JP2014237378A

JP2014237378A - 車体パネル

Info

Publication number: JP2014237378A
Application number: JP2013120893A
Authority: JP
Inventors: 晃秋田; Akira Akita
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP5958422B2

Abstract

【課題】金属板のブランク材からプレス成形された車体パネルにおいて補強ビードの剛性を損なうことなく成形性を改善する。【解決手段】金属板のブランク材（２０）からプレス成形された車体パネル（２）であって、複数列の補強ビード（３）が間隔を有して略平行に形成されたものにおいて、前記複数列の補強ビードは、前記ブランク材の縁端側に位置した補強ビード（３３）に対して中央側に位置した補強ビード（３２，３１）の角部（３ａ，３ｂ）の曲率半径が漸次または段階的に大きくなっている。【選択図】図３

Description

本発明は、車体パネル、特に、剛性を付与するために複数列の補強ビードがプレス成形される車体パネルに関する。

自動車のルーフパネルやトラックの荷台など、広い面積の車体パネルに剛性を付与するために、一定間隔で複数列の補強ビード（凸ビードまたは凹ビード）が設けられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３５９９７号公報

このような補強ビードは、パネル全体としてプレス成形されるが、プレス成形時に金属の伸びがビードの凹凸により阻害されることにより、縁端部から離れた中央部に割れや薄肉などの成形不良が生じる問題があった。

例えば、プレス成形時における金属板の挙動を模式的に示した図４（ａ）〜（ｃ）によれば、先ず、図４（ａ）に示すように、上下のプレス金型１１，１０の間に金属板２０が導入され、次いで、図４（ｂ）に示すように、上下のプレス金型１１，１０が圧接されることで金属板にビード３１，３３が形成される。

この時、ビードの突出に応じて材料の伸びが発生するが、金属板２０の縁端部では、図中矢印で示されるように、プレス前にプレス金型１１，１０の外側にはみ出していた材料が内側に入り込み、ビード３３の部分に材料が供給されるので、減肉による割れは生じない。一方、金属板２０の中央部では、何れの側からも材料の供給が無いため、金属板の伸びと共に減肉していき、ついにはビード３１の側部３１ｗ、特に曲率が変化する部分に割れが発生する。

特に、軽量化とコスト削減が求められ、板厚が薄い自動車の車体パネルでは、補強ビードに対する要請が大きいにも拘わらずこの傾向が顕著であり、さらに、立体的な意匠形状を有する車体パネルではこの傾向が一層顕著であった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、補強ビードの剛性を損なうことなく成形性を改善し、軽量化とコスト削減が可能な車体パネルを提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、
金属板のブランク材（２０）からプレス成形された車体パネル（２）であって、
複数列の補強ビード（３）が間隔を有して略平行に形成されたものにおいて、
前記複数列の補強ビードは、前記ブランク材の縁端側に位置した補強ビード（３３）に対して中央側に位置した補強ビード（３２，３１）の角部（３ａ，３ｂ）の曲率半径が漸次または段階的に大きくなっていることを特徴とする車体パネルにある。

本発明に係る車体パネルは、上述の通り構成されているので、以下に記載されるような効果を有する。

プレス成形時に成形型の各補強ビードに対応した凸条／凹条部分でブランク材が加工され始め、最終形状に近づくに従って徐々に材料の移動が拘束され、最終的には材料の伸びで角部の賦形が賄われるが、ブランク材の縁端側に位置した補強ビードに対して中央側に位置した補強ビードの角部の曲率半径が漸次または段階的に大きくなっているので、中央側に向かうほど材料の拘束が緩く、材料の移動が可能になることで局所的な延伸が緩和されることに加えて、賦形に要する延伸量の絶対値も少なくなることにより、中央部分でも過延伸に伴う割れが生じることなくプレス成形できる。

中央部分で割れが生じなくなるので、従来よりも大きな部品をプレス成形できる。
割れ対策で板厚を厚くする必要がなく、軽量化およびコスト削減に有利である。
縁端側では従来よりも小さな角部の曲率半径を採用でき、剛性確保に有利であるとともに、縁端側で材料が強く拘束されることで移動が少なくなり、スクラップ量が減少し歩留まりが良くなる。
部品全体の伸びがより均一になるため、板厚分布の偏りが減り、安定的に薄肉化・軽量化するうえで有利である。
剛性向上により、追加の補強部品を省略または削減あるいは簡素化できる。

本発明に係る車体パネルは、自動車のルーフパネル、フードインナーパネル、フロアパネル、荷台フロアパネル等に好適に実施できる。

なお、補強ビードの数は車体パネルの面積や必要とされる強度剛性等により決定され、特に限定されるものではないが、本発明は、補強ビードの数が５列以上、より好ましくは７列以上、さらに好ましくは９列以上形成される場合に特に有効である。

補強ビードの数（単位面積当たりの数）が多い場合、車体パネルの剛性が高くなり、いわゆる「耐ベカツキ性」が向上するとともに、薄肉化、軽量化、低燃費化に有利であり、かつ、個々の補強ビードの突出量を小さくでき、ルーフパネルにおいては、同じ全高さで室内を広くでき、また、同じ室内広さで全高を下げられ、荷台フロアパネルへの実施においては低床化に有利である。さらに、クロスメンバなどの補強材の幅(ビード方向の長さ)を細くでき、それによっても、軽量化、低燃費化に有利である。このように、補強ビードの数を増やすことには多くのメリットがあり、本発明に係る車体パネルの如上の構成により、成形不良を回避しつつ補強ビードの数を増やすことができ有利である。

本発明を実施可能な補強ビードをルーフパネルに備えた車両を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明に係るプレス成形時の金属板の挙動を示す模式的な断面図である。プレス成形工程（ａ）〜（ｃ）を示す模式的な断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ワゴンタイプの自動車１を示しており、周縁部に対して中央部が高くなったハイルーフ仕様のルーフパネル２には、車両前後方向に延在する５列の補強ビード３が形成されている。図２は、図１のＡ−Ａ断面を示しており、５列の補強ビード３（３１，３２，３３）は、何れも、平坦な頂部を有する台形断面の凸ビードであり、かつ、成形性を考慮してビードの幅に比べて突出量が小さく抑えられている。また、ルーフパネル２の側面部には、剛性付与を兼ねたキャラクターライン３４（段部）が設けられている。

５列の補強ビード３（３１，３２，３３）は、基本的に同形状であり、実際のアスペクト比に基づく図１および図２では判別不可能であるが、図３に模式的に示すように、ルーフパネル２（ブランク材）の縁端側（車幅方向両側）に位置した補強ビード３３に対して、中央側に位置した補強ビード３２，３１の角部３ａ，３ｂの曲率半径（Ｒ）が漸次大きくなっている。

すなわち、上下の角部３ａ，３ｂの曲率半径（Ｒ）が、縁端側の補強ビード３３が最も小さく、その中央側に位置した補強ビード３２の曲率半径（Ｒ）は補強ビード３３の曲率半径（Ｒ）よりも大きく、中央の補強ビード３１の曲率半径（Ｒ）は補強ビード３２の曲率半径（Ｒ）よりもさらに大きく設定されている。

各補強ビード３１，３２，３３の曲率半径（Ｒ）の数値は、ブランク材の延性（種類）や板厚などによって異なるが、例えば、既存形状への実施において、図示例のように３段階のＲ値が設定される場合、既存のＲ値（設計値）を中間位置に適用し、縁端側を小さく、中央を大きくするか、または、既存のＲ値（設計値）を縁端側に適用し、それより中央側を大きくすれば、無理なく実施できる。

特に限定されるものではないが、基準Ｒ値に対して±１０〜３０％の範囲であれば概ね好適に実施可能であり、１０％未満であれば、曲率半径（Ｒ）を異ならせることによる成形性向上への効果は小さく、３０％を越えると、補強ビードの外観および剛性付与への影響が露呈する。基準Ｒ値に対して±１５〜２５％の範囲であれば、さらに好適である。

具体的な例を挙げると、例えば、図１および図２に示した自動車１のルーフパネル２の場合、板厚０．７ｍｍの亜鉛鋼板において、補強ビード３の高さ５ｍｍ、既存Ｒ＝５．１に対し、縁端側の補強ビード３３がＲ小＝４．０，中間位置の補強ビード３２がＲ＝５．０，中央の補強ビード３１がＲ大＝６．０が好適である。

以上のように設計された補強ビード３（３１，３２，３３）を有するルーフパネル２の成形に際しては、各補強ビード３（３１，３２，３３）に対応する凸条／凹条部分にＲ値が反映されたプレス金型にブランク材が導入され、プレスされる過程で、ルーフパネル２全体としての基本形状が成形され、さらに、凸条／凹条部分によってルーフ平坦部に補強ビード３（３１，３２，３３）が成形される。

この際、図３（理解を容易にするためにビード高さや曲率半径が誇張されている）に矢印で示すように、縁端側から中央側に向かって材料が移動するが、プレス金型が接近し最終形状に近づくに従って徐々に材料の移動が拘束され、最終的には材料の伸びで角部３ａ，３ｂの賦形が賄われるが、ブランク材の縁端側に位置した補強ビード３３に対して中央側に位置した補強ビード３２，３１の角部の曲率半径が大きくなっているので、中央側に向かうほど材料の拘束が緩く、材料の移動が可能であるとともに、曲率半径Ｒが相対的に大きいことで賦形に要する延伸量が少なくなり、中央部分の補強ビード３１でも減肉や過延伸による割れが生じることはない。

なお、上記実施形態では、５列の補強ビードに対して３段階の曲率半径が設定される場合を示したが、２段階または４段階以上でも良い。また、大面積で補強ビードの数が多い場合には、各段に複数の補強ビードが含まれていても良い。例えば、６列の補強ビードに２列一組で２段階の曲率半径を割り当てることができ、また、１０列の補強ビードに２列一組で３段階の曲率半径を割り当て、あるいは、１０列の補強ビードに３列一組で２段階の曲率半径を割り当てることもできる。

また、上記実施形態では、本発明を自動車１のルーフパネル２に実施する場合を示したが、自動車のフードインナーパネルやフロアパネル、トラックの荷台、さらには自動車以外の車両の車体パネルなど、複数列の補強ビードが設定される各種車体パネルに実施可能である。また、プレス成形に使用される金属は鋼板に限定されるものではなく、アルミニウムやマグネシウム、チタンを始めとする各種金属および合金を用いることができる。

さらに、上記実施形態では、直線状の補強ビードを有する成形品に実施する場合について述べたが、本発明に係るプレス成形は、同形状の波形やジグザグ形状の補強ビードを有する成形品に実施することもできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、さらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１自動車
２ルーフパネル（車体パネル）
３，３１，３２，３３補強ビード
３ａ，３ｂ角部
１０，１１プレス金型
２０ブランク材

Claims

金属板のブランク材からプレス成形された車体パネルであって、
複数列の補強ビードが間隔を有して略平行に形成されたものにおいて、
前記複数列の補強ビードは、前記ブランク材の縁端側に位置した補強ビードに対して中央側に位置した補強ビードの角部の曲率半径が漸次または段階的に大きくなっていることを特徴とする車体パネル。
自動車のルーフパネル、フードインナーパネル、フロアパネル、または、荷台フロアパネルの何れかである請求項１に記載の車体パネル。