(57)【要約】【課題】光透過性樹脂部材と光吸収性樹脂部材の溶着後における接合精度の向上を図る。【解決手段】レーザー溶着構造Ｗは、光透過性樹脂部材であるバルブ蓋２０に形成した板状部２４と、光吸収性樹脂部材であるハウジング１０を加圧力Ｆとレーザー光Ｌの照射により接合したものであって、板状部２４には、ハウジング１０と対向する対向面２６と、対向面２６に対し角度をなして連なった形態の光透過側溶着領域３２とが形成され、ハウジング１０には、対向面２６の少なくとも一部を当接させた受け面１４と、光透過側溶着領域３２に対し溶融した状態で接合された光吸収側溶着領域１７とが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性樹脂部材に形成した板状部と光吸収性樹脂部材とを加圧とレーザー光の照射により接合したレーザー溶着構造であって、
前記板状部には、前記光吸収性樹脂部材と対向する対向面と、前記対向面に対し角度をなして連なった形態の光透過側溶着領域とが形成され、
前記光吸収性樹脂部材には、前記対向面の少なくとも一部を当接させた受け面と、前記光透過側溶着領域に対し溶融した状態で接合された光吸収側溶着領域とが設けられていることを特徴とするレーザー溶着構造。
【請求項２】
前記光透過側溶着領域が前記対向面に対して鈍角をなして連なっていることを特徴とする請求項１記載のレーザー溶着構造。
【請求項３】
前記板状部のうち前記受け面に当接する当接部が、前記受け面側へ段差状に突出した形態であり、
前記光吸収性樹脂部材には、前記対向面と前記受け面の当接方向と交差する方向において、前記当接部の外側面と当接可能な位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザー溶着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶着構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、透過性樹脂材製のカバーの板状部と吸収性樹脂材製のケースとを重ね合わせて加圧し、板状部にレーザー光を照射することで、カバーとケースを溶着するレーザー溶着構造が開示されている。レーザー光は板状部（透過性樹脂材）を透過してケース（吸収性樹脂材）に吸収され、レーザー光を吸収して高温になったケースは、板状部との当接面において溶融し、板状部のうちケースとの当接面は、ケースからの熱伝達によって溶融する。板状部とケースが、双方の溶融部分で接合して一体化状態となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の溶着構造では、板状部とケースの当接領域のうちレーザー光によって溶融状態になるまで加熱される溶着部と、溶融するほどの高温にはならない非溶着部とが面一状に連なっている。カバーとケースは非溶着部同士の当接によって位置決めされる。ところが、板状部は、溶着部からの熱伝達により加熱されて軟化しているため、加圧力によって不正な形態で変形することが懸念される。板状部が不正な形態で変形すると、接合精度が低下し、溶着後におけるカバーとケースとの位置関係にバラツキが生じることになる。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、光透過性樹脂部材と光吸収性樹脂部材の溶着後における接合精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
光透過性樹脂部材に形成した板状部と光吸収性樹脂部材とを加圧とレーザー光の照射により接合したレーザー溶着構造であって、
前記板状部には、前記光吸収性樹脂部材と対向する対向面と、前記対向面に対し角度をなして連なった形態の光透過側溶着領域とが形成され、
前記光吸収性樹脂部材には、前記対向面の少なくとも一部を当接させた受け面と、前記光透過側溶着領域に対し溶融した状態で接合された光吸収側溶着領域とが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
板状部は、対向面と光透過側溶着領域とが角度をなして連なった屈曲形状をなしているので、板状部のうち対向面の形成部位が光透過側溶着領域の形成部位によって補強されている。したがって、光透過側溶着領域と光吸収側溶着領域を加圧して溶着する工程では、板状部が加圧力によって変形を来す虞がなく、対向面と受け面が適正な形態で当接するので、光透過側溶着領域と光吸収側溶着領域の接合精度が高い。本願発明において、接合精度とは、溶着後における光透過性樹脂部材と光吸収性樹脂部材の位置関係に関する寸法精度を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のレーザー溶着構造を適用した実施例１のバルブ装置の断面図
【図２】バルブ装置を構成するバルブ蓋（光透過性樹脂部材）とハウジング（光吸収性樹脂部材）を分離した状態をあらわす断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、前記光透過側溶着領域が前記対向面に対して鈍角をなして連なっていてもよい。この構成によれば、光透過側溶着領域と光吸収側溶着領域の接合面積は、対向面と受け面の対向方向における光透過側溶着領域及び光吸収側溶着領域の投影面積よりも広く確保されるので、接合強度が高い。
【００１０】
本発明は、前記板状部のうち前記受け面に当接する当接部が、前記受け面側へ段差状に突出した形態であり、前記光吸収性樹脂部材には、前記対向面と前記受け面の当接方向と交差する方向において、前記当接部の外側面と当接可能な位置決め部が形成されていてもよい。この構成によれば、当接部の外側面を位置決め部に当接させることにより、光透過性樹脂部材と光吸収性樹脂部材が、対向面と受け面の当接方向と直交する方向に位置決めされる。
【００１１】
本発明は、前記対向面のうち前記受け面に当接する当接面が、前記光透過側溶着領域に対して離間した位置に配されていてもよい。この構成によれば、光透過側溶着領域の熱が当接面に伝達し難いので、当接面の変形が抑制又は防止され、当接面と受け面を高い寸法精度で当接させることができる。
【００１２】
本発明は、前記板状部のうち前記光透過側溶着領域の形成部位の厚さが、前記光透過側溶着領域の全領域に亘って一定であってもよい。この構成によれば、板状部のうち光透過側溶着領域の形成部位を透過して光吸収側溶着領域に吸収されるレーザー光の光エネルギーが、光透過側溶着領域及び光吸収側溶着領域の全領域に亘って均一になる。したがって、光透過側溶着領域と光吸収側溶着領域がその全領域に亘って均一に接合されている。
【００１３】
本発明は、前記受け面が前記光吸収側溶着領域から離間した位置に配されていてもよい。この構成によれば、光吸収側溶着領域の熱が受け面に伝達し難いので、受け面の変形が抑制又は防止され、対向面と受け面を高い寸法精度で当接させることができる。
【００１４】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図２を参照して説明する。尚、以下の説明において、上下の方向については、図１，２にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。
【００１５】
本実施例１のレーザー溶着構造Ｗは、自動車の燃料供給システム（図示省略）を構成するバルブ装置Ｖに適用したものである。バルブ装置Ｖは、光吸収性樹脂材料からなるハウジング１０（請求項に記載の光吸収性樹脂部材）と、光透過性樹脂材料からなるバルブ蓋２０（請求項に記載の光透過性樹脂部材）と、円板形をなす弁体１８と、圧縮コイルバネからなる弁バネ１９とを備えて構成されている。ハウジング１０とバルブ蓋２０は、上下に同心状に重ねて加圧した状態でレーザー溶着により接合されている。
【００１６】
次に、バルブ蓋２０と接合する前の状態におけるハウジング１０の形状について説明する。ハウジング１０の上端面（バルブ蓋２０と対向する面）の平面視形状は、円形である。平面視形状は、バルブ装置Ｖの軸線Ｐと平行に上（バルブ蓋２０側）から視た形状である。ハウジング１０には、その上端面を円形に凹ませた形態の弁室１１と、弁室１１の底面１２に開口する燃料流路１３が形成されている。弁室１１と燃料流路１３の開口は、バルブ装置Ｖの上下方向の軸線Ｐと同心状に配されている。
【００１７】
ハウジング１０の上端面には、平面視形状がバルブ装置Ｖの軸線Ｐと同心の円環形をなす受け面１４が形成されている。受け面１４は、バルブ装置Ｖの軸線Ｐに対して直交する平坦面である。ハウジング１０の上端面には、受け面１４の外周縁に沿い、且つ受け面１４の全周に亘って上方へ段差状に立ち上がった形態の円環形の突起部１５が形成されている。突起部１５は受け面１４を全周に亘って同心状に包囲した形態である。突起部１５の内周面（受け面１４に臨む面）は、全周に亘り位置決め部１６として機能する。
【００１８】
ハウジング１０の上端面のうち突起部１５を包囲する外周縁部は、全周に亘って連続した形態の光吸収側溶着領域１７となっている。光吸収側溶着領域１７の平面視形状は、受け面１４と同心の円環形である。光吸収側溶着領域１７の内周縁は突起部１５の外周縁に対し鈍角状に連なっている。光吸収側溶着領域１７と受け面１４との間には突起部１５が介在している。光吸収側溶着領域１７は、受け面１４及び軸線Ｐに対して斜めをなす曲面で構成されている。光吸収側溶着領域１７は、その内周縁側から外周縁側に向かって下り勾配となるように傾斜している。
【００１９】
ハウジング１０と接合する前の状態におけるバルブ蓋２０の形状について説明する。バルブ蓋２０は、バルブ装置Ｖの軸線Ｐと同心の円筒形をなす筒状部２１と、筒状部２１の外周から径方向外方へ同心状に延出したフランジ状の板状部２４とを有する単一部材である。筒状部２１の下端部は、弁座２２として機能する。バルブ蓋２０をハウジング１０に接合した状態では、筒状部２１の下端部が弁室１１内に収容される。
【００２０】
弁室１１内には弁体１８と弁バネ１９が収容されており、バルブ装置Ｖは、常には、弁バネ１９の付勢により弁体１８の上面が弁座２２に当接して閉弁した状態に保持される。筒状部２１内の流体圧が弁室１１内の圧力より高くなると、弁体１８が弁バネ１９の付勢に抗して下降し、バルブ装置Ｖが開弁する。
【００２１】
板状部２４の平面視形状はバルブ装置Ｖの軸線Ｐと同心の円環形をなす。板状部２４は、筒状部２１と直接的に連なる非溶着部２５と、非溶着部２５の外周縁に連なる補強部３１とから構成されている。非溶着部２５の平面視形状は、軸線Ｐと同心の円環形である。非溶着部２５は、板状部２４のうちハウジング１０と溶着しない部位である。非溶着部２５の上面は軸線Ｐと直交する平面である。
【００２２】
非溶着部２５の下面は、ハウジング１０の上面に対し上下方向（軸線Ｐと平行な方向）に対向する円環形の対向面２６となっている。対向面２６のうち受け面１４と対向する内周側の領域は、当接面２７となっている。当接面２７は、軸線Ｐと直交する平面、即ち受け面１４と平行な平面である。対向面２６の底面視形状（板状部２４を下から見た形状）は、円環形である。対向面２６のうち受け面１４と非対向の外周縁側の領域は、非接触面２８となっている。非接触面２８は、上下方向において突起部１５の上端面と対向する。非接触面２８は、軸線Ｐと直交する平面である。非接触面２８の底面視形状は、円環形である。
【００２３】
板状部２４（非溶着部２５）のうち当接面２７が形成されている円環状部位は、板状部２４（非溶着部２５）のうち非接触面２８が形成されている円環形部位に対し、下方（ハウジング１０側）へ段差状に突出した形態の当接部２９となっている。対向面２６は、非接触面２８よりも当接面２７が下方に位置し、当接面２７と非接触面２８との間で高低差のある形状となっている。当接部２９の外径は、ハウジング１０の位置決め部１６の内径と同じか、それよりも僅かに小さい寸法である。当接部２９の外側面（外周面）は、位置決め用接触面３０となっている。
【００２４】
補強部３１の平面視形状は、軸線Ｐと同心の円環形である。補強部３１は、板状部２４のうちハウジング１０に溶着される部位である。補強部３１の上面は、光吸収側溶着領域１７と平行な曲面で構成されている。補強部３１の下面（ハウジング１０の上端面と対向する面）は、光吸収側溶着領域１７と平行な曲面で構成された光透過側溶着領域３２となっている。光透過側溶着領域３２（補強部３１の下面）と補強部３１の上面は平行なので、補強部３１の上下方向（軸線Ｐと平行な方向）の厚さ寸法は、補強部３１の全領域に亘って均一な寸法である。
【００２５】
光透過側溶着領域３２の内周縁は、非接触面２８（対向面２６）の外周縁に対し鈍角をなして連なっている。光透過側溶着領域３２と当接面２７との間には非接触面２８が介在している。光透過側溶着領域３２は、光吸収側溶着領域１７と同様、当接面２７及び軸線Ｐに対して斜めをなしている。光透過側溶着領域３２は、その内周縁側から外周縁側に向かって下り勾配となるように傾斜している。光透過側溶着領域３２の内径（非接触面２８の外径）は、光吸収側溶着領域１７の内径（突起部１５の外径）よりも僅かに小さい寸法に設定されている。光透過側溶着領域３２の外径と光吸収側溶着領域１７の外径は、同じ寸法に設定されている。
【００２６】
次に、ハウジング１０とバルブ蓋２０の溶着工程を説明する。治具等（図示省略）に固定したハウジング１０の上端面に、バルブ蓋２０を同心状に重ねる。このとき、バルブ蓋２０の当接部２９がハウジング１０の突起部１５の内側に嵌合し、位置決め用接触面３０が位置決め部１６に対し全周に亘って当接するので、バルブ蓋２０はハウジング１０に対して水平方向（軸線Ｐと直角な前後左右方向）において位置決めされる。また、透過側溶着領域（補強部３１の下面）が光吸収側溶着領域１７（ハウジング１０の上端面）に対しほぼ面当たり状態で接触する。このとき、当接面２７は受け面１４に接触せず、当接面２７と受け面１４との間には僅かな隙間（図示省略）が生じている。
【００２７】
この状態から、板状部２４の上面に対し軸線Ｐと平行な下向き（バルブ蓋２０をハウジング１０に押し付ける方向）の加圧力Ｆを付与するとともに、補強部３１（板状部２４における光透過側溶着領域３２の形成部位）の上面に対し、全面に亘ってレーザー光Ｌを照射する。
【００２８】
照射されたレーザー光Ｌは、光透過性樹脂材料からなる補強部３１を透過し、光吸収性樹脂材料からなるハウジング１０の光吸収側溶着領域１７に吸収される。光吸収側溶着領域１７は、レーザー光Ｌの光エネルギーを吸収することにより発熱して溶融する。光吸収側溶着領域１７が溶融するのに伴い、光吸収側溶着領域１７に接触している光透過側溶着領域３２が、光吸収側溶着領域１７から伝達される熱により溶融する。
【００２９】
光吸収側溶着領域１７と光透過側溶着領域３２が溶融すると、板状部２４に付与されている下向きの加圧力Ｆにより、バルブ蓋２０が下降して当接面２７が受け面１４に対し面接触状態で当接する。当接面２７が受け面１４に当接することにより、バルブ蓋２０が、ハウジング１０に対し上下方向（軸線Ｐ方向）において位置決めされる。このとき、当接面２７のうち受け面１４に当接するのは、当接面２７の内周縁部を除いた領域である。当接面２７が受け面１４に当接した後は、レーザー光Ｌの照射を終了し、光吸収側溶着領域１７と光透過側溶着領域３２を冷却して硬化させれば、ハウジング１０とバルブ蓋２０が接合される。
【００３０】
受け面１４は、突起部１５を介すことにより光吸収側溶着領域１７から径方向に離間した位置に配されている。これにより、光吸収側溶着領域１７の熱が受け面１４に伝達し難くなっているので、受け面１４が熱により不正な形態で変形する虞はない。一方、当接面２７も、非接触面２８を介すことにより光透過側溶着領域３２から径方向に離間した位置に配されている。これにより、光透過側溶着領域３２の熱が当接面２７に伝達し難くなっているので、当接面２７が熱変形する虞はない。したがって、受け面１４と当接面２７との当接による位置決め機能の信頼性が高い。
【００３１】
また、位置決め部１６も、突起部１５を介すことにより光吸収側溶着領域１７から径方向に離間した位置に配されているので、光吸収側溶着領域１７からの熱伝達によって不正な変形を来す虞はない。一方の位置決め用接触面３０も、非接触面２８を介すことにより光透過側溶着領域３２から径方向に離間した位置に配されているので、光透過側溶着領域３２からの熱伝達によって不正な変形を来す虞はない。したがって、位置決め部１６と位置決め用接触面３０との当接による位置決め機能も、信頼性に優れている。
【００３２】
本実施例１のレーザー溶着構造Ｗは、光透過性樹脂部材（バルブ蓋２０）に形成した板状部２４と、光吸収性樹脂部材（ハウジング１０）とを加圧とレーザー光Ｌの照射により接合したものである。板状部２４には、ハウジング１０と対向する対向面２６と、対向面２６に対し角度をなして連なった形態の光透過側溶着領域３２とが形成されている。ハウジング１０には、対向面２６の少なくとも一部を当接させた受け面１４と、光透過側溶着領域３２に対し溶融した状態で接合された光吸収側溶着領域１７とが設けられている。
【００３３】
板状部２４は、対向面２６と光透過側溶着領域３２とが角度をなして連なった屈曲形状をなしているので、板状部２４のうち対向面２６の形成部位（非溶着部２５）が、板状部２４のうち光透過側溶着領域３２の形成部位（補強部３１）によって補強されている。このように非溶着部２５の剛性が高められたことにより、光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７を加圧して溶着する工程では、板状部２４が加圧力Ｆによって変形を来す虞がない。
【００３４】
これにより、対向面２６と受け面１４が適正な形態で当接するので、光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７の接合精度が高い。ここで、接合精度とは、溶着後におけるバルブ蓋２０とハウジング１０の上下方向（軸線Ｐ方向）の位置関係に関する寸法精度を意味する。接合精度が高いと、弁座２２と弁室１１の底面１２との上下間隔が高い精度で適正寸法に設定されるので、弁座２２と弁室１１の底面１２との間に取り付けられる弁バネ１９のバネ力を高い精度で管理することができる。
【００３５】
また、光透過側溶着領域３２は、対向面２６の外周縁に対して鈍角をなして連なっており、光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７はバルブ装置Ｖの軸線Ｐ方向に対して斜めをなしている。この構成によれば、光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７の接合面積が、軸線Ｐ方向（対向面２６と受け面１４の対向方向）に投影したときの光透過側溶着領域３２及び光吸収側溶着領域１７の投影面積よりも広く確保される。これにより、軸線Ｐと直交する投影面上において確保できる光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７の配置スペースに制約があっても、接合面積（溶着面積）を広く確保できるので、高い接合強度が得られる。
【００３６】
また、板状部２４のうち受け面１４に当接する当接部２９が、受け面１４側へ段差状に突出した形態であり、ハウジング１０には、対向面２６と受け面１４の当接方向（軸線Ｐ方向）と交差する水平方向において、当接部２９の外側面（位置決め用接触面３０）と当接可能な位置決め部１６が形成されている。この構成によれば、位置決め用接触面３０を位置決め部１６に当接させることにより、バルブ蓋２０とハウジング１０が水平方向に位置決めすることができる。
【００３７】
また、対向面２６のうち受け面１４に当接する当接面２７が、光透過側溶着領域３２に対して離間した位置に配されているので、光透過側溶着領域３２の熱が当接面２７に伝達し難く、当接面２７の変形が抑制又は防止されている。また、受け面１４が光吸収側溶着領域１７から離間した位置に配されているので、光吸収側溶着領域１７の熱が受け面１４に伝達し難く、受け面１４の変形が抑制又は防止されている。これにより、対向面２６と受け面１４を高い寸法精度で当接させることができる。
【００３８】
また、板状部２４のうち光透過側溶着領域３２の形成部位（補強部３１）の厚さが、光透過側溶着領域３２の全領域に亘って一定である。この構成によれば、光透過側溶着領域３２の形成部位（補強部３１）を透過して光吸収側溶着領域１７に吸収されるレーザー光Ｌの光エネルギーが、光透過側溶着領域３２及び光吸収側溶着領域１７の全領域に亘って均一になる。したがって、光透過側溶着領域３２と光吸収側溶着領域１７が、ほぼ全領域に亘って均一に接合されている。
【００３９】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、光透過側溶着領域が対向面に対して鈍角をなして連なっているが、光透過側溶着領域と対向面が直角に連なっていてもよい。
（２）上記実施例では、板状部のうち光透過側溶着領域の形成部位の厚さが、光透過側溶着領域の全領域に亘って一定であるが、板状部における光透過側溶着領域の形成部位の厚さは、光透過側溶着領域の全領域に亘って不均一であってもよい。
（３）上記実施例では、対向面における受け面との当接領域（当接面）が、光透過側溶着領域に対して離間した位置に配されているが、対向面における受け面との当接領域（当接面）は、光透過側溶着領域に隣接していてもよい。
（４）上記実施例では、受け面が光吸収側溶着領域から離間した位置に配されているが、受け面は光吸収側溶着領域に隣接していてもよい。
（５）上記実施例では、板状部の当接部が段差状に突出した形態であるが、当接部は、当接部以外の部位に対して凹んだ形態でもよく、当接部以外の部位に対して面一状に連なった形態であってもよい。
（６）上記実施例では、受け面が対向面の一部のみに当接するが、受け面は対向面の全領域に当接してもよい。
（７）上記実施例では、自動車の燃料供給システムを構成するバル装置ブに適用した例について説明したが、本発明は、バルブ装置以外の装置や機器等にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｌ…レーザー光
Ｗ…レーザー溶着構造
１０…ハウジング（光吸収性樹脂部材）
１４…受け面
１６…位置決め部
１７…光吸収側溶着領域
２０…バルブ蓋（光透過性樹脂部材）
２４…板状部
２６…対向面
２９…当接部
３０…位置決め用接触面（当接部の外側面）
３２…光透過側溶着領域
【図１】
2020032672.tif 000003
【図２】
2020032672.tif 000004