JP2008222177A - 車体の異種金属板接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフパネルとレールサイドアウタの隙間全体に接着剤を十分に充填することを可能にするとともに、シール剤の塗布作業の作業性の向上を図ることを可能にする。
【解決手段】鋼板で形成された車体１１側の一方側部材４１と、軽金属板で形成された他方側部材２３とを接着剤１４若しくはシール剤１７を併用して機械的に接合する車体の異種金属板接合構造１０において、他方側部材２３の先端部２４で、且つ一方側部材４１と他方側部材２３との間に、他方側部材２３の先端部２４を曲線状で且つ連続的に曲げ形成することで第１〜第３の隙間部３７〜３９を設け、これらの第１〜第３の隙間部３７〜３９の一方側部材４１からの高さを、ｈ１〜ｈ３とするときに、これらの高さｈ１〜ｈ３が、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定され、一方側部材４１に、接着剤１４を介して他方側部材２３を合わせた。
【選択図】図２

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シールする車体の異種金属板接合構造に関するものである。

車体の異種金属板接合構造として、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構造では、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構造として、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構造を説明する断面図である。
車体の異種金属板接合構造１１０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構造１１０では、アルミニウム製のルーフパネル１１３の下方に向けて形成した突出部１１６と鋼板製のルーフサイドアウタ１１２との接合時に押出された接着剤１２１，１２２がルーフパネル１１３とルーフサイドアウタ１１２との隙間に充填される際に、車幅方向に接着剤が広がるだけの構造であるため、隙間に空間などが発生し、隙間全体に充填させることは困難であった。

また、車体の異種金属板接合構造１１０では、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の間にシール剤を塗布するため、塗布精度が要求され、生産上、速い塗布作業にて対応することができなかった。

本発明は、ルーフパネルとレールサイドアウタの隙間全体に接着剤を十分に充填させることができるとともに、シール剤の塗布作業の作業性の向上を図ることができる車体の異種金属板接合構造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と、軽金属板で形成された他方側部材とを接着剤若しくはシール剤を併用して機械的に接合する車体の異種金属板接合構造において、他方側部材の先端部で、且つ一方側部材と他方側部材との間に、他方側部材の先端部を曲線状で且つ連続的に曲げ形成することで第１〜第３の隙間部を設け、これらの第１〜第３の隙間部の一方側部材からの高さをｈ１〜ｈ３とするときに、これらの高さｈ１〜ｈ３が、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定され、一方側部材に、接着剤を介して他方側部材を合わせることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、先端部を、一方側部材から離間する方向に指向させたことを特徴とする。

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と、軽金属板で形成された他方側部材とを接着剤若しくはシール剤を併用して機械的に接合する。
このときに、他方側部材の先端部で、且つ一方側部材と他方側部材との間に、他方側部材の先端部を曲線状で且つ連続的に曲げ形成することで第１〜第３の隙間部を設け、これらの第１〜第３の隙間部の一方側部材からの高さをｈ１〜ｈ３とするときに、これらの高さｈ１〜ｈ３を、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定した。

これにより、一方側部材に、接着剤を介して他方側部材を合わせるときに、接着剤が押圧され他方側部材に向け広がる際に、接着剤は、高さｈ１を有する第１の隙間部に侵入し、第１の隙間部と一方側部材間の隙間が充填され、充填後に高さｈ１よりも低い高さｈ２に設定された第２の隙間部を通り、一番高い高さｈ３に設定された第３の隙間部に広がる。

第１の隙間部と第３の隙間部との間に、これらの高さｈ１，ｈ３よりも低い高さｈ２に設定された第２の隙間部が設定されることで、第１の隙間部の接着剤の圧力を高めることができる。この結果、接着剤が一方側部材と他方側部材との間に確実に充填され、気泡の発生も防ぐことができる。

また、第２の隙間部では接着剤の流動速度が速くなり、第２の隙間部に侵入する接着剤の初期段階の流動速度が速まり、接着剤の上方への広がりを促進することが可能となる。これにより、第２の隙間部への接着剤の充填も確実に行うことができる。この結果、防錆性の向上を図ることができる。
さらに、第１〜第３の隙間部が形成されることで、接着剤の保持性が向上して異種金属板接合時の接着剤による汚れを防止することができる。これにより、異種金属板接合構造の品質の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明では、先端部を、一方側部材から離間する方向に指向させたので、例えば、シール剤を塗布するときにガイドにすることができ、シール剤の塗布作業の作業性の向上を図ることができる。また、シール剤塗布後のシール剤の保持性を高めることもできる。

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構造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。図３は図２の３拡大図である。

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、ルーフレール１３のレールサイドアウタ１９廻りに塗布されるシール剤（シーラ）１７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。
パネル側フランジ２３は、平坦面にて構成されるフランジ本体２９と、このフランジ本体２９から連続的に形成された先端部２４とを有する。

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。

すなわち、車体の異種金属板接合構造１０は、鋼板で形成された車体１０側の一方側部材４１と、軽金属板で形成された他方側部材２３とを接着剤１４若しくはシール剤１７を併用して機械的に接合するための構造である。

図４は図２に示される車体の異種金属板接合構造の先端部の説明図である。
先端部２４は、内側凹部３３と、中央凸部３４と、外側凹部３５と、角部３６とがこの順で連続的に形成される。
内側凹部３３、中央凸部３４及び外側凹部３５は、連続的な第１〜第７の曲線５１〜５７で構成される部分である。
角部３６は、レールサイドアウタ１９のレール側フランジ４１から離間する方向に向けて指向する。

内側凹部３３と一方側部材４１とで第１の隙間部３７が構成され、中央凸部３４と一方側部材４１とで第２の隙間部３８が構成され、外側凹部３５と一方側部材４１とで第３の隙間部３９が構成される。
所定加圧圧着時の第１〜第３の隙間部３７〜３９の一方側部材４１からの高さを、ｈ１〜ｈ３とするときに、高さｈ１〜ｈ３は、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定される。

これにより、一方側部材４１に、接着剤１４を介して他方側部材２３を合わせるときに、接着剤１４が押圧され他方側部材２３に向け広がる際に、接着剤１４は、高さｈ１を有する第１の隙間部３７に侵入し、第１の隙間部３７と一方側部材４１間に接着剤１４が充填され、充填後に高さｈ１よりも低い高さｈ２に設定された第２の隙間部３８を通り、一番高い高さｈ３に設定された第３の隙間部３９に広がる。

第１の隙間部３７と第３の隙間部３９との間に、これらの高さｈ１，ｈ３よりも低い高さｈ２に設定された第２の隙間部３８が設定されることで、第１の隙間部３７よりも内方の接着剤１４の圧力を高めることができる。この結果、接着剤１４が一方側部材４１と他方側部材２３との間に確実に充填され、気泡の発生も防ぐことができる。
なお、一番低い高さｈ２を有する第２の隙間部３８は、第１．第３の隙間部３７，３９で挟まれたくびれ部分であり、接着剤１４の流速が速まる部分である。

図５（ａ），（ｂ）は図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤に作用する力を説明する説明図であり、（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、他方側部材２３の先端部２４を取去ったときにできる仮想端部２７を想定し、接着剤１４が他方側部材２３の仮想端部２７からはみ出す際の接着剤１４に作用する力を考察する。

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ｅ１の如く押圧すると、接着剤１４の粘性（粘度）により、接着剤１４の圧力Ｐが発生する。この圧力Ｐは、仮想端部２７の外方に向かう水平成分Ｐ１と、他方側部材２３の外方に向かう垂直成分Ｐ２とに分散することができる。力Ｐ１は、接着剤１４を他方側部材２３の先端部２４に向けて移行させる力として作用し、力Ｐ２は他方側部材２３に密着する力として作用する。

また、幾何学的な条件として他方側部材（レール側フランジ）２３における接着剤１４の塗布面４４と接着剤１４の端部における傾斜面とのなす角を接触角θ１とするときに、この接触角θ１が鋭角に保たれる必要がある。接触角θ１（濡れ性）は、接着剤１４及び一方側部材４１（鋼板）の表面張力、接着剤１４及び一方側部材４１の界面状態、接着剤１４及び一方側部材４１の温度差により決定される。
なお、接着剤１４のはみ出し時に発生する上方への力はＰ２＝Ｐｃｏｓθ１で表現することができ、この力Ｐ２は、接触角θ１を小さく保つほど大きくすることができる。

（ｂ）において、車体の異種金属板接合構造１００の接着剤１０３の塗布状態を示す。
すなわち、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、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。すなわち、比較例の車体の異種金属板接合構造１００では、接着剤１０３が押出され、はみ出す際に、接着剤１０３に上方への力が働かない。

図６（ａ）〜（ｃ）は図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤の移行初期段階を示す説明図である。
（ａ）において、一方側部材（レール側フランジ）４１に接着剤１４が塗布され、他方側部材２３が接着剤１４を介して一方側部材４１に合わせられる。
スポット溶接やリベット等で加圧圧着接合する接合の初期段階に、一方側部材４１と他方側部材２３に介在させた接着剤１４は隙間が減少されるため、他方側部材２３の先端部２４の外方に押出される。

接着剤１４の端部１６の他方側部材２３側では、力Ｑが作用する。塗布時に形成された接触角θ１は、はみ出し初期の段階では、大きく変化しないため、小さいまま保たれる。そのため、力Ｑは、他方側部材２３の先端部２４に向かう水平成分Ｑ１と、他方側部材２３へ向かう垂直成分Ｑ２とが作用することができ、水平成分Ｑ１により接着剤１４は他方側部材２３の先端部２４方向に広がるとともに、垂直成分Ｑ２により第１の隙間部３７に充填されていく。

（ｂ）において、加圧圧着が進んではみ出し量が多くなると、接触角θ１は大きくなるので（ａ）に示された力Ｑは低下して、他方側部材２３の先端部２４方向へと広がり、他方側部材２３の方向への押圧力は低下する。しかし、（ｃ）で説明するように、中央凸部３４で第１の隙間部３７を包囲する構造なので、第１の隙間部３７内の接着剤１４の充填が確実に遂行される。

（ｃ）において、所定加圧圧着時の第１〜第３の隙間部３７〜３９の一方側部材４１からの高さを、ｈ１〜ｈ３とするときに、これらの高さｈ１〜ｈ３は、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定されているで、中央凸部３４で第１の隙間部３７の接着剤１４を包囲することができる。すなわち、第１の隙間部３７の内圧Ｐａが上がるので、充填が確実に実施されるとともに、気泡等の内部欠損も防止できる。

さらに、第１の曲がり部３３で接着剤１４を包囲することによる反力Ｒが発生し、反力Ｒの水平成分をＲ１、反力Ｒの垂直成分をＲ２とするときに、垂直成分Ｒ２は一方側部材４１方向に向かう力として作用する。また、第２の隙間部３８では、高さｈ２が最小であるのでベルヌーイの定理により、接着剤１４の流速変化が発生する（流速が大きくなる）。これにより、一方側部材４１の塗布面４４の接着剤１４は他方側部材２３の先端部２４方向に移動され、接触角θ１は、再び小さくなるように変化することができる。

図７（ａ），（ｂ）は図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤の移行最終段階を示す説明図である。
（ａ）において、第２の隙間部３８で接触角θ１が再び小さくなるように変化したので、図６（ａ）と同様に第２の隙間部３８では、他方側部材２３の先端部２４に向かう力と、他方側部材２３へ向かう力とが発生し、再び内圧を保ちつつ他方側部材２３へ向けて盛り上がる力が発生し、余剰の接着剤１４は第３の隙間部３９へ移行する。

すなわち、図６（ｃ）で説明したように、第２の隙間部３８では接着剤１４の流動速度が速くなり、第２の隙間部３８に侵入する接着剤１４の初期段階の流動速度が速まり、接触角θ１は、再び小さくなるように変化することで、接着剤１４の端面１６に作用する力の垂直成分が増加し、接着剤１４の上方への広がりを促進することが可能となる。これにより、第２の隙間部３８への接着剤１４の充填も確実に行うことができる。この結果、防錆性の向上を図ることができる。

さらに、第１〜第３の隙間部３７〜３９が形成されることで、接着剤１４の保持性が向上して異種金属板接合時の接着剤１４による汚れを防止することができる。これにより、車両の異種金属板接合構造１０の品質の向上を図ることができる。

（ｂ）において、他方側部材（パネル側フランジ）２３の先端部２４に角部３６設け、この角部３６を、一方側部材４１から離間する方向に指向させたので、例えば、シール剤１７を塗布するときに先端部２４をガイドにすることができ、シール剤１７の塗布作業の作業性の向上を図ることができる。また、角部３６を有することで、シール剤１７塗布後のシール剤１７の保持性を高めることもできる。

尚、本発明に係る車体の異種金属板接合構造は、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構造は、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採用するのに好適である。

本発明に係る車体の異種金属板接合構造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。 図２の３拡大図である。 図２に示される車体の異種金属板接合構造の先端部の説明図である。 図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤に作用する力を説明する説明図である。 図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤の移行初期段階を示す説明図である。 図２に示される車体の異種金属板接合構造の接着剤の移行最終段階を示す説明図である。 従来の車体の異種金属板接合構造を説明する断面図である。

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、１７…シール剤、２３…他方側部材（パネル側フランジ）、３７〜３９…第１〜第３の隙間部、４１…一方側部材（レール側フランジ）。

Claims (2)

1. 鋼板で形成された車体側の一方側部材と、軽金属板で形成された他方側部材とを接着剤若しくはシール剤を併用して機械的に接合する車体の異種金属板接合構造において、
   前記他方側部材の先端部で、且つ前記一方側部材と前記他方側部材との間に、前記他方側部材の先端部を曲線状で且つ連続的に曲げ形成することで第１〜第３の隙間部を設け、
   これらの第１〜第３の隙間部の前記一方側部材からの高さをｈ１〜ｈ３とするときに、これらの高さｈ１〜ｈ３が、ｈ３＞ｈ１＞ｈ２の関係に設定され、
   前記一方側部材に、前記接着剤を介して前記他方側部材を合わせることを特徴とする車体の異種金属板接合構造。
2. 前記先端部を、前記一方側部材から離間する方向に指向させたことを特徴とする請求項１記載の車体の異種金属板接合構造。

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