(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂部材及び他方の樹脂部材で溶着強度を維持しつつ溶着バリの発生を抑制できる樹脂部品の提供。【解決手段】部材１６側に窪部３４が形成され部材１４側に窪部４２が形成され窪部３４と窪部４２とで空間部４４を構成し。空間部４４が、部材１６側に顎部４６が設けており、部材１４と部材１６の溶着部２６においてはみ出した溶融樹脂は顎部４６により窪部４２側へ案内され次に窪部３４側へ案内される。部材１４では、窪部４２に隣接して突出片３６が窪部３４へ向かって形成され窪部３４側へ案内された溶融樹脂は突出片３６と窪部３４の側壁３４Ａの間に形成された隙間３８内へ流入され突出片３６によって堰き止められる。【効果】溶着リブを形成せずに、溶着面２０Ａ、２４Ａが互いに溶着するため、溶着部２６で、溶着強度を維持しつつ、中空部３２側へ向かって張り出す溶着バリの発生を抑制ができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１樹脂部材と、
前記第１樹脂部材と溶着部において溶着され、当該第１樹脂部材とで中空部を形成する第２樹脂部材と、
前記溶着部における前記第１樹脂部材側の第１溶着面において、前記中空部に面して形成され、前記第１溶着面と繋がる側壁を含んで構成された第１窪み部と、
前記溶着部における前記第２樹脂部材側の第２溶着面から前記中空部に面して延出され、前記側壁との間に隙間を空けた状態で前記第１窪み部へ向かって形成された突出部と、
前記第２溶着面において、前記突出部に隣接して設けられ前記第１窪み部と連通し、前記第１溶着面における前記側壁側を露出させて顎部を形成させる第２窪み部と、
前記第２窪み部及び隙間内に設けられ、前記第１溶着面と前記第２溶着面の間で溶融された溶融部材が流入されて固化された溶融固化部と、
を有する樹脂部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、振動溶着により互いに溶着される樹脂部品において、一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材にそれぞれ溶着リブが形成され、これらの溶着リブを互いに当接させ、振動溶着により溶着リブの表面を溶融させて接合（溶着）させる技術が開示されている。さらに、この先行技術では、樹脂部品における溶着リブの内側及び外側に、内側バリ溜まり、外側バリ溜まりがそれぞれ設けられており、振動溶着時に、溶融した溶融部材が内側バリ溜まり及び外側バリ溜まり内に入り込み、樹脂部品の内部及び外部において、溶着バリのはみ出しを防止するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術では、一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材において、溶着強度を高くするため、溶着リブを大きくしようとすると、内側バリ溜まり及び外側バリ溜まりの容積も大きくする必要があり、結果的に溶着部が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材の溶着部において、溶着強度を維持しつつ、溶着バリの発生を効果的に抑制することができる樹脂部品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】
【０００６】
請求項１に記載の樹脂部品は、第１樹脂部材と、前記第１樹脂部材と溶着部において溶着され、当該第１樹脂部材とで中空部を形成する第２樹脂部材と、前記溶着部における前記第１樹脂部材側の第１溶着面において、前記中空部に面して形成され、前記第１溶着面と繋がる側壁を含んで構成された第１窪み部と、前記溶着部における前記第２樹脂部材側の第２溶着面から前記中空部に面して延出され、前記側壁との間に隙間を空けた状態で前記第１窪み部へ向かって形成された突出部と、前記第２溶着面において、前記突出部に隣接して設けられ前記第１窪み部と連通し、前記第１溶着面における前記側壁側を露出させて顎部を形成させる第２窪み部と、前記第２窪み部及び隙間内に設けられ、前記第１溶着面と前記第２溶着面の間で溶融された溶融部材が流入されて固化された溶融固化部と、を有している。
【０００７】
請求項１に記載の樹脂部品では、第１樹脂部材と第２樹脂部材とを備え、第１樹脂部材と第２樹脂部材とは溶着部において溶着され、第１樹脂部材と第２樹脂部材とで中空部を形成している。また、溶着部における第１樹脂部材側の第１溶着面には、第１窪み部が設けられている。この第１窪み部は、中空部に面して形成されており、第１溶着面と繋がる側壁を含んで構成されている。
【０００８】
一方、溶着部における第２樹脂部材側の第２溶着面からは、中空部に面して突出部が延出されている。この突出部は、第１窪み部の側壁との間に隙間を空けた状態で第１窪み部へ向かって形成されている。さらに、第２溶着面には、突出部に隣接して第１窪み部と連通する第２窪み部が形成されている。この第２窪み部によって、第１溶着面における第１窪み部の側壁側が露出して顎部が形成される。ここでの、「顎部」とは、第１窪み部と第２窪み部とで形成された空間部内へ出っ張って溶着面を露出させる部位を意味する。
【０００９】
そして、第２窪み部及び第１窪み部の隙間内には、溶融固化部が設けられている。この溶融固化部は、第１溶着面と第２溶着面の間で溶融された溶融部材が流入されて固化したものである。つまり、第１窪み部において、第１窪み部の側壁と突出部の間には、隙間が設けられているため、第１樹脂部材と第２樹脂部材を溶着させる際、溶着部において、第１窪み部の隙間内に、溶融した溶融部材が流入することとなる。
【００１０】
ここで、第２樹脂部材には第２窪み部を形成し、第１溶着面における第１窪み部の側壁側が露出して顎部が形成されるようにしている。このため、第１樹脂部材及び第２樹脂部材による溶融部材は、顎部によって第１窪み部側への流入が阻害され、まずは第２窪み部側へ案内（流入）されることとなる。
【００１１】
そして、次に、溶融部材は第１窪み部の隙間内へ流入されることとなるが、突出部は中空部に面して形成されているため、第１窪み部内に流入した溶融部材は、突出部によって堰き止められ、中空部側への流動が規制される。これにより、第１樹脂部材と第２樹脂部材の溶着部において、中空部側へ向かって張り出す溶着バリの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１に記載の樹脂部品は、一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材の溶着部において、溶着強度を維持しつつ、溶着バリの発生を効果的に抑制することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態に係る樹脂部材を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は、図１において溶着前の樹脂部材の一部を拡大し、かつ図１の２（Ａ）−２（Ａ）線に沿って切断したときの状態を示す一部拡大断面斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大断面図である。
【図３】（Ａ）は、図１において溶着後の樹脂部材の一部を拡大し、かつ図１の２（Ａ）−２（Ａ）線に沿って切断したときの状態を示す一部拡大断面斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（樹脂部品の構成）
【００１５】
まず、本実施の形態に係る樹脂部品の構成について説明する。
図１には、本実施の形態に係る樹脂部品が適用されたサージタンク１０が示されている。一般に、図示はしないが、サージタンクは、エアクリーナを通過した空気を貯留させる空間であり、サージタンクには、エンジンに設けられたインテークマニホールドと、スロットルが内部に設けられたスロットルボディと、が接続されるようになっている。
【００１６】
図１に示されるように、サージタンク１０は、平面視で略矩形状を成しており、スロットルボディ１２が接続されるアッパ部材（第２樹脂部材）１４と、図示しないインテークマニホールドが接続されるロア部材（第１樹脂部材）１６と、を含んで構成されている。  そして、アッパ部材１４及びロア部材１６は、例えば、繊維強化熱可塑性樹脂として、炭素繊維を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂材（以下、「ＣＦＲＰ」という）にて形成されている。なお、強化繊維としては、例えば連続繊維を適用することができる他、長繊維や短繊維を適用することもできる。なお、アッパ部材１４及びロア部材１６は、熱可塑性樹脂において、必ずしも強化繊維が含有される必要はない。
【００１７】
また、図２（Ａ）には、サージタンク１０において、アッパ部材１４とロア部材１６が溶着される前の状態が示されており、図１の一部を拡大し、かつ図１において２（Ａ）−２（Ａ）線に沿って切断したときの一部拡大断面斜視図が示されている。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一部を拡大した図であるが、図２（Ｂ）では、分かりやすさを考慮して、図２（Ａ）を正面から見た断面図として一部拡大断面図を示している。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）には、アッパ部材１４とロア部材１６が溶着された後の状態が示されており、図２（Ａ）、（Ｂ）と図３（Ａ）、（Ｂ）とは、溶着前と溶着後とでそれぞれ互いに対応した図となっている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、アッパ部材１４の本体部１８は、長手方向に対して直交する幅方向の中央部が長手方向の略全域に亘って上方側へ向かって膨んだ形状を成しており、本体部１８の外縁１８Ａからは、本体部１８の外側へ向かってフランジ部２０が張り出している。また、ロア部材１６の本体部２２もアッパ部材１４の本体部１８と同様に、長手方向に対して直交する幅方向の中央部が長手方向の略全域に亘って下方側へ向かって膨んだ形状を成しており、本体部２２の外縁２２Ａからは、本体部２２の外側へ向かってフランジ部２４が張り出している。そして、アッパ部材１４のフランジ部２０とロア部材１６のフランジ部２４とが、振動溶着や超音波溶着等により互いに溶着される（溶着部２６（図３（Ａ）、（Ｂ）参照））。
【００１９】
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ここでは、溶着部２６は、後述するアッパ部材１４のフランジ部２０の溶着面２０Ａとロア部材１６のフランジ部２４の溶着面２４Ａに沿って直線状に形成されている。しかし、実際は、溶着面２０Ａ側と溶着面２４Ａ側との間で、アッパ部材１４及びロア部材１６の樹脂材料が互いに入り混じった状態となるため、溶着部２６は直線状とはならない。
【００２０】
そして、アッパ部材１４のフランジ部２０とロア部材１６のフランジ部２４とが溶着されることにより、アッパ部材１４とロア部材１６は一体化され、アッパ部材１４の内壁面２８とロア部材１６の内壁面３０とで中空部３２が形成される。この中空部３２に、図示しないエアクリーナを通過した空気が貯留されることとなる。
【００２１】
ここで、本実施形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ロア部材１６側のフランジ部２４の溶着面２０Ａには、中空部３２に面して窪み部（第１窪み部）３４が形成されている。窪み部３４は、正面視で略Ｌ字状を成しており、側壁３４Ａと底壁３４Ｂとで構成され、側壁３４Ａは溶着面２０Ａと繋がり、底壁３４Ｂは中空部３２を形成する内壁面３０と繋がっている。
【００２２】
一方、アッパ部材１４側のフランジ部２０には、中空部３２に面して内壁面２８から突出片（突出部）３６が形成されている。この突出片３６は、溶着面２４Ａを越えて窪み部３４へ向かって溶着面２４Ａと略直交する方向へ延出されている。突出片３６は、ロア部材１６の窪み部３４を構成する側壁３４Ａとの間（図中水平方向）に隙間３８を空けた状態で形成されており、底壁３４Ｂとの間（図中上下方向）には隙間４０が設けられている。
【００２３】
また、アッパ部材１４側のフランジ部２０の溶着面２０Ａには、突出片３６に隣接して略円弧状の窪み部（第２窪み部）４２が設けられている。この窪み部４２は、ロア部材１６側に形成された窪み部３４と連通しており、窪み部３４よりもフランジ部２０の外縁部２０Ｂ側へ膨らんだ形状とされている。
【００２４】
これにより、ロア部材１６の溶着面２４Ａにおいて、窪み部３４を構成する側壁３４Ａ側が露出した状態となり、窪み部３４と窪み部４２で構成された空間部４４内に出っ張る顎部４６が設けられることとなる。なお、顎部４６の奥行寸法Ｌは、振動溶着の場合、例えば、振動の振幅の約２倍となるように設定される。
【００２５】
また、アッパ部材１４のフランジ部２０の張り出し方向の略中央部には、窪み部４８が形成されている。この窪み部４８は、フランジ部２０の張り出し方向に沿って切断された断面形状が略半円状を成しており、中空部３２を取り囲むようにして形成されている。
【００２６】
さらに、ロア部材１６のフランジ部２４の張り出し方向の略中央部には、窪み部４８と連通する窪み部５０が形成されている。この窪み部５０は、フランジ部２０の張り出し方向に沿って切断された断面形状が略矩形状を成しており、アッパ部材１４と同様に中空部３２を取り囲むようにして形成されている。
【００２７】
本実施形態では、窪み部５０は、窪み部４８よりも容積が大きくなるように形成されている。そして、窪み部４８において図中水平方向に沿った長さの中心位置と窪み部５０において図中水平方向に沿った長さの中心位置は略一致しており、窪み部４８と窪み部５０で構成された空間部５２内には、顎部５４、５６が形成されている。この顎部５４、５６の形成により、アッパ部材１４側の溶着面２０Ａの一部が露出する。
【００２８】
また、アッパ部材１４のフランジ部２０の張り出し方向において、窪み部４８よりも外側には窪み部は形成されていない。また、ロア部材１６においてもアッパ部材１４と同様、フランジ部２４の張り出し方向において、窪み部５０よりも外側には窪み部は形成されていない。
【００２９】
なお、本実施形態では、空間部４４の一部である窪み部４２及び隙間３８、空間部５２の総容積は、アッパ部材１４とロア部材１６の溶着部２６の面積及び溶着によって沈み込む量から算出される総体積以上となるように設定される。
【００３０】
（樹脂部品の作用及び効果）
次に、本実施の形態に係る樹脂部品の作用及び効果について説明する。
【００３１】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、本実施の形態に係る樹脂部品が適用されたサージタンク１０のアッパ部材１４とロア部材１６を互いに溶着させる際、振動により発生する摩擦熱によって、アッパ部材１４のフランジ部２０の溶着面２０Ａとロア部材１６のフランジ部２４の溶着面２４Ａの間で、アッパ部材１４、ロア部材１６を形成する樹脂部材が溶融する（溶融部材）。
【００３２】
ここで、アッパ部材１４及びロア部材１６において、強化繊維が含まれている場合、図示はしないが、アッパ部材１４側の強化繊維とロア部材１６側の強化繊維とが互いに絡み合うこととなり、これにより、アッパ部材１４とロア部材１６との溶着による溶着強度は高くなる。
【００３３】
また、アッパ部材１４のフランジ部２０の溶着面２０Ａとロア部材１６のフランジ部２４の溶着面２４Ａとの間で溶融樹脂が溶融することで、アッパ部材１４のフランジ部２０とロア部材１６のフランジ部２４は互いに溶着されることとなる（溶着部２６）。その一方で、図示はしないが、一般に、溶着部２６の縁部において、いわゆる溶着バリが発生する。つまり、溶着バリは、溶着部２６の縁部からはみ出した溶融樹脂が固化したものである。
【００３４】
本実施形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ロア部材１６側のフランジ部２４の溶着面２０Ａには、窪み部３４が形成されている。また、アッパ部材１４側のフランジ部２０の溶着面２０Ａには、窪み部３４と連通する窪み部４２が形成され、窪み部３４と窪み部４２とで空間部４４を形成している。さらに、この空間部４４には、ロア部材１６側のフランジ部２４において、ロア部材１６の溶着面２４Ａを露出させる顎部４６が設けられている。
【００３５】
以上のような構成により、アッパ部材１４とロア部材１６の溶着部２６において、はみ出した溶融樹脂は、ロア部材１６の溶着面２４Ａに沿って空間部４４内へ流入される（いわゆるバリ溜まり）。このとき、空間部４４内に設けられた顎部４６により、溶融樹脂は窪み部３４側への流入が阻害され、まずは窪み部４２側へ案内される（矢印Ａ）。そして、窪み部４２側へ案内された後、溶融樹脂は窪み部３４側へ案内される（矢印Ｂ）。
【００３６】
つまり、空間部４４内に顎部４６を設けることにより、溶融樹脂の流動方向をコントロールすることができる。ここで、溶融樹脂は、アッパ部材１４側の窪み部４２からロア部材１６側の窪み部３４に亘って流入される。このため、溶融樹脂内の強化繊維は、アッパ部材１４側からロア部材１６側に亘って配向されることとなる。これにより、アッパ部材１４とロア部材１６との溶着による溶着強度をさらに向上させることができる。
【００３７】
ところで、前述のように、アッパ部材１４のフランジ部２０では、窪み部４２に隣接してアッパ部材１４の内壁面２８から突出片３６が延出されている。そして、この突出片３６は、窪み部３４へ向かって形成され、窪み部３４の側壁３４Ａとの間に隙間３８が設けられている。
【００３８】
したがって、前述のように、窪み部３４側へ案内された溶融樹脂（矢印Ｂで示す）は、隙間３８内へ流入される。このとき、窪み部３４には、突出片３６が設けられているため、隙間３８内に流入した溶融樹脂は、当該突出片３６によって堰き止められ、中空部３２側への流動が規制される。これにより、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、アッパ部材１４とロア部材１６の溶着部２６において、中空部３２側へ向かって張り出す溶着バリの発生を抑制することができる。
【００３９】
また、窪み部３４が突出片３６によって覆われることにより、隙間３８が形成され、当該隙間３８内に溶融樹脂を収容させることで、溶融樹脂に含有された強化繊維が中空部３２側へ剥き出さないようにすることができる。
【００４０】
なお、溶融樹脂は、冷却されると溶融固化部５８となる。また、溶融固化部５８において、ここでは境界線６０を分かりやすくするため、曲線がきれいに連続した状態で図示されているが、実際は、もっと複雑な形状を成し、境界線６０自体も薄く形成される。後述する溶融固化部６２の境界線６４においても溶融固化部５８の境界線６０と同様である。
【００４１】
以上のように、熱可塑性樹脂を溶着する際に、溶着部２６からはみ出す溶着バリの発生を抑制することで、溶着バリを除去するための仕上げ（バリ取り）工程をなくすことができるため、その分、コストダウンを図ることができる。
【００４２】
また、一般に、タンクやパイプ等、中空部が設けられた樹脂部材では、中空部側ではバリ取りができないため、本実施形態のように、少なくとも中空部３２（図３（Ｂ）参照）側の溶着バリの発生を抑制することで、タンクやパイプ等において、中空部３２側において溶着バリが発生しない形状が可能となる。
【００４３】
すなわち、本実施形態では、アッパ部材１４とロア部材１６の溶着部２６において、溶着強度を維持しつつ、溶着バリの発生を効果的に抑制することができる。
【００４４】
一方、図２（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、アッパ部材１４のフランジ部２０の張り出し方向の略中央部には、窪み部４８が形成され、ロア部材１６のフランジ部２４の張り出し方向の略中央部には、窪み部４８と連通する窪み部５０が形成されている。そして、窪み部４８と窪み部５０で構成された空間部５２内には、アッパ部材１４側の溶着面２０Ａの一部を露出させる顎部５４、５６が形成されている。
【００４５】
このため、アッパ部材１４の溶着面２０Ａとロア部材１６の溶着面２４Ａにおいて、はみ出した溶融樹脂は、アッパ部材１４の溶着面２０Ａに沿って空間部５２内へ流入される。このように、アッパ部材１４とロア部材１６の間で、溶着部２６において空間部４４とは別に空間部５２を設けることにより、溶着部２６の面積が大きい場合にバリ溜まりとして対応することができる。そして、このとき、空間部５２内に設けられた顎部５４、５６により、溶融樹脂は窪み部４８側への流入が阻害され、まずは窪み部５０側へ案内される（矢印Ｃ）。そして、窪み部５０側へ案内された後、図示はしないが溶融樹脂は窪み部４８側へ案内される。
【００４６】
つまり、溶融樹脂は、ロア部材１６側の窪み部４８からアッパ部材１４側の窪み部５０に亘って流入される（溶融固化部６２）。このため、溶融樹脂内の強化繊維は、ロア部材１６側からアッパ部材１４側に亘って配向されることとなり、フランジ部２０、２４の張り出し方向の略中央部において、アッパ部材１４とロア部材１６との溶着による溶着強度を向上させることができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
本実施形態では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、アッパ部材１４のフランジ部２０とロア部材１６のフランジ部２４とを溶着しているが、アッパ部材１４とロア部材１６を溶着により一体化させることができればよいため、アッパ部材１４、ロア部材１６において、必ずしもフランジ部を形成させる必要はない。
【００４８】
また、本実施形態では、アッパ部材１４に窪み部４２及び突出片３６を形成し、ロア部材１６に窪み部３４を形成しているが、ロア部材１６に窪み部４２及び突出片３６を形成し、アッパ部材１４に窪み部３４を形成してもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、アッパ部材１４のフランジ部２０、ロア部材１６のフランジ部２４の張り出し方向の略中央部にそれぞれ窪み部４８、５０が形成されているが、窪み部４８、５０は、必ずしもフランジ部２０、２４の張り出し方向の略中央部である必要はなく、さらに、窪み部４８、５０は必ずしも必要ではない。
【００５０】
また、本実施形態では、樹脂部品としてサージタンク１０を例に挙げて説明したが、二つの樹脂部材を溶着させることによって中空部を形成する樹脂部品であればよいため、サージタンク１０に限るものでない。
【符号の説明】
【００５１】
１０      サージタンク（樹脂部品）
１４      アッパ部材（第２樹脂部材）
１６      ロア部材（第１樹脂部材）
２０Ａ    溶着面（第２溶着面）
２４Ａ    溶着面（第１溶着面）
２６      溶着部
３２      中空部
３４      窪み部（第１窪み部）
３４Ａ    側壁
３６      突出片（突出部）
４２      窪み部（第２窪み部）
４６      顎部
５８      溶融固化部
【図１】
2018103485.tif 000003
【図２】
2018103485.tif 000004
【図３】
2018103485.tif 000005