JP3971818B2 - 車体用パネル構造およびその接合方法 - Google Patents

車体用パネル構造およびその接合方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製パネルを車体フレームに取り付けるための車体用パネル構造およびその接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、金属製の車体フレームに対し、樹脂ルーフ等の樹脂製パネルを取り付ける構造が採用されている。この種の取り付け構造として、例えば、実公昭６３−２３２６３号の公報に開示されているように、樹脂ルーフと、この樹脂ルーフを接着するルーフレールと、前記樹脂ルーフの接着面に形成したリブと、前記ルーフレールの前記リブに対応する位置に少なくとも前記リブの掛合部の幅より狭い幅を有し前記樹脂ルーフと反対側に向かって折り曲げた爪を内面に設けたスリットとを備える樹脂ルーフ取り付け構造が知られている。
【０００３】
そして、この従来技術では、ルーフとルーフレールとの接合面に接着剤が塗布された後、リブがスリットに挿入される。その際、スリットの幅がリブより狭く設定されているため、爪が該リブに食い込むように働くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、車体フレームを構成するルーフレールにスリットが設けられており、前記車体フレーム自体の剛性が低下してしまうという問題が指摘されている。
【０００５】
しかも、樹脂ルーフとルーフレールとに接着剤が塗布されるため、この樹脂ルーフおよびこのルーフレールの接合面に脱脂等の前処理が必要になるとともに、前記接着剤が固化するまでに長時間を要してしまう。これにより、接合工程全体が煩雑で、しかも時間のかかるものになるとともに、接着剤等を用いることによる製造費の高騰が惹起されるという問題がある。
【０００６】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、樹脂製パネルと車体フレームとを確実に接合するともに、接合作業全体を迅速に遂行することが可能な車体用パネル構造およびその接合方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る車体用パネル構造では、樹脂製パネルに一体的に設けられているリブが、車体フレームを構成するリブ固定部内に挿入された後、このリブ固定部内で前記リブが熱変形して前記パネルと前記車体フレームとが互いに固着される。
【０００８】
これにより、パネルのリブは、車体フレームの形状に追随して変形し、前記パネルを前記車体フレームに対して確実に取り付けることができる。しかも、リブは、リブ固定部内で変形してこのリブ固定部に密着するため、接着剤等が不要になるとともに、パネルを車体フレームに対して強固かつ確実に取り付けることが可能になる。
【０００９】
さらに、車体フレームは、フレーム本体とリブ固定部とを備えており、このフレーム本体が車体剛性を担持している。従って、車体フレーム全体の剛性を有効に維持しつつ、この車体フレームに対しパネルを取り付けることができる。
【００１０】
特に、リブ固定部が、挿入孔とこの挿入孔より幅広なリブ変形溝とを有している。そして、リブ変形溝でリブが熱変形することによって、該リブ変形溝と挿入孔との境界部位に設けられるリブ支持用肩部を介して前記リブが支持される。これにより、パネルと車体フレームとを一層強固に固定することが可能になる。
【００１１】
さらにまた、リブ変形溝にリブを挿入した状態で、このリブ変形溝に近接して設けられた通路に加熱媒体および冷却媒体を、順次、導入することにより、前記リブが熱変形してパネルと車体フレームとを一体化することができる。一方、リブ変形溝にインサート部材を配設し、パネルのリブが前記インサート部材に対して溶着されることにより、該パネルと前記車体フレームとを一体化することも可能である。
【００１２】
また、本発明に係る車体用パネル構造の接合方法では、パネルのリブをリブ固定部に挿入し、このリブを前記リブ固定部に対して加圧保持した状態で、先ず、フレーム本体の内部に加熱媒体が供給され、該リブの先端部が熱変形される。次いで、フレーム本体の内部に冷却媒体が供給されることにより、リブの先端部がその変形状態で冷却固化されてパネルと車体フレームとが一体化される。これにより、極めて短時間で接合処理が遂行されるとともに、パネルと車体フレームとを強固かつ確実に固定することができる。
【００１３】
従来の技術では、変形後のリブを車体フレームへ挿入しようとすると、挿入時に固化した前記リブが前記車体フレームと接触してリブの欠肉が発生し、あるいはリブ先端部の温度低下によりインサート部材との溶着やアンダーカット形状の成形が円滑に遂行されない。しかも、リブを車体フレームに挿入する際に変形が惹起され易く、パネルの外観面に部分的な凹凸等が発生してしまう。
【００１４】
これに対して、本発明では、リブを車体フレームのリブ固定部に挿入した後にこのリブを熱変形させ、さらに該リブを冷却固化させるため、上記の不具合が有効に回避される。その上、パネルと車体フレームとが一体化された状態で、この車体フレームのフレーム本体の内部に加熱媒体を供給すれば、前記パネルと前記車体フレームとを容易に分離させることができ、リサイクル等に有効に対応することが可能となる。
【００１５】
図１は、本発明に関連する第１の参考例に係る車体用パネルの接合方法を実施するルーフ接合システム１０の概略斜視説明図である。ルーフ接合システム１０は、樹脂製パネルである樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４をその熱変形温度以上に加熱するための加熱装置１６と、前記溶着リブ１４が加熱された前記樹脂ルーフ１２を金属製車体フレーム１８のリブ固定部（後述する）に圧接させるための加圧装置２０とを備える。
【００１６】
加熱装置１６は、樹脂ルーフ１２を溶着リブ１４が下向きになるようにして水平姿勢に支持する４本の固定治具２２を備え、この固定治具２２の内方壁側に熱板２４が配設される。熱板２４は、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４に対応して中空状に形成されるとともに、この熱板２４は、制御盤２６を介して所定の温度に加熱される。
【００１７】
加圧装置２０は、昇降自在なフレーム２８を備え、このフレーム２８に、例えば、４本の圧入シリンダ３０が固定される。各圧入シリンダ３０から下方に延びるロッド３２に吸着盤３４が装着され、前記吸着盤３４は、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４とは反対側の面、すなわち、表面１２ａ側を吸着保持する。
【００１８】
溶着リブ１４は、樹脂ルーフ１２の裏面１２ｂ側にかつこの裏面１２ｂの周縁部に沿って一体的に周回形成されている。車体フレーム１８は、フレーム本体４０とこのフレーム本体４０の上部（ルーフ部分）に一体的に設けられるリブ固定部４２とを備える。
【００１９】
図２に示すように、リブ固定部４２は、車体フレーム１８のルーフ部分に沿って周回形成された周溝４４に連通し溶着リブ１４が挿入される挿入孔４６と、前記挿入孔４６の内方端部に連通するリブ変形溝４８とを備える。リブ変形溝４８は、挿入孔４６より幅広に構成されており、この挿入孔４６の端部にリブ支持用肩部５０ａ、５０ｂが設けられる。樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４と、車体フレーム１８のリブ固定部４２とにより第１の参考例に係る車体用パネル構造５２が構成される。
【００２０】
このように構成されるルーフ接合システム１０の動作について、以下に説明する。
【００２１】
先ず、図１に示すように、樹脂ルーフ１２が、表面１２ａ側を上方にして加熱装置１６を構成する固定治具２２上に載置されると、制御盤２６の操作により熱板２４が加熱される。このため、熱板２４の放射熱によって、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４の先端部１４ａが熱変形温度以上に加熱される（図３参照）。
【００２２】
次いで、溶着リブ１４が加熱された樹脂ルーフ１２は、図示しない搬送手段を介して加圧装置２０側に搬送される。樹脂ルーフ１２は、加圧装置２０を構成する各吸着盤３４により表面１２ａを吸着保持され、車体フレーム１８上に搬送される。
【００２３】
図４Ａに示すように、溶着リブ１４がリブ固定部４２に対応して配置されると、圧入シリンダ３０が駆動されてロッド３２および吸着盤３４と一体的に樹脂ルーフ１２が下降する。従って、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４は、リブ固定部４２の挿入孔４６に挿入されてリブ変形溝４８に至り、このリブ変形溝４８を構成する底面４８ａに前記溶着リブ１４の先端部１４ａが圧接される。
【００２４】
その際、溶着リブ１４の先端部１４ａは、加熱装置１６を介してその熱変形温度以上に加熱されており、底面４８ａに圧接されることによって変形し、リブ変形溝４８内の形状に沿って成形される（図４Ｂ参照）。そして、所定の時間だけ冷却されることにより、溶着リブ１４がリブ変形溝４８内で固化し、樹脂ルーフ１２が車体フレーム１８に一体的に係着される。
【００２５】
この場合、第１の参考例では、樹脂ルーフ１２に一体的に設けられた溶着リブ１４が、加熱装置１６を介してその熱変形温度以上に加熱された状態で、加圧装置２０の作用下にリブ固定部４２のリブ変形溝４８内に圧接されることにより、前記溶着リブ１４がこのリブ変形溝４８内で溶融して変形する。
【００２６】
このため、溶着リブ１４は、リブ変形溝４８に沿って確実に変形し、肩部５０ａ、５０ｂに係止されてリブ固定部４２から離脱することがなく、樹脂ルーフ１２を車体フレーム１８に対して強固かつ確実に固定することができるという効果が得られる。
【００２７】
特に、溶着リブ１４は、リブ変形溝４８の形状に沿って成形されるため、前記溶着リブ１４の欠肉やアンダーカット形状の成形不良等が惹起されることがなく、しかも前記樹脂ルーフ１２の外観面に部分的な凹凸が発生することを確実に阻止することが可能になる。さらに、樹脂ルーフ１２を車体フレーム１８に対して直接取り付けることができ、従来のような接着剤等を不要にしてコストダウンを図ることが可能になる。
【００２８】
また、第１の参考例では、リブ固定部４２が車体剛性を担持するためのフレーム本体４０と、樹脂ルーフ１２を取り付けるためのリブ固定部４２とを個別（二段構成）に備えている。これにより、車体フレーム１８全体の車体剛性が低下することを確実に阻止することが可能になる。さらにまた、溶着リブ１４は、樹脂ルーフ１２の裏面１２ｂの周縁部を周回して連続形成されている。このため、車体フレーム１８のねじれや曲げに対して、樹脂ルーフ１２が部分的に異なる変形量を示すことがなく、溶着リブ１４の損傷や前記樹脂ルーフ１２の外観品質の低下やシール性の低下等を確実に回避することができる。
【００２９】
図５は、本発明に関連する第２の参考例に係る接合方法を実施するためのルーフ接合システムを構成する加熱装置６０の概略斜視説明図である。この加熱装置６０は、熱板６２を備え、この熱板６２に、例えば、ポリテトラフルオロエチレンのコーティング膜６４が設けられる。
【００３０】
加熱装置６０では、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４が、直接、熱板６２に接触することにより、この溶着リブ１４の先端部１４ａを熱変形温度以上に加熱するように構成されている。従って、放射熱により溶着リブ１４の先端部１４ａを加熱する第１の参考例とは、この溶着リブ１４の加熱方式が異なるものの、その他の処理が同様に行われることになる。これにより、第１の参考例と同様の効果が得られる。
【００３１】
図６は、本発明に関連する第３の参考例に係る接合方法を実施するためのルーフ接合システムを構成する加圧加熱装置６６の概略斜視説明図である。この加圧加熱装置６６は、第１の参考例における加熱装置１６と加圧装置２０とを合わせ持つ機能を有している。具体的には、図示しないが、加圧機能として、圧入シリンダ３０に相当する構成を備え、加熱機能として、超音波振動器を備えている。
【００３２】
このため、加圧加熱装置６６では、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４の先端部１４ａを車体フレーム１８のリブ固定部４２を構成するリブ変形溝４８内に圧接した状態で、超音波振動を利用してこの溶着リブ１４の先端部１４ａに摩擦熱を発生させ、該先端部１４ａを前記リブ変形溝４８内で熱変形させる。これによって、第１の参考例と同様の効果が得られることになる。
【００３３】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る接合方法を実施するためのルーフ接合システム７０の概略斜視説明図である。なお、第１の参考例に係るルーフ接合システム１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
図８に示すように、車体フレーム１８を構成するフレーム本体４０には、リブ変形溝４８に近接して、加熱媒体および冷却媒体を流すための閉塞された通路７２が設けられる。この通路７２は、リブ固定部４２に沿って周回して設けられており、フレーム本体４０の側部に形成された孔部７４ａ、７４ｂを介して外部に開放自在である。
【００３５】
ルーフ接合システム７０は、フレーム本体４０の通路７２に加熱媒体、例えば、加熱ガスと、冷却媒体、例えば、冷却ガスとを選択的に供給するための熱媒体供給装置７６を備える。熱媒体供給装置７６は、クーリングタワー７８に連接される冷媒圧縮機８０を備え、この冷媒圧縮機８０には、冷却機（または送風機）８２とガスタービン８４とが接続される。
【００３６】
冷却機８２およびガスタービン８４には、それぞれ管路８６、８８の一端が接続されるとともに、この管路８６、８８の他端が分岐してそれぞれ切り換え器９０ａ、９０ｂに連結される。切り換え器９０ａ、９０ｂには、それぞれ接続部９２ａ、９２ｂが設けられ、この接続部９２ａ、９２ｂは、車体フレーム１８のフレーム本体４０に形成されている孔部７４ａ、７４ｂに着脱自在である。
【００３７】
このように構成されるルーフ接合システム７０では、図７に示すように、樹脂ルーフ１２の表面１２ａが加圧装置２０を構成する吸着盤３４に吸着保持された後、この樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４が車体フレーム１８のリブ固定部４２の上方に配置される。次いで、図９Ａに示すように、樹脂ルーフ１２が下方向に移動し、溶着リブ１４の先端部１４ａがリブ固定部４２の挿入孔４６からリブ変形溝４８内に挿入され、この先端部１４ａが前記リブ変形溝４８の底面４８ａに圧接された状態で、熱媒体供給装置７６が駆動される。
【００３８】
熱媒体供給装置７６では、図８に示すように、ガスタービン８４が駆動され、高温ガスが管路８８から切り換え器９０ａ、９０ｂに送られ、この切り換え器９０ａ、９０ｂの作用下に接続部９２ａ、９２ｂから孔部７４ａ、７４ｂを通ってフレーム本体４０の通路７２に前記高温ガスが供給される（図９Ａ参照）。これにより、フレーム本体４０が高温ガスを介して加熱され、リブ変形溝４８の底面４８ａに圧接されている溶着リブ１４の先端部１４ａが溶融される。
【００３９】
溶着リブ１４の先端部１４ａがリブ変形溝４８内で十分に溶融変形した後、切り換え器９０ａ、９０ｂの切り換え作用下に、冷却機８２から管路８６を介して導入される冷却ガスが孔部７４ａ、７４ｂから通路７２に供給される（図９Ｂ参照）。従って、リブ変形溝４８で変形した溶着リブ１４が冷却固化し、樹脂ルーフ１２が車体フレーム１８に一体的に係着される。
【００４０】
このように、第１の実施形態では、樹脂ルーフ１２の溶着リブ１４をリブ固定部４２の変形溝４８内に圧接した状態で、このリブ変形溝４８に並設して設けられている通路７２に、先ず、高温ガスが供給されることにより、前記溶着リブ１４の先端部１４ａが変形される。次に、通路７２に冷却ガス（または空気）が供給されることによって、溶着リブ１４の先端部１４ａを即座に冷却固化させることができ、樹脂ルーフ１２の車体フレーム１８への接合作業が一挙に迅速かつ円滑に遂行されるという効果が得られる。
【００４１】
しかも、リブ変形溝４８内で溶着リブ１４の先端部１４ａを変形させるため、この溶着リブ１４を前記リブ変形溝４８の形状に沿って確実に成形することができる。このため、所定のアンダーカット形状が得られるとともに、外観面に部分的な凹凸が発生することがなく、しかも接着剤等を不要とすることが可能になる。
【００４２】
さらにまた、第１の実施形態では、樹脂ルーフ１２と車体フレーム１８とが接合された状態で、通路７２に高温ガスを供給すると、リブ変形溝４８内の溶着リブ１４の先端部１４ａが溶融し、前記樹脂ルーフ１２を前記車体フレーム１８から容易に取り外すことができる。これにより、樹脂ルーフ１２の交換作業やリサイクル作業が迅速かつ容易に遂行されるという利点が得られる。
【００４３】
なお、通路７２に高温ガスおよび冷却ガスを供給するための接続部９２ａ、９２ｂを、図７中、二点鎖線に示すように、加圧装置２０に固定することも可能である。
【００４４】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るパネル構造１００の概略説明図である。このパネル構造１００は、リブ変形溝４８に装填されるインサート部材１０２を備え、このインサート部材１０２は、樹脂ルーフ１２と同一の材料で形成される。
【００４５】
このように構成されるパネル構造１００では、インサート部材１０２が、予めリブ変形溝４８内に装填された状態で、樹脂ルーフ１２がリブ固定部４２に対応して配置される。次いで、溶着リブ１４の先端部１４ａがインサート部材１０２に圧接された状態で、図示しない超音波発振器を介して振動される。このため、溶着リブ１４の先端部１４ａとインサート部材１０２との間に摩擦熱が発生し、前記先端部１４ａと前記インサート部材１０２とが互いに溶融して一体的に固着される。
【００４６】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るパネル構造１１０の概略説明図である。このパネル構造１１０は、第２の実施形態に係るパネル構造１００と同様に、リブ変形溝４８内に装填されるインサート部材１１２を備える一方、溶着リブ１４の先端部１４ａに熱線１１４が設けられている。従って、溶着リブ１４の先端部１４ａをインサート部材１１２に圧接させた状態で、熱線１１４に通電すると、前記溶着リブ１４の先端部１４ａおよび前記インサート部材１１２が溶融し、互いに溶着して一体化される。なお、熱線１１４に代替して金属線を設け、高周波誘導加熱によりこの金属線を加熱させることにより、溶着リブ１４とインサート部材１１２とを一体化してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る車体用パネル構造およびその接合方法では、樹脂製パネルに設けられたリブが車体フレームを構成するリブ固定部の内部で熱変形し、前記パネルと前記車体フレームとが一体化されるため、接着剤等が不要になって製造コストを有効に削減することができる。しかも、リブがリブ固定部の形状に沿って変形するため、係着不良を回避してパネルを前記車体フレームに対し強固かつ確実に接合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関連する第１の参考例に係るルーフ接合システムの概略斜視説明図である。
【図２】 車体フレームに設けられたリブ固定部の一部斜視説明図である。
【図３】 前記ルーフ接合システムを構成する加熱装置の動作説明図である。
【図４】 図４Ａは、車体フレーム上に樹脂ルーフが配置された状態の一部断面図であり、図４Ｂは、前記樹脂ルーフに設けられた溶着リブが前記車体フレームのリブ変形溝内で変形した状態の一部断面図である。
【図５】 本発明に関連する第２の参考例を構成する加熱装置の概略斜視説明図である。
【図６】 本発明に関連する第３の参考例を構成する加圧加熱装置の斜視説明図である。
【図７】 本発明の第１の実施形態に係るルーフ接合システムの概略斜視説明図である。
【図８】 図７に示す車体フレームを構成するリブ固定部の一部切り欠き斜視説明図である。
【図９】 図９Ａは、図７に示すルーフ接合システムによる溶着リブの加熱時の説明図であり、図９Ｂは、前記溶着リブが変形した後の冷却状態の説明図である。
【図１０】 本発明の第２の実施形態を構成するパネル構造の概略説明図である。
【図１１】 本発明の第３の実施形態を構成するパネル構造の概略説明図である。
【符号の説明】
１０、７０…ルーフ接合システム １２…樹脂ルーフ
１４…溶着リブ １６、６０…加熱装置
１８…車体フレーム ２０…加圧装置
２４、６２…熱板 ４０…フレーム本体
４２…リブ固定部 ４４…周溝
４６…挿入孔 ４８…リブ変形溝
６４…コーティング膜 ６６…加圧加熱装置
７２…通路 ７４ａ、７４ｂ…孔部
７６…熱媒体供給装置 ８０…冷媒圧縮機
８２…冷却機 ８４…ガスタービン
５２、１００、１１０…パネル構造 １０２、１１２…インサート部材
１１４…熱線

Claims (3)

  1. 樹脂製パネルを車体フレームに取り付けるための車体用パネル構造であって、
    前記車体フレームは、フレーム本体と、
    前記フレーム本体に一体的に設けられるリブ固定部と、
    を備え、
    前記パネルは、前記リブ固定部の内部で熱変形して該パネルと前記車体フレームとを係合するためのリブを一体的に備え、
    前記リブ固定部は、前記リブが挿入される挿入孔と、
    前記挿入孔に連通し該挿入孔より幅広に構成されるリブ変形溝と、
    を備えるとともに、
    前記フレーム本体の前記リブ変形溝に近接した位置には、少なくとも加熱媒体または冷却媒体用の閉塞された通路が設けられることを特徴とする車体用パネル構造。
  2. 樹脂製パネルを車体フレームに取り付けるための車体用パネル構造であって、
    前記車体フレームは、フレーム本体と、
    前記フレーム本体に一体的に設けられるリブ固定部と、
    を備え、
    前記パネルは、該パネルと前記車体フレームとを係合するためのリブを一体的に備え、
    前記リブ固定部は、前記リブが挿入される挿入孔と、
    前記挿入孔に連通し該挿入孔より幅広に構成されるリブ変形溝と、
    を備え、
    前記リブ変形溝にインサート部材が装填されるとともに、
    前記インサート部材は、前記パネルと同種類の材料で形成され、前記パネルのリブの先端部と前記インサート部材とを互いに溶着させることにより、該パネルと前記車体フレームとが一体化されることを特徴とする車体用パネル構造。
  3. 樹脂製パネルを車体フレームに取り付けるための車体用パネルの接合方法であって、
    前記パネルに設けられたリブを、前記車体フレームのフレーム本体に一体的に設けられたリブ固定部に挿入する工程と、
    前記リブを前記リブ固定部に対して加圧保持した状態で、前記リブ固定部に近接した前記フレーム本体の内部に加熱媒体を供給することにより、前記リブの先端部を熱変形させる工程と、
    前記フレーム本体の内部に冷却媒体を供給し、前記リブの先端部を変形状態で冷却固化させることにより、前記パネルと前記車体フレームとを一体化させる工程と、
    を有することを特徴とする車体用パネルの接合方法。
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