JP2003039556A - 筒部品内壁への吸音部材の固着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不織布等の非溶着部材を筒部品内壁へ安価で
且つ確実に固定化できる筒部品内壁への非溶着部材の固
着方法を提供する。 【解決手段】 柱状体の外周面１１１に突起１１３が形
成された筒部品用保持部１１を備える受け治具１の該保
持部１１に、吸音部材３を間に挟んで樹脂製筒部品２を
被着し、該被着により前記突起１１３の先端１１３ａが
筒部品２の内壁２１１に当接するよう設定し、次いで、
該筒部品２の筒外周面２１０側から超音波ホーンを当
て、超音波加振させることにより該筒部品２の内壁側を
発熱溶融させその溶融樹脂部分Ｙが吸音部材３の表面及
び内部の空間３２へ浸透するようにし、その後、該溶融
樹脂部分Ｙが硬化することによって筒部品２に吸音部材
３を固定化する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はコラムホールカバー
等の樹脂製筒部品で、その内壁に吸音部材を固定化する
筒部品内壁への吸音部材の固着方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車に使用される部品はゴム,
金属製から樹脂化への流れがあり、新たな材料による置
き換え品への開発が急ピッチで進んでいる（図９）。例
えば、従来、ゴム製品であった室内側コラムホールカバ
ー７の筒部品７ｂもその流れに乗ってポリプロピレン等
が使われ、さらに透過音対策から該筒部品７ｂの内側に
吸音材８が設けられるようになっている。該吸音材８は
エンジンルーム内の騒音が車室内に入り込まないように
するためのもので、吸音材８には耐水性,耐薬品性,耐熱
性等の見地から不織布が一般に用いられている。この種
の吸音材８と筒部品との接合方法は、これまで接着剤,
両面テープ,クリップ等により行なわれてきた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかるに、前記接合方
法は作業工数がかかりコストアップになっていた。これ
を解消するため、超音波を使った熱カシメ等の対策が検
討されている。具体的には、図１０（イ）の筒部品７上
に捨てボス７１を立設させて、図１０（ロ）ごとく捨て
ボス７１が突き出るようにして不織布８を載置する。そ
の後、超音波ホーン４を捨てボス頂部７１ａに当て熱カ
シメ部分を形成して固定化を図るのである。しかしなが
ら、図１０（イ）のような平面状態のところに不織布８
を固定するのは容易であるが、曲面でましてや筒部品７
ｂの内側に接合するとなると極めて困難であった。しか
も、図１１のごとく筒部品７ｂの内壁に捨てボス７１を
形成するのは、金型の構造上、至難で結局コスト低減に
つながらなかった。 【０００４】本発明は上記問題点を解決するもので、吸
音部材を筒部品内壁へ安価で且つ確実に固定化できる筒
部品内壁への吸音部材の固着方法を提供することを目的
とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１に記載の発明の要旨は、柱状体の外周面に突起
が形成された筒部品用保持部を備える受け治具の該保持
部に、吸音部材を間に挟んで樹脂製筒部品を被着し、該
被着により前記突起の先端が筒部品の内壁に当接するよ
う設定し、次いで、該筒部品の筒外周面側から超音波ホ
ーンを当て、超音波加振させることにより該筒部品の内
壁側を発熱溶融させその溶融樹脂部分が吸音部材の表面
及び内部の空間へ浸透するようにし、その後、該溶融樹
脂部分が硬化することによって筒部品に吸音部材を固定
化することを特徴とする筒部品内壁への吸音部材の固着
方法にある。 【０００６】請求項１の発明のごとく、超音波加振させ
ることにより筒部品の内壁側を発熱溶融させその溶融樹
脂部分が吸音部材の表面及び内部の空間へ浸透するよう
にし、その後、該溶融樹脂部分が硬化することによって
筒部品に吸音部材を固定化すると、一旦溶融状態になっ
た樹脂部分が吸音部材を取り込むので、溶着,投錨効果
等によって筒部品に吸音部材を容易且つ確実に固着でき
る。筒部品の筒外周面側から超音波ホーンを当て、筒部
品を超音波加振させるので、作業的には楽になってい
る。さらに、保持部への筒部品の被着により突起の先端
が筒部品の内壁に当接するよう設定すると、超音波の振
動が筒部品全体に分散してしまうことがなくなり、効率
良く筒部品を加熱溶融できる。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る筒部品内壁へ
の吸音部材の固着方法について詳述する。図１〜図８
は、本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法の一形
態で、図１はその固着方法に用いる受け治具の縦断面説
明図、図２は受け治具の保持部に吸音部材をセットした
縦断面説明図、図３は図２の状態から吸音部材を間に挟
んで樹脂製筒部品を保持部に被着した縦断面説明図、図
４は図３のＡ−Ａ線矢視図、図５は別態様の受け治具の
説明図、図６は筒部品内壁への吸音部材の別方法の説明
図、図７は突起周りでの超音波加振の様子を示す拡大断
面図、図８は吸音部材が固着された筒部品の縦断面説明
図である。 【０００８】本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方
法の説明に先立ち、これに使用する受け治具１について
述べる。受け治具１は板状の基板１２に柱状保持部１１
が立設する金属製治具である（図１）。保持部１１は円
柱体や円錐台等からなる柱状体の外周面に楔形突起１１
３が突出形成されたものとなっている。突起１１３が保
持部１１の柱状周面１１１に点在形成されている。保持
部１１にホールカバーたる樹脂製筒部品２を被着したと
き、該突起１１３の先端１１３ａが図３のように筒部品
２の内壁に当接する。突起１１３の大きさは、高さｈが
１０ｍｍほどで先端１１３ａに頂点をもつ円錐形、或い
は頂点に０.５ｍｍ程度までの平らな部分Ｇを形成した
円錐台形等とする。突起１１３は５ｍｍ〜１５ｍｍのピ
ッチ間隔Ｐ，Ｐ，…で保持部１１の外周面１１１に複数
形成される。突起１１３が設けられている突起ブロック
体１１ａの部分は、図１の円内矢印のごとく進退動可能
になっている。突起ブロック体１１ａが進出状態で、保
持部１１に筒部品２が被着されたとき、突起１１３の各
先端１１３ａが筒部品２の内壁２１１に当接する。本実
施形態の突起ブロック体１１ａは図４のように保持部１
１の４箇所に分散配置される。 【０００９】また、本発明の筒部品内壁への吸音部材の
固着方法には樹脂製筒部品２及び該筒部品２の内壁２１
へ固着する吸音部材３が用意される。ここでの筒部品２
は図１１と同じような室内側コラムホールカバーで、ポ
リプロピレン等の熱可塑性樹脂品、或いは透過音対策用
充填材入りの熱可塑性樹脂品である。本実施形態は吸音
部材３に不織布を採用するが、他に毛玉状体やウレタン
フォーム,ゴム発泡部材等を用いることができる。不織
布,毛玉状体等の有する空隙、ウレタンフォーム部材や
ゴム発泡部材などの多孔質部材等が保有する内部空間に
吸音効果があるとされる。 【００１０】前記受け治具１および筒部品２,吸音部材
３を用い、筒部品内壁２１１への吸音部材の固着方法が
次のように行なわれる。まず、受け治具１の保持部１１
に係る外周面１１１に吸音部材３を載置,セットする。
不織布からなる吸音部材３は空隙３２があるため、突起
１１３があってもこれを差し入れて載置し易くなってい
る。吸音部材３は所定厚みにして、図２のように突起１
１３の先端１１３ａが不織布３から顔を覗かせる程度に
してセットされる。保持部１１上にセットされた吸音部
材３は突起１１３があるため該突起１１３が係止して安
定保持される。 【００１１】次いで、前記吸音部材３を保持部１１とで
挟むようにして樹脂製筒部品２を被着する。吸音部材３
の上から、図３のように筒部品２を被せるのである。筒
部品２の上板部２３が保持部１１の上面１１２に載っ
て、筒部品２が保持部１１を覆う。筒部品２が被着され
ると、筒部品２の筒内壁２１１周囲に吸音部材３が配さ
れるようになり、突起１１３の先端１１３ａが筒内壁２
１１に当接する。 【００１２】斯る状態にして、次に、筒部品２の筒部２
１の筒外周面２１０側から超音波ホーン４（以下、単に
「ホーン」という。）を当て、超音波加振させる。ホー
ン４を筒部品２の筒外周面２１０に当てがい、超音波振
動子から発生し該ホーン４に伝達された振動エネルギを
樹脂製筒部品２に与え、筒部品２の内壁２１１側を発熱
溶融させる。本実施形態では、超音波の加振を確実に発
振させるため、受け治具１を鋼製（金属製）にしてい
る。受け治具１を樹脂製にすると、加振動を吸収してし
まい筒部品２を発熱させるのが困難になるからである。
ここで、受け治具１に前記突起１１３を形成したこと
が、筒部品２の発熱溶融に効を奏する。例えば、図６
（イ）のような突起１１３がない保持部１１の外周面１
１１に吸音部材３を空気層３２がなくなるまで完全圧縮
状態にして筒部品２を保持部１１に被着した後、ホーン
４を当て、超音波加振させても周波数２０kHz,出力４０
０W程度の一般工業加振機では発熱しない。超音波の上
下振動力が筒部品２（ホールカバー）の内壁全域で接し
ているため筒部品２全域に伝達されてしまい、振動が分
散し、結果として減衰してしまうからである。これを補
うべく出力を大きくすることは消費電力の増大すなわち
無駄遣いになる。また、製品面たる筒部品表面２１０に
ホーン４が接した跡を残すことになり、筒部品２が外観
品でなくとも見劣りし、製品価値が下がる。外観上、問
題ないようにするため、図６（ロ）のごとく筒部品２の
内側にホーン４をもってくれば外観には影響なく上手に
加工できるようになる。しかしながら、ホーン４が届か
ない範囲が発生し、この方法は量産製法とならない。 【００１３】本発明は突起１１３の先端１１３ａを筒部
品内壁２１１へ当接させることにより上記問題を克服し
ている。ホーン４はあくまで筒部品２の筒部外周面２１
０側から当て、保持部１１が全面当ての状態から突起１
１３の先端１１３ａが当接するようにして、ホーン４の
上下振動を効率良く伝達し筒部品２を加熱,溶融させる
のである。突起１１３が楔形状に形成され、先端１１３
ａで点接触状態になっているために、ホーン４から伝達
する上下振動はその接触面が少ないことから効率良く伝
わり、結果として、筒部品内壁２１１部分の加熱，溶融
スピードが速まる。ホールカバーたる筒部品２にも傷が
付き難くなっている。突起１１３は前述のごとく頂点を
もつ円錐形の他、頂点に０.５ｍｍ程の平らな部分Ｇを
形成した円錐台形等のものがあるが、平らな部分Ｇが
０.５ｍｍ程までの寸法であれば円錐形タイプのものと
同様の効果が得られる。突起１１３の先端１１３ａに頂
角を形成せずに０.５ｍｍほどの幅をもたすのは破損防
止に役立つからである。ところで、超音波プラスチック
溶着技術では、周波数は高周波になるほどその振動が筒
部品２に伝達する距離が短くなることが知られている。
ホーン４に接した面で直接溶着する場合は距離が短くな
るよう高周波発生器が使用される。一方、ホーン４に接
した所でなく、離れた部分を溶着する場合は、そのピッ
チにもよるが低周波タイプが選択される。本実施形態に
おける筒部品２の肉厚は２ｍｍ程度であり、斯る場合、
２０kHz〜３０kHzに設定すれば筒部品２の内壁２１１側
の部分を加熱，溶融できるようになっている。 【００１４】また、本実施形態は保持部１１の外周面１
１１に在る突起１１３を５ｍｍ〜１５ｍｍのピッチＰで
配設することによって筒部品２の加熱溶融をさらに円滑
に推し進めている。図７に示すごとく、突起１１３間の
ピッチＰが広くなりすぎると、その間で筒部品自体２が
振動し、加振動を吸収してしまうことになり溶融しなく
なる。一方、突起１１３のピッチＰが狭くなりすぎる
と、今度は広い面積の吸音部材３を筒部品内壁２１１に
固着しようとするのにホーン４で押す回数が増えて不都
合を引き起こす。さらに、受け治具１自身のコストアッ
プにつながる。ここでは突起１１３のピッチ配列を５ｍ
ｍ〜１５ｍｍの範囲にすることによって、筒部品自体２
が振動し加振動を吸収してしまう不具合を抑え、且つ突
起１１３ピッチＰを狭くしすぎることによる前記不都合
を解消している。 【００１５】かくのごとくして、筒部品２の筒外周面２
１０側からホーン４を当て、超音波加振させることによ
り該筒部品２の内壁２１１側を発熱溶融させる。溶融樹
脂部分Ｙが吸音部材３の表面及び内部の空間（多孔性空
間３２）へ浸透していく。溶融樹脂部分Ｙは不織布の多
孔性空気層３２に潜り込み、溶融樹脂がつくる凹凸に基
づく凹み２１１ａに不織布繊維３１を取り込んだり、凸
部２１１ｂが不織布繊維３１に絡んだりしてしていく。
さらに、吸音部材３の不織布の一部３１１を溶融樹脂内
へ取り込んで一体化したりする。溶融樹脂部分Ｙと吸音
部材３との溶着結合が困難な場合であっても、既述のよ
うないわゆる投錨効果等によって両者の結合一体化を可
能にする。 【００１６】その後、溶融樹脂部分Ｙが硬化することに
よって筒部品２の内壁２１１に吸音部材３を固定化す
る。前記溶融樹脂部分Ｙの凹み２１１ａに不織布繊維３
１を取り込んだり、凸部２１１ｂが不織布繊維３１に絡
んだりしたところ、さらに吸音部材３の不織布の一部３
１１を溶融樹脂内へ取り込んで一体化したところは、い
わゆる投錨効果によって固定化が図られる。図８の円内
はその様子を模式的に示した拡大図である。実際、引張
り強度評価試験を実施しても、材料（不織布たる吸音部
材３）破壊までの強力な溶着固定になっている。不織布
のような軽量品を筒部品２の内側２１１に固着する場合
は、全面固定する必要がなく、部分溶着で十分であり、
本実施形態の固着方法で十分となる。その後、突起ブロ
ック体１１ａを図４（イ）の状態から同図（ロ）の状態
へと退動させる。該突起ブロック体１１ａを退動させる
には油圧シリンダ９を使用しそのロッド９１を引っ込め
ている。なお、突起ブロック体１１ａはその後方に設け
られた空所Ｓを加圧,減圧操作することによって動かす
こともできる。しかる後、保持部１１から筒部品２を引
き上げれば、所望の吸音部材３付き筒部品２が得られる
（図８）。 【００１７】このように構成した筒部品内壁への吸音部
材の固着方法によれば、不織布などの吸音部材３を接着
剤や両面テープ等を一切使用せずに、樹脂製筒部品２の
内壁側に簡単に固着することができる。低コスト化を実
現し、作業性も向上する。さらに、超音波プラスチック
溶着技術を応用し、該溶着技術を実施しても筒部品２の
外観が損なわれることなく、吸音部材３の固着加工が品
質確保されながら行われる。そして、受け治具１の保持
部１１に突起１１３の先端１１３ａが筒部品内壁２１１
に当接するよう設定することによって、迅速且つ確実な
吸音部材３の固着加工が達成される。小容量発信器で対
応可能になり、超音波（高周波）防音対策等を講じるこ
とも楽になる。加えて、突起１１３のピッチ配列Ｐ，
Ｐ，…を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定すれば、ホーン
４の加振動を吸収してしまう不具合を抑えて、速やかに
吸音部材３を筒部品内壁２１１に固着できる。 【００１８】尚、本発明においては、前記実施形態に示
すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で
種々変更できる。突起１１３の先端１１３ａは筒部品内
壁２１１にほぼ点当たりで接触しているが、突起１１３
は筒部品２の内壁に線当たりにすることもできる。実施
形態では、突起１１３が設けられている突起ブロック体
１１ａの部分を進退動可能な状態にしているが、これに
代え、例えば突起１１３を図５のような固定形保持部１
１にすることもできる。保持部１１は図１の保持部１１
の縦割り一部分に突起１１３を形成する。筒部品２への
吸音部材３の固着は、まず超音波加振させて筒部品２に
吸音部材３の一部を固定化する。次に、図５（イ）の白
抜き矢印方向に力を加え筒部品２を鎖線位置にズラす。
その後、筒部品２を回して新たな内壁面を突起１１３に
当接させ、超音波加振させて筒部品２に吸音部材３の環
状面を次々と固定化していく方法である。 【００１９】 【発明の効果】以上ごとく、本発明に係る筒部品内壁へ
の吸音部材の固着方法は、不織布等の吸音部材を筒部品
内壁へ低コストでしかも簡単且つ確実に固定化でき優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法の
一形態で、その固着方法に用いる受け治具の縦断面説明
図である。 【図２】受け治具の保持部に吸音部材をセットした縦断
面説明図である。 【図３】図２の状態から吸音部材を間に挟んで樹脂製筒
部品を保持部に被着した縦断面説明図である。 【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図である。 【図５】別態様の受け治具の説明図で、（イ）は図１に
相当する縦断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線矢視図で
ある。 【図６】筒部品内壁への吸音部材の別方法の説明図であ
る。 【図７】突起周りでの超音波加振の様子を示すで説明断
面図ある。 【図８】吸音部材が固着された筒部品の縦断面説明図で
ある。 【図９】筒部品たるコラムホールカバーの説明斜視図で
ある。 【図１０】従来技術の説明図である。 【図１１】従来技術の説明図である。 【符号の説明】 １ 受け治具 １１ 保持部 １１１ 外周面 １１３ 突起 １１３ａ 先端 ２ 筒部品 ２１０ 筒外周面 ２１１ 筒内壁（内壁） ３ 吸音部材 ３２ 内部空間（多孔性空間） ４ ホーン（超音波ホーン）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D023 BB21 BD31 BE35 4F211 AD12 AD16 AD17 AD24 AE06 TA01 TC11 TN22 TQ05 5D061 DD03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 柱状体の外周面に突起が形成された筒部
   品用保持部を備える受け治具の該保持部に、吸音部材を
   間に挟んで樹脂製筒部品を被着し、該被着により前記突
   起の先端が筒部品の内壁に当接するよう設定し、次い
   で、該筒部品の筒外周面側から超音波ホーンを当て、超
   音波加振させることにより該筒部品の内壁側を発熱溶融
   させその溶融樹脂部分が吸音部材の表面及び内部の空間
   へ浸透するようにし、その後、該溶融樹脂部分が硬化す
   ることによって筒部品に吸音部材を固定化することを特
   徴とする筒部品内壁への吸音部材の固着方法。