(57)【要約】【課題】結合強度を向上させることができる部材の結合構造を得る。【解決手段】金属製の第一部材１２は、板状とされており、その結合用端部１６には、板厚方向に膨出した突起部１６Ａが形成されている。これに対して、繊維強化樹脂製の第二部材２０は、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙが第一部材１２の結合用端部１６をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持している。そして、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの各々は、第一部材１２の突起部１６Ａに沿った突起状部２４Ａ、２４Ｂを備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの双方の肉厚は同等に設定されている。よって、第一部材１２の結合用端部１６と第二部材２０の挟持部２４Ｘ、２４Ｙとが機械的に強固に結合されるので、第一部材１２と第二部材２０との結合強度が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状とされ、板厚方向に膨出した突起部が形成されている結合用端部を備える金属製の第一部材と、
前記結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持する一対の挟持部を備え、前記一対の挟持部の各々は、前記突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ前記一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている、繊維強化樹脂製の第二部材と、
を有する部材の結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、金属製の板状部材が繊維強化樹脂製のドアインナパネルにインサート成形によって取り付けられた構造が開示されている。この構造について簡単に説明すると、板状部材は、その周縁部がドアインナパネルに形成された開口部周りの部位における板厚内に一体的に埋設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２７８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この先行技術では結合強度を向上させる点において改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、結合強度を向上させることができる部材の結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】
【０００６】
請求項１に記載する本発明の部材の結合構造は、板状とされ、板厚方向に膨出した突起部が形成されている結合用端部を備える金属製の第一部材と、前記結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持する一対の挟持部を備え、前記一対の挟持部の各々は、前記突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ前記一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている、繊維強化樹脂製の第二部材と、を有する。
【０００７】
上記構成によれば、金属製の第一部材は、板状とされており、その結合用端部には、板厚方向に膨出した突起部が形成されている。これに対して、繊維強化樹脂製の第二部材は、一対の挟持部が第一部材の結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持している。そして、一対の挟持部の各々は、結合用端部の突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている。よって、第一部材の結合用端部と第二部材の挟持部とが機械的に強固に結合されるので、第一部材と第二部材との結合強度が向上する。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明の部材の結合構造によれば、結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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る部材の結合構造が適用された結合構造体を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した状態を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る部材の結合構造が適用された結合構造体を示す斜視図である。
【図４】第一部材の突起部及び第二部材の突起状部の変形例を示す平面図である。図４（Ａ）は第１の変形例を示す。図４（Ｂ）は第２の変形例を示す。図４（Ｃ）は第３の変形例を示す。図４（Ｄ）は第４の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る部材の結合構造について図１及び図２を用いて説明する。図１には、本実施形態に係る部材の結合構造が斜視図で示され、図２には、図１の２−２線に沿って切断した状態が拡大断面図で示されている。これらの図に示されるように、部材の結合構造が適用された結合構造体１０は、二枚の板状の第一部材１２と一枚の板状の第二部材２０とが結合された構造体とされている。結合構造体１０は、例えば車両のフロアパネルやアッパーバックパネル等のような構造体（パネル部品）とされる。
【００１１】
第一部材１２は、結合構造体１０の両サイドを構成する金属製の部材とされ、本体部１４と結合用端部１６とを備えている。第一部材１２の結合用端部１６には、第一部材１２の板厚方向に膨出した突起形状の突起部１６Ａが形成されている。突起部１６Ａは、一例として中空の円錐台状に形成され、頂部１６Ｔが平面視で円形状とされている。
【００１２】
第二部材２０は、繊維強化樹脂製の部材（パネル部品）とされる。繊維強化樹脂（ＦＲＰ）は、繊維（一例として炭素繊維）を樹脂で固めて成る複合材である。本実施形態では、繊維には一例として長繊維が適用されている。但し、繊維に短繊維等が適用されてもよい。第二部材２０は、本体部２２と、計二箇所に設定された一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙと、を備えている。本体部２２は、平板状とされると共に、複数のビード２２Ａ（図１参照）が形成されている。一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙは、本実施形態では本体部２２の両サイドに形成されている。一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙは、第一部材１２の結合用端部１６をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持して覆っている。なお、図１では、第一部材１２の結合用端部１６の側端面（板厚部分）が露出しているが、この部分が第二部材２０の一部によって覆われる構成であってもよい。
【００１３】
図２に示されるように、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの各々は、第一部材１２の突起部１６Ａに沿った突起状部２４Ａ、２４Ｂを備えると共に、全域に亘って略均等な肉厚に設定されている。さらに、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの双方の肉厚は同等に設定されている。補足説明すると、図２では、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙのうち上側の挟持部２４Ｘにおいて突起状部２４Ａよりも先端側の肉厚をｔ１とし、上側の挟持部２４Ｘにおいて突起状部２４Ａの頂部２４Ａ１での肉厚をｔ２とし、上側の挟持部２４Ｘにおいて突起状部２４Ａよりも基端側の肉厚をｔ３としている。また、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙのうち下側の挟持部２４Ｙにおいて突起状部２４Ｂよりも先端側の肉厚をｔ４とし、下側の挟持部２４Ｙにおいて突起状部２４Ｂの頂部２４Ｂ１での肉厚をｔ５とし、下側の挟持部２４Ｙにおいて突起状部２４Ｂよりも基端側の肉厚をｔ６としている。そして、本実施形態では、ｔ１≒ｔ２≒ｔ３≒ｔ４≒ｔ５≒ｔ６の関係が成り立つように設定されている。
【００１４】
ここで、結合構造体１０の製造方法について概説する。結合構造体１０は、繊維強化樹脂製の第二部材２０に金属製の第一部材１２をインサート成形することより製造される。結合構造体１０の製造方法においては、まず、インサート部品である第一部材１２を図示しない金型のキャビティ内に配置する。次に、前記キャビティ内に第二部材２０を成形するための材料である繊維強化樹脂材を射出充填して硬化させる。なお、繊維強化樹脂材を射出充填して硬化させることに代えて、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）や熱可塑性スタンパブルシート等の繊維強化樹脂材をスタンピング成形してもよい。以上により、第一部材１２と第二部材２０とが一体化され、結合構造体１０が製造される。なお、前記金型において一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙを形成する領域は、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの各々が全域に亘って略均等な肉厚になるような形状でかつ一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの双方の肉厚が同等になるような形状に形成されている。
【００１５】
（作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
【００１６】
本実施形態では、第二部材２０の一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙが第一部材１２の結合用端部１６を密着（接着）した状態で挟持するのに加えて、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙには結合用端部１６の突起部１６Ａに沿って突起状部２４Ａ、２４Ｂが形成されている。このため、第一部材１２の結合用端部１６と第二部材２０の一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙとが機械的に結合されるので、機械的な結合がない対比構造に比べて、第一部材１２と第二部材２０とが強固に結合される。
【００１７】
ここで、他の対比構造と比較しながら更に説明する。他の対比構造は、金属製のインサート部材の結合用端部に孔が貫通形成されていると共に前記結合用端部がインサート成形により繊維強化樹脂製の部材に埋設されている構造とする。前記対比構造では、インサート成形時に孔の両側から流入した樹脂材が互いにぶつかり合うと、樹脂材が完全に混じり合わずに境界（ウェルドライン）を残したまま硬化されてしまう可能性があるので、接合界面が脆弱になりがちである。これに対して、本実施形態では、金属製の第一部材１２に樹脂材を流入させるための孔は形成されていないので、前記対比構造のような境界（ウェルドライン）は形成されない。
【００１８】
また、例えば、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）や熱可塑性スタンパブルシートは、１０ｍｍ〜２０ｍｍの長さの繊維を含んでいるが、前記対比構造の孔の直径が１０ｍｍ程度より小さい場合には孔の内側において繊維を十分に絡ませることができない。これに対して、本実施形態では、金属製の第一部材１２に繊維強化樹脂材を流入させるための孔が形成された構造ではないので、そのような不利益もない。
【００１９】
また、前記対比構造では、インサート成形時に孔に繊維強化樹脂材が流入することに伴い、インサート部材に対してその板厚方向両側に配置される繊維が蛇行してしまうので、繊維が直線状に配置される場合に比べて強度面で不利になる。これに対して、本実施形態では、一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの各々が全域に亘って略均等な肉厚になるようにかつ一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙの双方の肉厚が同等に設定されているので、製造時に繊維強化樹脂材の流れはスムーズであり、繊維の蛇行等の乱れが誘発されるようなことも基本的にはない。また、前記対比構造では、製造時に樹脂材が孔の両側から流入するため所謂ボイド（気泡）が形成され易いが、本実施形態では、金属製の第一部材１２に樹脂材を流入させるための孔は形成されずかつ樹脂材の肉厚が略均等になるように設定されているので、ボイドの形成が抑制される。
【００２０】
さらに、前記対比構造では、製造時に、金属製のインサート部材の結合用端部に孔を貫通形成する工程が別途必要になる。これに対して、本実施形態では金属製の第一部材１２の結合用端部１６に孔を形成する工程が不要となるので、コストを低減することが可能となる。
【００２１】
なお、本実施形態では、突起部１６Ａが中空の円錐台状に形成されているので、平面視における種々の方向の荷重に対して第一部材１２と第二部材２０との結合強度を確保することができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態によれば、第一部材１２と第二部材２０との結合強度を向上させることができる。
【００２３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る部材の結合構造について、図３を用いて説明する。図３には、本実施形態に係る部材の結合構造が斜視図で示されている。この図に示されるように、部材の結合構造が適用された結合構造体３０は、第一部材３２と第二部材４０とが結合された構造体とされている。そして、本実施形態の結合構造体３０では、第一部材３２が第二部材４０の周囲部でなく、第二部材４０の開口部４６に設けられる点で第１の実施形態の結合構造体１０（図１参照）とは異なる。なお、結合構造体３０は、第１の実施形態における結合構造体１０と実質的に同様に、繊維強化樹脂製の第二部材４０に金属製の第一部材３２をインサート成形することより製造される。
【００２４】
第一部材３２は、金属製の板状部材とされ、本体部３４と、本体部３４の外周端部を構成する結合用端部３６と、を備えている。第一部材３２の本体部３４の中央部には、孔３４Ａが貫通形成されている。この孔３４Ａは、一例として図示しないボルトの挿通用される。また、第一部材３２の結合用端部３６には、第一部材３２の板厚方向に膨出した突起形状の突起部３６Ａが形成されている。突起部３６Ａは、第１の実施形態の突起部１６Ａ（図２参照）と同様に中空の円錐台状に形成され、頂部３６Ｔが平面視で円形状とされている。
【００２５】
第二部材４０は、第１の実施形態の第二部材２０（図１参照）と同様の材料で構成（すなわち繊維強化樹脂製）とされ、板状部材（パネル部品）とされる。第二部材４０には、平面視における中央領域に矩形状の開口部４６が貫通形成されている。第二部材４０は、平板状の本体部４２と、開口部４６の側に設けられた一対の挟持部４４と、を備えている。なお、図３では、第一部材３２の結合用端部３６の下方側に配置されている挟持部の図示を省略している。一対の挟持部４４は、平面視で開口部４６から所定幅の領域に形成され、第一部材３２の結合用端部３６をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持して覆っている。ここで、図３の３Ｌ−３Ｌ線に沿った拡大断面は、図示を省略するが、図２に示される断面と概ね同様である。すなわち、図３に示される第一部材３２の結合用端部３６と第二部材４０の一対の挟持部４４との配置関係は、図１及び図２に示される第１の実施形態における第一部材１２の結合用端部１６と第二部材２０の一対の挟持部２４Ｘ、２４Ｙとの配置関係と実質的に同様となっている。
【００２６】
図３に示される一対の挟持部４４（図中では上側の挟持部のみ図示）の各々は、第一部材３２の突起部３６Ａに沿った突起状部４４Ａを備える。なお、図３では、突起部３６Ａの下側（裏側）の突起状部の図示は省略している。また、一対の挟持部４４の各々は、第１の実施形態の挟持部２４Ｘ、２４Ｙ（図２参照）と同様に全域に亘って略均等な肉厚に設定されている。さらに、一対の挟持部４４の双方の肉厚は同等に設定されている。
【００２７】
本実施形態の構成によっても、前述した第１の実施形態と概ね同様の作用及び効果が得られる。
【００２８】
［変形例］
図１〜図３に示される実施形態では、突起部１６Ａ、３６Ａ及び突起状部２４Ａ、２４Ｂ、４４Ａは、その側壁部がテーパ状に形成されているが、突起部及び突起状部の形状は、例えば側壁部が円筒状に形成されたもの等のような他の形状であってもよい。突起部及び突起状部の形状を第一部材（１２、３２）や第二部材（２０、４０）に入力が想定される荷重の方向及び大きさに合わせて形成することにより、第一部材（１２、３２）と第二部材（２０、４０）との結合強度を最適化することができる。
【００２９】
図４（Ａ）〜図４（Ｄ）には、突起部及び突起状部の変形例が平面図で示されている。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）では、上記第１、第２の実施形態の第一部材１２、３２（図１〜図３参照）に相当する第一部材を符号５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄで示す。また、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）では、上記第１、第２の実施形態の第二部材２０、４０（図１〜図３参照）に相当する第二部材を符号５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄで示す。さらに、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示される第一部材５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ及び第二部材５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄにおいて、突起部及び突起状部の構成を除く構成部については、便宜上、上記第１の実施形態の同様の構成部の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図４（Ａ）に示される第１の変形例のように、突起部５４Ａ及び突起状部５８ａ、５８Ａは、平面視で長円状に形成されてもよい。この変形例では、突起部５４Ａ及び突起状部５８ａ、５８Ａは、平面視で第一部材５２Ａと第二部材５６Ａとが並ぶ方向に直交する方向に長手となる長円状とされている。この変形例は、平面視で第一部材５２Ａと第二部材５６Ａとが並ぶ方向の荷重ｆ１、ｆ２の入力が想定される場合に適用するのが好ましい。
【００３１】
また、図４（Ｂ）に示される第２の変形例のように、突起部５４Ｂ及び突起状部５８ｂ、５８Ｂは、平面視で四角形状に形成されてもよい。この変形例では、突起部５４Ｂ及び突起状部５８ｂ、５８Ｂは、平面視で第一部材５２Ｂと第二部材５６Ｂとが並ぶ方向に延びる二辺を備えた正方形状とされている。
【００３２】
また、図４（Ｃ）に示される第３の変形例のように、突起部５４Ｃ及び突起状部５８ｃ、５８Ｃは、平面視で半円形状（広義には概ね半円形状といえる形状も含む略半円状）に形成されてもよい。平面視での半円形状の向きは荷重の入力が想定される方向に応じて設定される。図４（Ｃ）では、一例として、突起部５４Ｃ及び突起状部５８ｃ、５８Ｃは、平面視で第一部材５２Ｃと第二部材５６Ｃとが並ぶ方向に直交する方向に直線状の縦壁部が延びると共に前記縦壁部に対して第一部材５２Ｃが露出される側とは反対側に半円弧部が配置される向きに設定されている。
【００３３】
さらに、図４（Ｄ）に示される第４の変形例のように、突起部５４Ｄ及び突起状部５８ｄ、５８Ｄは、平面視で第一部材５２Ｄと第二部材５６Ｄとが並ぶ方向及びその直交方向に対して斜めの方向を長手にする長円状に形成されてもよい。この変形例は、平面視で第一部材５２Ｄと第二部材５６Ｄとが並ぶ方向に直交する方向のせん断方向の荷重ｆ３、ｆ４の入力が想定される場合に適用するのが好ましい。
【００３４】
なお、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示される突起部５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ及び突起状部５８ａ、５８Ａ、５８ｂ、５８Ｂ、５８ｃ、５８Ｃ、５８ｄ、５８Ｄの各側壁部は、筒状に設定されているが、テーパ状に設定されてもよい。
【００３５】
なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
【００３６】
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１２    第一部材
１６    結合用端部
１６Ａ  突起部
２０    第二部材
２４Ｘ  挟持部
２４Ｙ  挟持部
２４Ａ  突起状部
２４Ｂ  突起状部
３２    第一部材
３６    結合用端部
３６Ａ  突起部
４０    第二部材
４４    挟持部
４４Ａ  突起状部
５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ  第一部材
５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ  突起部
５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ  第二部材
５８ａ、５８Ａ、５８ｂ、５８Ｂ、５８ｃ、５８Ｃ、５８ｄ、５８Ｄ  突起状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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