JP3743257B2 - 溶着部材及び溶着方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の樹脂製サイドモールに溶着されるリテーナなどの溶着部材と、その溶着部材を樹脂基体に溶着する溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のサイドモールは一般に軟質樹脂から形成され、自動車製造ラインのほぼ最終工程で車体に組み付けられる。このサイドモールを車体に組み付ける方法としては、両面テープなどで貼着する方法、あるいはモール本体の裏面側にクリップを保持し、そのクリップを介して車体に固定する方法などが知られている。
【０００３】
ところでサイドモールは長尺状であるために、クリップを介して車体に組み付ける場合においては、複数のクリップをモール本体の裏面側に間隔を隔てて固定する必要がある。そこでモール本体の裏面側に長手方向に間隔を隔てて複数のリテーナを形成し、そのリテーナにクリップを保持することが行われている。
【０００４】
ところがモール本体の裏面側にリテーナを一体的に形成すると、リテーナがアンダーカットとなるために金型にスライドコアが必要となり、金型費用が嵩むとともに成形工数が多大となる。またリテーナの位置においてモール本体の意匠表面にヒケが生じ、外観意匠性が低下するという不具合もある。そこで特開昭６０−１３５３５０号公報などには、モール本体とリテーナとをインテグラルヒンジを介して一体的に成形し、その後インテグラルヒンジで折り曲げてリテーナとモール本体とを固着する方法が開示されている。このようにすれば、外観意匠性の低下が防止され、アンダーカット部をなくすことができるので金型費用と成形工数を低減することができる。
【０００５】
リテーナとモール本体とを固着するには、両者を熱可塑性樹脂から形成し、溶着によって接合する方法が簡便である。そこでリテーナとモール本体の間にワイヤ状の発熱体を介在させ、通電により発熱体を発熱させるとともにリテーナとモール本体とを互いに近接する方向へ加圧して溶着し、冷却固化後に発熱体を抜き取る溶着方法が開発され、実用化されている。
【０００６】
この溶着方法では、例えば図６に示すように、モール本体１００の表面形状に沿う形状の受け部材２００の上にモール本体１００を載置し、インテグラルヒンジ１０１でリテーナ３００を折り曲げ、リテーナ３００とモール本体１００との間にワイヤ状の発熱体４００を挟む。リテーナ３００はモール本体１００の長手方向に間隔を隔てて複数個列設され、それぞれ取付座３０１と、取付座３０１の周囲に形成されたフランジ部３０２とから構成されている。そして押え部材２０１で発熱体４００の位置のフランジ部３０２の裏面側を押圧し、発熱体４００に通電して加熱する。押え部材２０１の先端はゴム製であり、フランジ部３０２の裏面形状に追従して押圧することができる。これによりフランジ部３０２とモール本体１００は発熱体４００に接触する部分から溶融し、溶融樹脂は押圧の力によって押し潰される。そして冷却により溶融樹脂が固化した後、発熱体４００を紙面に垂直方向に引いて抜き取ることにより、リテーナ３００がモール本体１００の裏面側に一体的に接合されたモールを製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記した溶着方法では、各部の形状のばらつきや、成形時の歪み、受け部材２００へ載置する際の位置ずれなどによって、押え部材２０１で押圧した時にモール本体１００やリテーナ３００に変形が生じる場合があり、歪んだ状態で溶着される場合があった。このようになると、リテーナ３００の剛性によってモール本体１００との間に隙間が生じて接触面積が不足するため溶着強度が低下するという不具合がある。また押え部材２０１の押圧力が不均一に伝わるため溶着強度にばらつきが生じ、信頼性が不足するという問題がある。
【０００８】
また歪んだ状態で加熱されると、接触部分の偏在により溶融樹脂が偏在し、しかもその溶融樹脂部分に押圧力が集中するため押圧力も偏在することとなる。したがって歪みがさらに増幅され、溶着強度がいっそう低くなってしまう。
【０００９】
さらに、溶融樹脂が冷却固化する際には収縮力も作用する。そのため溶着部分に応力が残留し、モール本体１００の意匠表面側に僅かな凹凸が生じるという問題もあった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、溶着時の押圧による歪みを緩和して接触面積を高く確保することができる溶着部材とするとともに、その溶着部材を用いて均一にかつ高い溶着強度で溶着し、樹脂基体の意匠表面の外観品質を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の溶着部材の特徴は、機能部と機能部の周囲に形成されたフランジ部とからなり、フランジ部が樹脂基体に熱溶着される樹脂製の溶着部材であって、フランジ部の少なくとも熱溶着される部分には該フランジ部の端面に開口するスリットをもつことにある。
【００１２】
スリットはフランジ部の端面に沿って複数個列設されていることが望ましい。
【００１３】
また本発明の溶着方法は、機能部と機能部の周囲に形成されたフランジ部とからなりフランジ部の少なくとも熱溶着される部分にフランジ部の端面に開口するスリットをもつ樹脂製の溶着部材のフランジ部を樹脂基材に熱溶着することにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の溶着部材では、フランジ部には機能部から延びフランジ部の端面に開口するスリットが形成され、その剛性が低下されている。そのため溶着時に押え部材で押圧されると、スリットが狭まる方向又は拡がる方向にフランジ部が変形し、あるいはスリットを挟んでフランジ部が上下動することによって、押圧の力に追従する。これにより樹脂基体との接触面積が確保され、高い溶着強度を確保することができる。そして押圧時に溶融樹脂の余剰分がスリット内に浸入することによって、スリットの両側においてフランジ部と樹脂基体との間隔が均一となろうとするため、いっそう高い接触面積が確保でき、溶着強度が一層向上する。
【００１５】
また溶着時に樹脂収縮の応力が作用した場合にも、同様にフランジ部が変形して応力に追従できるので、応力が残留するのが軽減され意匠表面の外観品質が向上する。
【００１６】
そしてスリットがフランジ部の長手方向に複数個列設されていれば、溶着時に押し潰された余剰樹脂がそれぞれのスリット内に浸入して分断されるため、溶融樹脂の分布が均一となり押圧力がフランジ部にいっそう均一に作用するようになる。これにより歪みがさらに解消され、いっそう高い溶着強度が確保できる。また溶融樹脂の収縮量が細分化されるとともに、スリット内の溶融樹脂の収縮による応力は無視できるので、収縮による残留応力の絶対量を低減することができ、意匠表面の外観品質がいっそう向上する。
【００１７】
機能部としては、クリップやボルトなどの取付座、あるいはクリップやボルト自体など、特に制限されない。
【００１８】
スリットは１個でもよいが複数個形成することが好ましい。多いほど効果的に押圧力に追従でき、残留応力をより緩和することができるが、機能部の強度とのバランスを考慮して決定される。またスリットは、前後左右方向、あるいは斜め方向など、機能部を中心とした全方向に延びるように形成することが望ましい。これにより方向性が解消され、押圧力にいっそう追従できるとともに残留応力をいっそう緩和することができる。
【００１９】
さらに、スリットをフランジ部の端面に沿ってに複数個列設する場合には、フランジ部をスリットで等分することが好ましい。これにより押圧力がいっそう均一に作用して溶着強度がさらに向上するとともに、溶融樹脂の収縮による残留応力の絶対量をいっそう低減することができ、意匠表面の外観品質がさらに向上する。
【００２０】
溶着部材は樹脂基体と別体でもよいし、インテグラルヒンジなどで樹脂基体と一体とすることもできる。なおインテグラルヒンジで溶着部材と樹脂基体とを一体化している場合には、インテグラルヒンジの近傍のフランジ部に貫通穴を形成することが望ましい。貫通穴によりインテグラルヒンジによる剛性の増大を低減することができ、本発明の作用を効果的に発現することができる。またフランジ部に貫通穴などを形成した場合には、スリットを貫通穴に開口するように形成しても同様の作用が奏されるので、フランジ部の端面とはこのような貫通穴の端面も含む概念をいう。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２２】
本発明の一実施例のリテーナ１がモール本体２に溶着されて形成された自動車のサイドモールの要部を図１に示す。このリテーナ１はＰＰなどの熱可塑性樹脂から形成され、インテグラルヒンジ２０を介して同じＰＰなどからなるモール本体２と一体に成形されている。リテーナ１の表面側には、機能部としての取付座１０と、取付座１０の周囲に形成されたフランジ部１１が形成されている。取付座１０には、図示しないクリップやボルトなどが係合保持される取付穴１２が形成されている。またインテグラルヒンジ２０の近傍のフランジ部１１には貫通穴１３が形成され、フランジ部１１の先端側には取付座１０から延びフランジ部１１の端面に開口する１個のスリット１４が形成されている。
【００２３】
図２に上記リテーナ１をもつモール本体２を自動溶着機に配置して溶着しようとしている状態を示す。このリテーナ１は、インテグラルヒンジ２０で折り曲げられてモール本体２の裏面側に溶着される。リテーナ１の裏面には２列の突条部１５が形成され、突条部１５がモール本体２の裏面に溶着される。
【００２４】
図１に示す自動溶着機は、モール本体２を受ける受け部材３と、押え部材４と、発熱部材５と、発熱部材５に給電する第１電極６及び第２電極７と、リテーナ１を折り曲げる折り曲げ部材８とから構成されている。
【００２５】
受け部材３は図示しない基台に固定されている。また押え部材４は図示しない油圧装置に接続され上下動するロッド４０と、ロッド４０の下端面に固定された押え板４１とからなる。また発熱部材５は、ＳＵＳ製のワイヤ状発熱体５０，５１と、ワイヤ状発熱体５０，５１の一端部どうしを接続する端子部５２とからなり、端子部５２の他端には第１電極６が形成され、第１電極６はワイヤ状発熱体５０，５１と導通されている。
【００２６】
また第２電極７は一対の端子７０と端子７１を備え、端子７０と端子７１は互いに間隔を隔てて平行に下方へ突出している。そして端子７０及び端子７１は、共に上下動するロッド７２に固定されている。
【００２７】
折り曲げ部材８は、揺動板８０と、揺動板８０に回動自在に枢支された３つのローラ８１と、揺動板に固定された歯車８２とから構成され、揺動板８０は歯車８２を介して図示しない基体に揺動自在に保持されている。そして歯車８２は、歯付きベルト８３を介してモータ８４に連結され、モータ８４の駆動により揺動板８０が矢印Ａ方向に揺動するように構成されている。
【００２８】
上記した自動溶着機では、以下のようにして溶着が行われる。先ず複数のリテーナ１を一体的にもつモール本体２が、その裏面を上方として受け部材３上に載置される。するとワイヤ状発熱体５０，５１が、モール本体２の裏面の所定位置に配置される。
【００２９】
次にモータ８４が駆動されると、揺動板８０が揺動して一端が円弧状に上昇移動し、ローラ８１がリテーナ１の表面に当接した後、揺動板８０のさらなる揺動によってリテーナ１はインテグラルヒンジ２０で折り曲げられ、ついには突条部１５がワイヤ状発熱体５０，５１の表面に当接する。
【００３０】
すると押え部材４が下降してリテーナ１を下方へ押圧すると、揺動板８０が逆方向へ揺動してリテーナ１から離れる。続いて第２電極７が下降し、リテーナ１から突出して表出するワイヤ状発熱体５０，５１に端子７０及び端子７１がそれぞれ接触する。そして第１電極６と第２電極７との間で通電されると、ワイヤ状発熱体５０，５１にはジュール熱が発生し、その熱によって突条部１５及びモール本体２はワイヤ状発熱体５０，５１と接する部分から溶融する。
【００３１】
その状態で押え部材４が受け部材３に向かって押圧され、フランジ部１１がモール本体２の裏面に溶着接合される。
【００３２】
本実施例のリテーナ１には、貫通穴１３が形成されているので、貫通穴１３の周囲において変形しやすくなっている。またスリット１４が形成されているので、スリット１４の両側のフランジ部１４は、図３の矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向への変形が容易となっている。したがってリテーナ１の形状のばらつきや、受け部材３へ載置する際の位置ずれなどが生じていたとしても、押え部材４の押圧の力によってフランジ部１１が容易に変形して歪みが吸収される。これによりフランジ部１１は、ワイヤ状発熱体５０，５１を介してモール本体２に均一に押圧され、接触面積が増大して均一な溶着が可能となるため溶着強度が向上する。
【００３３】
そして余剰の溶融樹脂２１は、図３に示すようにスリット１４内に浸入するため、フランジ部１１とモール本体２との間隔を均一とすることができ、スリット１４の両側のフランジ部１１を均一に押圧することができる。これにより溶融樹脂の冷却時の収縮も均一となるとともに、収縮による応力はスリット１４の両側のフランジ部１１の変形で吸収されるため残留応力を軽減することができ、モール本体２の意匠表面の外観品質が向上する。
【００３４】
そして溶着部分が冷却固化した後、発熱部材５を引くことにより、ワイヤ状発熱体５０，５１をリテーナ１とモール本体２の界面から除去することで、モール本体２の裏面にリテーナ１が一体的に強固に接合されたモールが得られる。
【００３５】
（実施例２）
本実施例では、図４に示すように、リテーナ１にセンタースリット１６と、サイドスリット１７及び溶着面スリット１８の３種類のスリットを形成している。
【００３６】
センタースリット１６は、取付座１０の一部から延びてフランジ部１１の先端に開口するものと、取付座１０の一部から延びて貫通穴１３に開口するものの２本形成されている。またサイドスリット１７は、取付座１０の側面を切り欠いてセンタースリット１６と直交する方向に形成されている。そして溶着面スリット１８は、センタースリット１６と平行に延びてセンタースリット１６より短く形成され、貫通穴１３の端面に開口する４本とフランジ部１１の先端に開口する４本がそれぞれ等間隔に形成されている。
【００３７】
このリテーナ１では、溶着時に押え部材４によって押圧された時の歪みは、フランジ部１１の図３に示すＸ方向及びＹ方向の変形によって吸収されるとともに、サイドスリット１７の存在によって図３の紙面に直角方向の変形によっても吸収される。したがって実施例１の場合に比べていっそう効果的に歪みが吸収されるので、接触面積が増大して均一な溶着が可能となり溶着強度がいっそう向上する。
【００３８】
また溶着面スリット１８及びセンタースリット１６はフランジ部１１の端面に沿ってほぼ等間隔に複数個形成されている。因みに溶着面スリット１８及びセンタースリット１６の幅は１．５〜２ｍｍであり、スリットどうしで挟まれているフランジ部１１の幅は５〜８ｍｍである。したがって溶着時の押圧力によって、図５に示すように余剰の溶融樹脂２１が各スリット内に浸入する。これにより押圧力が等分され、接触面積が増加することによって溶着強度がいっそう向上する。なお溶着後の引張り強度は、図６に示す従来のリテーナでは１８±５ｋｇｆであったのに対し、本実施例のリテーナでは２３±３ｋｇｆとなり、強度の向上とばらつきの縮小が認められた。
【００３９】
さらに本実施例のリテーナによれば、溶着面スリット１８及びセンタースリット１６内に浸入した溶融樹脂による収縮応力は無視でき、分断されたフランジ部１１とモール本体２の間に介在する溶融樹脂の収縮が影響するだけである。そして各スリット内に余剰の溶融樹脂が浸入する結果、分断されたフランジ部１１とモール本体２の間に介在する溶融樹脂の絶対量が少なくなるため残留応力も小さくなり、モール本体２の意匠表面の外観品質が向上する。
【００４０】
【発明の効果】
すなわち本発明の溶着部材及び溶着方法によれば、溶着強度が向上するとともに、意匠表面の外観品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるリテーナをモール本体に溶着した状態で示す要部斜視図である。
【図２】本発明の一実施例のリテーナとモール本体を自動溶着機に配置した状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例であるリテーナをモール本体に溶着した状態で示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるリテーナの斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施例であるリテーナをモール本体に溶着した状態で示す側面図である。
【図６】従来の溶着方法において溶着機にモール本体及びリテーナを配置して溶着している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：リテーナ（溶着部材） ２：モール本体（樹脂基体）
１０：取付座（機能部） １１：フランジ部 １４：スリット

Claims (3)

1. 機能部と該機能部の周囲に形成されたフランジ部とからなり、該フランジ部が樹脂基体に熱溶着される樹脂製の溶着部材であって、該フランジ部の少なくとも熱溶着される部分には該フランジ部の端面に開口するスリットをもつことを特徴とする溶着部材。
2. 前記スリットは前記フランジ部の端面に沿って複数個列設されていることを特徴とする請求項１に記載の溶着部材。
3. 機能部と該機能部の周囲に形成されたフランジ部とからなり該フランジ部の少なくとも熱溶着される部分に該フランジ部の端面に開口するスリットをもつ樹脂製の溶着部材の該フランジ部を樹脂基材に熱溶着することを特徴とする溶着方法。

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