JP7010375B2 - 接合構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いに線膨張係数が異なる材料からなる２つの部材（以下「異種材料部材」とも称する）を接着剤層を介して接合した接合構造体、及びその製造方法に関する。

特開２０１７－１８５９１１号は、上記接合構造体に関連する技術を開示している。

ところで、異種材料部材を接着剤層を介して接合した接合構造体では、例えば周囲環境の温度が変化すると、異種材料部材間の熱膨張量または熱収縮量の差によって、接着剤層にひずみが発生する。接着剤層は、接合構造体に必要な接着強度を確保する観点からは、薄く形成することが要求されるが、薄くするほど上記ひずみが増大するため、亀裂が生じやすくなるという問題がある。

本発明の目的は、異種材料部材を接着剤層を介して接合した接合構造体において、接着強度を高めつつ接着剤層の亀裂の発生を抑制することにある。

本発明の一態様は、接着剤層が、その面方向に平行な一方向における端部と、該一方向における中央部とを少なくとも備え、端部における厚さが、中央部における厚さより大きい接合構造体である。

上記接合構造体によれば、接着強度を高めつつ、接着剤層の亀裂の発生を抑制することができる。

図１は、第１実施形態にかかる接合構造体の断面図である。 図２は、接着剤層の厚さ下限値の好適な範囲を示すグラフである。 図３は、接合構造体の製造方法を示すフローチャートである。 図４Ａは、比較例にかかる接着剤層の亀裂発生機構を説明する図である。 図４Ｂは、図４Ａに続く図である。 図５は、第２実施形態にかかる接合構造体の断面図である。 図６は、第３実施形態にかかる接合構造体の断面図である。 図７は、第４実施形態にかかる接合構造体の断面図である。 図８Ａは、第５実施形態にかかるセンターピラーの斜視図である。 図８Ｂは、図８ＡのＳ_１－Ｓ_１断面図である。 図９は、第６実施形態にかかるフードの下方からみた斜視図である。

以下、いくつかの実施形態にかかる接合構造体について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態にかかる接合構造体Ｂ１は、図１に示すように、第１部材１（以下、部材１）と、第２部材２（以下、部材２）と、部材１と部材２との間に介在してそれらを接合する接着剤層３とを備えている。部材１と部材２とは、互いに線膨張係数が異なる材料から形成されている。

部材１は、炭素繊維強化プラスチック製の板状の部材である。強化繊維である炭素繊維は、連続繊維からなり、例えば、一方向に引き揃えた強化繊維を角度を変えて積層した積層構造、或いは織物の形態を有し得る。炭素繊維は、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ系）、ピッチ系、セルロース系、炭化水素による気相成長系炭素繊維、黒鉛繊維などを用いることができる。これらの繊維を２種類以上組み合わせて用いてもよい。炭素繊維は、短繊維を含んでもよい。マトリックス樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂などが挙げられる。

部材２は、鋼板製の板状の部材である。なお、部材１，２の材料は、互いに線膨張係数が異なる材料であれば本実施形態の組み合わせに限らず、各種金属材料、繊維強化プラスチック、その他複合材料などから選択された２つの材料の本実施形態以外の組み合わせであってもよい。金属材料の候補としては、例えば、鉄鋼、銅、アルミ合金などが挙げられる。繊維強化プラスチックの候補としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアラミド繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維などの強化繊維と、上記マトリックス樹脂とから構成されたものが挙げられる。

部材１，２の形状は、板状に限らず、棒状、筒状、柱状、錐状、ブロック状、湾曲、屈曲した形状、これらのいずれか２以上を含む複雑な形状などであってもよい。

部材１は、第１接着面４（以下、接着面４）を有する。部材２は、第２接着面５（以下、接着面５）を有する。接着面５は、接着剤層３を挟んで接着面４と対向して配置されている。接着面４は、部材１の表面のうち、接着剤層３に直接接している領域であり、接着面５は、部材２の表面のうち、接着剤層３に直接接している領域である。

接着剤層３は、接着剤Ａｄからなる層である。接着剤Ａｄは、特に限定されず、例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シリコーン系、変性シリコーン系など公知の接着剤が使用できる。接着剤Ａｄは、常温硬化型、加熱硬化型のいずれであってもよく、一液型でも二液型でもよい。

接着剤層３は、接着面４と接着面５とに略平行な方向、具体的には、両接着面４，５から等距離にある仮想面Ｖに沿った方向に、その面方向ＸＹ（以下、ＸＹ方向とも称する）を有する。接着剤層３の厚さ方向Ｚ（以下、Ｚ方向）は、仮想面Ｖに直交する方向である。接着剤層３は、面方向ＸＹに平行な一方向に長手方向Ｘ（以下、Ｘ方向）を有している。面方向ＸＹに平行な一方向とは、仮想面Ｖ上にとった直交座標の一つの座標軸に平行な方向である。接着剤層３は、Ｘ方向に直交する方向に短手方向Ｙ（以下、Ｙ方向）を有している。

接着剤層３は、Ｚ方向一側（図１の上側）の面で接着面４と接しており、Ｚ方向他側（図１の下側）の面で接着面５と接している。また、接着剤層３は、Ｘ方向において両外側に位置する一対の端部３ａと、端部３ａの間に位置する中央部３ｂと、を備えている。本実施形態では、中央部３ｂは、接着剤層３のＸ方向長さを二等分する位置に位置している。

接着剤層３の厚さは、中央部３ｂにおいて最も小さく、中央部３ｂからＸ方向外側に向かうに従って増加し、一対の端部３ａにおいて最も大きい。すなわち、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法は、接着面４と接着面５とが中央部３ｂに接する位置において最も小さく、その位置からＸ方向外側に向かうに従って増加し、接着面４と接着面５とが端部３ａに接する位置において最も大きい。

接着面５は、図１に示すように、１つの平坦面５ａから構成してもよい。接着面４は、２つの平坦な傾斜面４ａから構成してもよい。この場合、各傾斜面４ａは、Ｘ方向外側に向かうに従って接着面５から離間するように、接着面５に対して傾斜して配置される。２つの傾斜面４ａの交線４ｂは、接着剤層３の中央部３ｂに接する。各接着面４，５の形状は、プレス成形、機械加工などにより付与することができる。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

［１］異種材料部材を接着剤層を介して接合した接合構造体では、例えば周囲環境の温度変化によってその温度が変化すると、異種材料部材間の線膨張係数の差に起因するせん断ひずみが接着剤層に発生する。接着剤層の厚さが面方向に一定である場合、せん断ひずみは、接着剤層の面方向外側の端部で大きくなりやすく、これが接着剤の破断ひずみを超えると、接着剤層に亀裂が生じ得る。一方、亀裂を回避するべく、せん断ひずみを低減するために、接着剤層の厚さを一様に増大させると、接合構造体の接着強度が低下し得る。

本実施形態の接合構造体Ｂ１によれば、接着剤層３の端部３ａにおける厚さが、中央部３ｂにおける厚さより大きい。このため、中央部３ｂの厚さを小さくして接着強度を高めつつ、端部３ａにおけるせん断ひずみを低減して接着剤層３の亀裂の発生を抑制することができる。

［２］また、接着剤層３のせん断ひずみは、中央部３ｂからＸ方向外側に向かうに従って増加するように分布する傾向がある。接合構造体Ｂ１によれば、接着剤層３の厚さが、せん断ひずみの分布傾向と同様に、中央部３ｂからＸ方向外側に向かうに従って増加するため、接着剤層３のせん断ひずみをＸ方向により均一に分布させることができる。これにより、せん断ひずみの局所的な集中が緩和され、接着剤層３の亀裂の発生をより確実に抑制することができる。特に、本実施形態では、接着剤層３の厚さが中央部３ｂからＸ方向外側に向かうに従って一定の傾きで（断面において直線状に）増加するため、せん断ひずみ分布がより一層均一になる。

［３］さらに、接着剤層３のせん断ひずみは、ＸＹ方向外側の端部のうちＸ方向（長手方向）の端部３ａで最も大きくなりやすい傾向がある。接合構造体Ｂ１によれば、Ｘ方向両外側に位置する端部３ａの厚さが中央部３ｂの厚さより大きいため、せん断ひずみの最大値をより確実に低減して、接着剤層３の亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

［４］接着剤層３の厚さの下限値は、次の式（１）で表される範囲（図２の斜線範囲）内に設定することが好ましい。これにより、接着剤層３の接着剤Ａｄに生じるせん断ひずみを、せん断破断ひずみτ_Ｂ未満に抑えることができるので、接着剤層３における亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

ここで、ｘ：中央部３ｂを原点としたときのＸ方向位置、ｔ：接着剤層３の厚さ、α_１：部材１の材料の線膨張係数、α_２：部材２の材料の線膨張係数、ΔＴ：接合構造体Ｂ１（部材１，２）の温度変化量、ε_Ｂ：接着剤Ａｄの引張破断ひずみ
なお、ε_Ｂは、接着剤Ａｄのせん断破断ひずみτ_Ｂと、τ_Ｂ＝２・ε_Ｂ を満たす。

［５］また、接合構造体Ｂ１は、周囲環境の温度変化に対して優れた接着強度と接着剤層３の亀裂の防止効果とを発揮することができるため、電着塗装の焼付工程など、比較的大きな温度変化を伴う工程に供される部材として好適である。電着塗装された接合構造体Ｂ１によれば、焼付工程での熱膨張または熱収縮による亀裂の発生が抑制され、耐食性及び強度信頼性が向上した製品を得ることができる。

＜接合構造体の製造方法＞
以下、電着塗装を施した接合構造体Ｂ１について、その製造方法を図３を参照して説明する。本方法は、接着剤塗布工程Ｓ１と、仮固定工程Ｓ２と、電着塗装工程Ｓ３と、接合工程Ｓ４と、を含む。本方法は、接合工程Ｓ４後に、中塗り工程、上塗り工程などを備えてもよく、接着剤塗布工程Ｓ１前に、接着面４，５を脱脂・洗浄する工程などを備えてもよい。

接着剤塗布工程Ｓ１では、接着面４，５のいずれか一方または両方に、接着剤Ａｄを塗布する。本方法で使用する接着剤Ａｄは、熱により硬化が促進される加熱硬化型の接着剤である。硬化温度は、電着塗装で形成される塗膜の焼き付け温度と同等である。

仮固定工程Ｓ２では、接着剤塗布後の部材１と部材２とを未硬化状態の接着剤層３を介して重ね合わせ、仮固定用治具を用いて仮固定する。仮固定は、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法が、両接着面４，５が中央部３ｂに接する位置において最も小さく、かつ、両接着面４，５が端部３ａに接する位置において最も大きくなるように、部材１と部材２とを位置決めして行う。

電着塗装工程Ｓ３では、仮固定した部材１，２に対して電着塗装を行う。具体的には、電着槽内に、電着塗料を水中に溶解または分散させた電着液を貯留し、この電着液内に仮固定した部材１，２を浸漬させる。そして、部材１，２と層内電極との間に直流電圧を印加することにより、電着液中にイオンとして存在する電着塗料を、部材１，２の表面に電気的に析出させて塗膜を形成する。

接合工程Ｓ４では、電着塗装された部材１，２を加熱装置により加熱して、電着塗装で形成した塗膜を部材１，２に焼き付けつつ、接着剤層３を硬化させ、部材１と部材２とを接合する。加熱条件は、特に限定されないが、加熱温度は約１８０℃、加熱時間は約２０分程度である。加熱され硬化した接着剤層３の厚さは、接着剤層３のＸ方向の中央部３ｂよりも、Ｘ方向両外側の端部３ａにおいてより大きくなる。接合工程Ｓ４後、接合構造体Ｂ１は、常温にまで冷却される。

以下、本方法の作用効果について説明する。

図４Ａ及び図４Ｂは、比較例にかかる接合構造体Ｂｃにおいて、接着剤層３００に亀裂が発生する機構を説明する図である。接合構造体Ｂｃでは、接着剤層３００の厚さがＸ方向に一定である。図４Ａは、接合構造体Ｂｃが加熱されて接着剤層３００が硬化したとき（硬化完了から冷却開始後初期の段階）の断面形状を示している。図４Ｂは、接合構造体Ｂｃが図４Ａの状態から常温にまで冷却された後の断面形状を示している。

接着剤層３００は、部材１００及び部材２００の熱膨張量の差により、部材２００側のＸ方向長さが部材１００側のＸ方向長さより大きい台形状に変形した状態で硬化する。その後、接合構造体Ｂｃが常温にまで冷却されると、部材１００及び部材２００の熱収縮量の差によって、部材２００側のＸ方向長さと部材１００側のＸ方向長さとが略等しい矩形状に変形する。この変形により接着剤層３００にせん断ひずみが発生する。せん断ひずみは、接着剤層３００のＸ方向外側の端部３００ａで大きくなりやすく、これが接着剤Ａｄのせん断破断ひずみを超えると、図４Ｂに示すように、接着剤層３００に亀裂Ｃが生じ得る。

［６］本方法によれば、加熱により硬化した接着剤層３の厚さが、中央部３ｂより端部３ａにおいてより大きくなるように設定されている。このため、中央部３ｂの厚さを小さくして接着強度を高めつつ、硬化後の冷却過程において生じる端部３ａのせん断ひずみを低減して、接着剤層３の亀裂の発生を抑制することができる。

［７］また、本方法によれば、塗膜の焼き付け温度と同等の硬化温度を有する加熱硬化型の接着剤Ａｄを使用しているため、塗膜の焼き付けと接着剤Ａｄの硬化とを一回の加熱で同時に行うことができる。これにより、電着塗装した接合構造体Ｂ１を生産性よく製造することができる。

＜他の実施形態＞
次に、第２乃至第６実施形態にかかる接合構造体Ｂ２～Ｂ６について、図５乃至図９を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、各々先行する実施形態と異なる構成についてのみ説明することとし、既に説明した構成と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、図５に示すように、接着剤層３が、中央領域Ｒ_１と、一対の外縁領域Ｒ_２とを備えている。中央領域Ｒ_１は、中央部３ｂを含む。一対の外縁領域Ｒ_２は、各々、中央領域Ｒ_１のＸ方向両外側の境界部３ｃからＸ方向外側に延び、かつ、端部３ａを含む。

接着剤層３の中央領域Ｒ_１の厚さは、Ｘ方向に一定である。各外縁領域Ｒ_２の厚さは、中央領域Ｒ_１と外縁領域Ｒ_２との境界部３ｃにおいて最も小さく、境界部３ｃからＸ方向外側に向かうに従って増加し、端部３ａにおいて最も大きい。すなわち、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法は、接着面４，５が中央領域Ｒ_１に接する範囲内で一定である。また、当該隙間のＺ方向寸法は、接着面４，５が境界部３ｃに接する位置において最も小さく、その位置からＸ方向外側に向かうに従って増加し、接着面４，５が端部３ａに接する位置において最も大きい。

接着面５は、図５に示すように、１つの平坦面５ａから構成してもよい。接着面４は、接着面５に平行な１つの平坦面４ｃと、２つの平坦な傾斜面４ｄとから構成してもよい。この場合、各傾斜面４ｄは、Ｘ方向外側に向かうに従って、接着面５から離間するように接着面５に対して傾斜して配置される。平坦面４ｃは、接着剤層３の中央領域Ｒ_１に接し、２つの傾斜面４ｄは、それぞれ外縁領域Ｒ_２に接する。各傾斜面４ｄと平坦面４ｃとの交線４ｅは、接着剤層３の境界部３ｃに接する。

本実施形態の接合構造体Ｂ２によれば、中央領域Ｒ_１における接着剤層３の厚さがＸ方向に一定であるため、中央領域Ｒ_１のより広い範囲おいて接着剤層３の最適厚さを確保し、接着強度を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、接着剤層３の厚さが、境界部３ｃからＸ方向外側に向かうに従って増加するため、外縁領域Ｒ_２におけるせん断ひずみをＸ方向により均一に分布させることができる。なお、外縁領域Ｒ_２における接着剤層３の厚さの下限値は、上記式（１）で表される範囲内にあることが好ましい。これにより、上記［４］に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、図６に示すように、接着剤層３が、中央領域Ｒ_１と、一対の中間領域Ｒ_３と、一対の外縁領域Ｒ_２とを備えている。中央領域Ｒ_１は、中央部３ｂを含む。一対の中間領域Ｒ_３は、各々、中央領域Ｒ_１のＸ方向両外側の境界部３ｃからＸ方向外側に延びる。一対の外縁領域Ｒ_２は、各々、一対の中間領域Ｒ_３のＸ方向両外側の境界部３ｄからＸ方向外側に延び、かつ、端部３ａを含む。

接着剤層３の中央領域Ｒ_１及び一対の外縁領域Ｒ_２の厚さは、それぞれＸ方向に一定である。各中間領域Ｒ_３の厚さは、中央領域Ｒ_１と中間領域Ｒ_３との境界部３ｃにおいて最も小さく、境界部３ｃからＸ方向外側に向かうに従って増加し、中間領域Ｒ_３と外縁領域Ｒ_２との境界部３ｄにおいて最も大きい。すなわち、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法は、接着面４，５が中央領域Ｒ_１及び一対の外縁領域Ｒ_２に接する範囲内でそれぞれ一定である。また、当該隙間のＺ方向寸法は、接着面４，５が境界部３ｃに接する位置において最も小さく、その位置からＸ方向外側に向かうに従って増加し、接着面４，５が境界部３ｄに接する位置において最も大きい。

接着面５は、図６に示すように、１つの平坦面５ａから構成してもよい。接着面４は、接着面５に平行な３つの平坦面４ｃ，４ｇと、２つの平坦な傾斜面４ｆとから構成してもよい。この場合、各傾斜面４ｆは、Ｘ方向外側に向かうに従って、接着面５から離間するように接着面５に対して傾斜して配置される。３つの平坦面４ｃ，４ｇは、接着剤層３の中央領域Ｒ_１及び一対の外縁領域Ｒ_２にそれぞれ接し、２つの傾斜面４ｆは、それぞれ接着剤層３の中間領域Ｒ_３に接する。中央領域Ｒ_１に接する平坦面４ｃと、各傾斜面４ｆとの交線４ｈは、接着剤層３の境界部３ｃに接する。外縁領域Ｒ_２に接する平坦面４ｇと、各傾斜面４ｆとの交線４ｉは、接着剤層３の境界部３ｄに接する。

本実施形態の接合構造体Ｂ３によれば、境界部３ｃから境界部３ｄにかけて接着剤層３の厚さがＸ方向外側に向かうに従って増加するため、中間領域Ｒ_３におけるせん断ひずみをより均一に分布させることができる。また、本実施形態では、接着剤層３の外縁領域Ｒ_２に接する接着面４，５同士（平坦面４ｇ，５ａ同士）が平行になる。従って、組付工程における部材１，２間の隙間管理（接着剤層３の厚さ管理）が容易になり、接合構造体Ｂ３の寸法精度、接着強度の信頼性などが向上する。

中間領域Ｒ_３及び外縁領域Ｒ_２における接着剤層３の厚さの下限値は、上記式（１）で表される範囲内にあることが好ましい。これにより、上記［４］に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

第２及び第３実施形態は、上記の他に第１実施形態の構成と同様の構成を備えているため、上記［１］、［３］及び［５］に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。また、電着塗装を施した接合構造体Ｂ２，Ｂ３の製造方法及びその作用効果は、電着塗装を施した接合構造体Ｂ１の製造方法及びその作用効果［６］及び［７］と同様であるため、説明を省略する。

＜変形例＞
第１乃至第３実施形態では、図１、図５及び図６に示した端部３ａの厚さが、Ｘ方向両側で互いに等しいが、端部３ａの厚さはＸ方向両側で互いに異なっていてもよい。また、図１、図５及び図６に示した接合構造体Ｂ１～Ｂ３は、それぞれ中央部３ｂを通る面方向ＸＹに垂直な直線（不図示）を軸として略線対称な断面形状を有しているが、当該軸の片側のみ（図中の右側または左側のみ）に図示の構成を備えてもよい。この場合、図示の構成を備えた側において、上記各実施形態の作用効果を得ることができる。なお、図示の構成を備えた側と反対の側では、接着剤層３の厚さはＸ方向に一定にしてもよい。

また、第１乃至第３実施形態では、接着剤層３の中央部３ｂが、接着剤層３のＸ方向長さを二等分する位置に設定されていたが、中央部３ｂの位置は、これに限定されない。中央部３ｂは、当該二等分位置から面方向ＸＹにずれていてもよい。例えば、接着剤層３がＺ方向視において非対称形状に広がっている場合などには、部材１，２の熱膨張量または熱収縮量の差によるせん断ひずみ（接着面４，５に作用するせん断応力）が実質ゼロになる点に中央部３ｂを設定してもよい。

さらに、第１乃至第３実施形態では、接着剤層３のＸ方向（長手方向）に厚さを変化させた（厚さの分布を付与した）が、例えばＹ方向などＸ方向以外の方向に厚さを変化させてもよい。また、接着剤層３の面方向中央部から外周端に向かう放射状の方向に厚さを変化させてもよい。例えば、第１実施形態の変形例では、接着剤層３の厚さを、面方向中央部において最も小さく、面方向中央部から外周端に向かうに従って増加し、外周端において最も大きくなるように設定してもよい。また、第２実施形態の変形例では、接着剤層３を、外周領域と面方向中央領域とに区分し、面方向中央領域における接着剤層３の厚さを、その領域内で一定とし、外周領域における接着剤層３の厚さが、外周端に向かうに従って増加するように設定してもよい。同様に、第３実施形態の変形例では、接着剤層３を、外周領域と面方向中央領域とそれらの間に介在する環状中間領域とに区分し、環状中間領域における接着剤層３の厚さが、外周端側に向かうに従って増加するように設定してもよい。各変形例では、接着剤層３に厚さ分布を付与した方向において、上記各実施形態の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
接合構造体では、接着剤層３の面方向ＸＹの特定の位置で、接着面４に対する接着面５の面方向ＸＹの移動（相対変位）が規制されている場合がある。例えば、図７に示すように、部材１に形成された凹部６に部材２に形成された凸部７が係合している場合、図示しない固定具により部材１，２が互いに固定されている場合、接着面４，５同士が互いに機械的に干渉するような表面形状を有している場合などである。

上記特定の位置では、部材１，２の熱膨張量または熱収縮量の差によるせん断ひずみが実質ゼロになる。本明細書では、この特定の位置を、面方向ＸＹの基準点Ｐと称する。言い換えれば、接着剤層３の部材１，２との界面と、面方向ＸＹに垂直な直線Ｌとが交わる２つの交点Ｐａについて、それらの面方向ＸＹの相対位置が部材１，２の熱膨張または熱収縮の前後で変化しないとき、当該交点Ｐａの面方向位置が、基準点Ｐである。

第４実施形態では、図７に示すように、基準点Ｐから面方向ＸＹに最も離れた端部３ａにおける接着剤層３の厚さが、基準点Ｐにおける接着剤層３の厚さより大きい。具体的には、基準点ＰよりＸＹ方向外側の領域において、接着剤層３の厚さは、基準点Ｐにおいて最も小さく、基準点ＰからＸＹ方向外側に向かうに従って増加し、端部３ａにおいて最も大きい。すなわち、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法は、接着面４と接着面５とが基準点Ｐに接する位置において最も小さく、基準点ＰからＸＹ方向外側に向かうに従って増加し、接着面４と接着面５とが端部３ａに接する位置において最も大きい。

基準点ＰよりＸＹ方向外側の領域において、接着面５は、図７に示すように、１つの平坦面５ａから構成してもよく、接着面４は、１つの平坦な傾斜面４ｊから構成してもよい。この場合、傾斜面４ｊは、ＸＹ方向外側に向かうに従って、接着面５から離間するように接着面５に対して傾斜して配置される。

本実施形態の接合構造体Ｂ４によれば、接着剤層３の端部３ａにおける厚さが、基準点Ｐにおける厚さより大きい。このため、基準点Ｐ近傍の接着剤層３の厚さを小さくして接合構造体Ｂ４の接着強度を高めつつ、端部３ａにおけるせん断ひずみを低減して接着剤層３の亀裂の発生を抑制することができる。

また、接合構造体Ｂ４によれば、基準点ＰからＸＹ方向外側に向かうに従って接着剤層３の厚さが増加するため、基準点ＰよりＸＹ方向外側の領域において、せん断ひずみを面方向ＸＹにより均一に分布させることができる。特に、本実施形態では、接着剤層３の厚さが基準点ＰからＸＹ方向外側に向かうに従って一定の傾きで（断面において直線状に）増加するため、せん断ひずみ分布がより一層均一になる。

さらに、接着剤層３のせん断ひずみは、基準点Ｐから面方向ＸＹに最も離れた端部３ａで最も大きくなりやすい。接合構造体Ｂ４によれば、基準点Ｐから面方向ＸＹに最も離れた端部３ａの厚さが基準点Ｐの厚さより大きいため、せん断ひずみの最大値をより確実に低減して、接着剤層３の亀裂の発生をより確実に抑制することができる。

なお、基準点ＰよりＸＹ方向外側の領域における接着剤層３の厚さの下限値は、変数ｘとして基準点ＰからのＸＹ方向距離を代入したときの式（１）を満たす値に設定することが好ましい。これにより、上記［４］に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

また、接合構造体Ｂ４は、周囲環境の温度変化に対して優れた接着強度と接着剤層３の亀裂の防止効果とを発揮することができるため、上記［５］に記載した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

電着塗装を施した接合構造体Ｂ４の製造方法は、上述の接合構造体Ｂ１～Ｂ３の製造方法と同様に、接着剤塗布工程Ｓ１と、仮固定工程Ｓ２と、電着塗装工程Ｓ３と、接合工程Ｓ４と、を含む。

仮固定工程Ｓ２では、接着面４と接着面５との間の隙間のＺ方向寸法が、接着面４，５が基準点Ｐに接する位置において最も小さく、かつ、接着面４，５が端部３ａに接する位置において最も大きくなるように、部材１と部材２とを位置決めして仮固定する。

接合工程Ｓ４において、加熱され硬化した接着剤層３の厚さは、基準点Ｐにおいて最も小さく、基準点ＰからＸＹ方向外側に向かうに従って増加し、端部３ａにおいて最も大きくなる。なお、他の工程は、上述の接合構造体Ｂ１～Ｂ３の製造方法と同様であるため、説明を省略する。

本方法によれば、加熱により硬化した接着剤層３の厚さが、基準点Ｐより端部３ａにおいてより大きくなるように設定されている。このため、基準点Ｐ近傍の接着剤層３の厚さを小さくして接着強度を高めつつ、硬化後の冷却過程において生じる端部３ａのせん断ひずみを低減して、接着剤層３の亀裂の発生を抑制することができる。また、本方法によれば、加熱硬化型の接着剤Ａｄを使用しているため、塗膜の焼き付けと接着剤Ａｄの硬化とを一回の加熱で同時に行うことができ、電着塗装した接合構造体Ｂ４を生産性よく製造することができる。

＜第５実施形態＞
第５実施形態にかかるセンターピラー８は、図８Ａに示すように、ボディサイドパネルの車両前後方向中央部において、車両上下方向に延在している。センターピラー８は、図８Ｂに示すように、中空閉断面構造を有し、ピラーインナー９と、ピラーインナー９に接合されたピラーアウター１０とを備えている。

ピラーアウター１０は、ピラーインナー９よりも車幅方向外側において車両上下方向に延在し、センターピラー８の車幅方向外側部を構成している。ピラーアウター１０は、本実施形態の接合構造体Ｂ５であり、炭素繊維強化プラスチック製のインナパネル１１と、鋼板製のアウタパネル１２と、それらの間に介在してそれらを接合する接着剤層３とを備えている。

アウタパネル１２は、図８Ｂに示すように、ハット形状の断面を有している。具体的には、アウタパネル１２は、縦壁部１２ａと、縦壁部１２ａの前端及び後端からそれぞれ車幅方向内側に延びる前壁部１２ｂ及び後壁部１２ｃと、それらの内側端からそれぞれ前方及び後方に延びる前フランジ１２ｄ及び後フランジ１２ｅとを備えている。

インナパネル１１は、横断面において、アウタパネル１２の前壁部１２ｂと縦壁部１２ａと後壁部１２ｃとに沿って延び、それらの閉断面内側の面に接着剤Ａｄにより貼り合わされている。インナパネル１１は、車両上下方向にセンターピラー８の全長の約３／４の範囲にわたって延びている。

ピラーアウター１０は、その長手方向、或いは接着剤層３のＸ方向に沿った断面（図８ＢのＳ_２－Ｓ_２断面）において、図５に示した構成と同様の構成を備えている。図５における部材１がインナパネル１１に、部材２がアウタパネル１２に、Ｘ方向がピラーアウター１０の延在方向に、それぞれ相当する。インナパネル１１の接着面、アウタパネル１２の接着面及び接着剤層３の具体的な構成については、第２実施形態にかかる接着面４、接着面５及び接着剤層３と同様であるため、説明を省略する。

ピラーアウター１０の長手方向に垂直な断面、或いは接着剤層３のＸ方向に垂直（Ｙ方向に平行）な断面では、接着剤層３は、図８Ｂに示すように、中央領域Ｒ_１と、一対の外縁領域Ｒ_２とを備えている。中央領域Ｒ_１は、アウタパネル１２の縦壁部１２ａに接し、一対の外縁領域Ｒ_２は、各々、前壁部１２ｂ及び後壁部１２ｃに接する。中央領域Ｒ_１は、中央部３ｂを含み、一対の外縁領域Ｒ_２は、各々、中央領域Ｒ_１のＹ方向両外側の境界部３ｃからＹ方向外側に延び、かつ、端部３ａを含む。接着剤層３の中央領域Ｒ_１の厚さは、Ｙ方向に一定である。各外縁領域Ｒ_２における接着剤層３の厚さは、中央領域Ｒ_１と外縁領域Ｒ_２との境界部３ｃにおいて最も小さく、境界部３ｃからＹ方向外側に向かうに従って増加し、一対の端部３ａにおいて最も大きい。

本実施形態の接合構造体Ｂ５であるピラーアウター１０によれば、接着剤層３のＸ方向及びＹ方向の両方において、第２実施形態と同様の構成を備えているため、少なくとも第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、インナパネル１１とアウタパネル１２との接合構造に、第１、第３または第４実施形態の構成を適用することも可能である。その場合、ピラーアウター１０の長手方向に沿った断面（図８ＢのＳ_２－Ｓ_２断面）の構成は、図１、図６または図７に示した構成と同様になる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態にかかるフード１３は、車体前部の上面を構成し、エンジンルームの上方を覆う。フード１３は、図９に示すように、鋼板製のフードアウタパネル１５と、炭素繊維強化プラスチック製のフードインナパネル１４と、それらの間に介在してそれらを接合する接着剤層３とを備えている。フードインナパネル１４は、フードアウタパネル１５の下面に接着剤Ａｄにより貼り合わされている。

フード１３は、本実施形態の接合構造体Ｂ６であり、車両前後方向に沿った断面（Ｓ_３－Ｓ_３断面）及び車幅方向に沿った断面（Ｓ_４－Ｓ_４断面）において、図５に示した構成と同様の構成を備えている。図５における部材１がフードインナパネル１４に、部材２がフードアウタパネル１５に、Ｘ方向が車両前後方向及び車幅方向のいずれか一方に、Ｙ方向が車両前後方向及び車幅方向のいずれか他方に、それぞれ相当する。フードインナパネル１４の接着面、フードアウタパネル１５の接着面及び接着剤層の具体的な構成については、第２実施形態にかかる接着面４、接着面５及び接着剤層３の構成と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態の接合構造体Ｂ６であるフード１３によれば、接着剤層３のＸ方向及びＹ方向の両方において、第２実施形態と同様の構成を備えているため、少なくとも第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、フードインナパネル１４とフードアウタパネル１５との接合構造に、第１、第３または第４実施形態の構成を適用することも可能である。その場合、車両前後方向に沿った断面（Ｓ_３－Ｓ_３断面）及び車幅方向に沿った断面（Ｓ_４－Ｓ_４断面）におけるフード１３の構成は、図１、図６または図７に示した構成と同様になる。

以上、いくつかの実施形態及び変形例（以下、実施形態等）について説明したが、これらの実施形態等は発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎない。発明の技術的範囲は、上記実施形態等で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、上記実施形態等では、傾斜面４ａ，４ｄ，４ｆ，４ｊは、接着面４側のみに形成されていたが、これらは、接着面５側のみに設けてもよく、また、接着面４，５の両方に設けてもよい。また、接着面４，５は、平坦な面（平坦面４ｃ，４ｇ、傾斜面４ａ，４ｄ，４ｆ，４ｊ）の組合せから構成されていたが、折れ面、湾曲面、それらと平坦な面と組み合わせなどから構成されてもよい。さらに、第１乃至第４実施形態の接着面４，５の一部の構成同士を、面方向に組み合わせてもよい。

また、上記実施形態の接着剤層３では、接着剤Ａｄが面方向ＸＹに隙間なく連続して配置されていたが、接着剤Ａｄは、接着剤層３のＺ方向視において縞状（帯状、線状など）、点状などになるように、面方向ＸＹに不連続に配置されてもよい。また、要求される接着強度を下回らない範囲で、例えば、中央部３ｂ、中央部３ｂ近傍、中央領域Ｒ_１、中間領域Ｒ_３など一部の領域の接着剤層３を省略してもよい。これにより、接着剤Ａｄの使用量を節約することができる。

さらに、接合構造体Ｂ１～Ｂ６は、部材１，２のいずれか一方に接着剤層３を介して接合された第３部材を含んでもよい。第３部材は、線膨張係数が部材１，２のいずれの材料とも異なる材料から形成されてもよい。この場合、例えば、部材１，２のうち一方に、接着剤層３と略平行な接着面を設け、当該接着面と第３部材の接着面との間に、上記実施形態等の接着剤層３と同様の接着剤層を設けるとよい。これにより、第３部材との接合部においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明にかかる接合構造体は、例えば、フード、フロアパネル、ドアパネル、バンパー、トランクリッド、リアゲート、フェンダパネル、サイドボディパネル、ルーフパネルなど自動車等車両の構成部材として利用することができる。また、本発明にかかる接合構造体は、航空機、船舶、鉄道車両など輸送機、家庭用電気製品、発電設備、生産機械、住宅機材、家具、レジャー用品などの構成部材として利用することができる。

Ｂ１～Ｂ６ 接合構造体
１，２ 第１部材、第２部材（２つの部材）
３ 接着剤層
３ａ 端部
３ｂ 中央部
３ｃ 境界部
３ｄ 境界部
Ｒ_１ 中央領域
Ｒ_２ 外縁領域
Ｒ_３ 中間領域
Ｐ 基準点
Ｌ 直線
Ｐａ 交点

Claims (8)

1. 線膨張係数が異なる材料からなる２つの部材と、
   前記２つの部材間に介在して、それらを接合している接着剤層と、
   を備え、
   前記接着剤層は、その面方向に平行な一方向に長手方向を有し、かつ、前記長手方向における端部と、前記長手方向における中央部と、を少なくとも備えており、
   前記端部における厚さが、前記中央部における厚さより大きい、接合構造体。
2. 前記接着剤層の厚さが、前記中央部から前記長手方向の外側に向かうに従って増加する、請求項１に記載の接合構造体。
3. 前記接着剤層は、
   前記中央部を含む中央領域と、
   前記中央領域の前記長手方向の両外側の境界部からそれぞれ前記長手方向の外側に延び、かつ、前記端部をそれぞれ含む一対の外縁領域と、
   を備え、
   前記中央領域の厚さは、前記長手方向に一定であり、
   前記一対の外縁領域の厚さは、それぞれ前記中央領域と前記外縁領域との境界部から前記長手方向の外側に向かうに従って増加する、請求項１に記載の接合構造体。
4. 前記接着剤層は、
   前記中央部を含む中央領域と、
   前記中央領域の前記長手方向の両外側の境界部からそれぞれ前記長手方向の外側に延びる一対の中間領域と、
   前記一対の中間領域の前記長手方向の両外側の境界部からそれぞれ前記長手方向の外側に延び、かつ、前記端部をそれぞれ含む一対の外縁領域と、
   を備え、
   前記中央領域及び前記一対の外縁領域の厚さは、それぞれ前記長手方向に一定であり、
   前記一対の中間領域の厚さは、それぞれ前記中央領域と前記中間領域との境界部から前記長手方向の外側に向かうに従って増加する、請求項１に記載の接合構造体。
5. 前記接着剤層の厚さの下限値が、次の式（１）で表される範囲に設定された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接合構造体。
   

   

   ここで、ｘ：前記中央部を原点としたときの前記長手方向の位置、ｔ：前記接着剤層の厚さ、α_１：前記２つの部材のうち一方の材料の線膨張係数、α_２：前記２つの部材にうち他方の材料の線膨張係数、ΔＴ：接合構造体の温度変化量、ε_Β：前記接着剤層を構成する接着剤の引張破断ひずみ
6. 線膨張係数が異なる材料からなる２つの部材と、
   前記２つの部材間に介在して、それらを接合している接着剤層と、
   を備え、
   前記接着剤層の前記２つの部材との界面と、前記接着剤層の面方向に垂直な直線とが交わる２つの交点について、それらの前記面方向の相対位置が前記２つの部材の熱膨張または熱収縮の前後で変化しないとき、当該２つの交点の面方向位置を、前記面方向における基準点とすると、
   前記基準点から前記面方向に最も離れた端部における前記接着剤層の厚さが、前記基準点における前記接着剤層の厚さより大きい、接合構造体。
7. 電着塗装された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の接合構造体。
8. 線膨張係数が異なる材料からなる２つの部材を、未硬化状態の接着剤層を介して重ね合わせ、仮固定する工程と、
   前記仮固定した２つの部材に対して電着塗装を行う工程と、
   前記電着塗装された２つの部材を加熱し、前記電着塗装で形成した塗膜を前記２つの部材に焼き付けつつ、前記接着剤層を硬化させ、前記２つの部材を接合する工程と、
   を備え、
   前記加熱により硬化した前記接着剤層は、その面方向に平行な一方向に長手方向を有し、当該接着剤層の厚さは、前記長手方向における中央部よりも、前記長手方向における端部においてより大きい、接合構造体の製造方法。

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