JP2008222176A - 車体の異種金属板接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異種金属板接合部分をコンパクトに形成することを可能にするとともに、一方側部材と他方側部材を合わせる行程において、同時に他方側部材の先端部もシールすることを可能にする。
【解決手段】鋼板で形成された車体１０側の一方側部材４１に、軽金属板で形成された他方側部材２３を接着剤１４を介して合わせる板合わせ行程と、これらの一方側部材４１及び他方側部材２３同士を押圧する押圧行程と、一方側部材４１及び他方側部材２３同士を溶接若しくはリベットにて接合する接合行程とからなる車体の異種金属板接合方法であり、一方側部材４１の接着面４４と一方側の傾斜面３１とのなす角を第１の接触θ１、他方側部材２３の接着面２５と他方側の傾斜面３２とのなす角を第２の接触角θ２とするときに、接着剤１４に、第１・第２の接触角θ１，θ２の延長線同士が交わる交点Ｐ１が形成されるようにして異種金属板同士の接合を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、鋼板で形成された車体側部材に、軽金属で形成されたルーフパネルなどの部材を取付けるときに、軽金属で形成された部材のエッジ部を同時にシールすることができる車体の異種金属板接合方法に関するものである。

車体の異種金属板接合方法として、車体の軽量化のために、鋼板で形成された車体の一部にアルミニウムなどの軽金属で形成された部材を用いるものがある。
このような車体の異種金属板接合方法では、鋼板で形成された車体側の一方側部材若しくは軽金属で形成された他方側部材に接着剤が塗布され、これらの一方側部材と他方側部材とを接着剤を介して合わせ、溶接やリベットなどによる機械的結合を行う。このときに、軽金属の板材の先端部を十分にシールし、電食に対する防錆性を向上するようにしていた。

このような車体の異種金属板接合方法として、鋼板で形成された車体に、アルミニウムで形成されたルーフパネルを取付けるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２７４４２８公報（第５頁、図２）

特許文献１の技術を説明する。
図８は従来の車体の異種金属板接合方法を説明するための断面図である。
従来の車体の異種金属板接合方法は、鋼板で形成されたルーフレール１１１のレールサイドアウタ１１２に、アルミニウム（軽金属）で形成されたルーフパネル１１３を取付けるものであり、ルーフパネル１１３のフランジ１１５に、下方に向かって所定距離だけ突出された突出部１１６を形成し、突出部１１６の両側に凹部１１７，１１８を設け、これらの凹部１１７，１１８とレールサイドアウタ１１２のフランジ１１４との間に接着剤１２１，１２２を介在させ、突出部１１６とレールサイドアウタ１１２のフランジ１１４とを機械的に接合し、ルーフパネル１１３のフランジ１１５の先端部１２３とレールサイドアウタ１１２とにシール剤１２４を塗布するものである。なお、ルーフレール１１１は、レールサイドアウタ１１２と、レールサイドインナ１２６とから構成される。

しかし、車体の異種金属板接合方法では、ルーフパネル１１３のフランジ１１５に、突出部１１６と、この突出部１１６の両側に接着剤溜りのための凹部１１７，１１８とを設ける必要があり、フランジ１１５の幅が広く必要であった。
また、車体の異種金属板接合方法では、レールサイドアウタ（一方側部材）１１２とルーフパネル（他方側部材）１１３の先端部１２３との間にシール剤１２４を塗布するので手間がかかるということもあった。

本発明は、異種金属板接合部分をコンパクトに形成できるとともに、一方側部材と他方側部材を合わせる行程において、同時に他方側部材の先端部もシールすることができる車体の異種金属板接合方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、鋼板で形成された車体側の一方側部材に、軽金属板で形成された他方側部材を接着剤を介して合わせる板合わせ行程と、これらの一方側部材及び他方側部材同士を押圧する押圧行程と、一方側部材及び他方側部材同士を溶接若しくはリベットにて接合する接合行程とからなる車体の異種金属板接合方法であり、板合わせ行程で、一方側部材、接着剤及び他方側部材の断面を見るときに、接着剤の端部に、一方側部材から接着剤の斜め内方に向かう一方側の傾斜面と、他方側部材の先端部から接着剤の斜め内方に向かう他方側の傾斜面とが形成されるように合わせられ、一方側部材の接着面と一方側の傾斜面とのなす角を第１の接触角、他方側部材の接着面と他方側の傾斜面とのなす角を第２の接触角とするときに、接着剤に、第１・第２の接触角の延長線同士が交わる交点が先端部の内方に形成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、他方側部材の接着面の裏面を非接着面とするときに、板合わせ行程で、少なくとも先端部及び非接着面に、微細の凹凸を付けたものを使用することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、他方側部材を、加熱して接着剤よりも温度を高くして接合することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、他方側部材に、微振動を加えて接合することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、鋼板で形成された車体側の一方側部材に、軽金属板で形成された他方側部材を接着剤を介して合わせ、これらの一方側部材及び他方側部材同士を押圧し、一方側部材及び他方側部材同士を溶接若しくはリベットにて接合する。すなわち、車体の異種金属板接合方法を、板合わせ行程、押圧行程及び接合行程から構成する。

板合わせ行程で、一方側部材の接着面と一方側の傾斜面とのなす角を第１の接触角、他方側部材の接着面と他方側の傾斜面とのなす角を第２の接触角とするときに、接着剤に、第１・第２の接触角の延長線同士が交わる交点が形成されるようにした。すなわち、接着剤の吸着作用で第１・第２の接触角を狭く保つとともに、交点が接着剤が押出される方向に対して内側に形成されるようにした。

押圧行程で、一方側部材及び他方側部材同士を押圧したときに、第１・第２の接触角の延長線同士が交わる交点が消失し、他方側部材の先端部から接着剤がはみ出す。この状態では、第１の接触角のみとなり、はみ出した余剰の接着剤は、第２の接触角θ２が失われたときの反力で、他方側部材の先端部に沿って移行することが可能になる。
これにより、押圧行程で、他方側部材の先端部に接着剤を回すことができる。この結果、異種金属板同士の接触による電食錆を防止することができる。

例えば、他方側部材に接着剤溜まりの凹部を設ける場合に比べ、一方側部材及び他方側部材の接合部分をコンパクトに設計することができる。
さらに、別のシール剤で他方側部材の先端面などをシールする場合に比べ、接合時の作業性の向上を図ることができる。この結果、異種金属板を接合するときのコストの低減を図ることができる。

請求項２に係る発明では、少なくとも先端部及び非接着面に、微細の凹凸を付けた。他方側部材の先端部に微細の凹凸を付けたものを使用することで、接着剤の吸着作用を増大させ、先端部に沿って接着剤が移行しやすくなる。また、他方側部材の非接着面に微細の凹凸を付けることで、先端部に沿って移行した接着剤が非接着面まで回り込むことが可能になる。

この結果、異種金属板同士の接触による電食錆を、さらに、防止することができる。また、他方側部材の先端部及び非接着面に形成するのは、微細の凹凸なので、簡単に加工を施すことができる。すなわち、生産性が高い。

請求項３に係る発明では、他方側部材を、加熱して接着剤よりも温度を高くして接合するようにした。これにより、接着剤の吸着作用を増大して他方側部材への接着剤の付着の増進を図ることができる。

請求項４に係る発明では、他方側部材に、微振動を加えて接合するようにした。これにより、接着剤を他方側部材へ導きやすくすることができる。この結果、他方側部材への接着剤の付着を増進することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体の異種金属板接合方法を採用した車体の斜視図であり、図２は図１の２−２線断面図であり、車体の異種金属板接合構造１０を示す。

車体１１は、鋼板にて形成されたルーフレール１３と、このルーフレール１３に接着剤１４を介して取付けられるアルミニウム合金板などの軽金属板で形成されたルーフパネル１５とを備えている。
ルーフレール１３は、鋼板にて形成されたレールサイドインナ１８と、このレールサイドインナ１８に溶接され、組合わされるレールサイドアウタ１９とからなる。

車体の異種金属板接合構造１０は、レールサイドインナ１８と、鋼板製のレールサイドアウタ１９と、このレールサイドアウタ１９に接着剤１４を介して取付けられる軽金属製のルーフパネル１５とから構成される。

ルーフパネル１５は、車体１１の天井部分を覆うパネル本体２１と、このパネル本体２１から垂下した垂下壁２２と、この垂下壁２２から連続的に略水平に延ばしたパネル側フランジ２３とを備える。

レールサイドインナ１８は、レールサイドアウタ１９の外装壁４３に略平行に形成された内壁４６と、この内壁４６から連続的に形成され、レールサイドアウタ１９のレール側フランジ４１に溶接される溶接面４７と、この溶接面４７から斜めに立上げられた斜面壁４８とを備える。

レールサイドアウタ１９は、接着剤１４が塗布されるレール側フランジ４１と、このレール側フランジ４１から立上げられた縦壁部４２と、この縦壁部４２から連続的に車幅外方に向けて形成された外装壁４３とを備える。
レール側フランジ４１は、鋼板で形成される車体１１側の一方側部材に相当し、パネル側フランジ２３は、軽金属板で形成される他方側部材に相当する。

図３は本発明に係る車体の異種金属板接合方法の一例を示す作業工程図である（符号は図１、図２参照）。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
車体の異種金属板接合方法は、板合わせ行程、押圧行程及び接合行程から構成される。
ＳＴ０１：板合わせ行程
鋼板で形成された車体１１側の一方側部材４１に、軽金属板で形成された他方側部材２３を接着剤１４を介して合わせる。
ＳＴ０２：押圧行程
一方側部材４１及び他方側部材２３同士を押圧する。

このときに、他方側部材２３を、加熱して接着剤よりも温度を高くして接合するようにした。これにより、接着剤１４の吸着作用を増大して他方側部材２３への接着剤１４の付着の増進を図ることができる。

また、他方側部材２３に、微振動を加えて接合するようにしてもよい。これにより、接着剤１４を他方側部材２３へ導きやすくすることができる。この結果、他方側部材２３への接着剤１４の付着を増進することができる。
ＳＴ０３：接合行程
一方側部材４１及び他方側部材２３同士を溶接若しくはリベットにて接合する。

図４、図５で押圧行程における接着剤１４の動きのメカニズムを説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は図３に示される車体の異種金属板接合方法の初期段階の作用説明図である。
（ａ）において、接着剤１４が一方側部材（レール側フランジ）４１に塗布され、この一方側部材４１に他方側部材（パネル側フランジ）２３を矢印ｅ１の如く合わせる。
他方側部材２３の接着剤１４の介在する面を介在面２５、この介在面２５の他側を非介在面２６とするときに、他方側部材２３の先端部２４、先端部２４よりの介在面２５及び非介在面２６に、微細の凹凸２８を付設した。
接着剤１４の介在する介在面２５は、他方側部材（パネル側フランジ）２３の接着面であり、接着剤１４の介在しない非介在面２６は非接着面である。

他方側部材２３は、少なくとも先端部２４及び非介在面（非接着面）２６に、微細の凹凸２８が付設されたものを使用するようにした。すなわち、他方側部材２３の先端部２４に微細の凹凸２８を付けることで、接着剤１４の吸着作用を増大させ、先端部２４に沿って接着剤１４が移行しやすくすることができる。また、他方側部材２３の非介在面２６に微細の凹凸２８を付けることで、先端部２４に沿って移行した接着剤１４が非介在面２６まで回り込むことを可能にする。

一方側部材４１、接着剤１４及び他方側部材２３の断面を見るときに、接着剤１４の端部１６に、一方側部材４１から接着剤１４の斜め内方に向かう一方側の傾斜面３１と、他方側部材２３の先端部２４から接着剤１４の斜め内方に向かう他方側の傾斜面３２とが形成されるように合わせられ、一方側部材４１の接着剤が塗布される塗布面４４と一方側の傾斜面３１とのなす角を第１の接触角θ１、他方側部材２３の介在面（接着面）２５と他方側の傾斜面３２とのなす角を第２の接触角θ２とするときに、接着剤１４に、第１・第２の接触角θ１，θ２の延長線同士が交わる交点Ｐ１が先端部２４の内方に形成される。
接着剤１４が塗布される塗布面４４は、他方側部材（パネル側フランジ）２３の接着面である。

他方側部材２３の介在面２５に微細の凹凸２８を設けたので、接着剤１４を塗布した一方側部材４１の塗布面４４に合せる板合わせ行程において、接着剤１４の表面の頂点部分に微細の凹凸面２８が近づくと、接着剤１４は微細の凹凸面２８の毛細管現象により吸着され、第２の接触角（広がり接触角）θ２が形成される。吸着されたことで接着剤１４の第２の接触角θ２は鋭角になり、予め接着剤１４を塗布した塗布面（界面）４４の第１の接触角θ１の接線との交点は、他方側部材２３の先端部２４（接着剤１４が押出される方向）に対し内側（内方）に設置され、第１・第２の接触角θ１，θ２の延長線のなす角度を挟まれ角θｃとするときに、挟まれ角度θｃは狭くなる。

すなわち、板合わせ行程では、接着剤の吸着作用で第１・第２の接触角θ１，θ２を狭く保つとともに、交点Ｐ１が接着剤１４が押出される方向に対して内側に形成される。

（ｂ）において、一方側部材（レール側フランジ）４１に他方側部材（パネル側フランジ）２３を矢印ｅ２の如く押圧を開始する。
一方側部材４１に他方側部材２３を押圧することで、一方側の傾斜面３１に直角の力Ａが作用し、他方側の傾斜面３２に直角の力Ｂが作用し、（ａ）に示した交点Ｐ１部分においても直角の力Ｃが作用する。

力Ａは、他方側部材２３の先端部２４へ向かう水平成分Ａ１と一方側部材４１へ向かう垂直成分Ａ２に分解でき、力Ｂは、他方側部材２３の先端部２４へ向かう水平成分Ｂ１と他方側部材２３へ向かう力垂直成分Ｂ２に分解でき、力Ｃは、他方側部材２３の先端部２４へ向かう水平成分のみであり、接着剤１４の端部１６側では、円弧状にバランスされた円弧状表面に変形され、この円弧状表面は徐々に曲がりが減少しつつ先端部２４に向かう。

よって、一方側部材４１に他方側部材２３を矢印ｅ２の如く押圧することで、接着剤１４に一方側部材２３の先端部２４へ向かう水平成分Ａ１，Ｂ１，Ｃが作用し、接着剤１４の端部１６は先端部２４外方に向けて移行する。なお、垂直成分Ａ２，Ｂ２同士は、逆方向であるので互いにキャンセルされる。

（ｃ）において、接着剤１４が他方側部材２３の先端部２４にはみ出した状態を示す。
押圧行程で、一方側部材４１に他方側部材２３を矢印ｅ３の如く押圧することで、第１・第２の接触角θ１，θ２の延長線同士が交わる交点が消失し、接着剤１４が他方側部材２３の先端部２４にはみ出す。この状態では、第１の接触角θ１のみとなり、はみ出した余剰の接着剤１４は、（ａ）に示された第２の接触角θ２が鋭角から鈍角に移行して第２の接触角θ２が失われたときの反力と、微細な凹凸２８の吸着作用とで先端部２４に沿って他方側部材２３の非介在面（非接着面）２６へ向かう。

図５（ａ）〜（ｃ）は図３に示される車体の異種金属板接合方法の最終段階の作用説明図である。（ａ）は実施例の車体の異種金属板接合構造１０を示し、（ｂ），（ｃ）は比較例の車体の異種金属板接合構造１００を示す。
（ａ）において、実施例の車体の異種金属板接合方法の押圧終了時の接着剤１４の状態を示す。
先端部２４の微細の凹凸２８（図４（ａ）参照）に沿って移行した接着剤１４は、他方側部材２３の非介在面２６に形成した微細の凹凸２８により接着剤１４を先端部２４から非介在面２６の内方に移行する。

さらに、一方側部材４１の第１の接触角θ１は、はみ出し時に接着剤１４が盛り上がり急激に増えるので、先端部２４の外方には過度に広がらない。
従って、他方側部材２３の先端部２４よりはみ出した接着剤１４は、先端部２４、及び先端部２４近傍の非介在面２６を覆うことができ、異種金属板同士の接触による電食錆を防止することができる。

（ｂ）において、比較例の車体の異種金属板接合方法の接着剤１０３の塗布状態を示す。比較例の車体の異種金属板接合方法では、一方側部材（一方側フランジ）１０１の長手方向全体に充填されるように、塗布位置及び量を設定し接着剤１０３を塗布する。

（ｃ）において、比較例の車体の異種金属板接合方法の防錆処理の一例を示し、一方側部材（一方側フランジ）１０１に他方側部材（他方側フランジ）１０２を、矢印ｆ１の如く押圧する。接着剤１０３は他方側部材１０２の先端部１０４側に広がり、硬化する。
従って、接着剤１０３の硬化後に、他方側部材１０２の先端部１０４から接着剤１０３の非介在面１０６にかけてシーラ１０７を塗り、防錆処理を行う必要がある。すなわち、異種金属板同士の接合時における電食錆を防ぐために、時間とコストがかかる。

車体の異種金属板接合方法では、例えば、他方側部材（パネル側フランジ）２３に接着剤溜まりの凹部を設ける場合に比べ、一方側部材４１及び他方側部材２３の接合部分をコンパクトに設計することができる。
さらに、別のシール剤で他方側部材２３の先端面２４などをシールする場合に比べ、接合時の作業性の向上を図ることができる。この結果、異種金属板を接合するときのコストの低減を図ることができる。

図６は本発明に係る第２実施例の車体の異種金属板接合構造の断面図である。
車体の異種金属板接合構造６０は、レールサイドインナ６８と、鋼板製のレールサイドアウタ６９と、このレールサイドアウタ６９に接着剤６４を介して取付けられる軽金属製のルーフパネル６５とから構成される。
ルーフレール６３は、レールサイドインナ６８と、レールサイドアウタ６９とで構成される。

ルーフパネル６５は、車体の天井部分を覆うパネル本体７１と、このパネル本体７１から垂下した垂下壁７２と、この垂下壁７２から連続的に略水平に延ばしたパネル側フランジ７３と、このパネル側フランジ７３の先端部７４に形成されるとともに、レールサイドアウタ６９のレール側フランジ９１から離間する方向に向けて形成された角部７７とを備える。

レールサイドアウタ６９は、接着剤６４が塗布されるレール側フランジ９１と、このレール側フランジ９１から立上げられた縦壁部９２と、この縦壁部９２から連続的に車幅外方に向けて形成された外装壁９３とを備える。

レールサイドインナ６８は、レールサイドアウタ６９の外装壁９３に略平行に形成された内壁９６と、この内壁９６から連続的に形成され、レールサイドアウタ６９のレール側フランジ９１に溶接される溶接面９７と、この溶接面９７から斜めに立上げられた斜面壁９８とを備える。
レール側フランジ９１は、鋼板で形成される車体側の一方側部材に相当し、パネル側フランジ７３は、軽金属板で形成される他方側部材に相当する。

図７（ａ），（ｂ）は図６に示される第２実施例の車体の異種金属板接合構造の作用説明図である。
（ａ）において、接着剤６４が一方側部材（レール側フランジ）９１に塗布され、この一方側部材（レール側フランジ）９１に他方側部材（パネル側フランジ）７３を矢印ｇ１の如く合わせる。

接着剤６４の端部６６に、他方側部材７３の角部７７により、一方側部材９１に第１の接触角θ３が形成されるとともに、他方側部材７３に第２の接触角θ４が形成される。
角部７７で接着剤６４を吸着することができるので、角部７７から接着剤６４がはみ出す直前まで他方側部材７３では第１の接触角θ３を持つことができる。従って、接着剤６４がはみ出したときの反力を大きくすることができる。

（ｂ）において、一方側部材９１に他方側部材７３を矢印ｇ２の如く押圧する。
上述のように、車体の異種金属板接合構造６０は、接着剤６４がはみ出したときの反力を大きくすることができるので、他方側部材７３の先端部７４及び角部７７を容易に覆うことができる。この結果、防錆処理の信頼性の向上を図ることができる。

尚、本発明に係る車体の異種金属板接合方法は、図４で説明したように、一方側部材４１に接着剤１４を塗布したが、これに限るものではなく、他方側部材２３に接着剤１４を塗布するものであってもよい。

本発明に係る車体の異種金属板接合方法は、セダンやワゴンなどの乗用車において、鋼板製のレールサイドアウタに軽合金製のルーフパネルを接合するときに好適である。

本発明に係る車体の異種金属板接合方法を採用した車体の斜視図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明に係る車体の異種金属板接合方法の一例を示す作業工程図である。 図３に示される車体の異種金属板接合方法の初期段階の作用説明図である。 図３に示される車体の異種金属板接合方法の最終段階の作用説明図である。 本発明に係る第２実施例の車体の異種金属板接合構造の断面図である。 図６に示される第２実施例の車体の異種金属板接合構造の作用説明図である。 従来の車体の異種金属板接合方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１０…車体の異種金属板接合構造、１１…車体、１４…接着剤、１６…端部、２３…他方側部材（パネル側フランジ）、２４…先端部、２５…接着面（介在面）、２６…非接着面（非介在面）、３１…一方側の傾斜面、３２…他方側の傾斜面、４１…一方側部材（レール側フランジ）、４４…接着面（塗布面）、θ１…第１の接触角、θ２…第２の接触角、Ｐ１…交点。

Claims (4)

1. 鋼板で形成された車体側の一方側部材に、軽金属板で形成された他方側部材を接着剤を介して合わせる板合わせ行程と、これらの一方側部材及び他方側部材同士を押圧する押圧行程と、前記一方側部材及び他方側部材同士を溶接若しくはリベットにて接合する接合行程とからなる車体の異種金属板接合方法であり、
   前記板合わせ行程で、前記一方側部材、接着剤及び他方側部材の断面を見るときに、
   前記接着剤の端部に、一方側部材から接着剤の斜め内方に向かう一方側の傾斜面と、前記他方側部材の先端部から接着剤の斜め内方に向かう他方側の傾斜面とが形成されるように合わせられ、
   前記一方側部材の接着面と前記一方側の傾斜面とのなす角を第１の接触角、前記他方側部材の接着面と前記他方側の傾斜面とのなす角を第２の接触角とするときに、
   前記接着剤に、前記第１・第２の接触角の延長線同士が交わる交点が前記先端部の内方に形成されることを特徴とする車体の異種金属板接合方法。
2. 前記他方側部材の接着面の裏面を非接着面とするときに、前記板合わせ行程で、少なくとも前記先端部及び前記非接着面に、微細の凹凸を付けたものを使用することを特徴とする請求項１の車体の異種金属板接合方法。
3. 前記他方側部材を、加熱して前記接着剤よりも温度を高くして接合することを特徴とする請求項１の車体の異種金属板接合方法。
4. 前記他方側部材に、微振動を加えて接合することを特徴とする請求項１の車体の異種金属板接合方法。

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