JP2020125069A

JP2020125069A - 車両用ルーフパネル

Info

Publication number: JP2020125069A
Application number: JP2019019556A
Authority: JP
Inventors: 洋介橘; Yosuke Tachibana
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-08-20

Abstract

【課題】要求される強度を満たしつつその板厚をより薄くできる車両用ルーフパネルを提供する。【解決手段】車両のボデーに固定されるパネル本体２１を備え、該パネル本体２１は、ポリプロピレンの中にガラス繊維を入れた複合材料からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のボデーに固定される車両用ルーフパネルに関するものである。

従来、車両用ルーフパネルとして種々のものが提案されている（例えば特許文献１など）。こうした車両用ルーフパネルは、ポリカーボネート及びポリエチレン・テレフタレートの混合タイプの樹脂材料（以下、単に「ＰＣ＋ＰＥＴ」とも表記する）を使用することが一般的であった。

特開２０１８−１６０８４号公報

ところで、ＰＣ＋ＰＥＴでは、曲げ変形のしにくさの指標である、いわゆる曲げ弾性率が相対的に低いため、車両用ルーフパネルに要求される強度を満たすためにその板厚を厚くする必要がある。

本発明の目的は、要求される強度を満たしつつその板厚をより薄くできる車両用ルーフパネルを提供することにある。

上記課題を解決する車両用ルーフパネルは、車両のボデーに固定されるパネル本体を備え、前記パネル本体は、ポリプロピレンの中にガラス繊維を入れた複合材料からなる。
この構成によれば、前記パネル本体が前記複合材料からなることで、曲げ弾性率をより高くできる。従って、要求される強度を満たしながらも車両用ルーフパネルの板厚をより薄くできる。

上記車両用ルーフパネルについて、前記パネル本体の車両外側に位置する表面には、意匠部を形成する加飾フィルムが接合されることが好ましい。
前記複合材料からなる前記パネル本体は、それ自体では前記ガラス繊維が浮出するなどで前記表面が粗くなり、意匠性を確保できない。この構成によれば、前記パネル本体の前記表面に前記加飾フィルムが接合されることで、車両用ルーフパネルの意匠性をより向上できる。

上記車両用ルーフパネルについて、前記複合材料には、発泡ビーズが添加されることが好ましい。
前記パネル本体は、樹脂成形後の温度の冷え方の差による変形を余儀なくされる。この構成によれば、前記複合材料に前記発泡ビーズが添加されていることで、前記パネル本体は、樹脂成形後に気泡構造を持った成形体となる。従って、樹脂成形後の温度の冷え方の差による前記パネル本体の変形を抑制できる。

上記車両用ルーフパネルについて、前記複合材料には、前記ガラス繊維が３５〜４０質量％配合されていることが好ましい。
この構成によれば、前記複合材料の曲げ弾性率をＰＣ＋ＰＥＴの曲げ弾性率よりも高くできる。

本発明は、要求される強度を満たしつつその板厚をより薄くできる効果がある。

車両用ルーフパネルの一実施形態が適用されるルーフを示す分解斜視図。同実施形態の車両用ルーフパネルについてその構造を示す断面図。複合材料におけるガラス繊維の配合量と曲げ弾性率との関係を示すグラフ。発泡ビーズの含有量等と樹脂成形後のパネル本体の反り量偏差等との関係を示す一覧図。（ａ）〜（ｈ）は、同実施形態の車両用ルーフパネルについてその構造方法を示す概略図。

以下、車両用ルーフパネルの一実施形態について説明する。なお、以下では、車両の前後方向を「前後方向」という。
図１に示すように、自動車などの車両のボデー１０には、略四角形の開口１１が形成されている。開口１１の前縁部１１ａには、車両の幅方向に延在する車両用ルーフパネルとしてのフロントパネル１２が載置・固定されている。また、開口１１の後縁部１１ｂには、車両の幅方向に延在する車両用ルーフパネルとしてのリヤパネル１３が載置・固定されている。

フロントパネル１２及びリヤパネル１３の間には、例えばガラス製又は樹脂製の板材からなる略四角形の可動パネル１４及び固定パネル１５が前後方向に並設されている。可動パネル１４は、ボデー１０との間に介設された図示しないサンルーフユニットに連携されることで、開口１１の前部を開閉可能となっている。固定パネル１５は、開口１１の後部を常時閉塞するようにボデー１０に取り付けられている。

なお、可動パネル１４は、開口１１の前部を閉塞する状態にあるときにその前縁部がフロントパネル１２の後縁部に載るように設置されている。そして、可動パネル１４が開口１１の前部を閉塞する状態にあるとき、フロントパネル１２、リヤパネル１３、可動パネル１４及び固定パネル１５は、全体としてそれらの上面が略面一で前後方向に並ぶように設置されている。

次に、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の構造について説明する。なお、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の構造は、外形を除けば互いに同等であるため、以下ではフロントパネル１２を代表してその構造を説明する。

図２に示すように、フロントパネル１２は、その外形をなすパネル本体２１と、該パネル本体２１の車両外側、即ち上側に位置する表面２１ａに接合された加飾フィルム２２とを備えて構成される。フロントパネル１２は、パネル本体２１においてボデー１０に固定される。また、フロントパネル１２は、加飾フィルム２２の上部において意匠部１２ａを形成する。この加飾フィルム２２は、フロントパネル１２の意匠性を確保するため、例えばその膜厚が０．２５ｍｍ以上に設定されていることが好ましい。加飾フィルム２２は、パネル本体２１の表面２１ａに接合された、例えば黒色などの有色のポリプロピレン（以下、「ＰＰ」とも表記する）からなる有色層２２ａと、該有色層２２ａの上面を覆う透明なクリア層２２ｂとを有する。

パネル本体２１は、ＰＰの中にガラス繊維を入れた複合材料からなる。この複合材料には、ガラス繊維が３５〜４０質量％配合されている。これは、パネル本体２１がＰＣ＋ＰＥＴ製であった場合よりも、その曲げ弾性率Ｅを高くするためである。すなわち、フロントパネル１２に要求される強度が一定であるとすると、曲げ弾性率Ｅが高ければその分、当該強度を満たすために必要なフロントパネル１２の板厚を薄くできる。「要求される強度」とは、例えばフロントパネル１２を手で押したとしても凹みにくく、良好な品質感の得られる強度をいう。

図３は、複合材料におけるガラス繊維の配合量と曲げ弾性率Ｅとの関係を示すグラフである。同図において、「ＰＰ−ＧＦ＊」は、ＪＩＳの表示にならって複合材料にガラス繊維が＊質量％配合されていることを表している。また、同図には、ＰＣ＋ＰＥＴにおける曲げ弾性率Ｅｂを併せて描いている。同図から明らかなように、複合材料にガラス繊維が３５質量％を超えて配合されることで、その曲げ弾性率Ｅが曲げ弾性率Ｅｂよりも大きくなる。ただし、複合材料に配合されるガラス繊維は４０質量％が上限となっている。これは、複合材料にガラス繊維が４０質量％を超えて配合されると、樹脂成形の限界を超えるためである。

以上により、複合材料に配合されるガラス繊維が３５〜４０質量％に設定されている。
また、パネル本体２１には発泡ビーズが添加されている。これは、樹脂成形後の温度の冷え方の差によるパネル本体２１の変形を抑制するためである。

図４は、パネル本体２１が板厚３ｍｍのＰＰ−ＧＦ４０からなる場合において、発泡ビーズの含有量等と樹脂成形後のパネル本体２１の反り量偏差との関係を示す一覧図である。同図において、「コアバック」とは、発泡成形を行うために、金型のキャビティ容積を拡張させる可動型の移動のことである。従って、発泡ビーズの発泡前及び後のパネル本体２１の板厚をそれぞれ「初期肉厚」及び「総肉厚」と表記してそれらを区別している。

同図に示すように、発泡ビーズの含有量が０％であるとき、即ち発泡ビーズが添加されていないときのパネル本体２１の反り量偏差は６．３６ｍｍである。これに対し、発泡ビーズの含有量が２．０％、初期肉厚が２ｍｍ、コアバックが１ｍｍ、総肉厚が３ｍｍであるとき、パネル本体２１の反り量偏差が０．６０２ｍｍとなってその低減率は９０．５％となる。また、発泡ビーズの含有量が４．５％、初期肉厚が１ｍｍ、コアバックが２ｍｍ、総肉厚が３ｍｍであるとき、パネル本体２１の反り量偏差が０．４９９ｍｍとなってその低減率は９２．２％となる。

以上により、コアバックを調整しつつ発泡ビーズの含有量を２．０〜４．５％に設定するのであれば、樹脂成形後のパネル本体２１の反りが十分に抑制されることがわかる。
次に、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の製造方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、まず、金型の固定型３１のクランプ３２を開いてその間に加飾フィルム２２の素材となるシート状のフィルム材Ｆを挟む。次に、図５（ｂ）に示すように、クランプ３２を閉じて、フィルム材Ｆに沿ってヒータ４１を移動させ、該ヒータ４１をフィルム材Ｆの前方に設置する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、ヒータ４１でフィルム材Ｆを温め、図５（ｄ）に示すように、フィルム材Ｆが温まったら吸引して固定型３１に貼り付ける。この後、図５（ｅ）に示すように、ヒータ４１を取り除く。

次に、図５（ｆ）に示すように、可動型３６を固定型３１に向かって移動させて型締めし、発泡ビーズの添加されたＰＰ＋ＧＦの複合材料をインジェクタ３３からキャビティ内に射出する。引き続き、図５（ｇ）に示すように、可動型３６をコアバックさせて拡張されたキャビティ内で発泡成形を行い、フロントパネル１２等の素材となる成形体Ｗを成形する。この成形体Ｗは、パネル本体２１と、該パネル本体２１の表面２１ａに熱溶着によって一体化された加飾フィルム２２とを有する。その後、図５（ｈ）に示すように、可動型３６を固定型３１から離間するように移動させて型開きし、成形体Ｗを取り出す。

以上の工程を経ることで、フロントパネル１２及びリヤパネル１３が製造される。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態では、パネル本体２１がＰＰの中にガラス繊維を入れた複合材料からなることで、曲げ弾性率Ｅをより高くできる。従って、要求される強度を満たしながらもフロントパネル１２及びリヤパネル１３の板厚をより薄くできる。そして、ひいてはフロントパネル１２及びリヤパネル１３の質量をより低減できる。

（２）ＰＰの中にガラス繊維を入れた複合材料からなるパネル本体２１は、それ自体ではガラス繊維が浮出するなどで表面２１ａが粗くなり、意匠性を確保できない。また、仮にパネル本体２１の表面２１ａに塗装をしても、意匠性を確保することは困難である。本実施形態では、パネル本体２１の表面２１ａに加飾フィルム２２が接合されることで、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の意匠性をより向上できる。また、パネル本体２１の表面２１ａに塗装をする場合に比べてコストを削減できる。さらに、加飾フィルム２２を使用することで、例えばカーボン調など塗装では困難な模様の意匠を実現できるなど、意匠の自由度を高めることができる。

（３）ＰＰ−ＧＦのみの複合材料からなるパネル本体は、樹脂成形後の温度の冷え方の差による変形、即ち著しい収縮に起因する反りやひけなどを余儀なくされる。本実施形態では、ＰＰ−ＧＦの複合材料に発泡ビーズが添加されていることで、パネル本体２１は、樹脂成形後に気泡構造を持った成形体となる。従って、樹脂成形後の温度の冷え方の差によるパネル本体２１の変形を抑制できる。そして、例えばパネル本体２１の表面２１ａの成形精度を好適に確保できる。

（４）本実施形態では、ＰＰ−ＧＦの複合材料には、ガラス繊維が３５〜４０質量％配合されている。従って、複合材料の曲げ弾性率ＥをＰＣ＋ＰＥＴの曲げ弾性率Ｅｂよりも高くできる。

（５）本実施形態では、ＰＰ−ＧＦの複合材料の発泡ビーズの含有量は、２．０〜４．５％に設定されている。従って、樹脂成形後の温度の冷え方の差によるパネル本体２１の反りを十分に低減できる。すなわち、樹脂成形後のパネル本体２１の反り量偏差の低減率を９０％よりも大きくできる。

（６）本実施形態では、例えばパネル本体２１がＰＣ＋ＰＥＴ製であった場合のように塗装によって意匠部１２ａを形成する必要がないことで、製造工数を低減でき、ひいてはコストを削減できる。また、パネル本体２１がＰＰの中にガラス繊維を入れた複合材料からなることで、例えば塗装可能なＰＣ＋ＰＥＴからなる場合に比べてそれ自体のコストを削減できる。

（７）本実施形態では、パネル本体２１の成形に係る固定型３１を利用して加飾フィルム２２を成形した。そして、パネル本体２１の成形に合わせて該パネル本体２１に加飾フィルム２２を接合した。従って、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の製造工数を削減でき、ひいては製造コストを削減できる。特に、パネル本体２１及び加飾フィルム２２の有色層２２ａは、共にＰＰを含んでいることで、その接合の相性もよい。また、パネル本体２１及び加飾フィルム２２の間に接着層を介装する場合のように接着剤が不要であることで、フロントパネル１２及びリヤパネル１３の製造コストを更に削減できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・前記実施形態において、固定パネル１５を省略してもよい。

・前記実施形態において、可動パネル１４及び固定パネル１５の車両の幅方向外側でフロントパネル１２及びリヤパネル１３が前後方向に繋がった車両用ルーフパネルであってもよい。

・前記実施形態において、ＰＰ−ＧＦの複合材料に発泡ビーズを添加しなくてもよい。
・前記実施形態において、パネル本体２１の表面２１ａの外形に合わせてフィルム材Ｆから予め加飾フィルム２２を切り出して、例えば接着剤でパネル本体２１の表面２１ａに接合するようにしてもよい。

・前記実施形態において、加飾フィルム２２を省略してもよい。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）上記車両用ルーフパネルにおいて、
前記複合材料の前記発泡ビーズの含有量は、２．０〜４．５％に設定された、車両用ルーフパネル。

この構成によれば、前記複合材料の前記発泡ビーズの含有量が２．０〜４．５％に設定されていることで、樹脂成形後の温度の冷え方の差による前記パネル本体の反りを十分に低減できる。

１０…ボデー、１２…フロントパネル（車両用ルーフパネル）、１２ａ…意匠部、１３…リヤパネル（車両用ルーフパネル）、２１…パネル本体、２１ａ…表面、２２…加飾フィルム。

Claims

車両のボデーに固定されるパネル本体を備え、
前記パネル本体は、ポリプロピレンの中にガラス繊維を入れた複合材料からなる、車両用ルーフパネル。
請求項１に記載の車両用ルーフパネルにおいて、
前記パネル本体の車両外側に位置する表面には、意匠部を形成する加飾フィルムが接合された、車両用ルーフパネル。
請求項１又は２に記載の車両用ルーフパネルにおいて、
前記複合材料には、発泡ビーズが添加された、車両用ルーフパネル。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ルーフパネルにおいて、
前記複合材料には、前記ガラス繊維が３５〜４０質量％配合されている、車両用ルーフパネル。