(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含み、超音波溶着により互いに接合される樹脂部材であって、
前記樹脂部材の一つの面上に設定された接合予定部の表面から突出し、前記超音波溶着の際に面圧が負荷されて溶融する複数の突部を備え、前記突部は、前記接合予定部の前記一つの面からの突出高さの異なる複数の突部を含み、
前記突部のうち、前記接合予定部の中央部に配置された中央突部の突出高さが、前記中央部の周囲に配置された周辺突部の突出高さよりも高い、樹脂部材。
【請求項２】
少なくとも３個の前記中央突部を備える、請求項１に記載の樹脂部材。
【請求項３】
前記中央部からの距離の異なる複数の前記周辺突部を備え、前記中央部に近い前記周辺突部の突出高さが、前記中央部から遠い前記周辺突部の高さよりも高い、請求項１又は２に記載の樹脂部材。
【請求項４】
少なくとも３個の前記周辺突部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂部材。
【請求項５】
前記周辺突部が前記中央部の周囲に均等配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂部材。
【請求項６】
前記樹脂部材が、炭素繊維強化樹脂部材である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を含み、超音波溶着により互いに接合される樹脂部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車体の構造部品は、従来、鋼材等の金属材料により構成されていた。近年、車体の軽量化のために、炭素繊維混合繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）等の樹脂材料により構成される構造部品の使用が実現されつつある。金属材料からなる部品同士を締結する接合方法として、大きく三つの方法がある。一つはボルト等による艤装接合であり、一つは接着剤による接着であり、一つは金属を溶融させる溶融接合である。樹脂材料により部品を構成する場合においても、金属材料からなる部品と同様の強固な接合が求められる。特に、熱可塑性樹脂を含む樹脂材料からなる部品の場合、樹脂材料を溶融させて接合する溶着技術が期待される。
【０００３】
溶着は、ボルト等による艤装接合や、接着剤による接着のように、第三の介在物を用いることなく、部品同士を強固に接合し得る接合方法である。溶着の中でも、超音波溶着は、局所的に接合したい部位のみの樹脂を溶融させることができるため、部品の全体形状を考慮しなくてよいなど、応用性が高い。しかしながら、樹脂材料からなる部品同士を超音波溶着により接合する場合、界面で溶融した樹脂が、界面に溜まることによって、界面の厚みの制御が困難であったり、接合強度が安定しなかったりする場合があった。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、樹脂製のブラケット部品の溶着面に、溶融部と、溶融部に沿った溝部とが形成され、当該溶着面を基材の表面に当接させて、ブラケット部品の溶着面の裏側から溶融部に対して加圧振動させるブラケット部品の溶着方法が開示されている。かかる溶着方法では、溶け出した溶融樹脂が溝部内へ分散して流入し、さらに、溶融樹脂の一部がブラケット部品の表面に流出するが、超音波ホーンに設けられた凹部の環状平面部によって、流出した溶融樹脂が溝部内へ強制的に流し込まれる。これにより、溶融部の溶融面と、溝部内を埋めた溶融樹脂とが略同一面となって、溶融樹脂が接着剤としての機能を発揮し、ブラケット部品が基材に溶着一体化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１５６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のブラケット部品の溶着方法において示される溝部は、溶融部の周囲を囲った環状の溝部や、環状の溝部からさらに放射状に溝部を延長した形状の溝部や、溶融部の周囲に放射状に延びた溝部となっている。すなわち、特許文献１に記載の溶着方法は、比較的大きな溝部を設けることによって、溶着時に界面に発生する余剰溶融樹脂の逃げ代を確保しているが、溝部が大きすぎる場合には、溶融樹脂が流れ込む領域であっても、樹脂による部品同士の接合が不十分となる領域が生じ得る。
【０００７】
具体的には、溶融樹脂が流れ込む領域であっても、溝部が大きすぎると、溝部の底部と接合対象の基材の表面との間に溶融樹脂を充填しきれずに、接合強度が高められないおそれがある。したがって、界面の厚みを減らすことができるとしても、接合強度に寄与しながら溶融樹脂を互いの部品に密着させることができないおそれがある。
【０００８】
特に、繊維強化樹脂製の部材の場合、接合予定面の表面品位にばらつきが生じやすく、樹脂部材同士を重ね合わせて超音波溶着する際に発生する溶融樹脂の量や位置を安定させることが困難であった。そのため、溶着プロセスや接合強度が不安定になるおそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、超音波溶着時に発生する溶融樹脂の量や位置を制御して、界面の厚みを安定させることで接合強度を安定させることが可能な、樹脂部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、熱可塑性樹脂を含み、超音波溶着により互いに接合される樹脂部材であって、前記樹脂部材の一つの面上に設定された接合予定部の表面から突出し、前記超音波溶着の際に面圧が負荷されて溶融する複数の突部を備え、前記突部は、前記接合予定部の前記一つの面からの突出高さの異なる複数の突部を含み、前記突部のうち、前記接合予定部の中央部に配置された中央突部の突出高さが、前記中央部の周囲に配置された周辺突部の突出高さよりも高い、樹脂部材が提供される。
【００１２】
少なくとも３個の前記中央突部を備えてもよい。
【００１３】
前記中央部からの距離の異なる複数の前記周辺突部を備え、前記中央部に近い前記周辺突部の突出高さが、前記中央部から遠い前記周辺突部の高さよりも高くてもよい。
【００１４】
少なくとも３個の前記周辺突部を備えてもよい。
【００１５】
前記周辺突部が前記中央部の周囲に均等配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明の樹脂部材によれば、超音波溶着時に発生する溶融樹脂の量や位置を制御して、界面の厚みを安定させ、接合強度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】樹脂部材を超音波溶着により接合する様子を示す説明図である。
【図２】本実施形態にかかる樹脂部材の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態にかかる樹脂部材の構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】複数の中央突部を備える例を示す説明図である。
【図５】周辺突部を二重に形成した例を示す説明図である。
【図６】突部の断面形状の例を示す説明図である。
【図７】突部の平面形状の例を示す説明図である。
【図８】本実施形態にかかる樹脂部材の接合方法を示す説明図である。
【図９】本実施形態にかかる樹脂部材の接合方法を示す説明図である。
【図１０】本実施形態にかかる樹脂部材の接合方法を示す説明図である。
【図１１】対比例にかかる樹脂部材の接合方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
【００１９】
＜１．樹脂部材＞
まず、本発明の実施の形態にかかる樹脂部材の構成について説明する。樹脂部材は、接合対象部材に対して超音波溶着によって接合される部材である。超音波溶着は、例えば、図１に示すように、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とを、互いの接合予定部Ｓを対向させて支持した状態で、超音波溶着装置のチップ３０を第２の樹脂部材２０における接合面の反対側の面から押し当てることにより行われる。本実施形態にかかる樹脂部材は、超音波溶着時に下側に配置される第１の樹脂部材１０及び上側に配置される第２の樹脂部材２０のうちのいずれか一方の樹脂部材に適用することができる。以下、下側に配置される第１の樹脂部材１０に本発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
（１−１．構成材料）
樹脂部材は、超音波溶着に用いられ、熱可塑性樹脂を含む樹脂部材であれば、特に限定されない。例えば、樹脂部材は、自動車車体用部品に使用される繊維強化樹脂製の部材とすることができる。繊維強化樹脂製の部材の場合、使用される強化繊維は、特に限定されるものではなく、例えば、炭素繊維やガラス繊維等のセラミックス繊維、アラミド繊維等の有機繊維、さらにはこれらを組み合わせた強化繊維を使用することができる。中でも、高い機械特性や強度設計の行いやすさ等の観点から、炭素繊維を含むことが好ましい。
【００２１】
また、第１の樹脂部材１０を構成する繊維強化樹脂のマトリックス樹脂の主材としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂が例示される。これらの熱可塑性樹脂うちの１種類、あるいは２種類以上の混合物を使用することができる。これら熱可塑性樹脂は、単独でも、混合物でも、また共重合体であってもよい。混合物の場合には相溶化剤を併用してもよい。さらに、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤燐などを加えてもよい。
【００２２】
この場合、使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、芳香族ポリアミド等の樹脂が挙げられる。
【００２３】
（１−２．接合予定部の構成）
図２〜図４は、第１の樹脂部材１０の接合予定部Ｓを示す説明図である。図２は、第１の樹脂部材１０の斜視図を示し、図３は、第１の樹脂部材１０の平面図及び断面図を示している。図３に示す断面図は、平面図におけるＡＡ断面の矢視図である。かかる第１の樹脂部材１０は板状を成しているが、第１の樹脂部材１０は板状に限られず、種々の形状とすることができる。
【００２４】
接合予定部Ｓは、超音波溶着時に第２の樹脂部材２０に対向配置されて、第２の樹脂部材２０に接合される領域である。接合予定部Ｓには、超音波溶着時に、超音波振動装置のチップ３０によって面圧が負荷される。図示した接合予定部Ｓは、円形を有している。かかる接合予定部Ｓの外形及び大きさは、超音波溶着装置のチップ３０の外形及び大きさに対応している（図１を参照）。
【００２５】
接合予定部Ｓには、表面から第２の樹脂部材２０側に突出する複数の突部１２が備えられる。複数の突部１２は、中央突部１２ａと、周辺突部１２ｂとを含む。これらの複数の突部１２は、超音波溶着時において、対向して配置される第２の樹脂部材２０に当接し得る部位であって、超音波振動が与えられたときに発生する摩擦熱により溶融し、第２の樹脂部材２０側の溶融樹脂と接合される。
【００２６】
中央突部１２ａは、接合予定部Ｓの中央部に設けられる。第１の樹脂部材１０の表面からの中央突部１２ａの突出高さｈ１は、周辺突部１２ｂの突出高さｈ２よりも高くなっている。超音波溶着時には、かかる中央突部１２ａに対して最初に面圧が負荷されるため、中央突部１２ａは、溶融開始位置となる。中央突部１２ａが溶融して発生する溶融樹脂は、中央突部１２ａの周囲の周辺突部１２ｂとの間の空間に流れ出す。第１の樹脂部材１０が、相対的に高い突出高さｈ１を有する中央突部１２ａを備えることにより、所望の接合予定部Ｓの中央部分において、溶融樹脂による接合を確実に生じさせることができる。
【００２７】
中央突部１２ａの突出高さｈ１は、例えば０．１〜３．０ｍｍの範囲内とすることができる。かかる突出高さｈ１が高すぎると、発生する溶融樹脂の量が多くなりすぎて、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との界面の厚さが厚くなったり、界面の厚さがばらついたりしやすくなる。また、かかる突出高さｈ１が低すぎると、周辺突部１２ｂの突出高さｈ２との差が小さくなって、最初に溶融を開始させることが困難になる場合がある。したがって、中央突部１２ａの突出高さｈ１は、０．１５〜２．５ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、０．２〜２．０ｍｍの範囲内とすることがさらに好ましい。
【００２８】
周辺突部１２ｂは、中央突部１２ａの周囲に設けられる。本実施形態にかかる第１の樹脂部材１０では、中央突部１２ａの周囲に、６個の周辺突部１２ｂが均等配置されている。第１の樹脂部材１０の表面からの周辺突部１２ｂの突出高さｈ２は、中央突部１２ａの突出高さｈ１よりも低くなっている。周辺突部１２ｂは、超音波溶着の開始時において第２の樹脂部材２０に当接しない一方、中央突部１２ａの上端部が溶融した後に、第２の樹脂部材２０に当接する。したがって、中央突部１２ａの溶融開始時期に遅れて、周辺突部１２ｂの溶融が開始される。
【００２９】
中央突部１２ａによって、所望の接合予定部Ｓの中央部における溶融樹脂による接合が生じ得るとともに、周辺突部１２ｂによって、溶融樹脂による所望の接合面積が確保される。周辺突部１２ｂが溶融して発生する溶融樹脂は、周辺突部１２ｂ同士の間の空間に流れ出す。中央突部１２ａが溶融して発生する溶融樹脂についても、周辺突部１２ｂ同士の間の空間に流れ込み得る。したがって、溶融樹脂の逃げ代が確保されており、溶融樹脂が狭い範囲に溜まり続けることがない。これにより、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との接合部の界面のバラツキを低減することができる。
【００３０】
このとき、溶融する突部１２が中央突部１２ａと、その周囲に配置される複数の周辺突部１２ｂとを含むことにより、発生する溶融樹脂は、周辺突部１２ｂによって堰き止められつつ、順次外側に流れ出す。したがって、溶融樹脂は、接合予定部Ｓ内のすべての領域にまんべんなく流れやすくなる。これにより、接合予定部Ｓの中央部を中心に第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とが接合されやすくなり、接合位置のバラツキを低減することができる。
【００３１】
周辺突部１２ｂの突出高さｈ２は、例えば０．０１〜２．９ｍｍの範囲内とすることができる。かかる突出高さｈ２が高すぎると、中央突部１２ａの突出高さｈ１をさらに高くする必要があるため、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との界面の厚さが厚くなったり、界面の厚さがばらついたりしやすくなる。また、かかる突出高さｈ２が低すぎると、発生する溶融樹脂の逃げ代が小さくなって、溶融樹脂が溜まりやすくなり、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との界面の厚さが厚くなったり、界面の厚さがばらついたりしやすくなる。したがって、周辺突部１２ｂの突出高さｈ２は、０．０５〜２．０ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、０．１〜１．５ｍｍの範囲内とすることがさらに好ましい。
【００３２】
周辺突部１２ｂは、中央突部１２ａを中心として、その周囲に均等に配置されることが好ましい。周辺突部１２ｂが中央突部１２ａの周囲に均等に配置されていれば、超音波振動装置のチップ３０によって面圧がかけられ、中央突部１２ａが溶融した後において、第１の樹脂部材１０又は第２の樹脂部材２０が傾くことが抑制される。したがって、接合予定部Ｓに対して均等に面圧をかけることができる。また、周辺突部１２ｂが中央突部１２ａの周囲に均等に配置されていれば、接合予定部Ｓ内の位置によって溶融樹脂の量がばらつくことが抑えられる。したがって、接合予定部Ｓの中央部を中心に第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とが接合されやすくなり、接合位置のバラツキを低減することができる。
【００３３】
図３に示した第１の樹脂部材１０の中央突部１２ａは、接合予定部Ｓの中央部に設けられた１個の突部からなるが、中央突部１２ａは複数設けられていてもよい。このとき、超音波溶着の開始時において、第１の樹脂部材１０上に対向して載置される第２の樹脂部材２０の支持状態を安定させるためには、中央突部１２ａを少なくとも３個以上備えることが好ましい。中央突部１２ａが３個以上の場合、超音波振動装置のチップ３０を押圧した場合に、第２の樹脂部材２０の傾きが抑制され、中央突部１２ａから溶融を開始させることができる。なお、中央突部１２ａが１個又は２個の場合に、第２の樹脂部材２０の傾きを防ぐには、第２の樹脂部材２０を支持する治具等を用いればよい。
【００３４】
図４は、３個の中央突部１２ａを含む複数の突部１２を有する第１の樹脂部材１０の平面図及び断面図を示している。図４に示された断面図は、平面図におけるＥＥ断面の矢視図である。かかる３個の中央突部１２ａは、接合予定部Ｓの中央部に均等配置されている。したがって、超音波溶着時において、第２の樹脂部材２０が第１の樹脂部材１０上に安定的に保持される。これにより、溶融開始時から、第２の樹脂部材２０を介して、３個の中央突部１２ａに対して均等に面圧がかけられ、３個の中央突部１２ａが均等に溶融し始める。このとき、３個以上の中央突部１２ａの配置が、必ずしも完全な均等配置である必要はないが、超音波溶着時における第１の樹脂部材１０又は第２の樹脂部材２０の傾きが抑えられるように中央突部１２ａが配置されるとよい。
【００３５】
また、図３に示した例では、中央突部１２ａの周囲に６個の周辺突部１２ｂが均等に配置されているが、周辺突部１２ｂの数は特に限定されない。ただし、超音波溶着時に、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との接合予定部Ｓに対して均一に面圧をかけるためには、少なくとも３個の周辺突部１２ｂが、中央突部１２ａの周囲に均等に配置されているとよい。このとき、３個以上の周辺突部１２ｂの配置が、必ずしも完全な均等配置である必要はないが、超音波溶着時における第１の樹脂部材１０又は第２の樹脂部材２０の傾きが抑えられるように周辺突部１２ｂが配置されるとよい。
【００３６】
また、図３に示した例では、周辺突部１２ｂは、接合予定部Ｓの中央部の周囲に、一重の円環状に配置されているが、周辺突部１２ｂが二重以上に配置されていてもよい。図５は、中央突部１２ａの周囲に、周辺突部１２ｂ，１２ｃを二重の円環状に配置した第１の樹脂部材１０の平面図及び断面図を示している。図５に示した断面図は、平面図におけるＦＦ断面の矢視図である。周辺突部１２ｃは、周辺突部１２ｂよりも中央突部１２ａから離れた位置に設けられている。周辺突部１２ｂは、中央突部１２ａの周囲に、均等に配置された６個の突部からなる。また、周辺突部１２ｃは、周辺突部１２ｂのさらに周囲に、均等に配置された６個の突部からなる。
【００３７】
中央突部１２ａの突出高さｈ１は、周辺突部１２ｂ，１２ｃの突出高さｈ２，ｈ３よりも高くなっている。また、中央突部１２ａに近い周辺突部１２ｂの突出高さｈ２は、中央突部１２ａから遠い周辺突部１２ｃの突出高さｈ３よりも高くなっている。したがって、超音波溶着時において、最初に中央突部１２ａが溶融し、次いで周辺突部１２ｂが溶融し、その後に周辺突部１２ｃが溶融する。これにより、接合予定部Ｓの中央部から周辺に向かって順次溶融樹脂が発生し、接合予定部Ｓの中央部を中心に第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とが接合されやすくなる。その結果、界面の厚さのバラツキや接合位置のバラツキが低減する。
【００３８】
なお、個々の周辺突部１２ｂ（１２ｃ）の間の距離、及び、周辺突部１２ｂと中央突部１２ａとの間の距離（端部同士の距離）は、１．０〜１５．０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。当該距離が近すぎると、溶融樹脂の逃げ代が塞がれて、溶融樹脂が溜まりやすくなる。また、当該距離が遠すぎると、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との界面の溶融樹脂が不足して、界面の厚さのバラツキが生じるおそれがある。したがって、個々の周辺突部１２ｂ（１２ｃ）の間の距離、及び、周辺突部１２ｂと中央突部１２ａとの間の距離は、１．０〜１０．０ｍｍの範囲内とすることがより好ましく、１．０〜５．０ｍｍの範囲内とすることがさらに好ましい。
【００３９】
中央突部１２ａ、周辺突部１２ｂ（１２ｃ）を含む複数の突部１２の高さ方向に沿って突部１２を切断したときの突部１２の断面形状は、特に限定されない。例えば、図６に示すように、突部１２の断面形状は、半楕円形、矩形、台形あるいはそれらの形状を組み合わせた形状等、種々の形状とすることができる。
【００４０】
また、複数の突部１２を上方から見たときの平面形状についても、特に限定されない。例えば、図７に示すように、円形、楕円形、矩形、三角形、多角形、十字形あるいはそれらの形状を組合わせた形状等、種々の形状とすることができる。
【００４１】
＜２．樹脂部材の接合方法＞
以上、本実施形態にかかる樹脂部材としての第１の樹脂部材１０の構成について説明した。次に、本実施形態にかかる樹脂部材の接合方法として、超音波溶着により、第１の樹脂部材１０を第２の樹脂部材２０に対して接合する方法の一例について説明する。
【００４２】
（２−１．本実施形態による超音波溶着）
図８〜図１０は、第１の樹脂部材１０が第２の樹脂部材２０に接合される様子を示す説明図である。図８〜図１０において、上方に、重ね合わせられた第１の樹脂部材１０及び第２の樹脂部材２０を、第２の樹脂部材２０側から見た図が示され、下方に、第１の樹脂部材１０及び第２の樹脂部材２０の断面図（ＢＢ断面、ＣＣ断面、ＤＤ断面の矢視図）が示されている。
【００４３】
かかる接合方法の例は、超音波溶着装置のチップ３０により樹脂部材を押圧することにより、接合予定部Ｓに対して面圧をかけながら超音波振動を付与し、熱可塑性樹脂を溶融して第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とを溶着する超音波溶着の例である。使用するチップ３０の先端形状は、尖形を有するスポットタイプであってもよいし、ダイヤカット形状を有する面タイプであってもよい。
【００４４】
まず、図８に示すように、複数の突部１２を有する第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とが、互いの接合面を対向させて、重ね合わせられる。図示した例では、接合面を上に向けて載置された第１の樹脂部材１０の上に、接合面を下に向けた第２の樹脂部材２０が重ね合わせられて保持されている。第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０とは、上下が逆になっていてもよい。中央突部１２ａが１個のみ設けられている場合、第１の樹脂部材１０上に載置される第２の樹脂部材２０の安定性が低いため、図示しない治具を用いて第２の樹脂部材２０を保持してもよい。
【００４５】
この状態で、接合予定部Ｓに相当する位置に対して、第２の樹脂部材２０の上面側から、超音波振動を付与しながらチップ３０を押圧する。そうすると、第１の樹脂部材１０の複数の突部１２のうち、相対的に高い突出高さｈ１を有する中央突部１２ａ、及び中央突部１２ａに当接する第２の樹脂部材２０の表面が溶融し始める。このとき生じる溶融樹脂Ｐは、図９に示すように、中央突部１２ａの周囲の空間へと流れ込む。
【００４６】
さらに、第２の樹脂部材２０に対して、超音波振動を付与しながらチップ３０を押圧することにより、第１の樹脂部材１０の複数の突部１２のうちの周辺突部１２ｂが第２の樹脂部材２０に当接する。そうすると、引き続き溶融する中央突部１２ａと併せて、周辺突部１２ｂ、及び周辺突部１２ｂに当接する第２の樹脂部材２０の表面が溶融し始める。このとき、接合予定部Ｓ内のすべての領域においてまんべんなく溶融樹脂が発生する。生じる溶融樹脂は、周辺突部１２ｂの間の空間から外側へと流れる。
【００４７】
そして、チップ３０を第２の樹脂部材２０に押圧し始めてからあらかじめ設定した所定時間が経過した後、チップ３０を上昇させることにより、超音波溶着が終了する。溶融樹脂Ｐは、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との間に充填された状態で硬化し始め、第１の樹脂部材１０の接合面及び第２の樹脂部材２０の接合面の界面が溶着される。図１０に示すように、接合予定部Ｓ内では、最初に溶融が始まる中央突部１２ａが溶融して発生した溶融樹脂Ｐと、次いで溶融する周辺突部１２ｂが溶融して発生した溶融樹脂Ｐとによって、界面の厚さが均一になっている。図１０に示した例では、接合予定部Ｓの周囲にまで溶融樹脂Ｐが流れ込んでいる。
【００４８】
以上のように、接合予定部Ｓに所定の中央突部１２ａ及び周辺突部１２ｂを備えた第１の樹脂部材１０を用いて超音波溶着を行うことにより、溶融開始位置や、溶融樹脂の発生量及び発生位置が制御され、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との溶着界面の厚みを安定させることができる。これにより、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との接合強度を安定させることができる。また、中央突部１２ａの周囲に周辺突部１２ｂを備えることにより、溶融樹脂Ｐの逃げ代が確保されて、溶融樹脂Ｐが狭い範囲に溜まることが防止される。したがって、溶融樹脂Ｐによって、第１の樹脂部材１０が第２の樹脂部材２０から持ち上げられることが抑制される。
【００４９】
また、中央突部１２ａの周囲に周辺突部１２ｂを備えることにより、接合予定部Ｓの中央部から外側に流れる溶融樹脂Ｐに抵抗が与えられ、溶融樹脂Ｐを接合予定部Ｓ内に行き渡らせることができるとともに、溶融樹脂Ｐを、確実に接合強度の向上に寄与させることができる。このように、本実施形態にかかる樹脂部材を用いて超音波溶着を行うことにより、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０と接合面の界面の厚みが安定し、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との接合強度が安定する。
【００５０】
（２−２．対比例による超音波溶着）
比較のために、接合予定部Ｓに複数の突部を備えない樹脂部材同士を超音波溶着により接合する対比例について説明する。図１１は、対比例において、第１の樹脂部材１１０が第２の樹脂部材１２０に接合される様子を示す説明図である。図１１において、上方に、重ね合わせられた第１の樹脂部材１１０及び第２の樹脂部材１２０を、第２の樹脂部材１２０側から見た図が示され、下方に、第１の樹脂部材１０及び第２の樹脂部材２０の側面図が示されている。
【００５１】
対比例では、第１の樹脂部材１１０及び第２の樹脂部材１２０の接合面同士が合わせられた状態で、超音波振動装置のチップ３０によって面圧がかけられる。このとき、接合予定部に中央突部及び周辺突部を備えていないことから、第１の樹脂部材１１０と第２の樹脂部材１２０とが接する任意の位置から溶融が開始する。特に、繊維強化樹脂部材等の表面品位が比較的低い樹脂部材の場合には、溶融開始位置を制御することが困難である。そのため、図１１に示すように、接合予定部Ｓの周辺の領域で溶融が開始する場合もあり得る。
【００５２】
また、第１の樹脂部材１１０と第２の樹脂部材１２０との接合予定面が当接した状態で溶融樹脂Ｐが発生することから、溶融樹脂Ｐの逃げ代がなく、溶融樹脂Ｐによって、第２の樹脂部材１２０が第１の樹脂部材１１０から持ち上げられやすくなる。したがって、対比例では、溶融樹脂Ｐが第１の樹脂部材１１０と第２の樹脂部材１２０との接着剤として機能するものの、第１の樹脂部材１１０と第２の樹脂部材１２０との界面の厚さにバラツキが生じてしまい、接合強度が不安定になる。
【００５３】
＜３．効果＞
以上説明した本実施形態にかかる樹脂部材（第１の樹脂部材１０）は、接合予定部Ｓに、中央突部１２ａ及び周辺突部１２ｂを含む複数の突部１２を備える。複数の突部１２のうち、接合予定部Ｓの中央部に設けられる中央突部１２ａの突出高さｈ１は、その周囲に設けられる周辺突部１２ｂの突出高さｈ２よりも高くなっている。したがって、超音波溶着装置によって面圧がかけられたときの溶融開始位置が特定される。
【００５４】
また、中央突部１２ａの周囲を囲むように周辺突部１２ｂが設けられていることから、接合予定部Ｓの中央部から周辺部へと順次溶融樹脂Ｐが発生する。このとき、中央突部１２ａ及び周辺突部１２ｂによって、溶融樹脂Ｐの逃げ代が形成されることから、接合予定部Ｓ内のすべての領域に溶融樹脂Ｐが行き渡りやすくなる。したがって、接合予定部Ｓにおける、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との界面の厚さが安定的に均一になり、第１の樹脂部材１０と第２の樹脂部材２０との接合強度が安定する。
【００５５】
また、本実施形態にかかる樹脂部材（第１の樹脂部材１０）によれば、超音波溶着時に発生する溶融樹脂Ｐの量を、中央突部１２ａ及び周辺突部１２ｂの大きさや数を調節することによって制御することができる。したがって、互いの接合面の平滑性が低い場合や、形状が複雑な場合であっても、樹脂部材同士の接合面の界面の厚みを安定させ、接合強度を安定させることができる。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５７】
１０    樹脂部材（第１の樹脂部材）
１２    突部
１２ａ    中央突部
１２ｂ，１２ｃ    周辺突部
２０    第２の樹脂部材（接合対象）
３０    チップ
Ｓ    接合予定部
Ｐ    溶融樹脂
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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