(57)【要約】【課題】ねじれ剛性やたわみ剛性が高く、機械的強度が大きい二重管部材、及びその成形方法を提供する。【解決手段】予め樹脂により成形された第１の筒状部材１１の外周側に溶融樹脂２７を射出して硬化させて第２の筒状部材の中に第１の筒状部材１１をインサート成形することによって、第２の筒状部材で第１の筒状部材１１を補強する二重管部材の成形方法において、金型２１を閉成した状態において金型２１の内面２５に当接する高さを有し、第１の筒状部材１１の軸方向に直交する断面内では一つとなるようにボス１４を設け、第１の筒状部材１１を金型１４内に収納し、この第１の筒状部材１１の外周面と金型２１の内面２５との間のキャビティ２６に溶融樹脂２７を充填して硬化させることによって第２の筒状部材１２を成形し、第２の筒状部材で第１の筒状部材１１を覆う成形方法である。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め樹脂により成形された第１の筒状部材（１１，５１）の外周側に溶融樹脂（２７）を射出し第１の筒状部材（１１，５１）を第２の筒状部材（１２，５２）の中にインサート成形して第１の筒状部材（１１，５１）を補強する二重管部材の成形方法において、
金型（２１）を閉成した状態で金型内面（２５）に当接する高さで、かつ第１の筒状部材（１１，５１）の軸方向に互いにずれた位置の外周面に複数のボス（１４，５４）を軸方向に直交する断面内では一つとなるように設けた第１の筒状部材（１１，５１）を金型（２１）内に収納し、この第１の筒状部材（１１，５１）の外周面と金型内面（２５）とのキャビティ（２６）に溶融樹脂（２７）を充填して硬化させて得られる第２の筒状部材（１２，５２）で第１の筒状部材（１１，５１）を覆うことを特徴とする二重管部材の成形方法。
【請求項２】
前記ボス（１４，５４）を略円柱状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の二重管部材の成形方法。
【請求項３】
前記第１の筒状部材（５１）の外周面に、前記複数のボス（５４）同士を連結するリブ（５３）を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の二重管部材の成形方法。
【請求項４】
前記リブ（５３）を、前記ボス（５４）の高さよりも低く形成したことを特徴とする請求項３に記載の二重管部材の成形方法。
【請求項５】
予め樹脂により成形された第１の筒状部材（１１，５１）の外周側に溶融樹脂（２７）を射出して第２の筒状部材（１２，５２）を成形することによって、第２の筒状部材（１２，５２）の中に第１の筒状部材（１１，５１）をインサート成形した二重管部材において、
前記第２の筒状部材（１２，５２）の内周面に臨むように、第１の筒状部材（１１，５１）の外周面から複数のボス（１４，５４）が突設されており、該ボス（１４，５４）は、前記第１の筒状部材（１１，５１）の軸方向に互いにずれた位置の外周面で、かつ軸方向に直交する断面内では一つとなるように設けたことを特徴とする二重管部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二重管部材をインサート成形によって成形する成形方法及びこの方法によって成形された二重管部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インテークマニホールドやラジエータホース等の自動車部品に採用される樹脂製の二重管部材は、内側に配置される第１の筒状部材の外周側に溶融樹脂を射出成形して硬化させる方法などによって成形されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２０５９８公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第３２１９４０７公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形方法では、前記第２の筒状部材は、第１の筒状部材を補強するために設けられたものでないため、二重管部材全体の強度は必ずしも大きくなかった。また、前記第１の筒状部材と第２の筒状部材との結合強度も必ずしも大きくなく、第２の筒状部材を射出成形する際に二重管部材にねじれやたわみが生じるおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、二重管部材のねじれ剛性やたわみ剛性が高く、二重管部材全体の強度が大きい二重管部材の成形方法及び二重管部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記請求項１に係る発明は、予め樹脂により成形された第１の筒状部材の外周側に溶融樹脂を射出して硬化させて第２の筒状部材の中に第１の筒状部材をインサート成形することによって、第２の筒状部材で第１の筒状部材を補強する二重管部材の成形方法において、
金型内部に第１の筒状部材を収容し金型を閉成した状態において金型内面に当接する高さを有し、かつ第１の筒状部材の軸方向に互いにずれた位置の外周面に複数のボスを形成し、該ボスは第１の筒状部材の軸方向に直交する断面内では一つとなるように設けており、
前記第１の筒状部材を金型内に収納し、この第１の筒状部材の外周面と金型内面との間のキャビティに溶融樹脂を充填して硬化させることによって第２の筒状部材を成形し、
この第２の筒状部材で第１の筒状部材を覆う二重管部材の成形方法である。
【０００８】
前記請求項２に係る発明は、前記ボスを略円柱状に形成している。
【０００９】
前記請求項３に係る発明は、前記第１の筒状部材の外周面に、前記複数のボス同士を連結するリブを形成している。
【００１０】
前記請求項４に係る発明は、前記リブを、前記ボスの高さよりも低く形成している。
【００１１】
前記請求項５に係る発明は、予め樹脂により成形された第１の筒状部材の外周側に溶融樹脂を射出して硬化させ、第２の筒状部材を成形することによって、第２の筒状部材の中に第１の筒状部材をインサート成形した二重管部材において、
第１の筒状部材の外周面から複数のボスが前記第２の筒状部材の内周面に向けて突設されており、前記ボスは、前記第１の筒状部材の軸方向に互いにずれた位置の外周面で、かつ軸方向に直交する断面内では一つとなるように設けている。
【発明の効果】
本発明の前記請求項１に記載された発明によれば、第１の筒状部材の外周面に金型内面に当接するボスを設けているため、溶融樹脂を注入している間でも、第１の筒状部材が径方向に移動することがない第２の筒状部材を成形することができる。この複数のボスの高さを略同一高さに形成すれば、第２の筒状部材の肉厚を均一に形成することができる。また、このボスによって、第１の筒状部材の強度を向上させることができるため、溶融樹脂の注入によって第１の筒状部材に圧力がかかった場合においても、第１の筒状部材がつぶれるなどの問題がなく、良好な品質を有する二重管部材を成形することができる。さらに、ボスが軸方向において隣接しないように前記ボスを第１の筒状部材の軸方向に互いにずれた位置でかつ軸方向に直交する断面内では一つとなるように配設しているため、ねじれ剛性やたわみ剛性の高い二重管部材を得ることができる。
【００１２】
前記請求項２に記載された発明によれば、溶融樹脂の注入時にボスの周囲を溶融樹脂が流れる際に、抵抗を受けずにスムーズに溶融樹脂を流すことができる。
【００１３】
前記請求項３に記載された発明によれば、第１の筒状部材の強度を更に向上させることができるため、第１の筒状部材に溶融樹脂の注入によって圧力がかかっても、第１の筒状部材がつぶれるなどの問題はなくなる。
【００１４】
前記請求項４に記載された発明によれば、リブと金型内面との間に隙間ができるため、溶融樹脂を注入する際に、この溶融樹脂がリブを乗り越えてスムーズに流れ、第２の筒状部材の成形に悪影響を及ぼすことがない。
【００１５】
前記請求項５に記載された発明によれば、ボスによって、第１の筒状部材の強度を向上させることができる。さらに、ボスが軸方向において隣接しないようにボスを第１の筒状部材の軸方向に互いにずれた位置に配設しているため、ねじれ剛性やたわみ剛性の高い二重管部材を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
[第１の実施形態]
図１に示すように、第１の実施形態による二重管部材１０は、具体的には、車両室内前部のフロントピラー下部間で車幅方向に配置され図示しないステアリングコラムやインストルメントパネルなどを支持するステアリングメンバであり、車両室内において車幅方向の全幅に亘る第１の筒状部材１１と、フロントピラー下部の運転席側からステアリングコラムの配設部付近にかけて第１の筒状部材を補強してステアリングコラムを支持するための第２の筒状部材１２とを備えている。図１のＡ−Ａ線による断面図である図２に示すように、第１及び第２の筒状部材１１，１２は、それぞれ断面が楕円状に形成されており、外側の第２の筒状部材１２の内側に第１の筒状部材１１がインサート成形されて、両者は互いに固着されている。
【００１８】
また、図３に示すように、前記二重管部材１０は、左端に示した蓋状部材１３と、前記第１の筒状部材１１と、第２の筒状部材１２とから構成されている。第２の筒状部材１２は、第１の筒状部材１１に結合されて第１の筒状部材１１から外れないように構成されているが、同図においては、二重管部材１０の構成を明瞭にするため、便宜的に第１の筒状部材１１と第２の筒状部材１２とを分離して示している。第１の筒状部材１１は、図示しない空調装置にその左右幅方向の中央部付近で結合されて、空調装置から出される空調風を左右に運ぶダクト部材として機能するため、後述するように、車幅方向に亘って中空形状を呈しており、その左右端部近傍に車両室内に空調風を吹き出すための孔１８，１２ｂ（１７）が形成されている。なお、蓋状部材１３は、車両助手席側のフロントピラー下部に固定される取付部１３ａを有している。
【００１９】
同図に示すように、第１の筒状部材１１の端部の第２の筒状部材で囲われる部部には、その外表面から複数のボス１４が突出して形成されている。このボス１４は、略円柱状に形成されており、かつ、後述する図６に示すように、金型を開成して取り出す際に金型から抜けるように、上下方向に沿って延びている。さらに、図４に示すように、ボス１４は第１の筒状部材１１の軸方向に互いにずれた位置に、径方向の断面内ではそれぞれ一つになるように配置されている。即ち、図４において、破線は径方向の断面位置を示しており、この破線上に各ボス１４は一つのみ形成されている。
【００２０】
図５は、図３の前記二重管部材１０における第１の筒状部材１１を更に分解した斜視図である。第１の筒状部材１１は、合成樹脂により形成された上下に分離された２つの半割部材１５，１６から構成されており、上側の半割部材１５には、軸方向の両端部に孔１７，１８が穿設されている。これら２つの半割部材１５，１６のフランジ部１９，２０同士を突き合わせて、これらフランジ部１９，２０を振動溶着させることによって、内部に中空部が形成された第１の筒状部材１１を成形することができる。
【００２１】
なお、図６に示すように、上側の半割部材１５の外表面には上方に延びるボス１４が形成されている。このボス１４は、前述したように、金型から容易に抜けるように上下方向に延びている。
【００２２】
一方、第２の筒状部材１２には、その端部に車両運転席側のフロントピラー下部に固定される取付部１２ａを備えており、また、第１の筒状部材１１の孔１７に対応するように開口１２ｂが形成される。
【００２３】
次いで、前記構成を有する二重管部材１０を成形する手順を説明する。
【００２４】
図７は、第１の筒状部材１１と該第１の筒状部材１１を収容した金型２１の内部とを示す断面図である。金型２１は、上面にゲート口２２が設けられた上型２３と、該上型２３の下方に設けられる下型２４とから構成されている。同図に示すように、第１の筒状部材１１を収容して金型２１を閉成した状態では、第１の筒状部材１１の運転席側の一部のみ金型２１内に収容され、その他の部分は金型２１から突出した状態にされており、金型２１内に収容された部分を含めて第１の筒状部材１１の中は中空のままになっている。また、前記ボス１４の先端が金型２１の内面２５に当接している。つまり、金型内面２５と第１の筒状部材１１との間の空隙がキャビティ２６となっており、該キャビティ２６の高さはボス１４の高さと同一であり、かつ、第２の筒状部材１２の肉厚と同一となっている。
【００２５】
第２の筒状部材１２を成形する場合は、上型２３のゲート口２２から金型２１内にガラス繊維或いは炭素繊維等が混入されて補強された溶融樹脂２７を注入すると、図８に示すように、溶融樹脂２７はキャビティ２６の上部側からに下部側に向けて流れることによって、キャビティ２６内に充填される。また、図９に示すように、ボス１４は略円柱状に形成されているため、溶融樹脂２７はボス１４の外周を回り込むようにして流れ、流入抵抗を抑えられる。
【００２６】
第１実施形態による二重管部材１０によれば、ほぼ同一高さに形成されたボス１４が金型内面２５に当接しているため、金型２１内に溶融樹脂２７が注入されている間に、第１の筒状部材１１が径方向に移動することがないため、第２の筒状部材１２の板厚が周方向の全体においてほぼ一定厚さに形成することができる。
【００２７】
また、ボス１４が複数設けられており、このボス１４が第２の筒状部材１２に確実に嵌合して形成されているため、第２の筒状部材１２に対するねじれ剛性及び曲げ剛性を高めることができる。そして、ボス１４が略円柱状に形成されているため、溶融樹脂２７の流れ性が悪化せず、金型２１内のキャビティ２６に効率的に行き渡らせることができる。
【００２８】
なお、前記ボス１４は略円柱状に限定されず、流通抵抗を増大させない形状であれば、断面正多角形に形成しても良い。
【００２９】
前記第１の実施形態によれば、第１の筒状部材１１を覆う第２の筒状部材１２は、第１の筒状部材１１を補強するために設けられており、特にダクト機能を有しつつ、支持剛性が要求されるステアリングメンバの運転席側のみの機械的強度を効率的に向上させることができる。更に、第１の筒状部材１１の形成に使われる樹脂よりも強度的に有利な繊維強化型の樹脂を使っても、補強部分が部分的であるので、重量増加や材料によるコストアップも極力抑えることができる。
【００３０】
また、第１の筒状部材１１の外周面に形成されたボス１４が第２の筒状部材１２の内周面に係合されているため、このボス１４によって第１の筒状部材１１と第２の筒状部材１２との結合強度を向上させることができる。なお、前記ボス１４は、二重管部材１０全体のねじれ剛性やたわみ剛性も高めている。
【００３１】
[第２の実施形態]
次いで、第２の実施形態による二重管部材を説明するが、前記第１の実施形態と同一部位については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
本実施形態では、図１０に示すように、第１の筒状部材５１の外表面に、ボス５４と該ボス５４同士を連結するリブ５３とを形成している。このリブ５３は、隣接するボス５４，５４同士を結んでおり、これらのリブ５３によって三角形のエリア５５が複数形成されている。また、図１１に示すように、リブ５３の高さｈは、ボス５４の高さＨよりも低く設定しており、ボス５４のおよそ半分の高さである。
【００３３】
図１２は、第２の実施形態による第１の筒状部材５１の外方に溶融樹脂２７を流入させる状態を示す斜視図である。同図に示すように、第１の筒状部材５１の外表面にリブ５３を形成した場合、ゲート口２２から金型２１内に供給された溶融樹脂２７は、リブ５３に沿って流れるとと共に、リブ５３を乗り越えても流れるようになる。
【００３４】
そして、図１３に示すように、溶融樹脂２７が硬化したのちは、第１の筒状部材５１の外側に第２の筒状部材５２が形成される。このように、第２の筒状部材５２における外表面５１ａは、ボス５４の先端と同一の高さ位置である。
【００３５】
なお、図１４に示すように、リブがない筒状部材６０の外方に溶融樹脂を注入すると、この筒状部材６０に対して成形圧力Ｆが加わるため、筒状部材６０の側壁６１の肉厚を薄くすると内方につぶれるおそれがある。しかし、図１５に示すように、第２の実施形態による第１の筒状部材５１にはリブ５３が形成されているため、側方からの成形圧力Ｆに対して剛性が向上するため、この成形圧力Ｆによっても側壁がつぶれることがない。
【００３６】
前記第２の実施形態によれば、第１の筒状部材５１の外周側にボス５４とリブ５３を形成しているため、ねじれ剛性やたわみ剛性が更に高まり、二重管部材全体の強度を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による二重管部材を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１の二重管部材を分解した斜視図である。
【図４】第１の筒状部材の端部を示す側面図である。
【図５】図３の二重管部材を更に分解した斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図７】第１の実施形態による二重管部材を成形している状態を示す金型内部の断面図である。
【図８】第１の実施形態による二重管部材を成形している状態を示す金型内部の断面図である。
【図９】第１の筒状部材のボス近傍における溶融樹脂の流れを示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態による第１の筒状部材の端部を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態による第１の筒状部材のボス近傍を示す斜視図である。
【図１２】第２の実施形態による第１の筒状部材のボス近傍における溶融樹脂の流れを示す斜視図である。
【図１３】図１０のＣ−Ｃ線による断面図である。
【図１４】リブがない筒状部材の外周側に溶融樹脂を射出成形したときの筒状部材の断面図である。
【図１５】リブを設けた筒状部材の外周側に溶融樹脂を射出成形したときの筒状部材の断面図である。
【符号の説明】
１０  二重管部材
１１，５１  第１の筒状部材
１２，５２  第２の筒状部材
１４，５４  ボス
２１  金型
２５  内面
２６  キャビティ
２７  溶融樹脂
５３  リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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