(57)【要約】【課題】コスト低減を図る。【解決手段】金属と樹脂の接合体Ａは、金属部材１０と、金属部材１０に溶着により接合された樹脂部材２０と、金属部材１０における樹脂部材２０との接合面１１に形成され、凹部１４を有する粗面領域１３と、樹脂部材２０に形成され、溶着過程において加圧されることにより変形しながら粗面領域１３に溶着された溶着部２２と、樹脂部材２０のうち溶着部２２に連なり、且つ金属部材１０と対向するように配された隣接部２３と、溶着過程で隣接部２３が粗面領域１３から遠ざかるように変形することを抑制する変形抑制部２４とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と、
前記金属部材に溶着により接合された樹脂部材と、
前記金属部材における前記樹脂部材との接合面に形成され、凹部又は凸部を有する粗面領域と、
前記樹脂部材に形成され、溶着過程において加圧されることにより変形しながら前記粗面領域に溶着された溶着部と、
前記樹脂部材のうち前記溶着部に連なり、且つ前記金属部材と対向するように配された隣接部と、
溶着過程で前記隣接部が前記粗面領域から遠ざかるように変形することを抑制する変形抑制部とを備えていることを特徴とする金属と樹脂の接合体。
【請求項２】
前記変形抑制部が、前記樹脂部材に形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属と樹脂の接合体。
【請求項３】
前記樹脂部材に、前記粗面領域と非対応であり、前記金属部材に突き当たることで溶着完了時における前記金属部材と前記樹脂部材との位置関係を規定する位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金属と樹脂の接合体。
【請求項４】
前記位置決め部における前記金属部材への突当面には、断熱部材が配されていることを特徴とする請求項３記載の金属と樹脂の接合体。
【請求項５】
溶着工程において、前記溶着部がレーザー光の照射によって加熱されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の金属と樹脂の接合体。
【請求項６】
金属部材と樹脂部材とを接合する方法であって、
前記金属部材における前記樹脂部材との接合面に、凹部又は凸部を有する粗面領域を形成し、
前記粗面領域の近傍に変位規制部を設けた上で、
溶着過程では、前記樹脂部材の溶着部を加圧して変形させながら前記粗面領域に溶着するとともに、前記樹脂部材のうち前記溶着部に連なる隣接部が前記粗面領域から遠ざかるように変形することを前記変形抑制部で抑制することを特徴とする金属と樹脂の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属と樹脂の接合体及びその接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属部材の表面に多数の微細凹部を形成し、この微細凹部が形成されている表面に樹脂を射出して成形し、成形された樹脂部材と金属部材とを接合する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７３９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の接合体は、溶融樹脂を射出成形するための大掛かりな金型設備が必要となるため、製造コストが高くなる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る金属と樹脂の接合体は、
金属部材と、
前記金属部材に溶着により接合された樹脂部材と、
前記金属部材における前記樹脂部材との接合面に形成され、凹部又は凸部を有する粗面領域と、
前記樹脂部材に形成され、溶着過程において加圧されることにより変形しながら前記粗面領域に溶着された溶着部と、
前記樹脂部材のうち前記溶着部に連なり、且つ前記金属部材と対向するように配された隣接部と、
溶着過程で前記隣接部が前記粗面領域から遠ざかるように変形することを抑制する変形抑制部とを備えているところに特徴を有する。
【０００６】
第２の発明に係る金属と樹脂の接合方法は、
金属部材と樹脂部材とを接合する方法であって、
前記金属部材における前記樹脂部材との接合面に、凹部又は凸部を有する粗面領域を形成し、
前記粗面領域の近傍に変位規制部を設けた上で、
溶着過程では、前記樹脂部材の溶着部を加圧して変形させながら前記粗面領域に溶着するとともに、前記樹脂部材のうち前記溶着部に連なる隣接部が前記粗面領域から遠ざかるように変形することを前記変形抑制部で抑制するところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、成形済みの樹脂部材を金属部材に溶着によって接合するので、溶融樹脂を射出成形するための大掛かりな金型設備が不要である。したがって、製造コストを低減することができる。また、溶着過程では、加圧された溶着部が粗面領域に押し付けられるのに伴い、溶着部に連なる隣接部が粗面領域から遠ざかるように変形しようとする。もし隣接部が変形すると、その分、粗面領域に対する溶着部の押し付け力が低下するため、溶着部と粗面領域との溶着状態が不良となることが懸念される。しかし本発明では、隣接部の変形を変形抑制部で抑制しているので、粗面領域に対する溶着部の押し付け力が保たれ、溶着部と粗面領域とを良好に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１において金属部材と樹脂部材の溶着を開始した直後の状態をあらわす部分拡大断面図
【図２】金属部材と樹脂部材の溶着過程をあらわす部分拡大断面図
【図３】金属部材と樹脂部材の溶着が完了した状態をあらわす部分拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（１）第１及び第２の発明は、
前記変形抑制部が、前記樹脂部材に形成されていてもよい。
この構成によれば、金属部材の形状を簡素化することができる。
【００１０】
（２）第１及び第２の発明は、
前記樹脂部材に、前記粗面領域と非対応であり、前記金属部材に突き当たることで溶着完了時における前記金属部材と前記樹脂部材との位置関係を規定する位置決め部が形成されていてもよい。
この構成によれば、溶着工程で溶着部を加圧する際には、位置決め部が金属部材に突き当たるまで樹脂部材を金属部材に接近させるようにすれば、樹脂部材と金属部材を適正な位置関係で位置決めすることができる。これにより、粗面領域に対して溶着部を適正に溶着することができる。
【００１１】
（３）第１及び第２の発明は、（２）において、
前記位置決め部における前記金属部材への突当面には、断熱部材が配されていてもよい。
この構成によれば、溶着工程で金属部材が加熱されても、金属部材から位置決め部への伝熱が抑制されるので、位置決め部の加熱に起因する変形が防止される。したがって、位置決め部による位置決め機能の信頼性に優れている。
【００１２】
（４）第１及び第２の発明は、
溶着工程において、前記溶着部がレーザー光の照射によって加熱されていてもよい。
この構成によれば、溶着部を集中的に加熱できるので、加熱に要する時間を短縮できる。
【００１３】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図３を参照して説明する。本実施例の金属と樹脂の接合体Ａは、板状をなす金属部材１０と、金属部材１０よりも面積の小さい板状をなす樹脂部材２０とを溶着により接合して製造したものである。
【００１４】
金属部材１０の表面のうち樹脂部材２０が接合される領域は、接合面１１となっている。接合面１１の外周縁部は、平面状の受圧領域１２となっている。接合面１１のうち受圧領域１２で包囲された領域は、樹脂部材２０を溶着させるための粗面領域１３となっている。粗面領域１３は、金属部材１０の成形時点で平面であった接合面１１に、レーザー加工やエッチング処理等によって複数の凹部１４を形成して構成されている。尚、図１〜３における凹部１４は、金属部材１０の厚さ寸法に比べて、大きさを誇張して描いている。
【００１５】
樹脂部材２０における金属部材１０との対向面２１のうち粗面領域１３と対応する領域は、溶着工程において、樹脂部材２０の融点以上の温度に加熱される溶着部２２となっている。樹脂部材２０が金属部材１０に溶着されていない状態において、溶着部２２の表面（金属部材１０と対向する面）は平面状である。樹脂部材２０における金属部材１０との対向面２１のうち、溶着部２２を全周に亘って包囲する枠状領域は、溶着部２２に連なる隣接部２３となっている。樹脂部材２０が金属部材１０に溶着されていない状態において、隣接部２３の表面（金属部材１０と対向する面）は、溶着部２２の表面と面一状に連続する平面状である。
【００１６】
また、樹脂部材２０における金属部材１０との対向面２１のうち、隣接部２３を全周に亘って包囲する枠状領域は、変形抑制部２４となっている。尚、図１〜３において、変位抑制部の大きさは、樹脂部材２０の厚さ寸法に比べて、誇張して描いている。変形抑制部２４は、対向面２１を溝状に凹ませた形態である。変形抑制部２４は隣接部２３の外周縁に隣接しており、隣接部２３の外周面が変形抑制部２４の内面の一部を構成している。つまり、隣接部２３の外周部が変形抑制部２４の空間内に面している。また、変形抑制部２４の内面には、隣接部２３に対し溶着部２２とは反対側（外周縁側）から対向する抑止面２５が形成されている。
【００１７】
樹脂部材２０における金属部材１０との対向面２１のうち、変形抑制部２４を全周に亘って包囲する枠状領域は、位置決め部２６となっている。位置決め部２６のうち金属部材１０と対向する面は、金属部材１０の接合面１１（受圧領域１２）と平行な平板状の突当面２７となっている。図１に示すように、突当面２７は、溶着前における溶着部２２及び隣接部２３の表面２９に比べると、金属部材１０の接合面１１から退避した位置に設定されている。突当面２７は、変形抑制部２４の抑止面２５に対しほぼ直角に繋がっている。つまり、抑止面２５は、位置決め部２６の内周面を構成している。また、突当面２７には、板状の断熱部材２８が固着されている。断熱部材２８の熱伝導率は、金属部材１０及び樹脂部材２０よりも低い。
【００１８】
次に、接合体Ａの製造工程を説明する。製造に際しては、図１に示すように、金属部材１０の下向きの接合面１１に対し、下方から樹脂部材２０を当接させる。このとき、溶着部２２を粗面領域１３に面当たり状態で当接させるとともに、隣接部２３を受圧領域１２に面当たり状態で当接させる。溝状の変形抑制部２４の開口部は、受圧領域１２と対向する。また、位置決め部２６も、受圧領域１２に対し所定の間隔を空けて対向する。
【００１９】
この状態で、金属部材１０上方（つまり、樹脂部材２０とは反対側）からレーザー光３０を照射するとともに、金属部材１０と樹脂部材２０を互いに密着するように加圧する。レーザー光３０の照射により、樹脂部材２０の溶着部２２が、樹脂部材２０の融点より高い温度まで加熱される。このとき、レーザー光３０は、隣接部２３における内周側部分も加熱するが、変形抑制部２４の内面及び位置決め部２６は、直接加熱しない。尚、溶着部２２の熱の一部は、隣接部２３及び位置決め部２６に伝達されるが、隣接部２３と位置決め部２６の温度が融点に達することはない。
【００２０】
溶着部２２は、加熱されながら加圧されて粗面領域１３に押圧されるので、溶着部２２の一部が凹部１４内に押し込まれていく。同時に、溶着部２２のうち凹部１４に入り込まない部分は、接合面１１に強く押し付けられるので、その反力が、溶着部２２の外周縁に連なる隣接部２３に作用する。すると、図２に示すように、隣接部２３が、接合面１１に沿うように（接合面１１と略平行に）外周側に向かって膨らみながら変形する。尚、図２において、隣接部２３の変形量は、樹脂部材２０の厚さ寸法に比べて、誇張して描いている。
【００２１】
膨らむように変形した隣接部２３は、変位抑制部の内部に収容される。変位抑制部の内面には、隣接部２３の外周面と対向する抑止面２５が形成されているので、膨らむように変形した隣接部２３の外周面が、抑止面２５に当接する。この当接作用により、隣接部２３の外周側（溶着部２２とは反対側）への変位（膨らみ）が抑制される。隣接部２３の外周側への膨らみが抑制されると、溶着部２２で生じた反力は、溶着部２２を凹部１４内に押し込む力として有効に作用する。したがって、凹部１４内には、溶着部２２が殆ど隙間なく深く入り込み、強いアンカー効果が得られる。
【００２２】
溶着工程が進むと図３に示すように、位置決め部２６の突当面２７が、断熱部材２８を介して金属部材１０の受圧領域１２に突き当たる。すると、樹脂部材２０（溶着部２２と隣接部２３の変形が停止する。つまり、加圧方向（接合方向）において、金属部材１０と樹脂部材２０との位置関係が定まる。したがって、溶着部２２や隣接部２３を含む樹脂部材２０全体が不正な変形を生じる虞はない。また、位置決め部２６が金属部材１０に突き当たる時点では、溶着部２２が凹部１４内に適正に充填されている。以上により、溶着工程が終了し、金属部材１０と樹脂部材２０の接合（つまり、接合体Ａの製造）が完了する。
【００２３】
上述のように本実施例の接合体Ａは、金属部材１０と、金属部材１０に溶着により接合された樹脂部材２０と、金属部材１０における樹脂部材２０との接合面１１に形成され、凹部１４を有する粗面領域１３と、樹脂部材２０に形成され、溶着過程において加圧されることにより変形しながら粗面領域１３に溶着された溶着部２２と、樹脂部材２０のうち溶着部２２に連なり、且つ金属部材１０と対向するように配された隣接部２３と、溶着過程で隣接部２３が粗面領域１３から遠ざかるように変形することを抑制する変形抑制部２４とを備えている。
【００２４】
このように本実施例の接合体Ａは、成形済みの樹脂部材２０を金属部材１０に溶着によって接合するので、溶融樹脂を射出成形するための大掛かりな金型設備が不要である。したがって、製造コストを低減することができる。また、溶着過程では、加圧された溶着部２２が粗面領域１３に押し付けられるのに伴い、溶着部２２に連なる隣接部２３が粗面領域１３から遠ざかるように変形しようとする。もし隣接部２３が変形すると、その分、粗面領域１３に対する溶着部２２の押し付け力が低下するため、溶着部２２と粗面領域１３との溶着状態が不良となることが懸念される。しかし、隣接部２３の変形を変形抑制部２４で抑制しているので、粗面領域１３に対する溶着部２２の押し付け力が保たれ、溶着部２２と粗面領域１３とを良好に密着させることができる。また、変形抑制部２４は、金属部材１０にではなく、樹脂部材２０に形成されているので、金属部材１０の形状を簡素化することができる。
【００２５】
また、樹脂部材２０には、粗面領域１３と非対応であり、金属部材１０に突き当たることで溶着完了時における金属部材１０と樹脂部材２０との位置関係を規定する位置決め部２６が形成されている。そして、溶着工程で溶着部２２を加圧する際には、位置決め部２６が金属部材１０に突き当たるまで樹脂部材２０を金属部材１０に接近させるようにしている。この構成によれば、樹脂部材２０と金属部材１０を適正な位置関係で位置決めすることができるので、粗面領域１３に対して溶着部２２を適正に溶着することができる。
【００２６】
また、位置決め部２６における金属部材１０への突当面２７には断熱部材２８が配されているので、溶着工程で金属部材１０が加熱されていても、金属部材１０から位置決め部２６への伝熱が抑制される。これにより、位置決め部２６の加熱に起因する変形が防止される。したがって、位置決め部２６による位置決め機能の信頼性に優れている。
【００２７】
また、溶着工程においては、溶着部２２がレーザー光３０の照射によって加熱されている。レーザー光３０を用いれば、溶着部２２を集中的に加熱できるので、加熱に要する時間を短縮できる。また、変形抑制部２４や位置決め部２６を殆ど加熱させずに済むので、変形抑制部２４や位置決め部２６は、加熱を原因として変形する虞がない。
【００２８】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、変形抑制部を樹脂部材のみに形成したが、変形抑制部は、金属部材のみに形成してもよく、樹脂部材と金属部材の両方に形成してもよい。
（２）上記実施例では、位置決め部に断熱部材を設けたが、位置決め部に断熱部材を設けない形態としてもよい。
（３）上記実施例では、樹脂部材に位置決め部を形成したが、樹脂部材に位置決め部を形成しない形態としてもよい。
（４）上記実施例では、レーザー光によって溶着部を加熱したが、発熱体を樹脂部材の近傍に配置して溶着部を加熱してもよく、高周波（マイクロ波）を用いた誘電加熱により溶着部を加熱してもよく、発熱体を金属部材に接触させて金属部材を介して溶着部を加熱してもよい。
（５）上記実施例では、粗面領域が、接合面に凹部を形成した形態であるが、粗面領域は、接合面に複数の凸部を形態した形態でもよく、複数の凹部と複数の凸部を混在させた形態であってもよい。
（６）上記実施例では、金属部材を板状としたが、金属部材はブロック状であってもよい。
（７）上記実施例では、樹脂部材を板状としたが、樹脂部材はブロック状であってもよい。
（８）上記実施例では、樹脂部材における金属部材との対向面の面積を、金属部材の全面積の小さくしたが、樹脂部材の面積は、金属部材と同じでもよく、金属部材より大きくてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ…接合体
１０…金属部材
１１…接合面
１３…粗面領域
１４…凹部
２０…樹脂部材
２２…溶着部
２３…隣接部
２４…変形抑制部
２６…位置決め部
２７…突当面
２８…断熱部材
３０…レーザー光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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