JP2007168729A - 樹脂パネル及び自動車のドア - Google Patents

Abstract

【課題】膨張成形された樹脂パネルにおいて、パネル本体全体の強度剛性を向上させて樹脂パネルを被取付体に安定して取り付ける。
【解決手段】外周縁部が各取付部１９から離間しプレート本体１５の一側面側が膨出するとともに他側面側が凹陥する膨出内域面部２７と、膨出内域面部２７の外周縁部と各取付部１９とを連結し所定幅に亘って一側面側が膨出するとともに他側面側が凹陥する膨出連結部２９と、膨出内域面部２７、膨出連結部２９及び各取付部１９に隣接し一側面側が凹陥するとともに他側面部が膨出する膨出外域面部３１とでパネル本体を構成する。プレート本体１５の膨出内域面部２７、膨出連結部２９及び膨出外域面部３１の表面に、膨張成形で、樹脂密度の高いスキン層３３を形成するとともに、内部に多数の空隙を有しスキン層３３に比べて樹脂密度の低い膨張層３５を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、パネル本体の表面にスキン層が形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂パネル及び該樹脂パネルを用いた自動車のドアに関するものである。

特許文献１では、可動型を内部に収容した移動型と固定型とからなる成形型を型閉じした状態で、キャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填し、該キャビティ内で上記繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、上記移動型内で可動型をキャビティ容積が拡大する方向に後退させて繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることにより、スキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂成形体を得るようにしている。そして、この樹脂成形体では、上記膨張層を樹脂成形体のパネル全域に形成することにより軽量化を図っている。また、この特許文献１では、成形体本体表面に凸部を一体に突設するとともに、該凸部に対応する成形体本体内部にその周りの膨張層よりも堅い層を形成することにより、成形体本体の凸部周りの強度剛性を高めている。
特開平１１−１７９７５１号公報（第３頁、図１）

ところで、樹脂成形体が板状パネルであり、この樹脂パネルを被取付体に取り付けるために取付部をパネル本体に一体に成形することがある。この場合、パネル構造が特許文献１のような構造であると、取付部に対応するパネル本体内部にその周りの膨張層よりも堅い層があっても、当該層は膨張層に変わりはなく、パネル本体の取付部周りの強度剛性、ひいてはパネル全体の強度剛性を十分に確保することができないばかりか、捻り剛性及び曲げ剛性が不足する場合がある。これでは、樹脂パネルを被取付体に安定して取り付けることができない。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張成形された樹脂パネルにおいて、パネル本体全体の強度剛性を向上させて樹脂パネルを被取付体に安定して取り付けることである。

上記の目的を達成するため、この発明は、パネル本体の面構造を工夫したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、板状パネル本体の外周縁部近傍に該パネル本体を被取付体に取り付ける取付部が複数個一体に成形された樹脂パネル及び自動車のドアを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１及び２に記載の発明は、樹脂パネルに関するものであり、そのうち請求項１に記載の発明は、上記パネル本体は、外周縁部が上記各取付部から離間しパネル本体の一側面側が膨出するとともに他側面側が凹陥する膨出内域面部と、該膨出内域面部の外周縁部と上記各取付部とを連結し所定幅に亘って上記一側面側が膨出するとともに上記他側面側が凹陥する膨出連結部と、上記膨出内域面部、膨出連結部及び各取付部に隣接し上記一側面側が凹陥するとともに上記他側面部が膨出する膨出外域面部とを備え、上記パネル本体の膨出内域面部、膨出連結部及び膨出外域面部は、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、キャビティ容積を拡大して上記繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることにより、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成されて構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、各取付部はソリッド層であり、該各取付部には締結用の貫通孔がパネル本体を貫通するように形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドア本体の上記ドアインナパネルにキャリアプレートが取り付けられ、ドアトリムが上記キャリアプレートを車室内側から被うように上記ドアインナパネルに取り付けられた自動車のドアに関するものであって、上記キャリアプレートは請求項１又は２に記載の樹脂パネルで構成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、パネル本体の表面にスキン層が形成されるとともに、内部に多数の空隙を有する膨張層が形成され、樹脂パネルの軽量化を図ることができる。また、各取付部を膨出連結部を介して膨出内域面部に連結し、かつ上記膨出内域面部と膨出連結部とをパネル面に対して同じ向きに膨出させるとともに、これらと膨出外域面部とをパネル面に対して互いに逆向きに膨出させているので、パネル本体の各取付部周りの強度剛性、ひいてはパネル全体の強度剛性、特に捻り剛性及び曲げ剛性が向上し、樹脂パネルを被取付体に安定して取り付けることができる。

請求項２に係る発明によれば、各取付部はソリッド層で堅くなっているため、該各取付部に形成された締結用の貫通孔がパネル本体を貫通していても、各取付部の強度剛性を十分に確保することができる。

請求項３に係る発明によれば、軽量でかつ強度剛性、特に捻り剛性及び曲げ剛性が向上したキャリアプレートを備えた自動車のドアとすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図６は自動車のサイドドア１の断面図である。該サイドドア１はドアアウタパネル３とドアインナパネル５とからなる金属製のドア本体７を備え、該ドア本体７の上記ドアインナパネル５（被取付体）にこの発明の実施形態に係る樹脂パネルとしての樹脂製キャリアプレート（ドアモジュール）９がシール材１１を介して取り付けられ、ドアトリム１３が上記キャリアプレート９を車室内側から被うように上記ドアインナパネル５に取り付けられている。

上記キャリアプレート９は、繊維入り熱可塑性樹脂で成形され、その主体をなすパネル本体としてのプレート本体１５を備えている。該プレート本体１５の一側面（車室外側面）の外周縁部には、図１にも示すように、上記シール材１１を収容するシール溝部１７が形成されている。また、上記プレート本体１５の外周縁部近傍（シール溝部１７内側）には、プレート本体１５をドアインナパネル５に取り付ける取付部１９が複数個所定間隔をあけて全周に亘って一体に成形され、該各取付部１９には締結用の貫通孔１９ａがプレート本体１５を貫通するように形成されている。そして、キャリアプレート９をドアインナパネル５に重ねて上記各取付部１９の貫通孔１９ａをドアインナパネル５の複数個のボルト挿通孔５ａに対応させた状態で、ボルト２１を車室内側から各貫通孔１９ａ及びボルト挿通孔５ａに挿通し、ドアインナパネル５の車室外側面に溶着されたウェルドナット２３螺合させることにより、キャリアプレート９をドアインナパネル５に取り付けている（図６参照）。さらに、上記プレート本体１５のほぼ中央には、図示しないウインドガラス昇降用モータを取り付けるための平面視略略三角形の取付部２５が成形され（図１参照）、該取付部２５には円形状のモータ取付孔２５ａがプレート本体１５を貫通するように形成されているとともに、該モータ取付孔２５ａの周りには３個のネジ挿通用の貫通孔２５ｂが三角形の頂点の位置に対応してプレート本体１５を貫通するように形成されている。

上記プレート本体１５は、図１〜５に示すように、外周縁部が上記各取付部１９から離間しプレート本体１５の一側面側（車室外側面側）が膨出するとともに、他側面側（車室内側面側）が凹陥する平面視略矩形の膨出内域面部２７を備えている。また、上記膨出内域面部２７の外周縁部と上記各取付部１９（図１右上隅の取付部１９を除く）とは、所定幅に亘って上記一側面側（車室外側面側）が膨出するとともに、上記他側面側（車室内側面側）が凹陥する平面視略三角形の膨出連結部２９により連結されている。これら膨出内域面部２７と膨出連結部２９とはパネル面に対して同じ向き（車室外側面側）に膨出しているが、膨出内域面部２７が膨出連結部２９よりも膨出量が多くなっている。また、上記シール溝部１７形成箇所も車室外側面側に膨出しており、該シール溝部１７形成箇所と上記各取付部１９（図１右側上下方向中間部の取付部１９を除く）とは橋絡部３２で連結されている。さらに、上記膨出内域面部２７、膨出連結部２９、各取付部１９、シール溝部１７成形箇所及び橋絡部３２には、上記一側面側（車室外側面側）が凹陥するとともに上記他側面部（車室内側面側）が膨出する膨出外域面部３１が隣接し、該膨出外域面部３１は上記膨出内域面部２７及び膨出連結部２９とパネル面に対して互いに逆向き（車室内側面側）に膨出している。

上記プレート本体１５の膨出内域面部２７、各膨出連結部２９、膨出外域面部３１、橋絡部３２及びシール溝部１７成形箇所は、後述する成形型３９のキャビティ４７内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、取付部１９，２５を除くプレート本体１５に対応するキャビティ容積を拡大して上記繊維入り熱可塑性樹脂Ｒを膨張させることにより、図２〜５に示すように、空隙がなく樹脂密度の高い堅いスキン層３３が表面に形成されるとともに、多数の空隙（図示せず）を有し上記スキン層３３に比べて樹脂密度の低い膨張層３５が内部に形成されている。図６では作図上の都合によりプレート本体１５を単一層として表している。

これに対し、上記取付部１９，２５は、膨張成形時に該取付部１９，２５に対応するキャビティ容積を拡大せず、膨張層３５を有しない堅いソリッド層３７からなっている。なお、上記取付部１９，２５は共にソリッド層３７であるが、取付部１９の厚みはその周りの板厚よりも厚く形成され（図２参照）、取付部２５の厚みはその周りの板厚よりも薄く形成されている（図５参照）。

このようなキャリアプレート９は、図７に示すような成形型３９を用いて成形される。

この成形型３９は、成形面４１ａがプレート本体１５の車室内側面の形状に対応した固定型４１と、該固定型４１に対して進退可能に対向配置され成形面４３ａにプレート本体１５の取付部１９，２５を除く車室外側面の形状に対応した可動型４３と、該可動型４３側に設けられた取付部１９形成用のスライド型４５及び取付部２５形成用のスライド型（図示せず）とを備えている。なお、図７中、４５ａは取付部１９の貫通孔１９ａを形成するためにスライド型４５の成形面４５ｂに突設した突起部である。

そして、まず、図７（ａ）に示すように、スライド型４５を進出させた状態で成形型３９を型閉じて突起部４５ａ先端を固定型４１の成形面４１ａに当接させる。

次いで、キャビティ４７内に射出機（図示せず）からガラス繊維等の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒ（例えば繊維入りポリプロピレン樹脂）を射出充填する。

その後、成形型３９のキャビティ４７内で繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが固化する過程で、すなわち、キャビティ４７における成形型３９（固定型４１、可動型４３）の成形面４１ａ，４３ａ近傍にスキン層３３が生成された時点で、図７（ｂ）に示すように、スライド型４５を後退させずに可動型４３だけをキャビティ容積が拡大する型開き方向Ａに後退させる。つまり、可動型４３を固定型４１から僅かに離れさせ、キャビティ容積を例えば２倍もしくはそれ以上に拡大させる。この段階で、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、成形型３９（固定型４１及び可動型４３）の成形面４１ａ，４３ａと接触する部分が型温の影響により早期に冷却されているため、空隙がなく堅いスキン層３３となって表面層を構成する。一方、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの内側部分は型温の影響を受け難く、粘度の高いゲル状態になっている。したがって、キャビティ容積の拡大により、それまで固定型４１及び可動型４３で圧縮されている繊維入り熱可塑性樹脂Ｒが可動型４３の成形面４３ａに引っ張られて膨張する。この際、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒも上記圧縮から解放されて弾性的に復元し、この弾性復元力（スプリングバック現象）によっても上記熱可塑性樹脂Ｒが膨張する。このことにより、空隙がなく堅いスキン層３３が表面に形成されるとともに、内部に多数の空隙（図示せず）を有する膨張層３５が形成されたプレート本体１５が膨張成形される。また、キャリアプレート９取付用の複数個の取付部１９及びウインドガラス昇降用モータ取付け用の取付部２５に対応するキャビティ４７内の繊維入り熱可塑性樹脂Ｒは、可動型４３がキャビティ容積を拡大する方向に後退しても、スライド型４５は後退しないので、当該キャビティ空間は拡大せず、したがって、可動型４３の成形面４３ａに引っ張られずに動かないため、堅いソリッド層３７からなる取付部１９，２５がプレート本体１５に一体に成形される。このようにして膨出成形されたキャリアプレート９のプレート本体１５は、パネル面に対して同じ向き（車室外側面側）に膨出した膨出内域面部２７、膨出連結部２９、シール溝部１７及び橋絡部３２と、これらとパネル面に対して互いに逆向き（車室内側面側）に膨出した膨出外域面部３１とを備えている。

したがって、上記キャリアプレート９では、プレート本体１５が膨張層３５を有しないソリッド層のみからなりかつ本実施形態のプレート本体１５と同一肉厚である場合に比べて、キャリアプレート９の軽量化を図ることができる。

また、各取付部１９を膨出連結部２９を介して膨出内域面部２７に連結し、かつ上記膨出内域面部２７及び膨出連結部２９と膨出外域面部３１とをプレート本体１５のプレート面に対して互いに逆向きに膨出させているので、プレート本体１５の各取付部１９周りの強度剛性、ひいてはキャリアプレート９全体の強度剛性、特に捻り剛性及び曲げ剛性が向上し、キャリアプレート９をドアインナパネル５に安定して取り付けることができる。特に、本実施形態のように、キャリアプレート９には、重量の大きいウインドガラス昇降用モータ、ウインドガラス昇降用レール等を取り付けた場合、サイドドア１を開閉した際、キャリアプレート９に曲げ荷重が作用するが、取付部１９，２５が膨出内域面部２７及び膨出連結部２９によって連結されているため、キャリアプレート９の曲げ（撓み）変形を防止することができる。

さらに、各取付部１９がソリッド層であるため、締結用の貫通孔１９ａがプレート本体１５を貫通するように形成されていても、各取付部１９の強度剛性を十分に確保することができる。同様に、取付部２５もソリッド層３７であるため、モータ取付孔２５ａやネジ挿通用の貫通孔２５ｂがプレート本体１５を貫通するように形成されていても、取付部２５の強度剛性を十分に確保することができる。したがって、軽量でかつ強度剛性が向上したキャリアプレート９を備えた自動車のサイドドア１とすることができる。また、各取付部１９とシール溝部１７形成箇所とを膨張層３５を有する橋絡部３２で連結しているので、これによってもキャリアプレート９の強度剛性を確保することができる。

なお、上記の実施形態において、膨出内域面部２７には、ソリッド層３７からなる取付部２５を１箇所形成したが、このようなソリッド層３７は部分的に複数形成してもよく、ソリッド層３７を全く形成しなくてもよい。また、膨出外域面部３１にもソリッド層３７のみからなる取付部等を部分的に形成してもよく、さらに膨出内域面部２７と同じ方向に膨出する膨出部を部分的に形成してもよい。さらにまた、上記の実施形態において、橋絡部３２は膨張層３５を有するように形成したが、取付部１９と同様にソリッド層３７のみから形成されるようにしてもよい。

また、上記の実施形態において、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒに発泡材を含有させれば、可動型４３の後退量すなわち膨張倍率を大きくしてプレート本体１５の可動型後退方向の肉厚（板厚）を厚くした場合、繊維入り熱可塑性樹脂Ｒの膨張量が不足しても、発泡材の発泡力（膨張圧）がそれを補完して空隙を確実に形成することができて好ましい。これらの場合、発泡材としては、化学反応によりガスを発生させる化学的発泡材や、二酸化炭素ガス及び窒素ガス等の不活性ガスを用いる物理的発泡材等がある。

さらに、上記の実施形態では、樹脂パネルが自動車のサイドドア１のキャリアプレート９である場合を示したが、インストルメントパネル、ドアトリム、トランクボード等の他の自動車用パネルや自動車以外の家電製品、住宅用パネル等にも適用することができるものである。

この発明は、パネル本体の表面にスキン層が形成されるとともに多数の空隙を有する膨張層が内部に形成された樹脂パネル及び該樹脂パネルを用いた自動車のドアとして有用である。

キャリアプレートを車室外側から見た正面図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１のIII −III 線における断面図である。 図１のIV−IV線における断面図である。 図１のＶ−Ｖ線における断面図である。 図１のII−II線に相当する自動車のドアの断面図である。 （ａ）はキャビティ内に繊維入り熱可塑性樹脂を射出充填した状態を示す図２対応箇所の成形型断面図、（ｂ）は図７（ａ）の可動型をキャビティ容積が拡大する方向に僅かに後退させた成形型断面図である。

符号の説明

１ ドア
３ ドアアウタパネル
５ ドアインナパネル（被取付体）
７ ドア本体
９ キャリアプレート（樹脂パネル）
１３ ドアトリム
１５ プレート本体（パネル本体）
１９ 取付部
１９ａ 貫通孔
２７ 膨出内域面部
２９ 膨出連結部
３１ 膨出外域面部
３３ スキン層
３５ 膨張層
３７ ソリッド層
３９ 成形型
４７ キャビティ
Ｒ 繊維入り熱可塑性樹脂

Claims (3)

1. 板状パネル本体の外周縁部近傍に該パネル本体を被取付体に取り付ける取付部が複数個一体に成形された樹脂パネルであって、
   上記パネル本体は、外周縁部が上記各取付部から離間しパネル本体の一側面側が膨出するとともに他側面側が凹陥する膨出内域面部と、
   該膨出内域面部の外周縁部と上記各取付部とを連結し所定幅に亘って上記一側面側が膨出するとともに上記他側面側が凹陥する膨出連結部と、
   上記膨出内域面部、膨出連結部及び各取付部に隣接し上記一側面側が凹陥するとともに上記他側面部が膨出する膨出外域面部とを備え、
   上記パネル本体の膨出内域面部、膨出連結部及び膨出外域面部は、成形型のキャビティ内に射出充填した繊維入り熱可塑性樹脂が固化する過程で、キャビティ容積を拡大して上記繊維入り熱可塑性樹脂を膨張させることにより、樹脂密度の高いスキン層が表面に形成されるとともに多数の空隙を有し上記スキン層に比べて樹脂密度の低い膨張層が内部に形成されて構成されていることを特徴とする樹脂パネル。
2. 請求項１に記載の樹脂パネルにおいて、
   各取付部はソリッド層であり、該各取付部には締結用の貫通孔がパネル本体を貫通するように形成されていることを特徴とする樹脂パネル。
3. ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドア本体の上記ドアインナパネルにキャリアプレートが取り付けられ、ドアトリムが上記キャリアプレートを車室内側から被うように上記ドアインナパネルに取り付けられた自動車のドアであって、
   上記キャリアプレートは請求項１又は２に記載の樹脂パネルで構成されていることを特徴とする自動車のドア。

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