JP4592229B2

JP4592229B2 - 筒部品内壁への吸音部材の固着方法

Info

Publication number: JP4592229B2
Application number: JP2001232676A
Authority: JP
Inventors: 信二杉江; 昭弥木村
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP2003039556A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコラムホールカバー等の樹脂製筒部品で、その内壁に吸音部材を固定化する筒部品内壁への吸音部材の固着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に使用される部品はゴム,金属製から樹脂化への流れがあり、新たな材料による置き換え品への開発が急ピッチで進んでいる（図９）。例えば、従来、ゴム製品であった室内側コラムホールカバー７の筒部品７ｂもその流れに乗ってポリプロピレン等が使われ、さらに透過音対策から該筒部品７ｂの内側に吸音材８が設けられるようになっている。該吸音材８はエンジンルーム内の騒音が車室内に入り込まないようにするためのもので、吸音材８には耐水性,耐薬品性,耐熱性等の見地から不織布が一般に用いられている。この種の吸音材８と筒部品との接合方法は、これまで接着剤,両面テープ,クリップ等により行なわれてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記接合方法は作業工数がかかりコストアップになっていた。これを解消するため、超音波を使った熱カシメ等の対策が検討されている。具体的には、図１０（イ）の筒部品７上に捨てボス７１を立設させて、図１０（ロ）ごとく捨てボス７１が突き出るようにして不織布８を載置する。その後、超音波ホーン４を捨てボス頂部７１ａに当て熱カシメ部分を形成して固定化を図るのである。しかしながら、図１０（イ）のような平面状態のところに不織布８を固定するのは容易であるが、曲面でましてや筒部品７ｂの内側に接合するとなると極めて困難であった。しかも、図１１のごとく筒部品７ｂの内壁に捨てボス７１を形成するのは、金型の構造上、至難で結局コスト低減につながらなかった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するもので、吸音部材を筒部品内壁へ安価で且つ確実に固定化できる筒部品内壁への吸音部材の固着方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明の要旨は、柱状体の外周面に突起が形成された筒部品用保持部を備える受け治具の該保持部に、吸音部材を間に挟んで樹脂製筒部品を被着し、該被着により前記突起の先端が筒部品の内壁に当接するよう設定し、次いで、該筒部品の筒外周面側から超音波ホーンを当て、超音波加振させることにより該筒部品の内壁側を発熱溶融させその溶融樹脂部分が吸音部材の表面及び内部の空間へ浸透するようにし、その後、該溶融樹脂部分が硬化することによって筒部品に吸音部材を固定化することを特徴とする筒部品内壁への吸音部材の固着方法にある。
【０００６】
請求項１の発明のごとく、超音波加振させることにより筒部品の内壁側を発熱溶融させその溶融樹脂部分が吸音部材の表面及び内部の空間へ浸透するようにし、その後、該溶融樹脂部分が硬化することによって筒部品に吸音部材を固定化すると、一旦溶融状態になった樹脂部分が吸音部材を取り込むので、溶着,投錨効果等によって筒部品に吸音部材を容易且つ確実に固着できる。筒部品の筒外周面側から超音波ホーンを当て、筒部品を超音波加振させるので、作業的には楽になっている。さらに、保持部への筒部品の被着により突起の先端が筒部品の内壁に当接するよう設定すると、超音波の振動が筒部品全体に分散してしまうことがなくなり、効率良く筒部品を加熱溶融できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る筒部品内壁への吸音部材の固着方法について詳述する。図１〜図８は、本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法の一形態で、図１はその固着方法に用いる受け治具の縦断面説明図、図２は受け治具の保持部に吸音部材をセットした縦断面説明図、図３は図２の状態から吸音部材を間に挟んで樹脂製筒部品を保持部に被着した縦断面説明図、図４は図３のＡ−Ａ線矢視図、図５は別態様の受け治具の説明図、図６は筒部品内壁への吸音部材の別方法の説明図、図７は突起周りでの超音波加振の様子を示す拡大断面図、図８は吸音部材が固着された筒部品の縦断面説明図である。
【０００８】
本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法の説明に先立ち、これに使用する受け治具１について述べる。
受け治具１は板状の基板１２に柱状保持部１１が立設する金属製治具である（図１）。保持部１１は円柱体や円錐台等からなる柱状体の外周面に楔形突起１１３が突出形成されたものとなっている。突起１１３が保持部１１の柱状周面１１１に点在形成されている。保持部１１にホールカバーたる樹脂製筒部品２を被着したとき、該突起１１３の先端１１３ａが図３のように筒部品２の内壁に当接する。突起１１３の大きさは、高さｈが１０ｍｍほどで先端１１３ａに頂点をもつ円錐形、或いは頂点に０.５ｍｍ程度までの平らな部分Ｇを形成した円錐台形等とする。突起１１３は５ｍｍ〜１５ｍｍのピッチ間隔Ｐ，Ｐ，…で保持部１１の外周面１１１に複数形成される。突起１１３が設けられている突起ブロック体１１ａの部分は、図１の円内矢印のごとく進退動可能になっている。突起ブロック体１１ａが進出状態で、保持部１１に筒部品２が被着されたとき、突起１１３の各先端１１３ａが筒部品２の内壁２１１に当接する。本実施形態の突起ブロック体１１ａは図４のように保持部１１の４箇所に分散配置される。
【０００９】
また、本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法には樹脂製筒部品２及び該筒部品２の内壁２１へ固着する吸音部材３が用意される。ここでの筒部品２は図１１と同じような室内側コラムホールカバーで、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂品、或いは透過音対策用充填材入りの熱可塑性樹脂品である。本実施形態は吸音部材３に不織布を採用するが、他に毛玉状体やウレタンフォーム,ゴム発泡部材等を用いることができる。不織布,毛玉状体等の有する空隙、ウレタンフォーム部材やゴム発泡部材などの多孔質部材等が保有する内部空間に吸音効果があるとされる。
【００１０】
前記受け治具１および筒部品２,吸音部材３を用い、筒部品内壁２１１への吸音部材の固着方法が次のように行なわれる。
まず、受け治具１の保持部１１に係る外周面１１１に吸音部材３を載置,セットする。不織布からなる吸音部材３は空隙３２があるため、突起１１３があってもこれを差し入れて載置し易くなっている。吸音部材３は所定厚みにして、図２のように突起１１３の先端１１３ａが不織布３から顔を覗かせる程度にしてセットされる。保持部１１上にセットされた吸音部材３は突起１１３があるため該突起１１３が係止して安定保持される。
【００１１】
次いで、前記吸音部材３を保持部１１とで挟むようにして樹脂製筒部品２を被着する。吸音部材３の上から、図３のように筒部品２を被せるのである。筒部品２の上板部２３が保持部１１の上面１１２に載って、筒部品２が保持部１１を覆う。筒部品２が被着されると、筒部品２の筒内壁２１１周囲に吸音部材３が配されるようになり、突起１１３の先端１１３ａが筒内壁２１１に当接する。
【００１２】
斯る状態にして、次に、筒部品２の筒部２１の筒外周面２１０側から超音波ホーン４（以下、単に「ホーン」という。）を当て、超音波加振させる。ホーン４を筒部品２の筒外周面２１０に当てがい、超音波振動子から発生し該ホーン４に伝達された振動エネルギを樹脂製筒部品２に与え、筒部品２の内壁２１１側を発熱溶融させる。本実施形態では、超音波の加振を確実に発振させるため、受け治具１を鋼製（金属製）にしている。受け治具１を樹脂製にすると、加振動を吸収してしまい筒部品２を発熱させるのが困難になるからである。
ここで、受け治具１に前記突起１１３を形成したことが、筒部品２の発熱溶融に効を奏する。例えば、図６（イ）のような突起１１３がない保持部１１の外周面１１１に吸音部材３を空気層３２がなくなるまで完全圧縮状態にして筒部品２を保持部１１に被着した後、ホーン４を当て、超音波加振させても周波数２０kHz,出力４００W程度の一般工業加振機では発熱しない。超音波の上下振動力が筒部品２（ホールカバー）の内壁全域で接しているため筒部品２全域に伝達されてしまい、振動が分散し、結果として減衰してしまうからである。これを補うべく出力を大きくすることは消費電力の増大すなわち無駄遣いになる。また、製品面たる筒部品表面２１０にホーン４が接した跡を残すことになり、筒部品２が外観品でなくとも見劣りし、製品価値が下がる。
外観上、問題ないようにするため、図６（ロ）のごとく筒部品２の内側にホーン４をもってくれば外観には影響なく上手に加工できるようになる。しかしながら、ホーン４が届かない範囲が発生し、この方法は量産製法とならない。
【００１３】
本発明は突起１１３の先端１１３ａを筒部品内壁２１１へ当接させることにより上記問題を克服している。ホーン４はあくまで筒部品２の筒部外周面２１０側から当て、保持部１１が全面当ての状態から突起１１３の先端１１３ａが当接するようにして、ホーン４の上下振動を効率良く伝達し筒部品２を加熱,溶融させるのである。突起１１３が楔形状に形成され、先端１１３ａで点接触状態になっているために、ホーン４から伝達する上下振動はその接触面が少ないことから効率良く伝わり、結果として、筒部品内壁２１１部分の加熱，溶融スピードが速まる。ホールカバーたる筒部品２にも傷が付き難くなっている。突起１１３は前述のごとく頂点をもつ円錐形の他、頂点に０.５ｍｍ程の平らな部分Ｇを形成した円錐台形等のものがあるが、平らな部分Ｇが０.５ｍｍ程までの寸法であれば円錐形タイプのものと同様の効果が得られる。突起１１３の先端１１３ａに頂角を形成せずに０.５ｍｍほどの幅をもたすのは破損防止に役立つからである。
ところで、超音波プラスチック溶着技術では、周波数は高周波になるほどその振動が筒部品２に伝達する距離が短くなることが知られている。ホーン４に接した面で直接溶着する場合は距離が短くなるよう高周波発生器が使用される。一方、ホーン４に接した所でなく、離れた部分を溶着する場合は、そのピッチにもよるが低周波タイプが選択される。本実施形態における筒部品２の肉厚は２ｍｍ程度であり、斯る場合、２０kHz〜３０kHzに設定すれば筒部品２の内壁２１１側の部分を加熱，溶融できるようになっている。
【００１４】
また、本実施形態は保持部１１の外周面１１１に在る突起１１３を５ｍｍ〜１５ｍｍのピッチＰで配設することによって筒部品２の加熱溶融をさらに円滑に推し進めている。図７に示すごとく、突起１１３間のピッチＰが広くなりすぎると、その間で筒部品自体２が振動し、加振動を吸収してしまうことになり溶融しなくなる。一方、突起１１３のピッチＰが狭くなりすぎると、今度は広い面積の吸音部材３を筒部品内壁２１１に固着しようとするのにホーン４で押す回数が増えて不都合を引き起こす。さらに、受け治具１自身のコストアップにつながる。ここでは突起１１３のピッチ配列を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲にすることによって、筒部品自体２が振動し加振動を吸収してしまう不具合を抑え、且つ突起１１３ピッチＰを狭くしすぎることによる前記不都合を解消している。
【００１５】
かくのごとくして、筒部品２の筒外周面２１０側からホーン４を当て、超音波加振させることにより該筒部品２の内壁２１１側を発熱溶融させる。溶融樹脂部分Ｙが吸音部材３の表面及び内部の空間（多孔性空間３２）へ浸透していく。溶融樹脂部分Ｙは不織布の多孔性空気層３２に潜り込み、溶融樹脂がつくる凹凸に基づく凹み２１１ａに不織布繊維３１を取り込んだり、凸部２１１ｂが不織布繊維３１に絡んだりしてしていく。さらに、吸音部材３の不織布の一部３１１を溶融樹脂内へ取り込んで一体化したりする。溶融樹脂部分Ｙと吸音部材３との溶着結合が困難な場合であっても、既述のようないわゆる投錨効果等によって両者の結合一体化を可能にする。
【００１６】
その後、溶融樹脂部分Ｙが硬化することによって筒部品２の内壁２１１に吸音部材３を固定化する。前記溶融樹脂部分Ｙの凹み２１１ａに不織布繊維３１を取り込んだり、凸部２１１ｂが不織布繊維３１に絡んだりしたところ、さらに吸音部材３の不織布の一部３１１を溶融樹脂内へ取り込んで一体化したところは、いわゆる投錨効果によって固定化が図られる。図８の円内はその様子を模式的に示した拡大図である。実際、引張り強度評価試験を実施しても、材料（不織布たる吸音部材３）破壊までの強力な溶着固定になっている。不織布のような軽量品を筒部品２の内側２１１に固着する場合は、全面固定する必要がなく、部分溶着で十分であり、本実施形態の固着方法で十分となる。
その後、突起ブロック体１１ａを図４（イ）の状態から同図（ロ）の状態へと退動させる。該突起ブロック体１１ａを退動させるには油圧シリンダ９を使用しそのロッド９１を引っ込めている。なお、突起ブロック体１１ａはその後方に設けられた空所Ｓを加圧,減圧操作することによって動かすこともできる。
しかる後、保持部１１から筒部品２を引き上げれば、所望の吸音部材３付き筒部品２が得られる（図８）。
【００１７】
このように構成した筒部品内壁への吸音部材の固着方法によれば、不織布などの吸音部材３を接着剤や両面テープ等を一切使用せずに、樹脂製筒部品２の内壁側に簡単に固着することができる。低コスト化を実現し、作業性も向上する。
さらに、超音波プラスチック溶着技術を応用し、該溶着技術を実施しても筒部品２の外観が損なわれることなく、吸音部材３の固着加工が品質確保されながら行われる。そして、受け治具１の保持部１１に突起１１３の先端１１３ａが筒部品内壁２１１に当接するよう設定することによって、迅速且つ確実な吸音部材３の固着加工が達成される。小容量発信器で対応可能になり、超音波（高周波）防音対策等を講じることも楽になる。加えて、突起１１３のピッチ配列Ｐ，Ｐ，…を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定すれば、ホーン４の加振動を吸収してしまう不具合を抑えて、速やかに吸音部材３を筒部品内壁２１１に固着できる。
【００１８】
尚、本発明においては、前記実施形態に示すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種々変更できる。突起１１３の先端１１３ａは筒部品内壁２１１にほぼ点当たりで接触しているが、突起１１３は筒部品２の内壁に線当たりにすることもできる。実施形態では、突起１１３が設けられている突起ブロック体１１ａの部分を進退動可能な状態にしているが、これに代え、例えば突起１１３を図５のような固定形保持部１１にすることもできる。保持部１１は図１の保持部１１の縦割り一部分に突起１１３を形成する。筒部品２への吸音部材３の固着は、まず超音波加振させて筒部品２に吸音部材３の一部を固定化する。次に、図５（イ）の白抜き矢印方向に力を加え筒部品２を鎖線位置にズラす。その後、筒部品２を回して新たな内壁面を突起１１３に当接させ、超音波加振させて筒部品２に吸音部材３の環状面を次々と固定化していく方法である。
【００１９】
【発明の効果】
以上ごとく、本発明に係る筒部品内壁への吸音部材の固着方法は、不織布等の吸音部材を筒部品内壁へ低コストでしかも簡単且つ確実に固定化でき優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の筒部品内壁への吸音部材の固着方法の一形態で、その固着方法に用いる受け治具の縦断面説明図である。
【図２】受け治具の保持部に吸音部材をセットした縦断面説明図である。
【図３】図２の状態から吸音部材を間に挟んで樹脂製筒部品を保持部に被着した縦断面説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図である。
【図５】別態様の受け治具の説明図で、（イ）は図１に相当する縦断面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】筒部品内壁への吸音部材の別方法の説明図である。
【図７】突起周りでの超音波加振の様子を示すで説明断面図ある。
【図８】吸音部材が固着された筒部品の縦断面説明図である。
【図９】筒部品たるコラムホールカバーの説明斜視図である。
【図１０】従来技術の説明図である。
【図１１】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１受け治具
１１保持部
１１１外周面
１１３突起
１１３ａ先端
２筒部品
２１０筒外周面
２１１筒内壁（内壁）
３吸音部材
３２内部空間（多孔性空間）
４ホーン（超音波ホーン）

Claims

柱状体の外周面に突起が形成された筒部品用保持部を備える受け治具の該保持部に、吸音部材を間に挟んで樹脂製筒部品を被着し、該被着により前記突起の先端が筒部品の内壁に当接するよう設定し、次いで、該筒部品の筒外周面側から超音波ホーンを当て、超音波加振させることにより該筒部品の内壁側を発熱溶融させその溶融樹脂部分が吸音部材の表面及び内部の空間へ浸透するようにし、その後、該溶融樹脂部分が硬化することによって筒部品に吸音部材を固定化することを特徴とする筒部品内壁への吸音部材の固着方法。