JP5657466B2 - インサート成形品の製造方法及びインサートナット - Google Patents

Description

本発明は、インサート成形品の製造方法、インサートナット及びインサート成形品に関する。

インサート成形品の製造方法としては、例えば特許文献１（以下、従来例という）に記載されたものがある。従来例は、金型のキャビティの成形面に設けられるピン部材にインサートナットを嵌合により支持した状態で型閉じし、キャビティに樹脂（溶融樹脂）を射出、充填することによりインサートナットがインサート成形されたインサート成形品を成形する。インサートナットは全長に亘るねじ孔部を有し、ねじ孔部の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う。

特開平６−４７７７３号公報

前記従来例によると、ピン部材とインサートナットのねじ孔部（詳しくは谷間）との間に螺旋状の隙間が形成される。このため、インサートナットの先端側（ピン部材の先端側に対応する側）の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際に、ピン部材の先端側から、ピン部材とインサートナットのねじ孔部との隙間に樹脂（溶融樹脂）が流入するという、いわゆる樹脂の回り込みが発生するという問題があった。このような樹脂の回り込みは、インサートナットに対するボルトの締付不良を招くことになるためその対策が望まれる。
本発明が解決しようとする課題は、インサートナットの先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際におけるピン部材とインサートナットのねじ孔部との隙間への樹脂の回り込みを防止することのできるインサート成形品の製造方法、インサートナット及びインサート成形品を提供することにある。

第１の発明は、金型のキャビティの成形面に設けられるピン部材にインサートナットを嵌合により支持した状態で型閉じし、前記キャビティに樹脂を射出、充填することによりインサートナットがインサート成形されたインサート成形品を成形するインサート成形品の製造方法であって、前記インサートナットは、先端部にねじ孔部の内径と同径又は小径のストレート孔部を有し、前記ストレート孔部は、前記インサートナットを前記ピン部材に嵌合した際に該ピン部材の先端部に嵌合され、前記インサートナットの先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるように前記インサート成形を行うことを特徴とする。このように構成すると、ピン部材にインサートナットを嵌合した際に、ピン部材の先端部に、ねじ孔部の内径と同径又は小径のストレート孔部が嵌合される。このため、ピン部材とインサートナットのねじ孔部との隙間の先端側開口が、インサートナットのストレート孔部を有する先端部によって閉鎖される。したがって、インサートナットの先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際におけるピン部材とインサートナットのねじ孔部との隙間への樹脂の回り込みを防止することができる。このことは、インサートナットに対するボルトの締付不良の防止に有効である。

第２の発明は、第１の発明において、前記ピン部材に前記インサートナットが正逆両向きで嵌合可能に構成され、前記ピン部材に前記インサートナットを正逆両向きで嵌合した状態で前記金型が型閉じ可能に構成されている。このように構成すると、誤って、ピン部材にインサートナットを逆向きで嵌合した状態でも、金型を型閉じすることができる。このため、インサートナットの誤組付けによる金型の破損を防止することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記インサートナットの両開口端部を異なる形状に形成している。このように構成すると、インサートナットの向きをテーパ面の目視や感触等で確認することができる。このため、ピン部材に対するインサートナットの誤組付けを防止することができる。

第４の発明のインサート成形品は、第１又は２の発明により製造される。このように構成すると、インサートナットの先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際におけるピン部材とインサートナットのねじ孔部との隙間への樹脂の回り込みを防止することができ、インサートナットに対するボルトの締付不良を防止することのできるインサート成形品を得ることができる。

一実施形態にかかる金型の要部を示す側断面図である。 インサート成形品の要部を示す側断面図である。 インサートナットを示す正面図である。 インサートナットを一部破断して示す側面図である。 インサートナットを示す背面図である。 インサートナットの誤組付け状態の金型の要部を示す側断面図である。 インサートナットが誤組付けされたインサート成形品の要部を示す側断面図である。 インテークマニホールドを示す正面図である。 インテークマニホールドを分解して示す側面図である。 スロットルボデー用取付フランジに対する締結フランジの締結構造を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
［一実施形態］
本実施形態は、樹脂製のインテークマニホールドの一構成部材であるインサート成形品に適用したものであるから、インテークマニホールドの概要を説明した後、インサート成形品の製造方法について説明する。

インテークマニホールドの概要から説明する。本実施形態では、直列４気筒エンジンに使用されるインテークマニホールドを例示する。図８はインテークマニホールドを示す正面図、図９はインテークマニホールドを分解して示す側面図である。
図８に示すように、インテークマニホールド１０は、前後方向に４分割された４個のピース１１〜１４（図９参照）を振動溶着等の結合手段を介して結合することにより構成されている。すなわち、図９に示すように、インテークマニホールド１０は、中央部に位置する第１ピース１１と、第１ピース１１の前側（図９において右側）に結合される第２ピース１２と、第１ピース１１の後側（図９において左側）に結合される第３ピース１３と、第３ピース１３の後側に結合される第４ピース１４とを備えている。なお、各ピース１１〜１４は、それぞれ射出成形により所定の形状に形成された樹脂成形品である。また、図示を省略するが、第１ピース１１と第２ピース１２との結合によって、両ピース１１，１２の間に左右方向に並ぶ４本の独立吸気通路が形成される。また、第１ピース１１と第３ピース１３との結合によって、両ピース１１，１３の間に４本の独立吸気通路に連通するサージタンクが形成される。また、第３ピース１３と第４ピース１４との結合によって、両ピース１３，１４の間にサージタンクに連通するレゾネータが形成される。

図９に示すように、前記第１ピース１１の上端部の後側には、各独立吸気通路の吸気導出口を有する気筒側取付フランジ１６が形成されている。気筒側取付フランジ１６は、エンジンのシリンダヘッド（図示省略）に対して締結により取付可能となっている。また、図８に示すように、第１ピース１１の左端部の前側には、サージタンクに連通する吸気導入口１８を有するスロットルボデー用取付フランジ１７が形成されている。図１０に示すように、スロットルボデー用取付フランジ１７には、スロットル装置のスロットルボデー２０の締結フランジ２２が締結により取付可能となっている。なお図示しないが、スロットル装置は、スロットルボデー２０に、吸入空気量を制御するスロットルバルブを備えている。

前記インテークマニホールド１０は、前記気筒側取付フランジ１６をエンジンのシリンダヘッド（図示省略）に締結するとともに、前記スロットルボデー用取付フランジ１７にスロットルボデー２０の締結フランジ２２（図１０参照）を締結することによって使用される。また、インテークマニホールド１０には、各種センサが搭載されるとともにＥＧＲ管等の各種配管が接続される。また、エンジンの運転時において、エンジンに吸入される空気は、スロットル装置からインテークマニホールド１０のサージタンク及び各独立吸気通路を通って、エンジンの各気筒に供給される。

次に、前記第１ピース１１のスロットルボデー用取付フランジ１７に対する前記スロットルボデー２０の締結フランジ２２の締結構造について説明する。図１０はスロットルボデー用取付フランジに対する締結フランジの締結構造を示す断面図である。
図８に示すように、第１ピース１１のスロットルボデー用取付フランジ（以下、「取付フランジ」という）１７には、周方向に所定の間隔で配置された所定数（図８では４個を示す）のインサートナット４０が配置されている。なお、説明の都合上、取付フランジ１７におけるインサートナット４０の開口端面側の端部（図１０において左端部）を基端部といい、インサートナット４０の取付フランジ（樹脂部）１７による閉鎖端面側の端部（図１０において右端部）を先端部という。

図１０に示すように、前記インサートナット４０の基端側の開口端面４０ａは、前記取付フランジ１７のスロットルボデー取付面１７ａと同一平面状をなしている。また、スロットルボデー２０の締結フランジ２２には、取付フランジ１７のインサートナット４０に対応するボルト挿通孔２３が形成されている。そして、取付ボルト２５（詳しくはねじ軸部）が締結フランジ２２のボルト挿通孔２３を通してインサートナット４０にねじ付けにより締着されている。なお、第１ピース１１は本明細書でいう「インサート成形品」に相当する。また、スロットルボデー２０は本明細書でいう「締結部品」に相当する。また、取付ボルト２５に代え、インサートナット４０にスタッドボルトを締着し、そのスタッドボルトに締結フランジ２２のボルト挿通孔２３を挿通した状態で該スタッドボルトにナットを締着することによって、スロットルボデー２０を取付フランジ１７に締結することも可能である。

次に、前記インテークマニホールド１０の第１ピース（以下、「インサート成形品」という）１１の製造にかかる金型について説明する。図１は金型の要部を示す側断面図、図２はインサート成形品の要部を示す側断面図である。なお、説明の都合上、金型及び金型の関連する部材については、図１において右側を前側、左側を後側として説明を行う。また、図１及び図２ではインサートナットの周辺部が部分的に示されている。

まず、インサート成形品１１の製造方法に係る金型について説明する。図１に示すように、金型３０は、固定型３２と、固定型３２の後側（図１において左側）に配置されかつ固定型３２に対して進退移動可能（図１において左右方向へ移動）に設けられた可動型３４とを備えている。固定型３２に対する可動型３４の型閉じ（型締め）により両型３２，３４の間にインサート成形品１１を成形するキャビティ３６が形成される。可動型３４の成形面３４ａは、インサート成形品１１の取付フランジ１７のスロットルボデー取付面１７ａ（図２参照）に対応している。また、固定型３２の成形面３２ａは、インサート成形品１１の取付フランジ１７のスロットルボデー取付面１７ａを除いた残りの外形形状に対応する凹溝状に形成されている。また、キャビティ３６に樹脂すなわち溶融樹脂を射出、充填することにより、インサート成形品１１が形成される。また、インサート成形品１１の取付フランジ１７にはインサートナット４０がインサート成形される（図２参照）。また、図１に示すように、可動型３４の成形面３４ａには、ピン部材５０が固定状に設けられている。ピン部材５０は、インサートナット４０を嵌合により支持する。なお、説明の都合上、ピン部材５０については後で説明する。

次に、インサートナット４０について説明する。図３はインサートナットを示す正面図、図４は同じく一部破断して示す側面図、図５は同じく背面図である。
図４に示すように、インサートナット４０は、例えば鉄製で、中空円筒状のナット本体４１を主体としている。ナット本体４１の外周面には、ローレット加工を施すことにより綾目状（斜めに交差する網目状）のローレット部４２が形成されている。また、ナット本体４１の基端部（図４において左端部）には、外周に円環状に張り出すフランジ部４３が形成されている。

前記ナット本体４１の内周面にはねじ孔部４４が形成されている（図５参照）。ねじ孔部４４は、インサートナット４０の基端側（図４において左側）から先端側（同、右側）に延びている。また、ナット本体４１の先端部の内周面には、ストレート孔部４５が同心状に形成されている（図３参照）。ストレート孔部４５は、ねじ孔部４４の内径（内径、ねじ山の径）と同径で形成されている。ナット本体４１の内周面におけるねじ孔部４４とストレート孔部４５との間は、不完全ねじ部４６となっている。なお、ストレート孔部４５は、ねじ孔部４４の内径（内径、ねじ山の径）より小径で形成してもよい。

前記インサートナット４０の基端側（図４において左端部）の開口面には第１テーパ面４７が面取り状に形成されている。また、インサートナット４０の先端側（図４において右端部）の開口面には、第１テーパ面４７と向きの異なる第２テーパ面４８が面取り状に形成されている。また、両テーパ面４７，４８は、同一のテーパ角で形成されている。また、両テーパ面４７，４８は、同一の最小径で形成されている。また、第１テーパ面４７は、第２テーパ面４８の軸方向長さよりも所定量長い軸方向長さで形成されており、第２テーパ面４８の最大径よりも大きい最大径で形成されている。これにより、インサートナット４０の両開口端部が異なる形状に形成されている。また、ねじ孔部４４は、第１テーパ面４７の最大径よりも小さく、かつ、第２テーパ面４８の最大径よりも大きい谷径で形成されている。

次に、前記可動型３４に設けられてインサートナット４０を支持するピン部材５０について説明する（図１参照）。
図１に示すように、ピン部材５０は、例えば金属製で、円柱状の頭部５１とストレート軸状のピン軸部５２とを同軸上に有する頭付きピン状に形成されている。ピン軸部５２は、前記インサートナット４０を嵌合することにより支持する。また、ピン軸部５２は、インサートナット４０の軸方向長さ（全長）と同じ又は略等しい軸方向長さで形成されている。また、ピン軸部５２は、インサートナット４０のストレート孔部４５にほとんど隙間なく嵌合可能な外径で形成されている。また、ピン軸部５２の基端部には、テーパ面５３が形成されている。テーパ面５３は、インサートナット４０の第１テーパ面４７に対応している。

前記可動型３４の成形面３４ａには、有底円筒状の取付凹部３５が形成されている。取付凹部３５は、ピン部材５０の頭部５１をほとんど隙間なく嵌合可能に形成されている。そして、ピン部材５０は、取付凹部３５にピン部材５０の頭部５１を嵌着することによって可動型３４に対して固定状に取付けられている。この状態において、頭部５１の前端面（図１において右端面）は可動型３４の成形面３４ａと同一平面状をなしている。

次に、前記金型３０を用いたインサート成形品１１の製造方法について説明する。型開き状態における可動型３４のピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０を嵌合することにより支持する（図１参照）。このとき、ピン軸部５２にインサートナット４０のストレート孔部４５がほとんど隙間なく嵌合される。また、ピン軸部５２のテーパ面５３にインサートナット４０の第１テーパ面４７が当接される。また、ピン部材５０の頭部５１の前端面（図１において右端面）にインサートナット４０の基端面（図１において左端面）が当接される。これによって、ピン軸部５２にインサートナット４０が同軸上に支持される。このときのインサートナット４０の向きは正向きである。また、この状態では、ピン部材５０のピン軸部５２とインサートナット４０のねじ孔部４４との間の隙間の先端側開口が、インサートナット４０のストレート孔部４５を有する先端部によって閉鎖される。なお、例えば、インサートナット４０が鉄製等の磁性体製である場合には、可動型３４側に磁石を設け、その磁石にインサートナット４０を吸着させることによって、ピン部材５０の頭部５１とインサートナット４０との対向端面を密着させ、両者間への溶融樹脂の流入を防止するとよい。

続いて、図１に示すように、固定型３２に対して可動型３４を前進させて型閉じした後、金型３０のキャビティ３６内に溶融樹脂を射出、充填する。その後、溶融樹脂を冷却、固化させた後、型開きをする。その後、樹脂部すなわち取付フランジ１７にインサートナット４０が一体化されたインサート成形品１１（図２参照）を取り出せばよい。

ところで、型開き状態における可動型３４のピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０を嵌合する際、誤って、ピン部材５０にインサートナット４０が逆向きで嵌合される場合がある。図６はインサートナットの誤組付け状態の金型の要部を示す側断面図、図７がインサートナットが誤組付けされたインサート成形品の要部を示す側断面図である。

図６に示すように、ピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０が正逆両向きで嵌合された場合、ピン軸部５２のテーパ面５３にインサートナット４０の第２テーパ面４８が当接するものの、ピン部材５０の頭部５１の前端面（図６において右端面）に対してインサートナット４０の先端面（図６において左端面）が離れた位置関係をなすことになる。

また、ピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０を逆向きで嵌合した状態でも、固定型３２に対して可動型３４を型閉じ可能に構成されている（図６参照）。すなわち、ピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０を逆向きで嵌合した状態で、固定型３２に対して可動型３４を型閉じしても、固定型３２の成形面３２ａに対してインサートナット４０の基端面（図６において右端面）が離れた位置関係を保つことで干渉しないように構成されている。

この場合も、金型３０のキャビティ３６内に溶融樹脂を射出、充填し、溶融樹脂を冷却、固化させた後、型開きをすることにより、取付フランジ１７にインサートナット４０が一体化されたインサート成形品１１（図７参照）が得られる。

前記したインサート成形品１１の製造方法によると、ピン部材５０のピン軸部５２にインサートナット４０を嵌合した際に、ピン部材５０のピン軸部５２の先端部に、ねじ孔部４４の内径と同径の内径のストレート孔部４５が嵌合される（図１参照）。このため、ピン部材５０のピン軸部５２とインサートナット４０のねじ孔部４４との間の隙間の先端側開口が、インサートナット４０のストレート孔部４５を有する先端部によって閉鎖される。したがって、インサートナット４０の先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際におけるピン部材５０のピン軸部５２とインサートナット４０のねじ孔部４４との間の隙間への樹脂の回り込みを防止することができる。このことは、インサートナット４０に対する取付ボルト２５の締付不良の防止に有効である。

また、インサートナット４０がインサート成形されることにより、インサートナット４０を樹脂に熱圧入する場合と比べて、コストを低減することができる。また、樹脂に対するインサートナット４０の密着性が高いので、締結に際して高い回転トルクが加わるスロットルボデー用取付フランジ１７に適している。

また、ピン部材５０にインサートナット４０が正逆両向きで嵌合可能に構成され、ピン部材５０にインサートナット４０を正逆両向きで嵌合した状態で金型３０が型閉じ可能に構成されている（図６参照）。したがって、誤って、ピン部材５０にインサートナット４０を逆向きで嵌合した状態でも、金型３０の固定型３２と可動型３４を型閉じすることができる。このため、インサートナット４０の誤組付けによる金型３０の固定型３２及び可動型３４の破損を防止することができる。

また、前記インサートナット４０によると、両開口端部にテーパ面４７，４８を形成することにより、両開口端部を異なる形状に形成している。したがって、インサートナット４０の向きをテーパ面４７，４８の目視や感触等で確認することができる。このため、ピン部材５０に対するインサートナット４０の誤組付けを防止することができる。

また、インサートナット４０（図４参照）の中空部が貫通孔状をなしているため、袋ナット状のインサートナットと比べて、ナット本体４１の内周面の表面処理（例えば、金属製のインサートナット場合の防錆のためのめっき処理）を容易に行うことができる。また、インサートナット４０に対してストレート孔部４５を残してねじ孔部４４を加工するため、加工工数が少なくて済む。

また、前記インサート成形品１１（図２参照）によると、前記インサート成形品１１の製造方法により製造される。したがって、インサートナット４０の先端側の開口端面が樹脂で閉塞されるようにインサート成形を行う際におけるピン部材５０のピン軸部５２とインサートナット４０のねじ孔部４４との間の隙間への樹脂の回り込みを防止することができ、インサートナット４０に対する取付ボルト２５（図１０参照）の締付不良を防止することのできるインサート成形品１１を得ることができる。

本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明のインサート成形品１１の製造方法は、インテークマニホールド１０の第１ピース１１に限らず、その他のピース１２，１３，１４あるいはデリバリパイプ（燃料分配管）あるいはその他の各種のインサート成形品の製造方法として適用することができる。また、ピン部材５０は、可動型３４に代えて固定型３２に設けてもよい。また、インサートナット４０のフランジ部４３は、必要に応じて設けられるものであり、省略してもよい。また、インサートナット４０の両開口端部を異なる形状とするには、前記実施形態の両テーパ面４７，４８を異なる最大径で形成する他、両テーパ面４７，４８を異なるテーパ角で形成したり、第２テーパ面４８を省略したりすること等が考えられる。

１０…インテークマニホールド
１１…インサート成形品（第１ピース）
１７…取付フランジ（樹脂部）
３０…金型
３２…固定型
３２ａ…成形面
３４…可動型
３４ａ…成形面
３６…キャビティ
４０…インサートナット
４４…ねじ孔部
４５…ストレート孔部
４７…第１テーパ面
４８…第２テーパ面
５０…ピン部材
５１…頭部
５２…ピン軸部

Claims (3)

1. 金型のキャビティの成形面に設けられるピン部材にインサートナットを嵌合により支持した状態で型閉じし、前記キャビティに樹脂を射出、充填することによりインサートナットがインサート成形されたインサート成形品を成形するインサート成形品の製造方法であって、
   前記インサートナットは、ねじ孔部の先端部に該ねじ孔部の内径と同径又は小径のストレート孔部を有し、
   前記ピン部材は、前記インサートナットを嵌合により支持し、かつ、前記ストレート孔部にほとんど隙間なく嵌合可能なピン軸部を有し、
   前記ストレート孔部は、前記インサートナットを前記ピン部材のピン軸部に嵌合した際に該ピン軸部の先端部に嵌合されることによって閉鎖される構成とし、
   前記ピン部材のピン軸部に前記インサートナットを嵌合により支持した状態で、前記インサートナットの先端面及び前記ピン部材のピン軸部の先端面が樹脂で覆われるようにインサート成形を行うことにより、前記インサートナットの先端側の開口端面が樹脂で閉塞されたインサート成形品を成形する
   ことを特徴とするインサート成形品の製造方法。
2. 請求項１に記載のインサート成形品の製造方法であって、
   前記ピン部材に前記インサートナットが正逆両向きで嵌合可能に構成され、
   前記ピン部材に前記インサートナットを正逆両向きで嵌合した状態で前記金型が型閉じ可能に構成されている
   ことを特徴とするインサート成形品の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のインサート成形品の製造方法に用いられるインサートナットであって、
   前記インサートナットの両開口端部を異なる形状に形成したことを特徴とするインサートナット。

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