接合構造の構築方法
【課題】接着部材と被接着部材間で接着剤の硬化反応の連鎖をより確実に維持することができる。
【解決手段】連鎖反応型の第１接着剤４を第１接着部３４の接合面３４ａと被接着部材１０の接合面１４ａとの間に配置するとともに、連鎖反応型の第２接着剤４を第２接着部４４の接合面４４ａと被接着部材１０の接合面１４ａとの間に配置する接着剤配置工程と、エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで接着部材２０と被接着部材１０とを接合する硬化工程とを含み、エネルギー付与接着剤決定工程では、第１接着部３４の熱容量と第２接着部４４の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤４をエネルギー付与接着剤に決定する。
【解決手段】連鎖反応型の第１接着剤４を第１接着部３４の接合面３４ａと被接着部材１０の接合面１４ａとの間に配置するとともに、連鎖反応型の第２接着剤４を第２接着部４４の接合面４４ａと被接着部材１０の接合面１４ａとの間に配置する接着剤配置工程と、エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで接着部材２０と被接着部材１０とを接合する硬化工程とを含み、エネルギー付与接着剤決定工程では、第１接着部３４の熱容量と第２接着部４４の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤４をエネルギー付与接着剤に決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体を構成する板金部材どうし等が接合された接合構造の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体を構成する板金部材どうしを接合する手段等として、スポット溶接やレーザー溶接等の溶接技術、あるいは接着剤による接着方法が採用されている。
【０００３】
特に、近年では、特許文献１に開示されているように、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化する接着剤であって、この内部エネルギーが発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化していく連鎖反応型の接着剤を用いる接着方法が注目されている。この接着剤を用いる方法では、接着部材に接着剤を塗布し、この接着剤の所定箇所に外部からエネルギーを付与することで接着剤を順次硬化させていく。そして、この接着剤の硬化により接着部材どうしを接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記連鎖反応型の接着剤を用いる方法において、接着剤に付与されたエネルギーおよび接着剤の内部エネルギーの一部は接着剤から接着部材側に逃げる。この逃げ量が大きい場合には、接着剤が硬化可能な温度にまで温められず接着剤の硬化反応が途中で停止する場合がある。この硬化反応の停止を回避する方法として、外部から付与するエネルギー量を大きくすることが考えられるが、この場合には、エネルギー効率が悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、接着部材の接合面と当該接着部材から離間した位置に配置される被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築する接合構造の構築方法であって、前記接着部材として、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材を用い、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第１接着剤を前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置するとともに、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第２接着剤を、前記第１接着剤と連続して前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置する接着剤配置工程と、前記第１接着剤と第２接着剤のうちいずれか一方を、外部からのエネルギーを付与するエネルギー付与接着剤に決定するエネルギー付与接着剤決定工程と、前記接着剤配置工程の後に実施されて、前記エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを前記特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで前記接着部材と前記被接着部材とを接合する硬化工程とを含み、前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法を提供する（請求項１）。
【０００７】
この方法によれば、接着剤に付与するエネルギーを小さく抑えつつ材質あるいは形状の異なる第１接着部と第２接着部とにわたって接着剤の硬化反応の連鎖を維持して接着剤全体を硬化させ、接着部材と被接着部材とを確実に接着することができる。すなわち、熱容量が小さい接着部では接着剤からエネルギーを受けた際にその温度が容易に上昇するため、接着剤と接着部の温度差ひいてはこの温度差に伴い接着剤から接着部側に逃げるエネルギー量が小さく抑えられる。従って、熱容量が小さい接着部に配置された接着剤をエネルギー付与接着剤とし、この接着剤に外部からエネルギーを付与してこの接着部側から接着剤の硬化反応を開始させることで、付与するエネルギーを小さく抑えつつ接着剤の硬化反応を維持することができる。そして、この熱容量が小さい接着部側において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても、接着剤の硬化反応が行われる時点で接着部と接着剤との温度差が小さくなり接着剤の硬化反応を維持することができる。
【０００８】
また本発明において、前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とが同一の場合には、前記第１接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値と第２接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値のうちのより大きい熱抵抗値を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定するのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
熱抵抗値が大きく放熱しにくい接着部では、接着部を通って接着剤側から外部に放出されるエネルギー量が小さく抑えられる。そのため、このように大きい熱抵抗値を有する接着部側に外部からエネルギーを付与してこの接着部側から接着剤の硬化反応を開始させることで、外部からのエネルギーを小さく抑えつつ接着剤の硬化反応を維持することができる。そして、この熱抵抗値が小さい接着部側において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても接着剤の硬化反応を維持することができる。
【００１０】
また本発明において、前記硬化工程では、前記エネルギー付与接着剤の前記特定方向の端部であって、他方の接着剤が配置されている側と反対側の端部にエネルギーを付与するのが好ましい（請求項３）。
【００１１】
このようにすれば、熱容量の小さい接着部あるいは熱抵抗値の大きい接着部において接着剤の硬化反応が行われている間に、他方の接着部の温度が十分に温められるため、他方の接着部において接着剤の硬化反応をより確実に維持することができる。
【００１２】
ここで、本発明では、第１接着剤と第２接着剤の厚みや種類を異ならせることなく、接着剤の硬化反応をより確実に維持することができるので、前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離を、前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離と略同一とし、前記接着剤配置工程で、前記第１接着剤および前記第２接着剤として同じ種類の接着剤を配置するとともに、これら第１接着剤および前記第２接着剤を当該第１接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さと当該第２接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さとが略同一となるように配置して、接着部材と被接着部材との間に接着剤を容易に配置することができる（請求項４）。
【００１３】
また本発明は、前記接着剤配置工程の前に実施されて、前記第１接着部と前記第２接着部とをテーラードブランク工法により互いに接合するテーラードブランク工程を備えるものも含む（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、接着剤に付与するエネルギー量を小さく抑えつつ接着剤の硬化反応の連鎖をより確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る接合構造の構築方法が適用されるサイドフレームアウタパネルの概略平面図である。
【図２】図１に示すセンタピラーインナパネルの概略平面図である。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図５】図１に示すサイドフレームアウタパネルの概略平面図である。
【図６】図５のＶ−Ｖ線断面図である。
【図７】接着剤を塗布するための接着剤塗布装置の概要を示す図である。
【図８】接着剤配置工程の様態を示す説明図である。
【図９】接着剤配置工程の様態を示す説明図である。
【図１０】硬化工程の様態を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る接合構造の構築方法が適用された他の例を示す図である。
【図１２】本発明に係る接合構造の構築方法が適用された他の例を示す図である。
【図１３】本発明に係る接合構造の構築方法に関する実験例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る接合構造の構築方法の好ましい実施の形態について説明する。本発明に係る接合構造の構築方法は、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材の接合面と被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築するための方法である。ここでは、図１に示すように、被接着部材であるサイドフレームアウタパネル１０と、接着部材であるセンタピラーインナパネル２０とが接合されて、自動車のセンタピラー（いわゆるＢピラー）に接合構造１００が構築される場合について説明する。ここで、前記センタピラーインナパネル２０に形成された後述する第１インナフランジ３４が前記第１接着部に相当し、センタピラーインナパネル２０に形成された後述する第２インナフランジ４４が第２接着部に相当する。
【００１７】
図２は前記センタピラーインナパネル２０の概略平面図であり、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図４は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。このセンタピラーインナパネル２０は、車体下部に配置される上下方向に延びる第１パネル３０と、車体上部に配置される上下方向に延びる第２パネル４０とで構成されている。この第１パネル３０と第２パネル３０とは上下方向に隣接している。このセンタピラーインナパネル２０は、後述するように、テーラードブランク工法により、第１パネル３０を構成する板材と第２パネル４０を構成する板材とがレーザー溶接等により一体に接合された後プレス加工されることで形成されている。ここでは、この第１パネル３０と第２パネル４０とが、同一の材料例えば鋼板で形成されている。
【００１８】
第１パネル３０にはプレス加工によりフランジ３４（第１接着部、以下、第１インナフランジ３４という）が形成され、前記第２パネル４０にはプレス加工によりフランジ４４（第２接着部、以下、第２インナフランジ４４という）が形成されている。第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とは上下方向に隣接しており、いずれも鋼板で形成されている。第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とは、水平方向の幅Ｗ１，Ｗ２（図２参照）と上下方向の長さＬ１，Ｌ２（図４参照）が互いに同一の値に設定されている一方、各厚みｄ１、ｄ２（図４参照）は異なる値に設定されている。例えば、第１パネル３０の厚みｄ１は０．８ｍｍであり、第２パネル４０の厚みｄ２は１．６ｍｍに設定されている。
【００１９】
図５は、前記サイドフレームアウタパネル１０の概略平面図であり、図６は、図５のＶ−Ｖ線断面図である。このサイドフレームアウタパネル１０には、フロントドアが取り付けられるフロント開口部１１と、リアドアが取り付けられるリア開口部１２とが形成されている。そして、前記フロント開口部１１の周囲およびリア開口部１２の周囲には、フランジ１４（以下、アウタフランジ１４と言う）が形成されている。
【００２０】
前記サイドフレームアウタパネル１０と前記センタピラーインナパネル２０とは、図１等に示すように、サイドフレームアウタパネル１０のうち前記フロント開口部１１と前記リア開口部１２との間の領域にセンタピラーインナパネル２０が取り付けられて、前記アウタフランジ１４と前記センタピラーインナパネル２０の第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とが接着剤４で接着されることで互いに接合される。具体的には、図１０等に示すように、アウタフランジ１４の車体内側表面（接合面）１４ａと、第１インナフランジ３４の車体外側表面（接合面）３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面（接合面）４４ａとが接着剤４により接着される。そして、この接着により、前記第１インナフランジ３４と前記第２インナフランジ４４とが、前記サイドフレームアウタパネル１０および接着剤４を介して接合される。
【００２１】
本接合構造の構築方法では、前記接着剤４に連鎖反応型の接着剤を用いる。具体的には、この接着剤４として、光重合性樹脂（主としてエポキシ樹脂、特に好ましくは脂環式エポキシ樹脂）、光・熱重合開始剤（芳香族スルホニウム塩等）、および光重合開始剤（スルホニウム塩等）を主成分とする樹脂組成物であって、紫外線、電子線、Ｘ線、赤外線、太陽光線、可視光線、レーザビーム（エキシマレーザ、ＣＯ２、レーザー等）、熱線（放射や輻射熱等）等のエネルギー線、或いは熱等の所定量のエネルギーが付与されることによって、その内部にカチオンと硬化反応熱とを積極的に発生させ、これらカチオンと硬化反応熱とによって、連鎖的に硬化反応するものを用いる。
【００２２】
また、前記接着剤４を塗布するための接着剤塗布装置１１０として、図７に示すような装置を用いる。この接着剤塗布装置１１０は、図略のタンクに貯留されている接着剤４を吐出するノズル１１２と、前記接着剤４を前記ノズル１１２に導くホース１１４と、前記ノズル１１２を駆動する駆動ロボット１１５とを有している。
【００２３】
前記接着剤４等を用いた本接合構造の構築方法は、次の各工程を含む。
【００２４】
１）テーラードブランク工程
この工程は、前述のように、前記第１パネル３０と第２パネル４０とを有するセンタピラーインナパネル２０を形成する工程である。
【００２５】
この工程では、まず、前記第１パネル３０を構成する第１の鋼板と、この鋼板よりも厚みが厚いい前記第２パネル４０を構成する第２の鋼板とをレーザー等により溶接する。そして、溶接により一つの素材となった鋼板をプレス加工し、前記第１の鋼板により前記第１インナフランジ３４を有する第１パネル３０を形成するとともに、前記第２の鋼板により第１インナフランジ３４よりも厚みの厚い前記第２インナフランジ４４を有する第２パネル４０を形成する。このようにして、本工程では、前記第１パネル３０と第２パネル４０ひいては第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とが一体に溶接されたセンタピラーインナパネル２０を形成する。
【００２６】
２）接着剤配置工程
この工程は、前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４との間に前記接着剤４を配置する工程である。
【００２７】
この工程では、まず、図８に示すように、前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａに接着剤４を塗布する。具体的には、前記接着剤塗布装置１１０の駆動ロボット１１５を駆動させて、前記ノズル１１２から、ホース１１４を通して供給された前記接着剤４を、前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａ上にその厚みすなわちアウタフランジ１４の車体内側表面１４ａから垂直な方向の高さがこの車体内側表面１４ａ全体にわたって一定となるように吐出していく。
【００２８】
次に、図９に示すように、前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４が形成された前記センタピラーインナパネル２０を、前記第１インナフランジ３４の車体外側表面３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面４４ａと前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａとの間で接着剤４を挟み込むようにして、前記サイドフレームアウタパネル１０上に載置する。このとき、前記第１インナフランジ３４の車体外側表面３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面４４ａと前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａとがそれぞれ平行となるようにする。
【００２９】
３）エネルギー付与接着剤決定工程
本方法では、後述する硬化工程において、前記第１インナフランジ３４側に配置された接着剤（第１接着剤）４と前記第２インナフランジ４４側に配置された接着剤（第２接着剤）４の一方側にのみトリガーとなるエネルギーを付与し、この付与部分を起点として接着剤４を連鎖的に硬化させる。この工程では、第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４のいずれ側にトリガーとなるエネルギーを付与するかを決定する。
【００３０】
本発明者らは、連鎖反応型の接着剤を用いて形状あるいは材質の異なる第１接着部と第２接着部とからなる接着部材を被接着部材に接着させる実験を各接着部の形状あるいは材質を種々に変更して行ったところ、第１接着部と第２接着部の熱容量が異なる場合には、これら第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、同じエネルギーを付与した場合でも接着剤の硬化反応が接着部材全体にわたって連鎖する場合としない場合とがあるという結果を得た。換言すれば、第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、接着部材全体にわたって硬化反応を維持するために付与するエネルギーが異なるという結果を得た。
【００３１】
例えば、図１３に示すように、第１接着部５３０としての長さＬ５３０＝３７．５ｍｍ、厚みｄ５３０＝２．０ｍｍ、幅（紙面と垂直な方向）３７．５ｍｍのアルミ板と第２接着部５４０としての長さＬ５４０＝３７．５ｍｍ、厚みｄ５４０＝１．２ｍｍ、幅（紙面と垂直な方向）３７．５ｍｍのアルミ板を長さ方向に隣接した状態で配置することで接着部材５２０を構成して、この接着部材５２０と被接着部材５１０との間に配置した連鎖反応型の接着剤５０４にエネルギーを付与した場合には、厚みの小さい第１接着部５３０の長さ方向端部５３０ｅにトリガーとしてのエネルギーを付与した際には接着剤５０４全体にわたって硬化反応が連鎖するが、厚みの大きい第２接着部５４０の長さ方向の端部５４０ｅに同じ大きさのエネルギーを付与した際には接着剤５０４の硬化反応が第１接着部５３０側に連鎖する前に停止した。なお、この実験において、被接着部材５１０には長さＬ＝１００ｍｍ、厚みｄ３＝１．２ｍｍ、幅２５ｍｍのアルミ板を用い、接着剤５０４には、脂環式エポキシ樹脂１００重量部を主剤として芳香族スルホニウム塩およびスルホニウム塩計３重量部からなる硬化剤が混合された連鎖反応型の接着剤５０４を用い、接着剤５０４の厚みをｄ５０４＝１．０ｍｍとした。
【００３２】
前記のような現象は、第１接着部５３０のアルミ板の方が厚みが小さく熱容量が小さいことで温度上昇が容易に行われるため接着剤５０４と第１接着部５３０との温度差が接着剤５０４と第２接着部５４０との温度差よりも小さく抑えられて接着剤５０４から接着部材５２０側に移動するエネルギー量が小さく抑えられるためと考えられる。すなわち、接着剤５０４から外部に逃げるエネルギー量が小さく抑えられることで、接着剤５０４内でエネルギーがより確実に伝達するためと考えられる。そして、この第１接着部５３０で接着剤５０４の硬化反応が連鎖していく間に第２接着部５４０が第１接着部５３０からの熱伝導により温められて接着剤５０４の硬化反応が第２接着部５４０に到達する時点で第２接着部５４０の温度が十分に高められることで、この第２接着部５４０においても第２接着部５４０と接着剤５０４との温度差が小さく抑えられて接着剤５０４内でのエネルギー伝達が維持されるためと考えられる。
【００３３】
また、本発明者らは、第１接着部と第２接着部の熱容量が同一であっても接着剤と接触する各接合面と垂直な方向における熱抵抗値が異なる場合、例えば、同一の熱伝導率を有する一方接合面と垂直な方向の厚みが異なる場合、あるいは、厚みが同一である一方熱伝導率が異なる場合には、これら第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、同じエネルギーを付与した場合でも接着剤の硬化反応が接着部材全体にわたって連鎖する場合としない場合とがあるという結果、すなわち、接着部材全体にわたって硬化反応を維持するために付与するエネルギーが異なるという結果を得た。具体的には、熱抵抗値が大きい接着部（例えば第１接着部）側に配置された接着剤にトリガーとしてのエネルギーを付与した方が硬化反応の連鎖の停止を回避することができる、すなわち、より小さいエネルギーで硬化反応の連鎖を維持することができるという結果を得た。
【００３４】
これは、熱抵抗値が大きく放熱しにくい接着部では、単位時間に接着部を通って接着剤側から外部に放出されるエネルギー量が小さく抑えられることで、接着剤内でエネルギーがより確実に伝達するためと考えられる。そして、この熱抵抗値が大きい一方の接着部において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても接着剤内でのエネルギー伝達が維持されるためと考えられる。
【００３５】
以上より、このエネルギー付与接着剤決定工程では、第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とを比較して、より小さい熱容量を有する接着部に配置された接着剤（エネルギー付与接着剤）にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。また、第１接着部と第２接着部の熱容量が同一の場合には、各接着部の熱抵抗値を比較して、より大きい熱抵抗値を有する接着部に配置された接着剤（エネルギー付与接着剤）にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。
【００３６】
本実施形態におけるセンタピラーに接合構造１００を構築する場合では、前述のように、第１接着部に相当する第１インナフランジ３４と第２接着部に相当する第２インナフランジ４４とは同一の材料で長さおよび幅が同一となるよう形成されている一方、第１インナフランジ３４の方が厚みが薄く設定されており、第１インナフランジ３４の方が熱容量が小さくなっている。そのためこのエネルギー付与接着剤決定工程において、第１インナフランジ３４に配置された接着剤４にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。
【００３７】
４）硬化工程
この工程は、前記接着剤４に硬化反応のトリガーとなるエネルギーを付与して接着剤４を硬化させる工程である。
【００３８】
この工程では、紫外線照射により接着剤４にエネルギーを付与する。すなわち、図１０に示すように、紫外線を照射可能な周知の装置であるＵＶ照射装置１３０により前記第１インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射する。
【００３９】
具体的には、第１インナフランジ３４の上端部３４ｅ、すなわち第１インナフランジ３４の上下方向両端のうち第２インナフランジ４４と反対側の端部３４ｅにおいて露出している接着剤４に紫外線を照射する。紫外線が照射された接着剤４は、その内部にカチオンと硬化反応熱とを発生させつつ硬化を開始する。
【００４０】
接着剤４の温度は、紫外線が照射されることでまた硬化反応熱の発生により上昇し、第１インナフランジ３４との間には温度差が生じる。そのため、この温度差に伴い接着剤４内のエネルギーの一部は第１インナフランジ３４側に移動する。しかしながら、前述のように、第１インナフランジ３４の熱容量は小さく、前記エネルギーを受けて第１インナフランジ３４の温度は早期に上昇する。そのため、接着剤４から第１インナフランジ３４に移動するエネルギーは小さく抑えられ、第１インナフランジ３４全体にわたって接着剤４の硬化反応は維持され、この硬化反応は第２インナフランジ４４側に配置された接着剤４に連鎖していく。前記第１インナフランジ３４において接着剤４の硬化反応が連鎖している間に第２インナフランジ４４の温度は第１インナフランジ３４からの熱伝導により高められており、この第２インナフランジ４４側に接着剤４の硬化反応が進んできた時点で第２インナフランジ３３の温度はある程度高められている。そのため、この第２インナフランジ４４側において、接着剤４から第２インナフランジ４４へ移動するエネルギーは小さく抑えられ、第２インナフランジ４４全体にわたって接着剤４の硬化反応が行われる。
【００４１】
このようにして、本工程では、前記接着剤４を硬化させて前記アウタフランジ１４と前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とを接合する。
【００４２】
以上のように、本接合構造の構築方法では、熱容量の小さい第１インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射して、この第１インナフランジ３４側の接着剤４から硬化反応を開始させることで、接着剤４に付与するエネルギーを大きくすることなく、前記接着剤４の硬化反応の連鎖をより確実に維持して、前記第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４とをより確実に接合することができる。
【００４３】
本方法では、前記第１インナフランジ３４の熱容量が第２インナフランジ４４の熱容量と同一である一方、第１インナフランジ３４の熱抵抗値が第２インナフランジ４４の熱抵抗値よりも大きい場合にも、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
この場合には、前記エネルギー付与接着剤決定工程にて熱抵抗値の大きい第１インナフランジ３４にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。そして、前記硬化工程にてこの第２インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射する。
【００４５】
紫外線を照射されることで接着剤４は硬化反応熱を発生させつつ硬化反応を開始する。このとき、接着剤４の温度は紫外線が照射されることでまた紫外線照射により開始した硬化反応の反応熱の発生により上昇する。これにより、第１インナフランジ３４では、接着剤４と接している面とこの面に対抗する外部と接している面との間で温度差が生じる。そして、この温度差に伴って接着剤４から第１インナフランジ３４を通って外部にエネルギーが移動する。しかしながら、第１インナフランジ３４の熱抵抗値は大きく、この第１インナフランジ３４を通って外部に移動するエネルギー量は小さく抑えられる。そのため、第１インナフランジ３４全体にわたって接着剤４の硬化反応が維持される。そして、この第１インナフランジ３４において接着剤４の硬化反応が連鎖している間に第２インナフランジ４４の温度が第１インナフランジ３４からの熱伝導により高められる結果、この第２インナフランジ４４側において接着剤４から第２インナフランジ４４へ移動するエネルギーは小さく抑えられ、第２インナフランジ４４においても接着剤４の硬化反応の連鎖が維持され、第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４とが確実に接合される。
【００４６】
ここで、前記硬化工程において紫外線を照射する位置は第１インナフランジ３４の上端部３４ｅに限らない。例えば、図１１に示すように、第１インナフランジ３４の上下方向略中央部分に表裏に貫通する貫通孔３４を形成し、この貫通孔３４において露出している接着剤４に紫外線を照射するようにしてもよい。ただし、第１インナフランジ３４の上端部３４ｅに紫外線を照射してこの上端部３４ｅから接着剤４の硬化反応を開始すれば、接着剤４の硬化反応が第２インナフランジ４４側に進行するまでの時間をより長くしてこの進行までの間に第２インナフランジ４４の温度を第１インナフランジ３４からの熱伝導により十分に高めることができる。そのため、第２インナフランジ４４において接着剤４の硬化反応が進行する際に、接着剤４と第２インナフランジ４４との温度差をより小さく抑えることができ、接着剤４の硬化反応の連鎖をより確実に維持することができる。
【００４７】
また、前記接着剤配置工程において、前記第１インナフランジ３４とアウタフランジ１４との間に配置する接着剤１０４と、第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に配置する接着剤２０４とを、異なる種類の接着剤としてもよい。また、第１インナフランジ３４とアウタフランジ１４との間の接着剤１０４の厚みと第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間の接着剤２０４の厚みとは同じでなくてもよい。しかしながら、本方法では、これら接着剤の厚みや種類を異ならせることなく接着剤の硬化反応をより確実に維持することができるので、第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に同じ種類の接着剤を同じ厚みで配置すれば、より容易に接着剤の配置を行うことができる。
【００４８】
また、前記テーラードブランク工程は省略可能である。
【００４９】
また、前記接着剤４の具体的構成は前記に限らない。例えば、固形の接着剤や、液状の接着剤を用い、これらを第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に塗布あるいは充填等してもよい。
【００５０】
また、前記硬化工程において、前記接着剤４を硬化させる具体的方法は前記に限らない。
【００５１】
また、本方法の適用は、センタピラーに接合構造１００を構築する場合に限らない。
【符号の説明】
【００５２】
４ 接着剤
１０ サイドフレームアウタパネル（被接着部材）
１４ アウタフランジ
２０ センタピラーインナパネル（接着部材）
３０ 第１パネル
３４ 第１インナフランジ（第１接着部）
４０ 第２パネル（第２接着部材）
４４ 第２インナフランジ（第２接着部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体を構成する板金部材どうし等が接合された接合構造の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体を構成する板金部材どうしを接合する手段等として、スポット溶接やレーザー溶接等の溶接技術、あるいは接着剤による接着方法が採用されている。
【０００３】
特に、近年では、特許文献１に開示されているように、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化する接着剤であって、この内部エネルギーが発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化していく連鎖反応型の接着剤を用いる接着方法が注目されている。この接着剤を用いる方法では、接着部材に接着剤を塗布し、この接着剤の所定箇所に外部からエネルギーを付与することで接着剤を順次硬化させていく。そして、この接着剤の硬化により接着部材どうしを接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記連鎖反応型の接着剤を用いる方法において、接着剤に付与されたエネルギーおよび接着剤の内部エネルギーの一部は接着剤から接着部材側に逃げる。この逃げ量が大きい場合には、接着剤が硬化可能な温度にまで温められず接着剤の硬化反応が途中で停止する場合がある。この硬化反応の停止を回避する方法として、外部から付与するエネルギー量を大きくすることが考えられるが、この場合には、エネルギー効率が悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、接着部材の接合面と当該接着部材から離間した位置に配置される被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築する接合構造の構築方法であって、前記接着部材として、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材を用い、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第１接着剤を前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置するとともに、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第２接着剤を、前記第１接着剤と連続して前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置する接着剤配置工程と、前記第１接着剤と第２接着剤のうちいずれか一方を、外部からのエネルギーを付与するエネルギー付与接着剤に決定するエネルギー付与接着剤決定工程と、前記接着剤配置工程の後に実施されて、前記エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを前記特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで前記接着部材と前記被接着部材とを接合する硬化工程とを含み、前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法を提供する（請求項１）。
【０００７】
この方法によれば、接着剤に付与するエネルギーを小さく抑えつつ材質あるいは形状の異なる第１接着部と第２接着部とにわたって接着剤の硬化反応の連鎖を維持して接着剤全体を硬化させ、接着部材と被接着部材とを確実に接着することができる。すなわち、熱容量が小さい接着部では接着剤からエネルギーを受けた際にその温度が容易に上昇するため、接着剤と接着部の温度差ひいてはこの温度差に伴い接着剤から接着部側に逃げるエネルギー量が小さく抑えられる。従って、熱容量が小さい接着部に配置された接着剤をエネルギー付与接着剤とし、この接着剤に外部からエネルギーを付与してこの接着部側から接着剤の硬化反応を開始させることで、付与するエネルギーを小さく抑えつつ接着剤の硬化反応を維持することができる。そして、この熱容量が小さい接着部側において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても、接着剤の硬化反応が行われる時点で接着部と接着剤との温度差が小さくなり接着剤の硬化反応を維持することができる。
【０００８】
また本発明において、前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とが同一の場合には、前記第１接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値と第２接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値のうちのより大きい熱抵抗値を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定するのが好ましい（請求項２）。
【０００９】
熱抵抗値が大きく放熱しにくい接着部では、接着部を通って接着剤側から外部に放出されるエネルギー量が小さく抑えられる。そのため、このように大きい熱抵抗値を有する接着部側に外部からエネルギーを付与してこの接着部側から接着剤の硬化反応を開始させることで、外部からのエネルギーを小さく抑えつつ接着剤の硬化反応を維持することができる。そして、この熱抵抗値が小さい接着部側において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても接着剤の硬化反応を維持することができる。
【００１０】
また本発明において、前記硬化工程では、前記エネルギー付与接着剤の前記特定方向の端部であって、他方の接着剤が配置されている側と反対側の端部にエネルギーを付与するのが好ましい（請求項３）。
【００１１】
このようにすれば、熱容量の小さい接着部あるいは熱抵抗値の大きい接着部において接着剤の硬化反応が行われている間に、他方の接着部の温度が十分に温められるため、他方の接着部において接着剤の硬化反応をより確実に維持することができる。
【００１２】
ここで、本発明では、第１接着剤と第２接着剤の厚みや種類を異ならせることなく、接着剤の硬化反応をより確実に維持することができるので、前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離を、前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離と略同一とし、前記接着剤配置工程で、前記第１接着剤および前記第２接着剤として同じ種類の接着剤を配置するとともに、これら第１接着剤および前記第２接着剤を当該第１接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さと当該第２接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さとが略同一となるように配置して、接着部材と被接着部材との間に接着剤を容易に配置することができる（請求項４）。
【００１３】
また本発明は、前記接着剤配置工程の前に実施されて、前記第１接着部と前記第２接着部とをテーラードブランク工法により互いに接合するテーラードブランク工程を備えるものも含む（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、接着剤に付与するエネルギー量を小さく抑えつつ接着剤の硬化反応の連鎖をより確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る接合構造の構築方法が適用されるサイドフレームアウタパネルの概略平面図である。
【図２】図１に示すセンタピラーインナパネルの概略平面図である。
【図３】図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図５】図１に示すサイドフレームアウタパネルの概略平面図である。
【図６】図５のＶ−Ｖ線断面図である。
【図７】接着剤を塗布するための接着剤塗布装置の概要を示す図である。
【図８】接着剤配置工程の様態を示す説明図である。
【図９】接着剤配置工程の様態を示す説明図である。
【図１０】硬化工程の様態を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る接合構造の構築方法が適用された他の例を示す図である。
【図１２】本発明に係る接合構造の構築方法が適用された他の例を示す図である。
【図１３】本発明に係る接合構造の構築方法に関する実験例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る接合構造の構築方法の好ましい実施の形態について説明する。本発明に係る接合構造の構築方法は、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材の接合面と被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築するための方法である。ここでは、図１に示すように、被接着部材であるサイドフレームアウタパネル１０と、接着部材であるセンタピラーインナパネル２０とが接合されて、自動車のセンタピラー（いわゆるＢピラー）に接合構造１００が構築される場合について説明する。ここで、前記センタピラーインナパネル２０に形成された後述する第１インナフランジ３４が前記第１接着部に相当し、センタピラーインナパネル２０に形成された後述する第２インナフランジ４４が第２接着部に相当する。
【００１７】
図２は前記センタピラーインナパネル２０の概略平面図であり、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図４は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。このセンタピラーインナパネル２０は、車体下部に配置される上下方向に延びる第１パネル３０と、車体上部に配置される上下方向に延びる第２パネル４０とで構成されている。この第１パネル３０と第２パネル３０とは上下方向に隣接している。このセンタピラーインナパネル２０は、後述するように、テーラードブランク工法により、第１パネル３０を構成する板材と第２パネル４０を構成する板材とがレーザー溶接等により一体に接合された後プレス加工されることで形成されている。ここでは、この第１パネル３０と第２パネル４０とが、同一の材料例えば鋼板で形成されている。
【００１８】
第１パネル３０にはプレス加工によりフランジ３４（第１接着部、以下、第１インナフランジ３４という）が形成され、前記第２パネル４０にはプレス加工によりフランジ４４（第２接着部、以下、第２インナフランジ４４という）が形成されている。第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とは上下方向に隣接しており、いずれも鋼板で形成されている。第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とは、水平方向の幅Ｗ１，Ｗ２（図２参照）と上下方向の長さＬ１，Ｌ２（図４参照）が互いに同一の値に設定されている一方、各厚みｄ１、ｄ２（図４参照）は異なる値に設定されている。例えば、第１パネル３０の厚みｄ１は０．８ｍｍであり、第２パネル４０の厚みｄ２は１．６ｍｍに設定されている。
【００１９】
図５は、前記サイドフレームアウタパネル１０の概略平面図であり、図６は、図５のＶ−Ｖ線断面図である。このサイドフレームアウタパネル１０には、フロントドアが取り付けられるフロント開口部１１と、リアドアが取り付けられるリア開口部１２とが形成されている。そして、前記フロント開口部１１の周囲およびリア開口部１２の周囲には、フランジ１４（以下、アウタフランジ１４と言う）が形成されている。
【００２０】
前記サイドフレームアウタパネル１０と前記センタピラーインナパネル２０とは、図１等に示すように、サイドフレームアウタパネル１０のうち前記フロント開口部１１と前記リア開口部１２との間の領域にセンタピラーインナパネル２０が取り付けられて、前記アウタフランジ１４と前記センタピラーインナパネル２０の第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とが接着剤４で接着されることで互いに接合される。具体的には、図１０等に示すように、アウタフランジ１４の車体内側表面（接合面）１４ａと、第１インナフランジ３４の車体外側表面（接合面）３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面（接合面）４４ａとが接着剤４により接着される。そして、この接着により、前記第１インナフランジ３４と前記第２インナフランジ４４とが、前記サイドフレームアウタパネル１０および接着剤４を介して接合される。
【００２１】
本接合構造の構築方法では、前記接着剤４に連鎖反応型の接着剤を用いる。具体的には、この接着剤４として、光重合性樹脂（主としてエポキシ樹脂、特に好ましくは脂環式エポキシ樹脂）、光・熱重合開始剤（芳香族スルホニウム塩等）、および光重合開始剤（スルホニウム塩等）を主成分とする樹脂組成物であって、紫外線、電子線、Ｘ線、赤外線、太陽光線、可視光線、レーザビーム（エキシマレーザ、ＣＯ２、レーザー等）、熱線（放射や輻射熱等）等のエネルギー線、或いは熱等の所定量のエネルギーが付与されることによって、その内部にカチオンと硬化反応熱とを積極的に発生させ、これらカチオンと硬化反応熱とによって、連鎖的に硬化反応するものを用いる。
【００２２】
また、前記接着剤４を塗布するための接着剤塗布装置１１０として、図７に示すような装置を用いる。この接着剤塗布装置１１０は、図略のタンクに貯留されている接着剤４を吐出するノズル１１２と、前記接着剤４を前記ノズル１１２に導くホース１１４と、前記ノズル１１２を駆動する駆動ロボット１１５とを有している。
【００２３】
前記接着剤４等を用いた本接合構造の構築方法は、次の各工程を含む。
【００２４】
１）テーラードブランク工程
この工程は、前述のように、前記第１パネル３０と第２パネル４０とを有するセンタピラーインナパネル２０を形成する工程である。
【００２５】
この工程では、まず、前記第１パネル３０を構成する第１の鋼板と、この鋼板よりも厚みが厚いい前記第２パネル４０を構成する第２の鋼板とをレーザー等により溶接する。そして、溶接により一つの素材となった鋼板をプレス加工し、前記第１の鋼板により前記第１インナフランジ３４を有する第１パネル３０を形成するとともに、前記第２の鋼板により第１インナフランジ３４よりも厚みの厚い前記第２インナフランジ４４を有する第２パネル４０を形成する。このようにして、本工程では、前記第１パネル３０と第２パネル４０ひいては第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４とが一体に溶接されたセンタピラーインナパネル２０を形成する。
【００２６】
２）接着剤配置工程
この工程は、前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４との間に前記接着剤４を配置する工程である。
【００２７】
この工程では、まず、図８に示すように、前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａに接着剤４を塗布する。具体的には、前記接着剤塗布装置１１０の駆動ロボット１１５を駆動させて、前記ノズル１１２から、ホース１１４を通して供給された前記接着剤４を、前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａ上にその厚みすなわちアウタフランジ１４の車体内側表面１４ａから垂直な方向の高さがこの車体内側表面１４ａ全体にわたって一定となるように吐出していく。
【００２８】
次に、図９に示すように、前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４が形成された前記センタピラーインナパネル２０を、前記第１インナフランジ３４の車体外側表面３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面４４ａと前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａとの間で接着剤４を挟み込むようにして、前記サイドフレームアウタパネル１０上に載置する。このとき、前記第１インナフランジ３４の車体外側表面３４ａおよび第２インナフランジ４４の車体外側表面４４ａと前記アウタフランジ１４の車体内側表面１４ａとがそれぞれ平行となるようにする。
【００２９】
３）エネルギー付与接着剤決定工程
本方法では、後述する硬化工程において、前記第１インナフランジ３４側に配置された接着剤（第１接着剤）４と前記第２インナフランジ４４側に配置された接着剤（第２接着剤）４の一方側にのみトリガーとなるエネルギーを付与し、この付与部分を起点として接着剤４を連鎖的に硬化させる。この工程では、第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４のいずれ側にトリガーとなるエネルギーを付与するかを決定する。
【００３０】
本発明者らは、連鎖反応型の接着剤を用いて形状あるいは材質の異なる第１接着部と第２接着部とからなる接着部材を被接着部材に接着させる実験を各接着部の形状あるいは材質を種々に変更して行ったところ、第１接着部と第２接着部の熱容量が異なる場合には、これら第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、同じエネルギーを付与した場合でも接着剤の硬化反応が接着部材全体にわたって連鎖する場合としない場合とがあるという結果を得た。換言すれば、第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、接着部材全体にわたって硬化反応を維持するために付与するエネルギーが異なるという結果を得た。
【００３１】
例えば、図１３に示すように、第１接着部５３０としての長さＬ５３０＝３７．５ｍｍ、厚みｄ５３０＝２．０ｍｍ、幅（紙面と垂直な方向）３７．５ｍｍのアルミ板と第２接着部５４０としての長さＬ５４０＝３７．５ｍｍ、厚みｄ５４０＝１．２ｍｍ、幅（紙面と垂直な方向）３７．５ｍｍのアルミ板を長さ方向に隣接した状態で配置することで接着部材５２０を構成して、この接着部材５２０と被接着部材５１０との間に配置した連鎖反応型の接着剤５０４にエネルギーを付与した場合には、厚みの小さい第１接着部５３０の長さ方向端部５３０ｅにトリガーとしてのエネルギーを付与した際には接着剤５０４全体にわたって硬化反応が連鎖するが、厚みの大きい第２接着部５４０の長さ方向の端部５４０ｅに同じ大きさのエネルギーを付与した際には接着剤５０４の硬化反応が第１接着部５３０側に連鎖する前に停止した。なお、この実験において、被接着部材５１０には長さＬ＝１００ｍｍ、厚みｄ３＝１．２ｍｍ、幅２５ｍｍのアルミ板を用い、接着剤５０４には、脂環式エポキシ樹脂１００重量部を主剤として芳香族スルホニウム塩およびスルホニウム塩計３重量部からなる硬化剤が混合された連鎖反応型の接着剤５０４を用い、接着剤５０４の厚みをｄ５０４＝１．０ｍｍとした。
【００３２】
前記のような現象は、第１接着部５３０のアルミ板の方が厚みが小さく熱容量が小さいことで温度上昇が容易に行われるため接着剤５０４と第１接着部５３０との温度差が接着剤５０４と第２接着部５４０との温度差よりも小さく抑えられて接着剤５０４から接着部材５２０側に移動するエネルギー量が小さく抑えられるためと考えられる。すなわち、接着剤５０４から外部に逃げるエネルギー量が小さく抑えられることで、接着剤５０４内でエネルギーがより確実に伝達するためと考えられる。そして、この第１接着部５３０で接着剤５０４の硬化反応が連鎖していく間に第２接着部５４０が第１接着部５３０からの熱伝導により温められて接着剤５０４の硬化反応が第２接着部５４０に到達する時点で第２接着部５４０の温度が十分に高められることで、この第２接着部５４０においても第２接着部５４０と接着剤５０４との温度差が小さく抑えられて接着剤５０４内でのエネルギー伝達が維持されるためと考えられる。
【００３３】
また、本発明者らは、第１接着部と第２接着部の熱容量が同一であっても接着剤と接触する各接合面と垂直な方向における熱抵抗値が異なる場合、例えば、同一の熱伝導率を有する一方接合面と垂直な方向の厚みが異なる場合、あるいは、厚みが同一である一方熱伝導率が異なる場合には、これら第１接着部側に配置された接着剤と第２接着部側に配置された接着剤のいずれにトリガーとなるエネルギーを付与するかによって、同じエネルギーを付与した場合でも接着剤の硬化反応が接着部材全体にわたって連鎖する場合としない場合とがあるという結果、すなわち、接着部材全体にわたって硬化反応を維持するために付与するエネルギーが異なるという結果を得た。具体的には、熱抵抗値が大きい接着部（例えば第１接着部）側に配置された接着剤にトリガーとしてのエネルギーを付与した方が硬化反応の連鎖の停止を回避することができる、すなわち、より小さいエネルギーで硬化反応の連鎖を維持することができるという結果を得た。
【００３４】
これは、熱抵抗値が大きく放熱しにくい接着部では、単位時間に接着部を通って接着剤側から外部に放出されるエネルギー量が小さく抑えられることで、接着剤内でエネルギーがより確実に伝達するためと考えられる。そして、この熱抵抗値が大きい一方の接着部において接着剤の硬化反応が連鎖していく間に他方の接着部が一方の接着部からの熱伝導により温められることで、この他方の接着部においても接着剤内でのエネルギー伝達が維持されるためと考えられる。
【００３５】
以上より、このエネルギー付与接着剤決定工程では、第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とを比較して、より小さい熱容量を有する接着部に配置された接着剤（エネルギー付与接着剤）にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。また、第１接着部と第２接着部の熱容量が同一の場合には、各接着部の熱抵抗値を比較して、より大きい熱抵抗値を有する接着部に配置された接着剤（エネルギー付与接着剤）にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。
【００３６】
本実施形態におけるセンタピラーに接合構造１００を構築する場合では、前述のように、第１接着部に相当する第１インナフランジ３４と第２接着部に相当する第２インナフランジ４４とは同一の材料で長さおよび幅が同一となるよう形成されている一方、第１インナフランジ３４の方が厚みが薄く設定されており、第１インナフランジ３４の方が熱容量が小さくなっている。そのためこのエネルギー付与接着剤決定工程において、第１インナフランジ３４に配置された接着剤４にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。
【００３７】
４）硬化工程
この工程は、前記接着剤４に硬化反応のトリガーとなるエネルギーを付与して接着剤４を硬化させる工程である。
【００３８】
この工程では、紫外線照射により接着剤４にエネルギーを付与する。すなわち、図１０に示すように、紫外線を照射可能な周知の装置であるＵＶ照射装置１３０により前記第１インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射する。
【００３９】
具体的には、第１インナフランジ３４の上端部３４ｅ、すなわち第１インナフランジ３４の上下方向両端のうち第２インナフランジ４４と反対側の端部３４ｅにおいて露出している接着剤４に紫外線を照射する。紫外線が照射された接着剤４は、その内部にカチオンと硬化反応熱とを発生させつつ硬化を開始する。
【００４０】
接着剤４の温度は、紫外線が照射されることでまた硬化反応熱の発生により上昇し、第１インナフランジ３４との間には温度差が生じる。そのため、この温度差に伴い接着剤４内のエネルギーの一部は第１インナフランジ３４側に移動する。しかしながら、前述のように、第１インナフランジ３４の熱容量は小さく、前記エネルギーを受けて第１インナフランジ３４の温度は早期に上昇する。そのため、接着剤４から第１インナフランジ３４に移動するエネルギーは小さく抑えられ、第１インナフランジ３４全体にわたって接着剤４の硬化反応は維持され、この硬化反応は第２インナフランジ４４側に配置された接着剤４に連鎖していく。前記第１インナフランジ３４において接着剤４の硬化反応が連鎖している間に第２インナフランジ４４の温度は第１インナフランジ３４からの熱伝導により高められており、この第２インナフランジ４４側に接着剤４の硬化反応が進んできた時点で第２インナフランジ３３の温度はある程度高められている。そのため、この第２インナフランジ４４側において、接着剤４から第２インナフランジ４４へ移動するエネルギーは小さく抑えられ、第２インナフランジ４４全体にわたって接着剤４の硬化反応が行われる。
【００４１】
このようにして、本工程では、前記接着剤４を硬化させて前記アウタフランジ１４と前記第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とを接合する。
【００４２】
以上のように、本接合構造の構築方法では、熱容量の小さい第１インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射して、この第１インナフランジ３４側の接着剤４から硬化反応を開始させることで、接着剤４に付与するエネルギーを大きくすることなく、前記接着剤４の硬化反応の連鎖をより確実に維持して、前記第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４とをより確実に接合することができる。
【００４３】
本方法では、前記第１インナフランジ３４の熱容量が第２インナフランジ４４の熱容量と同一である一方、第１インナフランジ３４の熱抵抗値が第２インナフランジ４４の熱抵抗値よりも大きい場合にも、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
この場合には、前記エネルギー付与接着剤決定工程にて熱抵抗値の大きい第１インナフランジ３４にトリガーとなるエネルギーを付与するよう決定する。そして、前記硬化工程にてこの第２インナフランジ３４に配置された接着剤４に紫外線を照射する。
【００４５】
紫外線を照射されることで接着剤４は硬化反応熱を発生させつつ硬化反応を開始する。このとき、接着剤４の温度は紫外線が照射されることでまた紫外線照射により開始した硬化反応の反応熱の発生により上昇する。これにより、第１インナフランジ３４では、接着剤４と接している面とこの面に対抗する外部と接している面との間で温度差が生じる。そして、この温度差に伴って接着剤４から第１インナフランジ３４を通って外部にエネルギーが移動する。しかしながら、第１インナフランジ３４の熱抵抗値は大きく、この第１インナフランジ３４を通って外部に移動するエネルギー量は小さく抑えられる。そのため、第１インナフランジ３４全体にわたって接着剤４の硬化反応が維持される。そして、この第１インナフランジ３４において接着剤４の硬化反応が連鎖している間に第２インナフランジ４４の温度が第１インナフランジ３４からの熱伝導により高められる結果、この第２インナフランジ４４側において接着剤４から第２インナフランジ４４へ移動するエネルギーは小さく抑えられ、第２インナフランジ４４においても接着剤４の硬化反応の連鎖が維持され、第１インナフランジ３４と第２インナフランジ４４と前記アウタフランジ１４とが確実に接合される。
【００４６】
ここで、前記硬化工程において紫外線を照射する位置は第１インナフランジ３４の上端部３４ｅに限らない。例えば、図１１に示すように、第１インナフランジ３４の上下方向略中央部分に表裏に貫通する貫通孔３４を形成し、この貫通孔３４において露出している接着剤４に紫外線を照射するようにしてもよい。ただし、第１インナフランジ３４の上端部３４ｅに紫外線を照射してこの上端部３４ｅから接着剤４の硬化反応を開始すれば、接着剤４の硬化反応が第２インナフランジ４４側に進行するまでの時間をより長くしてこの進行までの間に第２インナフランジ４４の温度を第１インナフランジ３４からの熱伝導により十分に高めることができる。そのため、第２インナフランジ４４において接着剤４の硬化反応が進行する際に、接着剤４と第２インナフランジ４４との温度差をより小さく抑えることができ、接着剤４の硬化反応の連鎖をより確実に維持することができる。
【００４７】
また、前記接着剤配置工程において、前記第１インナフランジ３４とアウタフランジ１４との間に配置する接着剤１０４と、第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に配置する接着剤２０４とを、異なる種類の接着剤としてもよい。また、第１インナフランジ３４とアウタフランジ１４との間の接着剤１０４の厚みと第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間の接着剤２０４の厚みとは同じでなくてもよい。しかしながら、本方法では、これら接着剤の厚みや種類を異ならせることなく接着剤の硬化反応をより確実に維持することができるので、第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に同じ種類の接着剤を同じ厚みで配置すれば、より容易に接着剤の配置を行うことができる。
【００４８】
また、前記テーラードブランク工程は省略可能である。
【００４９】
また、前記接着剤４の具体的構成は前記に限らない。例えば、固形の接着剤や、液状の接着剤を用い、これらを第１インナフランジ３４および第２インナフランジ４４とアウタフランジ１４との間に塗布あるいは充填等してもよい。
【００５０】
また、前記硬化工程において、前記接着剤４を硬化させる具体的方法は前記に限らない。
【００５１】
また、本方法の適用は、センタピラーに接合構造１００を構築する場合に限らない。
【符号の説明】
【００５２】
４ 接着剤
１０ サイドフレームアウタパネル（被接着部材）
１４ アウタフランジ
２０ センタピラーインナパネル（接着部材）
３０ 第１パネル
３４ 第１インナフランジ（第１接着部）
４０ 第２パネル（第２接着部材）
４４ 第２インナフランジ（第２接着部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着部材の接合面と当該接着部材から離間した位置に配置される被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築する接合構造の構築方法であって、
前記接着部材として、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材を用い、
外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第１接着剤を前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置するとともに、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第２接着剤を、前記第１接着剤と連続して前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置する接着剤配置工程と、
前記第１接着剤と第２接着剤のうちいずれか一方を、外部からのエネルギーを付与するエネルギー付与接着剤に決定するエネルギー付与接着剤決定工程と、
前記接着剤配置工程の後に実施されて、前記エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを前記特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで前記接着部材と前記被接着部材とを接合する硬化工程とを含み、
前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合構造の構築方法であって、
前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とが同一の場合には、前記第１接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値と第２接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値のうちのより大きい熱抵抗値を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接合構造の構築方法であって、
前記硬化工程では、前記エネルギー付与接着剤の前記特定方向の端部であって、他方の接着剤が配置されている側と反対側の端部にエネルギーを付与することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の接合構造の構築方法であって、
前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離が、前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離と略同一であり、
前記接着剤配置工程では、前記第１接着剤および前記第２接着剤として同じ種類の接着剤が配置されるとともに、これら第１接着剤および前記第２接着剤が当該第１接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さと当該第２接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さとが略同一となるように配置されることを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接合構造の構築方法であって、
前記接着剤配置工程の前に実施されて、前記第１接着部と前記第２接着部とをテーラードブランク工法により互いに接合するテーラードブランク工程を備えることを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項１】
接着部材の接合面と当該接着部材から離間した位置に配置される被接着部材の接合面とが互いに接合された接合構造を構築する接合構造の構築方法であって、
前記接着部材として、材質あるいは形状の少なくとも一方が異なる第１接着部と第２接着部とが特定方向に沿って互いに隣接して配置された接着部材を用い、
外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第１接着剤を前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置するとともに、外部から一部に付与されたエネルギーによって内部エネルギーを自己発生させつつ硬化するとともに、当該内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分がこの内部エネルギーを受けてさらに内部エネルギーを自己発生させつつ硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の第２接着剤を、前記第１接着剤と連続して前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との間に配置する接着剤配置工程と、
前記第１接着剤と第２接着剤のうちいずれか一方を、外部からのエネルギーを付与するエネルギー付与接着剤に決定するエネルギー付与接着剤決定工程と、
前記接着剤配置工程の後に実施されて、前記エネルギー付与接着剤決定工程で決定されたエネルギー付与接着剤にエネルギーを付与して当該エネルギー付与接着剤と他方の接着剤とを前記特定方向に沿って連鎖的に硬化させることで前記接着部材と前記被接着部材とを接合する硬化工程とを含み、
前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量のうちのより小さい熱容量を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接合構造の構築方法であって、
前記エネルギー付与接着剤決定工程では、前記第１接着部の熱容量と第２接着部の熱容量とが同一の場合には、前記第１接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値と第２接着部のその接合面と垂直な方向における熱抵抗値のうちのより大きい熱抵抗値を有する接着部側に配置された接着剤を前記エネルギー付与接着剤に決定することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接合構造の構築方法であって、
前記硬化工程では、前記エネルギー付与接着剤の前記特定方向の端部であって、他方の接着剤が配置されている側と反対側の端部にエネルギーを付与することを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の接合構造の構築方法であって、
前記第１接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離が、前記第２接着部の接合面と前記被接着部材の接合面との距離と略同一であり、
前記接着剤配置工程では、前記第１接着剤および前記第２接着剤として同じ種類の接着剤が配置されるとともに、これら第１接着剤および前記第２接着剤が当該第１接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さと当該第２接着剤の前記接着部材の接合面と垂直な方向の厚さとが略同一となるように配置されることを特徴とする接合構造の構築方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接合構造の構築方法であって、
前記接着剤配置工程の前に実施されて、前記第１接着部と前記第２接着部とをテーラードブランク工法により互いに接合するテーラードブランク工程を備えることを特徴とする接合構造の構築方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−５７８９８（Ｐ２０１１−５７８９８Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１０６１２（Ｐ２００９−２１０６１２）
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１１日（２００９．９．１１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]