JP3815519B2

JP3815519B2 - インテークエアダクト

Info

Publication number: JP3815519B2
Application number: JP07990497A
Authority: JP
Inventors: 等木野; 条治春日井; 俊吉須崎; 尽生石戸谷
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10274113A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの構成体の一部であるエンジン室内に外気を取り込むインテークエアダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５８−２１９０１９号公報にみられるように、軽量化の要請等により樹脂で形成されたインテークエアダクトが提案され、使用されている。樹脂製のインテークエアダクトは軽量であり、かつ金属製のものに比べ断熱性が高く、高温となるエンジン室からの熱を遮断し、冷涼な外気を導入するのに優れている。
【０００３】
しかし、従来の樹脂製インテークエアダクトに対してもより一層の断熱性、遮音性、吸音性が要求されている。また、樹脂部品のリサイクルも社会的な要請となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、より一層の高断熱性及び遮音性に優れたインテークエアダクトさらにはこれら特性に加えリサイクル性に優れたインテークエアダクトを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者はより優れた断熱性、遮音性を満足するために発泡層を持つ樹脂製インテークエアダクトに思い至った。そして樹脂成形体中に発泡層を存在させるため空圧成形の採用を思いつくに至った。また樹脂成形体を表側層、該発泡層、裏側層からなる3層積層構造とし、溶着面となる裏側層を表層側よりも低い低剛性樹脂を用いることにより優れた耐熱性及び溶着性を得るに至った。さらにリサイクル性を考慮し、オレフィン系樹脂で成形することに思い至り、本発明を完成した。
すなわち、本発明のインテークエアダクトは、筒状体を複数に分割した形状の一組の被接合体を溶接して一体化したインテークエアダクトであって、該一組の被接合体は、合成樹脂シート基材を空圧成形することにより成形されており、該合成樹脂シート基材は、オレフィン系樹脂を主成分とする高剛性である表側層と、オレフィン系樹脂を主成分とする発泡体で構成されている発泡中間層と、オレフィン系樹脂を主成分とする該表側層よりも低い剛性である裏側層と、から構成されており、接合される周縁部はフランジ状となり、互いに対向する一組の該フランジ状周縁部の前記裏側層で溶着して一体化されたものであることを特徴とする。
【０００６】
本発明のインテークエアダクトは、発泡層を備えているため断熱性及び吸音性が高い。また、表側層あるいは裏側層となる基材層は中実層であるため遮音性を備える。そしてこのインテークエアダクトは空圧成形で成形したものであるため発泡層に大きな押圧力が作用せず、発泡層が維持されて成形できる。また、裏側層には表側層より低い剛性のオレフィン系樹脂を用いることにより、耐熱性及び溶着性が向上する。
本発明のインテークエアダクトを発泡層を含めオレフィン系樹脂で成形することにより容易にリサイクルが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のインテークエアダクトは筒状体を複数に分割した形状の一組の被接合体を溶接して一体化したインテークエアダクトである。このインテークエアダクトとしてはエンジンの吸気系に外気を取り入れるエアフクリーナ用のダクト、車室内に外気を取り入れるダクト等、従来の外気を取り入れるダクトとして使用できる。
【０００８】
このインテークエアダクトは発泡層を有する合成樹脂シート基材を空圧成形により成形した一組の被接合体からなる。この一組の被接合体は目的とするダクトを複数に分割した形状のものである。圧空成形とは、真空成形とか空圧成形として知られている成形方法で、加熱されて軟化した樹脂シート基材の両側に作用する空気圧の差、すなわち、空圧により型面に樹脂シート基材を押しつけ、あるいは減圧により型面に基材を引きつけることにより型面に沿った形状に成形する方法である。
【０００９】
本発明のインテークエアダクトはオレフィン系樹脂で形成するのが好ましい。オレフィン系樹脂は、結晶性で剛性及び耐熱性の高いポリプロピレン樹脂、結晶性の高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エラストマーとして知られているエチレンープロピレン樹脂、これら結晶性オレフィンと各種ゴムとの混合物であるＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）等が知られ、高い剛性を持つものから低い剛性を持つものまで任意に選択できる。
【００１０】
オレフィン系樹脂は容易にオレフィン系樹脂同士でブレンド可能で、所定の特性を付与するために広い範囲でブレンドされている。このためオレフィン系樹脂で作られたインテークエアダクトを構成する中実層及び発泡層にそれぞれ異なったオレフィン系樹脂を用い、リサイクル時に２者が混合されても、オレフィン系樹脂として利用できる。このためリサイクルが極めて容易である。
【００１１】
なお、本発明のインテークエアダクトは、表側層及び裏側層を中実層とし中間に発泡層を持つ３層積層構造を持つ成形体とするのが好ましい。この３層積層構造の成形体は中間に発泡層を持つ３層積層構造のシート基材を圧空成形することにより得られる。
インテークエアダクトはその表側層を凹型面に押圧あるいは裏側層を凸型面に押圧して型成形される。表側層の表面にしぼ加工等の装飾を施すことも型面に装飾を形成することにより可能となる。この表側層を形成する樹脂としてはその表側層に必要な特性を持つ樹脂を選択する必用がある。剛性とか硬さを必用とする場合にはポリプロピレンあるいはポリプロピレンを多量に含む樹脂を選択するのが好ましい。
【００１２】
中間層を構成する発泡層は架橋したオレフィン樹脂発泡体としている。架橋により耐熱性が向上し、空圧成形性が向上する。裏側層を形成する樹脂もその期待される特性により選択される。例えば、裏側面が溶着される場合には溶着性の優れたエラストマーを含む、表側層の樹脂に対してより低い剛性を持つオレフィン樹脂とするのが好ましい。インテークエアダクトが軽量でしかも高い曲げ剛性を求められる場合には、表側層及び裏側層の少なくとも一方、好ましくは両層を比較的薄いものとするのが好ましい。具体的には成形体の状態で表側層及び裏側層は０．１〜２．０ｍｍ程度とすることができる。
【００１３】
自動車のエンジンルーム内で使用されるインテークエアダクトは、剛性及び耐熱性の高いポリプロピレンを表側層の樹脂に使用するのが好ましい。エアダクト等をその軸線に沿って二分した形状の一組の被接合成形体とし、各接合体の裏側面で溶着して一体化するには裏側層を形成する樹脂として溶着の容易な低剛性のオレフィン樹脂を用いる。具体的には、表側層を形成する樹脂は引張弾性率が１，０００〜３，０００ＭＰａであり、裏側層を形成する樹脂は引張強度が３〜２０ＭＰａとするのが好ましい。表側層が１，０００ＭＰａ以下では製品の剛性が不足するようになり、３，０００ＭＰａ以上では真空成形に賦形性が悪く加工性に劣る。また、裏側層の強度が３ＭＰａ以下では真空成形の延伸時に破断しやすく、２０ＭＰａ以上では賦形性が悪く加工性に劣る。
【００１４】
また、一組の被接合成形体を溶着させるため、溶着部分はフランジ状とし、この部分を接合部分とするのが好ましい。一組の接合成形体に被固定部が必用なときには、その被固定部を溶着部分に設けるようにするのが好ましい。溶着部分は一対の被接合成形体の各成形体が積層して接合されているため、厚さも２倍となりその部分の強度もそれだけ高く、被固定部に作用する大きな力に耐えることが可能となる。
【００１５】
【作用】
本発明のインテークエアダクトは、発泡層を持つ積層構造を持つ。発泡層が優れた断熱性をもたらす。また、発泡層は吸音特性に優れ、表側層、裏側層等の中実層が遮音性を担保する。このため本発明のインテークエアダクトは断熱性、防音特性に優れている。また、表側層よりも低い低剛性樹脂製の裏側層を用いることで、接合面における溶着性が向上する。このインテークエアダクトをオレフィン系樹脂で作ることによりリサイクル性に優れたものとなる。
【００１６】
さらに、中間層として発泡層を持つためより一層軽量となる。
【００１７】
【実施例】
本発明のインテークエアダクトの平面図を図１に、側面図を図２に、図１のＡ−Ａ線で切断した断面拡大図を図３に示す。
このインテークエアダクトは図３の断面図から明らかなように、３層積層樹脂シート基材を用いて真空成形で成形したものである。この３層積層シート基材は表側層１０１と発泡層１０２及び裏側層１０３とからなる。表側層１０１は厚さ１．０ｍｍのポリプロピレン樹脂（以下、ＰＰと称する、引張弾性率：１７６０ＭＰａ）で構成され、発泡層１０２は厚３．０ｍｍのＰＰを主成分とした樹脂（見かけ比重０．０６６、引張強度１．４ＭＰａ、発泡倍率１５倍）で構成され、裏側層１０３は厚さ０．３５ｍｍのゴム変成ＰＰ（引張強度０．８ＭＰａ、硬さ：ＪＩＳＡ硬度８６（ＪＩＳＫ６３０１の７０〜９５の範囲にある））で構成されている。なお、発泡層１０２として用いた発泡樹脂は架橋した架橋発泡樹脂である。
【００１８】
この３層積層樹脂は、あらかじめ所定厚さにスライスもしくはＴダイにて形成した発泡層１０２の上面及び下面にカレンダー成形した溶融状態の表側層１０１および裏側層１０３を重ね合わせて一体的に接合して製造した。
次にこの３層積層樹脂シート基材の両面より熱板ヒータまたは加熱炉でその表面温度が１５０〜１８０℃になるまで加熱し、通常の真空成形で成形型面に真空圧で引き付け、その状態で冷却硬化して成形した。その後周縁部分をトリミングして所定形状の被接合体とした。
【００１９】
本実施例ではインテークエアダクトの軸線に沿って二分した第１被接合体２と第２被接合体３との２種類の被接合体を作った。第１被接合体２及び第２被接合体はいずれもそれらの側部周縁部分がフランジ状に突出した溶着部分２１、３１を持つ。これらの溶着部分２１、３１はそれぞれ対向して当接するようになっている。
【００２０】
この溶着部分２１、３１の一部がさらに外側に突出した幅広のフランジ状とされた部分に被固定部２２、３２が形成され、それらの中央部に固定用の貫通孔２３、３３が形成されている。これらの被固定部２２、３２もそれぞれ対向して当接するように形成されている。
次にこれら第１被接合体２及び第２被接合体３をそれぞれ１８０〜２００℃に加熱された熱板状に置き、溶着部分２１、３１のそれぞれの当接面を熱板に３０秒間押し付けて、加熱した。そして直ちに溶着部分２１、３１どうしを当接し、２．０kg/cm²の加圧力で２０秒間押し付けて両者を融着させ、その状態で冷却固化して溶着を完了した。なお、被固定部２２、３２溶着部分２１、３１と同様に溶着して一体化した。これにより本実施例のインテークエアダクトを製作した。
【００２１】
次にこのインテークエアダクトの遮音性及び吸音性を調べた。このインテークエアダクトは金属板で作られたものより吸音性に優れ遮音性に欠けるものであった。また、本実施例のインテークエアダクトは射出成形で作られた一層構造のポリプロピレン製のものより吸音性で優れ、ポリプロピレン発泡シート基材を真空成形したものより遮音性で優れていた。
【００２２】
さらに本実施例のインテークエアダクトを１１０℃、３時間の加熱室に入れ、その形状保持性を調べた。本実施例のインテークエアダクトはこの加熱試験に耐え変形等の問題は発生しなかった。さらに室温でこのインテークエアダクトを開口部より引張速度１００mm/minで第１被接合体２と第２被接合体３とを引き離す引き裂き試験を行った。これによりこのインテークエアダクトは発泡層の部分で破断したが溶着部分２１、３１での剥離は生ぜず、溶着が確実になされていることが明らかになった。
【００２３】
なお、参考までに本実施例で使用したのと同じ３層積層樹脂シート基材を用い、裏側層１０３を型面に押し付ける方法で実施例と同じインテークエアダクトを製作した。これにより表側層が曲げ弾性率の低い樹脂で形成され、溶着される裏側層に曲げ弾性率が高い樹脂となるインテークエアダクトを得た。この比較例のインテークエアダクトは前記した引き裂き試験で溶着部分の剥離が生じ、溶着に問題があるのがわかった。
【００２４】
さらに本実施例の表側層を構成する高い曲げ弾性率を持つ樹脂で、表側層及び裏側層をともに形成した３層積層樹脂シート基材を作り、このシート基材を用いて本実施例と同様にしてインテークエアダクトを製作した。このインテークエアダクトは引き裂き試験で溶着部分の剥離が生じ溶着に問題があった。さらに本実施例の裏側層を構成する低い曲げ弾性率を持つ樹脂で表側層及び裏側層をともに形成した３層積層樹脂シート基材を作り、このシート基材を用いて本実施例と同様にしてインテークエアダクトを製作した。このインテークエアダクトは１１０℃、３時間の加熱に耐えることができず変形した。
【００２５】
これらの比較例より表側層に曲げ弾性率の高いオレフィン樹脂を用い、裏側層に曲げ弾性率の低いオレフィン樹脂を用いることにより、耐熱性が高区かつ溶着性の優れたインテークエアダクトが得られることが明らかとなった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の空圧成形されたインテークエアダクトは中間に発泡層を持つため断熱性および吸音性に優れかつ表側層及び裏側層の中実層のために遮音性にも優れている。しかも積層された３層がいずれもオレフィン系樹脂で構成されているため、一体として溶融することにより成形用樹脂として再使用でき、リサイクル性に優れている。また、表側層に曲げ弾性率の高い樹脂、裏側層に曲げ弾性率の低い樹脂を用いることにより、優れた耐熱性と優れた溶着性を持つインテークエアダクトとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のインテークエアダクトの平面図である。
【図２】本発明の実施例のインテークエアダクトの側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断した断面拡大図である。
【符号の説明】
２…第１被接合体３…第２被接合体２１、３１…溶着部分
２２、３２…被固定部２３、３３…貫通孔１０１…表側層
１０２…発泡層１０３…裏側層

Claims

筒状体を複数に分割した形状の一組の被接合体を溶接して一体化したインテークエアダクトであって、該一組の被接合体は合成樹脂シート基材を空圧成形することにより成形されており、
該合成樹脂シート基材はオレフィン系樹脂を主成分とする高剛性樹脂製の表側層とオレフィン系樹脂を主成分とする発泡体で構成されている発泡中間層とオレフィン系樹脂を主成分とする該表側層よりも低い低剛性樹脂製の裏側層とから構成されており、
前記被接合体の接合される周縁部はフランジ状となり、互いに対向する一組の該フランジ状周縁部の前記裏側層で溶着して一体化されたものであることを特徴とするインテークエアダクト。
前記発泡体は架橋された架橋発泡体である請求項１記載のインテークエアダクト。
前記表側層を形成する樹脂は引張弾性率が１，０００〜３，０００ＭＰａであり前記裏側層を形成する樹脂は引張強度が３〜２０ＭＰａである請求項１記載のインテークエアダクト。
互いに対向して接合された前記周縁部の一部に互いに対向して接合された一組のフランジ状被固定部をもつ請求項１記載のインテークエアダクト。