JP3799528B2 - 振動溶着部材の剥離防止構造 - Google Patents

振動溶着部材の剥離防止構造 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動溶着部材の剥離防止構造に関し、更に詳細には、振動溶着法により溶着した樹脂材質の第１部材および第２部材が、その接合面から剥離するのを防止する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年生産される自動車には、衝突事故等による衝撃から乗員を保護するために、運転席乗員用のエアバッグ装置および助手席乗員用のエアバッグ装置が標準的に装備されている。運転席乗員用のエアバッグ装置は、一般的にステアリングのホーンパッド部に格納され、助手席乗員用のエアバッグ装置は、乗員室前方に取付けられた車両内装部材としてのインストルメントパネルに格納されている。このため前記インストルメントパネルには、前記助手席乗員用のエアバッグ装置に対応した部位にエアバッグドアが設けられ、当該エアバッグ装置の作動時に膨張を開始したエアバッグの押圧力を受けると乗員室側へ開放するようになる。
【０００３】
前記インストルメントパネルは、所要形状にインジェクション成形した合成樹脂製のパネル基材を主体とし、▲１▼パネル基材のみから構成された単層タイプ、▲２▼パネル基材の外面に表皮材を被着した２層タイプ、▲３▼パネル基材の外面にクッション材を介して表皮材を被着した３層タイプ、等に大別される。ここで前記パネル基材は、各種車載機器を搭載するインストルメントパネルの使用目的を前提として、例えばＰＰ(ポリプロピレン)やＡＳＧ等の比較的硬質の樹脂材料から形成されている。このため、パネル基材に一体的に形成され、常には該パネル基材の一部を構成している前記エアバッグドアは、殊に低温時にエアバッグの強大な押圧力が加わるとその衝撃で破損したり飛散する等の畏れがあり、強度上および安全上の見地から問題を内在している。そこで図８に示すように、パネル基材１２とエアバッグ装置３０とを連結支持するインサート部材２０を、該パネル基材１２に設けたエアバッグドア１４の裏面およびその周辺部位に接合し、エアバッグドア１４およびその周辺部位が破損したり飛散したりするのを防止する対策が採られている。
【０００４】
前記インサート部材２０は、従前では金属成形製のものが主流とされていたが、軽量化、コストダウンおよびリサイクル性の向上等を図るため近年に至っては、例えばオレフィン系の熱可塑性エラストマー(ＴＰＯ)の如き合成樹脂等を材質とした成形部材とされている。このようなインサート部材２０は、エアバッグ装置３０に係止保持されると共にエアバッグドア１４の裏側周辺部位に溶着される筒体状の固定ブラケット２２と、該固定ブラケット２２にヒンジ部２６を介して接合されると共に前記エアバッグドア１４に溶着される可動パネル２４とから構成されている(図７)。このため、樹脂材質の前記パネル基材１２(エアバッグドア１４)と樹脂材質の前記インサート部材２０とは、相溶性があることを前提として公知の振動溶着技術に基いて溶着接合される場合が多い。ここで振動溶着とは、図示しない振動溶着機を使用して前記パネル基材１２およびインサート部材２０を夫々の振動溶着面(接合面)１６,２８で相互に当接させ、両部材１２,２０を所要の押圧力で押付けた状態で例えばインサート部材２０を水平方向へ振動させることによって、振動溶着部１６,２８に発生する摩擦熱で該接合面１６,２８同士を溶融させつつ溶着させる技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前述した振動溶着は、前記パネル基材１２およびエアバッグドア１４と前記インサート部材２０とを物理的に結合させる技術であるから、その溶着強度(結合強度)は温度に大きく依存している。すなわち、高温になる程に結合強度が低下する特性を有しているため、このような高温時にエアバッグ装置３０が作動してエアバッグ３２の強大かつ瞬間的な押圧力が加わった際には、その衝撃でパネル基材１２とインサート部材２０とが接合面１６,２８から剥離するおそれがあった。すなわち図９に示すように、エアバッグドア１４の開放変位に際しては、基端がパネル基材１２に接触するエアバッグドア１４が矢印Ａ方向へ押されるようになり、またヒンジ部２６に支持される可動パネル２４が矢印Ｂ方向へ引張られるようになるから、両部材１４,２４の境界部分に剪断力が加わって剥離が生ずると考えられる。このため、エアバッグドア１４と可動パネル２４とが剥離した際には、可動パネル２４はヒンジ部２６を介して固定ブラケット２２に支持されるものの、エアバッグドア１４はそのまま飛ばされてしまい、極めて低い確率であるが乗員に衝突して２次災害を誘発するおそれもあった。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適にに解決するべく提案されたものであって、第１部材と第２部材とを振動溶着するに際し、溶着による物理的な結合と係着による機械的な結合とを併用することで、両部材が接合面から剥離するのを好適に防止し得るようにした振動溶着部材の剥離防止構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため本発明は、振動溶着法により溶着した樹脂材質の第１部材および第２部材が、その接合面から剥離するのを防止する構造であって、
前記第１部材の接合面に突設されて、側方に開口する凹部を形成した係着部と、
前記第２部材の所要部位に穿設され、前記係着部の挿入を許容する挿通孔と、前記第２部材の接合面に突設され、振動溶着時の摩擦熱により溶融して前記接合面を溶着する溶着リブとからなり、
前記係着部を前記挿通孔に挿入した状態で前記第１部材および第２部材を振動溶着することで、溶融した前記溶着リブの一部を前記係着部の凹部へ侵入させ、これを該凹部内で固化させることで両部材が接合面から剥離するのを防止し得るよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る振動溶着部材の剥離防止構造につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、本発明に係る振動溶着部材の剥離防止構造は、相溶性があって相互に振動溶着が可能な樹脂材質の部材同士の振動溶着に採用可能であり、実施例では樹脂材質の第１部材として前記車両用インストルメントパネル１０のパネル基材１２を例示し、また樹脂材質の第２部材として前記インサート部材２０を例示して説明する。そこで、従来技術の項で既出の部材および部位と同一の部材および部位は、同一の符号を付して説明する。
【００１０】
【第１実施例】
図１は、本発明の第１実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造を示した概略断面図であって、ＰＰ(ポリプロピレン)やＡＳＧ等から成形された樹脂材質のパネル基材１２の接合面１６に突設されて、側方に開口する係着凹部(凹部)３４を形成した鉤状リブ(係着部)３８と、オレフィン系の熱可塑性エラストマー(ＴＰＯ)等から成形された樹脂材質のインサート部材２０の所要位置に穿設され、前記鉤状リブ３８の挿入を許容する挿通孔４０と、前記インサート部材２０の接合面２８に突設され、振動溶着時の摩擦熱により溶融して前記接合面１６,２８を溶着する溶着リブ４２とから構成されている。そして第１実施例の剥離防止構造は、後述するように、前記鉤状リブ３８を前記挿通孔４０に挿入した状態でパネル基材１２およびインサート部材２０を振動溶着した際に、溶融した前記溶着リブ４２の一部を前記鉤状リブ３８の係着凹部３４へ侵入・固化させることで、両部材１２,２０の接合面１６,２８同士の溶着による物理的結合と、前記係着凹部３４内で形成された係着凸部３６と前記鉤状リブ３８との係着による機械的結合とを併用することで、両部材１２,２０が接合面１６,２８から剥離するのを防止し得るようになっている。
【００１１】
前記パネル基材１２における接合面１６に突設された前記鉤状リブ３８は、図２に示すように、側面形状が略Ｌ形とされることで側方に開口する前記係着凹部３４を形成するようになっており、該接合面１６の適宜所要位置に複数個形成されている。そして、後述すると共に図３(ｂ)に示すように、振動溶着時に前記インサート部材２０の可動パネル２４における夫々の溶着リブ４２が摩擦熱により溶融した際に、係着凹部３４に隣接位置する溶着リブ４２(４２ａ)の一部が係着凹部３４へ侵入するのを許容し得るようになっている。
【００１２】
また、前記インサート部材２０の可動パネル２４における接合面２８には、前記鉤状リブ３８に対応する部位に挿通孔４０が穿設され、振動溶着に先立ってパネル基材１２の裏面にインサート部材２０をセットした際に、前記鉤状リブ３８が挿通孔４０に整合して挿入されるようになる(図２、図３(ａ))。ここで前記係着凸部３６は、前記インサート部材２０の予備成形時点(振動溶着前)では未だ形成されておらず、振動溶着の際に前記係着凹部３４に侵入した溶着リブ４２の一部が固化することで、該係着凹部３４の凹部形状に合致した凸形状に形成される。
【００１３】
このような第１実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造では、前述したように、前記鉤状リブ３８を前記挿通孔４０に挿入した状態でパネル基材１２およびインサート部材２０を振動溶着することで、摩擦熱により溶融した前記溶着リブ４２が両部材１２,２０の接合面１６,２８同士を溶着して物理的結合が図られる一方、溶融した該溶着リブ４２の一部が前記係着凹部３４内で固化することで形成された前記係着凸部３６が前記係着凹部３４に係着して機械的結合も図られる。すなわちパネル基材１２とインサート部材２０とは、接合面１６,２８での物理的結合と、鉤状リブ３８および係着凸部３６の機械的結合との併用態様により接合されるようになるから、相互を剥離させようとする外力が加わっても両部材１２,２０が接合面１６,２８から剥離し難い構造となっている。
【００１４】
従って、第１実施例に係る剥離防止構造を実施したエアバッグドア１４では、図４に示すように、エアバッグ装置３０が作動してエアバッグ３２の強大かつ瞬間的な押圧力が加わったとしても、該エアバッグドア１４とインサート部材２０(可動パネル２４)との剥離が好適に防止される。殊に図４の如く、前記鉤状リブ３８を、エアバッグドア１４の開放自由端側を指向する形状に形成すれば、エアバッグドア１４に作用する矢印Ａ方向への力および可動パネル２４に作用する矢印Ｂ方向への力により両部材１４,２４に剪断力が生じた場合、係着凹部３４と係着凸部３６との係着力がむしろ強まって両部材１２,２０が一段と剥離し難くなる。これにより、例えば高温時にエアバッグ装置３０が作動したとしても、エアバッグドア１４とインサート部材２０とが接合面１６,２８から剥離することが殆どないから、該エアバッグドア１４が飛ばされることによる２次災害の発生が未然に防止される。
【００１５】
なお、第２部材であるインサート部材２０の接合面２８に前記鉤状リブ３８を突設して該インサート部材２０に凹状の係着凹部３４を形成すると共に、第１部材であるパネル基材１２の接合面２０に、前記係着凹部３４に係着可能な係着凸部３６を形成するようにしてもよい。
【００１６】
【第２実施例】
図５は、本発明の第２実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造を示した概略断面図であって、樹脂材質のパネル基材１２の接合面１６に凹設されると共に、係着凹部４６を併有して底部側が拡大する陥凹部４４と、樹脂材質のインサート部材２０における接合面２８の所要部位に突設され、前記陥凹部４４への挿入が許容されると共に振動溶着時の摩擦熱により溶融する溶着リブ４８とから構成されている。そして第２実施例の剥離防止構造は、後述するように、前記溶着リブ４８を前記陥凹部４４に挿入した状態でパネル基材１２およびインサート部材２０を振動溶着した際に、溶融した前記溶着リブ４８の一部を前記陥凹部４４の係着凹部４６へ侵入・固化させることで、両部材１２,２０の接合面１６,２８同士の溶着による物理的結合と、前記係着凹部４６内で形成された係着凸部５０と該係着凹部４６との係着による機械的結合とを併用することで、両部材１２,２０が接合面１６,２８から剥離するのを防止し得るようになっている。
【００１７】
前記パネル基材１２における接合面１６の所要位置には、側断面形状が逆台形状(所謂「あり溝」)を呈する適宜数の陥凹部４４が凹設され、この陥凹部４４により前記凹状の係着凹部４６が形成されている(図６(ａ))。そして係着凹部４６は、後述すると共に図６(ｂ)に示すように、振動溶着時に前記インサート部材２０の可動パネル２４における接合面２８に形成した溶着リブ４８が摩擦熱により溶融した際に、溶融した該溶着リブ４８の一部が侵入するのを許容し得るようになっている。
【００１８】
また、前記インサート部材２０の可動パネル２４における接合面２８に突設された夫々の溶着リブ４８は、振動溶着に先立ってパネル基材１２の裏面にインサート部材２０をセットした際に、対応の前記陥凹部４４内へ挿入されるようになる(図６(ａ))。ここで前記係着凸部５０は、前記インサート部材２０の予備成形時点(振動溶着前)では未だ形成されておらず、振動溶着の際に前記係着凹部４６へ侵入した溶着リブ４８の一部が固化することで、該係着凹部３４の凹部形状に合致した凸形状に形成される(図６(ｂ))。
【００１９】
このような第２実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造では、前述したように、前記溶着リブ４８を対応の陥凹部４４に挿入した状態でパネル基材１２およびインサート部材２０を振動溶着することで、摩擦熱により溶融した前記溶着リブ４８が両部材１２,２０の接合面１６,２８同士を溶着して物理的結合が図られる一方、溶融した該溶着リブ４８の一部が前記係着凹部４６内で固化することで形成された前記係着凸部５０が該係着凹部４６に係着して機械的結合も図られる。すなわちパネル基材１２とインサート部材２０とは、接合面１６,２８での物理的結合と、係着凹部４６および係着凸部５０の機械的結合との併用態様により接合されるようになるから、相互を剥離させるような外力が加わっても両部材１２,２０が接合面１６,２８から剥離し難い構造となっている。
【００２０】
従って、第２実施例に係る剥離防止構造を実施したエアバッグドア１４では、図示しないが、エアバッグ装置３０が作動してエアバッグ３２の強大かつ瞬間的な押圧力が加わったとしても、該エアバッグドア１４とインサート部材２０(可動パネル２４)との剥離が好適に防止される。これにより、例えば高温時にエアバッグ装置３０が作動したとしても、エアバッグドア１４とインサート部材２０とが接合面１６,２８から剥離することが殆どないから、該エアバッグドア１４が飛ばされることによる２次災害の発生が未然に防止される。
【００２１】
なお、前記係着凹部４６を併有した前記陥凹部４４の断面形状は、第２実施例に示した逆台形状に限定されるものではなく、底面側が拡大する形状を前提とすると例えば逆Ｔ字形、Ｌ字形等であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る振動溶着部材の剥離防止構造によれば、振動溶着された第１部材と第２部材とは、両部材の接合面の溶着による物理的結合と、第２部材に設けた溶着リブの一部が第１部材に突設した係着部に係着した状態で固化することによる機械的結合との併用態様により接合されるようになるので、相互を剥離させようとする外力が加わっても両部材が接合面から剥離し難くなる有益な効果を奏する。従ってこの剥離防止構造を、車両用インストルメントパネルを構成するパネル基材と、このパネル基材に設けたエアバッグドアの裏面に振動溶着されるインサート部材とに応用すれば、例えば高温時にエアバッグ装置が作動したとしてもエアバッグドアとインサート部材との剥離が殆どなくなり、該エアバッグドアが飛ばされることによる２次災害の発生を未然に防止し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造を示した概略断面図であって、パネル基材とインサート部材とが、両部材の接合面の溶着による物理的結合と、インサート部材に形成された係着凸部とパネル基材に形成した鉤状リブとの係着による機械的結合との併用により、接合面から剥離し難い状態で接合されることを示している。
【図２】パネル基材の接合面に突設して係着凹部を形成する鉤状リブと、インサート部材の接合面に穿設した挿通孔とを示す概略斜視図である。
【図３】 (ａ)は、パネル基材にインサート部材をセットすることで、両部材の接合面が当接すると共に鉤状リブが挿通孔へ挿入した状態を示す断面図、(ｂ)は、両部材を振動溶着することでインサート部材に形成した溶着リブが溶融して接合面を溶着し、かつ溶融した溶着リブの一部が鉤状リブの係着凹部へ侵入して固化する状態を示す断面図である。
【図４】第１実施例に係る剥離防止構造を実施したエアバッグドアが、エアバッグの押圧力により開放変位している状態を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る振動溶着部材の剥離防止構造を示した概略断面図であって、パネル基材とインサート部材とが、両部材の接合面の溶着による物理的結合と、インサート部材に形成された係着凸部とパネル基材に形成した係着凹部との係着による機械的結合との併用により、接合面から剥離し難い状態で接合されることを示している。
【図６】 (ａ)は、パネル基材にインサート部材をセットすることで、両部材の接合面が当接すると共に溶着リブが陥凹部へ挿入した状態を示す断面図、(ｂ)は、両部材を振動溶着することでインサート部材に形成した溶着リブが溶融して接合面を溶着し、かつ溶融した溶着リブの一部が陥凹部の係着凹部へ侵入して固化する状態を示す断面図である。
【図７】エアバッグドアを設けたパネル基材および該エアバッグドアの裏面側に振動溶着されるインサート部材を示す断面図である。
【図８】エアバッグドアを設けたパネル基材と該エアバッグドアの裏面に振動溶着したインサート部材とを、エアバッグ装置に連結した実施状態で示す断面図である。
【図９】エアバッグの押圧力を受けた際に、相互に振動溶着されたインサート部材の可動パネルとエアバッグドアとの間に剪断力が生じ、これにより両部材が剥離し易くなることを示す説明断面図である。
【符号の説明】
１２ パネル基材(第１部材)
１６ 接合面
２０ インサート部材(第２部材)
２８ 接合面
３４ 係着凹部(凹部)
３８ 鉤状リブ(係着部)
４０ 挿通孔
４２ 溶着リブ

Claims (3)

  1. 振動溶着法により溶着した樹脂材質の第１部材(12)および第２部材(20)が、その接合面(16,28)から剥離するのを防止する構造であって、
    前記第１部材(12)の接合面(16)に突設されて、側方に開口する凹部(34)を形成した係着部(38)と、
    前記第２部材(20)の所要部位に穿設され、前記係着部(38)の挿入を許容する挿通孔(40)と、
    前記第２部材(20)の接合面(28)に突設され、振動溶着時の摩擦熱により溶融して前記接合面(16,28)を溶着する溶着リブ(42)とからなり、
    前記係着部(38)を前記挿通孔(40)に挿入した状態で前記第１部材(12)および第２部材(20)を振動溶着することで、溶融した前記溶着リブ(42)の一部を前記係着部(38)の凹部(34)へ侵入させ、これを該凹部(34)内で固化させることで両部材(12,20)が接合面(16,28)から剥離するのを防止し得るよう構成した
    ことを特徴とする振動溶着部材の剥離防止構造。
  2. 前記第１部材(12)の接合面(16)における所要位置に前記係着部(38)が複数突設され、前記第２部材(20)には、前記夫々の係着部(38)に対応するよう前記挿通孔(40)が複数穿設されている請求項１記載の振動溶着部材の剥離防止構造。
  3. 前記第１部材(12)は、車両用インストルメントパネルを構成するパネル基材であり、前記第２部材(20)は、前記パネル基材に設けたエアバッグドアの裏面側に振動溶着されるインサート部材である請求項１または２記載の振動溶着部材の剥離防止構造。
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