CN110536942B - 面板部件用接合部的结构及接合方法 - Google Patents

Abstract

简便地抑制因用腻子胶黏剂粘接面板部件所导致的表面凹痕的发生。用腻子胶黏剂将隔着间隔相对的增强部件(1)与由金属板形成的面板部件(2)的背面(2a)粘接。此时，将由所存在的腻子胶黏剂形成的接合部(3)的形状设为下述状态：与面板部件(2)的背面(2a)的粘接面的外周轮廓形状(R1)由圆弧的连续形成，且在从面板部件(2)的板厚方向观察到的中央部位置形成有空洞(4)。

Description

面板部件用接合部的结构及接合方法

技术领域

本发明涉及将汽车用面板部件等金属制面板部件的背面通过腻子胶黏剂(masticadhesive)粘接并接合到增强部件上的技术。特别地，涉及用于更简便地避免表面凹痕(与腻子胶黏剂的收缩相伴的面板部件的局部的面外变形，其是用腻子胶黏剂来接合面板部件时的外观不良之一)的技术。

背景技术

面板部件是指例如汽车的被称为外侧板(outer panel)的外板部件、地板、前围板等内板部件等。这样的面板部件是投影面积大的部件组。并且，就面板部件而言，板厚减少带来的轻量化的贡献程度较之其他骨架类部件而言明显较大。

这样的面板部件例如是具有平缓的大曲面的板形状，并且相对而言具有向面外方向的刚性变低的趋势。因此，存在将用于增强面板部件的增强部件配置于背面侧的情况。此时，使腻子胶黏剂存在于面板部件的背面与增强部件之间的间隙中，利用该腻子胶黏剂将面板部件与增强部件之间接合，并通过该接合而使得面板部件被约束于增强部件。

此处，腻子胶黏剂是半凝固状的物质。对于该腻子胶黏剂而言，若对其施以面板涂装的烘烤热等加热处理，则因该热量而发泡(膨胀)，然后经冷却而硬化(收缩)，从而最终具有胶状的性质。并且，对于所设置的腻子胶黏剂而言，在面板部件受到外力时，腻子配置位置成为针对该外力的支撑点，具有抑制面板部件的振动等重要作用。

此外，在面板部件是使用者能够看到的外板部件的情况下，大多要求高水平的表面外观品质。但是，为了实现产品的轻量化，越使面板部件变薄，则被称为拉伸刚度的面板部件的表面刚性越为下降。并且，有时无法抵抗在涂装后的冷却过程中产生的腻子胶黏剂的收缩力而导致面板部件的面发生面外变形。其变形部位与周围的缓曲面相比成为急剧的面变化，因此容易被人眼发觉。这样的面外变形导致的外观不良一般被称为表面凹痕，成为外板部件变薄的课题之一。

关于这样的在面板部件中产生的表面凹痕，在专利文献1中公开了下述方法，即，通过将收缩率不同的2种粘接剂并排配置从而缓和相对于面板部件的表面的收缩。此外，在专利文献2中公开了通过在腻子胶黏剂之中含有树脂制的中空颗粒，由该中空颗粒吸收腻子自身的收缩从而抑制表面凹痕的方法。进一步，在专利文献3中公开了下述方法，即，通过具有能够调节外板和增强部件的间隔的结构从而能够调节因涂装烘烤工序中的热而产生的变形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－73342号公报

专利文献2：日本专利第5707077号公报

专利文献3：日本特开2008－62696号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的方法中，由于需要单独准备种类不同的腻子胶黏剂并进行配置，所以存在花费成本、前置时间(lead time)的可能性。

此外，在专利文献2所记载的方法中，需要相对于腻子胶黏剂的材料而言另行地制备树脂制球体并混合到腻子胶黏剂中。因此，专利文献2所记载的方法会导致材料成本上升。此外，在专利文献2所记载的方法中，若腻子胶黏剂的材质和构成球体的树脂的物性平衡发生变化，则无法得到稳定的效果，因此有混合的调整变得困难的可能性。

进一步，在专利文献3所记载的方法中，内部部件的结构变得复杂，此外，由于每当所采用的面板部件的形状、或面板部件与增强部件的关系改变时，都需要为了进行应对而进行部件设计，所以作为对策的通用性低。

本发明是鉴于上述方面而完成的，其目的在于，简便地抑制用腻子胶黏剂对面板部件进行粘接所导致的表面凹痕的发生。

用于解决课题的手段

为了解决课题，在本发明的一方式中，在用腻子胶黏剂将隔着间隔相对的增强部件与金属制的面板部件的背面接合时，针对介于其间而存在的腻子胶黏剂，以圆弧的连续来形成与面板部件背面的粘接面的外周轮廓形状，且在腻子胶黏剂的中央部位置形成空洞。

此处，所谓以圆弧的连续形成的轮廓形状，是指圆形状、椭圆形状等在中途不存在角等曲率变得急剧的部分的轮廓形状。

发明效果

根据本发明的一方式，通过对所存在的腻子胶黏剂(面板部件用接合部)的形状进行设计，在腻子胶黏剂收缩时能够缓和对面板部件的面施加的应力。其结果，根据本发明的一方式，能够简便地抑制用腻子胶黏剂对面板部件进行粘接所导致的表面凹痕的发生。

附图说明

图1是对基于本发明的实施方式的面板部件用接合部的结构进行说明的图，(a)是从侧方观察到的剖视图，(b)是从上方观察接合部的图。

图2是对基于本发明的实施方式的其他面板部件用接合部的结构进行说明的图，(a)是从侧方观察到的剖视图，(b)是从上方观察接合部的图。

图3是说明在实施例中使用的分析模型的图。

图4是说明分析模型(侧视图)的图。

图5是说明分析模型(网格细分)的图。

图6是示出作为比较例的实心型的腻子模型的图。

图7是示出中空型的腻子模型的图，(a)为立体图，(b)为(a)的X－X’剖视图。

图8是示出圆环形状型的腻子模型的图。

图9是示出中空型时的、以面板板厚和空洞的内径为参数的面外变形的发生状态的图。

图10是针对中空型将空洞率作为参数用最大二阶导数值进行整理而得的图。

图11是示出圆环形状型(上下开口的中空型)时的、以面板板厚和空洞的内径为参数的面外变形的发生状态的图。

图12是针对圆环形状型将空洞率作为参数用最大二阶导数值进行整理而得的图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。

如图1所示，本实施方式的面板部件用接合部的结构是将隔开间隔而相对配置的增强部件1与由金属板形成的面板部件2的背面2a接合的接合部3的结构，是由腻子胶黏剂形成的面板部件用接合部的结构。

此处，本实施方式是适合于用腻子胶黏剂将汽车用面板部件(汽车的被称为外侧板的外板部件(门板、顶板等)，地板、前围板等内板部件等)与增强部件之间接合的技术。但是，本实施方式的面板部件用接合部的结构在用腻子胶黏剂将其他用途的面板部件接合的情况下也能够应用。

这样的面板部件2大多形成为具有平缓且为大曲率的曲面的板形状，相对而言有向面外方向的刚性变低的趋势。因此，对面板部件2进行增强的增强部件1被配置于面板部件2的背面侧，并将该增强部件与面板部件2的周边部连结等等，由此来增强面板部件2。

此时，如图1所示，由于在面板部件2的背面2a和增强部件1之间形成间隙，所以，部分地使腻子胶黏剂存在于该间隙，通过该腻子胶黏剂将面板部件2和增强部件1之间接合。并且，通过该腻子胶黏剂形成的接合部3，面板部件2被约束于增强部件1。

通常，对于由腻子胶黏剂进行的面板部件与增强部件的接合而言，其大多通过腻子胶黏剂的点连接(spot-attachment)来实施。

与此相对，在本实施方式中，关于由存在于面板部件2与增强部件1之间的腻子胶黏剂形成的接合部3，将其形状(结构)设定为满足下述2个要件的形状。

(要件1)以圆弧的连续来形成与面板部件2的背面2a粘接的粘接面3A的外周轮廓形状R1。

(要件2)在由腻子胶黏剂形成的接合部3的中央部位置处形成空洞4。

对各要件进行说明。

＜关于要件1＞

对于要件1而言，其是以下述方式实现的：通过将由腻子胶黏剂形成的接合部结构中的、与面板部件2的背面2a相对的面(面板粘接面3A)的外周轮廓形状R1设定为如图1(b)那样由不具有曲率急剧部的曲线形状形成的轮廓。例如将面板粘接面3A的轮廓设定为由连续的圆弧形状形成的圆形状、椭圆形状等轮廓形状。需要说明的是，所谓曲率急剧部，是指曲率急剧变化从而形成例如角的部分。

腻子胶黏剂的收缩导致的面外变形发生于面板部件2侧。因此，虽然为了抑制面板部件2侧的收缩而对面板粘接面3A的外周轮廓形状R1进行规定，但优选的是，腻子胶黏剂中的与增强部件1粘接的粘接面3B的外周轮廓形状也设定为不具有曲率急剧部的曲线形状的轮廓。

此处，之所以由圆弧形状的连续来构成面板粘接面3A的轮廓形状R1，是出于下述情况的考虑，例如在轮廓形状R1为矩形形状的情况下，在收缩后的情况下角部的回缩局部地变得严重，显示出与实际不同的行为。其结果，在进行基于目视的感官确认时，可能与实验结果不匹配。

例如，将由腻子胶黏剂形成的接合部3的形状设定为圆柱形状、半球状、截锥状、圆环形状等。在这样的横截面为圆形状的情况下，能够以简单的接合部3的形状来能够满足上述要件1。

需要说明的是，在与从面板部件2朝向增强部件1的线正交的方向(与面板部件的面平行的方向)上进行切割得到的各横截面形状不需要一定是同一尺寸同一形状。例如，腻子胶黏剂的形状可以是图2所示那样的圆环形状，也可以是横截面逐渐变小的山状的形状等。图2是空洞4在面板部件2侧开口的一例。

但是，优选相对于从面板部件2朝向增强部件1的面而对称的形状。由腻子胶黏剂形成的接合部3的形状的面板粘接面3A的外周轮廓形状R1也可以是沙漏状(hourglassshape)。在该情况下，可以视为由2个腻子胶黏剂形成的接合部结合起来而成为沙漏状。

以下，设想由所夹着的腻子胶黏剂形成的接合部3的形状为大致圆柱形状(参见图1)、圆环形状(参见图2)的结构体进行例示。

＜要件2＞

如图1、图2所示，要件2为在由所夹着的腻子胶黏剂形成的接合部3的中央部位置形成空洞4。上述的中央部位置设为从面板部件2的板厚方向观察时的、即从面板部件2的表面侧观察时的中央部位置即可。

对于空洞4的空洞率而言，若其为由所夹着的腻子胶黏剂形成的接合部3为实心的情况下的该接合部的体积的5％以上，则与腻子胶黏剂为实心的情况相比，能够可靠地实现表面凹痕抑制效果。更优选空洞率为10％以上。

需要说明的是，腻子胶黏剂也有相对于初始状态因加热、冷却而体积变化的情况，上述空洞率设为加热、冷却后的状态下的空洞率。

但是，若空洞率变大为规定以上，则由所夹着的腻子胶黏剂实现的面板部件2的振动抑制、拉伸刚度提高的效果变低，因此优选将空洞率抑制为小于80％。更优选空洞率的上限值为小于60％。

优选空洞4的横截面形状也是由不具有曲率急剧部的曲线形状形成的轮廓形状。此外，优选空洞4的横截面形状与由腻子胶黏剂形成的接合部3的横截面形状是相似形或者接近于相似形的形状。

此外，当为同一空洞率时，优选空洞4的高度方向的形成位置靠近面板部件2侧形成。这是由于，这样容易缓和面板粘接面3A处的应力。

进一步，优选的是，上述空洞4如图2所示至少在容易产生表面凹痕的面板部件2侧开口。此时，优选开口的轮廓形状R2也由圆弧的连续形成(参见图2)。也可以在此基础上进一步在增强部件1侧也开口。需要说明的是，在空洞4如上述那样开口的情况下，接合部的中空位置处的体积成为空洞4的体积。

对于满足如上所述的2个要件的由腻子胶黏剂形成的接合部3的形成方法而言，例如，使用将腻子胶黏剂涂布到部件上时使用的、涂布用的填充喷嘴的前端部的开口形状(供粘接剂吹出的部分)为环形状(O形状)或者C形状的喷嘴来进行涂布。在该形成方法的情况下，能够以与现有相同的节拍时间(tact time)来进行接合处理。在填充喷嘴前端部的开口形状为C形状的情况下，以使得通过加热工序中的膨胀而成为截面圆环形状的方式来设定C缺口的间隙即可。

此外，作为在腻子胶黏剂的内部形成空洞4的方法，例如，通过用注射针刺入以规定量涂布于部件上的腻子胶黏剂，并向内部填充空气、非活性气体从而形成空洞4。

＜作用及其他＞

在采用具有本实施方式的形状的腻子胶黏剂的情况下，在加热后的腻子胶黏剂因冷却而收缩时，不是在面板粘接面3A产生变形，而是主要在空洞4的部分产生变形。因此，在面板粘接面3A产生的使面板部件2回缩的力变小。

此外，在本实施方式中，在面板粘接面3A的外周轮廓形状R1中没有角部。因此，能够抑制在一部分存在角部的情况下的外周轮廓形状的情况下发生的、冷却时的局部应力集中。

如上述，在本实施方式中，通过对由腻子胶黏剂形成的接合部3的形状进行设计，能够不花费成本且简便地缓和在腻子胶黏剂收缩时对面板部件2的面施加的应力。其结果，能够简便地抑制用腻子胶黏剂将面板部件2粘接所导致的表面凹痕的发生。

如后述的实施例那样，当为相同板厚的面板部件2时，与由实心型的腻子胶黏剂形成的接合部3的情况相比，通过采用由中空型的腻子胶黏剂形成的接合部3，能够进一步抑制表面凹痕。即，在设计为与由实心型的腻子胶黏剂形成的接合部为相同质量的情况下，能够实施面板部件2的薄板化。

并且，例如，在应用于汽车用面板部件的情况下，能够在不改变汽车的生产线的情况下通过改变腻子胶黏剂的粘接方法来抑制面板部件的表面凹痕，并且实现基于稳定品质的生产，此外，能够解决面板薄板化导致的表面凹痕发生的课题、对汽车车体轻量化做出贡献。

实施例

下面，说明基于本发明的实施例。

＜分析条件＞

作为分析模型，设定如图3所示那样的、模拟了外侧板(其为在投影下一边为286mm见方的矩形形状且具有向上侧凸出的曲面形状)的面板部件模型a、支撑该面板部件模型a的框b、以及模拟外板部件的增强部件1的模型c。通过在中央部设置柱状的腻子胶黏剂的模型d，面板部件模型a由向上方弯曲的半圆柱状的曲面形状支撑。

如图4所示，面板部件模型a是设想为汽车顶板的、朝向一方向具有R5000的弯曲的模型，与该弯曲正交的方向的面形状设定为平坦。将面板部件模型a的板厚设为0.50mm、0.60mm、0.70mm以及1.0mm，分析各情况下的面板部件2的z方向(面板部件2的板厚方向)的位移分布的等高线并将其输出。

需要说明的是，框b设定为刚体，如下述那样输入面板部件模型a、增强部件1的模型c以及腻子胶黏剂的模型d各自的材料物性。

模型a、c设想为铁而输入密度7.8g/cm³且杨氏模量210GPa，模型d输入腻子胶黏剂的物性值。在本实施例中，作为腻子的物性值，使用热弹性的FEM模型，将膨胀时的热膨胀系数设为0.850×10^－3/℃·m且将杨氏模量设为150MPa，将收缩时的热膨胀系数设为0.905×10^－3/℃·m且将杨氏模量设为210MPa。

此时，如图5所示，将框b、面板部件模型a分割为网格，如图6所示，腻子胶黏剂的模型d分割为实心元素。

将所设定的腻子胶黏剂的外形形状全部设定为直径20mmφ的圆柱。此处，图6是实心型的设定例，图7是中空型的设定例，图8是圆环形状型(上下开口的中空形状的类型)的设定例。在中空型以及圆环形状型的情况下，作为空洞4的直径，设定5mm、10mm以及15mm。

在图8那样的圆环形状型的情况下，为内径5mmφ且空洞率6％、内径10mmφ且空洞率25％、内径15mmφ且空洞率56％。

此外，在图7那样的中空型的情况下，为内径5mmφ且空洞率2％、内径10mmφ且空洞率8％、内径15mmφ且空洞率19％。

需要说明的是，分析是求解器(solver)使用LS－DYNA ver9.71并使用静态隐式算法进行的。

此时，作为加热条件，设想为汽车的涂装烘烤温度170℃，对腻子胶黏剂的实心元素从20℃升温至170℃后从170℃降温至20℃来进行分析。需要说明的是，从升温向降温的切换是通过针对面板形状和应力分布的耦合分析来进行的。

＜评价＞

对于表面凹痕的评价而言，根据腻子胶黏剂粘接部(面板中央)的Z位移量以及横截面的形状来计算表示面的斜率变化的二阶导数值的分布，并用其最大值进行评价。二阶导数值变大时，易于被人眼察觉，数字较大的情况下，判断为表面凹痕较大。

(中空型的评价)

首先在图9中示出中空型的结果。

因面板部件2的板厚增加，腻子胶黏剂的粘接部的表面凹痕缓和，但是若在相同板厚的情况下进行比较，则可知在实施例中内径越大则表面凹痕越为得到改善。

进一步，在图10中示出中空型时的、用最大二阶导数值进行整理而得的结果。

从图10可知，在针对由实心型的腻子胶黏剂形成的接合部3将板厚0.70mmt设为基准的情况下，观察到若空洞率为5％则与板厚0.60mmt变为等同，即使使面板部件2变薄，也能够确保与以往的实心型同一水平的品质。此处，在汽车中，大多应用板厚0.70mmt上下的面板部件2。

(圆环形状型的评价)

在图11中示出圆环形状型(上下开口的中空型)的结果。

因面板部件2的板厚增加，腻子胶黏剂的粘接部的表面凹痕缓和，但是若在相同板厚的情况下进行比较，则可知实施例中内径越大则表面凹痕越为得到改善。

进一步，在图12中示出圆环形状型时的用最大二阶导数值进行整理而得的结果。

从图12可知，在针对由实心型的腻子胶黏剂形成的接合部3将板厚0.70mmt作为基准的情况下，观察到若空洞率为5％，则与板厚0.60mmt变为等同，即使使面板部件2变薄，也能够确保与以往的实心型同一水平的品质。

如以上这样，可知根据本发明，即使使面板板厚变薄，与现有的实心型的腻子胶黏剂相比，也能够抑制表面凹痕，有助于车体的轻量化。

以上，本申请主张优先权的日本专利申请2017－084629(2017年4月21日提出申请)的全部内容通过参照成为本公开的一部分。

此处，参照有限数量的实施方式进行了说明，但是权利范围不限定于此，基于上述公开的各实施方式的变更对于本领域技术人员来说不言而喻。

附图标记说明

1 增强部件

2 面板部件

2a 背面

3 接合部

3A 面板粘接面

4 空洞

R1 外周轮廓形状

R2 开口轮廓形状

Claims (6)

1.面板部件用接合部的结构，所述面板部件用接合部由腻子胶黏剂形成，将隔着间隔相对的增强部件与金属制的面板部件的背面接合，

所述面板部件用接合部的结构的特征在于，

粘接于所述面板部件的背面的、粘接面的外周轮廓形状以圆弧的连续来形成，

从所述面板部件的板厚方向观察，在由所述腻子胶黏剂形成的面板部件用接合部的中央部位置形成有空洞。

2.如权利要求1所述的面板部件用接合部的结构，其特征在于，所述空洞在与所述背面粘接的粘接面开口，所述开口的轮廓形状以圆弧的连续来形成。

3.如权利要求1或2所述的面板部件用接合部的结构，其特征在于，

所述空洞的体积设定为将由所述腻子胶黏剂形成的面板部件用接合部设为实心的情况下的所述接合部的体积的5％以上。

4.如权利要求1或2所述的面板部件用接合部的结构，其特征在于，所述面板部件为车辆用面板部件。

5.如权利要求3述的面板部件用接合部的结构，其特征在于，所述面板部件为车辆用面板部件。

6.接合方法，其中，用腻子胶黏剂将金属制的面板部件的背面粘接于增强部件，从而用腻子胶黏剂将面板部件接合于所述增强部件，所述接合方法的特征在于，

将存在于所述增强部件与所述面板部件之间的腻子胶黏剂的形状设定为：由圆弧的连续来形成与所述面板部件的背面粘接的粘接面的外周轮廓形状，且在所述腻子胶黏剂的中央部形成空洞。

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