JPS62267560A - エンジンの樹脂製サ−ジタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は　’＋ｔｊ画に搭載されるニアシンの樹脂製サ
ージタンクに関するものである。

〔従来の技術〕

十ト１イ用エンジンには、安定した給気を行なわしめる
ため１こ、その給気系路にサージタンクを、没けている
のが通例である。このサージタンクには、例えば先行技
術として実開昭５９−１０７０２３キヤストの溶接組立
品のような金属製のものの使用が一般的であった。

しかし、金属製のものでは軒樋化に自と限度があること
から、これに代え強くて軽いナイロン等の高分子樹脂材
料で成形したサージタンクを利用することが提案される
。この場合、ブロー成形で作られる一体成形品を利用で
きれば製作、組立が簡易化され、好都合なものとなる。

しかし乍ら、サージタンクのような偏平角形状の異形容
器をブロー成形で作ろうとすると、成形条件の部分的な
不揃いから不「ｆａに偏肉を生じて均一な肉厚の製品を
得ることがでさす、それ故この種の圧力容器に対するブ
ロー成形品の適用は不向である。

従って、Ｉ３１脂製サージタンクへの？ｉ換を企図する
場合、現状では、その分割組立品を利用することが余儀
なくされる。つまり、複数に分割されたサージタンクの
部分片を、各々金型でインジェクション成形等により成
形した後、これらを接合して一体化するようにしなけれ
ばならない。そして、かかる分割接合方式を採る場合に
は、サージタンクを略２！′９分割するとともに、その
分列面を熱溶着して一体化するのが最も簡便なものと考
えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このようにして成形された樹脂製サージタン
クでは、その溶着面の強度が不足し、機能ヒ必要な耐用
件を充分に発揮できないのが実情である。木発明者の研
究によると、その溶着面の特性として、せん断応力に対
しては強いものの、引張応力に対しては極めて脆弱なる
ことが知見され、しかも前記熱溶着による溶着面の強度
は継ぎ目の無い部分の１／１０以下（例えばグラスファ
イバ３０ｗｔ％入すの６．６ナイロンの場合、一体成形
部分の引張弾度１８００Ｋｇｆ／ｃ♂に対し、溶着面の
それはｌＱＱＫｇｆ／ｃｚ’　）にしか得られず、この
ため単純にその中央部イ・１近で２等分割片を熱溶着し
たサージタンクでは、使用中、内圧によりその溶着面か
ら容易に破裂してしまう不都合を来たす。

本発明は、上述した問題点を主にその溶着面の位置、言
い換えればサージタンクの分割位りを改良工夫すること
により解決せんとしている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の問題点を解決するために、エンジンの
樹脂製サージタンクとして、このサージタンクを、その
周壁一辺と近傍部を含む蓋部片と、残りの部分からなる
主夫片とに分割成形するとともに、前記蓋部片と前記主
夫片の分割面にそれぞれフランジを設け、該フランジ同
士を衝合させて熱溶着したことを特徴とする。

［作用］ 本発明によると、次のような理由で、樹脂製サージタン
クにおける溶着面の耐用強度を向上することができる。

後の実施例で詳述するように、サージタンクのような偏
平角形状をなす圧力容器に内圧が負荷される場合、その
各部分につき応力解析を行なった結果によると、内圧に
伴なう引張応力は容器の中央部分に分布して作用する一
方、容器の端部近傍にはむしろせん断応力のみが作用す
ることが判明している。従って、これに対応しその分割
位置を前述のように偏位させる構成を採れば、その溶着
面での破裂を招く引張応力が作用するのを有効に軽減す
ることができるものとなる。

また同時に、分割面に設けた互いのフランジを衝合させ
て熱溶着するようにすれば、その蓋部用自体が剛体化さ
れている上に、この剛体構造が溶着面近傍の主央片側に
まで波及し、内圧によるサージタンクの応力集中点を溶
着面から該剛体構造の部分に隣接する丁央片の部分に移
行させ、該溶着面への応力集中を有効に回避することが
できる。

そして、これにフランジの存在による溶着面の補強作用
が加わり、これらの相乗的作用により、少なくとも溶着
面を起点としたサージタンクの破壊を確実に回避するこ
とがｖＴ能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はターボチャージャー付きエンジンに用いるサー
ジタンクの正面外観を示し、第２図はそのＡ−Ａｙ；Ａ
断面を、第３図は同Ｂ−Ｂ線断面を、第４図は第１図の
部分縦断面をそれぞれ示している。ここにおいてサージ
タンク１は、全体として概略６面を有する薄幅の長方体
をなし、かつ全体が６ナイロン等の高分子樹脂材料で形
成されているとともに、２個の分割片即ち、その周壁一
辺の部分（頂壁部分）２ａとその近傍部２ｃを含む偏平
な蓋部片２と、残りのサージタンク部分３ａ〜３ｅから
なる主央片３とを、その分割面（溶着面）４でそれぞれ
環状に設けたフランジ５ａ、５５同士を衝合させて熱溶
着し、その溶着接合部にバンド５を形成するようにして
一体に成形したものである。

そして、この実施例によると、蓋部片２はその周壁一辺
２ａにターボチャージャと接続される２木の給気管６．
７（一方はインタークーラー経由用）を一体に成形して
おり、他方主央片３はその周ＩＦ　３　ａにキャブレー
タに接続される給気口８等を一体に成形している。

これら蓋部片２と主央片３とは、分；１，１面４に各フ
ランジ５ａ、５ｂを一体に設けるようにして各々別個に
金型で成形されたものである。そして、この場合その分
割位置は、後述する応力解析データを考慮して、その下
部に主央片３を接合する蓋部片２が、一辺の周壁（頂壁
部分）２ａとそのコーナー２ｂ、２ｂを挟んで隣接する
上ド方向の短寸な周壁部分２ｂを適宜長含むような高さ
位置に設定されている。

しかして、かかる分割位置で分割成形された蓋部片２と
主央片３とを熱溶着して得られる樹脂製サージタンクｌ
であると、シンプルな半割状の分割片同士を熱溶着して
得られるものに比較し、内圧に対するその溶着面（分割
面）４の強度に非常に顕著な改善効果が得られるものと
なる。

木発明者は、この発明をなす前に前記サージタンク１と
相似する圧力容器のモデルＭについて、内圧により容器
の周壁部分にもたらされる応力状態をシュミレーション
し、予め第５図並びに第６図に示すような解析結果を得
ている。すなわち、この種形態の圧力容器においては、
そのボディ中央部分には大きな引張応力Ｐが作用するも
のの、中央部分から離れた端部近傍ではせん面応力Ｓが
優勢に（動くことが解明されている。しかして、前記樹
脂製サージタンク１の分割面４は、第６図において破線
で示す部位に対応させて、その位置を特定したものであ
る。つまり、前記サージタンク１の溶着面４は、該溶着
面４が脆弱に破壊する傾向にある引張応力よりも、それ
に対して強固に酎え得るせん面応力が主に作用する平面
に位置決められているのである。従って、この分割構造
からなる樹脂製サージタンクｌでは、その溶着面４に掛
る引張応力が小さくなり、この点から先ず耐用強度が改
善されるものとなる。

また、これと同時に上記分割構造のサージタンクｌでは
、その蓋部片２がコーナ一部２ｂから隣接する周壁一部
２Ｃを上下方向に連設する偏モな蓋板状で、しかも端部
にフランジ５ａを環状に有する形態のものとされている
から、それ自身外力に対し非常に変形し難い剛体構造物
をなしているともに、この蓋部片２とフランジ５ａ、５
ｂ同士を衝合して溶着接合されている結果、溶着面４を
挟む該フランジ５ｂ近傍の主夫片３の部分も該蓋部片２
に拘束されて剛体的にふるまうものとなる。そして、こ
の蓋部片２の部分の剛体化及び該蓋部片２どの接合によ
る剛体化波及効果の結果として、フランジ５ｂから蓋部
片２寄りの部分が全体として構造強化されると同時に、
サージタンク１の応力集中点Ｃが従来品においてはその
溶着面４の位置であったにもかかわらず、このものでは
第４図に示すように、その溶着面４から主央片３側に成
る距離だけ離れた内面位置に移行することが試験などに
より確認されている。従って、万一内圧よりサージタン
クｌに応力集中を来たしても、強度的に弱い溶着面４を
起点として早期に破壊することがなく、このような点か
らも耐用強度の向上が図れるものとなる。

そして、蓋部片２と主夫片３とは両者のフランジ５ａ、
５ｂを衝合させて大面積に熱溶着しであるため、この点
から溶着面４自体の強化が達せられることも勿論である
。

本発明に係る樹脂製サージタンクｌでは、以上じしＫ＜
ト僅Ｉ７．（ｔｒ＋珂優釦的抽ＪｕＬ　Ｌ、ｌ’ヒ番１
　石のぐ薯１６１４を強化し圧力容器としての耐用性を
十分に確保することができるものであり　自動東等の・
抹両用エンジンに実際に搭載すれば、軽に化等の目的の
資することができる。

なお、本発明のサージタンクの分割形態は、勿論実施例
のものに限られるものではなく、その分、＋１位置、換
言すればその蓋部片２の偏モ度合Ｔは、タンク全体の大
きさや形状変更にイ〒なって変更余地を残すものである
。また、：蓋部片２として分割成形するサージタンク１
の部分は、必ずしも実施例のようにその頂【Ｖ側の部分
とする場合に限らず、必要に応じ他の周壁−Ｊ側で分割
するようにしてもよい。

次に、来光ｌ」に係るサージタンクの製造方法について
も言及する。

第１図に例示される樹脂製のサージタンクは、第７図（
ａ）、（ｂ）に示すように、各個別に金型成形した蓋部
片２とＬ央片３とを、微小な隙間（α・０．７■程度）
を残し約７００℃に９１−温した熱板９を両側から挟む
ようにして近接し、この鳩坂９により両側の分割面４．
４近傍が加熱溶融したならば、直ちに該熱板９を抜去し
、蓋部片２と主夫片３を圧着して接合する熱溶着プ゛ロ
セスに従い製造されるものである。この際、溶着面が部
分的に加熱不足したり、あるいは過熱して酸化したりす
ると、溶着不良や接合強度の不足を来たし、いずれも健
全で均一な溶着面を得ることができないので５両側の分
割面４．４と熱板９との隙間αが全周部分で一定とされ
、均一に加熱されるようにすることが肝責とされる。

しかして、このような見地から樹脂製サージタンク１を
成形する際の一つの問題点として、その蓋部片２と上央
片３の各分割面４に反りゃ凹凸等の形状不良が見られる
ことがある。すなわち、蓋部片２並びに主央片３は、前
述したように各々金型により別個に成形されるが、その
インジェクション側に当る各分割面（溶着面）４には、
成形時の引けに起因して前記反り等を発生することを避
は得ないものとなっている。

そこで、所期の溶着性を確保するためには、かかる分割
面の形状不良を矯正する方策を採る必要があり、最も直
接的には、蓋部片２と主夫片３の各成形金型を作り直し
てその分割面４で反り等を発生しないものに改良するよ
うにすればよい。しかし、こうすると金型の設計が難し
くなる上、金型製作のためにコスト割高を招来すること
が予想される。

；４．：発明者等は、このような製造上の問題を解決す
るためｆ段として、第８図（ａ）、（ｂ）に示すように
、予め熱板９の方を経験的に知られる両側分割面４，４
での反り等に合せてその肉厚を改削調整したクラウン付
きのものに変更する手段を採用している。すなわち、こ
のようにすれば熱板９を変形するだけの簡易な工夫によ
り、両側分割片の熱板９に対する間隔を全周的に均一・
化することができ、従って、その溶着面４に均一でせ全
な接合状態を確保することができるものとなるのである
。なお、熱板９はその周辺部で外部に放熱し冷却し易く
、このため中央部との相対的な温度差イｔなう熱膨張差
で熱変形を生じることも予想されるが、上記熱板９の形
状に改良を加えるざいにはかかるヒートクラウンをも見
込んで形状コントロールするようにすればよい。

［発明の効果］ 本発明の樹脂製サージタンクは１以上に説明したように
サージタンクの分割位置を偏位させて。

その蓋部片と主夫片とを各分割面にフランジを設けて熱
溶着したものであるから、その溶着面が合理的かつ有効
に強化されたｙｉ造のものが実現される。従って、この
樹脂製サージタンクを車両用のエンジンに利用すれば十
分な耐用性を保持しつつ給気系の軽量化に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す樹脂製サージタンクの
正面図であり　第２図はそのＡ−Ａ線断面図、第３図は
同Ｂ−Ｂ線断面図、第４図は同部分縦断面（にである、
第５図、第６図はサージタンクに相似するモデルについ
て内圧に伴なう応力状態を解析した結果を示しており、
第５図は引張応＋ＩＩＴＳム充屯　憤１１↓」）藏六千
＾へ各−二−−いる。第７図（＆）、（ｂ）は、樹脂製
サージタンクの・一般的な製造プロセスを示す概略側面
図であり、第８図（ａ）、（ｂ）は、同じく改良された
製造プロセスを示す概略側面図である。 ！・・・樹脂製タンク ２・・・蓋部片 ２ａ・・・周壁一辺（頂壁部分） ？ｂ・・・コーナ一部　　２ｃ・・・近傍部３・・・主
夫片 ３ａ、３ｅ・・・周壁 ４・・・分割面（溶着面） ５・・・バンド ５ａ、５ｂ・・・フランジ ６．７・・・給気管 ８・・・給気口 ９・・・熱板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サージタンクを、その周壁一辺と近傍部を含む蓋部片と
   、残りの部分からなる主央片とに分割成形するとともに
   、前記蓋部片と前記主央片の分割面にそれぞれフランジ
   を設け、該フランジ同士を衝合させて熱溶着したことを
   特徴とするエンジンの樹脂製サージタンク。