DE112022000125T5

DE112022000125T5 - Verbindungsstruktur aus harz und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE112022000125T5
Application number: DE112022000125.9T
Authority: DE
Inventors: Yorihiro Takimoto; Koji Mizutani; Kazuhiro Saiki
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-07-20
Also published as: JP2022155155A; WO2022209628A1; CN115803554A; US20230158753A1

Abstract

Ein Harzverbinder (10) umfasst einen röhrenförmigen Verbinderhauptkörperabschnitt (11), der so geformt ist, dass er einen verstärkenden Füllstoff in einem Hauptabschnitt-Basismaterial-Harz enthält, und einen röhrenförmigen Verbinderendabschnitt (12), der aus einem Endabschnitt-Basismaterial-Harz gebildet ist, ohne den verstärkenden Füllstoff zu enthalten, oder der den verstärkenden Füllstoff in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt (11) enthält, und der mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt (11) verbunden ist, um einen röhrenförmigen Endabschnitt zu bilden. Das Harzrohr (20) ist aus einem Material gebildet, das eine höhere Absorptionsrate eines Laserstrahls als der Verbinderendabschnitt (12) aufweist, und ist an dem Verbinderendabschnitt (12) angebracht, um an eine innere Umfangsfläche oder eine äußere Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts (12) geschweißt zu werden und nicht an den Verbinderhauptkörperabschnitt (11) geschweißt zu werden.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Verbindungsstruktur aus Harz und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Technischer Hintergrund
In der Beschreibung der Patentliteratur 1 wird ein Rohr in ein röhrenförmiges Band aus einem für einen Laserstrahl durchlässigen Kunststoff eingeführt, und das Band und das Rohr werden mit einem Laserstrahl miteinander verschweißt.
Dokumente aus dem Stand der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4503966
Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösendes Problem
Bei der Verbindung zwischen einem Harzverbinder und einem Harzrohr (auch als Harzrohr oder Harzrohr bezeichnet) kann das in Patentschrift 1 beschriebene Schweißen mit einem Laserstrahl in Betracht gezogen werden. In diesem Fall wird das Harzrohr mit einer ersten Öffnungsseite verbunden, und ein separates Verbindungselement wird mit einer zweiten Öffnungsseite verbunden. Diese Art von Verbinder ist so geformt, dass er einen Füllstoff, z. B. einen Glasfaserfüllstoff, in einem Harzgrundmaterial enthält, um den Biegeelastizitätsmodul (Festigkeit gegen Verformung) zu erhöhen.
Die Durchlässigkeit eines Laserstrahls ändert sich jedoch je nach Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Füllstoffs. Außerdem ändert sich die Durchlässigkeit eines Laserstrahls auch in Abhängigkeit von der Dichte des Füllstoffs. Wenn also ein geschweißter Abschnitt zwischen dem Harzverbinder und dem Harzrohr mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, variiert die an dem geschweißten Abschnitt erzeugte Wärmeenergie aufgrund des Einflusses des Füllstoffs, und es besteht die Möglichkeit, dass die Verbindungsfestigkeit je nach Position variiert.
Die vorliegende Offenbarung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Verbindungsstruktur für Harzverbinder bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Biegeelastizitätsmodul eines Harzverbinders zu gewährleisten und gleichzeitig eine Variation in der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Harzverbinder und einem Harzrohr einzudämmen, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Mittel zur Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Harzverbinder-Verbindungsstruktur bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Harzverbinder, der eine röhrenförmige Form hat, und wobei beide Enden des Harzverbinders konfiguriert sind, um Verbindungszielelemente zu verbinden; und eine Harzröhre, die eines der Verbindungszielelemente bildet, wobei die Harzröhre eine röhrenförmige Form aufweist und die Harzröhre an einer ersten Öffnungsseite des Harzverbinders angebracht ist, wobei der Harzverbinder einen Verbinderhauptkörperabschnitt umfasst, der eine röhrenförmige Form aufweist, der Verbinderhauptkörper aus einem Hauptabschnitt-Basismaterial-Harz gebildet ist, das einen verstärkenden Füllstoff enthält, und einen Verbinderendabschnitt, der eine rohrförmige Form aufweist, wobei der Verbinderendabschnitt aus einem Endabschnitt-Basismaterial-Harz gebildet ist, das (i) den verstärkenden Füllstoff nicht enthält oder (ii) den verstärkenden Füllstoff in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt enthält, und der Verbinderendabschnitt direkt oder indirekt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt verbunden ist, so dass der Verbinderendabschnitt einen Endabschnitt des Harzverbinders auf der ersten Öffnungsseite bildet, und wobei das Harzrohr aus einem Material mit einer höheren Absorptionsrate eines Laserstrahls als der Verbinderendabschnitt gebildet ist, und das Harzrohr an dem Verbinderendabschnitt angebracht ist, um an eine innere Umfangsfläche oder eine äußere Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts geschweißt zu werden und um an einer anderen Position als einer axialen Position, an der der Verbinderhauptkörperabschnitt in dem Harzverbinder positioniert ist, geschweißt zu werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Verbindungsstruktur aus Harz bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verschweißen von radial zugewandten Oberflächen des Harzrohrs und des Verbinderendabschnitts miteinander durch Emittieren eines Laserstrahls von einer Seite des Verbinderendabschnitts in der radialen Richtung in einem Zustand, in dem das Harzrohr am Verbinderendabschnitt angebracht ist.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der oben beschriebenen Verbindungsstruktur des Harzverbinders und dem Verfahren zu ihrer Herstellung enthält der Hauptkörper des Harzverbinders den verstärkenden Füllstoff und hat daher einen hohen Biegeelastizitätsmodul. Der Verbindungsendabschnitt des Harzverbinders bildet den geschweißten Abschnitt mit dem Harzrohr. Der Verbinderendabschnitt enthält den verstärkenden Füllstoff nicht oder in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt. Daher ist der Biegeelastizitätsmodul des Verbinderendabschnitts niedriger als der des Verbinderhauptkörperabschnitts.
Der Verbinderendabschnitt muss jedoch eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen, die durch das Schweißen mit dem Harzrohr und eine geringe Schwankung der Verbindungsfestigkeit anstelle des Biegeelastizitätsmoduls verursacht wird. In diesem Fall enthält der Verbinderendabschnitt keinen verstärkenden Füllstoff oder den verstärkenden Füllstoff in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt. Daher hat der Verbinderendabschnitt eine höhere Durchlässigkeit für den Laserstrahl als der Verbinderhauptkörperabschnitt. Darüber hinaus ist es möglich, eine Variation in der Verbindungsfestigkeit des geschweißten Abschnitts zwischen dem Verbindungsendabschnitt und dem Harzrohr, die durch die Emission des Laserstrahls aufgrund des Füllstoffs verursacht wird, zu begrenzen.
Das heißt, in der Kunststoffverbindung unterscheiden sich der Hauptteil des Verbinders und der Endteil des Verbinders in ihrer Funktion voneinander. Der Hauptteil des Verbinders fungiert als Teil, der den Biegeelastizitätsmodul gewährleistet, und der Endteil des Verbinders fungiert als Teil, der die durch das Schweißen mit dem Kunststoffrohr verursachte Verbindungsfestigkeit gewährleistet. Daher kann die Verbindungsstruktur zwischen dem Harzverbinder und dem Harzrohr als Ganzes den Biegeelastizitätsmodul des Harzverbinders sicherstellen und gleichzeitig die Variation der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Harzverbinder und dem Harzrohr eindämmen.
Die in den Ansprüchen in Klammern gesetzten Bezugszeichen weisen auf die Übereinstimmung mit spezifischen Mitteln hin, die in später beschriebenen Ausführungsformen beschrieben werden, und schränken den technischen Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht ein.
Figurenliste

1 ist eine axiale Querschnittsansicht, die die Harzverbinder-Verbindungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung der Harzverbinder-Verbindungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
ist eine axiale Querschnittsansicht, die die Harzverbinder-Verbindungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine axiale Querschnittsansicht, die die Harzverbinder-Verbindungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine axiale Querschnittsansicht, die die Harzverbinder-Verbindungsstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1. Erste Ausführungsform
1-1. Konfiguration der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1
Eine Konfiguration der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Verbindungsstruktur 1 aus Harz einen Harzverbinder 10, ein Harzrohr 20 (auch als Harzrohr oder Harzrohr bezeichnet), das eines der Verbindungszielelemente darstellt, und ein Rohr 30, das das andere der Verbindungszielelemente darstellt. Das Harzverbindungsstück 10 fungiert als ein Element, das die Verbindung zwischen dem Harzrohr 20 und dem Rohr 30 vermittelt. Der Harzverbinder 10, das Harzrohr 20 und das Rohr 30 sind jeweils rohrförmig ausgebildet, um ein Fluid zu zirkulieren, und das Fluid zirkuliert zwischen dem Harzrohr 20 und dem Rohr 30 über den Harzverbinder 10.
Das Kunststoffverbindungsstück 10 wird aus einem Kunststoff in einer röhrenförmigen Form hergestellt. Der Kunststoffverbinder 10 ist jedoch nicht auf eine gerade Rohrform beschränkt, sondern kann auch eine gebogene Rohrform haben. Der Harzrohr 20 und das Rohr 30, die Verbindungszielelemente sind, sind mit beiden rohrförmigen Enden des Harzverbinders 10 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform werden das Harzverbindungsstück 10 und das Harzrohr 20 durch Schweißen mit Hilfe eines Laserstrahls B (in 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt) miteinander verbunden. Andererseits werden der Harzverbinder 10 und das Rohr 30 durch Verriegelung mit einer Klaue oder ähnlichem verbunden. Die Verbindung zwischen dem Harzverbinder 10 und dem Rohr 30 ist jedoch nicht auf die Verriegelung beschränkt und kann durch ein beliebiges Verfahren hergestellt werden.
Das Harzrohr 20 ist in einer langen, röhrenförmigen Form ausgebildet. Das Harzrohr 20 ist länger als zumindest der Harzverbinder 10. Das Harzrohr 20 wird an einer ersten Öffnungsseite (einer rechten Endseite in 1) des Harzverbinders 10 angebracht. 1 zeigt einen Fall, in dem das Harzrohr 20 an der ersten Öffnungsseite in das Innere des Harzverbinders 10 eingesetzt ist, aber das Harzrohr 20 kann auch an der ersten Öffnungsseite an der Außenseite des Harzverbinders 10 angebracht sein.
Das Harzrohr 20 besteht aus einem Material mit einer hohen Absorptionsrate eines Laserstrahls B. Das heißt, das Harzrohr 20 erzeugt Wärme, indem es mit dem Laserstrahl B bestrahlt wird. Wenn beispielsweise Benzin zirkuliert, hat das Harzrohr 20 eine mehrschichtige Struktur, die Benzinbeständigkeit, Kraftstoffpermeationsbeständigkeit, Wetterbeständigkeit und dergleichen berücksichtigt. Außerdem kann das Harzrohr 20 in einer geraden oder gekrümmten Rohrform ausgebildet sein.
Das Rohr 30 besteht aus einem Metall oder einem Harz in einer röhrenförmigen Form. Das Rohr 30 wird an einer zweiten Öffnungsseite (in 1 eine linke Endseite) des Harzverbinders 10 angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Rohr 30 an der zweiten Öffnungsseite in das Innere des Harzverbinders 10 eingeführt, aber das Rohr 30 kann auch an der zweiten Öffnungsseite an der Außenseite des Harzverbinders 10 angebracht werden. Ferner ist das Rohr 30 mit einem ringförmigen Flansch 31 versehen, der an einer von einem Spitzenende beabstandeten Position radial nach außen ragt. Der ringförmige Flansch 31 des Rohrs 30 ist ein Abschnitt, der in einer axialen Richtung eines zweiten Öffnungsabschnitts des Harzverbinders 10 mit dem Harzverbinder 10 verriegelt ist.
1-2. Detaillierte Konfiguration des Harzanschlusses 10
Eine detaillierte Konfiguration eines Kunststoffverbinders 10 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der Kunststoffverbinder 10 umfasst einen Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und einen Verbinderendabschnitt 12.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 ist zumindest in einem Zwischenabschnitt des Harzverbinders 10 in einer axialen Richtung (einer zentralen Achsenrichtung der röhrenförmigen Form des Harzverbinders 10) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 jedoch nicht nur in dem Zwischenabschnitt des Harzverbinders 10 in der axialen Richtung angeordnet, sondern auch in einem Abschnitt, der ein zweites Öffnungsende bildet. Der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 entspricht einem Abschnitt mit einem hohen Biegeelastizitätsmodul. Insbesondere hat der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 einen hohen Biegeelastizitätsmodul, um eine ausreichende Verriegelungskraft mit dem Rohr 30 aufzuweisen. In diesem Fall ist der Kunststoffrohr 20 nicht mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 verschweißt. Das heißt, in der Kunststoffverbindung 10 ist der Kunststoffrohr 20 nicht an einer axialen Position angeschweißt, an der der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 positioniert ist.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 ist rohrförmig und wird mit dem Rohr 30 verriegelt. Der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 umfasst beispielsweise eine Verriegelungsklaue 11a, die mit dem ringförmigen Flansch 31 des Rohrs 3 verriegelt wird. Die Verriegelungsklaue 11a wird elastisch verformt, um das Einsetzen des Rohrs 30 zu ermöglichen, und wird nach dem Einsetzen des Rohrs 30 mit dem ringförmigen Flansch 31 verriegelt. Das heißt, die Verriegelungsklaue 11a fungiert als Halteelement für das Rohr 30.
Darüber hinaus umfasst der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 eine Verbindungsfläche 11b zur direkten Verbindung mit dem Verbinderendabschnitt 12 und eine Positionierungsendfläche 11c zur Positionierung des Harzrohrs 20 durch Kontakt mit einer Endfläche des Harzrohrs 20 an einem Ende auf einer Seite, die einer Seite gegenüberliegt, in die das Rohr 30 eingeführt wird (ein rechtes Ende in 1). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Positionierungsendfläche 11c radial innerhalb der Verbindungsfläche 11b angeordnet. Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Verbindungsfläche 11b und die Positionierungsendfläche 11c in derselben Ebene ausgebildet, können jedoch an unterschiedlichen Positionen in axialer Richtung ausgebildet sein.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 muss eine hohe Festigkeit gegen Verformung aufweisen, um mit dem Rohr 30 zu verschließen. Daher ist der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 so geformt, dass er einen verstärkenden Füllstoff in einem Hauptteil-Grundmaterial-Harz enthält.
Beispiele für den Hauptteil des Grundmaterials sind Polypropylen, Polyamid, Polyphenylensulfid, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylenterephthalat, Polybutylennaphthalat, Polymethylpenten, Polyethylen, Polyacetal, ein Fluorharz und dergleichen. Als Polypropylen wird z.B. ein Material mit einem Brechungsindex von 1,47 bis 1,51 verwendet. Als Polyamid wird z.B. ein Material mit einem Brechungsindex von 1,51 bis 1,55 verwendet.
Als verstärkender Füllstoff werden Glasfasern, Kohlenstofffasern, Kaliumtitanat, Glasperlen, gemahlene Fasern, Talkum und ähnliches verwendet. Da der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 kein Teil ist, der zum Schweißen mit dem Laserstrahl B bestrahlt wird, ist es hier nicht notwendig, die Transmission des Laserstrahls B für den im Verbinderhauptkörperabschnitt 11 verwendeten Verstärkungsfüller zu berücksichtigen. Daher kann der Verstärkungsfüllstoff ohne Berücksichtigung des Brechungsindexes aufgebracht werden.
Die Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 umfasst vorzugsweise ein ringförmiges Dichtungselement 40, wie z. B. einen O-Ring, zwischen einer inneren Umfangsfläche des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 und einer äußeren Umfangsfläche des Rohrs 30. Das Dichtungselement 40 kann die Dichtungsleistung zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und dem Rohr 30 sicherstellen.
Der Verbinderendabschnitt 12 bildet einen Teil des Harzverbinders 10 auf der ersten Öffnungsseite, d. h. einen Endabschnitt auf der Seite, in die das Harzrohr 20 eingeführt wird. Der Verbinderendabschnitt 12 entspricht einem geschweißten Abschnitt mit dem Kunststoffrohr 20. Der Verbinderendabschnitt 12 ist rohrförmig ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Verbinderendabschnitt 12 ferner eine Verbindungsfläche 12a auf, die direkt mit der Verbindungsfläche 11b des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 an einem axialen Endabschnitt verbunden ist. Der Verbinderendabschnitt 12 ist direkt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 verbunden, zum Beispiel durch Zweifarbengießen, Reibschweißen oder dergleichen. Das heißt, die Verbindungsfläche 12a des Verbinderendabschnitts 12 ist direkt mit der Verbindungsfläche 11b des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 verbunden. Der Verbinderendabschnitt 12 kann jedoch auch indirekt über ein separates Element mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 verbunden sein. Ferner kann die Verbindungsfläche 12a des Verbinderendabschnitts 12 an einer äußeren Umfangsfläche oder einer inneren Umfangsfläche vorgesehen sein, ohne auf den axialen Endabschnitt beschränkt zu sein.
Darüber hinaus sind in dem Verbinderendabschnitt 12 die äußere Umfangsfläche und die innere Umfangsfläche über den gesamten Umfang zumindest teilweise in der axialen Richtung freigelegt. Insbesondere sind die äußere Umfangsfläche und die innere Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts 12 an einem Abschnitt des Harzverbinders 10 auf der ersten Öffnungsseite freigelegt. Das bedeutet, dass der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 nicht in dem freiliegenden Abschnitt des Verbinderendabschnitts 12 vorhanden ist.
Der Verbinderendabschnitt 12 umfasst einen Führungsabschnitt 12b, der in einer sich verjüngenden Form auf der inneren Umfangsfläche eines Öffnungsendes des Verbinderendabschnitts 12 ausgebildet ist. Der maximale Innendurchmesser der sich verjüngenden Form des Führungsabschnitts 12b ist ungefähr der gleiche wie ein Außendurchmesser eines Spitzenendabschnitts des Harzrohrs 20 oder etwas größer als der Außendurchmesser des Spitzenendabschnitts des Harzrohrs 20. Darüber hinaus ist der minimale Innendurchmesser der sich verjüngenden Form des Führungsabschnitts 12b kleiner als der Außendurchmesser des Spitzenendabschnitts des Kunststoffrohrs 20. Wenn der Kunststoffrohr 20 in das Innere des Verbinderendabschnitts 12 eingeführt wird, kommt der Führungsabschnitt 12b daher in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Kunststoffrohrs 20. Der Führungsabschnitt 12b steuert die Kontraktion des Kunststoffrohrs 20.
Ferner umfasst der Verbinderendabschnitt 12 einen zylindrischen inneren Umfangsflächenabschnitt 12c, der angrenzend an den Führungsabschnitt 12b auf der inneren Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts 12 ausgebildet ist und eine zylindrische innere Umfangsflächenform aufweist. Der zylindrische innere Umfangsflächenabschnitt 12c ist über den gesamten axialen Bereich zwischen dem verjüngten Führungsabschnitt 12b und der Verbindungsfläche 12a, die direkt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 verbunden ist, ausgebildet.
Der Innendurchmesser des zylindrischen inneren Umfangsflächenabschnitts 12c des Verbinderendabschnitts 12 entspricht dem Mindestinnendurchmesser des Führungsabschnitts 12b. Das heißt, der Innendurchmesser des zylindrischen inneren Umfangsoberflächenabschnitts 12c ist kleiner als der Außendurchmesser des Spitzenendabschnitts des Kunststoffrohrs 20. Daher wird der Spitzenendabschnitt des Kunststoffrohrs 20 in das Innere des zylindrischen Innenumfangsflächenabschnitts 12c in radialer Richtung in einem zusammengezogenen Zustand eingeführt. Das heißt, der zylindrische innere Umfangsflächenabschnitt 12c wird in einen Zustand gebracht, in dem die äußere Umfangsfläche des Kunststoffrohrs 20 mit einem reduzierten Durchmesser in engem Kontakt mit dem zylindrischen inneren Umfangsflächenabschnitt 12c steht.
Das Verbindungsendstück 12 muss eine hohe Verbindungsfestigkeit mit dem Kunststoffrohr 20 aufweisen. Wie oben beschrieben, werden der Verbinderendabschnitt 12 und das Harzrohr 20 miteinander verbunden, indem sie durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl B zusammengeschweißt werden. Hier ist das Harzrohr 20 aus einem Material mit einer höheren Absorptionsrate des Laserstrahls B als der Verbinderendabschnitt 12 gebildet.
Je höher die Durchlässigkeit des Laserstrahls B ist, desto besser ist das Verbinderendabschnitt 12, und je geringer die Schwankung der Durchlässigkeit des Laserstrahls B ist, desto besser ist das Verbinderendabschnitt 12. Je höher der Transmissionsgrad des Laserstrahls B ist, desto mehr kann der Laserstrahl B auf den geschweißten Bereich emittiert werden. Je geringer die Schwankung des Transmissionsgrads des Laserstrahls B ist, desto geringer ist die durch das Schweißen verursachte Schwankung der Verbindungsfestigkeit. Insbesondere ist bekannt, dass der Füllstoff die Veränderung der Durchlässigkeit des Laserstrahls B beeinflusst. Daher wird der Verbinderendabschnitt 12 ohne den verstärkenden Füllstoff im Harz des Basismaterials des Endabschnitts geformt, oder er wird so geformt, dass er den verstärkenden Füllstoff im Basisharz für einen Endabschnitt in einem geringeren Anteil enthält als der Hauptkörperabschnitt 11 des Verbinders.
In einem Fall, in dem der verstärkende Füllstoff nicht enthalten ist, muss das Basismaterial des Endabschnitts nur ein beliebiges Harzmaterial sein, das den Laserstrahl B durchlässt. In einem Fall, in dem der verstärkende Füllstoff nicht enthalten ist, gibt es natürlich keine Wirkung des verstärkenden Füllstoffs, und daher gibt es keine Veränderung der Durchlässigkeit des Laserstrahls B aufgrund des verstärkenden Füllstoffs. In diesem Fall umfassen Beispiele für das Grundmaterial des Endabschnitts Polypropylen, Polyamid, Polyphenylensulfid, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylenterephthalat, Polybutylennaphthalat, Polymethylpenten, Polyethylen, Polyacetal, ein Fluorharz und dergleichen.
Im Hinblick auf die Verbindungskraft zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt (11) und dem Verbinderendabschnitt (12) sind das Basismaterial des Verbinderhauptkörperabschnitts (11) und das Basismaterial des Verbinderendabschnitt (12) vorzugsweise Polymere desselben Typs. Jedoch können auch Polymere verschiedener Typen mechanisch oder chemisch miteinander verbunden werden, solange sie nahe Schmelzpunkte haben oder funktionelle Gruppen aufweisen (z. B. Maleinsäureanhydrid und dergleichen).
In einem Fall, in dem der Verbinderendabschnitt 12 den verstärkenden Füllstoff enthält, ist es erforderlich, die Übertragung des Laserstrahls B nicht zu stören und die Variation der Durchlässigkeit des Laserstrahls B nicht stark zu beeinflussen. Zweitens ist es möglich, den Brechungsindex des Grundmaterials des Endabschnitts und den Brechungsindex des verstärkenden Füllstoffs nahe beieinander zu halten. Es ist zum Beispiel wünschenswert, dass der Unterschied im Brechungsindex innerhalb von 0,02 liegt. Aber auch wenn ein verstärkender Füllstoff mit einem Brechungsindex nahe dem des Harzes des Endabschnittsgrundmaterials verwendet wird, sollte der Anteil des verstärkenden Füllstoffs vorzugsweise niedrig sein.
Wenn der verstärkende Füllstoff enthalten ist, wird Polypropylen, Polyamid oder ähnliches als Grundmaterial für den Endabschnitt verwendet. Als Polypropylen wird z.B. eines mit einem Brechungsindex von 1,47 bis 1,51 verwendet. Als Polyamid wird z.B. ein Material mit einem Brechungsindex von 1,51 bis 1,55 verwendet.
Als verstärkender Füllstoff wird ein Glasfaserfüllstoff verwendet, der einen Brechungsindex aufweist, der dem des Harzes des Endabschnittsgrundmaterials nahe kommt. Der Brechungsindex des Glasfaserfüllstoffs beträgt zum Beispiel 1,4 bis 1,7. Beispiele für die Glasfaser, die ein Material des Glasfüllers ist, umfassen D-Glas (Glas mit niedriger Dielektrizitätskonstante), NE-Glas (säurebeständiges Alkaliglas), A-Glas (Alkaliglas), S-Glas (Glas mit hoher Festigkeit und hohem Elastizitätsmodul), alkalibeständiges Glas und dergleichen.
Der Verbinderendabschnitt 12 und das Harzrohr 20 werden durch den Laserstrahl B miteinander verschweißt. In der vorliegenden Ausführungsform sind der zylindrische Innenumfangsflächenabschnitt 12c des Verbinderendabschnitts 12 und die Außenumfangsfläche des Spitzenendabschnitts des Harzrohrs 20 miteinander verschweißt. Insbesondere ist der geschweißte Abschnitt zwischen dem Verbinderendabschnitt 12 und dem Kunststoffrohr 20 ringförmig ausgebildet, der über den gesamten Umfang geschlossen ist. Die geschweißten Abschnitte können beispielsweise an mehreren Stellen in axialer Richtung ausgebildet sein, oder der geschweißte Abschnitt kann an einer Stelle in axialer Richtung ausgebildet sein. Um die durch das Schweißen verursachte Verbindungsfestigkeit zu gewährleisten, sollte die Breite des geschweißten Abschnitts vorzugsweise gleich oder größer als eine bestimmte Breite sein. Die an einer Vielzahl von Stellen gebildeten Schweißabschnitte sind eine Vielzahl von diskontinuierlichen Schweißabschnitten, die jeweils eine Ringform haben.
Der geschweißte Abschnitt befindet sich an einer Position, die von einem Grenzabschnitt zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und dem Verbinderendabschnitt 12 beabstandet ist. Das heißt, der geschweißte Abschnitt umfasst nicht den Verbinderhauptkörperabschnitt 11. Mit anderen Worten, das Harzrohr 20 ist an einer anderen Position des Harzverbinders 10 angeschweißt als an der axialen Position, an der der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 positioniert ist. Mit anderen Worten wird das Harzrohr 20 an einen Abschnitt des Verbinderendabschnitts 12 geschweißt, der der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche ausgesetzt ist. Darüber hinaus ist das Harzrohr 20 mit dem zylindrischen Innenumfangsflächenabschnitt 12c des Verbinderendabschnitts 12 verschweißt, aber nicht mit dem Führungsabschnitt 12b.
1-3. Verfahren zur Herstellung einer Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Zunächst wird, wie in 2 gezeigt, der Kunststoffverbinder 10 hergestellt (S1). In der vorliegenden Ausführungsform werden der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und der Verbinderendabschnitt 12 durch Zweifarbengießen einstückig miteinander ausgebildet. Auf diese Weise sind der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und der Verbinderendabschnitt 12 direkt miteinander verbunden.
Anschließend wird der Spitzenendabschnitt des Harzrohrs 20 in die Öffnung (die erste Öffnung) des Harzverbinders 10 auf einer Seite des Verbinderendabschnitts 12 (S2) eingeführt. Aufgrund des Verhältnisses zwischen dem maximalen Innendurchmesser und dem minimalen Innendurchmesser des Führungsabschnitts 12b des Verbinderendabschnitts 12 und dem Außendurchmesser des Spitzenendabschnitts des Kunststoffrohrs 20 kommt ein äußerer Umfangsrand des Spitzenendabschnitts des Kunststoffrohrs 20 mit dem Führungsabschnitt 12b in Kontakt.
Wenn das Harzrohr 20 in den Verbinderendabschnitt 12 eingeführt wird, wird der Spitzenendabschnitt des Harzrohrs 20 zusammengezogen, während der äußere Umfangsrand des Spitzenendabschnitts des Harzrohrs 20 mit dem Führungsabschnitt 12b in Kontakt kommt. Der Spitzenendabschnitt des Harzrohrs 20 kommt in einem zusammengezogenen Zustand in engen Kontakt mit dem zylindrischen Innenumfangsflächenabschnitt 12c des Verbinderendabschnitts 12. Das Harzrohr 20 wird in eine Position eingeführt, in der das spitze Ende des Harzrohrs 20 in Kontakt mit der Positionierungsendfläche 11c des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 kommt.
Anschließend wird der Laserstrahl B in einem Bereich, in dem das Harzrohr 20 an dem Verbindungsendabschnitt 12 angebracht (in der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt) ist, von einer Seite des Verbindungsendabschnitts 12 in der radialen Richtung, d. h. von außen in der radialen Richtung, emittiert, um radial gegenüberliegende Oberflächen des Verbindungsendabschnitts 12 und des Harzrohrs 20 miteinander zu verschweißen (S3).
Der Verbinderendabschnitt 12 besteht aus einem Material, das den Laserstrahl B durchlässt, und das Harzrohr 20 besteht aus einem Material, das den Laserstrahl B absorbiert. Außerdem stehen bei S2 der zylindrische Innenumfangsflächenabschnitt 12c des Verbinderendabschnitts 12 und die Außenumfangsfläche des Spitzenendabschnitts des Harzrohrs 20 in engem Kontakt miteinander. Ferner entspricht der axiale Abschnitt des Verbinderendabschnitts 12, der in engem Kontakt mit dem Harzrohr 20 steht, einem Abschnitt des Verbinderendabschnitts 12, der der Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche ausgesetzt ist.
In diesem Zustand wird der Verbinderendabschnitt 12 mit dem Laserstrahl B von außen in radialer Richtung bestrahlt. Das heißt, der Laserstrahl B wird auf einen Abschnitt des Verbinderendabschnitts 12 des Kunststoffverbinders 10 emittiert, der der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche ausgesetzt ist. Mit anderen Worten, der mit dem Laserstrahl B bestrahlte Bereich ist ein Bereich, der nur durch den Verbinderendabschnitt 12 in der gesamten radialen Breite des Kunststoffverbinders 10 gebildet wird. Infolgedessen wird der größte Teil des Laserstrahls B durch den Verbinderendabschnitt 12 übertragen, Wärme wird an der gegenüberliegenden Oberfläche (der engen Kontaktfläche) zwischen dem Verbinderendabschnitt 12 und dem Harzrohr 20 erzeugt, und der Verbinderendabschnitt 12 und das Harzrohr 20 werden miteinander verschweißt. Insbesondere wird der Laserstrahl B so emittiert, dass die geschweißten Abschnitte zwischen dem Verbinderendabschnitt 12 und dem Harzrohr 20 an einer Vielzahl von Stellen in axialer Richtung und in Form eines geschlossenen Rings über den gesamten Umfang gebildet werden.
Wird beispielsweise die Vielzahl von Stellen in axialer Richtung mit dem Laserstrahl B bestrahlt, können an der Vielzahl von Stellen in axialer Richtung ringförmige Schweißabschnitte gebildet werden, die jeweils eine Bestrahlungsbreite des Laserstrahls B aufweisen. Wenn der Laserstrahl B spiralförmig emittiert wird, so dass sich einige Bestrahlungsbereiche des Laserstrahls B überlappen, kann der ringförmige Schweißabschnitt, der eine größere axiale Länge als die Bestrahlungsbreite des Laserstrahls B aufweist, an einer Stelle gebildet werden. Ferner kann in einem Fall, in dem die Bestrahlungsbreite des Laserstrahls B gleich oder größer als eine spezifizierte Breite zur Sicherstellung der Verbindungsfestigkeit ist, wenn nur eine Stelle in der axialen Richtung mit dem Laserstrahl B bestrahlt wird, der geschweißte Abschnitt in einer Ringform, die eine Bestrahlungsbreite des Laserstrahls B hat, an der einen Stelle in der axialen Richtung gebildet werden.
Anschließend wird das Rohr 30 in den Verbinderhauptkörperabschnitt 11 eingeführt (S4). Auf diese Weise wird die Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 hergestellt.
1-4. Auswirkungen
Gemäß der Verbindungsstruktur des Kunststoffverbinders 1 enthält der Hauptkörperabschnitt 11 des Kunststoffverbinders 10 den verstärkenden Füllstoff und hat daher einen hohen Biegeelastizitätsmodul. Der Verbinderendabschnitt 12 des Kunststoffverbinders 10 bildet den Schweißabschnitt mit dem Kunststoffrohr 20. Der Verbinderendabschnitt 12 enthält keinen verstärkenden Füllstoff oder enthält den verstärkenden Füllstoff in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt 11. Daher ist der Biegeelastizitätsmodul des Verbinderendabschnitts 12 niedriger als der des Verbinderhauptkörperabschnitt 11.
Der Verbinderendabschnitt 12 muss jedoch eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen, die durch das Schweißen mit dem Harzrohr 20 und eine geringe Schwankung der Verbindungsfestigkeit anstelle des Biegeelastizitätsmoduls verursacht wird. In diesem Fall enthält der Verbinderendabschnitt 12 keinen verstärkenden Füllstoff oder einen geringeren Anteil des verstärkenden Füllstoffs als der Verbinderhauptkörperabschnitt 11. Daher hat der Verbinderendabschnitt 12 eine höhere Durchlässigkeit für den Laserstrahl B als der Verbinderhauptkörperabschnitt 11. Darüber hinaus ist es möglich, eine Variation in der Verbindungsfestigkeit des geschweißten Abschnitts zwischen dem Verbindungsendabschnitt 12 und dem Harzrohr 20, die durch die Emission des Laserstrahls B aufgrund des verstärkenden Füllstoffs verursacht wird, zu begrenzen.
Das heißt, in dem Kunststoffverbinder 10 unterscheiden sich der Hauptkörperabschnitt 11 und der Verbinderendabschnitt 12 in ihrer Funktion voneinander. Der Hauptkörperabschnitt 11 des Verbinders fungiert als ein Abschnitt, der den Biegeelastizitätsmodul gewährleistet, und der Verbinderendabschnitt 12 fungiert als ein Abschnitt, der die Verbindungsfestigkeit gewährleistet, die durch das Schweißen mit dem Kunststoffrohr 20 verursacht wird. Daher kann die Verbindungsstruktur zwischen dem Kunststoffverbinder 10 und dem Kunststoffrohr 20 als Ganzes den Biegeelastizitätsmodul des Kunststoffverbinders 10 sicherstellen und gleichzeitig die Variation der Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffverbinder 10 und dem Kunststoffrohr 20 eindämmen.
Insbesondere dadurch, dass der Verbinderendabschnitt 12 keinen verstärkenden Füllstoff enthält, ist es möglich, die Schwankungen der Verbindungsfestigkeit am geschweißten Abschnitt weiter zu verringern. Wenn der Verbinderendabschnitt den verstärkenden Füllstoff enthält, ist es vorteilhaft, dass der Anteil des verstärkenden Füllstoffs gering ist und dass das Harz des Grundmaterials des Endabschnitts und der verstärkende Füllstoff einen Brechungsindex aufweisen, der nahe beieinander liegt.
Ferner wird das Harzrohr 20 in das Innere des Anschlussendteils 12 in radialer Richtung eingeführt, und die äußere Umfangsfläche des Harzrohrs 20 wird mit der inneren Umfangsfläche des Anschlussendteils 12 verschweißt. Mit dieser Konfiguration kann der Laserstrahl B von außen in radialer Richtung emittiert werden, wodurch die Ausrüstung und die Emission des Laserstrahls B erleichtert werden. Insbesondere ist es vorzuziehen, dass das Harzrohr 20 in das Innere des Verbinderendabschnitts 12 in radialer Richtung in einem zusammengezogenen Zustand eingeführt wird. Dadurch wird die Adhäsion zwischen dem Harzrohr 20 und dem Verbindungsendabschnitt 12 verbessert, und das durch den Laserstrahl B verursachte Schweißen kann leicht durchgeführt werden, und die Schwankungen der Verbindungsfestigkeit können eingedämmt werden.
Außerdem ist der geschweißte Abschnitt der zylindrische innere Umfangsflächenabschnitt 12c des Verbindungsendabschnitts 12, nicht der verjüngte Führungsabschnitt 12b. Wenn der verjüngte Führungsabschnitt 12b als Schweißabschnitt verwendet wird, kann die durch die Emission des Laserstrahls B erzeugte Wärmeenergie in Abhängigkeit von einer Position variieren, da die radiale Dicke des Verbinderendabschnitts 12 in axialer Richtung variiert. Wenn jedoch der zylindrische innere Umfangsflächenabschnitt 12c als Schweißabschnitt verwendet wird, ist es möglich, die Schwankungen in der Verbindungsfestigkeit zu begrenzen.
Außerdem ist der geschweißte Abschnitt an einer Position positioniert, die von einem Grenzabschnitt zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 11 und dem Verbinderendabschnitt 12 beabstandet ist. Dadurch kann verhindert werden, dass der Laserstrahl B durch den im Hauptteil des Verbinders enthaltenen verstärkenden Füllstoff beeinflusst wird. Daher können die Schwankungen der Verbindungsfestigkeit eingedämmt werden.
Außerdem ist der geschweißte Abschnitt ringförmig ausgebildet und über den gesamten Umfang geschlossen. Infolgedessen weist der geschweißte Abschnitt eine Dichtungsfunktion zwischen dem Verbinderendabschnitt 12 und dem Harzrohr 20 auf. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die geschweißten Abschnitte an einer Vielzahl von Stellen in axialer Richtung ausgebildet sind. Dadurch kann eine hohe Dichtungsfunktion bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Verbindungsfestigkeit erreicht werden.
2. Zweite Ausführungsform
Eine Harzverbinder-Verbindungsstruktur 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Harzverbinder-Verbindungsstruktur 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch einen Verbinderhauptkörperabschnitt 51 und einen Verbinderendabschnitt 52. In der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 2 werden jedoch die gleichen Komponenten wie die der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben entfällt.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 51 hat einen rohrförmigen HauptkörperBackenabschnitt 51b, der sich in Richtung des Verbinderendabschnitts 52 erstreckt. Der Hauptkörperbackenabschnitt 51b ragt axial von einem äußeren Abschnitt einer axialen Endfläche in der radialen Richtung vor. Die axiale Endfläche des Hauptkörperbackenabschnitts 51b, eine innere Umfangsfläche des Hauptkörperbackenabschnitts 51b und eine Fläche 51c, die senkrecht zur axialen Richtung an einer Basis des Hauptkörperbackenabschnitts 51b ist, bilden eine Verbindungsfläche zur direkten Verbindung mit dem Verbinderendabschnitt 52. Das heißt, die Verbindungsfläche ist stufenweise ausgebildet. Der Verbinderhauptkörperabschnitt 51 hat eine Positionierungsendfläche 51d, die eine Normale in der axialen Richtung im Inneren des Hauptkörperbackenabschnitts 51b in der radialen Richtung hat. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Fläche 51c und die Positionierungsendfläche 51d auf derselben Ebene angeordnet.
Der Verbinderendabschnitt 52 hat einen rohrförmigen Endbackenabschnitt 52a, der sich in Richtung des Verbinderhauptkörperabschnitts 51 erstreckt. Der Endbackenabschnitt 52a ragt axial von einem inneren Abschnitt einer axialen Endfläche in der radialen Richtung hervor. Die axiale Endfläche des Endbackenabschnitts 52a, eine äußere Umfangsfläche des Endbackenabschnitts 52a und eine Fläche 52b, die senkrecht zu der axialen Richtung an einer Basis des Endbackenabschnitts 52a ist, bilden eine Verbindungsfläche zum direkten Verbinden mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 51. Das heißt, die Verbindungsfläche ist stufenweise ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Bereich der Verbindungsfläche zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 51 und dem Verbinderendabschnitt 52 vergrößert werden. Daher kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 51 und dem Verbinderendabschnitt 52 erhöht werden.
Hier ist der geschweißte Abschnitt ein Abschnitt des Verbinderendabschnitts 52 auf einer Öffnungsseite des Verbinderendabschnitts 52 (der ersten Öffnungsseite des Harzverbinders 10) und nicht der Endbackenabschnitt 52a. Das heißt, der mit dem Laserstrahl B bestrahlte Abschnitt ist ein Abschnitt, der nur durch den Verbinderendabschnitt 52 in der gesamten radialen Breite des Kunststoffverbinders 10 gebildet wird.
3. Dritte Ausführungsform
Eine Harzverbinder-Verbindungsstruktur 3 gemäß einer dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Harzverbinder-Verbindungsstruktur 3 umfasst einen Harzverbinder 60, ein erstes Harzrohr 70 und ein zweites Harzrohr 80. Der Harzverbinder 60 umfasst einen Verbinderhauptkörperabschnitt 61, einen ersten Verbinderendabschnitt 62, der auf einer ersten Öffnungsseite (einer rechten Seite in 4) des Harzverbinders 60 angeordnet ist, und einen zweiten Verbinderendabschnitt 63, der auf einer zweiten Öffnungsseite (einer linken Seite in 4) des Harzverbinders 60 angeordnet ist.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 61 benötigt zum Beispiel einen Biegeelastizitätsmodul, um ihn an einem Gegenstück zu befestigen. Der erste Verbinderendabschnitt 62 ist direkt mit einem axialen Ende (einem rechten Ende in 4) des Verbinderhauptkörperabschnitts 61 verbunden. Der zweite Verbinderendabschnitt 63 ist direkt mit dem anderen axialen Ende (in 4 ein linkes Ende) des Verbinderhauptkörperabschnitts 61 verbunden. Auf diese Weise sind der Verbinderhauptkörperabschnitt 61, der erste Verbinderendabschnitt 62 und der zweite Verbinderendabschnitt 63 einstückig miteinander ausgebildet. Der erste Verbinderendabschnitt 62 wird durch Schweißen mit dem Laserstrahl B mit dem ersten Kunststoffrohr 70 verbunden. Der zweite Verbinderendabschnitt 63 wird durch Schweißen mit dem Laserstrahl B mit dem zweiten Kunststoffrohr 80 verbunden.
Hier ist die Beziehung zwischen dem ersten Verbinderendabschnitt 62 und dem ersten Harzrohr 70 und die Beziehung zwischen dem zweiten Verbinderendabschnitt 63 und dem zweiten Harzrohr 80 im Wesentlichen die gleiche wie die Beziehung zwischen dem Verbinderendabschnitt 12 und dem Harzrohr 20 in der ersten Ausführungsform. In 4 sind die Bezugszeichen der Teile der ersten Ausführungsform angegeben.
4. Vierte Ausführungsform
Eine Harzverbinder-Verbindungsstruktur 4 gemäß einer vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden in der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 4 dieselben Komponenten wie in der Harzverbinder-Verbindungsstruktur 3 gemäß der dritten Ausführungsform durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung derselben entfällt.
Die Harzverbinder-Verbindungsstruktur 4 umfasst einen Harzverbinder 90, ein erstes Harzrohr 70 und ein zweites Harzrohr 80. Der Harzverbinder 90 umfasst einen Verbinderhauptkörperabschnitt 91, einen niedrigfesten Zwischenabschnitt 92, einen ersten Verbinderendabschnitt 93, der auf einer ersten Öffnungsseite (einer rechten Seite in 5) des Harzverbinders 90 angeordnet ist, und einen zweiten Verbinderendabschnitt 94, der auf einer zweiten Öffnungsseite (einer linken Seite in 5) des Harzverbinders 90 angeordnet ist.
Der Verbinderhauptkörperabschnitt 91 ist rohrförmig ausgebildet und bildet eine äußere Schicht eines Zwischenteils des Harzverbinders 90 in axialer Richtung. Der Verbinderhauptkörperabschnitt 91 benötigt zum Beispiel einen Biegeelastizitätsmodul, um ihn an einem Gegenstück zu befestigen. Daher ist der Verbinderhauptkörperabschnitt 91 so geformt, dass er einen verstärkenden Füllstoff in einem Hauptteil-Grundmaterial-Harz enthält.
Der niedrigfeste Zwischenabschnitt 92 ist röhrenförmig ausgebildet und bildet eine innere Schicht des Zwischenteils des Harzverbinders 90 in axialer Richtung. Der Zwischenabschnitt 92 mit niedriger Festigkeit ist direkt mit einer inneren Umfangsfläche des Hauptkörperabschnitts 91 des Verbinders verbunden. Der niedrigfeste Zwischenabschnitt 92 enthält eine Positionierungsendfläche 92a, die senkrecht zu der ersten Öffnungsseite (die rechte Seite in 5) ist, und eine Positionierungsendfläche 92b, die senkrecht zu der zweiten Öffnungsseite (die linke Seite in 5) ist. Die Positionierungsendfläche 92a positioniert das erste Harzrohr 70, indem sie in Kontakt mit einer Spitzenendfläche des ersten Harzrohrs 70 kommt. Die Positionierungsendfläche 92b positioniert das zweite Harzrohr 80, indem sie mit einer Endfläche des zweiten Harzrohrs 80 in Berührung kommt.
Der niedrigfeste Zwischenabschnitt 92 erfordert im Gegensatz zum Verbinderhauptkörperabschnitt 91 keinen hohen Biegeelastizitätsmodul und muss nur die Form der Positionierungsendflächen 92a und 92b sicherstellen. Daher wird der niedrigfeste Zwischenabschnitt 92 ohne den verstärkenden Füllstoff im Basismaterialharz geformt, oder er wird so geformt, dass er den verstärkenden Füllstoff im Basisharz in einem geringeren Anteil enthält als der Hauptkörperabschnitt 91 des Verbinders.
Der erste Verbinderendabschnitt 93 ist röhrenförmig ausgebildet und ist einstückig mit einem axialen Ende (das rechte Ende in 5) des niedrigfesten Zwischenabschnitts 92 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform kann der erste Verbinderendabschnitt 93 beispielsweise durch Spritzgießen oder Ähnliches einstückig mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 ausgebildet werden. Der erste Verbinderendabschnitt 93 kann jedoch auch aus einem anderen Material als dem des niedrigfesten Zwischenabschnitts 92 geformt und mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden sein.
Hier ist der erste Verbindungsendabschnitt 93 ähnlich geformt wie der erste Verbindungsendabschnitt 62 in der dritten Ausführungsform. Daher wird der erste Verbinderendabschnitt 93 mit dem ersten Kunststoffrohr 70 durch Schweißen mit dem Laserstrahl B verbunden.
Der zweite Endabschnitt 94 des Verbinders ist rohrförmig und einstückig mit dem anderen axialen Ende (dem linken Ende in 5) des niedrigfesten Zwischenabschnitts 92 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform kann der zweite Verbinderendabschnitt 94 beispielsweise durch Spritzgießen oder ähnliches einstückig mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 ausgebildet werden. Der zweite Verbinderendabschnitt 94 kann jedoch auch aus einem anderen Material als dem des niedrigfesten Zwischenabschnitts 92 geformt und mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden sein.
Hier ist der zweite Verbinderendabschnitt 94 ähnlich geformt wie der zweite Verbinderendabschnitt 63 in der dritten Ausführungsform. Daher wird der zweite Verbinderendabschnitt 94 mit dem zweiten Kunststoffrohr 80 durch Schweißen mit dem Laserstrahl B verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Verbinderendabschnitt 93 kontinuierlich mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 angeordnet und mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 über den niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden. Das heißt, der erste Verbinderendabschnitt 93 ist nur mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 direkt verbunden und nicht direkt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 verbunden. Daher ist der erste Verbinderendabschnitt 93 indirekt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 über den niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden. Der erste Verbinderendabschnitt 93 kann sowohl mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 als auch mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 direkt verbunden sein, oder er kann nur mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 direkt verbunden sein.
In ähnlicher Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform der zweite Verbinderendabschnitt 94 durchgehend mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 angeordnet und mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 über den niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden. Das heißt, der zweite Verbinderendabschnitt 94 ist nur mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 direkt verbunden und nicht direkt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 verbunden. Daher ist der zweite Verbinderendabschnitt 94 indirekt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 über den niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 verbunden. Der zweite Verbinderendabschnitt 94 kann sowohl mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 als auch mit dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 direkt verbunden sein, oder er kann nur mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 direkt verbunden sein.
Die vorliegende Ausführungsform hat auch den gleichen Effekt wie die dritte Ausführungsform. Da das Volumen des Verbinderhauptkörperabschnitts 91 reduziert werden kann, können außerdem die Kosten gesenkt werden. Darüber hinaus kann in einem Fall, in dem der niedrigfeste Zwischenabschnitt 92, der erste Verbinderendabschnitt 93 und der zweite Verbinderendabschnitt 94 durch Spritzgießen oder dergleichen integral miteinander geformt sind, ein Bereich der Verbindungsfläche zwischen dem integral geformten Körper und dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 vergrößert werden. Daher kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 und dem integral geformten Körper, d.h. die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt 91 und den Verbinderendabschnitten 93 und 94, erhöht werden.
5. Andere
In der ersten Ausführungsform werden der Verbinderendabschnitt 12 und das Harzrohr 20 miteinander verschweißt, indem der Laserstrahl B von außen in radialer Richtung ausgesandt wird, wenn das Harzrohr 20 in das Innere des Verbinderendabschnitts 12 eingeführt ist. Darüber hinaus können der Verbinderendabschnitt 12 und das Harzrohr 20 miteinander verschweißt werden, indem der Laserstrahl B von der Innenseite in radialer Richtung emittiert wird, d.h. von einer Seite des Verbinderendabschnitts 12 in radialer Richtung in einem Zustand, in dem das Harzrohr 20 an der Außenseite des Verbinderendabschnitts 12 angebracht ist.
In der ersten Ausführungsform ist der Verbinderhauptkörperabschnitt 11 so geformt, dass er eine Klaue aufweist, die mit dem Rohr 30 verriegelt ist. Alternativ ist auch das Folgende möglich. Eine Vielzahl von ringförmigen Vorsprüngen, die in radialer Richtung vorstehen, ist an der äußeren Umfangsfläche des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 in axialer Richtung ausgebildet. Das Rohr 30 kann aufgeweitet und an der äußeren Umfangsfläche des Verbinderhauptkörperabschnitts 11 angebracht werden, um axial mit der Vielzahl der ringförmigen Vorsprünge verriegelt zu werden.
In der vierten Ausführungsform ist der Kunststoffverbinder 90 so geformt, dass er den niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 enthält. Auch in der ersten und zweiten Ausführungsform kann ein Element vorgesehen sein, das dem niedrigfesten Zwischenabschnitt 92 entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4503966 [0003]

Claims

Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4), umfassend: einen Harzverbinder (10, 60, 90), der eine röhrenförmige Form aufweist, und wobei beide Öffnungsendseiten des Harzverbinders so konfiguriert sind, dass sie Verbindungszielelemente (20, 30, 70, 80) verbinden; und ein Harzrohr (20, 70, 80), das eines der Verbindungszielelemente bildet, wobei das Harzrohr eine röhrenförmige Form aufweist und das Harzrohr an einer ersten Öffnungsseite des Harzverbinders angebracht ist, wobei der Harzverbinder einschließt: einen Verbinderhauptkörperabschnitt (11, 51, 61, 91), der eine röhrenförmige Form aufweist, wobei der Verbinderhauptkörper aus einem Hauptabschnitt-Basismaterialharz gebildet ist, das einen verstärkenden Füllstoff enthält, und einen Verbinderendabschnitt (12, 52, 62, 63, 93, 94), der eine rohrförmige Form aufweist, wobei der Verbinderendabschnitt aus einem Endabschnitt-Basismaterialharz gebildet ist, das (i) den verstärkenden Füllstoff nicht enthält oder (ii) den verstärkenden Füllstoff in einem geringeren Anteil als der Verbinderhauptkörperabschnitt enthält, und wobei der Verbinderendabschnitt direkt oder indirekt mit dem Verbinderhauptkörperabschnitt verbunden ist, so dass der Verbinderendabschnitt einen Endabschnitt des Harzverbinders auf der ersten Öffnungsseite bildet, und wobei das Harzrohr aus einem Material gebildet ist, das eine höhere Absorptionsrate eines Laserstrahls als der Verbinderendabschnitt aufweist, und das Harzrohr an dem Verbinderendabschnitt angebracht ist, um an eine innere Umfangsfläche oder eine äußere Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts geschweißt zu werden und um an einer anderen Position als einer axialen Position geschweißt zu werden, an der der Verbinderhauptkörperabschnitt in dem Harzverbinder angeordnet ist.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 1, bei der der Verbinderendabschnitt den verstärkenden Füllstoff nicht enthält.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Harzrohr in das Innere des Verbinderendabschnitts in radialer Richtung eingeführt ist und eine äußere Umfangsfläche des Harzrohrs mit der inneren Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts verschweißt ist.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 3, bei der der Harzrohr in das Innere des Verbinderendabschnitts in der radialen Richtung in einem zusammengezogenen Zustand eingeführt wird.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach Anspruch 4, bei der der Verbinderendabschnitt umfasst: einen Führungsabschnitt (12b), der in einer sich verjüngenden Form an einer inneren Umfangsfläche eines Öffnungsendes des Verbinderendabschnitts ausgebildet ist, um die Kontraktion des Harzrohrs zu führen, und einen zylindrischen inneren Umfangsflächenabschnitt (12c), der angrenzend an den Führungsabschnitt auf der inneren Umfangsfläche des Verbinderendabschnitts ausgebildet ist, wobei die zylindrische innere Umfangsfläche in einer zylindrischen inneren Umfangsflächenform ausgebildet ist, und wobei das Harzrohr mit dem zylindrischen inneren Umfangsflächenteil des Verbinderendabschnitts verschweißt ist und das Harzrohr nicht mit dem Führungsteil des Verbinderendabschnitts verschweißt ist.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein geschweißter Abschnitt zwischen dem Harzrohr und dem Verbinderendabschnitt an einer Position angeordnet ist, die von einem Grenzabschnitt zwischen dem Verbinderhauptkörperabschnitt und dem Verbinderendabschnitt beabstandet ist.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der ein Schweißabschnitt zwischen dem Harzrohr und dem Verbinderendabschnitt in einer Ringform ausgebildet ist, die über den gesamten Umfang geschlossen ist.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Verbinderhauptkörperabschnitt (51) einen rohrförmigen Hauptkörperbackenabschnitt (51b) aufweist, der sich in Richtung des Verbinderendabschnitts erstreckt, und bei der der Verbinderendabschnitt (52) einen rohrförmigen Endbackenabschnitt (52a) aufweist, der sich in Richtung des Verbinderhauptkörperabschnitts erstreckt und dem Hauptkörperbackenabschnitt in einer radialen Richtung gegenüberliegt, um mit dem Hauptkörperbackenabschnitt verbunden zu werden.
Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Harz aus dem Grundmaterial des Hauptteils und das Harz aus dem Grundmaterial des Endteils Polymere desselben Typs sind.
Verfahren zur Herstellung der Harzverbinder-Verbindungsstruktur (1, 2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren umfasst: Verschweißen (S3) von radial einander zugewandten Oberflächen des Harzrohrs und des Verbinderendabschnitts miteinander durch Emittieren eines Laserstrahls von einer Seite des Verbinderendabschnitts in der radialen Richtung in einem Zustand, in dem das Harzrohr (20, 70, 80) an dem Verbinderendabschnitt (12, 52, 62, 63, 93, 94) angebracht ist.