JP2005007623A - ３部材の溶接構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】第３部材として例えばエアフィルタ収納部材を用いたときで、第１部材または第２部材と第３部材との溶接を全周に渡って確実に行うことのできる３部材の溶接構造を提供すること。
【解決手段】第１ケース１０と第２ケース２０とでフィルタ収納部材３０を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、（ａ）第１ケース１０またはフィルタ収納部材３０の、互いの当接面側に形成された突起１１の高さをＢ（マイナス側最大公差ｂ）とし、（ｂ）フィルタ収納部材３０の周縁３１の厚さをＣ（マイナス側最大公差ｃ）とし、（ｃ）第１ケース１０または第２ケース２０に形成された接合部２１の高さをＤ（プラス側最大公差ｄ）としたときに、（ｄ）突起部１１の高さがＢ−ｂで、周縁３１の厚さがＣ−ｃで、接合部２１の高さをＤ＋ｄのときに、第１ケース１０と第２ケース２０との間隙の大きさＡが所定値以上ある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合成樹脂製の３つの部材を一体的に振動溶接するための３部材溶接構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口部を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟みこんで、一体的に振動溶接することが行われている。
例えば、特許第３３３８１５４号公報（特許文献１）には、従来、第３部材を挟み込んだときの第１部材と第３部材の当接面と、第２部材と第３部材との当接面、及び第１部材と第２部材との当接面とを、それぞれ面位置とした場合に、第１部材と第２部材との接合が十分に行われない問題を指摘している。その問題を解決する手段として、第１部材が第３部材に先行して第３部材に当接させる構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３３８１５４号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の３部材の溶接構造には、次のような問題があった。
すなわち、第１部材と第２部材との溶接は確実に行われるが、第３部材と第１部材または第２部材との溶接が不確実であり、不安定であった。特に、第３部材をエアフィルタ収納部材とした場合、第１部材または第２部材と第３部材との溶接が全周に渡って途切れなく溶接されていないと、フィルタを通らずにエアが流れる可能性があり、特に問題であった。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、第３部材として例えばエアフィルタ収納部材を用いたときで、第１部材または第２部材と第３部材との溶接を全周に渡って確実に行うことのできる３部材の溶接構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の３部材の溶接構造は、次の構成を有している。
（１）一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、第１部材と第２部材とが第３部材を介して当接すると同時に、第１部材と第２部材の接合予定部とは所定の間隙を有する。
（２）一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、（ａ）第１部材または第３部材の、互いの当接面側に形成された突起の高さをＢ（マイナス側最大公差ｂ）とし、（ｂ）第３部材の周縁の厚さをＣ（マイナス側最大公差ｃ）とし、（ｃ）第１部材または第２部材に形成された接合部の高さをＤ（プラス側最大公差ｄ）としたときに、（ｄ）突起の高さがＢ−ｂで、周縁の厚さがＣ−ｃで、接合部の高さをＤ＋ｄのときに、第１部材と第２部材との間隙の大きさＡが所定値以上ある。
ここで、突起は、第１部材にのみ形成しても良いし、また、第３部材にのみ形成しても良いし、また、双方に形成し、双方の突起の高さの合計をＢ（プラス側公差の合計をｂ）としても良い。
【０００７】
（３）（１）または（２）に記載する３部材溶接構造において、前記振動溶接を、少なくとも前記突起がなくなる高さまで行うことを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）に記載する３部材溶接構造のいずれか１つにおいて、振動溶接治具に形成されている治具突起部が、前記第１部材と前記第２部材との接合部より、前記突起側に接触することを特徴とする。治具突起部とは、振動溶接の治具において、合成樹脂製部材との間でのすべりをなくすために形成されている突起部を言う。
（５）（１）乃至（４）に記載する３部材溶接構造のいずれか１つにおいて、第１部材と第２部材とが、エアフィルタの外殻を構成し、第３部材がフィルタを収納するフィルタ収納部材であることを特徴とする。
【０００８】
次に、上記構成を有する３部材の溶接構造の作用について説明する。
例えば、第１部材に突起を形成している場合、その突起の寸法がＢで公差がプラスマイナスｂのとき、マイナス側最大公差における突起の高さは、Ｂ−ｂとなる。また、第３部材の周縁の厚さの最小値は、マイナス側最大公差をｃとすれば、Ｃ−ｃとなる。また、第１部材又は第２部材に形成された接合部の高さの最大値は、プラス側公差をｄとすれば、Ｄ＋ｄとなる。
突起の高さが、Ｂ−ｂで、周縁の厚さがＣ−ｃで、かつ接合部の高さがＤ＋ｄのときに、第１部材と第２部材との間隙Ａは最小となるが、そのときでも、所定値、例えば０．１ｍｍを必ず確保するように、第１部材のと第２部材の関係寸法の公差を決定しておく。
【０００９】
これによれば、始めに、第１部材の突起と第３部材とが必ず当接しているので、溶接治具を振動させたとき第１部材の突起と第３部材とで摩擦熱が発生し溶着するため、第３部材（フィルタ収納部材）の周縁に渡って切れ目なく溶着ができ、エアがフィルタを経ずに流れることがない。
その後、第１部材の突起がなくなるまで、振動を継続するので、第１部材と第２部材とを十分溶着することができる。すなわち、突起は当接する面積が小さいため、比較的すぐになくなり第１部材と第２部材とが当接して、その間で摩擦熱が発生し、溶着できるのである。
【００１０】
さらに、本発明では、溶接治具に形成されている治具突起部が、第１部材と第２部材の接合部より、第１部材の突起側に接触するので、治具突起部から伝わる振動が先に第１部材の突起に伝達されるため、まず先に、第１部材の突起と第３部材とを接合することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の３部材の溶接構造を具体化した実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図２に、本発明を適用した自動車用キャニスタのエアフィルタ１の断面図を示す。また、図３にエアフィルタ１が使用されるシステムの概念図を示す。
図３において、キャニスタ２に大気制御弁３を介してエアフィルタ１の入力ポート５２が接続されている。エアフィルタ１には、中央断面にフィルタエレメント５０がフィルタ収納部材３０により保持されている。出力ポート５１は、大気に開放されている。
【００１２】
一方、キャニスタ２には、パージ流路７が接続され、自動車のエンジンにキャニスタ２に吸着されているガソリンベーパを供給する。また、タンク流路９がベーパ制御弁８を介してキャニスタ２に接続している。
エアフィルタ１の役割は、エンジンへインマニ負圧を利用してパージするときに、キャニスタへ大気から空気を吸入するため、大気中のダストがキャニスタへ侵入するのを防止することにある。
【００１３】
図２に示すように、エアフィルタ１は、一面が開口された合成樹脂製の第１ケース１０と第２ケース２０とが、開口面を突き合わせて一周が溶着されて密閉容器を構成している。接合部には、フィルタエレメント５０を収納したフィルタ収納部材３０の周縁３１が、第１ケース１０と第２ケース２０とで挟み込まれて接合されている。
フィルタを接合するための振動溶接治具４０が取り付けられている平面図を図５に示す。そして、図５のＡＡ断面図を図１に示す。図１は、未だ振動溶接を行う前の状態を示している。
【００１４】
第１部材である第１ケース１０、第２部材である第２ケース２０、及び第３部材であるフィルタ収納部材３０の未溶着状態における構成を示す。第１ケース１０と第２ケース２０とでフィルタ収納部材３０の周縁３１を挟み込んで保持している。具体的には、第２ケース２０の断差部２３と第１ケース１０の突起１１により、周縁３１が挟み込まれている。突起１１は断面が半円状であり、その高さはＢで、公差は＋ｂ、−ｂである。突起１１は、第１ケースの開口部の全周に渡って切れ目なく形成されている。また、周縁の厚さはＣで、公差は＋ｃ、−ゼロである。
一方、第２ケースの接合部２１の高さはＤで、公差は＋ｄ、−ｄである。そして、第１ケース１０と第２ケース２０の接合部２１との間隙の大きさをＡとする。
【００１５】
間隙の大きさＡが最小となる条件は、（１）周縁３１の厚さがマイナス側最大公差ｃのときであり、Ｃ−ｃであり、（２）突起１１の高さがマイナス最大公差ｂのときであり、Ｂ−ｂであり、（３）接合部２１の高さがＤ＋ｄのときである。この場合でも、Ａが少なくとも０．１ｍｍとなるように、公差ａ，ｂ，ｃを決定している。
これにより、図１に示すように、第１ケース１０と第２ケース２０とで、フィルタ収納部材３０の周縁３１を挟み込んで、未だ振動溶接を行う前の状態において、第１ケース１０と第２ケース２０との間隙Ａが、部品が公差内に入っていれば、全ての場合に必ず確保される。
また、接合部２１の外側には、空間部２４を介して外側部２２が形成されている。
【００１６】
次に、振動溶接について説明する。振動溶接治具４０及び４１の治具突起部４２，４３は、図１に示すように、接合部２１の右端面より突起１１側で、第１ケース１０又は第２ケース２０に当接している。
この状態で、図５に示す加振方向に振動溶接治具４０及び４１に振動を加える。振動は治具突起部４２を介して第１ケース１０に伝わる。また、治具突起部４３を介して第２ケース２０に伝わる。これにより、第１ケース１０の突起１１とフィルタ収納部材３０の周縁３１との間で摩擦が発生し、突起１１の先端が摩擦熱により溶融する。このとき、フィルタ収納部材３０の周縁３１と第２ケース２０の段差部２３との間でも摩擦が発生するが、目接触面積が大きいため熱が分散し、突起１１の先端部が先に溶融する。
【００１７】
次に、第１ケース１０と第２ケース２０との間隙Ａは、突起１１の高さＢと比較して十分小さく設定してあるので、突起１１の先端部が溶融し始めるとすぐに、接合部２１の上面が第１ケース１０の下面に当接して摩擦熱が発生し溶融が起こる。振動は、突起１１がなくなった後も、振動溶接治具４０と振動溶接治具４１とが所定の距離に近づくまで続けられる。振動を終了した後の最終的な断面の状態を図４に示す。各空間に、ばり６０，６２，６３が形成されている。接合部２１の外側に外側部２２が形成されており、ばり６０は、空間部２４内に収納され、かつ、外側部２２が接合終了時に第１ケース１０とほぼ密着するようにしているので、ばり６０を見えなくすることができる。すなわち、外側部２２の高さは、振動溶接終了時に、ほぼ第１ケース１０と密着する高さに設計されているのである。
始めに突起１１がフィルタ収納部材３０の周縁３１の上面と接合されるので、フィルタ収納部材３０の全周に渡って切れ目なくシールを形成することができ、大気中のダストがフィルタを通過せずにキャニスタへ吸入されることがない。
【００１８】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の３部材の溶接構造によれば、一面が開口された合成樹脂製の第１ケース１０と第２ケース２０の開口面を突き合わせて、その間にフィルタ収納部材３０の周縁部３１を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１ケース１０と第２ケース２０とでフィルタ収納部材３０を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、第１ケース１０と第２ケース２０とがフィルタ収納部材３０を介して当接すると同時に、第１ケース１０と第２ケース２０の接合予定部とは所定の間隙Ａを有するので、フィルタ収納部材３０の全周に渡って切れ目なくシールを形成することができ、大気中のダストがフィルタを通過せずにキャニスタへ吸入されることがない。
【００１９】
また、一面が開口された合成樹脂製の第１ケース１０と第２ケース２０の開口面を突き合わせて、その間にフィルタ収納部材３０の周縁部３１を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１ケース１０と第２ケース２０とでフィルタ収納部材３０を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、（ａ）第１ケース１０またはフィルタ収納部材３０の、互いの当接面側に形成された突起１１の高さをＢ（マイナス側最大公差ｂ）とし、（ｂ）フィルタ収納部材３０の周縁３１の厚さをＣ（マイナス側最大公差ｃ）とし、（ｃ）第１ケース１０または第２ケース２０に形成された接合部２１の高さをＤ（プラス側最大公差ｄ）としたときに、（ｄ）突起１１の高さがＢ−ｂで、周縁３１の厚さがＣ−ｃで、接合部２１の高さをＤ＋ｄのときに、第１ケース１０と第２ケース２０との間隙の大きさＡが所定値以上あるので、フィルタ収納部材３０の全周に渡って切れ目なくシールを形成することができ、大気中のダストがフィルタを通過せずにキャニスタへ吸入されることがない。
【００２０】
また、振動溶接を、少なくとも突起１１がなくなる高さまで行っているので、第１ケース１０または第２ケース２０に形成されている接続部２１が必ず相手と当接して摩擦溶接が行われるため、第１ケース１０と第２ケース２０との溶着を確実なものとすることができる。
また、振動溶接治具４０，４１に形成されている治具突起部４２，４３が、第１ケース１０と第２ケース２０との接合部２１より、突起部１１側に接触するので、振動溶接の始めの段階で、突起１１と周縁３１との接合を行うことができるため、フィルタ収納部材３０の全周に渡って切れ目なくシールを形成することができ、大気中のダストがフィルタを通過せずにキャニスタへ吸入されることがない。
また、第１ケース１０と第２ケース２０とが、エアフィルタ１の外殻を構成し、第３部材がフィルタを収納するフィルタ収納部材であるので、漏れのない外殻を形成すると同時に、フィルタを経ずにエアが大気に放出されることのないエアフィルタ１を提供することができる。
【００２１】
なお、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
例えば、本実施の形態では、接合部２１を第２ケース２０側に形成したが、第１ケース側に形成しても良いし、両方に折半して形成しても良い。
本実施の形態では、突起１１の形状を断面が半円状としたが、三角形状等としても同様である。
【００２２】
【発明の効果】
一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、第１部材と第２部材とが第３部材を介して当接すると同時に、第１部材と第２部材の接合予定部とは所定の間隙を有するので、フィルタ収納部材３０の全周に渡って切れ目なくシールを形成することができ、大気中のダストがフィルタを通過せずにキャニスタへ吸入されることがない。
【００２３】
また、一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造であって、第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、（ａ）第１部材または第３部材の、互いの当接面側に形成された突起の高さをＢ（マイナス側最大公差ｂ）とし、（ｂ）第３部材の周縁の厚さをＣ（マイナス側最大公差ｃ）とし、（ｃ）第１部材または第２部材に形成された接合部の高さをＤ（プラス側最大公差ｄ）としたときに、（ｄ）突起の高さがＢ−ｂで、周縁の厚さがＣ−ｃで、接合部の高さをＤ＋ｄのときに、第１部材と第２部材との間隙の大きさＡが所定値以上あるので、漏れのない外殻を形成すると同時に、フィルタを経ずにエアが大気に放出されることのないエアフィルタ１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の３部材の溶接構造の溶接前の状態を示す断面図である。
【図２】エアフィルタ１の断面図である。
【図３】キャニスタのシステム構成を示す図である。
【図４】溶接後の状態を示す断面図である。
【図５】振動溶接治具４０，４１と第１ケース１０との位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 第１ケース
１１ 突起
２０ 第２ケース
２１ 接合部
３０ フィルタ収納部材
３１ 周縁
４０，４１ 振動治具
４２，４３ 治具突起部

Claims (5)

  1. 一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造において、
    第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、第１部材と第２部材とが第３部材を介して当接すると同時に、第１部材と第２部材の接合予定部とは所定の間隙を有することを特徴とする３部材の溶接構造。
  2. 一面が開口された合成樹脂製の第１部材と第２部材の開口面を突き合わせて、その間に第３部材の周縁部を挟み込んで、一体的に振動溶接する３部材の溶接構造において、
    第１部材と第２部材とで第３部材を挟み込んで振動溶接を行う前の状態で、
    （ａ）第１部材または第３部材の、互いの当接面側に形成された突起の高さをＢ（マイナス側最大公差ｂ）とし、
    （ｂ）第３部材の周縁の厚さをＣ（マイナス側最大公差ｃ）とし、
    （ｃ）第１部材または第２部材に形成された接合部の高さをＤ（プラス側最大公差ｄ）としたときに、
    （ｄ）突起の高さがＢ−ｂで、周縁の厚さがＣ−ｃで、接合部の高さをＤ＋ｄのときに、第１部材と第２部材との間隙の大きさＡが所定値以上あることを特徴とする３部材の溶接構造。
  3. 請求項１または請求項２に記載する３部材溶接構造において、
    前記振動溶接を、少なくとも前記突起がなくなる高さまで行うことを特徴とする３部材の溶接構造。
  4. 請求項１乃至請求項３に記載する３部材溶接構造のいずれか１つにおいて、
    振動溶接治具に形成されている治具突起部が、前記第１部材と前記第２部材との接合部より、前記突起側に接触することを特徴とする３部材の溶接構造。
  5. 請求項１乃至請求項４に記載する３部材溶接構造のいずれか１つにおいて、
    第１部材と第２部材とが、エアフィルタの外殻を構成し、第３部材がフィルタを収納するフィルタ収納部材であることを特徴とする３部材の溶接構造。
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