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技術 内燃機関の吸気系部品及び内燃機関の吸気系部品の製造方法

出願人 トヨタ紡織株式会社
発明者 犬塚義則木村龍介
出願日 2016年8月29日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-167241
公開日 2018年3月8日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-035698
状態 特許登録済
技術分野 吸い込み系統 プラスチック等の注型成形、圧縮成形
主要キーワード 布成形体 断面長円形状 型割面 熱プレス前 硬質樹脂材料 樹脂壁 濾材シート 多孔質成形体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

多孔質成形体樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

解決手段

内燃機関エアクリーナハウジング10,20は、不織布により形成された不織布成形体14,24と、不織布成形体14,24の外縁部46を包み込むとともに不織布成形体14,24と一体に形成された樹脂成形部15,25とを備えている。外縁部46の充填密度は、不織布成形体14,24における樹脂成形部15,25の外側に位置する一般部43の充填密度よりも低くされている。

概要

背景

この種の吸気系部品としては、例えば特許文献1に記載の車載内燃機関エアクリーナがある。特許文献1に記載のエアクリーナでは、濾紙や不織布、連続気泡スポンジなどの多孔質材料により形成された多孔質成形体によってエアクリーナのハウジングの壁部が形成されている。同文献には、ハウジングの樹脂成形部を成形する際に、多孔質成形体をインサートすることが開示されている。

概要

多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。内燃機関のエアクリーナのハウジング10,20は、不織布により形成された不織布成形体14,24と、不織布成形体14,24の外縁部46を包み込むとともに不織布成形体14,24と一体に形成された樹脂成形部15,25とを備えている。外縁部46の充填密度は、不織布成形体14,24における樹脂成形部15,25の外側に位置する一般部43の充填密度よりも低くされている。

目的

本発明の目的は、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることのできる内燃機関の吸気系部品及び内燃機関の吸気系部品の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関吸気系部品において、前記外縁部の充填密度は、前記多孔質成形体における前記樹脂成形部の外側に位置する一般部の充填密度よりも低くされている、内燃機関の吸気系部品。

請求項2

前記多孔質成形体における前記樹脂成形部と前記一般部との間には、前記一般部よりも充填密度の低い緩衝部が形成されている、請求項1に記載の内燃機関の吸気系部品。

請求項3

内燃機関の吸気系部品は、エアクリーナハウジングであり、前記樹脂成形部は、前記ハウジングの開口の周縁に形成されたフランジを含む、請求項1または請求項2に記載の内燃機関の吸気系部品。

請求項4

多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関の吸気系部品を製造する方法において、多孔質材料を熱プレスすることにより、一般部と、前記一般部よりも充填密度の低い低密度部とを有する多孔質成形体を成形する熱プレス工程と、前記多孔質成形体の前記低密度部の少なくとも先端部分が成形型キャビティに挿入されている状態で前記キャビティに溶融樹脂注入することにより前記樹脂成形部を成形する樹脂成形工程と、を備える、内燃機関の吸気系部品の製造方法。

請求項5

前記樹脂成形工程において、前記多孔質成形体の前記低密度部の先端部分が成形型のキャビティに挿入されている状態で前記低密度部の先端部分に連なる部分を前記成形型により圧縮する、請求項4に記載の内燃機関の吸気系部品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、多孔質材料により形成された多孔質成形体と、多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関吸気系部品及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

この種の吸気系部品としては、例えば特許文献1に記載の車載内燃機関エアクリーナがある。特許文献1に記載のエアクリーナでは、濾紙や不織布、連続気泡スポンジなどの多孔質材料により形成された多孔質成形体によってエアクリーナのハウジングの壁部が形成されている。同文献には、ハウジングの樹脂成形部を成形する際に、多孔質成形体をインサートすることが開示されている。

先行技術

0003

特開2002−21660号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、多孔質成形体によってハウジングの壁部を形成する場合、インサート成形に先立ち、多孔質材料を熱プレスして所定の形状に成形するとともに充填密度を高めることで壁部の剛性が高められる。しかしながら、この場合、インサート成形の際に、多孔質成形体の外縁部に溶融樹脂含侵されにくくなる。そのため、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度が低く、樹脂成形部から多孔質成形体の外縁部が剥離するなどの問題が生じるおそれがある。

0005

本発明の目的は、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることのできる内燃機関の吸気系部品及び内燃機関の吸気系部品の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するための内燃機関の吸気系部品は、多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備えるものであり、前記外縁部の充填密度は、前記多孔質成形体における前記樹脂成形部の外側に位置する一般部の充填密度よりも低くされている。

0007

同構成によれば、多孔質成形体の外縁部の充填密度が、一般部の充填密度よりも低くされているため、樹脂成形部を成形する際に、溶融樹脂が外縁部に含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

0008

また、上記目的を達成するための内燃機関の吸気系部品の製造方法は、多孔質材料により形成された多孔質成形体と、前記多孔質成形体の外縁部を包み込むとともに前記多孔質成形体と一体に形成された樹脂成形部とを備える内燃機関の吸気系部品を製造する方法であり、多孔質材料を熱プレスすることにより、一般部と、前記一般部よりも充填密度の低い低密度部とを有する多孔質成形体を成形する熱プレス工程と、前記多孔質成形体の前記低密度部の少なくとも先端部分が成形型キャビティに挿入されている状態で前記キャビティに溶融樹脂を注入することにより前記樹脂成形部を成形する樹脂成形工程と、を備える。

0009

同方法によれば、熱プレス工程において多孔質材料が熱プレスされることにより、一般部と低密度部とを有する多孔質成形体が成形される。また、樹脂成形工程において成形型のキャビティに溶融樹脂が注入されることにより、多孔質成形体の低密度部の少なくとも先端部分を包み込む樹脂成形部が成形される。このとき、低密度部は一般部よりも充填密度が低いため、多孔質成形体の外縁部に溶融樹脂が含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

発明の効果

0010

本発明によれば、多孔質成形体と樹脂成形部との接合強度を高めることができる。

図面の簡単な説明

0011

内燃機関の吸気系部品の一実施形態について、吸気系部品としてのエアクリーナの縦断面構造を示す断面図。
図1の一部を拡大して示す拡大断面図。
(a)は熱プレス前の不織布シートの断面図、(b)は熱プレス後の不織布シート(不織布成形体)の断面図。
同実施形態の樹脂成形工程を説明する図であって、不織布成形体の低密度部及び成形型を中心とした断面図。

実施例

0012

以下、図1図4を参照して、一実施形態について説明する。
図1に示すように、エアクリーナは車載内燃機関の吸気通路に設けられるものであり、インレット18を有する第1ハウジング10、アウトレット28を有する第2ハウジング20、及び第1ハウジング10の上部開口11と同上部開口11に向かい合う第2ハウジング20の下部開口21との間に介設されたフィルタエレメント30を備えている。

0013

第1ハウジング10は、上部開口11を取り囲む周壁12と底壁13とを備えている。上部開口11の周縁には、外周側に向けて突出する環状のフランジ16が形成されている。インレット18は、筒状をなしており、周壁12の外周面突設されている。

0014

第2ハウジング20は、下部開口21を取り囲む周壁22と頂壁23とを備えている。下部開口21の周縁には、外周側に向けて突出する環状のフランジ26が形成されている。アウトレット28は、筒状をなしており、周壁22の外周面に突設されている。

0015

フィルタエレメント30は、例えば濾紙や不織布などの濾材シート襞折りすることにより形成された濾過部31と、濾過部31の外周縁に設けられた環状のシール部32とを有している。

0016

第1ハウジング10のフランジ16と第2ハウジング20のフランジ26とによりシール部32が挟持されることにより、第1ハウジング10と第2ハウジング20との間がシールされている。

0017

次に、第1ハウジング10の構造について詳細に説明する。
第1ハウジング10は、不織布シートにより形成された不織布成形体14と、硬質樹脂材料により形成され、不織布成形体14の外縁部46を包み込む樹脂成形部15とを有している。不織布成形体14は、インサート成形により樹脂成形部15と一体に形成されている。

0018

樹脂成形部15は、前述したフランジ16と、インレット18と、周壁12の一部を構成する部位であって、フランジ16とインレット18との間に介在する樹脂壁部17、並びに樹脂壁部17の外周面及びフランジ16から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ19とを構成している。

0019

不織布成形体14は、周壁12のうち樹脂成形部15を除いた部分と、底壁13全体とを構成している。
不織布成形体14は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)からなる芯部と、同PET繊維よりも融点の低い変性PETからなる部(いずれも図示略)とを有する周知の芯鞘型複合繊維により構成されている。

0020

不織布成形体14は、例えば30mm〜100mmの厚さの不織布シート40(図3(a)参照)を熱プレスすることにより成形されている。
不織布成形体14は、厚肉部41、厚肉部41に比べて不織布シート40の圧縮度が大きくされた、すなわち繊維充填密度(以下、単に充填密度)が高くされた一般部43、及び厚肉部41と一般部43との間に位置し、厚肉部41から一般部43にかけて肉厚が徐々に薄くされた徐変部42を有している。厚肉部41と、徐変部42のうちの肉厚が比較的厚い部位が、吸気音を吸収する効果(以下、吸音効果)を奏する。

0021

厚肉部41は、第1ハウジング10の底壁13の中央部から、同中央部よりもインレット18から離間する側(図1の右側)の周壁12にわたって設けられている。厚肉部41の肉厚は、例えば5mm〜50mmであることが、不織布成形体14の体格の増大を抑制しつつ吸音効果を好適に発揮する上で好ましい。

0022

一般部43は、徐変部42の外縁全体にわたって設けられている。一般部43の肉厚は、例えば1mm〜3mmであることが、不織布成形体14の成形性を容易にしつつ不織布成形体14の剛性を確保する上で好ましい。

0023

一般部43の外縁全体には、緩衝部44及び圧縮部45を介して前記外縁部46が形成されている。緩衝部44は樹脂成形部15の外側において樹脂成形部15と隣り合って設けられている。圧縮部45は、樹脂成形部15の内外境界位置に形成されている。

0024

緩衝部44及び外縁部46の最大厚さは、一般部43の厚さよりも大きくされており、緩衝部44及び外縁部46の充填密度は、一般部43の充填密度よりも低くされている。圧縮部45は、緩衝部44及び外縁部46よりも圧縮されており、緩衝部44及び外縁部46よりも充填密度が高くされている。

0025

次に、第2ハウジング20について詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、第2ハウジング20は、不織布シートにより形成された不織布成形体24と、硬質樹脂材料により形成され、不織布成形体24の外縁部46を包み込む樹脂成形部25とを有している。不織布成形体24は、インサート成形により樹脂成形部25と一体に形成されている。

0026

樹脂成形部25は、前述したフランジ26と、アウトレット28と、周壁22の一部を構成する部位であって、フランジ26とアウトレット28との間に介在する樹脂壁部27、並びに樹脂壁部27の外周面及びフランジ26から突出するとともに周方向に間隔をおいて形成された複数のリブ(図示略)とを構成している。

0027

不織布成形体24は、周壁22のうち樹脂成形部25を除いた部分と、頂壁23全体とを構成している。
不織布成形体24は、前述した第1ハウジング10の不織布成形体14と同様な不織布シート40を熱プレスすることにより形成されている。

0028

不織布成形体24は、頂壁23全体と、頂壁23に連なる周壁22の一部を構成する一般部43を有している。不織布成形体24は、厚肉部41や徐変部42を有していない。一般部43の肉厚は、1〜3mmであることが、不織布成形体24の成形性を容易にしつつ不織布成形体24の剛性を確保する上で好ましい。

0029

一般部43の外縁全体には、第1ハウジング10の不織布成形体14と同様にして、緩衝部44及び圧縮部45を介して外縁部46が形成されている。
次に、第1ハウジング10及び第2ハウジング20をインサート成形により製造する方法について説明する。なお、第1ハウジング10及び第2ハウジング20の製造方法は基本的に同一であることから、第2ハウジング20の製造方法について説明することにより、第1ハウジング10の製造方法についての説明を省略する。

0030

<熱プレス工程>
まずは、図3(a)及び図3(b)に示すように、不織布シート40を熱プレスすることにより、一般部43と、一般部43の外縁に位置し、一般部43よりも充填密度の低い低密度部47を有する不織布成形体24が成形される。なお、本実施形態の低密度部47は、断面長円形状をなしているが、低密度部47の断面形状を長方形状などの他の形状に変更することもできる。

0031

<樹脂成形工程>
続いて、図4に示すように、成形型50に不織布成形体24が載置される。
成形型50は、第1型51及び第2型52により構成されている。第1型51及び第2型52の型割面には、キャビティ53を形成する凹溝511,521がそれぞれ形成されている。

0032

上記型割面には、不織布成形体24の一般部43を収容する収容部512,522が形成されている。また、上記型割面における凹溝511,521と収容部512,522との間には、低密度部47を挟圧する挟圧部513,523が形成されている。

0033

不織布成形体24の低密度部47の先端部分が成形型50のキャビティ53に挿入された状態で成形型50が型締めされる。このとき、低密度部47の先端部分に連なる部分が成形型50の挟圧部513,523により圧縮される。これにより、低密度部47の先端部分が前述した外縁部46となる。

0034

この状態において、キャビティ53に溶融樹脂が注入される。これにより、図2に示すような樹脂成形部25が成形される。このとき、低密度部47は一般部43よりも充填密度が低いため、外縁部46には溶融樹脂が含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体14,24と樹脂成形部15,25との接合強度を高めることができる。

0035

またこのとき、低密度部47の先端部分に連なる部分が成形型50の挟圧部513,523により圧縮されているため、キャビティ53内の溶融樹脂が低密度部47の基端部分、すなわち緩衝部44に回り込むことが好適に阻止される。

0036

そして、成形型50が型開きされると、挟圧部513,523により圧縮されていた部分が復元される。これにより、図2に示すように、不織布成形体24における樹脂成形部25と一般部43との間に、一般部43よりも充填密度の低い緩衝部44が形成される。また、樹脂成形部15の内外の境界位置に圧縮部45が形成される。

0037

以上説明した本実施形態に係る内燃機関の吸気系部品及び内燃機関の吸気系部品の製造方法によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)内燃機関のエアクリーナのハウジング10,20は、不織布により形成された不織布成形体14,24と、不織布成形体14,24の外縁部46を包み込むとともに不織布成形体14,24と一体に形成された樹脂成形部15,25とを備えている。外縁部46の充填密度は、不織布成形体14,24における樹脂成形部15,25の外側に位置する一般部43の充填密度よりも低くされている。

0038

こうした構成によれば、不織布成形体14,24の外縁部46の充填密度、すなわち繊維充填密度が一般部43の充填密度よりも低くされているため、樹脂成形部15を成形する際に、溶融樹脂が外縁部46に含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体14と樹脂成形部15との接合強度を高めることができる。

0039

(2)不織布成形体14における樹脂成形部15と一般部43との間には、一般部43よりも充填密度の低い緩衝部44が形成されている。
不織布成形体14の一般部43は充填密度が高いことから、振動などによる外力により一般部43と樹脂成形部15とが相対変位しようとすると、外縁部46を包み込む樹脂成形部15に応力が集中しやすくなり、剥離や割れが生じるおそれがある。

0040

これに対して、上記構成によれば、不織布成形体14に緩衝部44が形成されているため、一般部43と樹脂成形部15との間における外力の伝達が緩衝部44により吸収される。したがって、一般部43と樹脂成形部15との相対変位が許容され、樹脂成形部15に剥離や割れが生じることを抑制することができる。

0041

(3)不織布シート40を熱プレスすることにより、一般部43と、一般部43よりも充填密度の低い低密度部47とを有する不織布成形体14,24を成形するようにした(熱プレス工程)。また、不織布成形体14,24の低密度部47の先端部分が成形型50のキャビティ53に挿入されている状態でキャビティ53に溶融樹脂を注入することにより樹脂成形部15,25を成形するようにした(樹脂成形工程)。

0042

こうした方法によれば、熱プレス工程において不織布シート40が熱プレスされることにより、一般部43と低密度部47とを有する不織布成形体14,24が成形される。また、樹脂成形工程において成形型50のキャビティ53に溶融樹脂が注入されることにより、不織布成形体14,24の低密度部47の先端部分を包み込む樹脂成形部15,25が成形される。このとき、低密度部47は一般部43よりも充填密度が低いため、不織布成形体14,24の外縁部46には溶融樹脂が含侵されやすくなる。このため、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体14,24と樹脂成形部15,25との接合強度を高めることができる。

0043

(4)樹脂成形工程において、不織布成形体14,24の低密度部47の先端部分が成形型50のキャビティ53に挿入されている状態で低密度部47の先端部分に連なる部分を成形型50により圧縮するようにした。

0044

こうした方法によれば、樹脂成形工程において、低密度部47の先端部分に連なる部分が成形型50により圧縮される。そして、型開きされると、成形型50により圧縮されていた部分が復元される。これにより、不織布成形体14,24における樹脂成形部15,25と一般部43との間に、一般部43よりも充填密度の低い緩衝部44が形成される。したがって、緩衝部44を容易に形成することができる。

0045

<変形例>
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第2ハウジング20の不織布成形体24に厚肉部41を設けるようにしてもよい。また、第1ハウジング10の不織布成形体14から厚肉部41を省略してもよい。

0046

・不織布成形体14,24の外側に防水性フィルムを貼り付けることもできる。この場合、一方の面に上記フィルムが貼り付けられた不織布シート40を熱プレスすることにより不織布成形体を成形することができる。この場合であっても、樹脂成形工程において不織布成形体14,24の内側の面、すなわち上記フィルムとは反対側の面を通じて溶融樹脂が含侵されやすくなる。したがって、アンカー効果を高めることができ、不織布成形体14と樹脂成形部15との接合強度を高めることができる。

0047

・不織布成形体14,24の緩衝部44を省略することもできる。この場合、低密度部47全体がキャビティ53に挿入されるように低密度部47の大きさを適宜変更すればよい。

0048

・例えば連続気泡のスポンジなどの不織布シート40以外の多孔質材料によって多孔質成形体を形成することもできる。
吸気ダクトなどのエアクリーナ以外の吸気系部品に対して本発明を適用してもよい。

0049

10…第1ハウジング、11…上部開口、12…周壁、13…底壁、14…不織布成形体(多孔質成形体)、15…樹脂成形部、16…フランジ、17…樹脂壁部、18…インレット、19…リブ、20…第2ハウジング、21…下部開口、22…周壁、23…頂壁、24…不織布成形体(多孔質成形体)、25…樹脂成形部、26…フランジ、27…樹脂壁部、28…アウトレット、30…フィルタエレメント、31…濾過部、32…シール部、40…不織布シート、41…厚肉部、42…徐変部、43…一般部、44…緩衝部、45…圧縮部、46…外縁部、47…低密度部、50…成形型、51…第1型、52…第2型、53…キャビティ、511,521…凹溝、512,522…収容部、513,523…挟圧部。

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