に蛇腹部の成形位置に応じた段階的な脱型方法を適用して、射出成形金型のコア型からの無理抜きを含む脱型を容易に行い、脱型に伴う製品の損傷をなくすことができるものである。
［図１］本発明により形成されるダクトの側面断面図である。
［図２］図１のダクトを成形する射出成形型の断面図である。
［図３］図１のダクトの第１脱型工程を示す断面図である。
［図４］図１のダクトの第２脱型工程を示す断面図である。
［図５］図１のダクトの第２脱型工程を示す断面図である。
［図６］本発明により形成される他のダクトの側面断面図である。
［図７］図６のダクトを成形する射出成形型の断面図である。
［図８］図６のダクトの第１脱型工程を示す断面図である。
［図９］図６のダクトの第２脱型工程を示す断面図である。
［図１０］図６のダクトの第２脱型工程を示す断面図である。
［図１１］本発明により形成される他のダクトの側面断面図である。
図１は、あらかじめ所定の方向に屈曲した形状に射出成形された樹脂製ダクト１の側面断面図で、図示しない自動車のエンジン本体とエアクリーナとを連結するエアダクトとして使用され、その長さ方向の一部である中央部付近に大径の複数の山部３と小径の複数の谷部４がダクト軸心方向に沿って交互に形成されてなる蛇腹部２が形成されている。ダクト１の両端部５ａ，５ｂは表面がほぼ平滑な非蛇腹部に形成され、図示しない締付具によりエンジン本体またはエアクリーナに接続固定される。なお、６，６は両端部５ａ，５ｂ付近の外周面に円周方向に沿って連続して一体形成された補強リブである。この樹脂製ダクト１は、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を成形材料として射出成形して一体に形成されるものであるが、好ましくはＴＰＥのうちポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）で、その硬度がＨｓ（ＪＩＳＡ）５０〜９５のものが選択される。
図２は、上記ダクト１が射出成形される射出成形型１０の平面断面図を示し、ダクト外面形状を形成する左右一対の半割のキャビティ型１１，１１とダクト内面形状を形成する分割コア型１２，１３からなる射出成形型１０のキャビティ１５にＴＰＥを射出成形して、図１のアンダーカットとなる蛇腹部２を有するダクト１が形成される。なお、前記キャビティ１５は完成品としてのダクト１の製品形状に完全一致するものである。

前記分割コア型は軸方向に２分割されたコア型Ａとコア型Ｂとからなるもので、コア型Ｂとして軸方向の長さが短い短尺のコア型１２と、コア型Ａとして軸方向の長さが長い長尺のコア型１３とを備え、両者は隣接する端面同士が突き合される当接面１４を形成している。短尺のコア型１２はダクト１の蛇腹部が形成されない表面がほぼ平滑な端部５ａの内面形状を形成し、長尺のコア型１３はダクト１の蛇腹部２およびもう一方の端部５ｂを含むダクト残部の内面形状を形成する。
図３は、ダクト１の第１脱型工程を示し、ダクト１を射出成形した後に、一方のキャビティ型１１を型開きした状態で短尺のコア型１２を矢印方向にダクト１の端部５ａ内部から引き抜いていく。このとき、短尺のコア型１２に対応するダクト部分である端部５ａは、ダクト１全長のうちごく短い部分であるうえアンダーカットにもなっていないので容易に脱型される。
図４は、ダクト１の第２脱型工程を示し、他方のキャビティ型１１も型開きした後に、短尺のコア型１２を引き抜いたダクトの端部５ａ内周に略短筒状の抜き取り治具１６を挿入し、そのエア注入口１７から矢印で示すように内部に空気好ましくは圧縮空気を吹き出し、長尺のコア型１３とダクト１の間に空気を侵入させ、蛇腹部２の径を材料の弾性力で膨張させることによりアンダーカット状態を解除して、図５に示すように、ダクト１を抜き取り治具１６とともに長尺のコア型１３から引き抜く。その後、抜き取り治具１６を引き抜いて図１のダクト１が得られることになる。
なお、上記実施の形態において、キャビティ型は上下に対向する一対の半割型であってもよいほか、抜き取り治具はエアの注入とダクトとの一体的な引き抜きをできるものであればどのような構造のものでもよい。
図６ないし図１０は、本発明の他の実施の形態を示し、射出成形される樹脂ダクトが図６に示すように、その一端部寄りに蛇腹部２２が形成された樹脂ダクト２１である点で図１の樹脂ダクト１と異なるものである。
図７は、上記樹脂ダクト２１が射出成形される射出成形型３０の平面断面図を示し、ダクト外面形状を形成する左右一対の半割のキャビティ型３１，３１とダクト内面形状を形成する分割コア型３２，３３からなる射出成形型３０のキャビティ３５にＴＰＥを射出成形して、図６のアンダーカットとなる蛇腹部２２を有する樹脂ダクト２１が形成される。また、キャビティ型３１の一方（図７で上部に配置されている）は、さらに軸方向に分割され、蛇腹部２２の外面形状を形成する第１部分３１ａと蛇腹部２２以外のダクト残部２３の外面形状を形成する第２部分３１ｂとで構成されている。なお、前記キャビティ３５は完成品としての樹脂ダクト２１の製品形状に完全一致するものである。
前記分割コア型は軸方向に２分割されたもので、コア型Ａとして一端部の蛇腹部２２の内面形状を形成する第１コア型３２と、コア型Ｂとして蛇腹部２２以外のダクト残部２３の内面形状を形成する第２コア型３３とからなり、両者は隣接する端面同士が突き合される当接面３４を形成している。第１コア型３２の内部には、その基端部から当接面３４まで連通するエア流通孔３６が穿設されている。
図８は、樹脂ダクト２１の第１脱型工程を示し、樹脂ダクト２１を射出成形した後に一方のキャビティ型３１および他方のキャビティ型の第１部分３１ａをスライドさせて型開きした状態で、第１コア型３２を矢印方向に略直線状にシリンダ等により樹脂ダクト２１の一端部から引き抜いていく。このとき、図７の矢印で示すように、第１コア型３２のエア流通孔３６に空気を注入し当接面３４から吹き出させて、第１コア型３２とダクト２１の間に空気を侵入させ、外周面がキャビティ型で規制されていない蛇腹部２２の径を膨張させることによりアンダーカット状態を解除しつつ、第１コア型３２を脱型する。なお、第１脱型工程では、ダクト残部２３の外周面をキャビティ型３１の第２部分３１ｂで押さえて保持させておくのが好ましく、これにより第１コア型３２の無理抜きが容易になる。
図９は、樹脂ダクト２１の第２脱型工程を示し、他方のキャビティ型３１の第２部分３１ｂもスライドさせて型開きした後に、第１コア型３２を引き抜いた樹脂ダクト２１の一端部内周に略短筒状の抜き取り治具３７を挿入し、そのまま樹脂ダクト２１の残部２３を第２コア型３３から引き抜く。好ましくはその際、前記第１の実施の形態と同様に、抜き取り治具３７のエア注入口３８から内部に空気を吹き出し、第２コア型３３と樹脂ダクト２１の残部２３間に空気を侵入させ、残部２３の径を膨張させながら脱型することができる。次いで、図１０に示すように、樹脂ダクト２１を抜き取り治具３７とともに第２コア型３３から引き抜く。その後、抜き取り治具３７を引き抜いて図６の樹脂ダクト２１が得られることになる。
なお、図１１に示すように、長さ方向に沿って第１蛇腹部４２および第２蛇腹部４３の複数のアンダーカットとなる蛇腹部を有するダクト４１についても、本第２の実施の形態を適用して形成することができる。すなわち、前述した樹脂ダクト２１の蛇腹部２２が第１蛇腹部４２を含むダクト部分に相当し、ダクト残部２３が第２蛇腹部４３を含むダクト部分に相当するもので、第１脱型工程で図示しない分割コア型の一方を第１蛇腹部４２を含む第１脱型部分４４から引き抜いて脱型され、第２脱型工程で第２蛇腹部４３を含む第２脱型部分４５を図示しない分割コア型の他方から引き抜いて脱型されるものである。
以上の説明から明らかなように、本発明に係るエラストマー製ダクトの形成方法は、軽量でリサイクルが可能な樹脂材料を用いて、蛇腹部を含むダクトを容易に射出成形することができる。従って、内外面の寸法精度の良い樹脂製のエアダクトを例えば自動車用のエンジン吸気部品として採用することができ、本発明の産業上の利用性は高い。
 符号の説明
１ 樹脂ダクト
２ 蛇腹部
３ 山部
４ 谷部
５ 両端部
６ 補強リブ
１０ 射出成形型
１１ 半割状キャビティ型
１２ 短尺のコア型
１３ 長尺のコア型
１４ 当接面
１５ キャビティ
１６ 抜き取り冶具
１７ エア注入口
２１ 樹脂ダクト
２２ 蛇腹部
３０ 射出成形型
３１ 半割状キャビティ型
３２ 第１コア型
３３ 第２コア型
３４ 当接面
３５ キャビティ
３６ エア流通孔
３７ 抜き取り冶具
３８ エア注入口
４１ ダクト
４２ 蛇腹部
４３ 蛇腹部
４４ 第１脱型部分
４５ 第２脱型部分

Claims (3)

  1. ダクト外面を形成するキャビティ型とダクト内面を形成するコア型とで形成されるキャビティにエラストマー材料を射出成形して形成され、かつ長さ方向の一部に蛇腹部を有するダクトを形成する方法であって、前記コア型として、軸方向に２分割され、少なくとも蛇腹部を含むダクト部分を形成するコア型Ａと、残りのダクト部分を形成するコア型Ｂとからなる分割コア型を用い、前記キャビティ型を型開きした後、前記分割コア型の一方を引き抜いてダクトの一部を脱型する第１脱型工程と他方を引き抜いてダクトの残部を脱型する第２脱型工程を備え、第２脱型工程においては、第１脱型工程で脱型したダクト部分の端部内周にエア注入口を備える略短筒状の抜き取り治具を挿入し、そのエア注入口から内部に空気を吹き出し、他方のコア型とダクトの残部間に空気を侵入させ、その残部の径を材料の弾性力で膨張させながら、ダクトを抜き取り治具とともに他方のコア型から引き抜くようにしたことを特徴とするエラストマー製ダクトの形成方法。
  2. コア型Ｂとしてダクト一端の非蛇腹部を形成する短尺のコア型、コア型Ａとして蛇腹部を含むダクト残部を形成する長尺のコア型を用い、第１脱型工程においては、前記短尺のコア型を引き抜いてアンダーカットになっていない前記非蛇腹部を脱型し、第２脱型工程においては、短尺のコア型を引き抜いたダクトの端部内周に抜き取り治具を挿入し、長尺のコア型とダクトの間に空気を侵入させ、蛇腹部の径を膨張させることによりアンダーカット状態を解除して、ダクトを抜き取り治具とともに長尺のコア型から引き抜くようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエラストマー製ダクトの形成方法。
  3. コア型Ａとして蛇腹部を含むダクト部分を形成する第１コア型、コア型Ｂとして蛇腹部を含まないダクト残部を形成する第２コア型を用い、第１脱型工程においては、前記蛇腹部を拡径しながら前記第１コア型を引き抜いて蛇腹部を含むダクト部分を脱型し、第２脱型工程においては、第１コア型を引き抜いたダクトの端部内周に抜き取り治具を挿入し、前記蛇腹部を含まないダクト残部の径を膨張させながら、ダクトを抜き取り治具とともに第２コア型から引き抜くようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエラストマー製ダクトの形成方法。
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