JP4806381B2

JP4806381B2 - 車両用部品の結合構造

Info

Publication number: JP4806381B2
Application number: JP2007229418A
Authority: JP
Inventors: 公英佐野; 和行立石
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009061828A

Description

本発明は、車両用部品の結合構造に関し、より詳細には、部材を加振することで生じる摩擦熱を利用して車両用部品を結合するための構造に関する。

従来、自動車の運転席正面のインストルメントパネル等の樹脂母材にブラケット等の樹脂部材を振動溶着により結合させる技術が存在する。このような振動溶着による車両用部品の結合構造に関し、例えば、自動車のインストルメントパネルから樹脂部材に向けて振動方向に弾性変形可能な突片を突出させる一方、この突片の先端に嵌合する嵌合溝を樹脂部材に形成することで、振動溶着される樹脂部材をインストルメントパネルの所定位置に位置決め可能としたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−９０６９７号公報

ところで、上記特許文献１に記載された従来技術は、インストルメントパネルに設けた突片を樹脂部材に設けた嵌合溝に嵌合させることで、インストルメントパネルに対する樹脂部材の位置決めを可能とするものである。しかしながら、突片は振動方向に力がかかった際に容易に弾性変形するように設けてあるので、位置決めの際にも振動方向への突片の変形が生じる場合があり、特に、より精密な位置決めが要求される場合には、そのような突片の変形が無視できなくなるという課題があった。

また、上記従来技術では、インストルメントパネルに複数の樹脂部材を結合させる場合、各樹脂部材が結合される位置に上述のような突片をそれぞれ設ける必要があるので、インストルメントパネルの形状が複雑化し、製造工程も複雑になるという課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、母材に結合されるべき部材の母材に対する位置精度を良好に維持したまま振動溶着を用いて当該部材を母材に対して強固に固定することができる車両用部品の結合構造を提供することを目的とする。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、母材に対する中間部材（母材に結合されるべき部材）の結合を母材に対する溶着部材（固定用部材）の振動溶着により実施する際に、中間部材及び溶着部材の位置ずれによる相互または他部材との干渉を防止して振幅を安定的に確保することで、溶着不良の発生を抑制するとともに、中間部材の母材に対する位置精度を良好に維持したまま中間部材を母材に対して強固に固定することができる車両用部品の結合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、母材（１）と、前記母材に結合されるべき中間部材（１２）と、前記母材と前記中間部材との間に形成された第１位置決め部（２１，２２，６１，６２）と、前記母材との間に前記中間部材を挟持し、かつ、前記母材に対して振動溶着された溶着部材（１３）と、前記中間部材と前記溶着部材の間に形成され、前記振動溶着の振動方向に対して変形可能な第２位置決め部（８１，８２）とを備えた構成とする。

上記課題を解決するためになされた第２の発明として、前記中間部材と前記溶着部材との間に、両部材の離間を妨げる一方、前記振動溶着の振動方向における両部材の相対移動を可能とする係合部（２６，２７，４４，４５）を形成した構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明として、中間部材に、他の部品を取り付けるための取付部（２８）を形成した構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明として、前記中間部材に、前記溶着部材の溶着部位に対して前記母材を露出する開口（２３〜２５）を形成した構成とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明として、前記溶着部材が前記中間部材に振動溶着された構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、溶着部材を母材に対して振動溶着する際に、中間部材及び溶着部材の位置ずれによる相互または他部材との干渉を防止して振幅を安定的に確保することで、溶着不良の発生を抑制するとともに、中間部材の母材に対する位置精度を良好に維持したまま中間部材を母材に対して強固に固定することができる。また、上記第２の発明によれば、溶着部材を母材に対して振動溶着する際に、予め中間部材と溶着部材とをその振動方向に相対移動可能な状態で一体化できるため、溶着の作業性を向上させることができる。また、上記第３の発明によれば、母材に取り付けられるべき他の部品の母材に対する取付精度及び取付強度を向上させることができる。また、上記第４の発明によれば、簡易な構成により、母材との間に中間部材を挟持した状態で、溶着部材を母材に対して振動溶着することができる。また、上記第５の発明によれば、中間部材を母材に対してより強固に固定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、本発明に係る車両用部品の結合構造の一例として、乗用車のインストルメントパネル（以下、「インパネ」と称する。）に対するディスプレイバイザ取付用ブラケットの結合構造について説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るインパネの運転席側から見た斜視図である。

インパネ１は、中央部にカーナビ、オーディオ及び空調操作スイッチ等が取り付けられる複数の開口２が設けられ、その周辺には速度計、燃料計及び回転計などの計器類が取り付けられる開口３、グローブボックスが取り付けられる開口４等が設けられている。インパネ１は、その少なくとも一部が溶着可能な材質で形成され、ここでは、その全体が熱可塑性樹脂で一体成形されている。

ディスプレイバイザ５は、図示しない液晶表示器等のディスプレイの周辺を覆うための部品であり、インパネ１の前面側（運転席側）からその取付用開口６に挿入され、この取付用開口６の上縁を画定する結合面７に結合された取付用ブラケット１１（図２参照）を介してインパネ１に取り付けられる。ディスプレイバイザ５は、取付用ブラケット１１の対応部位と係合する複数の取付爪８を備えており、これにより取付用ブラケット１１に固定される。

図２はインパネの裏面側から見た取付用ブラケットの分解斜視図であり、図３は仮組状態の取付用ブラケットを正面側（インパネの下側）から見た斜視図であり、図４は仮組状態の取付用ブラケットを裏面側（インパネの上側）から見た斜視図である。

取付用ブラケット１１は、ディスプレイバイザの取付用ベースとして取付用の座面を有するメインブラケット１２と、このメインブラケット１２をインパネ１との間に挟持した状態でインパネ１に対して振動溶着されるサブブラケット１３とからなる。メインブラケット１２及びサブブラケット１３は、その少なくとも一部が溶着可能な材質で形成され、ここでは、その全体が熱可塑性樹脂でそれぞれ一体成形されている。

詳細は後述するが、サブブラケット１３をインパネ１に対して振動溶着する際には、図３及び図４に示すように、メインブラケット１２とサブブラケット１３とが予め仮組（即ち、両ブラケットが相対移動可能な状態で一体化）された後、インパネ１に対するメインブラケット１２の位置決めがなされる。

メインブラケット１２は、インパネ１に対して位置決めを行うための位置決め部として機能する一対の係合部２１及び一対の凸部２２と、サブブラケット１３の溶着部位に対してインパネ１の結合面７を露出させる開口２３〜２５と、サブブラケット１３との仮組に用いられる開口２６（図４参照）及び係合片２７（図３参照）と、ディスプレイバイザ５をインパネ１に取り付けるための取付部として機能する取付穴２８とを備える。

係合部２１は、図２に示すように、メインブラケット１２の前方上部の両側にそれぞれ設けられ、左右方向に突出する係止爪３１と、この係止爪３１の後端３１ａから所定間隔を置いて左右方向に突出するように設けられた係止片３２と、係止爪３１を上下方向から挟み込むように設けられた係止ブロック３３とを有する。係止ブロック３３には上方または下方（図示せず）に突出する凸条３３ａがそれぞれ設けられている。凸部２２は、メインブラケット１２の前方下部の両側おいてそれぞれ右方向または左方向（図示せず）に突出するように設けられている。

サブブラケット１３は、インパネ１及びメインブラケット１２と振動溶着される溶着部４１〜４３と、メインブラケット１２との仮組に用いられる開口４４（図３参照）及び係合片４５（図４参照）とを備える。サブブラケット１３は、振動溶着の際には矢印（図２参照）で示す左右方向に加振される。ここで、サブブラケット１３は、メインブラケット１２をインパネ１に固定するための固定用部材として用いられるが、高い取付精度を要求されない部品等については、サブブラケット１３にメインブラケット１２の取付穴２８のような取付部を形成することで、サブブラケット１３に対しても取り付けることが可能となる。

溶着部４１〜４３は、サブブラケット１３の裏面側に設けられ、メインブラケット１２の開口２３〜２５に対応する位置にそれぞれ配置される。各溶着部４１〜４３は、インパネ１との溶着部位として並設された一対の第１溶着片５１〜５３（図４参照）と、メインブラケット１２との溶着部位として第１溶着片５１を挟み込むように設けられた一対の第２溶着片５４〜５６（図５参照）とをそれぞれ有する。また、開口４４及び係合片４５は、それぞれメインブラケット１２の係合片２７及び開口２６に対応する位置に設けられている。なお、サブブラケット１３の溶着部４１〜４３は少なくともインパネ１１との溶着部位を有していれば足りるが、更にメインブラケット１２との溶着部位を有することでメインブラケット１２をインパネ１に対してより強固に固定することができるという利点がある。

本実施形態では、メインブラケット１２をインパネ１との間に挟持した状態でサブブラケット１３をインパネ１に対して溶着可能なように、メインブラケット１２に開口２３〜２５を設けた構成としたが、インパネ１をサブブラケット１３の溶着部位に対して露出させる目的を達成できる限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、メインブラケットに設ける開口は、その形状、位置、数量を適宜変更することができ（対応する溶着部についても同様）、また、メインブラケット１２の周縁部に設けて切欠き状としてもよい。場合によっては、メインブラケット１２に開口等を設けることなくサブブラケット１３をインパネ１に対して溶着可能なように、仮組の状態でメインブラケット１２の周辺を囲むようにサブブラケット１３の溶着部位を配置してもよい。

メインブラケット１２とサブブラケット１３との仮組の際には、図３に示すように、メインブラケット１２の係合片２７がサブブラケット１３の開口４４にそれぞれ嵌入される。また、図４に示すように、サブブラケット１３の第１溶着片５１〜５３がメインブラケット１２の開口２３〜２５にそれぞれ嵌入されるとともに、サブブラケット１３の係合片４５がメインブラケット１２の開口２６にそれぞれ嵌入される。

ここで、図４に示すように、溶着時の加振方向（矢印方向）におけるメインブラケット１２の開口２３〜２５のサイズは、それぞれ第１溶着片５１〜５３よりも大きく設定されている。即ち、第１溶着片５２の左右の端部５２ａ，５２ｂと開口２４の左右の縁部２４ａ，２４ｂとの間には一定の間隙Ｇ１が確保される（第１溶着片５１，５３についても同様）。同様に、サブブラケット１３の係合片４５の左右の端部とメインブラケット１２の開口２６の左右の縁部との間には一定の間隙Ｇ２が確保される。また同様に、図３に示すように、メインブラケット１２の係合片２７の左右の端部とサブブラケット１３の開口４４の左右の縁部との間には一定の間隙Ｇ３が確保される。これら間隙Ｇ１〜Ｇ３の大きさは、振動溶着の際の振幅を考慮して設定することができる。

このような間隙Ｇ１〜Ｇ３を確保することで、振動溶着の際に（仮組状態において）、メインブラケット１２とサブブラケット１３との振動方向における相対移動が可能となり、振動を阻害することなく良好な溶着が可能となる。また、このような仮組によりメインブラケット１２とサブブラケット１３とを一体化することで、取付用ブラケット１１をインパネ１に結合する際の作業性を向上させることができる。

また、インパネ１に対するメインブラケット１２の位置決めの際には、メインブラケット１２の係合部２１がインパネ１の取付用開口６の両側に設けられた開口６１に挿入され、これと同時に、メインブラケット１２の凸部２２が結合面７上の左右の壁６２に設けられた開口６２ａに嵌入される。

このとき、係止爪３１の後端３１ａが開口６１の左右の縁部６１ａ，６１ｂの裏面側に当接するとともに、係止片３２が開口１５の左右の縁部６１ａ，６１ｂの表面側に当接することで、係止爪３１と係止片３２とで開口１５の両側縁部を前後方向に挟み込むようにして固定する。また、係止ブロック３３の凸条３３ａが開口６１の上下の縁部６１ｃ，６１ｄに当接した状態となる。これにより、インパネ１に対するメインブラケット１２の移動が規制され、メインブラケット１２のインパネ１に対する位置決めを精度良く行うことができる。さらに、このとき、メインブラケット１２の凸部２２が壁６２の開口６２ａにそれぞれ嵌入された状態となり、これにより、インパネ１に対するメインブラケット１２の左右方向（加振方向）の移動が規制され、メインブラケット１２のインパネ１に対する位置決めをより精度良く行うことができる。

また、取付用ブラケット１１に対するディスプレイバイザ５の取り付けの際には、インパネ１に固定されたメインブラケット１２の取付穴２８にディスプレイバイザの取付爪８が嵌入される。このようにして、インパネ１に対するディスプレイバイザ５の取付精度及び取付強度を向上させることができる。

図５は本発明の第１実施形態に係る取付用ブラケットのインパネに対する結合方法を模式的に示す断面図である。ここに示す断面は、図３に示すV−V断面及びこれに対応する位置のインパネの断面に相当するものである。

まず、図５（ａ）に示すように、サブブラケット１３をメインブラケット１２の上方から矢印方向に下降させる。これによりサブブラケット１３をメインブラケット１２の載置面７１上の所定位置に配置する。

次に、図５（ｂ）に示すように、メインブラケット１２をサブブラケット１３とを仮組する。このとき、図４にも示したように、サブブラケット１３の第１溶着片５２をメインブラケット１２の開口２４に挿入する一方、第２溶着片５５を開口２４の付近の載置面に当接させる（以下、第１溶着片５１，５３及び第２溶着片５４，５６の場合も同様）。

次に、図５（ｃ）に示すように、インパネ１に対してメインブラケット１２を位置決めし、振動溶着を実施する。このとき、振動溶着装置の加振治具７２をサブブラケット１３の溶着部位の表面側から押し当て、サブブラケット１３をインパネ１方向に押圧した状態で図面に垂直な方向に加振する。この振動溶着は、部材を加振することで生じる摩擦熱を利用する方式の周知の溶着機を用いて実行することができる。振動溶着における振動方向は上述のとおり一定であるが、振動周波数は溶着対象に応じて種々の変更が可能である。

そして、サブブラケット１３の第１溶着片５２とインパネ１の結合面７との間で生じた摩擦熱による樹脂の溶解により、第１溶着片５２の先端部５２ｃが結合面７と接合され、また、サブブラケット１３の第２溶着片５５とメインブラケット１２の載置面７１との間で生じた摩擦熱による樹脂の溶解により、第２溶着片５５の先端部５５ｃがメインブラケット１２の載置面７１に接合される。これにより、メインブラケット１２がインパネ１に対して強固に固定される。

図６は本発明の第２実施形態に係る取付用ブラケットの分解斜視図であり、図７は取付用ブラケットを下側から見た斜視図である。なお、第２実施形態において、以下で特に言及しない事項については、上述の第１実施形態の場合と同様とする。

ここで、メインブラケット１２の載置面７１上にはサブブラケット１３との相対位置を定めるための位置決めリブ８１が設けられ、また、サブブラケット１３には仮組の際にメインブラケット１２のリブ８１と嵌合可能な開口８２が設けられている。

位置決めリブ８１は、加振方向（図６の矢印方向）に弾性変形可能なように設けられた略三角形状の平板部材であり、その底部が載置面７１に接続される一方、その底部に対向する頂部が載置面７１から垂直方向に突出する。位置決めリブ８１は、メインブラケット１２と一体形成することができるが、場合によっては、より弾性変形に有利な材料を用いて別体として形成することも可能である。また、位置決めリブ８１の加振方向の厚さは、溶着の際の振動を阻害しない変形を実現できるように設定される。開口８２は位置決めリブ８１の少なくとも一部を嵌入可能な大きさに設けられる。

メインブラケット１２とサブブラケット１３との仮組の際には、図７に示すように、メインブラケット１２の位置決めリブ８１の先端部がサブブラケット１３の開口８２に嵌入される。これにより、仮組の際の加振方向におけるメインブラケット１２とサブブラケット１３との相対位置のずれが解消されて、図４に示した間隙Ｇ１〜Ｇ３をより確実に維持できるため、溶着時の振幅を安定的に確保して溶着不良の発生を抑制することができる。また、位置決めリブ及びそれが挿入される開口の形状は種々の変更が可能であるが、上述のように三角形状をなす位置決めリブ８１の頂部のみが開口８２に嵌入される構成とすることで、溶着の際の振動を阻害しない位置決めリブ８１の変形を容易に実現できる。

図８は本発明の第２実施形態に係る取付用ブラケットのインパネに対する結合方法を模式的に示す断面図である。ここに示す断面は、図７に示すVIII−VIII断面及びこれに対応する位置のインパネの断面に相当するものである。

まず、図８（ａ）に示すように、メインブラケット１２の位置決めリブ８１をサブブラケット１３の開口８２に嵌入させるように、サブブラケット１３をメインブラケット１２の上方から矢印方向に下降させる。これによりサブブラケット１３をメインブラケット１２の載置面７１上の所定位置に配置する。

次に、図８（ｂ）に示すように、メインブラケット１２をサブブラケット１３とを仮組する。この仮組の工程は上述の図５（ｂ）の場合と概ね同様である。

次に、図８（ｃ）に示すように、インパネ１に対してメインブラケット１２を位置決めし、振動溶着を実施する。この振動用着の工程は、上述の図５（ｃ）の場合と概ね同様であるが、このとき、メインブラケット１２の位置決めリブ８１は、振動方向（図８の紙面に垂直な方向）に容易に弾性変形する。これにより、溶着時の振動を阻害せずに加振方向におけるメインブラケット１２とサブブラケット１３との位置ずれを防止することができる。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る車両用部品の結合構造は、少なくとも部材を一定方向に加振することで生じる摩擦熱を利用して結合可能である限りにおいて、実施形態で示したものに限らず種々の部材の結合に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るインパネの運転席側から見た斜視図インパネの裏面側から見た取付用ブラケットの分解斜視図仮組状態の取付用ブラケットを正面側から見た斜視図仮組状態の取付用ブラケットを裏面側から見た斜視図取付用ブラケットのインパネに対する結合方法を示す断面図本発明の第２実施形態に係る取付用ブラケットの分解斜視図本発明の第２実施形態に係る仮組状態の取付用ブラケットを裏面側から見た斜視図本発明の第２実施形態に係る取付用ブラケットのインパネに対する結合方法を示す断面図

符号の説明

１インパネ
５ディスプレイバイザ
６取付用開口
７結合面
８取付爪
１１取付用ブラケット
１２メインブラケット
１３サブブラケット
２１係合部
２２凸部
２６開口
２７係合片
２８取付穴
４１〜４３溶着部
４４開口
４５係合片
５１〜５３第１溶着片
５４〜５６第２溶着片
６２壁
６２ａ開口
７１載置面
７２加振治具
８１位置決めリブ
８２開口
Ｇ１〜Ｇ３間隙

Claims

母材と、
前記母材に結合されるべき中間部材と、
前記母材と前記中間部材との間に形成された第１位置決め部と、
前記母材に対して前記中間部材を固定するための溶着部材と、
前記中間部材と前記溶着部材の間に形成され、前記振動溶着の振動方向に対して弾性変形可能に設けられた位置決めリブと当該位置決めリブと嵌合可能な第１の開口とからなる第２位置決め部と
を備え、
前記中間部材には、前記溶着部材の溶着部位に対して前記母材を露出する第２の開口が形成され、
前記溶着部材は、前記中間部材の前記第２の開口に前記溶着部位を挿入して、前記母材との間に前記中間部材を挟持した状態で、前記母材に対して振動溶着され、
前記中間部材は、前記位置決め部により前記母材に対して位置決めされると共に、前記溶着部材の溶着部位が前記母材に対して接合されることにより、前記母材に固定されたことを特徴とする車両用部品の結合構造。
前記位置決めリブは、略三角形状の平板部材であり、その頂部が前記第１の開口に対して嵌入されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用部品の結合構造。
前記中間部材と前記溶着部材との間に、両部材の離間を妨げる一方、前記振動溶着の振動方向における両部材の相対移動を可能とする係合部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用部品の結合構造。
前記中間部材に、他の部品を取り付けるための取付部を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用部品の取付構造。
前記溶着部材が前記中間部材に振動溶着されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用部品の結合構造。