JP6669035B2 - 車両用接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用接合構造に関する。

特許文献１には、樹脂成形品及びそのインサート成形方法が開示されている。この樹脂成形品では、樹脂層に金属板が重合わされ、樹脂層の一部が金属板の穴を通して金属板の樹脂層とは反対側の表面へ回込んでかしめ部が形成され、樹脂層に金属板が接合されている。この接合にはインサート成形方法が使用されている。

特開２００３−２６０７２０号公報

上記樹脂成形品では、樹脂層と金属板とを剥離する方向に力が作用すると、金属板の穴の縁部に沿って樹脂層の一部のかしめ部に応力が集中する。応力が集中すると、応力の集中箇所を起点として、金属板の表面に沿って穴の内部のかしめ部、又は穴の内壁に沿ってかしめ部にクラックが生じ、かしめ部の破断が誘発される。このため、かしめ部の破断を防止して、樹脂層と金属板との接合強度を向上させるには、改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、樹脂成形部と金属板との接合強度を向上させることができる車両用接合構造を得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る車両用接合構造は、第１接合面を有し、樹脂材料を含んで構成される樹脂成形部と、前記第１接合面に第２接合面を重合わせて配置され、前記第２接合面からこの第２接合面とは反対側の非接合面へ貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の縁部に一体に形成され、前記縁部から前記樹脂成形部の内部へ前記貫通孔の開口径以上に拡がって延出された折返し部を有する板状の金属板と、前記貫通孔を塞ぎ、前記非接合面に沿って前記貫通孔の外側に張出して形成され、かつ、前記貫通孔及び前記折返し部を介して前記樹脂成形部に一体に形成されて、前記樹脂成形部の前記第１接合面に前記金属板の前記第２接合面を接合するかしめ部と、を備え、前記折返し部の延出端は、平面視で前記貫通孔の外側に円形状に形成されている。

上記車両用接合構造では、樹脂成形部の第１接合面に金属板の第２接合面が重合わされて、樹脂成形部に金属板が配置される。金属板は第２接合面から非接合面へ貫通する貫通孔を有し、この金属板はかしめ部により樹脂成形部に接合される。かしめ部は、貫通孔を塞ぎ、非接合面に沿って貫通孔の外側に張出して形成され、かつ、貫通孔を介して樹脂成形部に一体に形成される。

ここで、金属板は折返し部を有する。折返し部は、貫通孔の縁部に一体に形成され、縁部から樹脂成形部の内部へ貫通孔の開口径以上に拡がって延出される。さらに、この延出端は貫通孔の外側に配置される。そして、かしめ部は、貫通孔及び折返し部を介して樹脂成形部に一体に形成される。
このため、応力集中の発生箇所が、樹脂成形部の内部であって、貫通孔の外側になる。これにより、貫通孔の縁部を起点としてかしめ部にクラックが生じることを防止することができる。
また、たとえ、折返し部の延出端近傍において応力集中により樹脂成形部にクラックが生じたとしても、このクラックは貫通孔の外側に発生し、かつ、クラックの伝搬が第１接合面で止まるので、かしめ部にクラックが生じることを防止することができる。
さらに、請求項２に記載された発明に係る車両用接合構造は、請求項１に記載の発明において、前記樹脂成形部は、車両前後方向及び車両幅方向に延在して車両下部を覆う板状のフロアパンであって、クロスメンバ及び左右一対のフロアサイドメンバにより周囲が囲まれた領域内に配置され、前記クロスメンバ及び前記フロアサイドメンバに支持されており、前記金属板は、前記樹脂成形部の補強部材として設けられている。

請求項１に記載された発明に係る車両用接合構造は、かしめ部にクラックが生じることを防止することができるので、樹脂成形部と金属板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。

（Ａ）は第１実施の形態に係る車両用接合構造の要部を拡大した断面図（図３、図４のそれぞれに示されるＡ−Ａ切断線で切った断面図）、（Ｂ）は（Ａ）の一部を更に拡大した断面図である。 図１に示される車両用接合構造の金属板の平面図である。 図１に示される車両用接合構造が適用された車両後部のフロア部分の斜視図である。 図３に示されるフロア部分の平面図である。 第２実施の形態に係る車両用接合構造の図１（Ａ）に対応する断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る車両用接合構造について、図１〜図５を用いて説明する。図中、適宜、示される矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＩＮ方向は車両幅方向内側を示している。また、矢印ＵＰは車両上方向を示している。なお、本発明に係る車両用接合構造の適用方向が本実施の形態に限定されるものではない。

（第１実施の形態）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施の形態に係る車両用接合構造を説明する。車両用接合構造は本実施の形態において自動車等の車両後部に適用されている。

［車両後部の構成］
図３及び図４に示されるように、車両後部３０は、図示を省略した車室の後部座席よりも車両後方側に位置する荷室３２を備えている。この荷室３２には、車両前後方向及び車両幅方向に延在して車両下部を覆う板状のリアフロアパンとしての樹脂成形部１２が設けられている。樹脂成形部１２は平面視において矩形状に形成されている。

樹脂成形部１２の前端部には、車両幅方向を長手方向として延在し、閉断面を有する補強部材としてのクロスメンバ３８が配置されている。また、樹脂成形部１２の車両幅方向の両端部には、車両前後方向を長手方向として延在する左右一対のリアフロアサイドメンバ３６が配置されている。このリアフロアサイドメンバ３６は補強部材として使用されている。

樹脂成形部１２は、クロスメンバ３８及び左右一対のリアフロアサイドメンバ３６により周囲が囲まれた領域内に配置され、これらに支持され、かつ、固定されている。リアフロアパンが樹脂成形部１２とされているので、鋼板により製作した場合に比べて軽量化を実現することができ、かつ、複雑な形状に製作することができる。

樹脂成形部１２の車両前後方向の前端部上には金属板１４が設けられている。図２〜図４に示されるように、金属板１４は、車両幅方向を長手方向として延在する帯状の金属板本体１４Ｃと、金属板本体１４Ｃに一体に形成され、かつ、金属板本体１４Ｃの車両幅方向中間部から車両前方側に延出された左右一対の帯状延出部１４Ｄとを備えている。

例えば、電気自動車（EV：electric vehicle）、プラグインハイブリッド自動車（PHV：plug-in hybrid vehicle）等の車両では、走行駆動エネルギを補い、回生エネルギを蓄電する大型のバッテリが搭載される。バッテリは、丁度、樹脂成形部１２の前端部上に収納されるので、金属板１４は樹脂成形部１２の補強部材として設けられている。
そして、金属板１４は樹脂成形部１２に接合され、この接合構造に本実施の形態に係る車両用接合構造１０が適用されている。

［車両用接合構造の構成］
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、車両用接合構造１０は、樹脂成形部１２と、金属板１４と、かしめ部２０とを備えている。

樹脂成形部１２は樹脂材料を含んで構成されている。樹脂成形部１２の車両下方側の表面は裏面１２Ｂとされている。樹脂成形部１２の裏面１２Ｂとは反対側の表面は、平面視において少なくとも金属板１４と重なる領域（図２〜図４参照）を第１接合面１２Ａとしている。
樹脂成形部１２は、ここでは炭素繊維と樹脂材料との複合材料である炭素繊維強化樹脂材、又はガラス繊維と樹脂材料との複合材料であるガラス繊維強化樹脂材により形成されている。この種の樹脂材は軽量化並びに高剛性化の点において優れた特性を備えている。

金属板１４の金属板本体１４Ｃ及び帯状延出部１４Ｄ（図２参照）の車両下方側の表面は、樹脂成形部１２の第１接合面１２Ａに重合せて配置され、かつ、第１接合面１２Ａに接合される第２接合面１４Ａとされている。金属板１４の第２接合面１４Ａとは反対側の表面は非接合面１４Ｂとされている。
金属板１４には、第２接合面１４Ａから非接合面１４Ｂへ板厚方向に貫通する貫通孔１６が配設されている。図２に示されるように、貫通孔１６は、金属板本体１４Ｃにその長手方向に沿って所定の間隔において複数個設けられている。配設個数は限定されるものではないが、貫通孔１６はここでは４個配設されている。貫通孔１６の開口形状は平面視において円形状に形成されている。金属板１４は、ここでは鉄等の金属材、又はアルミニウム合金等の軽金属材により形成されている。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に戻って、金属板１４には、貫通孔１６の縁部に一体に形成された折返し部１８が設けられている。折返し部１８は、貫通孔１６の縁部から樹脂成形部１２の内部（車両下方側）へ貫通孔１６の図１（Ｂ）に示される開口径Ｌ１以上に拡がって延出された延出部１８Ａを備えている。ここでは、延出部１８Ａは、開口径Ｌ１と同一寸法に設定された内径を有し、樹脂成形部１２の第１接合面１２Ａから裏面１２Ｂへ向かって延在する管状に形成されている。そして、延出部１８Ａの延出方向の延出先端部１８Ｂは貫通孔１６の縁部よりも更に外側に折曲げられて、延出先端部１８Ｂの最も下方側の延出端１８Ｃは開口径Ｌ１よりも外側に配置されている。すなわち、延出端１８Ｃの開口径Ｌ３は、貫通孔１６の開口径Ｌ１よりも大きい（Ｌ３＞Ｌ１）設定とされている。
また、延出部１８Ａの第１接合面１２Ａからの長さ、言い換えると、延出部１８Ａの金属板１４の第２接合面１４Ａから延出端１８Ｃまでの高さＨは、金属板１４の厚さよりも大きな寸法とされ、かつ、樹脂成形部１２の裏面１２Ｂに達しない寸法とされている。

また、図１（Ｂ）に示されるように、貫通孔１６の縁部と折返し部１８との境界部位には、貫通孔１６の内側へ突出する円弧状のアール部Ｒ１が設けられている。アール部Ｒ１は、例えば延出先端部１８Ｂの表面と延出端１８Ｃの表面とがなす略直角の角部Ｃの形状に対して、応力が集中し難い形状とされている。
加えて、延出先端部１８Ｂの折曲げ開始の根元部位にも、貫通孔１６の内側へ突出する円弧状のアール部Ｒ２が設けられている。アール部Ｒ２は、アール部Ｒ１よりも大きな曲率半径を有し、アール部Ｒ１と同様に応力が集中し難い形状とされている。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、金属板１４は、かしめ部２０により、樹脂成形部１２にかしめられ、かつ、接合されている。詳しく説明すると、かしめ部２０は、かしめ部本体２０Ｂと、かしめ部本体２０Ｂに一体に形成された連結部２０Ａとを含んで構成されている。かしめ部本体２０Ｂは、金属板１４の非接合面１４Ｂ側において貫通孔１６を塞ぎ、非接合面１４Ｂに沿って貫通孔１６の外側に張出して形成されている。
図１（Ｂ）に示されるように、かしめ部本体２０Ｂの張出しによる直径Ｌ２は、当然のことながら貫通孔１６の開口径Ｌ１よりも大きい寸法（Ｌ２＞Ｌ１）とされ、更に延出端１８Ｃの開口径Ｌ３よりも大きい寸法（Ｌ２＞Ｌ３）とされている。かしめ部本体２０Ｂの厚さは、同一方向となる金属板１４の厚さよりも大きい寸法とされている。
一方、連結部２０Ａは、かしめ部本体２０Ｂの下面中央部から貫通孔１６及び折返し部１８を介して樹脂成形部１２に一体に形成されている。より具体的に説明すると、連結部２０Ａは、貫通孔１６の内部及び折返し部１８の内部を通って樹脂成形部１２に一体に形成されている。

かしめ部２０は、樹脂成形部１２と金属板１４とのインサート成形により形成される。すなわち、かしめ部２０は、樹脂成形部１２の一部を金属板１４の折返し部１８及び貫通孔１６を通して非接合面１４Ｂ側へ流動させ、硬化させることにより形成されている。

（本実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係る車両用接合構造１０では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、樹脂成形部１２の第１接合面１２Ａに金属板１４の第２接合面１４Ａが重合わされて、樹脂成形部１２に金属板１４が配置される。金属板１４は第２接合面１４Ａから非接合面１４Ｂへ貫通する貫通孔１６を有し、この金属板１４はかしめ部２０により樹脂成形部１２に接合される。かしめ部２０は、貫通孔１６を塞ぎ、非接合面１４Ｂに沿って貫通孔１６の外側に張出して形成され、かつ、貫通孔１６を介して樹脂成形部１２に一体に形成される。

ここで、金属板１４は折返し部１８を有する。図１（Ｂ）に示されるように、折返し部１８は、貫通孔１６の縁部に一体に形成され、縁部から樹脂成形部１２の内部へ貫通孔１６の開口径Ｌ１以上に拡がって延出される。さらに、折返し部１８の延出端１８Ｃは開口径Ｌ１よりも外側に配置される。そして、かしめ部２０は、貫通孔１６及び折返し部１８を介して樹脂成形部１２に一体に形成される。

このため、応力の集中箇所が、樹脂成形部１２の内部であって、貫通孔１６の外側になる。詳しく説明すると、例えば金属板１４上にバッテリ等の積載物が搭載されると、車両走行時に生じる振動により樹脂成形部１２から金属板１４が剥離する方向への力が作用する。本実施の形態では、樹脂成形部１２の内部において、貫通孔１６の外側に折返し部１８の延出端１８Ｃが配置されているので、延出先端部１８Ｂと延出端１８Ｃとにより形成される角部Ｃは貫通孔１６の外側に位置する。角部Ｃの近傍では応力が集中し易いが、貫通孔１６の縁部では、応力が集中する要因が無くなるので、クラックが発生し難くなる。

つまり、図１（Ｂ）に符号Ｂ１を付して一点鎖線により囲まれた領域内において、金属板１４の非接合面１４Ｂに沿って貫通孔１６の内部のかしめ部２０にクラックが生じることを防止することができる。また、図１（Ｂ）に符号Ｂ２を付して一点鎖線により囲まれた領域内において、貫通孔１６の内壁に沿ってかしめ部２０にクラックが生じることを防止することができる。加えて、かしめ部２０は貫通孔１６及び折返し部１８を介して連結部２０Ａにより樹脂成形部１２に一体に形成されているので、金属板１４と樹脂成形部１２との接合状態が保持される。

さらに、図１（Ｂ）に符号Ｂ３を付して一点鎖線により囲まれた領域内において、たとえ、延出端１８Ｃの近傍において応力集中により樹脂成形部１２にクラックが生じたとしても、このクラックは、貫通孔１６の外側に発生する。しかも、クラックは、樹脂成形部１２の内部を伝搬しても第１接合面１２Ａで止まり、かしめ部２０にはクラックが生じない。そして、かしめ部２０は貫通孔１６及び折返し部１８を介して連結部２０により樹脂成形部１２に一体に形成されているので、金属板１４と樹脂成形部１２との接合状態が保持される。

従って、本実施の形態に係る車両用接合構造１０によれば、かしめ部２０にクラックが生じることを防止することができるので、樹脂成形部１２と金属板１４との接合強度を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る車両用接合構造１０では、図１（Ｂ）に示されるように、金属板１４の貫通孔１６の縁部と折返し部１８との境界部位にアール部Ｒ１が設けられている。加えて、折返し部１８の延出先端部１８Ｂの根元部位にもアール部Ｒ２が設けられている。このため、貫通孔１６の内部、折返し部１８の内部の樹脂成形部１２に応力が集中し難いので、より一層、樹脂成形部１２と金属板１４との接合強度を向上させることができる。

（第２実施の形態）
図５を用いて、本発明の第２実施の形態に係る車両用接合構造１０を説明する。なお、本実施の形態において、第１実施の形態に係る車両用接合構造１０の構成要素と同一又は実質的に同一の構成要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施の形態に係る車両用接合構造１０では、金属板１４の貫通孔１６に一体に形成された折返し部１８の形状が異なるだけで、それ以外は第１実施の形態に係る車両用接合構造１０と同一である。
図５に示されるように、折返し部１８は、貫通孔１６の縁部から樹脂成形部１２の内部へ貫通孔１６の図１（Ｂ）に示される開口径Ｌ１よりも拡がってテーパ状に延出された延出部１８Ａを備えている。折返し部１８は、第１実施の形態の折返し部１８の延出部１８Ａを省略して延出先端部１８Ｂだけを残した形状とされている。当然のことながら、延出端１８Ｃは貫通孔１６の外側に位置する。

このように構成される車両用接合構造１０では、第１実施の形態に係る車両用接合構造１０により得られる作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。
また、本実施の形態に係る車両用接合構造１０では、折返し部１８の延出部１８Ａが貫通孔１６の縁部において一箇所の折曲げ部位（１回の折曲げ加工）により形成されるので、金属板１４の構造及び加工を簡素化することができる。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、板状の樹脂成形部と金属板との接合構造に車両用接合構造が適用されているが、本発明では、ブロック状の樹脂成形部と金属板との接合構造に車両用接合構造が適用可能である。
また、上記実施の形態では、金属板に配設された貫通孔の平面視における開口形状が円形状とされているが、この形状に本発明は限定されない。例えば、本発明は、貫通孔の開口形状を、楕円形状、長孔形状、矩形状、五角形以上の多角形状としてもよい。
勿論、本発明は、車室後部に限定されるものではなく、車室内等、樹脂成形部と金属板との接合構造を有す部分に広く適用可能である。

１０ 車両用接合構造
１２ 樹脂成形部
１２Ａ 第１接合面
１４ 金属板
１４Ａ 第２接合面
１４Ｂ 非接合面
１６ 貫通孔
１８ 折返し部
１８Ａ 延出部
１８Ｃ 延出端
２０ かしめ部

Claims (2)

1. 第１接合面を有し、樹脂材料を含んで構成される樹脂成形部と、
   前記第１接合面に第２接合面を重合わせて配置され、前記第２接合面からこの第２接合面とは反対側の非接合面へ貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の縁部に一体に形成され、前記縁部から前記樹脂成形部の内部へ前記貫通孔の開口径以上に拡がって延出された折返し部を有する板状の金属板と、
   前記貫通孔を塞ぎ、前記非接合面に沿って前記貫通孔の外側に張出して形成され、かつ、前記貫通孔及び前記折返し部を介して前記樹脂成形部に一体に形成されて、前記樹脂成形部の前記第１接合面に前記金属板の前記第２接合面を接合するかしめ部と、
   を備え、
   前記折返し部の延出端は、平面視で前記貫通孔の外側に円形状に形成されている車両用接合構造。
2. 前記樹脂成形部は、車両前後方向及び車両幅方向に延在して車両下部を覆う板状のフロアパンであって、クロスメンバ及び左右一対のフロアサイドメンバにより周囲が囲まれた領域内に配置され、前記クロスメンバ及び前記フロアサイドメンバに支持されており、
   前記金属板は、前記樹脂成形部の補強部材として設けられている請求項１に記載の車両用接合構造。