JP7229011B2 - 成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインサート成形等のように金属と樹脂とを一体化した成形品を成形するための成形方法に関する。

従来、下記特許文献１に開示されているシャフト・ブラケット結合体構造のような構造を有するものが提供されている。特許文献１のシャフト・ブラケット結合体構造は、サンバイザーのサポートに回転可能に取り付けられるシャフトと、車体側に固着されてシャフトを保持するブラケットとを結合体をなすものである。

特許文献１のシャフト・ブラケット結合体構造は、シャフト及びブラケットの二色成形品として成形されたものである。このシャフト・ブラケット結合体構造は、成形品であるブラケットのシャフト挿入孔部にシャフトを成形し、少なくともブラケットの収縮力でシャフトとブラケットとの間のトルクを保持するようにした構成とされている。下記特許文献１のシャフト・ブラケット結合体構造は、前述のような構成とすることにより、シャフト及びブラケットを組み立てるための工程が不要となり、工数を低減しようとしている。

特開平１０－２２５９４４号公報

上述したシャフト・ブラケット結合体構造を備えた成形品のように、従来技術においては、例えばインサート成形や二色成形等の金属と樹脂とを一体化する成形方法により形成された成形品が提供されている。

ここで、車両に用いられるオイルパン等の部品類を前述したような金属と樹脂とを一体化する成形方法で形成された成形品とすることができれば、車両特性の向上に対して様々な効果が得られる。例えば、金属と樹脂とを一体化した成形品によりオイルパンを形成すれば、オイルの保温能力が向上による燃費の改善や、軽量化等の効果が得られる。しかしながら、高い性能や信頼性が求められる車両等に用いることを想定した場合、従来技術において提供されている成形方法によって成形された成形品よりも、一層高い結合力で金属と樹脂とを結合させることができる成形品の成形方法の提供が求められている。

そこで本発明は、金属と樹脂とが十分に高い結合力で結合された成形品を成形可能な成形方法の提供を目的とした。

（１）上述した課題を解決すべく提供される本発明の成形方法は、金属部品に対して樹脂を接合して一体化された成形方法であって、前記金属部品が、前記樹脂が接合される被接合部を有し、前記被接合部に、隣接する他の部分よりも薄肉化された薄肉部を設け、溶融させた前記樹脂を、前記被接合部において少なくとも前記薄肉部を被覆するように供給した後、前記樹脂を固化させることにより前記金属部品と前記樹脂とを前記被接合部において一体化させることを特徴とするものである。

本発明の成形方法では、金属部品において前記樹脂が接合される部分（被接合部）に、隣接する他の部分よりも薄肉化された薄肉部を設けることとしている。また、本発明の成形方法では、被接合部において少なくとも薄肉部を被覆するように溶融させた前記樹脂を供給した後、樹脂を固化させることとしている。このようにすると、樹脂が固化に伴って収縮することにより薄肉部に力が作用すると共に、その反力が薄肉部から樹脂に対して作用する。これらの力の相互作用により、本発明の成形方法により成形された成形品は、金属と樹脂とが十分に高い結合力で結合された状態になる。

（２）本発明の成形方法は、前記薄肉部において前記樹脂と接合される被接合面が、前記樹脂に対し、前記樹脂が溶融状態から固化する際に収縮する方向に隣接するように設定されるものであると良い。

上述したように、薄肉部における被接合面を、樹脂に対し、樹脂が溶融状態から固化する際に収縮する方向に隣接するように設定し、上述した成形方法により成形すると、被接合面において面接触した状態で金属部品と樹脂とが接合される。そのため、上述した（２）のような成形方法によれば、樹脂が固化に伴って収縮することにより薄肉部に作用する力、及び薄肉部から樹脂に対して作用する反力が被接合面が形成された領域の略全体において作用する。従って、上述した（２）の成形方法により成形すれば、金属と樹脂とがより一層高い結合力で結合された成形品を成形できる。

（３）上述した（２）の成形方法は、前記金属部品において、前記被接合面をなす部分に凹凸が形成されているものであると良い。

上記（３）の成形方法によれば、被接合面における金属部品と樹脂との接合強度をより一層高めることができる。

（４）上述した本発明の成形方法は、前記被接合部において、前記薄肉部に対して隣接する位置に段差をなすように段差部を設け、溶融させた前記樹脂を、前記被接合部において前記薄肉部を被覆しつつ、前記段差部に前記樹脂が接合されるように供給した後、前記樹脂を固化させることにより前記金属部品と前記樹脂とを前記薄肉部及び前記段差部において一体化させるものであると良い。

上記（４）のように段差部を設け、薄肉部に加えて段差部においても金属部品と樹脂とを接合させることとすれば、金属部品と樹脂との接合強度をより一層高めることができる。

（５）上述した（４）の成形方法は、前記薄肉部に隣接する他の部分が、前記薄肉部よりも肉厚の厚い厚肉部であり、前記厚肉部と前記薄肉部を繋ぐように前記段差部を形成するであると良い。

上記（５）のようにして厚肉部よりも肉厚の薄い薄肉部及び段差部を形成することにより、薄肉部及び段差部において金属部品と樹脂とが接合されることになる。これにより、金属部品と樹脂との接合強度をより一層高めることができる。

（６）上述した（４）又は（５）の成形方法において、前記段差部をなす面に凹凸が形成されていると良い。

上記（６）の成形方法によれば、段差部をなす面における金属部品と樹脂との接合強度をより一層高めることができる。

（７）上述した成形方法は、前記成形品が、オイルパンである場合に好適である。

上記（７）のようにすれば、金属部品よって構成される部分と、樹脂によって構成される部分とが高い接合強度で接合されたオイルパンを成形できる。

（８）本発明の成形品は、金属部品と樹脂とを接合して一体化されたものであって、前記金属部品が、前記樹脂が接合される被接合部を有し、前記被接合部が、隣接する他の部分よりも薄肉化された薄肉部を有し、少なくとも前記薄肉部において、前記被接合部が前記樹脂により被覆されていることを特徴とするものである。

上記（８）の成形品は、金属部品において前記樹脂が接合される部分（被接合部）に、隣接する他の部分よりも薄肉化された薄肉部を有し、被接合部において少なくとも薄肉部を被覆するように樹脂が接合されている。ここで、薄肉部において樹脂を接合させる際には、溶融させた前記樹脂を供給した後、樹脂を固化させることとなる。そのため、上記（８）の成形品は、製造過程において樹脂が固化して収縮することによる力が薄肉部に作用すると共に、その反力が薄肉部から樹脂に対して作用する。そのため、上記（８）の成形品は、金属部品側から樹脂側に作用する力、及びその反力として樹脂側から金属部品側に作用する力の相互作用により、接合部分において十分に高い結合力で結合された状態になる。

本発明によれば、金属と樹脂とが十分に高い結合力で結合された成形品を成形可能な成形方法を提供出来る。

本発明の一実施形態に係る成形品の成形方法について順を追って説明した説明図である。 図１に示した成形法により成形された成形品の一例を示す断面図である。 （ａ）は本発明の成形品の一実施例であるオイルパンの断面図、（ｂ）はＡ部拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係る成形品の成形方法、及び当該成形方法により成形された成形品１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

成形品１０は、例えばアルミダイキャスト等の金属により構成された金属部品２０と、樹脂部品３０とを接合して一体化したものでる。成形品１０は、例えばインサート成形法により成形することができる。

具体的には、インサート成形法により成形品１０を成形する場合には、図１に示すように、金型４０が用いられる。金型４０は、移動型４２と固定型４４とを有し、固定型４４に対して移動型４２を近接・離反させることができる。図１（ｃ）に示すように、移動型４２と固定型４４とを組み合わせると、両者の間にキャビティ４６が形成される。キャビティ４６は、固定型４４に設けられた注入口４８を介し、図示しない樹脂供給装置に対して接続されている。そのため、金型４０は、樹脂供給装置を作動させることにより、溶融した状態の樹脂をキャビティ４６に注入できる。

また、金属部品２０は、図１等に示すように被接合部２２を有する。金属部品２０は、被接合部２２において断面形状が略Ｌ型とされている。被接合部２２は、成形品１０をなす樹脂部品３０（樹脂）が接合される部分である。被接合部２２は、薄肉部２４、厚肉部２６及び段差部２８を有する。

図２等に示すように、薄肉部２４は、被接合部２２において厚肉部２６よりも厚みが薄くなるように形成された部分である。薄肉部２４には、樹脂部品３０（樹脂）と接合される被接合面２４ａが設けられている。被接合面２４ａの表面には、例えばレーザーエッチングや化学エッチング等により表面加工がなされ、凹凸が形成されている。

厚肉部２６は、段差部２８を介して薄肉部２４に対して隣接する位置に設けられている。厚肉部２６は、被接合部２２において薄肉部２４よりも肉厚が厚くなるように形成された部分である。このように薄肉部２４と厚肉部２６との間に肉厚の差があるため、これらを繋ぐ部分には段差（段差部２８）が形成されている。段差部２８には、被接合面２４ａに対して交差する方向（本実施形態では略直交する方向）に拡がる段差面２８ａが設けられている。被接合面２４ａと同様に、段差面２８ａの表面についても、例えばレーザーエッチングや化学エッチング等により表面加工がなされ、凹凸が形成されている。

成形品１０は、上述した金型４０及び金属部品２０を用いて成形される。具体的には、金型４０を用いて成形品１０を成型する場合には、図１（ａ），（ｂ）に示すように、先ず移動型４２に対して金属部品２０をセットする。その後、移動型４２を金属部品２０と共に固定型４４に近接させる。移動型４２と固定型４４とが組み合わされた状態になると、図１（ｃ）に示すように金属部品２０が金型４０内にセットされると共に、キャビティ４６が形成された状態になる。

上述したようにして金属部品２０のセット、及びキャビティ４６の形成が完了すると、キャビティ４６に対して金型４０の内側（中心側）に金属部品２０の薄肉部２４が配置され、被接合面２４ａがキャビティ４６に露出した状態になる。また、キャビティ４６の末端部分に、金属部品２０の段差部２８が配置され、キャビティ４６に段差面２８ａが露出した状態になる。

上述した状態において図１（ｃ）に矢印で示すように溶融させた状態の樹脂を注入して固化させる。キャビティ４６の全体に樹脂が行き渡ると、図１（ｄ）のように樹脂部品３０となる部分が形成されると共に、金属部品２０と樹脂部品３０とが一体化された状態になる。その後、図１（ｅ）に示すように移動型４２を固定型４４から離反させると、上述したような工程を経て得られた成形品１０を金型４０から取り外すことができる。

上述したようにして成形品１０を成形すると、図２に示すように金属部品２０と樹脂部品３０との接合部分に接合構造部５０が形成される。接合構造部５０においては、薄肉部２４において、金属部品２０の被接合部２２が樹脂部品３０をなす樹脂により外側から被覆されている。また、樹脂部品３０を形成するために供給された溶融状態の樹脂が固化する際には、図２に矢印Ａで示すように、樹脂が被接合部２２の薄肉部２４に対して近接する方向に収縮する。すなわち、被接合部２２の薄肉部２４は、樹脂部品３０をなす樹脂に対し、当該樹脂が溶融状態から固化する際に収縮する方向に隣接する位置に存在している。

ここで、上述したように、薄肉部２４は被接合部２２において隣接する他の部分よりも薄肉化されている。そのため、樹脂部品３０をなす樹脂の固化に伴い被接合部２２に対して矢印Ａで示すような収縮力が作用すると、薄肉部２４から樹脂部品３０側に向けて矢印Ｂで示すような反力が作用する。このように、接合構造部５０においては、樹脂部品３０をなす樹脂の固化に伴って発生する収縮力と、これに反する反力とが相互に作用し、金属部品２０と樹脂部品３０とが強固に結合された状態になる。

本実施形態の成形方法は、薄肉部２４をなす被接合面２４ａが、樹脂に対し、樹脂が溶融状態から固化する際に収縮する方向に隣接するように設定されている。そのため、上述した成形方法により成形品１０を成形すれば、被接合面２４ａにおいて面接触した状態で金属部品２０と樹脂とが接合された状態になる。そのため、上述したような成形方法によれば、被接合面２４ａが形成された領域の略全体において樹脂の収縮力、及び薄肉部２４から樹脂に対して作用する反力を作用させることができる。これにより、接合構造部５０における金属部品２０と樹脂部品３０との結合強度をより一層向上させることができる。

また、上述した成形品１０及び成形方法では、被接合面２４ａに凹凸を形成することとしている。これにより、被接合面２４ａにおける金属部品２０と樹脂部品３０との接合強度をより一層高めることができる。なお、本実施形態では、接合強度の向上等の観点から、被接合面２４ａに凹凸を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被接合面２４ａに凹凸等を形成しないこととしたり、凹凸に代わる接合強度向上のための構成を設けても良い。

また、上述したように、本実施形態の成形品１０及び成形方法では、段差部２８に樹脂が接合されるように供給した後、樹脂を固化させることにより、薄肉部２４に加え、段差部２８においても金属部品２０と樹脂部品３０とを一体化させることとしている。このようにすることで、成形品１０の接合構造部５０における接合強度を一層強固なものとすることができる。なお、本実施形態では、段差部２８を設け、段差部２８においても金属部品２０と樹脂部品３０とを一体化することにより結合強度の向上を図っているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、成形品１０及び本発明の成形方法では、段差部２８を設けず、少なくとも薄肉部２４において金属部品２０と樹脂部品３０とが結合させるものとしても良い。

上述したように、本実施形態の成形品１０及び成形方法では、段差部２８をなす段差面２８ａに凹凸を設けることとしている。これにより、被接合面２４ａに凹凸を設けた場合と同様に、段差部２８をなす段差面２８ａにおける金属部品２０と樹脂部品３０との接合強度をより一層高めることができる。なお、本実施形態では、接合強度の向上等の観点から、段差面２８ａに凹凸を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、段差面２８ａに凹凸等を形成しないこととしたり、凹凸に代わる接合強度向上のための構成を設けても良い。

なお、本実施形態では、金属と樹脂とを一体化する方法としてインサート成形を採用した場合を例に挙げ、成形品１０の成形方法、及びその成果物である成形品１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、金属と樹脂とを一体化する方法として、二色成形法等の方法を採用する場合についても、上記と同様の方法によれば、金属部品２０と樹脂部品３０とが強固に結合された成形品１０を提供できる。

以下、本発明の成形品の一実施例として、オイルパン１００について説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態で例示した成形品１０と共通する部分についてば同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。

図３に示すように、オイルパン１００は、上記実施形態の成形品１０と同様に、金属部品２０と樹脂部品３０の組み合わせによって構成されている。オイルパン１００は、開口部分を有する本体部１０２と、開口端の周囲に亘って一体的に設けられたフランジ部１０４とを有する。オイルパン１００は、アルミダイキャスト等の金属により形成された金属部品２０と、樹脂部品３０とを接合して一体化した構造とされている。オイルパン１００は、フランジ部１０４が金属部品２０によって構成されると共に、本体部１０２の大部分が樹脂部品３０によって構成されている。オイルパン１００は、上述した実施形態で例示したのと同様の方法で成形されている。そのため、オイルパン１００は、金属部品２０及び樹脂部品３０を接合した接合構造部５０において、上述した実施形態の成形品１０と同様の構成により、強固に一体化されている。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示および精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明の成形方法は、例えばインサート成形等のように金属と樹脂とを一体化した成形品を成形するための方法として好適に利用できる。

１０ ：成形品
２０ ：金属部品
２２ ：被接合部
２４ ：薄肉部
２４ａ ：被接合面
２６ ：厚肉部
２８ ：段差部
２８ａ ：段差面
５０ ：オイルパン

Claims (1)

1. 金属部品に対して樹脂を接合して一体化された成形品の成形方法であって、
   前記金属部品が、開口部分を有する本体部と、開口端の周囲に亘って一体的に設けられたフランジ部とを有し、
   前記フランジ部、前記本体部の外周面、及び前記フランジ部とは反対側の端面が、前記樹脂が接合される被接合部とされ、
   前記被接合部に、隣接する他の部分よりも薄肉化された薄肉部を設け、
   溶融させた前記樹脂を、前記被接合部において少なくとも前記薄肉部を被覆するように供給した後、前記樹脂を固化させることにより前記金属部品と前記樹脂とを前記被接合部において一体化させるものであり、
   前記樹脂によって構成される部分の外周面を、前記金属部品をなす前記フランジ部の外周面と連続して面一となるように形成し、
   前記樹脂によって構成される部分を、前記本体部の外周面、及び前記フランジ部とは反対側の端面によって構成された前記被接合部に沿って段差をなしつつ当該被接合部に接合させることを特徴とする成形方法。

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