JP6222003B2

JP6222003B2 - 部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法

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Publication number: JP6222003B2
Application number: JP2014169534A
Authority: JP
Inventors: 吉宏岩野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-08-22
Also published as: JP2016043578A; US20160053788A1; KR101874957B1; US10087966B2; CN105382986A; EP2987627A1; CN105382986B; KR20160023580A; EP2987627B1

Description

本発明は、部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法に関する。

下記特許文献１には、部品製造技術が開示されている。この部品製造技術では、金属板に炭素繊維強化樹脂シートが重合わされ、プレス加工により金属板と炭素繊維強化樹脂シートとが一体的に成形されている。

特開２０１３−２１２６０３号公報

上記部品製造技術では、プレス加工により金属板と炭素繊維強化樹脂シートとが一体的に貼合わされているだけなので、両者の結合強度の点において、改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、繊維が設けられた樹脂製の部品を含む部品同士の結合強度を向上させることができる部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法を得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る部品同士の結合構造は、部品同士を結合させる結合部が設けられた第１部品と、短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された第２部品と、第２部品と一体に樹脂材料によって形成され、結合部に密着して結合部に結合されると共に、短繊維が三次元方向に配向された被結合部と、を備え、結合部は、第１部品の一部を凸状とし、かつこの凸状先端部を周方向へ張出した構成とされ、被結合部は、第２部品の一部を結合部が収容可能な凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされ、第２部品及び被結合部は、樹脂材料によって形成された半部品本体間に結合部を挟込み、半部品本体を厚さ方向に成形して形成されている。

請求項１に係る部品同士の結合構造では、第１部品に部品同士を結合させる結合部が設けられる。一方、第２部品は短繊維が配向された樹脂材料によって形成され、被結合部は第２部品と一体に樹脂材料によって形成される。そして、被結合部が結合部に密着して結合部に結合されることにより、第１部品と第２部品とが結合される。

ここで、第２部品の短繊維が三次元方向に配向されると共に、被結合部の短繊維が三次元方向に配向される。このため、被結合部の強度の異方性が小さいので、被結合部の強度を向上させることができる。
さらに、結合部は、第１部品の一部を凸状とし、かつこの凸状先端部を周方向へ張出した構成とされ、被結合部は、第２部品の一部を結合部が収容可能な凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされる。そして、第２部品及び被結合部は、樹脂材料によって形成された半部品本体間に結合部を挟込み、半部品本体を厚さ方向に成形して形成される。このため、結合部の凸状先端部の周方向に張出した部位がアンカ部として作用し、被結合部の凹状底部の周方向に張出した部位が被アンカ部として作用するので、結合部に被結合部を係止させることができる。

請求項２に記載された発明に係る部品同士の結合構造では、部品同士を結合させる結合部が設けられた第１部品と、短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された第２部品と、第２部品と一体に樹脂材料によって形成され、結合部に密着して結合部に結合されると共に、短繊維が三次元方向に配向された被結合部と、を備え、結合部は、第１部品の一部を凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされ、被結合部は、第２部品の一部を結合部に収容可能な凸状とし、この凸状先端部を周方向へ張出した構成とされ、被結合部は、樹脂材料を結合部内にかしめて形成されている。

請求項２に係る部品同士の結合構造によれば、請求項１に係る部品同士の結合構造と同様に、第２部品の短繊維が三次元方向に配向されると共に、被結合部の短繊維が三次元方向に配向される。このため、被結合部の強度の異方性が小さいので、被結合部の強度を向上させることができる。
さらに、結合部は、第１部品の一部を凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされ、被結合部は、第２部品の一部を結合部に収容可能な凸状とし、この凸状先端部を周方向へ張出した構成とされる。そして、被結合部は、樹脂材料を結合部内にかしめて形成される。このため、結合部の凹状底部の周方向に張出した部位がアンカ部として作用し、被結合部の凸状先端部の周方向に張出した部位が被アンカ部として作用するので、結合部に被結合部を係止させることができる。

請求項３に記載された発明に係る部品同士の結合構造では、請求項１又は請求項２に係る発明において、被結合部の短繊維の密度が均等とされている。

請求項３に係る部品同士の結合構造によれば、被結合部の短繊維の密度が均等とされているので、被結合部の強度斑を減少させることができる。このため、被結合部の強度を向上させることができる。

請求項４に記載された発明に係る部品同士の結合方法は、第１部品の一部を凸状とし、かつこの凸状先端部を周方向へ張出した構成とされて、第１部品に形成された部品同士を結合させる結合部を、短繊維が一方向に配向されたシート状樹脂材料を短繊維の配向の方向を変えて複数枚重ね合わせて、短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された半部品本体間に挟込み、第１プレス型及び第２プレス型を用いて半部品本体を厚さ方向に加圧成形することにより第２部品を形成し、第２部品によって結合部に密着して結合部に結合される被結合部を形成することにより、第１部品と第２部品とを結合する。

請求項４に係る部品同士の結合方法では、第１部品の部品同士を結合させる結合部に第２部品が加圧成形される。加圧成形により結合部に密着して結合部に結合される被結合部が第２部品によって形成され、第１部品と第２部品とが結合される。

ここで、第２部品は短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成されている。樹脂材料が加圧成形されると、加圧方向及びその周囲方向へ樹脂材料が均等に流動される。樹脂材料の流動に伴い、短繊維が均等に流動する。このため、短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって被結合部を形成することができる。更に、樹脂材料が均等に流動されるので、短繊維の密度が均等な樹脂材料によって被結合部を形成することができる。
さらに、結合部を挟込んだ複数の樹脂材料が加圧成形されて被結合部が形成されるので、被結合部は結合部の凸状及び凸状先端部の輪郭形状に沿って均等に流動した樹脂材料によって形成される。樹脂材料の流動に伴い、樹脂材料に設けられた短繊維は流動する。このため、短繊維が三次元方向に配向され、かつ短繊維の密度が均等な樹脂材料によって被結合部を形成することができる。そして、結合部の輪郭形状に沿ってしっかりと樹脂材料及び短繊維を回込んで被結合部を形成することができる。

請求項５に記載された発明に係る部品同士の結合方法は、第１部品の一部を凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされて、第１部品に形成された部品同士を結合させる結合部に、短繊維が一方向に配向されたシート状樹脂材料を短繊維の配向の方向を変えて複数枚重ね合わせて、短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料の一部を加圧成形により流動させかしめて、結合部に密着して結合部に結合される被結合部を形成し、かつ被結合部に一体に形成されて第１部品と結合された第２部品を形成する。

請求項５に係る部品同士の結合方法によれば、結合部内に樹脂材料が加圧成形されて被結合部が形成されるので、被結合部は結合部の凹状及び凹状底部の輪郭形状に沿って均等に流動した樹脂材料によって形成される。樹脂材料の流動に伴い、樹脂材料に設けられた短繊維は流動する。このため、短繊維を三次元方向に配向させ、かつ短繊維の密度が均等な樹脂材料によって被結合部を形成することができる。更に、結合部の輪郭形状に沿ってしっかりと樹脂材料及び短繊維を回込んで被結合部を形成することができる。

請求項１又は請求項２に記載された発明に係る部品同士の結合構造は、第１部品と短繊維が設けられた樹脂製の第２部品との結合強度を向上させることができ、第１部品からの第２部品の抜け防止効果を高めることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載された発明に係る部品同士の結合構造は、第１部品と第２部品との結合強度の品質を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項４又は請求項５に記載された発明に係る部品同士の結合方法は、第２部品及び被結合部の短繊維を三次元方向に配向させることができると共に、第２部品及び被結合部の短繊維の密度を均等にすることができ、被結合部の樹脂材料及び短繊維を結合部の輪郭形状に沿ってしっかりと回込むことができるという優れた効果を有する。

第１実施の形態に係る部品同士の結合構造が適用された車両のフロントサイドドアを車室内側から見た側面図である。図１に示される部品同士の結合構造を車両上方から見た断面図（図１のＡ−Ａ線で切った断面図）である。第１実施の形態に係る部品同士の結合方法を説明する第１工程断面図である。第２工程断面図である。比較例に係る部品同士の結合方法を説明する工程断面図である。第２実施の形態に係る部品同士の結合構造が適用されたフロントサイドドアの図１に対応する側面図である。図６に示される部品同士の結合構造を車両下方から見た断面図（図６の領域Ｃ、領域Ｄ又は領域Ｅにおける断面図）である。第２実施の形態に係る部品同士の結合方法を説明する第１工程断面図である。第２工程断面図である。

［第１実施の形態］
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施の形態に係る部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法を説明する。なお、図中、適宜示されている矢印ＦＲは本実施の形態が適用された自動車の車両前方向を示し、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。また、矢印ＵＰは車両上方向を示している。なお、自動車等の車体に対する部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法の適用方向が本実施の形態により限定されるものではない。

（サイドドアの構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０が適用された４ドアタイプ（又は２ドアタイプ）の自動車のフロントサイドドア１０は、ドア本体１２と、ドア本体１２の上部に設けられたドアフレーム１４とを備えている。フロントサイドドア１０は車体側部を構成している。

ドア本体１２は、ドアアウタパネル２０と、ドアアウタパネル２０よりも車幅方向内側に設けられたドアインナパネル２２とを備えている。ドアアウタパネル２０とドアインナパネル２２との間のドア本体１２内部にドアガラス１６を昇降させる図示省略のウインドレギュレータ等が収容されている。フロントサイドドア１０にはドア本体１２の上縁（ドアベルトモールディング）１２Ａとドアフレーム１４の内周縁１４Ａとにより周囲が囲まれた窓開口１８が形成されている。窓開口１８はドアガラス１６の昇降により開閉可能とされている。また、ドアインナパネル２２の車両前方側には上下各々に開口部２８Ａ及び開口部２８Ｂが設けられ、車両後方側には上下各々に開口部２８Ｃ及び開口部２８Ｄが設けられている。

（部品同士の結合構造）
本実施の形態では、図１に示されるように、ドア本体１２のドアインナパネル２２が、丁度、Ｂ−Ｂ線を境として車両前方側に設けられた第１部品２４と、車両後方側に設けられた第２部品２６とに分割されている。そして、第１部品２４と第２部品２６とが結合され、この結合に本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０が適用されている。

図１及び図２に示されるように、第１部品２４は、車両上下方向を長手方向とし、車両前後方向を短手方向とする矩形板状の部品本体２４Ａを備えている。図示を省略したフロントピラー（Ａピラー）に対してフロントサイドドア１０を開閉させるヒンジ等が第１部品２４に取付けられる構成とされている。第１部品２４は、鉄等の金属材料、アルミニウム等の軽金属材料、又はこれらの合金材料により形成されている。

第１部品２４において、部品本体２４Ａの車両後方側の端部が部品同士を結合させる部位とされ、この部品本体２４Ａの端部に第２部品２６を結合させる結合部２４Ｂが設けられている。結合部２４Ｂは部品本体２４Ａの端部から車両後方側へ突出させた凸状とされ、この凸状先端部２４Ｃは周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。結合部２４Ｂは、凸状先端部２４Ｃが周方向へ張出した構成とされているので、平面視においてＴ字状とされている。車両側面視における図示を省略しているが、結合部２４Ｂは車両上下方向に沿って延在されている。また、結合部２４Ｂは車両上下方向に沿って一定間隔で複数設けられてもよい。

第２部品２６は、車両前後方向及び車両上下方向に沿って延在された矩形板状の部品本体２６Ａを備えている。第２部品２６において、部品本体２６Ａの車両前方側の端部が部品同士を結合させる部位とされ、この部品本体２６Ａの端部に第１部品２４の結合部２４Ｂに密着してこの結合部２４Ｂに結合される被結合部２６Ｂが設けられている。被結合部２６Ｂは、部品本体２６Ａの端部から車両後方側へ窪み結合部２４Ｂを収納可能な凹状とされ、この凹状底部２６Ｃが周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。つまり、結合部２４Ｂと同様に、被結合部２６Ｂは平面視においてＴ字状とされている。被結合部２６Ｂが結合部２４Ｂに結合されることによって、第２部品２６が第１部品２４に結合されている。

第２部品２６の部品本体２６Ａは、繊維２６Ｆが多方向に配向され、更に繊維２６Ｆの密度が均等とされた樹脂材料２６Ｒによって形成されている。そして、被結合部２６Ｂ全体が、繊維２６Ｆが多方向に配向され、更に繊維２６Ｆの密度が均等とされた樹脂材料２６Ｒによって形成されている。ここで、繊維２６Ｆが多方向に配向されるとは、繊維２６Ｆの配向が一方向ではなく三次元的に複数方向に配向され、繊維２６Ｆの配向に方向性を持たないということである。また、繊維２６Ｆの密度が均等であるとは、樹脂材料２６Ｒの単位体積当たりに設けられた繊維２６Ｆの含有量のばらつきが何処の部位でも１０％以内の範囲内とされ、繊維２６Ｆの含有量のばらつきが小さいことである。ここで、繊維２６Ｆの含有量のばらつきは２０％以内であれば、密度が均等の範疇として扱うことが可能である。

繊維２６Ｆが設けられた樹脂材料２６Ｒは一般的に複合材と称されている。詳しく説明すると、複合材は、樹脂材料２６Ｒとして熱可塑性樹脂材料が使用され、この熱硬化性樹脂材料に繊維２６Ｆとして炭素繊維（CF：Carbon Fiber）が設けられた炭素繊維強化プラスチック（CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastic）である。炭素繊維強化プラスチックは、強度が高く、かつ例えば金属材料に比べて軽く、ドアインナパネル２２の材料として最適である。また、炭素繊維強化プラスチックは車室内の意匠面（加飾面）としても使用可能である。本実施の形態において、炭素繊維には、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下の長さを有する短繊維が使用されている。

更に詳しく説明すると、熱可塑性樹脂材料として、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂（例えば、略号PA6、PA66、PA610、PA10T等）、芳香族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（PPS）樹脂、ポリエチレンテレフタラート（PET）樹脂、ポリブチレンテレフタラート（PBT）樹脂、ポリカーボネート樹脂（PC）、アクリル（PMMA）樹脂、ABS樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂のいずれかの樹脂材料が使用可能である。熱可塑性樹脂材料に設けられる繊維２６Ｆとして、炭素繊維の他に、ガラス繊維（GF：Glass Fiber）、アラミド繊維、バサルト繊維、竹繊維、鉄等の金属繊維、セルロース繊維、ポリプロピレン繊維（自己補強タイプ）のいずれかの繊維が使用可能である。

また、樹脂材料２６Ｒとして、熱可塑性樹脂材料の他に、熱硬化性樹脂材料が使用可能である。熱硬化性樹脂材料として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂のいずれかの樹脂材料が使用可能である。熱硬化性樹脂材料に設けられる繊維２６Ｆとして、熱可塑性樹脂材料に設けられる繊維と同一の繊維が使用可能である。

（部品同士の結合方法）
本実施の形態に係る部品同士の結合方法は以下の通りである。まず最初に、図３に示されるように、第１部品２４及び複数枚（ここでは２枚）のシート状の半部品本体２６Ｄ、２６Ｅが形成される。第１部品２４は、前述の通り、部品本体２４Ａの一部に結合部２４Ｂを備えている。半部品本体２６Ｄ、２６Ｅは、ここではいずれも第２部品２６の厚さの半分の厚さを有し、繊維２６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維２６Ｆの密度が均等な樹脂材料２６Ｒにより形成されている。第２部品２６として、ここでは炭素繊維強化プラスチックが使用され、樹脂材料２６Ｒとしての熱可塑性樹脂材料に繊維２６Ｆとしての炭素繊維が２０体積％〜４０体積％含有されている。更に詳しく説明すると、炭素繊維強化プラスチックは、繊維２６Ｆが一方向に配向された０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さを有するシート状の樹脂材料を、繊維２６Ｆの配向の方向を変えて、数枚〜数十枚重合わせて形成されている。

次に、予備加熱が行われ、半部品本体２６Ｄ、２６Ｅが予め加熱されて軟化される。予備加熱の加熱温度は３００℃であり、加熱時間は５分である。なお、本実施の形態に係る部品同士の結合方法では、半部品本体２６Ｄ、２６Ｅの全体に予備加熱が行われるが、半部品本体２６Ｄ、２６Ｅの結合部位となる一部に予備加熱が行われてもよい。

次に、軟化された半部品本体２６Ｄ、２６Ｅ間に第１部品２４の結合部２４Ｂが挟込まれ、この状態にある第１部品２４及び半部品本体２６Ｄ、２６Ｅがプレス型３２の第１プレス型（上型）３２Ａと第２プレス型（下型）３２Ｂとの間に配置される（図４参照）。図示を省略したプレス加工機を用いてプレス型３２により厚さ方向（加圧方向）の加圧力Ｐが半部品本体２６Ｄ、２６Ｅに与えられる。これにより、図４に示されるように、第１部品２４の結合部２４Ｂに、結合部２４Ｂの輪郭形状に沿い、かつ結合部２４Ｂに密着して半部品本体２６Ｄ、２６Ｅが加圧成形される。この加圧成形は一般的にシートスタンピング成形と称されている。加圧成形条件（シートスタンピング成形の加工条件）として、プレス型３２の加熱温度が１５０℃、加圧力Ｐが９８００ｋＮ、型保持時間が２分である。

加圧成形により、半部品本体２６Ｄと半部品本体２６Ｅとが接着されて部品本体２６Ａが形成されると共に、第１部品２４の結合部２４Ｂの輪郭形状に沿って部品本体２６Ａの樹脂材料２６Ｒが均等に流動し、結合部２４Ｂに密着し結合された被結合部２６Ｂが形成される。被結合部２６Ｂは、部品本体２６Ａにより形成されているので、部品本体２６Ａに一体に形成される。これにより、第１部品２４に結合された第２部品２６が形成され、部品同士の結合構造３０が完成する。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０では、図２に示されるように、第１部品２４の部品同士を結合させる部位に結合部２４Ｂが設けられる。一方、第２部品２６は繊維２６Ｆが配向された樹脂材料２６Ｒによって形成され、被結合部２６Ｂは第２部品２６と一体に形成される。そして、被結合部２６Ｂが結合部２４Ｂに密着して結合部２４Ｂに結合されることにより、第１部品２４と第２部品２６とが結合される。

図５には、比較例に係る部品同士の結合方法を説明する樹脂成形工程における断面が示されている。樹脂注入成形（RTM）法又は射出成形法では、成形金型３６の上型３６Ａと下型３６Ｂとの間に第１部品２４が配置され、上型３６Ａ、下型３６Ｂ及び第１部品２４により形成されたキャビティ内に樹脂材料３４Ｒが注入されて第２部品３４が成形されている。比較例の第１部品２４の構成は本実施の形態の第１部品２４の構成と同一であり、第１部品２４は部品本体２４Ａを備え、部品本体２４Ａに結合部２４Ｂが設けられている。また、結合部２４Ｂには凸状先端部２４Ｃが設けられている。一方、比較例の第２部品３４は繊維３４Ｆが設けられた樹脂材料３４Ｒによって形成された部品本体３４Ａを備え、部品本体３４Ａには結合部２４Ｂに結合された被結合部３４Ｂが設けられている。被結合部３４Ｂは凹状とされ、凹状底部３４Ｃは凹状開口部よりも周方向に張出した構成とされている。

比較例に係る部品同士の結合方法では、上型３６Ａに注入ゲート３６Ｃが設けられている。流動性を有し繊維３４Ｆが設けられた樹脂材料３４Ｒが注入ゲート３６Ｃからキャビティ内に注入され、注入された後に樹脂材料３４Ｒが硬化されると、第１部品２４の結合部２４Ｂに被結合部３４Ｂが結合された第２部品３４が成形される。キャビティ内に注入直後の樹脂材料３４Ｒはキャビティ内の輪郭形状に沿って流動するため、樹脂材料３４Ｒの流動に伴い繊維３４Ｆが流動すると共に、樹脂材料３４Ｒの流動方向に繊維３４Ｆが配向される。このため、第２部品３４では、部品本体３４Ａ及び被結合部３４Ｂの繊維３４Ｆが一定の方向に配向されるので、部品本体３４Ａ及び被結合部３４Ｂの強度に異方性が生じる。ここで、強度の異方性とは、ある方向の強度が強く、ある方向の強度が弱い性質である。

ここで、比較例に係る部品同士の結合構造に対して、図２に示されるように、本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０では、第２部品２６の部品本体２６Ａの繊維２６Ｆが多方向に配向されると共に、被結合部２６Ｂの繊維２６Ｆが多方向に配向されている。このため、被結合部２６Ｂの強度の異方性が小さくなるので、被結合部２６Ｂの強度を向上させることができる。従って、本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０によれば、第１部品２４と繊維２６Ｆが設けられた樹脂製の第２部品２６との結合強度を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０では、図２に示されるように、第１部品２４の凸状先端部２４Ｃが周方向に張出した部位がアンカ部として作用し、第２部品２６の凹状底部２６Ｃが周方向に張出した部位が被アンカ部として作用するので、結合部２４Ｂに被結合部２６Ｂを係止させることができる。従って、第１部品２４からの第２部品２６の抜け防止効果を高めることができる。

更に、本実施の形態に係る部品同士の結合構造３０では、図２に示されるように、被結合部２６Ｂの繊維２６Ｆの密度が均等とされているので、被結合部２６Ｂの強度斑を減少させることができる。詳しく説明すると、被結合部２６Ｂでは、樹脂材料２６Ｒの単位体積当たりに設けられた繊維２６Ｆの含有量のばらつきが小さいので、強度の部分的な脆弱部がない。このため、被結合部２６Ｂの強度を向上させることができるので、第１部品２４と第２部品２６との結合強度の品質を向上することができる。

また、本実施の形態に係る部品同士の結合方法では、図３及び図４に示されるように、第１部品２４の部品同士を結合させる結合部２４Ｂに第２部品２６が加圧成形される。加圧成形により結合部２４Ｂに密着して結合部２４Ｂに結合される被結合部２６Ｂが第２部品２６によって形成され、第１部品２４と第２部品２６とが結合される。

ここで、第２部品２６は繊維２６Ｆが多方向に配向された樹脂材料２６Ｒによって形成されている。樹脂材料２６Ｒが加圧成形されると、加圧方向及びその周囲方向へ樹脂材料２６Ｒが均等に流動される。図４に示される加圧成形（シートスタンピング成形）法では、プレス型３２の第１プレス型３２Ａ及び第２プレス型３２Ｂが使用されるので、樹脂材料２６Ｒは加圧されて上下方向へ均等に流動すると共に、プレス型３２にガイドされて水平方向へ均等に流動する。樹脂材料２６Ｒの流動に伴い、繊維２６Ｆが均等に流動する。このため、繊維２６Ｆが多方向に配向された樹脂材料２６Ｒによって被結合部２６Ｂを形成することができる。更に、樹脂材料２６Ｒが均等に流動されるので、繊維２６Ｆの密度が均等な樹脂材料２６Ｒによって被結合部２６Ｂを形成することができる。この部品同士の結合方法によって樹脂材料２６Ｒの繊維２６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維２６Ｆの密度が均等とされることにより、被結合部２６Ｂの強度を更に向上させることができる。

更に、本実施の形態に係る部品同士の結合方法では、図３及び図４に示されるように、結合部２４Ｂを挟込んだ複数の樹脂材料２６Ｒ（半部品本体２６Ｄ、２６Ｅ）が加圧成形されて被結合部２６Ｂが形成される。被結合部２６Ｂは結合部２４Ｂの凸状及び凸状先端部２４Ｃの輪郭形状に沿って均等に流動した樹脂材料２６Ｒによって形成される。樹脂材料２６Ｒの流動に伴い、樹脂材料２６Ｒに設けられた繊維２６Ｆは流動する。このため、繊維２６Ｆが多方向に配向させ、かつ繊維２６Ｆの密度が均等な樹脂材料２６Ｒによって被結合部２６Ｂを形成することができる。

加えて、被結合部２６Ｂでは、結合部２４Ｂの輪郭形状に沿ってしっかりと樹脂材料２６Ｒ及び繊維２６Ｆを回込むことができる。詳しく説明すると、凹状とされ、かつ周方向へ張出した凹状底部２６Ｃを有する被結合部２６Ｂの隅々まで樹脂材料２６Ｒ及び繊維２６Ｆを回込むことができる。図５に示される例えば樹脂注入成形法では、樹脂材料３４Ｒが一定の方向に流動するので、凸状先端部２４Ｃの周囲にボイド（巣）が生じ易く、被結合部２６Ｂに欠落部位が形成される可能性がある。これに対して、本実施の形態に係る部品同士の結合方法では、ボイドの発生を効果的に抑制して、狙い通りの形状により被結合部２６Ｂを形成することができる。このため、被結合部２６Ｂの強度を更に向上させることができる。

［第２実施の形態］
次に、図６〜図９を用いて、本発明の第２実施の形態に係る部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法を説明する。なお、本実施の形態において、第１実施の形態の構成要素と同一又は同等の構成要素には同一符号を付して、重複する説明は省略する。

（部品同士の結合構造）
図６に示されるフロントサイドドア１０の構成は前述の図１に示されるフロントサイドドア１０の構成とほぼ同一とされている。本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０は、ドア本体１２のドアインナパネル２２において、領域Ｃのヒンジ取付部、領域Ｄのインサート成形部、領域Ｅのドアロック部の少なくとも１箇所に適用されている。

図７に示されるように、ドアインナパネル２２が、第１部品４４と、第１部品４４に対して車両前後方向に設けられた２つの第２部品４６とに分割されている。そして、第１部品４４と第２部品４６とが結合され、この結合に本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０が適用されている。

第１部品４４は、適用される箇所により形状が異なるが、板状の部品本体４４Ａを備えている。第１部品４４において、部品本体４４Ａの車両前方側の端部、車両後方側の端部が、各々、部品同士を結合させる部位とされ、部品本体４４Ａの端部に第２部品４６を結合させる結合部４４Ｂが設けられている。車両前方側に設けられた結合部４４Ｂは、部品本体４４Ａの端部から車両後方側へ窪む凹状とされ、凹状底部４４Ｃを凹状開口部よりも周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。車両後方側に設けられた結合部４４Ｂは、部品本体４４Ａの端部から車両前方側へ窪む凹状とされ、凹状底部４４Ｃを凹状開口部よりも周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。車両側面視における図示を省略しているが、結合部４４Ｂは車両上下方向に沿って延在されている。また、結合部４４Ｂは車両上下方向に沿って一定間隔で複数設けられてもよい。第１部品４４は第１実施の形態における第１部品２４と同一材料により形成されている。

車両前方側及び車両後方側の第２部品４６は、いずれも板状の部品本体４６Ａを備えている。車両前方側の第２部品４６において、部品本体４６Ａの車両後方側の端部が部品同士を結合させる部位とされ、この部品本体４６Ａの端部に第１部品４４の結合部４４Ｂに密着してこの結合部４４Ｂに結合される被結合部４６Ｂが設けられている。被結合部４６Ｂは、部品本体４６Ａの端部から車両後方側へ突出させ結合部４４Ｂを収容可能な凸状とされ、この凸状先端部４６Ｃが周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。一方、車両後方側の第２部品４６において、部品本体４６Ａの車両前方側の端部が部品同士を結合させる部位とされ、この部品本体４６Ａの端部に第１部品４４の結合部４４Ｂに密着してこの結合部４４Ｂに結合される被結合部４６Ｂが設けられている。被結合部４６Ｂは、部品本体４６Ａの端部から車両前方側へ突出させ結合部４４Ｂに収納可能な凸状とされ、この凸状先端部４６Ｃが周方向（車幅方向）へ張出した構成とされている。そして、被結合部４６Ｂが結合部４４Ｂに結合されることによって、第２部品４６が第１部品４４に結合されている。

第２部品４６の部品本体４６Ａ及び被結合部４６Ｂは、第１実施の形態の部品本体２６Ａ及び被結合部２６Ｂと同様に、繊維４６Ｆが多方向に配向され、更に繊維４６Ｆの密度が均等とされた樹脂材料４６Ｒによって形成されている。樹脂材料４６Ｒ、繊維４６Ｆのそれぞれは、第１実施の形態の樹脂材料２６Ｒ、繊維２６Ｆのそれぞれと同一材料により形成されている。

本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、図７に示されるように、第１部品４４及び第２部品４６（ドアインナパネル２２）に板状の第３部品４８が重合わされている。第３部品４８は、第１部品４４の車幅方向外側の表面に設けられ、例えば補強部材として使用されている。第３部品４８は第１部品４４との間において接合部５０を介して接合されている。第３部品４８は、第１部品４４と同一材料か、又は第１部品４４との間に接合部５０を形成可能な材料によって形成されている。接合部５０はスポット溶接を用いて形成されている。

（部品同士の結合方法）
本実施の形態に係る部品同士の結合方法は以下の通りである。まず最初に、図８に示されるように、第１部品４４及び複数枚（ここでは２枚）のシート状の第２部品４６が形成される。第１部品４４は、前述の通り、部品本体４４Ａの両端部にそれぞれ結合部４４Ｂ（及び凹状底部４４Ｃ）を備えている。第２部品４６は、繊維４６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維４６Ｆの密度が均等な樹脂材料４６Ｒにより形成されている。

次に、予備加熱が行われ、第２部品４６が予め加熱されて軟化される。予備加熱条件は第１実施の形態に係る部品同士の結合方法の予備加熱条件と同一である。引き続き、第１部品４４及び軟化された第２部品４６が、プレス型５２の第１プレス型（上型）５２Ａと第２プレス型（下型）５２Ｂとの間に配置され、挟込まれる（図９参照）。図示を省略したプレス加工機を用いて、第２部品４６に面方向の加圧力Ｐが与えられる。図９に示されるように、第１部品４４の結合部４４Ｂ内に第２部品４６が押込まれ、第２部品４６の樹脂材料４６Ｒの一部は結合部４４Ｂの輪郭形状に沿って流動し充填され、そして成形されて被結合部４６Ｂとして形成される。表現を代えれば、被結合部４６Ｂは、樹脂材料４６Ｒを結合部４４Ｂ内にかしめることにより形成される。加圧成形により、樹脂材料４６Ｒが均等に流動されるので、樹脂材料４６Ｒに設けられた繊維４６Ｆは均等に流動される。これにより、繊維４６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維４６Ｆの密度が均等な樹脂材料４６Ｒによって被結合部４６Ｂが形成される。加圧成形条件は、第１実施の形態に係る部品同士の結合方法の加圧成形条件と同一である。これにより、第１部品４４に結合された第２部品４６が形成され、部品同士の結合構造４０が完成する。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、前述の第１実施の形態に係る部品同士の結合構造３０と同様に、図７に示されるように、第２部品４６の被結合部４６Ｂの繊維４６Ｆが多方向に配向されているので、被結合部４６Ｂの強度を向上させることができる。従って、部品同士の結合構造４０によれば、第１部品４４と第２部品４６との結合強度を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、図７に示されるように、第１部品４４の凹状底部４４Ｃが周方向に張出した部位がアンカ部として作用し、第２部品４６の凸状先端部４６Ｃが周方向へ張出した部位が被アンカ部として作用している。このため、結合部４４Ｂに被結合部４６Ｂが係止されるので、第１部品４４からの第２部品４６の抜け防止効果を高めることができる。

更に、本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、第２部品４６の被結合部４６Ｂの繊維４６Ｆの密度が均等とされているので、被結合部４６Ｂの強度斑を減少させることができる。このため、被結合部４６Ｂの強度を向上させることができるので、第１部品４４と第２部品４６との結合強度の品質を向上することができる。

また、本実施の形態に係る部品同士の結合方法では、図８及び図９に示されるように、第１部品４４の部品同士を結合させる結合部４４Ｂに第２部品４６が加圧成形される。加圧成形により結合部４４Ｂに密着して結合部４４Ｂに結合される被結合部４６Ｂが第２部品４６によって形成され、第１部品４４と第２部品４６とが結合される。

ここで、第２部品４６は繊維４６Ｆが多方向に配向された樹脂材料４６Ｒによって形成されている。樹脂材料４６Ｒが加圧成形されると、加圧方向及びその周囲方向へ樹脂材料４６Ｒが均等に流動される。図９に示される加圧成形では、プレス型５２の第１プレス型５２Ａ及び第２プレス型５２Ｂが使用されるので、樹脂材料４６Ｒは加圧されて水平方向に流動すると共に、上下方向へ流動する。樹脂材料４６Ｒの流動に伴い、樹脂材料４６Ｒに設けられた繊維４６Ｆは流動する。このため、繊維４６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維４６Ｆの密度が均等な樹脂材料４６Ｒによって被結合部４６Ｂを形成することができる。

更に、本実施の形態に係る部品同士の結合方法によれば、結合部４４Ｂ内に樹脂材料４６Ｒが加圧成形されて（かしめられて）被結合部４６Ｂが形成されるので、被結合部４６Ｂは結合部４４Ｂの凹状及び凹状底部４４Ｃの輪郭形状に沿って均等に流動した樹脂材料４６Ｒによって形成される。このため、繊維４６Ｆが多方向に配向され、かつ繊維４６Ｆの密度が均等な樹脂材料４６Ｒによって被結合部４６Ｂを形成することができる。加えて、被結合部４６Ｂでは、結合部４４Ｂの輪郭形状に沿ってしっかりと樹脂材料４６Ｒ及び繊維４６Ｆを回込むことができる。

また、本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、図７に示されるように、第３部品４８が第１部品４４に接合部５０を介して結合されている。例えば、第１部品４４及び第３部品４８が同一材料によって形成された場合、既存設備のスポット溶接により接合することができる。詳しく説明すると、異種材料同士の接合には特殊な設備が必要とされるが、このような特殊な設備は必要とされない。このため、既存設備を使用して、第１部品４４に第３部品４８を簡単に結合させた部品同士の結合構造４０を実現することができる。

なお、本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０では、１つの第１部品４４に対して２つの第２部品４６が結合される構成とされているが、１つの第２部品４６に対して２つの第１部品４４が接合される構成としてもよい。また、１つの第１部品４４に対して１つの第２部品４６が接合される構成としてもよい。

更に、本実施の形態に係る部品同士の結合構造４０は第１実施の形態に係る部品同士の結合構造３０と組合せてもよい。例えば、第１実施の形態に係る部品同士の結合構造３０の第１部品２４に、第２実施の形態に係る部品同士の結合構造４０の第３部品４８が接合されてもよい。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、第１部品が金属材料、軽金属材料又は合金材料とされているが、本発明は、第２部品よりも硬質の樹脂材料や繊維が設けられた樹脂材料によって形成された第１部品を使用してもよい。更に、本発明では、第１部品、第２部品は、板状に限定されるものではなく、ブロック状であってもよい。

また、上記実施の形態では、自動車のフロントサイドドアに部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法が適用されているが、本発明は、自動車のリアサイドドア、バックドア、フード、ラゲージ、ルーフ等の部品同士の結合構造及び部品同士の結合方法に適用してもよい。

更に、本発明は、自動車以外の車両や建造物の部品同士の結合構造や部品同士の結合方法に適用してもよい。

３０、４０部品同士の結合構造
２４、４４第１部品
２４Ｂ、４４Ｂ結合部
２６、４６第２部品
２６Ｂ、４６Ｂ被結合部
２６Ｒ、４６Ｒ樹脂材料
２６Ｆ、４６Ｆ繊維
４８第３部品
５０接合部

Claims

部品同士を結合させる結合部が設けられた第１部品と、
短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された第２部品と、
当該第２部品と一体に前記樹脂材料によって形成され、前記結合部に密着して当該結合部に結合されると共に、前記短繊維が三次元方向に配向された被結合部と、
を備え、
前記結合部は、前記第１部品の一部を凸状とし、かつこの凸状先端部を周方向へ張出した構成とされ、
前記被結合部は、前記第２部品の一部を前記結合部が収容可能な凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされ、
前記第２部品及び前記被結合部は、前記樹脂材料によって形成された半部品本体間に前記結合部を挟込み、前記半部品本体を厚さ方向に成形して形成されている部品同士の結合構造。
部品同士を結合させる結合部が設けられた第１部品と、
短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された第２部品と、
当該第２部品と一体に前記樹脂材料によって形成され、前記結合部に密着して当該結合部に結合されると共に、前記短繊維が三次元方向に配向された被結合部と、
を備え、
前記結合部は、前記第１部品の一部を凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされ、
前記被結合部は、前記第２部品の一部を前記結合部に収容可能な凸状とし、この凸状先端部を周方向へ張出した構成とされ、
前記被結合部は、前記樹脂材料を前記結合部内にかしめて形成されている部品同士の結合構造。
前記被結合部の前記短繊維の密度が均等とされている請求項１又は請求項２に記載の部品同士の結合構造。
第１部品の一部を凸状とし、かつこの凸状先端部を周方向へ張出した構成とされて、前記第１部品に形成された部品同士を結合させる結合部を、短繊維が一方向に配向されたシート状樹脂材料を前記短繊維の配向の方向を変えて複数枚重ね合わせて、前記短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料によって形成された半部品本体間に挟込み、第１プレス型及び第２プレス型を用いて前記半部品本体を厚さ方向に加圧成形することにより第２部品を形成し、当該第２部品によって前記結合部に密着して当該結合部に結合される被結合部を形成することにより、前記第１部品と前記第２部品とを結合する部品同士の結合方法。
第１部品の一部を凹状とし、かつこの凹状底部をこの凹状開口部よりも周方向へ張出した構成とされて、前記第１部品に形成された部品同士を結合させる結合部に、短繊維が一方向に配向されたシート状樹脂材料を前記短繊維の配向の方向を変えて複数枚重ね合わせて、前記短繊維が三次元方向に配向された樹脂材料の一部を加圧成形により流動させかしめて、前記結合部に密着して当該結合部に結合される被結合部を形成し、かつ当該被結合部に一体に形成されて前記第１部品と結合された第２部品を形成する部品同士の結合方法。