(57)【要約】【課題】金属体に対する樹脂体の接合強度の低下を抑制することができる構造を備えた接合構造体を提供する。【解決手段】樹脂体２００は、固定部２０１及び平面部２０２を有する。固定部２０１は、金属体１００の接合面１０４に直接接合によって一体化される部分である。平面部２０２は、直接接合の際に印加される加圧力を固定部２０１に分散させると共に均一化する部分である。固定部２０１は、平面部２０２によって分散及び均一化された加圧力が印加された状態で、金属体１００の接合面１０４に直接接合される。これにより、金属体１００に対する樹脂体２００の接合強度の低下が抑制される。【選択図】図１
2019113219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合面（１０４）を有する金属体（１００）と、
前記接合面に直接接合によって一体化された固定部（２０１）を有する樹脂体（２００）と、
を含み、
前記樹脂体は、前記直接接合の際に印加される加圧力を前記固定部に分散させると共に均一化する分散部（２０２、２０８、２１２）を有し、
前記固定部は、前記分散部によって分散及び均一化された前記加圧力が印加された状態で前記接合面に直接接合されている接合構造体。
【請求項２】
前記分散部は、前記加圧力が印加される平面部（２０２）であり、
前記固定部は、前記平面部によって分散及び均一化された前記加圧力が印加されることによって前記接合面の全体に押し付けられた状態で前記接合面に直接接合されている請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
前記分散部は、前記固定部に一体化され、前記固定部側とは反対側に向かって幅が小さくなる形状であり、前記厚みが最も小さい頂部（２１３）に前記加圧力が印加されるテーパリブ（２１２）であり、
前記固定部は、前記テーパリブによって分散及び均一化された前記加圧力が印加されることによって前記接合面の全体に押し付けられた状態で前記接合面に直接接合されている請求項１に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記分散部は、前記固定部を前記金属体の前記接合面に締まり嵌めによって嵌合する形状に形成された締まり嵌め部（２０８）であり、
前記金属体の前記接合面は、前記固定部に対応する形状に形成されており、
前記固定部は、前記締まり嵌め部が前記金属体の前記接合面に締まり嵌めされることにより前記締まり嵌め部に発生する復元力によって前記接合面の全体に押し付けられた状態で前記接合面に直接接合されている請求項１に記載の接合構造体。
【請求項５】
前記金属体は、熱交換器の一部である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体と樹脂体とが直接接合された接合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂体が金属体に取り付けられた構造体が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、樹脂体は、爪部を有している。また、金属体は、プレートを有している。そして、爪部がプレートに引っ掛けられることで、樹脂体と金属体とが嵌合する。このようにして、樹脂体が金属体に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８８９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、樹脂体と金属体との嵌合時に、爪部の変形によって応力が集中する部分が発生する。これにより、樹脂体の一部が割れる可能性がある。また、爪部とプレートとの接触部が振動等で摩耗する可能性がある。さらに、金属体のうちプレート以外の位置に樹脂体を取り付けることができない。このため、金属体における樹脂体の取付位置が制限される。
【０００５】
そこで、発明者らは、樹脂体の一部と金属体の一部とを直接接合することで、樹脂体の割れや摩耗を防止することができると共に、樹脂体の取付位置の自由度を向上することができると考えた。
【０００６】
しかしながら、直接接合は、樹脂体が金属体に押し付けられた状態で行われる。このため、金属体の接合面の形状や樹脂体に掛かる応力の向きによって、金属体に対する樹脂体の加圧力が樹脂体の各位置で不均一になる。よって、直接接合の接合強度が樹脂体の各位置で不均一になってしまうという問題がある。接合強度が不均一になることで、金属体と樹脂体との接合強度が低下してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、金属体に対する樹脂体の接合強度の低下を抑制することができる構造を備えた接合構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、接合構造体は、接合面（１０４）を有する金属体（１００）と、接合面に直接接合によって一体化された固定部（２０１）を有する樹脂体（２００）と、を含む。
【０００９】
樹脂体は、直接接合の際に印加される加圧力を固定部に分散させると共に均一化する分散部（２０２、２０８、２１２）を有する。固定部は、分散部によって分散及び均一化された加圧力が印加された状態で接合面に直接接合されている。
【００１０】
これによると、分散部によって加圧力が固定部に分散されるので、加圧力が固定部の各位置で不均一になることが抑制される。また、加圧力が均一化されて固定部に印加される。これにより、直接接合の際に、固定部が均一な加圧力で接合面に固定される。したがって、金属体に対する樹脂体の接合強度の低下を抑制することができる。
【００１１】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る接合構造体の断面図である。
【図２】図１に示された接合構造体の直接接合の工程を示した断面図である。
【図３】図１の構成に対する比較例を示した断面図である。
【図４】第２実施形態に係る接合構造体の断面図である。
【図５】図４に示された柱部及び固定部の断面図である。
【図６】第２実施形態に係る接合構造体の変形例の断面図である。
【図７】図６に示された柱部及び固定部の断面図である。
【図８】第３実施形態に係る接合構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る接合構造体は、金属体と樹脂体とが直接接合によって一体化されたものである。図１に示されるように、接合構造体１は、金属体１００及び樹脂体２００を備えている。
【００１５】
金属体１００は、接合構造体１の本体である。金属体１００は、柱部１０１及び支持部１０２を備えている。柱部１０１は、側面１０３が曲面になっている。柱部１０１は、側面１０３のうち支持部１０２側とは反対側の一部に接合面１０４を有している。接合面１０４は、柱部１０１の側面１０３の一部である。接合面１０４は、樹脂体２００が直接接合される部分である。
【００１６】
柱部１０１は、例えば、円柱体、円柱パイプ、楕円体、楕円パイプ等である。本実施形態では、柱部１０１は、楕円体である。支持部１０２は、柱部１０１の一部に一体化されている。金属体１００は、例えばアルミニウム等の金属材料によって形成されている。柱部１０１及び支持部１０２は、複数の金属体品が組み合わされて構成されていても良い。
【００１７】
樹脂体２００は、金属体１００に一体化された部品である。樹脂体２００は、固定部２０１、平面部２０２、及び板部２０３を備えている。固定部２０１は、柱部１０１と支持部１０２との一体化方向に、金属体１００の接合面１０４に直接接合によって一体化された部分である。固定部２０１は、柱部１０１の接合面１０４に直接接合される内面２０４が柱部１０１の側面１０３の曲面形状に対応した形状になっている。つまり、固定部２０１の内面２０４は、半楕円筒状の曲面になっている。
【００１８】
平面部２０２は、直接接合の際に印加される加圧力を固定部２０１に分散させると共に均一化する分散部として機能する部分である。平面部２０２は、固定部２０１のうち内面２０４側とは反対側に一体化された部分である。平面部２０２は、加圧力が印加される平坦面２０５を有している。平坦面２０５は一体化方向に垂直な面である。
【００１９】
板部２０３は、平面部２０２の平坦面２０５に立てられた状態で平面部２０２に一体化された部分である。板部２０３は、平面部２０２の平坦面２０５から突出している。すなわち、板部２０３は、板面２０６が一体化方向に沿うように平面部２０２に固定されている。
【００２０】
樹脂体２００は、例えばブラケットである。樹脂体２００は、例えばナイロン系樹脂等の樹脂材料が樹脂成形されたことによって形成されている。以上が、接合構造体１の構成である。
【００２１】
次に、金属体１００と樹脂体２００との直接接合について説明する。まず、図２に示されるように、金属体１００及び樹脂体２００をそれぞれ用意する。金属体１００においては、柱部１０１の接合面１０４にアンカー部１０５を形成する。
【００２２】
アンカー部１０５は、接合面１０４に形成された凹凸形状である。アンカー部１０５は、接合面１０４を粗面化処理することで形成することができる。粗面化処理としては、レーザ加工、プラズマ加工、化学エッチング加工、接合面１０４へのろう材や接着剤の塗布等を行えば良い。なお、アンカー部１０５に接着剤や溶融樹脂等の接合層を設けても良い。
【００２３】
続いて、金属体１００を図示しない冶具に固定する。また、樹脂体２００を加圧可能に構成された冶具３００に固定する。樹脂体２００を加圧する冶具３００は、平面部２０２の平坦面２０５に接触する第１接触面３０１と、板部２０３の端面２０７に接触する第２接触面３０２と、を有している。冶具３００は板部２０３と同じ寸法の溝部３０３が形成されたものである。板部２０３の板面２０６は、溝部３０３に接触していても良いし、接触していなくても良い。
【００２４】
この後、樹脂体２００と金属体１００を一体化方向に相対的に近づけ、樹脂体２００を金属体１００に押し付ける。このとき、冶具３００の加圧力は、平面部２０２の平坦面２０５によって分散及び均一化される。したがって、固定部２０１は、平面部２０２によって分散及び均一化された加圧力が印加されることによって接合面１０４の全体に押し付けられる。
【００２５】
このように、樹脂体２００を金属体１００に加圧した状態で、金属体１００及び樹脂体２００を加熱する。加熱温度は、例えば、樹脂体２００の溶融温度である。これにより、固定部２０１の内面２０４側の溶融部分が柱部１０１の接合面１０４のアンカー部１０５に入り込む。
【００２６】
続いて、金属体１００及び樹脂体２００を冷やす。これにより、アンカー部１０５に入り込んだ樹脂体２００の一部が金属体１００に強固に固定される。このように、冶具３００から平面部２０２に印加される加圧力が分散及び均一化された状態で、金属体１００の接合面１０４に樹脂体２００の固定部２０１が直接接合される。こうして、接合構造体１が完成する。
【００２７】
以上説明したように、接合構造体１は、金属体１００と樹脂体２００との直接接合の際に、平面部２０２によって加圧力が固定部２０１に分散される構造を有している。つまり、曲面である接合面１０４の全体に加圧力を印加することが可能になっている。このため、固定部２０１の各位置で加圧力が不均一になることはない。すなわち、固定部２０１に対する加圧ムラを無くすことができる。
【００２８】
そして、直接接合の際に、固定部２０１の各位置には均一化された加圧力が印加されるので、固定部２０１が均一な加圧力で接合面１０４に固定される。つまり、接合面１０４に対する固定部２０１の圧着力が均一になる。したがって、金属体１００に対する樹脂体２００の接合強度の低下を抑制することができる。加圧力の均一化の状態については、完全に均一でなくても良く、発明の効果が得られる程度であれば良い。
【００２９】
また、金属体１００と樹脂体２００とは嵌合ではなく直接接合によって一体化されているので、金属体１００と樹脂体２００との嵌合時に樹脂体２００に応力が集中する部分は発生せず、樹脂体２００の一部が割れるということは起こらない。金属体１００と樹脂体２００との接触部が振動等で摩耗することも起こらない。さらに、金属体１００に接合面１０４が設けられていれば良いので、金属体１００における樹脂体２００の取付位置が制限されることもない。
【００３０】
比較例として、図３に示されるように、平面部２０２が設けられていない構造が考えられる。すなわち、樹脂体２００は、半楕円筒形状の固定部２０１に板部２０３が設けられた形状になっている。この構造では、平面である板部２０３の端面２０７に加圧力を印加することになるので、固定部２０１のうち板部２０３が一体化された部分に最も大きな加圧力が加わる。つまり、接合面１０４に対する一点加圧になるので、固定部２０１に対する加圧ムラが発生してしまう。このため、固定部２０１の内面２０４のうち接合面１０４に接合される部分と接合されない部分とが発生し、接合ムラが生じる。これは、金属体１００に対する樹脂体２００の接合強度の低下に繋がってしまう。
【００３１】
しかし、図１及び図２に示された構成では、固定部２０１の内面２０４の全体に加圧力が分散及び均一化されるので、接合面１０４に対する固定部２０１の加圧ムラを抑制すると共に接合ムラを無くすことができる。
【００３２】
変形例として、金属体１００は、熱交換器の一部として構成されていても良い。例えば、支持部１０２はフィンやチューブ等が設けられたコア部に対応する。また、柱部１０１はタンク部に対応する。なお、熱交換器は、車両用熱交換器も含んでいる。
【００３３】
この場合、樹脂体２００は、熱交換器としての接合構造体１を設置体に固定するためのブラケットとなる。したがって、樹脂体２００の板部２０３は、例えばネジ止め可能なネジ穴を有する。そして、樹脂体２００の板部２０３が設置体にネジ止めされる。金属体１００に対して樹脂体２００が接合強度の低下を起こさずに固定されているので、設置体に対して接合構造体１を確実に固定することができる。また、ネジ止めによる応力が樹脂体２００の板部２０３に掛かることで、樹脂体２００が金属体１００から外れてしまうことも起こらない。
【００３４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、平面部２０２が特許請求の範囲の「分散部」に対応する。
【００３５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４に示されるように、樹脂体２００は、締まり嵌め部２０８を有している。締まり嵌め部２０８は、固定部２０１のうち内面２０４側とは反対側に一体化された部分である。締まり嵌め部２０８は、固定部２０１を金属体１００の接合面１０４に締まり嵌めによって嵌合する形状に形成されている。締まり嵌め部２０８は、半円筒形状に形成されている。
【００３６】
締まり嵌めは、サイズが異なる２部品のうち、小サイズの部品を大サイズの部品に嵌め込むことで、サイズ差によって小サイズの部品に復元力を発生させる。これにより、小サイズの部品を大サイズの部品に押し付けた状態で２部品を固定することができる。
【００３７】
固定部２０１は、締まり嵌め部２０８と同様に半円筒形状に形成されている板部２０３は、締まり嵌め部２０８に一体化されている。また、金属体１００の接合面１０４は、固定部２０１に対応する形状に形成されている。すなわち、接合面１０４は、円筒側面になっている。なお、図４では、柱部１０１の一部と支持部１０２を省略している。以下の図５〜図７も同じである。
【００３８】
図５に示されるように、固定部２０１の内面２０４の半径をｒ１とし、柱部１０１の接合面１０４の半径をｒ２とすると、ｒ１＜ｒ２となるように、固定部２０１、締まり嵌め部２０８、及び柱部１０１が形成されている。なお、ｒ１を締まり嵌め部２０８の外側面の半径と定義しても良い。以上が、本実施形態に係る接合構造体１の構成である。
【００３９】
そして、金属体１００と樹脂体２００との直接接合の際、固定部２０１が柱部１０１に嵌め込まれる。このとき、固定部２０１は、締まり嵌め部２０８の復元力によって金属体１００の接合面１０４に締まり嵌めされる。すなわち、固定部２０１及び締まり嵌め部２０８は、柱部１０１とのサイズ差によって半径が広げられ、元の半径に戻ろうとする復元力で接合面１０４の全体を押し付ける。この復元力が加圧力として固定部２０１に分散されると共に均一化される。このように、固定部２０１が接合面１０４の全体に押し付けられた状態で接合面１０４に直接接合される。
【００４０】
以上のように、締まり嵌めによって金属体１００と樹脂体２００とが直接接合される構造とすることもできる。
【００４１】
変形例として、図６に示されるように、固定部２０１及び締まり嵌め部２０８は板状に構成されていても良い。具体的には、固定部２０１及び締まり嵌め部２０８は、第１板部２０９、第２板部２１０、及び第３板部２１１を有している。第２板部２１０は、第１板部２０９の一端側に鈍角に接続されている。第３板部２１１は、第１板部２０９において一端側とは反対側に鈍角に接続されている。
【００４２】
金属体１００の接合面１０４は、固定部２０１及び締まり嵌め部２０８に対応する形状に形成されている。接合面１０４は、第１板部２０９に対応する第１接合面１０６と、第２板部２１０に対応する第２接合面１０７と、第３板部２１１に対応する第３接合面１０８と、を有している。第２接合面１０７から第３接合面１０８までの第１接合面１０６の幅は、第２板部２１０から第３板部２１１までの第１板部２０９の幅にほぼ一致している。
【００４３】
図７に示されるように、一体化方向と第２板部２１０とのなす角度、及び、一体化方向と第３板部２１１とのなす角度をθ１とする。また、一体化方向と第２接合面１０７とのなす角度、及び、一体化方向と第３接合面とのなす角度をθ２とする。そして、θ１＜θ２となるように、固定部２０１、締まり嵌め部２０８、及び柱部１０１が形成されている。
【００４４】
これにより、固定部２０１及び締まり嵌め部２０８が柱部１０１に締まり嵌めされると、第２板部２１０及び第３板部２１１の復元力によって、第２接合面１０７が第２板部２１０に押さえ付けられ、第３接合面１０８が第３板部２１１に押さえ付けられる。第１板部２０９には図示しない治具で加圧力が印加される。よって、固定部２０１は、均一な加圧力が印加された状態で接合面１０４の全体に直接接合される。
【００４５】
以上のように、締まり嵌めの構造は円筒形状に限られない。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、締まり嵌め部２０８が特許請求の範囲の「分散部」に対応する。
【００４６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図８に示されるように、樹脂体２００は、テーパリブ２１２を有している。テーパリブ２１２は、固定部２０１に一体化されている。
【００４７】
テーパリブ２１２は、固定部２０１側とは反対側に向かって幅が小さくなる形状である。例えば、テーパリブ２１２は、断面が台形状の四角錐である。テーパリブ２１２は、頂部２１３の平面サイズが固定部２０１との接触サイズよりも小さくなるように断面が錐状に形成されているとも言える。
【００４８】
そして、直接接合の際、テーパリブ２１２のうち厚みが最も小さい頂部２１３に加圧力が印加される。これにより、頂部２１３に印加された加圧力がテーパリブ２１２の幅の広がりに応じて分散及び均一化されて固定部２０１に印加される。よって、固定部２０１は、接合面１０４の全体に押し付けられた状態で接合面１０４に直接接合されている。
【００４９】
以上のように、テーパリブ２１２によって加圧力を分散及び均一化させても良い。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、テーパリブ２１２が特許請求の範囲の「分散部」に対応する。
【００５０】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された接合構造体１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、金属体１００の接合面１０４は曲面や平面に限られない。接合面１０４は、金属体１００に要求される面に形成されていれば良い。
【００５１】
金属体１００は、熱交換器に限られない。金属体１００は、金属材料で形成された構造体であれば良い。
【符号の説明】
【００５２】
１００  金属体
１０４  接合面
２００  樹脂体
２０１  固定部
２０２  平面部
２０８  締まり嵌め部
２１２  テーパリブ
２１３  頂部
【図１】
2019113219.tif 000003
【図２】
2019113219.tif 000004
【図３】
2019113219.tif 000005
【図４】
2019113219.tif 000006
【図５】
2019113219.tif 000007
【図６】
2019113219.tif 000008
【図７】
2019113219.tif 000009
【図８】
2019113219.tif 000010