JP6030480B2 - 締結樹脂構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂製の樹脂部材に金属製の被締結部が接合され、接合された被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体及びその製造方法に関する。
車両のなかには、ダッシュパネルやフロントピラー（以下、締結樹脂構造体という）が炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成され、締結樹脂構造体にアルミニウム合金製のフロントサイドメンバがボルト・ナットで取り付けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この締結樹脂構造体は、炭素繊維強化プラスチックで形成されたダッシュパネル本体やフロントピラー本体（以下、樹脂部材という）と、樹脂部材に接合された金属製のカラー（以下、被締結部という）を含む。
この被締結部にフロントサイドメンバの取付孔が同軸上に配置され、取付孔および被締結部にボルトが貫通される。貫通されたボルトがナットで締結されることにより締結樹脂構造体にアルミニウム合金製のフロントサイドメンバがボルト・ナットで取り付けられる。
特開２００７−２９０４２６号公報
特許文献１の締結樹脂構造体は、アルミニウム合金製のフロントサイドメンバを取り付けるために樹脂部材に金属製の被締結部を接着剤などで接合する必要がある。
ここで、炭素繊維強化プラスチックは金属材と線膨張率が異なるため、樹脂部材および被締結部間に介在された接着剤に温度変化による応力が発生する。このため、高温環境や低温環境において、温度変化による応力が発生した際に接着剤の接合強度（強固な接合状態）を確保する工夫が要求される。
接着剤の接合強度を確保する手段として、樹脂部材および被締結部の接合面積を大きくすることが考えられる。しかし、樹脂部材および被締結部の接合面積を大きくすると、被締結部が大きくなり、締結樹脂構造体の重量が増す。
さらに、被締結部が大きくなるため、締結樹脂構造体を他の締結体に締結する際に、被締結部を配置する箇所に大きな空間を確保する必要があり、そのことが設計の自由度を高める妨げになっていた。
本発明は、樹脂部材および被締結部の接合強度（強固な接合状態）を確保した状態で、被締結部を小さく抑え、かつ締結樹脂構造体の軽量化を図ることができ、加えて、締結樹脂構造体を他の締結体に締結する際に被締結部を小さな空間に配置できる締結樹脂構造体及びその製造方法を提供することを課題とする。
請求項１に係る発明は、樹脂製の樹脂部材を備え、該樹脂部材に接合された金属製の被締結部を備え、該被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体であって、前記被締結部のうち前記樹脂部材に接合される部位に設けられ、かつ、発泡可能な金属材料または炭化ケイ素で形成された発泡部を備え、該発泡部に樹脂が含浸されることにより、前記発泡部が前記樹脂部材に接合されることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、樹脂製の樹脂部材を備え、該樹脂部材に接合された金属製の被締結部を備え、該被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体の製造方法であって、前記被締結部のうち前記樹脂部材に接合される部位に、発泡可能な金属材料または炭化ケイ素で形成された発泡部を設ける工程と、前記被締結部および前記発泡部を成形型に配置する工程と、前記成形型のキャビティに樹脂を射出して、該樹脂を前記発泡部に含浸することにより、前記発泡部を前記樹脂部材に接合する工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項１に係る発明では、被締結部に発泡部を設け、発泡部に樹脂を含浸（発泡部の空洞に充填）させることにより発泡部を樹脂部材に接合するようにした。よって、樹脂部材および被締結部間に、樹脂が含浸された発泡部（以下、樹脂部が含浸された発泡部を「中間部」という）を介在させることができる。
この中間部は、発泡部および樹脂の両部材が含まれている。よって、中間部の線膨張率を、発泡部の線膨張率と樹脂の線膨張率との間（すなわち、被締結部の線膨張率と樹脂部材の線膨張率との間）に設定できる。
これにより、高温環境や低温環境の温度変化により、樹脂部材および被締結部間の界面に集中発生する応力を中間部で緩和することができる。
さらに、発泡部は内部に多数の空洞を含んでいる。よって、発泡部の表面積が大きくなる。表面積が大きな表面に樹脂を接合することにより、被締結部を大きくすることなく、樹脂に対する発泡部の接合面積を大きく確保できる。
このように、樹脂部材および被締結部間に発泡部（中間部）を介在させることにより、樹脂部材および被締結部間の界面に集中発生する応力を中間部で緩和し、かつ、樹脂部に対する発泡部の接合面積を大きく確保できる。
よって、樹脂部材および発泡部を接合した状態において、樹脂部材の接合強度（強固な接合状態）を確保できる。これにより、金属製の被締結部を小さく抑えることができ、締結樹脂構造体の軽量化を図ることができる。
さらに、被締結部を小さく抑えることにより、締結樹脂構造体を他の構造体に締結する際に、被締結部を小さな空間に配置することができる。これにより、被締結部を配置する空間を容易に確保することができ、設計の自由度を高めることができる。
請求項２に係る発明では、被締結部に発泡部を設け、被締結部および発泡部を成形型に配置するようにした。配置後、成形型のキャビティに樹脂を射出することにより、発泡部に樹脂を含浸させて発泡部を樹脂部材に接合できる。
このように、被締結部に発泡部を設けることにより、キャビティに樹脂を射出するだけで被締結部を発泡部を介して接合できる。
これにより、締結樹脂構造体を容易に製造することができるので、締結樹脂構造体のコストを抑えることができる。
本発明に係る実施例１の締結樹脂構造体を示す斜視図である。 図１の２−２線断面図である。 実施例１の第１カラー部および第１発泡金属部を示す分解斜視図である。 図２の４部拡大図である。 実施例１の締結樹脂構造体を製造する方法を説明する図である。 図４の接合樹脂部に生じる応力を緩和する例を説明する図である。 本発明に係る実施例２の締結樹脂構造体を示す斜視図である。 図７の８−８線断面図である。 本発明に係る実施例３の締結樹脂構造体を示す斜視図である。 図９の１０−１０線断面図である。 本発明に係る実施例４の締結樹脂構造体を示す断面図である。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
実施例１に係る締結樹脂構造体１０及び締結樹脂構造体１０の製造方法について説明する。
図１に示すように、締結樹脂構造体１０は、例えば、パワープラントを支持可能に平面視略コ字状に形成された車両用のサブフレームである。
パワープラントは、一例として、エンジンとトランスミッションとが一体に形成されたエンジン／トランスミッションユニットである。
この締結樹脂構造体１０は、平面視略コ字状に形成された繊維強化樹脂部材（樹脂部材）１２と、繊維強化樹脂部材１２の両角部１２ａ，１２ｂに形成された第１、第２のカラー部（被締結部）１４，１５と、繊維強化樹脂部材１２の両端部１２ｃ，１２ｄに形成された第３、第４のカラー部（被締結部）１６，１７とを備えている（含む）。
さらに、締結樹脂構造体１０は、第１〜第４のカラー部１４，１５，１６，１７にそれぞれ設けられた第１〜第４の発泡金属部（発泡部）２１，２２，２３，２４と、第１〜第４の発泡金属部２１，２２，２３，２４を繊維強化樹脂部材１２に接合する樹脂部２６とを備えている（含む）。
繊維強化樹脂部材１２は、繊維強化樹脂で略ロ字状の閉断面に形成された樹脂製の部材である。この繊維強化樹脂部材１２は、平面視略コ字状に形成された頂部３２と、平面視略コ字状に形成された外壁部３３と、平面視略コ字状に形成された内壁部３４と、平面視略コ字状に形成された底部３５とを有する。
頂部３２、外壁部３３、内壁部３４および底部３５で略ロ字状の閉断面が形成されている。頂部３２、外壁部３３、内壁部３４および底部３５は、連続繊維マット（例えば、炭素繊維）の両面に熱可塑性樹脂（シート）が積層されたＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）である。
図１、図２に示すように、繊維強化樹脂部材１２の両角部１２ａ，１２ｂおよび両端部１２ｃ，１２ｄに第１取付孔３７〜第４取付孔（一方の角部１２ａに形成された第１取付孔３７のみ図示する）が形成されている。第１取付孔３７〜第４取付孔に第１発泡金属部２１〜第４発泡金属部２４がそれぞれ差し込まれる。
ここで、第１カラー部１４〜第４カラー部１７はそれぞれ類似部材であり、以下第１カラー部１４について詳説して第２カラー部１５〜第４カラー部１７の説明を省略する。
また、第１発泡金属部２１〜第４発泡金属部２４はそれぞれ類似部材であり、以下第１発泡金属部２１について詳説して第２発泡金属部２２〜第４発泡金属部２４の説明を省略する。
図２、図３に示すように、第１カラー部１４は、第１取付孔３７に上方から差し込み可能なアルミニウム合金製（金属製）の上カラー４１と、第１取付孔３７に下方から差し込み可能なアルミニウム合金製（金属製）の下カラー４５とを備えている（含む）。
すなわち、第１カラー部１４は、上カラー４１および下カラー４５に二分割されている。
上カラー４１は、アルミニウム合金の粉体を焼結することにより形成され、筒状に形成された上筒部４２と、上筒部４２の上端部４２ａから半径方向外側に張り出された上張出部４３とを有する。
上カラー４１のうち、上筒部４２の外周４２ｂおよび上張出部４３の下面４３ａで、繊維強化樹脂部材１２の取付孔周縁部３８（後述する）に接合される部位（以下、上カラー部位という）４１ａが形成される。
下カラー４５は、上カラー４１と同様にアルミニウム合金の粉体を焼結することにより形成され、筒状に形成された下筒部４６と、下筒部４６の下端部４６ａから半径方向外側に張り出された下張出部４７とを有する。
下カラー４５のうち、下筒部４６の外周４６ｂおよび下張出部４７の上面４７ａで、繊維強化樹脂部材１２の取付孔周縁部３８（後述する）に接合される部位（以下、下カラー部位という）４５ａが形成される。
上カラー４１および下カラー４５で貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８はボルト（締結部材）６５（図１参照）が差込み可能に形成されている。
なお、上カラー４１および下カラー４５を同一部材とすることが可能であるが、実施例１では構成の理解を容易にするために個別に符号を付した。
第１発泡金属部２１は、アルミニウム合金製の発泡金属（一例として、オープンセル構造の連続気泡体の発泡金属）で形成されている。この第１発泡金属部２１は、上カラー４１に設けられて第１取付孔３７に上方から差し込み可能な上発泡金属部５１と、下カラー４５に設けられて第１取付孔３７に下方から差し込み可能な下発泡金属部５５とを備えている（含む）。
上発泡金属部５１は、上カラー４１を形成する際に、上カラー４１と一体にアルミニウム合金で発泡金属に形成されることにより多数の空洞５４（図４参照）を有する。
この上発泡金属部５１は、上筒部４２の外周４２ｂに設けられることにより筒状に形成された上発泡筒部５２と、上発泡筒部５２の上端部５２ａから上張出部４３（下面４３ａ）に沿って半径方向外側に張り出された上発泡張出部５３とを有する。
すなわち、上発泡金属部５１は上カラー部位４１ａに一体に設けられている。
下発泡金属部５５は、上発泡金属部５１と同様に、下カラー４５を形成する際に、下カラー４５と一体にアルミニウム合金で発泡金属に形成されることにより多数の空洞（図示せず）を有する。
この下発泡金属部５５は、下筒部４６の外周に設けられることにより筒状に形成された下発泡筒部５６と、下発泡筒部５６の下端部５６ａから下張出部４７に沿って半径方向外側に張り出された下発泡張出部５７とを有する。
すなわち、下発泡金属部５５は下カラー部位４５ａに一体に設けられている。
なお、上発泡金属部５１および下発泡金属部５５を同一部材とすることが可能であるが、実施例１では構成の理解を容易にするために個別に符号を付した。
図２、図４に示すように、樹脂部２６は、上発泡金属部５１に含浸された含浸樹脂部２７と、含浸樹脂部２７に連続して設けられて上発泡金属部５１および繊維強化樹脂部材１２（具体的には、取付孔周縁部３８）を接合する接合樹脂部２８と、接合樹脂部２８に連続して設けられて繊維強化樹脂部材１２を補強する補強樹脂部２９とを有する。
取付孔周縁部３８は、繊維強化樹脂部材１２の一方の角部１２ａに形成された第１取付孔３７を形成する周縁部である。
含浸樹脂部２７は、上発泡金属部５１の多数の空洞５４に充填されている。上発泡金属部５１の多数の空洞５４に含浸樹脂部２７が充填されることにより、上発泡金属部５１および含浸樹脂部２７で上中間部（中間部）６１が形成されている。
上中間部６１は、アルミニウム合金（金属）および樹脂の両部材が含まれている。よって、上中間部６１の線膨張率δ１が、アルミニウム合金の線膨張率と樹脂の線膨張率との間（すなわち、上カラー４１の線膨張率δ２と繊維強化樹脂部材１２の線膨張率δ３との間）に設定される。
上中間部６１は、繊維強化樹脂部材１２（取付孔周縁部３８）および上カラー４１（上カラー部位４１ａ）間に介在され、上カラー４１と一体に形成されている。また、上中間部６１および取付孔周縁部３８間に接合樹脂部２８（後述する）が介在されている。
接合樹脂部２８は、上発泡金属部５１および繊維強化樹脂部材１２（取付孔周縁部３８）間に介在（充填）されている。充填された接合樹脂部２８で上発泡金属部５１および取付孔周縁部３８が接合されている。
これにより、上カラー４１（上カラー部位４１ａ）が取付孔周縁部３８に上発泡金属部５１を介して接合樹脂部２８で接合されている。
補強樹脂部２９は、繊維強化樹脂部材１２の内壁１３に沿って設けられている。具体的には、繊維強化樹脂部材１２が略ロ字状の閉断面に形成され、閉断面に形成された繊維強化樹脂部材１２の内壁１３に補強樹脂部２９が所定の厚さ寸法で設けられている。
繊維強化樹脂部材１２の内壁１３に補強樹脂部２９が設けられることにより、繊維強化樹脂部材１２が補強樹脂部２９で補強されている。
上カラー４１（上カラー部位４１ａ）を上発泡金属部５１に接合樹脂部２８で接合する際に、繊維強化樹脂部材１２の内壁１３に沿って補強樹脂部２９を設けることができる。
よって、補強樹脂部２９を簡単に設けることができる。
図１、図２に戻って、下カラー４５は、上カラー４１と同様に、下発泡金属部５５が下カラー部位４５ａに設けられている。この下発泡金属部５５が繊維強化樹脂部材１２（取付孔周縁部３８）に接合樹脂部２８で接合されることにより、下カラー４５の下カラー部位４５ａが、取付孔周縁部３８に下発泡金属部５５を介して接合樹脂部２８で接合されている。
これにより、第１カラー部１４が取付孔周縁部３８に接合樹脂部２８で接合されている。
さらに、第２カラー部１５〜第４カラー部１７が、第１カラー部１４と同様に、繊維強化樹脂部材１２に接合樹脂部２８で接合されている。
第１カラー部１４〜第４カラー部１７にボルト（締結部材）６５が差し込まれ、第１カラー部１４〜第４カラー部１７から上方に突出したねじ部６５ａがナット（締結部材）６６にねじ結合される。ナット６６は、車体（他の構造体）６８に溶接されている。
これにより、締結樹脂構造体１０が車体６８にボルト６５ナット６６で締結される。
つぎに、締結樹脂構造体１０を製造する製造方法を図３、図５に基づいて第１カラー部１４を代表例として説明する。
図３に示すように、第１発泡金属部２１を設ける工程において、第１カラー部１４のうち繊維強化樹脂部材１２に接合される部位に第１発泡金属部２１を設ける。
図５（ａ）に示すように、成形型７６への配置工程において、繊維強化樹脂部材１２を連続繊維マット７１（例えば、炭素繊維）の両面に熱可塑性樹脂（シート）７２，７３を積層して形成する。繊維強化樹脂部材１２は上下に２分割された状態に形成される。
２分割された繊維強化樹脂部材１２を成形型７６の固定型７７に配置する。
図５（ｂ）に示すように、２分割された繊維強化樹脂部材１２を成形型７６の固定型７７に配置する際に、繊維強化樹脂部材１２の内部７４に中子７５を配置する。
固定型７７に繊維強化樹脂部材１２を配置した後、繊維強化樹脂部材１２の第１取付孔３７に第１カラー部１４および第１発泡金属部２１を配置する。第１カラー部１４および第１発泡金属部２１を配置した後、可動型７８を移動して成形型７６を型締めする。
図５（ｃ）に示すように、第１発泡金属部２１の接合工程において、成形型７６を型締めした後、成形型７６のキャビティ７９（図５（ｂ）参照）に樹脂を射出する。キャビティ７９に樹脂を射出することにより、キャビティ７９に樹脂が充填されるとともに、第１発泡金属部２１に樹脂が含浸される。
これにより、樹脂部２６が形成（オーバモールド成形）され、樹脂部２６の接合樹脂部２８で第１発泡金属部２１が繊維強化樹脂部材１２に接合される。第１発泡金属部２１が繊維強化樹脂部材１２に接合されることにより締結樹脂構造体１０が製造される。
締結樹脂構造体１０を製造した後、成形型７６（図５（ｂ）参照）を型開きして、成形型７６から締結樹脂構造体１０を取り出す。取り出した締結樹脂構造体１０から中子７５（（ｂ）参照）を取り除くことにより締結樹脂構造体１０の製造工程が完了する。
このように、第１カラー部１４に第１発泡金属部２１を設けることにより、キャビティ７９に樹脂を射出するだけで第１カラー部１４を第１発泡金属部２１を介して繊維強化樹脂部材１２に接合できる。
これにより、締結樹脂構造体１０を容易に製造することができるので、締結樹脂構造体１０のコストを抑えることができる。
つぎに、第１カラー部１４の上カラー４１と繊維強化樹脂部材１２との接合状態を図６に基づいて説明する。
なお、第１カラー部１４（下カラー４５）〜第４カラー部１７と繊維強化樹脂部材１２との接合状態は上カラー４１の接合状態と同様であり、第１カラー部１４（下カラー４５）〜第４カラー部１７についての説明を省略する。
図６に示すように、繊維強化樹脂部材１２および上カラー４１間に上中間部６１を介在させることにより、上中間部６１に接合樹脂部２８を接触させることができる。
上中間部６１には、アルミニウム合金（金属）および樹脂（含浸樹脂部２７）の両部材が含まれている。よって、上中間部６１の線膨張率δ１を上カラー４１の線膨張率δ２と繊維強化樹脂部材１２の線膨張率δ３との間に設定できる。
これにより、上中間部６１および繊維強化樹脂部材１２（取付孔周縁部３８）間の線膨張率差（δ１−δ３）を線膨張率差（δ１−δ２）より小さく抑えることができる。したがって、高温環境や低温環境の温度変化により、接合樹脂部２８および上カラー４１間の界面に集中発生する応力を上中間部６１で緩和することができる。
さらに、上発泡金属部５１は内部に多数の空洞５４を含んでいる。よって、上発泡金属部５１の表面積Ｓ１が大きくなる。これにより、上発泡金属部５１（すなわち、上カラー４１）を大きくすることなく、接合樹脂部２８（含浸樹脂部２７も含む）に対する上発泡金属部５１の接合面積Ｓ２を大きく確保できる。
このように、繊維強化樹脂部材１２（取付孔周縁部３８）および上カラー４１間に上中間部６１を介在させることにより、接合樹脂部２８および上カラー４１間の界面に集中発生する応力を上中間部６１で緩和し、かつ、接合樹脂部２８（含浸樹脂部２７も含む）に対する上発泡金属部５１の接合面積Ｓ２を大きく確保できる。
よって、繊維強化樹脂部材１２および上発泡金属部５１を接合樹脂部２８で接合した状態において、接合樹脂部２８の接合強度（強固な接合状態）を確保できる。これにより、アルミニウム合金製（金属製）の上カラー４１を小さく抑えることができ、締結樹脂構造体１０の軽量化を図ることができる。
さらに、上カラー４１を小さく抑えることにより、図１に示すように、締結樹脂構造体１０を他の構造体６８に締結する際に、上カラー４１を小さな空間に配置することができる。
これにより、上カラー４１を配置する空間を容易に確保することができ、設計の自由度を高めることができる。
つぎに、実施例２〜実施例４の締結樹脂構造体を図７〜図１１に基づいて説明する。なお、実施例２〜実施例４の締結樹脂構造体において実施例１の締結樹脂構造体１０と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
実施例２に係る締結樹脂構造体８０について説明する。
図７に示すように、締結樹脂構造体８０は、実施例１の第１〜第４のカラー部１４〜１７を第１〜第４のブロック部（被締結部）８２〜８５に代えたもので、その他の構成は実施例１の締結樹脂構造体１０と略同様である。
繊維強化樹脂部材１２の両角部１２ａ，１２ｂおよび両端部１２ｃ，１２ｄに、第１〜第４のブロック部８２〜８５がそれぞれ発泡金属部（発泡部）８７（図８参照）を介して設けられている。
ここで、第１ブロック部８２〜第４ブロック部８５はそれぞれ類似部材であり、以下第１ブロック部８２について詳説して第２ブロック部８３〜第４ブロック部８５の説明を省略する。
図８に示すように、第１ブロック部８２は、アルミニウム合金の粉体を焼結することにより略矩形体状に形成され、ボルト（締結部材）６５（図１参照）を差込可能な貫通孔８９が形成されている。
第１ブロック部８２のうち、第１ブロック面８２ａおよび第２ブロック面８２ｂ（図７参照）で、繊維強化樹脂部材１２の一方の角部１２ａに接合される部位（以下、ブロック部位という）８２ｃが形成される。
発泡金属部８７は、第１ブロック部８２を形成する際に、第１ブロック部８２と一体にアルミニウム合金で発泡金属（一例として、オープンセル構造の連続気泡体の発泡金属）に形成されることにより多数の空洞を有する。
この発泡金属部８７は、第１ブロック部８２のブロック部位８２ｃに一体に設けられている。
発泡金属部８７および繊維強化樹脂部材１２（一方の角部１２ａ）が樹脂部２６の接合樹脂部２８で接合されている。
この状態において、発泡金属部８７の多数の空洞に含浸樹脂部２７（図４参照）が充填されることにより、発泡金属部８７および含浸樹脂部２７で中間部９１が形成されている。
中間部９１は、アルミニウム合金（金属）および樹脂の両部材が含まれている。よって、中間部９１の線膨張率が、アルミニウム合金の線膨張率と樹脂の線膨張率との間（すなわち、第１ブロック部８２の線膨張率と繊維強化樹脂部材１２の線膨張率との間）に設定される。
この中間部９１は、繊維強化樹脂部材１２（一方の角部１２ａ）および第１ブロック部８２間に介在され、第１ブロック部８２と一体に形成されている。また、中間部９１および一方の角部１２ａ間に接合樹脂部２８が介在されている。
よって、中間部９１および一方の角部１２ａ間の線膨張率差を小さく抑えることができる。これにより、高温環境や低温環境の温度変化により、接合樹脂部２８および第１ブロック部８２間の界面に集中発生する応力を中間部９１で緩和することができる。
さらに、発泡金属部８７は内部に多数の空洞を含んでいるので表面積が大きくなる。発泡金属部８７（すなわち、第１ブロック部８２）を大きくすることなく、接合樹脂部２８（含浸樹脂部２７も含む）に対する発泡金属部８７の接合面積を大きく確保できる。
このように、繊維強化樹脂部材１２（一方の角部１２ａ）および第１ブロック部８２間に中間部９１を介在させることにより、接合樹脂部２８および第１ブロック部８２間の界面に集中発生する応力を中間部９１で緩和し、かつ、接合樹脂部２８（含浸樹脂部２７も含む）に対する発泡金属部８７の接合面積を大きく確保できる。
よって、一方の角部１２ａおよび発泡金属部８７を接合樹脂部２８で接合した状態において、接合樹脂部２８の接合強度（強固な接合状態）を確保できる。これにより、アルミニウム合金製（金属製）の第１ブロック部８２を小さく抑えることができ、締結樹脂構造体８０の軽量化を図ることができる。
さらに、第１ブロック部８２を小さく抑えることにより、図７に示す締結樹脂構造体８０を車体６８（図１参照）に締結する際に、第１ブロック部８２を小さな空間に配置することができる。
これにより、第１ブロック部８２を配置する空間を容易に確保することができ、設計の自由度を高めることができる。
ここで、締結樹脂構造体８０は、実施例１の締結樹脂構造体１０を製造する製造方法と同様に製造することができる。
これにより、締結樹脂構造体８０を容易に製造することができるので、締結樹脂構造体８０のコストを抑えることができる。
すなわち、実施例２に係る締結樹脂構造体８０によれば、実施例１に係る締結樹脂構造体１０と同様の効果を得ることができる。
さらに、実施例２によれば、第１ブロック部８２などの金属構造体そのものを接合することができるので締結樹脂構造体の用途の拡大を図ることができる。
実施例３に係る締結樹脂構造体１００について説明する。
図９に示すように、締結樹脂構造体１００は、実施例１の繊維強化樹脂部材１２を射出成形用の樹脂部材１０２に代えたもので、その他の構成は実施例１の締結樹脂構造体１０と略同様である。
樹脂部材１０２は、樹脂材を用いて車体６８に取付可能に射出成形された樹脂製の部材である。この樹脂部材１０２の第１〜第３の端部１０２ａ〜１０２ｃに第１〜第３のカラー部（被締結部）１０４〜１０６がそれぞれ設けられている。
ここで、第１カラー部１０４〜第３カラー部１０６はそれぞれ類似部材であり、以下第１カラー部１０４について詳説して第２カラー部１０５〜第３カラー部１０６の説明を省略する。
第１〜第３のカラー部１０４〜１０６にボルト（締結部材）１０８が差し込まれ、差し込まれたボルト１０８が車体６８に締結されることにより車体６８に締結樹脂構造体１００が取り付けられる（締結される）。
一方、締結樹脂構造体１００の支持カラー１０９にボルトが差し込まれ、差し込まれたボルトがエンジンなどにねじ結合されることによりエンジンなどが締結樹脂構造体１００で支持される。
支持カラー１０９は、樹脂部材１０２に弾性体１１１を介して設けられている。
図１０に示すように、第１カラー部１０４は、アルミニウム合金の粉体を焼結することにより円筒状に形成され、ボルト１０８（図９参照）を差込可能な貫通孔１１３が形成されている。
第１カラー部１０４のうち、第１カラー部１０４の外周面で樹脂部材１０２の第１端部１０２ａに接合される部位（以下、カラー部位という）１０４ａが形成される。
発泡金属部（発泡部）１１５は、第１カラー部１０４を形成する際に、第１カラー部１０４と一体にアルミニウム合金で発泡金属（一例として、オープンセル構造の連続気泡体の発泡金属）に形成されることにより多数の空洞を有する。
この発泡金属部１１５は、第１カラー部１０４のカラー部位１０４ａに一体に設けられている。
発泡金属部１１５および樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）が樹脂部１１７の接合樹脂部１１８で接合されている。
この状態において、発泡金属部１１５の多数の空洞に含浸樹脂部（図４に示す含浸樹脂部２７と同様）が充填されることにより、発泡金属部１１５および含浸樹脂部で中間部１２１が形成されている。
中間部１２１は、アルミニウム合金（金属）および樹脂の両部材が含まれている。よって、中間部１２１の線膨張率が、アルミニウム合金の線膨張率と樹脂の線膨張率との間（すなわち、第１カラー部１０４の線膨張率と樹脂部材１０２の線膨張率との間）に設定される。
この中間部１２１は、樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）および第１カラー部１０４間に介在され、第１カラー部１０４と一体に形成されている。また、中間部１２１および第１端部１０２ａ間に接合樹脂部１１８が介在されている。
よって、中間部１２１および第１端部１０２ａ間の線膨張率差を小さく抑えることができる。これにより、高温環境や低温環境の温度変化により、接合樹脂部１１８および第１カラー部１０４間の界面に集中発生する応力を中間部１２１で緩和することができる。
さらに、発泡金属部１１５は内部に多数の空洞を含んでいるので表面積が大きくなる。表面積が大きな発泡金属部１１５に含浸樹脂部を接合することにより、発泡金属部１１５（すなわち、第１カラー部１０４）を大きくすることなく、接合樹脂部１１８（含浸樹脂部も含む）に対する発泡金属部１１５の接合面積を大きく確保できる。
このように、樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）および第１カラー部１０４間に中間部１２１を介在させることにより、接合樹脂部１１８および第１カラー部１０４間の界面に集中発生する応力を中間部１２１で緩和し、かつ、接合樹脂部１１８（含浸樹脂部も含む）に対する発泡金属部１１５の接合面積を大きく確保できる。
よって、第１端部１０２ａおよび発泡金属部１１５を接合樹脂部１１８で接合した状態において、接合樹脂部１１８の接合強度（強固な接合状態）を確保できる。これにより、アルミニウム合金製（金属製）の第１カラー部１０４を小さく抑えることができ、締結樹脂構造体１００の軽量化を図ることができる。
さらに、第１カラー部１０４を小さく抑えることにより、図９に示す締結樹脂構造体１００を車体６８（図９参照）に締結する際に、第１カラー部１０４を小さな空間に配置することができる。
これにより、第１カラー部１０４を配置する空間を容易に確保することができ、設計の自由度を高めることができる。
ここで、締結樹脂構造体１００は、実施例１の締結樹脂構造体１０を製造する製造方法と同様に製造することができる。
これにより、締結樹脂構造体１００を容易に製造することができるので、締結樹脂構造体１００のコストを抑えることができる。
すなわち、実施例３に係る締結樹脂構造体１００によれば、実施例１に係る締結樹脂構造体１０と同様の効果を得ることができる。
さらに、実施例３によれば、射出成形用の樹脂部材１０２に金属製の部材（第１〜第３のカラー部１０４〜１０６）を接合することができるので締結樹脂構造体の用途の拡大を図ることができる。
実施例４に係る締結樹脂構造体１３０について説明する。
図１１に示すように、締結樹脂構造体１３０は、実施例３の第１カラー部１０４を第１カラー部（被締結部）１３２に代え、樹脂部材１０２で接合樹脂部１１８を兼ねるように構成したもので、その他の構成は実施例３の締結樹脂構造体１００と略同様である。
第１カラー部１３２は、アルミニウム合金の粉体を焼結することにより円筒状に形成され、ボルト１０８（図９参照）を差込可能な貫通孔１３３が形成されている。
第１カラー部１３２のうち、第１カラー部１３２の外周面で樹脂部材１０２の第１端部１０２ａに接合される部位（以下、カラー部位という）１３２ａが形成される。
発泡金属部（発泡部）１３５は、第１カラー部１３２を形成する際に、第１カラー部１３２と一体にアルミニウム合金で発泡金属（一例として、オープンセル構造の連続気泡体の発泡金属）に形成されることにより多数の空洞を有する。
この発泡金属部１３５は、第１カラー部１３２のカラー部位１３２ａに一体に設けられている。
締結樹脂構造体１３０は、第１カラー部１３２および発泡金属部１３５を成形型（キャビティ）に配置し、成形型を型締めした状態で、キャビティに樹脂を充填することにより樹脂部材１０２を形成（成形）する。
この際に、発泡金属部１３５の多数の空洞に、樹脂部材１０２の一部が含浸樹脂部（図４に示す含浸樹脂部２７と同様）として充填され、発泡金属部１３５および含浸樹脂部（樹脂部材１０２の一部）で中間部１３７が形成される。
これにより、発泡金属部１３５および樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）が接合される。
すなわち、締結樹脂構造体１３０は、実施例１の締結樹脂構造体１０と同様に、第１カラー部１３２に発泡金属部１３５を設けることにより、キャビティに樹脂を射出するだけで第１カラー部１３２を発泡金属部１３５を介して樹脂部材１０２に接合できる。
このように、締結樹脂構造体１３０は、実施例１の締結樹脂構造体１０を製造する製造方法と同様に製造することができる。これにより、締結樹脂構造体１３０を容易に製造することができるので、締結樹脂構造体１３０のコストを抑えることができる。
発泡金属部１３５に樹脂部材１０２の一部が含浸樹脂部として充填されることにより中間部１３７が形成される。
中間部１３７は、アルミニウム合金（金属）および樹脂の両部材が含まれている。よって、中間部１３７の線膨張率が、アルミニウム合金の線膨張率と樹脂の線膨張率との間（すなわち、第１カラー部１３２の線膨張率と樹脂部材１０２の線膨張率との間）に設定される。
この中間部１３７は、樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）および第１カラー部１３２間に介在され、第１カラー部１３２と一体に形成されている。
よって、中間部１３７および第１端部１０２ａ間の線膨張率差を小さく抑えることができる。これにより、高温環境や低温環境の温度変化により、樹脂部材１０２および第１カラー部１３２間の界面に集中発生する応力を中間部１３７で緩和することができる。
さらに、発泡金属部１３５は内部に多数の空洞を含んでいるので表面積が大きくなる。表面積が大きな発泡金属部１３５に含浸樹脂部を接合することにより、発泡金属部１３５（すなわち、第１カラー部１３２）を大きくすることなく、樹脂部材１０２（含浸樹脂部も含む）に対する発泡金属部１３５の接合面積を大きく確保できる。
このように、樹脂部材１０２（第１端部１０２ａ）および第１カラー部１３２間に中間部１３７を介在させることにより、樹脂部材１０２および第１カラー部１３２間の界面に集中発生する応力を中間部１３７で緩和し、かつ、樹脂部材１０２（含浸樹脂部も含む）に対する発泡金属部１３５の接合面積を大きく確保できる。
よって、第１端部１０２ａおよび発泡金属部１３５を接合した状態において、樹脂部材１０２の接合強度（強固な接合状態）を確保できる。これにより、アルミニウム合金製（金属製）の第１カラー部１３２を小さく抑えることができ、締結樹脂構造体１３０の軽量化を図ることができる。
さらに、第１カラー部１３２を小さく抑えることにより、締結樹脂構造体１３０を車体６８（図９参照）に締結する際に、第１カラー部１３２を小さな空間に配置することができる。
これにより、第１カラー部１３２を配置する空間を容易に確保することができ、設計の自由度を高めることができる。
すなわち、実施例４に係る締結樹脂構造体１３０によれば、実施例１に係る締結樹脂構造体１０と同様の効果を得ることができる。
さらに、実施例４によれば、射出成形用の樹脂部材１０２に金属製の部材（第１〜第３のカラー部１３２のみ図示する）を接合することができるので締結樹脂構造体の用途の拡大を図ることができる。
なお、本発明に係る締結樹脂構造体及びその製造方法は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例１では、繊維強化樹脂部材１２を平面視略コ字状に一体に形成した例について説明したが、これに限らないで、３本（３枚）の直線状部材を平面視略コ字状に接合することにより繊維強化樹脂部材１２を形成することも可能である。
また、前記実施例１〜実施例４で例示した発泡金属部２１〜２４，８７，１１５，１３５は、空洞５４の粗密を変化させることにより発泡金属部の機械特性や線膨張率を任意に変化させることができる。
さらに、前記実施例１〜実施例４では、発泡金属部２１〜２４，８７，１１５，１３５をアルミニウム合金で形成する例について説明したが、これに限らないで、発泡金属部をマグネシウム材、鋼材やＳｉＣ（炭化ケイ素）などの発泡可能な材料で形成することも可能である。
また、前記実施例１〜実施例４で例示した樹脂部２６，１１７は成形時に流動性を有していれば発泡金属部２１〜２４，８７，１１５に含浸させることができるので、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の双方が適用可能である。
さらに、前記実施例１〜実施例４では、締結樹脂構造体１０，８０，１００を取り付ける（締結する）他の構造体として車体６８を例示したが、これに限らないで、締結樹脂構造体をその他の構造体に取り付けることも可能である。
さらに、前記実施例１〜実施例４では、カラー部を焼結する際に発泡金属部２１〜２４，８７，１１５，１３５を一体に形成する手法について説明したが、これに限らないで、その他の手法で発泡金属部（発泡部）を形成することも可能である。
他の手法として、例えば、溶解した金属を凝固させて発泡金属部（発泡部）を形成することも可能である。
また、前記実施例１〜実施例４で示した締結樹脂構造体、繊維強化樹脂部材、第１〜第４のカラー部、第１〜第４の発泡金属部、樹脂部、含浸樹脂部、接合樹脂部、補強樹脂部、上下のカラー部位、車体、成形型、キャビティ、第１〜第４のブロック部、ブロック部位、発泡金属部、樹脂部材、第１〜第３のカラー部およびカラー部位などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、樹脂製の樹脂部材に金属製の被締結部が接合され、この被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体を備えた自動車への適用に好適である。
１０，８０，１００，１３０…締結樹脂構造体、１２…繊維強化樹脂部材（樹脂部材）、１４〜１７…第１〜第４のカラー部（被締結部）、２１〜２４…第１〜第４の発泡金属部（発泡部）、２６，１１７…樹脂部、２７…含浸樹脂部、２８，１１８…接合樹脂部、２９…補強樹脂部、３８…取付孔周縁部、４１ａ…上カラー部位（被締結部のうち樹脂部材に接合される部位）、４５ａ…下カラー部位（被締結部のうち樹脂部材に接合される部位）、６５，１０８…ボルト（締結部材）、６６…ナット（締結部材）、６８…車体（他の構造体）、７６…成形型、７９…キャビティ、８２〜８５…第１〜第４のブロック部（被締結部）、８２ｃ…ブロック部位（被締結部のうち樹脂部材に接合される部位）、８７，１１５，１３５…発泡金属部（発泡部）、１０２…樹脂部材、１０４〜１０６…第１〜第３のカラー部（被締結部）、１０４ａ…カラー部位（被締結部のうち樹脂部材に接合される部位）１３２…第１カラー部（被締結部）、１３２ａ…カラー部位（被締結部のうち樹脂部材に接合される部位）。

Claims (2)

  1. 樹脂製の樹脂部材を備え、該樹脂部材に接合された金属製の被締結部を備え、該被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体であって、
    前記被締結部のうち前記樹脂部材に接合される部位に設けられ、かつ、発泡可能な金属材料または炭化ケイ素で形成された発泡部を備え、
    該発泡部に樹脂が含浸されることにより、前記発泡部が前記樹脂部材に接合されることを特徴とする締結樹脂構造体。
  2. 樹脂製の樹脂部材を備え、該樹脂部材に接合された金属製の被締結部を備え、該被締結部が締結部材で他の構造体に締結可能な締結樹脂構造体の製造方法であって、
    前記被締結部のうち前記樹脂部材に接合される部位に、発泡可能な金属材料または炭化ケイ素で形成された発泡部を設ける工程と、
    前記被締結部および前記発泡部を成形型に配置する工程と、
    前記成形型のキャビティに樹脂を射出して、該樹脂を前記発泡部に含浸することにより、前記発泡部を前記樹脂部材に接合する工程と、
    を備えたことを特徴とする締結樹脂構造体の製造方法。
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