(57)【要約】【課題】加圧方向に対し溶着面が傾いている場合でも、溶着リブが均一に溶けてアウター部材とインナー部材とが安定した強度で溶着固定されており、製品全体として優れた溶着品質を備えるスポイラーを提供すること。【解決手段】振動溶着法によってアウター部材の内面側にインナー部材が溶着固定されたスポイラーであって、前記溶着固定される前のアウター部材及び／又はインナー部材は、振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面に溶着リブが形成されており、前記溶着リブは断面が三角形であって、前記断面の三角形において底辺の両端の二つの角が９０°以下であることを特徴とするスポイラー。【選択図】図４
2014084056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動溶着法によってアウター部材の内面側にインナー部材が溶着固定されたスポイラーであって、
前記溶着固定される前のアウター部材及び／又はインナー部材は、振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面に溶着リブが形成されており、
前記溶着リブは断面が三角形であって、
前記断面の三角形において底辺の両端の二つの角が９０°以下である
ことを特徴とするスポイラー。
【請求項２】
前記溶着リブは、溶着固定される前のインナー部材に形成されており、
溶着固定後の溶着リブがアウター部材の裏面に接触している幅は、アウター部材の厚さの１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のスポイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成樹脂製のアウター部材とインナー部材とが溶着固定されて一体化したスポイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操縦性や走行安定性の向上を目的として各種スポイラーが用いられている。例えば、フロントスポイラーは車体の下面への空気の流入を抑制することで揚力の発生を抑制し、サイドスポイラーは車体の両サイドに流れ込む空気を効率よく後部に流し、リアウィングスポイラーは車体後方での渦の発生を抑制したりする効果を備えている。
【０００３】
このスポイラーは、一般的には、合成樹脂製のアウター部材とインナー部材とにより構成されており、アウター部材とインナー部材とは各種手段により一体化されている。アウター部材は、車体にスポイラーが取り付けられた場合にスポイラーの外観となる部材であり、インナー部材は、アウター部材の内面側に位置して車体への取り付けに使用される部材である。
【０００４】
アウター部材とインナー部材とを一体化する方法の一つとして振動溶着法が知られている（例えば、特許文献１）。振動溶着法は、アウター部材とインナー部材とを結合させる状態に配置して加圧し、加圧方向に対して垂直の方向に一方の部材を振動させて熱溶着させる方法である。両部材を熱溶着させるために、アウター部材とインナー部材とが接触する部分には溶着リブが形成されている。前述のように加圧・振動の熱によって溶着リブが溶けた状態で所定の位置に固定され、その後冷やされることでアウター部材とインナー部材とが結合した状態で一体化する。
【０００５】
溶着リブはアウター部材又はインナー部材の接触部分との摩擦熱によって溶けるものであるが、加圧方向に対して傾斜した面上に溶着リブが形成されている場合には、接触面積が垂直面よりも大きくなる。このため、図７に示すような従来の略半球状の溶着リブの場合には、溶着リブが溶け始めるタイミングが場所によってズレやすいという問題がある。更に、溶着リブの一部が溶け始めると溶着リブと相手部材との接触面積が途端に大きくなるため、製品全体として安定した溶着品質を確保し難いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０６１８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点に鑑み本発明は、加圧方向に対し溶着面が傾いている場合でも、溶着リブが均一に溶けてアウター部材とインナー部材とが安定した強度で溶着固定されており、製品全体として優れた溶着品質を備えるスポイラーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記課題を解決すべく、まず溶着リブの断面形状を三角形にすることを検討した。溶着リブの断面形状が三角形であれば、振動溶着時の加圧方向に対して溶着する面が傾斜（例えば４５°程度）していても溶着リブの先端部（三角形の頂点部分）と相手材との接触面積が非常に小さくなる。このため、溶着リブが溶け始めるタイミングを揃えることが可能となる。更に、溶着リブが溶け始めた後も、溶着リブと相手材との接触面積は徐々に大きくなるため、安定して均一の溶着力を得ることができる。
【０００９】
また、溶着リブが形成されている面と加圧方向とが垂直ではないため、溶着リブの断面形状を図６に示すように、底辺の両端の一方の角が９０°を超える形状（すなわち鈍角三角形）にすることを検討した。これにより溶着リブの先端が相手部材の進行方向（圧力方向）に対してつっかえになるようにし、溶着リブに対してより大きな圧力がかかるようにすることを検討した。
【００１０】
しかしながら上記のような断面が鈍角三角形の溶着リブを形成した場合には、溶着リブの頂点から溶着リブが形成されている面の方向への力（溶着リブにかかる力の分力）に対して溶着リブが耐えきれず、溶着リブが溶け切る前に溶着リブが倒れ込んでしまうという問題が見出された。更にこの場合には、少なくとも溶着リブの先端部分が溶けているため、作業終了後にはアウター部材とインナー部材とが溶着して一体化しているようにみえるが、前記の様に溶着リブが溶けきる前にリブが倒れ込んでしまっているため溶着が充分ではない部分が存在し、均一に溶着していないということが判明した。
【００１１】
上記の場合において、両部材が充分に良好に溶着しているか否かを別途検査して良品を回収するということも考えられるが、これでは不要な工程が増え、コスト増につながるという問題がある。
【００１２】
そこで本発明者は、加圧方向に対して溶着面が傾いている場合であっても、均一で充分に安定した強度を得ることが可能な溶着リブの形状について更なる鋭意検討を重ねた。その結果、溶着リブの断面が三角形であって、かつ、該断面の三角形の底辺の両端の二つの角が９０°以下になるように溶着リブを形成しておくことが有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１３】
本発明は以下の構成を採用する。
（１）振動溶着法によってアウター部材の内面側にインナー部材が溶着固定されたスポイラーであって、
前記溶着固定される前のアウター部材及び／又はインナー部材は、振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面に溶着リブが形成されており、
前記溶着リブは断面が三角形であって、
前記断面の三角形において底辺の両端の二つの角が９０°以下である
ことを特徴とするスポイラー。
（２）前記溶着リブは、溶着固定される前のインナー部材に形成されており、
溶着固定後の溶着リブがアウター部材の裏面に接触している幅は、アウター部材の厚さの１／２以下であることを特徴とする上記（１）に記載のスポイラー。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、加圧方向に対し溶着面が傾いている場合でも、溶着リブが均一に溶けてアウター部材とインナー部材とが安定した強度で溶着固定されており、製品全体として優れた溶着品質を備えるスポイラーを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のスポイラーにおけるアウター部材とインナー部材の構造の一例を表した図である。
【図２】図１に表すスポイラーをＡ方向から見た図である。
【図３】図２に表すスポイラーのＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】（Ａ）図３のＸ部分の溶着固定前の状態を表す拡大図である。（Ｂ）図３のＸ部分の溶着固定後の状態を表す拡大図である。
【図５】アウター部材に溶着リブを形成した例を表す図である。
【図６】本発明の参考例における溶着リブの形状を表す図である。
【図７】従来のスポイラーを作製するための溶着リブの形状を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記の様に、本発明に係るスポイラーは振動溶着法によってアウター部材の内面側にインナー部材が溶着固定されたスポイラーであって、前記溶着固定される前のアウター部材及び／又はインナー部材は、振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面に溶着リブが形成されており、前記溶着リブは断面が三角形であって、前記断面の三角形において底辺の両端の二つの角が９０°以下であることを特徴とする。
【００１７】
以下に図面を用いて本発明をより詳細に説明する。
図１に示すように本発明のスポイラーは、アウター部材とインナー部材とからなり、アウター部材の内面側にインナー部材を入り込ませて接触させ、この状態で加圧及び振動を加えることで両部材を振動溶着させ、一体化させてなるものである。図１の例ではスポイラーの断面は「く」の字状となっており、アウター部材とインナー部材の溶着面は振動溶着時の加圧方向に対して４５°程度傾いている。一体化される前のインナー部材の表面には断面が三角形の溶着リブが設けられており、溶着リブ先端の接触部はエッジになっている。
【００１８】
図２はアウター部材とインナー部材とが一体化したスポイラーであって、該スポイラーを外面部分から視た図である（図１の矢視Ａ）。そして、図２のＥ−Ｅ線断面図を図３に示す。
【００１９】
図３に示すように、インナー部材はアウター部材の内面側に入り込んだ状態で溶着固定されている。図３においてアウター部材とインナー部材とが接触している部分が溶着部である。溶着固定は振動溶着により行われる。振動溶着は、アウター部材とインナー部材とが互いに接するように水平方向の圧力を両部材にかけ、更に、紙面と直交する方向に振動を加えることにより行われる。振動は振幅が１．５ｍｍ〜４．０ｍｍ程度で振動数が１００Ｈｚ〜２４０Ｈｚ程度の条件で行えばよい。
【００２０】
前記圧力と振動によって溶着リブの先端が相手部材との摩擦熱により溶け、この状態で両部材を所定の位置で固定し、冷却することで一体化することができる。なお、図３ではインナー部材に形成されていた溶着リブがアウター部材の内面に押し込まれているように表されているが、これは溶着リブが形成されていた位置を分かりやすくするために便宜的に示したものであり、実際には前述のように溶着リブは溶けてしまっている。
【００２１】
振動溶着前と振動溶着後の溶着リブが形成されていた部分Ｘの拡大図を図４に示す。図４の振動溶着前の拡大図（Ａ）に示す例では、振動溶着前のアウター部材とインナー部材とはインナー部材に形成された溶着リブの先端部分で接触しており、両部材が接触する方向に圧力が掛けられている。前記溶着リブは振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面に形成されている。なお、前記溶着リブは、少なくとも前記傾斜している面に形成されていればよく、振動溶着時の加圧方向に対して直交する面（インナー部材の先端部等）に形成されていても構わない。
【００２２】
前記溶着リブは断面形状が三角形であって、その頂点の一点のみで相手部材と接触しているため、圧力と振動が加えられると摩擦熱によって先端部分から徐々に溶け始める。このように本発明における溶着リブは相手部材と線接触していて接触面積が非常に小さいため、従来の接触面積が大きい溶着リブに比べて、溶着リブが溶け始めるタイミングを揃えることが可能となる。
【００２３】
更に、前記溶着リブは前記断面において三角形の底辺の両端の二つの角が共に９０°以下であることを特徴とする。溶着リブがこのような形状をしていることにより、前記のように溶着リブと相手材とが線で接しつつ、相手材との間に圧力がかけられても溶着リブが倒れ込むことがなくなる。これにより溶着リブが均一に溶けるようになり、良好な溶着力が得られる。なお、ここでいう三角形の底辺とは、前記溶着リブの断面の三角形において相手部材と接触する部分を頂点とし、この点と相対する二つの角のことをいう。
【００２４】
前記断面の三角形において底辺の両端のいずれか一方の角が９０°を超えていると、前記溶着リブの形状は、前記三角形の頂点と前記溶着リブが形成されている面との間に溶着リブによる支えが無い形状となる（図６参照）。このため前記三角形の頂点に対して前記溶着リブが形成されている面方向の力（インナー部材にかけられる力の分力）が加えられると、前記三角形の頂点部分を支える力が非常に弱いため溶着リブが倒れ込んでしまうという問題がある。
【００２５】
これに対して本発明における溶着リブは、前記断面において三角形の底辺の両端の二つの角が９０°以下であるため頂点部分がしっかりと支えられている。このため前記三角形の頂点から前記溶着リブが形成されている面に対して力が加えられても、前記三角形の頂点部分が倒れ込むことがないので、良好に振動溶着法を行うことができる。
すなわち、アウター部材とインナー部材とを加圧方向に加圧しながら振動させると、まずインナー部材の溶着リブ頂点のエッジ部がアウター部材の裏面に接触し、溶着リブ先端のエッジ部に荷重が集中する。これにより溶着リブ先端エッジ部が発熱してアウター部材と溶着しやすい状態になり、加圧方向に対して傾斜した圧力が逃げやすい面上においても安定した溶着が可能となる。更に、溶着リブが倒れ込む方向に対してもしっかりと支えられているため、途中で溶着リブが倒れ込むことがなく、均一な溶着を行うことが可能となる。
【００２６】
上記の例では、溶着リブがインナー部材に形成されている場合を説明したが、前記溶着リブはアウター部材とインナー部材のどちらに設けても構わず、両者に設けてもよい。
【００２７】
また、溶着リブがインナー部材に形成されている場合に、溶着リブの断面の三角形において底辺の長さが長すぎると、アウター部材が後収縮してヒケが生じる場合がある。アウター部材にヒケが生じるとスポイラーの外観を損ねるため、ヒケが生じない条件で振動溶接を行うことが好ましい。
【００２８】
そのためには、前記溶着リブが溶着固定前のインナー部材に形成されており、溶着固定後の溶着リブがアウター部材の裏面に接触している幅の設定値を、アウター部材の厚さの１／２以下とすることが好ましい。すなわち、前記断面の三角形の底辺の長さ（図４（Ｂ）のαで表される部分の長さ）を、溶着する部分のアウター部材の厚さの１／２以下となるようにすればよい。前記底辺の長さが前記アウター部材の厚さの１／５以下であることがより好ましい。これにより、インナー部材に形成されていた溶着リブがアウター部材に溶着しても、充分な溶着強度を保ちつつアウター部材表面へのヒケの発生を抑えることができる。
【００２９】
また、溶着固定後の溶着リブがアウター部材の裏面に接触している幅の設定値（前記断面の三角形の底辺の長さ）は、溶着する部分のアウター部材の厚さの１／３以上であることが好ましい。これにより充分な溶着強度を得ることができる。
【００３０】
更に、前記溶着リブの断面形状のより好ましい態様について説明する。
前記の通り本発明における溶着リブは、断面が三角形状であって底辺の両端の角が９０°以下であることを特徴とするが、該底辺の両端の角の角度の和は９０°〜１５０°であることが好ましい。これによってより溶着リブの倒れ込みを抑制することができ、均一で強固に溶着したスポイラーを得ることができる。
【００３１】
また、前記溶着リブの断面の三角形において、底辺と高さの比（高さ／底辺）は、１／３〜３／２であることが好ましい。これにより充分な溶着強度を確保しつつ、溶着リブの倒れ込みをより抑制して、均一で強固に溶着したスポイラーを得ることができる。
【００３２】
本発明のスポイラーを構成するアウター部材及びインナー部材の素材としては、振動溶着法を行うことができる合成樹脂であれば特に限定されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。前記素材としては、例えば、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＡ等を好ましく使用することができる。
また、アウター部材及びインナー部材はどのような手段により形成しても構わないが、例えば、射出成形により形成することが好ましい。
【実施例】
【００３３】
［実施例１］
ポリプロピレン樹脂を用いて、射出成形法により図１に示すアウター部材とインナー部材を作製した。溶着リブは図３に示すようにインナー部材の上下方向に２箇所ずつ形成した。溶着リブを形成した面は、振動溶着時における加圧方向に対して傾斜している面である。
インナー部材はアウター部材の内面側にちょうど収まり、溶着リブの先端がアウター部材の溶着部に接触するように形成した。また、インナー部材とアウター部材とは左右方向に４ｍｍ程度の振幅で振動できるようにした。
溶着リブの形状は図４（Ａ）で表されるように、断面が三角形となるようにした。具体的には、高さが１．０ｍｍ、底辺が１．５ｍｍ、底辺の両端の二つの角の角度が９０°、３３．５°となるように溶着リブを形成した。また、溶着部におけるアウター部材の厚さは３．５ｍｍとした。
【００３４】
上記のアウター部材とインナー部材とを溶着リブの先端部で接触するようにして公知の振動溶着装置で振動溶着を行った。振動溶着の条件は、振幅４ｍｍ、振動数１００Ｈｚの条件で行った。
溶着リブが溶け切ったところでアウター部材とインナー部材の位置を揃えて冷却し固定して本発明のスポイラーを得た。得られたスポイラーは、溶着リブが均一に溶けており、アウター部材とインナー部材とが安定した強度で溶着固定されていて製品全体として優れた溶着品質を備えるスポイラーであることが確認された。
【００３５】
［実施例２］
図５に示すように溶着リブをアウター部材に形成した以外は実施例１と同様にしてスポイラーを作製した。
実施例１と同様に、溶着リブが均一に溶けており、アウター部材とインナー部材とが安定した強度で溶着固定されていて製品全体として優れた溶着品質を備えるスポイラーを得ることができた。
【図１】
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【図２】
2014084056.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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