JP2017171154A - 車体パネルの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように、ＦＲＰ製の車体パネルの少なくとも周縁部を車体のパネル支持部に固定する車体パネルの取付構造を提供する。【解決手段】繊維強化合成樹脂製の車体パネル(1)を車体のパネル支持部(3a〜6a)に取付ける取付構において、車体パネル(1)の少なくとも周縁部(1a)を、パネル支持部(3a〜6a)と金属製又は繊維強化合成樹脂製の第１帯状部材(13)の間に挟持した状態にして、車体パネル(1)の強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるようにパネル支持部(3a〜6a)に固定すると共に、車体パネル(1)の周縁部(1a)とパネル支持部(3a〜6a)との間に金属製又は繊維強化合成樹脂製の第２帯状部材(14)を挟持する。第１，第２帯状部材(13,14)と周縁部(1a)とを接着剤により接合し、第１，第２帯状部材(13,14)と周縁部(1a)とを複数の締結部材によりパネル支持部(3a〜6a)に締結した。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維強化合成樹脂製の車体パネルを車体のパネル支持部に取り付ける車体パネルの取付構造に関するものである。

最近、自動車の車体の軽量化と車体パネルの振動減衰性能向上のため、炭素繊維等の合成樹脂強化繊維で強化したＦＲＰ製の車体パネルを採用する技術が開発されつつある。
このＦＲＰ製の車体パネルを車体のパネル支持部に固定する構造として、車体パネルの少なくとも周縁部をパネル支持部に複数のボルトにて締結する構造が検討されている。

特許文献１には、ＦＲＰ製の車体パネルを、フレームの外周面に沿わせて接着剤にて接合した接合部と、この接合部から面状に延びる面板部とを一体的に形成した例が開示されている。

ＷＯ２０１３／１９１０９３号公報

本願発明者等が、ＦＲＰ製の車体パネルの周縁部を複数のボルトにより車体のパネル支持部に締結して技術評価を行ったところ、従来の鋼板製の車体パネルの周縁部を複数のボルトで締結した場合と比較して、著しく低い剛性しか得られないことが判明した。

その原因について考察したところ、多数の強化繊維のうちの一部の強化繊維の片側端部だけがボルトにより強固に締結されるものの、残りの大多数の強化繊維の端部は、ボルトで締結されていないため、強化繊維に張力が作用した際に、強化繊維の端部がその長さ方向へ変位するため、多数の強化繊維が高い張力を分担できずに、所期のパネル剛性が得られないものと推定される。

本発明の目的は、強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように、ＦＲＰ製の車体パネルの少なくとも周縁部を車体のパネル支持部に固定する車体パネルの取付構造を提供することである。

請求項１の車体パネルの取付構造は、繊維強化合成樹脂製の車体パネルを車体のパネル支持部に取付ける取付構造において、前記車体パネルの少なくとも周縁部を、前記パネル支持部と金属製又は繊維強化合成樹脂製の第１帯状部材の間に挟持した状態にして、前記車体パネルの強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように前記パネル支持部に固定したことを特徴としている。

この構成によれば、車体パネルの周縁部を車体のパネル支持部と金属製又は繊維強化合成樹脂製の第１帯状部材の間に挟持した状態にしてパネル支持部に固定すると共に、車体パネルの強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように固定するため、車体パネルに張力が作用したとき、車体パネル内の強化繊維がその長さ方向に移動することなく、張力を分担する。そのため、車体パネルの強度、剛性を確保することができる。

請求項２の車体パネルの取付構造は、請求項１の発明において、前記第１帯状部材と前記周縁部とを接着剤により接合し、前記第１帯状部材と前記周縁部とを複数の締結部材により前記パネル支持部に締結したことを特徴としている。
この構成によれば、第１帯状部材と車体パネルの周縁部とを接着剤により接合し、第１帯状部材と周縁部とを複数の締結部材によりパネル支持部に締結するため、第１帯状部材と周縁部との一体性を強化し、複数の締結部材によりパネル支持部に強力に固定することができる。しかも、修理等の際に車体パネルの交換が容易である。

請求項３の車体パネルの取付構造は、請求項１又は２の発明において、前記車体パネルの前記周縁部と前記パネル支持部との間に金属製又は繊維強化合成樹脂製の第２帯状部材を挟持することを特徴としている。
この構成によれば、金属製又は繊維強化合成樹脂製の第１，第２帯状部材により両面から車体パネルの周縁部を挟持した状態で、パネル支持部に固定できるため固定力を強化できる。しかも、修理等の際に車体パネルの交換が容易である。

請求項４の車体パネルの取付構造は、請求項１の発明において、前記車体パネルの周縁部のうちの強化繊維よりも外面側の合成樹脂層に、前記第１帯状部材を埋設状態に組み込み、前記第１帯状部材に固着されて内面側へ突出する締結部材を介して、前記周縁部を前記パネル支持部に固定したことを特徴としている。
この構成によれば、車体パネルの周縁部のうちの強化繊維よりも外面側の合成樹脂層に第１帯状部材を埋設状に組み込み、第１帯状部材に固着れされて内面側へ突出する締結部材を介して前記周縁部をパネル支持部に固定するため、車体パネルの外面側をフラットに形成できることにより外観上の見栄えが向上するうえ、締結部材を第１帯状部材に固着しておくので車体パネルをパネル支持部に固定する作業の作業能率を高めることができる。

請求項５の車体パネルの取付構造は、請求項３の発明において、前記車体パネルがルーフパネルであり、前記パネル支持部が左右のルーフサイドレールのパネル支持部と、フロントヘッダーのパネル支持部と、リヤヘッダーのパネル支持部を含むことを特徴としている。この構成によれば、車体パネルであるルーフパネルの修理等の際の交換を容易としつつ、左右のルーフサイドレールとフロントヘッダーとリヤヘッダーとに固定することができる。

請求項６の車体パネルの取付構造は、請求項５の発明において、前記ルーフパネルの前後方向の途中部が、前記車体パネルの強化繊維の外面側の合成樹脂層に埋め込まれた前記第１帯状部材とこの第１帯状部材に固着されて内面側へ突出する締結部材を介してルーフ補強部材のパネル支持部に固定されたことを特徴としている。
この構成によれば、前記ルーフパネルの前後方向の途中部を、第１帯状部材を介してルーフ補強部材のパネル支持部に固定することができる。しかも、車体パネルの外面側をフラットに形成できることにより、外観上の見栄えを向上させることができる。

以上の車体パネルの取付構造によれば、ＦＲＰ製の車体パネルの少なくとも周縁部を、強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように車体のパネル支持部に固定することができるから、ＦＲＰ製の車体パネルの剛性、強度を確保することができる。

本発明の実施例に係る自動車の車体のルーフパネルとこのルーフパネルを取り付ける屋根構造の分解斜視図である。 ルーフパネルの平面図である。 ルーフパネルの要部拡大断面図である。 図２の要部を拡大して強化繊維の配索方向を示す図である。 ルーフパネル周縁部をルーフサイドレールに取付けた取付構造の断面図である。 第１変形例に係る図４相当図である。 第２変形例に係る図４相当図である。 第３変形例に係る図４相当図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例は、本発明を、自動車のルーフパネルと、このルーフパネルを車体のパネル支持部に取り付ける車体パネルの取付構造に適用した場合の例である。

図１に示すように、車体パネルとしてのルーフパネル１が取り付けられる屋根構造２は、閉断面構造の左右のルーフサイドレール３と、閉断面構造のフロントヘッダー４と、閉断面構造のリヤヘッダー５と、ルーフ補強部材６とを有する。
左右のルーフサイドレール３の車幅方向内端部分には、所定幅（約１５〜２０ｍｍ）を有するフランジ状のパネル支持部３ａが形成されている。フロントヘッダー４の後端部分には、前記同様の所定幅を有するフランジ状のパネル支持部４ａ（図示略）が形成されている。リヤヘッダー５の前端部分には、前記同様の所定幅を有するフランジ状のパネル支持部５ａが形成されている。

ルーフパネル１は、引っ張り強度に優れる強化繊維で強化された繊維強化合成樹脂（ＦＲＰ）製のパネルである。強化繊維は炭素繊維やアラミド繊維等が望ましいが、これに限定されるものではない。合成樹脂材料は熱硬化性エポキシ系合成樹脂が望ましいが、これに限定されるものではない。

図３の拡大断面図に示すように、ルーフパネル１は、例えば４層のＦＲＰ製膜体１０ａを接着剤で接合した上部層１０と、例えば４層のＦＲＰ製膜体１１ａを接着剤で接合した下部層１１と、これら上部層１０と下部層１１の間に発泡ウレタンや発泡スチロール等の合成樹脂発泡体シート１２を挟着して接着剤で接合したものである。上記のＦＲＰ製膜体１０ａ，１１ａを構成する合成樹脂としては、例えば上記の熱硬化性エポキシ系合成樹脂が採用されている。

上部層１０の４層のＦＲＰ製膜体１０ａの各々は、一方向向きに平行に小間隔おきに並べた多数の強化繊維を合成樹脂製の膜体の内部に埋設したものであり、図２、図４に示すように、４層のＦＲＰ製膜体１０ａ，１０ａ，・・は、強化繊維の方向が周方向に４５°間隔となるように積層されてエポキシ系接着剤にて接合されている。このことは、下部層１１の４層のＦＲＰ製膜体１１ａについても同様であり、４層のＦＲＰ製膜体１１ａ，１１ａ，・・は、強化繊維の方向が周方向に４５°間隔となるように積層されてエポキシ系接着剤にて接合されている。る。尚、ルーフパネル１の厚さは例えば２〜２．５ｍｍである。

図１、図２に示すように、ルーフパネル１の周縁部１ａ（図５参照）であって前記所定幅と同程度の幅を有する周縁部１ａの上面に第１帯状部材１３がエポキシ系接着剤１３ａにて接合され、ルーフパネル１の周縁部１ａの下面に第２帯状部材１４（図５参照）がエポキシ系接着剤１４ａにて接合されている。

尚、ルーフパネル１の前後方向の途中部をルーフ補強部材６のパネル支持部６ａに固定する構造は、後述する第３変更例（図８参照）と同様の構造である。
即ち、前記ルーフ補強部材６のパネル支持部６ａに対応する部位において、車体パネル１の強化繊維よりも外面側の合成樹脂層に、第１帯状部材１３Ａを埋設状態に組み込み、第１帯状部材１３Ａに固着されて内面側へ突出する締結部材（図示略）を介して、前記ルーフパネル１の前後方向の途中部がパネル支持部６ａに固定されている。

第１，第２帯状部材１３，１４は、所定幅（例えば１５〜２０ｍｍ）で、所定の厚さ（例えば０．７〜１．０ｍｍ）の鋼製の帯状部材であり、第１，第２帯状部材１３，１４は、エポキシ系接着剤にてルーフパネル１に接合されている。

図２、図５に示すように、第１，第２帯状部材１３，１４を介してルーフパネル１の周縁部１ａが車体のパネル支持部３ａ〜５ａに複数の締結部材（ボルト１５とナット１６）により締結固定され、ルーフパネル１の前後方向の途中部が第１帯状部材１３Ａと締結部材によりパネル支持部６ａ締結固定される。そのため、第１，第２帯状部材１３，１４と、ルーフパネル１の周縁部１ａには、上下に貫通する複数のボルト穴１７が第１，第２帯状部材１３，１４の長さ方向に適当間隔おきに形成されている。尚、パネル支持部３ａ〜５ａにも、上記の複数のボルト穴１７対応する複数のボルト穴１８が予め形成されており、パネル支持部６ａにも複数のボルト孔が予め形成されている。尚、締結部材としてボルト・ナットに代えてリベットを適用することも可能である。

図５に示すように、ルーフパネル１の周縁部１ａと、第１，第２帯状部材１３，１４が、ルーフサイドレール３のパネル支持部３ａに複数のボルト１５とナット１６により固定される。ルーフパネル１の周縁部１ａを、第１帯状部材１３とパネル支持部３ａの間に挟持した状態にして、ルーフパネル１のＦＲＰの強化繊維がその長さ方向に移動不能となるようにパネル支持部３ａに固定している。これと同時に、ルーフパネル１の前記周縁部１ａとパネル支持部３ａの間に第２帯状部材１４を挟持した状態で固定している。

複数のナット１６は、第１，第２帯状部材１３，１４と前記周縁部１ａの複数のボルト穴１７に夫々対応する部位（パネル支持部３ａの複数のボルト穴１８の部位）においてパネル支持部３ａの裏面に予め溶接にて接合され、複数のボルト１５を上方から複数のボルト穴１７，１８に夫々挿通させてナット１６に螺合させることで締結している。尚、必要に応じて、第１帯状部材１３が外面側に露出しないように、第１帯状部材１３の外面側が合成樹脂製のモール部材１９で覆われる。

図５は、ルーフパネル１の左右の周縁部１ａをルーフサイドレール３のパネル支持部３ａに固定する構造を示すものであるが、ルーフパネル１の前端の周縁部１ａも、図５とほぼ同様の構造でフロントヘッダー４のパネル支持部４ａに固定され、ルーフパネル１の後端の周縁部１ａも、図５とほぼ同様の構造でリヤヘッダー５のパネル支持部５ａに固定されている。ルーフパネル１の前後方向の途中部は、後述する図８とほぼ同様の構造でルーフ補強部材６のパネル支持部６ａに固定されている。

次に、以上説明した車体パネル取付構造の作用、効果について説明する。
ルーフパネル１の周縁部１ａを車体のパネル支持部３ａ〜６ａと第１帯状部材１３，１３Ａの間に挟持した状態にしてパネル支持部３ａ〜６ａに固定すると共に、ルーフパネル１の強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように固定するため、ルーフパネル１に張力が作用したとき、ルーフパネル１内の強化繊維がその長さ方向に移動することなく、張力を分担する。そのため、ルーフパネル１の強度、剛性を確保することができる。

第１帯状部材１３とルーフパネル１の周縁部１ａとを接着剤により接合し、第１帯状部材１３と周縁部１ａとを複数のボルト１５とナット１６によりパネル支持部３ａ〜６ａに締結するため、第１帯状部材１３と周縁部１ａとの一体性を強化し、複数のボルト１５とナット１６によりパネル支持部３ａ〜６ａに強力に固定することができる。

第１，第２帯状部材１３，１４により両面からルーフパネル１の周縁部１ａを挟持した状態で、パネル支持部３ａ〜６ａに固定できるため固定力を強化できるうえ、修理等の際の交換も容易になる。
ルーフパネル１が４層のＦＲＰ製膜体１０ａからなる上部層１０と、合成樹脂発泡体シート１２と、４層のＦＲＰ製膜体１１ａからなる下部層１１とを上下に積層して接合した構造であるため、大きなパネル剛性を確保でき、振動減衰性能も確保できる。

次に、前記実施例を変更する例について説明する。
第１変更例：
図６に示すように、図５の車体パネルの取付構造において、第２帯状部材１４を省略してもよい。この構造によれば、部材数を節減して製作費を低減することができる。

第２変更例：
図７に示すように、図５の車体パネルの取付構造において、第２帯状部材１４が省略され、第１帯状部材１３Ａには、その内面側へ延びる段付きボルト１５Ａが予め接合され、パネル支持部３ａには段付きボルト１５Ａよりも大径のボルト穴１８Ａが形成され、ルーフパネル１をパネル支持部３ａに載置し、複数の段付きボルト１５Ａを複数のボルト穴１８Ａに夫々挿通させてから、ナット１６Ａを締結して固定するように構成されている。

この構造によれば、第１帯状部材１３Ａに予めボルト１５Ａを接合しているため、ルーフパネル１の組み付けの生産性を高めることができる。
尚、段付きボルト１５Ａよりも大径のボルト穴１８Ａを設けるため、部材の製作誤差や組み付け誤差を吸収することができる。

第３変更例：
図８の車体パネルの取付構造は、図７の車体パネルの取付構造を変更したものであるため、図７のものと同じ部材に同じ符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、ルーフパネル１の周縁部１ａのうちの強化繊維よりも外面側の合成樹脂層に、第１帯状部材１３Ａを埋設状態に組み込み、第１帯状部材１３Ａに固着されて内面側へ突出する段付きボルト１５Ａを介して、周縁部１ａをパネル支持部３ａに固定している。

ルーフパネル１の周縁部１ａにおいては、前記上部層１０と下部層１１の間の合成樹脂発泡体シート１２が省略されて上部層１０が段落ち状に下部層１１側へ押圧されて接合され、合成樹脂発泡体シート１２の厚さの分だけ薄く形成され、第１帯状部材１３Ａの外面はルーフパネル１の外面と同一面に形成されている。

この構造によれば、第１帯状部材１３Ａに予めボルト１５Ａを接合しているため、ルーフパネル１の組み付けの生産性を高めることができる。しかも、第１帯状部材１３Ａの外面がルーフパネル１の外面と同一面に形成されているため、ルーフパネル１の外観の見栄えをよくすることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記鋼製の第１，第２帯状部材１３，１４に代えて、ＦＲＰ製の第１，第２帯状部材を採用してもよい。
２）ルーフパネル（車体パネル）のパネル支持部への固定は、締結部材ではなく、接着剤により接着する構造でもよい。

３）ルーフパネル（車体パネル）の構造は、前記実施例の構造に限定されるものではなく、ＦＲＰ製のパネル部材であればよい。
４）本発明の車体パネルの取付構造は、ルーフパネル以外の種々の車体パネルを車体に取り付ける構造にも同様に適用することができる。

１ ルーフパネル（車体パネル）
１ａ 周縁部
３ａ〜６ａ パネル支持部
３ ルーフサイドレール
４ フロントヘッダー
５ リヤヘッダー
６ ルーフ補強部材
１３，１３Ａ 第１帯状部材
１４ 第２帯状部材
１５，１５Ａ ボルト
１６，１６Ａ ナット

Claims (6)

1. 繊維強化合成樹脂製の車体パネルを車体のパネル支持部に取付ける取付構造において、
   前記車体パネルの少なくとも周縁部を、前記パネル支持部と金属製又は繊維強化合成樹脂製の第１帯状部材の間に挟持した状態にして、前記車体パネルの強化繊維がその長さ方向へ移動不能となるように前記パネル支持部に固定したことを特徴とする車体パネルの取付構造。
2. 前記第１帯状部材と前記周縁部とを接着剤により接合し、前記第１帯状部材と前記周縁部とを複数の締結部材により前記パネル支持部に締結したことを特徴とする車体パネルの取付構造。
3. 前記車体パネルの前記周縁部と前記パネル支持部との間に金属製又は繊維強化合成樹脂製の第２帯状部材を挟持することを特徴とする請求項１又は２に記載の車体パネルの取付構造。
4. 前記車体パネルの周縁部のうちの強化繊維よりも外面側の合成樹脂層に、前記第１帯状部材を埋設状態に組み込み、前記第１帯状部材に固着されて内面側へ突出する締結部材を介して、前記周縁部を前記パネル支持部に固定したことを特徴とする請求項１に記載の車体パネルの取付構造。
5. 前記車体パネルがルーフパネルであり、前記パネル支持部が左右のルーフサイドレールのパネル支持部と、フロントヘッダーのパネル支持部と、リヤヘッダーのパネル支持部を含むことを特徴とする請求項３に記載の車体パネルの取付構造。
6. 前記ルーフパネルの前後方向の途中部が、前記車体パネルの強化繊維の外面側の合成樹脂層に埋め込まれた前記第１帯状部材とこの第１帯状部材に固着されて内面側へ突出する締結部材を介してルーフ補強部材のパネル支持部に固定されたことを特徴とする請求項５に記載の車体パネルの取付構造。