JP6030480B2 - 締結樹脂構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
よって、補強樹脂部29を簡単に設けることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (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。 - 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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