JP2016059963A - ヘム部加工体及びヘム部加工方法 - Google Patents

ヘム部加工体及びヘム部加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金属板と合成樹脂板とを用いてヘム部を形成する場合に、板材の位置を固定するための保持力が高いヘム部加工体を提供することである。【解決手段】ヘム部加工体は、熱可塑性樹脂を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される内側折曲部を有する第１部材と、金属材料を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される外側折曲部を有し、該外側折曲部は内側折曲部を包むように配置され、端部は内側折曲部の内側に配置され、内側折曲部の内面には脆弱部が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ヘム部加工体及びヘム部加工方法に関する。
従来において、例えば車両のパネル部材の外観の美麗さが低下することを抑え、縁部の締結力は高い状態に維持される発明として、第１フランジ部、第２フランジ部、第１部位、第２部位等を有し、各部位の厚み及び距離を特定の範囲に設定して成るパネル部材及びその製造方法が知られている（特許文献１の請求項１、［００５０］〜［００６０］、及び図６参照。）。特許文献１に示されるような発明においては、鋼板等の金属板を重ね合わせ、更に縁部を巻締め又は折曲等によって、ヘム部として加工を行っていた。
特開２０１１−２４５５１４号公報
近年では車両軽量化のために、従来の金属板に代えて合成樹脂製の板状部材を用いることが検討されている。
しかしながら、金属と樹脂とでは物性が大きく異なるので、従来のヘム部加工体及び加工方法では強固に保持されたヘム部を得られない可能性がある。よって、ヘム部に関して新規の加工体及び加工方法等が求められていた。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、金属板と合成樹脂板とを用いてヘム部を形成する場合に、板材の位置を固定するための保持力が高いヘム部加工体及びヘム部加工方法を提供することである。
前記課題を解決するための手段として、本発明に係るヘム部加工体は、熱可塑性樹脂を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される内側折曲部を有する第１部材と、金属材料を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される外側折曲部を有し、該外側折曲部は内側折曲部を包むように配置され、端部は内側折曲部の内側に配置され、内側折曲部の内面には脆弱部が形成されている。
本発明に係るヘム部加工体において、内側折曲部の内側の脆弱部近傍において、第２部材は折り返されて成る折れ部を有することが好ましい。
更に、本発明に係るヘム部加工体において、脆弱部は、加熱痕及び加圧痕を有する凹部であることが好ましい。
本発明に係るヘム部加工体において、熱可塑性樹脂は、繊維強化プラスチックであることが好ましい。
前記課題を解決するための手段として、本発明に係るヘム部加工方法は、ヘム部加工体を製造するヘム部加工方法であって、熱可塑性樹脂を含有する板状の第１部材と、金属材料を含有する板状の第２部材とを、それぞれの端部をずらして重ね合わせる設置工程と、第１部材の端部を包み込むように第２部材の端部を折曲する第１折曲工程と、第２部材の端部近傍を加圧及び加熱することによって第１部材に脆弱部を形成する加圧加熱工程と、脆弱部を折曲部位として第１部材及び第２部材を、第１部材が内側となるように折曲する第２折曲工程と、を備える。
本発明によると、第１部材により第２部材の端部が挟み込まれ、第２部材によって第１部材の内側折曲部から端部までが挟み込まれることによって、第１部材２及び第２部材３が相互に巻き込まれ合った状態となる。これにより、金属板と合成樹脂板とを用いてヘム部を形成する場合に、板材の位置を固定するための保持力が高いヘム部加工体及び該ヘム部加工体を製造するためのヘム部加工方法を提供することができる。
図１は、本発明に係るヘム部加工体が用いられる車両用ドアの一部を示す概略図である。 図２は、ヘム部加工体の一実施形態を示す概略図である。図２（Ａ）は第２部材が折れ部を有するヘム部加工体を示す概略図であり、図２（Ｂ）は第２部材が折れ部を有していないヘム部加工体を示す概略図である。 図３は、本発明に係るヘム部加工方法の一実施形態を示す概略図である。図３（Ａ）は設置工程の一例を示す概略図であり、図３（Ｂ）は第１折曲工程の一例を示す概略図である。 図４は、本発明に係るヘム部加工方法の一実施形態を示す概略図である。図４（Ａ）は加圧加熱工程の一例を示す概略図であり、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、第２折曲工程の一例を示す概略図である。 図５は、本発明に係るヘム部加工方法の他の実施形態を示す概略図である。
本発明に係るヘム部加工体及びヘム部加工方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（１）車両における本発明の適用部位
本発明に係るヘム部加工体は、例えば車両におけるドアの縁部に適用することができる。本発明に係るヘム部加工体の一実施形態を適用可能な部位の一例として、図１に車両のドアの一部を概略図として示した。
図１に示すように、車両用ドア１０１は、車両前後方向に延在する表皮部材のサイドシル１０２から上方に延在して成るセンターピラー（図示せず）に対して、ヒンジ等を介して取付けられて成る部材である。車両用ドア１０１は、開閉可能なドアガラス１０３及び車両用ドア１０１開閉用の操作レバー、ドアガラス１０３の開閉ボタン等を搭載する内装部材１０４等が設けられている。車両用ドア１０１の縁部は、車室側の表皮部材であるインナパネルと、車外側との表皮部材であるアウタパネルとが接合されてヘム部１０５として形成される部位である。
近年では車両軽量化のために、インナパネルに合成樹脂製の板状部材を用いることが検討されている。しかしながら、従来では鉄系材料の鋼板又はアルミ系材料の板状部材をインナパネル及びアウタパネルに用いていたので、合成樹脂板の加工方法、金属板と組合せたときの加工形態等を新規に創出する必要がある。
よって、本実施形態に係るヘム部加工体は、例えば車両用ドア１０１の縁部に形成されるヘム部において適用することができる。
（２）ヘム部加工体
ここで、本発明に係るヘム部加工体の一実施形態を図２に示す。
図２は、ヘム部加工体１を示す概略図である。図２（Ａ）は第２部材が折れ部を有するヘム部加工体を示す概略図であり、図２（Ｂ）は第２部材が折れ部を有していないヘム部加工体を示す概略図である。
図２（Ａ）に示すヘム部加工体１は、第１部材２と、第２部材３とを備える。
第１部材２は、熱可塑性樹脂を含有する板状部材であり、該板状部材の端部２１が折曲された部位に形成される内側折曲部２２を有する。つまり、内側折曲部２２は、第１部材２を折曲することによって生じる折れ目部分及びその周辺部分に形成されている。第１部材２は、後述の第２部材３の一部を巻き込みつつ、第１部材２の端部２１が適宜の部位において約１８０°折り返されている。
なお、本実施形態を図１に示す車両用ドア１０１に適用する場合、第１部材２はインナパネルとして用いることができる。
また、第１部材２は、内側折曲部２２の内面に脆弱部２３を有する。脆弱部２３は凹部であり、加熱痕及び加圧痕によって形成されている。脆弱部２３は、断面形状がくさび形の溝であり、その内側に第２部材３の一部が食い込むように挟まれている。
該脆弱部２３は、ヘム部加工体１を製造する際に形成される部位である。脆弱部２３の形成過程等については、後述のヘム部加工体１の製造方法の説明において詳述する。
第２部材３は、金属材料を含有する板状部材であり、該板状部材の端部３２が折曲された部位に形成される外側折曲部３１を有する。外側折曲部３１は、内側折曲部２２を包むように配置され、第２部材３の端部３２は内側折曲部２２の内側に配置される。外側折曲部３１は、第２部材３を折曲することによって生じる折れ目部分及びその周辺部分に形成されている。また、内側折曲部２２の内側の脆弱部２３近傍において、第２部材３は、外側折曲部３１から端部３２までの間に折れ部３３を有する。
なお、本実施形態を図１に示す車両用ドア１０１に適用する場合、第２部材３はアウタパネルとして用いることができる。
第２部材３は、図２（Ａ）に示すように、第２部材３の端部３２から脆弱部２３近傍で折れ部３３において折り返され、第１部材２の端部２１を包むように折り返されて折曲部３４が形成され、更に第１部材２の内側折曲部２２を包むように折り返されて外側折曲部３１が形成されている。
なお、第１部材２及び第２部材３の厚み、及び部材間の間隔は、本発明の目的を達成し得る限り、図２に概略的に示した厚み及び間隔に制限されず、例えば本発明が適用される車両等の部位において一般的に採用される厚み及び間隔に設定されていれば良い。
図２（Ａ）に示す内側折曲部２２、外側折曲部３１、折れ部３３、及び折曲部３４は、ヘム部を形成する最終段階において強固にプレス成形されることによって相互に密着しているのが好ましい。これにより、例えば車両用ドアとして適用される場合に、車両の走行、ドアの開閉等で生じる振動及び衝撃等によっても容易には折曲状態が解除されないようになっている。
なお、折れ部３３は、脆弱部２３近傍に形成されていれば、接触の有無は制限されない。折れ部３３は、脆弱部２３に対して接触し、更に脆弱部２３の内側に挟み込まれている形態が好ましい。これにより、折れ部３３が第１部材２に対して強固に保持された状態となっている。
本実施形態においては、脆弱部２３及び折れ部３３は、その断面形状がくさび形に形成されているが、曲面で形成される凹部であっても良い。本実施形態のように断面形状がくさび形の脆弱部２３及び折れ部３３を形成するには、尖端を有する押圧部材を用いることにより達成される。曲面状の凹部として脆弱部２３及び折れ部３３を形成するには、先端部分が曲面で形成される押圧部材を用いることによって達成される。
なお、本実施形態においては、適宜の押圧部材を用いて第１部材２に凹状の脆弱部２３を形成することによって、押圧部材の先端形状に因らず、第２部材３の端部３２近傍にも脆弱部２３と同形状を成す凹状の折れ部３３が形成される。
脆弱部２３及び折れ部３３の具体的な形成方法については、図３及び図４を参照しつつ後述する。
従来において、車両等でヘム部に用いられる部材は、金属材料を含有する部材のみであることが多かった。金属材料を含有する部材同士をヘム部として加工する場合、スポット溶接による溶着、接着剤による接着、リベットによる機械的接合等を用いて複数枚の板状部材を固定していた。この従来の固定方法によると、板状部材同士が相互の位置を固定するための保持力が高かった。
しかしながら、近年では車両軽量化の要求が高まっている。この要求に鑑みて、車両の外装体又は内装体の一部を金属材料より軽量な樹脂材料を用いることが検討されている。用いられる樹脂材料としては、車両製造時の加工性を考慮して熱可塑性樹脂が好ましいと考えられる。
なお、例えばヘム部を形成するアウタパネル及びインナパネルの一方に熱可塑性樹脂を用い、他方に金属材料を用いる場合、熱可塑性樹脂と金属材料との物性が大きく異なるので、両部材の固定方法として従来の溶着、接着及び機械的接合等をそのまま適用することは困難である。
図２（Ａ）に示すヘム部加工体１は、溶接等の従来の固定方法に因ることなく、内側折曲部２２、外側折曲部３１、折れ部３３、及び折曲部３４等を形成することによって、第１部材２の端部２１が第２部材３の折曲部３４の内側に包み込まれるように挟まれ、第２部材３の端部３２が第１部材２の内側折曲部２２に包み込まれるように挟まれて、さらに第２部材３の折れ部３３が第１部材２の脆弱部２３に食い込むようにして挟まれている。これにより、第１部材２及び第２部材３が相互に巻き込まれ合った状態となるので、樹脂製の第１部材２と金属製の第２部材３とが相互の位置を固定するための保持力が良好となる。
次に、図２（Ａ）に示した実施形態の変形例を、図２（Ｂ）に示す。
図２（Ｂ）に示すヘム部加工体１１と、上記ヘム部加工体１との相違点は、第２部材の長さ、及び、折れ部の有無である。
なお、第１部材２については同一部材を用いているので、第１部材２の詳細な説明を省略する。
図２（Ｂ）に示す第２部材３００は、上記第２部材３よりも短く形成されている。つまり、図２（Ｂ）に示すように、第１部材２の端部２１を内側に包むように折曲される第２部材３００の折曲部３０４から端部３０２までの延在距離が、第２部材３よりも短い。第２部材３００の端部３０２は、脆弱部２３近傍まで延在しているが、折り返されてはいない。よって、第２部材３００には、上記折れ部３３のような折り返し部位が形成されていない。
ヘム部加工体１１は、上記折れ部３３のような脆弱部２３に挟み込まれる部位を有していない。この場合であっても、第１部材２の端部２１が第２部材３００の折曲部３０４の内側に包み込まれるように挟まれ、第２部材３００の端部３０２が第１部材２の内側折曲部２２に包み込まれるように挟まれている。このように、第１部材２及び第２部材３００が相互に巻き込まれ合った状態となるので、第１部材２と第２部材３００とが相互の位置を固定するための保持力が良好である。
（３）各部材の材料
ヘム部加工体１における第１部材２の材料としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、例えばメチルメタクリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、及びポリエーテルエーテルケトン等を挙げることができる。また、好ましくは繊維強化プラスチック等の繊維状物を含有して強化された樹脂、更に好ましくは炭素繊維強化プラスチックを用いるのが良い。
また、第２部材３の材料としては、特に制限は無く、様々な車両の外装体に従来用いられる材料であれば良く、例えば鉄、鉄系複合材料、アルミ、及びアルミ系複合材料等を挙げることができる。
（４）ヘム部加工方法
続いて、図２（Ａ）に示したヘム部加工体１を製造するヘム部加工方法について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
本発明に係るヘム部加工方法は、設置工程と、第１折曲工程と、加圧加熱工程と、第２折曲工程とを備える。各工程について、各図を参照しつつ説明する。
なお、図３は、本発明に係るヘム部加工方法の一実施形態を示す概略図である。図３（Ａ）は設置工程の一例を示す概略図であり、図３（Ｂ）は第１折曲工程の一例を示す概略図である。また、図４は、本発明に係るヘム部加工方法の一実施形態を示す概略図である。図４（Ａ）は加圧加熱工程の一例を示す概略図であり、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、第２折曲工程の一例を示す概略図である。
先ず、図３（Ａ）は設置工程について示している。具体的には、図３（Ａ）に示す設置工程は、熱可塑性樹脂を含有する板状の第１部材２と、金属材料を含有する板状の第２部材３とを、端部２１と端部３２とがずれるように重ね合わせる。このとき、基本的に折曲用ローラ及び後述の押圧部材Ｐ等の位置は固定されていることが多いので、第１部材２と第２部材３とのズレの大きさによって折れ部３３が形成されるか否かが決定する。
次に、図３（Ｂ）は第１折曲工程について示している。具体的には、図３（Ｂ）に示す第１折曲工程は、第２部材３の端部３２を折曲して折曲部３４を形成し、該折曲部３４の内側に第１部材２の端部２１を包み込む。第１折曲工程では、ローラ加工装置等の適宜の曲げ加工用の装置を用いて行うことができる。
折曲部３４の位置としては、折曲部３４の内面に第１部材２の端部２１が接触する位置で第２部材３が折曲されても良く、非接触となる位置で折曲されても良い。
図４（Ａ）は加圧加熱工程について示している。具体的には、図４（Ａ）に示す加圧加熱工程は、第２部材３の端部３２近傍において第２部材３と第１部材２とを押圧部材Ｐによって加圧及び加熱する。
押圧部材Ｐは、ヘム部の延在方向に沿って延在する板状部材であり、内側折曲部２２及び外側折曲部３１となる折曲部位に当接される部材である。押圧部材Ｐは、第１部材２又は第２部材３等に対する当接部分が尖った形状の尖端を有する。押圧部材Ｐは、少なくとも尖端部分が昇温可能になっている。押圧部材Ｐの昇温する温度は第１部材２の材料である熱可塑性樹脂が軟化する温度であるのが好ましく、第１部材２の材料に応じて押圧部材Ｐを昇温させる加熱装置（図示せず）の出力設定等を行えば良い。
押圧部材Ｐの尖端が、加熱された状態で第２部材３と第１部材２とに対して圧接される。これにより、第１部材２はその材料特性によって軟化して変形し、第２部材３は押圧による応力で変形するので、押圧部材Ｐの尖端が第２部材３及び第１部材２に埋没する。よって、図４（Ａ）に示すように、第１部材２には押圧部材Ｐの尖端形状に沿った脆弱部２３が形成されると共に、第２部材３には押圧部材Ｐの尖端形状に沿った折れ部３３が形成される。
なお、押圧部材Ｐによって加圧及び加熱する際に、第１部材２における脆弱部２３が形成されている部位の厚みは、ある程度確保されているのが好ましい。押圧部材Ｐによって加圧及び加熱されて脆弱部２３が形成された時点で、第１部材２がある程度の厚みを有していると、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように第１部材２が折曲されたときに、厚みが小さくなり過ぎないので好ましい。なお、脆弱部２３近傍における第１部材２の厚みについては、本実施形態が適用される部位に要求される強度に応じて好適な範囲が決定される。
続いて示す図４（Ｂ）は第２折曲工程の一部について示している。具体的には、図４（Ｂ）に示す第２折曲工程は、第１部材２が内側となるように、第１部材２及び第２部材３を折曲する。第１部材２及び第２部材３を折曲することによって、図４（Ｂ）に示すように、内側折曲部２２及び外側折曲部３１が形成され始める。
なお、第２折曲工程では、ローラ加工装置等の適宜の曲げ加工用の装置を用いて行うことができる。また、第１折曲工程において用いた曲げ加工用の装置を、第２折曲工程でも用いることができる。
なお、図４（Ｂ）に示すような折曲の初期段階においては、押圧部材Ｐは加圧状態及び加熱状態を維持しつつ折曲を開始するのが好ましい。これにより、図４（Ａ）で形成した脆弱部２３及び折れ部３３を起点として第１部材２及び第２部材３が折曲され易い。
このとき、第２部材３の折れ部３３が第１部材２の脆弱部２３の内側に巻き込まれつつ挟まれ始める。
押圧部材Ｐによって形成される脆弱部２３及び折れ部３３は、単に折曲の起点となり易く形成した部位であり、ヘム部加工体１の形成途中及び使用中において容易に破断するような部位ではない。
図４（Ｃ）は第２折曲工程の一部について示している。具体的には、図４（Ｃ）には、第２折曲工程が完了してヘム部加工体１が形成された状態を示している。第２折曲工程は、第１部材２及び第２部材３の保持力の確保という観点から、第１部材２及び第２部材３を約１８０°折り返した時点で完了とするのが好ましい。第２折曲工程の完了によって、第２部材３の折曲部３４から折れ部３３を介して端部３２までが第１部材２によって挟み込まれる。
以上の図３及び図４に示した工程によって、従来の溶接等の固定方法に因らなくとも、第１部材２と第２部材３とが相互の位置を固定するための保持力が良好なヘム部加工体１を形成することができる。
図３及び図４には、折れ部３３を有するヘム部加工体１を形成する工程を示した。
図２（Ｂ）に示したヘム部加工体１１を形成するには、上記折れ部３３を形成しないようにする必要がある。図５に、折れ部３３を形成しない第２折曲工程の一部を示す。
図５は、本発明に係るヘム部加工方法の他の実施形態を示す概略図である。
折れ部３３を形成しない場合、図５に示すように、第２部材３００の端部３０２近傍において第１部材２のみを押圧部材Ｐによって加圧及び加熱する。なお、折曲部３０４から端部３０２の延在距離が上述した第２部材３よりも小さいので、押圧部材Ｐには押圧されないようになっている。これにより、第１部材２には押圧部材Ｐの尖端形状に沿った形状の脆弱部２３が形成されると共に、第２部材３００は押圧部材Ｐによっては変形しない。
仮に、第２部材３の材料として、例えば折れ部３３の形成等の加工が困難な程度の硬度を有している材料、又は金属疲労が生じ易い材料を用いる場合は、折れ部３３を形成しない形態を採用するのが好ましい。
また、折れ部３３を形成すると、内側折曲部２２の内側において２枚分の第２部材３が挟まれることになる。例えばヘム部が形成される部位として厚みを持たせたくない場合は、折れ部３３を形成しない形態を採用するのが好ましい。
折れ部３３を形成しない場合であっても、各折曲部位がプレス成形によって第１部材２及び第２部材３００が密着する程度に十分に折曲されていれば、第１部材２及び第２部材３００が相互に巻き込まれ合った状態が実現されるので、樹脂製の第１部材２と金属製の第２部材３００とが相互の位置を固定するための保持力が良好となる。
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により、本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
１及び１１：ヘム部加工体、２：第１部材、２１：端部、２２：内側折曲部、２３：脆弱部、３及び３００：第２部材、３１及び３０１：外側折曲部、３２及び３０２：端部、３３及び３０３：折れ部、３４及び３０４：折曲部、１０１：車両用ドア、１０２：サイドシル、１０３：ドアガラス、１０４：内装部材、１０５：ヘム部、Ｐ：押圧部材

Claims (5)

  1. 熱可塑性樹脂を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される内側折曲部を有する第１部材と、
    金属材料を含有する板状部材における端部が折曲された部位に形成される外側折曲部を有し、該外側折曲部は内側折曲部を包むように配置され、端部は内側折曲部の内側に配置され、
    内側折曲部の内面には脆弱部が形成されている、
    ヘム部加工体。
  2. 内側折曲部の内側の脆弱部近傍において、第２部材は折り返されて成る折れ部を有する、
    請求項１に記載のヘム部加工体。
  3. 脆弱部は、加熱痕及び加圧痕を有する凹部である、
    請求項１又は２に記載のヘム部加工体。
  4. 熱可塑性樹脂は、繊維強化プラスチックである、
    請求項１〜３のいずれかに記載のヘム部加工体。
  5. ヘム部加工体を製造するヘム部加工方法であって、
    熱可塑性樹脂を含有する板状の第１部材と、金属材料を含有する板状の第２部材とを、
    それぞれの端部をずらして重ね合わせる設置工程と、
    第１部材の端部を包み込むように第２部材の端部を折曲する第１折曲工程と、
    第２部材の端部近傍を加圧及び加熱することによって第１部材に脆弱部を形成する加圧加熱工程と、
    脆弱部を折曲部位として第１部材及び第２部材を、第１部材が内側となるように折曲する第２折曲工程と、を備える、
    ヘム部加工方法。
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