(57)【要約】【課題】逆段差による流体の流通抵抗増加を解消することのできる熱可塑性部品の連結構造を提供する。【解決手段】筒状をなす第１熱可塑性部品１１の下流側に、筒状をなす第２熱可塑性部品１２を振動溶着により連結して吸気通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造である。第１熱可塑性部品１１の下流端における吸気通路側の箇所に切欠き部１４を設け、第２熱可塑性部品１２の上流端における吸気通路側の箇所に突部１５を設ける。突部１５を切欠き部１４に隙間ばめ状態で嵌合させて振動溶着する。さらに、第１熱可塑性部品１１及び第２熱可塑性部品１２の各内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分における同第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｃを、同接続部分における同第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄよりも大きく設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ熱可塑性材料にて筒状に形成された第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を振動溶着にて連結して流体通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造において、
前記第１熱可塑性部品の下流端及び前記第２熱可塑性部品の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に突部を設けるとともに、同突部を同切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記第１熱可塑性部品及び前記第２熱可塑性部品の各内部空間の接続部分における同第２熱可塑性部品の内径を同第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定することを特徴とする熱可塑性部品の連結構造。
【請求項２】
前記突部の外周面は、前記第１及び第２の両熱可塑性部品の軸線に略平行に形成されている請求項１に記載の熱可塑性部品の連結構造。
【請求項３】
前記突部は前記第２熱可塑性部品に設けられ、その突部の外周面は、前記流体通路の下流側ほど拡径するテーパ状に形成されている請求項１に記載の熱可塑性部品の連結構造。
【請求項４】
それぞれ熱可塑性材料にて筒状に形成された第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品の間に熱可塑性継手を配置し、前記第１及び第２の両熱可塑性部品を前記熱可塑性継手に対し振動溶着にて連結して流体通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造において、
前記第１熱可塑性部品の下流端及び前記熱可塑性継手の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に上流側切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に上流側突部を設け、同上流側突部を同上流側切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記第１熱可塑性部品及び前記熱可塑性継手の各内部空間の接続部分における同熱可塑性継手の内径を同第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定するとともに、
前記熱可塑性継手の下流端及び前記第２熱可塑性部品の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に下流側切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に下流側突部を設け、同下流側突部を同下流側切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記熱可塑性継手及び前記第２熱可塑性部品の各内部空間の接続部分における同第２熱可塑性部品の内径を同熱可塑性継手の内径よりも大きく設定することを特徴とする熱可塑性部品の連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれ熱可塑性材料にて筒状に形成された２つの熱可塑性部品を振動溶着により直接又は熱可塑性継手を介して連結して流体通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の分野においては、エンジン部品の軽量化、コスト低減等を目的として、各気筒に吸入空気を分配して供給するための吸気マニホルドを樹脂化することが考えられている。この樹脂製の吸気マニホルドの成形法は、射出成形を基本とするものとブロー成形法とに大別される。さらに、前者の方法の１つとして、筒状をなす２つの樹脂部品を別々に成形した後、両樹脂部品を振動溶着により連結して一体化する方法（２部品組合わせ法）が考えられている（例えば、非特許文献１参照）。振動溶着は、両樹脂部品の開口部を重ね合わせ、少なくとも一方を径方向へ微小振動させて摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって両樹脂部品の開口部を溶融させて相互に接着する方法である。
【０００３】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、前述した非特許文献１のほかにも以下の特許文献１〜特許文献３が挙げられる。
【０００４】
【非特許文献１】
「日経メカニカル」、日経ＢＰ社、１９９３年２月２２日、ｐ．４１
【特許文献１】
特開平２−２６３６２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−４４２４０号公報
【特許文献３】
特開２００２−１８０９２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した振動溶着によって２つの樹脂部品を連結する方法では、樹脂部品を径方向へ振動させて摩擦熱を発生させるため、溶融した樹脂を、両樹脂部品の軸線を合致させた状態で硬化させることが難しい。そして、両樹脂部品の開口部の内径が同一である場合、両軸線がずれた状態で溶融した樹脂が硬化すると、溶着部分の一部に正段差が生じ、軸線を挟んで正段差の反対側に逆段差が生ずるおそれがある。正段差は、両樹脂部品の合わせ面において、上流側から下流側へ向けて内径が大きくなる段差であり、逆段差は内径が小さくなる段差である。そして、この逆段差により吸気抵抗が増えて気流の乱れが発生し、エンジン出力が悪影響を受けるという問題が起こる。こういった問題は、筒状をなす２つの熱可塑性部品を振動溶着により連結して流体通路を形成するようにした製品であれば、吸気マニホルドに限らず同様に起こり得る。
【０００６】
なお、吸気抵抗の増加を抑制する関連技術として、流体通路の内壁面を樹脂によってコーティングしてその内壁面の面粗度を小さくする技術が、例えば特許文献１に記載されている。この技術は、面粗度に起因する吸気抵抗増加を抑制する観点からは有効である。しかし、この特許文献１には、面粗度よりも吸気抵抗増加に大きく関与する逆段差を解消する手段については記載されていない。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、逆段差による流体の流通抵抗増加を解消することのできる熱可塑性部品の連結構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、それぞれ熱可塑性材料にて筒状に形成された第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を振動溶着にて連結して流体通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造において、前記第１熱可塑性部品の下流端及び前記第２熱可塑性部品の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に突部を設けるとともに、同突部を同切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記第１熱可塑性部品及び前記第２熱可塑性部品の各内部空間の接続部分における同第２熱可塑性部品の内径を同第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定している。
【０００９】
上記の構成によれば、振動溶着に際し、切欠き部に突部が隙間ばめ状態で嵌合される。第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品において、切欠き部と突部との嵌合部分よりも外側部分同士が相互に接触させられ、この状態で、少なくとも一方の熱可塑性部品が径方向へ微少振動させられる。この微少振動により、主として前記接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。溶融状態の熱可塑性材料は突部により遮られ、嵌合部分よりも内側へ流出してバリになることが抑制される。そして、熱可塑性材料が硬化することで両熱可塑性部品が相互に連結されて一体化する。この連結により、第１熱可塑性部品の内部空間と第２熱可塑性部品の内部空間とが接続されて流体通路が形成される。
【００１０】
ここで、両内部空間の接続部分においては、第２熱可塑性部品の内径が第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定されている。このため、仮に両熱可塑性部品の軸線がずれた状態で熱可塑性材料が硬化しても、そのずれ量が両内径の差分により吸収される。従って、両熱可塑性部品の連結部分に逆段差（上流側から下流側へ向けて内径の縮小する段差）が生ずることが抑制される。
【００１１】
そして、前記のように両熱可塑性部品を構成部品とする製品内に流体が流入すると、その流体は第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品の順に流れる。この流通に際しては、上述したように両熱可塑性部品の連結部分に逆段差やバリが生じていないことから、流体は大きく乱れることなく流体通路をスムーズに流れる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記突部の外周面は、前記第１及び第２の両熱可塑性部品の軸線に略平行に形成されているとする。
【００１３】
上記の構成によれば、突部の外周面が流体通路の軸線に略平行となることから、振動溶着に伴い熱可塑性材料が溶融しても、その熱可塑性材料の流れは突部によって確実に遮られる。よって、熱可塑性材料が流体通路内に流出するのを確実に抑制して、請求項１に記載の効果を一層確実なものとすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記突部は前記第２熱可塑性部品に設けられ、その突部の外周面は、前記流体通路の下流側ほど拡径するテーパ状に形成されているとする。
【００１５】
上記の構成によれば、突部はテーパ状をなしていて流体通路の上流側ほど厚みが薄くなっているため撓みやすい。このため、振動溶着に際し第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品の少なくとも一方を振動させたときに切欠き部が突部に当たっても、その突部が振動の妨げとなりにくい。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、それぞれ熱可塑性材料にて筒状に形成された第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品の間に熱可塑性継手を配置し、前記第１及び第２の両熱可塑性部品を前記熱可塑性継手に対し振動溶着にて連結して流体通路を形成するようにした熱可塑性部品の連結構造において、前記第１熱可塑性部品の下流端及び前記熱可塑性継手の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に上流側切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に上流側突部を設け、同上流側突部を同上流側切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記第１熱可塑性部品及び前記熱可塑性継手の各内部空間の接続部分における同熱可塑性継手の内径を同第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定するとともに、前記熱可塑性継手の下流端及び前記第２熱可塑性部品の上流端のいずれか一方における前記流体通路側の箇所に下流側切欠き部を設け、他方における前記流体通路側の箇所に下流側突部を設け、同下流側突部を同下流側切欠き部に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着し、さらに、前記熱可塑性継手及び前記第２熱可塑性部品の各内部空間の接続部分における同第２熱可塑性部品の内径を同熱可塑性継手の内径よりも大きく設定している。
【００１７】
上記の構成によれば、第１熱可塑性部品と熱可塑性継手との振動溶着に際し、上流側切欠き部に上流側突部が隙間ばめ状態で嵌合される。第１熱可塑性部品及び熱可塑性継手において、上流側切欠き部と上流側突部との嵌合部分よりも外側部分同士が相互に接触させられ、この状態で、第１熱可塑性部品及び熱可塑性継手の少なくとも一方が径方向へ微少振動させられる。この微少振動により、主として前記接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。溶融状態の熱可塑性材料は上流側突部により遮られ、嵌合部分よりも内側へ流出してバリになることが抑制される。そして、熱可塑性材料が硬化することで第１熱可塑性部品及び熱可塑性継手が相互に連結される。この連結により、第１熱可塑性部品の内部空間と熱可塑性継手の内部空間とが接続される。
【００１８】
ここで、両内部空間の接続部分においては、熱可塑性継手の内径が第１熱可塑性部品の内径よりも大きく設定されている。このため、仮に第１熱可塑性部品の軸線と熱可塑性継手の軸線とがずれた状態で熱可塑性材料が硬化しても、そのずれ量が両内径の差分により吸収される。従って、両第１熱可塑性部品及び熱可塑性継手の連結部分に逆段差が生ずることが抑制される。
【００１９】
また、熱可塑性継手と第２熱可塑性部品との振動溶着に際し、下流側切欠き部に下流側突部が隙間ばめ状態で嵌合される。熱可塑性継手及び第２熱可塑性部品において、下流側切欠き部と下流側突部との嵌合部分よりも外側部分同士が相互に接触させられ、この状態で、熱可塑性継手及び第２熱可塑性部品の少なくとも一方が径方向へ微少振動させられる。この微少振動により、主として前記接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。溶融状態の熱可塑性材料は下流側突部により遮られ、嵌合部分よりも内側へ流出してバリになることが抑制される。そして、熱可塑性材料が硬化することで熱可塑性継手及び第２熱可塑性部品が相互に連結される。この連結により、熱可塑性継手の内部空間と第２熱可塑性部品の内部空間とが接続される。
【００２０】
ここで、両内部空間の接続部分においては、第２熱可塑性部品の内径が熱可塑性継手の内径よりも大きく設定されている。このため、仮に熱可塑性継手の軸線と第２熱可塑性部品の軸線とがずれた状態で熱可塑性材料が硬化しても、そのずれ量が両内径の差分により吸収される。従って、熱可塑性継手及び第２熱可塑性部品の連結部分に逆段差が生ずることが抑制される。
【００２１】
そして、前記のようにして、第１熱可塑性部品の下流端に熱可塑性継手が振動溶着により連結され、かつ熱可塑性継手の下流端に第２熱可塑性部品が振動溶着により連結されると、両熱可塑性部品及び熱可塑性継手を構成部品とし、かつ内部に流体通路を有する製品が形成される。この製品内に流体が流入すると、その流体は、第１熱可塑性部品、熱可塑性継手及び第２熱可塑性部品の順に流れる。この流通に際しては、上述したように２箇所の連結部分にいずれも逆段差やバリが生じていないことから、流体は流体通路をスムーズに流れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を、自動車用エンジンに取付けられる吸気マニホルドに具体化した第１実施形態について、図１〜図３に従って説明する。
【００２３】
吸気マニホルドは、周知のように、エンジンの各気筒に空気を分配して導くための吸気通路の一部を構成する部品である。図２に示すように、吸気マニホルド１０は、それぞれ熱可塑性材料によって円筒状に形成された第１熱可塑性部品１１及び第２熱可塑性部品１２を備えている。両熱可塑性部品１１，１２は、射出成形等の方法によって成形されている。熱可塑性材料としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）等の熱可塑性樹脂が用いられている。そして、第１熱可塑性部品１１の下流側に第２熱可塑性部品１２が連結されることにより、それらの内部空間Ｓ１，Ｓ２が接続される。この接続により、流体通路を有する製品として、吸気通路１３を有する吸気マニホルド１０が構成される。
【００２４】
図１に示すように、前記連結のための構造として、第１熱可塑性部品１１の下流端（図１の下端）における吸気通路１３側の箇所、すなわち第１熱可塑性部品１１の内側には切欠き部１４が形成されている。切欠き部１４の内周面１４ａは、第１熱可塑性部品１１の軸線Ｌ１に略平行に形成されている。一方、第２熱可塑性部品１２の上流端における吸気通路１３側の箇所、すなわち第２熱可塑性部品１２の内側には突部１５が形成されている。この突部１５の外周面１５ａは第２熱可塑性部品１２の軸線Ｌ２に略平行に形成されている。また、突部１５の突出長Ｌａは、切欠き部１４の深さＬｂよりも若干小さく設定されている。突部１５の外径Ｄａは、切欠き部１４の内径Ｄｂよりも若干小さく設定されている。
【００２５】
さらに、各内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分における第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｃは、同接続部分における第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄよりも若干大きく設定されている。そして、突部１５が切欠き部１４に隙間ばめ状態で嵌合され、この状態で、第２熱可塑性部品１２が第１熱可塑性部品１１の下流端に振動溶着によって連結されている。
【００２６】
この振動溶着に際しては、図２及び図３に示すように、切欠き部１４に突部１５を隙間ばめ状態で嵌合させる。この状態では、Ｌａ＜Ｌｂの関係より、第１熱可塑性部品１１の端面１１ａと第２熱可塑性部品１２の端面１２ａとが接触している。すなわち、両熱可塑性部品１１，１２において、切欠き部１４と突部１５との嵌合部分よりも外側部分同士が相互に接触している。また、Ｄａ＜Ｄｂの関係より、両熱可塑性部品１１，１２の径方向（図２及び図３の左右方向）への相対移動が可能である。
【００２７】
そして、少なくとも一方の熱可塑性部品１１（１２）を他方の熱可塑性部品１２（１１）に押付けながら径方向へ微少振動させる。なお、通常は片方の熱可塑性部品１２（１１）を固定しておき、もう一方の熱可塑性部品１１（１２）のみを微小振動させる。この微少振動により、主として端面１１ａ，１２ａの接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。溶融した熱可塑性樹脂は突部１５により遮られ、嵌合部分よりも内側へ流出してバリになることが阻止される。そして、溶融状態の熱可塑性樹脂が硬化することで両熱可塑性部品１１，１２が相互に連結される。この連結により両内部空間Ｓ１，Ｓ２が接続されて、吸気通路１３が形成される。
【００２８】
ここで、仮に両熱可塑性部品１１，１２の軸線Ｌ１，Ｌ２がずれた状態で熱可塑性樹脂が硬化しても、両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差（上流側から下流側へ向けて内径の縮小する段差）が生じにくい。これは、両内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分においては、第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｃが第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄよりも大きいからである。連結部分には段差が生じないか、あるいは段差が生じたとしても、それは、図３に示すように上流側から下流側へ向けて内径が拡大する段差である正段差のみである。
【００２９】
そして、両熱可塑性部品１１，１２からなる吸気マニホルド１０内に吸入空気が流入すると、その吸入空気は、図２において矢印で示すように、第１熱可塑性部品１１び第２熱可塑性部品１２の順に流れる。この流通に際しては、上述したように両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差やバリが生じていないことから、吸入空気は大きく乱れることなく吸気通路１３をスムーズに流れる。
【００３０】
以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）第１熱可塑性部品１１の下流端における吸気通路１３側の箇所に切欠き部１４を設け、第２熱可塑性部品１２の上流端における吸気通路１３側の箇所に突部１５を設け、この突部１５を切欠き部１４に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着している。このため、振動溶着に際し溶融した熱可塑性樹脂が吸気通路１３内に流出及び硬化して、吸気通路１３内に突出するバリが生ずるのを阻止することができる。特に、第１実施形態では、突部１５の外周面１５ａを軸線Ｌ２に略平行に形成していることから、熱可塑性樹脂の流れを突部１５によって確実に止めて、バリの発生阻止効果を一層確実なものとすることができる。
【００３１】
この点において、本実施形態は、切欠き部及び突部を設けず、単に第２熱可塑性部品の上流端の内径を第１熱可塑性部品の下流端の内径よりも大きく設定した場合（比較例）に比べ優れている。これは、比較例では振動溶着に際し、溶融した熱可塑性樹脂の流れを受け止める箇所がないため、熱可塑性樹脂が吸気通路内に流出及び硬化して、吸気通路に突出するバリとなるおそれがあるからである。
【００３２】
（２）内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分において、第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｃを第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄよりも大きく設定している。このため、仮に両熱可塑性部品１１，１２の軸線Ｌ１，Ｌ２がずれた状態で熱可塑性樹脂が硬化しても、そのずれ量を両内径の差分（Ｄｃ−Ｄｄ）により吸収し、両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差が生ずるのを抑制することができる。
【００３３】
（３）上記（１），（２）で説明したように両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差及びバリが生じないことから、これらが引き起こす不具合、すなわち、吸気抵抗が増えて気流の乱れが発生し、エンジン出力に悪影響を及ぼすという問題を解消することができる。
【００３４】
（４）上述した（１），（２）の効果は、図２の右側において二点鎖線で示すように、一方の熱可塑性部品に溝１７を設け、他方の熱可塑性部品に突起１８を設け、この突起１８を溝１７に隙間ばめ状態で嵌合させて振動溶着させた場合にも得られると考えられる。しかし、この構造では、振動溶着に関与する面の大きさが同一であるとすると、溝１７の形成のために熱可塑性部品の厚み（肉厚）を大きくせざるを得ず、製品（吸気マニホルド１０）の重量増加を招く。また、肉厚の増大に伴い隣合う吸気通路１３の間隔が大きくなることから、吸気マニホルド１０自体が大型化するほか、それに伴ってエンジンも大型化する。さらに、限られた空間（エンジンルーム）に配置されるエンジンにあっては、前記の大型化に伴って吸気系の設計の自由度が小さくなる不具合もある。
【００３５】
この点に関し、第１実施形態では、切欠き部１４及び突部１５を嵌合させる構成としていることから、図２において二点鎖線で示す部分が不要となる。このため、前述した重量増加、大型化、設計自由度の減少等の問題は起こらない。
【００３６】
（５）なお、前述した（４）の改良として、図３の左側において二点鎖線で示すように、溝１７の近傍のみの肉厚を大きくして、他の箇所の肉厚は大きくしないことも考えられる。こうすると、重量増加については、最小限に抑えることができる。しかし、肉厚の大きな箇所がなくなるわけではなく、隣合う吸気通路１３の間隔はやはり大きくなる。このため、大型化、設計自由度の減少といった問題は依然として残る。従って、第１実施形態は、この変更例に比較しても優れているといえる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図４〜図６に従って説明する。第２実施形態は、切欠き部１４及び突部１５の形状が第１実施形態と異なっている。すなわち、図４及び図５に示すように、第２実施形態の切欠き部１４の内周面１４ａ及び突部１５の外周面１５ａは、それぞれ吸気通路１３の下流側（図５の下側）ほど拡径するテーパ状をなしている。内周面１４ａ及び外周面１５ａの各傾斜角度は互いに略同一に設定されている。外周面１５ａのうち最も上流の箇所での内径Ｄｃは、内周面１４ａのうち最も上流の箇所の内径Ｄｄよりも大きく設定されている。内径Ｄｃは、内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分における第２熱可塑性部品１２の内径に相当し、内径Ｄｄは同接続部分における第１熱可塑性部品１１の内径に相当する。また、外周面１５ａのうち最も下流の箇所での外径Ｄａは、内周面１４ａのうち最も下流の箇所での内径Ｄｂよりも若干小さく設定されている。そして、突部１５が切欠き部１４に隙間ばめ状態で嵌合され、この状態で、第２熱可塑性部品１２が第１熱可塑性部品１１の下流端に振動溶着によって連結されている。なお、第２実施形態において第１実施形態と同様の部材については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
上記振動溶着に際しては、図５及び図６に示すように、切欠き部１４に突部１５を隙間ばめ状態で嵌合させる。ここで、切欠き部１４の内周面１４ａが下流側ほど拡径していることに加え、突部１５の外周面１５ａが下流側ほど拡径（上流側ほど縮径）している。すなわち、切欠き部１４の下流端の内径（Ｄｂ）が突部１５の上流端の外径（内径Ｄｃに等しい）に比べて大きい。このため、各軸線Ｌ１，Ｌ２が多少ずれた状態で両熱可塑性部品１１，１２が相互に近づけられた場合でも、突部１５が確実に切欠き部１４内に挿入される。そして、この隙間ばめ状態では、第１熱可塑性部品１１の端面１１ａと第２熱可塑性部品１２の端面１２ａとが接触している。すなわち、両熱可塑性部品１１，１２において、切欠き部１４と突部１５との嵌合部分よりも外側部分同士が相互に接触している。また、Ｄａ＜Ｄｂの関係が成立していること、内周面１４ａ及び外周面１５ａが略同一角度で傾斜していること等より、両熱可塑性部品１１，１２の径方向への相対移動が可能である。
【００３９】
そして、少なくとも一方の熱可塑性部品１１（１２）を他方の熱可塑性部品１２（１１）に押付けながら径方向へ微少振動させる。ここで、突部１５がテーパ状の外周面１５ａを有していて厚みが上流側ほど薄くなっているため、撓みやすい。このため、振動溶着に際し熱可塑性部品１１，１２の少なくとも一方を振動させたときに切欠き部１４が突部１５に当たっても、その突部１５が振動の妨げとなりにくい。
【００４０】
前記微少振動により、主として端面１１ａ，１２ａの前記接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。溶融した熱可塑性樹脂は突部１５により遮られ、嵌合部分よりも内側へ流出してバリになることが阻止される。そして、溶融状態の熱可塑性樹脂が硬化することで両熱可塑性部品１１，１２が相互に連結される。この連結により、両内部空間Ｓ１，Ｓ２が接続されて吸気通路１３が形成される。また、Ｄｃ＞Ｄｄの関係より、仮に両熱可塑性部品１１，１２の軸線Ｌ１，Ｌ２がずれた状態で熱可塑性樹脂が硬化しても、両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差が生じにくい。
【００４１】
そして、両熱可塑性部品１１，１２からなる吸気マニホルド１０内に吸入空気が流入すると、その吸入空気は図５において矢印で示すように、第１熱可塑性部品１１及び第２熱可塑性部品１２の順に流れる。この流通に際しては、上述したように両熱可塑性部品１１，１２の連結部分に逆段差やバリが生じていないことから、吸入空気は大きく乱れることなく吸気通路１３をスムーズに流れる。
【００４２】
従って、上記第２実施形態によれば、前述した（１）〜（５）に加え、次の効果が得られる。
（６）切欠き部１４の内周面１４ａ及び突部１５の外周面１５ａを下流側ほど拡径するテーパ状にしていることから、切欠き部１４の下端の内径Ｄｂが突部１５の上端の外径（内径Ｄｃと同じ）よりも大きくなっている。このため、両熱可塑性部品１１，１２の嵌合に際し突部１５を切欠き部１４に挿入する作業が容易となる。
【００４３】
（７）外周面１５ａがテーパ状をなしていて、突部１５は上流側ほど厚みが薄くなっているため、撓みやすい。このため、振動溶着に際し熱可塑性部品１１，１２の少なくとも一方を振動させたときに切欠き部１４が突部１５に当たっても、その突部１５が振動の妨げとなりにくい。従って、熱可塑性部品１１，１２を振動させる作業（工程）が容易となる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態について、図７及び図８に従って説明する。前述した第１及び第２実施形態では、第１熱可塑性部品１１の下流側に第２熱可塑性部品１２を振動溶着により直接接合させる構成を採っている。これに対し、第３実施形態では、両熱可塑性部品１１，１２の間に中間部材として、熱可塑性樹脂によって筒状に形成された熱可塑性継手２１を介在させ、この熱可塑性継手２１の端部に各熱可塑性部品１１，１２を振動溶着させている。
【００４５】
より詳しくは、第１熱可塑性部品１１の下流端における吸気通路１３側の箇所には上流側切欠き部２２が形成されている。また、熱可塑性継手２１の上流端における吸気通路１３側の箇所には上流側突部２３が形成されている。これら上流側切欠き部２２の内周面２２ａ及び上流側突部２３の外周面２３ａは、吸気通路１３の下流側（図８の下側）ほど拡径するテーパ状をなしている。内周面２２ａ及び外周面２３ａの傾斜角度は互いに略同一に設定されている。このようにそれぞれテーパ状をなす上流側切欠き部２２及び上流側突部２３は、前述した第２実施形態における切欠き部１４及び突部１５に対応するものである。
【００４６】
上流側突部２３の突出長Ｌａ１は、上流側切欠き部２２の深さＬｂ１よりも若干小さく設定されている。外周面２３ａのうち最も上流の箇所の内径Ｄｃ１は、内周面２２ａのうち最も上流の箇所での内径Ｄｄ１よりも大きく設定されている。内径Ｄｃ１は、第１熱可塑性部品１１の内部空間Ｓ１と熱可塑性継手２１の内部空間Ｓ３との接続部分における熱可塑性継手２１の内径に相当し、内径Ｄｄ１は同接続部分における第１熱可塑性部品１１の内径に相当する。また、内周面２２ａのうち最も下流の箇所の内径Ｄｂ１は、外周面２３ａのうち最も下流の箇所の外径Ｄａ１よりも大きく設定されている。そして、上流側突部２３が上流側切欠き部２２に隙間ばめ状態で嵌合され、この状態で、主として熱可塑性継手２１の端面２１ａが第１熱可塑性部品１１の端面１１ａに振動溶着によって連結されている。
【００４７】
一方、熱可塑性継手２１の下流端における吸気通路１３側の箇所には下流側突部２５が形成されている。また、第２熱可塑性部品１２の上流端における吸気通路１３側の箇所には下流側切欠き部２４が形成されている。これら下流側切欠き部２４の内周面２４ａ及び下流側突部２５の外周面２５ａは、吸気通路１３の下流側ほど縮径するテーパ状をなしている。内周面２４ａ及び外周面２５ａの傾斜角度は互いに略同一に設定されている。下流側切欠き部２４の深さＬｂ２は、下流側突部２５の突出長Ｌａ２よりも若干小さく設定されている。
【００４８】
内周面２４ａのうち最も上流の箇所の内径Ｄｂ２は、外周面２５ａのうち最も上流の箇所の外径Ｄａ２よりも若干大きく設定されている。また、内周面２４ａのうち最も下流の箇所の内径Ｄｄ２は、外周面２５ａのうち最も下流の箇所の外径（内径Ｄｃ２と同じ）よりも大きく設定されている。内径Ｄｃ２は、内部空間Ｓ３と第２熱可塑性部品１２の内部空間Ｓ２との接続部分における熱可塑性継手２１の内径に相当し、内径Ｄｄ２は同接続部分における第２熱可塑性部品１２の内径に相当する。そして、下流側突部２５が下流側切欠き部２４に隙間ばめ状態で嵌合され、この状態で、主として第２熱可塑性部品１２の端面１２ａが熱可塑性継手２１の端面２１ｂに振動溶着によって連結されている。
【００４９】
なお、第３実施形態において第２実施形態と同様の部材については同一の符号を付して説明を省略する。
上記第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１の振動溶着に際しては、図８に示すように、例えば上流側切欠き部２２に上流側突部２３を隙間ばめ状態で嵌合させる。この隙間ばめ状態では、第１熱可塑性部品１１の端面１１ａと熱可塑性継手２１の端面２１ａとが接触している。すなわち、第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１において、上流側切欠き部２２と上流側突部２３との嵌合箇所よりも外側部分同士が相互に接触している。また、Ｄａ１＜Ｄｂ１の関係等により、第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１の径方向への相対移動が可能である。
【００５０】
そして、第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１の少なくとも一方を他方に押付けながら径方向へ微少振動させる。この微少振動により、両端面１１ａ，２１ａの接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。この溶融した熱可塑性樹脂が硬化することで第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１が相互に連結される。
【００５１】
一方、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の振動溶着に際しては、下流側切欠き部２４に下流側突部２５を隙間ばめ状態で嵌合させる。この隙間ばめ状態では、熱可塑性継手２１の端面２１ｂと第２熱可塑性部品１２の端面１２ａとが接触している。すなわち、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２において、下流側切欠き部２４と下流側突部２５との嵌合箇所よりも外側部分同士が相互に接触している。また、Ｄａ２＜Ｄｂ２の関係等により、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の径方向への相対移動が可能である。
【００５２】
そして、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の少なくとも一方を他方に押付けながら径方向へ微少振動させる。微少振動により、両端面２１ｂ，１２ａの接触部分で摩擦熱が発生し、その接触部分が溶融される。この溶融した熱可塑性樹脂が硬化することで熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２が相互に連結される。
【００５３】
前記のようにして、第１熱可塑性部品１１の下流側に熱可塑性継手２１が振動溶着により連結され、かつその熱可塑性継手２１の下流側に第２熱可塑性部品１２が振動溶着により連結されると、内部空間Ｓ１，Ｓ３，Ｓ２が接続される。この接続により、吸気通路１３を有する吸気マニホルド１０が形成される。そのため、この吸気マニホルド１０内に流入した吸入空気は、図８において矢印で示すように第１熱可塑性部品１１、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の順に流れる。この流通に際しては、いずれの連結部分にも逆段差やバリが生じていないことから、吸入空気は大きく乱れることなく吸気通路１３をスムーズに流れる。
【００５４】
上記第３実施形態によれば、熱可塑性継手２１の使用により溶着箇所が、第１及び第２の両実施形態での１箇所から２箇所に増えるが、いずれの溶着箇所においても前述した（１）〜（７）と同様の効果が得られる。ちなみに、（１）〜（３），（７）については、次の（１ａ）〜（３ａ），（７ａ）の効果が得られる。
【００５５】
（１ａ）第１熱可塑性部品１１の下流端の吸気通路１３側の箇所に上流側切欠き部２２を設け、熱可塑性継手２１の上流端の吸気通路１３側の箇所に上流側突部２３を設け、この上流側突部２３を上流側切欠き部２２に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着している。また、熱可塑性継手２１の下流端の吸気通路１３側の箇所に下流側突部２５を設け、第２熱可塑性部品１２の上流端の吸気通路１３側の箇所に下流側切欠き部２４を設け、この下流側突部２５を下流側切欠き部２４に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着している。このため、第１熱可塑性部品１１と熱可塑性継手２１との連結箇所についても、熱可塑性継手２１と第２熱可塑性部品１２との連結箇所についても、溶融した熱可塑性樹脂が吸気通路１３内に流出するのを突部２３，  ２５によって阻止し、吸気通路１３内に突出するバリが生ずるのを阻止することができる。
【００５６】
（２ａ）内部空間Ｓ１，Ｓ３の接続部分において、熱可塑性継手２１の内径Ｄｃ１を第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄ１よりも大きく設定している。また、内部空間Ｓ３，Ｓ２の接続部分において、第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｄ２を熱可塑性継手２１の内径Ｄｃ２よりも大きく設定している。このため、第１熱可塑性部品１１及び熱可塑性継手２１の各軸線Ｌ１，Ｌ３がずれた状態で熱可塑性樹脂が硬化したり、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の各軸線Ｌ３，Ｌ２がずれた状態で熱可塑性樹脂が硬化したりしても、いずれの連結部分に関しても逆段差が生ずるのを抑制することができる。これは、軸線Ｌ１，Ｌ３のずれ量を両内径の差分（Ｄｃ１−Ｄｄ１）により吸収し、軸線Ｌ３，Ｌ２のずれ量を両内径の差分（Ｄｄ２−Ｄｃ２）により吸収できるからである。
【００５７】
（３ａ）上記（１ａ），（２ａ）で説明したように、いずれの連結部分についても逆段差及びバリが生じていないことから、これらが引き起こす不具合、すなわち、吸気抵抗が増えて気流の乱れが発生し、エンジン出力に悪影響を及ぼすという問題を解消することができる。
【００５８】
（７ａ）外周面２５ａがテーパ状をなしていて、下流側突部２５は下流側ほど厚みが薄くなっているため、撓みやすい。このため、振動溶着に際し熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２の少なくとも一方を振動させたときに下流側切欠き部２４が下流側突部２５に当たっても、その下流側突部２５が振動の妨げとなりにくい。従って、熱可塑性継手２１及び第２熱可塑性部品１２を振動させる作業（工程）が容易となる。
【００５９】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・熱可塑性材料としては、前述した熱可塑性樹脂のほかにも、ウレタン系、ポリエステル系、オレフィン系等の各種熱可塑性エラストマーを用いることができる。エラストマーは、周知のように常温においてゴム弾性を有する高分子物質である。
【００６０】
・第１及び第２の両実施形態とは逆に、第２熱可塑性部品１２の上流端における吸気通路１３側の箇所に切欠き部１４を設け、第１熱可塑性部品１１の下流端における吸気通路１３側の箇所に突部１５を設け、この突部１５を切欠き部１４に隙間ばめ状態で嵌合して振動溶着してもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）にその一例を示す。図９（ａ）は、切欠き部１４の内周面１４ａ及び突部１５の外周面１５ａを、ともに両熱可塑性部品１１，１２の軸線Ｌ１，Ｌ２に略平行に形成した態様を示している。また、図９（ｂ）は、切欠き部１４の内周面１４ａ及び突部１５の外周面１５ａを、それぞれ吸気通路１３の下流側（図９（ｂ）の下側）ほど縮径するテーパ状にした態様を示している。いずれの態様に関しても、内部空間Ｓ１，Ｓ２の接続部分における第２熱可塑性部品１２の内径Ｄｃを第１熱可塑性部品１１の内径Ｄｄよりも大きく設定することが必要である（図１及び図４参照）。このようにしても、第１及び第２実施形態と同様の作用及び効果が得られる。また、図９（ｂ）の態様については、第３実施形態の（７ａ）と同様の作用及び効果も得られる。
【００６１】
・突部１５及び切欠き部１４の形状を適宜変更してもよい。例えば、図９（ｃ）に示すように、第１実施形態と第２実施形態とを組合わせたような形状にしてもよい。この場合、切欠き部１４の角部及び突部１５の角部に下流側ほど拡径するテーパ面１４ｂ，１５ｂを形成する。また、切欠き部１４の内周面１４ａにおいて角部を除く箇所、及び突部１５の外周面１５ａにおいて角部を除く箇所を軸線Ｌ１，Ｌ２に対し略平行に形成する。このように変更した場合にも、第１及び第２実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
【００６２】
・熱可塑性継手２１を用いた場合の上流側切欠き部２２及び上流側突部２３の形状を変更してもよい。同様に、下流側切欠き部２４及び下流側突部２５の形状を変更してもよい。図１０及び図１１は、上流側切欠き部２２の内周面２２ａ及び上流側突部２３の外周面２３ａをともに軸線Ｌ１，Ｌ３に略平行に形成するとともに、下流側切欠き部２４の内周面２４ａ及び下流側突部２５の外周面２５ａをともに軸線Ｌ２，Ｌ３に略平行に形成した態様を示している。なお、第３実施形態と同様の部材については同一の符号を付して説明を省略する。このように変更した場合であっても、第３実施形態と同様の作用及び効果が得られる。この場合にも、Ｄｃ１＞Ｄｄ１、Ｄｄ２＞Ｄｃ２の関係を満たす必要がある。
【００６３】
なお、上流側切欠き部２２及び上流側突部２３の組合わせと、下流側切欠き部２４及び下流側突部２５の組合わせとについて、内周面２２ａ，２４ａ及び外周面２３ａ，２５ａを、いずれか一方の組合わせについてはテーパ状にし、他方の組合わせについては軸線Ｌ１，Ｌ２に略平行にしてもよい。
【００６４】
・両熱可塑性部品１１，１２及び熱可塑性継手２１として筒状をなすものを用いることについては既に説明したとおりである。ここで、筒状とは内部が空洞になっている状態を指し、その断面形状については限定されない。従って、断面形状は前記各実施形態のような円形に限らず、楕円形、多角形等、任意のものに変更可能である。
【００６５】
・本発明は、両熱可塑性部品１１，１２及び熱可塑性継手２１の全てが熱可塑性樹脂（又は熱可塑性エラストマー）によって形成された製品に限らず、両熱可塑性部品１１，１２及び熱可塑性継手２１の一部が熱可塑性樹脂によって形成され、それ以外が熱可塑性エラストマーによって形成された製品にも適用できる。前者の場合、同じ熱可塑性材料からなる部品同士が連結されることとなり、後者の場合、異なる熱可塑性材料からなる部品同士が連結されることとなる。
【００６６】
・本発明は、筒状をなす第１熱可塑性部品の下流側に、筒状をなす第２熱可塑性部品を直接、又は熱可塑性継手を用いて間接的に連結することにより流体通路を形成するようにした製品であれば吸気マニホルドに限らず広く適用可能である。こういった製品としては、例えば潤滑通路を構成するもの、冷却通路を構成するもの、吸気通路を構成するもの等を挙げることができる。
【００６７】
図１２には、冷却水の通路を構成するアッパホース３１及びロアホース３２が示されている。アッパホース３１は、ウォータジャケットを通過することによりエンジン３３の熱を奪った冷却水を、矢印で示すようにラジエータ３４のアッパタンク３５に導くためのものである。本発明の連結構造は、このアッパホース３１とエンジン３３との連結部分３６、同アッパホース３１とアッパタンク３５との連結部分３７等に適用可能である。また、ロアホース３２は、ラジエータ３４を通過することにより熱を放出した冷却水を、矢印で示すようにロアタンク３８からエンジン３３のウォータジャケットに導くためのものである。本発明の連結構造は、このロアホース３２とロアタンク３８との連結部分３９、同ロアホース３２とエンジン３３との連結部分４０等に適用可能である。
【００６８】
また、図１３には、吸気通路を構成するエアクリーナホース４１及びダクトホース４２が示されている。エアクリーナホース４１は、エアクリーナ４３に空気を導入するためのものである。本発明の連結構造は、このエアクリーナホース４１とエアクリーナ４３の空気導入口との連結部分４４に適用可能である。また、同図１３に示すようにエアクリーナホース４１にレゾネータ４５が連結される場合には、本発明の連結構造を、両者４１，４５の連結部分４６に適用することができる。ダクトホース４２はエアクリーナ４３によって塵埃等が除去された空気を、吸気マニホルド１０よりも上流のスロットルボディ４７に導くためのものである。本発明の連結構造は、このダクトホース４２とエアクリーナ４３の空気出口との連結部分４８に適用可能である。
【００６９】
・本発明は、３つ以上の熱可塑性部品からなる製品において、それらの熱可塑性部品を連結する場合にも適用することができる。この場合、隣合う２つの熱可塑性部品の関係において、上流側に位置するものが第１熱可塑性部品に相当し、下流側に位置するものが第２熱可塑性部品に相当する。
【００７０】
その他、前記各実施形態から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに記載する。
（Ａ）請求項１に記載の熱可塑性部品の連結構造において、前記突部は前記第１熱可塑性部品に設けられ、その突部の外周面は、前記流体通路の下流側ほど縮径するテーパ状に形成されている。
【００７１】
上記の構成によれば、突部はテーパ状をなしていて流体通路の下流側ほど厚みが薄くなっているため撓みやすい。このため、振動溶着に際し第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品の少なくとも一方を振動させたときに切欠き部が突部に当たっても、その突部が振動の妨げとなりにくい。
【００７２】
（Ｂ）請求項１〜４及び上記（Ａ）のいずれかに記載の熱可塑性部品の連結構造において、前記第１熱可塑性部品及び前記第２熱可塑性部品は、エンジンに吸入空気を分配して導く吸気マニホルドの構成部品である。
【００７３】
上記の構成によれば、第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を振動溶着により連結する吸気マニホルドにおいて、逆段差によって吸気抵抗が増加してエンジンの出力が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を吸気マニホルドに具体化した第１実施形態において、第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を連結する前の状態を示す部分断面図。
【図２】図１の両熱可塑性部品を連結した状態を示す部分断面図。
【図３】図２のＡ部の拡大図。
【図４】本発明を具体化した第２実施形態において、第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を連結する前の状態を示す部分断面図。
【図５】図４の両熱可塑性部品を連結した状態を示す部分断面図。
【図６】図５のＢ部の拡大図。
【図７】本発明を具体化した第３実施形態において、第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を熱可塑性継手を介して連結する前の状態を示す部分断面図。
【図８】図７の両熱可塑性部品を熱可塑性継手を介して連結した状態を示す部分断面図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は切欠き部及び突部の別の態様を示す部分断面図。
【図１０】熱可塑性部品の連結構造の別の態様を示す図であり、第１熱可塑性部品及び第２熱可塑性部品を熱可塑性継手を介して連結する前の状態を示す部分断面図。
【図１１】図１０の両熱可塑性部品を熱可塑性継手を介して連結した状態を示す部分断面図。
【図１２】本発明の他の適用箇所を示す概略斜視図。
【図１３】本発明の他の適用箇所を示す概略斜視図。
【符号の説明】
１１…第１熱可塑性部品、１２…第２熱可塑性部品、１３…吸気通路（流体通路）、１４…切欠き部、１４ａ…内周面、１５…突部、１５ａ…外周面、２１…熱可塑性継手、２２…上流側切欠き部、２３…上流側突部、２４…下流側切欠き部、２５…下流側突部、Ｄｃ，Ｄｃ１，Ｄｃ２，Ｄｄ，Ｄｄ１，Ｄｄ２…内径、Ｌ１，Ｌ２…軸線、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…内部空間。
【図１】
2004216828.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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