JP2007253217A - パネル締結方法及び該パネル締結方法を適用したパネル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な締結強度を有し且つ外観に優れた縁部を有するパネルを製作可能とするパネル締結方法及び該パネル締結方法を適用したパネル構造を提供する。
【解決手段】パネル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成形により締結された縁部１９を有する。この場合、アウタパネル１４及びインナパネル１６は接合部Ｐにおいて接合された後、各先端面１４ａ、１６ａがアウタパネル１４及びインナパネル１６により内包された状態で巻締め成形されており、縁部１９は、アウタパネル１４とインナパネル１６とを接合した接合部Ｐを内包した状態で締結されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数のパネルを巻締め成形して締結するパネル締結方法及び該パネル締結方法を適用したパネル構造に関する。

従来、例えば、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形成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。

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するヘミング工程後、該ヘミング工程により形成されたヘミング加工部位に対してスポット溶接を施すアフターヘム工程を行うことが記載されている。このアフターヘム工程は、前記ヘミング加工部位の結合強度を補強する目的で行われている。

図１２は、上記従来の方法により締結されたパネル構造を説明するための一部省略縦断面図である。この場合には、先ず、略Ｌ字状に予備曲げされたアウタパネル１００の先端面１００ａを含むヘムフランジ部１００ｂを更に折り曲げることにより、インナパネル１０２の先端面１０２ａを挟み込んで締結する。

次いで、スポット溶接ガン１０４により前記のように締結された縁部を溶接するわけであるが（アフターヘム工程）、この際、アウタパネル１００の外表面１００ｃにスポット溶接ガン１０４による打痕や熱ひずみが残留すると製品の外観が損なわれてしまう。そこで、この際、外表面１００ｃの形状に沿ったバックバー１０６（下型）を当接させ、ヘムフランジ部１００ｂ側のみに電極を当てた状態で溶接を施している。

特開平７−１２４６５３号公報

ところで、上記従来の構成では図１２の上側、すなわち、ヘムフランジ部１００ｂ側のみから溶接を行うため（インダイレクト溶接）、接合部に対して十分な加圧ができず、さらに、分流が発生し易いため十分な接合強度を得ることが困難である。

さらに、通常のスポット溶接装置等で用いられているＣガン型等の設備を流用することができない上、ワークの形状に合わせたバックバー１０６も必要となるため、該設備を広汎に用いることが困難という問題がある。

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、設備の汎用性を高めることができると共に、十分な締結強度を有し且つ外観に優れた縁部を有するパネルを製作可能とするパネル締結方法及び該パネル締結方法を適用したパネル構造を提供することを目的とする。

本発明のパネル締結方法は、複数のパネルの縁部を締結するパネル締結方法において、前記各パネルを重ねて互いに位置決めする位置決め工程と、前記位置決め工程により位置決めされた前記各パネル同士を接合する接合工程と、前記接合工程により接合された前記各パネルの端部を巻締め成形して締結することで、前記各パネルの先端面を内包する形状の縁部を形成する成形工程とを有し、前記成形工程では、前記接合工程により前記各パネルに形成された接合部が前記縁部に内包されるように成形することを特徴とする。

このような方法によれば、縁部に接合部が内包されるようにすることで、該接合部を外観上目立たない位置とすることができ、締結後のパネルの外観を向上させることができ、さらに、十分な締結強度を得ることができる。また、予めパネル同士を接合してから巻締め成形を行うため、巻締め成形時のパネル同士の位置ずれを効果的に防止して、容易且つ適正な締結を行うことができる。

また、前記接合工程では、前記各パネルの夫々の先端面から所定距離離間した位置Ｐで接合すると、巻締め成形時、各パネルの接合部より先端面側でのずれ等を許容できるため、巻締め成形後のしわの発生が抑制され、容易に成形できる。

さらに、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、前記成形工程では、前記接合部が外側端面よりも内側になるように巻締め成形すると、締結後のパネルで前記接合部が目立つことがなく、外観上特に好適である。

本発明のパネル構造は、重ねられた複数のパネルが締結された縁部を有するパネル構造であって、前記各パネルは所定位置において互いに接合された接合部を有し、前記各パネルの各先端面を内包するように巻締め成形されており、前記縁部の内側に前記接合部が配置された状態で構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、接合部が外観上目立たず、パネルの外観を向上させながら、十分な締結強度を得ることができる。

また、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、前記接合部は、前記外側端面よりも内側の位置にあると、接合部が目立つことがなく、外観上特に好適である。

本発明では、複数のパネルを重ねた状態で位置決めした後、パネル同士を接合し、締結後の縁部に前記接合した部位が含まれるように巻締め成形する。このため、本発明により締結されたパネルは、前記接合した部位を外観上目立たない位置に移動させることができ、外観を向上させることができ、さらに、十分な締結強度を得ることができる。また、予めパネル同士を接合してから巻締め成形を行うため、巻締め成形時のパネル同士の位置ずれを効果的に防止して、容易且つ適正な締結を行うことができる。

以下、本発明に係るパネル締結方法について、このパネル締結方法が適用されたパネル構造との関係で実施形態を挙げ、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パネル構造を有するパネル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、アウタパネル１４（第１のパネル）及びインナパネル１６（第２のパネル）が縁部１８で巻締め成形により締結されて形成されるパネル１０と、該パネル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）である。

前記巻締め成形により締結されている縁部１８は、例えば、図２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又は図３Ｄ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とが内包された状態で巻締め成形されて締結されている。

次に、上記のように巻締め成形により締結される縁部１８の成形方法であるパネル締結方法の一例について、図３〜図６を参照して説明する。

図３Ａは、本実施形態に係るパネル１０の締結前に、アウタパネル１４とインナパネル１６とを重ねて位置決めをした状態を示す一部省略縦断面図であり、図３Ｂは、前記位置決めをしたアウタパネル１４とインナパネル１６とを接合した状態を示す一部省略縦断面図であり、図３Ｃは、前記接合した後、アウタパネル１４及びインナパネル１６を先端から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一部省略縦断面図であり、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一部省略縦断面図である。

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よりも距離Ｌ１だけずらして重ね、アウタパネル１４とインナパネル１６とを互いに位置決めする（位置決め工程）。なお、この際、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の先端から距離Ｌ２、インナパネル１６の先端から距離Ｌ３の位置Ｐ（接合部Ｐ）にて、アウタパネル１４とインナパネル１６とを接合する（接合工程）。このような位置Ｐにて接合を行うことで、接合後の接合部Ｐに対して、アウタパネル１４及びインナパネル１６が、先端方向において夫々距離Ｌ２、Ｌ３の非固定部（遊び）を有していることになり、アウタパネル１４及びインナパネル１６では、前記非固定部にてずれ等が許容される。このため、後述する巻締め成形時、しわの発生が効果的に抑制されると共に、成形が容易となる。

この場合の接合方法として、本実施形態では、位置Ｐに対してスポット溶接Ｓを施すことでアウタパネル１４とインナパネル１６とを接合する。このようなスポット溶接Ｓ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の位置Ｐに対して、Ｃガン型のスポット溶接装置３８を用いて行うとよい。すなわち、従来技術のバックバーを用いることなくアウタパネル１４とインナパネル１６とをＣガン型のスポット溶接装置３８を用いて接合する。これによって、アウタパネル１４とインナパネル１６とは上下両面から十分に加圧され、この間、溶接電流が導通されるため、十分な強度で接合される。なお、図４中の参照符号３８ａ、３８ｂはスポット溶接装置３８の電極チップである。

なお、アウタパネル１４とインナパネル１６とを接合する方法としては、十分な接合強度が得られればよく、上記スポット溶接以外にも、例えば、摩擦攪拌接合、レーザ溶接又は接着剤により接合する方法等が挙げられる。

次に、図３Ｃに示すように、インナパネル１６よりも距離Ｌ１ずれているアウタパネル１４の先端からカール成形（巻締め成形）し、略円形状の縁部１９を形成する（成形工程）。

この場合のカール成形方法としては、例えば、図５に示すように、前記接合されたアウタパネル１４及びインナパネル１６を載置台２２の載置面２４上に載置して、カール部２６を有するカールパンチ２８を載置面２４上を矢印方向に摺動させながら移動させて巻締め成形する。

この際、アウタパネル１４とインナパネル１６とは距離Ｌ１を有して互いに位置決めされ、さらに、十分な強度で接合されている。従って、前記カール成形時、例えば、押さえパッド２５（図５にて二点鎖線で示す）等によりアウタパネル１４とインナパネル１６とを位置決め固定しておく必要がなく、また、アウタパネル１４とインナパネル１６との互いの位置がずれることもない。このため、外観形状に優れた縁部１９を容易に得ることができる。

さらに、上記のように、接合部Ｐに対して、アウタパネル１４及びインナパネル１６が先端方向において夫々距離Ｌ２、Ｌ３の非固定部（遊び）を有しているため、巻締め成形時におけるしわの発生を効果的に抑制できると共に、成形も容易である。

また、上記のように、カール成形時における押さえパッド２５等での固定が不要である。従って、例えば、上方に大きく反った形状のためカールパンチ４２と押さえパッド２５とが干渉してしまうようなパネル１０（図７参照）や、押さえパッド２５での固定が困難である形状のパネル１０（図８参照）に対しても、例えば、略半円状のカール部４０を有するカールパンチ４２を用いて容易にカール成形を施すことができる。

次いで、図３Ｄ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、載置面２４上でのカール成形後、成形された縁部１９からカールパンチ２８を退避させ、図６に示すように、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１０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。

なお、本実施形態に係るパネル１０では、その適用箇所、例えば、自動車を例とすると、ドアやボンネット等の各所での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、例えば、比較的締結強度の要求が低い箇所に用いられるパネル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パネル１０には、シーム成形まで施行する等使い分けてもよい。

また、パネル１０では、図５及び図６に示す巻締め成形方法以外にも、例えば、重ねたアウタパネル１４及びインナパネル１６に接合工程を施し、その後、図１２に示す従来の構成のようなヘミング加工によりヘムフランジ部１００ｂを折り曲げ、さらに、図１２中の先端面１００ａ部分を支点として再度縁部自体を折り返すようにしてもよい。

次に、基本的には以上のように形成されるパネル１０の作用効果について、主に図９及び図１０を参照して説明する。図９は、カール成形後のパネル１０の縁部１９の一部省略縦断面図であり、図１０は、シーム成形後のパネル１０の縁部１８の一部省略縦断面図である。

なお、パネル１０では、図９及び図１０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、アウタパネル１４の外表面１４ｃから曲げられた面、すなわち、縁部１９や縁部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。この場合、上記した縁部１９や縁部１８の外端部とは、アウタパネル１４を巻締めする方向（ワークであるパネル１０の内側に向かう方向）に形成された端部（図９及び図１０にて内側端面Ｓｉｎを形成している面）とは反対側、すなわち、アウタパネル１４を巻締めする方向とは反対方向に形成された端部であると換言することもできる。

本実施形態に係るパネル１０では、上記のように、アウタパネル１４とインナパネル１６とを重ねて位置決めした後、Ｃガン型のスポット溶接装置３８を用いてスポット溶接Ｓを施し、これらを接合している。従って、接合部Ｐでは、インナパネル１６だけでなく、アウタパネル１４の外表面１４ｃにもスポット溶接Ｓによる打痕が形成されている。そして、このような打痕がパネル１０の外表面に位置してしまうと製品としてのパネル１０の外観を大きく損なうことになる。

そこで、本実施形態では、図９及び図１０に示すように、接合部Ｐにおける打痕が縁部１８、１９内に含まれるようにカール成形（シーム成形）を行い、前記打痕がパネル１０の外表面に位置するのを効果的に防止している。

この場合、例えば、カール成形により形成された縁部１９では、アウタパネル１４の外表面１４ｃに沿った直線と略直角に交差する外側端面Ｓｏｕｔの接線Ｔよりも内側端面Ｓｉｎ側（図９の矢印Ａ方向）に接合部Ｐが到達するまで巻締め成形すると、接合部Ｐが目立つことがなく、外観上特に好適である。同様に、図１０に示すように、シーム成形後の縁部１８においても、接線Ｔよりも矢印Ａ方向に接合部Ｐ（打痕）が位置するようにすると、接合部Ｐが目立つことがなく、外観上特に好適である。

このように、カール成形やシーム成形では、接合部Ｐが、縁部１８、１９の外側端面Ｓｏｕｔよりも内側、つまり、外側端面Ｓｏｕｔよりもパネル１０（ワーク）の内側になるように巻締め成形すれば、外観のよい縁部１８、１９を得ることができる。

ところで、上記従来の構成では、縁部を締結した後、外表面にバックバーを当てた状態で溶接を行うことで、製品の外表面に打痕が現れることを防止するようにしていたため、上記のように、溶接時に十分な加圧が行えず接合強度が不十分であるという問題があった。

これに対して、本実施形態では、パネル１０の締結前に接合を行うようにしているため、上記従来の構成にように縁部を締結した後で接合する場合に比べて、接合作業が容易であると共に、十分な強度で接合することができる。また、上記のようなカール成形やシーム成形により縁部１８、１９を形成しているため、従来のようなヘミング構造に比べ、該縁部１８、１９での締結強度が一層高い。そして、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を内包するように締結するため、当該先端面１４ａ、１６ａでの錆の発生を大幅に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、前記接合後、上記のように接合部Ｐをパネル１０の外表面（アウタパネル１４の外表面１４ｃ及び外側端面Ｓｏｕｔ）からワークの内側に隠すようにしてカール成形を行っている。従って、パネル１０の外表面に接合部Ｐ（打痕）が現れ、製品の外観を損なうような事態を防ぎながらも、アウタパネル１４とインナパネル１６とを十分な締結強度により締結することが可能となる。

なお、図１０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１０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１０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。

本実施形態のパネル１０では、さらに、上記接合工程におけるスポット溶接Ｓをアウタパネル１４及びインナパネル１６の縁部に沿って所定間隔おきに複数箇所に施してもよい（図１１参照）。

このようにすると、カール成形時、アウタパネル１４とインナパネル１６とは互いに位置決めされて接合されているため、互いにずれることはないが、各接合部Ｐ間での微小なずれや個別のパネルの伸縮等が許容された状態にある。このため、カール成形時、接合部Ｐと接合部Ｐとの間（非接合部）が緩衝部として機能するため、該接合部Ｐを基準とするしわの発生を大幅に抑制することができる。

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、パネル１０として、アウタパネル１４及びインナパネル１６の２枚からなるものを説明したが、これに限らず、前記パネル１０を３枚以上から構成してもよい。

また、上記実施形態のパネル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、自動車の各部として前部ドア、ボンネット、トランク等が挙げられ、さらに、パネル１０の適用範囲は、自動車用に限定されないことは言うまでもない。

さらに、図５及び図６等に示すカール成形方法及びシーム成形方法は、本発明を実現するための一例であって、本発明はこれらに限定されないことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るパネル構造を有するパネル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矢視方向からの前記自動車後部ドアの正面図である。 図３Ａは、前記パネルの締結前に、アウタパネルとインナパネルとを重ねて位置決めをした状態を示す一部省略縦断面図であり、図３Ｂは、前記位置決めをしたアウタパネルとインナパネルとを接合した状態を示す一部省略縦断面図であり、図３Ｃは、前記接合した後、アウタパネル及びインナパネルにカール成形をした状態を示す一部省略縦断面図であり、図３Ｄは、前記カール成形をした縁部にシーム成形をした状態を示す一部省略縦断面図である。 前記アウタパネルと前記インナパネルとを接合する方法の一例を示す説明図である。 前記パネル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。 前記パネル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。 前記カール成形を上方に大きく反った形状のパネルに適用する例を示す説明図である。 前記カール成形を押さえパッドでの固定が困難である形状のパネルに適用する例を示す説明図である。 前記パネルのカール成形後の縁部の一部省略縦断面図である。 前記パネルのシーム成形後の縁部の一部省略縦断面図である。 前記接合工程における接合箇所の一例を示す概略斜視図である。 従来の方法により締結されたパネル構造を説明するための一部省略縦断面図である。

符号の説明

１０…パネル 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 ２６、４０…カール部
２８、４２…カールパンチ ３０…シームパンチ
３２…シーム部 ３８…スポット溶接装置

Claims (5)

1. 複数のパネルの縁部を締結するパネル締結方法において、
   前記各パネルを重ねて互いに位置決めする位置決め工程と、
   前記位置決め工程により位置決めされた前記各パネル同士を接合する接合工程と、
   前記接合工程により接合された前記各パネルの端部を巻締め成形して締結することで、前記各パネルの先端面を内包する形状の縁部を形成する成形工程とを有し、
   前記成形工程では、前記接合工程により前記各パネルに形成された接合部が前記縁部に内包されるように成形することを特徴とするパネル締結方法。
2. 請求項１記載のパネル締結方法において、
   前記接合工程では、前記各パネルの夫々の先端面から所定距離離間した位置Ｐで接合することを特徴とするパネル締結方法。
3. 請求項１又は２記載のパネル締結方法において、
   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、
   前記成形工程では、前記接合部が外側端面よりも内側になるように巻締め成形することを特徴とするパネル締結方法。
4. 重ねられた複数のパネルが締結された縁部を有するパネル構造であって、
   前記各パネルは所定位置において互いに接合された接合部を有し、前記各パネルの各先端面を内包するように巻締め成形されており、
   前記縁部の内側に前記接合部が配置された状態で構成されていることを特徴とするパネル構造。
5. 請求項４記載のパネル構造において、
   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、
   前記接合部は、前記外側端面よりも内側の位置にあることを特徴とするパネル構造。
   

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