JP2007203901A

JP2007203901A - 自動車用パネル材

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Publication number: JP2007203901A
Application number: JP2006025686A
Authority: JP
Inventors: Noburu Tao; 宣田尾; Hiroyuki Okunaka; 啓之奥中; Hirotatsu Kanda; 寛達神田; Shinji Ago; 真司吾郷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: CN101011929B; CN101011929A; JP4908862B2

Abstract

【課題】自動車用パネル材において、外観のよい縁部を得ると共に、締結強度を向上させ、さらに、製造工程数を低減させる。
【解決手段】自動車用パネル材１０は、アウタパネル１４とインナパネル１６とが重ねられた状態で巻締めにより締結された縁部１８を有する。この自動車用パネル材１０の縁部１８では、アウタパネル１４の先端面１４ａと、インナパネル１６の先端面１６ａとが夫々インナパネル１６及びアウタパネル１４により内包された状態で巻締めされることにより、アウタパネル１４とインナパネル１６とが強固に締結される。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車用パネル材に関し、特に自動二輪車や自動四輪車に好適に用いられる自動車用パネル材に関する。

従来、自動車のボンネット、トランク及びドア等の自動車用パネル材の縁部には、アウタパネルとインナパネルとを重ね、アウタパネルの縁部に起立するように成形したフランジをインナパネルを挟み込むように折り曲げるヘミング構造が用いられている。

例えば、特許文献１には、インナパネルの縁部に対しアウタパネルの縁部を折り曲げることにより挟み込んで締結した自動車用ドアのパネル材が記載されている。

図１４は、上記従来の構成による自動車用パネル材の縁部を板厚方向で切断した縦断面図である。この場合には、略Ｌ字状に予備曲げされたアウタパネル１００のヘムフランジ１００ｂを更に折り曲げることにより、図１４に示すように、インナパネル１０２の先端面１０２ａを挟み込んで締結して縁部を構成している。

特開２００３−１７０７４１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、アウタパネル１００のヘムフランジ１００ｂによりインナパネル１０２を挟み込んで締結しているだけであるため、締結強度の不足が懸念され、接着剤やスポット溶接等を併用して強度の不足を補う必要が生じる場合がある。また、アウタパネル１００の先端面１００ａが外部に露出することによる錆の発生等の問題を回避するため、例えば、ダストシーラ等のシール材１０４を塗布する必要がある（図１２参照）。このため、接着剤を塗布する工程、スポット溶接を行う工程及びシール材１０４を塗布する工程等が必要となり、製造工程数が多くなるという問題がある。

さらに、自動車用パネル材のように、縁部に多くの曲率を有する三次元形状が要求されるパネル材の縁部を曲げて締結する際には、締結後のしわの発生等の防止のため、曲率部分のヘムフランジだけを他の部分のヘムフランジに比べて短くする必要があった。このため、曲率を有する部分、例えば、図１５に示すようなコーナ部では、折り曲げ時には図１６中の矢印に示す方向の力が作用するため、しわが生じ易く、該コーナ部でのアウタパネル１００のヘムフランジ１００ｂを短くするしか対応する方法がなく、外観上見劣りがしていた。

さらにまた、アウタパネル１００の折り曲げ部に、図１４中の矢印Ｂ方向（Ｒ０部分から広がる方向）の力が作用し、該折り曲げ部がやや丸くなり、曲率半径Ｒ０が大きくなることによって、いわゆるダレを生じるため、外観が一層損なわれるという問題があった。

本発明は、係る従来の課題を考慮してなされたものであり、縁部に多くの曲率を有する三次元形状が要求される自動車用パネル材において、外観の優れた縁部を得ると共に、締結強度が高く、さらに、製造工程数を低減させることを可能とする自動車用パネル材を提供することを目的とする。

本発明の自動車用パネル材は、重ねられた複数の板部材が締結された縁部を有する自動車用パネル材であって、前記縁部は、前記各板部材の各先端面が内包された状態で巻締めされて締結されていることを特徴とする。

このような構成によれば、多くの曲率を有する三次元形状が要求される自動車用パネル材であっても、外観に優れ、締結強度の高い縁部を得ることができる。

また、前記縁部において最も外側の前記板部材の前記先端面より最も離れた曲げ部から形成され、前記縁部の外端部を形成する面を外側端面と称し、前記最も外側の前記板部材の前記外側端面とは、前記先端面を挟んで反対側に形成される面を内側端面と称するときに、前記内側端面の曲率半径を（ｒ）、前記各板部材の合計板厚を（Ｔ）、前記最も外側の前記板部材の板厚を（ｔ１）、前記外側端面の高さを（ｈ）とすると、
ｔ１＜ｒ≦（ｈ−Ｔ）／２
を満たすことにより、内側の板部材の先端面が外側の板部材により確実に挟み込まれる。このため、締結強度を高くすることができると共に、締結時における縁部の損傷を防止できる。なお、前記曲げ部とは、折り曲げされた曲げ部や湾曲された曲げ部等を含むものである。

さらに、前記縁部において前記各板部材が互いに重なる方向には隙間がなく、前記各板部材同士が相互に接触していると、縁部での締結強度が一層向上すると共に、外観が一層向上する。

さらにまた、前記縁部を前記板部材の板厚方向で切断した断面において、前記内包された前記各板部材の前記各先端面と接する各隙間部分の合計面積を（Ａ）、前記各板部材の板厚を夫々（ｔ１，ｔ２，．．．，ｔｎ）、円周率を（π）とすると、
Ａ≧Σ｛（ｔi／２）²／２｝・π （i＝１，２，．．．，ｎ）
を満たすことにより、内側の板部材及び外側の板部材の各先端面と接する部分に十分な隙間を確保できるため、各板部材の板厚等に若干のバラツキがあったとしても、確実に巻締めを行うことができる。

また、前記縁部において最も外側の前記板部材の前記先端面より最も離れた曲げ部から形成され、前記縁部の外端部を形成する面を外側端面と称するときに、前記外側端面の前記板部材からの曲げ角度は、９０°以下であると、曲げ部でのダレ等を抑制できるため外観がより一層向上する。なお、前記曲げ部とは、折り曲げされた曲げ部や湾曲された曲げ部等を含むものである。

本発明によれば、縁部に多くの曲率を有する三次元形状が要求される自動車用パネル材であっても、外観のよい縁部を得ることができる。さらに、本発明によれば、自動車用パネル材の縁部における締結強度を高めることができると共に、製造工程数を低減することができる。

以下、本発明に係る自動車用パネル材について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用パネル材１０の適用例である自動車後部ドア１２の一部切欠斜視図であり、図２は、図１中のＡ矢視方向（車内側から自動車後部ドア１２を見た方向）からの自動車後部ドア１２の正面図である。

自動車後部ドア１２は、板部材であるアウタパネル１４及びインナパネル１６が縁部１８で巻締めにより締結されて形成される自動車用パネル材１０と、この自動車用パネル材１０の上部に取り付けられる窓枠２０とから構成される。アウタパネル１４及びインナパネル１６は、例えば、所定の形状に打抜き加工されている板金素材（金属製）により形成される。

前記巻締めにより締結される縁部１８は、例えば、図２中の帯状網目部Ｈで示す部分であって、自動車後部ドア１２の全周に亘って三次元的に延在している。なお、縁部１８は、図３Ｃに示すように、アウタパネル１４の先端面１４ａとインナパネル１６の先端面１６ａとが内包されて巻締めにより締結されている。

次に、上記のように巻締めにより締結される縁部１８の成形方法の一例について、図３〜図５を参照して説明する。

図３Ａは、本実施形態に係る自動車用パネル材１０の縁部の締結前に、アウタパネル１４とインナパネル１６とを重ねた状態を示す縦断面図であり、図３Ｂは、前記重ねたアウタパネル１４がインナパネル１６からずれている部分Ｌを略円形状に巻締め成形（カール成形）して縁部１９を形成した状態を示す縦断面図であり、図３Ｃは、前記カール成形した縁部１９を扁平に変形させ（潰し）ながら成形（シーム成形）して縁部１８を形成した状態を示す縦断面図である。

先ず、図３Ａに示すように、アウタパネル１４とインナパネル１６とを重ねる。このとき、アウタパネル１４をインナパネル１６よりも部分Ｌだけずらして配置する。なお、この場合、アウタパネル１４及びインナパネル１６の先端面１４ａ及び先端面１６ａを有する先端部は予め若干曲げられ、フランジ部１４ｂ及びフランジ部１６ｂが形成されている（予備曲げ）。

次に、図３Ｂに示すように、アウタパネル１４の部分Ｌにカール成形を施して巻締めし、略円形状の縁部１９を形成する。

この場合のカール成形方法としては、例えば、図４に示すように、重ねたアウタパネル１４及びインナパネル１６を、載置台２２の載置面２４上に載置し、押さえパッド２５により押圧固定する。その後、カール部２６を有するカールパンチ２８を載置面２４上を摺動させながら移動させて巻締めする。このように、アウタパネル１４の部分Ｌをカール部２６により略円弧状に成形すると、外観のよい縁部１９を容易に得ることができる。

次に、図３Ｃに示すように、前記縁部１９を扁平に変形するように押圧する、すなわち縁部１９を潰して巻締めるシーム成形を施して縁部１８を形成する。

この場合のシーム成形方法としては、例えば、図５に示すように、載置面２４上でのカール成形後、押さえパッド２５によりアウタパネル１４及びインナパネル１６を固定した状態で、カールパンチ２８を退避させ、シームパンチ３０のシーム部３２にて前記縁部１９を扁平に変形させながらシーム成形する。このとき、縁部１９から縁部１８へと扁平に変形する過程では、アウタパネル１４及びインナパネル１６において塑性流動が生じる。そして、この塑性流動により、図７中の矢印Ａ方向（Ｒ部分へ向かう方向）の力が作用して縁部１８における曲率半径Ｒ部分を十分に小さくすることができ、ダレの発生が防止されるため、一層外観のよい縁部１８を容易に得ることができる。

また、自動車用パネル材１０では、上記のように巻締めにより締結することで、図８に示すようなコーナ部において、曲げる際に図９中の矢印に示す方向の力が作用する。これにより、上記従来の構成（図１５及び図１６参照）では材料の縮みによりしわが発生していた部分（Ｓｉｎ側）で材料が伸びるため、一層曲率の小さなコーナ部等においても予備曲げ時のフランジ長さを短くすることなく、しわの発生を防止しながら成形することができる。

なお、本実施形態に係る自動車用パネル材１０では、その適用箇所、例えば、ドアやボンネット等における必要な締結強度や要求される外観形状等に応じて、上記カール成形のみを施した縁部１９を形成して用いてもよく、必ずしもシーム成形まで行う必要はない。すなわち、比較的締結強度の要求が低い箇所に用いられる自動車用パネル材１０には、カール成形のみを施し、より高い締結強度の要求がある箇所に用いられる自動車用パネル材１０には、シーム成形まで施行する等使い分けると好適であるが、詳細は後述する。

次に、基本的には以上のように形成される自動車用パネル材１０の作用効果について、主に図６及び図７を参照して説明する。図６は、カール成形後の自動車用パネル材１０の縁部１９の縦断面図であり、図７は、シーム成形後の自動車用パネル材１０の縁部１８の縦断面図である。

本実施形態の自動車用パネル材１０では、図６及び図７に示すように、カール成形後の縁部１９及びシーム成形後の縁部１８において、最も外側の板部材であるアウタパネル１４の先端面１４ａより最も離れた曲げ部から形成され、縁部１９及び縁部１８の外端部を形成する面を外側端面Ｓｏｕｔと称し、この外側端面Ｓｏｕｔとは、先端面１４ａを挟んで反対側に形成される面を内側端面Ｓｉｎと称するものとする。

そして、この場合、内側端面Ｓｉｎの曲率半径ｒと、アウタパネル１４の板厚ｔ１と、アウタパネル１４及びインナパネル１６の合計板厚Ｔと、縁部１９の高さ（外側端面Ｓｏｕｔの高さ）ｈとの関係は、次式（１）を満たすとよい。
ｔ１＜ｒ≦（ｈ−Ｔ）／２（１）

すなわち、ｔ１＜ｒを満たすことにより、インナパネル１６の先端面１６ａがアウタパネル１４により確実に挟み込まれるため、締結強度を高くすることが可能となる。また、ｒ≦（ｈ−Ｔ）／２を満たすことにより、カール成形を施す際に、インナパネル１６の先端面１６ａにアウタパネル１４が接触することを防止しながら巻締めすることが可能となり、縁部１９の損傷を防止できる。

一方、図７に示すように、アウタパネル１４の板厚をｔ１、インナパネル１６の板厚をｔ２、円周率をπとすると、アウタパネル１４の先端面１４ａと接する間隙３４と、インナパネル１６の先端面１６ａと接する間隙３６との合計面積Ａ１は、次式（２）を満たすとよい。
Ａ１≧｛（ｔ１／２）²／２｝＋｛（ｔ２／２）²／２｝・π （２）

すなわち、間隙３４と間隙３６との合計面積Ａ１が、先端面１４ａを直径とする半円の面積と、先端面１６ａを直径とする半円の面積との合計面積以上であると、アウタパネル１４及びインナパネル１６の先端面１４ａ及び先端面１６ａと接する部分に十分な隙間を確保できるため、アウタパネル１４やインナパネル１６の板厚等に若干のバラツキがあったとしても、確実に巻締めすることが可能となる。

なお、上式（２）は、巻締めにより締結される板部材が、上記のようにアウタパネル１４とインナパネル１６の２枚のみの場合に限らず、３枚以上の場合にも適用することができる。この場合には、各板部材の各先端面と接する各間隙部分の合計面積をＡ、各板部材の各板厚を（ｔ１，ｔ２，．．．，ｔｎ）とすると、次式（３）のように表すことができる。
Ａ≧Σ｛（ｔi／２）²／２｝・π （i＝１，２，．．．，ｎ）（３）

つまり、各板部材の各先端面と接する各間隙部分の合計面積Ａが、各板部材の各先端面を直径とする各半円の合計面積以上となればよい。

さらに、図７に示すように、シーム成形後の縁部１８における外側端面Ｓｏｕｔのアウタパネル１４からの曲げ角度θが９０°以下であると、曲率半径Ｒ部分を十分に小さくすることができ、ダレの発生が防止されて縁部１８の外観が一層向上する。

また、図７に示すように、縁部１８においてアウタパネル１４とインナパネル１６が互いに重なる方向（図７中の点線Ｂの方向）には隙間がないように、アウタパネル１４とインナパネル１６とを相互に接触させてシーム成形を施すと、縁部１８において上記塑性流動が生じるため、当該縁部１８での締結強度が一層向上すると共に、外観が一層向上するため好適である。

以上のように、本実施形態に係る自動車用パネル材１０によれば、自動車後部ドア１２のような曲率を多く有する三次元的な縁部であっても、均一のフランジを有する縁部１８が形成されるため、外観が向上する。

また、アウタパネル１４及びインナパネル１６の先端面１４ａ及び先端面１６ａを内包するように巻締めすることによる当該先端面１４ａ、１６ａでの防錆及びシール材の塗布工程等の省略が可能となり、コスト低減や製造工程数の低減が可能となる。

さらに、カール成形後にシーム成形を施すことにより、上記従来のヘミング構造の曲率Ｒ０（図１４参照）よりも曲率Ｒを小さくすることができるため（図７参照）、いわゆるダレを抑制でき、外観が一層向上する。

また、上記従来のヘミング構造に比べて、縁部１８での締結強度が向上するため、より強固な縁部１８を有する自動車用パネル材１０を得ることができる。

ところで、本実施形態に係る自動車用パネル材１０では、上記のような構成により、アウタパネル１４とインナパネル１６との板厚の違いの影響を受けることなく、カール成形及びシーム成形による巻締めによる締結を行うことができる。

例えば、図１０Ａに示すように、アウタパネル１４の板厚ｔ１がインナパネル１６の板厚ｔ２よりも厚い場合、すなわち、ｔ１＞ｔ２の場合であっても、図１０Ｂ及図１０Ｃに示すように、カール成形及びシーム成形を施し、巻締めにより締結された縁部１８、１９を得ることが可能である。

また、図１１Ａに示すように、アウタパネル１４の板厚ｔ１がインナパネル１６の板厚ｔ２よりも薄い場合、すなわち、ｔ１＜ｔ２の場合であっても、図１１Ｂ及図１１Ｃに示すように、カール成形及びシーム成形を施して、巻締めにより締結された縁部１８、１９を得ることが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記実施形態では、自動車用パネル材１０として、アウタパネル１４及びインナパネル１６の２枚の板部材を用いるものとしたが、これに限らず、前記板部材を３枚以上としても本発明に係る自動車用パネルを実施することは当然可能である。

また、上記実施形態の自動車用パネル材１０については、自動車後部ドア１２を例示して説明したが、これに限らず、その他の箇所についても適用可能となることはもちろんである。例えば、自動車用パネル材１０の適用箇所としては、図１２及び図１３に示すように、自動車前部ドア３８、ボンネット４０、トランク４２等を挙げることができる。

また、上記のように、本実施形態に係る自動車用パネル材１０では、その用途に応じて、カール成形のみを施した縁部１９を形成させる場合と、シーム成形を施した縁部１８を形成させる場合とが選択可能である。このため、例えば、上記ボンネット４０及びトランク４２を例として説明すると、ボンネット４０のフロントガラス４４と対峙する縁部４０ａ及びトランク４２のリアガラス４６と対峙する縁部４２ａについては、カール成形のみを施すとよい。一方、ボンネット４０の前記縁部４０ａ以外の縁部４０ｂ及びトランク４２の前記縁部４２ａ以外の縁部４２ｂについては、シーム成形まで施すとよい。

本発明の一実施形態に係る自動車用パネル材の適用例である自動車後部ドアの一部切欠斜視図である。図１中のＡ矢視方向からの自動車後部ドアの正面図である。図３Ａは、前記自動車用パネル材の縁部の締結前にアウタパネルとインナパネルとを重ねた状態を示す縦断面図であり、図３Ｂは、前記重ねたアウタパネルとインナパネルをカール成形した状態を示す縦断面図であり、図３Ｃは、前記カール成形した縁部をシーム成形した状態を示す縦断面図である。前記自動車用パネル材の縁部をカール成形する方法の一例を示す説明図である。前記自動車用パネル材の縁部をシーム成形する方法の一例を示す説明図である。前記自動車用パネル材のカール成形後の縁部の縦断面図である。前記自動車用パネル材のシーム成形後の縁部の縦断面図である。前記自動車用パネル材のコーナ部を含む平面図である。前記コーナ部における縁部の拡大斜視図である図１０Ａは、インナパネルよりもアウタパネルの方が板厚が厚い場合における縁部の締結前にアウタパネルとインナパネルとを重ねた状態を示す縦断面図であり、図１０Ｂは、前記重ねたアウタパネルがインナパネルをカール成形した状態を示す縦断面図であり、図１０Ｃは、前記カール成形した縁部をシーム成形した状態を示す縦断面図である。図１１Ａは、インナパネルよりもアウタパネルの方が板厚が薄い場合における縁部の締結前にアウタパネルとインナパネルとを重ねた状態を示す縦断面図であり、図１１Ｂは、前記重ねたアウタパネルがインナパネルをカール成形した状態を示す縦断面図であり、図１１Ｃは、前記カール成形した縁部をシーム成形した状態を示す縦断面図である。前記自動車用パネル材の自動車への適用箇所を示す車体前方からの斜視図である。前記自動車用パネル材の自動車への適用箇所を示す車体後方からの斜視図である。従来方法における自動車用パネル材の縁部の縦断面図である。前記従来方法における自動車用パネル材のコーナ部を含む平面図である。前記従来方法における自動車用パネル材のコーナ部における縁部の拡大斜視図である。

符号の説明

１０…自動車用パネル材１２…自動車後部ドア
１４、１００…アウタパネル
１４ａ、１６ａ、１００ａ、１０２ａ…先端面
１４ｂ、１６ｂ…フランジ部１６、１０２…インナパネル
１８、１９…縁部２２…載置台
２４…載置面２５…押さえパッド
２６…カール部２８…カールパンチ
３０…シームパンチ３２…シーム部
３４、３６…間隙

Claims

重ねられた複数の板部材が締結された縁部を有する自動車用パネル材であって、
前記縁部は、前記各板部材の各先端面が内包された状態で巻締めされて締結されていることを特徴とする自動車用パネル材。
請求項１記載の自動車用パネル材において、
前記縁部において最も外側の前記板部材の前記先端面より最も離れた曲げ部から形成され、前記縁部の外端部を形成する面を外側端面と称し、
前記最も外側の前記板部材の前記外側端面とは、前記先端面を挟んで反対側に形成される面を内側端面と称するときに、
前記内側端面の曲率半径を（ｒ）、前記各板部材の合計板厚を（Ｔ）、前記最も外側の前記板部材の板厚を（ｔ１）、前記外側端面の高さを（ｈ）とすると、
ｔ１＜ｒ≦（ｈ−Ｔ）／２
を満たすことを特徴とする自動車用パネル材。
請求項１又は２記載の自動車用パネル材において、
前記縁部において前記各板部材が互いに重なる方向には隙間がなく、前記各板部材同士が相互に接触していることを特徴とする自動車用パネル材。
請求項３記載の自動車用パネル材において、
前記縁部を前記板部材の板厚方向で切断した断面において、
前記内包された前記各板部材の前記各先端面と接する各隙間部分の合計面積を（Ａ）、前記各板部材の板厚を夫々（ｔ１，ｔ２，．．．，ｔｎ）、円周率を（π）とすると、
Ａ≧Σ｛（ｔi／２）²／２｝・π （i＝１，２，．．．，ｎ）
を満たすことを特徴とする自動車用パネル材。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車用パネル材において、
前記縁部において最も外側の前記板部材の前記先端面より最も離れた曲げ部から形成され、前記縁部の外端部を形成する面を外側端面と称するときに、
前記外側端面の前記板部材からの曲げ角度は、９０°以下であることを特徴とする自動車用パネル材。