JP2018078077A - 加熱接合用の加熱装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 金属部材とゴム部材との接触箇所に効率よく加熱可能な加熱装置を提供する。【解決手段】 ゴムブッシュＷ２を跨ぐようにスタビライザＷ１の一方側から他方側に至るように配設される鉄心部５であって、コイル部３を貫通した鉄心部５を備える。これにより、スタビライザＷ１のうちゴムブッシュＷ２を貫通している部分は、鉄心部５と協働してコイル部３への通電によって誘起された磁束が通る磁路を構成する。したがって、スタビライザＷ１の表面のうちゴムブッシュＷ２と接触している接触部位にも多くの誘導電流は発生するので、接触部位を発熱させてその接触部位を直接的に加熱できる。【選択図】 図１

Description

本願は、金属部材の表面にゴム部材を加熱接合する際に用いられる加熱装置に関する。
例えば、特許文献１に記載の接合方法では、（ａ）スタビライザ等の金属部材に接着剤を塗布した後、（ｂ）その接着剤が塗布された部位にゴムブッシュを圧接した状態で、（ｃ）当該ゴムブッシュを挟んで両側に配設したコイルに通電してスタビライザを加熱している。
特開２００６−２９０３１３号公報
特許文献１に記載の発明では、スタビライザのうちコイルが配設された部位、つまりスタビライザのうちゴムブッシュを挟んで両側が発熱し、当該部位で発生した熱がスタビライザを介してゴムブッシュとの圧接部に伝熱される。このため、圧接部を接合温度まで上昇させるために必要な時間が長くなる可能性が高い。したがって、加熱工数及び加熱時の消費電力が大きくなってしまうおそれがある。
なお、誘導加熱は、金属部材に誘起された電流（誘導電流）のジュール損を利用して加熱するため、主に金属部材の表面（例えば、表面から０．２ｍｍ程度の深度範囲）で発熱する。このため、ゴム部材の両側にコイルを配設して金属部材を発熱させる方法では、金属部材とゴム部材との接触箇所に効率よく熱を伝えることが難しい。
本願は、上記点に鑑み、金属部材とゴム部材との接触箇所に効率よく加熱可能な加熱装置を提供する。
本願では、磁界を誘起させるコイル部（３）と、ゴム部材（Ｗ２）を跨ぐように金属部材（Ｗ１）の一方側から他方側に至るように配設される鉄心部（５）であって、コイル部（３）を貫通した鉄心部（５）とを備える。
これにより、金属部材（Ｗ１）のうち鉄心部（５）の一端側と他端側との間に位置する部位は、鉄心部（５）と協働してコイル部（３）への通電によって誘起された磁束が通る磁路を構成する。したがって、金属部材（Ｗ１）の表面のうちゴム部材（Ｗ２）と接触している部位（以下、接触部位という。）にも誘導電流は発生する。
つまり、本願では、伝熱によって接触部位を加熱するのではなく、接触部位を発熱させてその接触部位を直接的に加熱できる。したがって、金属部材とゴム部材との接触箇所に効率よく加熱でき得る。
なお、本願に係る「鉄心部（５）」は、磁化特性に優れた材質であればよい。したがって、鉄製は勿論のこと、磁化特性が優れた材質であれば鉄以外の材質にて鉄心部（５）を構成してもよい。
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。
本発明の第１実施形態に係る加熱装置の概念図である。 本発明の第１実施形態に係る加熱装置の概念図である。 Ａ及びＢは、本発明の第２実施形態に係る加熱装置の概念図である。 本発明の第３実施形態に係る加熱装置の特徴を示す図である。
以下に説明する「発明の実施形態」は、本願発明の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。本発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。
少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材が２以上設けられていてもよい。
（第１実施形態）
本実施形態は、自動車のスタビライザにゴムブッシュを加熱接合するための加熱装置に本発明に係る加熱装置及び加熱方法を適用したものである。図１に示すスタビライザＷ１は、金属部材の一例であって、車体のロールを抑制する金属製のトーションバー状の部材である。
図１に示すゴムブッシュＷ２は、ゴム部材の一例であって、略円筒状ゴム製の部材である。なお、本実施形態に係るゴムブッシュＷ２は、外周面に金属製の筒材Ｐが接合されている。筒材Ｐは、スタビライザＷ１にゴムブッシュＷ２が加熱接合される前に加硫接合等の加熱接合により接合されている。
１．加熱装置の構成
加熱装置１は、図１に示すように、少なくともコイル部３及び鉄心部５を有する。コイル部３は、電気導線がコイル状に巻かれたものであって、通電時に磁界を誘起させるための部材である。
コイル部３には、図２に示すように、通電用電源７から予め決められた周波数の交流電流を通電させる。本実施形態に係る通電用電源７は、インバータ方式の電源であり、商用電源の周波数を変換してコイル部３に通電する。なお、上記周波数は、例えば６０Ｈｚ〜３００Ｈｚ又は６０Ｈｚ〜４００Ｈｚである。
鉄心部５は、図１に示すように、ゴムブッシュＷ２を跨ぐようにスタビライザＷ１の一方側から他方側に至るように配設され、かつ、その一部がコイル部３を貫通した鉄系金属製の部材である。
具体的には、当該鉄心部５は、第１鉄心部５Ａ及び一対の第２鉄心部５Ｂ、５Ｃ等を有して略Ｃ字状又は略コの字状に構成されている。第１鉄心部５Ａは、コイル部３内を貫通する鉄心である。一対の第２鉄心部５Ｂ、５Ｃそれぞれは、第１鉄心部５Ａの延び方向両端それぞれからスタビライザＷ１側に延びた鉄心部である。
本実施形態に係る鉄心部５は、図２に示すように、多数枚の電磁鋼板ＥＳが電気絶縁体（図示せず。）を介して積層されたものである。そして、多数枚の電磁鋼板ＥＳの積層方向は、第１鉄心部５Ａの延び方向と略直交する方向である。
つまり、コイル部３内に発生する「磁界の向き」と略直交する方向であって、各電磁鋼板ＥＳの板厚方向と平行な方向に多数枚の電磁鋼板ＥＳの積層されている。因みに、図２においては、積層方向は紙面左右方向と略平行である。
本実施形態では、略Ｃ字状又は略コの字状に成形された多数枚の電磁鋼板ＥＳが、板厚方向に積層されて鉄心部５が構成されている。鉄心部５の端面であってスタビライザＷ１に面する部位、つまり一対の第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面は、スタビライザＷ１に直接的又は間接的に接触している。
なお、本実施形態では、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面は、絶縁体製の介装体５Ｄを介してスタビライザＷ１に間接的に接触している。当該介装体５Ｄは、スタビライザＷ１と鉄心部５とが擦れ合って当該スタビライザＷ１の表面塗装膜が損傷することを防止するための部材である。
２．本実施形態に係る加熱装置の特徴
本実施形態では、磁界を誘起させるコイル部３と、ゴムブッシュＷ２を跨ぐようにスタビライザＷ１の一方側から他方側に至るように配設される鉄心部５であって、コイル部３を貫通した鉄心部５とを備える。
これにより、スタビライザＷ１のうち第２鉄心部５Ｂと第２鉄心部５Ｃとの間に位置する部位、つまりスタビライザＷ１のうちゴムブッシュＷ２を貫通している部分は、鉄心部５と協働してコイル部３への通電によって誘起された磁束が通る磁路を構成する。
したがって、スタビライザＷ１の表面のうちゴムブッシュＷ２と接触している接触部位にも多くの誘導電流が発生する。つまり、本実施形態では、伝熱によって接触部位を間接的に加熱するのではなく、接触部位を発熱させてその接触部位を直接的に加熱できる。したがって、スタビライザＷ１とゴムブッシュＷ２との接触箇所に効率よく加熱でき得る。
鉄心部５は、多数枚の電磁鋼板ＥＳが電気絶縁体を介して積層されたものであり、多数枚の電磁鋼板ＥＳの積層方向は、一方側から他方側に向かう向きと直交する方向である。これにより、不必要な渦電流等が鉄心部５にて発生することを抑制できる。したがって、効率よく接触箇所を加熱でき得る。
（第２実施形態）
本実施形態は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、コイル部３及び鉄心部５を１組とし、複数組みのコイル部３等をスタビライザＷ１の外周面に沿って配設したものである。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号を付したので、重複する説明は省略する。
これにより、スタビライザＷ１の表面のうちゴムブッシュＷ２と接触している接触部位を均一に加熱可能となるとともに、加熱時間を短縮して加熱装置１の消費電力量を低減でき得る。
さらに、本実施形態では、電流が複数のコイル部３に分配されるので、各コイル部３の温度上昇を抑制でき得る。
（第３実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、鉄心部５の端面、つまり第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面が、スタビライザＷ１の表面と略平行な面にて構成されている。なお、図４では、介装体５Ｄが省略されている。
これにより、鉄心部５とスタビライザＷ１との隙間又は接触箇所における磁気抵抗が大きくなることを抑制できる。延いては、接触部位の磁束密度を高めることが可能となるので、スタビライザＷ１とゴムブッシュＷ２との接触箇所に効率よく加熱でき得る。
上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号を付されているので、重複する説明は省略する。なお、本実施形態は、当然に、第１実施形態にも適用可能である。
因みに、「第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面がスタビライザＷ１の表面と略平行な面にて構成されている」とは、例えば、以下の場合等をいう。
（ａ）スタビライザＷ１の表面が円筒面である場合には、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面が当該円筒面が描く図形と略相似な円の一部形状（円弧）又は全周形状である場合
（ｂ）スタビライザＷ１の表面が角筒面である場合には、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面が当該角筒面が描く図形と略相似な矩形の一部形状又は全周形状である場合等をいう。
なお、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃは、電磁鋼板ＥＳが積層されて構成されているので、スタビライザＷ１の表面が円筒面である場合には、端面を滑らか円弧状とすることが難しい。
このため、当該端面が階段状に変化した形状となる。そして、本願では、当該端面が階段状等となる場合も含めて「第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面が、スタビライザＷ１の表面と略平行な面にて構成されている」という。
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面は、絶縁体製の介装体５Ｄを介してスタビライザＷ１に間接的に接触していた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、例えば、スタビライザＷ１に表面塗装膜が無い場合、又は表面塗装膜が十分な強度がある場合には、介装体５Ｄを介することなく、第２鉄心部５Ｂ、５Ｃの端面がスタビライザＷ１に直接的に接触した構成であってもよい。
上述の実施形態に係る鉄心部５は、コイル部３内に発生する「磁界の向き」と直交する方向に多数枚の電磁鋼板ＥＳが積層された構成であった。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、磁化特性が優れた材質であれば十分である。したがって、例えば、Ｓ１０Ｃ等の低炭素鋼製の中実部材にて鉄心部５を構成してもよい。
上述の実施形態では、６０Ｈｚ〜３００Ｈｚ又は６０Ｈｚ〜４００Ｈｚ程度の低周波数の交流電流がコイル部３に通電された。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、通電周波数は、加熱対象物等の材質及び大きさ等に応じて適宜選定される値である。
上述の実施形態では、自動車のスタビライザにゴムブッシュを加熱接合するための加熱装置に本発明を適用した。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、その他の金属部材とゴム部材との接合にも適用できる。さらに、金属部材とゴム部材との接合面に接着剤を塗布して加熱接合する場合、及び接合面に接着剤を塗布しないで加熱接合する場合のいずれであってもよい。
上記のスタビライザＷ１は、上述したように、金属部材の一例である。したがって、金属部材の一例であるスタビライザＷ１は、当然に、トーションバー状に限定されるものではない。同様に、「バー」とは、棒状の部材を意味する用語であって中実材のみを意味する用語でもないので、当然に中空材も含まれる。
上述の実施形態では、筒材ＰがスタビライザＷ１にゴムブッシュＷ２が加熱接合される前に加硫接合等の加熱接合により接合されていた。しかし、本願明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、スタビライザＷ１にゴムブッシュＷ２が加熱接合された後に筒材Ｐが接合されてもよい。
本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。
１… 加熱装置 ３… コイル部 ５… 鉄心部 ５Ａ… 第１鉄心部
５Ｂ、５Ｃ… 第２鉄心部 ５Ｄ… 介装体 ７… 通電用電源
Ｗ１… スタビライザ Ｗ２… ゴムブッシュ

Claims (4)

  1. 金属部材の表面にゴム部材を加熱接合する際に用いられる加熱装置において、
    磁界を誘起させるコイル部と、
    前記ゴム部材を跨ぐように前記金属部材の一方側から他方側に至るように配設される鉄心部であって、前記コイル部を貫通した鉄心部と
    を備える加熱装置。
  2. 前記鉄心部は、多数枚の電磁鋼板が電気絶縁体を介して積層されたものであり、
    前記多数枚の電磁鋼板の積層方向は、前記一方側から他方側に向かう向きと直交する方向である請求項１に記載の加熱装置。
  3. 前記鉄心部の端面であって前記金属部材に面する部位は、当該金属部材の表面と平行な面にて構成されている請求項２に記載の加熱装置。
  4. 金属部材の表面にゴム部材を加熱接合する際の加熱方法において、
    磁界を誘起させるコイル部、並びに前記ゴム部材を跨ぐように前記金属部材の一方側から他方側に至るように配設される鉄心部であって、前記コイル部を貫通した鉄心部を少なくとも備える加熱装置を用い、
    前記コイル部に予め決められた周波数の電流を通電する加熱方法。
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