(57)【要約】第一の係合表面（１４）を有する第一の部品（１２）、及び、第二の係合表面（１８）を有する第二の成形されたプラスティック部品（１６）を含む、エンジンインテイクマニホールドアセンブリー（１０）。第二の成形されたプラスティック部品は（１６）は接着剤（２０）で第一の部品（１２）に接合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）結合される第一の係合表面を有する第一の部品、
ｂ）結合される第二の係合表面を有する第二の成形されたプラスティック部品、
ｃ）前記第一の部品と前記第二の部品とを接合してエンジンインテイクマニフォールドを画定するための前記第一の係合表面及び第二の係合表面と接触した接着剤、
を含み、得られる接合部は前記第二の成形されたプラスティック部品の強度よりも高い強度を有する、エンジンインテイクマニホールドアセンブリー。
【請求項２】
前記前記第一の係合表面及び前記第二の係合表面は概して非平面である、請求項１記載のアセンブリー。
【請求項３】
前記第二の部品はポリアミドである、請求項１又は２記載のアセンブリー。
【請求項４】
前記接着剤はエポキシである、請求項１〜３のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項５】
前記接合部はシール用ガスケットを実質的に有しない、請求項１〜４のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項６】
前記接合部は機械ファスナーを実質的に有しない、請求項１〜５のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項７】
前記接合部における横断面の厚さは約７ｍｍ未満である、請求項１〜６のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項８】
プライマーが前記接着剤と接触する、請求項１〜７のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項９】
前記第一の部品と、前記第二の部品の各々は成形された熱可塑性プラスティック部品である、請求項１〜８のいずれか１項記載のアセンブリー。
【請求項１０】
前記第一の成形された熱可塑性プラスティック部品と、前記第二の成形された熱可塑性プラスティック部品との間の機械的なかみ合いをさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項記載のアセンブリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接着剤で接合したエンジン部品アセンブリーに関し、より詳細には、接着剤接合したインテイクマニホールドアセンブリーに関する。本発明は、また、キュアオンデマンド接着剤を用いたインテイクマニホールドアセンブリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
歴史的に、組み立て技術は別個の金属部品を製造し、そして中間配置ガスケットとともにファスナーを用いてそれらの部品を接合することを含む。これは、多くの部品を必要とする傾向があり、それ故、労働集約的である。プラスティックのエンジンインテイクマニホールドアセンブリー（例えば、自動車エンジン用）はロストコアプロセスなどの概ネットシェイプ製造方法によって製造されてきた。それらは望ましい概ネットシェイプ製品をもたらす傾向があるが、その形状は複雑であることがあり、それらは通常、高価である。
【０００３】
別の一般的な方法では、２つ以上のプラスティックインテイクマニホールド部品で各々が平らな係合表面を有するものを製造する。それらの部品を振動溶接によってそれぞれの係合表面で接合する。この方法も時間、エネルギー及び労働集約的である傾向がある。さらに、それぞれの部品のたわみ又は他の表面の不規則性が溶接時の係合表面での所望されない隙間を生じさせる可能性がある。このように、向かい合う係合表面は平らである必要があり、そのことは設計の融通性を拘束する。
【０００４】
したがって、エンジンインテイクマニホールドアセンブリーの複数の部品を接着剤接合で取り付けようとする製造方法及びそれにより得られるアセンブリーを提供することが求められている。ファスナー、ガスケット又はその両方が場合によって存在しなくても、それぞれの部品を互いに取り付けることがさらに求められている。非平面である向かい合った係合表面が高度な一体性接合を達成し、それにより、複雑なプラスティック部品形状（追加の一体化部品をとともに又はそれを伴わないで）を従来の成形法によって成形することが可能になることがさらに求められている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、第一の係合表面を有する第一の部品と、第二の係合表面を有する第二の部品とを含むエンジンインテイクマニホールドアセンブリーを提供することで上記の要求及び他の要求を満たす。接着剤の層は第一の部品と第二の部品との間にそれぞれの係合表面と接触して配置され、第一の部品と第二の部品とを接合し、エンジンインテイクマニホールドアセンブリーを画定している。
【０００６】
図１、２、３ａ〜３ｃを参照すると、第一の係合表面１４を有する第一の部品１２を含む本発明のインテイクマニホールドアセンブリー１０が示されている。第二の係合表面１８を有する第二の部品１６は接着剤介在層２０で第一の部品に結合される。第一の係合表面又は第二の係合表面のいずれか又はその両方は１以上の追加のコーティング、層又は部品を含むことができる。このように、第一の部品又は第二の部品のいずれか又はその両方の係合表面はかならずしも部品上に一体的に形成されていなくてもよいことが考えられる。
【０００７】
場合により、第一の部品１２又は第二の部品１６のいずれか又は両方は互いに対する又はエンジンに対する部品の結合又は配置を容易にするための部材を有する。図２及び３ａ−３ｃをより詳細に参照すると（同様の部品は同様の参照番号で示されている）、異なる部材の例が示されている。通常、第一の部品１２に付いている第一の部材２２は第二の部品１６に付いている第二の対向構造部材２４と係合するであろう。このような係合は部品の周囲付近、内部部分（図示していない）又はそれらの両方で行なうことができる。どんな適切な共働構造を用いてもよい。例えば、摩擦適合、干渉適合又は他のかみ合い適合を用いてよい。適切な接合部の例は、バット接合(butt joints)、ラップ接合(lap joints)、タングイングルーブ接合(tongue in groove joints)などを含む。図３ａに示す１つの態様において、スナップ適合結合部２６は第一の部材２２の突出部２８が、第二の部材２４に形成されている対向壁３０と係合することで得られる。図３ｂの別の態様において、一方の部品はもう一方の部品と結合しそして係合するために有効な表面積を増加させるために内壁表面３４を有するフランジ３２を有する。図３ｃは図２の接合部の拡大図であり、それはスナップ適合を達成するためのツメ３６、及び、接着剤接触のための表面積を増加させるための、係合表面の少なくとも一部のあたりで溝４０を通過するリブ３８を示しており、タングイングルーブ接合、スナップ適合又はその両方を有効に形成している。理解されるとおり、場合により、スナップ適合を達成するのを助けるために又は組み立てを容易にするための音響学的位置指示器(audible locator)を提供するために突出構造又は他の類似の構造は形成されてよい。上記のタイプの接合の組み合わせは単一のアセンブリー内で可能であると考えられる。さらなる例は同一出願人の同時係属の米国特許出願第０９／８２５，７２１号（「接着剤結合されたラジエータアセンブリー」のいう発明の名称）で例示されている。さらに、他の適切な構造又は表面処理は接合部の係合表面の表面積の量を増加させるために又は部品のそれぞれの係合表面間のオーバーラップの量を増加させるために用いられてよい。
【０００８】
接着剤は、好ましくは、接合しようとしている表面の少なくとも一部の上に提供され、そして好ましくは、第一の部品と第二の部品との間に認知されうる空隙が生じないように、周囲付近に十分に提供される。１つの態様において、接着剤のビードを部品の少なくとも１つのそれぞれの係合表面上に配置し（例えば、ポンプにより）、そして対向する係合表面をそれと接触させる。その後、アセンブリーを硬化させる。別の態様において、それぞれの部品の係合表面の１つ又は両方の上に接着剤を予備塗布し（例えば、スプレイ、浸漬、ブラシ塗布、スワビングなどにより）、その後、部品を接合しそして硬化する。他の適切な接合技術も同様に用いられてよい。好ましくは、使用する接着剤の量はアセンブリーの所望の性能特性を達成するために十分な量である。そのような量は用途毎に異なるであろう。
【０００９】
１つの態様において、本発明は接着剤の連続ビード又は膜を、それぞれの部品の係合表面上に配置したエンジンインテイクマニホールドである。本明細書中に使用するときに、接着剤の連続ビード又は膜は、係合表面の周囲付近に配置されており、かつ、接着剤のビード又は膜の末端が接着剤ビード又は膜の始まりと連結している接着剤ビード又は膜を意味する。接着剤の連続ビード又は膜は硬化時に部品間に気密及び液密シールを形成することができる。この機能により、接着剤ビード又は膜がシール手段としてガスケットの代替をすることができるようになる。接着剤は、インテイクマニホールド部品どうしが互いに接触される場所のごく近傍で部品に塗布されてよく、又は、部品どうしが接触される場所から離れた場所又はその時から離れた時点で塗布されてもよい。「離れた」とは、本明細書中に使用するときに、時間及び場所のいずれか又は両方を指すことができる。部品どうしを接合する場所から離れて１つ以上の部品に接着剤を適用する態様において、キュアオンデマンド型接着剤を用いる。
【００１０】
本発明の好ましい態様において、第一の部品又は第二の部品のいずれか又は両方はプラスティック材料、すなわち、熱硬化性材料、熱可塑性材料又はそれらの混合物から製造される。好ましい高性能熱可塑性材料として、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル／ポリアミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリアリールスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフタルイミド樹脂、ナイロン６，６、ポリアミド樹脂、シンジオタクチックポリスチレン及びそれらの組み合わせが挙げられる。特に好ましい態様において、材料はポリアミド、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート又はそれらの混合物から選ばれる熱可塑性プラスティックである。より好ましくは、材料はポリアミド（例えば、ナイロン６，６）、ポリスチレン又はそれらの混合物から選ばれる。１つの好ましい態様において、材料はポリアミドとシンジオタクチックポリスチレンとのブレンドであり、より好ましくは、ナイロン６，６とシンジオタクチックポリスチレンとのブレンドである。エポキシ樹脂は有用な材料として挙げられる。
【００１１】
部品を製造するために使用されるプラスティックは、通常、補強材、特性改良剤（例えば、耐衝撃性改良剤、難燃剤、ＵＶ保護剤など）又は適切なフィラー（例えば、チョップトガラス、ミネラル、タルク、炭酸カルシウムなど）などの他の成分をも含むであろう。例えば、１つの態様において、プラスティックは約１０〜約５０体積％、より好ましくは約３５体積％の量でガラス充填される。好ましくは、選ばれる材料は少なくとも約１７５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２２５ＭＰａの引張強さを示し、そして約１〜約１０％、より好ましくは約３〜約５％の伸び率を示す。材料は、また、耐熱性であり、少なくとも約１３５℃(約２７５°Ｆ）、より好ましくは１７７℃（３５０°Ｆ）の温度に、少なくとも約１４４時間、より好ましくは１６８時間、分解することなく耐えるであろう。
【００１２】
もちろん、部品の１つ以上は金属（例えば、鋳鉄、スチール、マグネシウム、アルミニウム、チタンなど）、複合材、セラミック（例えば、炭化物、窒化物、ホウ窒化物など）、又は他の材料であってよい。部品は、好ましくは、従来の技術及び加工条件を用いてインジェクションモールディングされる。または、圧縮成形、サーモフォーミング、ブロー成形などの他の適切な様式で製造されてもよい。
【００１３】
部品材料又は接着剤のいずれか又は両方は所望の場合には適切に処理（均一に又は局所的に）されて、最終製品の耐腐蝕性、耐酸化性、耐熱性または他の特性が改良されることができる。例えば、所望の特性を得るために、適切な添加剤と混合され、それで含浸され又はコーティングされてよい。ある場合には、接着剤を適切なプライマーとさらに接触させることで結合強度が改良されることがある。
【００１４】
本発明の接着剤は構造接着剤であり、より好ましくはキュアオンデマンド材料である。硬化後にエンジン（例えば、自動車用）の使用条件に耐えることができるどの接着剤を用いることもできる。好ましくは、このような接着剤は約１３８℃（２８０°Ｆ）まで、より好ましくは約１４３℃（２９０°Ｆ）まで、さらにより好ましくは約１６０℃（３２０°Ｆ）まで、そして最も好ましくは約１９１℃（３７５°Ｆ）までの温度で分解せず又は脱離しない。
【００１５】
さらに、接着剤は、上記の温度及び内燃エンジンが内部的に到達する圧力で、炭化水素材料、塩化カルシウム、ブレーキ流体、グリコール冷却剤、風防ウオッシャー溶剤などへの暴露に耐えることができる。任意の態様において、接着剤は金属、セラミック、複合材、プラスティックなどであることができる他のエンジン部品に結合することができる。使用される接着剤は熱硬化、赤外線硬化、紫外線硬化、化学硬化、ラジオ波硬化、溶剤ロス及び湿分硬化を含む既知の種々の機構によって硬化可能である。
【００１６】
別の態様において、接着剤は接着剤の硬化を開始するために別個の操作を必要とするキュアオンデマンド型接着剤である。１つの態様において、このことは組み立ての間に破壊されるカプセル化された硬化剤を用いて達成される。別の態様において、このことは保護コーティングを除去して接着剤を周囲条件に暴露することで達成される。硬化は接着剤を熱、赤外線もしくは紫外線源、又は、せん断力などに暴露することで開始され得る。
【００１７】
他の接着剤のファミリーも考えられるが（例えば、ウレタン、アクリル、シランなど）、好ましくは、接着剤は高温エポキシ樹脂、ポリイミド、ハイブレッドポリイミド／エポキシ樹脂接着剤又はエポキシノボラック／ニトリルゴム接着剤である。好ましい接着剤は高温エポキシ樹脂接着剤である。高温エポキシ樹脂接着剤とは、主要成分がエポキシ樹脂であり、それが、硬化したときに、分解することなく又は基材から剥離することなく上記の温度への暴露に耐えることができる接着剤を意味する。
【００１８】
特に好ましい態様において、接着剤は１種以上の標準もしくは変性エポキシ成分、適切な硬化剤、及び、約５００ｃｐｓの大きさの室温ブルックフィールド粘度（未硬化状態で）を維持するための適切なチキソトロピー剤を含む、無機物充填された触媒入り接着剤である。
【００１９】
本明細書中での用語「接着剤」の使用はプライマー又は他の結合剤を本発明の範囲から排除することを意図するものではないことが理解されるべきである。
【００２０】
本発明はかなりの設計融通性を与える。係合表面は平らであってもよいが、そうである必要はない。好ましい態様において、係合表面のいずれか又は両方は概して非平面である（例えば、輪郭を有し、ステップ状であり、波状であるなど）。成形プラスティック部品の使用は、また、複雑な形状の構造の形成を可能にする。この点に関して、インテイクマニホールドは１つの表面内又は表面上にブラケット、コネクター、ケーブルガイド、ホースガイド、ハーネス、クリップなどの１つ以上の部品を成形し又は取り付けてもよい。さらに、コンジット、ポート又は他の同様の通路が、成形された部品中に芯抜きされ又は機械加工されて、インテイクマニホールドアセンブリーへの複数の部品の一体化を可能にすることができる。
【００２１】
当業者に理解されるとおり、シール用ガスケット、機械ファスナー又はその両方を実質的に用いないでアセンブリーを製造することができることは本発明の多くの利点の中の１つである。しかしながら、本発明の範囲はガスケット又はファスナーの使用を排除しない。実際、ガスケットは接着剤から製造され（例えば、ガスケットをダイカットすることで）、又は、本発明の接着剤をその成分として（例えば、含浸剤又はコーティング剤として）含むことができる。得られる構造はガスケットと同様にシールするが、構造接着剤の望ましい機械特性をも示す。
【００２２】
図３ａ〜３ｃを特に参照すると、接合部は接合部での横断方向の厚さ（ｔ）を有することが判る。より大きな横断厚を用いることができ、また、それも本発明の範囲に入るが、特定の非常に好ましい態様では、横断厚は約７ｍｍ未満であり、なお好ましくは約５ｍｍ未満である（例えば、約３〜約４ｍｍ）。こうすることで、より大きい横断厚を通常に用いる従来のアセンブリーよりも本発明をさらに有利なものとする。
【００２３】
振動溶接されるアセンブリーに対する本発明の別の利点は接着剤と接触している第一の係合表面及び第二の係合表面の全体が実質的に接合部にわたって接着剤に連続的に結合し、それにより、結合強度を補強することができることである。対照的に、充填材入り又は補強材入りのプラスティックを振動溶接した場合に、充填材又は補強材（例えば、ガラス）は溶接界面で溶接されないであろう。このように、界面を横切って、高い溶接強度の達成を阻害する不連続部がある。
【００２４】
本発明は自動車エンジンインテイクマニホールドの場合において記載されてきたが、本発明の使用はそれに限定されない。自動車エンジンによって経験するのより穏やかな又は同等の操作条件を受けるインテイクマニホールドを用いる自動化物品（motorized object)は本技術を用いることができる。
【００２５】
本アセンブリーの製造において、１つ以上の係合表面と接着剤を従来の様式で接触させて連続ビード又は膜を形成することで接着剤を適用する。表面上に接着剤をコーティングし、押出し、ブラシ塗布するなどすることができる。接着剤は部品を接合する直前に適用しても、又は、部品どうしを結合し又はエンジンに結合する場所から離れた場所で適用してもよい。好ましいキュアオンデマンド接着剤は、それが硬化し、それにより、部品どうしを結合し、そしてそれらの間をシールするような条件に暴露される。そのような条件は接合のために部品どうしを合わせる前に又は後に課されてよい。どの操作条件を用いて接着剤を硬化させ、そしてそれをいつ行なうかを決定することは平均的な水準の当業者が行なえることである。１つの態様において、操作は自動車のアセンブリー又は操作に固有の操作であることができる。
【００２６】
別の態様において、インテイクマニホールドアセンブリーは内燃エンジンの操作に固有の騒音がエンジンコンパートメントから逃げることを防止するように設計された一体化音管理システムを含むことができる。１つの態様において、アセンブリーは外側シェルの内側に内側シェルが配置されて、その２つの間に隙間があるようにして外側シェルと内側シェルとを含むことができる。その隙間は単に空気を含むことができ、それは特定の音波を減衰し、エンジンの外側から聞こえる騒音を低減することができる。または、隙間はエラストマー材料又はフォーム材料などの消音材料で充填されることができる。別の態様において、インテイクマニホールドはその内側表面にエラストマー又はフォームなどの消音材料を結合していてもよい。
【００２７】
別の態様において、本発明のアセンブリーは炭化水素に対するインテイクマニホールドのバリア特性を改良するように機能する、イクステリア又はインテリア上のコーティング又は膜を含むことができる。このようなコーティング又は膜は自動車からの不安定炭化水素の排出を抑制することができる。アセンブリーをとおしての炭化水素の通過を防止するどのコーティング又は膜を用いてもよい。好ましいコーティングは炭素−シリカ系プラズマ蒸着コーティングであり、米国特許第５，２９８，５８７号明細書、米国特許第５，３２０，８７５号明細書、米国特許第５，４３３，７８６号明細書及び米国特許第５，４９４，７１２号明細書に記載されるとおりであり、それらを参照により本明細書に取り込む。
【００２８】
本発明のアセンブリーは、少なくとも約２５００時間、そしてより好ましくは約３０００時間、約１６３℃（約３２５°Ｆ）の温度に耐えることができ、少なくとも約７５時間、より好ましくは約１００時間、約１７７℃（約３５０°Ｆ）の温度に耐えることができる。アセンブリーはブレーキ流体、風防ウォッシャー流体、パワーステアリング流体、エンジン冷却剤（標準及びライフタイム）、エンジンオイル（標準、合成及びサワー）、ガソリン、ディーゼル燃料、エタノール、メタノール、スターター流体などのような自動車流体の存在下において、検知可能な劣化もしくは分解を示さない。アセンブリーは、また、環境的に遭遇する化合物、例えば、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、排気ガス（ｅｇｒタイプ）などへの暴露による検知可能な劣化もしくは分解を示さない。特に好ましい態様において、アセンブリーにおける接合部の接着剤の得られる引張強度は少なくとも約４０００ｐｓｉ（２８ＭＰａ）であり、より好ましくは少なくとも約６５００ｐｓｉ（４５ＭＰａ）であり、なおもより好ましくは少なくとも約９０００ｐｓｉ（６２ＭＰａ）である。さらに好ましくは、接合部の強度は少なくとも１つ、好ましくは１つより多くの個々の成形部品の強度よりも高い。
【００２９】
本インテイクマニホールドアセンブリーは、同一出願人の同時係属出願第０９／７６６，７９２号（接着剤接合されたバルブカバーシリンダーヘッドアセンブリー）（参照により本明細書に取り込む）及び同一出願人の同時係属出願第０９／８２５，７２１号（接着剤接合されたラジエータアセンブリー）（参照により本明細書に取り込む）に記載されるように、他の接着剤結合されたエンジン部品と組み合わせて用いてよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるインテイクマニホールドアセンブリーの斜視図である。
【図２】本発明により形成される接合部の断面図である。
【図３ａ−３ｃ】本発明のアセンブリーの部品における一体化機械取り付けの例の断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004534169.tif 000003
2004534169.tif 000004
2004534169.tif 000005
2004534169.tif 000006
2004534169.tif 000007
2004534169.tif 000008
2004534169.tif 000009
2004534169.tif 000010
2004534169.tif 000011
2004534169.tif 000012
2004534169.tif 000013
2004534169.tif 000014
2004534169.tif 000015
2004534169.tif 000016
2004534169.tif 000017
【国際調査報告】
2004534169.tif 000018
2004534169.tif 000019
2004534169.tif 000020