(57)【要約】【課題】かしめ強度の低下を抑制可能とする超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法を提供する。【解決手段】第１部材１０と第２部材２０とを締結するにあたり、前記第１部材１０に設けられた樹脂製の筒状ボス５０を、前記第２部材２０を挟み込む形で超音波加工によりかしめる際に用いられる超音波ホーン８０であって、その先端部８１に、前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボス５０の筒内に挿入される突状の第１ガイド部１８０と、同じく前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボス５０の先端面５１Ｍに当接される突状の第２ガイド部２８０と、を有してい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】
第１部材と第２部材とを締結するにあたり、前記第１部材に設けられた樹脂製の筒状ボスを、前記第２部材を挟み込む形で超音波加工によりかしめる際に用いられる超音波ホーンであって、
その先端部に、前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボスの筒内に挿入される突状の第１ガイド部と、同じく前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボスの先端面に当接される突状の第２ガイド部と、を有していることを特徴とする超音波ホーン。
【請求項２】
前記第２ガイド部は、その突設方向における先端にかけて先細りする形状とされ、その先細りを構成する断面視２つ以上の傾斜面を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波ホーン。
【請求項３】
前記第２ガイド部は、前記超音波加工によりかしめる際にその突設方向における先端が、前記筒状ボスの先端面の径方向における略中央に当接するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波ホーン。
【請求項４】
前記第２ガイド部の突設方向における長さは、前記第１ガイド部の突設方向における長さに比して相対的に短く設定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波ホーン。
【請求項５】
第１部材と第２部材とを締結する樹脂部材の締結方法であって、
前記第１部材は、樹脂により構成されるとともに、その一面から突出する樹脂製かつ筒状の取付ボスを有し、
前記第２部材は、前記取付ボスを挿通するための取付孔を有するものとされ、
前記取付孔内に前記取付ボスを挿通させた状態で、当該取付ボスを先端側から超音波ホーンを用いて超音波加工によりかしめる工程を含み、
前記超音波ホーンは、その先端部に、前記超音波加工によりかしめる際に前記取付ボスの筒内に挿入される突状の第１ガイド部と、同じく前記超音波加工によりかしめる際に前記取付ボスの先端面に当接される突状の第２ガイド部と、を有しており、
前記第２ガイド部を前記取付ボスの先端面に当てつつ溶着する工程を含むことを特徴とする超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法として、下記特許文献１に記載のものが知られている。具体的には、内装基材の取付孔内に、樹脂成形体（樹脂部材）の裏面に突設された取付ボスを挿通した状態で、当該取付ボスの先端に超音波ホーンを押圧させ超音波加工を施すことで、これら２部材をかしめ締結することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−２９３７号公報
【特許文献２】特開２０００−３５１１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように樹脂部材を別部材に締結する際に用いられる超音波ホーンの形状として、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているように、その先端部に凹部が設けられたものが知られている。具体的には、ホーンの先端部にその中心部から径方向外方にかけて断面円弧状の凹部が形成されており、溶融した樹脂が徐々に広がっていく構成とされている。
【０００５】
ところが、特許文献１に記載されているような筒状の取付ボスを用いて締結を行う場合、溶融した樹脂の流れる方向までは規制できておらず、その時々、またボス毎に溶融態様は異なり、かしめ強度（引っ張りに対する強度）もボス毎に異なってしまう。特に、溶融した樹脂がボスの外側（筒外側）に偏って流れると、ボスの内側（筒内側）における樹脂の充填量が不足し、かしめ強度の低下の原因となり得る。
【０００６】
本発明は、このような事情に基づいて完成されたものであり、かしめ強度の低下を抑制可能とする超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る超音波ホーンは、第１部材と第２部材とを締結するにあたり、前記第１部材に設けられた樹脂製の筒状ボスを、前記第２部材を挟み込む形で超音波加工によりかしめる際に用いられる超音波ホーンであって、その先端部に、前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボスの筒内に挿入される突状の第１ガイド部と、同じく前記超音波加工によりかしめる際に前記筒状ボスの先端面に当接される突状の第２ガイド部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
このような超音波ホーンによると、超音波加工によりかしめる際に、突状の第２ガイド部が筒状ボスの先端面に当接されるため、第１ガイド部による筒状ボスに対する位置決めガイドに加え、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となる。具体的には、超音波加工の際に第２ガイド部が筒状ボスの先端面に当接することで、筒内側及び筒外側の双方向に溶融した樹脂を流れ込ませることが可能となる。特に、筒内側にも充分な樹脂を流して充填させやすくなるため、かしめ強度（引っ張りに対する強度）の確保に繋がる。特に、筒状ボスが発泡樹脂により構成されている場合、樹脂の流れる量又は方向に偏りが生じてしまうと樹脂密度が低い箇所が脆くなりやすいため、本願発明に係る超音波ホーンを用いる場合の効果が顕著に表れる。
【０００９】
上記超音波ホーンにおいて、前記第２ガイド部は、その突設方向における先端にかけて先細りする形状とされ、その先細りを構成する断面視２つ以上の傾斜面を備えるものとすることができる。このような超音波ホーンによると、第２ガイド部を構成する傾斜面が、溶融した樹脂の流れ込む方向を所望の方向によりガイドしやすいものとなる。
【００１０】
上記超音波ホーンにおいて、前記第２ガイド部は、前記超音波加工によりかしめる際にその突設方向における先端が、前記筒状ボスの先端面の径方向における略中央に当接するように設けられているものとすることができる。このような超音波ホーンによると、流れ込む樹脂の量を、筒内側及び筒外側で略均等にすることができるため、理想的なかしめ溶着が実現可能となり、品質の安定化に繋がる。
【００１１】
上記超音波ホーンにおいて、前記第２ガイド部の突設方向における長さは、前記第１ガイド部の突設方向における長さに比して相対的に短く設定されているものとすることができる。このような超音波ホーンによると、相対的に長く設定されている第１ガイド部による筒状ボスに対する位置決めガイド機能を損なうことなく、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となり好適である。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法は、第１部材と第２部材とを締結する樹脂部材の締結方法であって、前記第１部材は、樹脂により構成されるとともに、その一面から突出する樹脂製かつ筒状の取付ボスを有し、前記第２部材は、前記取付ボスを挿通するための取付孔を有するものとされ、前記取付孔内に前記取付ボスを挿通させた状態で、当該取付ボスを先端側から超音波ホーンを用いて超音波加工によりかしめる工程を含み、前記超音波ホーンは、その先端部に、前記超音波加工によりかしめる際に前記取付ボスの筒内に挿入される突状の第１ガイド部と、同じく前記超音波加工によりかしめる際に前記取付ボスの先端面に当接される突状の第２ガイド部と、を有しており、前記第２ガイド部を前記取付ボスの先端面に当てつつ溶着する工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
このような超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法によると、第２ガイド部を取付ボスの先端面に当てつつ溶着する工程において、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となる。具体的には、超音波加工の際に第２ガイド部が取付ボスの先端面に当接することで、筒内側及び筒外側の双方向に溶融した樹脂を流れ込ませることが可能となる。特に、筒内側にも充分な樹脂を流して充填させやすくなるため、かしめ強度（引っ張りに対する強度）の確保に繋がる。特に、取付ボスが発泡樹脂により構成されている場合、樹脂の流れる量又は方向に偏りが生じてしまうと樹脂密度が低い箇所が脆くなりやすいため、本願発明に係る超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法を採用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、かしめ強度の低下を抑制可能とする超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法を採用して製造された車両用ドアトリムを車室内側から視た斜視図
【図２】アッパーボードとロアボードの締結前における締結箇所を部分的に示す断面図
【図３】超音波ホーンの先端部を先端側から視た正面図
【図４】アッパーボードとロアボードの締結後における締結箇所を部分的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法を採用して製造された車両用ドアトリム１（以下、「ドアトリム１」と言う）である。ドアトリム１は、上部をなすアッパーボード１０（本発明の「第１部材」に相当）と、下部をなすロアボード２０（本発明の「第２部材」に相当）とが互いに締結されてなり、車両前後方向に延在する１枚の板状をなしている。アッパーボード１０は樹脂部材とされ、アッパーボード１０の意匠面１０Ａには、ドアトリムの意匠性向上のため表皮材４０が配されている。図２に示すように、アッパーボード１０には、その一面である裏面１０Ｂから突出する円筒状の取付ボス５０（本発明の「筒状ボス」「取付ボス」に相当）が、リブ１１を介して一体的に設けられている。
【００１７】
一方、ロアボード２０も本実施形態では樹脂部材とされているが、用いる材質は樹脂に限定されない。ロアボード２０には、アッパーボード１０に設けられた取付ボス５０を挿通するための取付孔２５Ａが設けられている。アッパーボード１０とロアボード２０とを締結してドアトリム１を製造する際には、図２に示すように、ロアボード２０の取付孔２５Ａ内にアッパーボード１０の取付ボス５０を挿通させた状態で、当該取付ボス５０を先端５１側から超音波ホーン８０を用いて溶融し、両部材をかしめることでこれら２部材を締結する。つまり、アッパーボード１０に設けられたこの樹脂製の取付ボス５０を、ロアボード２０を挟み込む形で超音波加工によりかしめる。
【００１８】
超音波ホーン８０は、図２，図３に示すように、その先端部８１における平面視中心に、超音波加工によりかしめる際に取付ボス５０の筒内に挿入される突状の第１ガイド部１８０と、同じく超音波加工によりかしめる際に取付ボス５０の先端面５１Ｍに当接される突状の第２ガイド部２８０と、を有している。第１ガイド部１８０は、取付ボス５０の先端５１における筒内（筒内部５０Ｎ）に挿入されることで、超音波加工時、取付ボス５０に対する位置決めガイド機能を果たす。また、超音波ホーン８０の先端部８１には、第１ガイド部１８０から径方向外方にかけて断面視円弧状の凹部８８が形成されている。凹部８８は、図３に示すように、第１ガイド部１８０の周りに円周状に設けられている。
【００１９】
第２ガイド部２８０は、図２，図３に示すように、第１ガイド部１８０の径方向外方（平面視外方）であって、凹部８８の凹壁部８８Ｗに沿って円周状に設けられた突部である。第２ガイド部２８０は、その突設方向における先端２８０Ｐにかけて先細りする形状とされ、その先細りを構成する断面視２つの傾斜面２８５，２８６を備えている。この第２ガイド部２８０は、超音波加工によりかしめる際にその突設方向における先端２８０Ｐが、取付ボス５０の先端面５１Ｍの径方向における略中央Ｃに当接するように設けられている。なお、本実施形態では、第２ガイド部２８０の先端２８０Ｐが鋭角に尖った形状とされているが、これに限らず、例えば先細りする台形のようなガイド部であっても良い。また、第２ガイド部２８０の突設方向における長さＬ２は、第１ガイド部１８０の突設方向における長さＬ１に比して相対的に短く設定されているため、超音波加工の際には、先に第１ガイド部１８０による取付ボス５０に対する位置決めがなされ、その後、第２ガイド部２８０が取付ボス５０の先端面５１Ｍに接触することとなる。
【００２０】
なお、超音波ホーン８０の材質には、超音波の伝達効率が良いリン、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、亜鉛、アルミニウム等が用いられており、第１ガイド部１８０及び第２ガイド部２８０の各形状は、それぞれ切削加工により形成されている。
【００２１】
超音波加工によりかしめる際には、第２ガイド部２８０を取付ボス５０の先端面５１Ｍに当てつつ溶着する。ここで、第２ガイド部２８０は、取付ボス５０の先端面５１Ｍの径方向における略中央Ｃに当接するように設けられているため、取付ボス５０のうち、第２ガイド部２８０における先端２８０Ｐよりも径方向外側（傾斜面２８５側）の樹脂は溶融する際、外方（筒外側）に流れ、先端２８０Ｐよりも径方向内側（傾斜面２８６側）の樹脂は内方（筒内側５０Ｎ）に、まんべんなく流れることとなる。つまり、傾斜面２８５，２８６の各傾斜が樹脂の溶融態様（樹脂の流れる方向）をガイドする。このように、溶融した樹脂が全方向に均等に流れることで、超音波加工後は、図４に示すように相手部材であるロアボード２０と確実に溶着され、その強度が確保されたものとなる。
【００２２】
（作用・効果）
以上説明したような超音波ホーン８０、及び超音波ホーン８０を用いた樹脂部材の締結方法によると、超音波加工によりかしめる際に、突状の第２ガイド部２８０が筒状ボス（取付ボス）５０の先端面５１Ｍに当接されるため、第１ガイド部１８０による筒状ボス５０に対する位置決めガイドに加え、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となる。具体的には、超音波加工の際に第２ガイド部２８０が筒状ボス５０の先端面５１Ｍに当接することで、筒内側５０Ｎ及び筒外側の双方向に溶融した樹脂を流れ込ませることが可能となる。特に、筒内側５０Ｎにも充分な樹脂を流して充填させやすくなるため、かしめ強度（引っ張りに対する強度）の確保に繋がる。特に、筒状ボス５０が発泡樹脂により構成されている場合、樹脂の流れる量又は方向に偏りが生じてしまうと樹脂密度が低い箇所が脆くなりやすいため、本願発明に係る超音波ホーン８０を用いる場合の効果が顕著に表れる。
【００２３】
また、第２ガイド部２８０は、その突設方向における先端２８０Ｐにかけて先細りする形状とされ、その先細りを構成する断面視２つ以上の傾斜面２８５，２８６を備えるため、これら傾斜面２８５，２８６が、溶融した樹脂の流れ込む方向を所望の方向によりガイドしやすいものとなる。
【００２４】
また、第２ガイド部２８０は、超音波加工によりかしめる際にその突設方向における先端２８０Ｐが、筒状ボス５０の先端面５１Ｍの径方向における略中央Ｃに当接するように設けられているため、流れ込む樹脂の量を、筒内側及び筒外側で略均等にすることができ、理想的なかしめ溶着が実現可能となり、品質の安定化に繋がる。
【００２５】
また、第２ガイド部２８０の突設方向における長さＬ２は、第１ガイド部１８０の突設方向における長さＬ１に比して相対的に短く設定されているため、相対的に長く設定されている第１ガイド部１８０による筒状ボス５０に対する位置決めガイド機能を損なうことなく、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となり好適である。
【００２６】
また、第２ガイド部２８０を取付ボス５０の先端面５１Ｍに当てつつ溶着する工程において、超音波加工による樹脂の溶融態様をガイド可能となる。具体的には、超音波加工の際に第２ガイド部２８０が取付ボス５０の先端面５１Ｍに当接することで、筒内側及び筒外側の双方向に溶融した樹脂を流れ込ませることが可能となる。特に、筒内側５０Ｎにも充分な樹脂を流して充填させやすくなるため、かしめ強度（引っ張りに対する強度）の確保に繋がる。特に、取付ボス５０が発泡樹脂により構成されている場合、樹脂の流れる量又は方向に偏りが生じてしまうと樹脂密度が低い箇所が脆くなりやすいため、本願発明に係る超音波ホーン８０を用いた樹脂部材の締結方法を採用することが好ましい。
【００２７】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、アッパーボードとロアボードとの締結を一例として説明したが、本願発明の超音波ホーン、及び超音波ホーンを用いた樹脂部材の締結方法は、その他の樹脂部材の締結時にも採用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０...アッパーボード（第１部材）、２０...ロアボード（第２部材）、５０...取付ボス（筒状ボス）、５１Ｍ...取付ボスの先端面、８０...超音波ホーン、８１...超音波ホーンの先端部、１８０...第１ガイド部、２８０...第２ガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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