(57)【要約】【課題】溶融接合の困難な薄板材に対して施工性が優れ接合力の高い接合構造を得る。【解決手段】接合構造１０では、一対の接合金具１８の間に一対のＦＲＰ１２が配置された状態で、一対の接合金具１８が一対の接合凸部２０の突出端壁において一対の貫通孔１４を介して金属接合手段２４によって互いに接合されることで、一対のＦＲＰ１２が接合されている。このため、一対のＦＲＰ１２が、溶融接合が採用できない材質であっても、溶融接合等の従来の接合が採用できる金属製の一対の接合金具１８により、挟持されることによって接合することが可能である。これにより、一対の接合金具１８の接合に従来の接合方法を採用して一対のＦＲＰ１２を接合することで、施工性が優れ接合力の高い接合構造にすることを可能にできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ貫通孔が形成された一対の接合対象と、
金属材料で構成され、前記一対の接合対象が間に配置された状態で前記一対の貫通孔を介して互いに接合された一対の接合手段と、
を備えた接合構造。
【請求項２】
前記一対の接合対象間及び前記接合対象と前記接合手段との間の少なくとも一方を接着した、ことを特徴とする請求項１記載の接合構造。
【請求項３】
貫通孔が形成された接合対象と、
金属材料で構成された接合相手と、
金属材料で構成され、前記接合対象が前記接合相手との間に配置された状態で前記貫通孔を介して前記接合相手と接合された接合手段と、
を備えた接合構造。
【請求項４】
前記接合対象と前記接合相手及び接合手段の少なくとも一方との間を接着した、ことを特徴とする請求項３記載の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融接合の困難な材質の接合対象を接合する接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
接合構造としては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ・Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ・Ｐｌａｓｔｉｃ、繊維強化プラスチック）で形成された一対の厚肉部材に対して、金属同士で行われる溶接による接合が困難であることから、ボルト及びナットを用いて接合したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、この接合構造では、一対の厚肉部材にボルト及びナットによる接合力が直接狭い範囲で入力されるため、一対の厚肉部材にへたりが発生して、一対の厚肉部材の接合力が低下し、十分な荷重伝達ができない。
【特許文献１】特開２００２−１２９６５７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮し、溶融接合の困難な薄板材に対して、施工性が優れ、接合力の高い接合構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の接合構造は、それぞれ貫通孔が形成された一対の接合対象と、金属材料で構成され、前記一対の接合対象が間に配置された状態で前記一対の貫通孔を介して互いに接合された一対の接合手段と、を備えている。
【０００６】
請求項２に記載の接合構造は、請求項１に記載の接合構造において、前記一対の接合対象間及び前記接合対象と前記接合手段との間の少なくとも一方を接着した、ことを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の接合構造は、貫通孔が形成された接合対象と、金属材料で構成された接合相手と、金属材料で構成され、前記接合対象が前記接合相手との間に配置された状態で前記貫通孔を介して前記接合相手と接合された接合手段と、を備えている。
【０００８】
請求項４に記載の接合構造は、請求項３に記載の接合構造において、前記接合対象と前記接合相手及び接合手段の少なくとも一方との間を接着した、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の接合構造では、一対の接合対象にそれぞれ貫通孔が形成されると共に、一対の接合手段が従来の接合方法が採用できる金属材料で構成されている。
【００１０】
ここで、一対の接合手段の間に一対の接合対象が配置された状態で、一対の接合手段が一対の貫通孔を介して互いに接合されることで、一対の接合対象が接合されている。このため、一対の接合対象が、溶融接合が採用できない材質であっても、溶融接合等の従来の接合が採用できる金属製の一対の接合手段により、挟持されることによって接合することが可能である。これにより、一対の接合手段の接合に従来の接合方法を採用して一対の接合対象を接合することで、施工性が優れ、接合力の高い接合構造にすることを可能にできる。
【００１１】
請求項２に記載の接合構造では、一対の接合対象間及び接合対象と接合手段との間の少なくとも一方が接着されている。このため、一対の接合対象の接合力を向上させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の接合構造では、接合対象に貫通孔が形成されると共に、接合相手及び接合手段が従来の接合方法が採用できる金属材料で構成されている。
【００１３】
ここで、接合相手と接合手段との間に接合対象が配置された状態で、接合相手と接合手段とが貫通孔を介して接合されることで、接合対象と接合相手とが接合されている。このため、接合対象と接合相手との接合に溶融接合が採用できなくても、溶融接合等の従来の接合が採用できる金属製の接合相手と接合手段とにより、接合対象が挟持されることによって、接合対象と接合相手とを接合することが可能である。これにより、接合相手と接合手段との接合に従来の接合方法を採用して接合対象と接合相手とを接合することで、施工性が優れ、接合力の高い接合構造にすることを可能にできる。
【００１４】
請求項４に記載の接合構造では、接合対象と接合相手及び接合手段の少なくとも一方との間が接着されている。このため、接合対象と接合相手との接合力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】
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る接合構造１０が断面図にて示されている。さらに、図２には、接合構造１０が斜視図にて示されており、図３には、接合構造１０が分解斜視図にて示されている。
【００１６】
本実施の形態に係る接合構造１０は、例えば車体に用いられる接合対象としての薄板状のＦＲＰ１２（Ｆｉｂｅｒ・Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ・Ｐｌａｓｔｉｃ、繊維強化プラスチック）を一対備えており、一対のＦＲＰ１２は、溶接（溶融接合）よって接合できない性質を有している。また、一対のＦＲＰ１２は、それぞれの一端部において、互いに重ね合わされている。
【００１７】
一対のＦＲＰ１２には、それぞれの一端部において、円状の貫通孔１４が貫通形成されており、一対のＦＲＰ１２は、一対の貫通孔１４が互いに対向されて一致された配置にされると共に、それぞれの一端部において接着層１６（接着剤）によって互いに接着されている。
【００１８】
一対のＦＲＰ１２は、一対の貫通孔１４を含む位置において、一対の接合手段としての円板状の一対の接合金具１８によって挟持されており、接合金具１８は、金属製である。一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８とは、互いに対向するＦＲＰ１２と接合金具１８とで、一対の貫通孔１４の周囲（全周）において、接着層１６（接着剤）によって接着されている。
【００１９】
一対の接合金具１８には、それぞれ凸部としての平面視円状の接合凸部２０が形成されており、一対の接合凸部２０は、それぞれが形成された接合金具１８に対向するＦＲＰ１２の貫通孔１４に挿入されて嵌合されている。一対の接合金具１８は、接合装置２２の作動により、一対の接合凸部２０の突出端壁において、接合部としての金属接合手段２４（例えば、セルフピアスリベット等のリベットによる接合、スポット溶接等の溶接、又は、ボルト・ナットによる締結）によって接合されており、これにより、一対のＦＲＰ１２が、各接着層１６、一対の接合金具１８及び金属接合手段２４を介して接合されている。
【００２０】
なお、通常、一対のＦＲＰ１２は、複数箇所において、本実施の形態に係る接合構造１０によって接合されている。
【００２１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
以上の構成の接合構造１０では、一対の接合金具１８の間に一対のＦＲＰ１２が配置された状態で、一対の接合金具１８が一対の接合凸部２０の突出端壁において一対の貫通孔１４を介して金属接合手段２４によって互いに接合されることで、一対のＦＲＰ１２が接合されている。このため、一対のＦＲＰ１２が、溶融接合が採用できない材質であっても、溶融接合等の従来の接合が採用できる金属製の一対の接合金具１８により、挟持されることによって接合することが可能である。これにより、一対の接合金具１８の接合に従来の接合方法を採用して一対のＦＲＰ１２を接合することで、施工性が優れ、接合力の高い接合構造１０にすることを可能にできる。
【００２３】
さらに、一対のＦＲＰ１２間及び一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間が、接着層１６によって接着されている。このため、一対のＦＲＰ１２の接合力を向上させることができる。
【００２４】
以上により、図４（Ａ）に示す如く、一対のＦＲＰ１２の接合を解除するように一方のＦＲＰ１２に対して接合面方向へ向かうせん断力Ａが作用された際には、せん断力Ａが、一方のＦＲＰ１２から各接着層１６、一対の接合金具１８及び金属接合手段２４を介して他方のＦＲＰ１２へ伝達されると共に、一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間の広い範囲の３層の接着層１６において受け止められる。しかも、一般に、接着層１６は非常に高い疲労強度を有している。このため、ＦＲＰ１２にせん断力Ａが繰り返し作用した場合でも、一対のＦＲＰ１２の接合を維持でき、せん断力Ａに対する一対のＦＲＰ１２の接合強度を高くすることができる。
【００２５】
また、図４（Ｂ）に示す如く、一対のＦＲＰ１２の接合を解除するように一方のＦＲＰ１２に対して接合面直角方向へ向かう剥離力Ｂが作用された際には、剥離力Ｂが、一方のＦＲＰ１２から各接着層１６、一対の接合金具１８及び金属接合手段２４を介して他方のＦＲＰ１２へ伝達されると共に、一対の接合金具１８間の金属接合手段２４において受け止められる。このため、一般に各接着層１６の剥離力Ｂに対する強度が低いにも拘らず、剥離力Ｂに対する一対のＦＲＰ１２の接合強度を高くすることができる。
【００２６】
さらに、図４（Ｃ）に示す如く、一対のＦＲＰ１２の接合を解除するように一方のＦＲＰ１２に対して接合面方向へ向かう大きなせん断力Ｃ（接着層１６が破損するようなせん断力）が作用された際には、せん断力Ｃが、一方のＦＲＰ１２から一対の接合金具１８及び金属接合手段２４を介して他方のＦＲＰ１２へ伝達されると共に、一対の貫通孔１４への一対の接合凸部２０の挿入（嵌合）によって受け止められる。このため、せん断力Ｃに対する一対のＦＲＰ１２の接合強度を高くすることができる。
【００２７】
また、一対の接合金具１８が金属接合手段２４によって接合される前に各ＦＲＰ１２に接合金具１８が接着層１６によって接着される場合には、一対のＦＲＰ１２の接合に際して、例えば車体製造工程（アセンブリ工程）で従来から使用される薄板状鋼板の接合手法（リベット接合やスポット溶接等）を流用して、一対の接合金具１８を金属接合手段２４によって接合することが可能となる。
【００２８】
さらに、各接着層１６が硬化される前に一対の接合金具１８が金属接合手段２４によって接合される場合には、各接着層１６の硬化過程において、一対の接合金具１８の金属接合手段２４による接合によって一対の接合金具１８間に一対のＦＲＰ１２が挟持されることで、一対のＦＲＰ１２間及び一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間に圧着荷重を作用させることができる。このため、一対のＦＲＰ１２間及び一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間を各接着層１６によって強固に接着することができると共に、各接着層１６の硬化過程において一対のＦＲＰ１２間及び一対のＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間に別途圧着荷重を付与する必要をなくすことができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、円板状の各接合金具１８に１つの接合凸部２０を形成した構成としたが、図５に示す接合構造３０の如く、各接合金具１８を例えば長尺矩形板状にして各接合金具１８に複数の接合凸部２０を形成した構成としてもよい。この場合、各接合金具１８の複数の接合凸部２０に対応して各ＦＲＰ１２に複数の貫通孔１４を貫通形成して、一対の接合金具１８を互いに対向する各対の接合凸部２０において各対の貫通孔１４を介して金属接合手段２４によって接合する。
【００３０】
また、本実施の形態では、一対のＦＲＰ１２を接着層１６によって互いに接着した構成としたが、図６に示す接合構造４０の如く、一対のＦＲＰ１２間に追加接合手段としての平板状の追加金具４２を配置した構成としてもよい。この場合、追加金具４２は金属製である。一対の接合金具１８は追加金具４２と共に金属接合手段２４によって接合されている。さらに、追加金具４２は一対のＦＲＰ１２に接着層１６（接着剤）によって接着されている。これにより、接着層１６が上記第１の実施の形態における３層よりも多い４層になり、一対のＦＲＰ１２の接着層１６による接合強度を向上させることができる。
【００３１】
［第２の実施の形態］
図７には、本発明の第２の実施の形態に係る接合構造５０が分解斜視図にて示されている。
【００３２】
本実施の形態に係る接合構造５０は、上記第１実施の形態と、以下の点で異なる。
【００３３】
本実施の形態に係る接合構造５０では、ＦＲＰ１２を１つ備えており、ＦＲＰ１２は車体のルーフサイドレールを構成している。また、ＦＲＰ１２の一端部には、複数の貫通孔１４が貫通形成されている。
【００３４】
ＦＲＰ１２の一端部は、一対の接合金具１８によって挟持されており、ＦＲＰ１２の一端部と一対の接合金具１８とは、接着層１６（接着剤）によって接着されている。
【００３５】
一方の接合金具１８は、接合相手を構成して、車体外側のアルミ製のルーフパネルを構成しており、一方の接合金具１８は、端部において、上述の如くＦＲＰ１２の一端部に接着層１６によって接着されている。また、一方の接合金具１８には、車体の意匠性を考慮して、接合凸部２０が形成されていない。
【００３６】
他方の接合金具１８は、車体内側に配置されたアルミ製の添え板にされており、他方の接合金具１８には複数の接合凸部２０が形成されている。複数の接合凸部２０は、それぞれＦＲＰ１２の貫通孔１４に挿入されて嵌合されている。
【００３７】
一対の接合金具１８は、接合装置２２の作動により、各接合凸部２０の突出端壁において、金属接合手段２４によって接合されており、これにより、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８とが、各接着層１６、他方の接合金具１８及び各金属接合手段２４を介して接合されている。
【００３８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３９】
以上の構成の接合構造５０では、一対の接合金具１８の間にＦＲＰ１２が配置された状態で、一対の接合金具１８が各接合凸部２０の突出端壁において各貫通孔１４を介して金属接合手段２４によって互いに接合されることで、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８とが接合されている。このため、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合に溶融接合が採用できなくても、溶融接合等の従来の接合が採用できる金属製の一対の接合金具１８により、ＦＲＰ１２が挟持されることによって、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８とを接合することが可能である。これにより、一対の接合金具１８の接合に従来の接合方法を採用してＦＲＰ１２と一方の接合金具１８とを接合することで、施工性が優れ、接合力の高い接合構造５０にすることを可能にできる。
【００４０】
さらに、ＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間が、接着層１６によって接着されている。このため、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合力を向上させることができる。
【００４１】
以上により、図４（Ａ）と同様に、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合を解除するようにＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方に対して接合面方向へ向かうせん断力が作用された際には、当該せん断力が、ＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方から各接着層１６、他方の接合金具１８及び各金属接合手段２４を介してＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の他方へ伝達されると共に、ＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間の広い範囲の２層の接着層１６において受け止められる。しかも、一般に、接着層１６は非常に高い疲労強度を有している。このため、ＦＲＰ１２又は一方の接合金具１８に当該せん断力が繰り返し作用した場合でも、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合を維持でき、当該せん断力に対するＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合強度を高くすることができる。
【００４２】
また、図４（Ｂ）と同様に、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合を解除するようにＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方に対して接合面直角方向へ向かう剥離力が作用された際には、当該剥離力が、ＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方から各接着層１６、他方の接合金具１８及び各金属接合手段２４を介してＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の他方へ伝達されると共に、一対の接合金具１８間の各金属接合手段２４において受け止められる。このため、一般に各接着層１６の当該剥離力に対する強度が低いにも拘らず、当該剥離力に対するＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合強度を高くすることができる。
【００４３】
さらに、図４（Ｃ）と同様に、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合を解除するようにＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方に対して接合面方向へ向かう大きなせん断力（接着層１６が破損するようなせん断力）が作用された際には、当該せん断力が、ＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の一方から他方の接合金具１８及び各金属接合手段２４を介してＦＲＰ１２及び一方の接合金具１８の他方へ伝達されると共に、各貫通孔１４への各接合凸部２０の挿入（嵌合）によって受け止められる。このため、当該せん断力に対するＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合強度を高くすることができる。
【００４４】
また、一対の接合金具１８が各金属接合手段２４によって接合される前にＦＲＰ１２に他方の接合金具１８が接着層１６によって接着される場合には、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８との接合に際して、例えば車体製造工程（アセンブリ工程）で従来から使用される薄板状鋼板の接合手法（リベット接合やスポット溶接等）を流用して、ＦＲＰ１２と一方の接合金具１８とを各金属接合手段２４によって接合することが可能である。
【００４５】
さらに、各接着層１６が硬化される前に一対の接合金具１８が各金属接合手段２４によって接合される場合には、各接着層１６の硬化過程において、一対の接合金具１８の各金属接合手段２４による接合によって一対の接合金具１８間にＦＲＰ１２が挟持されることで、ＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間に圧着荷重を作用させることができる。このため、ＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間を各接着層１６によって強固に接着することができると共に、各接着層１６の硬化過程においてＦＲＰ１２と一対の接合金具１８との間に別途圧着荷重を付与する必要をなくすことができる。
【００４６】
なお、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、本発明の接合対象をＦＲＰ１２とした構成としたが、本発明の接合対象の材質をＦＲＰに限定するものではない。すなわち、本発明の接合対象は、樹脂材を含めて溶融接合や、塑性かしめを伴うリベット接合等の困難な材質であれば何れの場合も有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る接合構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る接合構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る接合構造を示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る接合構造を示す断面図であり、（Ａ）は、一方のＦＲＰに対して面方向へ向かうせん断力が作用された際を示し、（Ｂ）は、一方のＦＲＰに対して面直角方向へ向かう剥離力が作用された際を示し、（Ｃ）は、一方のＦＲＰに対して面方向へ向かう大きなせん断力が作用された際を示している。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る接合構造の第１の別例を示す分解斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る接合構造の第２の別例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る接合構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    接合構造
１２    ＦＲＰ（接合対象）
１４    貫通孔
１６    接着層
１８    接合金具（接合手段、接合相手）
２４    金属接合手段（接合部）
３０    接合構造
４０    接合構造
５０    接合構造
【図１】
2007162770.tif 000003
【図２】
2007162770.tif 000004
【図３】
2007162770.tif 000005
【図４】
2007162770.tif 000006
【図５】
2007162770.tif 000007
【図６】
2007162770.tif 000008
【図７】
2007162770.tif 000009