(57)【要約】【課題】  本発明は、容器本体とパイプとの溶着強度を向上すべく十分な溶着面積を確保することができ、パイプに不測の外力が掛かった際に溶着面部に発生する応力を緩和することができ、レーザー溶着される両部材間の係合する溶着面部の密着性を向上することができ、容器本体に対する流入パイプの取り付け方向の自由度を向上し得る溶着構造部を有する容器を提供する。【解決手段】  本発明の容器１は、容器本体１０の壁１６に、レーザー溶着を用いて結合されるパイプ２０を有する容器であって、容器本体１０が壁１６の外面に配置され且つ球面状の内周面１５を備えるボス部１１を有し、パイプ２０が、管状部２１と、該管状部２１の外面に突出するフランジ部２２であってボス部１１の内周面１５にレーザー溶着される内周面１５と相補形状の球面状外周面２４を備えるフランジ部２２とを有することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体の壁に、レーザー溶着を用いて結合されるパイプを有する容器において、
前記容器本体は、前記壁の外面に配置され且つ球面状の内周面を備えるボス部を有し、
前記パイプは、管状部と、該管状部の外面に突出するフランジ部であって前記ボス部の前記内周面にレーザー溶着される前記内周面と相補形状の球面状外周面を備えるフランジ部とを有する、
ことを特徴とする容器。
【請求項２】
前記ボス部は、前記壁の外面から外側に突出して配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の容器。
【請求項３】
前記ボス部は、前記容器本体と一体成形される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器。
【請求項４】
前記ボス部は、前記容器本体とは別体で製造され前記容器本体に結合される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製容器、特に、容器内への流体物の通路を形成するパイプを有する樹脂製容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車搭載用の容器、例えばパワーステアリング・システムに使用されるオイルリザーバータンクは、軽量性、コスト性、量産性等の観点から、金属製のものから樹脂製のものへと展開が図られている。容器の各構成部品は、量産性または容器本体との結合強度等の観点から容器本体と一体成形されることが本来であるならば望ましい。しかし、例えば容器内への流体物の通路を形成するパイプ（以下、流入パイプと称す）については、容器に隣接する他の搭載製品との干渉回避または流体の流れ制御の必要性から、試作／量産設計の過程において、その取り付け方向の変更を余儀なくされる場合が多く、容器本体に対する取り付け方向について、ある程度の自由度を有することが求められている。このため、取り付け方向の変更が余儀なくされる流入パイプについては、金型の汎用性の観点から容器本体とは別体で、すなわち容器本体と別々に製造され、後に溶着により容器本体に結合する工法の適用が展開されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平２−９４９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一体成形工法から溶着工法への適用の展開における課題の一つに、結合されるべき部材間の結合強度の向上がある。溶着工法を適用した場合、一体成形工法を適用した場合と比較して、結合されるべき部材間の結合強度は低い。一体成形工法を適用した場合においては、母材強度と等しい結合強度が得られるのに対して、溶着工法を適用した場合においては、母材強度と等しい結合強度を実現することは困難である。この為、組立／修理／点検等の際に不測の外力の影響を受ける構成部品であって十分な結合強度が求められる構成部品、例えば流入パイプ等の構成部品の結合部については、より大きい結合強度を得るべく、十分な溶着面積を確保することが必要条件になる。
【０００５】
樹脂製部材間の結合に用いられる溶着工法には、熱板溶着工法、振動溶着工法、レーザー溶着工法等がある。従来、オイルリザーバータンク等の容器における容器本体と流入パイプとの結合は、振動溶着工法が用いられてきた。しかし、振動溶着工法は、振動スペースの確保あるいは振動により発生するバリに対するスペースを確保することが必要となるために溶着面積が制約され、十分な溶着面積の確保という点で課題があった。これに対して、レーザー溶着工法は、これらのスペースの確保が不要であり、振動溶着工法と比較して、より大きい溶着面積を確保し得る。レーザー溶着工法は、一体成形工法を用いた場合との比較においては結合部材間の結合強度という点では十分とは言えず、一体成形工法を用いた場合と同等の結合強度を得るべく更なる溶着強度の向上が課題とはなるが、振動溶着工法を用いた場合との比較においては、溶着面積の確保という点で有利である。
【０００６】
このように、溶着面積の確保という点で振動溶着工法よりもレーザー溶着工法は優れており、更に、コスト性、品質性、作業性についてもレーザー溶着工法は優れている。このため、現在においては、自動車搭載用製品における各構成部品の結合に対して、レーザー溶着工法の適用が特に注目されている。その一貫として、当該容器における容器本体と流入パイプとの結合についても、振動溶着工法に替えて、レーザー溶着工法の適用が急速に展開されている。
【０００７】
しかし、振動溶着工法からレーザー溶着工法への適用の展開においては幾つかの課題があり、その一つに、結合されるべき部材間の溶着面の密着性の向上がある。レーザー溶着工法を用いる場合、レーザー光照射によりレーザー光吸収性部材からレーザー光透過性部材へ熱を伝えて結合されるべき両方の部材を溶融させる必要があることから、溶着時の結合部材間の溶着面の間隙を極力小さくする必要があり、実質的に隙間が無いようにすることが必要条件になると考えられる。
【０００８】
以上のような、一体成形工法から溶着工法への適用の展開における問題点および振動溶着工法からレーザー溶着工法への適用の展開における問題点を踏まえて、当該容器における容器本体と容器本体内への流体物の通路を形成する流入パイプとの結合に、振動溶着工法に替えて、レーザー溶着工法を適用する際の課題について以下に述べる。
【０００９】
流入パイプは、当該容器に隣接する他の搭載製品との干渉を回避するために、容器本体からの外側へ突出し得る距離は制約を受ける場合が多く、この制約条件下でも溶着面積を十分に確保し得る溶着構造部を実現することが課題となる。
【００１０】
また、溶着部の保護という観点において、流入パイプに不測の外力が掛かった際に溶着部に発生する応力を緩和し得る溶着構造部を実現することも課題となる。
【００１１】
更に、容器本体に対する流入パイプの取り付け方向に自由度を持たすべく、流入パイプは容器本体に対して相対移動可能に形成される必要があり、レーザー溶着工法にとって必要条件となると考えられる結合部材間の密着性の向上が課題となる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み、容器本体と流入パイプとの溶着強度を向上すべく十分な溶着面積を確保することが可能で、且つ、流入パイプに不測の外力が掛かった際に溶着面部に発生する応力を緩和し得る溶着構造部を有する容器を提供することを第一の目的とする。
【００１３】
また、レーザー溶着される両部材間の係合する溶着面部の密着性を向上することが可能な溶着構造部を有する容器を提供することを第二の目的とする。
【００１４】
更に、容器本体に対する流入パイプの取り付け方向の自由度が大きい溶着構造部を有する容器を提供することを第三の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、容器本体の壁に、レーザー溶着を用いて結合されるパイプを有する容器であって、前記容器本体が、前記壁の外面に配置され且つ球面状の内周面を備えるボス部を有し、前記パイプが、管状部と、該管状部の外面に突出するフランジ部であって前記ボス部の前記内周面にレーザー溶着される前記内周面と相補形状の球面状外周面を備えるフランジ部とを有する、容器が提供される。
【００１６】
すなわち、請求項１の発明では、容器本体のボス部が球面状の内周面を備え、パイプのフランジ部が、容器本体のボス部の内周面にレーザー溶着されるボス部の内周面と相補形状の球面状外周面を備えることで、球面状の溶着面部を形成することができる。パイプのフランジ部および容器本体のボス部の軸線方向寸法は、本容器に隣接する他の搭載製品との干渉を回避する必要性等から、制約を受ける場合が多い。それに対して、パイプのフランジ部および容器本体のボス部の径方向の寸法は制約を受けることは少なく、この径方向寸法を大きくし、球面状の溶着面部の曲率半径を大きくすることで、溶着面積を増し溶着強度の向上を容易に図ることができる。
また、パイプのフランジ部の外周面を容器本体のボス部の内周面と相補形状の球面状で形成することで、容器本体のボス部の内周面にパイプのフランジの外周面を押圧しながら、ボス部の内周面とフランジ部の外周面とを溶着することを可能にし、フランジ部の外周面とボス部の内周面とで形成される溶着面部の密着性を向上することができる。
更に、パイプのフランジ部の外周面を、容器本体のボス部の内周面と相補形状の球面状で形成することで、容器本体に対するパイプの取り付け方向の自由度を向上することができる。
また、パイプのフランジ部をパイプの管状部の外面から突出させる、すなわち、溶着面となるパイプのフランジ部の外周面をパイプの管状部から離間して形成することで、パイプの管状部に不測の外力が加わることにより発生する応力を、パイプの管状部と溶着面部とに分散することができ、溶着面部にかかる応力を緩和することができる。
ここで、管状部の外面に突出するフランジ部であってボス部の内周面にレーザー溶着されるボス部の内周面と相補形状の球面状外周面を備えるフランジ部とは、フランジ部の外周面が管状部の外面よりも外側へ離間していることと、フランジ部がボス部の内周面と相補形状の球面状外周面を備えることと、フランジ部に備えられた球面状の外周面とボス部の備えられた球面状の内周面とが協働して溶着面部を形成することとを特徴とするフランジ部を意図する。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、前記ボス部が、前記壁の外面から外側に突出して配置される、請求項１に記載の容器が提供される。
【００１８】
すなわち、請求項２の発明では、ボス部を、壁の外面から外側に突出して配置することで、フランジ部の外周面とボス部の内周面とをレーザー溶着する際の作業性の向上を図ることができる。ボス部が壁の外面から内側に突出した状態で配置される場合、溶着部へのレーザー照射自体は可能であるが、例えば、溶着部に対するレーザー光照射装置の配置等の点で様々な工夫が必要になると考えられる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、前記ボス部が、前記容器本体と一体成形される、請求項１または請求項２に記載の容器が提供される。
【００２０】
すなわち、請求項３の発明によれば、ボス部を容器本体と一体成形することで、製造コストを削減できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、前記ボス部が、前記容器本体とは別体で製造され前記容器本体に結合される、請求項１または請求項２に記載の容器が提供される。
【００２２】
請求項４の発明では、ボス部を容器本体とは別体で製造することで、同一形状の容器本体に、内周面の大きさが異なるボス部を結合することができ、フランジ部の大きさが異なるパイプを結合させることができる。これにより、容器本体の金型を汎用性のあるものにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
各請求項に記載の発明によれば、容器本体とパイプとの溶着強度を向上すべく十分な溶着面積を確保することができ、パイプに不測の外力が掛かった際に溶着面部に発生する応力を緩和することができ、レーザー溶着される両部材間の係合する溶着面部の密着性を向上することができ、容器本体に対する流入パイプの取り付け方向の自由度を向上し得る、共通の効果を奏する。
これらの効果を有する本発明によれば、パイプの容器本体への結合において、溶着工法への適用、特にレーザー溶着工法の適用を実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１から図７は、本発明の容器の好適な一実施形態を示す図である。図１は、本容器１の斜視図である。図２は、本容器１の容器本体１０と流入パイプ２０とを示す分解斜視図である。図３は、本容器１の側面図である。図４は、容器本体１０の斜視図である。図５は、容器本体１０と流入パイプ２０との溶着構造部を示す部分切断面図である。図６は、図５と同様の溶着構造部の分解図である。図７は、容器本体１０に対する流入パイプ２０の取り付け方向が異なる、図５と同様の溶着構造部を示す部分切断面図である。
【００２５】
本容器１は概して、図１および図３に示すように、流動体を収容する容器本体１０と、この容器本体１０への流体物の通路を形成する流入パイプ２０とから構成される。
【００２６】
流入パイプ２０は、図２に示されるように、直線状の管状部２１と、フランジ部２２とを有する。フランジ部２２は、レーザー光吸収性樹脂からなり、好適には、レーザー光吸収特性を有する熱可塑性樹脂からなり射出成形にて管状部２１とともに一体成形される。しかし、このフランジ部２２をレーザー光吸収特性を有する熱可塑性樹脂で形成し、管状部２１を熱硬化性樹脂で形成し、両者をインサート成形等で接合してもよい。
【００２７】
管状部２１は、図５及び図６に示されるように、後述する容器本体１０のハウジング１２の壁部１６に設けられた穴部１４と連通する通路２３を有する。また、管状部２１は、本実施形態においては直線状であるが、直線状でなく湾曲部を有して形成されてもよい（図８参照）。管状部２１の容器本体１０に対する湾曲の度合いや、容器本体１０の外表面から外側へ突出する長さおよび方向等については、本容器１に隣接する（図には示していない）他の搭載製品と流入パイプ２０との干渉回避や流入パイプ２０を通過する流体の流れ制御等の設計条件を満足すべく適当に決定される。また、本実施形態においては、管状部２１は、その外形が円環状に形成されているが、この管状部２１に接続される（図には示していない）ホース管等の形状に応じて楕円形状等の他の適当な形状で形成されてもよい。
【００２８】
フランジ部２２は、図２、図５および図６に示されるように、管状部２１の外面から外側に突出して形成され、後述する容器本体１０のボス部１１の内周面１５と係合し且つこの内周面１５にレーザー溶着される外周面２４であって、軸線２５を有する球面状の外周面２４を有する。フランジ部２２は管状部２１の外面から外側に突出して形成されるため、外周面２４は管状部２１の外面から離間して形成される。本実施形態においては、容器本体１０のボス部１１の内周面１５と係合し且つこの内周面１５にレーザー溶着される外周面２４は、連続した球面状の外周面として形成されているが、連続した球面状の外面として形成される必要はなく、不連続な面で構成される球面状の外面として形成されてもよい。
【００２９】
容器本体１０は概して、図４に示されるように、流入パイプ２０のフランジ部２２の容器本体１０への取り付けを可能にするボス部１１と、流動体を収容するハウジング１２とを有する。
【００３０】
ハウジング１２は概して、底部１３と、蓋部１７と、壁部１６と、この壁部１６に備えられた穴部１４とを有する。本実施形態おいては、壁部１６の外形は略円筒形状である。しかし、この壁部１６は、設計条件に適合する形状、例えば四角柱形状等の他の適当な形状で形成されてもよい。
【００３１】
ボス部１１は、図４および図６に示されるように、穴部１４の周囲で壁部１６の外面から外側に突設され、流入パイプ２０のフランジ部２２の外周面２４と係合し且つこの外周面２４にレーザー溶着される内周面１５であって、軸線１８を有する球面状の内周面１５を有する。ボス部１１は、穴部の周囲で壁部の外面から内側に突設されて形成されてもよい。
【００３２】
容器本体１０の構成において少なくともボス部１１は、レーザー光透過性樹脂からなる。好適には、ボス部１１は、レーザー光透過特性を有する熱可塑性樹脂からなり、射出成形にてハウジング１２とともに一体成形される。しかし、このボス部１１をレーザー光透過特性を有する熱可塑性樹脂で形成し、ハウジング１２を熱硬化性樹脂で形成し、両者をインサート成形等で接合してもよい。また、ボス部１１は、外周面２４の大きさが異なる流入パイプ２０のフランジ部２２にも適合するように、容器本体１０とは別体に製造され、その後容器本体１０に結合されてもよい。このことは、容器本体１０の金型の汎用性をもたらす点で有用となる。
【００３３】
ボス部１１の球面状の内周面１５と流入パイプ２０のフランジ部２２の球面状の外周面２４とは、レーザー溶着を適用するに当って必要と考えられるレベルの密着性を有して係合されるべく、相補形状で形成される。すなわち、ボス部１１の球面状の内周面１５の曲率半径１９は、フランジ部２２の球面状の外周面２４の曲率半径２６と同一とされる。
【００３４】
このように構成されたボス部１１を有する容器本体１０と、フランジ部２２を有する流入パイプ２０とは、フランジ部２２の外周面２４をボス部１１の内周面１５に係合し、（図には示していない）冶具等を用いて、容器本体１０に対する所定位置に流入パイプ２０を位置決めして、その後、ボス部１１の内周面１５にフランジ部２２の外周面２４を押圧し、その状態を維持しつつ、レーザー溶着工法を用いて、ボス部１１の内周面１５とフランジ部２２の外周面２４とを溶着することにより組立てられる。
【００３５】
以下に、このような組立における各構成要素の作用と効果について詳細に説明する。
【００３６】
組立作業においては、まず、流入パイプ２０のフランジ部２２が容器本体１０のボス部１１に係合される。ボス部１１の球面状の内周面１５の曲率半径１９は、フランジ部２２の球面状の外周面２４の曲率半径２６と同一とされており、ボス部１１の内周面１５とフランジ部２２の外周面２４とを互いに密着性を有して係合することができる。
【００３７】
次に、（図には示していない）冶具等を用いて、容器本体１０に対する所定位置に流入パイプ２０が位置決めされる。フランジ部２２の外周面２４と、この外周面２４と係合するボス部１１の内周面１５とは共に曲率半径が等しい球面状で形成されており、例えば、フランジ部の外周面とボス部の内周面とが共に円環状にされている場合と比較して、フランジ部２２の外周面２４とボス部１１の内周面１５との、より自由度の大きい相対移動を可能とすることができる。これにより、試作／量産設計の過程の中で、容器本体１０に対する流入パイプ２０の取り付け方向の変更が必要となった場合にも容易に対応することができる。
【００３８】
フランジ部２２が所定の位置でボス部１１に係合されると、ハウジング１２の壁部１６に設けられた穴部１４と管状部２１の通路２３とが連通し、流入パイプ２０を介した容器本体１０への流動体の通過が可能となる。また、ボス部１１の内周面１５とフランジ部２２の外周面２４とが協働して溶着面部が形成される。
【００３９】
次に、フランジ部２２が所定の位置でボス部１１に係合された状態を維持しつつ、ボス部１１の内周面１５に対してフランジ部２２の外周面２４が、ボス部１１の軸線方向に押圧される。これによりフランジ部２２の外周面２４は、ボス部１１の内周面１５に対して所定位置で静止保持されることができる。また、ボス部１１の内周面１５に対してフランジ部２２の外周面２４を押圧することで、成形の際の寸法にばらつきにより生じるボス部１１の内周面１５とフランジ部２２の外周面２４との局部的な間隙を小さくすることもできる。これにより、ボス部１１の内周面１５とフランジ部２２の外周面２４とで形成される溶着面部の密着性を、更に向上することができる。
【００４０】
次に、レーザー光が、レーザー光透過性材料からなるボス部１１に照射される。使用するレーザー光は、エネルギー変換効率が高くコンパクトな設備ですむ半導体レーザー（ＬＤ）であることが好ましいが、他の気体や固体レーザーを使用してもよい。照射されたレーザー光はボス部１１を透過し、レーザー光吸収材料からなるフランジ部２２の外周面２４に達する。フランジ部２２の外周面２４は、レーザー光を吸収し発熱し溶融する。熱伝達によりボス部１１の内周面１５も発熱し溶融する。このレーザー光照射作業は、ボス部１１の軸線１８に対して直交する方向からレーザー光が照射され、ボス部１１の軸線１８まわりに実行され、フランジ部２２の外周面２４とボス部１１の内周面１５とが溶着され、所定の溶着強度が得られる。このようなボス部１１の軸線１８に対して直交する方向からのレーザー光の照射作業は、フランジ部２２の軸線方向からレーザーを照射する場合と比較して、例えば流入パイプ２０の管状部２１がレーザー光照射の障害となることがなく作業性が良い。
【００４１】
溶着強度と密接に関係する溶着面積は、ボス部１１の球面状の内周面１５の曲率半径１９と、ボス部１１の内周面１５の軸線方向高さとに依存する。このボス部１１の球面状の内周面１５の曲率半径１９およびボス部１１の内周面１５の軸線方向高さの寸法の決定においては、軸線方向の高さは、本容器１に隣接する他の搭載製品との干渉を回避するために大きな制約を受ける場合が多く、それに対して、容器本体１０のボス部１１の径方向の寸法は制約を受けることは少なく、この径方向寸法を大きくし、溶着面となる球面状の内周面１５の曲率半径１９を大きくすることで、溶着面積を増し溶着強度の向上を容易に図ることができる。ボス部１１の内周面１５の曲率半径１９を大きくすることは、この内周面１５と協働して溶着面部を形成するフランジ部２２の球面状の外周面２４の曲率半径２６も同様に大きくされることになる。これにより、管状部２１と、フランジ部２２の外周面２４すなわち溶着面とが離間されることになる。このことは、例えば管状部２１に不測の外力が加わった場合に発生する応力を、溶着面部に集中させることなく、管状部２１とフランジ部２２の外周面２４とに分散することを可能にし、不測の外力からの溶着面部の保護に寄与し得る。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、容器への適用だけではなく、レーザー溶着工法を用いて結合される構成部品を有する製品への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本容器１の斜視図である。
【図２】本容器１の容器本体１０と流入パイプ２０とを示す分解斜視図である。
【図３】本容器１の側面図である。
【図４】容器本体１０の斜視図である。
【図５】容器本体１０と流入パイプ２０との溶着構造部を示す部分切断面図である。
【図６】図５と同様の溶着構造部の分解図である。
【図７】容器本体１０に対する流入パイプ２０の取り付け方向が異なる、図５と同様の溶着構造部を示す部分切断面図である。
【図８】流入パイプが湾曲されている、図１と同様の本容器１の斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    容器
１０    容器本体
１１    ボス部
１２    ハウジング
１３    底部
１４    穴部
１５    内周面
１６    壁部
１７    蓋部
１８    軸線
１９    曲率半径
２０    流入パイプ
２１    管状部
２２    フランジ部
２３    通路
２４    外周面
２５    軸線
２６    曲率半径
【図１】
2006103760.tif 000003
【図２】
2006103760.tif 000004
【図３】
2006103760.tif 000005
【図４】
2006103760.tif 000006
【図５】
2006103760.tif 000007
【図６】
2006103760.tif 000008
【図７】
2006103760.tif 000009
【図８】
2006103760.tif 000010