JP6521135B2

JP6521135B2 - 車両用部材の接合構造及び車両用部材の接合方法

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Publication number: JP6521135B2
Application number: JP2018074730A
Authority: JP
Inventors: 太一嶺井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: JP2018140637A

Description

本発明は、車両用部材の接合構造及び車両用部材の接合方法に関する。

金属製の部材（金属部材）と樹脂製の部材（樹脂部材）とを接合した接合構造として、特許文献１には、金属製のフレーム部材と、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂複合材料）製のＦＲＰ板とをボルトで締結した構造が記載されている。また、接着剤によってＦＲＰ板の上に金属製の補強板が接合されており、補強板とＦＲＰ板との接着面積を変えて接合強度を調整する技術が開示されている。一方、特許文献２には、鋼製サイドメンバアウタパネルの上に、樹脂層を介してアルミニウム合金製のルーフパネルが接合された構造が記載されている。また、樹脂層として引張せん断強度が２ＭＰａ以下の樹脂層を用いることで、車両の製造工程における加熱時に接合部分に生じる熱ひずみを緩和させる技術が開示されている。

特開２０１３−２０８８６１号公報特開２００４−１３０９８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、車両の製造工程等で加熱された際の線膨張差（フレーム部材の線膨張とＦＲＰ板の線膨張との差）が考慮されていない。このため、線膨張差によってフレーム部材とＦＲＰ板との接合部分に熱ひずみが生じる可能性がある。一方、特許文献２に開示された技術では、樹脂層の引張せん断強度が設定されているだけなので、鋼製サイドメンバアウタパネルとルーフパネルとの線膨張差が大きい場合、接着剤が剥がれる可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、接着剤によって金属部材と樹脂部材とが接合された構造において、金属部材と樹脂部材との線膨張差による熱ひずみを抑制しつつ、加熱時に金属部材と樹脂部材との接合状態を良好に維持することができる車両用部材の接合構造及び車両用部材の接合方法を得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造は、車両用部材を構成する金属部材と、前記金属部材に接合される樹脂部材と、前記金属部材と前記樹脂部材との間に設けられて両者を接合すると共に、前記金属部材及び前記樹脂部材よりも弾性率が低い接着剤と、を有し、前記金属部材には第１貫通孔が形成され、前記樹脂部材には前記第１貫通孔と同軸上に第２貫通孔が形成されており、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔には、前記金属部材と前記樹脂部材とを締結する締結部材が挿通されており、前記第１貫通孔は、前記締結部材との隙間が前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差よりも小さく、かつ、前記第２貫通孔よりも小径に形成されており、前記第２貫通孔は、前記締結部材との隙間が前記線膨張差よりも大きく形成されている。

請求項１に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造では、金属部材と樹脂部材との間に接着剤が設けられており、この接着剤によって両者が接合されている。ここで、接着剤の弾性率は、金属部材の弾性率及び樹脂部材の弾性率よりも低いため、金属部材及び樹脂部材が加熱されると、金属部材と樹脂部材との線膨張差に応じて接着剤が弾性変形し、線膨張差による熱ひずみを抑制することができる。

また、塗装後の乾燥工程における加熱時には、上記の関係式を満たすように、金属部材と樹脂部材との相対変位に応じて接着剤が伸びるようになっている。このため、金属部材及び樹脂部材が加熱された際に、金属部材と樹脂部材との線膨張差による相対変位に応じて接着剤が伸びる。これにより、加熱時に接着剤が剥がれるのを抑制することができ、加熱時における金属部材と樹脂部材の接合状態を良好に維持することができる。

さらに、金属部材及び樹脂部材は、接着剤によって接合されると共に、締結部材によって締結されている。これにより、接着剤のみで金属部材と樹脂部材とを接合した構成と比較して、接合強度を向上させることができる。

さらにまた、また、第１貫通孔及び第２貫通孔の少なくとも一方と締結部材との隙間が線膨張差よりも大きい。

このため、加熱時に金属部材と樹脂部材とが線膨張差によって相対変位した場合であっても、第１貫通孔と締結部材との隙間又は第２貫通孔と締結部材との隙間が逃げ部となる。この結果、熱ひずみを抑制することができる。

請求項２に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造は、請求項１に記載の発明において、前記締結部材は、前記金属部材及び前記樹脂部材に挿通された軸部と、前記軸部の一端部から前記樹脂部材に沿って延出されて前記樹脂部材を係止する第１頭部と、前記軸部の他端部から前記金属部材に沿って延出されて前記金属部材を係止する第２頭部とを備えており、前記締結部材の軸方向から見て前記樹脂部材と前記第１頭部とが重なる領域の面積よりも、前記締結部材の軸方向から見て前記金属部材と前記第２頭部とが重なる領域の面積の方が大きい。

請求項２に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造では、樹脂部材と第１頭部との接触面積よりも金属部材と第２頭部との接触面積の方が大きくなっている。ここで、締結部材の締結力は、金属部材との接触面積に依存するため、金属部材と第２頭部との接触面積を大きくすることにより、締結部材の締結力を向上させることができる。

請求項３に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造は、請求項２に記載の発明において、前記軸部と前記金属部材との間及び前記軸部と前記樹脂部材との間には、前記接着剤が設けられている。

請求項３に記載の本発明に係る車両用部材の接合構造では、金属部材及び樹脂部材と締結部材との間に接着剤が介在することにより、金属部材及び樹脂部材が締結部材に接触するのを抑制することができる。この結果、締結部材を金属で形成した場合であっても、金属部材や樹脂部材の電食を抑制することができる。

請求項４に記載の本発明に係る車両用部材の接合方法は、金属部材及び樹脂部材の少なくとも一方に、前記金属部材及び前記樹脂部材よりも弾性率が低く、かつ、塗装後の乾燥工程における加熱時には前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差による相対変位に応じて伸びる接着剤を付与する接着剤付与工程と、前記金属部材に形成された第１貫通孔と前記樹脂部材に形成された第２貫通孔とを対向させた状態で、前記接着剤によって前記金属部材と前記樹脂部材とを重ね合わせて接合する接合工程と、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に締結部材を挿通して前記金属部材と前記樹脂部材とを締結する締結工程と、を有し、前記第１貫通孔を、前記締結部材との隙間が前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差よりも小さく、かつ、前記第２貫通孔よりも小径に形成させ、前記第２貫通孔を、前記締結部材との隙間が前記線膨張差よりも大きく形成させる。

請求項４に記載の本発明に係る車両用部材の接合方法では、接着剤付与工程で金属部材及び樹脂部材の少なくとも一方に接着剤を付与する。また、接合工程では、金属部材と樹脂部材とを接着剤により接合する。さらに、締結工程では、第１貫通孔及び第２貫通孔に締結部材を挿通して金属部材と樹脂部材とを締結する。ここで、接着剤として、金属部材及び樹脂部材よりも弾性率が低く、かつ、塗装後の乾燥工程における加熱時には金属部材と樹脂部材との線膨張差によって生じる相対変位に応じて伸びる接着剤を用いることにより、金属部材と樹脂部材との線膨張差よる熱ひずみを抑制することができる。また、金属部材及び樹脂部材が加熱された際に、金属部材と樹脂部材との線膨張差による相対変位に応じて接着剤が伸びることで、加熱時に接着剤が剥がれるのを抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の車両用部材の接合構造によれば、接着剤によって金属部材と樹脂部材とが接合された構造において、金属部材と樹脂部材との線膨張差による熱ひずみを抑制しつつ、加熱時に金属部材と樹脂部材との接合状態を良好に維持することができるという優れた効果を有する。

また、熱ひずみを抑制しつつ、金属部材と樹脂部材との接合強度を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車両用部材の接合構造によれば、締結部材による締結力を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車両用部材の接合構造によれば、金属部材及び樹脂部材の電食を抑制することができるという優れた効果を有する。

請求項４に記載の車両用部材の接合方法によれば、金属部材と樹脂部材との線膨張差による熱ひずみを抑制しつつ、加熱時に金属部材と樹脂部材との接合状態を良好に維持することができるという優れた効果を有する。

実施形態に係る車両用部材を示す斜視図である。図１の２−２線で切断した状態を拡大して示す断面図である。図１の３−３線で切断した状態を拡大して示す断面図である。図３におけるリベットを軸方向から見た図であり、（Ａ）はロッカインナ側から見た図が示され、（Ｂ）は樹脂パネル側から見た図が示されている。金属部材と樹脂部材とが接着剤によって接合された振動モデルを示す図である。接着剤に要求される伸び率を算出するためのモデルを示す図であり、（Ａ）は加熱前の状態が示され、（Ｂ）は加熱時の状態が示されている。実施形態に係る車両用部材の第１変形例を示す、図３に対応する図である。実施形態に係る車両用部材の第２変形例を示す、図３に対応する図である。

以下、図１〜図３を参照して、本発明に係る車両用部材の接合構造の実施形態について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは、車両用部材が組み付けられた車両における車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。また、以下の説明で特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。

（車両用部材の接合構造）
図１に示されるように、本実施形態に係る車両用部材は、平面視で略矩形の枠状に形成された金属部材としての金属フレーム１０と、金属フレーム１０に車両上方から組み付けられる樹脂部材としての樹脂パネル１２とを含んで構成されている。金属フレーム１０は、車両用部材を構成する部材であり、車両前後方向に延在された左右一対のロッカインナ１４と、このロッカインナ１４を車両幅方向に繋ぐクロスメンバインナ１６とを備えている。

ロッカインナ１４は、金属製の部材であり、上部に位置する断面略Ｌ字状のパネル取付部２２と、下部に位置する傾斜部１８と、パネル取付部２２と傾斜部１８との間に位置して両者を繋ぐ縦壁部２０とを含んで構成されている。

傾斜部１８は、上方から下方へ向かうにつれて車両幅方向外側へ傾斜されている。また、傾斜部１８の下端部から車両下方へ下フランジ部１８Ａが延出されている。下フランジ部１８Ａは、傾斜部１８の前端部及び後端部を除く部位から車両下方へ延出されており、図示しないロッカアウタと接合される。

傾斜部１８の上端部には、縦壁部２０が設けられている。縦壁部２０は、車両前後方向の長さが傾斜部１８の上端部と略同一の長さに形成されており、傾斜部１８から車両上方側へ延出されている。また、一方のロッカインナ１４の縦壁部２０と他方のロッカインナ１４の縦壁部２０とが略平行とされている。

縦壁部２０の上端部には、パネル取付部２２が設けられている。パネル取付部２２は、縦壁部２０の上端部から車両幅方向外側へ延出された水平部２２Ａを備えており、この水平部２２Ａの車両幅方向外側の端部から車両上方へ上フランジ部２２Ｂが延出されている。そして、この上フランジ部２２Ｂは、図示しないロッカアウタと接合される。

ロッカインナ１４は、以上のように構成されており、車両前方側から見た断面形状が車両幅方向外側に開放された略ハット状に形成されている。また、ロッカインナ１４の車両幅方向外側には、車両幅方向内側に開放された断面略ハット状の図示しないロッカアウタが接合される。具体的には、ロッカインナ１４の上フランジ部２２Ｂ及び下フランジ部１８Ａがロッカアウタの上フランジ及び下フランジと接合されて、閉断面のロッカが構成される。

ここで、左右一対のロッカインナ１４は、略平行に配置されており、このロッカインナ１４の前端部同士がクロスメンバインナ１６によって繋がれている。また、ロッカインナ１４の後端部同士も同様のクロスメンバインナ１６によって繋がれている。以下の説明では、前側のクロスメンバインナ１６について詳細を説明するが、後側のクロスメンバインナ１６についても同様の構成とされている。

ロッカインナ１４の前端部同士を繋ぐクロスメンバインナ１６は、金属製の部材である。また、クロスメンバインナ１６は、上部に位置する断面略Ｌ字状のパネル取付部２８と、下部に位置する傾斜部２４と、パネル取付部２８と傾斜部２４との間に位置して両者を繋ぐ縦壁部２６とを含んで構成されている。

傾斜部２４は、上方から下方へ向かうにつれて車両前方側へ傾斜されている。また、傾斜部２４の下端部から車両下方へ下フランジ部２４Ａが延出されている。下フランジ部２４Ａは、傾斜部２４の前端部及び後端部を除く部位から車両下方へ延出されており、図示しないクロスメンバアウタと接合される。

傾斜部２４の上端部には、縦壁部２６が設けられている。縦壁部２６は、車両幅方向に傾斜部２４の上端部と略同一の長さに形成されており、傾斜部２４から車両上方側へ延出されている。また、一方のクロスメンバインナ１６の縦壁部２６と他方のクロスメンバインナ１６の縦壁部２６とが略平行とされている。

縦壁部２６の上端部には、パネル取付部２８が設けられている。パネル取付部２８は、縦壁部２６の上端部から車両前方側へ延出された水平部２８Ａを備えており、この水平部２８Ａの車両前方側の端部から車両上方へ上フランジ部２８Ｂが延出されている。そして、この上フランジ部２８Ｂは、図示しないロッカアウタと接合される。

クロスメンバインナ１６は、以上のように構成されており、車両前方側から見た断面形状が車両前方側に開放された略ハット状とされている。また、クロスメンバインナ１６の車両前方側には、車両後方側に開放された断面略ハット状の図示しないクロスメンバアウタが接合される。具体的には、クロスメンバインナ１６の上フランジ部２８Ｂ及び下フランジ部２４Ａがクロスメンバアウタの上フランジ及び下フランジと接合されることで、閉断面のクロスメンバが構成される。

また、クロスメンバインナ１６の車両右側の端部は、車両右側に配置されたロッカインナ１４と溶接などによって接合されており、クロスメンバインナ１６の車両左側の端部は、車両左側に配置されたロッカインナ１４と溶接などによって接合されている。

なお、ロッカインナ１４の後端部同士を繋ぐクロスメンバインナ１６は、車両後方側が開放された略ハット状に形成されており、左右一対のロッカインナ１４とそれぞれ溶接などによって接合されている。このようにして、枠状の金属フレーム１０が構成されている。

ここで、ロッカインナ１４のパネル取付部２２とクロスメンバインナ１６のパネル取付部２８とは、枠状に一体形成されている。そして、パネル取付部２２の水平部２２Ａとパネル取付部２８の水平部２８Ａとが連続する平面を構成しており、この平面上に接着剤３０が付与されている。接着剤３０の詳細については後述する。

水平部２２Ａ及び水平部２８Ａには、貫通孔（第１貫通孔）２８Ｃが形成されている。貫通孔２８Ｃは、水平部２２Ａ及び水平部２８Ａを連続する矩形枠状の面と見なした際に、この面の四隅と、四辺の中間部分にそれぞれ形成されている。このため、水平部２２Ａ及び水平部２８Ａに８つの貫通孔２８Ｃが形成されている（図１では、対角線上の２つの貫通孔２８Ｃのみが図示されている）。

ここで、金属フレーム１０の車両上方側から樹脂パネル１２が接合されている。樹脂パネル１２は、樹脂で形成されており、本実施形態では一例として、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂複合材料）で形成されている。また、樹脂パネル１２は、平面視で略矩形の板状に形成されている。

さらに、樹脂パネル１２の四隅には、板厚方向に貫通した貫通孔（第２貫通孔）１２Ａが形成されている。また、樹脂パネル１２の四辺の中間部分にもそれぞれ貫通孔１２Ａが形成されている。このため、樹脂パネル１２には、８つの貫通孔１２Ａが形成されている。そして、この樹脂パネル１２は、接着剤３０を介して水平部２２Ａ及び水平部２８Ａに接合される。また、水平部２２Ａ及び水平部２８Ａに形成された貫通孔２８Ｃと、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａには、締結部材としてのリベット３２が挿通され、このリベット３２によって両者が機械的に締結される。リベット３２の詳細については後述する。

図２には、樹脂パネル１２とロッカインナ１４との接合部分を拡大した断面図が示されている。そして、この樹脂パネル１２とロッカインナ１４との接合部分の構造について以下に説明する。なお、樹脂パネル１２とクロスメンバインナ１６との接合部分は、図２と同様の構造とされているため、説明を省略する。

接着剤３０は、ロッカインナ１４のパネル取付部２２と樹脂パネル１２との間に設けられて両者を接合している。また、接着剤３０は、樹脂パネル１２の外周端部から水平部２２Ａの後端部までの領域に連続して設けられており、パネル取付部２２及び樹脂パネル１２と面接触している。

ここで、樹脂パネル１２の外周端部は、シーラ３４によって覆われている。シーラ３４は、樹脂パネル１２の外周端部に沿って連続して設けられている。これにより、樹脂パネル１２とパネル取付部２２との間からの水分の浸入を防止している。このようにして、樹脂パネル１２とパネル取付部２２との腐食電位差による電食を防止している。また、同様にして、樹脂パネル１２とクロスメンバインナ１６のパネル取付部２８との腐食電位差による電食を防止している。

ここで、本実施形態では、接着剤３０として、エポキシ系の１液加熱硬化型の接着剤を用いている。また、硬化条件は、温度が１７０℃で時間が２０分に設定されている。さらに、せん断強度が１〜５ＭＰａに設定された接着剤を用いている。なお、これに限定されず、他の接着剤を用いてもよい。例えば、ウレタン系やエラストマー系の接着剤でもよく、変性シリコン系の接着剤でもよい。また、硬化タイプとしては、２液加熱硬化型や常温硬化型でもよく、湿気硬化型でもよい。さらに、接着剤によって硬化条件を変更してもよく、例えば、常温硬化型の場合は、温度が２０℃で時間を１日に設定してもよい。

また、接着剤３０は、ロッカインナ１４及び樹脂パネル１２よりも弾性率が低く、かつ、塗装後の乾燥工程における加熱時にはロッカインナ１４（金属フレーム１０）と樹脂パネル１２との線膨張差によって生じる相対変位に応じて伸びる特性を備えている。このため、塗装後の乾燥工程で所定の温度（例えば、１５０℃〜２００℃）に加熱された際に、樹脂パネル１２と水平部２２Ａとが線膨張差によって相対変位した場合であっても、接着剤３０が弾性変形し、かつ、伸びることで熱ひずみを抑制できる構成とされている。なお、本実施形態では、弾性率が１００ＭＰａとされているが、これに限定されず、さらに弾性率が低い接着剤を用いてもよく、弾性率が１ＭＰａの接着剤を用いてもよい。また、本実施形態では、接着剤３０として耐熱温度が２１５℃以上のものを用いているが、これに限定されず、塗装後の乾燥炉の温度よりも高ければ、２１５℃よりも耐熱温度が低い接着剤を用いてもよい。

ここで、熱ひずみを抑制することができる接着剤３０の好ましい条件について考える。初めに、接着剤３０の弾性率について、図５に示された振動モデルに基づいて考える。なお、図中のＫ_Ｍ及びＸ_Ｍはそれぞれ、金属部材のばね定数（弾性率）及び金属部材の加熱時の変位量である。また、図中のＫ_Ａ及びＸ_Ａはそれぞれ、接着剤のばね定数（弾性率）及び接着剤の加熱時の変位量である。さらに、図中のＫ_Ｐ及びＸ_Ｐはそれぞれ、樹脂部材のばね定数（弾性率）及び樹脂部材の加熱時の変位量である。

加熱時に作用する力をＦとし、線膨張差をΔＬとすると、Ｆ及びΔＬは、上述したパラメータを用いて以下の数式（１）及び数式（２）のように表される。

・・・・・（１）

・・・・・（２）

上記数式（２）に数式（１）を代入すると、以下の数式（３）となる。

・・・・・（３）

ここで、接着剤で線膨張差ΔＬを吸収するためには、ΔＬ≒Ｘ_Ａを満たすのが好ましい。すなわち、上記数式（３）より、

となれば、接着剤が弾性変形して線膨張差ΔＬを効果的に吸収することができることが分かる。つまり、接着剤のばね定数Ｋ_Ａは、金属部材のばね定数Ｋ_Ｍ及び樹脂部材のばね定数Ｋ_Ｐよりも極端に小さくするのが好ましい。換言すれば、接着剤の弾性率を金属部材の弾性率及び樹脂部材の弾性率よりも極端に低くするのが好ましく、本実施形態に係る接着剤３０では、一例として、金属フレーム１０の弾性率及び樹脂パネル１２の弾性率に対して、１０００分の１以下の弾性率（１００ＭＰａ）とされている。

次に、図６のモデル図を参照して、接着剤に要求される伸び率について考える。ここで、図６には、金属板１０２と樹脂板１００とを接着剤１０４で接合したモデル図の加熱前後の状態が示されている。また、加熱温度は、特に限定しないが、本実施形態では車両の塗装後の乾燥工程における温度（例えば、１８０℃）を想定している。なお、説明の便宜上、接着剤１０４の厚みを誇張して描いている。

図６（Ａ）に示されるように、加熱前の状態では、金属板１０２の端面と接着剤１０４の一端面とが連続しており、樹脂板１００の端面と接着剤１０４の他端面とが連続している。また、接着剤１０４の厚みは、Ｔ_０となっている。

図６（Ｂ）に示されるように、加熱時には、金属板１０２と樹脂板１００との線膨張差によって金属板１０２及び樹脂板１００が厚み方向と直交する方向にΔＬだけ相対変位している。また、接着剤１０４は、金属板１０２及び樹脂板１００の相対変位に応じて弾性変形し、かつ、伸びている。

ここで、接着剤１０４の厚み（接着面に垂直な方向の厚み）は、加熱前の状態と同じＴ_０となっている。また、接着剤１００の端面において金属板１０２から樹脂板１００へ向かう方向の長さを端面の長さとすると、接着剤１０４の端面の長さは、Ｔ１となっている。これにより、以下の数式（４）が成立する。

・・・・・（４）

上記数式（４）から、接着剤１０４に要求される加熱時の伸び率は、以下の数式（５）となる。

・・・・・（５）

以上により、上記数式（３）でΔＬ≒Ｘ_Ａを満たす弾性率を備えた接着剤を用いるのが好ましい。また、上記数式（５）を満たす伸び率を備えた接着剤が用いられている。

次に、リベット３２について説明する。図３に示されるように、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａは、ロッカインナ１４のパネル取付部２２に形成された貫通孔２８Ｃの同軸上に形成されている。すなわち、貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃは、車両上下方向に対向する位置に設けられている。また、本実施形態では一例として、貫通孔１２Ａと貫通孔２８Ｃとが略同一の径で形成されている。そして、この貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃには、リベット３２が挿通されている。

リベット３２は、締結後の状態で、軸部３２Ｂと、第１頭部３２Ａと、第２頭部３２Ｃとを備えている。軸部３２Ｂは、車両上下方向を軸方向とする略円柱状に形成されており、樹脂パネル１２及び水平部２２Ａに挿通されている。また、第１頭部３２Ａは、軸部３２Ｂの上端部に設けられており、軸部３２Ｂよりも大径で扁平の略円錐台状に形成されている。そして、この第１頭部３２Ａの周端部の下面が樹脂パネル１２の上面に当接されており、この第１頭部３２Ａによって樹脂パネル１２が係止されている。

一方、第２頭部３２Ｃは、軸部３２Ｂの下端部に設けられており、軸部３２Ｂよりも大径で略円板状に形成されている。また、第２頭部３２Ｃは、第１頭部３２Ａよりも大径とされている。そして、第２頭部３２Ｃの周端部の上面が水平部２２Ａの下面に当接されており、この第２頭部３２Ｃによってパネル取付部２２が係止されている。

また、本実施形態では、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａと軸部３２Ｂとの隙間は、ロッカインナ１４のパネル取付部２２に形成された貫通孔２８Ｃと軸部３２Ｂとの隙間と略同じ大きさに形成されている。そして、これらの隙間は、樹脂パネル１２とパネル取付部２２（ロッカインナ１４）との線膨張差よりも大きく形成されている。

さらに、図４に示されるように、リベット３２の軸方向から見てパネル取付部２２の水平部２２Ａと第２頭部３２Ｃとが重なる領域（図４（Ａ）中の斜線部の領域）の面積Ｓ１は、リベット３２の軸方向から見て樹脂パネル１２と第１頭部３２Ａとが重なる領域（図４（Ｂ）中の斜線部の領域）の面積Ｓ２よりも大きくなっている。

（車両用部材の接合方法）
次に、本実施形態に係る車両用部材の接合方法の一例について説明する。初めに、図１に示されるように、金属製の金属フレーム１０及び樹脂パネル１２の少なくとも一方に接着剤３０を付与する（接着剤付与工程）。

ここで、本実施形態では、金属フレーム１０側に接着剤３０を付与しており、具体的には、樹脂パネル１２が取り付けられるパネル取付部２２の水平部２２Ａ及びパネル取付部２８の水平部２８Ａの上面に接着剤３０を付与している。なお、接着剤３０を付与する方法は特に限定されない。例えば、接着剤３０が収容された塗布機のノズルから接着剤３０を塗布する方法や、スプレー等で接着剤３０を付与する方法を採用してもよい。

次に、図３に示されるように、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａと金属フレーム１０（ロッカインナ１４のパネル取付部２２）に形成された貫通孔２８Ｃとを対向させた状態で、金属フレーム１０と樹脂パネル１２とを重ね合わせ、接着剤３０によって接合する（接合工程）。

最後に、樹脂パネル１２の上方側から貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃへリベット３２を挿通して、金属フレーム１０と樹脂パネル１２とを締結する（締結工程）。ここで、リベット３２は、貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃへ挿通する前の状態では、図１に示されるように、第１頭部３２Ａのみが形成されており、第２頭部３２Ｃが形成されていない。そして、リベット３２の軸部３２Ｂを貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃへ挿通した後、第１頭部３２Ａを樹脂パネル１２に押し付けた状態で軸部３２Ｂの下端部を潰すことで、第２頭部３２Ｃが形成される。

（作用並びに効果）
次に、本実施形態に係る車両用部材の接合構造の作用並びに効果について説明する。

本実施形態では、接着剤３０の弾性率を金属フレーム１０の弾性率及び樹脂パネル１２の弾性率よりも低くしている。これにより、金属フレーム１０に樹脂パネル１２が接合された状態で塗装された場合について考えると、塗装後に乾燥工程に搬送されて金属フレーム１０及び樹脂パネル１２が加熱される。このとき、金属フレーム１０及び樹脂パネル１２が加熱されることで熱膨張（線膨張）する。そして、金属フレーム１０と樹脂パネル１２（パネル取付部２２）とで線膨張差が生じる。ここで、線膨張差による樹脂パネル１２とパネル取付部２２との相対変位に応じて接着剤３０が伸びるため、接着剤３０が剥がれるのを抑制することができる。

また、接着剤３０の弾性率を金属フレーム１０の弾性率及び樹脂パネル１２の弾性率よりも低くすることにより、樹脂パネル１２と金属フレーム１０との線膨張差が大きい場合であっても、接着剤３０が弾性変形することで、線膨張差による熱ひずみを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａと軸部３２Ｂとの隙間は、金属フレーム１０と樹脂パネル１２との線膨張差よりも大きく形成されている。これにより、金属フレーム１０と樹脂パネル１２とが線膨張差によって相対変位した場合であっても、貫通孔１２Ａと軸部３２Ｂとの隙間が逃げ部となり、熱ひずみを抑制することができる。なお、本実施形態では、ロッカインナ１４のパネル取付部２２に形成された貫通孔２８Ｃと軸部３２Ｂとの隙間についても、金属フレーム１０と樹脂パネル１２との線膨張差よりも大きく形成されている。このため、金属フレーム１０と樹脂パネル１２との線膨張差による相対変位を効果的に逃がすことができる。

また、本実施形態では、金属フレーム１０と樹脂パネル１２とを接着剤３０及びリベット３２によって接合しているため、接着剤３０のみで接合した構成と比較して、接合強度を向上させることができる。特に、本実施形態では、図４に示されるように、リベット３２の第１頭部３２Ａと樹脂パネル１２との接触面積Ｓ２よりも、リベット３２の第２頭部３２Ｃとパネル取付部２２（金属フレーム１０）との接触面積Ｓ１の方が大きくなっている。ここで、リベット３２の締結力は、金属製の金属フレーム１０との接触面積に依存するため、接触面積Ｓ１を大きくすることにより、リベット３２による締結力を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施形態では、図３に示されるように、貫通孔１２Ａと軸部３２Ｂとの間及び貫通孔２８Ｃと軸部３２Ｂとの間には接着剤３０が設けられていないが、これに限定されない。例えば、図７に示す第１変形例のように、貫通孔１２Ａ及び貫通孔２８Ｃの孔壁に接着剤３０を付与した構造としてもよい。

図７に示されるように、本変形例では、パネル取付部２２の水平部２２Ａに形成された貫通孔２８Ｃの孔壁に接着剤３０Ａが付与されている。また、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａの孔壁にも同様に接着剤３０Ａが付与されている。接着剤３０Ａは、パネル取付部２２と樹脂パネル１２との間に設けられた接着剤３０と一体とされている。その他は図３と同様の構成とされている。

本変形例によれば、リベット３２の軸部３２Ｂとパネル取付部２２との間及び軸部３２Ｂと樹脂パネル１２との間には接着剤３０が介在することにより、パネル取付部２２及び樹脂パネル１２がリベット３２に接触するのを抑制することができる。この結果、リベット３２を金属で形成した場合であっても、パネル取付部２２や樹脂パネル１２の電食を抑制することができる。なお、本変形例では、貫通孔２８Ｃの孔壁及び貫通孔１２Ａの孔壁に接着剤３０Ａを付与したが、これに限定されず、リベット３２の軸部３２Ｂの外周面に接着剤を付与しても同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、図３に示されるように、パネル取付部２２に形成された貫通孔２８Ｃと、樹脂パネル１２に形成された貫通孔１２Ａとを略同一の径に形成したが、これに限定されない。例えば、図８に示す第２変形例のように、貫通孔２８Ｃと貫通孔１２Ａとを異なる径で形成してもよい。

図８に示されるように、本変形例では、パネル取付部２２に貫通孔２８Ｃが形成されている。また、樹脂パネル１２には、貫通孔２８Ｃと同軸上に貫通孔１２Ａが形成されている。

ここで、パネル取付部２２の貫通孔２８Ｃは、樹脂パネル１２の貫通孔１２Ａよりも小径とされている。また、本変形例では、貫通孔２８Ｃの孔壁とリベット３２の軸部３２Ｂとの隙間は、パネル取付部２２と樹脂パネル１２との線膨張差よりも小さく形成されている。さらに、貫通孔１２Ａの孔壁とリベット３２の軸部３２Ｂとの隙間は、パネル取付部２２と樹脂パネル１２との線膨張差よりも大きく形成されている。その他は図３と同様の構成とされている。

本変形例によれば、貫通孔２８Ｃの孔壁とリベット３２の軸部３２Ｂとの隙間を小さくすることにより、リベット３２の第２頭部３２Ｃとパネル取付部２２との接触面積が大きくなり、リベット３２の締結力を向上させることができる。

また、貫通孔１２Ａの孔壁とリベット３２の軸部３２Ｂとの隙間がパネル取付部２２と樹脂パネル１２との線膨張差よりも大きく形成されているため、加熱時に貫通孔１２Ａと軸部３２Ｂとの隙間が逃げ部となる。この結果、パネル取付部２２と樹脂パネル１２との線膨張差による相対変位を吸収することができ、熱ひずみを抑制することができる。

また、本実施形態では、塗装後の乾燥工程における加熱温度を想定しているが、これに限定されず、乾燥工程における加熱温度よりも高い温度で加熱される場合を想定して接着剤３０の弾性率及び伸び率を設計してもよい。

さらに、本実施形態では、金属フレーム１０と樹脂パネル１２との接合構造について説明したが、これに限定されず、他の金属部材と樹脂部材との接合構造に本発明を適用してもよい。例えば、ピラーや、スタックフレーム等に適用してもよく、特に、塗装後の乾燥工程における加熱時に金属部材と樹脂部材との線膨張差が懸念される接合構造に適用することができる。

また、本実施形態では、締結部材としてリベット３２を用いたが、これに限定されず、他の締結部材を用いてもよい。例えば、ボルト及びナットを用いてもよい。この場合、ボルトの頭部が本発明の第１頭部に相当し、ボルトに螺合されたナットが第２頭部に相当する。

１０金属フレーム（金属部材）
１２樹脂パネル（樹脂部材）
１２Ａ貫通孔（第２貫通孔）
２８Ｃ貫通孔（第１貫通孔）
３０接着剤
３０Ａ接着剤
３２リベット（締結部材）
３２Ａ第１頭部
３２Ｂ軸部
３２Ｃ第２頭部
１００樹脂板（樹脂部材）
１０２金属板（金属部材）
１０４接着剤
Ｓ１面積（金属部材と第２頭部とが重なる領域の面積）
Ｓ２面積（樹脂部材と第１頭部とが重なる領域の面積）

Claims

車両用部材を構成する金属部材と、
前記金属部材に接合される樹脂部材と、
前記金属部材と前記樹脂部材との間に設けられて両者を接合すると共に、前記金属部材及び前記樹脂部材よりも弾性率が低い接着剤と、
を有し、
前記金属部材には第１貫通孔が形成され、前記樹脂部材には前記第１貫通孔と同軸上に第２貫通孔が形成されており、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔には、前記金属部材と前記樹脂部材とを締結する締結部材が挿通されており、
前記第１貫通孔は、前記締結部材との隙間が前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差よりも小さく、かつ、前記第２貫通孔よりも小径に形成されており、
前記第２貫通孔は、前記締結部材との隙間が前記線膨張差よりも大きく形成されている車両用部材の接合構造。
前記締結部材は、前記金属部材及び前記樹脂部材に挿通された軸部と、前記軸部の一端部から前記樹脂部材に沿って延出されて前記樹脂部材を係止する第１頭部と、前記軸部の他端部から前記金属部材に沿って延出されて前記金属部材を係止する第２頭部とを備えており、
前記締結部材の軸方向から見て前記樹脂部材と前記第１頭部とが重なる領域の面積よりも、前記締結部材の軸方向から見て前記金属部材と前記第２頭部とが重なる領域の面積の方が大きい請求項１に記載の車両用部材の接合構造。
前記軸部と前記金属部材との間及び前記軸部と前記樹脂部材との間には、前記接着剤が設けられている請求項２に記載の車両用部材の接合構造。
金属部材及び樹脂部材の少なくとも一方に、前記金属部材及び前記樹脂部材よりも弾性率が低く、かつ、塗装後の乾燥工程における加熱時には前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差による相対変位に応じて伸びる接着剤を付与する接着剤付与工程と、
前記金属部材に形成された第１貫通孔と前記樹脂部材に形成された第２貫通孔とを対向させた状態で、前記接着剤によって前記金属部材と前記樹脂部材とを重ね合わせて接合する接合工程と、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に締結部材を挿通して前記金属部材と前記樹脂部材とを締結する締結工程と、
を有し、
前記第１貫通孔を、前記締結部材との隙間が前記金属部材と前記樹脂部材との線膨張差よりも小さく、かつ、前記第２貫通孔よりも小径に形成させ、
前記第２貫通孔を、前記締結部材との隙間が前記線膨張差よりも大きく形成させる車両用部材の接合方法。