JP6106059B2 - 車両構成部材 - Google Patents

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この発明は、第１部材に突設された溶着突起を第２部材に振動溶着することで、第１部材と第２部材とを組み付けて構成される車両構成部材に関するものである。
例えば、図８に示すように、自動車のリアスポイラー１０は、熱可塑性樹脂からなるインナー部材(第１部材)１２およびアウター部材(第２部材)１４を振動溶着により接合して組み付けられる車両構成部材である。インナー部材１２には、アウター部材１４における意匠面となる部分の裏側である裏面１４ａと対向する平滑な部位に、溶着用の突起(溶着突起)１６が複数設けられている。振動溶着は、インナー部材１２に突設された溶着突起１６を、アウター部材１４の裏面１４ａに対し所要圧で押付け、この押付け状態でアウター部材１４に一定方向の振動を付与することで、摩擦熱を生じさせて各溶着突起１６の先端部を溶融させる。そして、溶融した樹脂がアウター部材１４と接合することで、インナー部材１２とアウター部材１４とを接合させる。このような第１部材および第２部材を振動溶着により接合して構成された車両構成部材は、特許文献１に開示されている。
リアスポイラー１０のインナー部材１２は、図８に示すように、当該リアスポイラー１０を車体(図示せず)に固定するための設置凹部１８および凹状部１９や、付属部品(図示せず)を取り付ける取付部２０等が設けられ、凹凸形状をなして剛性が高められている。しかし、設置凹部１８、凹状部１９および取付部２０は、アウター部材１４の裏面１４ａからの距離が大きいので溶着突起１６を設けることができない。
特開２０１１−１３１４４５号公報
インナー部材１２とアウター部材１４とを振動溶着する場合に、アウター部材１４における溶着突起１６が配置されている領域に対向する第１の領域では、該溶着突起１６の当接により振動溶着時の圧力や熱影響を大きく受ける。これに対し、アウター部材１４における設置凹部１８、凹状部１９および取付部２０に対向する第２の領域では、振動溶着時に圧力や熱影響を殆ど受けない。このため、リアスポイラー１０は、振動溶着時に第１の領域と第２の領域とが受ける負荷の差により、アウター部材１４の表面に微妙なムラや歪み等が生じ、第１の領域の表面と第２の領域の表面とで僅かな外観の違いが表われて該アウター部材１４の表面品質が低下することがある。特に、自動車の後部に設けられるリアスポイラー１０は、外部に露出するアウター部材１４に対して高度な美感が求められるので、振動溶着による外観への悪影響の抑制が希求されている。
そこで、本発明は、従来の技術に係る車両構成部材に内在している前記課題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、第２部材の表面品質を向上し得る車両構成部材を提供することを目的とする。
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、
第１部材に突設された溶着突起を、第２部材における該第１部材に対向する裏面に振動溶着することで、前記第１部材と第２部材とを組み付けて構成される車両構成部材において、
前記第１部材は、前記溶着突起が間隔をあけて配置された配置領域と、前記配置領域に隣り合って、該配置領域に突設された溶着突起の配置間隔よりも広い範囲で該溶着突起が配置されていない空白領域とを有し、
前記第２部材の裏面に、前記配置領域に対向する第１領域から前記空白領域に対向する第２領域に亘って延在する溝部が形成されたことを要旨とする。
請求項１の発明によれば、第２部材の裏面に、第１部材の配置領域に対向する第１領域から該第１部材の空白領域に対向する第２領域に亘って溝部を設けることで、第２部材における溝部の形成部の曲げ強度を向上させることができる。これにより、第１部材に突設された溶着突起を第２部材の第１領域に振動溶着して両部材を接合して構成する車両内装部材において、該第２部材の表面に微妙なムラや歪み等が生じるのを防止して、該第２部材における該第１領域と第２領域との外観を均一にできる。また、第２部材の裏面に溝部を設けたので、該第２部材の表面にヒケが形成されることがない。
請求項２に係る発明では、
前記溝部は、前記溶着突起が当接する部分から外れた位置に形成されることを要旨とする。
請求項２の発明によれば、溶着突起が当接する部分から外れた位置に溝部が形成されていることで、溶着突起を第２部材に適切に接触した状態で該第２部材に振動溶着することができる。
請求項３に係る発明では、
複数の前記溝部が、互いに並行して形成されることを要旨とする。
請求項３の発明によれば、複数の溝部を並行して形成することで、広い範囲で第２部材の外観を均一にできる。
本発明に係る車両構成部材によれば、第２部材の表面品質を向上し得る。
実施例に係るリアスポイラーを構成するインナー部材およびアウター部材を分離した平面図である。 図１の部分拡大図である。 インナー部材とアウター部材とを組み付けたリアスポイラーを、図２のＸ１−Ｘ１線位置で破断して示す側断面図である。 溶着突起が突設されたインナー部材および溝部が設けられたアウター部材を概略的に示す斜視図である。なお、アウター部材は、裏面側から見た状態で示している。 アウター部材の第１領域から第２領域に亘って延在する溝部を示す説明図である。 図５のＸ２−Ｘ２線断面図である。 (ａ)は、第１変更例に係る溝部の断面形状を示す断面図であり、(ｂ)は、第２変更例に係る溝部の断面形状を示す断面図であり、(ｃ)は、第３変更例に係る溝部の断面形状を示す断面図である。 リアスポイラーの一例を示す分解斜視図である。
次に、本発明に係る車両構成部材につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。実施例では、車両構成部材として、リアスポイラーを例示する。なお、以下の説明において「上」、「下」、「左」、「右」とは、リアスポイラー３０が自動車に取り付けられた状態を基準とした場合で指称する。
図１は、自動車の後部上方に取り付けられる実施例のリアスポイラー(車両構成部材)３０を示す分解斜視図である。このリアスポイラー３０は、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂から成形されたインナー部材(第１部材)３２およびアウター部材(第２部材)３４を備え、インナー部材３２に突設された溶着突起６２をアウター部材３４に振動溶着することで、インナー部材３２とアウター部材３４とを組み付けて構成される(図３参照)。リアスポイラー３０の外観形状を規定するアウター部材３４は、インジェクション成形またはブロー成形等により図１に示す如き形状に形成され、インナー部材３２を収容可能な空間３４ａが内部に確保されている。一方、インナー部材３２は、アウター部材３４の内部の空間３４ａに収容し得る形状にインジェクション成形されており、該アウター部材３４における上板部３６の裏面形状に合わせて形成された突起配置部６０に、複数の溶着突起６２が突設されている。
(アウター部材)
アウター部材３４は、図１〜図３に示すように、左右方向に長手が延在する上板部３６と、左右方向に長手が延在し、該上板部３６の後端から前下方へ傾斜する下板部３８とを備えており、前側が左右方向へ横長に開口すると共に内部に空間３４ａが画成されている。アウター部材３４は、上板部３６および下板部３８のアウター部材３４の外観形状を規定する表面３４ｂおよび裏面３４ｃが平滑に形成されている。上板部３６および下板部３８の肉厚が２.５〜３.５ｍｍとなっている。下板部３８の後端側における左右中央には、ストップランプ５７(図１参照)が整合するランプ装着口４０が設けられている。
(インナー部材)
インナー部材３２は、図１〜図３に示すように、左右方向に長手が延在する上壁部５０と、左右方向に長手が延在すると共に該上壁部５０の後縁から下方へ延出する後壁部５２とを備え、該後壁部５２の下端部５２ｃがアウター部材３４の下板部３８における裏面３４ｃに対向するようになっている。上壁部５０の所要位置には、下方へ凹んだ凹状部である設置凹部５４が複数(実施例では６つ)設けられ、各設置凹部５４には、自動車の車体後部に当該リアスポイラー３０を固定する取付具５５が配設される(図３参照)。また、インナー部材３２における左右中央の後部に、ストップランプ５７が設置されるランプ設置部５６が設けられる共に、該インナー部材３２の左右略中央に、ストップランプ５７から導出する図示しないハーネス(図示せず)を収容するための収容部５８等が上方に開口して形成されている。また、左右方向に延在する後壁部５２は、左右方向へ所要間隔毎に前方へ突出した凸状部５２ａや、後方へ凹んで前方および上方へ開放した凹状部５２ｂを有し、全体が凹凸形状をなしてインナー部材３２の剛性が高められている。なお、インナー部材３２は、上壁部５０および後壁部５２の全体の肉厚が、２.５〜３.５ｍｍとなっている。
インナー部材３２の上壁部５０において、設置凹部５４、凹状部５２ｂ、ランプ設置部５６および収容部５８を除いた略平坦な部分が、アウター部材３４の上板部３６の裏面３４ｃに対し略一定の間隔で対向する突起配置部６０となっている。ここで、設置凹部５４や凹状部５２ｂの上方開口の周縁は突起配置部６０に連設されており、該設置凹部５４の上方開口および凹状部５２ｂの上方開口は、突起配設部６０と隣り合って位置している。
(溶着突起)
インナー部材３２における突起配置部６０の上面には、図１〜図４に示すように、複数の溶着突起６２が、所要間隔(例えば０.５〜４.０ｍｍ)をあけて突設されている。各溶着突起６２は、インナー部材３２に一体成形されており、突起配置部６０から所要高さで突出する断面円形の円柱状に形成されている。そして、溶着突起６２の上端面は、アウター部材３４の上板部３６に溶着される溶着面６４を構成している。
ここで、溶着突起６２の溶着面６４の直径Ｄ(図４参照)は、１.５ｍｍ〜４.０ｍｍの範囲が望ましく、実施例では２.０ｍｍに設定されている。また、溶着突起６２の突出高さ(突起配置部６０の上面から溶着面６４までの距離)Ｈ(図４参照)は、１.５ｍｍ〜４.０ｍｍの範囲が望ましく、実施例では２.０ｍｍに設定されている。
そして、インナー部材３２の上壁部５０は、図２〜図５に示すように、複数の溶着突起６２が所要の間隔をあけて配置された配置領域Ａ１と、溶着突起６２の配置間隔より幅広で該溶着突起６２が配置されていない空白領域Ａ２とを有している。配置領域Ａ１は、図４および図５に２点鎖線で示すように、溶着突起６２が設けられた部分および溶着突起６２同士で挟まれた部分を合わせた領域である。また、空白領域Ａ２は、配置領域Ａ１に隣り合って位置して、配置領域Ａ１に配置された該溶着突起６２間の間隔(離間距離)よりも広い範囲で溶着突起６２が配置されていない領域である。すなわち、空白領域Ａ２は、設置凹部５４、凹状部５２ｂ、ランプ設置部５６および収容部５８等の突起配置部６０より下方へ凹む凹状部分に対応している。なお、凹状部分は、アウター部材３４の上板部３６の裏面３４ｃとの間隔が、突起配置部６０の上面と上板部３６の該裏面３４ｃとの間隔より大きいので、振動溶着に適した溶着突起６２が形成不可能な部分である。
一方、アウター部材３４は、インナー部材３２の配置領域Ａ１に対向する第１領域Ｐ１と、該インナー部材３２の空白領域Ａ２に対向する第２領域Ｐ２とを有している。第１領域Ｐ１は、図４および図５に２点鎖線で示すように、配置領域Ａ１と略同じ輪郭をなす部分である。第２領域Ｐ２は、設置凹部５４や凹状部５２ｂの上方開口部分と対向する部分である。これにより、インナー部材３２とアウター部材３４とは、配置領域Ａ１および第１領域Ｐ１の範囲において各溶着突起６２により互いに接合され、空白領域Ａ２および第２領域Ｐ２の範囲は接合されない(図３参照)。
(溝部)
図１〜図５に示すように、アウター部材３４における上板部３６の裏面３４ｃに、該裏面３４ｃから凹んで線状に延在する溝部４４が複数形成されている。実施例の各溝部４４は、図６に示すように、該溝部４４の延在方向と直交する方向における断面形状が「Ｖ」字形をなす直線のＶ溝となっている。これにより、各溝部４４は、上板部３６の裏面３４ｃに連なる開口縁から当該溝部４４の底部に亘り、該裏面３４ｃの面方向と交差する向きに立ち上がった２つの立壁４６,４６を備えている。従って、アウター部材３４の上板部３６において溝部４４の周辺部分は、該溝部４４が形成されていない平坦な場合と比べて、溝部４４の延在方向における断面係数が向上しており、溝部４４の周辺部分は、該溝部４４の延在方向での曲げ強度が高められている。例えば、上板部３６において、左右方向へ延在して設けられた溝部４４の周辺部分は、左右方向での曲げ強度が高められて、左右方向において変形し難くなっている。また、上板部３６において、前後方向へ延在して設けられた溝部４４の周辺部分は、前後方向での曲げ強度が高められ、前後方向において変形し難くなっている。
各溝部４４の深さ(上板部３６の裏面３４ｃからの底部までの距離)Ｌ(図６参照)は、上板部３６の肉厚の１／３〜１／２の範囲が望ましく、実施例では１.０〜１.５ｍｍとしてある。また、複数の溝部４４を、該溝部４４の延在方向と交差する方向へ並行して設ける場合は、各溝部４４の間隔Ｓ(図４参照)は３.０ｍｍ以上が望ましく、実施例では４.０〜５.０ｍｍとしてある。
各溝部４４は、アウター部材３４の成形時に、上板部３６の裏面３４ｃに成形される。ここで、アウター部材３４の上板部３６は、各溝部４４の形成部位における肉厚が、該溝部４４が形成されていない部位の肉厚より薄くなっているため、上板部３６の表面３４ｂには該溝部４４に沿うヒケが形成されていない。
そして、実施例のリアスポイラー３０では、図２〜図５に示すように、アウター部材３４の上板部３６の裏面３４ｃにおいて、第１領域Ｐ１から第２領域Ｐ２に亘って延在するように各溝部４４が設けられている。すなわち、アウター部材３４の上板部３６は、前述したように、第１領域Ｐ１が、振動溶着時において該溶着突起６２により上側へ押圧されると共に、溶融した樹脂の硬化時において下側へ引張られる。そこで、溶着突起６２による圧力や熱影響を殆ど受けない第２領域Ｐ２から溶着突起６２による圧力や熱影響を受ける第１領域Ｐ１に亘って延在する溝部４４を、上板部３６の裏面３４ｃに設けることにより、アウター部材３４の上板部３６の変形を抑制している。
実施例では、図１および図２に示すように、リアスポイラー３０の左端近傍および右端近傍に設けられる凹部としての設置凹部５４,５４に対応する部分に、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に亘って前後方向に延在する複数(実施例では８本)の溝部４４が、左右方向へ所要間隔に離間して設けられている。また、左端の設置凹部５４および右端の各設置凹部５４を除く残り４つの凹部としての各設置凹部５４に対応する部分に、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に亘って左右方向に延在する複数(実施例では４本または５本)の溝部４４が、前後方向へ所要間隔に離間して設けられている。更に、凹部としての凹状部５２ｂに対応する部分に、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２に亘って略左右方向に延在する複数(実施例では４本)の溝部４４が、前後方向へ所要間隔に離間して設けられている。
ここで、各溝部４４は、第１領域Ｐ１における延在長さである第１延在長さＲ１(図３、図４参照)が５〜５０ｍｍの範囲に設定されると共に、第２領域Ｐ２における延在長さである第２延在長さＲ２(図３、図４参照)が５〜５０ｍｍの範囲に設定されている。なお、溝部４４の第１延在長さＲ１は、第１領域Ｐ１の大きさに応じて設定されると共に、第２延在長さＲ２は、第２領域Ｐ２の大きさに応じて設定される。実施例では、リアスポイラー３０の左端近傍および右端近傍に設けられる設置凹部５４,５４は開口サイズが大きく、これに対向する第２領域Ｐ２も広いため、当該第２領域Ｐ２の前縁側に形成される溝部４４および後縁側に形成される溝部４４とが分離して形成されている。また、左右端の各設置凹部５４を除く４つの設置凹部５４および凹状部５２ｂは開口サイズが小さく、これらに対向する第２領域Ｐ２も狭いため、当該第２領域Ｐ２の左縁側に形成される溝部４４および右縁側に形成される溝部４４とが連なって形成されている。
また、図５に示すように、各溝部４４は、上板部３６の裏面３４ｃにおいて、溶着突起６２が当接する部分から外れた位置に形成されている。すなわち、溝部４４は、所要間隔をあけて配置された溶着突起６２の間に位置して、上下方向において該溶着突起６２と重ならないようになっている。これにより、溶着突起６２の溶着面６４の全面をアウター部材３４の上板部３６の裏面３６ｃに適切に接触させ得ると共に、アウター部材３４を振動させた際に、溶着突起６２が溝部４４の縁に引っ掛かることを防止し得る。
次に、インナー部材３２およびアウター部材３４を溶着して、リアスポイラー３０を形成する場合について説明をする。溝部４４が設けられたアウター部材３４および溶着突起６２が設けられたインナー部材３２を、図示しない振動溶着装置の固定治具、振動治具に夫々装着し、インナー部材３２の突起配置部６０をアウター部材３４の上板部３６に整合させる。これにより、インナー部材３２の突起配置部６０に設けられた各溶着突起６２は、アウター部材３４の上板部３６における第１領域Ｐ１内において、該上板部３６の裏面３４ｃに当接した状態となる。
そして、溶着突起６２の溶着面６４をアウター部材３４の上板部３６に内側から押し付けた状態で振動治具を作動し、インナー部材３２を振動させる。溶着突起６２の溶着面６４が摩擦熱により溶融すると、その溶融樹脂が溶着突起６２およびアウター部材３４の上壁部５０の当接した部分から周囲へ広がるように溶け出し始める。振動溶着が進行すると、溶融した樹脂が温度低下と共に次第に硬化し、溶融樹脂が完全に硬化すると、各溶着突起６２の溶着面６４がアウター部材３４の上板部３６の裏面３４ｃに溶着し、インナー部材３２とアウター部材３４とが接合して組み付けられる。
従って、実施例のリアスポイラー３０は、インナー部材３２に突設された各溶着突起６２をアウター部材３４における上板部３６の裏面３４ｃに振動溶着した際に、アウター部材３４の表面に微妙なムラや歪み等が生じることが防止され、該アウター部材３４における第１領域Ｐ１と第２領域Ｐ２との外観を均一にできる。これにより、アウター部材３４における上板部３６の表面３６ｂに、第１領域Ｐ１と第２領域Ｐ２との境界が目立つようにならず、該アウター部材３４の表面品質が低下するのを防止し得る。そして、自動車の後部に設けられて高いデザイン性が要求されるリアスポイラー３０の美感が損なわれることがなく、表面品質を保つことが可能である。
また、溝部４４は、アウター部材３４における上板部３６の第１領域Ｐ１において、溶着突起６２が当接部分から外れた位置に延在するよう形成されているので、溶着突起６２における溶着面６４の全面が上板部３６の裏面３６ｃに当接しない状態で振動溶着される。これにより、溶着突起６２の溶融不良が発生しないので、溶着突起６２の溶着面６４とアウター部材３４の上板部３６との溶着強度が確保され、インナー部材３２とアウター部材３４との接合強度が維持される。
また、溝部４４を、互いに並行して形成することで、第１領域Ｐ１が広い場合であっても、アウター部材３４の表面に微妙なムラや歪み等が生じることが防止され、該アウター部材３４の第１領域Ｐ１と第２領域Ｐ２との外観を均一にできる。
また、実施例に係るリアスポイラー３０は、アウター部材３４の上板部３６において、インナー部材３２に接合されない第２領域Ｐ２に延在するよう溝部４４を設けたことで、第２領域Ｐ２も断面係数が向上して曲げ強度が高められている。これにより、リアスポイラー３０の上板部３６が走行時の強烈な風圧を受けた場合に、第２領域Ｐ２が下側へ変形するのを抑制し得る。
(変更例)
（１）溝部４４の断面形状は、実施例に例示した「Ｖ」字形に限るものではなく、上板部３６の裏面３４ｃに連なる開口縁から当該溝部４４の底部に亘り、該裏面３４ｃの面方向と交差する向きに立ち上がった立壁４６を備えたものであればよい。図７(ａ)に示す第１変更例に係る溝部４４は、断面形状が台形状をなすものであり、上板部３６の裏面３４ｃに連なる開口縁から当該溝部４４の底部に亘り、該裏面３４ｃの面方向と交差する向きに立ち上がった２つの立壁４６,４６を備えていることで、上板部３６の断面係数が向上して該上板部３６の曲げ強度を高めることができる。図７(ｂ)に示す第２変更例に係る溝部４４は、断面形状が矩形状をなすものであり、上板部３６の裏面３４ｃに連なる開口縁から当該溝部４４の底部に亘り、該裏面３４ａの面方向と交差する向きに立ち上がった２つの立壁４６,４６を備えていることで、上板部３６の断面係数が向上して該上板部３６の曲げ強度を高めることができる。図７(ｃ)に示す第３変更例に係る溝部４４は、断面形状が「Ｕ」字形状をなすものであり、上板部３６の裏面３４ｃに連なる開口縁から当該溝部４４の底部に亘り、該裏面３４ｃの面方向と交差する向きに立ち上がった２つの立壁４６,４６を備えていることで、上板部３６の断面係数が向上して該上板部３６の曲げ強度を高めることができる。
（２）実施例では、直線状に延在する溝部４４を例示したが、該溝部４４は、アウター部材３２の裏面３４ｃに沿って円弧状に湾曲して延在するものや、スプライン状またはジグザグ状に蛇行して延在するものであってもよい。
（３）実施例では、アウター部材３４における上板部３６の裏面３６ｃにおいて、複数の溝部を互いに並行して延在するよう形成した形態を例示したが、各溝部は、並行せずに延在するよう形成したり、交差して延在するよう形成してもよい。また、上板部３６の裏面３６ｃの面方向における第１方向に延在する複数の溝部と、該第１方向と交差する第２方向に延在する複数の溝部とを、格子状に交差するよう形成してもよい。
（４）実施例では、車両構成部材としてリアスポイラーを例示したが、本願発明は、第１部材および第２部材を振動溶着により接合する全ての車両構成部材が対象とされる。
３２ インナー部材(第１部材)，３４ アウター部材(第２部材)，３４ｃ 裏面
４４ 溝部，６２ 溶着突起，Ａ１ 配置領域，Ａ２ 空白領域，Ｐ１ 第１領域
Ｐ２ 第２領域

Claims (3)

  1. 第１部材に突設された溶着突起を、第２部材における該第１部材に対向する裏面に振動溶着することで、前記第１部材と第２部材とを組み付けて構成される車両構成部材において、
    前記第１部材は、前記溶着突起が間隔をあけて配置された配置領域と、前記配置領域に隣り合って、該配置領域に突設された溶着突起の配置間隔よりも広い範囲で該溶着突起が配置されていない空白領域とを有し、
    前記第２部材の裏面に、前記配置領域に対向する第１領域から前記空白領域に対向する第２領域に亘って延在する溝部が形成された
    ことを特徴とする車両構成部材。
  2. 前記溝部は、前記溶着突起が当接する部分から外れた位置に形成される請求項１記載の車両構成部材。
  3. 複数の前記溝部が、互いに並行して形成される請求項１または２記載の車両構成部材。
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