JP2003311837A - ヘッドライナ／ダクト組立体および該組立体の溶着方法 - Google Patents

ヘッドライナ／ダクト組立体および該組立体の溶着方法

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JP2003311837A
JP2003311837A JP2003043120A JP2003043120A JP2003311837A JP 2003311837 A JP2003311837 A JP 2003311837A JP 2003043120 A JP2003043120 A JP 2003043120A JP 2003043120 A JP2003043120 A JP 2003043120A JP 2003311837 A JP2003311837 A JP 2003311837A
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Japan
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headliner
duct
welding
flange
welded
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English (en)
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Joerg Brahm
ブラーム イョルク
Robert Gifford
ギフォード ロバート
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Branson Ultrasonics Corp
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    • B29C66/73774—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the state of the material of the parts to be joined amorphous, semi-crystalline or crystalline the to-be-joined area of at least one of the parts to be joined being semi-crystalline the to-be-joined areas of both parts to be joined being semi-crystalline
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    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8126—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
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    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B29C66/434—Joining substantially flat articles for forming corner connections, fork connections or cross connections
    • B29C66/4344—Joining substantially flat articles for forming fork connections, e.g. for making Y-shaped pieces
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    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
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    • B29C66/723—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered
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    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来技術の欠点を解消できるヘッドライナ／ダ
クト組立体および該組立体の溶着方法を提供することに
ある。 【解決手段】ヘッドライナおよびダクトを一体に振動溶
着することにより、または組立体のヘッドライナおよび
ダクトを一体に超音波溶着することにより作られたヘッ
ドライナ／ダクト組立体。超音波溶着に対して相容性の
ない材料で作られた部品は、最初に、他の部品との相容
性を有する相容性材料を一方の部品に接着しておくこと
により、一体に超音波溶着できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】本願は、２００２年２月２０日
付米国仮特許出願第６０／３５８，１２３号の利益を主
張する２００２年８月１日付米国特許出願第１０／２１
０，１６１号（名称：「エネルギ管理システムおよびそ
の溶着方法（Energy Management Systemand Welding Pr
ocess Thereof）」）の一部継続出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両に使用される
ダクトシステムおよび該ダクトシステムの製造に使用す
る方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】自動車のような今日の車両では、空気を
客室に分配するのにダクトが使用されている。ある車両
では、ダクトが、車両のＨＶＡＣ（暖房、換気、エアコ
ンディショニング：heating, ventilation, air condit
ioning）システムからインストルメントパネルに導かれ
て、該インストルメントパネルの出口に連結されてい
る。他の車両では、インストルメントパネルの出口に導
かれることに加え、ダクトは、車両の床下に導かれて車
両の後部に開口している。更に別の車両では、ダクトは
車両のヘッドライナと車両のルーフとの間に導かれて、
客室の所望位置の出口に開口している。
【０００４】ダクトが車両のヘッドライナとルーフとの
間に導かれる車両では、ダクトおよびヘッドライナは一
体に固定されるのが好ましい。これは、一般に、ダクト
およびヘッドライナを適当位置で一体に接着することに
より行なわれる。
【０００５】図１を参照すると一形式のヘッドライナ１
０が示されており、該ヘッドライナ１０は、ポリエステ
ルまたはポリプロピレンの裏当てシート１４と、車両に
取り付けられたときに見える表面（本明細書では可視面
と呼ぶ）であって、フェルト等の良い外観を呈するファ
ブリックからなるフロントシート１６とを備えたポリウ
レタンまたはポリプロピレンの発泡体層１２で作られて
いる。自動車の範疇では、ヘッドライナの可視面は、
「クラスＡ」面と呼ばれている。ポリエステル／ポリプ
ロピレンの裏当てシート１４およびフロントシート１６
は、一般に、接着剤により、ポリウレタン／ポリプロピ
レンの発泡体層１２に接合されている。
【０００６】ダクトとヘッドライナとの一体接着には多
くの挑戦がなされてきた。接着剤は、ダクト材料および
ヘッドライナ材料の両方に接着でき、かつ車両の想定寿
命の間両者を一体に保持すべく、充分に強力で耐久性の
ある接着力が得られなくてはならない。このような接着
剤はとかく高価であり、従って使用量は最小にすること
が望まれる。従って、接着剤は、一般に、ダクトおよび
ヘッドライナの一部にのみ付着される。接着剤の塗布も
手間を要しかつ製造工程に時間を付加するものであり、
これもコストを増大させている。
【０００７】ヘッドライナには、エネルギ管理システム
（energy management system）を設けることもできる。
本明細書で使用する用語「エネルギ管理システム」と
は、ハニカム構造体のようなエネルギ吸収パッドまたは
クラッシュパッドに接合される基板を有する構造を意味
する。ポリプロピレンのハニカム構造体、ポリプロピレ
ンのリブ構造体または他のクラッシュパッド構造体等の
クラッシュパッドは、適当な位置で、図示のようにヘッ
ドライナに接合される。図２は、このようなヘッドライ
ナ／クラッシュパッド・エネルギ管理システムの分解図
であり、この例ではクラッシュパッド１８が接着剤によ
りヘッドライナ１０に接合されている。得られるヘッド
ライナ／クラッシュパッド・エネルギ管理システムで
は、ヘッドライナは基板であり、クラッシュパッドはポ
リプロピレンのハニカム構造体、ポリプロピレンのリブ
構造体または他のクラッシュパッド構造体である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の欠点を解消できるヘッドライナ／ダクト組立体お
よび該組立体の溶着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、ヘッドライナ／ダクト組立体は、該組立体のヘッド
ライナとダクトとを一体に振動溶着することにより作ら
れる。本発明の他の態様によれば、車両のヘッドライナ
／ダクト組立体は、組立体のヘッドライナとダクトとを
一体に超音波溶着することにより作られる。
【００１０】本発明の一態様では、ヘッドライナはエネ
ルギ管理システムの一部として構成できる。
【００１１】本発明の一態様では、ヘッドライナおよび
ダクトは、振動溶着に対して互いに相容性を有する材料
で作られる。ヘッドライナおよびダクトの一方に相容性
を有する材料からなる層は、振動溶着する前に、ヘッド
ライナおよびダクトの他方に接着される。
【００１２】本発明の一態様では、超音波溶着の際に相
容性のない材料で作られた部品は、両部品を超音波溶着
により一体溶着する前に、最初に、一方の部品との相容
性を有する材料からなる他方の部品に接着することによ
り、超音波溶着により一体溶着できる。
【００１３】本発明の一態様によれば、ヘッドライナお
よびダクトは、超音波溶着に対して互いに相容性のない
材料で作られる。ヘッドライナおよびダクトの一方との
相容性を有する材料からなる層が、超音波溶着する前
に、ヘッドライナおよびダクトの他方に接着される。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は、以下の詳細な説明およ
び添付図面から、より完全に理解されよう。
【００１５】本発明の好ましい実施形態についての以下
の説明は本質の単なる例示であり、いかなる意味におい
ても本発明、その適用または使用方法を制限するもので
はない。
【００１６】図３を参照して、ヘッドライナ／クラッシ
ュパッド・エネルギ管理システム８を振動溶着する方法
を説明する。ヘッドライナ／クラッシュパッド・エネル
ギ管理システム８は、クラッシュパッド１８に接合され
るヘッドライナ１０（図１）を有している。クラッシュ
パッド１８は、例えばポリプロピレンのハニカム構造体
である。クラッシュパッド１８は、ポリプロピレンのリ
ブ構造体５６（図６）のような他のクラッシュパッド構
造体とすることができることを理解すべきである。既知
のように、ポリプロピレンのリブ構造体５６は、衝撃を
吸収するリブ５８を備えた、ポリプロピレンから成形さ
れた構造体である。
【００１７】図３において、摩擦溶着または振動溶着装
置２０は振動ヘッド２２を有し、該振動ヘッド２２には
上方ツール２４が取付けられている。振動溶着装置２０
はまた、テーブル３０上に取付けられたシリンダ２６に
より支持された下方のプレ・センタリング固定具２６を
有している。振動溶着装置２０は更に、クラッシュパッ
ド受入れ固定具３４を備えた圧力ゾーン３２を有してい
る。圧力ゾーン３２として、例えば、Branson Ultrason
ics社（Rochester Hills、ミシガン州）から入手できる
VS-8101/1、VS-8102/2またはVS8101/7圧力ゾーンがあ
る。上方ツール２４には、ローレット加工されたアルミ
ニウムインサートのような粗面化加工されたインサート
３６が取付けられている。
【００１８】振動溶着装置２０は、例えば、その全部を
本願に援用する米国特許第３，９２０，５０４号（名
称：「摩擦溶着装置（Friction Welding Apparatu
s）」）に開示された形式の振動溶着装置とすることが
できる。
【００１９】ヘッドライナ１０は、その可視面（ファブ
リック層１６）を上にして、プレ・センタリング固定具
２６上に装填される。クラッシュパッド１８がクラッシ
ュパッド固定具３４上に置かれ、振動溶着装置２０の溶
着サイクルが開始される。テーブル３０がシリンダ２８
および圧力ゾーン３２を上昇させて、ヘッドライナ１０
を上方ツール２４へと移動させ、圧力ゾーン３２がクラ
ッシュパッド１８をヘッドライナ１０のポリエステル裏
当て層１４に対して押付ける。ヘッドライナ１０が上方
ツール２４内に上昇されたとき、プレ・センタリング固
定具２６が下降される。次に振動ヘッドが付勢され、ク
ラッシュパッド１８をヘッドライナ１０のポリエステル
裏当て層１４に押付けて、クラッシュパッド１８をヘッ
ドライナ１０に振動溶着する。粗面化されたインサート
３６は、ヘッドライナ１０が上方ツール２４内に上昇さ
れかつクラッシュパッド１８が圧力ゾーン３２によりヘ
ッドライナ１０に押付けられたときに、インサート３６
がクラッシュパッド１８に対向するように位置決めされ
る。振動溶着サイクルが完了すると、振動溶着装置２０
は、適当な保持時間の間、クラッシュパッド１８をヘッ
ドライナ１０に押付けた状態に維持する。保持時間が経
過すると、テーブル３０が下降され、完成されたヘッド
ライナ／クラッシュパッド・エネルギ管理システム８が
振動溶着装置２０から取出される。
【００２０】振動溶着装置２０は、クラッシュパッド１
８が上方ツール２４内に上昇されかつヘッドライナ１０
がクラッシュパッド１８に当接して上昇されるように構
成できることを理解すべきである。
【００２１】一方の部品（この場合、例えばクラッシュ
パッド１８であるポリプロピレンのハニカム構造体）に
対して他方の部品（この場合、例えばヘッドライナ１０
のポリエステル裏当て層１４）を振動させると、クラッ
シュパッド１８のポリプロピレン熱可塑性材料およびヘ
ッドライナ１０のポリエステル裏当て層１４の熱可塑性
材料を一体に溶融させるのに充分な熱が発生され、クラ
ッシュパッド１８およびポリエステル裏当て層１４のそ
れぞれの組成に基いて、ポリマー継手および機械的継手
（インターロッキング）の一方または両方を形成する。
ポリプロピレンの裏当て層では接合は本質的にポリマー
接合であり、ポリエステルの裏当て層では接合は本質的
に機械的接合であって、ポリプロピレンのハニカムクラ
ッシュパッド１８の熱可塑性材料がポリエステル裏当て
層１４の繊維の周囲を包囲する（インターロッキン
グ）。クラッシュパッド１８は、ポリプロピレンのハニ
カム構造体以外の構造体、例えば発泡体またはポリプロ
ピレンのリブ構造体とすることができることを理解すべ
きである。
【００２２】上記方法は、例えば前掲の米国特許第３，
９２０，５０４号に開示されているような既知の摩擦溶
着または振動溶着装置を用いて遂行できる。溶着パラメ
ータ条件は、溶着すべき２つの部品の材料が、これらの
両部品の適切な振動溶着または摩擦溶着を達成するよう
に変更できる。主要な溶着パラメータとして、圧力、振
幅、振動数、溶着時間および保持時間がある。
【００２３】例えばクラッシュパッド１８のようなポリ
プロピレンのハニカム構造体は、Trauma Lite Ltd.社
（Manchester、英国）からTRAUMA-LITE Honeycombsの商
標で販売されているポリプロピレンのハニカム、および
ATS, Inc.社（Canonsburg、ペンシルバニア州）からPP
8-80 TUBUS Honeycombs-Polypropyleneの商標およびWAV
ECORE（登録商標）で販売されているポリプロピレンの
ハニカムがある。Branson Ultrasonics社から入手でき
るBranson Ultrasonics Mini-Vibration Welderを用い
て、ポリエステルが裏当てされたヘッドライナ材料をこ
れらのポリプロピレンのハニカム構造体に溶着するため
の例示の溶着パラメータは下記の通りである。 最大クランプ荷重： ３３１〜３４０Ｎ 溶着振幅： １．７０〜１８０ｍｍ（ピークピーク値） 溶着時間： １〜８秒 溶着振動数： ２４０Ｈｚ
【００２４】表１には、このようなヘッドライナ材料の
部片を、接合が行なわれているこのようなハニカム構造
体に溶着するのに使用されるBranson Ultrasonics MINI
-VIBRATION WELDERの溶着パラメータが示されている。
満足できる最適接合を達成するための溶着パラメータは
機械的試行錯誤により決定できる（試験したハニカム材
料は１０ｍｍおよび２０ｍｍの厚さ（７０ｍｍ×７００
ｍｍ）を有し、ヘッドライナ材料は発泡体内部およびポ
リエステルの裏当てを備えているものおよび備えていな
いものがある）。
【００２５】
【表１】
【００２６】表２には、２つのポリプロピレン板基板の
間の上記形式のポリプロピレンハニカム構造体のサンド
イッチ構造体を溶着するのに使用されるBranson Ultras
onics MINI-VIBRATION WELDERの溶着パラメータを示
す。この場合、ハニカム構造体５２（図７）の一方の面
が一方のポリプロピレン板５４に振動溶着され、次に他
方のポリプロピレン板５４がハニカム構造体５２の他方
の面に振動溶着される（サンドイッチ構造体）。ハニカ
ム構造体は１０ｍｍの厚さおよび２０ｍｍの厚さのもの
を使用し、ポリプロピレン板は２０％ＭＦＲ（ミネラル
充填体）および３０％タルク充填体を使用した（ハニカ
ム材料は、１０ｍｍおよび２０ｍｍの厚さを有する。７
０ｍｍ×７００ｍｍ）。
【００２７】
【表２】
【００２８】「相容性のない（incompatible）」材料で
作られた部品は、例えば接着剤により、「相容性を有す
る（compatible）」材料または層を、一方または両方の
部品に接着することにより振動溶着または摩擦溶着する
ことができる。本願明細書で使用するとき、用語「相容
性を有する」材料とは、他方の部品に振動溶着でき、場
合によっては相容性を有する材料からなる他方の層に振
動溶着できる材料をいう。例えば、ポリウレタン発泡体
は、エネルギ管理構造体にクラッシュパッドを設けるの
に使用されている材料である。しかしながら、ポリウレ
タン発泡体は熱硬化性材料であり、有効に振動溶着また
は摩擦溶着することはできない。ポリウレタンのような
熱硬化性材料を、ポリプロピレンのような熱可塑性材料
に振動溶着または摩擦溶着するには、ポリプロピレンの
ような相容性を有する熱可塑性材料の層が、熱硬化性材
料で作られた部品の表面に接着される。次に、２つの部
品を振動溶着することにより、熱硬化性材料で作られた
部品に接着された熱可塑性材料の層が他の部品に振動溶
着され、これにより、熱硬化性材料で作られた部品が、
熱可塑性材料で作られた部品に振動溶着または摩擦溶着
される。熱硬化性材料で作られた２つの部品は、先ず、
相容性を有する熱可塑性材料のそれぞれの層を、互いに
溶着すべき各ブシュ必要の表面に接着することにより、
振動溶着または摩擦溶着により同様に溶着される。例え
ば、ポリプロピレンフリースのシートは、例えば接着剤
により、溶着すべきそれぞれの部品の表面に接着するこ
とができる。同様に、「相容性のない」熱可塑性材料で
作られた部品は、一体に溶着すべき部品の一方または両
方の表面に、相容性を有する熱可塑性材料の層（場合に
よっては複数の層）を接着することにより振動溶着する
ことができる相容性のない熱可塑性材料とは、２つの材
料の融点および流動指数が非常に異なっているため有効
な振動溶着または摩擦溶着が妨げられる熱可塑性材料で
ある相容性を有する熱可塑性材料とは、２つの材料の融
点および流動指数がほぼ同じであり、摩擦溶着または振
動溶着できる熱可塑性材料である。
【００２９】図４は、ヘッドライナ１０に接着されるポ
リウレタンのクラッシュパッド４０を備えたエネルギ管
理構造体３８を示す分解図である。基板４２は、例えば
上記形式の繊維強化ヘッドライナ材料である。図３の要
素に対応する図４の要素は、同じ参照番号で示されてい
る。クラッシュパッド４０は、例えば、接着剤または接
着テープ等の既知の態様でポリウレタン発泡体の層４４
に接着されるポリエステルフリースまたはポリプロピレ
ンの裏当て層４６を備えたポリウレタン発泡体の層４４
で作られる。任意であるが、クラッシュパッド４０に
は、フェルト、ポリエステルフリース等の対面層４８を
設けることもできる。
【００３０】ヘッドライナ１０は、前述のようにして振
動溶着装置２０（図３）内に置かれ、クラッシュパッド
（単一または複数）４０は、ポリエステル裏当て層４６
がヘッドライナ１０を向くようにしてクラッシュパッド
固定具３４（図３）上に置かれる。次に、上記方法によ
り、ヘッドライナ１０およびクラッシュパッド（単一ま
たは複数）４０が一体に振動溶着される。
【００３１】表３には、Branson Ultrasonics MINI-VIB
RATION WELDER を用いて、一般的なポリエステルが裏当
てされたヘッドライナ材料の部片を前述のようなポリプ
ロピレンフリースの裏当て層を備えたポリウレタン発泡
体の層に溶着することにより作られる構造体の溶着パラ
メータが示されている。表３の溶着では、クラッシュパ
ッドのポリプロピレンフリース裏当て層からの熱可塑性
材料は、機械的接合を形成するヘッドライナ１０のポリ
エステル裏当て層１４に浸透する。各場合において、接
合が達成された。最適溶着パラメータは、例えば試行錯
誤により決定されよう（ポリプロピレンフリースの裏当
て層を備えたポリウレタン部品は、約１０ｍｍの厚さお
よび６０ｍｍ×１５ｍｍの寸法を有する）。
【００３２】
【表３】
【００３３】或る場合には、２つの部品は、熱可塑性材
料であるが有効な振動溶着または摩擦溶着を行なうには
不充分な同様な材料から作られる。例えば、上記ヘッド
ライナ材料の２つの部片は、これらのポリエステル裏当
て層が熱可塑性材料であっても、これらを有効に振動溶
着または摩擦溶着することは困難である。このような場
合には、２つのポリエステル裏当て層の間に、これらの
両部品に振動溶着または摩擦溶着できる中間熱可塑性材
料が介在される。中間熱可塑性材料は、例えば接着剤に
より一方の部品に接着されるか、該部品に振動溶着また
は摩擦溶着される。次に、他方の部品が、第一部品、よ
り詳しくは第一部品に接着された熱可塑性材料の層に振
動溶着または摩擦溶着される。
【００３４】上記方法を使用できる一例は、上記一般的
なヘッドライナ材料からなる２つの部片を一体に振動溶
着または摩擦溶着することである。前述のように、一般
的なヘッドライナ材料で作られたヘッドライナ５０は、
ポリエステルの裏当て層１４およびフェルトのようなフ
ァブリックのフロントシート１６を備えたポリウレタン
の発泡体層１２を有している。ポリエステルは熱可塑性
材料であるが、ポリエステルからなる２つの層は、一般
に、有効に摩擦溶着することができない。図５は、ヘッ
ドライナ５０の２つの部片のポリエステル裏当て層１４
の間にポリプロピレンフィルム５１の層を介在すること
により振動溶着または摩擦溶着されるこのようなヘッド
ライナ材料の２つの部片５０の分解図である。ポリプロ
ピレンフィルム５１は、例えば接着剤、接着テープ等ま
たは振動溶着または摩擦溶着により一方の部片５０のポ
リエステル裏当て層１４に接合される。これにより得ら
れる、ポリプロピレンフィルム５１がポリエステルの裏
当て層１４に接合されたヘッドライナ部片５０は、次
に、他の部片５０（該部片５０のポリエステル裏当て層
１４にはポリプロピレンフィルム５１が振動溶着または
摩擦溶着されている）に振動溶着または摩擦溶着され
る。
【００３５】表４には、Branson Ultrasonics MINI-VIB
RATION WELDERを用いて、このような２つの部片（部品
寸法は約５０ｍｍ×５０ｍｍ）を一体に振動溶着または
摩擦溶着した多数の溶着についての溶着パラメータが示
されている。
【００３６】
【表４】
【００３７】図８は、ポリマーで作られた２つの部品間
の分子ポリマーボンド（molecularpolymer bond）、す
なわちポリマーが互いに接着される分子ポリマーボンド
を示す。既知のように、分子ポリマーボンドでは、２つ
の部品のポリマーが混合して１つのポリマーとなる。か
くして、既知のように、２つのポリマーが同一でない場
合には、両ポリマーを溶融させてポリマーボンドを形成
するには、両ポリマーは、相容性を有する融点および流
動指数をもたなくてはならない
【００３８】図９は、２つの部品のポリマーを一体に溶
融させることにより形成される機械的接合すなわちイン
ターロッキング接合を示す。機械的接合では、熱可塑性
部品のような部品のポリマーが溶融して、繊維材料のよ
うな他方の部品のポリマーの要素の周囲にインターロッ
クする。しかしながら、純粋な機械的接合では、両部品
のポリマーは、図８の分子ポリマーボンドに関連して前
述したように混合することはない。
【００３９】表５には、ハニカム材料（両面にフリース
裏当てを備えた、Trauma Lite社から入手できる「WAVE
CORE」形式の材料）を、ポリプロピレンの裏当てを備え
たヘッドライナ材料（Lear Corporation社から入手でき
る「AZDEL」形式の材料）に溶着するのに使用したBrans
on Ultrasonic Vibration Welder Type VW4の溶着パラ
メータが示されている。両部品間には、引張り試験のた
めのストリップが一体に溶着されている（ハニカム材料
はフリース裏当てを備えた厚さ１５ｍｍの「WAVE COR
E」形式の材料、部品サイズは７０×１２０ｍｍであ
り、ヘッドライナ材料はポリプロピレンの裏当てを備え
た「AZDEL」形式の材料、部品サイズは２００×１５０
ｍｍである）。
【００４０】
【表５】
【００４１】表６には、ポリプロピレンの安全プラスチ
ック（Oakwood Group社から入手できるプラスチック）
を、ポリプロピレンの裏当てを備えたヘッドライナ材料
（Lear Corporation社から入手できる「AZDEL」形式の
材料）およびポリエステル裏当てを備えたヘッドライナ
材料（Lear Corporation社から入手できる材料）に溶着
するのに使用したBranson Ultrasonic Vibration Welde
r Type VW4の溶着パラメータが示されている（安全プラ
スチックの部品サイズは１００×１４０ｍｍであり、ヘ
ッドライナ材料はポリプロピレン／ポリエステルの裏当
てを備え、部品サイズは１２０×１６０ｍｍである）。
【００４２】
【表６】
【００４３】図１０を参照すると、ここには、本発明の
態様に従って作られたダクト／ヘッドライナ組立体１０
０が自動車１０２に装着されたところが示されている。
ダクト／ヘッドライナ組立体１００は、ヘッドライナ１
０６に接合されたダクト１０４を有している。ヘッドラ
イナ１０６は、例えば前述の形式のヘッドライナであ
る。ヘッドライナ１０６は、前述のエネルギ管理システ
ム８のようなエネルギ管理システムの一部で構成でき
る。ダクト／ヘッドライナ組立体１００には、例えば、
車両１０２の他方の側に第２ダクト１０４を設けること
ができる。
【００４４】ダクト１０４は、吹込み成形のような既知
の態様で、プラスチック（一般的にはポリエチレンまた
はポリプロピレン）で作られる。ダクト１０４は、車両
１０２のインストルメントパネル１１２のＨＶＡＣ出口
１１０に通じる一端に入口１０８を有している。ダクト
１０４はまた、他端にプレナム１１４と、例えばプレナ
ム１１０に隣接して該プレナムから延びている溶着フラ
ンジ１１６とを有している。プレナム１１０には開口１
１８が設けられており、該開口１１８は、ヘッドライナ
１０６の対応開口を介して車両１０２の客室内に開口し
ている。
【００４５】ダクト１０４は、振動溶着または超音波溶
着によりヘッドライナ１０６に接合される。ヘッドライ
ナ１０６へのダクト１０４の振動溶着は、前述と同様な
態様で行なわれる。
【００４６】図１１は、振動溶着装置２０（図３）内で
のダクト１０４およびヘッドライナ１０６を示す。図３
と図１０とに共通の要素は同じ参照番号で示されてお
り、両図面の相違点についてのみ説明する。固定具１２
０内には、プレナム１１４および溶着フランジ１１６等
の、ダクト１０４の適当な部分が置かれる。次に、固定
具１２０内のダクト１０４の部分の上の固定具１２０内
には、ヘッドライナ１０６が、その可視面（ファブリッ
ク層１６）が上向きになるようにして置かれる。
【００４７】次に、振動溶着装置２０の溶着サイクルが
開始される。テーブル３０によりシリンダ２８および圧
力ゾーン３２が上昇され、ヘッドライナ１０６が上方ツ
ール２４内に移動され、圧力ゾーン３２により溶着フラ
ンジ１１６がヘッドライナ１０６に対して押付けられ
る。ヘッドライナ１０６がエネルギ管理システム８のよ
うなエネルギ管理システムの一部を構成しない場合に
は、溶着フランジ１１６が、例えば裏当て層１４（図
１）のようなポリプロピレンまたはポリエステルの裏当
て層である、ヘッドライナ１０６の裏当て層に対して押
付けられる。ヘッドライナ１０６がエネルギ管理システ
ム８のようなエネルギ管理システムの一部である場合に
は、ダクト１０４の溶着フランジ１１６がエネルギ管理
システム８に接合される態様に基いて、溶着フランジ１
１６が、クラッシュパッド１８（図１）のような、エネ
ルギ管理システムのクラッシュパッドに対して押付けら
れるか、ヘッドライナ１０６のポリエステル裏当て層に
対して押付けられる。
【００４８】ヘッドライナ１０６またはエネルギ管理シ
ステム８、および場合によってはダクト１０４が上方ツ
ール２４内に上昇されると、固定具１２０が下降され
る。次に振動ヘッド２２が付勢され、ダクト１０４の溶
着フランジ１１６を、ヘッドライナ１０６の裏当て層に
対して、または適用可能であれば、エネルギ管理システ
ム８（ヘッドライナ１０６はエネルギ管理システムの一
部である）のクラッシュパッド１８に対して振動させ
る。この振動により、ダクト１０４の溶着フランジが、
ヘッドライナ１０６の裏当て層、またはエネルギ管理シ
ステム８のクラッシュパッド１８に溶着される。粗面化
されたインサート３６は、ヘッドライナ１０６またはエ
ネルギ管理システム８が上方ツール２４内に上昇された
ときにインサート３６がダクト１０４の溶着フランジ１
１６に対向するようにして、上方ツール２４に配置され
ている。振動溶着サイクルが完了すると、振動溶着装置
２０は、溶着フランジ１１６を、ヘッドライナ１０６ま
たはクラッシュパッド１８に対して適当な保持時間だけ
押圧した状態に維持する。保持時間が経過すると、テー
ブル３０が下降され、完成したダクト／ヘッドライナ組
立体１００が振動溶着装置２０から取出される。
【００４９】前述のように、ダクト１０４は、一般にポ
リエチレンまたはポリプロピレンで作られる。ヘッドラ
イナ１０６の裏当て層として、例えばポリプロピレンま
たはポリエステルの裏当て層がある。また、前述のよう
に、エネルギ管理システム８のクラッシュパッド１８は
ポリプロピレンハニカムである。ポリプロピレン、ポリ
エチレンおよびポリエステルは、前述のように、一体に
振動溶着に対して相容性を有する材料である。しかしな
がら、ヘッドライナ１０６の裏当て層がダクト１０４を
形成する材料との相容性がない材料で作られている場合
には、前述のように、相容性を有する材料の層を前述の
態様でヘッドライナ１０６およびダクト１０４の一方ま
たは両方に接着して、ヘッドライナ１０６およびダクト
１０４を一体に振動溶着することができる。これと同じ
ことは、クラッシュパッド１８が、ダクト１０４が作ら
れている材料との相容性がない材料で作られている場合
にも行なうことができる。
【００５０】図１２を参照して、本発明の他の態様を説
明する。図１０および図１１の要素と共通の要素は同じ
参照番号で示す。本発明のこの態様では、ヘッドライナ
１０６およびダクト１０４は、超音波溶着を用いて一体
に溶着される。図１2に示すように、ヘッドライナ１０
６は慣用態様で超音波溶着機２００に固定される。ダク
ト１０４も、溶着フランジ１１６が、ダクト１０４を接
合すべきヘッドライナ１０６の部分に当接するようにし
て超音波溶着機２０0に固定される。超音波溶着機２０
０の溶着チップ２０２は、ダクト１０４の溶着フランジ
１１８および付勢されている超音波溶着機２００と接触
するように移動される。これにより、ダクト１０４の溶
着フランジ１１６が、ヘッドライナ１０６の裏当て層に
超音波溶着される。或いは、ヘッドライナ１０６は、エ
ネルギ管理システム８（図３）のようなエネルギ管理シ
ステムの一部として構成することもできる。この場合に
は、ダクト１０４の溶着フランジ１１６は、クラッシュ
パッド１８およびヘッドライナ１０６の裏当て層の少な
くとも一方に当接されて、これに超音波溶着される。
【００５１】超音波溶着機２００として、例えば、Bran
son Ultrasonics社（Danbury、コネチカット州）から入
手できる超音波スポット溶着機がある。
【００５２】図１０〜図１２に示したダクト１０４の形
状は例示であって、他の形状にできることは理解されよ
う。
【００５３】既知のように、２つの材料を一体に超音波
溶着するには、両材料は、振動溶着の関連して前述した
のと実質的に同じ「相容性」を有するものでなくてはな
らない。すなわち、２つの材料はほぼ同じ融点およびよ
く似た分子構造を有するものでなくてはならない。この
点に関し、例えば、ダクト１０４がポリプロピレンで作
られるときは、ヘッドライナ１０６の裏当て層はポリプ
ロピレンで作られる。ダクト１０４がポリプロピレンで
作られるときは、裏当て層はポリエステルで作ることも
できるが、この場合に得られるのは機械的接合すなわち
部分的接合であって、完全な均質接合は得られない。
【００５４】「相容性のない」材料で作られた部品は、
一方または両方の部品に「相容性を有する」材料を例え
ば接着剤により接着することにより超音波溶着すること
ができる。本願明細書で使用するとき、「相容性を有す
る」材料とは、相容性を有する材料の他の部分、または
場合によっては他の層に超音波溶着できる材料をいう。
図１３は、超音波溶着のための材料の相容性を示すチャ
ートである。図１３のチャートは、均質接合を形成する
完全な材料混合体としての相容性を示す。機械的接合す
なわち部分接合を形成する他の組合せを用いることもで
きる。
【００５５】ポリプロピレンのような相容性のない材料
を、ポリプロピレンに超音波溶着するには相容性がない
と図１３に示された材料に超音波溶着するためには、ポ
リプロピレンシートのような相容性を有する材料の層
が、相容性のない材料で作られた部品の表面に接着され
る。従って、両部品を超音波溶着することにより、相容
性のない材料で作られた部品がポリプロピレンで作られ
た部品に超音波溶着され、これにより、相容性のない材
料で作られた部品に接着されたポリプロピレン材料の層
がポリプロピレンで作られた部品に超音波溶着される。
この場合、最初に、ポリプロピレンのような相容性を有
する材料の層を、１つの部品に対向する各部品の表面に
接着しておくことができる。ヘッドライナ１０６および
ダクト１０４が超音波溶着で一体溶着するには相容性が
ない材料で作られている場合には、上記方法は、ヘッド
ライナ１０６をダクト１０４に超音波溶着するのに有効
に使用できる。
【００５６】本発明の上記説明は本質の単なる例示であ
り、従って、本発明の本旨を逸脱しない種々の変更は本
発明の範囲内に包含されるものである。そのような変更
は、本発明の精神および範囲から逸脱しないと考えるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるヘッドライナを示す分解図であ
る。
【図２】従来技術によるヘッドライナ・エネルギ管理シ
ステムを示す分解図である。
【図３】振動溶着装置内のエネルギ管理システムを示す
側面図である。
【図４】一体に振動溶着されたエネルギ管理システムを
示す分解図である。
【図５】一体に振動溶着されたエネルギ管理システムを
示す分解図である。
【図６】ポリプロピレンリブ構造体を示す側面図であ
る。
【図７】溶着されたサンドイッチポリプロピレンのハニ
カム構造体を示す側面図である。
【図８】振動溶着により形成されたポリマー継手を示す
模式図である。
【図９】振動溶着により形成された機械的継手を示す模
式図である。
【図１０】本発明の一態様に従って作られたダクト／ヘ
ッドライナの側面図であり、自動車に取り付けられたと
ころを示すものである。
【図１１】振動溶着装置内のダクト／ヘッドライナを示
す側面図である。
【図１２】超音波溶着装置内のダクト／ヘッドライナを
示す側面図である。
【図１３】超音波溶着に対する材料の相容性を示すチャ
ートである。
【符号の説明】
８ エネルギ管理システム １０、５０、１０６ ヘッドライナ １２ ポリウレタンの発泡体層 １４ ポリエステルの裏当て層 １６ フロントシート ２０ 摩擦溶着装置（振動溶着装置） １０４ ダクト １１６ 溶着フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 67:00 Ｂ２９Ｋ 67:00 (72)発明者 ロバート ギフォード アメリカ合衆国 ミシガン州 48439 グ ランド ブランク メドウビュウ 7148 Ｆターム(参考） 3D023 BA01 BB02 BC01 BD01 BE04 BE24 BE31 3L011 BS02 4F211 AA04 AA11 AA24 AD25 AH17 TA01 TH06 TN21

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ダクトの少なくとも一部をヘッドライナの
    少なくとも一部に振動溶着する段階を有することを特徴
    とする、車両のプラスチックダクトをヘッドライナに接
    合する方法。
  2. 【請求項２】前記ダクトは少なくとも１つの溶着フラン
    ジを有し、ダクトの少なくとも一部をヘッドライナの少
    なくとも一部に振動溶着する前記段階は、溶着フランジ
    の少なくとも一部をヘッドライナの少なくとも一部に振
    動溶着することを含むことを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】前記ダクトの少なくとも溶着フランジはポ
    リエチレンおよびポリプロピレンのうちの一方で作ら
    れ、ヘッドライナの少なくとも一部はポリエステルおよ
    びポリプロピレンのうちの一方で作られることを特徴と
    する請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記ヘッドライナの少なくとも一部はヘッ
    ドライナの裏当て層の一部であることを特徴とする請求
    項３記載の方法。
  5. 【請求項５】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナと、
    該ヘッドライナに接着されたクラッシュパッドとを備え
    たエネルギ管理システムの一部であり、ダクトの少なく
    とも一部は、クラッシュパッドおよびヘッドライナの裏
    当て層のうちの少なくとも一方の少なくとも一部に振動
    溶着されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナと、
    該ヘッドライナに接着されたクラッシュパッドとを備え
    たエネルギ管理システムの一部であり、ダクトの溶着フ
    ランジは、クラッシュパッドおよびヘッドライナの裏当
    て層のうちの少なくとも一方の少なくとも一部に振動溶
    着されることを特徴とする請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】前記溶着フランジはポリエチレンおよびポ
    リプロピレンのうちの一方で作られ、クラッシュパッド
    はポリプロピレンで作られることを特徴とする請求項６
    記載の方法。
  8. 【請求項８】前記溶着フランジおよび裏当て層は相容性
    のない材料で作られ、前記溶着フランジおよび裏当て層
    のうちの一方に相容性を有する材料の層を、溶着フラン
    ジの少なくとも一部を裏当て層の少なくとも一部に振動
    溶着する前に振動溶着された、溶着フランジおよび裏当
    て層のうちの他方の少なくとも一部に接着する段階を含
    むことを特徴とする請求項４記載の方法。
  9. 【請求項９】前記溶着フランジの少なくとも一部は、相
    容性のない材料で作られたクラッシュパッド、溶着フラ
    ンジおよびクラッシュパッドの少なくとも一部に溶着さ
    れ、前記溶着フランジおよびクラッシュパッドのうちの
    一方に相容性を有する材料の層を、溶着フランジの少な
    くとも一部をクラッシュパッドの少なくとも一部に振動
    溶着する前に振動溶着された、溶着フランジおよびクラ
    ッシュパッドのうちの他方の少なくとも一部に接着する
    段階を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
  10. 【請求項１０】一体に振動溶着されたヘッドライナおよ
    びプラスチックダクトを有することを特徴とするヘッド
    ライナ／ダクト組立体。
  11. 【請求項１１】前記ダクトはヘッドライナに振動溶着さ
    れた溶着フランジを有することを特徴とする請求項１０
    記載のヘッドライナ／ダクト組立体。
  12. 【請求項１２】前記ヘッドライナは裏当て層を有し、ダ
    クトの溶着フランジはヘッドライナの裏当て層に振動溶
    着されていることを特徴とする請求項１１記載のヘッド
    ライナ／ダクト組立体。
  13. 【請求項１３】前記ダクトの溶着フランジはポリエチレ
    ンおよびポリプロピレンのうちの一方で作られ、ヘッド
    ライナの裏当て層はポリプロピレンおよびポリエステル
    のうちの一方で作られていることを特徴とする請求項１
    ２記載のヘッドライナ／ダクト組立体。
  14. 【請求項１４】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナお
    よびクラッシュパッドを備えたエネルギ管理システムの
    一部であり、ダクトはクラッシュパッドおよびヘッドラ
    イナの裏当て層のうちの少なくとも一方に振動溶着され
    ることを特徴とする請求項１０記載のヘッドライナ／ダ
    クト組立体。
  15. 【請求項１５】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナお
    よびクラッシュパッドを備えたエネルギ管理システムの
    一部であり、ダクトの溶着フランジはクラッシュパッド
    およびヘッドライナの裏当て層のうちの少なくとも一方
    に振動溶着されることを特徴とする請求項１１記載のヘ
    ッドライナ／ダクト組立体。
  16. 【請求項１６】ダクトの少なくとも一部をヘッドライナ
    の少なくとも一部に超音波溶着する段階を有することを
    特徴とする車両用プラスチックダクトをヘッドライナに
    接合する方法。
  17. 【請求項１７】前記ダクトは少なくとも１つの溶着フラ
    ンジを有し、ダクトの少なくとも一部をヘッドライナの
    少なくとも一部に超音波溶着する前記段階は、溶着フラ
    ンジの少なくとも一部をヘッドライナの少なくとも一部
    に超音波溶着することを含むことを特徴とする請求項１
    ６記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記ダクトの少なくとも溶着フランジは
    ポリエチレンおよびポリプロピレンのうちの一方で作ら
    れ、ヘッドライナの少なくとも一部はポリプロピレンお
    よびポリエステルのうちの一方で作られることを特徴と
    する請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記ヘッドライナの少なくとも一部はヘ
    ッドライナの裏当て層の一部であることを特徴とする請
    求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナ
    と、該ヘッドライナに接着されたクラッシュパッドとを
    備えたエネルギ管理システムの一部であり、ダクトの少
    なくとも一部は、クラッシュパッドおよびヘッドライナ
    の裏当て層のうちの少なくとも一方に超音波溶着される
    ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナ
    と、該ヘッドライナに接着されたクラッシュパッドとを
    備えたエネルギ管理システムの一部であり、ダクトの溶
    着フランジの少なくとも一部は、クラッシュパッドおよ
    びヘッドライナの裏当て層のうちの少なくとも一方の少
    なくとも一部に超音波溶着されることを特徴とする請求
    項１７記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記溶着フランジはポリエチレンおよび
    ポリプロピレンのうちの一方で作られ、クラッシュパッ
    ドはポリプロピレンで作られることを特徴とする請求項
    ２１記載の方法。
  23. 【請求項２３】前記溶着フランジおよび裏当て層は相容
    性のない材料で作られ、前記溶着フランジの少なくとも
    一部および裏当て層の少なくとも一部に相容性を有する
    材料の層を、超音波溶着の前に、溶着フランジの少なく
    とも一部および裏当て層の少なくとも一部のうちの他方
    に接着する段階を含むことを特徴とする請求項１９記載
    の方法。
  24. 【請求項２４】前記溶着フランジおよびクラッシュパッ
    ドは一体に超音波溶着されかつ相容性のない材料で作ら
    れ、前記溶着フランジの少なくとも一部およびクラッシ
    ュパッドの少なくとも一部に相容性を有する材料の層
    を、超音波溶着の前に、溶着フランジの少なくとも一部
    およびクラッシュパッドの少なくとも一部のうちの他方
    に接着する段階を含むことを特徴とする請求項２１記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】一体に超音波溶着されたヘッドライナお
    よびダクトを有することを特徴とするヘッドライナ／ダ
    クト組立体。
  26. 【請求項２６】前記ダクトはヘッドライナに超音波溶着
    された溶着フランジを有することを特徴とする請求項２
    ５記載のヘッドライナ／ダクト組立体。
  27. 【請求項２７】前記ヘッドライナは裏当て層を有し、ダ
    クトの溶着フランジはヘッドライナの裏当て層に超音波
    溶着されていることを特徴とする請求項２６記載のヘッ
    ドライナ／ダクト組立体。
  28. 【請求項２８】前記ダクトの溶着フランジはポリエチレ
    ンおよびポリプロピレンのうちの一方で作られ、ヘッド
    ライナの裏当て層はポリプロピレンおよびポリエステル
    のうちの一方で作られていることを特徴とする請求項２
    ７記載のヘッドライナ／ダクト組立体。
  29. 【請求項２９】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナお
    よびクラッシュパッドを備えたエネルギ管理システムの
    一部であり、ダクトはクラッシュパッドおよびヘッドラ
    イナの裏当て層のうちの一方の少なくとも一部に超音波
    溶着されることを特徴とする請求項２５記載のヘッドラ
    イナ／ダクト組立体。
  30. 【請求項３０】前記ヘッドライナは、該ヘッドライナお
    よびクラッシュパッドを備えたエネルギ管理システムの
    一部であり、ダクトの溶着フランジはクラッシュパッド
    およびヘッドライナの裏当て層のうちの少なくとも一方
    の少なくとも一部に超音波溶着されることを特徴とする
    請求項２６記載のヘッドライナ／ダクト組立体。
  31. 【請求項３１】相容性のない材料で作られた２つの部品
    を超音波溶着する方法において、超音波溶着の前に、他
    方の部品との相容性を有する材料を、少なくとも１つの
    部品に接着することを特徴とする方法。
  32. 【請求項３２】超音波溶着の前に、互いに相容性を有す
    る材料からなる層を、２つの部品の各々に接着する段階
    を含むことを特徴とする請求項３１記載の方法。
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