WO2022215686A1 - 複合体、自動車部品、複合ユニット、及び、複合体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

金属部材と振動減衰材料との複合体において、温度上昇時における外観不良の発生を抑制する。本開示の複合体は、第1の金属部材と、第2の金属部材と、繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、を有する。前記振動減衰材料は、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分の少なくとも一部に配置され、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に挟まれており、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間が接合されていない。

Description

複合体、自動車部品、複合ユニット、及び、複合体の製造方法
 本願は複合体、自動車部品、複合ユニット、及び、複合体の製造方法を開示する。
 自動車、鉄道車両、船舶及び航空機等の輸送機器の部品として各種の金属部材が用いられている。一方で、輸送機器においては、種々の要因により音響や振動が発生することから、輸送機器に用いられる金属部材には振動減衰性能が求められる場合がある。
 金属部材に振動減衰性能を発現させたい場合、金属部材と振動減衰材料とを複合化するのが一般的である。ここで、振動減衰材料は金属部材に対して自己接着性が実質的に無い。そのため、従来技術においては、金属部材と振動減衰材料とを複合化する場合に、接着剤や機械締結等によって金属部材と振動減衰材料とを互いに接合している(特許文献1、2)。
 また、振動減衰材料に関するものではないが、金属部材と繊維強化樹脂とを複合化する際、接着剤を介して金属部材と繊維強化樹脂とを接合する技術も知られている(特許文献3~6)。
国際公開第2015/129394号 特表2013-535030号公報 国際公開第2018/124215号 特開2019-119212号公報 特開2019-119213号公報 特開2013-159019号公報
 本発明者の知見によると、金属部材と振動減衰材料とを接着剤等を介して互いに接合した複合体には、以下の課題がある。すなわち、金属部材と振動減衰材料とでは線膨張係数が異なるため、温度が上昇した場合に、金属部材と振動減衰材料との熱膨張係数のミスフィットによって内部応力が発生し、複合体に熱歪みが生じる。金属部材と振動減衰材料とが接着剤等を介して互いに接合された複合体においては、上記の熱歪みによって、金属部材の表面に凹凸やしわ等の外観不良(面歪み)が発生し易い。このように、従来の複合体においては、温度上昇時における外観不良の発生を抑制することに関して、改善の余地がある。
 本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
 第1の金属部材と、
 第2の金属部材と、
 繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、
 を有する複合体であって、
 前記振動減衰材料は、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分の少なくとも一部に配置され、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に挟まれており、
 前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間が接合されていない、
 複合体
を開示する。
 本開示の複合体は、中間部材を有していてもよく、
 前記中間部材が、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間に配置されていてもよく、
 前記振動減衰材料が、前記中間部材を介して、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に挟まれていてもよい。
 本開示の複合体において、
 前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が、樹脂、ゴム材料、プラスチック材料及び発泡材料から選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が固体であってもよく、
 前記振動減衰材料の静止摩擦係数が0.30以上であってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が固体であってもよく、
 前記振動減衰材料の25℃における損失係数が0.01以上であってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が固体であってもよく、
 前記振動減衰材料の25℃における貯蔵弾性率が1.0×10MPa以下であってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が液体であってもよく、
 前記振動減衰材料の25℃における粘度が100mPa・s以上であってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材が鋼材であってもよい。
 本開示の複合体において、
 前記振動減衰材料が配置されていない部分において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが互いに接合されていてもよい。
 本開示の複合体において、
 前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが、機械締結、接着、溶接又はこれらの組み合わせによって、互いに接合されていてもよい。
 本開示の複合体において、
 前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との界面が接合されていなくてもよい。
 本開示の複合体において、
 前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分の全体の投影面積A1に対する、前記振動減衰材料の投影面積A2の比A2/A1が、0.05以上1.00以下であってもよい。
 本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
 上記本開示の複合体を含む、自動車部品
を開示する。
 本開示の自動車部品において、
 前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方が自動車のインナー又はレインフォースであってもよい。
 本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
 上記本開示の複合体に用いられる複合ユニットであって、
 第1の金属部材と、
 繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、
 を有し、
 前記振動減衰材料が、前記第1の金属部材の少なくとも片側に配置されている、
 複合ユニット
を開示する。
 本開示の複合ユニットは、中間部材を有していてもよく、
 前記中間部材が、前記第1の金属部材と前記振動減衰材料との間、且つ、前記第1の金属部材の表面の少なくとも一部に配置されていてもよく、
 前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。
 本開示の複合ユニットにおいて、
 前記第1の金属部材が、自動車のインナー又はレインフォースとして用いられるものであってもよい。
 本開示の複合ユニットにおいて、
 前記第1の金属部材が鋼材であってもよい。
 本願は上記課題を解決するための手段の一つとして、
 上記本開示の複合体を製造する方法であって、
 第1の金属部材の少なくとも片側に振動減衰材料を配置して複合ユニットを形成する、第1工程と、
 前記複合ユニットの前記振動減衰材料を第2の金属部材に向かって押し付ける、第2工程と、
 を含み、
 前記第2工程において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分に前記振動減衰材料が配置されるように、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に前記振動減衰材料を挟むことで、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間を接合することなく、前記複合ユニットと前記第2の金属部材とを複合化する、
 複合体の製造方法
を開示する。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記第1工程が、前記第1の金属部材の表面上に中間部材を配置し、前記中間部材の上に前記振動減衰材料を配置すること、を含んでいてもよく、
 前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記第2工程が、前記第2の金属部材と前記振動減衰材料との間に中間部材を配置した後で、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を、前記中間部材を介して、前記第2の金属部材の表面に押し付けること、を含んでいてもよく、
 前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記中間部材が発泡材料からなるものであってもよい。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材が鋼材であってもよい。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記第2工程が、前記振動減衰材料が配置されていない部分において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを、機械締結、接着、溶接又はこれらの組み合わせによって接合すること、を含んでいてもよい。
 本開示の複合体の製造方法において、
 前記第2工程が、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を前記第2の金属部材に対して押し付けた後、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接合すること、を含んでいてもよい。
 本開示の技術によれば、金属部材と振動減衰材料とが接合されていない側において、金属部材と振動減衰材料との線膨張係数の差異による内部応力の発生が抑制され易い。そのため、例えば、温度が上昇した場合においても金属部材の表面に面歪みが生じ難い。結果として、温度上昇時における外観不良の発生を抑制することができる。
中間部材を有しない複合体の断面構成の一例を概略的に示している。平板状の金属部材が採用された複合体である。 中間部材を有しない複合体の断面構成の一例を概略的に示している。ハット状の金属部材が採用された複合体である。 中間部材を有する複合体の断面構成の一例を概略的に示している。中間部材としてハット型の金属材料が採用された複合体である。 中間部材を有する複合体の断面構成の一例を概略的に示している。中間部材としてプラスチック材料、ゴム材料及び/又は発泡材料が採用された複合体である。 中間部材を有する複合体の断面構成の一例を概略的に示している。中間部材として板バネが採用された複合体である。 複数の中間部材を有する複合体の断面構成の一例を概略的に示している。 振動減衰材料の静止摩擦係数の測定方法を示している。 減衰時間の測定を行ったサンプルの形状の一例を概略的に示している。 吊り下げ打撃加振法の流れを示している。
1.従来の複合体
 従来の複合体においては、金属部材と振動減衰材料との間に接着層が設けられ、金属部材と振動減衰材料とが互いに接合される。この場合、例えば、複合体の温度が上昇すると、金属部材と振動減衰材料との熱膨張係数のミスフィットによって内部応力が発生する。内部応力の発生により、接着層が破壊され、金属部材と振動減衰材料とが変形し、複合体の外観に凹凸やしわ等の外観不良(これらを総括して「面歪み」という場合がある。)が生じ易い。また、そのような場合、複合体としての特性が低下する場合があり、例えば、強度の低下、剛性の低下が生じる可能性がある。さらに、複合体を形成するために接着剤を用いる場合、複合体としての形態を維持するために強力かつ耐久性の高い接着剤が必要となり、コスト増加の要因となる。場合によっては十分な密着性を担保する接着剤が存在しない可能性すらある。また、接着剤を介して金属部材と振動減衰材料とを接合しようとすると、一般的に、塗布工程、加熱硬化工程及び/又は養生工程等が必要となるため、複合体やそれを用いた製品を製造するために必要となる時間もコストも増大することが懸念される。さらに、工程上の時間やコストの関係から、既存の製造ライン(例えば自動車用部材の製造ライン)に接着剤の塗布工程等を組み込むことは困難な場合がある。接着剤以外の手段によって金属部材と振動減衰材料とを接合した場合にも、同様の懸念がある。
2.本開示の複合体
 上記の従来の複合体における課題を解決すべく、本開示の複合体は以下の構成を採る。図1~6に本開示の複合体の構成の一例を示す。図1~6に例示されるように、本開示の複合体100は、第1の金属部材10と、第2の金属部材20と、繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料30と、を有する。前記振動減衰材料30は、前記第1の金属部材10と前記第2の金属部材20とが重なり合う部分の少なくとも一部に配置され、前記第1の金属部材10と前記第2の金属部材20との間に挟まれている。ここで、本開示の複合体においては、前記第1の金属部材10及び前記第2の金属部材20のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料30との間が接合されていない。
2.1 金属部材
 第1の金属部材や第2の金属部材は、複合体の用途に応じて、最適な材質や形状が決定され得る。
2.1.1 金属部材の材質
 第1の金属部材や第2の金属部材の材質は、特に限定されず、例えば、鉄、チタン、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金などが挙げられる。ここで、合金の例としては、例えば、鉄系合金(ステンレス鋼含む)、Ti系合金、Al系合金、Mg合金などが挙げられる。金属部材は板状の材料(例えば鋼板)であることが好ましい。
 強度や加工性の観点から、金属部材は鋼材であってもよい。使用可能な鋼材としては、特に限定されないが、例えば、日本工業規格(JIS)等で規格された鋼材があり、一般構造用や機械構造用として使用される炭素鋼、合金鋼、高張力鋼等を挙げることができる。鋼材の成分は、特に限定されないが、Fe、Cに加え、Mn、Si、P、Al、N、Cr、Mo、Ni、Cu、Ca、Mg、Ce、Hf、La、Zr及びSbの1種又は2種以上を含有してもよい。例えば、鋼材は、C、Si、Mn、P、S、Al及びNを含み、残部が鉄及び不純物からなる成分を有していてもよい。第1の金属部材及び第2の金属部材は、同じ材質でも異なる材質であってもいいが、加工性等の観点から、同じ材質であることが好ましい。例えば、第1の金属部材及び第2の金属部材の双方が鋼材であってもよい。
 金属部材が鋼材である場合、当該鋼材は任意の表面処理が施されたものであってもよい。ここで、表面処理とは、例えば、亜鉛めっき(溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき等)及びアルミニウムめっきなどの各種めっき処理、クロメート処理及びノンクロメート処理などの化成処理、並びに、サンドブラストのような物理的もしくはケミカルエッチングのような化学的な表面粗化処理が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、めっきの合金化や複数種の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、少なくとも防錆性の付与を目的とした処理が行われていることが好ましい。
2.1.2 金属部材の形状
 金属部材の形状も特に限定されるものではなく、その用途に応じて適宜決定され得る。金属部材は板状の部分(平坦部や湾曲部や折り曲げ部等の「成形加工前に板状であったものとみなすことができる部分」)を有するものであってもよい。金属部材が板状の部分を有する場合、当該板状の部分における厚みは、特に限定されないが、複合体の強度及び加工性等の観点から、例えば0.1mm以上3.5mm以下であってもよい。第1の金属部材の板状の部分の厚みと第2の金属部材の板状の部分の厚みとは、互いに同じであっても異なっていてもよい。また、第1の金属部材と第2の金属部材とは、互いに同一の形状を有していても異なる形状を有していてもよい。
2.2 振動減衰材料
 振動減衰材料は、金属部材と複合化された際に振動減衰性能を発揮するものであればよい。ただし、繊維強化樹脂については、繊維の異方性によって、どの向きにおいて振動減衰性能が発現し易いかが変化してしまい、安定した振動減衰性能が得られない虞がある。この点、本願において、繊維強化樹脂については振動減衰材料から除外される。本開示の複合体においては、振動減衰材料として繊維強化樹脂以外の材料が採用されることで、繊維配向や繊維含有率に影響されることがなく安定した振動減衰性能を発現できる。
2.2.1 振動減衰材料の材質
 振動減衰材料の材質は、繊維強化樹脂以外のものであれば特に限定されず、例えば、樹脂、ゴム材料、プラスチック材料及び発泡材料から選択される少なくとも一つからなるものであってよい。振動減衰材料の具体例としては、アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・エチレンプロピレンゴム・スチレン共重合体、アクリロニトリルスチレン共重合体、(ポリ)ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ジアリルフタレート、ジシクロペンタジエン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エポキシ樹脂、エチレンプロピレンジエン三元共重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、アイオノマー樹脂、液晶ポリマー(液晶構造を発現する高分子の総称)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体、メラミンホルムアルデヒド(メラミン樹脂)、天然ゴム、ポリアミド(ナイロン等の酸アミド結合を持つ高分子化合物の総称)、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリブチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フェノール樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリイミド(全芳香族ポリイミド)、ポリメタクリル酸メチル(アクリル)、ポリメチルペンテンポリマー、ポリオキシメチレン(ポリアセタール)、ポリプロピレン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルサルフォン、ポリスチレン、一般用ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリ四フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン(四フッ化エチレン)、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、(ポリ)酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、(後)塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニリデンフルオライド(ポリフッ化ビニリデン)、ポリビニルフルオライド(フッ化ビニル)、アクリロニトリルスチレン共重合体、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体、シリコーン、シートモールディングコンパウンド、シンジオタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリスチレン(結晶性ポリスチレン)、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、ポリメチルペンテン(TPXポリマー:三井化学社の商品名)、ユリア樹脂(尿素樹脂)、不飽和ポリエステル、天然樹脂(ロジンエステル類)等が挙げられる。
 また、上述の通り、振動減衰材料には発泡材料も含まれる。「発泡材料」とは、細かい孔もしくは空隙が多数空いている材料の事を指す。発泡材料は、圧縮した際に反発(復元)するような材料がよい。具体的には、低反発ウレタン材、発泡ウレタン材、発泡EVA材、ウレタンフォーム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。
2.2.2 振動減衰材料の形状
 振動減衰材料の全体としての形状は、特に限定されるものではなく、上記の金属部材の形状等に応じて、最適な形状が選択され得る。例えば、振動減衰材料はシート状又は層状であってもよい。或いは、振動減衰材料は不定形の材料であってもよい。尚、後述するように、振動減衰材料は、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分(一方の金属部材の表面に対して垂直となる方向からみた時に、2つの金属部材が重なって投影される部分)の少なくとも一部に配置される。ここで、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分の全体の投影面積A1に対する、振動減衰材料の投影面積A2の比(A2/A1)は、例えば、0.05以上、0.10以上、0.15以上、0.20以上、0.25以上、0.30以上、0.35以上、0.40以上、0.45以上又は0.50以上であってもよく、1.00以下、0.95以下、0.90以下、0.85以下、0.80以下、0.75以下又は0.70以下であってもよい。
2.2.3 振動減衰材料の静止摩擦係数
 振動減衰材料は、振動減衰性能が発揮される限り、固体であっても液体であってもよい。振動減衰材料が固体である場合、当該振動減衰材料の静止摩擦係数は0.30以上であってもよい。振動減衰材料の静止摩擦係数が大きい場合、第1の金属部材と第2の金属部材との間における振動減衰材料の保持及び複合化が容易であるとともに、複合体の振動減衰性能を向上させ易い。振動減衰材料の静止摩擦係数は0.40以上、0.50以上又は1.00以上であってもよい。静止摩擦係数の上限は特に限定されるものではなく、例えば、100以下、50以下、20以下又は10以下であってもよい。
 振動減衰材料の「静止摩擦係数」は、図7に示される手順で測定される。すなわち、水平面上(例えば、机上)に100×100mmサイズの金属部材の板(アセトンにより脱脂済み)を置き、平和テクニカ製32F-300型の高速切断機にて15×15mmサイズに切断した振動減衰材料を金属部材の板の中心に置き、金属部材の片端を水平面につけたまま、もう片方の端を上げて金属部材の板を徐々に傾ける。振動減衰材料の滑った瞬間の角度θを測定し、その角度のタンジェントを算出することで静止摩擦係数μを求める。図7に示されるように、振動減衰材料が滑った瞬間のA/Bを計算することによっても静止摩擦係数が算出され得る。尚、静止摩擦係数を測定する場合に用いられる「金属部材」とは、複合体を形成する金属部材と実質的に同じ材料からなり実質的に同じ表面性状を有するものとする。第1の金属部材と第2の金属部材とが異なる材質等からなる場合、各々の金属部材に対する振動減衰材料の静止摩擦係数を測定し、その平均値をとる。
2.2.4 振動減衰材料の損失係数
 振動減衰材料が固体である場合、当該振動減衰材料の25℃における損失係数が0.01以上であってもよい。振動減衰材料の損失係数が大きい場合、高い振動減衰性能が発揮され易い。振動減衰材料の損失係数は0.03以上、0.05以上又は0.10以上であってもよい。損失係数の上限は特に限定されるものではなく、例えば、1.0以下又は10以下であってもよい。
 振動減衰材料の「損失係数」の測定方法は以下の通りである。すなわち、動的粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス社製DMA7100)を用いて、各振動減衰材料の25℃における損失係数tanδを測定する。
2.2.5 振動減衰材料の貯蔵弾性率
 振動減衰材料が固体である場合、当該振動減衰材料の25℃における貯蔵弾性率が1.0×10MPa以下であってもよい。振動減衰材料の貯蔵弾性率が小さい場合、高い振動減衰性能が発揮され易い。振動減衰材料の貯蔵弾性率は1.0×10MPa以下又は1.0×10MPa以下であってもよい。貯蔵弾性率の下限は特に限定されるものではなく、例えば、1MPa以上又は10MPa以上であってもよい。
 振動減衰材料の「貯蔵弾性率」の測定方法は以下の通りである。すなわち、動的粘弾性測定装置(日立ハイテクサイエンス社製DMA7100)を用いて、各振動減衰材料の25℃における貯蔵弾性率E’を測定する。
2.2.6 振動減衰材料の粘度
 振動減衰材料が液体である場合、当該振動減衰材料の25℃における粘度が100mPa・s以上であってもよい。振動減衰材料の粘度が大きい場合、第1の金属部材と第2の金属部材との間における振動減衰材料の保持及び複合化が容易であるとともに、複合体の振動減衰性能を向上させ易い。振動減衰材料の25℃における粘度は1000mPa・s以上であってもよい。粘度の上限は特に限定されるものではなく、例えば、1000Pa・s以下又は100Pa・s以下であってもよい。
 振動減衰材料の「粘度」の測定方法は、以下の通りである。すなわち、振動減衰材料の25℃における粘度を、E型粘度計コーンプレートタイプ(東機産業株式会社製:RE80H)を用いて測定する。測定開始から60秒経過後の値を、粘度の値とする。
2.3 金属部材と振動減衰材料との配置
 本開示の複合体は、2つの金属部材のうちの少なくとも一方と振動減衰材料とを接合することなく、2つの金属部材の間に振動減衰材料を挟むことにより構成される。これにより、振動減衰材料が接合されていない金属部材と振動減衰材料との界面において面内方向の実質的な拘束が生じないため、当該界面において内部応力が生じ難く、面歪みの発生を抑えつつ所望の振動減衰性が発揮される。例えば、振動減衰材料が、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方に対して、接合されることなく接触していることで、当該接触している部分における面歪みの発生を抑えることができ、且つ、十分な振動減衰性が確保され得る。
 本開示の複合体において、振動減衰材料は、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分の少なくとも一部に配置される。「第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分」とは、一方の金属部材の表面に対して垂直となる方向からみた時に、2つの金属部材が重なって投影される部分を指す。振動減衰材料は、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分の全部に配置されてもよいし、一部に配置されてもよい。また、第1の金属部材及び第2の金属部材がともに板状の部分を有する場合、振動減衰材料は、第1の金属部材の当該板状の部分と第2の金属部材の当該板状の部分との間に挟まれるように配置されていてもよいし、当該板状の部分以外の部分に挟まれるように配置されていてもよい。尚、後述するように、第1の金属部材と第2の金属部材とを接合する場合は、振動減衰材料が配置されていないところで接合することが好ましい。これを実現するためには、振動減衰材料が、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分の一部にのみ配置されるとよく、言い換えれば、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分において、振動減衰材料が配置されていない部分が存在するとよい。
 本開示の複合体においては、第1の金属部材と第2の金属部材との間に、振動減衰材料が1つだけ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。例えば、本開示の複合体においては、金属部材と振動減衰材料との挟み込みの方向(金属部材と振動減衰材料との積層方向)において、振動減衰材料が複数重ねられていてもよいし、挟み込みの方向とは交差する方向(金属部材と振動減衰材料との界面方向)において、振動減衰材料が複数並べられていてもよい。
2.4 金属部材と振動減衰材料との間の接合の有無
 本開示の複合体においては、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方と振動減衰材料との間が接合されていないことが重要である。ここで、「接合」とは、接着、溶着、溶接、機械締結などの総称であり、振動減衰材料と金属部材とが、これらの界面において少なくとも面方向に拘束された状態を意味する。つまり、本開示の複合体において、振動減衰材料と少なくとも一方の金属部材との界面には接着層等の振動減衰材料と金属部材との接合に寄与する層は存在しない。振動減衰材料は、2つの金属部材の間に挟まれることにより、少なくとも一方の金属部材に向かって押し付けられることになる。この時、振動減衰材料と金属部材との間には、界面に対して交差する方向に押し付け力が生じる。これにより、振動減衰材料と金属部材との界面において面方向への拘束を抑えつつ、擬似的な複合状態を確保することができる。本開示の複合体は、上記したような疑似的な複合状態にあることで、たとえ温度が上昇した場合であっても、金属部材と振動減衰材料とが面方向に互いに自由に動き易く、内部応力が生じ難い。
 また、詳しいことは解明されていないが、振動減衰材料が金属部材に対して押し付けられることにより振動減衰材料と金属部材との界面において摩擦力が働くところ、その静止摩擦力が大きいと振動減衰性に有利に働くと考えられる。尚、静止摩擦力が大きい場合であっても、金属部材と振動減衰材料とは面方向に互いに拘束されておらず、面方向に互いに自由に動くことが可能であり、内部応力が生じ難く、面歪みも実質的に発生しない。
 振動減衰材料と接合されていない金属部材においては、上記の通り、内部応力の発生が抑制されるため、面歪みが生じ難い。そのため、本開示の複合体を自動車部品に適用する場合、後述するように、自動車の外側に面した部材が、振動減衰材料と接合されていない金属部材によって構成されるとよい。一方で、自動車の内側に面する金属部材は、振動減衰材料と接合されていても、接合されていなくてもよい。本開示の複合体の用途については別途後述する。
 本開示の複合体においては、第1の金属部材と第2の金属部材との双方に対して振動減衰材料が接合されていなくてもよい。複合体は、一つの部品として同一温度環境下におかれる場合が多く、両金属部材と振動減衰材料との間における内部応力の発生を抑制したい場合が多いからである。この場合、複合体の製造中の取り扱い性を高めるため、製造中に剥離しない程度に振動減衰材料と両金属部材のうちの一方とを軽度に接着又は軽度に固定してもよい。尚、本願にいう「軽度に接着」「軽度に固定」とは、接着剤を介さず、各部材が破壊されることなく互いに剥離可能な程度の接着や固定をいう。例えば、液体の粘性による接着等である。
2.5 金属部材同士の接合
 図1~6に例示されるように、第1の金属部材10と第2の金属部材20とは接合部(固定部材40)を介して互いに接合されていてもよい。両金属部材同士が接合された場合、振動減衰材料と金属部材との間に作用する押し付け力が維持され易い。ただし、振動減衰材料が配置されている部分において両金属部材が互いに接合されると、振動減衰材料が金属部材に接合されてしまう。このため振動減衰材料が両金属部材に拘束されてしまい、複合体の内部応力を緩和することができない。よって、第1の金属部材と第2の金属部材とが互いに接合される場合、第1の金属部材と第2の金属部材とは、振動減衰材料が配置されていない部分において、互いに接合されるとよい。すなわち、一方の金属部材の表面に対して垂直となる方向からみた時に、振動減衰材料が配置されていない領域において、第1の金属部材と第2の金属部材とが互いに接合され得る。この場合、第1の金属部材と第2の金属部材とは、機械締結(リベット、ボルトナット等)、接着(接着剤等)、溶接(アーク溶接、スポット溶接、レーザー溶接等)又はこれらの組み合わせによって、互いに接合されていてもよい。ただし、接着剤の使用は工程コスト(例えば、塗布、加熱硬化、養生工程等に関するコスト)の増加を招く虞がある。コストの増加を抑える観点からは、第1の金属部材と第2の金属部材との接合方法は、機械締結、溶接、又はこれらの組み合わせであってもよい。
 上記の構成を有する複合体は、例えば第1の金属部材上に振動減衰材料を配置し、第2の金属部材に押し付けるようにして複合化(両金属部材で振動減衰材料を挟み固定)すれば得られるため、製造工程が非常に単純であり、製造コストを大きく低減でき、なおかつ既存の製造ラインを適用することができる。複合体の製造方法については別途後述する。
2.6 中間部材
 図3~6に例示されるように、本開示の複合体100は、第1の金属部材10、第2の金属部材20及び振動減衰材料30に加えて、中間部材50を有していてもよい。図3~6に例示されるように、中間部材50は、第1の金属部材10及び第2の金属部材20のうちの少なくとも一方と振動減衰材料30との間に配置されていてもよく、また、振動減衰材料30が、中間部材50を介して、第1の金属部材10と第2の金属部材20との間に挟まれていてもよい。この場合、振動減衰材料30と中間部材50との間は接着剤等を介して接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。また、振動減衰材料30の表面のうち、中間部材50とは反対側(中間部材50と接触していない側)の表面が、第1の金属部材10又は第2の金属部材20と接触していてもよく、この場合、振動減衰材料30と、振動減衰材料30が接触している第1の金属部材10又は第2の金属部材20との間(すなわち、振動減衰材料30と金属部材10又は20との界面)は、接合されていないほうがよい。言い換えれば、振動減衰材料30が中間部材50と接触する第1面と、第1の金属部材10又は第2の金属部材20と接触する第2面とを有する場合、中間部材50に対して第1面が接合されていても、接合されていなくてもよい一方、第1の金属部材10又は第2の金属部材20に対して第2面が接合されていないほうがよい。
 複合体における中間部材の機能は特に限定されるものではない。例えば、中間部材は、一方の金属部材と振動減衰材料との間に配置されて挟み込まれ、挟み込み方向に圧縮されることにより力(復元力)を発生させ、振動減衰材料を他方の金属部材に押し付けるものであってもよい。中間部材の材質も特に限定されるものではない。例えば、中間部材は、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。金属材料は、上記の金属部材を構成し得る材料として例示されたものから適宜選択されたものであってもよいし、これ以外の金属材料から選択されたものであってもよい。また、プラスチック材料、ゴム材料及び発泡材料は、上記の振動減衰材料を構成し得る材料として例示されたものから適宜選択されたものであってもよいし、これ以外のプラスチック材料、ゴム材料又は発泡材料から選択されたものであってもよい。板バネは、複合体において上記の押し付ける力が発揮されるように、その材質や形状が決定されればよい。尚、本開示の複合体において、中間部材は、それ自体が振動減衰性能を発揮するものであってもよい。すなわち、複合体が複数の振動減衰材料を有する場合、そのうち少なくとも一つの振動減衰材料が中間部材としても機能し得る。
 上記の押し付ける力を担う発泡材料とは、細かい孔もしくは空隙が多数空いている材料の事を指す。発泡材料の種類としては、圧縮した際に反発(復元)するような材料であれば特に限定されない。発泡材料の具体的としては、例えば、低反発ウレタン材、発泡ウレタン材、発泡EVA材、ウレタンフォーム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。発泡材料の発泡倍率は、金属部材に対する振動減衰材料の押し付け荷重に影響を与える。そのため、発泡材料における発泡倍率は、複合体の用途に応じて選択され得る。通常、押し付け荷重が高いほど良好な複合化状態を形成でき、さらに振動減衰性も向上するため、強い弾性力を発揮できるように発泡倍率が小さい方が好ましい。
 尚、自動車製造工程において、金属部材の上にゴムなどの柔らかい振動減衰材料を配置する場合等においては、振動減衰材料の安定性が悪い。この場合、形状が安定している中間部材の上に振動減衰材料を載せることで、振動減衰材料を、その形状を崩すことなく、金属部材の所望の位置に配置し易くなる。すなわち、中間部材の機能は、上記の押し付け部材としての機能に限られるものではなく、例えば、本開示の複合体やそれを含む製品の製造工程において、振動減衰材料の取り扱い性を向上する機能等も挙げられる。
 また、中間部材は、電食防止機能を有するものであってもよい。また、金属部材と振動減衰材料との間に、中間部材として、グリースやワックス等の潤滑剤が塗布されていてもよい。
2.7 押し付け荷重
 振動減衰材料が金属部材に対して押し付けられているか否かは、以下のように判別するとよい。すなわち、複合体が形成された状態での断面図を光学顕微鏡で観察(振動減衰材料と金属部材との積層方向に切断する等して観察)し、金属部材間の振動減衰材料や中間部材の厚さ(積層方向の長さ)を測定する。測定した厚さを、各部材の解放状態(すなわち複合化されていない状態)での厚さと比較し、厚さの差(解放状態の厚さ-複合体での厚さ)がある場合(解放状態の厚さ>複合体での厚さ)に、金属部材に対して振動減衰材料が押し付けられていると判別する。好ましくは、解放状態の厚さと複合体での厚さとの差が、解放状態の厚さの1%以上、さらに好ましくは2%以上あるとよい。
 複合体における押し付け荷重の有無を判定するための具体的な手順としては、例えば、以下の通りである。すなわち、複合体の状態で振動減衰材料と中間部材との合計の厚さを5箇所で測定してその平均値を平均厚さAとして算出する。次いで、それぞれの部材に分離した後に、振動減衰材料と中間部材の厚さを5箇所で測定してそれぞれの平均値を算出する。振動減衰材料と中間部材の平均値を合計し平均厚さBを算出する。平均厚さAと平均厚さBとの間に実質的な差がある場合(平均厚さB>平均厚さA)、金属部材に対して振動減衰材料が押し付けられていると判別することができる。
 押し付け荷重の測定は以下のようにするとよい。まず、複合化された状態での金属部材、振動減衰材料、及び存在する場合は中間部材の厚さを記録する。そして、複合体を解体して、複合化されていない状態で、金属部材と振動減衰材料との間に薄型の圧力センサーを挿入し、振動減衰材料が複合体の時の厚さになるまで圧力をかけ、どれだけの荷重で押し付けられているかを測定する。圧力をかける方法は、油圧の機械を用いても、万力やクランプのような器具を用いても、これら以外の方法を用いても構わない。尚、第1の金属部材と第2の金属部材との間のどの位置であっても「押し付け荷重」を測定することができる。すなわち、押し付け荷重を測定する位置は、振動減衰材や中間部材と金属部材との間のほか、中間部材と振動減衰材料との間でも構わない。押し付け荷重を測定可能な薄型の圧力センサーとしては、例えば、キャノン化成株式会社製のCKS18L-Fを用いた感圧測定器やTekscan社製の薄型圧力センサーを用いたタクタイル社製のI-Scanシステム等が挙げられる。センサーは薄い方が好ましく、0.1~0.2mm厚のものを用いると良い。測定点数は、部品の中で均等に離れた箇所を5点以上選択して測定するとよい。
 押し付け荷重の大きさは特に限定されず、用途に応じて適宜調整されればよい。例えば、金属部材と振動減衰材料とを良好に複合化する観点からは、押し付け荷重の測定値の平均が、例えば0.01kg/cm以上、0.10kg/cm以上又は0.20kg/cm以上であってもよい。押し付け荷重の上限はその時用いている金属部材の強度と厚み等により決定され得る。
2.8 複合体の具体例
 図1~6を参照しつつ、複合体の具体例について説明する。図1~6には、説明の便宜上、温度上昇時における面歪みの発生を抑制して外観不良の発生を抑えたい金属部材が第2の金属部材20であり、第2の金属部材20と振動減衰材料30とが互いに接合されていない形態が例示されている。ただし、複合体の形態はこれに限定されず、温度上昇時における面歪みの発生を抑制して外観不良の発生を抑えたい金属部材が第1の金属部材10であり、第1の金属部材10と振動減衰材料30とが互いに接合されていない形態であってもよいし、温度上昇時における面歪みの発生を抑制して外観不良の発生を抑えたい金属部材が第1の金属部材10と第2の金属部材20との両方であり、第1の金属部材と振動減衰材料30とが互いに接合されておらず、且つ、第2の金属部材20と振動減衰材料30とが互いに接合されていない形態であってもよい。
 図1及び2に示された複合体100は中間部材50を有しない。一方で、図3~6に示された複合体100は中間部材50を有する。図3~6には、説明の便宜上、第1の金属部材10と振動減衰材料30との間に中間部材50が配置された形態が例示されている。ただし、複合体の形態はこれに限定されず、第2の金属部材20と振動減衰材料30との間に中間部材50が配置された形態であってもよい。すなわち、温度上昇時における面歪みの発生を抑制して外観不良の発生を抑えたい第2の金属部材20に振動減衰材料30が、中間部材50を介して間接的に押し付けられていてもよい。
2.8.1 中間部材を有しない形態
 図1に示される複合体100は全体として板状であり、図2に示される複合体100は全体としてハット形状を有する。ハット形状とは、例えば、図2に示されるように、天板部21と、縦壁部22と、フランジ部23とを有するような形状である。ただし、複合体100の形状はこれらに限定されるものではない。図1及び2に示される複合体100は、第1の金属部材10と、第2の金属部材20と、それらの間に挟まれた振動減衰材料30とを備える。図1及び2に示されるように、第1の金属部材10と第2の金属部材20とは、一方の金属部材の表面に対して垂直となる方向からみた時に、互いに重なり合う部分を有し、その重なり合った部分の少なくとも一部に振動減衰材料30が挟まれている。振動減衰材料30は両金属部材10、20に挟まっているだけであり接合(接着等)はされていない。すなわち、両金属部材10、20と振動減衰材料30との界面15に接着剤等が存在しない状態で、振動減衰材料30は、両金属部材10、20に挟まれることにより、両金属部材10、20と振動減衰材料30とが互いに押し付け合った状態になっている。このことにより、振動減衰材料30は、両金属部材10、20に対して面方向には実質的に拘束されることはなく、押し付けによって疑似的な複合状態になっている。尚、図1においては、振動減衰材料30が両金属部材10、20との間に界面15を有する形態が示されているが、本開示の複合体100はこの形態に限定されない。以下に例示されるように、振動減衰材料30は、第1の金属部材10及び第2の金属部材20のうちの少なくとも一方との間に界面15を有し、且つ、当該界面15において接合がなされていなくてもよい(接着剤等が存在しなくてもよい)。また、中間部材50が存在する場合等においては、振動減衰材料30と金属部材との界面15において接合がなされていてもよいし、なされていなくてもよい。
 図1及び2に示されるように、第1の金属部材10と第2の金属部材20とは、固定部材40により接合されていてもよい。両金属部材10、20を接合することにより、複合体の構造を維持し易くなる。両金属部材10、20の接合方法は特に限定されない。固定部材40は、ボルト又はリベットなどによる機械締結だけでなく、接着又は溶接によるものであってもよい。ただし、工程コスト及び既存の製造ライン(特に、自動車用部品の製造ライン)への適用性の観点から、機械締結、溶接又はこれらの組み合わせが好ましい。固定部材40の数も特に限定されず、一つであっても複数であってもよい。
 尚、図示はしていないが、両金属部材10、20の接合方法として、第1の金属部材10に対し、振動減衰材料30の方向へと、別の部材によって外力を加えることで、振動減衰材料30を第2の金属部材20に押し付ける方法を採用してもよい。すなわち、第1の金属部材10と第2の金属部材20との間に振動減衰材料30が配置された状態で、図示しない部材により、第1の金属部材10に対して第2の金属部材20に向けて圧力を加えることで、その圧力は第1の金属部材10と振動減衰材料30を介して第2の金属部材20に加えられる。これにより、振動減衰材料30が、第2の金属部材20に押し付けられつつ、第1の金属部材10と第2の金属部材20との間に挟まれる。例えば、図1に示されるような全体として板状の複合体をプレス加工して、振動減衰材料30を第2の金属部材20に押し付けてもよい。
 図1及び2に示される複合体100においては、上述の通り、第2の金属部材20と振動減衰材料30とが、所定の押し付け荷重の下で接触してはいるものの、第2の金属部材20と振動減衰材料30との間は接合されておらず、互いに面方向に拘束されていない。これにより、複合体100においては、所定の振動減衰性が確保されるとともに、温度上昇時等においても内部応力が発生し難く、第2の金属部材20に面歪みが生じ難い。
2.8.2 中間部材を有する形態
 図3に示されるように、複合体100においては、振動減衰材料30が、中間部材50を介して、第1の金属部材10と第2の金属部材20との間に挟まれていてもよい。図3に示される複合体100において、中間部材50は、第1の金属部材10と振動減衰材料30との間に積層されている。図3に示される中間部材50は、金属材料からなり、積層方向(金属部材の表面に対して垂直な方向)に圧縮されることにより力(復元力)を発生させ、振動減衰材料30を金属部材20に押し付けるものである。第1の金属部材10と振動減衰材料30との間に中間部材50を備える場合、上述したように、第2の金属部材20と振動減衰材料30との間は、接合されていないほうが高い振動減衰性能が期待できる。ただし、第1の金属部材10側において面歪みを抑制したい場合は、第2の金属部材20と振動減衰材料30との間が接合されていてもよい。また、中間部材50と振動減衰材料30との間は、接合されていなくてもよいし、接合されていてもよいが、接合されていない(拘束されていない)ほうが、内部応力の発生が一層抑制され易い。
 図3に示される中間部材50は、第2の金属部材20に対応する形状を有し得る。例えば、中間部材50は、ハット型断面の天板部51と、縦壁部52とを有するものであってもよい。図3に示される複合体100においては、中間部材50の天板部51と第2の金属部材20との間に振動減衰材料30が挟まれるように配置され、かつ、振動減衰材料30が配置されていない部分(図3の場合、ハット型のフランジ部53)において第1の金属部材10と中間部材50と第2の金属部材20とが、固定部材40で互いに接合されている。また、第2の金属部材20の天板部21と中間部材50の天板部51とが重なり合う領域において、第2の金属部材20と中間部材50との間隔が、解放状態における振動減衰材料30の厚さよりも薄いことが好ましい。これにより、中間部材50の天板部51から第2の金属部材20の天板部21に対し振動減衰材料30を介して圧力が加わり、振動減衰材料30は第2の金属部材20に押し付けられて、圧縮されることとなる。
 中間部材50が金属材料からなる場合、複合体100の全体重量は増加する可能性がある一方で、強度面では有利である。中間部材50が金属材料からなる場合、その材質や形状は特に限定されない。熱膨張係数を揃えられる観点から、金属材料からなる中間部材50は、第1及び第2の金属部材10、20と同質の材料からなることが好ましい。中間部材50は板状の部分を有するものであってよく、この場合、当該板状の部分の厚みは、複合体100の軽量化や振動減衰材料30の押し付け力の観点から決めればよい。例えば、中間部材50として鋼板を用いる場合、その厚みは、例えば、0.1mm以上2.0mm以下であってもよい。
 図3~5に示されるように、複合体100においては、天面を構成する金属部材が第2の金属部材20であってもよく、底面を構成する金属部材が第1の金属部材10であってもよく、第1の金属部材10と第2の金属部材20との間、且つ、両金属部材10、20が重なり合う部分に振動減衰材料30が配置されるとともに、第1の金属部材10と振動減衰材料30との間に、圧縮されることにより力(復元力)を発生させ、振動減衰材料30を第2の金属部材20に押し付けることができる材料を中間部材50として配置してもよい。一例として図3に示される金属材料の他に、図4に示されるようなプラスチック材料、ゴム材料又は発泡材料や、図5に示されるような板バネ等が挙げられる。このような場合も、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料又は板バネの弾性力が作用して、振動減衰材料30を第2の金属部材20へと押し付けることができる。この場合、第1の金属部材10と中間部材50との間は互いに接合されていても、接合されていなくてもよい。
 複合体において複数の中間部材が組み合わされてもよい。例えば、図6に示されるように、第1の金属部材10と、中間部材50aとしての金属材料と、中間部材50bとしてのプラスチック材料、ゴム材料及び/又は発泡材料と、振動減衰材料30と、第2の金属部材20とがこの順に配置されて複合体が構成されていてもよい。このように、複数の中間部材を組み合わせることで、複合体において、振動減衰材料をより適切に保持及び押し付け易くなり、振動減衰性能を向上させ易くなる。
 尚、第1の金属部材10及び第2の金属部材20のうちの一方と振動減衰材料30との間に中間部材50が配置される場合、当該中間部材は、第1の金属部材10及び第2の金属部材20のうちの一方と接触する一方、他方と接触していなくてもよい。例えば、図3~6に示されるように、第1の金属部材10と振動減衰材料30との間に中間部材50が配置される場合、当該中間部材50は、第1の金属部材10と接触する一方、第2の金属部材20とは接触していなくてよい。また、第1の金属部材10及び第2の金属部材20のうちの少なくとも一方がハット型である場合、中間部材50は、ハット型の金属部材の縦壁部(縦壁部22、図2参照)に対して接合されていないほうがよい。また、中間部材50は、当該縦壁部に対して接触している必要もない。例えば、図3~6に示されるように、中間部材50は、ハット型の第2の金属部材20の縦壁部22に対して接合されていないほうがよく、接触もしていないほうがよい。これにより、縦壁部における面歪の発生等を抑制することができる。
3.複合体の用途
 本開示の複合体は、振動減衰性能が求められる各種の部品に用いられる。例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び航空機等の輸送機器の部品として用いられてもよい。或いは、本開示の複合体は、建築部品等の輸送機器以外の部品として用いられてもよい。以下、一例として、本開示の複合体を含む自動車部品について説明する。
 自動車部品としては、自動車のアウター、インナー、レインフォースなどが挙げられる。本願において「アウター」とは自動車の外に面する部品であり、「インナー」とは自動車の内部にある部品であり、「レインフォース」とは補強部品のことである。インナー及びレインフォースは、ともに自動車の外面を構成しない。
 上述したように、本開示の複合体は、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方と振動減衰材料とが接合されておらず、この振動減衰材料が接合されていない部分において、面歪みの発生を抑え、複合体の外観不良を抑制できる。一方で、外観が問題とならない部分(例えば、自動車の外に面しない部分)においては、金属部材と振動減衰材料とが接合されていてもよい。例えば、本開示の自動車部品においては、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方が自動車のインナー又はレインフォースであってもよい。この場合、自動車のインナー又はレインフォースとなる金属部材と振動減衰材料とは、互いに接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。一方で、自動車のアウターとなる金属部材と振動減衰材料とは、互いに接合されていないほうがよい。
4.複合ユニット
 本開示の技術は、上記の複合体に用いられる複合ユニットとしての側面も有する。複合ユニットは、上記の複合体を製造するための中間製品である。すなわち、本開示の複合ユニットは、上記本開示の複合体に用いられる複合ユニットであって、第1の金属部材と、繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、を有し、前記振動減衰材料が、前記第1の金属部材の少なくとも片側に配置されている。第1の金属部材や振動減衰材料の詳細については既に説明した通りである。例えば、第1の金属部材は鋼材であってもよい。
 本開示の複合ユニットは、中間部材を有していてもよく、この場合、中間部材は、第1の金属部材と振動減衰材料との間、且つ、第1の金属部材の表面の少なくとも一部に配置されてもよい。中間部材は、上述の通り、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってよい。中間部材の詳細については既に説明した通りである。
 本開示の複合ユニットにおいては、上述の通り、第1の金属部材が、自動車のインナー又はレインフォースとして用いられるものであってもよい。
 本開示の複合ユニットにおいて、振動減衰材料や中間部材は、第1の金属部材の片側にのみ配置されていてもよいし、両側に配置されていてもよい。また、本開示の複合ユニットにおいて、振動減衰材料は、第1の金属部材に対して接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。ここで、上記本開示の複合体は、例えば、複合ユニットの振動減衰材料が第2の金属部材に押し付けられることで製造され得る。第1の金属部材と振動減衰材料とが接合されている場合は、振動減衰材料と第2の金属部材とが接合されないようにすればよく、第1の金属部材と振動減衰材料とが接合されていない場合は、振動減衰材料と第2の金属部材とは接合されないようにしても、接合されるようにしてもよい。尚、複合ユニットの取り扱い性の観点から、第1の金属部材と振動減衰材料とが軽度に接着又は軽度に固定されてもよい。中間部材を介在させる場合は、中間部材と振動減衰材料との間、及び/又は、第1の金属部材と中間部材との間も軽度に接着又は軽度に固定されてよい。
5.複合体の製造方法
 本開示の複合体は、例えば、以下の方法によって製造可能である。すなわち、上記本開示の複合体を製造する方法は、
 第1の金属部材の少なくとも片側に振動減衰材料を配置して複合ユニットを形成する、第1工程と、
 前記複合ユニットの前記振動減衰材料を第2の金属部材に向かって押し付ける、第2工程と、
 を含んでいてもよく、
 前記第2工程において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分に前記振動減衰材料が配置されるように、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に前記振動減衰材料を挟むことで、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間を接合することなく、前記複合ユニットと前記第2の金属部材とを複合化してもよい。
5.1 第1工程
 第1工程においては、例えば、第1の金属部材の表面に振動減衰材料を積層して複合ユニットを形成する。第1の金属部材や振動減衰材料や複合ユニットの詳細については上述した通りである。例えば、第1の金属部材は鋼材であってよい。第1工程では、第1の金属部材と振動減衰材料との間に、上記の中間部材を配置してもよい。すなわち、第1工程が、前記第1の金属部材の表面上に中間部材を配置し、前記中間部材の上に前記振動減衰材料を配置すること、を含んでいてもよく、前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。特に、中間部材が発泡材料からなる場合、発泡倍率による押し付け荷重の制御が可能になり振動減衰性能を向上させ易くなる。
 また、上述したように、複合ユニットにおいて、各部材間は接合されていても、接合されていなくてもよい。複合ユニットの取り扱い性の観点からは、第1の金属部材と振動減衰材料とを軽度に接着又は軽度に固定してよく、中間部材を介在させる場合は、中間部材と振動減衰材料との間、及び/又は、第1の金属部材と中間部材との間も軽度に接着又は軽度に固定してよい。
5.2 第2工程
 第2工程においては、第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分に振動減衰材料が配置されるように、第1の金属部材と第2の金属部材との間に振動減衰材料を挟むことで、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方と振動減衰材料との間を接合することなく、複合ユニットと第2の金属部材とを複合化する。第2の金属部材の詳細については上述した通りである。例えば、第2の金属部材は鋼材であってよい。上述したように本開示の複合体は、第1の金属部材及び第2の金属部材のうちの少なくとも一方と振動減衰材料との間に中間部材が配置されていてもよい。この点、第2工程は、前記第2の金属部材と前記振動減衰材料との間に中間部材を配置した後で、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を、前記中間部材を介して、前記第2の金属部材の表面に押し付けること、を含んでいてもよく、前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。特に、中間部材が発泡材料からなる場合、気泡内で生じる空気との摩擦抵抗により振動減衰性能が向上し易い。
 また、上述したように、本開示の複合体においては、第1の金属部材と第2の金属部材とが互いに接合されていてもよい。すなわち、第2工程が、前記振動減衰材料が配置されていない部分において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを、機械締結、接着、溶接又はこれらの組み合わせによって接合すること、を含んでいてもよい。この場合、第1の金属部材と第2の金属部材とを接合するタイミングは特に限定されるものではない。例えば、第2工程が、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を前記第2の金属部材に対して押し付けた後、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接合すること、を含んでいてもよい。
 以上の通り、本開示の技術によれば、金属部材と振動減衰材料との複合体において、高い振動減衰性能が確保されるとともに、金属部材と振動減衰材料との線膨張係数の差異による内部応力が生じ難い。そのため、例えば、温度が上昇した場合においても金属部材の表面に面歪みが生じ難い。また、金属部材と振動減衰材料とを複合化するにあたって、強力かつ耐久性のある接着剤が不要であり、加熱や養生を製造ラインに適用する必要性もなく、製造コストを低減し易い。
 以下、実施例を示しつつ本発明についてさらに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱せず、その目的を達する限りにおいては、種々の条件を採用可能とするものである。
1.金属部材の用意
 第1の金属部材及び第2の金属部材として、ティンフリースチール鋼板(日本製鉄社製「TFS0.18」、板厚0.18mm)を準備した。図8に示されるように、第1の金属部材(図8の下側の金属部材)については当該鋼板を平板材のまま使用し、第2の金属部材(図8の上側の金属部材)については当該鋼板をハット型に折り曲げ加工して使用した。ハット材は、図8に示されるように、縦壁部の高さ5mm及び天板部の幅30mmとした。尚、図8には、中間部材としてハット型の鋼板が採用された形態を例示しているが、中間部材の形態はこれに限定されない。
2.振動減衰材料及び/又は中間部材の用意
 第1の金属部材と第2の金属部材との間に挟み込む振動減衰材料や中間部材として、以下の材料を用意した。
・ ブチルゴム(ミスミ製「ブチルゴムシート RBRMA1-300」)
・ アクリル板(板厚:2mm、岩田製作所製「アクリル板(透明)2mm」)
・ ハット型の鋼板(板厚:0.18mm、ハット型、日本製鉄社製ティンフリースチール鋼板「TFS0.18」)
・ 平板の鋼板(板厚:0.4mm、平板型、日本製鉄社製溶融亜鉛めっき鋼板(引張強度590GPa)
・ NBRゴム(アクリロニトリル・ブタジエンゴム、亜木津工業社製「AK NBRゴム板材 シート」)
・ CRゴム(クロロプレンゴム、亜木津工業社製「AK CRゴム板材 シート」)
・ 天然ゴム(光社製「天然ゴム板角タイプ」)
・ EPDMゴム(エチレン・プロピレン・ジエンゴム、和気産業製「EPDMシート 非粘着タイプ」)
・ ウレタンゴム(和気産業製「ウレタンゴムシート」)
・ シリコンゴム(和気産業製「シリコンゴムシート」)
・ EPRゴム(アズワン社製「エチレンプロピレンゴムシートEP 厚み:2mm」)
・ ロジンエステルA-18(荒川化学工業株式会社製)
・ ロジンエステルAT(荒川化学工業株式会社製)
・ ポリカーボネート板(板厚:2mm、岩田製作所製)
・ PET(ポリエチレンテレフタレート、岩田製作所製)
・ 塩化ビニル板(板厚:2mm、岩田製作所製)
・ αゲルシート(タイカ社製「θ-7」)
・ 制振シート(3M社製「VEM414」)
・ BPA型エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアル社製「YD-128」)
・ エポキシ反応性希釈剤(日鉄ケミカル&マテリアル社製「YH-300」)
・ 低反発ウレタン(エスコ社製「EA944KD-84」)
・ 板バネ(厚さ0.5mmの焼き入れリボン鋼をM型に折り曲げたもの)
3.接着剤の用意
 一部のサンプルに使用した接着剤は以下の通りである。尚、下記表1において「第1の接着剤」とは、第1の金属部材と振動減衰材料との間に用いられた接着剤を意味し、「第2の接着剤」とは、第2の金属部材と振動減衰材料との間に用いられた接着剤を意味する。
・ 速硬化型アクリル樹脂系接着剤(セメダイン社製「セメダインメタルロックY600」)
・ エポキシ系接着剤(ニチバン社製「アラルダイト」)
・ シアノアクリレート系接着剤(東亜合成社製「アロンアルファ」)
4.複合体の作製
 上記の第1の金属部材、第2の金属部材、振動減衰材料/中間部材、及び任意に接着剤を、表1に記載の組み合わせ及び順番で積層して複合体を作製した。第1の金属部材と第2の金属部材とは、振動減衰材料や中間部材が存在しない部分において、ネジ径2mmのステンレス製ボルト及びナットで機械締結した。これにより、振動減衰材料が接着剤を介して、或いは、接着剤を介さずに、第2の金属部材に押し付けられて接触することにより、両金属部材に挟まれた状態となった。尚、複合体における押し付け荷重の平均値が0.3kg/cmとなるように、各複合体における機械締結を調節した。下記表1に、実施例、及び比較例に係る複合体の構成を示す。下記表1には、各々の構成と対応する本願の図番号も合わせて示している。下記表1において、中間部材について「平板の鋼板/ハット型の鋼板」、「アクリル板/ハット型の鋼板」、「ブチルゴム/ハット型の鋼板」、「天然ゴム/ハット型の鋼板」とは、図6に示されるように、中間部材として「ハット型の鋼板の上(第2の金属部材側)に平板の鋼板が載置されたもの」、「ハット型の鋼板の上(第2の金属部材側)にアクリル板が載置されたもの」、「ハット型の鋼板の上(第2の金属部材側)にブチルゴムが載置されたもの」、「ハット型の鋼板の上(第2の金属部材側)に天然ゴムが載置されたもの」を用いたことを意味する。また、「Y600/ハット型の鋼板」、「アラルダイト/ハット型の鋼板」とは、中間部材としてのハット型の鋼板の上に接着剤としてのY600やアラルダイトを配置し、その上に振動減衰材料を積層したこと(すなわち、振動減衰材料と中間部材とが接着剤を介して接合されたこと)を意味する。また、表1において、A2/A1とは、「第1の金属部材と第2の金属部材とが重なり合う部分の全体の投影面積A1に対する、振動減衰材料の投影面積A2の比A2/A1」を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
5.振動減衰材料及び複合体の評価
5.1 振動減衰材料の静止摩擦係数
 固体の振動減衰材料の静止摩擦係数を測定した。測定方法については上述した通りである。評価結果を下記表2に示す。
5.2 振動減衰材料の損失係数
 固体の振動減衰材料の25℃における損失係数を測定した。測定方法については上述した通りである。評価結果を下記表2に示す。
5.3 振動減衰材料の貯蔵弾性率
 固体の振動減衰材料の25℃における貯蔵弾性率を測定した。測定方法については上述した通りである。評価結果を下記表2に示す。
5.4 振動減衰材料の粘度
 液体の振動減衰材料の25℃における粘度を測定した。測定方法については上述した通りである。評価結果を下記表2に示す。
5.5 振動減衰性能
 作製した複合体の振動減衰性を評価すべく、吊り下げ打撃加振法を行った。具体的には、図9に示されるように、試験体を設置台に釣り糸により吊り下げ、試験体の9番のポイントをハンマリングし、対角線上に位置する加速度センサーの応答値から時間軸データを出力し評価を行った。得られた時間/振幅波形において包絡線(エンベロープ)を描画し、包絡線が示す最大の振幅値から95%振幅が減少するのに要した時間を「減衰時間」と定義し評価した。減衰時間が短いほど、振動減衰性能に優れる。評価結果を下記表2に示す。下記表2においては、両金属部材間に何も挟まれていない場合(比較例1)の減衰時間を下回った場合に「○」と評価した。
5.6 経済性
 自動車製造ラインへの組み込みを想定して経済性を評価した。前提として材料(振動減衰材料、接着剤そのもの)にかかるコストよりも、工程コスト(生産性)にかかるコストが非常に大きい。特に、第2の金属部材(上側となる金属部材)との接着はタクトタイムにダイレクトに影響しコストへの影響が非常に大きい。一方、第1の金属部材(下側となる金属部材)との接着は材料及び鋼板のユニット(部品)として自動車に組み込み可能であり、自動車製造ラインにおけるコストへの影響が少ない。よって、第2の金属部材と接着しているサンプルは経済性に劣るもの(×)と評価し、第1の金属部材と接着しているサンプルは経済性にやや優れるもの(△)と評価し、接着剤を使用していないサンプルは経済性に最も優れるもの(○)と評価した。評価結果を下記表2に示す。
5.7 外観(面歪み)の評価
 各サンプルについて、作製直後、大気圧下において150℃に加熱し、1時間保持して、放冷した後に第1の金属部材の面(平板部)及び第2の金属部材の面(ハット型材の天板部)の面歪みの有無を、目視により確認した。確認方法は蛍光灯などの明るい光をあてて、面内の陰影(場合によっては、表面に反射する蛍光灯の直線部の歪みでも観察できる。)から歪みや凹凸の有無を観察した。歪みや凹凸が確認できるものを面歪みあり(×)、観察できないものを面歪みなし(○)と評価した。評価結果を下記表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示される結果から以下のことが分かる。
 比較例1については、第1の金属部材と第2の金属部材との間に振動減衰材料を有しないため、減衰時間が43.1μsと長時間であった。
 比較例2については、第1の金属部材と第2の金属部材との間において、振動減衰材料が、接着剤を介して、第1の金属部材及び第2の金属部材の双方に接合されたため、経済性に劣り、また、温度上昇時に第1の金属部材の表面及び第2の金属部材の表面の双方に面歪みが生じた。
 実施例1~5については、第1の金属部材と第2の金属部材との間において、振動減衰材料が、接着剤を介して、第2の金属部材に接合されたため、経済性に劣り、また、温度上昇時に第2の金属部材の表面に面歪みが生じた。一方で、第1の金属部材側には面歪みは生じなかった。この点、実施例1~5は、第2の金属部材側を自動車のインナーやレインフォースとする場合等に適用可能である。
 実施例6~37については、第2の金属部材に対して振動減衰材料が接合されることなく、第1の金属部材と第2の金属部材との間に振動減衰材料が挟み込まれ、押し込まれたことで、経済性に優れるとともに、温度が上昇した場合でも第2の金属部材の表面における面歪みを抑制できた。
 尚、上記実施例では、金属部材が所定の材質及び形状からなる複合体について説明したが、本開示の複合体はこの形態に限定されるものではない。金属部材の材質や形状は、複合体の用途に応じて適宜選択されればよい。
10 第1の金属部材
20 第2の金属部材
30 振動減衰材料
40 固定部材
50 中間部材
100 複合体

Claims (26)

  1.  第1の金属部材と、
     第2の金属部材と、
     繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、
     を有する複合体であって、
     前記振動減衰材料は、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分の少なくとも一部に配置され、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に挟まれており、
     前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間が接合されていない、
     複合体。
  2.  中間部材を有し、
     前記中間部材が、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間に配置されており、
     前記振動減衰材料が、前記中間部材を介して、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に挟まれている、
     請求項1に記載の複合体。
  3.  前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなる、
     請求項2に記載の複合体。
  4.  前記振動減衰材料が、樹脂、ゴム材料、プラスチック材料及び発泡材料から選択される少なくとも一つからなる、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の複合体。
  5.  前記振動減衰材料が固体であり、
     前記振動減衰材料の静止摩擦係数が0.30以上である、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の複合体。
  6.  前記振動減衰材料が固体であり、
     前記振動減衰材料の25℃における損失係数が0.01以上である、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の複合体。
  7.  前記振動減衰材料が固体であり、
     前記振動減衰材料の25℃における貯蔵弾性率が1.0×10MPa以下である、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の複合体。
  8.  前記振動減衰材料が液体であり、
     前記振動減衰材料の25℃における粘度が100mPa・s以上である、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の複合体。
  9.  前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材が鋼材である、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の複合体。
  10.  前記振動減衰材料が配置されていない部分において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが互いに接合されている、
     請求項1~9のいずれか1項に記載の複合体。
  11.  前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが、機械締結、接着、溶接又はこれらの組み合わせによって、互いに接合されている、
     請求項10に記載の複合体。
  12.  前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との界面が接合されていない、
     請求項1~11のいずれか1項に記載の複合体。
  13.  前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分の全体の投影面積A1に対する、前記振動減衰材料の投影面積A2の比A2/A1が、0.05以上1.00以下である、
     請求項1~12のいずれか1項に記載の複合体。
  14.  請求項1~13のいずれか1項に記載の複合体を含む、
     自動車部品。
  15.  前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方が自動車のインナー又はレインフォースである、
     請求項14に記載の自動車部品。
  16.  請求項1~13のいずれか1項に記載の複合体に用いられる複合ユニットであって、
     第1の金属部材と、
     繊維強化樹脂材料を除く振動減衰材料と、
     を有し、
     前記振動減衰材料が、前記第1の金属部材の少なくとも片側に配置されている、
     複合ユニット。
  17.  中間部材を有し、
     前記中間部材が、前記第1の金属部材と前記振動減衰材料との間、且つ、前記第1の金属部材の表面の少なくとも一部に配置され、
     前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなる、
     請求項16に記載の複合ユニット。
  18.  前記第1の金属部材が、自動車のインナー又はレインフォースとして用いられる、
     請求項16又は17に記載の複合ユニット。
  19.  前記第1の金属部材が鋼材である、
     請求項16~18のいずれか1項に記載の複合ユニット。
  20.  請求項1~13のいずれか1項に記載の複合体を製造する方法であって、
     第1の金属部材の少なくとも片側に振動減衰材料を配置して複合ユニットを形成する、第1工程と、
     前記複合ユニットの前記振動減衰材料を第2の金属部材に向かって押し付ける、第2工程と、
     を含み、
     前記第2工程において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とが重なり合う部分に前記振動減衰材料が配置されるように、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間に前記振動減衰材料を挟むことで、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうちの少なくとも一方と前記振動減衰材料との間を接合することなく、前記複合ユニットと前記第2の金属部材とを複合化する、
     複合体の製造方法。
  21.  前記第1工程が、前記第1の金属部材の表面上に中間部材を配置し、前記中間部材の上に前記振動減衰材料を配置すること、を含み、
     前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなる、
     請求項20に記載の複合体の製造方法。
  22.  前記第2工程が、前記第2の金属部材と前記振動減衰材料との間に中間部材を配置した後で、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を、前記中間部材を介して、前記第2の金属部材の表面に押し付けること、を含み、
     前記中間部材が、金属材料、プラスチック材料、ゴム材料、発泡材料及び板バネから選択される少なくとも一つからなる、
     請求項20又は21に記載の複合体の製造方法。
  23.  前記中間部材が発泡材料からなる、
     請求項21又は22に記載の複合体の製造方法。
  24.  前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材が鋼材である、
     請求項20~23のいずれか1項に記載の複合体の製造方法。
  25.  前記第2工程が、前記振動減衰材料が配置されていない部分において、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを、機械締結、接着、溶接又はこれらの組み合わせによって接合すること、を含む、
     請求項20~24のいずれか1項に記載の複合体の製造方法。
  26.  前記第2工程が、前記複合ユニットの前記振動減衰材料を前記第2の金属部材に対して押し付けた後、前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接合すること、を含む、
     請求項25に記載の複合体の製造方法。
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