JP2013078790A

JP2013078790A - 自動車パネルのヘム接合方法および自動車パネルのヘム接合構造

Info

Publication number: JP2013078790A
Application number: JP2011221032A
Authority: JP
Inventors: Naoto Takahashi; 直人高橋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: JP5876699B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、自動車パネルを生産する際のヘムずれを抑制することにより、生産性を向上させるための自動車パネルのヘム接合方法および自動車パネルのヘム接合構造を提供することにある。
【解決手段】ヘム加工工程終了時には第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃが所定強度で硬化するように、少なくともアウタパネル１の内側部位１ａとアウタパネル１の端縁部１ｂをそれぞれヒータ３とヒータ８、１０を用いて所定の温度で加熱することを特徴とするものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車パネルのヘム接合方法および自動車パネルのヘム接合構造に関するものである。

自動車パネル部品（フードもしくはボンネット、バックドアもしくはトランクなどの部品）は、アウタパネル（外板）およびインナパネル（内板）からなる略中空の構造で、部品の周辺において、インナパネルをアウタパネルで折り返して挟み込む、いわゆるヘム加工（または、ヘミング加工、はぜ折加工とも言う）を行うことで組み付けられる。

従来、ヘム加工部においては、アウタパネルとインナパネルの間に熱硬化性接着剤が充填され、仮止めされている。さらに、仮止め後の後工程となる焼付塗装工程を経ることで、熱硬化性接着剤が硬化し、所定の強度を発現する。その結果、硬化した熱硬化性接着剤の接合強度およびアウタパネルのへム加工による“かしめ力”によって、アウタパネルとインナパネルが強固に接合される技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１８５６９０号公報

しかし、上記特許文献１に開示されたような技術を用いた場合、焼付塗装工程を経る前は、熱硬化性接着剤はあくまで仮止めであるため、硬化しておらず、実質的にはアウタパネルのへム加工による“かしめ力”のみによって、アウタパネルとインナパネル間を接合しようとしている。ところが、このような接合状態では、インナパネルはアウタパネルのへム形状により形成された領域（アウタパネルとインナパネルの間の領域）に充填された硬化前の熱硬化性接着剤（すなわち、十分な接着強度を有していない。）を介してアウタパネルに留まっているだけで、インナパネルがアウタパネルに直接かしめられているわけではない。よって、インナパネルとアウタパネルの間の接合強度は不十分である。

したがって、へム加工後から焼付塗装工程前の間の自動車パネル部品の搬送・組み付けを行なう場合に、僅かな外力によってもインナパネルとアウタパネルの相対位置関係が変化してしまう虞がある。このように、相対位置関係が変化してしまうと、自動車パネル部品としての形状精度が低下するという問題に発展する。これは、生産性の低下に繋がるため、問題である。

また、近年では軽量化を目的として自動車パネル部品へのアルミニウム合金の適用が進んでいる。しかし、アルミニウム合金はへム加工性が劣るため、アルミニウム合金製のアウタパネルをヘム加工する場合は、ロープドヘム加工を採用することがある。このようなロープドヘム加工を採用した場合は、アウタパネルとインナパネルの間の領域に充填される硬化前の熱硬化性接着剤の体積が、フラットヘム加工を採用した場合に比べて増加する。したがって、ロープドヘム加工を採用した場合は、インナパネルとアウタパネルの間の硬化前の熱硬化性接着剤による接合強度がさらに低下し、自動車パネル部品の搬送・組み付け時のヘムずれやヘムずれに伴う上記諸問題はより深刻である。

本発明の目的は、上記課題を解決するものであり、自動車パネルを生産する際のヘムずれを抑制することにより、生産性を向上させるための自動車パネルのヘム接合方法および自動車パネルのヘム接合構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
同種材料の組合せからなる、アウタパネルとインナパネルを接合して構成される自動車パネルのヘム接合方法であって、
ダウンフランジ加工された前記アウタパネルの端縁部よりも内側の所定領域の部位（以下、「内側部位」と称す）を加熱する加熱手段（以下、「内側部位加熱手段」と称す）が設けられたヘム加工用ダイスに前記アウタパネルの内側部位が接するようにセットし、前記アウタパネルの内側部位と前記インナパネルの端縁部の相対向する部位の少なくとも一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記アウタパネルの内側部位と前記インナパネルの端縁部との間の空間（以下、「第１の空間」と称す）および前記アウタパネルの曲げ部内側空間（以下、「第２の空間」と称す）および前記アウタパネルの端縁部と前記インナパネルの端縁部との間の空間（以下、「第３の空間」と称す）にそれぞれ前記熱硬化性接着剤を挟むように、前記アウタパネルの端縁部をヘムポンチを用いて折り返すヘム加工工程と、を有し、
前記第１の空間と第２の空間と第３の空間を前記熱硬化性接着剤で充填可能にする前記熱硬化性接着剤の粘性を有し、かつ前記アウタパネルの所定のヘム加工性が確保されるように、少なくとも前記ヘム加工工程が実施される前までに前記内側部位加熱手段により前記アウタパネルの内側部位を所定の温度で加熱し、
前記ヘム加工工程終了時には前記第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された前記熱硬化性接着剤が所定強度で硬化するように、前記内側部位加熱手段または前記ヘムポンチに設けられた前記アウタパネルの端縁部を加熱する加熱手段（以下、「端縁部加熱手段」と称す）の内の少なくともいずれか１つを用いて所定の温度で加熱することを特徴とする自動車パネルのヘム接合方法である。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ヘム加工用ダイスには、前記アウタパネルの内側部位よりもさらに内側の位置に対応するように、前記内側部位加熱手段より内側に断熱材が設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の自動車パネルのヘム接合方法により接合された自動車パネルのヘム接合構造であって、前記第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された前記熱硬化性接着剤が硬化し、前記アウタパネルの内側部位と曲げ部と端縁部が前記インナパネルの端縁部に接合していることを特徴とする自動車パネルのヘム接合構造である。

本発明に係る自動車パネルのヘム接合方法および自動車パネルのヘム接合構造によれば、同種材料の組合せからなる、アウタパネルとインナパネルを用いて、ヘム加工工程終了時には第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された熱硬化性接着剤が所定強度で硬化するように、内側部位加熱手段または端縁部加熱手段の内の少なくともいずれか１つを用いて所定の温度で加熱されるため、自動車パネルを生産する際のヘムずれを抑制でき、かつ、ヘム割れ防止のための復元処理として少なくとも前記ヘム加工工程が実施される前までに前記内側部位加熱手段によりアウタパネルの内側部位が所定の温度で加熱されるため、へム加工性を確保できるとともに、生産性を向上させることが可能となる。また、アウタパネルとインナパネルの間の第１の空間と第２の空間と第３の空間が熱硬化性接着剤で満たされているため、アウタパネルとインナパネルの接触が回避され、耐電食性も一段と向上する。

本発明の一実施形態の自動車パネルのヘム接合方法において、接着剤塗布工程を示す一部断面図である。同自動車パネルのヘム接合方法において、アウタパネルの内側部位にインナパネルの端縁部を相対向させてセットし、内側部位加熱手段により前記内側部位を所定の温度で加熱する工程を示す一部断面図である。同自動車パネルのヘム接合方法において、プリヘム加工工程を示す一部断面図である。同自動車パネルのヘム接合方法において、本ヘム加工工程を示す一部断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１において、１は板厚が約１〜１．２ｍｍのアルミニウム合金製のダウンフランジ加工されたアウタパネル、１ａはアウタパネル１の内側部位、１ｂはアウタパネル１の端縁部、２はヘム加工用ダイス、２ａはアウタパネル１の内側部位１ａに対応して接するヘム加工用ダイス２の部位、３はヘム加工用ダイス２の部位２ａに設けられた内側部位加熱手段としてのヒータ、４はアウタパネル１の内側部位１ａよりもさらに内側の位置に対応するように、ヒータ３より内側に設けられた断熱材、５はアウタパネル１の内側部位１ａ上に塗布された熱硬化性接着剤、６は板厚が約１〜１．２ｍｍのアルミニウム合金製のインナパネル、６ａはアウタパネル１の内側部位１ａに相対向するインナパネル６の端縁部である。図１において、上記アウタパネル１の内側部位１ａとは、ダウンフランジ加工された上記アウタパネル１の端縁部１ｂよりも内側の所定領域の部位（すなわち、上記インナパネル６の端縁部６ａに対向する部位を言う）。なお、熱硬化性接着剤５としては、エポキシ樹脂系接着剤、ポリエステル樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤等が挙げられる。また、本実施形態においては、熱硬化性接着剤５をアウタパネル１の内側部位１ａ上に塗布する例に関して説明したが、これに限定されるものではなく、アウタパネル１の内側部位１ａとインナパネル６の端縁部６ａの相対向する部位の少なくとも一方に塗布すればよい。

図２は、図１に示すインナパネル６の端縁部６ａをアウタパネル１の内側部位１ａに向かって矢印Ａの方向に移動させ所定の位置にセットし、熱硬化性接着剤５と接触させ、ヒータ３によりアウタパネル１の内側部位１ａを所定の温度（例えば、１００℃〜１５０℃）で加熱する工程を示す。少なくとも後述するヘム加工工程（図３参照）が実施される前までに、上述したようにアウタパネル１の内側部位１ａのみをヒータ３で加熱するだけで、厳しい曲げ加工を受ける後記アウタパネル１の曲げ部１ｃをすぐ隣の内側部位１ａからの伝熱により予め十分加熱できる。このように、必要な箇所は加熱できるが、アウタパネル１の全体には、熱が及ばないようにすることができる。したがって、少なくとも後述するヘム加工工程が実施される前までに、アウタパネル１の内側部位１ａのみをヒータ３で加熱するだけで、ヘム割れ防止のための復元処理が実現でき、アウタパネル１の所定のヘム加工性が確保される。また、アウタパネル１の全体を加熱した場合、大きな面積であるドア平面部分に熱変形が生じる問題があるが、アウタパネル１の内側部位１ａのみを局所的に加熱する方法では、本実施形態のように、ダウンフランジ加工された上記アウタパネル１を用いれば、アウタパネル１の内側部位１ａとアウタパネル１の端縁部１ｂとの間の折り曲げられた部分の剛性がすでに高まっているため、熱変形が生じにくく、かつ、加熱効率も向上する。上記所定の加熱温度（１００℃〜１５０℃）に関して、さらに詳述するならば、この温度範囲よりも低い場合は、アルミニウム合金製のアウタパネル１の成形性向上効果が得られず、この温度範囲よりも高い場合は、析出物による硬化が始まってしまい、やはり成形性向上効果が得られない。また、上記所定の温度による加熱により、アウタパネル１の内側部位１ａとインナパネル６の端縁部６ａとの間の空間（以下、「第１の空間」と称す）および後述するアウタパネル１の曲げ部１ｃ内側空間（以下、「第２の空間」と称す）および後述するアウタパネル１の端縁部１ｂとインナパネル６の端縁部６ａとの間の空間（以下、「第３の空間」と称す）をそれぞれ熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃで充填可能にする熱硬化性接着剤の粘性を有することも可能である。本実施形態においては、上記所定の温度として１００℃〜１５０℃で加熱する例に関して説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、同種材料の組合せからなる、アウタパネルとインナパネルの材質に応じて、上記２つの条件（熱硬化性接着剤の粘性と所定のヘム加工性）を満足する温度であればよい。

図３において、７はプリヘムポンチ、７ａはアウタパネル１の端縁部１ｂに対応して接するプリヘムポンチ７の部位、８はプリヘムポンチ７の部位７ａに設けられた端縁部加熱手段としてのヒータである。

図３は、プリヘム加工工程を示す一部断面図である。図３において、ヒータ８により予めプリヘムポンチ８を所定の温度（例えば、１００℃〜１５０℃）で加熱しておき、この加熱されたプリヘムポンチ８を矢印Ｂの方向へ移動させることにより、ダウンフランジ加工されたアウタパネル１の端縁部１ｂを９０°から約１３５°まで曲げる（これを「プリヘム加工」と称す）。これにより、第１の空間および第２の空間が熱硬化性接着剤５ａ、５ｂでそれぞれ充填される。さらに、第３の空間も熱硬化性接着剤５ｃで充填開始される。

図４において、９は本ヘムポンチ、９ａはアウタパネル１の端縁部１ｂに対応して接する本ヘムポンチ９の部位、１０は本ヘムポンチ９の部位９ａに設けられた端縁部加熱手段としてのヒータである。

図４は、本ヘム加工工程を示す一部断面図である。図４において、ヒータ９により予め本ヘムポンチ９を所定の温度（例えば、１００℃〜１５０℃）で加熱しておき、この加熱された本ヘムポンチ９を矢印Ｃの方向へ移動させることにより、プリヘム加工されたアウタパネル１の端縁部１ｂを約１３５°から約１８０°まで曲げる（これを「本ヘム加工」と称す）。これにより、第３の空間が熱硬化性接着剤５ｃで完全に充填される。また、本ヘム加工終了時には、第１の空間および第２の空間および第３の空間を充填した熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃがそれぞれ所定強度となるように硬化する。これにより、焼付塗装が実施される前の自動車パネル部品の搬送・組み付け時のヘムずれを抑制することが可能になる。したがって、自動車パネル部品としての形状精度も維持され、生産性の向上を図ることも可能となる。また、第１の空間と第２の空間と第３の空間が熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃでそれぞれ満たされているため、アウタパネル１の内側部位１ａ、端縁部１ｂ、曲げ部１ｃとインナパネル６の端縁部６ａの接触が回避され、耐電食性も一段と向上する。なお、本発明では、本実施形態において説明したプリヘム加工工程と本ヘム加工工程を合わせてヘム加工工程と言う。また、本実施形態においては、上記プリヘム加工工程と本ヘム加工工程ともに所定の温度として１００℃〜１５０℃で加熱する例に関して説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、同種材料の組合せからなる、アウタパネルとインナパネルの材質に応じて、第１の空間と第２の空間と第３の空間が熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃでそれぞれ満たされ、ヘム加工工程終了時には第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃが所定強度で硬化する温度で、かつ、ヘム加工性にも支障を来たさない温度（すなわち、ヘム割れ防止のための復元処理が実現できる温度）であればよい。また、本実施形態においては、ヘム加工工程中、アウタパネル１の曲げ部１ｃを除く内側部位１ａと端縁部１ｂをそれぞれヒータ３、ヒータ８およびヒータ１０で加熱する例に関して説明したが、これに限定されるものではなく、ヒータ３またはヒータ８若しくはヒータ１０の内の少なくともいずれか１つを用いて所定の温度で加熱しさえすればよい。ただし、本実施形態のように、ヒータ３、ヒータ８およびヒータ１０のすべてを用いて加熱することにより、熱硬化性接着剤５ａ、５ｂ、５ｃを十分に、かつ、均一に熱硬化できるため、より好ましい。

また、本実施形態においては、アウタパネル１の内側部位１ａよりもさらに内側の位置に対応するように、ヘム加工用ダイス２にヒータ３より内側に断熱材４が設けられているため、アウタパネル１の内側部位１ａを加熱する効率がさらに向上するばかりか、アウタパネル１の熱ひずみを最低限に抑えることが可能であり、アウタパネル１の所定の意匠面を確保する上からも得策である。

また、本実施形態においては、アルミニウム合金製のアウタパネル１とアルミニウム合金製のインナパネル６を用いて、アウタパネル１をフラットヘム加工する例に関して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、アウタパネル１をロープドヘム加工する場合には、上述した第２の空間の体積が増加（すなわち、熱硬化性接着剤５ｂの体積が増加）するため、本願発明の技術思想を適用する意義は、より大きくなる。また、本願発明の技術思想は、アウタパネル１とインナパネル６の材質がともにアルミニウムやアルミニウム合金の場合に限定されるものではなく、アウタパネル１とインナパネル６の材質がともに鉄や鉄合金（例えば、鋼）等、多くの同種材料の組合せに適用可能である。これらの同種材料の組合せを採用する場合においても、上述したような２つの条件（熱硬化性接着剤の粘性と所定のヘム加工性）を満足する所定の温度をそれぞれの材質に対して適切に設定しさえすればよい。

１：アウタパネル
１ａ：アウタパネル１の内側部位
１ｂ：アウタパネル１の端縁部
１ｃ：アウタパネル１の曲げ部
２：ヘム加工用ダイス
２ａ：ヘム加工用ダイス２の部位
３、８、１０：ヒータ
４：断熱材
５、５ａ、５ｂ、５ｃ：熱硬化性接着剤
６：インナパネル
６ａ：インナパネル６の端縁部
７：プリヘムポンチ
７ａ：プリヘムポンチ７の部位
９：本ヘムポンチ
９ａ：本ヘムポンチ９の部位

Claims

同種材料の組合せからなる、アウタパネルとインナパネルを接合して構成される自動車パネルのヘム接合方法であって、
ダウンフランジ加工された前記アウタパネルの端縁部よりも内側の所定領域の部位（以下、「内側部位」と称す）を加熱する加熱手段（以下、「内側部位加熱手段」と称す）が設けられたヘム加工用ダイスに前記アウタパネルの内側部位が接するようにセットし、前記アウタパネルの内側部位と前記インナパネルの端縁部の相対向する部位の少なくとも一方に熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記アウタパネルの内側部位と前記インナパネルの端縁部との間の空間（以下、「第１の空間」と称す）および前記アウタパネルの曲げ部内側空間（以下、「第２の空間」と称す）および前記アウタパネルの端縁部と前記インナパネルの端縁部との間の空間（以下、「第３の空間」と称す）にそれぞれ前記熱硬化性接着剤を挟むように、前記アウタパネルの端縁部をヘムポンチを用いて折り返すヘム加工工程と、を有し、
前記第１の空間と第２の空間と第３の空間を前記熱硬化性接着剤で充填可能にする前記熱硬化性接着剤の粘性を有し、かつ前記アウタパネルの所定のヘム加工性が確保されるように、少なくとも前記ヘム加工工程が実施される前までに前記内側部位加熱手段により前記アウタパネルの内側部位を所定の温度で加熱し、
前記ヘム加工工程終了時には前記第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された前記熱硬化性接着剤が所定強度で硬化するように、前記内側部位加熱手段または前記ヘムポンチに設けられた前記アウタパネルの端縁部を加熱する加熱手段の内の少なくともいずれか１つを用いて所定の温度で加熱することを特徴とする自動車パネルのヘム接合方法。
前記ヘム加工用ダイスには、前記アウタパネルの内側部位よりもさらに内側の位置に対応するように、前記内側部位加熱手段より内側に断熱材が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自動車パネルのヘム接合方法。
請求項１または２に記載の自動車パネルのヘム接合方法により接合された自動車パネルのヘム接合構造であって、前記第１の空間と第２の空間と第３の空間にそれぞれ充填された前記熱硬化性接着剤が硬化し、前記アウタパネルの内側部位と曲げ部と端縁部が前記インナパネルの端縁部に接合していることを特徴とする自動車パネルのヘム接合構造。