JP5915042B2 - 摩擦接合構造及びポンプ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、摩擦接合構造及びポンプ装置に関するものである。
従来、所謂超音波溶着やスピン溶着等、二部材間に生ずる摩擦熱を利用して両者の接触部分を接合する方法が知られている。そして、このような摩擦接合を採用することによって、その接合部に高いシール性を持たせることができる。
しかしながら、シール性を担保すべく溶融量を多く設定することで、その接合部からはみ出る溶融生成物、即ち「バリ」の発生量も増加する。このため、多くの場合、摩擦接合部の近傍には、その発生したバリを収容するための貯留部が設けられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００５−８１３５１号公報 実開平５−５６４２４号公報
ところが、接合対象となる二部材が摺接状態で相対回転するスピン溶着の場合には、見かけ上、その発生したバリが貯留部内を周回することがある。そして、そのバリが一所に集まることで貯留部外にはみ出す可能性がある。
例えば、図１１及び図１２に示すように、略円筒状に形成された筒体６０の開口端６０ａに円板状の蓋体６１を取着し、両者を摩擦接合する。この例においては、筒体６０の開口端６０ａには、環状溝６２が形成され、蓋体６１には、その環状溝６２に対応する円環板状の摺接突部６３が形成されている。そして、摺接突部６３の先端と環状溝６２の底部６４とが摺接する状態で、筒体６０と蓋体６１とが相対回転することにより、その摺接部分に摩擦接合部６５が形成される。
また、摩擦接合部６５を構成する摺接突部６３の同心位置には、環状溝６２の壁部６６，６７が配置されており、これにより、摺接突部６３と各壁部６６，６７との間には、環状の貯留部６９が形成される。そして、摩擦接合部６５において発生するバリ６８は、この貯留部６９内に収容されるようになっている。尚、この例では、発生するバリ６８の多くが摩擦接合部６５の径方向外側にはみ出すことから、外側の貯留部６９ａの方が幅広に設定されている。
しかしながら、このような貯留部６９には、多くの場合、摺接突部６３及び環状溝６２の真円度、或いは同軸度に基づいて、幅の狭い部分（幅狭部Ｓ）が形成される。そして、この幅狭部Ｓにバリ６８が集積することによって、その貯留部６９（６９ａ）外へのバリ６８のはみ出しが発生する。
このようなバリ６８のはみ出しを防ぐ方策としては、その貯留部６９（６９ａ）を大きくする、或いは溶融量を最適化してバリ６８の発生を抑える等が考えられる。しかしながら、貯留部６９の大型化には限りがあり、また摩擦接合による溶融量を最適化するためには、その構成要素について厳密な公差管理を行う必要がある。そのため、このような問題を解決し得る新たな摩擦接合構造が求められており、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、貯留部の大型化や厳密な公差管理を要することなく、バリのはみ出しを抑えることのできる摩擦接合構造及びポンプ装置を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、摺接状態で相対回転させることにより二部材間に環状の摩擦接合部を形成するとともに、前記摩擦接合部の同心位置に環状壁を配置することにより、該環状壁と前記摩擦接合部との間に貯留部を形成して該貯留部内にバリを収容する摩擦接合構造において、前記貯留部を周方向に区画して前記バリを分散させる複数の区画体を備え、前記区画体は、前記二部材のうちの一方が固定された状態で他方が摺接状態で回転する際に回転する側に設けられ、前記二部材は、少なくとも摺接部分が樹脂により形成され、前記環状壁を有する第１部材、及び前記環状壁と同心位置において前記第１部材に摺接する環状の摺接突部を備えた第２部材であって、前記各区画体は、前記環状壁又は前記摺接突部の少なくとも何れか一方の前記摩擦接合部に隣接した位置に設けられて径方向に突出する複数の突起であり、前記貯留部内に発生した前記バリを回転方向下流側のみに付着させたこと、を要旨とする。
即ち、バリのはみ出しは、貯留部内のバリが一所に集まることにより発生する。この点、上記構成によれば、摩擦接合部において発生したバリは、各区画体に付着することによって、それぞれ分散した状態で貯留部内に収容される。そして、これにより、発生したバリが貯留部内の一所に集積される状況を回避することができる。その結果、貯留部の大型化や、各部材の厳密な公差管理を行うことなく、その外部へのバリのはみ出しを抑えることができる。
また、樹脂の溶融により発生するバリは、軽く嵩張るものになりやすい。このため、バリが、二部材間の相対回転により貯留部内を周回しやすく、且つその集積による貯留部外へのはみ出しも起こりやすい傾向がある。従って、上記構成に本発明を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。また、このような樹脂部材間の摩擦接合は、その溶融温度の低さから、電子機器のケースに広く用いられる。従って、幅広い分野において、その優れた効果を享受することができる。
また、上記構成によれば、簡素な構成にて、各区画体を形成することができる。
また、上記構成によれば、摩擦接合部に干渉することなく、より摩擦接合部に近接した位置に各区画体を配置することができる。これにより、その発生したバリを速やかに区画体に付着させることができる。その結果、より好適に、貯留部内のバリを分散させることができる。
請求項２に記載の発明は、前記各突起は、先端が相対回転方向に傾倒していること、を要旨とする。
上記構成によれば、より確実に、各突起にバリを付着させることができる。
請求項３に記載の発明は、前記区画体は、前記第１部材が固定された状態で前記第２部材が摺接状態で回転する際に前記摺接突部の前記摩擦接合部に隣接した位置に設けられ、前記貯留部内に発生した前記バリを回転方向下流側のみに付着させたこと、を要旨とする。
上記構成によれば、摩擦接合部に干渉することなく、より摩擦接合部に近接した位置に各区画体を配置することができる。これにより、その発生したバリを速やかに区画体に付着させることができる。その結果、より好適に、貯留部内のバリを分散させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記環状壁の先端には、前記貯留部側に延びるフランジが形成されること、を要旨とする。
即ち、バリのはみ出しは、その貯留部内において集積したバリが、環状壁の壁面に沿ってせり上がり、当該環状壁を乗り越えることにより発生する。この点、上記構成によれば、その壁面の上方をフランジが覆うことにより、当該壁面沿いにせり上がるバリを貯留部内に抑えこむことができる。これより、効率良くバリを貯留部内に収容することができ、その結果、環状壁の高さを低くして貯留部の容積を小さく抑えることができる。
請求項５に記載の発明は、前記各区画体は、前記摩擦接合部の径方向外側に形成された前記貯留部内に配置されること、を要旨とする。
即ち、摩擦接合部において発生するバリは、遠心力によって、その径方向外側にはみ出すことが多い。従って、上記構成によれば、より効果的に、そのバリのはみ出しを抑えることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の摩擦接合構造を有するポンプ装置であること、を要旨とする。
即ち、ポンプ装置では、そのシール性を確保するため、摩擦接合が用いられることが多い。更に、他の機器に隣接して配置されることから、バリのような異物を外部に出さないような構造が求められている。従って、本発明は、このようなポンプ装置に適用することが望ましい。
請求項７に記載の発明は、摺接状態で相対回転させることにより二部材間に環状の摩擦接合部を形成するとともに、前記摩擦接合部の同心位置に環状壁を配置することにより、該環状壁と前記摩擦接合部との間に貯留部を形成して該貯留部内にバリを収容する摩擦接合構造において、前記貯留部を周方向に区画して前記バリを分散させる複数の区画体を備え、前記二部材は、前記環状壁を有する第１部材、及び前記環状壁と同心位置において前記第１部材に摺接する環状の摺接突部を備えた第２部材であって、前記各区画体は、前記環状壁又は前記摺接突部の少なくとも何れか一方に設けられて径方向に突出する複数の突起であり、前記各突起は、先端が相対回転方向に傾倒していること、を要旨とする。
上記構成によれば、より確実に、各突起にバリを付着させることができる。
本発明によれば、貯留部の大型化や厳密な公差管理を要することなく、バリのはみ出しを抑えることが可能な摩擦接合構造及びポンプ装置を提供することができる。
電動ポンプ装置の概略構成を示す断面図。 モータケース（開口端近傍）の斜視図。 カバーの斜視図。 モータケースの開口端にカバーを取着した状態を示す部分断面図。 第１の実施形態における摩擦接合構造を示す断面図（Ａ−Ａ断面）。 第２の実施形態における摩擦接合構造を示す部分断面図。 別例の摩擦接合構造を示す断面図（Ａ−Ａ断面）。 別例の摩擦接合構造を示す断面図（Ａ−Ａ断面）。 別例の摩擦接合構造を示す断面図（Ａ−Ａ断面）。 別例の摩擦接合構造を示す断面図（Ａ−Ａ断面）。 従来の摩擦接合構造及びバリのはみ出しを模式的に示す部分断面図。 従来の摩擦接合構造及びバリのはみ出しを模式的に示す断面図。
（第１の実施形態）
以下、本発明を電動ポンプ装置に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動ポンプ装置１は、ポンプケース２内に収容されたポンプ機構（内接ギヤポンプ）３と、ポンプケース２の一端（同図中、左側の端面２ａ）に取着されることにより、ポンプ機構３の吸入部及び吐出部を構成するポンププレート４とを備えている。また、ポンプケース２の他端（同図中、右側の端面２ｂ）には、略円筒状に形成されたモータケース５が固定されており、その内部には、駆動源となるモータ６及びその制御基板７が収容されている。そして、モータケース５の先端（開口端５ａ）には、略円板状に形成されたカバー８が取着されている。
詳述すると、モータケース５は、樹脂モールドによりモータ６のステータ１０と一体に形成されている。そして、制御基板７は、その開口端５ａ近傍に収容されている。また、モータケース５の筒内には、ポンプケース２の端面２ｂに突設された円筒状の支持部１１が同軸配置されている。そして、モータ６のロータ１２は、この支持部１１に挿通された駆動軸１３に固定されることにより、ステータ１０の径方向内側に配置されている。
具体的には、駆動軸１３は、支持部１１に設けられた軸受け１４により回転自在に支承されている。また、ロータ１２は、略有底円筒状に形成されるとともに、支持部１１の径方向外側を包囲する態様でモータケース５の筒内に配置されている。そして、ロータ１２は、その底部１２ａに駆動軸１３の一端が固定されることにより、当該駆動軸１３を介して、ポンプ機構３（のインナギヤ３ａ）に連結されている。
ここで、本実施形態のカバー８は、モータケース５と同様、樹脂（例えば、ポリアミド等）により形成されている。そして、モータケース５は、その開口端５ａにカバー８が摩擦接合されることで、その筒内の液密性が確保されている。
詳述すると、図２に示すように、モータケース５の開口端５ａには、軸方向（同図中、上側）に開口する環状溝２１が形成されている。また、図３に示すように、カバー８の取着面８ａには、上記環状溝２１に対応する円環板状の摺接突部２２が形成されている。そして、図４に示すように、カバー８は、その摺接突部２２の先端を環状溝２１内に挿入し、当該環状溝２１の底部２３に当接させる態様で、モータケース５の開口端５ａに取着される。
本実施形態では、このように摺接突部２２が環状溝２１の底部２３に当接した状態で、カバー８を回転させる。尚、このとき、モータケース５は、回転不能に固定されている。そして、これにより両者を相対回転させることにより、そのモータケース５の開口端５ａにカバー８を摩擦接合（スピン溶着）する構成になっている。
具体的には、図３及び図４に示すように、摺接突部２２の先端には、その他の部分よりも薄肉に形成された溶融部２４が設定されている。そして、その摩擦熱により溶融した溶融部２４及び環状溝２１の底部２３が溶着することにより、環状の摩擦接合部２５が形成される。
さらに、摩擦接合部２５の同軸位置には、環状溝２１の壁部２６，２７が配置されている。そして、本実施形態では、この環状壁としての壁部２６，２７と摩擦接合部２５との間に形成される隙間を貯留部２８として、その貯留部２８内に、摩擦接合部２５からはみ出した溶融生成物、即ち「バリ」を収容する構成になっている。
また、図３に示すように、摺接突部２２には、その全周に亘って、径方向外側に突出する複数の突起２９が形成されている。具体的には、これらの各突起２９は、軸方向に延びる板状に形成されている。図５に示すように、各突起２９は、摩擦接合部２５となる摺接突部２２とともに、環状溝２１内に配置される。そして、摺接突部２２とその径方向外側を包囲する壁部２６との間に形成される貯留部２８ａは、これらの各突起２９によって、周方向に区画されるようになっている。
即ち、その摩擦接合時、摩擦接合部２５において発生したバリ３０は、摺接突部２２（カバー８）の回転（同図に示す例では、反時計回り方向）に伴って、その発生位置よりも回転方向下流側に位置する各突起２９に付着する。その結果、バリ３０は、その区画体としての各突起２９に付着した状態で、周方向に分散して貯留部２８ａ内に収容される。
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記構成によれば、簡素な構成にて、その発生したバリ３０が貯留部２８内の一所に集積される状況を回避することができる。その結果、貯留部２８の大型化や、モータケース５及びカバー８の厳密な公差管理を行うことなく、その外部へのバリ３０のはみ出しを抑えることができる。
（２）モータケース５及びカバー８は、ともに樹脂により形成される。即ち、樹脂の溶融により発生するバリ３０は、軽く嵩張るものになりやすい。このため、そのバリ３０が、カバー８の回転により貯留部２８内を周回しやすく、且つその集積による貯留部２８外へのはみ出しも起こりやすい傾向がある。従って、このような構成に上記（１）の発明を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。また、このような樹脂部材間の摩擦接合は、その溶融温度の低さから、電子機器のケースに広く用いられる。従って、幅広い分野において、その優れた効果を享受することができる。
（３）摺接突部２２に設けられた各突起２９により区画体が形成される。これにより、その区画体としての各突起２９が、摺接突部２２と一体に回転する。即ち、各突起２９が摩擦接合部２５に隣接した位置にあるため、その発生したバリ３０が突起２９に付着しやすい。その結果、より好適に、貯留部２８内のバリ３０を周方向に分散させることができる。
（４）各突起２９は、摺接突部２２から径方向外側に突出するように形成される。これにより、その区画体としての各突起２９は、摺接突部２２とその径方向外側を包囲する壁部２６との間の貯留部２８ａ内に配置される。即ち、通常、摩擦接合部２５において発生するバリ３０は、遠心力によって、その摩擦接合部２５の径方向外側にはみ出すことが多い。従って、上記構成によれば、より効果的に、そのバリ３０のはみ出しを抑えることができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明を電動ポンプ装置に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、便宜上、第１の実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、本実施形態では、モータケース５の開口端５ａに設けられた環状溝３１の各壁部３２，３３のうち、径方向外側（同図中、右側）に位置する壁部３２の先端３２ａには、その全周に亘って、径方向内側（同図中、左側）に延びるフランジ３５が形成されている。
即ち、バリ３０のはみ出しは、その貯留部２８ａ内において集積したバリ３０が、壁部３２の壁面３２ｂに沿ってせり上がり、同壁部３２を乗り越えることにより発生する。この点を踏まえ、本実施形態では、上記のように、壁部３２の先端３２ａから貯留部２８ａ側に突出するフランジ３５を設けることで、その壁面３２ｂの上方を覆う。そして、その壁面３２ｂ沿いにせり上がるバリ３０を、フランジ３５によって貯留部２８ａ内に抑えこむ構成になっている。
以上、本実施形態によれば、その発生するバリ３０を、効率良く、貯留部２８ａ内に収容することできる。そして、その高い収容効率を活かして、貯留部２８ａの容積を小さくすることができる。具体的には、上記第１の実施形態との比較において、貯留部２８ａを構成する環状溝３１の溝深さを浅く（壁部３２の高さを低く）することができる。その結果、より一層の小型化を図ることができる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、本発明を電動ポンプ装置１、詳しくはモータケース５とカバー８との摩擦接合構造に具体化した。しかし、その適用部位については必ずしもこれに限るものではなく、二部材間を摩擦接合するものであれば、どのようなものに適用してもよい。従って、例えば、プーリ等を介して駆動されるポンプ装置に適用してもよく、またポンプ装置以外の用途に適用してもよい。
・上記各実施形態では、摺接突部２２に複数の突起２９を設け、当該各突起２９を区画体として貯留部２８（２８ａ）を周方向に区画することとした。しかし、これに限らず、例えば、図７に示すように、環状溝４１の壁部４２，４３のうち、径方向外側に位置する壁部４２について、その全周に亘り、径方向内側に突出する複数の突起４４を形成する。そして、これらの各突起４４を区画体として、貯留部２８（２８ａ）を周方向に区画する構成としてもよい。このような構成としても、上記各実施形態と同様、貯留部２８内のバリ３０を周方向に分散して収容することができる。
尚、このような構成との比較において、上記各実施形態のようにカバー８側の摺接突部２２に各突起２９を設ける構成には、その各突起２９の形成が容易、且つ、摩擦接合部２５に干渉することなく、その区画体としての各突起２９を摩擦接合部２５に近接した位置に配置することが可能という利点がある。
・また、図８に示すように、区画体となる各突起４７の先端を、摩擦接合する二部材間の相対回転方向に傾倒する構成としてもよい。具体的には、同図に示す例では、カバー８の摺接突部２２に各突起４７が設けられている。従って、これら各突起４７の先端は、カバー８の回転方向（同図中、反時計回り方向）に傾倒している。このような構成とすれば、より確実に、各突起４７にバリ３０を付着させることができる。
尚、回転するカバー８に対して固定状態で摺接するモータケース５側（の壁部）に、その区画体となる各突起を形成する場合には、カバー８の回転方向とは逆向きの方向が「相対回転方向」となる。従って、例えば、図７に示す例を基礎とするならば、各突起４４の先端は、同図中、時計回り方向に傾倒させるとよい。
・上記各実施形態、及び上記図７及び図８に示す例では、摩擦接合部２５の径方向外側に位置する貯留部２８ａ内に区画体となる各突起（２９，４４，４７）を配置することとした。しかし、これに限らず、摩擦接合部２５の径方向内側に、バリ３０が出やすい場合には、図９に示すように、摺接突部５０の全周に亘り、径方向内側に突出する複数の突起５１を形成する。そして、これらの各突起５１を区画体として、貯留部２８ｂを周方向に区画する構成としてもよい。
・さらに、摩擦接合部２５の径方向外側及び内側に位置する各貯留部２８ａ，２８ｂの両方に区画体を配置する構成としてもよい。具体的には、図１０に示すように、摺接突部５２の径方向外側及び内側にそれぞれ、複数の突起５３，５４を形成する。そして、これらの各突起５３，５４を区画体として、摩擦接合部２５の径方向外側及び内側に位置する各貯留部２８ａ，２８ｂをそれぞれ周方向に区画する構成としてもよい。尚、環状溝の壁部に設けられた複数の突起によって、外側の貯留部２８ａに配置される区画体、及び内側の貯留部２８ｂに配置される区画体の少なくとも一方を構成してもよい。
・上記各実施形態では、固定状態にあるモータケース５の開口端５ａに対して回転するカバー８を摺接させることにより、その摩擦接合を行うこととした。しかし、これに限らず、摩擦接合する二部材は、摺接状態で相対回転させることができるものであれば、どのようなものであってもよい。
・また、上記各実施形態では、モータケース５の開口端５ａに環状溝２１を形成することにより、同モータケース５を環状壁としての壁部２６，２７を有する第１部材とする。そして、第２部材としてのカバー８に摺接突部２２を形成することした。しかしながら、例えば、そのカバーが重力方向下側から取着されるような場合等には、カバー側に環状溝を形成し、その壁部を環状壁とする。そして、モータケース側に摺接突部を形成する構成であってもよい。この場合、カバーが第１部材となり、モータケースが第２部材となる。
・さらに、摩擦接合部との間にバリの貯留部を形成する環状壁が配置される構成であれば、必ずしも環状溝はなくともよい。
・上記各実施形態では、モータケース５及びカバー８は、ともに樹脂により形成されることとした。しかし、これに限らず、少なくともその摺接部分（摺接突部２２先端の溶融部２４及び環状溝２１の底部２３）が樹脂であることが望ましい。尚、ポリアミド以外の樹脂を用いてもよい。そして、その摩擦接合が可能であれば、双方ともに金属であってもよい。
１…電動ポンプ装置、２…ポンプケース、３…ポンプ機構、４…ポンププレート、５…モータケース、５ａ…開口端、６…モータ、７…制御基板、８…カバー、２１…環状溝、２２…摺接突部、２３…底部、２４…溶融部、２５…摩擦接合部、２６，２７…壁部、２８（２８ａ，２８ｂ）…貯留部、２９…突起、３０…バリ、３１…環状溝、３２，３３…壁部、３２ａ…先端、３２ｂ…壁面、３５…フランジ、４１…環状溝、４２，４３…壁部、４４…突起、４７…突起、５０…摺接突部、５１…突起、５２…摺接突部、５３，５４…突起。

Claims (7)

  1. 摺接状態で相対回転させることにより二部材間に環状の摩擦接合部を形成するとともに、前記摩擦接合部の同心位置に環状壁を配置することにより、該環状壁と前記摩擦接合部との間に貯留部を形成して該貯留部内にバリを収容する摩擦接合構造において、
    前記貯留部を周方向に区画して前記バリを分散させる複数の区画体を備え、
    前記区画体は、前記二部材のうちの一方が固定された状態で他方が摺接状態で回転する際に回転する側に設けられ、
    前記二部材は、少なくとも摺接部分が樹脂により形成され、前記環状壁を有する第１部材、及び前記環状壁と同心位置において前記第１部材に摺接する環状の摺接突部を備えた第２部材であって、
    前記各区画体は、前記環状壁又は前記摺接突部の少なくとも何れか一方の前記摩擦接合部に隣接した位置に設けられて径方向に突出する複数の突起であり、前記貯留部内に発生した前記バリを回転方向下流側のみに付着させたこと、
    を特徴とする摩擦接合構造。
  2. 請求項１に記載の摩擦接合構造において、
    前記各突起は、先端が相対回転方向に傾倒していること、
    を特徴とする摩擦接合構造。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の摩擦接合構造において、
    前記区画体は、前記第１部材が固定された状態で前記第２部材が摺接状態で回転する際に前記摺接突部の前記摩擦接合部に隣接した位置に設けられ、前記貯留部内に発生した前記バリを回転方向下流側のみに付着させたこと、
    を特徴とする摩擦接合構造。
  4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の摩擦接合構造において、
    前記環状壁の先端には、前記貯留部側に延びるフランジが形成されること、
    を特徴とする摩擦接合構造。
  5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の摩擦接合構造において、
    前記各区画体は、前記摩擦接合部の径方向外側に形成された前記貯留部内に配置されること、を特徴とする摩擦接合構造。
  6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の摩擦接合構造を有するポンプ装置。
  7. 摺接状態で相対回転させることにより二部材間に環状の摩擦接合部を形成するとともに、前記摩擦接合部の同心位置に環状壁を配置することにより、該環状壁と前記摩擦接合部との間に貯留部を形成して該貯留部内にバリを収容する摩擦接合構造において、
    前記貯留部を周方向に区画して前記バリを分散させる複数の区画体を備え、
    前記二部材は、前記環状壁を有する第１部材、及び前記環状壁と同心位置において前記第１部材に摺接する環状の摺接突部を備えた第２部材であって、
    前記各区画体は、前記環状壁又は前記摺接突部の少なくとも何れか一方に設けられて径方向に突出する複数の突起であり、
    前記各突起は、先端が相対回転方向に傾倒していること、
    を特徴とする摩擦接合構造。
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