JP2020022980A

JP2020022980A - 押出同時粗面化方法

Info

Publication number: JP2020022980A
Application number: JP2018148538A
Authority: JP
Inventors: 達也村瀬; Tatsuya Murase; 高橋　克; Katsu Takahashi; 克高橋; 貴士布目; Takashi NUNOME
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-02-13

Abstract

【課題】金属部材の側面部を粗面化する工程を短縮して製造コストを削減可能な押出同時粗面化方法を提供する。【解決手段】まず、内周面に凹部又は凸部を有するダイスＤから金属材を押し出すことにより、所定の方向に延びる側面部であって、その表面から突出するとともに前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凸部、又は前記表面にて前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凹部を有する側面部を備えた押出成形体を製造する。つぎに、前記押出成形体の前記側面部に対し、前記所定の方向に交差する方向へレーザー光のスポットを走査して、前記凸部又は凹部に交差する複数の溝部Ｇ２を形成する。【選択図】図８

Description

本発明は、押出同時粗面化方法に関する。

例えば、下記特許文献１に記載されているように、金属製部材の側面部の一部分の表面粗さを他の部分よりも大きく設定する方法は知られている。特許文献１では、前記金属製部材の側面部にレーザー光のスポットが走査されて、格子状の溝部が形成される（レーザー光照射工程）。このようにして前記側面部が粗面化され、当該部位に、インサート成形法を用いて、合成樹脂製部材が形成（一体化）される（インサート成形工程）。インサート成形工程において、溶融した合成樹脂材が前記溝部に入り込んだ後に固化する。これにより、前記金属製部材と前記合成樹脂製部材との境界部（接合部）にアンカー効果が生じ、両者の接合強度が高められる。

国際公開２００７／０７２６０３号

上記のように、特許文献１のレーザー光照射工程では、レーザー光を用いて、金属製部材の側面部に格子状の溝部が形成される。具体的には、まず、前記側面部において、レーザー光のスポットが第１の方向へ直線状に走査されて、前記第１の方向へ直線状にそれぞれ延びる複数の溝部が形成される。つぎに、前記側面部において、レーザー光のスポットが、前記第１の方向に交差する第２の方向へ直線状に走査されて、前記第２の方向へ直線状にそれぞれ延びる複数の溝部が形成される。このようにして、格子状の溝部が形成される。上記のように、特許文献１では、金属製部材の側面部を粗面化するためのレーザー光照射工程は、２つの工程（レーザー光を第１の方向に走査する工程と第２の方向に走査する工程）から構成される。そのため、レーザー光照射工程に比較的長い時間がかかり、部品の製造コストが高い。

本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、金属部材の側面部を粗面化する工程を短縮して製造コストを削減可能な押出同時粗面化方法を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、内周面に凹部又は凸部を有するダイス（Ｄ）から金属材を押し出すことにより、所定の方向に延びる側面部であって、その表面から突出するとともに前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凸部（Ｐ１）、又は前記表面にて前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凹部（Ｇ１）を有する側面部を備えた押出成形体（ＭＢ）を製造する押出工程と、前記押出成形体の前記側面部に対し、前記所定の方向に交差する方向へレーザー光のスポットを走査して、前記凸部又は凹部に交差する複数の溝部を形成するレーザー光照射工程と、を含む、押出同時粗面化方法としたことにある。

この場合、前記レーザー光照射工程は、前記部材の所定の領域にのみ、前記複数の溝部を形成する工程であるとよい。

また、この場合、前記レーザー光照射工程にて前記複数の溝部が形成された領域に、インサート成形法を用いて合成樹脂製のブラケット部を一体化する成形工程をさらに含んでも良い。

また、この場合、前記レーザー光照射工程にて形成される前記複数の溝部が、前記所定の方向に対して所定角度だけ傾斜した方向に延設されているとよい。この場合、前記所定角度が９０°であるとよい。

本発明では、押出成形法を用いて形成するためのダイスの内周面に複数の凸部又は凹部が設けられ、押出工程において押出成形体の外形が形成される際、前記押出成形体の側面部に、前記所定の方向（押出方向）に平行に延びる複数の凹部又は凸部が同時に（一体的に）形成される。そして、その後のレーザー光照射工程において、レーザー光を用いて、前記側面部の複数の凸部又は凹部に交差する複数の溝部が形成される。上記のように、特許文献１の製造方法を用いた場合、レーザー光照射工程において、第１の方向へレーザー光のスポットを走査する工程と、第２の方向へ走査する工程とが必要である。なお、特許文献１の第１の方向は、本発明の押出方向に相当する。これに対し、本発明よれば、押出工程において、第１の方向へ延びる凸部又は凹部が形成されるので、レーザー光照射工程において、前記第２の方向へレーザー光のスポットを走査するだけでよい。つまり、レーザー光照射工程において、第１の方向へレーザー光のスポットを走査する必要が無い。よって、本発明によれば、レーザー光照射工程を短縮でき、車両用部品の製造コストを削減できる。

インストゥルメントパネルリインフォースメントの斜視図である。本体部の車幅方向（長手方向）に垂直な断面図である。連結具の車幅方向に垂直な断面図である。押出工程の概略図である。押出工程で用いるダイスの内周縁部を拡大した断面図である。押出成形体の長手方向に垂直な断面の外周縁部を拡大した拡大図である。レーザー光照射工程の概略図である。図７の領域Ａの拡大図である。インサート成形工程の概略図である。本発明の第１の変形例に係る本体部の長手方向に垂直な断面の外周縁部を拡大した拡大図である。本発明の第２の変形例に係る本体部の長手方向に垂直な断面の外周縁部を拡大した拡大図である。本発明の第３の変形例に係る本体部の長手方向に垂直な断面の外周縁部を拡大した拡大図である。図１１の本体部を製造するためのダイスの内周縁部を拡大した拡大図である。

本発明の一実施形態に係る押出同時粗面化方法について説明する。本実施形態では、一例として、車両のインストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲを製造する工程について説明する。まず、インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲの構成について説明する。インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲは、図１に示すように、車幅方向に延設されている。インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲは、車両の左右のフロントピラーの間に架け渡される。インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲは、車両のインストゥルメントパネルを構成する各種内装部品（ステアリング関連部品、オーディオ関連部品など）を支持する。

インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲは、本体部１及び連結具２Ｌ，２Ｒを備える。本体部１は、アルミニウム合金製である。本体部１は、車幅方向に延びる筒形部材である。本体部１の長手方向に垂直な断面外形は、図２に示すように、正八角形を呈する。つまり、本体部１は、車幅方向に延びる８つの側面部１１を備えており、隣り合う側面部１１同士の間の角度θが１３５°に設定されている。本体部１の外径Ｄ（外接円の直径）は、例えば、７０ｍｍである。また、本体部１の肉厚ｔ_１は、例えば、２．６ｍｍである。本体部１には、内装部品を固定するための締結具（ネジ、リベットなど）が挿入される図示しない貫通孔、ネジ孔などが設けられている。

本体部１の左右の端部に、連結具２Ｌ，２Ｒがそれぞれ組み付けられている（図１参照）。連結具２Ｌと連結具２Ｒの構成は同一であるので、以下、連結具２Ｌの構成について説明し、連結具２Ｒの構成の説明を省略する。

連結具２Ｌは、図３に示すように、支持部ＳＰ_２Ｌ及び上下一対のフランジ部ＦＡ_２Ｌ，ＦＢ_２Ｌを有する。支持部ＳＰ_２Ｌは、フランジ部ＦＡ_２Ｌとフランジ部ＦＢ_２Ｌの間に設けられている。支持部ＳＰ_２Ｌは、フランジ部ＦＡ_２Ｌ，ＦＢ_２Ｌよりも少し後方に位置している。支持部ＳＰ_２Ｌは、本体部１の左端部を支持する。支持部ＳＰ_２Ｌは、本体部１の左端部の外周面を覆っている。つまり、本体部１の左端部が支持部ＳＰ_２Ｌを貫通している。

フランジ部ＦＡ_２Ｌの上端部には、車両前後方向に延びる貫通孔ＴＨ_２Ｌが設けられている。貫通孔ＴＨ_２Ｌには、金属製のカラーＣ（筒部品）が組み付けられている。

フランジ部ＦＢ_２Ｌとフランジ部ＦＢ_２Ｌとは上下対称である。すなわち、フランジ部ＦＢ_２Ｌの下端部には、車両前後方向に延びる貫通孔ＴＨ_２Ｌが設けられている。貫通孔ＴＨ_２Ｌには、金属製のカラーＣ（筒部品）が組み付けられている。

なお、連結具２Ｌの前面は、車両前後方向に垂直な平面状に形成されている。連結具２Ｌの前面であって、その車両高さ方向における中央部には、凹部ＲＰ_２Ｌが形成されており、凹部ＲＰ_２Ｌ内には、リブＲＢ_２Ｌが設けられている。

連結具２Ｌ，２Ｒの後方から、カラーＣ内に図示しないボルトが挿入され、前記ボルトが車両のフロントピラーに締結される。このようにして、インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲが車両に固定される。

つぎに、インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲの製造方法について具体的に説明する。

（押出工程）
まず、図４に示すように、アルミニウム合金材がダイスＤ（押出成形用金型）から押し出され、所定の長さに切断されて押出成形体ＭＢが形成される。押出成形体ＭＢの外形は、本体部１と略同一である。つまり、押出成形体ＭＢは、筒形部材であり、その長手方向に垂直な断面は正八角形を呈する。

ダイスＤの内周面には、図５に示すように、複数の凸部ＰＤが周方向に等間隔に設けられている。ダイスＤの軸方向（つまり押出方向）に垂直な断面において、凸部ＰＤは略矩形を呈する。このようなダイスＤを用いて形成された押出成形体ＭＢの外周面には、その長手方向へ直線状に延びる複数の溝部Ｇ１が形成されている（図６参照）。溝部Ｇ１の幅は、例えば、０．５ｍｍである。溝部Ｇ１の深さは、例えば、１．０ｍｍである。また、隣り合う溝部Ｇ１のピッチ（間隔）は、例えば、１．０ｍｍである。

（レーザー光照射工程）
つぎに、押出工程にて製造された押出成形体ＭＢの各側面部１１の長手方向における両端部の領域Ａ，Ａに、レーザー光がそれぞれ照射される。図７に示すように、各領域Ａにおいて、押出成形体ＭＢの長手方向に直交する方向にレーザー光が走査される。これにより、各領域Ａ内にて、溝部Ｇ１に直交する方向へ直線状にそれぞれ延びる複数の溝部Ｇ２が形成される（図８参照）。なお、本実施形態では、本体部１は８個の側面部１１から構成されているが、これらの全ての側面部１１に溝部Ｇ２が形成される。また、溝部Ｇ２の幅は、例えば、０．０４ｍｍである（図８参照）。溝部Ｇ２の深さは、例えば、０．１ｍｍである。また、隣り合う溝部Ｇ２のピッチ（間隔）は、例えば、０．１２ｍｍである。上記のような溝部Ｇ２が形成されることにより、領域Ａ，Ａの表面粗さが、その他の部分に比べて大きく設定（粗面化）される。

（インサート成形工程）
つぎに、インサート成形法を用いて、連結具２Ｌ，２Ｒが領域Ａ，Ａに形成される。つまり、図９に示すように、連結具２Ｌ，２Ｒを形成するための金型Ｍの上型ＵＭと下型ＬＭの間に押出成形体ＭＢの領域Ａ，Ａが挟み込まれる。つぎに、金型Ｍ内に、溶融した合成樹脂材が射出される。最後に、金型Ｍの内部の合成樹脂材が冷却されて固化される。上記のようにして、インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲが製造される。

特許文献１の製造方法を用いた場合、押出成形体ＭＢの各側面部１１は平滑面状に形成され、その表面に、レーザー光を用いて溝部Ｇ１及び溝部Ｇ２が形成される。これに対し、本実施形態では、押出成形体ＭＢを押出成形法を用いて形成するためのダイスＤの内周面に複数の凸部ＰＤが設けられ、押出成形体ＭＢの外形が押出成形法用いて形成される際、その側面部１１に、複数の溝部Ｇ１が同時に形成される。そして、その後のレーザー光照射工程において、レーザー光を用いて、溝部Ｇ２が形成される。このように、本実施形態によれば、レーザー光照射工程において溝部Ｇ１を形成する必要が無いため、レーザー光照射工程を短縮でき、インストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲの製造コストを削減できる。

また、インサート成形工程において、金型Ｍ内に射出された合成樹脂材が溝部Ｇ１及び溝部Ｇ２に沿って流動する。そして、溝部Ｇ１及び溝部Ｇ２に入り込んだ合成樹脂材が固化する。これにより、本体部１と連結具２Ｌ，２Ｒとの境界部にアンカー効果が生じ、本体部１と連結具２Ｌ，２Ｒとの接合強度が高められる。具体的には、本体部１の長手方向に延びる溝部Ｇ１に合成樹脂材が入り込むことにより、連結具２Ｌ，２Ｒを本体部１の中心軸回りにねじる方向への外力に対する強度が高められる。また、本体部１の長手方向に垂直な方向に延びる溝部Ｇ２に合成樹脂材が入り込むことにより、連結具２Ｌ，２Ｒを本体部１から引き抜く方向への外力に対する強度が高められる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、溝部Ｇ１の断面形状は上記実施形態に限られない。例えば、図１０に示すように、溝部Ｇ１の断面形状が三角形を呈するように、ダイスＤの凸部ＰＤを設定してもよい。また、図１１に示すように、溝部Ｇ１の断面形状が負角形状を呈するように、ダイスＤの凸部ＰＤを設定してもよい。つまり、溝部Ｇ１の溝深さ方向における底部側へ向かうに従って、溝幅が徐々に増大するように設定してもよい。

また、上記実施形態では、本体部１の側面部１１に、本体部１の長手方向に延びる複数の溝部Ｇ１が形成されているが、これに代えて、図１２に示すように、本体部１の長手方向に延びる複数の凸部Ｐ１が形成されてもよい。この場合、図１３に示すように、ダイスＤの内周面に複数の溝部ＧＤを形成すればよい。なお、この凸部Ｐ１の断面形状は、図１２の例に限られず、三角形、負角形状などを呈してもよい。

また、本体部１の長手方向における中間部に溝部Ｇ２を設けても良い。また、上記実施形態では、溝部Ｇ２は溝部Ｇ１に対して直交しているが、溝部Ｇ１の延設方向に対する溝部Ｇ２の延設方向の傾斜角度は上記実施形態に限られず、例えば、３０°、４５°などであってもよい。

また、上記実施形態では、領域Ａ，Ａの全面（本体部１の全周）に亘って溝部Ｇ２が形成されているが、一部分のみに溝部Ｇ２が形成されて良い。すなわち、本体部１を構成する８個の側面部１１のうちのいずれか１つの側面部１１又は複数の側面部１１に溝部Ｇ２が形成されても良い。

また、上記実施形態では、本体部１の長手方向に垂直な断面が正八角形を呈するように構成されているが、本体部１の断面の形状は正八角形に限られず、多角形、円形などを呈するように構成されていてもよい。また、本実施形態は、本発明をインストゥルメントパネルリインフォースメントＩＲに適用した例であるが、本発明は、他の車両用部品にも適用可能である。また、本発明は、筒状の部品に限られず、板状、棒状、ブロック状など、どのような形状の部品にも適用可能である。

また、上記実施形態では、本体部１と連結具２Ｌ，２Ｒとの接合強度を高めるために、領域Ａ、Ａを粗面化している。領域Ａ，Ａを粗面化する目的はこれに限られず、例えば、意匠（外観）を向上させることを目的としてもよい。

ＩＲ・・・インストゥルメントパネルリインフォースメント、１・・・本体部、２Ｌ，２Ｒ・・・連結具、１１・・・側面部、Ｄ・・・外径、ＰＤ・・・凸部、ＰＧ・・・溝部、Ｇ１，Ｇ２・・・溝部、Ｐ１・・・凸部

Claims

内周面に凹部又は凸部を有するダイスから金属材を押し出すことにより、所定の方向に延びる側面部であって、その表面から突出するとともに前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凸部、又は前記表面にて前記所定の方向に直線状に平行に延びる複数の凹部を有する側面部を備えた押出成形体を製造する押出工程と、
前記押出成形体の前記側面部に対し、前記所定の方向に交差する方向へレーザー光のスポットを走査して、前記凸部又は凹部に交差する複数の溝部を形成するレーザー光照射工程と、
を含む、押出同時粗面化方法。
請求項１に記載の押出同時粗面化方法において、
前記レーザー光照射工程は、前記部材の所定の領域にのみ、前記複数の溝部を形成する工程である、押出同時粗面化方法。
請求項２に記載の押出同時粗面化方法において、
前記レーザー光照射工程にて前記複数の溝部が形成された領域に、インサート成形法を用いて合成樹脂製のブラケット部を一体化する成形工程をさらに含む、押出同時粗面化方法。
請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の押出同時粗面化方法において、
前記レーザー光照射工程にて形成される前記複数の溝部が、前記所定の方向に対して所定角度だけ傾斜した方向に延設されている、押出同時粗面化方法。
請求項４に記載の押出同時粗面化方法において、
前記所定角度が９０°である、押出同時粗面化方法。