(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記端部フランジ部が前記フランジ対向板部よりも外方まで延設されているとともに、該延設部が前記フランジ対向板部を覆うように湾曲していることを特徴とする、ＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【請求項２】
サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり点が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり点よりも外側に位置し、かつ、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり角度が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり角度よりも大きいことを特徴とする、ＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【請求項３】
サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記端部フランジ部が前記フランジ対向板部よりも外方まで延設されているとともに、該延設部が前記フランジ対向板部を覆うように湾曲しており、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり点が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり点よりも外側に位置し、かつ、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり角度が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり角度よりも大きいことを特徴とする、ＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【請求項４】
前記第１のＦＲＰ製パネルが意匠面を形成する外側パネルからなり、前記第２のＦＲＰ製パネルが半意匠面を形成する内側パネルからなる、請求項１〜３のいずれかに記載のＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【請求項５】
前記第２のＦＲＰ製パネルが、前記第１のＦＲＰ製パネルのスチフナを構成している、請求項４のＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【請求項６】
自動車用ＦＲＰ製パネルを構成する、請求項１〜５のいずれかに記載のＦＲＰ製パネル同士の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製パネル同士の接合構造に関し、とくに、一方がサンドイッチ構造部を有するＦＲＰ製パネルからなり、他方がＦＲＰ単板からなるＦＲＰ製パネルからなるパネル同士の端部接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車用の各種パネルとして、軽量で剛性が高く、耐久性や断熱性等に優れたＦＲＰ製パネルが注目をあびつつある。とくに高い剛性が要求される場合にはサンドイッチ構造、たとえば、ＦＲＰスキン層／コア材／ＦＲＰスキン層からなるサンドイッチ構造が採用されるが、パネルの端部においては、他部材との取り合いや、結合のため、ＦＲＰ単板構造とされることが多い。また、部分的にサンドイッチ構造とされたＦＲＰ製パネルの全体の剛性を高めるために、このＦＲＰ製パネルとは別のＦＲＰ単板からなるスチフナを接着剤等を介して接合する構造が知られており、このような構造を採用する場合には、通常、サンドイッチ構造部を有するＦＲＰ製パネルの端部のＦＲＰ単板構造のフランジ部に、スチフナを構成するＦＲＰ単板からなるパネル材が接合される。
【０００３】
たとえば図４に示すように、コア材１０１（たとえば、発泡体からなるコア材）の両面にＦＲＰ板１０２、１０３（ＦＲＰスキン板）を配置し、その端部を傾斜ＦＲＰ板１０４で閉じたてサンドイッチ構造部１０５を形成し、サンドイッチ構造部１０５の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部１０６が連設された第１のＦＲＰ製パネル１０７と、ＦＲＰ単板からなり、端部フランジ部１０６に対向するフランジ対向板部１０８とサンドイッチ構造部１０５の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板１０４に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部１０９とを有する第２のＦＲＰ製パネル１１０とが、接着剤１１１を介して接合される。
【０００４】
しかしながら、このような接合構造には、以下のような問題がある。
まず、接着剤１１１を介して接合する際には、たとえば図５に示すように、圧接される際に接着剤１１１が端部からはみ出すので、このはみ出し部１１２を含めて端部を機械加工等により切削する必要がある。切削は、切削加工面１３にて、たとえば図６に示すような形状や範囲（切削部１１４）にわたって行われるが、機械加工時に切削端面部において、両ＦＲＰ単板、つまり端部フランジ部１０６とフランジ対向板部１０８とが剥離しやすいという問題がある。これは、両ＦＲＰ単板の接合方向と切削力が加わる方向が実質的に同じ方向となってしまうことによると考えられる。
【０００５】
また、図７に示すように、サンドイッチ構造部１０５の端部の傾斜ＦＲＰ板１０４の立ち上がり点となるコーナ部１１５と、第２のＦＲＰ製パネル１１０の傾斜ＦＲＰ板対向板部１０９の立ち上がり点となるコーナ部１１６とは、極力位置合わせされる必要があるが、ＦＲＰ製パネル１０７、１１０の成形精度に限界があるため、また、作業上の位置合わせ精度にも限界があるため、毎回、両コーナ部１１５、１１６を正確に位置合わせすることは非常に困難である。
【０００６】
さらに、接着剤１１１が接合部奥側においても十分均一に充満されていることを確認するために、傾斜ＦＲＰ板１０４と傾斜ＦＲＰ板対向板部１０９との間から傾斜ＦＲＰ板１０４の最奥端部にはみ出してきた接着剤１１１（はみ出し部１１７）を確認するようにしているが、この確認が難しいとともに、傾斜ＦＲＰ板１０４と傾斜ＦＲＰ板対向板部１０９との間に接着剤１１１の層が均一に形成されているか否かの確認ができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、接合端部を機械加工する際にも剥離のおそれがなく、問題なく端部修正加工ができるようになるとともに、サンドイッチ構造部の傾斜ＦＲＰ板とそれに対向される傾斜ＦＲＰ板対向板部との立ち上がりコーナ部同士の位置合わせを容易化し接合作業を大幅に容易化できると同時に、接合部における接着剤充満の状態を容易に確認できる、ＦＲＰ製パネル同士の接合構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造は、サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記端部フランジ部が前記フランジ対向板部よりも外方まで延設されているとともに、該延設部が前記フランジ対向板部を覆うように湾曲していることを特徴とするものからなる（第１の形態）。
【０００９】
また、本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造は、サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり点が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり点よりも外側に位置し、かつ、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり角度が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり角度よりも大きいことを特徴とするものからなる（第２の形態）。
【００１０】
さらに本発明は、上記第１の形態と第２の形態を組み合わせた構造、すなわち、サンドイッチ構造部を有し、該サンドイッチ構造部の端部に外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設された第１のＦＲＰ製パネルと、ＦＲＰ単板からなり、前記端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と前記サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有する第２のＦＲＰ製パネルとを、接着剤を介して接合する構造であって、前記端部フランジ部が前記フランジ対向板部よりも外方まで延設されているとともに、該延設部が前記フランジ対向板部を覆うように湾曲しており、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり点が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり点よりも外側に位置し、かつ、前記傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり角度が前記傾斜ＦＲＰ板部の傾斜立ち上がり角度よりも大きいことを特徴とする、ＦＲＰ製パネル同士の接合構造を提供する（第３の形態）。
【００１１】
上記のような本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造においては、たとえば第１のＦＲＰ製パネルは意匠面を形成する外側パネル（アウターパネル）からなり、第２のＦＲＰ製パネルが反意匠面を形成する内側パネル（インナーパネル）からなる。とくに、第２のＦＲＰ製パネルは、第１のＦＲＰ製パネルのスチフナを構成する形態とすることができる。このような本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造は、たとえば、自動車用ＦＲＰ製パネルを構成する際に好適なものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明におけるＦＲＰ製パネルのうち、第１のＦＲＰ製パネルは、サンドイッチ構造部を有するものである。サンドイッチ構造部は、たとえばコア材の両面にＦＲＰスキン板が配置されたものからなり、本発明では、サンドイッチ構造部の端部が傾斜ＦＲＰ板部で閉じられて、その外側に、外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部が連設されている。第２のＦＲＰ製パネルは、ＦＲＰ単板からなり、第１のＦＲＰ製パネルの端部フランジ部に対向するフランジ対向板部と、サンドイッチ構造部の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板部に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部とを有するパネル、たとえば、第１のＦＲＰ製パネルに対するスチフナとして構成されている。そして、これら両ＦＲＰ製パネルが、接着剤を介して接合される。
【００１３】
上記サンドイッチ構造部におけるコア材としては、たとえば、軽量化のために発泡され、あるレベル以上の剛性を有する発泡体からなるコア材を使用できる。このような発泡体からなるコア材の材質としては特に限定されず、たとえば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料のフォーム材などを使用できる。また、本発明におけるＦＲＰとは、強化繊維により強化された樹脂を指し、強化繊維としては、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維や、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの有機繊維からなる強化繊維が挙げられる。パネル全体の剛性を高く保つ面から、とくに炭素繊維が好ましい。ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。
【００１４】
本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造を図１に示す。
第１のＦＲＰ製パネル１は、サンドイッチ構造部２を有しており、サンドイッチ構造部２は、発泡体からなるコア材３の両面に配置されたＦＲＰスキン板４、５と、端部に配置された傾斜ＦＲＰ板６とを備えている。サンドイッチ構造部２の外側には、外方に向けて延びるＦＲＰ単板からなる端部フランジ部７が連設されている。これらＦＲＰ部分は、たとえばＲＴＭ法(Resin Transfer Molding)により一体に成形することができる。第２のＦＲＰ製パネル８は、ＦＲＰ単板からなり、第１のＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７に対向するフランジ対向板部９と、サンドイッチ構造部２の端部を形成する傾斜ＦＲＰ板６に対向する傾斜ＦＲＰ板対向板部１０とを有しており、本実施態様では、第１のＦＲＰ製パネル１に対するスチフナとして構成されている。これら両ＦＲＰ製パネル１、８が、接着剤１１を介して接合されている。
【００１５】
上記第１のＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７は、その外方端部が、第２のＦＲＰ製パネル８のフランジ対向板部９よりも外方まで延設されており、この延設部１２が、フランジ対向板部９の端部を覆うように湾曲されている。接合に際しては、この湾曲延設部１２とフランジ対向板部９の端部との間から、接着剤１１が若干干盛り上がってはみ出すように、両ＦＲＰ製パネル１、８が圧接される。この接着剤はみ出し部１３により、接着剤１１のブリード状態を容易に外部から確認でき、端部近傍において、両ＦＲＰ製パネル１、８間に、それらの端部方向に向けて十分に接着剤１１が行き渡ったことを確認できる。
【００１６】
また、第２のＦＲＰ製パネル８の傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり点１４（コーナ部）は、第１のＦＲＰ製パネル１の傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり点１５（コーナ部）よりも外側に位置し、かつ、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり角度θ1 は、傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり角度θ2 よりも大きくなるように設定されている。傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり点１４と、傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり点１５との距離Ｌは、たとえば３〜１０ｍｍ程度とされ、多少の成形誤差や、接合作業時の位置合わせ誤差があったとしても、両ＦＲＰ製パネル１、８間に干渉の生じるおそれがない寸法に設定されている。
【００１７】
上記傾斜立ち上がり角度θ1 、θ2 による開き角の関係から、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０と傾斜ＦＲＰ板６は奥側にいくにつれ間隔が広がるように配置されることになり、接着剤１１は、両者の間隙部を全面にわたって埋めることなく、傾斜立ち上がり点１４、１５から少し奥に入った箇所まで充填されており、この部分に接着剤充填端部１６が形成されている。
【００１８】
このように構成されたＦＲＰ製パネル同士の接合構造においては、端部修正加工のために切削を行う際、その切削加工面を、図２に示すように、第１のＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７の湾曲延設部１２の外面を削る切削加工面２１と、湾曲延設部１２の先端部を接着剤はみ出し部１３とともに削る切削加工面２２とすることができる。これら切削加工面２１、２２は、第１のＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７と第２のＦＲＰ製パネル８のフランジ対向板部９との接合部を削るものではないから、これら両者の接合強度には影響を及ぼさず、両者間に剥離が生じるおそれは除去される。しかも、意匠面となるＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７の外面部２３にも実質的に影響を及ぼさないから、意匠性も損なわれない。したがって、何ら問題を発生させることなく、所定の端部修正加工を施すことができる。
【００１９】
ちなみに、図１に示した本発明に係る接合構造と、図４に示した接合構造とについて、炭素繊維織物（３プライ）とエポキシ樹脂からなる第１のＦＲＰ製パネルの端部フランジ部と、同様に炭素繊維織物（３プライ）とエポキシ樹脂からなる第２のＦＲＰ製パネルのフランジ対向板部とを、ウレタン系の接着剤で接合し、図２に示したような端部切削加工と図５、図６に示したような端部切削加工とをそれぞれ施した後、繰り返し荷重を加える試験を行った結果、図１に示した本発明に係る接合構造では端部剥離は全く発生しなかったが、図４に示した接合構造では、端部に剥離が発生した。
【００２０】
また、上記本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造においては、第２のＦＲＰ製パネル８の傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり点１４（コーナ部）が、第１のＦＲＰ製パネル１の傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり点１５（コーナ部）よりも外側に位置し、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり点１４と傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり点１５との間に適切な距離Ｌ（たとえば３〜１０ｍｍ程度）が与えられているので、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０と傾斜ＦＲＰ板６との間に干渉を発生させることなく、両点１４、１５を容易に適当な位置関係に配置することができる。すなわち、図４に示した構造に比べ、位置合わせが大幅に容易化され、接合作業が大幅に容易化される。
【００２１】
そして、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり角度θ1 が、傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり角度θ2 よりも大きくなるように設定されているので、立ち上がり角度θ1 、θ2 による開き角の大小関係から、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０と傾斜ＦＲＰ板６は奥側にいくにつれ間隔が広がるように、つまり、テーパ状の間隔が形成されるように配置されることになり、この面からも、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０と傾斜ＦＲＰ板６との間に干渉を発生させることなく、第１のＦＲＰ製パネル１と第２のＦＲＰ製パネル８との位置合わせが容易に行われることになり、接合作業が大幅に容易化されることになる。
【００２２】
さらに、上記間隙部においては、接着剤１１は間隙部全体に広がる必要はなく、傾斜立ち上がり点１４、１５から少しはみ出る位置まで充填されれば、この方向において第１のＦＲＰ製パネル１の端部フランジ部７と第２のＦＲＰ製パネル８のフランジ対向板部９とは奥端部まで確実に接着剤１１を介して接合されたことを確認できる。傾斜ＦＲＰ板対向板部１０と傾斜ＦＲＰ板６はテーパ状に間隔が広がるように配置されているから、上記接着剤１１がはみ出した接着剤充填端部１６は、たとえば検棒（図示略）などで容易に確認できるようになり、この部分およびこの方向における接着剤充満の状態（ブリード状態）を容易に確認できるようになる。所定の接着剤充満状態を確認できる結果、確実に所定の接合状態になっていることを確認できる。
【００２３】
ちなみに、図１に示した本発明に係る接合構造について、両ＦＲＰ製パネルのＦＲＰ部分を炭素繊維織物（３プライ）とエポキシ樹脂から構成し、傾斜ＦＲＰ板対向板部１０の傾斜立ち上がり角度θ1 を４５度、傾斜ＦＲＰ板６の傾斜立ち上がり角度θ2 を３０度とした場合と、図４に示した接合構造について、同様のＦＲＰ構成とし、傾斜ＦＲＰ板対向板部と傾斜ＦＲＰ板の傾斜立ち上がり角度をともに４５度とした場合とを比較した結果、後者では位置合わせが難しいとともに接着剤の充満状態の確認が困難であったが、前者では、容易に位置合わせを行うことができたとともに、検棒挿入により容易に接着剤の充満状態を確認でき、所定の接合状態になっていることを容易に確認できた。
【００２４】
上記のような構成を有する第１のＦＲＰ製パネル１と第２のＦＲＰ製パネル８との接合構造は、たとえば自動車用ＦＲＰ製パネルとして好適なものであり、第１のＦＲＰ製パネル１をその外面が意匠面を形成するアウターパネルとして、第２のＦＲＰ製パネル８をそのアウターパネルを補強するスチフナとして構成できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造によれば、接合端部を機械加工する際および加工後にも端部剥離のおそれを除去して、問題なく端部修正加工ができるようになるとともに、サンドイッチ構造部の傾斜ＦＲＰ板とそれに対向される傾斜ＦＲＰ板対向板部との立ち上がりコーナ部同士の位置合わせの条件が大幅に緩和されるので位置合わせを容易に行うことができ、両ＦＲＰ製パネル同士の接合作業を大幅に容易化でき、かつ、接合部における接着剤充満の状態を容易に確認できるようになる。その結果、接合作業を容易化することと確実に所定の状態に接合することとを、ともに達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製パネル同士の接合構造の断面図である。
【図２】図１の構造の外側先端部の拡大部分断面図である。
【図３】図１の構造のＦＲＰ板立ち上がり部の拡大部分断面図である。
【図４】従来のＦＲＰ製パネル同士の接合構造の断面図である。
【図５】図４の構造の外側先端部の拡大部分断面図である。
【図６】図５の外側先端部を切削した場合の断面図である。
【図７】図４の構造のＦＲＰ板立ち上がり部の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１  第１のＦＲＰ製パネル
２  サンドイッチ構造部
３  コア材
４、５  ＦＲＰスキン板
６  傾斜ＦＲＰ板
７  端部フランジ部
８  第２のＦＲＰ製パネル
９  フランジ対向板部
１０  傾斜ＦＲＰ板対向板部
１１  接着剤
１２  湾曲延設部
１３  接着剤はみ出し部
１４  傾斜ＦＲＰ板対向板部の傾斜立ち上がり点（コーナ部）
１５  傾斜ＦＲＰ板の傾斜立ち上がり点（コーナ部）
１６  接着剤充填端部
２１、２２  切削加工面
２３  端部フランジ部の外面部
【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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【図７】
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