JP2013103532A - 板状部材の取付構造とこれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく、簡便な方法にて線膨張係数の異なる板状部材と取付部材の接着力を高めることのできる板状部材の取付構造とこの取付構造を備えた車両を提供する。
【解決手段】取付部材２に対し、板状部材１がその周縁１２に配される無端状の接着剤３を介して取り付けられており、取付部材２と板状部材１の線膨張係数が異なっており、無端状の接着剤３は、少なくともその一部Ｒ１〜Ｒ４に波打ち部３１〜３４を有している。また、波打ち部３１〜３４の接着剤３は、取付部材２の取付面２２ａに沿う方向へ波打っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状部材の取付構造とこの取付構造を備えた車両に関するものである。

従来から、線膨張係数の異なる部材同士を接着剤を介して接着固定する場合、その線膨張係数の差に起因する接着剤の内部応力の発生が知られている。

たとえば自動車や電車などの車両の窓部に接着剤を介してガラスを取り付ける場合には、ガラスとボディ取付部材の間に線膨張係数の差が存在するため、太陽光の照射などによってガラスやボディ取付部材などの温度が上昇すると、ガラスとボディ取付部材の間に膨張量の差が発生し、ガラスとボディ取付部材の間の接着剤に内部応力が発生する。

ところで、近年、自動車産業においては、環境影響負荷を低減できる車両としてハイブリッド自動車や電気自動車が注目されており、その一層の小型化、軽量化、高性能化を目指した開発が自動車メーカー各社、自動車関連メーカー各社で日々進められている。その開発技術の一つは、珪酸を主成分とする無機ガラスに代えて、ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料を主成分とする有機ガラスを車両の窓部に適用するものである。

上記する技術によれば、無機ガラスよりも格段に軽量な有機ガラスを車両の窓部に適用することで、車両全体の重量を軽量化することができる。一方で、たとえば車体の取付部材を構成する鉄の線膨張係数は12ppm/K程度であり、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂の線膨張係数は68ppm/K程度であるため、無機（硬質）ガラス（線膨張係数が9.0〜9.5ppm/K）を車両の窓部に適用する場合と比較して、ガラスとボディ取付部材の間の接着剤に発生する内部応力が大きくなる可能性がある。

図５は、従来の板状の窓用部材（ガラス）の取付構造を示したものであり、図５（ａ）はその取付構造を備えたテールゲートを模式的に示した斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図、図５（ｃ）は窓用部材と取付部材が熱変形した際の図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図を示したものである。

図５（ａ）、（ｂ）で示すように、テールゲートＴに窓用部材Ａを取り付ける場合、テールゲートＴに設けられた窓用開口部Ｓの周囲の取付部材（フランジ部）Ｂと板状の窓用部材Ａの窓領域Ｄの周縁Ｅが接着剤Ｃを介して接着固定されている。ここで、窓用板材Ａと取付部材Ｂの熱変形量が小さい場合には、窓用部材Ａの周縁Ｅと取付部材Ｂの間に介在する接着剤Ｃに大きな剪断応力は生じない。

しかしながら、図５（ｃ）で示すように、窓用板材Ａと取付部材Ｂの熱変形量が大きくなると、一般に窓用部材Ａの膨張量が取付部材Ｂの膨張量よりも大きいため、窓用部材Ａ周縁Ｅと取付部材Ｂとの間に相対的な位置ずれが発生する。これにより、窓用部材Ａの周縁Ｅと取付部材Ｂの間の接着剤Ｃに剪断応力が発生する可能性がある。特に、図示するように大きな面積を有する窓領域に対応するように板状部材Ａの大きさが大きい場合には、窓用部材Ａの周縁Ｅと取付部材Ｂの位置ずれが相対的に大きくなるため、窓用部材Ａの周縁Ｅと取付部材Ｂの間の接着剤Ｃの剪断応力が大きくなるといった問題がある。

上記する問題に対して、線膨張係数の異なる曲面ガラスと樹脂材料を接着剤を介して接着固定する際に、曲面ガラスと樹脂材料の間の接着剤の剥離を防止することを目的とした樹脂材料の接着方法が特許文献１に開示されている。

特開平７−１２６０４６号公報

特許文献１に開示されている接着方法によれば、いずれかの対向する二辺、あるいは対向する二辺に隣接する一辺を加えた三辺の周辺に、所定厚さと弾力性を有するスペーサーを配設した状態で接着剤を充填することにより、曲面ガラスと樹脂材料の線膨張係数の差に基づく剪断応力などの熱応力をこの接着剤で吸収することができ、曲面ガラスと樹脂材料の間の接着剤の剥離をある程度まで防止することができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている接着方法においては、接着部の周辺に別途のスペーサーを配設する必要があり、部品点数が増加して製造コストが高騰するという課題がある。

本発明は、上記する課題に鑑みてなされたものであり、部品点数を増加させることなく、簡便な方法にて線膨張係数の異なる部材間の接着力を高めることのできる板状部材の取付構造とこの取付構造を備えた車両を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の板状部材の取付構造は、取付部材に対し、板状部材がその周縁に配される無端状の接着剤を介して取り付けられており、前記取付部材と前記板状部材の線膨張係数が異なっている板状部材の取付構造であって、無端状の前記接着剤は、少なくともその一部に波打ち部を有しているものである。

上記する形態によれば、少なくとも無端状の接着剤の一部に波打ち部を有することで、板状部材が膨張する方向に対して直交しないように接着剤を配置することができ、たとえば板状部材が膨張する方向と直交する方向へ向かって接着剤を配置する場合と比較して、板状部材が膨張する方向における接着剤の塗布幅を確保することができる。これにより、板状部材と取付部材の線膨張係数が異なる場合であっても、たとえば別途のスペーサー等を用いることなく板状部材と取付部材の接着力を高めることができる。

また、前記波打ち部は、鋸歯状、滑らかな曲線状の少なくともいずれか一種である。たとえば波打ち部が滑らかな曲線状である場合には、板状部材の周縁で接着剤を円滑に連続して配置することができ、接着剤の応力集中を抑制することができる。

また、前記波打ち部は、たとえば板状部材の膨張方向と接着剤の配置方向とが直交し得る箇所のみに設けてもよいし、前記波打ち部を無端状の前記接着剤の全部に設けてもよい。前記波打ち部を板状部材の膨張方向と接着剤の配置方向とが直交し得る箇所のみに設け、それ以外の箇所は従来通り略直線状に接着剤を配置した場合には、板状部材と取付部材の接着力を高めながら、接着剤の使用量を抑制して製造コストの高騰を抑制することができる。また、前記波打ち部を無端状の接着剤の全部に設けた場合には、板状部材の周縁全体に亘って板状部材と取付部材の接着力を効果的に高めることができる。

ここで、板状部材と取付部材は、同種の材料から構成してもよいし、異種の材料から構成してもよい。たとえば板状部材を樹脂材料から構成し、取付部材を金属材料から構成した場合には、板状部材と取付部材の線膨張係数の差が相対的に大きくなるものの、上記する構成を適用することで、板状部材と取付部材の接着力を効果的に高めることができる。

また、前記取付部材は開口を有しており、該開口の周辺に無端状の接着剤を介して前記板状部材が取り付けられていてもよい。取付部材が開口を有している場合には、取付部材の熱変形量が相対的に小さくなるとともに、板状部材が取付部材側から開口を介して受ける熱が相対的に多くなり、板状部材の熱変形量が相対的に大きくなることから、板状部材と取付部材の位置ずれが大きくなることが考えられる。しかしながら、そのような場合であっても、上記するように少なくとも無端状の接着剤の一部に波打ち部を有し、板状部材が膨張する方向に対して直交しないように接着剤を配置することで、板状部材と取付部材の接着力を効果的に高めることができる。

上記する取付構造は車両の如何なる部位にも適用できるものの、前記板状部材は窓用部材とし、前記取付部材の開口が窓部を構成してもよい。すなわち、板状部材は、珪酸を主成分とする無機ガラスであってもよいし、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やアクリル樹脂などの樹脂材料を主成分とする有機ガラスであってもよい。その際、接着剤としては、通常使用し得るウレタン系、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系の接着剤を適用することができるものの、窓用部材としてポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂板を使用する場合には、窓用部材に設けられた有機塗料層と金属製のボディ取付部材の接着力を確保するためにウレタン系接着剤を用いることが好ましい。

以上の説明から理解できるように、本発明の板状部材の取付構造によれば、部品点数を増加させることなく、簡便な方法にて線膨張係数の異なる部材間の接着力を高めることができるため、軽量で耐久性に優れた板状部材の取付構造を提供することができる。

本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態１を模式的に示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１矢視図である。 図１に示す板状部材の取付構造の縦断面図であって、（ａ）は図１（ａ）に示す板状部材の取付構造のＡ２−Ａ２矢視図、（ｂ）は図１（ａ）に示す板状部材の取付構造のＡ３−Ａ３矢視図である。 本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態２を模式的に示す平面図である。 本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態３を模式的に示す平面図である。 従来の板状の窓用部材の取付構造を示した図であり、（ａ）はその板状部材の取付構造を備えた車両のテールゲートを模式的に示す斜視図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図、（ｃ）は窓用部材と取付部材が熱変形した際の図５（ａ）のＡ５−Ａ５矢視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態１〜３を説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態１を模式的に示す図であり、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１矢視図である。また、図２は、図１に示す板状部材の取付構造の縦断面図であって、図２（ａ）は図１（ａ）に示す板状部材の取付構造のＡ２−Ａ２矢視図、図２（ｂ）は図１（ａ）に示す板状部材の取付構造のＡ３−Ａ３矢視図である。

図１（ａ）で示すように、板状部材１の取付構造１０は、線膨張係数の異なる板状部材１と取付部材２から大略構成されており、取付部材２に対し、板状部材１がその中央の所定領域１１の周縁１２に配される無端状の接着剤３を介して取り付けられている。ここで、取付部材２は開口２１を有するとともに、この開口２１の周囲にフランジ部２２が設けられていて、このフランジ部２２と板状部材１の周縁１２が接着剤３を介して接着されることで、板状部材１が取付部材２に取り付けられている。

なお、図１（ｂ）で示すように、取付部材２のフランジ部２２は、取付部材２の表面２ａから窪んだ形状を呈していて、板状部材１が取付部材２に取り付けられた際に、板状部材１の表面１ａと取付部材２の表面２ａが略均一な高さとなるように設計されている。

このような板状部材１の取付構造１０は、車両の如何なる部位にも適用することができるものの、たとえば板状部材１が窓用部材（ガラス）である場合には、取付部材２は窓用部材を車体に取り付けるための取付部材を構成し、板状部材１の所定領域１１と取付部材２の開口２１は車両の窓部を構成する。そして、板状部材１の取付構造１０が車両の窓部に適用される場合には、たとえば太陽光の照射熱によって板状部材１と取付部材２が熱膨張することとなる。

また、たとえば板状部材１の取付構造１０が内燃機関のカバーに適用される場合には、内燃機関から放出される熱によって板状部材１と取付部材２が熱膨張することとなる。

このように板状部材１と取付部材２が熱膨張すると、上記するように板状部材１と取付部材２の線膨張係数が異なっているため、板状部材１と取付部材２の間に熱膨張量の差が発生し、板状部材１の周縁１２と取付部材２のフランジ部２２の間の接着剤３に剪断応力が発生する。

そこで、実施の形態１の取付構造１０においては、板状部材１の周縁１２と取付部材２のフランジ部２２を接着する無端状の接着剤３が、少なくともその一部に波打ち部３１〜３４を有し、波打ち部３１〜３４の接着剤３は、取付部材２のフランジ部２２の取付面２２ａに沿う方向へ波打っている。

より具体的には、無端状の接着剤３は、接着剤３を略直線状に塗布した場合に板状部材１の膨張方向Ｘ１と接着剤３の塗布方向が直交し得る領域Ｒ１〜Ｒ４に鋸歯状の波打ち部３１〜３４を有し、その他の領域については従来構造と同様に略直線状に接着剤３が配置されている。すなわち、図示するように、板状部材１が平面視で略長方形を呈する場合には、板状部材１の各辺の中央の領域Ｒ１〜Ｒ４で接着剤３が波打ち部３１〜３４を有しており、板状部材１の各頂点近傍の領域では接着剤３は略直線状に配置されている。

このような構成とすることで、接着剤３は、板状部材１の所定領域１１の中心部から板状部材１の膨張方向Ｘ１へ向かう方向に対して直交しない方向へ配置されることとなり、たとえば図２（ｂ）で示すような略直線状に接着剤３が塗布される領域の接着剤３の塗布幅Ｗ２と比較して、図２（ａ）で示すように、領域Ｒ１〜Ｒ４において板状部材１の膨張方向Ｘ１における接着剤３の幅Ｗ１を相対的に大きくすることができる。

すなわち、図１（ａ）で示すように、板状部材１の周縁１２において、板状部材１の膨張方向Ｘ１と直交する方向Ｙ１に対して角度θだけ傾斜して接着剤３を塗布配置することで、図２（ｂ）で示すような略直線状に接着剤３が塗布される領域の接着剤３の塗布幅Ｗ２に対して、板状部材１の膨張方向Ｘ１における接着剤３の接着幅Ｗ１を大きくすることができるため、板状部材１と取付部材２の接着力を格段に高めることができ、接着剤３の剪断応力を効果的に抑制することができる。

なお、領域Ｒ１〜Ｒ４の大きさは、使用可能な接着剤３の量や接着剤３に発生する剪断応力の大きさに応じて適宜選択することができる。

また、図示例では、板状部材１の所定領域１１を板状部材１の略中央に配置しているが、たとえば所定領域１１を中心から偏った位置に配置し、その所定領域１１の周縁１２で適宜の取付部材２に接着剤３を介して取り付けてもよい。

［実施の形態２］
図３は、本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態２を模式的に示す平面図である。実施の形態２の取付構造１０Ａは、実施の形態１の取付構造１０に対して、板状部材と取付部材の間に介在される接着剤を滑らかな曲線状に配置した点で相違しており、その他の構成はほぼ同様である。したがって、実施の形態１の取付構造１０と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図３で示す板状部材１Ａの取付構造１０Ａは、図１で示す板状部材１の取付構造１０の領域Ｒ１〜Ｒ４において鋸歯状に配置していた波打ち部３１〜３４の接着剤３に対して、領域Ｒ１Ａ〜Ｒ４Ａにおける波打ち部３１Ａ〜３４Ａの接着剤３Ａを曲線状に配置したものである。すなわち、この板状部材１Ａの取付構造１０Ａは、板状部材１Ａの所定領域１１Ａの周縁１２Ａと取付部材２Ａのフランジ部２２Ａを接着する接着剤３Ａを、板状部材１Ａの所定領域１１Ａの周縁１２Ａの全周で円滑に且つ連続するように配置したものである。

このように波打ち部３１Ａ〜３４Ａの接着剤３Ａを滑らかな曲線状とすることで、板状部材１Ａの所定領域１１Ａの周縁１２Ａの領域Ｒ１Ａ〜Ｒ４Ａや領域Ｒ１Ａ〜Ｒ４Ａとそれ以外の領域を接続する部位３Ａａにおける接着剤３Ａの応力集中を抑制することができる。

なお、本実施の形態２についても、上記する実施の形態１と同様、板状部材１Ａの周縁１２Ａの領域Ｒ１Ａ〜Ｒ４Ａにおいて、無端状の接着剤３Ａが板状部材１Ａの膨張方向Ｘ１Ａと直交する方向Ｙ１Ａに対して角度θＡだけ傾斜して塗布配置されることで、板状部材１Ａの膨張方向Ｘ１Ａにおける接着剤３Ａの接着幅を相対的に大きくでき、板状部材１Ａと取付部材２Ａの接着力を高めることができ、板状部材１Ａの周縁１２Ａと取付部材２Ａのフランジ部２２Ａの間に配置された接着剤３Ａの剪断応力を効果的に抑制することができる。

［実施の形態３］
図４は、本発明に係る板状部材の取付構造の実施の形態３を模式的に示す平面図である。実施の形態３の取付構造１０Ｂは、実施の形態１の取付構造１０に対して、板状部材の所定領域の周縁に配される接着剤の全部を波打ち部とした点で相違しており、その他の構成はほぼ同様である。したがって、実施の形態１の取付構造１０と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図４で示すように、平面視で略長方形からなる板状部材１Ｂの頂点付近へ向かう膨張方向Ｘ１Ｂにおける板状部材１Ｂの線膨張は、板状部材１Ｂの各辺に略平行な方向な方向の膨張方向Ｘ１Ｂａ、Ｘ１Ｂｂの線膨張に分解することができる。

すなわち、板状部材１Ｂの各辺の中央付近の領域Ｒ１Ｂ〜Ｒ４Ｂ以外の領域では、板状部材１Ｂの各辺と略平行な方向における板状部材１Ｂの膨張量が領域Ｒ１Ｂ〜Ｒ４Ｂにおける膨張量と比較して相対的に減少するものの、接着剤３Ｂを板状部材１Ｂの周縁１２Ｂで略直線状に塗布すると依然として接着剤３Ｂの塗布方向と直交する方向へ板状部材３Ｂが膨張することとなる。

そこで、本実施の形態３の取付構造１０Ｂにおいては、板状部材１Ｂの所定領域１１Ｂの周縁１２Ｂに配される接着剤３Ｂの全部を鋸歯状の波打ち部から構成する。

このような構成とすることで、実施の形態１の取付構造１０と比較して接着剤３Ｂの使用量は増加するものの、領域Ｒ１Ｂ〜Ｒ４Ｂにおいて無端状の接着剤３Ｂを板状部材１Ｂの膨張方向Ｘ１Ｂに対して角度θＢだけ傾斜して塗布配置することができるとともに、領域Ｒ１Ｂ〜Ｒ４Ｂ以外の領域においても板状部材１Ｂと取付部材２Ｂの接着力を高めることができ、板状部材１Ｂの所定領域１１Ｂの周縁１２Ｂ全体に亘って板状部材１Ｂと取付部材２Ｂの間の接着剤３Ｂの剪断応力を効果的に抑制することができる。

なお、実施の形態３の取付構造１０Ｂにおいては、板状部材１Ｂの所定領域１１Ｂの周縁１２Ｂに配される接着剤３Ｂの全部を鋸歯状の波打ち部としたが、接着剤３Ｂの全部を滑らかな曲線状の波打ち部としてもよいし、鋸歯状や滑らかな曲線状の波打ち部を適宜組み合わせて適用してもよい。

このように、本発明にかかる板状部材の取付構造は、板状部材と取付部材の線膨張係数が異なる場合であっても、接着剤を板状部材の所定領域の中心部から板状部材の膨張方向へ向かう方向に対して直交しない方向へ配置することによって、板状部材の膨張方向に対する接着剤の塗布幅（接着幅）を確保することができ、板状部材と取付部材の接着力を効果的に高めることができる。このことから、本発明にかかる板状部材の取付構造は、高耐久性や軽量化が要求される近時のハイブリッド車や電気自動車に好適である。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…板状部材、２…取付部材、３…接着剤、１０…取付構造、１１…所定領域、１２…周縁、２１…開口、２２…フランジ部、２２ａ…取付面、３１〜３４…波打ち部、Ｒ１〜Ｒ４…波打ち部の領域、Ｗ１、Ｗ２…接着剤の塗布幅（接着幅）、Ｘ１…板状部材の膨張方向、Ｙ１…板状部材の膨張方向に直交する方向

Claims (8)

1. 取付部材に対し、板状部材がその周縁に配される無端状の接着剤を介して取り付けられており、前記取付部材と前記板状部材の線膨張係数が異なっている板状部材の取付構造であって、
   無端状の前記接着剤は、少なくともその一部に波打ち部を有している板状部材の取付構造。
2. 前記波打ち部の接着剤は、前記取付部材の取付面に沿う方向へ波打っている請求項１に記載の板状部材の取付構造。
3. 前記波打ち部は、鋸歯状、滑らかな曲線状の少なくともいずれか一種である請求項１または２に記載の板状部材の取付構造。
4. 無端状の前記接着剤の全部が前記波打ち部からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の板状部材の取付構造。
5. 前記板状部材は樹脂材料からなる請求項１から４のいずれか一項に記載の板状部材の取付構造。
6. 前記取付部材は開口を有しており、該開口の周辺に無端状の接着剤を介して前記板状部材が取り付けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の板状部材の取付構造。
7. 前記板状部材は窓用部材である請求項６に記載の板状部材の取付構造。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の板状部材の取付構造を備えた車両。

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