JP2017500242A - 自動車部分用構造部品およびその部品を含む自動車部分 - Google Patents

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Abstract

本発明は、自動車閉じ部用構造部品と、その部品を含む自動車閉じ部と、に関する。構造部品は、少なくとも部分的に第1プラスチックで作られている本体と、本体よりも高い機械的強度を有する強化部と、を含み、強化部は、第2強化プラスチックで少なくとも部分的に作られ、本体と一体にモールドされ、第2強化プラスチックの機械的強度は、第1プラスチックよりも高いことを特徴とする。この構造部品によって、金属補強材の使用を減らすまたはさらに完全に省くことができ、それによって、閉じ部の重量を減少させてコストを節約するという目的を達成する。【選択図】図1

Description

本発明は、自動車部分(特に閉じ部)用構造部品と、その部品を含む自動車部分と、に関する。
自動車製造の分野では、様々な構造部品を含むますます多くの部品が、全重量を減少させるため、および従って燃料をするために、プラスチック材料で作られている。いわゆる構造部品は、車体に必要な剛性および強度を提供し、および通常他の部品を支えるまたは支持する、部品のことを指している。プラスチック材料は金属よりも軽量であるが、その強度は一般に金属よりも低い。従って、プラスチック材料は、高強度を必要としない構造部品の部分を製造するのに通常使用されるが、より高い応力を受ける領域は、金属部分によって補強される必要がなおある。
例えば、自動車部分の構造部品、特に閉じ部(通常そのインナーパネル)に関して、より高い応力を受ける領域は、ヒンジが搭載される領域を含む。パワーアシスト装置によって支持される必要があるテールゲートに関して、より高い応力を受ける領域は、油圧レベルまたはエアスプリングストラット等が取り付けられるコラムも含む。従来技術では、これらの領域は、応力の設計要件を満たすように通常金属部分によって補強される。
しかしながら、金属部分は重くて高価であり、その加工は、押し抜き、金属部分をプラスチック部と結合するのに必要であるオーバーモールドなどの、高いコストの複雑な加工と関係がある。
本発明は、自動車閉じ部用の構造部品を提供することを目的とし、それは、閉じ部の重量を減少させてコストを節約するという目的を達成するように、金属補強材の使用を減らすまたはさらに完全に回避することができる。
従って、本発明の目的は、自動車用構造部品を提供することであり、それは、少なくとも部分的に第1プラスチックで作られている本体と、本体よりも高い機械的強度を有する強化部と、を含み、強化部は、第1プラスチックよりも高い機械的強度を有する第2強化プラスチックで少なくとも部分的に作られ、本体と一体にモールドされることを特徴とする。
「いわゆる一体成形(フランス語:venu de moulage)」は、強化部と本体とが、オーバーモールドなどの他の工程を必要とせずに、結合した一体部品を直接形成するように実質的に同時に単一の型で形作られることを意味する。
そのようにして、強化部は、より高い強度を有する第2強化プラスチックを用いるので、強化部の設計応力要件を依然として満たしながら、使用される金属補強材の寸法を適切に減らすことができる、またはそのような金属補強材を完全に省くことさえできる。従って、自動車の重量を減らすことができ、および従って製造コストを下げることができる。
好ましくは、強化部は、完全に第2強化プラスチックで作られている。このようにして、金属補強材を完全に省くことができ、それによって、閉じ部の重量を減らして製造コストを節約するという目的を、できる限り十分に達成できる。当然、強化部を多くの異なる材料で作ることを検討することができ、その機械的強度は、全て第1プラスチックよりも高い。
好ましくは、本発明によると、構造部品の第1プラスチックも第2強化プラスチックも熱可塑性物質であり、本体と強化部とは、連続射出成形によって形成される。そのようにして、部品全体を単一の型の単一の型穴で一度きりで形成でき、加工の数を減らしてコストを節約するという目的を達成する。
さらに好ましくは、第1プラスチックおよび第2プラスチックの樹脂マトリックスは、互いに互換性があり、好ましくは同じ群に属し、より好ましくは同じである。従って、形成された構造部品は、本体と強化部との接合で明らかな境界面を有さず、2つのプラスチックの結合は最も良好であり、強度弱化領域は存在せず、最も良好な連結効果を構造部品に実現でき、それは、構造部品の全体的な強度を大幅に改善する。樹脂マトリックスは、好ましくはSMA、ABS/PC、ポリアミドまたはポリプロピレンである。
さらに、第1プラスチックも第2強化プラスチックも、熱硬化性、例えばSMC(シートモールディングコンパウンド)またはBMC(バルクモールディングコンパウンド)であり、本体と強化部とは、共圧縮成形によって、または、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、形成される。代替的に、第1プラスチックと第2強化プラスチックとは、それぞれ熱硬化性および熱可塑性である、または、第1プラスチックと第2強化プラスチックとは、それぞれ熱可塑性および熱硬化性であり、本体と強化部とは、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、または、連続射出成形によって、共形成される。
好ましくは、第1プラスチックは、ガラス繊維、またはタルクなどの、強化用繊維を含み、第2強化プラスチックは、炭素繊維および/またはガラス繊維を含む。炭素繊維またはガラス繊維強化プラスチックは、非常に高い強度を有し、強化部を作るのに単独で使用されるときでも、強化部の設計応力要件を満たすことができる。
本体と強化部とは、強化部を形成するのに使用されるプラスチックが、強化部の設計応力要件を満たすように強化繊維のより高い割合を含みながら、同じ種類の強化繊維を含むプラスチックで作られることも、検討できる。
当然のことながら、本体は、強化プラスチックで作られている部分と非強化プラスチックで作られている部分とによって、全体的に作られてよい。より小さい応力に持ちこたえ、および従って非強化プラスチックでのより低い強度を必要とする、領域を作ることが、特に適している。そのようにして、閉じ部の重量および従ってそのコストをさらに減らすことができる。
一例示的実施形態では、強化部は、第2強化プラスチックとは異なるプラスチックで作られている部分も含み、第2強化プラスチックとは異なるプラスチックの機械的強度も、第1プラスチックより高い。
本発明は、上記の構造部品を含む自動車閉じ部にも関する。
好ましくは、自動車閉じ部は、エンジンフード、トランクリッド、テールゲートまたはサイドドアであり、構造部品は、閉じ部のパネルを構成する。本願明細書でいわゆる「パネル」は、好ましくは、閉じ部の重量を支え、他の部分を支持する、インナーパネルであるが、それは、ある状況下では上記の機能を有するアウターパネルであってよい、または、それは、閉じ部が単一パネルを含むときのただ1つであってよい。さらに、当業者は、様々な用途に従って構造部品のとの部分が強化部であるかを決定できる。例えば、構造部品が自動車のテールゲートのパネルであるとき、強化部は、コラムと、トランクロックが搭載される領域と、ヒンジが搭載される領域と、を含み、そのヒンジは、テールゲートをホワイトボディに搭載するのに使用される。
本発明は、上記の構造部品を含む自動車部分にさらに関する。自動車部分は、例えば、自動車の、エンジンフード、トランクリッド、サイドドア、テールゲート、フロントボディパネル、フロアおよびルーフアーチ、であってよい。
本発明は、以下の図と共に以下の非限定的例示的実施形態の記載を通じてより良く理解することができる。
本発明の一実施形態による自動車閉じ部用構造部品の透視図である。 連続二重射出成形によって図1に示されている構造部品を製造する工程の異なる時点を示す。 連続二重射出成形によって図1に示されている構造部品を製造する工程の異なる時点を示す。 連続二重射出成形によって図1に示されている構造部品を製造する工程の異なる時点を示す。 連続二重射出成形によって図1に示されている構造部品を製造する工程の異なる時点を示す。 連続二重射出成形によって図1に示されている構造部品の断面図を概略的に示す。
図1は、本発明の好ましい実施形態による構造部品を示す。実施形態では、構造部品は、自動車のテールゲートのインナーパネルである。インナーパネルの外表面が、図1から見られる、すなわち、自動車の外側に向かう表面である。
テールゲートのインナーパネル10は、上梁15と、2つのコラム14と、下部12と、を含み、それらは、リアウインドウガラスを取り付けるための開口17を共に定める。テールゲートは、上梁15の両端部16に搭載されたヒンジ(図示せず)によって自動車のホワイトボディに取り付けられ、ガススプリングまたは油圧ロッド(図示せず)は、テールゲートを、それが開かれるときに支持するように、コラム14にそれぞれ固定される。
この例では、上梁15の中央部18とインナーパネル10の下部12とは、ガラス繊維強化プラスチックで作られ、本願明細書でいわゆる本体を共に構成し、その一方で、コラム14と上梁15の2つの端部16とは、炭素繊維強化プラスチックで作られ、本願明細書でいわゆる強化部を共に構成し、それは、図面の各図で陰影付けによって示されている。本体と強化部とは、一体成形によって形成され、より具体的には、連続二重射出成形によって単一の型で形作られる。従って、本体と強化部とは、2つの塑性流動の前端が結び付き、従って互いに共形成する方法で、モノリスを形成するように結合される。
本体と強化部とを作るプラスチックの樹脂マトリックスは、互いに互換性があり、好ましくは同じ群に属する。この例では、強化プラスチックの樹脂マトリックスは、同じであり、両者は、ポリアミドまたはポリプロピレンである。それは、SMAまたはABS/PCであってもよい。異なる種類の樹脂マトリックスを用いることが、検討されてよい。加えて、本体と強化部とは、強化部を形成するのに使用されるプラスチックが、強化部の設計応力要件を満たすように強化繊維のより高い割合を含みながら、同じ種類の強化繊維を有するプラスチックを用いて製造可能であることを、検討できる。さらに、強化部は、例えば異なる種類および量の繊維を有する様々な繊維強化プラスチックで作られ、それらの機械的強度は、本体を製造するのに使用される材料の機械的強度よりも高いことも、検討できる。
別の例示的実施形態では、本体を製造するのに使用される第1繊維強化プラスチックも、強化部を製造するのに使用される第2繊維強化プラスチックも、熱硬化性(例えばSMC、BMCなど)である。この場合、本体と強化部とは、共圧縮成形によって、または、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、形成される。両方の場合で、本体と強化部とは、一体にモールドされる。
別の例示的実施形態では、本体を製造するのに使用される第1繊維強化プラスチックと、強化部を製造するのに使用される第2繊維強化プラスチックと、は、それぞれ熱硬化性および熱可塑性である、または、それらは、それぞれ熱可塑性および熱硬化性である。この場合、本体と強化部とは、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、または、連続射出成形によって、共形成される。両方の場合で、本体と強化部とは、一体にモールドされる。
以下では、図2‐図5と共に、連続二重射出成形によるこの例示的実施形態の構造部品10の製造の仕方を記載する。
まず、図2に関し、ノズル20は、ガラス繊維強化プラスチックを型に注入し、プラスチックの前端は、矢印21の方向に沿って左および右にそれぞれ型の中で流れ、上梁15の中央部18を形成するようになっている。圧力センサー(図示せず)がノズル22の近くに設けられ、それによって、プラスチックの前端は、検出に基づいて作動されるノズル22に達することが検出される。
そして、図3に関し、ノズル22は、炭素繊維強化プラスチックを型にそれぞれ注入し、プラスチックの前端は、矢印25(2つの対称矢印で右のものが示されていない)の方向に沿って型の中で流れ、上梁15の2つの端部16を形成するようになっている。圧力センサー(図示せず)が、ノズル26の近くに設けられ、それによって、プラスチックの前端は、検出に基づいて作動されるノズル26に達することが検出される。
次に、図4に関し、ノズル26(2つの対称ノズルで右のものが示されていない)は、炭素繊維強化プラスチックを型にそれぞれ注入し、プラスチックの前端は、矢印27(2つの対称矢印で右のものが示されていない)の方向に沿って型の中で流れ、両側のコラム14を形成するようになっている。その一方で、ノズル28は、ガラス繊維強化プラスチックを型に注入するように作動され、プラスチックの前端は、矢印29の方向に沿って型の中で流れ、インナーパネル10の下部12を形成するようになっている。圧力センサー(図示せず)が、ノズル30およびノズル32の近くにそれぞれ設けられ、それによって、プラスチックの前端は、適切に作動されるこれらのノズルに達することが検出される。
最後に、図5に関し、ノズル30は、炭素繊維強化プラスチックを型にそれぞれ注入し、プラスチックの前端は、矢印31(対称矢印で右側が示されていない)の方向に沿って型の中で流れ、コラム14を形成し続けるようになっている;ノズル32は、ガラス繊維強化プラスチックを型にそれぞれ注入し、プラスチックの前端は、矢印33(2つの対称矢印で右のものが示されていない)の方向に沿って型の中で流れ、下部12を形成し続けるようになっている。図1に示されているテールゲートのインナーパネル10は、炭素繊維強化プラスチックおよびガラス繊維強化プラスチックの前端が、接触して互いに結び付き、それから冷却などの通常の成形工程を受けた後に、得られる。
図6は、連続二重射出成形によって製造された構造部品10の断面図を概略的に示す。図6に見られるように、ノズル20を介して注入されたガラス繊維強化プラスチックは、矢印21に沿って左および右方向に向かって動き、ノズル22は、プラスチックの前端がノズル22の近くに達したときに、炭素繊維強化プラスチックを注入し始める。ノズル22の右側の流路はガラス繊維強化プラスチックで満たされるので、炭素繊維強化プラスチックおよびガラス繊維強化プラスチックの前端は、互いに結び付き、強固な接合40を形成する。接合40のおかげで、2種類の材料が、他の外部接続を必要とせずに、単一の成形工程によって固定して接続可能である。その一方で、ノズル22を介して注入された炭素繊維強化プラスチックは、矢印25に沿って左に向かって動く。同様に、その前端は、次のノズル26を介して注入された材料の前端と結び付き、接合42を形成する。このようにして、得られた構造部品10は、単一ブロックである。
従って、理解されるように、互いに互換性がある、または同じ群に属する、好ましくは同じである、樹脂マトリックスを有する炭素繊維強化プラスチックおよびガラス繊維強化プラスチックを用いることが、特に有利である。そのようにして、樹脂マトリックスは、強化繊維がスムーズな移行を形成しながら、接合でほぼ統合され、2種類のプラスチックの結合が最も良好であり、最も良好な固定および最大強度を構造部品10に実現できる。
この例では、構造部品10の強化部は、完全に炭素繊維強化プラスチックで作られ、その利点は、閉じ部の重量を可能な限り減らせることである。しかし、強化部の一部を依然として金属で作ることも検討でき、例えば、金属インサートを型の中で対応する位置に置き、それからプラスチック部でオーバーモールドしてもよい。そのような実施形態でも、強化部は、より高い機械的強度を有する繊維強化プラスチックを用いているので、設計応力要件を依然として満たすことが可能でありながら、金属インサートの寸法を適切に減らすことができる。従って、閉じ部の重量を減らして燃料を節約するという目的を、依然として達成できる。
本発明の別の例示的実施形態によると、構造部品の本体は、非強化プラスチックで作られている部分も含み、それは、低応力に持ちこたえ、従ってより低い強度を必要とする、領域に特に適している。部分は、インサートとして型に置かれ、それからオーバーモールドされて本体を形成してもよい。本発明のさらに別の実施形態によると、構造部品の本体は、非強化プラスチックで全体的に作られている。
本発明に従って、特定の目的に応じて、強化部を作る材料は、ガラス繊維などの他の繊維によって、または繊維以外のフィラーによって、補強されたプラスチックであってよいことが理解されるべきである。
当然、本発明は、前述の詳細な説明に示された実施形態に限定されない。あらゆる閉じ部(エンジンフード、サイドドア、トランクドア)用の構造部品は、高強度を有する繊維強化プラスチックで作られている強化部を含んでよい。図および上記の説明は、本発明の非限定的実施形態を記載する。新しい考えの原理を教示するために、いくつかの慣習的な面が、簡略化されている、または省かれている。これらの例示的実施形態から派生する変形が本発明の範囲内に入ることを、当業者は理解するはずである。本発明の変形を構成するように上記の特徴を様々な形で組み合わせることができることを、当業者は理解するはずである。従って、本発明は、上記の例示的実施形態に限定されず、請求項およびその同等によって定められるだけである。

Claims (12)

  1. 自動車の閉じ部用の構造部品であって、少なくとも部分的に第1プラスチックで作られている本体と、前記本体よりも高い機械的強度を有する強化部と、を備え、前記強化部は、少なくとも部分的に第2強化プラスチックで作られ、前記本体と一体にモールドされ、前記第2強化プラスチックの機械的強度は、前記第1プラスチックの機械的強度よりも高いことを特徴とする、構造部品。
  2. 請求項1に記載の構造部品であって、前記強化部は、完全に前記第2強化プラスチックで作られている、構造部品。
  3. 請求項1または2に記載の構造部品であって、前記第1プラスチックも前記第2強化プラスチックも熱可塑性物質であり、前記本体と前記強化部とは、連続射出成形によって形成され、好ましくは、前記第1プラスチックと前記第2強化プラスチックとの樹脂マトリックスは、互いに互換性があり、好ましくは、同じ群に属し、さらに好ましくは、同じであり、それは、好ましくは、SMA、ABS/PC、ポリアミドまたはポリプロピレンであることを特徴とする、構造部品。
  4. 請求項1または2に記載の構造部品であって、前記第1プラスチックも前記第2強化プラスチックも熱硬化性であり、前記本体と前記強化部とは、共圧縮成形によって、または、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、形成されることを特徴とする、構造部品。
  5. 請求項1または2に記載の構造部品であって、前記第1プラスチックと前記第2強化プラスチックとは、それぞれ熱硬化性および熱可塑性である、または、前記第1プラスチックと前記第2強化プラスチックとは、それぞれ熱可塑性および熱硬化性であり、前記本体と前記強化部とは、同時にまたは連続的に行われる射出成形および圧縮成形によって、または、連続射出成形によって、共形成されることを特徴とする、構造部品。
  6. 請求項1または2に記載の構造部品であって、前記第1プラスチックは、ガラス繊維、またはタルクなどの、強化用繊維を含み、前記第2強化プラスチックは、炭素繊維および/またはガラス繊維を含むことを特徴とする、構造部品。
  7. 請求項1または2に記載の構造部品であって、前記強化部は、前記第2強化プラスチックとは異なるプラスチックで作られている部分をさらに含み、そのプラスチックの機械的強度は、前記第1プラスチックの機械的強度よりも高いことを特徴とする、構造部品。
  8. 自動車の閉じ部であって、請求項1〜7のいずれか1項に記載の構造部品を備えることを特徴とする、自動車の閉じ部。
  9. 請求項8に記載の自動車閉じ部であって、前記閉じ部は、エンジンフード、トランクリッドまたはサイドドアであり、前記構造部品は、閉じ部のパネルを構成することを特徴とする、自動車の閉じ部。
  10. 請求項8に記載の自動車の閉じ部であって、前記閉じ部は、テールゲートであり、前記構造部品の前記強化部は、コラムと、トランクロックが搭載される領域と、ヒンジが搭載される領域と、を含み、そのヒンジは、前記テールゲートをホワイトボディに搭載するのに使用されることを特徴とする、自動車の閉じ部。
  11. 自動車部分であって、請求項1〜10のいずれか1項に記載の前記構造部品を備えることを特徴とする、自動車部分。
  12. 請求項11に記載の自動車部分であって、以下:自動車の、エンジンフード、トランクリッド、サイドドア、テールゲート、フロントボディパネル、フロアおよびルーフアーチ、
    の1つである、自動車部分。
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