JP7402958B2 - 振動溶着成形品 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の樹脂部品を振動溶着させた振動溶着成形品、振動溶着成形品を得るための振動溶着装置、及び、振動溶着成形品の製造方法に関する。
例えば、車両の後部に設けられるテールゲートの上部には、テールゲートスポイラーと称する樹脂性の部品が設けられることがある。一例として、テールゲートスポイラーには、複数の樹脂部品を振動溶着させた振動溶着成形品が用いられる。このような振動溶着成形品に関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。
特許文献１に示されるような、振動溶着成形品は、略Ｖ字状に形成された部位を含む外側部材と、この外側部材の略Ｖ字状に形成された部位の内側に配置されていると共に外側部材に振動溶着されている内側部材と、を有する。
外側部材は、略板状のベース面部と、このベース面部に対して斜めに形成されベース面部に対向している斜面部と、を有する。また、内側部材は、ベース面部に振動溶着されている第１接合面部、及び、斜面部に振動溶着されている第２接合面部と、を有する。
振動溶着する際には、第１接合面部をベース面部に向かって押圧しながら振動を加えると共に、斜面部を第２接合面部に向かって押圧する。
振動溶着により２部品を一体化することで、接着剤等を用いる必要がなく、また、高い外観性を確保することができる。
特開２０１０－２０８０５８号公報
ところで、特許文献１に開示されたようなテールゲートスポイラーは、車両の後端上部に設けられるため、後続車からの視認性が高い。このため、一部の車両において外側部材の斜面部に開口を設け、この開口にブレーキランプを設けることが考えられる。
このような場合において、特許文献１に開示されるように斜面部を治具（補助治具）で押圧すると、以下に説明するような問題が生じ得ることが分かった。斜面部の強度は、開口が形成されたことにより低下する。このため、斜面部を治具で押圧しながら溶着すると、斜面部が大きく撓むこと等により、内側部材を外側部材に十分に溶着できない虞がある。
テールゲートスポイラーに限らず、開口を有する振動溶着成形品において、内側部材を外側部材に高い強度で溶着させることが望まれる。
本発明は、内側部材を外側部材に高い強度で溶着させることができる技術の提供を課題とする。
本開示によれば、略Ｖ字状に形成された部位を含む外側部材と、この外側部材の略Ｖ字状に形成された部位の内側に配置されていると共に前記外側部材に振動溶着されている内側部材と、を有する振動溶着成形品であって、
前記外側部材は、略板状のベース面部と、このベース面部に対して斜めに形成され前記ベース面部に対向している斜面部と、を含み、
前記斜面部は、他の部品を取り付け可能に開けられた外側部材開口部を有し、
前記内側部材は、前記ベース面部に振動溶着されている第１接合面部、及び、前記斜面部に振動溶着されている第２接合面部と、この第２接合面部から前記ベース面部に向かって突出する突起部と、前記第１接合面部から前記斜面部に向かって立ち上げられている立壁部と、前記第２接合面部から前記ベース面部に向かって延びている補助壁部と、を含み、
前記突起部は、前記立壁部と前記補助壁部との中央位置を含むように形成されていることを特徴とする振動溶着成形品が提供される。
本発明では、内側部材を外側部材に高い強度で溶着させることができる技術を提供することができる。
実施例１による振動溶着成形品としてのテールゲートスポイラーの斜視図である。 図１の２－２線断面図である。 図３Ａは、図２に示された内側部材の斜視図、図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ矢視図である。 他の部品としてのブレーキランプが外された状態における、図１の４矢視図である。 図２に示したテールゲートスポイラーを製造するための振動溶着装置について説明する図である。 実施例２によるテールゲートスポイラーに用いられる内側部材の平面図である。
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは乗員から見て左、Ｒｉは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞
図１及び図２を参照する。振動溶着成形品１０としてのテールゲートスポイラー１０（以下、スポイラー１０と略記する。）は、車両Ｖｅの後端上部に設けられる。スポイラー１０は、車両Ｖｅの空力特性を向上させると共に、意匠性を高める目的で車体Ｂｏに取り付けられる。
スポイラー１０は、車体Ｂｏの後端上部から連続するように後方に延びていると共に、車幅方向に亘って設けられている。スポイラー１０の下方には、リヤガラスＲｇが設けられている。
図２を参照する。スポイラー１０は、略Ｖ字状に形成された部位を含む外側部材２０と、この外側部材２０の略Ｖ字状に形成された部位の内側に配置されていると共に外側部材２０に振動溶着されている内側部材３０と、を有する。
スポイラー１０には、他の部品ＳｌとしてのストップランプＳｌ（以下、単にランプＳｌと略記する。）が設けられている。ランプＳｌは、ブレーキが作動した際に点灯し、後続車に減速中であることを認識させるためのものである。
外側部材２０は、車両Ｖｅの外方から視認可能な樹脂製の意匠部材である。外側部材２０は、車体Ｂｏの天井から連続して後方に延びる略板状のベース面部２１と、このベース面部２１に対して斜めに形成されベース面部２１に対向している斜面部２２と、これらのベース面部２１及び斜面部２２を接続している接続部２３と、を有している。
斜面部２２には、ランプＳｌを取り付け可能に外側部材開口部２２ａが開けられている。斜面部２２は、例えば、ベース面部２１に対して、２０°傾いている。この角度は、３０°以下であることが好ましい。理由については後述する。
斜面部２２と接続部２３とは、ベース面部２１に対しての傾き角が異なる。また、接続部２３を介さずにベース面部２１の端部から斜面部２２が延びる構成とすることもできる。
内側部材３０は、ベース面部２１に振動溶着されている第１接合面部３１と、この第１接合面部３１から斜面部２２に向かって立ち上げられている立壁部３２と、この立壁部３２から斜面部２２に沿って延び斜面部２２に振動溶着されている第２接合面部３３と、この第２接合面部３３からベース面部２１に向かって延びている補助壁部３４と、この補助壁部３４からベース面部２１に沿って延びている補助脚部３５と、第２接合面部３３からベース面部２１に向かって突出している突起部３６と、を有する。
図３Ａを参照する。内側部材３０は、さらに、補助壁部３４と補助脚部３５とを繋ぐ複数のリブ３７を有している。
第１接合面部３１は、左右の両端部が前方に張り出しており、その他の部分は、概ね同じ前後幅に形成されている。第１接合面部３１のベース面部２１（図２参照）に当接する面には、振動溶着を促すために僅かな高さの多数の凸部（溶着リブ）を形成しても良い。
図２を併せて参照する。立壁部３２は、ベース面部２１及び第１接合面部３１から垂直に立ち上げられる面に対して、後方に向かって傾いている。立壁部３２は、外側部材開口部２２ａに対向する位置に開けられた内側部材開口部３２ａを有する。
内側部材開口部３２ａは、左右方向に長い略矩形状の開口である。内側部材開口部３２ａは、立壁部３２のランプＳｌに対向している部位にのみ形成されている。内側部材開口部３２ａは、ベース面部２１からの高さを基準とした場合に、少なくとも一部が外側部材開口部２２ａと同じ高さに形成されている。
図２及び図３Ｂを参照する。第２接合面部３３は、ランプＳｌが配置される部位の前方部分の前後幅が他の部位の前後幅に比べて狭い。第２接合面部３３の斜面部２２に当接する面には、振動溶着を促すために僅かな高さの多数の凸部（溶着リブ）を形成しても良い。斜面部２２に沿って形成されている第２接合面部３３は、例えば、ベース面部２１に対して２０°傾いている。
図２及び図３Ａを参照する。補助壁部３４は、ランプＳｌが配置される部位が前方に向かって凹状に形成されている。図４を参照し、補助壁部３４には、形状の異なる複数の補助壁開口部３４ａ、３４ｂが開けられている。略矩形状に形成されている補助壁開口部３４ａからは、突起部３６の先端を視認することができる。丸穴状に形成されている補助壁開口部３４ｂは、例えば、ランプＳｌ（図２参照）に設けられた取付部を締結部材を用いて固定するための穴、及び、ランプＳｌに設けられた位置決め形状（十字ピン等）を挿入する穴である。
補助壁開口部３４ａは、立壁部３２のランプＳｌに対向している部位にのみ形成されている。補助壁開口部３４ａは、ベース面部２１からの高さを基準とした場合に、少なくとも一部が外側部材開口部２２ａ及び内側部材開口部３２ａと同じ高さに形成されている。
図３Ａ及び図３Ｂを参照する。補助脚部３５は、ランプＳｌ（図２参照）の上方に位置する部位のみ前後の幅が太く形成されている。
なお、補助脚部３５は、ベース面部２１（図２参照）に振動溶着されていても良いし、振動溶着されていなくても良い。補助壁部３４及び補助脚部３５によって、スポイラー１０を補強することができる。
突起部３６は、前後方向に延びるように、互いに平行に形成されている。図２を併せて参照する。突起部３６は、ベース面部２１から斜面部２２が延びる方向に沿って複数形成されている、ということもできる。第２接合面部３３と突起部３６との接合部に、補助壁開口部３４ａから浸入した水滴などが溜まる心配がない。
特に図２に示されるように、突起部３６の先端面３６ｔは、ベース面部２１に略平行に形成されている。一方、突起部３６の先端面３６ｔは、第２接合面部３３に対しては傾いている。前述のとおり、第２接合面部３３が、ベース面部３３に対して２０°傾いているとした場合、ベース面部２１に略平行な先端面３６ｔは、第２接合面部３３に対して略２０°傾いている。
また、外側部材開口部２２ａの下縁２２ｕからベース面部に略平行な仮想面を基準面Ｂｓとした場合に、突起部３６は、基準面Ｂｓよりもベース面部２１に近い位置まで突出している。換言すれば、外側部材開口部２２ａの縁のうち、第２接合面部３３に最も近い縁からベース面部２１に略平行な仮想面を基準面Ｂｓとした場合に、突起部３６は、基準面Ｂｓよりもベース面部２１に近い位置まで突出している、ということができる。
なお、突起部３６の形成される方向や、数、突起部３６の形状は、任意に設定することができる。
図３Ａを併せて参照する。リブ３７が形成されていることにより、ベース面部２１や斜面部２２を押圧した際の外側部材２０及び内側部材３０の変形を抑制することができる。
次に、内側部材３０の外側部材２０への振動溶着方法について説明する。
図５を参照する。振動溶着を行うための振動溶着装置４０について説明する。なお、振動溶着を行う際には、外側部材２０が下に載置され、内側部材３０が上に配置される。つまり、図２に示したのとは天地が逆になる。
振動溶着装置４０は、外側部材２０が載置され上下に移動可能な受け型４１と、第１接合面部３１をベース面部２１に向かって押圧すると共に、振動を発生させることにより第１接合面部３１をベース面部２１に振動溶着させる加振型４２と、斜面部２２に向かってスイング可能に設けられ斜面部２２を第２接合面部３３に向かって押圧する押圧型４３と、外側部材開口部２２ａから突起部３６に向かって直線的に移動可能に設けられ、突起部３６に当接可能な移動型４４と、を有する。
振動溶着する際には、まず、外側部材２０及び内側部材３０を受け型４１の上面にセットし、次に、受け型４１を上昇させる。第１接合面部３１が加振型４２に当接する位置まで受け型４１を上昇させる。次に、外側部材開口部２２ａから移動型４４を進入させ、移動型４４の上面を突起部３６に対向する位置まで移動させる。このとき、移動型４４は、受け型４１の移動方向に略垂直に移動する。次に、押圧型４３を斜面部２２に当接するまでスイングさせる。
なお、このとき、突起部３６と移動型４４との間には、僅かに隙間があっても良い。前述のとおり、第１接合面部３１には、溶着リブが形成されることがある。このため、溶着リブの高さの分、内側部材３０が浮き上がり、突起部３６の先端面３６ｔと移動型４４との間には僅かに隙間が生ずることがある。また、ベース面部２１と第１接合面部３１とを密着させることにより、寸法誤差の分、突起部３６の先端面３６ｔと移動型４４との間に僅かに隙間が生ずることがある。つまり、内側部材３０を外側部材２０に溶着する際に、斜面部２２と突起部３６とを挟んだ状態に保つとは、突起部３６と移動型４４との間に僅かに隙間がある状態も含む。
ベース面部２１及び第１接合面部３１を受け型４１及び加振型４２によって挟み込み、斜面部２２及び第２接合面部３３を押圧型４３及び移動型４４によって挟み込んだ状態で、加振型４２を作動させる。加振型４２から伝わる振動によって、ベース面部２１と第１接合面部３１の当接部分、及び、斜面部２２と第２接合面部３３の当接部分に摩擦熱が生じる。この熱によりベース面部２１と第１接合面部３１の当接部分、及び、斜面部２２と第２接合面部３３の当接部分は、それぞれ溶着される。溶着されることにより、スポイラー１０は、完成する。
振動溶着時に、斜面部２２及び第２接合面部３３が下方に撓むことがある。このとき、突起部３６の先端面３６ｔは、移動型４４に当接する。これにより、斜面部２２及び第２接合面部３３大きく撓むことを抑制することができる。
また、第２接合面部３３のベース面部２１に対する傾きは、３０°以下であることがより好ましい。３０°を超えると、押圧型４３による押圧力が斜面部２２を第２接合面部３３に押し付ける方向へ十分に伝わらなくなる虞がある。押圧力が十分に伝わらない場合には、第２接合面部３３を斜面部２２に溶着させることができない。
なお、受け型４１を上昇する前または上昇しながら外側部材開口部２２ａから移動型４４を進入させても差し支えない。ベース面部２１及び第１接合面部３１を受け型４１及び加振型４２によって挟み込んだ状態で移動型４４を進入させた方が、移動型４４の挿入時に突起部３６干渉してしまった場合の内側部材３０のズレを防止することが出来る為、より好ましい。
以上に説明したスポイラー１０は、以下の効果を奏する。
スポイラー１０は、第２接合面部３３からベース面部２１に向かって突出する突起部３６を有している。斜面部２２を押圧する際に、第２接合面部３３側からも押さえることを可能とすることで、外側部材２０や内側部材３０が撓むことを抑制することができる。ここで、突起部３６を有しない場合には、直接第２接合面部３３を押さえる必要がある。しかし、この場合には、外側部材開口部２２ａの縁等が干渉して第２接合面部３３を十分に押さえることができない虞がある。スポイラー１０によれば、突起部３６を有していることにより、第２接合面部３３側を容易に支持することができる。このため、内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができる。
また、突起部３６の外側部材開口部２２ａ側にガイドとなるガイド面部３６ｇを形成することが好ましい。つまり、突起部３６は、第２接合面部３３から先端面３６ｔに向かって斜めに形成されているガイド面部３６ｇを有している。ガイド面部３６ｇは、先端面３６ｔに垂直な面に対して、斜めに形成されている。これにより、移動型４４を先端面３６ｔに向けてガイドすることができる。
なお、振動溶着装置４０以外の装置を使用して振動溶着をする場合であっても、突起部３６を有することにより、第２接合面部３３側からの支持を容易に行うことができるようになる。このため、スポイラー１０に突起部３６が形成されていることにより、内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができる。
図２を併せて参照する。立壁部３２は、外側部材開口部２２ａに対向する位置に開けられた内側部材開口部３２ａを有する。内側部材開口部３２ａ側からもランプＳｌの取り付け作業を行うことができることとなる。また、内側部材開口部３２ａ側から移動型４４を挿入することができるようになる。スポイラー１０の組立作業を容易に行うことができる。また、振動溶着時の斜面部２２に対する押圧を支える立壁部３２の剛性が低下している場合でも内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができ、設計自由度が高められる。
また、突起部３６は、基準面Ｂｓよりもベース面部２１に近い位置まで突出している。これにより、振動溶着時により簡便に第２接合面部３３側を支持することができる。内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させる観点から特に好ましい。
また、突起部３６の先端面３６ｔは、第２接合面部と交差する面上に形成されている。ベース面部２１及び第１接合面部３１を受け型４１及び加振型４２によって挟み込む方向と略同一とすることで、第２接合面部３３側を容易に支持可能とすることができる。また移動型４４及び受け型４１の簡素化及び設計自由度も高くなる。
また、突起部３６は、互いに平行に複数個所に形成されている。複数個所において支持することにより、外側部材２０や内側部材３０の変形をより抑制することができる。より高い強度で内側部材を外側部材に溶着させることができる。
外側部材開口部２２ａから突起部３６に向かって移動可能に設けられ、突起部３６に当接可能な移動型４４、を有する。移動型４４を突起部３６に当接可能とすることにより、斜面部２２を押圧する際に、第２接合面部３３側を支持することができる。これにより、内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができる。
また、移動型４４は、外側部材開口部２２ａから突起部３６に向かって進入する。内側部材３０と外側部材２０との溶着強度低下の原因となり得る外側部材開口部２２ａを利用して、突起部３６へ移動型４４を進入させる。他の部位に開口等を開けることなく内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができ、好ましい。
また、突起部３６の先端面３６ｔは、ベース面部２１に略平行に形成されている。このため、移動型４４を受け型４１の移動方向に略垂直方向に移動させることにより、移動型４４を突起部３６に当接させることができる。受け型４１が移動型４４に干渉することを防止することができる。装置の簡素化及び設計自由度も高くなる。
内側部材３０を外側部材２０に溶着する際に、斜面部２２と突起部３６とを挟んだ状態に保っている。振動溶着時における内側部材３０や外側部材２０の変形を抑制することができる。これにより、内側部材３０を外側部材２０に高い強度で溶着させることができる。
＜実施例２＞
次に、実施例２によるスポイラー１０Ａを図面に基づいて説明する。
図６は、実施例２のスポイラー１０Ａを示し、上記図４Ｂに対応させて表している。実施例２によるスポイラー１０Ａにおいては、実施例１によるスポイラー１０（図２参照）とは、突起部５１、５２の形状が異なる。その他の基本的な構成については、実施例１によるダンパ機構と共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。
一方の突起部５１は、略Ｈ形状に形成されている。前後に延びる２つの縦突起部５１ａは、突起部３６（図４Ｂ参照）と同じ形状であり、これらの縦突起部５１ａの中央を繋ぐように横突起部５１ｂが形成されている。移動型４４との接触面積が多くなり、かつ振動溶着の振幅方向に対して縦突起部５１ａの剛性を上げられる為、より確実に支持することが可能となる。
他方の突起部５２は、左右方向に延びている。斜面部２２（図２参照）の延びる方向に垂直な方向に延びる突起部５２ということもできる。移動型４４との接触面積が多くなり、幅方向に均一に支持することが可能となる。
以上に説明した突起部５１、５２を有するスポイラー１０Ａも、本発明所定の効果を奏する。
尚、本発明による振動溶着成形品は、テールゲートスポイラーを例に説明したが、他の車両用部品であっても適用可能である。さらには、車両用部品以外にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。
また、振動溶着成形品の外側部材開口部に設けられる他の部品は、ストップランプ以外にカメラやダクト等も搭載することが可能であり、これらに限られるものではない。
また、各実施例は、適宜組み合わせることができる。例えば、斜面部の延びる方向に沿った突起部と、斜面部の延びる方向に垂直な方向に延びる突起部とを１つの第２接合面部上に形成することも可能である。また、Ｈ型や左右に長い突起部の先端面をベース面部に略平行に形成することも可能である。
本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
本発明の振動溶着成形品は、テールゲートスポイラーに好適である。
１０…テールゲートスポイラー（振動溶着成形品）
２０…外側部材
２１…ベース面部
２２…斜面部、２２ａ…外側部材開口部、２２ｕ…下縁（第２接合面部に最も近い縁）
３０…内側部材
３１…第１接合面部
３２…立壁部、３２ａ…内側部材開口部
３３…第２接合面部
３４…補助壁部
３６、５１、５２…突起部、３６ｔ…先端面
４０…振動溶着装置
４１…受け型
４２…加振型
４３…押圧型
４４…移動型
Ｓｌ…ストップランプ（他の部品）
Ｂｓ…基準面

Claims (2)

  1. 略Ｖ字状に形成された部位を含む外側部材と、この外側部材の略Ｖ字状に形成された部位の内側に配置されていると共に前記外側部材に振動溶着されている内側部材と、を有する振動溶着成形品であって、
    前記外側部材は、略板状のベース面部と、このベース面部に対して斜めに形成され前記ベース面部に対向している斜面部と、を含み、
    前記斜面部は、他の部品を取り付け可能に開けられた外側部材開口部を有し、
    前記内側部材は、前記ベース面部に振動溶着されている第１接合面部、及び、前記斜面部に振動溶着されている第２接合面部と、この第２接合面部から前記ベース面部に向かって突出する突起部と、前記第１接合面部から前記斜面部に向かって立ち上げられている立壁部と、前記第２接合面部から前記ベース面部に向かって延びている補助壁部と、を含み、
    前記突起部は、前記立壁部と前記補助壁部との中央位置を含むように形成されていることを特徴とする振動溶着成形品。
  2. 前記突起部は、先端面の前記外側部材開口部側の縁に向かって、前記第２接合面部から斜めに延び、振動溶着の際に前記外側部材開口部から進入した移動型が当接可能であり、当接した際には前記移動型を前記先端面に向かってガイドするガイド面部を有する、請求項１に記載の振動溶着成形品。
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