JP2018016171A - 自動車外板部品の張り剛性向上方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車外板部品の張り剛性を向上させる自動車外板部品の張り剛性向上方法を提供する。【解決手段】本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法は、自動車車体の外表面を形成するパネル面部３を有する自動車外板部品１の張り剛性（積雪強度やワックス掛け等の手のひらで押圧した張り強度）を向上させるものであって、パネル面部３の内表面の一部でその面積がパネル面部３の面積に対して1%乃至30%の範囲にCFRP板５を接着して、前記外表面に作用した分布荷重に対してパネル面部３を反転させにくくするとともに、CFRP板５の接着時にパネル面部３にひずみが発生し外観不良になるのを防止することを特徴とするものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車車体の外表面を形成するパネル面部を有する自動車外板部品の張り剛性向上方法に関し、ルーフ、フード等の自動車外板部品の張り剛性（張り強度や積雪強度）を向上させる自動車外板部品の張り剛性向上方法に関する。

自動車のドア、ルーフ、フード等の自動車外板部品の補強方法に関する技術について、多くの技術が存在する。
例えば特許文献１では、ドアやフェンダー等の厚さ1mm以下の自動車外装金属板の補強方法として、金属板の内側の補強しようとする部分にFRP（Fiber-Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）板を感光性接着剤を用いて接着する技術が開示されている。

また、特許文献２では、ドア、フラップやルーフのような金属板にCFRP（Carbon Fiber-Reinforced Plastics；炭素繊維強化プラスチック）を接着した自動車外板の表側の部品を製造する技術が開示されている。

特開昭５６−１２８２７３号公報 特表２０１２−５１５６６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、ドアやフェンダーなど自動車の側面に配置される部品を対象とするため、物の角が自動車側面に当たって局部が凹むデント性の様な集中荷重に対しては荷重が集中する箇所を必須としてFRPを接着することによって有効になる。しかし、ワックス掛けのような手のひら全体を外板に押し付ける張り強度や積雪強度等のようなルーフやフード等の自動車上面に配置される部品を対象として広い面積が反転するような分布荷重について、特許文献１に従うと荷重が加わる箇所にFRP板を接着することを必須とするため、ルーフやフード等の荷重が加わる金属板の内側の箇所全体にFRPを接着することになり、広い面積全体にFRPを接着する必要があるため、コスト上昇も避けられず、また、面積が広いために接着剤硬化時のひずみによりFRPを接着した金属板にしわが発生し、自動車の外観が不良になる大きな問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術は、自動車の外観を重視する必要があるため、人目に触れる表側の部品の全面にCFRPを接着しなくてはならず、非常に高コストとなる。また、コスト低減のためCFRP層を極薄くする方法も考えられるが、それでは本発明が目的とするルーフやフード等の部品の張り強度や積雪強度の向上を見込めないという課題があった。

このように、自動車外板部品にFRPやCFRPを接着する技術は数多く開示されているが、自動車外板部品を反転させにくくすること、すなわち張り強度や積雪強度（以下、「張り剛性」と称する）を向上させるとともに、金属板にCFRP板を接着する接着剤硬化時のひずみによる自動車の外観不良の発生を防止する方法はこれまで存在しなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、金属製の自動車外板部品の内側の面の一部にCFRP板を接着することで自動車外板部品全体を反転させにくくするとともに、ひずみの発生を防止して自動車の外観を良好にすることができる自動車外板部品の張り剛性向上方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法は、自動車車体の外表面を形成し、該外表面側に凸状に湾曲したパネル面部を有する自動車外板部品の張り剛性を向上させるものであって、前記パネル面部の内側の面の一部にCFRP板を接着してその面積が前記パネル面部の面積に対して1%乃至30%の範囲に設定され、前記パネル面部にCFRP板接着時のひずみが発生して外観不良になることなく、前記外表面に作用した分布荷重に対して前記パネル面部を反転させにくくすることを特徴とするものである。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、前記パネル面部の角部同士を結んだ対角線にかかるように設けられていることを特徴とするものである。

（３）上記（２）に記載のものにおいて、前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、前記対角線の交点を外した位置に設けられていることを特徴とするものである。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、その周縁の一部が前記パネル面部の外周縁に平行になる位置に設けられていることを特徴とするものである。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記CFRP板は、その板厚が0.1mm乃至4.0mmかつ前記パネル面部の板厚に対して13%乃至535%の範囲に設定され、炭素繊維の体積含有率が20%乃至60%の範囲に設定されていることを特徴とするものである。

（６）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載のものにおいて、前記CFRP板は、前記パネル面部との接着面積が前記CFRP板の面積に対して10%乃至50%の範囲に設定されていることを特徴とするものである。

本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法は、自動車車体の外表面を形成し、該外表面側に凸状に湾曲したパネル面部を有する自動車外板部品の張り剛性を向上させるものであって、前記パネル面部の内側の面の一部にCFRP板を接着してその面積が前記パネル面部の面積に対して1%乃至30%の範囲に設定されることにより、前記外表面に分布荷重が作用した際の変形抵抗を増加させて、自動車外板部品の上方から広く分布荷重が作用する際の積雪強度を向上させ、ワックス掛けのような手のひら全体を外板に押し付ける張り強度も向上させるとともに、前記パネル面部にCFRP板を接着する際にひずみが発生し外観不良になるのを防止することができて、さらに、コスト上昇することなく軽量化できる。

本発明の実施の形態に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法で対象とした自動車外板部品を説明する説明図である。 自動車外板部品に分布荷重が作用したときにパネル面部全体が反転する様子を説明する図である。 本発明の実施の形態において自動車外板部品に圧子を押し込んだときの変形挙動のCAE解析を説明する説明図である。 本発明の実施の形態において従来の自動車外板部品に圧子を押し込んだときの変形挙動のCAE解析を説明する説明図である。 実施例において、自動車外板部品のパネル面部にCFRP板を接着する位置を説明する説明図である。 実施例において、自動車外板部品のパネル面部に圧子を押し込んだときの圧子の変位量と荷重の測定結果を示すグラフである。

本発明の実施の形態に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法は、図１に例示するような、自動車車体の外表面を形成し、該外表面側に凸状に湾曲したパネル面部３を有する自動車外板部品１の張り剛性を向上させるものであって、パネル面部３の内側の面の一部にCFRP板５を接着して、パネル面部３にCFRP板５接着時のひずみが発生して外観不良になることなく、図２に示すように前記外表面に作用した分布荷重に対してパネル面部３を反転（図２（ｂ）参照）させにくくするものである。
以下、図１〜５を参照して、本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法を詳細に説明する。

自動車外板部品１は、金属板から形成された自動車のフード（ボンネット）、ルーフ、トランクリッド等を模擬したものであり、図１に示すように、自動車車体の外表面を形成するパネル面部３と、パネル面部３の外周縁３ａ及び３ｂから連続して屈曲した縦壁部７と、縦壁部７から連続する平面部９を有してなるものであり、パネル面部３の断面が一方向に円弧状に湾曲したカマボコ型である。

また、一般に、自動車車体のフード等は平面視でその外周縁に角部を有していることから、図１に示す自動車外板部品１においても、平面視でパネル面部３の四隅に角部３ｃを有している。
なお、本実施の形態に係る自動車外板部品１において、パネル面部３の外周縁３ａ及び３ｂは、パネル面部３と縦壁部７との間の稜線に相当する。

CFRP板５は、炭素繊維を強化材に用いた繊維強化プラスチック板であり、図１に示すように、パネル面部３の内側の面（裏面）の一部に接着されている。
図１において、CFRP板５は、パネル面部３の角部３ｃ同士を結んだ対角線の交点を外して、CFRP板５の一辺がパネル面部３の外周縁３ａ及び／又は３ｂに平行に位置するように接着されている。

パネル面部３の内側の面の一部にCFRP板５を接着することによって自動車外板部品１の張り剛性が向上する理由について、以下に説明する。

自動車外板部品の張り剛性は、例えば図３（ａ）に示すように、自動車外板部品１のパネル面部３に圧子を押し込んだときの変形挙動のCAE解析を行い、該CAE解析により得られた前記圧子の変位と前記圧子に負荷される荷重の関係に基づいて評価することができる。

図３（ｂ）に、パネル面部３に圧子を押し込んだときの自動車外板部品１における荷重分布のCAE解析結果の一例を示す。ここで、図３（ｂ）に示す自動車外板部品１は、引張強度270MPa級、板厚0.75mmの鋼板から形成され、板厚2.0mm、ヤング率170GPa、ポアソン比0.30、破断延び0.05、引張強度1000MPaのCFRP板５が接着されたものである。

また、比較対象として、図４（ａ）に示すようなパネル面部１３と縦壁部１５を有し、CFRP板５を接着しない従来の部品を模擬した自動車外板部品１１において、パネル面部１３に圧子を押し込んだときの荷重分布のCAE解析結果の一例を図４（ｂ）に示す。ここで、自動車外板部品１１の形状、板厚及び材質は、図２に示す自動車外板部品１と同一とした。

図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す荷重分布を比較すると、従来の自動車外板部品１１においては、圧子が押し込まれた位置に荷重が集中しているのに対し（図４（ｂ））、本発明の実施の形態に係る自動車外板部品１においては、圧子が押し込まれた位置に作用した荷重が分散し、図３（ｂ）の中の丸印Ａ（パネル面部３の対角線近傍）、図３（ｂ）の中の丸印Ｂ（パネル面部３の外周縁近傍）及び図３（ｂ）の中の丸印Ｃ（縦壁部７の角部の下端付近）に荷重の集中が生じている。

また、本発明の実施の形態に係る自動車外板部品１においては、変位が一定値以上になるとパネル面部３全体が大きく反転していた。
なお、CFRP板５は、その面積がパネル面部３の面積に対して1%乃至30%の範囲に設定する。この理由は、1%未満では張り剛性向上効果がなく、30%を越えるとCFRP板５の接着硬化時にうねり等が発生して外観不良になりやすいことによる。

すなわち、本実施の形態に係る自動車外板部品１においては、CFRP板５を設けたことにより、パネル面部３に作用した荷重がCFRP板５を介してパネル面部３の対角線近傍、又は外周縁３ａ又は３ｂから角部３ｃへと伝達されて、パネル面部３に作用した荷重が分散されるため、パネル面部３全体の変位が低減して張り剛性が向上、すなわち、パネル面部３が図２（ｂ）に示すように反転しにくくなると考えられる。このことは、パネル面部３において荷重が作用する位置とは異なる位置にCFRP板５が接着された場合であっても、自動車外板部品１の張り剛性が向上することを示唆する。

したがって、図１に示す自動車外板部品１において、CFRP板５は、角部３ｃ同士を結んだ対角線にかかるようにCFRP板５を設けるものであれば良く、パネル面部３に作用した荷重がパネル面部３の対角線近傍、又は外周縁３ａ又は３ｂから角部３ｃへ伝達されて、パネル面部３の反転を防ぐ。なお、必ずしもCFRP板５の中心を前記対角線上に位置させなくても良い。
若しくは、パネル面部３の重心と角部３ｃとを結んだ線に掛かるようにCFRP板５を配置するものであっても良い。

又は、CFRP板５は、その一辺がパネル面部３の外周縁に平行に設けられたものであって、例えば、CFRP板５を、その周縁の一部がパネル面部３の外周縁３ａ又は３ｂに平行に設けるものであっても良い。これは、パネル面部３に作用した荷重が外周縁３ａ又は３ｂから角部３ｃへ伝達できるので、パネル面部３が荷重負荷した部位以外にも大きく変形するのを防止できるためである。

なお、CFRP板５をパネル面部３の対角線の交点やパネル面部３の重心に掛るように接着すると、CFRP板５がパネル面部３の中央に位置することになり、CFRP板５の接着硬化時の条件によってはひずみが生じてパネル外観にうねり等が発生して外観不良になりやすい。従って、CFRP板５は、パネル面部３の対角線の交点や重心を外すように接着するとよい。
また、CFRP板５の接着により、より張り剛性を向上させるためには、パネル面部３の対角線にCFRP板５の一部が掛るようにするとよい。もしくは、CFRP板５の一辺がパネル面部３の外周縁に接するように接着しても、より張り剛性が向上してよい。

CFRP板５は、その板厚が0.1mm乃至4.0mm、かつ、パネル面部３の板厚に対する板厚比が13%乃至535%の範囲に設定されたものであることが好ましい。
さらに、CFRP板５は、炭素繊維の体積含有率が20%乃至60%の範囲に設定されているものが好ましい。

なお、CFRP板５とパネル面部３との接着には、例えば、エポキシ系接着剤や、ゴム系接着剤等、いずれの接着剤を用いても張り剛性を向上させることができるが、接着剤硬化時や焼付塗装時にパネル面部３に発生するひずみによる外観不良を抑制するためには、ゴム系接着剤を用いることが好ましい。

さらに、CFRP板５は、パネル面部３と接着する面の接着面積がCFRP板５の面積に対する比率（接着面積率）で10%乃至50%の範囲に設定されていることが好ましい。

自動車外板部品１の張り剛性向上とひずみ発生の防止に対するCFRP板５の接着位置、板厚、面積、及び、接着剤の種類と接着面積の好適範囲については、後述する実施例で実証されている。

なお、CFRP板５を接着して張り剛性が向上する分、自動車外板部品１に用いる金属板の板厚を減少させて自動車外板部品１の軽量化とコストの抑制をすることもできる。

以上、本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法によれば、パネル面部の内側の面の一部にCFRP板を接着し、その接着位置、形状、板厚を適宜設定することにより、外表面に作用した荷重に対してパネル面部を反転させにくくするとともに、前記パネル面部に発生するひずみを防止して外観不良を抑制することができ、さらに軽量化とコストの増加を抑制できる。

上記の説明は、自動車外板部品のパネル面部の内側の面にCFRP板を接着することにより、ワックス掛け等の手のひら全体を押し付ける際の張り強度を向上させるものであり、自動車車体の上方からパネル面部全面に亘る分布荷重が作用する際の積雪強度も向上させることが可能である。

さらに、上記説明の図１に示す自動車外板部品１は、実際の自動車車体に用いられる部品の形状を模擬したモデルパネルであるが、本発明において張り剛性向上の対象とする自動車外板部品は、図１に示すように縦壁部を有するものであることを前提とするものではなく、自動車車体の外表面を形成するパネル面部の外周縁が屈曲形成された端部を有するものであっても良い。

本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法により、パネル面部を有する自動車外板部品の張り剛性を向上させるとともに、前記パネル面部におけるひずみ発生の防止を検証する実験を行ったので、以下これについて説明する。

実験では、図３（ａ）に示すように、パネル面部３の内側の面の一部にCFRP板５を接着した自動車外板部品１のパネル面部３の中央（角部３ｃ同士を結んだ対角線の交点）に手のひらを押し付けることを想定した面積の広い圧子を押し込み、該押し込んだときの圧子の変位と圧子に負荷された荷重を測定した。

図５に自動車外板部品１の平面図及び断面図（図５中のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図）を示す。
図３（ａ）及び図５に示すように、自動車外板部品１は、パネル面部３と、パネル面部３の外周縁から連続して屈曲した縦壁部７とを有し、外表面側に凸状に突出したカマボコ型である。

自動車外板部品１の形状は、平面視で正方形（450mm×450mm）である。また、パネル面部３の形状は、図５に示すように、平面視で正方形（350mm×350mm）である。
また、パネル面部３は、図５に示すように、横方向の断面（Ａ−Ａ断面）において円弧状に湾曲（曲率半径：R1200mm）している。

自動車外板部品１には、引張強度270MPa級の軟鋼板を使用し、板厚が0.5mm、0.75mm、1.2mmの３種類とした。
CFRP板５には、ヤング率170GPa、引張強度1000MPaであって板厚及び炭素繊維の体積含有率が異なるものを使用した。

パネル面部３におけるCFRP板５の接着位置は、図５に示すように、パネル面部３の縦方向の外周縁３ａ及び横方向の外周縁３ｂそれぞれからの距離（図５においてdA及びdB）により規定した。

本実施例では、CFRP板５の接着位置、板厚、面積、炭素繊維の体積含有率、自動車外板部品１に用いた鋼板の板厚、CFRP板５とパネル面部３の接着剤種類および接着面積のそれぞれが前述した本発明の実施の形態で示した好適範囲内であるものを発明例とした。
さらに、比較対象として、CFRP板を接着しない自動車外板部品１１（図４（ａ）参照）を従来例とした。

本実施例において自動車外板部品１の張り剛性は、パネル面部３の中央を2mm変位させるのに必要な荷重の値により評価した。
すなわち、圧子を押し込んで測定した荷重−変位曲線において、小変位で高荷重なほど、張り剛性が高いことを示すことから、所定の変位（＝2mm）に要する荷重の値が大きいほど張り剛性が良好であるとして評価した。そして、このように評価した張り剛性が良好であることは、パネル面部３の図２（ｂ）に示す反転をさせにくいことを表す。

図６に、圧子を押し込んだときの圧子の変位（圧子がパネル面部３に接触した位置を基準として圧子を押し込んだ量）と負荷した荷重の測定結果を示す。圧子がパネル面部３と接触する面の大きさは100mm×100mm（面積10000mm²）である。

発明例１は、鋼板の引張強度270MPa級、板厚0.75mmの自動車外板部品１に、板厚2.0mm、寸法100mm×100mm、炭素繊維の体積含有率50%のCFRP板５を、その中心がパネル面部３の外周縁３ａから125mm、外周縁３ｂから125mmの位置（すなわち、CFRP板５の左端が外周縁３ａから25mm、右端が175mm、下端が外周縁３ｂから25mm、上端が175mmであり、右上角がパネル面部３の中心となる位置）に接着したものである。
発明例２は、鋼板の板厚0.5mmの自動車外板部品１に板厚1.5mmのCFRP板５を接着したものである。

さらに、従来例１及び従来例２は、CFRP板を接着しない自動車外板部品１１であり、鋼板の引張強度270MPa級、板厚はそれぞれ0.75mm及び1.2mmである。
なお、参考例は、鋼板の板厚0.5mmの自動車外板部品に炭素繊維で強化していない樹脂板を接着したものである。

図６において、従来例１と従来例２の比較から、鋼板の板厚を0.75mmから1.2mmに増加すると張り剛性が向上した。すなわち、圧子の変位に対する荷重が増加し、2mm変位に必要となる荷重は、板厚0.75mmでは90Nであったのが板厚1.2mmでは270Nと3倍となる一方、重量は1.6倍となってしまう。

鋼板の板厚が等しい発明例１と従来例１の比較から、CFRP板５を接着した発明例１においては2mm変位に必要となる荷重は680Nとなり、板厚0.75mmの鋼板のみを用いた従来例１と比較して7.6倍となり、張り剛性が著しく向上した。
また、鋼板の板厚が0.5mmの発明例２においては2mm変位に必要な荷重は340Nであり、板厚0.75mmの鋼板のみを用いた従来例１の張り剛性と比較しても、十分な優位性を有し、かつ板厚0.75mmから0.5mmへと33%の軽量化が得られた（CFRP板５の重量は鋼板の重量に比べて著しく軽いため、鋼板の板厚減少により軽量化が可能となる）。

また、発明例２は、CFRP板５の板厚及び鋼板の板厚を減少させているが、発明例１と比べると張り剛性は低下しているものの、圧子変位2mmのときにおける荷重は、鋼板の板厚が0.75mmである従来例１及び参考例よりも高い値を示している。

また、発明例１と参考例との比較から、樹脂板に比べて炭素繊維で強化したCFRP板５を接着することにより、張り剛性が大きく向上していることがわかる。

次に、鋼板の板厚、CFRP板５の接着位置、板厚、面積及び炭素繊維の体積含有率、並びに、接着剤の種類及び接着面積を変更した自動車外板部品１に圧子を押し込んだときの圧子の変位と負荷した荷重を測定し、圧子2mm変位時における荷重の値を求め、張り剛性を評価した。

表１に、圧子が2mm変位したときの荷重の結果をまとめて示す。さらに、軽量化、コストおよび外観不良について評価した結果も併せて表１に示す。

表１において、軽量化は、従来例１を基準とし、自動車外板部品１に使用した鋼板の板厚に基づいて評価した。
コストは、従来例１を基準とし、CFRP板５の板厚と炭素繊維の体積含有率を考慮して評価した。
外観不良は、焼付によるひずみの発生を評価するものであり、本実施例では、パネル面部３にCFRP板５を接着剤で接着した自動車外板部品１を140℃で20分間乾燥（焼付）させた後のパネル面部３におけるひずみ発生の有無を目視にて確認した。

表１において、発明例１〜２０は、CFRP板５の接着位置、CFRP板５の板厚及び鋼板との板厚比、パネル面部３に対する面積比、CFRP板５とパネル面部３との接着剤種類及び接着面積率、並びに、CFRP板５の炭素繊維の体積含有率のそれぞれが前述した本発明の実施の形態で示した好適範囲内のものであり、発明例１及び２は、前述した図６の発明例１及び２と同一条件である。
また、発明例１〜２０は、いずれもCFRP板５がパネル面部３の角部３ｃ同士を結んだ対角線にかかるように設けられたものである。

表１において、従来例１及び２は、図６の従来例１及び２と同一条件であり、CFRP板を接着しない自動車外板部品１１であって、鋼板の板厚はそれぞれ0.75mm及び1.2mmとしたものである。
また、参考例１及び２は、CFRP板５のパネル面部３に対する面積比が本発明の範囲外のものである。

さらに、比較例１〜６は、CFRP板５の炭素繊維の体積含有率、鋼板との板厚比、パネル面部３に対する面積比、並びに、CFRP板５とパネル面部３との接着剤種類及び接着面積率が本発明の好適範囲外のものである。

まず、発明例１〜２０の結果について、説明する。
発明例１は、CFRP板５の接着位置が本発明の好適範囲内であり、CFRP板５の中心がパネル面部３の対角線に掛るように位置するものであって（dA＝dB＝175mm）、鋼板の板厚が等しい従来例１に比べて2mm変位時の荷重が大幅に増加して張り剛性が向上、すなわち、パネル面部３が反転しにくくなり、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例２は、発明例１に対してCFRP板５の接着位置等は変えずに鋼板の板厚を0.5mmに、CFRP板５の板厚を1.5mmに変更したものであり、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例３及び４は、鋼板の板厚を0.5mmにし、CFRP板５の接着位置が本発明の好適範囲内であり、CFRP板５の中心がパネル面部３の角部３ｃを結んだ対角線上に位置するものであって（dA＝dB）、CFRP板５がパネル面部３の角部３ｃに位置する発明例３、及び、対角線同士の交点と角部３ｃとを結ぶ線の中点に位置し、CFRP板５の辺がパネル面部３の外周縁３ａ又は３ｂに平行となる発明例４はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。なお、発明例３と比較して、発明例４の方が張り剛性はより向上した。

発明例５及び７は、鋼板の板厚を0.5mmとし、CFRP板５の中心がパネル面部３の角部３ｃを結んだ対角線上に位置するとともにCFRP板５の周縁の一辺がパネル面部３の外周縁に平行になるものであって、横方向の外周縁３ｂに沿って設けられCFRP板５の接着位置に、パネル面部３の角部３ｃを結ぶ対角線の交点を含まない発明例５（dA＝175mm、dB＝300mm）、及び、縦方向の外周縁３ａに沿って設けられた発明例７（dA＝300mm、dB＝175mm）はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33%の軽量化がされ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例６及び８は、鋼板の板厚を0.5mmとし、CFRP板５がパネル面部３の対角線にかかるように設けられ、その中心を前記対角線上からずらして設けたものであって、発明例６及び８はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33%の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例９〜１２は、CFRP板５の接着位置をパネル面部３の中央とし、CFRP板５の板厚及びパネル面部３（鋼板）の板厚に対する板厚比を本発明の好適範囲内（板厚：0.1〜4.0mm、板厚比：13〜535％）で変更したものであって、CFRP板５の板厚が0.1mmかつ鋼板との板厚比が13％の発明例１１、及び、CFRP板５の板厚が4.0mmかつ板厚比が535％の発明例１２はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33%の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例１３は、鋼板の板厚を0.5mmとし、CFRP板５を円形状としたものであり、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例１４及び１５は、鋼板の板厚を0.5mmとし、パネル面部３の面積に対するCFRP板５の面積の比率を本発明の好適範囲内（面積比：1〜30％）で変更したものであり、パネル面部３の面積に対する面積比が1％である発明例１４、及び、面積比が30％である発明例１５はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性が向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。さらに、CFRP板５の面積比が増加することにより2mm変位時の荷重が増加し、張り剛性がさらに向上する結果であった。

発明例１６は、鋼板の板厚を0.5mmとし、鋼板の板厚を0.3mmに減少したものであり、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１とほぼ同程度の張り剛性を維持しつつ60%の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例１７〜１９は、鋼板の板厚を0.5mmとし、発明例２に比べてCFRP板５の面積に対する接着面の比率（接着面積率）を本発明の好適範囲内（接着面積率：10〜50％）で変更したものであり、発明例１７〜１９はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性は向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

発明例２０及び発明例１４は、鋼板の板厚を0.5mmとし、CFRP板５の炭素繊維の体積含有率を本発明の好適範囲内（体積含有率：20〜60％）で変更したものであり、炭素繊維の体積含有率が20%である発明例２０及び体積含有率が60%である発明例１４はいずれも、鋼板の板厚が0.75mmの従来例１に比べて2mm変位時の荷重が増加して張り剛性は向上するとともに33％の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかった。

さらに、発明例１〜２０は、いずれもコストを増加するものではなかった。
なお、前述のとおり発明例１〜２０においては焼付によるひずみの発生が防止されていることから、実際の自動車外板部品の焼付塗装時においてもひずみの発生を防止することができると考えられる。

次に、参考例の結果について説明する。
参考例１は、特許文献２とはCFRP板５の接着面が内面と外面との相違があるが、CFRP板５をパネル面部３の全面に接着し、パネル面部３の面積に対するCFRP板５の面積の比率（面積比：100%）が本発明の好適範囲（1〜30％）よりも大きいものであり、2mm変位時の荷重は従来例１に比べて約9倍向上して張り剛性は著しく向上するとともに33%の軽量化が得られたが、ひずみが発生し外観不良が見られた。

参考例２は、パネル面部３の面積に対するCFRP板５の面積の比率（面積比：0.2％）が本発明の好適範囲（1〜30％）よりも小さいものであり、従来例１よりも33%の軽量化が得られたが、2mm変位時の荷重は従来例１と同程度であり、張り剛性は向上しなかった。

次に、比較例の結果について、説明する。比較例１乃至６は、CFRP板５の接着位置にパネル面部３の角部３ｃを結ぶ対角線の交点を含んでいる。
比較例１は、CFRP板５の炭素繊維の体積含有率（10％）が本発明の好適範囲（20％〜60％）よりも小さいものであり、従来例１よりも33%の軽量化が得られたが、2mm変位時の荷重は従来例１と同程度であり、張り剛性は向上しなかった。

比較例２は、自動車外板部品１の鋼板の板厚に対するCFRP板５の板厚の比（板厚比：600％）が本発明の好適範囲（13〜535％）よりも大きいものであり、2mm変位時の荷重が増加して張り剛性は向上するとともに33%の軽量化が得られ、パネル面部３におけるひずみの発生は見られなかったが、コストが増加した。

比較例３は、従来例２の鋼板の板厚と等しい自動車外板部品１にCFRP板５を接着したものであって、鋼板の板厚に対するCFRP板５の板厚の比（板厚比：8％）が本発明の好適範囲（板厚比：13％〜535％）よりも小さいものであり、2mm変位時の荷重に変化は見られず、張り剛性は向上しなかった。

比較例４は、CFRP板５とパネル面部３との接着にエポキシ系接着剤を用いたものであり、2mm変位時の荷重は従来例１よりも大きい値となり、張り剛性は向上し、軽量化率及びコストについては従来例１よりも良好であったが、ひずみが発生し外観不良が見られた。

比較例５は、CFRP板５の面積に対する接着面の比率（接着面積率：5％）が本発明の好適範囲（10〜50％）よりも小さいものであり、従来例１に比べて部品の板厚が薄くなったため、2mm変位時の荷重は従来例１よりも小さい値となり、張り剛性は低下する結果となった。
比較例６は、CFRP板５の面積に対する接着面の比率（接着面積率：80％）が本発明の好適範囲（10〜50％）よりも大きいものであり、2mm変位時の荷重は増加して張り剛性は向上するとともに軽量化され、コストに関しては従来例１よりも良好であったが、ひずみが発生し外観不良が見られた。

以上、表１に示した結果より、自動車外板部品１のパネル面部３に接着するCFRP板５の接着位置、形状、板厚、面積及び炭素繊維の体積含有率、並びに、接着剤種類及び接着面積率に係る本発明の好適範囲が実証された。特に、パネル面部３の角部３ｃ（縦方向の外周縁３ａと横方向の外周縁３ｂとが交わるＲ部）と、圧子による荷重の負荷位置（本実施例では、角部３ｃ同士を結ぶ対角線の交点と一致）とを結ぶ線上にCFRP板５の中心が位置するように接着した場合である発明例１〜４においては、前記対角線にかかるようにCFRP板５を設けた発明例５及び７に比べて2mm変位に必要となる荷重の値は高くなり、張り剛性の向上効果が高い、すなわち、パネル面部３を反転させにくくなったことが示された。

さらに、本発明に係る自動車外板部品の張り剛性向上方法によれば、外表面に作用した荷重に対する張り剛性を向上させるとともに、前記CFRP板の接着時におけるひずみの発生を防止することができ、さらには、自動車外板部品の軽量化とコストの増加を抑制できることが示された。

１ 自動車外板部品
３ パネル面部
３ａ 外周縁（縦方向）
３ｂ 外周縁（横方向）
３ｃ 角部
５ CFRP板
７ 縦壁部
１１ 自動車外板部品
１３ パネル面部
１５ 縦壁部

Claims (6)

1. 自動車車体の外表面を形成し、該外表面側に凸状に湾曲したパネル面部を有する自動車外板部品の張り剛性を向上させる自動車外板部品の張り剛性向上方法であって、
   前記パネル面部の内側の面の一部にCFRP板を接着してその面積が前記パネル面部の面積に対して1%乃至30%の範囲に設定され、前記パネル面部にCFRP板接着時のひずみが発生して外観不良になることなく、前記外表面に作用した分布荷重に対して前記パネル面部を反転させにくくすることを特徴とする自動車外板部品の張り剛性向上方法。
2. 前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、前記パネル面部の角部同士を結んだ対角線にかかるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の自動車外板部品の張り剛性向上方法。
3. 前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、前記対角線の交点を外した位置に設けられていることを特徴とする請求項２記載の自動車外板部品の張り剛性向上方法。
4. 前記内側の面の一部に接着するCFRP板は、その周縁の一部が前記パネル面部の外周縁に平行になる位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動車外板部品の張り剛性向上方法。
5. 前記CFRP板は、その板厚が0.1mm乃至4.0mmかつ前記パネル面部の板厚に対して13%乃至535%の範囲に設定され、炭素繊維の体積含有率が20%乃至60%の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動車外板部品の張り剛性向上方法。
6. 前記CFRP板は、前記パネル面部との接着面積が前記CFRP板の面積に対して10%乃至50%の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の自動車外板部品の張り剛性向上方法。