(57)【要約】      （修正有）【課題】  各金属板の曲成部にも接着剤を充填させて接合金属板の接合強度を向上させる。【解決手段】  略上下に延びる上壁部１１と略水平に延びる上側フランジ部１２が湾曲形成された上側曲成部１３を介して連続して形成される上側金属板１０と、略上下に延びる下壁部２１と略水平に延びる下側フランジ部２２が湾曲形成された下側曲成部２３を介して連続して形成される下側金属板２０と、を有する接合金属板の製造方法であって、上側フランジ部１２及び上側曲成部１３と、下側フランジ部２２及び下側曲成部２３との間に、上側曲成部１３側及び下側曲成部２３側が上側フランジ部１２側及び下側フランジ部２２側よりも厚く形成されたシート状のホットメルト接着剤を介在させた後、ホットメルト接着剤３０を溶融させて上側フランジ部１２と下側フランジ部２２を溶接するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向へ延びる第１壁部と該第１壁部に対して略直交する方向へ延びる第１フランジ部が湾曲形成された第１曲成部を介して連続して形成される第１金属板と、前記第１壁部と同方向へ延びる第２壁部と該第２壁部に対して略直交する方向へ延びる第２フランジ部が湾曲形成された第２曲成部を介して連続して形成される第２金属板と、を有し、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部が接合されて前記第１壁部と前記第２壁部とで連続的に１つの壁を形成する接合金属板の製造方法であって、
前記第１金属板における前記第１フランジ部及び前記第１曲成部と、前記第２金属板における前記第２フランジ部及び前記第２曲成部との間に、前記第１曲成部側及び前記第２曲成部側が前記第１フランジ部側及び前記第２フランジ部側よりも厚く形成されたシート状のホットメルト接着剤を介在させて、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部を重ね合わせる位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記ホットメルト接着剤を溶融させて、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部を溶接する接合工程と、を有することを特徴とする接合金属板の製造方法。
【請求項２】
前記ホットメルト接着剤は前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に係止する係止部を備え、
前記位置決め工程にて、前記係止部を利用して、前記ホットメルト接着剤を前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に対して位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の接合金属板の製造方法。
【請求項３】
前記係止部は、前記ホットメルト接着剤における前記第１曲成部及び前記第２曲成部と反対側の端部に鉤状に形成され前記第１フランジ部または前記第２フランジ部の端部に係止する鉤状部を含み、
前記位置決め工程にて、前記鉤状部を利用して、前記ホットメルト接着剤を前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に対して位置決めすることを特徴とする請求項２に記載の接合金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの金属板が互いのフランジ部にて接着剤及び溶接により接合される接合金属板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車両、鉄道車両等の大型製品における金属板同士の接合には、スポット溶接が用いられる。スポット溶接は、重ね合わせた２枚の金属板を一対の電極チップで挟み込み、狭圧しながら板厚方向に電流を流すことにより、両金属板に溶接ナゲットと呼ばれる溶融した部分を形成し、このナゲットにより両金属板を点状に溶接するものである。
【０００３】
このスポット溶接を施す際に、各金属板の接合部分に予め接着剤を充填しておくウエルドボンド接合と呼ばれる接合工法がある（例えば、特許文献１参照。）。この接合工法によれば、スポット溶接による接合強度に接着剤による接合強度が加わるので、スポット溶接の打点の位置及び数が同一である場合には接着剤が凝固した分だけ接合強度を向上させることができる。
【０００４】
特許文献１に記載の接合金属板では、２枚の金属板が連続的に１つの壁部をなし、各金属板の境界部に壁部と略直角なフランジ部が形成される。そして、各フランジ部の間に半流動体状の接着剤が充填された状態で、各フランジ部を重ね合わせてスポット溶接が施される。この接合金属板の製造方法によれば、接合金属板が袋状構造をなす場合は、各フランジ部を重ね合わせる前に、上側金属板と下側金属板の少なくとも一方のフランジ部に接着剤を予め塗布する。ここで、各金属板とも、壁部とフランジ部は湾曲した曲成部を介して連続的に形成されている。このように、車両のアウタパネルとインナパネルのような２枚の金属板により袋状に形成される部位では、各金属板にフランジ部を形成してスポット溶接を施すものが一般的である。
【特許文献１】特開２００４−８２１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、各金属板のフランジ部の間のみならず、曲成部側にも接着剤を凝固させることができれば、接合強度が飛躍的に向上する。
しかしながら、前述の接合金属板の製造方法では、半流動体状の接着剤を利用していることから、曲成部に接着剤を予め塗布したとしても各フランジ部を重ね合わせた際に曲成部間に接着剤が貯留せず、曲成部側にも接着剤を充填させることは困難である。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各金属板の曲成部にも接着剤を充填させて接合金属板の接合強度を向上させることのできる接合金属板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、所定方向へ延びる第１壁部と該第１壁部に対して略直交する方向へ延びる第１フランジ部が湾曲形成された第１曲成部を介して連続して形成される第１金属板と、前記第１壁部と同方向へ延びる第２壁部と該第２壁部に対して略直交する方向へ延びる第２フランジ部が湾曲形成された第２曲成部を介して連続して形成される第２金属板と、を有し、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部が接合されて前記第１壁部と前記第２壁部とで連続的に１つの壁を形成する接合金属板の製造方法であって、前記第１金属板における前記第１フランジ部及び前記第１曲成部と、前記第２金属板における前記第２フランジ部及び前記第２曲成部との間に、前記第１曲成部側及び前記第２曲成部側が前記第１フランジ部側及び前記第２フランジ部側よりも厚く形成されたシート状のホットメルト接着剤を介在させて、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部を重ね合わせる位置決め工程と、前記位置決め工程の後、前記ホットメルト接着剤を溶融させて、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部を溶接する接合工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、固形状のホットメルト接着剤の第１曲成部側及び第２曲成部側が第１フランジ部側及び第２フランジ部側よりも厚く形成されていることから、接合工程にてホットメルト接着剤が溶融すると、各曲成部間に溶融した接着剤が充填される。
従って、製造された接合金属板は各フランジ部同士に加えて第１曲成部及び第２曲成部においても第１金属板と第２金属板とが接着されることとなり、各フランジ部同士のみで第１金属板と第２金属板を接着する従来のものに比して飛躍的に接合金属板の接合強度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の接合金属板の製造方法において、前記ホットメルト接着剤は前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に係止する係止部を備え、前記位置決め工程にて、前記係止部を利用して、前記ホットメルト接着剤を前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に対して位置決めすることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の作用に加え、ホットメルト接着剤が係止部を利用して各金属板の少なくとも一方に対して位置決めされるので、位置決め工程におけるホットメルト接着剤の位置決めを的確に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の接合金属板の製造方法において、前記係止部は、前記ホットメルト接着剤における前記第１曲成部及び前記第２曲成部と反対側の端部に鉤状に形成され前記第１フランジ部または前記第２フランジ部の端部に係止する鉤状部を含み、前記位置決め工程にて、前記鉤状部を利用して、前記ホットメルト接着剤を前記第１金属板と前記第２金属板の少なくとも一方に対して位置決めすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の作用に加え、ホットメルト接着剤の端部に形成された鉤状部を第１フランジ部または第２フランジ部の端部に引っ掛けることにより、ホットメルト接着剤を第１金属板と第２金属板の少なくとも一方に対して位置決めすることができ、位置決め作業が簡単容易である。
また、ホットメルト接着剤に鉤状部を形成することにより、各フランジ部にホットメルト接着剤を係止させるための形状等を形成する必要はなく、第１金属板及び第２金属板の金型を変更したり各金属板に加工を施すことなくホットメルト接着剤の位置決めを行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、各金属板の曲成部にも接着剤を充填させて接合金属板の接合強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１から図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は自動車車体のサイドメンバの模式的な斜視図、図２はサイドメンバの模式的な断面図、図３はホットメルト接着剤の外観斜視図、図４は下側フランジ部にホットメルト接着剤を係止した状態を示す下側金属板の模式的な断面図である。
尚、図１及び図２においてはホットメルト接着剤４０が溶融した溶融接着剤３０が各フランジ部１２，２２及び各曲成部１３，２３の間に介在した状態を図示し、図３及び図４においては溶融する前の固形状のホットメルト接着剤４０を図示している。
【００１５】
図１に示すように、この接合金属板１は、自動車車体における略前後へ延びるサイドメンバに用いられ、断面が略ハット状に形成された上側金属板１０と、断面が略逆ハット状に形成された下側金属板２０が接合されたものである。それぞれ鉄からなる第１金属板としての上側金属板１０と第２金属板としての下側金属板２０は、合わせ面に溶融接着剤３０が充填された状態でスポット溶接により接合され、上側金属板１０の上壁部１１と下側金属板２０の下壁部２１が連続的に１つの縦壁３１を形成する。上側金属板１０は略水平に延びる上側フランジ部１２を有し、下側金属板２０は略水平に延びる下側フランジ部２２を有し、上側フランジ部１２の下面と下側フランジ部２２の上面が合わせ面をなしている。
【００１６】
図１に示すように、上側金属板１０は、略上下に延びる第１壁部としての上壁部１１と略水平に延びる第１フランジ部としての上側フランジ部１２が、湾曲形成された第１曲成部としての上側曲成部１３を介して連続して形成される。また、下側金属板２０は、略上下に延びる第２壁部としての下壁部２１と略水平に延びる第２フランジ部としての下側フランジ部２２が、湾曲形成された第２曲成部としての下側曲成部２３を介して連続して形成される。図２に示すように、上側曲成部１３と下側曲成部２３は、ほぼ同じ曲率で形成され、それぞれ各金属板１０，２０により形成される閉断面内部へ凸に形成されている。これにより、縦壁３１と各フランジ部１２，２２が滑らかに接続されている。各フランジ部１２，２２の間には凝固した溶融接着剤３０が介在する。この溶融接着剤３０は、図３に示す固形状のホットメルト接着剤４０を溶融させたものである。
【００１７】
ホットメルト接着剤４０は、略水平なシート状に形成され、後述する位置決め工程にて下側フランジ部２２の上面に係止される（図４参照）。図３に示すように、ホットメルト接着剤４０は、上側曲成部１３側及び下側曲成部２３側が上側フランジ部１２側及び下側フランジ部２２側よりも厚く形成される。本実施形態においては、ホットメルト接着剤４０は、略前後に延び、各金属板１０，２０の各フランジ部１２，２２及び各曲成部１３，２３に沿うよう形成されている。
また、ホットメルト接着剤４０における上側曲成部１３及び下側曲成部２３と反対側の端部には、下側フランジ部２２の端部に係止する鉤状部４１が形成される。具体的には、鉤状部４１は、ホットメルト接着剤４０の端部から略下方へ下側フランジ部２２の板厚とほぼ同じ寸法だけ突出して形成されている。
【００１８】
この接合金属板１では、上側金属板１０の上側フランジ部１２と下側金属板２０の下側フランジ部２２が、溶融接着剤３０を介在させて重ね合わせた状態で挟圧して溶接することにより接合される。本実施形態においては、この挟圧は、スポット溶接時に一対の電極チップで各フランジ部１２，２２を挟み込むことにより行われる。スポット溶接は、前後方向に間隔をおいて施され、各フランジ部１２，２２に前後に並ぶ複数のナゲット３２が形成される（図１参照）。
【００１９】
以上のように構成された金属接合板１の製造方法について説明する。
まず、上側金属板１０における上側フランジ部１２及び上側曲成部１３と、下側金属板２０における下側フランジ部２２及び下側曲成部２３との間に、前述のホットメルト接着剤４０を介在させて、上側フランジ部１２と下側フランジ部２２を重ね合わせる（位置決め工程）。
このとき、図４に示すように、下側フランジ部２２にホットメルト接着剤４０を載置し、鉤状部４１を利用して、ホットメルト接着剤４０を下側金属板２０に対して位置決めする。この後、上側フランジ部１２を下側フランジ部２２に対して位置決めする。各フランジ部１２，２２の位置決めは、例えば、各フランジ部１２，２２に形成された位置決め用の穴と、この穴と係わるピンにより行われる。各フランジ部１２，２２の位置決めについては従来と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００２０】
そして、位置決め工程の後、加熱してホットメルト接着剤４０を溶融させて、上側フランジ部１２と下側フランジ部２２を溶接する（接合工程）。本実施形態においては、スポット溶接時に各電極チップで各フランジ部１２，２２を挟圧することにより、溶融接着剤３０が各フランジ部１２，２２及び各曲成部１３，２３の間に行き渡るようになっている。
【００２１】
このように、本実施形態の接合金属板１の製造方法によれば、固形状のホットメルト接着剤４０が上側曲成部１３側及び下側曲成部２３側が上側フランジ部１２側及び下側フランジ部２２側よりも厚く形成されていることから、接合工程にてホットメルト接着剤４０が溶融すると、各曲成部１３，２３間にも溶融接着剤３０が充填される。
従って、製造された接合金属板１は各フランジ部１２，２２同士に加えて上側曲成部１３及び下側曲成部２３においても上側金属板１０と第２金属板２０とが接着されることとなり、各フランジ部１２，２２同士のみで上側金属板１０と下側金属板２０を接着する従来のものに比して飛躍的に接合金属板１の接合強度を向上させることができる。
【００２２】
また、ホットメルト接着剤４０が係止部としての鉤状部４１を利用して下側金属板２０に対して位置決めされるので、位置決め工程におけるホットメルト接着剤４０の位置決めを的確に行うことができる。特に、本実施形態においては、ホットメルト接着剤４０の端部に形成された鉤状部４１を下側フランジ部２２の端部に引っ掛けることにより位置決めすることができ、位置決め作業が簡単容易である。
また、ホットメルト接着剤４０に鉤状部４１を形成することにより、各フランジ部１２，２２にホットメルト接着剤４０を係止させるための形状等を形成する必要はなく、第１金属板１０及び第２金属板２０の金型を変更したり各金属板１０，２０に加工を施すことなくホットメルト接着剤４０の位置決めを行うことができる。
【００２３】
ここで、図５に、溶融接着剤３０の充填状態により接合強度がどのように変化するか計測した実験データを示す。実験は、各フランジ部１２，２２をスポット溶接のみで接合したもの（以下、サンプル１という）と、図６に示すようにスポット溶接に加えて各フランジ部１２，２２の間で溶融接着剤３０を凝固させたもの（以下、サンプル２という）と、図２に示すようにスポット溶接に加えて各フランジ部１２，２２及び各曲成部１３，２３の間で溶融接着剤３０を凝固させたもの（以下、サンプル３という）とに分けて行った。サンプル１〜３は、それぞれ実際の自動車車体に用いられているサイドメンバと同形状のものとした。
【００２４】
図５に示すように、各フランジ部１２，２２の接合強度は、サンプル３、サンプル２、サンプル１の順に高い値が得られた。尚、図５においては、各フランジ部１２，２２の開口変位を横軸とし、この開口変位に必要な荷重を縦軸としている。サンプル２とサンプル３を比較すると、同じ開口変位では、サンプル３の方が約１．５倍以上の荷重を加えなければならないことが実験的に証明されている。このように、実験的にも、各フランジ部１２，２２のみならず上側曲成部１３または下側曲成部２３にも溶融接着剤３０が充填されて凝固すると、接合強度が飛躍的に向上することが確認されている。
【００２５】
尚、前記実施形態においては、ホットメルト接着剤４０の係止部を利用して下側金属板２０に係止させるものを示したが、係止部を上側金属板１０に係止させるよう形成してもよいし、両方の金属板１０，２０に係止させるよう形成してもよい。すなわち、位置決め工程にて、係止部を利用して、ホットメルト接着剤４０を上側金属板１０と下側金属板２０の少なくとも一方に対して位置決めするようにすればよい。
【００２６】
また、前記実施形態においては、係止部を鉤状部４１としたものを示したが、他の形状であってもよい。例えば、各フランジ部１２，２２の少なくとも一方に突起を形成しておき、これを受容する溝形状、孔形状等を係止部としてホットメルト接着剤４０に形成してもよい。また、この逆に、ホットメルト接着剤４０に係止部として突起を形成しておき、これを受容する溝形状、孔形状等を各フランジ部１２，２２に形成してもよい。さらには、これらの突起、溝形状、孔形状と鉤状部とを係止部として併用することも可能である。
【００２７】
さらに、前記実施形態においては、ホットメルト接着剤４０が各金属板１０，２０の各フランジ部１２，２２及び各曲成部１３，２３に沿う形状であるものを示したが、他の形状であっても上側曲成部１３側及び下側曲成部２３側が上側フランジ部１２側及び下側フランジ部２２側よりも厚く形成されていれば、各曲成部１３，２３側に溶融接着剤３０を充填させることができる。
【００２８】
また、前記実施形態においては、接合金属板１が自動車車体に用いられるものを示したが、鉄道車体、航空機等に用いることもできる。また、自動車車体のサイドメンバに用いられるものを示したが、クロスメンバ等の他の部分に用いられるものであってもよい。また、前記実施形態のように第１金属板と第２金属板が上側と下側に位置する部材でなく、上下に延び前後または左右に金属板が分割構成されるピラーのような部材であっても、本発明を適用することができることは勿論である。
【００２９】
さらにまた、前記実施形態においては、略ハット状の第１金属板と略逆ハット状の第２金属板とを接合するものを示したが、第１金属板が第１壁部、第１曲成部及び第１フランジ部を有し、第２金属板が第２壁部、第２曲成部及び第２フランジ部を有するものであれば、第１金属板及び第２金属板の形状は問わない。
【００３０】
また、前記実施形態においては、スポット溶接により上側フランジ部１２と下側フランジ部２２を溶着するものを示したが、例えばシーム溶接やレーザー溶接により溶着するものであってもよい。
【００３１】
また、前記実施形態においては、上側金属板１０と下側金属板２０が鉄からなるものを示したが、例えばアルミニウムなど他の金属からなるものであってもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す自動車車体のサイドメンバの模式的な斜視図である。
【図２】サイドメンバの模式的な断面図である。
【図３】ホットメルト接着剤の外観斜視図である。
【図４】下側フランジ部にホットメルト接着剤を係止した状態を示す下側金属板の模式的な断面図である。
【図５】フランジ部の開口変位と荷重の関係を示すグラフである。
【図６】各フランジ部のみに接着剤を充填させたサイドメンバの模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１              接合金属板
１０            上側金属板
１１            上壁部
１２            上側フランジ部
１３            上側曲成部
２０            下側金属板
２１            下壁部
２２            下側フランジ部
２３            下側曲成部
３０            溶融接着剤
４０            ホットメルト接着剤
４１            鉤状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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