JP2019142014A - 金属樹脂複合構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属と樹脂との界面に隙間を生じさせることなく、高い剛性が得られる金属樹脂複合構造体の製造方法を提供する。【解決手段】まず、金属管１１を準備して、金属管の外周に、膨出用空間を設けて金型１５を配置する。金属管の管内に樹脂４１を射出成形し、樹脂の圧力により金属管を膨出用空間で変形させ、金属管及び樹脂の膨出部を一体に形成する。その後、樹脂を硬化させる。【選択図】図６

Description

本発明は、金属と樹脂とを組み合わせた金属樹脂複合構造体の製造方法に関する。

近年、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車等の輸送機においては、車体の軽量化による燃費の向上が図られている。また、この軽量化をできるだけ阻害せずに、自動車の車体衝突時の安全性を高める工夫が検討されている。特に、自動車の車体構造に対し、従来から使用されている鋼材の一部を、より軽量で、エネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金材及びマグネシウム材等の軽合金材に置き換えること、フレームの一部に、より強度の高いハイテン鋼を適用すること等、種々の対応が進められている。また、更なる軽量化と高剛性の部材を得るために、金属材と樹脂材とを組み合わせた複合構造体も検討されている（例えば特許文献１）。

特開２００５−１６１５号公報

特許文献１に記載の複合構造体では、金属の補助ビード部に樹脂のビードを重ねるように、金属材のプレス成形部品と樹脂成形部品とを組み合わせている。しかしながら、この構成では金属材と樹脂成形部品との間に隙間が生じてしまい、この隙間に水分が浸入して金属部材の腐食が進展するという問題がある。また、金属材と樹脂成形部品とが完全に密着していないため、複合構造体の予定された剛性が得られないという問題がある。

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属と樹脂との界面に隙間を生じさせることなく、高い剛性が得られる金属樹脂複合構造体の製造方法を提供することにある。

本発明は下記構成からなる。
金属管を準備する工程と、
前記金属管の外周に、膨出用空間を空けて金型を配置する工程と、
前記金属管の管内に樹脂を射出成形し、前記樹脂の圧力により前記金属管を前記膨出用空間で変形させて、前記金属管及び前記樹脂の膨出部を一体に形成する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
を有する金属樹脂複合構造体の製造方法。

本発明によれば、金属と樹脂との界面に隙間を生じさせることなく、高い剛性の金属樹脂複合構造体を得ることができる。

本発明に係る金属樹脂複合構造体の一例を示す部分外観斜視図である。 図１に示す金属樹脂複合構造体のII−II線断面図である。 射出成形用の金型に加工前の金属管を配置した様子を示す概略的な工程説明図である。 図３に示す金型に一対のマンドレルを挿入した様子を示す工程説明図である。 樹脂流入口から金属管の管内に溶融樹脂を射出した様子を示す工程説明図である。 図５に示す金属管が拡管した様子を示す工程説明図である。 本発明に係る金属樹脂複合構造体の第２構成例を示す部分外観斜視図である。 第２構成例の金属樹脂複合構造体を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。 第２構成例の金属樹脂複合構造体を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。 本発明に係る金属樹脂複合構造体の第３構成例を示す部分外観斜視図である。 第３構成例の金属樹脂複合構造体を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。 第４構成例の金属樹脂複合構造体において、金属管とマンドレルとの間の環状樹脂にリブを設ける場合の工程説明図である。 第５構成例の金属樹脂複合構造体を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜金属樹脂複合構造体の第１構成例＞
図１は本発明に係る金属樹脂複合構造体の第１構成例を示す部分外観斜視図、図２は図１に示す金属樹脂複合構造体のII−II線断面図である。

金属樹脂複合構造体１００は、金属管１１と、金属管１１の管内に樹脂が充填された樹脂成形体１３とを有する。

（金属管）
金属管１１は、軸断面形状が円形のパイプ状であり、その一部に径方向外側に膨らむ金属膨出部（膨出部）１１ａが形成される。金属管１１の管内は、樹脂成形体１３が射出成形されることで、金属膨出部１１ａの内周部に隙間なく樹脂が満たされている。

金属管１１の材質としては、例えば、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（６０００系）、Ａｌ−Ｍｇ系合金（５０００系）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金（７０００系）、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金（２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ系合金（３０００系）等）、マグネシウム合金、鋼材（軟鋼、高張力鋼）、チタン合金等が好適に用いられる。

金属管１１の形状は、上記した丸パイプの他に、角パイプ、楕円パイプの任意の断面形状の管に加えて、長手方向で径が変化する断付管、テーパ管であってもよい。

金属管１１の内周面には、プライマー処理が施されたプライマー層が構成されていてもよい。プライマー処理は、例えば金属管１１の内周面に接着剤を塗布して施される。プライマー処理に用いられる接着剤は、変性ポリオレフィン系塗料、変性エポキシ系プライマー等、不揮発分の少ない低粘度の液体が用いられる。その場合、金属管１１の内周面に形成されたプライマー層により金属管１１と樹脂成形体１３との接着性が向上され、より強固に接着される。

さらに、金属管１１の内周面に、ブラスト処理やエッチング処理を施してもよい、この場合、金属管１１の内周面が粗面化され、樹脂が微小な凹凸と密着するアンカー効果によって、樹脂が金属管１１に強固に接合される。

（樹脂成形体）
樹脂成形体１３は、金属管１１の管内に射出成形されて設けられる。樹脂成形体１３は、金属管１１の金属膨出部１１ａの内周部に形成される樹脂膨出部（膨出部）１３ａを有する本体部と、金属管１１の端部に近い内周面に形成される環状樹脂層１３ｂ，１３ｃとを有する。

ここで用いる樹脂は、通常の射出成形に使用される樹脂組成物であれば、特に限定されない。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン（ポリアミド）、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂が樹脂材料として好適に用いられる。ナイロン、ポリプロピレンは、機械的特性に優れるため特に好ましい。

また、ガラス繊維や金属繊維で強化した繊維強化樹脂を用いることもできる。樹脂には、タルクや金属繊維等の充填材や各種添加材が配合されていてもよい。その場合、樹脂中への充填材の充填率は、射出成形時の樹脂の流動性を確保しつつ樹脂の強度を向上させるため、５〜４０％程度（金属繊維の場合：５〜２０％）が好ましい。

環状樹脂層１３ｂ，１３ｃの径方向厚さは、射出成形時の樹脂の流動性と、金属樹脂複合構造体１００の強度の観点から、最も厚さの薄い箇所で、１．８〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。

上記構成の金属樹脂複合構造体１００によれば、金属管１１に金属膨出部１１ａを有し、この金属膨出部１１ａの内周部に樹脂膨出部１３ａが隙間なく形成されている。このため、金属管１１自体の強度に樹脂成形体１３の強度が加わって、高強度な構造体になる。また、金属管１１は、金属膨出部１１ａによって断面係数が大きくなり、曲げ剛性や捩り剛性が向上する。

したがって、本構成の金属樹脂複合構造体１００によれば、より高い剛性を要する部位に適用できる。また、同じレベルの剛性を全て金属材料で達成した場合と比較して、金属材料の使用量を低減でき、軽量化に寄与できる。これにより、この金属樹脂複合構造体１００が適用された製品は、剛性が高まると共に強度重量比も高められ、製品の品質、信頼性をより向上できる。

（金属樹脂複合構造体の製造方法）
次に、上記構成の金属樹脂複合構造体１００の製造方法について説明する。
図３は射出成形用の金型に加工前の金属管１１を配置した様子を示す概略的な工程説明図である。

まず、金属管１１を準備して、この金属管１１を金型１５に保持させる。
金型１５は、第１金型１７と第２金型１９とを備え、第１金型１７と第２金型１９には、金属管１１を収容する断面円形の管支持部２１，２３が同軸に設けられる。第１金型１７と第２金型１９の少なくとも一方は、不図示の型移動機構によって、金属管１１の軸方向に互いに近接又は離反するようにスライド可能に構成される。また、第１金型１７と第２金型１９は、それぞれ管支持部２１，２３を中心に、金型１７Ａ，１７Ｂ、金型１９Ａ，１９Ｂに分割された割り型である。これらは、不図示の型移動機構によって金型１７Ａと１７Ｂ、及び金型１９Ａと１９Ｂが、図中上下方向へ互いに分離可能に構成されている。

第１金型１７には、管支持部２１に連通する樹脂流入口２５が形成される。また、第１金型１７と第２金型１９には、型の接合面１７ａ，１９ａから軸方向に沿って、環状の膨出用空間２７を画成する膨出用凹部１７ｂ，１９ｂが形成される。図示のように、膨出用空間２７の軸断面形状は、接合面１７ａ，１９ａを最大径部として、最大径部から軸方向に離れるほど縮径する形状とされている。

金属管１１には、樹脂流入口２５に対応する位置に貫通孔２９が形成されている。金属管１１は、貫通孔２９が樹脂流入口２５に重なるように、即ち、樹脂流入口２５が貫通孔２９を介して金属管１１の管内と連通させた状態で、金型１５に保持される。

樹脂流入口２５には、図示を省略するが、樹脂を収容するシリンダと、シリンダ内の樹脂を加熱するヒータと、シリンダ内の樹脂を撹拌してシリンダ吐出口から押し出すスクリューとを備える樹脂供給ユニットの溶融樹脂吐出口が接続され、溶融樹脂が供給される。樹脂供給ユニットの構成は上記例に限らず、溶融樹脂が供給可能であればよい。

次に、金属管１１の軸方向両端からマンドレル（中子）を挿入する。
図４は図３に示す金型１５に一対のマンドレル３１Ａ，３１Ｂを挿入した様子を示す工程説明図である。なお、以降の説明においては、図３に示す部材や部位と同じ部材や部位については同一の符号を付与することで、その説明を簡略化又は省略する。

金属管１１の管内には、軸方向一端部からマンドレル３１Ａが挿入され、軸方向他端部からマンドレル３１Ｂが挿入される。マンドレル３１Ａ，３１Ｂは、先端面３１ａを対面させて、互いに軸方向に所定の離間距離を挟んで配置される。マンドレル３１Ａ，３１Ｂは、図４に示す軸方向位置で、不図示の支持機構によって、軸方向に関しての移動が規制される。

マンドレル３１Ａ，３１Ｂは、挿入先端側が基端側よりも小径な小径部３３と、基端側の大径部３５とを有する。小径部３３は、金属管１１の内径よりも３．６ｍｍ以上小さい直径にされ、大径部３５は、金属管１１の内径よりも僅かに小さい直径（片側３ｍｍ以内程度）にされている。小径部３３と大径部３５は、滑らかな曲面で接続されているが、段部を有して接続されていてもよい。

金属管１１の管内では、マンドレル３１Ａ，３１Ｂが挿入されることによって、マンドレル３１Ａ，３１Ｂの先端面３１ａ同士の間の円柱状空間３７と、小径部３３と金属管１１の内周面との間の環状空間３９Ａ，３９Ｂとが画成される。

次に、金属管１１の管内に溶融樹脂を充填し、金属管１１を拡管する。
図５は樹脂流入口２５から金属管１１の管内に溶融樹脂４１を射出した様子を示す工程説明図である。

樹脂流入口２５に供給される溶融樹脂４１は、金属管１１の貫通孔２９を通じて金属管１１の管内に供給され、円柱状空間３７と環状空間３９Ａ，３９Ｂに隙間なく充填される。環状空間３９Ａ，３９Ｂは、図２に示す樹脂成形体１３の環状樹脂層１３ｂ，１３ｃとなる。

そして、不図示の樹脂供給ユニットは、円柱状空間３７と環状空間３９Ａ，３９Ｂへの溶融樹脂４１の充填を完了した後も溶融樹脂４１の加圧動作を続けることで、溶融樹脂４１の圧力（成形圧力）を増加させる。すると、金属管１１と金型１５との間で、互いに当接していない箇所、即ち、膨出用空間２７に面する金属管１１の環状領域が、溶融樹脂４１の圧力によって径方向外側へ塑性変形し、図６に示すように拡管する。つまり、金属管１１が溶融樹脂によってバルジ成形される。拡管後の金属膨出部１１ａの内周部には樹脂が充填され、図２に示す樹脂成形体１３の樹脂膨出部１３ａを有する本体部が成形される。

このときの樹脂供給ユニットのシリンダの温度は１５０℃〜４３０℃、射出成形圧力（バルジ成形時を含む）は５５〜１４０ＭＰａ、金型１５の温度は４５〜２３０℃の各範囲で、樹脂の種類や形状等に応じて適宜設定される。また、マンドレル３１Ａ，３１Ｂは、内部にヒータを備えた構成にしてもよく、その場合、常温〜金型の加熱温度の範囲で任意に設定することができる。

そして、上記の工程により射出成形及びバルジ成形された金属管１１を、マンドレル３１Ａ，３１Ｂを金属管１１内に配置したまま冷却して、樹脂を硬化させる。これにより、樹脂成形体１３が金属管１１と一体に成形される。金属膨出部１１ａの内周部を含む円柱状空間３７、環状空間３９Ａ，３９Ｂにおいては、樹脂が高い圧力で保持された保圧状態で冷却されるため、金属膨出部１１ａを含む金属管１１の内周面に沿って樹脂が金属管１１との間に隙間なく充填される。

この冷却工程は、送風や冷却媒体を用いた強制冷却であってもよく、自然冷却であってもよい。

次に、金属管１１の管内からマンドレル３１Ａ，３１Ｂを引き抜き、金属管１１を金型１５から取り外す。これにより、図１、図２に示す、金属樹脂複合構造体が得られる。

ここで、樹脂の射出は、樹脂流入口２５から行う以外にも、金属管１１の管端から行ってもよい。また、金属管１１が長尺である場合には、金属管１１の軸方向の異なる部位に貫通孔を形成し、この貫通孔から樹脂を管内に射出してもよい。

金属管１１として熱処理型のアルミニウム合金材（２０００系、６０００系、７０００系）を用いる場合には、バルジ成形前に金属管１１にＴ１処理（ＪＩＳ Ｈ ０００１）を実施することで、溶融樹脂による金属管１１の膨出が容易になり、金属膨出部１１ａの大きな膨出量を確保できる。これにより、得られる構造体の剛性を高められる。

また、金属管１１がＴ１調質を施したアルミニウム合金管である場合、樹脂射出成形、バルジ成形後に人工時効処理を施してもよい。その場合の人工時効処理は、樹脂射出成形後に樹脂が硬化した後で、金属樹脂複合構造体全体を熱処理炉に投入することで実施できる。樹脂射出成形及びバルジ成形の後に金属樹脂複合構造体１００の全体を人工時効処理することにより、アルミニウム合金が時効硬化して構造体全体の剛性が向上する。

人工時効処理は、射出成形時の樹脂や金型の熱、マンドレルの温度を利用して行ってもよい。その場合、射出成形及びバルジ成形の後、改めて熱処理する工程が省略でき、タクトタイムを短縮できる。

上記の金属樹脂複合構造体１００の製造方法によれば、樹脂の射出成形とバルジ成形とを連続して実施することで、金属と樹脂との界面に隙間を生じさせることなく、金属と樹脂とを一体化できる。このため、工程を煩雑にすることなく、高い剛性の金属樹脂複合構造体１００を効率よく製造できる。

また、図６に示すように、第１金型１７と第２金型１９に接合面１７ａ，１９ａを設けることで、バルジ成形後の金属管１１を第１金型１７と第２金型１９から取り外すことができる。

＜金属樹脂複合構造体の第２構成例＞
図７は本発明に係る金属樹脂複合構造体の第２構成例を示す部分外観斜視図である。
金属樹脂複合構造体１１０は、金属管１１Ａと、金属管１１Ａの管内に樹脂が充填された樹脂成形体１３Ａとを有する。

金属管１１Ａには、周方向に沿って複数の金属膨出部４３が形成されている。複数の金属膨出部４３は、金属管１１Ａの軸方向を長手方向とする細長形状であり、周方向に配置される。また、金属管１１Ａの管内には、樹脂成形体１３Ａが射出成形されており、金属膨出部４３の内周部は、隙間なく樹脂が充填されて樹脂膨出部１３ａとなっている。

この金属樹脂複合構造体１１０によれば、複数の金属膨出部４３と樹脂膨出部１３ａとが設けられ、金属管１１Ａの管内が樹脂で満たされることで、より高強度な構成にできる。特に、金属膨出部４３及び樹脂膨出部１３ａが軸方向に延びて設けられるため、曲げ剛性や捻り剛性をさらに向上できる。

図８Ａ，図８Ｂは第２構成例の金属樹脂複合構造体１１０を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。
本構成の金属樹脂複合構造体１１０を射出成形及びバルジ成形する際は、例えば図８Ａに示すように、複数の第１可動型４５と、第１可動型４５の周方向両脇に配置され膨出用空間を画成する膨出用凹部２７Ａが形成された複数の第２可動型４７と、を備えた複数の割り型からなる金型を用いる。第１可動型４５と第２可動型４７は、それぞれ交互に金属管１１Ａを中心とする環状に配置され、放射方向に可動になっている。

図８Ａに示すように、金属管１１Ａを金型内に配置して、前述と同様に金属管１１Ａの管内に溶融樹脂を供給する。すると、図８Ｂに示すように、金属管１１Ａの管内に樹脂が射出成形され、金属管１１Ａの膨出用凹部２７Ａの位置で金属膨出部４３がバルジ成形される。これにより、金属膨出部４３の内周部に樹脂膨出部１３ａが隙間なく成形され、図７に示す金属樹脂複合構造体１１０が得られる。

上記した複数の金属膨出部４３と樹脂膨出部１３ａは、第１可動型４５と第２可動型４７の個数、配置、サイズ等を変更することで、任意の数、位置、形状にできる。そのため、使用目的に応じた最適な状態に、金属膨出部４３と樹脂膨出部１３ａとを設けることができる。

＜金属樹脂複合構造体の第３構成例＞
図９は本発明に係る金属樹脂複合構造体の第３構成例を示す部分外観斜視図である。
金属樹脂複合構造体１２０は、金属管１１Ｂと、金属管１１Ｂの管内に樹脂が充填された樹脂成形体１３Ｂとを有する。

金属管１１Ｂには、前述の第１構成例（図１参照）と同様に金属膨出部１１ａが成形される。また、金属膨出部１１ａの軸方向両脇には、樹脂からなる係合部４６，４８が成形されている。

係合部４６，４８は、金属管１１Ｂを樹脂成形体１３Ｂとを強固に接合する。その他にも、係合部４６，４８は、金属樹脂複合構造体１２０を製品に組み込む際等に、他の部材（不図示）を取り付けたり、金属樹脂複合構造体１２０を他の部材（不図示）に支持させたりする、部材接合用としても利用できる。係合部４６，４８の配置位置や配置個数は、使用目的に応じて任意に決定できる。

この金属樹脂複合構造体１２０によれば、係合部４６，４８が設けられることで金属管１１Ｂの外周面と内周面とが樹脂で繋がれ、金属管１１Ｂが樹脂成形体１３Ｂから剥がれにくくなる。これにより、と金属管１１Ｂと樹脂成形体１３Ｂとの接合強度を向上できる。また、係合部４６，４８を設けることで、他の部材の配置、接合自由度が高められ、設計自由度が向上する。

図１０は第３構成例の金属樹脂複合構造体１２０を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。
この製造工程においては、図５に示す第１構成例の金属樹脂複合構造体１００の製造工程と比較して、金属管１１Ｂに貫通孔４９を設けた点、金型１７Ａ，１９Ａに係合部４６，４８を成形するための凹部５１，５３を設けた点以外は同様である。そのため、ここでは上記の相違点についてのみ説明する。

金型１７Ａに凹部５１を設けたことで、樹脂が凹部５１に充填されて、貫通孔２９の位置に係合部４６が成形される。また、金型１９Ａに凹部５３を設けたことで、樹脂が貫通孔４９を通じて凹部５３に充填され、貫通孔４９の位置に係合部４８が成形される。なお、凹部５１，５３は、金型１７Ａ，１９Ａに交換自在に取り付けられるブロックに設けてもよい。その場合、ブロックの交換によって係合部４６，４８の形状やサイズを簡単に変更できる。

上記のとおり、金属管１１Ｂの貫通孔２９，４９に、金型側の凹部５１，５３が連通するように金属管１１Ｂを位置決めし、金属管１１Ｂに樹脂を射出成形するという、簡単な工程によって、所望の形状、サイズの係合部４６，４８を、所望の位置に配置できる。

＜金属樹脂複合構造体の第４構成例＞
本構成例の金属樹脂複合構造体においては、樹脂成形体にリブを設けている。
図１１は金属管１１とマンドレルとの間の環状樹脂にリブを設ける場合の工程説明図である。

本構成例の金属樹脂複合構造体１３０は、前述した図５における金属管１１と、マンドレル３１Ａ，３１Ｂの小径部３３との間の環状空間３９Ａ，３９Ｂに成形される環状樹脂層１３ｂ，１３ｃに、図１１に示す複数のリブ５７が設けられている。

リブ５７は、マンドレル３１Ａ，３１Ｂの小径部３３に設けられるリブ成形用凹溝５９によって樹脂層５５Ａ，５５Ｂと一体に成形される。リブ成形用凹溝５９は、マンドレル３１Ａ，３１Ｂの軸方向に沿って、必要に応じて僅かな抜き勾配が設けられ、軸方向に沿って径方向内側に突出するリブ５７を成形する。

この金属樹脂複合構造体１３０によれば、樹脂成形体１３にリブ５７が成形されて、さらに剛性を向上できる。なお、リブ５７の形状は特に限定されず、マンドレル３１Ａ，３１Ｂを樹脂成形体１３から抜き取りできる形状であれば、目的に応じて任意形状にできる。

＜金属樹脂複合構造体の第５構成例＞
前述した各構成例では、金属管の全周を覆う金型を用いてバルジ成形しているが、金属管の軸方向の複数箇所に金型を分割して配置してもよい。また、配置金属管の外周に剛性部材を配置し、剛性部材に金属管の膨出部を挟み込ませて、かしめた構成にすることもできる。
図１２は第５構成例の金属樹脂複合構造体１４０を製造する様子を模式的に示す工程説明図である。

本構成の金属樹脂複合構造体１４０は、金属管１１Ｃの外周に一対の押さえ治具（金型であってもよい）６１，６３を配置し、一対の押さえ治具６１，６３の間に剛性部材６５を配置して、射出成形及びバルジ成形により作製される。ここでは、押さえ治具６１と剛性部材６５との間、押さえ治具６３と剛性部材６５との間が膨出用空間となる。剛性部材６５は、例えば、鋼、アルミニウム等の金属部材、十分な強度を有した樹脂材等を用いることができる。

押さえ治具６１は、前述の図６に示す金型１７Ａと同様に、樹脂流入口２５を有する。また、金属管１１Ｃには、樹脂流入口２５に対応する貫通孔２９が形成されている。金属管１１Ｃは、その外周面が一対の押さえ治具６１，６３の内周面６１ａ，６３ａに保持される。

金属管１１Ｃは、成形前の状態で、剛性部材６５に形成された開口孔６５ａに挿通され、剛性部材６５を一対の押さえ治具６１，６３の間に配置される。マンドレル３１Ａ，３１Ｂは、金属管１１Ｃの軸方向端部からそれぞれ挿入され、剛性部材６５の軸方向位置に先端面３１ａ同士を対向させて配置される。この状態で、押さえ治具６１の樹脂流入口２５から溶融樹脂４１を金属管１１Ｃの内部空間６７に充填し、前述した射出成形とバルジ成形を実施する。

その結果、金属管１１Ｃの剛性部材６５の軸方向両脇に、一対の金属膨出部１１ａが形成され、一対の金属膨出部１１ａによって金属管１１Ｃが剛性部材６５を挟み込んで、剛性部材６５にかしめられる。また、金属管１１Ｃと一対のマンドレル３１Ａ，３１Ｂの間の内部空間６７には、冷却後に樹脂膨出部１３ａ及び環状樹脂層１３ｂ，１３ｃを有する樹脂成形体が成形される。

そして、前述したように、加工後の金属管１１Ｃから一対のマンドレル３１Ａ，３１Ｂを引き抜き、金属管１１Ｃを押さえ治具６１，６３から取り外す。すると、一対のマンドレル３１Ａ，３１Ｂ同士の間で成形された樹脂は、剛性部材６５の内周部の樹脂と一体にされた隔壁（リブ）６９となる。

隔壁６９は、図中のかしめ部Ｋの強度を高める。また、隔壁６９と、金属膨出部１１ａの内周部に充填された樹脂膨出部１３ａと、環状空間３９Ａ，３９Ｂに成形された環状樹脂層１３ｂ，１３ｃとが一体となって樹脂成形体になるため、金属樹脂複合構造体１４０の剛性が向上する。

隔壁６９の厚さは、マンドレル３１Ａ，３１Ｂの先端面３１ａ同士の間隔を調整することで増減でき、隔壁６９を設置する軸方向位置も先端面３１ａの配置位置の調整で任意に変更できる。

また、金属管１１Ｃと剛性部材６５とのかしめ接合が、樹脂の射出成形とバルジ成形だけで可能となり、工程を簡素化、高効率化できる。

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 金属管を準備する工程と、
前記金属管の外周に、膨出用空間を空けて金型を配置する工程と、
前記金属管の管内に樹脂を射出成形し、前記樹脂の圧力により前記金属管を前記膨出用空間で変形させて、前記金属管及び前記樹脂の膨出部を一体に形成する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
を有する金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、金属管を、管内に射出される溶融樹脂によって膨出用空間で膨出させ、これにより、金属管の膨出部がバルジ成形される。また、金属管の膨出部の内周部には高圧の溶融樹脂が充填されるため、樹脂の硬化後は、金属管と樹脂との間に隙間なく樹脂の膨出部が形成される。よって、金属管及び樹脂の膨出部が一体に形成された、高剛性の金属樹脂複合構造体が得られる。

（２） 前記金属管の軸方向両端から一対のマンドレルを挿入し、前記マンドレルを前記金属管の管内で軸方向に固定して、前記マンドレルと前記金属管との間の空間に樹脂を射出する（１）に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、金属管の管内における一対のマンドレル間の空間に樹脂を射出成形するため、金属管内の所望の位置に樹脂を選択的に設けることができる。

（３） 前記マンドレルは、外径が前記金属管の内径よりも小さい小径部を有し、
前記小径部と前記金属管との間の空間に環状樹脂層を形成する（２）に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、金属管の内周面に小径部の外径に応じた厚さの環状樹脂層を形成できる。

（４） 前記一対のマンドレルの先端面同士の間に画成される空間に樹脂を充填して、前記金属管の内部空間を分断する隔壁を前記環状樹脂層と一体に形成する（３）に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、隔壁が環状樹脂層と一体に形成されるので、これら環状樹脂層や隔壁によって、金属樹脂複合構造体の剛性をより高められる。

（５） 前記金属管の外周の前記膨出用空間に剛性部材を配置し、前記金属管に形成される複数の膨出部によって前記剛性部材を挟み込んでかしめる（１）〜（４）のいずれか一つに記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、金属部材の膨出部が剛性部材にかしめられることで、剛性部材を金属部材に高強度に接合できる。

（６） 前記金属管は、Ｔ１調質を施した熱処理型アルミニウム合金管である（１）〜（５）のいずれか一つに記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、金属管の膨出が容易になり、大きな膨出量を確保できる。これにより、金属樹脂複合構造体の剛性をより高められる。

（７） 前記金属管を、前記樹脂の射出成形後に人工時効処理する（６）に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、人工時効処理により、金属管が時効硬化して、金属樹脂複合構造体の剛性が向上する。

（８） 前記人工時効処理を前記金型内で実施する（７）に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
この金属樹脂複合構造体の製造方法によれば、射出成形及びバルジ成形の後、改めて熱処理する工程が省略でき、タクトタイムを短縮できる。

１１ 金属管
１１ａ，４３ 金属膨出部（膨出部）
１３ 樹脂成形体（樹脂）
１３ａ 樹脂膨出部（膨出部）
１３ｂ，１３ｃ 環状樹脂層
１５ 金型
１７ｂ，１９ｂ 膨出用凹部
２７ 膨出用空間
３１Ａ，３１Ｂ マンドレル
３１ａ 先端面
３３ 小径部
４１ 溶融樹脂
４６，４８ 係合部
４９ 貫通孔
５７ リブ
６１，６３ 押さえ治具（金型）
６５ 剛性部材
６７ 内部空間
６９ 隔壁
１００，１１０，１２０，１３０，１４０ 金属樹脂複合構造体

Claims (8)

1. 金属管を準備する工程と、
   前記金属管の外周に、膨出用空間を空けて金型を配置する工程と、
   前記金属管の管内に樹脂を射出成形し、前記樹脂の圧力により前記金属管を前記膨出用空間で変形させて、前記金属管及び前記樹脂の膨出部を一体に形成する工程と、
   前記樹脂を硬化させる工程と、
   を有する金属樹脂複合構造体の製造方法。
2. 前記金属管の軸方向両端から一対のマンドレルを挿入し、前記マンドレルを前記金属管の管内で軸方向に固定して、前記マンドレルと前記金属管との間の空間に樹脂を射出する請求項１に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
3. 前記マンドレルは、外径が前記金属管の内径よりも小さい小径部を有し、
   前記小径部と前記金属管との間の空間に環状樹脂層を形成する請求項２に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
4. 前記一対のマンドレルの先端面同士の間に画成される空間に樹脂を充填して、前記金属管の内部空間を分断する隔壁を前記環状樹脂層と一体に形成する請求項３に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
5. 前記金属管の外周の前記膨出用空間に剛性部材を配置し、前記金属管に形成される複数の膨出部によって前記剛性部材を挟み込んでかしめる請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
6. 前記金属管は、Ｔ１調質を施した熱処理型アルミニウム合金管である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
7. 前記金属管を、前記樹脂の射出成形後に人工時効処理する請求項６に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。
8. 前記人工時効処理を前記金型内で実施する請求項７に記載の金属樹脂複合構造体の製造方法。

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