複合構造体およびその製造方法
【課題】製造が容易で、かつ金属部材と樹脂部材との接合部での密封性を長期にわたって維持できるようにする。
【解決手段】構造体１は、金属部材１０と第二樹脂部材３０とが第一樹脂部材２０を介して接合されることによって、中空管状に構成されている。第一樹脂部材２０は、半円管状に形成された金属部材１０の横断面における開放側の両端部に、インサート成形によって形成されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と対応するように半円管状に形成されており、その横断面における開放側の両端部が、それぞれ金属部材１０に形成された第一樹脂部材２０に溶着されることで接合され、これによって閉断面が形成される。
【解決手段】構造体１は、金属部材１０と第二樹脂部材３０とが第一樹脂部材２０を介して接合されることによって、中空管状に構成されている。第一樹脂部材２０は、半円管状に形成された金属部材１０の横断面における開放側の両端部に、インサート成形によって形成されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と対応するように半円管状に形成されており、その横断面における開放側の両端部が、それぞれ金属部材１０に形成された第一樹脂部材２０に溶着されることで接合され、これによって閉断面が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属と樹脂とを接合した複合構造体に関し、特にその複合構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材および樹脂部材は、様々な工業製品に用いられている。これら金属部材および樹脂部材は、その用途および製造上の理由等に応じて使い分けられており、これらを複合した部品、ユニットおよび機器などの複合構造体も数多く存在している。
【０００３】
従来、この種の構造体として、例えば、特許文献１には、金属製のシェルと樹脂製の補強材とを、シェルに予め設けられた孔を貫通するアンカー部を補強材が有するように補強材をインサート成形することによって一体化した構造が開示されている。特許文献２には、樋状に形成された金属部材の開口部の内側を樹脂製の補強リブで補強した構造において、補強リブと一体成形された固定部に溝を設け、この溝に金属部材の開口端部を係合させた構造が開示されている。
【０００４】
特許文献１、２に開示された構造は、金属部材の補強を樹脂部材で行なうことによって、全体としての軽量化を図っている。
【０００５】
一方、液体やガスといった流体を取り扱う構造体や、防水性を必要とする構造体などにおいても、金属部材と樹脂部材とを複合させる場合がある。このような場合は、金属部材と樹脂部材とを両者間で密封して接合し、金属部材と樹脂部材との接合部から流体が漏れないようにする必要があり、そのために、通常は金属部材と樹脂部材との接合部にパッキン等のシール部材を介在させている。
【特許文献１】特許第２９３１６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に開示された技術は、軽量化を図りつつ補強を行なうような場合には有効であるものの、密封性が必要な中空構造体を得る場合には、金属部材と樹脂部材とを一体成形する金型に中空部を確保するための複雑な構成が必要であり、実用的でない。一方、金属部材と樹脂部材との接合部にシール部材を介在させた構造は、密封性が必要な中空構造体を簡単に構成することができる。しかし、シール部材は、ゴム部材で構成されることが多く、長期的な使用に伴って劣化する。そのため、使用中は定期的に点検し、シール部材を交換するなどの処置が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、製造が容易で、かつ金属部材と樹脂部材との接合部での密封性を長期にわたって維持できる複合構造体およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明の複合構造体は、金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体であって、
接合端部を有する金属部材と、金属部材の接合端部にインサート成形によって形成された第一樹脂部材と、第一樹脂部材に溶着された第二樹脂部材と、を有し、第一樹脂部材を介して金属部材と第二樹脂部材とが接合されて中空部が形成されている。
【０００９】
本発明の複合構造体において、金属部材の接合端部は、中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を有し、第一樹脂部材は前記張り出し部に形成されていることが好ましい。この場合、張り出し部はその厚み方向に貫通する貫通孔を有し、第一樹脂部材は貫通孔を貫通して形成されていてもよいし、また、第一樹脂部材は張り出し部を覆って形成されていてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の複合構造体は、金属部材、第一樹脂部材および第二樹脂部材の組み合わせによって閉断面が形成されていてもよいし、金属部材および第二樹脂部材は管状の部材であり、これらの端部同士が接合されて構成されていてもよい。
【００１１】
本発明の複合構造体の製造方法は、金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体の製造方法であって、
接合端部を有する金属部材を用意する工程と、インサート成形によって、金属部材の接合端部に第一樹脂部材を形成する工程と、接合端部に形成された第一樹脂部材に、所望の形状に予め形成された第二樹脂部材を溶着し、中空部を形成する工程と、を有する。
【００１２】
上記本発明の複合構造体の製造方法において、好ましくは、金属部材を用意する工程は、接合端部に、中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を形成することを含んでいる。この場合、第一樹脂部材を形成する工程は、張り出し部を覆って第一樹脂部材を形成することを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属部材と樹脂部材との接合によって形成される中空部を有する構造において、インサート成形による金属部材と第一樹脂部材との接合、および溶着による第一樹脂部材と第二樹脂部材との接合を組み合わせることによって、中空構造を容易に製造することができる。しかも、パッキン等のシール部材を用いることなく、これらの部材の接合部が密封されるので、中空部の密封性をメンテナンスフリーで長期間にわたって維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明において、「密封」とは、部材同士の接合部からガスや液体が漏れない程度に部材同士が接合されることを意味し、構造体を構成する部材そのものがガスや液体を透過させないことを意味するものではない。
【００１５】
図１を参照すると、金属部材１０と、２つの第一樹脂部材２０と、第二樹脂部材３０とを有する、本発明の一実施形態による構造体１の横断面図が示されている。図１に示すように、構造体１は、第一樹脂部材２０を介して金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合されることよって、横断面が略円環状の閉断面とされ、かつ図面に垂直な長手方向に延びた中空部を有する円管状に形成されている。
【００１６】
金属部材１０は、横断面が略半円形に形成された半円管状の部材であり、その横断面での開放側の両端部（接合端部）に、第一樹脂部材２０が接合されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と組み合わせられて中空円管状の構造体１を構成するように略半円形の横断面を有する半円管状の部材であり、その横断面での開放側の両端部（接合端部）において第一樹脂部材２０に接合されている。金属部材１０は、例えばプレス成形によって予め形成され、また、第二樹脂部材３０は、例えば射出成形によって予め成形されている。
【００１７】
このように、金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合された構造体１とするために、本発明では、金属部材１０と第二樹脂部材３０との間に第一樹脂部材２０を介在させている。そして、その第一樹脂部材２０は、第二樹脂部材３０と相溶性がある性質を有しており、インサート成形によって金属部材１０と接合されるとともに、溶着によって第二樹脂部材３０と接合される。これによって構造体１は、略円形の閉断面を有する中空管状に構成される。
【００１８】
第一樹脂部材２０を介した金属部材１０と第二樹脂部材３０との接合に際しては、金属部材１０と第一樹脂部材２０とが確実に接合され、かつ第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とが確実に接合されていることが重要である。そのため本形態では、好ましい構成として以下のような構成を有している。
【００１９】
金属部材１０の接合端部には、張り出し部１１が、金属部材１０の全長にわたって一様に形成されている。張り出し部１１は、構造体１の中空部の外側、言い換えると金属部材１０の半径方向外側に向かって張り出して形成されている。
【００２０】
第一樹脂部材２０は、金属部材１０から容易に脱落しない程度に金属部材１０に固定され、かつ、金属部材１０の全長にわたって第二樹脂部材３０の接合端部と対向する接合面２１が形成されるようなサイズおよび形状で形成される。特に本形態では、第一樹脂部材２０は、金属部材１０の張り出し部１１を、その長手方向両端面を除いて被覆する形状に形成されている。
【００２１】
第二樹脂部材３０は、その接合端面に、第一樹脂部材２０の接合面２１と対向する接合面３２を有する張り出し部３１が一体に形成されており、第一樹脂部材２０の接合面２１と第二樹脂部材３０の接合面３２とが溶着によって接合されている。
【００２２】
次に、上述した構造体１の作製方法について説明する。
【００２３】
まず、プレス成形等により所望の形状に形成された金属部材１０を用意する。本形態では、張り出し部１１を有するように金属部材１０が形成される。
【００２４】
次いで、用意した金属部材１０をインサート成形用の金型にセットし、インサート成形によって金属部材１０の張り出し部１１に第一樹脂部材２０を形成する。
【００２５】
第一樹脂部材２０のインサート成形後、予め所望の形状に形成された第二樹脂部材３０を第一樹脂部材２０に溶着する。第二樹脂部材３０の溶着は、張り出し部３１の接合面３２を第一樹脂部材２０の接合面２１に密着させて行なう。第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０との溶着には、例えばレーザ溶着、振動溶着など、任意の溶着技術を用いることができる。
【００２６】
以上のようにして、本形態の構造体１が作製される。
【００２７】
金属部材１０を構成する金属の種類は特に制限されず、構造体１の用途、金属部材１０に要求される性能等に応じて、鉄やアルミニウムなど種々の金属を用いることができる。
【００２８】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０に用いられる樹脂は、特に制限はなく、それぞれの部材に必要とされる特性や成形に応じて任意の樹脂を用いることができる。
【００２９】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０に用いる好ましい樹脂として、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合させて用いてもよい。単独で用いる場合に特に好ましい樹脂として、ポリアミド樹脂およびポリプロピレンが挙げられる。さらに、ポリアミド樹脂の具体例としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２のような脂肪族ポリアミドやポリヘキサメチレンテレフタラミド、ポリヘキサメチレンイソフタラミドのような半芳香族ポリアミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独あるいは２つ以上の共重合から成り立っていてもよい。ポリアミド樹脂の中で好ましいのは、ナイロン６、ナイロン６６である。
【００３０】
ただし、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とは互いに溶着によって接合されるため、第一樹脂部材２０に用いる樹脂と第二樹脂部材３０に用いる樹脂との組み合わせは、相溶性を有する樹脂同士が組み合わせられていれば任意であり、異なる樹脂同士を組み合わせることもできるが、好ましくは、両者は同じ樹脂である。樹脂同士が互いに「相溶性を有する」とは、一方の樹脂と他方の樹脂との溶解度パラメータの差が小さい、具体的には、１．４以下、好ましくは１．２以下、より好ましくは１．０以下であり、両者の分子鎖が混ざり合うことが可能であることをいう。ここで溶解度パラメータ（Ｓｐ）値は、Ｆｅｄｏｒｓの方法（Ｒ． Ｆ． Ｆｅｄｏｒｓ， Ｐｏｌｙ． Ｅｎｇ． ａｎｄ Ｓｃｉ．， １４（２）， １４７（１９７４）などの文献を参照）によりポリマーの骨格より算出される。
【００３１】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０は、ガラス繊維やカーボン繊維等で強化した繊維強化樹脂で構成することもでき、特に、ガラス繊維強化ナイロン６を好ましく用いることができる。繊維強化樹脂を用いる場合、第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０の両方を繊維強化樹脂で形成することもできるし、いずれか一方を繊維強化樹脂で形成することもできる。第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０の一方のみを繊維強化樹脂で形成する場合、第一樹脂部材２０は繊維強化されていない樹脂で形成し、第二樹脂部材３０は繊維強化樹脂で形成することが好ましい。こうすることにより、構造体１の製造時、あるいは構造体１の使用環境での温度変化に伴う金属部材１０と第二樹脂部材３０との熱膨張差を第一樹脂部材２０で吸収することができる。
【００３２】
本形態の構造体１においては、金属部材１０と第一樹脂部材２０とはインサート成形によって互いに密着して接合され、かつ、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とは互いに溶着されて接合されている。よって、中空円管状に構成された構造体１の中空部の、金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部および第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０との接合部での密封性が確保される。そのため、本形態の構造体１は、内部にガスや液体といった流体を流通させるための部品やユニット、あるいは防水性を必要とする部品やユニット等に好適に用いることができる。しかも、この密封性を確保するのにパッキン等のシール部材は不要であるので、構造が簡単であるとともに、密封性をメンテナンスフリーで長期間にわたって維持することができる。
【００３３】
また、上述のように、金属部材に対する樹脂部材のインサート成形と、樹脂部材同士の溶着を組み合わせて構造体１を製造することによって、金属部材および樹脂部材の内面で規定された中空部を有する構造体１を極めて容易に製造することができる。これに対して、インサート成形のみによって、金属部材および樹脂部材の内面で中空部が規定された構造体を製造しようとした場合は、インサート成形用の金型に、中空部を形成するための構造が必要となり、金型構造自体が複雑になるばかりでなく、それに伴って成形工程も複雑になる。
【００３４】
第一樹脂部材２０は金属部材１０に対してインサート成形されたものであるので、金属部材１０と第一樹脂部材２０とは単に機械的に密着しているだけであり化学的に結合はしていない。つまり、第一樹脂部材２０は金属部材１０に機械的な構造で保持されているだけである。しかも、第一樹脂部材２０は、金属部材１０の長手方向両端面を除いて、金属部材１０の長手方向に一様に形成された張り出し部１１に形成されている。したがって、本形態の構造体１においては、金属部材１０と第二樹脂部材３０とを、構造体１の長手方向に沿って互いに逆向きにスライドさせれば、金属部材１０を、残りの第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０から分離することができる。したがって、構造体１を廃棄する際に、金属と樹脂との分別を容易に行なうことができる。
【００３５】
さらに、構造体１は、その全体としての構成等に応じて、以下に述べるような固有の効果を奏する。例えば、構造体１が、従来は金属で構成されていた部品の一部を樹脂に置き換えたものである場合には、従来と比較して軽量化が図られる。また、構造体１が、金属製の半円管状の部材に樹脂部材を付加したものである場合には、金属製の半円管状の部材の開口部を樹脂部材によって補強することができる。このように樹脂部材で補強することにより、金属で補強する場合と比較して重量の増加を抑制することができる。
【００３６】
上述した実施形態では中空円管状の構造体１を示したが、構造体１の横断面形状は、これに限られるものではない。また、構造体１の周方向での金属部材１０および第二樹脂部材３０の長さの割合も、上述した実施形態に限られるものではない。これらは、高い寸法精度が必要とされる部分、導電性が必要とされる部分、あるいはバルブといった他の機械要素を組み込む必要のある部分は金属で構成し、他の部分は樹脂で構成するなど、構造体１の部分に応じて必要とされる機能に応じて、また、金属部材１０を構成する金属、および第二樹脂部材３０を構成する樹脂等に応じて適宜定めることができる。
【００３７】
横断面形状を変更した構造体の例を図２に示す。図２に示す形態では、構造体１は、横断面が四角形の中空管構造を有して構成されている。また、金属部材１０は、略Ｕ字状の横断面を有しており、その開放側の両端部に張り出し部１１ａが形成されている。第二樹脂部材３０は平板状の部材であり、金属部材１０の張り出し部１１ａにインサート成形された第一樹脂部材２０と接合され、これによって、構造体１は、略四角形の閉断面を有する中空管状とされる。
【００３８】
図２に示す構造体１も、図１に示す構造体１と同様にして作製することができる。すなわち、所望の形状に形成された金属部材１０および第二樹脂部材３０を予め用意しておき、用意した金属部材１０に第一樹脂部材２０をインサート成形によって接合し、その後、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とを溶着によって接合する。
【００３９】
なお、図１に示した形態では、金属部材１０の張り出し部１１は、金属部材１０の半径方向外側に真っ直ぐ延びて形成されていた。この場合、金属部材１０の半径方向外側に向かう力が第一樹脂部材２０に働くと、第一樹脂部材２０が張り出し部１１から抜けてしまうことが考えられる。しかし、図２に示した形態では、張り出し部１１ａは、中間部で第二樹脂部材３０側に屈曲した形状に形成され、このような形状の張り出し部１１ａを覆って第一樹脂部材２０が形成されているので、第一樹脂部材２０に上記のような力が働いても第一樹脂部材２０が張り出し部１１ａから抜けることはない。ただし、このような形状であっても張り出し部１１ａが構造体１の長手方向に一様に形成されていれば、図１に示した形態と同様にして、構造体１を廃棄する際に金属と樹脂とを分別することができる。
【００４０】
金属部材１０に形成される張り出し部１１は本発明において必須の構成要素ではなく、第一樹脂部材２０がインサート成形される接合端部に何の加工も施されていない金属部材１０を用いてもよい。しかし、第二樹脂部材３０との間で十分な接合強度を得るのに必要な大きさの接合面２１を有する第一樹脂部材２０を金属部材１０の端部に確実に保持させるためには、張り出し部１１が形成されていることが好ましい。
【００４１】
金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部の形態は、図１に示したものや図２に示した形態の他に、金属部材１０と第一樹脂部材２０との間で要求される接合強度や構造体１の廃棄時の分別性等を考慮して種々の形態を採用することができる。その幾つかの例を図３Ａ〜図３Ｄに示す。
【００４２】
図３Ａに示す例では、張り出し部１１ｂの中間で屈曲する向きが図２に示す例と逆向きになっている。すなわち、張り出し部１１ｂは、金属部材１０の接合端部においてＵターンする向きに屈曲している。この場合は、図２に示した張り出し部１１ａと同様の効果に加え、張り出し部１１ｂを除いた金属部材１０と第二樹脂部材３０との間隔を、図２に示した例と比べて小さくすることができ、その結果として構造体１をよりコンパクトに構成できるという効果がある。
【００４３】
図３Ｂに示す例では、張り出し部１１ｃは、その厚み方向に貫通し、かつ張り出し部１１ｃの外側端面に開口する貫通孔１２を有している。図３Ｂ１に、貫通孔１２の形状をより明確に示すために、張り出し部１１ｃを第二樹脂部材が接合される側から見た図を示す。このような貫通孔１２を設けることにより、張り出し部１１ｃを覆う第一樹脂部材２０は、張り出し部１１ｃの貫通孔１２内に充填されて貫通孔１２を貫通して形成される。貫通孔１２を設けることによって、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを金属部材１０の長手方向に沿って互いに逆向きにスライドさせても両者を分離することはできなくなるが、第一樹脂部材２０を金属部材１０の外側に向けて（矢印Ａ方向）引っ張ることにより、両者を分離することができるようになる。このような構成においては、第一樹脂部材２０は貫通孔１２にスナップフィットされた状態で張り出し部１１ｃに保持されるので、貫通孔１２の形状を適宜設計することにより、第一樹脂部材２０を分離するのに必要な力を任意に調整することができる。
【００４４】
貫通孔１２の数は、構造体の長さに応じて定めることができ、１つであってもよいし複数であってもよい。複数の貫通孔１２を設ける場合は、その間隔は一定であってもよいし不規則であってもよいが、できるだけ張り出し部１１ｃの長手方向に分散させて設けることが好ましい。
【００４５】
図３Ｃに示す例では、張り出し部１１ｄは、その厚み方向のみに貫通する貫通孔１３を有しており、第一樹脂部材２０は、その貫通孔１３内に充填されて貫通孔１３を貫通して形成されている。この場合、貫通孔１３内に充填された第一樹脂部材２０の部分がアンカーとして機能し、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することはできなくなる。そのため、図３Ｃに示す構造は、金属部材１０と第一樹脂部材２０とのより強固な接合が必要であり、両者を分離する必要がない場合に採用される。
【００４６】
図３Ｄに示す例では、図３Ｃと同様の張り出し部１１ｄを有している。ただし、第一樹脂部材２０は、張り出し部１１ｄの全体を覆うのではなく、金属部材１０の第二樹脂部材（ここでは不図示）と接合される側の面のみを覆い、さらに貫通孔１３を貫通して、張り出し部１１ｄの反対側の面において貫通孔１３から突出したその先端部が貫通孔１３の開口サイズよりも大きくなるように形成されている。
【００４７】
図３Ｄに示す構成も、図３Ｃに示す構成と同様、貫通孔１３を貫通する第一樹脂部材２０の部分がアンカーとして機能するため、通常は、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することはできない。しかし、第一樹脂部材２０は張り出し部１１ｄの全体を覆っている訳ではないので、外部から衝撃力を加えるなどして第一樹脂部材２０のアンカーの部分を破壊することができ、それによって金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することができる。
【００４８】
上述した実施形態では、金属からなる部分と樹脂からなる部分とを有する閉断面が形成されるように、第一樹脂部材２０を介して金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合された構造体１を示した。しかし、本発明は、金属部材と樹脂部材とが接合されて中空部が形成される構造であれば、金属部材と樹脂部材とはどのような形態で接合されていてもよい。
【００４９】
図４を参照すると、金属からなる中空管状の金属部材１０と、樹脂からなる中空管状の第二樹脂部材３０とが、第一樹脂部材２０を介して軸方向に接合された、本発明による他の構造体１が示されている。なお、図４では、構造体１を横断面図ではなく縦断面図で示している。
【００５０】
金属部材１０は、フランジ状に形成された張り出し部１１をその接合端部に有している。第一樹脂部材２０は、金属部材１０の全周にわたって張り出し部１１を覆って形成されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と同様、フランジ状に形成された張り出し部３１をその接合端部に有しており、この張り出し部３１において、第二樹脂部材３０は第一樹脂部材２０と接合されている。
【００５１】
図４に示す構造体１も、図１に示す構造体と同様に作製される。すなわち、金属部材１０の張り出し部１１に、インサート成形によって第一樹脂部材２０を形成し、その後、第一樹脂部材２０と、予め成形された第二樹脂部材３０とを溶着によって接合する。よって、第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０には、互いに相溶性のある樹脂が用いられ、その具体的な例は前述したとおりである。また、金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部の形態についても、例えば図２および図３Ａ〜３Ｄに示したような種々の形態が可能である。ただし、図４に示す構造体１は管状の金属部材１０の全周にわたって第一樹脂部材２０を設けるので、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離する必要がある場合は、第一樹脂部材２０を部分的に破壊する必要があるが、例えば図３Ｄに示す構造とされる。
【００５２】
上述した本発明の構造体は、金属部材と樹脂部材とが接合された種々の構造に適用可能であり、その用途は制限されない。その一例として、自動車用部品・ユニットを好ましく挙げることができ、具体的には、インテークマニホールドのような吸気系部品、ラジエターポンプのような冷却系部品、燃料ポンプのような燃料系部品、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ）ハウジングのような制御系部品、オイルポンプのような潤滑油部品、シリンダーヘッドカバーのようなカバー類、トランスミッション部品などがある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による構造体の横断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による構造体の横断面図である。
【図３Ａ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の一例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｂ１】図３Ｂに示す張り出し部を第二樹脂部材が接合される側から見た図である。
【図３Ｃ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｄ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図４】金属部材と樹脂部材とを長手方向に接合した、本発明のさらに他の実施形態による構造体の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 構造体
１０ 金属部材
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 張り出し部
１２、１３ 貫通孔
２０ 第一樹脂部材
３０ 第二樹脂部材
３１ 張り出し部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属と樹脂とを接合した複合構造体に関し、特にその複合構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材および樹脂部材は、様々な工業製品に用いられている。これら金属部材および樹脂部材は、その用途および製造上の理由等に応じて使い分けられており、これらを複合した部品、ユニットおよび機器などの複合構造体も数多く存在している。
【０００３】
従来、この種の構造体として、例えば、特許文献１には、金属製のシェルと樹脂製の補強材とを、シェルに予め設けられた孔を貫通するアンカー部を補強材が有するように補強材をインサート成形することによって一体化した構造が開示されている。特許文献２には、樋状に形成された金属部材の開口部の内側を樹脂製の補強リブで補強した構造において、補強リブと一体成形された固定部に溝を設け、この溝に金属部材の開口端部を係合させた構造が開示されている。
【０００４】
特許文献１、２に開示された構造は、金属部材の補強を樹脂部材で行なうことによって、全体としての軽量化を図っている。
【０００５】
一方、液体やガスといった流体を取り扱う構造体や、防水性を必要とする構造体などにおいても、金属部材と樹脂部材とを複合させる場合がある。このような場合は、金属部材と樹脂部材とを両者間で密封して接合し、金属部材と樹脂部材との接合部から流体が漏れないようにする必要があり、そのために、通常は金属部材と樹脂部材との接合部にパッキン等のシール部材を介在させている。
【特許文献１】特許第２９３１６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２０８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に開示された技術は、軽量化を図りつつ補強を行なうような場合には有効であるものの、密封性が必要な中空構造体を得る場合には、金属部材と樹脂部材とを一体成形する金型に中空部を確保するための複雑な構成が必要であり、実用的でない。一方、金属部材と樹脂部材との接合部にシール部材を介在させた構造は、密封性が必要な中空構造体を簡単に構成することができる。しかし、シール部材は、ゴム部材で構成されることが多く、長期的な使用に伴って劣化する。そのため、使用中は定期的に点検し、シール部材を交換するなどの処置が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、製造が容易で、かつ金属部材と樹脂部材との接合部での密封性を長期にわたって維持できる複合構造体およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明の複合構造体は、金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体であって、
接合端部を有する金属部材と、金属部材の接合端部にインサート成形によって形成された第一樹脂部材と、第一樹脂部材に溶着された第二樹脂部材と、を有し、第一樹脂部材を介して金属部材と第二樹脂部材とが接合されて中空部が形成されている。
【０００９】
本発明の複合構造体において、金属部材の接合端部は、中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を有し、第一樹脂部材は前記張り出し部に形成されていることが好ましい。この場合、張り出し部はその厚み方向に貫通する貫通孔を有し、第一樹脂部材は貫通孔を貫通して形成されていてもよいし、また、第一樹脂部材は張り出し部を覆って形成されていてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の複合構造体は、金属部材、第一樹脂部材および第二樹脂部材の組み合わせによって閉断面が形成されていてもよいし、金属部材および第二樹脂部材は管状の部材であり、これらの端部同士が接合されて構成されていてもよい。
【００１１】
本発明の複合構造体の製造方法は、金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体の製造方法であって、
接合端部を有する金属部材を用意する工程と、インサート成形によって、金属部材の接合端部に第一樹脂部材を形成する工程と、接合端部に形成された第一樹脂部材に、所望の形状に予め形成された第二樹脂部材を溶着し、中空部を形成する工程と、を有する。
【００１２】
上記本発明の複合構造体の製造方法において、好ましくは、金属部材を用意する工程は、接合端部に、中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を形成することを含んでいる。この場合、第一樹脂部材を形成する工程は、張り出し部を覆って第一樹脂部材を形成することを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、金属部材と樹脂部材との接合によって形成される中空部を有する構造において、インサート成形による金属部材と第一樹脂部材との接合、および溶着による第一樹脂部材と第二樹脂部材との接合を組み合わせることによって、中空構造を容易に製造することができる。しかも、パッキン等のシール部材を用いることなく、これらの部材の接合部が密封されるので、中空部の密封性をメンテナンスフリーで長期間にわたって維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明において、「密封」とは、部材同士の接合部からガスや液体が漏れない程度に部材同士が接合されることを意味し、構造体を構成する部材そのものがガスや液体を透過させないことを意味するものではない。
【００１５】
図１を参照すると、金属部材１０と、２つの第一樹脂部材２０と、第二樹脂部材３０とを有する、本発明の一実施形態による構造体１の横断面図が示されている。図１に示すように、構造体１は、第一樹脂部材２０を介して金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合されることよって、横断面が略円環状の閉断面とされ、かつ図面に垂直な長手方向に延びた中空部を有する円管状に形成されている。
【００１６】
金属部材１０は、横断面が略半円形に形成された半円管状の部材であり、その横断面での開放側の両端部（接合端部）に、第一樹脂部材２０が接合されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と組み合わせられて中空円管状の構造体１を構成するように略半円形の横断面を有する半円管状の部材であり、その横断面での開放側の両端部（接合端部）において第一樹脂部材２０に接合されている。金属部材１０は、例えばプレス成形によって予め形成され、また、第二樹脂部材３０は、例えば射出成形によって予め成形されている。
【００１７】
このように、金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合された構造体１とするために、本発明では、金属部材１０と第二樹脂部材３０との間に第一樹脂部材２０を介在させている。そして、その第一樹脂部材２０は、第二樹脂部材３０と相溶性がある性質を有しており、インサート成形によって金属部材１０と接合されるとともに、溶着によって第二樹脂部材３０と接合される。これによって構造体１は、略円形の閉断面を有する中空管状に構成される。
【００１８】
第一樹脂部材２０を介した金属部材１０と第二樹脂部材３０との接合に際しては、金属部材１０と第一樹脂部材２０とが確実に接合され、かつ第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とが確実に接合されていることが重要である。そのため本形態では、好ましい構成として以下のような構成を有している。
【００１９】
金属部材１０の接合端部には、張り出し部１１が、金属部材１０の全長にわたって一様に形成されている。張り出し部１１は、構造体１の中空部の外側、言い換えると金属部材１０の半径方向外側に向かって張り出して形成されている。
【００２０】
第一樹脂部材２０は、金属部材１０から容易に脱落しない程度に金属部材１０に固定され、かつ、金属部材１０の全長にわたって第二樹脂部材３０の接合端部と対向する接合面２１が形成されるようなサイズおよび形状で形成される。特に本形態では、第一樹脂部材２０は、金属部材１０の張り出し部１１を、その長手方向両端面を除いて被覆する形状に形成されている。
【００２１】
第二樹脂部材３０は、その接合端面に、第一樹脂部材２０の接合面２１と対向する接合面３２を有する張り出し部３１が一体に形成されており、第一樹脂部材２０の接合面２１と第二樹脂部材３０の接合面３２とが溶着によって接合されている。
【００２２】
次に、上述した構造体１の作製方法について説明する。
【００２３】
まず、プレス成形等により所望の形状に形成された金属部材１０を用意する。本形態では、張り出し部１１を有するように金属部材１０が形成される。
【００２４】
次いで、用意した金属部材１０をインサート成形用の金型にセットし、インサート成形によって金属部材１０の張り出し部１１に第一樹脂部材２０を形成する。
【００２５】
第一樹脂部材２０のインサート成形後、予め所望の形状に形成された第二樹脂部材３０を第一樹脂部材２０に溶着する。第二樹脂部材３０の溶着は、張り出し部３１の接合面３２を第一樹脂部材２０の接合面２１に密着させて行なう。第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０との溶着には、例えばレーザ溶着、振動溶着など、任意の溶着技術を用いることができる。
【００２６】
以上のようにして、本形態の構造体１が作製される。
【００２７】
金属部材１０を構成する金属の種類は特に制限されず、構造体１の用途、金属部材１０に要求される性能等に応じて、鉄やアルミニウムなど種々の金属を用いることができる。
【００２８】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０に用いられる樹脂は、特に制限はなく、それぞれの部材に必要とされる特性や成形に応じて任意の樹脂を用いることができる。
【００２９】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０に用いる好ましい樹脂として、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合させて用いてもよい。単独で用いる場合に特に好ましい樹脂として、ポリアミド樹脂およびポリプロピレンが挙げられる。さらに、ポリアミド樹脂の具体例としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２のような脂肪族ポリアミドやポリヘキサメチレンテレフタラミド、ポリヘキサメチレンイソフタラミドのような半芳香族ポリアミド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独あるいは２つ以上の共重合から成り立っていてもよい。ポリアミド樹脂の中で好ましいのは、ナイロン６、ナイロン６６である。
【００３０】
ただし、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とは互いに溶着によって接合されるため、第一樹脂部材２０に用いる樹脂と第二樹脂部材３０に用いる樹脂との組み合わせは、相溶性を有する樹脂同士が組み合わせられていれば任意であり、異なる樹脂同士を組み合わせることもできるが、好ましくは、両者は同じ樹脂である。樹脂同士が互いに「相溶性を有する」とは、一方の樹脂と他方の樹脂との溶解度パラメータの差が小さい、具体的には、１．４以下、好ましくは１．２以下、より好ましくは１．０以下であり、両者の分子鎖が混ざり合うことが可能であることをいう。ここで溶解度パラメータ（Ｓｐ）値は、Ｆｅｄｏｒｓの方法（Ｒ． Ｆ． Ｆｅｄｏｒｓ， Ｐｏｌｙ． Ｅｎｇ． ａｎｄ Ｓｃｉ．， １４（２）， １４７（１９７４）などの文献を参照）によりポリマーの骨格より算出される。
【００３１】
第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０は、ガラス繊維やカーボン繊維等で強化した繊維強化樹脂で構成することもでき、特に、ガラス繊維強化ナイロン６を好ましく用いることができる。繊維強化樹脂を用いる場合、第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０の両方を繊維強化樹脂で形成することもできるし、いずれか一方を繊維強化樹脂で形成することもできる。第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０の一方のみを繊維強化樹脂で形成する場合、第一樹脂部材２０は繊維強化されていない樹脂で形成し、第二樹脂部材３０は繊維強化樹脂で形成することが好ましい。こうすることにより、構造体１の製造時、あるいは構造体１の使用環境での温度変化に伴う金属部材１０と第二樹脂部材３０との熱膨張差を第一樹脂部材２０で吸収することができる。
【００３２】
本形態の構造体１においては、金属部材１０と第一樹脂部材２０とはインサート成形によって互いに密着して接合され、かつ、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とは互いに溶着されて接合されている。よって、中空円管状に構成された構造体１の中空部の、金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部および第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０との接合部での密封性が確保される。そのため、本形態の構造体１は、内部にガスや液体といった流体を流通させるための部品やユニット、あるいは防水性を必要とする部品やユニット等に好適に用いることができる。しかも、この密封性を確保するのにパッキン等のシール部材は不要であるので、構造が簡単であるとともに、密封性をメンテナンスフリーで長期間にわたって維持することができる。
【００３３】
また、上述のように、金属部材に対する樹脂部材のインサート成形と、樹脂部材同士の溶着を組み合わせて構造体１を製造することによって、金属部材および樹脂部材の内面で規定された中空部を有する構造体１を極めて容易に製造することができる。これに対して、インサート成形のみによって、金属部材および樹脂部材の内面で中空部が規定された構造体を製造しようとした場合は、インサート成形用の金型に、中空部を形成するための構造が必要となり、金型構造自体が複雑になるばかりでなく、それに伴って成形工程も複雑になる。
【００３４】
第一樹脂部材２０は金属部材１０に対してインサート成形されたものであるので、金属部材１０と第一樹脂部材２０とは単に機械的に密着しているだけであり化学的に結合はしていない。つまり、第一樹脂部材２０は金属部材１０に機械的な構造で保持されているだけである。しかも、第一樹脂部材２０は、金属部材１０の長手方向両端面を除いて、金属部材１０の長手方向に一様に形成された張り出し部１１に形成されている。したがって、本形態の構造体１においては、金属部材１０と第二樹脂部材３０とを、構造体１の長手方向に沿って互いに逆向きにスライドさせれば、金属部材１０を、残りの第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０から分離することができる。したがって、構造体１を廃棄する際に、金属と樹脂との分別を容易に行なうことができる。
【００３５】
さらに、構造体１は、その全体としての構成等に応じて、以下に述べるような固有の効果を奏する。例えば、構造体１が、従来は金属で構成されていた部品の一部を樹脂に置き換えたものである場合には、従来と比較して軽量化が図られる。また、構造体１が、金属製の半円管状の部材に樹脂部材を付加したものである場合には、金属製の半円管状の部材の開口部を樹脂部材によって補強することができる。このように樹脂部材で補強することにより、金属で補強する場合と比較して重量の増加を抑制することができる。
【００３６】
上述した実施形態では中空円管状の構造体１を示したが、構造体１の横断面形状は、これに限られるものではない。また、構造体１の周方向での金属部材１０および第二樹脂部材３０の長さの割合も、上述した実施形態に限られるものではない。これらは、高い寸法精度が必要とされる部分、導電性が必要とされる部分、あるいはバルブといった他の機械要素を組み込む必要のある部分は金属で構成し、他の部分は樹脂で構成するなど、構造体１の部分に応じて必要とされる機能に応じて、また、金属部材１０を構成する金属、および第二樹脂部材３０を構成する樹脂等に応じて適宜定めることができる。
【００３７】
横断面形状を変更した構造体の例を図２に示す。図２に示す形態では、構造体１は、横断面が四角形の中空管構造を有して構成されている。また、金属部材１０は、略Ｕ字状の横断面を有しており、その開放側の両端部に張り出し部１１ａが形成されている。第二樹脂部材３０は平板状の部材であり、金属部材１０の張り出し部１１ａにインサート成形された第一樹脂部材２０と接合され、これによって、構造体１は、略四角形の閉断面を有する中空管状とされる。
【００３８】
図２に示す構造体１も、図１に示す構造体１と同様にして作製することができる。すなわち、所望の形状に形成された金属部材１０および第二樹脂部材３０を予め用意しておき、用意した金属部材１０に第一樹脂部材２０をインサート成形によって接合し、その後、第一樹脂部材２０と第二樹脂部材３０とを溶着によって接合する。
【００３９】
なお、図１に示した形態では、金属部材１０の張り出し部１１は、金属部材１０の半径方向外側に真っ直ぐ延びて形成されていた。この場合、金属部材１０の半径方向外側に向かう力が第一樹脂部材２０に働くと、第一樹脂部材２０が張り出し部１１から抜けてしまうことが考えられる。しかし、図２に示した形態では、張り出し部１１ａは、中間部で第二樹脂部材３０側に屈曲した形状に形成され、このような形状の張り出し部１１ａを覆って第一樹脂部材２０が形成されているので、第一樹脂部材２０に上記のような力が働いても第一樹脂部材２０が張り出し部１１ａから抜けることはない。ただし、このような形状であっても張り出し部１１ａが構造体１の長手方向に一様に形成されていれば、図１に示した形態と同様にして、構造体１を廃棄する際に金属と樹脂とを分別することができる。
【００４０】
金属部材１０に形成される張り出し部１１は本発明において必須の構成要素ではなく、第一樹脂部材２０がインサート成形される接合端部に何の加工も施されていない金属部材１０を用いてもよい。しかし、第二樹脂部材３０との間で十分な接合強度を得るのに必要な大きさの接合面２１を有する第一樹脂部材２０を金属部材１０の端部に確実に保持させるためには、張り出し部１１が形成されていることが好ましい。
【００４１】
金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部の形態は、図１に示したものや図２に示した形態の他に、金属部材１０と第一樹脂部材２０との間で要求される接合強度や構造体１の廃棄時の分別性等を考慮して種々の形態を採用することができる。その幾つかの例を図３Ａ〜図３Ｄに示す。
【００４２】
図３Ａに示す例では、張り出し部１１ｂの中間で屈曲する向きが図２に示す例と逆向きになっている。すなわち、張り出し部１１ｂは、金属部材１０の接合端部においてＵターンする向きに屈曲している。この場合は、図２に示した張り出し部１１ａと同様の効果に加え、張り出し部１１ｂを除いた金属部材１０と第二樹脂部材３０との間隔を、図２に示した例と比べて小さくすることができ、その結果として構造体１をよりコンパクトに構成できるという効果がある。
【００４３】
図３Ｂに示す例では、張り出し部１１ｃは、その厚み方向に貫通し、かつ張り出し部１１ｃの外側端面に開口する貫通孔１２を有している。図３Ｂ１に、貫通孔１２の形状をより明確に示すために、張り出し部１１ｃを第二樹脂部材が接合される側から見た図を示す。このような貫通孔１２を設けることにより、張り出し部１１ｃを覆う第一樹脂部材２０は、張り出し部１１ｃの貫通孔１２内に充填されて貫通孔１２を貫通して形成される。貫通孔１２を設けることによって、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを金属部材１０の長手方向に沿って互いに逆向きにスライドさせても両者を分離することはできなくなるが、第一樹脂部材２０を金属部材１０の外側に向けて（矢印Ａ方向）引っ張ることにより、両者を分離することができるようになる。このような構成においては、第一樹脂部材２０は貫通孔１２にスナップフィットされた状態で張り出し部１１ｃに保持されるので、貫通孔１２の形状を適宜設計することにより、第一樹脂部材２０を分離するのに必要な力を任意に調整することができる。
【００４４】
貫通孔１２の数は、構造体の長さに応じて定めることができ、１つであってもよいし複数であってもよい。複数の貫通孔１２を設ける場合は、その間隔は一定であってもよいし不規則であってもよいが、できるだけ張り出し部１１ｃの長手方向に分散させて設けることが好ましい。
【００４５】
図３Ｃに示す例では、張り出し部１１ｄは、その厚み方向のみに貫通する貫通孔１３を有しており、第一樹脂部材２０は、その貫通孔１３内に充填されて貫通孔１３を貫通して形成されている。この場合、貫通孔１３内に充填された第一樹脂部材２０の部分がアンカーとして機能し、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することはできなくなる。そのため、図３Ｃに示す構造は、金属部材１０と第一樹脂部材２０とのより強固な接合が必要であり、両者を分離する必要がない場合に採用される。
【００４６】
図３Ｄに示す例では、図３Ｃと同様の張り出し部１１ｄを有している。ただし、第一樹脂部材２０は、張り出し部１１ｄの全体を覆うのではなく、金属部材１０の第二樹脂部材（ここでは不図示）と接合される側の面のみを覆い、さらに貫通孔１３を貫通して、張り出し部１１ｄの反対側の面において貫通孔１３から突出したその先端部が貫通孔１３の開口サイズよりも大きくなるように形成されている。
【００４７】
図３Ｄに示す構成も、図３Ｃに示す構成と同様、貫通孔１３を貫通する第一樹脂部材２０の部分がアンカーとして機能するため、通常は、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することはできない。しかし、第一樹脂部材２０は張り出し部１１ｄの全体を覆っている訳ではないので、外部から衝撃力を加えるなどして第一樹脂部材２０のアンカーの部分を破壊することができ、それによって金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離することができる。
【００４８】
上述した実施形態では、金属からなる部分と樹脂からなる部分とを有する閉断面が形成されるように、第一樹脂部材２０を介して金属部材１０と第二樹脂部材３０とが接合された構造体１を示した。しかし、本発明は、金属部材と樹脂部材とが接合されて中空部が形成される構造であれば、金属部材と樹脂部材とはどのような形態で接合されていてもよい。
【００４９】
図４を参照すると、金属からなる中空管状の金属部材１０と、樹脂からなる中空管状の第二樹脂部材３０とが、第一樹脂部材２０を介して軸方向に接合された、本発明による他の構造体１が示されている。なお、図４では、構造体１を横断面図ではなく縦断面図で示している。
【００５０】
金属部材１０は、フランジ状に形成された張り出し部１１をその接合端部に有している。第一樹脂部材２０は、金属部材１０の全周にわたって張り出し部１１を覆って形成されている。第二樹脂部材３０は、金属部材１０と同様、フランジ状に形成された張り出し部３１をその接合端部に有しており、この張り出し部３１において、第二樹脂部材３０は第一樹脂部材２０と接合されている。
【００５１】
図４に示す構造体１も、図１に示す構造体と同様に作製される。すなわち、金属部材１０の張り出し部１１に、インサート成形によって第一樹脂部材２０を形成し、その後、第一樹脂部材２０と、予め成形された第二樹脂部材３０とを溶着によって接合する。よって、第一樹脂部材２０および第二樹脂部材３０には、互いに相溶性のある樹脂が用いられ、その具体的な例は前述したとおりである。また、金属部材１０と第一樹脂部材２０との接合部の形態についても、例えば図２および図３Ａ〜３Ｄに示したような種々の形態が可能である。ただし、図４に示す構造体１は管状の金属部材１０の全周にわたって第一樹脂部材２０を設けるので、金属部材１０と第一樹脂部材２０とを分離する必要がある場合は、第一樹脂部材２０を部分的に破壊する必要があるが、例えば図３Ｄに示す構造とされる。
【００５２】
上述した本発明の構造体は、金属部材と樹脂部材とが接合された種々の構造に適用可能であり、その用途は制限されない。その一例として、自動車用部品・ユニットを好ましく挙げることができ、具体的には、インテークマニホールドのような吸気系部品、ラジエターポンプのような冷却系部品、燃料ポンプのような燃料系部品、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ）ハウジングのような制御系部品、オイルポンプのような潤滑油部品、シリンダーヘッドカバーのようなカバー類、トランスミッション部品などがある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態による構造体の横断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態による構造体の横断面図である。
【図３Ａ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の一例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｂ１】図３Ｂに示す張り出し部を第二樹脂部材が接合される側から見た図である。
【図３Ｃ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図３Ｄ】本発明の構造体における、金属部材の端部と第一樹脂部材との接合部の他の例を示す拡大斜視図である。
【図４】金属部材と樹脂部材とを長手方向に接合した、本発明のさらに他の実施形態による構造体の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 構造体
１０ 金属部材
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 張り出し部
１２、１３ 貫通孔
２０ 第一樹脂部材
３０ 第二樹脂部材
３１ 張り出し部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体であって、
接合端部を有する金属部材と、
前記金属部材の接合端部にインサート成形によって形成された第一樹脂部材と、
前記第一樹脂部材に溶着された第二樹脂部材と、を有し、
前記第一樹脂部材を介して前記金属部材と前記第二樹脂部材とが接合されて前記中空部が形成される複合構造体。
【請求項２】
前記金属部材の接合端部は、前記中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を有し、前記第一樹脂部材は前記張り出し部に形成されている請求項１に記載の複合構造体。
【請求項３】
前記張り出し部はその厚み方向に貫通する貫通孔を有し、前記第一樹脂部材は前記貫通孔を貫通して形成されている請求項２に記載の複合構造体。
【請求項４】
前記第一樹脂部材は前記張り出し部を覆って形成されている請求項２または３に記載の複合構造体。
【請求項５】
前記金属部材、前記第一樹脂部材および前記第二樹脂部材の組み合わせによって閉断面が形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の複合構造体。
【請求項６】
前記金属部材および前記第二樹脂部材は管状の部材であり、これらの端部同士が接合されている請求項１から４のいずれか１項に記載の複合構造体。
【請求項７】
金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体の製造方法であって、
接合端部を有する金属部材を用意する工程と、
インサート成形によって、前記金属部材の接合端部に第一樹脂部材を形成する工程と、
前記接合端部に形成された前記第一樹脂部材に、所望の形状に予め形成された第二樹脂部材を溶着し、前記中空部を形成する工程と、
を有する複合構造体の製造方法。
【請求項８】
前記金属部材を用意する工程は、前記接合端部に、前記中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を形成することを含む請求項７に記載の複合構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第一樹脂部材を形成する工程は、前記張り出し部を覆って前記第一樹脂部材を形成することを含む請求項８に記載の複合構造体の製造方法。
【請求項１】
金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体であって、
接合端部を有する金属部材と、
前記金属部材の接合端部にインサート成形によって形成された第一樹脂部材と、
前記第一樹脂部材に溶着された第二樹脂部材と、を有し、
前記第一樹脂部材を介して前記金属部材と前記第二樹脂部材とが接合されて前記中空部が形成される複合構造体。
【請求項２】
前記金属部材の接合端部は、前記中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を有し、前記第一樹脂部材は前記張り出し部に形成されている請求項１に記載の複合構造体。
【請求項３】
前記張り出し部はその厚み方向に貫通する貫通孔を有し、前記第一樹脂部材は前記貫通孔を貫通して形成されている請求項２に記載の複合構造体。
【請求項４】
前記第一樹脂部材は前記張り出し部を覆って形成されている請求項２または３に記載の複合構造体。
【請求項５】
前記金属部材、前記第一樹脂部材および前記第二樹脂部材の組み合わせによって閉断面が形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の複合構造体。
【請求項６】
前記金属部材および前記第二樹脂部材は管状の部材であり、これらの端部同士が接合されている請求項１から４のいずれか１項に記載の複合構造体。
【請求項７】
金属部材と樹脂部材とが接合されて形成される中空部を有する複合構造体の製造方法であって、
接合端部を有する金属部材を用意する工程と、
インサート成形によって、前記金属部材の接合端部に第一樹脂部材を形成する工程と、
前記接合端部に形成された前記第一樹脂部材に、所望の形状に予め形成された第二樹脂部材を溶着し、前記中空部を形成する工程と、
を有する複合構造体の製造方法。
【請求項８】
前記金属部材を用意する工程は、前記接合端部に、前記中空部の外側に向かって張り出した張り出し部を形成することを含む請求項７に記載の複合構造体の製造方法。
【請求項９】
前記第一樹脂部材を形成する工程は、前記張り出し部を覆って前記第一樹脂部材を形成することを含む請求項８に記載の複合構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｂ１】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｂ１】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−６９６５７（Ｐ２０１０−６９６５７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３７７４４（Ｐ２００８−２３７７４４）
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（００００００２０６）宇部興産株式会社 (2,022)
【Ｆターム（参考）】
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