JP2016060085A - 一体成型品 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプに樹脂部材を簡易に結合することのできる一体成型品を提供する。
【解決手段】パイプ１０の外周面１２側には、ポップスタッド３０を介して樹脂ブラケット２０が結合されている。ポップスタッド３０は、パイプ１０の挿入孔１６を利用してパイプ１０に締結されている。樹脂ブラケット２０は、ポップスタッド３０の外周側部材３４を覆っている。そして、外周側部材３４は、凸部３４ｂを備え、凸部３４ｂの外周面には、雄ねじ３９が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、一体成型品に関する。

たとえば特許文献１には、繊維強化樹脂複合材料板と熱可塑性樹脂からなる部材とが一体化された成型品が記載されている。ここで、繊維強化樹脂複合材料板には、開口部が形成され、開口部に熱可塑性樹脂を溶融させた状態で充填することで、繊維強化樹脂複材料板と熱可塑性樹脂とが結合されている。

特開２０１０−４６９４０号公報

ところで、上記繊維強化樹脂複合材料板に開口部を形成する工程は、複雑となりコスト高となりやすい。特に、パイプの外周面側に樹脂部材を一体成型するために、上記開口部を形成する部材をパイプとする場合、開口部はパイプの外周面側に形成され、その内周面まで貫通することがないようにする必要があることなどから、工程が複雑化しやすい。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パイプに樹脂部材を簡易に結合することのできる一体成型品を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
一体成型品は、パイプと、前記パイプの径方向に貫通する貫通孔に挿入されて前記パイプに締結される締結部材と、インジェクション成形にて成形され、前記締結部材を介して前記パイプの外周面側において該パイプに結合された樹脂部材と、を備え、前記締結部材は、前記樹脂部材と接触する面に凹凸が形成されている。

上記構成では、パイプに形成された貫通孔を利用してパイプに締結部材が締結されている。そして、締結部材が樹脂部材と接触する面に凹凸が形成されている。このため、樹脂部材と締結部材との接触する面のうち締結部材の凹部に樹脂部材の一部が埋め込まれたものとなっている。このため、樹脂部材をパイプから引き離すように変位させようとすると、樹脂部材と締結部材との接触する面に生じるアンカー効果によって、同変位を阻止しようとする力が及ぼされる。したがって、樹脂部材が締結部材を介してパイプに強固に結合される。そして、この場合、外周側部材付近に金型を配置するなどすることで、樹脂部材をインジェクション成形することができる。このため、パイプに樹脂部材を簡易に結合することができる。

第１の実施形態にかかる一体成型品の斜視図。 同実施形態にかかる一体成型品の２−２断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、同実施形態にかかる一体成型品の製造工程を示す断面図。 第２の実施形態にかかる一体成型品の断面図。 同実施形態にかかる一体成型品の５−５断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、一体成型品の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、一体成型品８は、内周面１４および外周面１２を有したパイプ１０と、外周面１２側に結合された樹脂ブラケット２０とを備えている。ここで、パイプ１０は、アルミニウム製の円筒状の部材である。また、樹脂ブラケット２０は、インジェクション成形されたブラケットである。

一体成型品８は、車両のインストルメントパネルレインフォースを構成する。詳しくは、パイプ１０は、その軸方向が車幅方向となるように配置され、ステアリングホイールに接続されるシャフトを支持する。また、樹脂ブラケット２０には、操舵をアシストするアシスト量を制御量とする電子制御装置（ＥＣＵ）が接続される。なお、ＥＣＵを車両に搭載する際のスペースの制約等から、ＥＣＵはパイプ１０から大きく離れた位置に配置されることがある。この場合、実際の樹脂ブラケット２０は、パイプ１０からＥＣＵの配置箇所まで延びる形状となるが、ここでは便宜上、樹脂ブラケット２０を直方体形状に記載している。

図２に、図１の２−２断面図を示す。
図２に示すように、パイプ１０の挿入孔１６にポップスタッド３０が挿入され、パイプ１０にポップスタッド３０が機械的に締結されている。ポップスタッド３０は、パイプ１０の外周面１２側に配置される外周側部材３４と、パイプ１０の内周面１４側に配置される内周側部材３６と、外周側部材３４および内周側部材３６を接続する挿入部材３２とを備えている。ここで、挿入部材３２は、パイプ１０の外周面１２および内周面１４間を貫通する挿入孔１６に挿入されている。また、内周側部材３６は、挿入孔１６よりも径が大きい大径部３６ａと、大径部３６ａに対してパイプ１０の径方向内側に延びる凸部３６ｂとを備えており、大径部３６ａによって挿入孔１６を内周面１４側から覆っている。一方、外周側部材３４は、挿入孔１６よりも径が大きい大径部３４ａと、大径部３４ａに対してパイプ１０の径方向外側に延びる凸部３４ｂとを備えており、大径部３４ａによって挿入孔１６を外周面１２側から覆っている。上記大径部３４ａには、雄ねじ３９が形成されている。

図３に、本実施形態にかかる一体成型品８の製造工程を示す。
図３（ａ）は、パイプ１０に挿入孔１６を形成する工程の完了時を示す。次に、図３（ｂ）に示すように、挿入孔１６を利用してポップスタッド３０をパイプ１０に嵌め込む。この工程は、周知の技術によって、パイプ１０の外周面１２側からポップスタッド３０を挿入孔１６に嵌め込むことで行うことができる。次に、図３（ｃ）に示すように、パイプ１０の外周面１２に、外周側部材３４を覆うようにして金型４０を配置する。そして、図３（ｄ）に示すように、金型４０のゲート４２から、高温によって流動性を持たせた熱可塑性の樹脂を流し込むことで樹脂ブラケット２０のインジェクション成形を行う。

ここで、本実施形態の作用を説明する。
図２等に示したように、ポップスタッド３０の外周側部材３４は、樹脂ブラケット２０によって全周を覆われている。このため、樹脂ブラケット２０とパイプ１０との結合面Ｓ（図２の方向Ｒ，Ｌと方向Ｆ，Ｂとによって張られる面）内のいずれの方向に樹脂ブラケット２０を変位させようとしても、変位方向前方に外周側部材３４が位置することとなる。このため、上記いずれの方向に樹脂ブラケット２０を変位させようとしても、樹脂ブラケット２０には、ポップスタッド３０から変位を阻止しようとする力が及ぼされる。

また、上記外周側部材３４の凸部３４ｂには、雄ねじ３９が形成されている。このため、図２の左上に雄ねじ３９付近の一部を拡大して示すように、樹脂ブラケット２０と凸部３４ｂとの図中Ｌ，Ｒ方向における接触面において、凸部３４ｂは凹凸形状を有している。これにより、樹脂ブラケット２０の特定箇所Ｐは、凸部３４ｂの雄ねじ３９のねじ溝に埋め込まれたものとなり、特に、パイプ１０の径方向外側（方向Ｕ側）において雄ねじ３９に接触する。したがって、樹脂ブラケット２０をパイプ１０の径方向外側に変位させようとすると、樹脂ブラケット２０には、雄ねじ３９から変位を阻止しようとする力が及ぼされる。すなわち、雄ねじ３９は、ポップスタッド３０と樹脂ブラケット２０との結合に関してアンカー効果を発揮する形状となっている。なお、特定箇所Ｐは、樹脂ブラケット２０のうち雄ねじ３９に挟まれた任意の部分とすることができる。

また、インジェクション成形を行う工程においては、図３（ｄ）に示すように、挿入孔１６は、ポップスタッド３０によって塞がれている。このため、樹脂ブラケット２０の材料となる熱可塑性の樹脂が挿入孔１６を介してパイプ１０の内周面１４側に流動することがない。

以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ポップスタッド３０を覆うように金型４０を配置してインジェクション成形を行った。これにより、インジェクション成形によって形成される樹脂ブラケット２０をパイプ１０に簡易に結合することができる。なお、ポップスタッド３０を用いることなく、挿入孔１６を介してパイプ１０の内周面１４側および外周面１２側の双方に樹脂ブラケット２０を形成する場合、内周面１４側にも金型を配置することとなるが、これには困難が伴う。

（２）外周側部材３４の凸部３４ｂに雄ねじ３９が形成されたポップスタッド３０を締結部材として用いた。これにより、パイプ１０の径方向外側に樹脂ブラケット２０を変位させようとしても、アンカー効果によって、外周側部材３４によって変位を阻止しようとする力が及ぼされる。このため、樹脂ブラケット２０とパイプ１０とを強固に結合することができる。

（３）樹脂ブラケット２０によって外周側部材３４の全周を覆った。これにより、樹脂ブラケット２０とパイプ１０との結合面Ｓ（図２の方向Ｆ，Ｂ，Ｒ，Ｌによって張られる面）内の任意の方向に樹脂ブラケット２０を変位させようとしても、変位方向前方に位置する外周側部材３４によって変位を阻止しようとする力が及ぼされる。このため、樹脂ブラケット２０とパイプ１０とを強固に結合することができる。

（４）パイプ１０をアルミニウム製とした。この場合、樹脂ブラケット２０に代えて金属製のブラケットを用い、溶接によってパイプ１０と金属製のブラケットとを結合しようとすると、溶接時の熱によってパイプ１０の強度が低下しやすい。これに対し、本実施形態では、ポップスタッド３０をパイプ１０に嵌める際のパイプ１０の温度は、溶接によって要求される温度よりも低い。また、インジェクション成形工程においてパイプ１０に加えられる熱は、溶接によって加えられる熱よりも小さい。したがって、本実施形態では、アルミニウムを用いつつも、その強度低下を抑制しつつ樹脂ブラケット２０との一体成形が可能となる。

なお、パイプ１０をアルミニウムとして且つ樹脂ブラケットを用いる場合、インストルメントパネルレインフォースの軽量化に寄与する。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図４に、本実施形態にかかる一体成型品８の断面図を示す。図４に示す断面図は、図２に示す断面図に対応している。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態に対応する部材には、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、挿入孔１６を利用してパイプ１０にポップナット５０が締結されている。ポップナット５０は、外周面１２側に配置される外周側部材５４と、内周面１４側に配置される内周側部材５６と、外周側部材５４および内周側部材５６とを接続して且つ挿入孔１６に挿入される挿入部材５２とを備えている。

パイプ１０の径方向外側に位置する外周側部材５４の面には、挿入部材５２を介して内周側部材５６に至る穴５７が形成されている。そして、ポップナット５０の内周側部材５６のうち穴５７を区画する内周面には、雌ねじ５９が形成されている。また、穴５７には、樹脂ブラケット２０の一部が埋め込まれている。

図５に、図４の５−５断面を示す。
ここで、本実施形態の作用を説明する。
図４および図５に示すように、ポップナット５０の外周側部材５４の全周は、樹脂ブラケット２０によって覆われている。また、ポップナット５０の穴５７にも樹脂ブラケット２０の一部が埋め込まれている。このため、樹脂ブラケット２０を、樹脂ブラケット２０とパイプ１０との結合面Ｓ（方向Ｌ，Ｒ，Ｆ，Ｂによって張られる面）内の任意の方向に変位させようとすると、変位方向前方に位置する外周側部材５４から、変位を阻止しようとする力が及ぼされる。

また、図４および図５に示すように、ポップナット５０に穴５７が形成されて、穴５７を区画する内周側部材５６の内周面に雌ねじ５９が形成されるとともに、穴５７に樹脂ブラケット２０の一部が埋め込まれている。このため、樹脂ブラケット２０の一部は、雌ねじ５９のねじ溝に埋め込まれた構成となる。したがって、樹脂ブラケット２０をパイプ１０の径方向外側に変位させようとすると、雌ねじ５９によって、変位を阻止しようとする力が及ぼされる。すなわち、雌ねじ５９は、ポップナット５０と樹脂ブラケット２０との結合に関してアンカー効果を発揮する形状となっている。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・「樹脂部材（樹脂ブラケット２０）の結合手法について」
上記第１の実施形態においてポップスタッド３０の外周側部材３４の全周が樹脂ブラケット２０によって覆われることは必須ではない。たとえば、大径部３４ａを部分的に露出させてもよい。この場合であっても、結合面Ｓ内の任意の方向に樹脂ブラケット２０を変位させようとすると、凸部３４ｂによってこの変位を阻止しようとする力が樹脂ブラケット２０に及ぼされる。同様に、上記第２の実施形態においてポップナット５０の外周側部材５４の全周が樹脂ブラケット２０によって覆われることは必須ではない。

上記第２の実施形態では、外周側部材５４から挿入部材５２を介して内周側部材５６に到達する穴を形成し、内周側部材５６のうち穴を区画する内周面に雌ねじ５９を形成したがこれに限らない。たとえば、外周側部材５４、挿入部材５２、および内周側部材５６のうち穴を区画する内周面の全面に雌ねじを形成してもよく、挿入部材５２、および内周側部材５６のうち穴を区画する内周面のみの全面に雌ねじを形成してもよい。また、たとえば、外周側部材５４および挿入部材５２のみに穴を形成し、穴を区画する内周面に雌ねじを形成してもよい。また、たとえば、外周側部材５４のみに穴を形成し、穴を区画する内周面に雌ねじを形成してもよい。

また、ねじにも限らず、締結部材のうち樹脂部材と接触する面に凹凸が形成されていればよい。
樹脂ブラケット２０の一部を挟み込むものとしては、雄ねじと雌ねじとのいずれかに限らない。たとえば、締結部材として雄ねじおよび雌ねじの双方を備えるものを採用し、それら双方によって樹脂ブラケット２０の一部を挟み込むものであってもよい。これはたとえば、第２の実施形態において、外周側部材５４の外周面に雄ねじを形成したり、第１の実施形態において、外周側部材３４に穴を形成し、穴を区画する内周に雌ねじを形成したりすることで実現することができる。

・「パイプについて」
アルミニウム製のものに限らない。たとえば、鉄等の他の金属であってもよい。もっとも金属に限らない。

・「そのほか」
上記各実施形態では、ポップスタッド３０やポップナット５０によって挿入孔１６が塞がれるために、熱可塑性の樹脂が挿入孔１６を介してパイプ１０の内周面１４側に流動することがないとしたが、これに限らない。インジェクション成型時の樹脂の圧力が高く挿入孔１６を介して樹脂がパイプ１０の内周面１４側に流動する懸念がある場合、別途シール部材を設けてもよい。

上記各実施形態では、インストルメントパネルレインフォースとして、パイプ１０に単一の樹脂ブラケット２０を結合した部分のみを記載したが、パイプ１０に結合される樹脂ブラケット２０は１つに限らない。この際、樹脂ブラケット２０に接続されるＥＣＵとしては、上記実施形態において例示したアシスト量を制御量とするＥＣＵに加えて、たとえば、エンジンの制御量を制御するＥＣＵであってもよい。もっとも、樹脂ブラケット２０への接続対象としてアシスト量を制御量とするＥＣＵを加えることも必須ではない。さらに、樹脂ブラケット２０への接続対象としては、ＥＣＵに限らない。たとえば、空調装置の一部や、エアバッグ等であってもよい。

一体成型品としては、インストルメントパネルレインフォースに適用されるものにも限らない。

Ｐ…特定箇所、Ｓ…結合面、８…一体成型品、１０…パイプ、１２…外周面、１４…内周面、１６…挿入孔、２０…樹脂ブラケット、３０…ポップスタッド、３２…挿入部材、３４…外周側部材、３４ａ…大径部、３４ｂ…凸部、３６…内周側部材、３６ａ…大径部、３６ｂ…凸部、３９…雄ねじ、４０…金型、４２…ゲート、５０…ポップナット、５２…挿入部材、５４…外周側部材、５６…内周側部材、５７…穴、５９…雌ねじ。

Claims (1)

1. パイプと、
   前記パイプの径方向に貫通する貫通孔に挿入されて前記パイプに締結される締結部材と、
   インジェクション成形にて成形され、前記締結部材を介して前記パイプの外周面側において該パイプに結合された樹脂部材と、を備え、
   前記締結部材は、前記樹脂部材と接触する面に凹凸が形成されている一体成型品。