JP2019015225A - 接合アセンブリおよび接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数を削減し、かつ、樹脂のボスを貫通させて突出させなくとも、２つの部材を容易に接合すること。【解決手段】 接合方法は、第１の部材を第２の部材に接合する方法である。第１の部材は熱可塑性樹脂から成る。第１および第２の部材は、それぞれ、互いに接合されるべき外部に露出した第１および第２の外面を持ち、第１の部材は、第１の内面を持つ。接合方法は、第２の部材に、第２の外面から露出して内周面に非扁平部を持つ筒状部を形成する過程と、第１の部材に、第１の外面から突出する突出部を形成する過程と、第１の部材の突出部を第２の部材の筒状部に挿入する過程と、第１の部材の第１の内面に超音波ホーンを接触させた状態で超音波ホーンを振動させ、第１の部材の突出部を第２の部材の筒状部に超音波溶着させて、突出部の一部分を非扁平部に密着させる過程と、を含む。【選択図】 図６

Description

本発明は接合アセンブリおよび接合方法に関し、特に、第１の部材と第２の部材とが接合して成る接合アセンブリおよび第１の部材を第２の部材に接合する接合方法に関する。

種々の製品を組み立てる際には、第１の部材を第２の部材に取り付ける部品取り付け工程（接合する接合工程）を実施する必要が発生する場合がある。第１および第２の部材は、同材質であってもよいし、異種材質であってもよい。

異種材質の場合、第１の部材は、例えば、成形部品であってよく、第２の部材は、例えば、モータであってよい。そのような製品として、例えば、血圧計等に空気を供給するために用いられ、且つ、ダイヤフラム組立体を使用する小型ポンプが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

小型ポンプは、駆動源であるモータと、このモータで駆動される中空の樹脂製ケースとを有する。モータは、ケースの下部に取り付けられる。すなわち、ケースの下面がモータの上面に取り付けられる（接合される）。

従来においては、ケースのモータへの取付け（接合）を、ネジを使用した締結固定や接着剤を使用した接着固定で行っていた。詳述すると、締結固定の場合、モータの上面に、ねじタップにより雌ネジ部を形成しておく。一方、ケースの下面には、ねじが貫通する貫通孔を形成しておく。雌ネジ部と貫通孔とを位置合わせした状態で、ケースの内側から、ネジを貫通孔を貫通して雌ネジ部に螺合して、ケースをモータへ取り付けていた（接合していた）。

しかしながら、このような接合（取付）方法では、取り付け用ネジや接着剤が必要となり、部品点数が増加してしまう。また、接着固定では、接着剤の劣化等に起因する剥離という問題がある。

一方、第１の部材を第２の部材に接合する接合方法の１つとして、超音波溶着方法が知られている。周知のように、樹脂（プラスチック）は、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とに大別される。超音波溶着が可能なプラスチックは、熱可塑性樹脂に限定される。熱可塑性樹脂は鎖状高分子である為に、成型後、熱を加えると溶融する特性がある。「超音波溶着」とは、熱可塑性樹脂を微細な超音波振動と加圧力によって瞬時に溶融し、接合する加工技術をいう。通常、超音波溶着では、超音波の力でプラスチック同士を瞬時に溶着する。しかしながら、第１の部材と第２の部材のうち少なくとも片方の部材が、熱可塑性樹脂から形成されていればよい。

超音波溶着機（超音波ウェルダ）は、電気エネルギを機械的振動エネルギに変換し、また同時に圧力をかけることにより、２つのパーツの接合面に強力な摩擦熱を発生させ、熱可塑性樹脂を溶着し結合させる。詳述すると、超音波溶着機は、ソリッドステートの超音波発振器を有し、５０／６０Ｈｚの電気信号を発振器によって２０ｋＨｚの正弦波の電気エネルギに変換する。この超音波電気エネルギは、セラミック圧電素子で構成されるコンバータによって機械振動エネルギに変換され、ブースタで増幅された後、ホーンと呼ばれる共鳴体を通して溶着されるパーツに伝達される。超音波振動をホーンの先端に集中することで、被溶着物（接合面）にはハンマなどで叩くよりも強力な力が、毎秒２万回（２０ｋＨｚの場合）繰り返されることと同じだけの衝撃が加わる。なお、「ホーン」は、溶着ホーンや超音波ホーンとも呼ばれる。

このような超音波溶着を使用した一般的な部品取り付け技術（接合技術）として、従来から、同材質の伝達溶着や、異種材質のカシメ（超音波ステーキング）が知られている。

特許文献２は、同材質の伝達溶着を開示している。特許文献２は、成型部品を溶着ホーンによる超音波溶着一体化するのにゲート跡が出ずに見た目のよい「溶着成形品」を開示している。特許文献２では、成形品の溶着面部に成形用樹脂のゲートを形成し、そのゲート跡を溶着用リブとしている。

超音波ステーキング（カシメ）は、金属と樹脂を、樹脂側へ設計したボスの頭部を超音波振動によってホーン先端形状へ合わせて溶着させ、その後再凝固させて金属を固定する方法である。ホーン先端部の中央部に超音波エネルギを集中させ、ボスの中心部から樹脂全体を溶融し、ホーンと同じような形状に固めて金属を固定する。ステーキングの形状として、フラットタイプ、ナールドタイプ、ドームタイプ、フラッシュタイプがある。

例えば、特許文献３は、作業が容易で、信頼性が高く、量産に適した「樹脂製熱交換器におけるチューブの接合方法」を開示している。特許文献３では、まず、ヘッダの構成部材であるヘッダプレートに形成されたチューブ貫設孔に樹脂製チューブの端部を挿通し、樹脂製チューブの端部をヘッダプレートから突出させる。次に、ホーンを振動させ、樹脂製チューブの突出端部をヘッダプレートに超音波溶着させる。

特開２０１６−２０５３０９号公報 実開平０６−０３０９７０号公報 特開２００６−０４６７１２号公報

上述した特許文献２、３には、次に述べるような問題がある。

特許文献２では、第１および第２の部材として、同材質のものにしか適用できない。

特許文献３では、チューブ（樹脂）の端部（ボス）をプレート〈金属〉に設けた貫設孔を貫通させてプレート（金属）から突出させる必要がある。その状態で、樹脂の側でなく金属の側からホーンを挿入して、樹脂側へ設計したボスの頭部を超音波振動させる必要がある。したがって、樹脂のボスを金属の孔を貫通させて突出させることが困難であるか、或いはたとえ樹脂のボスを突出させてもその状態で超音波溶着を行うことが実質的に不可能な場合には、特許文献２の接合方法を適用することはできない。さらに、金属の側からホーンを挿入することが物理的に困難であるか、実質的に不可能な構造のものに対しても、特許文献２の接合方法では、超音波溶着を行うことができない。

したがって、本発明の目的は、部品点数を削減し、かつ、樹脂のボスを貫通させて突出させなくとも、２つの部材を容易に接合することが可能な、接合アセンブリおよび接合方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。

本発明の第１の例示的な態様によれば、第１の部材（１８Ａ）と第２の部材（１４）とが接合して成る接合アセンブリであって、少なくとも第１の部材（１８Ａ）は、熱可塑性樹脂から成り、第１および第２の部材（１８Ａ、１４）は、それぞれ、互いに接合されるべき外部に露出した第１および第２の外面（１８_ＯＵＴ、１４_ＯＵＴ）を持ち、第２の部材（１４）は、第２の外面（１４_ＯＵＴ）から露出して、少なくとも１つの非扁平部が内周面に形成された筒状部（１４ａ）を備え、第１の部材（１８Ａ）は、この筒状部（１４ａ）へ挿入可能な寸法を持ち、第１の外面（１８_ＯＵＴ）から突出する突出部（１８Ａｂ）を備え、第１の部材（１８Ａ）の突出部（１８Ａｂ）は、第２の部材（１４）の筒状部（１４ａ）に挿入されており、第１の部材（１８Ａ）の突出部（１８Ａｂ）は、第２の部材（１４）の少なくとも１つの非扁平部に密着された密着部を持つ、ことを特徴とする、接合アセンブリが得られる。

上記接合アセンブリにおいて、非扁平部は、凹部、溝、凸部および凸条から選択された１つ又はそれらの組み合わせから成ってよい。第１の部材（１８Ａ）が成形部品から成り、第２の部材（１４）が金属製のモータから成ってよい。成形部品が、上記モータ（１４）で駆動される小型ポンプ（１０Ａ）のケース（１８Ａ）から成ってよい。

本発明の第２の例示的な態様によれば、第１の部材（１８Ａ）を第２の部材（１４）に接合する方法であって、少なくとも第１の部材（１８Ａ）は、熱可塑性樹脂から成り、第１および第２の部材（１８Ａ、１４）は、それぞれ、互いに接合されるべき外部に露出した第１および第２の外面（１８_ＯＵＴ、１４_ＯＵＴ）を持ち、第１の部材（１８Ａ）は、第１の外面（１８_ＯＵＴ）に対向して内部に設けられた第１の内面（１８_ＩＮ）を持ち、第２の部材（１４）に、第２の外面（１４_ＯＵＴ）から露出して、内周面に少なくとも１つの非扁平部を持つ筒状部（１４ａ）を形成する過程と、第１の部材（１８Ａ）に、この筒状部（１４ａ）へ挿入可能な寸法を持ち、第１の外面（１８_ＯＵＴ）から突出する突出部（１８Ａｂ）を形成する過程と、第１の部材（１８Ａ）の突出部（１８Ａｂ）を、第２の部材（１４）の筒状部（１４ａ）に挿入する過程と、第１の部材（１８Ａ）の第１の内面（１８_ＩＮ）に超音波ホーン（５０）を接触させた状態で該超音波ホーン（５０）を振動させ、第１の部材（１８Ａ）の突出部（１８Ａｂ）を第２の部材（１４）の筒状部（１４ａ）に超音波溶着させて、突出部（１８Ａｂ）の一部分を少なくとも１つの非扁平部に密着させる過程と、を含む、接合方法が得られる。

上記接合方法において、非扁平部は、凹部、溝、凸部および凸条から選択された１つ又はそれらの組み合わせから成ってよい。上記挿入する過程の前に、第１の部材（１８Ａ）の第１の内面（１８_ＩＮ）であって、突出部（１８Ａｂ）と対向する位置に、超音波ホーン（５０）の先端を位置決めするための位置決め凹部（１８Ａｃ）を形成する過程を更に含むことが望ましい。上記位置決め凹部（１８Ａｃ）は、第１の部材（１８Ａ）の第１の内面（１８_ＩＮ）より盛り上がって形成された環状突起（１８Ａｄ）に囲まれていることがより好ましい。上記筒状部（１４ａ）を形成する過程は、ねじタップにより雌ネジ部（１４ａ）を形成する過程から成ることが好ましい。第１の部材（１８Ａ）が成形部品から成り、第２の部材（１４）が金属製のモータから成ってよい。成形部品が、上記モータ（１４）で駆動される小型ポンプ（１０Ａ）のケース（１８Ａ）から成ってよい。

本発明の第３の例示的な態様によれば、小型ポンプ（１０Ａ）を組み立てる方法であって、小型ポンプ（１０Ａ）のケース（１８Ａ）をモータ（１４）に、上記記載の接合方法で接合する過程と、ケース（１８Ａ）の内部に突出するモータ（１４）の回転駆動軸（３０）の先端部に、回転体（２８）を取り付ける過程と、ポンプアセンブリ（３５）を、当該ポンプアセンブリ（３５）の下部に設けられた偏心回転軸（２６）を回転体（２８）の凹部（２８ａ）に挿入した状態で、ケース（１８Ａ）に嵌め込む過程と、を含む小型ポンプ組立て方法が得られる。

尚、上記括弧内の参照符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、本発明は、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、部品点数を削減して、異種材質の２つの部材を容易に接合することができる。

関連技術の接合方法が適用される、関連技術に係る小型ポンプを、斜めの上方から見た分解斜視図である。 図１に示した関連技術に係る小型ポンプを、斜め下方から見た分解斜視図である。 図１および図２に示す小型ポンプにおいて、成形部品をモータに取り付けた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る接合方法が適用される、本発明の一実施形態に係る小型ポンプを、斜め上方から見た分解斜視図である。 図４に示した本発明の一実施形態に係る小型ポンプを、斜め下方から見た分解斜視図である。 図４および図５に示した小型ポンプにおいて、超音波溶着により成形部品をモータに取り付ける第１の過程を示す部分拡大断面図である。 図４および図５に示した小型ポンプにおいて、超音波溶着により成形部品をモータに取り付ける第２の過程を示す部分拡大断面図である。 超音波溶着により成形部品をモータに取り付けた状態を示す部分拡大断面図である。

［関連技術］
本発明の理解を容易にするために、最初に、図面を参照して本発明の関連技術について説明する。以下では、関連技術の接合方法を、小型ポンプを組み立てる方法に適用した場合について説明する。

この種の小型ポンプは、ケース内に複数のポンプ室をそれぞれ形成する複数のダイヤフラム部を含むダイヤフラム組立体を備え、偏心回転軸により揺動される揺動体によって各ダイヤフラム部の下端部が上下動されてポンプ動作を行う。そして、この種の小型ポンプは、各ダイヤフラム部の下端部の上下動に連動して吸気弁体及び排気弁体が動作し、吸排気（吸入／吐出）を行う。

このような小型ポンプは、ダイヤフラム組立体を使用するので、「ダイヤフラムポンプ」とも呼ばれる。尚、ダイヤフラム組立体は、ダイヤフラム集合体やダイヤフラム本体とも呼ばれる。吸気弁体は、吸入弁や吸入用弁体とも呼ばれる。排気弁体は、吐出弁や吐出用弁体とも呼ばれる。また、揺動体は駆動体とも呼ばれ、偏心回転軸は駆動軸とも呼ばれる。

図１および図２は、関連技術に係る小型ポンプ１０の分解斜視図である。図１は小型ポンプ１０を斜めの上方から見た分解斜視図であり、図２は小型ポンプ１０を斜め下方から見た分解斜視図である。尚、図示の小型ポンプ１０は、実質的に、上記特許文献１に開示された小型ポンプと同様の構成をしている。

図示の小型ポンプ１０は、説明をするにつれて明らかになるように、モータの回転軸ＭＡについて、実質的にＮ（Ｎは２以上の整数）回対称である回転対称な形状をしている。すなわち、小型ポンプ１０は、モータの回転軸ＭＡを回転軸として（３６０°／Ｎ）だけ構造全体を回転しても初めの状態と実質的に合同となる。図示の例では、Ｎは３に等しい。すなわち、図示の小型ポンプ１０は、モータの回転軸ＭＡ上の周りに１２０°回転させると自らと重なる３回対称な構造をしている。

ここでは、図１および図２に示されるような、座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｚ）を使用している。図１および図２に図示した状態では、座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｚ）において、Ｚ方向はモータの回転軸ＭＡが延在する上下方向（垂直方向）であり、Ｘ１方向、Ｘ２方向、およびＸ３方向は、それぞれ、モータの回転軸ＭＡの方向（Ｚ方向）に対して直交する平面内で、モータの回転軸ＭＡ上の周りで（Ｚ方向に対して）互いに等角度（１２０°）異なる第１乃至第３の水平方向である。

具体的には、Ｘ１方向を基準とするとする。この場合、Ｘ２方向は、Ｘ１方向に対してモータの回転軸ＭＡを回転軸として反時計回りに１２０°だけ回転した方向である。Ｘ３方向は、Ｘ１方向に対してモータの回転軸ＭＡを回転軸として反時計回りに２４０°だけ回転した方向である。尚、図示の関連技術において、Ｘ１方向は第１の方向とも呼ばれ、Ｘ２方向は第２の方向とも呼ばれ、Ｘ３方向は第３の方向とも呼ばれ、Ｚ方向は第４の方向とも呼ばれる。

尚、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、説明の便宜上図中における方向をいうものであって、関連技術に係る小型ポンプを実際に使用する際の上、下とは必ずしも一致するものではない。

図示の小型ポンプ１０は、モータの回転軸ＭＡに対して対称形状を持つ中空のケース１２と、このケース１２の下部に取り付けられた駆動源であるモータ１４とを備えている。ケース１２とのモータ１４との固定には、ネジ４０などの締結器具を使用してケース１２とモータ１４とを締結固定している。この締結固定については、後で詳細に説明する。

図１に示されるように、ケース１２は、その上部に設けられた上側カバー１６と、その下部に設けられた下部ケース部１８と、上側カバー１６と下部ケース部１８との間に挟まれた支点板２０とを有する。上側カバー１６は吐出カバーとも呼ばれる。

図１に示されるように、上側カバー１６は、円柱の外形をしているカバー板１６２と、このカバー板１６２の中央部からモータの回転軸ＭＡ上に沿って上方へ突設した吐出用筒部１６４とを有する。吐出用筒部１６４には吐出口１６４ａが形成されている。上側カバー１６は、カバー板１６２の外周端部から下方へ延在して、下部ケース部１８と協働して支点板２０を挟むように固定するための第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−２，１６６−３を更に有する。但し、図１では、第３のフック１６６−３は図示されていない。

第１のフック１６６−１は、モータの回転軸ＭＡに関して、第３の水平方向Ｘ３と第１の水平方向Ｘ１との間の方向に設けられている。換言すれば、第１のフック１６６−１は、モータの回転軸ＭＡに関して第２の水平方向Ｘ２とは反対側の方向に設けられている。第２のフック１６６−２は、モータの回転軸ＭＡに関して、第１の水平方向Ｘ１と第２の水平方向Ｘ２との間の方向に設けられている。換言すれば、第２のフック１６６−２は、モータの回転軸ＭＡに関して第３の水平方向Ｘ３とは反対側の方向に設けられている。第３のフック１６６−３は、モータの回転軸ＭＡに関して、第２の水平方向Ｘ２と第３の水平方向Ｘ３との間の方向に設けられている。換言すれば、第３のフック１６６−３は、モータの回転軸ＭＡに関して第１の水平方向Ｘ１とは反対側の方向に設けられている。

カバー板１６２は、モータの回転軸ＭＡに関してそれぞれ第１乃至第３の水平方向Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に設けられた、第１乃至第３の円柱状凹部１６２ａ１，１６２ａ２，１６２ａ３を持つ。また、カバー板１６２は、第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−２，１６６−３を作成するために、それぞれ、第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−３，１６６−３に近接して設けられた、第１乃至第３のフック作成用角孔１６２ｂ１，１６２ｂ３，１６２ｂ３を持つ。

図２に示されるように、小型ポンプ１０は、ケース１２内に、ダイヤフラム組立体２２と、揺動体２４とを備える。

下部ケース部１８は、その外側面に、第１乃至第３のフック受け部１８−１，１８−２，１８−３を有する。但し、図１および図２では、第１及び第３のフック受け部１８−１，１８−３が図示されていない。上側カバー１６の第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−２，１６６−３は、それぞれ、下部ケース部１８の第１乃至第３のフック受け部１８−１，１８−２，１８−３と嵌合する。

図示はしないが、上側カバー１６のカバー板１６２は、モータの回転軸ＭＡ上に沿って開穿された排気孔と、この排気孔の外周に排気孔と連通する第１乃至第３の環状凹部とを持つ。排気孔は、上記吐出口１６４ａと連通している。第１乃至第３の環状凹部は、それぞれ、上記第１乃至第３の円柱状凹部１６２ａ１，１６２ａ２，１６２ａ３と同心に形成されている。従って、第１乃至第３の環状凹部は、モータの回転軸ＭＡに関してそれぞれ第１乃至第３の水平方向Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に設けられている。換言すれば、第１乃至第３の環状凹部は、モータの回転軸ＭＡ上の周りで円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

カバー板１６２は、第１の円柱状凹部１６２ａ１と第１の環状凹部との間に設けられた第１の有底筒状部（図示せず）と、第２の円柱状凹部１６２ａ２と第２の環状凹部との間に設けられた第２の有底筒状部（図示せず）と、第３の円柱状凹部１６２ａ３と第３の環状凹部との間に設けられた第３の有底筒状部（図示せず）とを有する。

第１の有底筒状部の外周面は、第１の環状凹部を形成する第１の筒状内壁面として働く。第２の有底筒状部の外周面は、第２の環状凹部を形成する第２の筒状内壁面として働く。第３の有底筒状部の外周面は、第３の環状凹部を形成する第３の筒状内壁面として働く。

ダイヤフラム組立体２２は、合成ゴムなどの弾性体からなり、ケース１２内の上部に設けられている。

図２に示されるように、図示のダイヤフラム組立体２２は、第１乃至第３のポンプ室（図示せず）をそれぞれ形成する第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３を含む。図示の例では、第１乃至第３のポンプ室は、モータの回転軸ＭＡに関して、それぞれ、第１乃至第３の水平方向Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に設けられている。換言すれば、第１乃至第３のポンプ室は、モータの回転軸ＭＡ上の周りで円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。したがって、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３も、モータの回転軸ＭＡに関して、ぞれぞれ、第１乃至第３の水平方向Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に設けられている。換言すれば、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３は、モータの回転軸ＭＡ上の周りで円周方向に互いに等角度（１２０°）をおいて設けられている。

揺動体２４は、ケース１２の下部ケース部１８の収容空間ＲＳ（図１参照）内に収容されている。揺動体２４は、後述するように偏心回転軸２６により揺動されて、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３の下端部を上下動する。

揺動体２４は、その中心部で偏心回転軸２６が圧入される開口部を持つ駆動円板２４２と、駆動円板２４２の周辺部近傍で、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３へ向けてそれぞれ突出して設けられた第１乃至第３の軸体２４４−１，２４４−２，２４４−３とから成る。第１乃至第３の軸体２４４−１，２４４−２，２４４−３は、その中央部に、それぞれ第１乃至３の空気導入孔２４４−１ａ，２４４−２ａ，２４４−３ａ（図２参照）を持つ。これら第１乃至３の空気導入孔２４４−１ａ，２４４−２ａ，２４４−３ａは、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３の底部中心部にそれぞれ形成される、第１乃至第３の貫通孔（図示せず）と連通する。

第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３は、その底部中心部に、それぞれ、一部を切開して設けられた第１乃至第３の吸気弁体（図示せず）を有する。第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３の底部中心部の一部を切開した部分が、それぞれ、上記第１乃至第３の貫通孔となる。

図示はしないが、ダイヤフラム組立体２２は、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３の上端からそれぞれ外方向へ突出して設けられた第１乃至第３の鍔部を有する。尚、図示の例では、第１乃至第３の鍔部は、ダイヤフラム組立体２２の中心部で一体となっている。また、ダイヤフラム組立体２２は、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３と連続して第１乃至第３の鍔部からそれぞれ上方へ延出する第１乃至第３の筒状排気弁体を有する。図示の例では、第１乃至第３の筒状排気弁体の各々は、円筒状をしている。

図示はしないが、第１乃至第３の筒状排気弁体は、第１乃至第３の筒状内壁面にそれぞれ接触した状態で、第１乃至第３の環状凹部にそれぞれ配設される。

ダイヤフラム組立体２０は、第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２１−３の下面からそれぞれ突設された第１乃至第３の中空状取付体２２５−１，２２５−２，２２５−３を更に含む。図示の例では、第１乃至第３の中空状取付体２２５−１，２２５−２，２２５−３の各々は円筒状をしている。

第１乃至第３の中空状取付体２２５−１，２２５−２，２２５−３は、それぞれ、第１乃至第３の軸体２４４−１，２４４−２，２４４−３に密嵌されている。ここで、密嵌とは、隙間なく嵌めることをいう。

これにより、ダイヤフラム組立体２２の第１乃至第３の吸気弁体は、それぞれ、第１乃至第３の軸体２４４−１，２４４−２，２４４−３に形成された第１乃至３の空気導入孔２４４−１ａ，２４４−２ａ，２４４−３ａを開閉することが可能となる。

支点板２０は、ダイヤフラム組立体２２を第１乃至第３の鍔部で支持する。支点板２０は、その下面の中央部に凹部２０ａを持つ。偏心回転軸２６の上端部は、支点板２０の凹部２０ａに遊嵌される。ここで、遊嵌とは、遊びがある状態に嵌めることをいう。偏心回転軸２６の下端部は、回転体２８の凹部２８ａに偏心して取り付けられる。回転体２８は、モータ１４の回転駆動軸３０によって回転される。

したがって、モータ１４の回転駆動軸３０がモータの回転軸ＭＡ上の周りで回転すると、回転体２８もモータの回転軸ＭＡ上の周りで回転する。この回転体３０の回転により、偏心回転軸２６は、その上端部の遊嵌部を支点として偏心回転する。この偏心回転軸２６の偏心回転によって、揺動板２４は揺動される。モータ１４と、回転駆動軸３０と、回転体２８と、偏心回転軸２６との組み合わせは、揺動板２４を揺動駆動する揺動駆動手段（１４，３０，２８，２６）として働く。

図示はしないが、支点板２０は、モータの回転軸ＭＡに関してそれぞれ第１乃至第３の水平方向Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に設けられた第１乃至第３の円形開口を持つ。これら第１乃至第３の円形開口を、それぞれ、ダイヤフラム組立体２２の第１乃至第３のダイヤフラム部２２１−１，２２１−２，２２２−３が貫通する。

支点板２０は、上側カバー１６の第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−２，１６６−３の内壁と接するように、それぞれ、第１乃至第３のフック作成用角孔１６２ｂ１，１６２ｂ２，１６２ｂ３内に隙間を空けて上方へ突出する第１乃至第３の飛び込みピン（図示せず）を有する。支点板２０は、ケース１２の外気を、下部ケース部１８の収容空間ＲＳに吸入するための、１つの吸気孔（図示せず）を持つ。この吸気孔は、例えば、第２の飛び込みピンに近接して設けられており、その直径は０．８ｍｍである。また、支点板２０は、第２のフック作成用角孔１６２ｂ２内の上記隙間と上記吸気孔とを迂回して連通するための、１つの迂回経路（図示せず）を持つ。支点板２０は、第１乃至第３の飛び込みピンと近接して、第１乃至第３のフック１６６−１，１６６−２，１６６−３を通過させるための第１乃至第３の矩形溝（図示せず）を持つ。

ケース２０を構成する上側カバー１６、下部ケース部１８、および支点板２０の各々は、樹脂で成形された成形部品から成る。上側カバー１６と支持板２０とダイヤフラム組立体２２との組み合わせは、ポンプアセンブリ３５とも呼ばれる。また、下部ケース部１８は、単に、ケースとも呼ばれる。

図３に示されるように、ケース１８は、その下部で外部に露出したケース外面１８_ＯＵＴと、内部に設けられたケース内面１８_ＩＮとを持つ。ケース外面１８_ＯＵＴは第１の外面とも呼ばれ、ケース内面１８_ＩＮは第１の内面とも呼ばれる。

モータ１４は、その上部で外部に露出したモータ外面１４_ＯＵＴと、内部に設けられたモータ内面１４_ＩＮとを持つ。モータ外面１４_ＯＵＴは第２の外面とも呼ばれ、モータ内面１４_ＩＮは第２の内面とも呼ばれる。

ケース外面１８_ＯＵＴとモータ外面１４_ＯＵＴとが、互いに接続されるべき外面である。

図１に示されるように、モータ１４の回転駆動軸３０は、モータ１４の上面（モータ外面１４_ＯＵＴ）から上下方向Ｚの上方へ突出している。この回転駆動軸３０の周囲には、環状凸部３２が設けられている。また、モータ１４は、回転駆動軸３０を中心として互いに逆方向（１８０°相違する方向）の位置に、ねじタップにより形成された一対の雌ネジ部１４ａを持つ。

尚、周知のように、タップには切削タップと転造タップとの２種類ある。切削タップは、円筒内面にねじの溝を掘り下げてねじを作る。一方、転造タップは、円筒内面にねじ山を盛り上げてねじを作る。切削タップは溝を掘るという事で掘られた部分が切り屑となって現れる。したがって、切り屑がモータ１４の内部に取り込まれて、故障の原因となる場合がある。よって、タップとしては、転造タップを採用することが好ましい。

図２に示されるように、下部ケース部１８は、その下部に、モータ１４の回転駆動軸３０が貫通し、かつ、環状凸部３２が嵌合される、円形開口部１８ａを持つ。また、下部ケース部１８は、上記一対の雌ネジ部１４ａと対応する位置に、ねじが貫通する一対の貫通孔１８ｂを持つ。

次に、図１および図２に加えて図３をも参照して、このような構造の関連技術の小型ポンプ１０の組み立て方法について説明する。

まず、モータ１４の環状凸部３２を下部ケース部１８の円形開口部１８ａに嵌合する。

次に、図３に示されるように、一対の雌ネジ部１４ａと一対の貫通孔１８ｂとを位置合わせした状態で、下部ケース部１８の内側から、一対のネジ４０を一対の貫通孔１８ｂを貫通して一対の雌ネジ部１４ａに螺合する。このようにして、下部ケース部１８をモータ１３へ取り付ける（接合する）。

これにより、下部ケース部１８の内部から、モータ１４の回転駆動軸３０が突出した状態となる。

この突出した回転駆動軸３０の先端に、回転体２８を取り付ける。

最後に、偏心回転軸２６を回転体２８の凹部２８ａに挿入した状態で、ポンプアセンブリ３５を下部ケース部１８に嵌め込む。

このように、関連技術の小型ポンプ１０では、一対のネジ４０を使用して、成形部品１８をモータ１４に取り付けることによって、成形部品１８をモータ１４に接合している。

このような関連技術の接合方法では、取り付け部品としてネジ４０を使用しなければならず、部品点数が増加するという問題がある。

［実施形態］
図４および図５を参照して、本発明の一実施形態に係る接合方法が適用される、本発明の一実施形態に係る小型ポンプ１０Ａの構造について説明する。

図４は小型ポンプ１０Ａを斜めの上方から見た分解斜視図であり、図５は小型ポンプ１０Ａを斜め下方から見た分解斜視図である。

ここでは、図４および図５に示されるような、座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｚ）を使用している。図４および図５に図示した状態では、座標系（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｚ）において、Ｚ方向はモータの回転軸ＭＡが延在する上下方向（垂直方向）であり、Ｘ１方向、Ｘ２方向、およびＸ３方向は、それぞれ、モータの回転軸ＭＡの方向（Ｚ方向）に対して直交する平面内で、モータの回転軸ＭＡ上の周りで（Ｚ方向に対して）互いに等角度（１２０°）異なる第１乃至第３の水平方向である。

図示の小型ポンプ１０Ａは、ケースが後述するように相違する点を除いて、上述した関連技術の小型ポンプ１０と同様の構成を有し、動作をする。従って、ケースに１２Ａの参照符号を付してある。図１および図２に示した小型ポンプ１０の構成要素と同一の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。以下では、説明を簡略化するために、関連技術の小型ポンプ１０と相違する点についてのみ詳細に説明する。

ケース１２Ａは、下部ケース部が後述するように相違する点を除いて、上述したケース１２と同様の構成を有し、動作をする。従って、下部ケース部に１８Ａの参照符号を付してある。

図示の小型ポンプ１０Ａは、関連技術の小型ポンプ１０において取り付け用部品として必要な一対のネジ４０を省略している。その代わりに、下部ケース部１８Ａの構造を、後述のように、関連技術の下部ケース部１８から変更するとともに、接合方法として超音波溶着方法を採用している。

図５に示されるように、下部ケース部１８Ａは、そのケース外面１８_ＯＵＴから突出した一対の突出部１８Ａｂを持つ。この一対の突出部１８Ａｂは、一対の雌ネジ部１４ａへ挿入可能な寸法を持つ。

本例では、雌ネジ部１４ａの直径（内径）は、例えば、２．６ｍｍである。この場合、突出部１８Ａｂの直径（外径）は、２ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲にある。しかしながら、この寸法は一例であって、これに限定されないのは勿論である。

尚、本例では、モータ１４の筐体の材料は、亜鉛メッキ鋼板から成る。しかしながら、モータ１４の筐体の材料はこれに限定されず、他の金属を使用しても良いのは勿論である。

一方、図示の下部ケース部１８Ａの材料は、ポリアセタール（ＰＯＭ）から成る。しかしながら、下部ケース部１８Ａの材料はこれに限定されず、他の熱可塑性樹脂を使用しても良いのは勿論である。

また、図６に示されるように、下部ケース部１８Ａは、そのケース内面１８_ＩＮに、上記一対の突出部１８Ａｂと対向する位置に、超音波溶着機の超音波ホーン５０の先端を位置決めするための一対の位置決め凹部１８Ａｃを持つ。各位置決め凹部１８Ａは、下部ケース部１８Ａのケース内面１８_ＩＮより盛り上がって形成された環状突起１８Ａｄに囲まれている。

尚、図４に示されるように、モータ１４は、そのモータ外面１４_ＯＵＴに、位置決め用凹部１４ｂを持つ。また、図５に示されるように、下部ケース部１８Ａは、そのケース外面１８_ＯＵＴに、その位置決め用凹部１４ｂへ嵌合される位置決め突起１８Ａｅを持つ。

次に、図４および図５に加えて図６乃至図８をも参照して、このような構造の実施形態の小型ポンプ１０Ａの組み立て方法について説明する。

まず、モータ１４の環状凸部３２を下部ケース部１８Ａの円形開口部１８ａに嵌合する。この際、下部ケース部１８Ａの位置決め突起１８Ａｅとモータ１４の位置決め用凹部１４ｂとを用いて位置決めした状態で、図６に示されるように、下部ケース部１８Ａの一対の突出部１８Ａｂを、モータ１４の一対の雌ネジ部１４ａに挿入する。

この状態で、図６に示されるように、超音波溶着機の超音波ホーン５０の先端を、下部ケース部１８Ａの一方の位置決め凹部１８Ａｃに接触させて、超音波ホーン５０を振動させる。

すると、図７に示されるように、上記超音波ホーン５０の振動により、下部ケース部１８Ａの一方の突出部１８Ａｂが溶けるので、その突出部１８Ａｂを溶かしながら、超音波ホーン５０を推し進めていく。

これにより、図８に示されるように、超音波ホーン５０の振動により溶かし押し出された樹脂が、モータ１４の雌ネジ部１４ａのネジ溝に流れ込む。このようにして、下部ケース部１８Ａの一方の突出部１８Ａｂがモータ１４の一方の雌ネジ部１４ａに超音波溶着される。これにより、一方の突出部１８Ａｂの一部分が一方の雌ネジ部１４ａのネジ溝に密着される。換言すれば、一方の突出部１８Ａｂは、一方の雌ネジ部１４ａのネジ溝に密着された密着部を持つ。

尚、本明細書において、「密着」とは、接着剤や接着テープ等の接着部材を使用せずに（介在させずに）、二つの部材がぴったりと着くことを意味する。一方、「接着」とは、接着剤や接着テープ等の接着部材を使用して（介在させて）、二つの部材をくっつけることを意味する。

同様に、超音波溶着機の超音波ホーン５０の先端を、下部ケース部１８Ａの他方の位置決め凹部１８Ａｃに接触させて、超音波ホーン５０を振動させる。これにより、上述したのと同様に、下部ケース部１８Ａの他方の突出部１８Ａｂがモータ１４の他方の雌ネジ部１４ａに超音波溶着される。したがって、同様に、他方の突出部１８Ａｂの一部分が他方の雌ネジ部１４ａのネジ溝に密着される。換言すれば、他方の突出部１８Ａｂも、他方の雌ネジ部１４ａのネジ溝に密着された密着部を持つ。

このように超音波溶着した後では、下部ケース部１８Ａの内部から、モータ１４の回転駆動軸３０が突出した状態となる。

この突出した回転駆動軸３０の先端に、回転体２８を取り付ける。

最後に、偏心回転軸２６を回転体２８の凹部２８ａに挿入した状態で、ポンプアセンブリ３５を下部ケース部１８に嵌め込む。

このように、本実施形態の小型ポンプ１０Ａでは、超音波溶着により、成形部品１８Ａをモータ１４に取り付けることによって、成形部品１８Ａをモータ１４に接合している。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態に係る接合アセンブリおよび接合方法によれば、ネジ４０や接着部材を使用せずに、成形部品１８Ａをモータ１４に取り付ける（接合）することが可能となる。よって、部品点数を削減できるという効果がある。

また、本実施形態では、先行技術（特許文献３）のように、樹脂の端部（ボス）を金属に設けた貫設孔を貫通させて金属から突出させてはいない。先行技術（特許文献３）では、樹脂の端部（ボス）を金属から突出させた状態で、金属の側から超音波ホーンを挿入して、樹脂側へ設計したボスの頭部を超音波振動させている。

その為、先行技術（特許文献３）では、樹脂のボスを金属の孔を貫通させて突出させることが困難であるか、或いはたとえ樹脂のボスを突出させたとしてもその状態で超音波溶着を行うことが実質的に不可能な場合には、先行技術（特許文献３）の接合方法を適用することはできない。さらに、先行技術（特許文献３）では、金属の側から超音波ホーンを挿入することが物理的に困難であるか、実質的に不可能な構造のものに対しても、先行技術（特許文献３）の接合方法では、超音波溶着を行うことができない。

これに対して、本実施形態では、成形部品１８Ａの突出部１８Ａｂを、金属製のモータ１４の筒状部１４ａに挿入しているが、その突出部１８Ａｂを筒状部１４ａから貫通させてはいない。そして、モータ１４側からでなく、成形部品１８Ａの内部へ超音波ホーン５０を挿入して、超音波ホーン５０で成形部品１８Ａのケース内面１８_ＩＮを超音波振動させて、超音波溶着を行なっている。

その結果、本実施形態では、先行技術（特許文献３）のような上述した問題を解決することが可能となる。

以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、上述した実施形態では、第１の部材であるケース１８Ａのみが熱可塑性樹脂から成り、第２の部材であるモータ１４が金属製である場合を例に挙げて説明したが、第２の部材は金属製に限定されない。例えば、第２の部材は、熱可塑性樹脂から構成されてもよい。その場合、第２の部材の熱可塑性樹脂は、その融点が第１の部材を構成する熱可塑性樹脂の融点よりも高いものを用いる。換言すれば、第１の部材や第２の部材は、上記実施形態の材料には限定されない。

また、上述した実施形態では、第２の部材であるモータ１４に、筒状部として雌ネジ部１４ａを用いた例を挙げているが、筒状部はこれに限定されない。例えば、筒状部は、その内周面に少なくとも１つの非扁平部を持つものであればよい。非扁平部としては、凹部、溝、凸部および凸条から選択された１つ又はそれらの組み合わせを使用してよい。尚、「凸条」とは、突出した筋道を意味する。また、非扁平部の形状としては種々のものを使用してよく、非扁平部の個数は、上述したように少なくとも１つであってよい。本発明者らは、非扁平部として、１つの凸部を使用した場合にも、突出部１８Ａｂに密着部が形成されることを確認している。しかしながら、密着性を高めるためには、非扁平部の個数は２個以上の多数あることが望ましい。

さらに、上述した実施形態では、第１の部材であるケース１８Ａの第１の内面１８_ＩＮに、超音波ホーンを位置決めするための位置決め凹部１８Ａｃと環状突起１８Ａｄとを形成させて位置決めを容易にしているが、これらは必ずしも必要ではない。具体的には、位置決め手段として凹部以外の他の手段（例えば、目印を付けるなど）を用いても良い。また、第１の部材１８Ａの下部がある程度以上の厚さを持っているなら、環状突起１８Ａｄを設ける必要がない。

さらにまた、上述した実施形態では、接合方法として超音波溶着方法を採用しているが、それに限定されない。すなわち、本発明は、第１の部材１８Ａの突出部１８Ａｂに、第２の部材１４の非扁平部に密着する密着部が形成さえすれば、どのような接合方法を採用してもよい。

本発明に係る接合アセンブリおよび接合方法は、成形部品と金属製の部品との接合にのみ限定されず、一般的に、熱可塑性樹脂からなる第１の部材と種々の材料から成る第２の部材とが接合されたアセンブリ、それらを接合する方法に利用されえる。

１０Ａ 小型ポンプ
１２Ａ ケース
１４ モータ（第２の部材）
１４ａ 雌ネジ部（筒状部）
１４ｂ 位置決め用凹部
１４_ＯＵＴ モータ外面（第２の外面）
１４_ＩＮ モータ内面（第２の内面）
１６ 上側カバー（吐出カバー）
１６２ カバー板
１６２ａ１ 第１の円柱状凹部
１６２ａ２ 第２の円柱状凹部
１６２ａ３ 第３の円柱状凹部
１６２ｂ１ 第１のフック作成用角孔
１６２ｂ２ 第２のフック作成用角孔
１６２ｂ３ 第３のフック作成用角孔
１６４ 吐出用筒部
１６４ａ 吐出孔
１６６−１ 第１のフック
１６６−２ 第２のフック
１６６−３ 第３のフック
１８Ａ 下部ケース部（第１の部材；ケース）
１８ａ 円形開口部
１８Ａｂ 突出部
１８Ａｃ 位置決め凹部
１８Ａｄ 環状突起
１８Ａｅ 位置決め突起
１８_ＯＵＴ ケース外面（第１の外面）
１８_ＩＮ ケース内面（第１の内面）
１８−２ 第２のフック受け部
２０ 支点板
２０ａ 凹部
２２１−１ 第１のダイヤフラム部
２２１−２ 第２のダイヤフラム部
２２１−３ 第３のダイヤフラム部
２２５−１ 第１の中空状取付体
２２５−２ 第２の中空状取付体
２２５−３ 第３の中空状取付体
２４ 揺動体
２４２ 駆動円板
２４４−１ 第１の軸体
２４４−２ 第２の軸体
２４４−３ 第３の軸体
２４４−１ａ 第１の空気導入孔
２４４−２ａ 第２の空気導入孔
２４４−３ａ 第３の空気導入孔
２６ 偏心回転軸
２８ 回転体
２８ａ 凹部
３０ 回転駆動軸
３２ 環状凸部
３５ ポンプアセンブリ
５０ 超音波ホーン
ＭＡ モータの回転軸
ＲＳ 収容空間
Ｘ１ 第１の水平方向
Ｘ２ 第２の水平方向
Ｘ３ 第３の水平方向
Ｚ 垂直方向（上下方向）

Claims (12)

1. 第１の部材と第２の部材とが接合して成る接合アセンブリであって、
   少なくとも前記第１の部材は、熱可塑性樹脂から成り、
   前記第１および第２の部材は、それぞれ、互いに接合されるべき外部に露出した第１および第２の外面を持ち、
   前記第２の部材は、前記第２の外面から露出して、少なくとも１つの非扁平部が内周面に形成された筒状部を備え、
   前記第１の部材は、該筒状部へ挿入可能な寸法を持ち、前記第１の外面から突出する突出部を備え、
   前記第１の部材の前記突出部は、前記第２の部材の前記筒状部に挿入されており、
   前記第１の部材の前記突出部は、前記第２の部材の前記少なくとも１つの非扁平部に密着された密着部を持つ、
   ことを特徴とする、接合アセンブリ。
2. 前記非扁平部は、凹部、溝、凸部および凸条から選択された１つ又はそれらの組み合わせから成る、請求項１に記載の接合アセンブリ。
3. 前記第１の部材が成形部品から成り、前記第２の部材が金属製のモータから成る、請求項１又は２記載の接合アセンブリ。
4. 前記成形部品が、前記モータで駆動される小型ポンプのケースから成る、請求項３に記載の接合アセンブリ。
5. 第１の部材を第２の部材に接合する方法であって、
   少なくとも前記第１の部材は、熱可塑性樹脂から成り、
   前記第１および第２の部材は、それぞれ、互いに接合されるべき外部に露出した第１および第２の外面を持ち、前記第１の部材は、前記第１の外面に対向して内部に設けられた第１の内面を持ち、
   前記第２の部材に、前記第２の外面から露出して、内周面に少なくとも１つの非扁平部を持つ筒状部を形成する過程と、
   前記第１の部材に、該筒状部へ挿入可能な寸法を持ち、前記第１の外面から突出する突出部を形成する過程と、
   前記第１の部材の前記突出部を、前記第２の部材の前記筒状部に挿入する過程と、
   前記第１の部材の前記第１の内面に超音波ホーンを接触させた状態で該超音波ホーンを振動させ、前記第１の部材の前記突出部を前記第２の部材の前記筒状部に超音波溶着させて、前記突出部の一部分を前記少なくとも１つの非扁平部に密着させる過程と、
   を含む、接合方法。
6. 前記非扁平部は、凹部、溝、凸部および凸条から選択された１つ又はそれらの組み合わせから成る、請求項５に記載の接合方法。
7. 前記挿入する過程の前に、前記第１の部材の前記第１の内面であって、前記突出部と対向する位置に、前記超音波ホーンの先端を位置決めするための位置決め凹部を形成する過程を更に含む、
   請求項５又は６に記載の接合方法。
8. 前記位置決め凹部は、前記第１の部材の前記第１の内面より盛り上がって形成された環状突起に囲まれている、請求項７に記載の接合方法。
9. 前記筒状部を形成する過程は、ねじタップにより雌ネジ部を形成する過程から成る、請求項５乃至８のいずれか１つに記載の接合方法。
10. 前記第１の部材が成形部品から成り、前記第２の部材が金属製のモータから成る、請求項５乃至９のいずれか１つに記載の接合方法。
11. 前記成形部品が、前記モータで駆動される小型ポンプのケースから成る、請求項１０に記載の接合方法。
12. 小型ポンプを組み立てる方法であって、
    前記小型ポンプのケースをモータに、請求項１１に記載の接合方法で接合する過程と、
    前記ケースの内部に突出する前記モータの回転駆動軸の先端部に、回転体を取り付ける過程と、
    ポンプアセンブリを、当該ポンプアセンブリの下部に設けられた偏心回転軸を前記回転体の凹部に挿入した状態で、前記ケースに嵌め込む過程と、
    を含む小型ポンプ組立て方法。

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