JP2015105059A - パネル接合体 - Google Patents

Abstract

【課題】パネル接合体の加工性に優れ、かつアウターパネルが熱変形した際の外観意匠性の悪化を抑制することのできる、インナーパネルとアウターパネルが接着剤にて接合されてなるパネル接合体を提供する。【解決手段】インナーパネル２とアウターパネル１が双方の接合部Ｊで接着剤にて接合されてなるパネル接合体１０であって、接着剤は弾性率の異なる２種類の接着剤３，４からなり、接合部Ｊのうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤３が適用され、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤４が適用されている。【選択図】図１

Description

本発明は、インナーパネルとアウターパネルが接合されてなるパネル接合体に関するものである。

たとえば自動車用バックドアは、インナーパネルとアウターパネルが接合されてなるパネル接合体から構成されている。

昨今、車両の強度保証を図りながらその軽量化を実現し、低燃費で環境フレンドリーな車両が車両メーカー各社から提供されているが、この種の車両用バックドアとして、繊維強化プラスチック(FRP)をインナーパネルとアウターパネルの少なくとも一方に適用してなるパネル接合体を使用するケースが多くなっている。

一般に、インナーパネルは強度部材、アウターパネルは意匠部材であり、したがってインナーパネルに比してアウターパネルの線膨張係数は大きく、熱が加わった際にはインナーパネルに比してアウターパネルの変形量は大きくなる。

ところで、インナーパネルとアウターパネルの接合が接着剤にておこなわれているパネル接合体では、たとえば双方のパネルの外周端部同士を接合部とし、いずれか一方に熱硬化性樹脂からなる接着剤を塗布して双方の接合部を重ね合わせ、熱処理してパネル同士の接着剤による接合が図られている。

線膨張係数が一般に大きなアウターパネルは熱による変形量が大きくなる傾向にあるが、インナーパネルに比してアウターパネルの熱変形量が大きくなり過ぎると、アウターパネルの接合部における歪みが大きくなり、この接合部近傍における外観意匠性が著しく悪化することになる。

変形性能の高いアウターパネルは、相対的に高剛性のインナーパネルに対して接着剤を介して接合されていることから、このアウターパネルの変形形態は、接着剤の剛性の影響も大きく受けることになる。たとえば弾性率の低い接着剤を適用することにより、アウターパネルの変形に追随して接着剤も変形できることから、アウターパネルの接合部における歪みを小さくすることができ、外観意匠性の悪化を抑制することができる。

しかしながら、弾性率の低い接着剤を適用することでアウターパネルの接合部近傍の熱変形量は大きくなり（接着剤にてアウターパネルの熱変形を抑制できないため）、たとえば、パネル接合体が他の部材と相互に係合等する場合には、他の部材と干渉したり、他の部材との間に隙間が生じ、見栄えが悪くなるといった別の課題の原因となってしまう。

そこで、弾性率の高い接着剤を適用しようとすると、今度は、アウターパネルの接合部近傍の熱変形が接着剤にて抑制される結果、この接合部近傍でアウターパネルの歪みが大きくなってしまうという既述の課題が生じることになる。

そこで、インナーパネルとアウターパネルを接着剤にて接合する形態の抱える上記課題を解消するべく、特許文献１には、変形し易い形状のインナーパネルを備えた樹脂製パネルの接合構造が開示されている。

特許文献１で開示される樹脂製パネルの接合構造によれば、アウターパネルが熱変形した際の外観意匠性の悪化を抑制することはできるものの、インナーパネルはパネル接合体の剛性を決定する部材であることから、たとえばCFRP等の高剛性の素材から形成されている場合に、インナーパネルを変形し易い形状に加工するのは容易なことではない。

したがって、パネル接合体の加工性に優れ、かつアウターパネルが熱変形した際の外観意匠性の悪化を抑制することのできるパネル接合体の開発が当該技術分野にて切望されている。

特開２０１３−１２９２６５号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、パネル接合体の加工性に優れ、かつアウターパネルが熱変形した際の外観意匠性の悪化を抑制することのできる、インナーパネルとアウターパネルが接着剤にて接合されてなるパネル接合体を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるパネル接合体は、インナーパネルとアウターパネルが双方の接合部で接着剤にて接合されてなるパネル接合体であって、前記接着剤は弾性率の異なる２種類の接着剤からなり、前記接合部のうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤が適用され、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤が適用されているものである。

本発明のパネル接合体は、弾性率の異なる２種類の接着剤を適用してインナーパネルとアウターパネルが接合されたものであり、接合部のうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤を配し、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤を配したことに特徴がある。この特徴構成により、内側の低弾性率の接着剤にてアウターパネルの熱変形に追随してアウターパネルに生じ得る歪みを抑制することで外観意匠性の悪化を解消しながら、外側の高弾性率の接着剤にてアウターパネルの過度な熱変形を抑制してアウターパネルの過度なずれを解消することを可能としたものである。

アウターパネルの過度なずれが解消されることで、他の部材との干渉の問題も解消でき、また、過度なずれによってインナーパネルとアウターパネルの間に隙間ができ、この隙間による外観意匠性の低下を抑制できる。さらには、アウターパネルの過度なずれによって接着剤の内部で破断が生じ、これが接着剤の全ての領域に及んでインナーパネルからアウターパネルが脱落等するといった可能性も解消することができる。

ここで、「接着剤」としては、熱硬化性樹脂系のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂（ポリウレタンを含む）、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステルや、エラストマー系のシリコーン樹脂、ウレタンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、熱可塑性エラストマー、スチレンブタジエンゴムなどを挙げることができる。

また、弾性率の異なる２種類の接着剤の選定においては、異種素材の接着剤を適用してもよいし、同種素材であっても、可塑剤の量や樹脂の架橋度の調整などによって弾性率を変化させたものを適用することもできる。

また、インナーパネルとアウターパネルは、鋼、アルミニウムやその合金などの金属パネル同士を適用する形態、CFRP、GFRP等のFRP製パネルと金属パネルをインナーパネルとアウターパネルにそれぞれ適用する形態、インナーパネルとアウターパネルにともにFRP製パネルを適用する場合など、その組み合わせは多様である。

また、インナーパネルとアウターパネルの接合部近傍の構造、すなわち、双方の部材の端部の構造も多様な形態があり、ともに端部が平坦である形態や、アウターパネルのみが屈曲部を有していて、インナーパネルや接合部がこの屈曲部で外観から視認できないように構成されている形態、ともに端部に屈曲部を備えていて、たとえばインナーパネルの屈曲部の外側にアウターパネルの屈曲部が配設される形態などを挙げることができる。

また、２種類の接着剤の素材を調整することのほかにも、それぞれの接着剤の幅（パネル接合体の縦断面において、外観とパネル接合体の内側を結ぶ方向の幅）を調整することによっても、平均弾性率が変化する結果、アウターパネルの歪みや変形量を調整することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明のパネル接合体によれば、弾性率の異なる２種類の接着剤を適用してインナーパネルとアウターパネル双方の接合部を接合する構成において、接合部のうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤を配し、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤を配したことにより、内側の低弾性率の接着剤にてアウターパネルの熱変形に追随してアウターパネルに生じ得る歪みを抑制し、外観意匠性の悪化を解消しながら、外側の高弾性率の接着剤にてアウターパネルの過度な熱変形を抑制してアウターパネルのずれを解消することができる。

本発明のパネル接合体の端部の模式図である。 CAE解析におけるパネル接合体のモデル図である。 CAE解析の結果を示した図である。

以下、図面を参照して本発明のパネル接合体の実施の形態を説明する。なお、図示例はパネル接合体の端部のみを取り出して示したものであるが、たとえばパネル接合体が平面視略矩形の車両用バックドアの場合には、該バックドアの端部全周において図示する接合構造が形成されている。

（パネル接合体の実施の形態）
図１は本発明のパネル接合体の端部の模式図である。図示するパネル接合体１０は、インナーパネル２とアウターパネル１が双方の接合部Ｊで２種類の接着剤３，４にて接合され、構成されている。

これら２種類の接着剤３，４は弾性率が異なっており、外観に対向する外側領域に配された接着剤３は相対的に高弾性率の接着剤であり、外観に対向しない内側領域に配された接着剤４は相対的に低弾性率の接着剤となっている。

インナーパネル２とアウターパネル１はともに端部に屈曲部を備えており、それらの素材は、鋼、アルミニウムやその合金などの金属パネル同士であってもよいし、インナーパネル２をCFRP、GFRP等のFRP製パネルとし、アウターパネルを金属パネルとして全体の軽量化を図ってもよいし、インナーパネル２とアウターパネル１をともにFRP製パネルとしてより一層の軽量化を図ってもよい。

また、接着剤３，４は、熱硬化性樹脂系のエポキシ樹脂、ウレタン樹脂（ポリウレタンを含む）、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステルや、エラストマー系のシリコーン樹脂、ウレタンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、熱可塑性エラストマー、スチレンブタジエンゴムなどのうちのいずれかを適用し、接着剤３の弾性率が相対的に高くなるような素材の組み合わせを選定すればよい。また、たとえば一種の素材の樹脂を選定し、可塑剤の量や樹脂の架橋度の調整などによって接着剤３，４の弾性率を変化させてもよい。

弾性率の異なる２種類の接着剤３，４を適用してインナーパネル２とアウターパネル１を接合すること、より詳細には、接合部Ｊのうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤３を配し、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤４を配したことにより、内側の低弾性率の接着剤４にてアウターパネル１の熱変形に追随してアウターパネル１に生じ得る歪みを抑制することで外観意匠性の悪化を解消することができる。このことに加えて、外側の高弾性率の接着剤３にてアウターパネル１の過度な熱変形を抑制してアウターパネル１の過度なずれを解消することができる。

パネル接合体１０が不図示の他の部材と係合等する場合においては、アウターパネル１の過度なずれが解消されることで、アウターパネル１と他の部材が干渉するといった問題も生じ得ない。また、アウターパネル１が過度にずれることでインナーパネル２とアウターパネル１の間に隙間ができ、この隙間による外観意匠性が低下するといった問題も生じ得ない。さらには、アウターパネル１の過度なずれによって接着剤の内部で破断が生じ、これが接着剤の全ての領域に及んでインナーパネル２からアウターパネル１が脱落等するといった問題も生じ得ない。

なお、接着剤３，４の幅t1、t2を調整することによっても、アウターパネル１の歪みの低減性や変位の低減性に対する効果が変化する。

たとえば、接着剤３，４の弾性率の比を3:1〜10:1程度に調整したり、接着剤３，４の幅t1、t2の比を1:1〜9:1程度に調整することにより、接着剤３，４の素材の選定に加えて、アウターパネル１の歪み低減性能や変位低減性能を多様に変化させることができる。

（CAE解析とその結果）
本発明者等は、本発明のパネル接合体による効果を確認するべく、CAE解析を実施した。解析モデルを図２に示す。

本解析では、実施例として、外側の接着剤（接着剤３に相当）と内側の接着剤（接着剤４に相当）の弾性率を３種に変化させ、さらに、それぞれの接着剤の幅比を種々変化させた。これに対し、比較例の接着剤は従来一般の１種の接着剤とした。ここで、平均弾性率は接着剤の幅比から算出した。

CAE解析で適用した接着剤はウレタン系接着剤であり、可塑剤の量とウレタンの架橋度の調整によって多様な弾性率を設定した。さらに、弾性率は、JISK6251に規定されるダンベル状2号形を適用し、引張試験の応力−歪み曲線の傾きから求めた。

本CAE解析では、ABAQUS(汎用非線形有限要素解析プログラム)を適用し、80℃の熱を加えた際のアウターパネルの変形状態を解析した。実施例および比較例の接着剤の仕様と、アウターパネルの歪みと変位に関するCAE解析結果を以下の表１および図３に示す。

表１と図３より、平均弾性率が低いほど、アウターパネルの歪みが小さくなることが分かるが、その一方で、アウターパネルの変位が大きくなることが分かる。すなわち、外観意匠性に影響するアウターパネルの歪みを小さくするには、接着剤の平均弾性率を小さくする必要があり、他の部材との間の隙見栄え（隙間が少ない方が見栄えがよい）に影響するアウターパネルの変位を小さくするには、接着剤の平均弾性率を高くする必要がある。

これらのことを踏まえてあらためて図３を確認すると、比較例は、アウターパネルの変位抑制効果が高い一方で歪みが高くなってしまい、外観意匠性の悪化が避けられない。

これに対し、実施例1-1〜3-2の中でも、実施例3-1、3-2、実施例2-1、2-2、実施例1-1、1-2等はアウターパネルの歪みも変位もともに抑制できる結果となっていることが分かる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…アウターパネル、２…インナーパネル、３…接着剤（高弾性率の接着剤）、４…接着剤（低弾性率の接着剤）、１０…パネル接合体、Ｊ…接合部

Claims (2)

1. インナーパネルとアウターパネルが双方の接合部で接着剤にて接合されてなるパネル接合体であって、
   前記接着剤は弾性率の異なる２種類の接着剤からなり、
   前記接合部のうち、外観に対向する外側領域には相対的に高弾性率の接着剤が適用され、外観に対向しない内側領域には相対的に低弾性率の接着剤が適用されているパネル接合体。
2. インナーパネルとアウターパネルの少なくとも一方が樹脂製のパネルである請求項１に記載のパネル接合体。
   

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