JP2009035045A

JP2009035045A - Ｆｒｐ製自動車用部材

Info

Publication number: JP2009035045A
Application number: JP2007199100A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kiyama; 公志木山; Yukitane Kimoto; 幸胤木本; Kosaku Hashimoto; 幸作橋本
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】ＦＲＰ製自動車用部材に対して金属部品を接着により容易にかつ確実にしかも強固に取り付けることができるようにした金属部品取付け部の構造を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの金属部品が取り付けられるＦＲＰ製自動車用部材であって、金属部品のＦＲＰ部材への取付け面が凹凸の段差構造に形成され、該段差構造の凹部に接着剤が付与されて金属部品がＦＲＰ部材に接着されていることを特徴とするＦＲＰ製自動車用部材。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）製自動車用部材に関し、とくに、金属部品が取り付けられるＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の構造に関する。

近年、軽量化を第１の目的として、ＦＲＰ製の自動車用部材（例えば、ＦＲＰ製パネル部材）が開発されつつあり、必要部位の強度や剛性を向上するための各種構造も提案されている（例えば、特許文献１）。中でも、強度や剛性向上の面から、とくにＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）製の自動車用部材の検討が進められている。

ＦＲＰ製自動車用部材には、必要に応じて金属部品が取り付けられることがある。例えば図４に示すように、ＦＲＰ製自動車用部材が自動車のフード１０１である場合、フード１の開閉動作や開閉時の係止動作のために、金属部品としてのヒンジ取付け金具１０２やストライカ１０３が取り付けられる。このようなＦＲＰ製自動車用フード１０１が、例えば図５に示すように、ＦＲＰ製のアウター部材１０４とＦＲＰ製のインナー部材１０５とからなる場合、金属部品１０２等は、接着剤１０６による接着によりインナー部材１０５に取り付けられることが多い。

上記のようにＦＲＰ製フード１０１（ＦＲＰ製インナー部材１０５）に金属部品１０２を接着する場合、接着のコントロールは、ブリードアウトにより、もしくはガラスビーズ等による厚み管理により、行っていたが、ブリードアウトでは接着厚み（接着剤層の厚み）の管理ができず、また、図６に示すようなガラスビーズ１０７によって接着厚みを制御する方法では、ビーズ径バラツキや接着剤を押し切れないことがあること等により、所望の接着状態に管理することが困難なことが多く、結局、確実な接着厚みの制御手法がなかった。

一方、金属製フードの場合には、スポット溶接による金属部品の取付けが主であり、接着剤による取付けはなされておらず、逆にスポット溶接は、ＦＲＰ製フードでは不可能であり、この面からも適当な取付け方法が見あたらなかった。
特開２００３−１４６２５２号公報

そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、ＦＲＰ製自動車用部材に対して金属部品を接着により容易にかつ確実にしかも強固に取り付けることができるようにした金属部品取付け部の構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材は、少なくとも一つの金属部品が取り付けられるＦＲＰ製自動車用部材であって、金属部品のＦＲＰ部材（ここで、「ＦＲＰ部材」とは、ＦＲＰ製自動車用部材自体あるいはＦＲＰ製自動車用部材の一構成部材を指す。）への取付け面が凹凸の段差構造に形成され、該段差構造の凹部に接着剤が付与されて金属部品がＦＲＰ部材に接着されていることを特徴とするものからなる。ここで、「凹凸の段差構造」とは、表面粗さレベルの微小凹凸ではなく、金属部品の取付け面部に形状的に凹部と凸部を持つ段差を有する構造を意図的に付与したものを指す。

このような本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材においては、金属部品の取付け面に形成された凹凸の段差構造における凸部がＦＲＰ部材に当接されて、凹部の該ＦＲＰ部材の金属部品取付け面からの高さを規定する基準面となり、それによって凹部と該ＦＲＰ部材の金属部品取付け面との間の間隔（つまり、凹部の該ＦＲＰ部材の金属部品取付け面からの高さ）が所望の寸法に正確に決められ、この間に接着剤が付与されて該接着剤によって金属部品が該ＦＲＰ部材に接着される。正確に所望の寸法に決められた、凹部とＦＲＰ部材の金属部品取付け面との間に接着剤が介在することになるので、接着剤の厚み（接着厚み）も、ばらつくことなく正確に所望の寸法に確実に決められることになる。接着厚みが精度よく所望の寸法に確実に決められることにより、目標とする金属部品の強固な接着が容易にかつ確実に達成される。

本発明においては、上記ＦＲＰ製自動車用部材としては、例えばパネル状に構成されたパネル部材が挙げられる。より具体的には、ＦＲＰ製のフードやトランクリッド、ドアパネル、ルーフパネル、フロアパネル、トンネルパネル、フェンダーパネル等のパネル部材が挙げられる。また、構造的には、本発明は、上記パネル部材が、ＦＲＰ製のアウター部材とＦＲＰ製のインナー部材からなり、該インナー部材に上記金属部品が取り付けられている構造として適用できる。このような構造は、とくに、ヒンジ取付け金具やストライカ等の金属部品の取付けが要求されるＦＲＰ製の自動車用フードに対して好適なものである。

また、本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材においては、上記段差構造における凹部と凸構との高さの差が、０．２〜１．０ｍｍの範囲内に設定されていることが好ましい。０．２ｍｍ未満では、接着剤の量が不足して接着強度が不足するおそれがあり、１．０ｍｍを越えると、接着剤の使用量が多くなりすぎるおそれがあり、コストおよび重量面において不利である。

また、上記金属部品における段差構造の凸部の頂部が面形状（例えば、相手方のＦＲＰ部材の取付け面に倣う面形状）に形成されていることが好ましい。このようにすれば、より確実かつ正確に、凹部の高さを所望の高さに決めることができ、より精度良く所望の接着厚みを実現できる。

また、上記金属部品における段差構造の凸部に、前記ＦＲＰ部材との機械締結手段が設けられている構造を採用することもできる。このような機械締結手段を設けておけば、接着剤による接着に加え、機械締結手段による締結により、金属部品を上記ＦＲＰ部材に固定できるので、より強固な取付けが可能になる。このような機械締結手段としては、例えばボルト締結手段を採用できる。さらにボルト締結手段を採用する場合、上記金属部品における段差構造の凸部に、インサートナットが圧入されている構造とすることも可能である。

また、本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材においては、上記部材の金属部品の取付け面に、凹部が形成されており、該凹部に、金属部品における段差構造の凸部が嵌合されている構造とすることもできる。このような構造においては、嵌合構造により、金属部品をＦＲＰ部材に対して容易に位置決めできるようになるので、金属部品の所定位置への取付けが一層容易化される。

このように、本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材によれば、金属部品の所定のＦＲＰ部材への取付けを、バラツキのない望ましい接着厚みをもって接着固定により行うことができるようになり、強固な金属部品の取付けを容易にかつ確実に行うことができるようになる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の構造を示しており、とくに、前述の図５に示したようなＦＲＰ製自動車用フードのインナー部材に金属部品を取り付ける場合を例示している。図１において、１は、金属部品が取り付けられるＦＲＰ部材としての、ＦＲＰ製自動車用フードのＦＲＰ製インナー部材を示しており、このＦＲＰ製インナー部材１の所定箇所に金属部品２が取り付けられる。金属部品２としては、例えば前述の如くヒンジ取付け金具やストライカ等からなる。

金属部品２のインナー部材１への取付け面３は、凹部４と凸部５とを交互に有する段差構造に形成されている。この段差は、例えば０．２〜１．０ｍｍの範囲内に所定値に設定されており、平面状に形成された凸部５の頂面がインナー部材１に当接されるとともに、各凹部４のインナー部材１の金属部品２の取付け面６からの高さが、上記所定値に保たれている。この段差構造に構成された金属部品２のインナー部材１への取付け面３における各凹部４に、接着剤７が付与されており、該接着剤７を介して金属部品２がインナー部材１に接着されている。本実施態様では、さらに、機械締結手段としてのボルト締結手段８も設けられており、金属部品２のインナー部材１への取付け面３における凸部５がインナー部材１にボルト締結されている。

上記実施態様に係る構造では、凹凸の段差構造に形成された金属部品２のインナー部材１への取付け面３における凹部４のインナー部材１の金属部品２の取付け面６からの高さは、単に金属部品２の凸部５をインナー部材１の取付け面６に当接させるだけで容易に精度良く所定値に決めることができる。各凹部４に接着剤７を所定量塗布しておけば、上記当接時に接着剤７の厚みを所望の厚みに自動的に制御でき、容易に所望の接着厚みをもって金属部品２がインナー部材１に接着されることになる。接着厚みが所望の厚みに確実に精度良く制御されることにより、金属部品２の強固な接着取付けが確実に行われる。また、上記実施態様ではボルト締結手段８による固定も付加されているので、一層強固な取付けが可能である。

図２は、図１に示したＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の構造の変形例を示している。本実施態様では、金属部品２のインナー部材１への取付け面３における凸部５に、インサートナット１１が予め圧入されており、そのインサートナット１１にボルト１２が螺合されることにより、金属部品２の凸部５がインナー部材１に締結されている。その他の構成は図１に示した実施態様に準じる。このようにインサートナット１１を予め圧入しておくことにより、ボルト締結を極めて容易に行うことができるようになる。

図３は、本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の構造を示している。本実施態様においては、ＦＲＰ製インナー部材２１の所定箇所に金属部品２２が取り付けられ、金属部品２２のインナー部材２１への取付け面２３が、凹部２４と凸部２５とを交互に有する段差構造に形成されている。インナー部材２１の金属部品２２の取付け面２６には凹部２７が形成されており、該凹部２７に、金属部品２２における段差構造の凸部２５が嵌合されている。つまり、金属部品２２における段差構造の凸部２５とインナー部材２１の金属部品２２の取付け面２６における凹部２７とが互いに嵌合し合う嵌合部２８が形成されている。このような嵌合部２８を設けることにより、金属部品２２はインナー部材２１に対して容易に位置決めされるようになり、金属部品２２の所定位置への取付けが一層容易になる。接着剤２９の厚み制御に関しては、図１に示したのと同様の作用効果が得られ、上記位置決めの容易化とともに、強固な接着固定が確実に達成される。

なお、図示は省略するが、本発明の適用対象となるＦＲＰ製自動車用部材のＦＲＰ部材構成としては、ＦＲＰ製の単板構造のものは勿論のこと、例えば、比重の小さいコア材を有し、その片面側にＦＲＰ板を配置した部材構成、あるいはその両面側にＦＲＰ板を配置した部材構成（いわゆるサンドイッチ構成）とすることも可能である。このような構成においては、これらＦＲＰ板に対して、前述したような本発明における接着取付け構造を適用すればよい。

なお、本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材におけるＦＲＰ（繊維強化樹脂）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、炭素繊維の他、例えば、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、ボロン繊維、ＰＢＯ繊維などの有機繊維からなる強化繊維を使用することも可能である。自動車用部材成形品の剛性等の制御の容易性の面からは、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、例えば、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、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン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、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。また、上述のようなコア材を有する場合のコア材の材質としては、弾性体や発泡材、ハニカム材の使用が可能であり、軽量化のためにはとくに発泡材が好ましい。発泡材の材質としては特に限定されず、例えば、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。ハニカム材としては特に限定されず、例えばアルミニウム合金、紙、アラミドペーパー等を使用することができる。

本発明に係るＦＲＰ製自動車用部材の構造は、金属部品が取り付けられるあらゆるＦＲＰ製自動車用部材に適用可能である。

本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の概略断面図である。図１の変形例に係るＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の概略断面図である。本発明の別の実施態様に係るＦＲＰ製自動車用部材の金属部品取付け部の概略断面図である。ＦＲＰ製自動車用部材が自動車のフードである場合の金属部品の取付け例を示す概略平面図である。従来の金属部品取付け構造を例示した図４のフードのＡ−Ａ線に沿う概略横断面図である。別の従来の金属部品取付け構造を例示した金属部品取付け部の概略拡大断面図である。

符号の説明

１ＦＲＰ製自動車用フードのＦＲＰ製インナー部材
２金属部品
３金属部品のインナー部材への取付け面
４凹部
５凸部
６インナー部材の金属部品の取付け面
７接着剤
８ボルト締結手段
１１インサートナット
１２ボルト
２１ＦＲＰ製インナー部材
２２金属部品
２３金属部品のインナー部材への取付け面
２４凹部
２５凸部
２６インナー部材の金属部品の取付け面
２７インナー部材の金属部品の取付け面における凹部
２８嵌合部
２９接着剤

Claims

少なくとも一つの金属部品が取り付けられるＦＲＰ製自動車用部材であって、金属部品のＦＲＰ部材への取付け面が凹凸の段差構造に形成され、該段差構造の凹部に接着剤が付与されて金属部品がＦＲＰ部材に接着されていることを特徴とするＦＲＰ製自動車用部材。
前記ＦＲＰ製自動車用部材がパネル部材からなる、請求項１に記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記パネル部材が、ＦＲＰ製のアウター部材とＦＲＰ製のインナー部材からなり、該インナー部材に前記金属部品が取り付けられている、請求項２に記載のＦＲＰ製自動車用部材。
自動車用フードからなる、請求項３に記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記段差構造における凹部と凸構との高さの差が、０．２〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている、請求項１〜４のいずれかに記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記金属部品における段差構造の凸部の頂部が面形状に形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記金属部品における段差構造の凸部に、前記ＦＲＰ部材との機械締結手段が設けられている、請求項１〜６のいずれかに記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記機械締結手段がボルト締結手段からなる、請求項７に記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記金属部品における段差構造の凸部に、インサートナットが圧入されている、請求項８に記載のＦＲＰ製自動車用部材。
前記ＦＲＰ部材の前記金属部品の取付け面に、凹部が形成されており、該凹部に、前記金属部品における段差構造の凸部が嵌合されている、請求項１〜９のいずれかに記載のＦＲＰ製自動車用部材。