JP4432501B2 - 自動車ボディとその製造方法 - Google Patents
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自動車に搭載される電装機器は増加の一途を辿っており、必要とされるワイヤハーネスが急速に増加している。それにより、ワイヤハーネスの占めるスペースやその重量が、自動車全体に与える影響も大きくなっている。特に近年、キャビン空間の拡大や省燃費性の向上等が重要視されており、ワイヤハーネスを削減する要求が高まっている。
また、ワイヤハーネスの組み付け作業は労を要する作業であり、必要とするワイヤハーネスが増加すると、自動車の製造工程も面倒になってしまう。
特許文献1には、導体パターンが直接に形成された自動車のインストルメントパネルが記載されている。このインストルメントパネルを用いることによって、必要とするワイヤハーネスの削減を図るものである。
本発明は、上記の課題を克服する。自動車のワイヤハーネスを充分に削減することができる技術を提供する。
導体パターンは、絶縁層の表面に形成されていてもよいし、絶縁層の内部に形成されていてもよい。導体パターンと構造パネルの間に絶縁層が介在していればよい。
従来の技術では、内装パネル等の小型のパネル毎に導体パターン群を形成し、それらの導体パターン群をワイヤハーネス群で接続して、自動車全体の配線回路を形成していた。それに対して、この自動車のボディでは、自動車全体に亘る配線回路が一体の導体パターンで形成されている。
自動車のボディの構造パネルは強度を確保するために金属で形成されている。このことも、構造パネルに導体パターンを形成することを困難とする一因であった。本発明の自動車ボディでは、金属製の構造パネルと導体パターンの間に絶縁層を介在させることにより、導電性を有する構造パネルにも導体パターンを設けることを可能にしている。
この自動車のボディにより、自動車全体に亘る配線回路をワイヤハーネスを用いず実現することができ、自動車のワイヤハーネスを充分に削減することができる。
構造パネルが複数の金属製の部分パネルから構成されていても、それらの部分パネルが溶接されて一体化されていると、導体パターンを複数の部分パネルに亘って連続して形成することができる。導体パターンが複数の部分パネルに亘って連続して伸びていると、パネル毎に形成された導体パターン群を接続するワイヤハーネス群を必要としない。
構造パネルは強度を確保するために金属で形成されているが、構造パネルと導体パターンの間に絶縁層を介在させるので、導電性を有する構造パネルにも導体パターンを設けることができる。
この自動車のボディにより、自動車全体に亘る配線回路をワイヤハーネスを用いず実現することができ、自動車のワイヤハーネスを充分に削減することができる。
導体パターンに合わせて絶縁層の表面にめっき下地処理を行うことにより、導体パターンのパターン形状に合わせて金属めっき層が形成される。
導体パターンに合わせて絶縁層の表面にめっき下地処理を行うときは、例えば絶縁層の表面において導体パターンを形成する範囲のみをめっき下地処理してもよいし、あるいは絶縁層の表面を広くめっき下地処理しておき、導体パターンを形成する範囲以外をマスク等で覆ってもよい。
自動車のボディの強度を確保している構造パネルの表面は起伏が大きい。導電性インクをインクジェット法で塗布する方式であると、導電性インクを吐出するヘッドの位置や方向を変えて描画することにより、起伏の大きい部位や広い範囲に任意の導体パターンを精度よく描画することができる。様々な表面形状に対応することができ、多品種混流ラインにも適用することができる。
平面上に塗布された導電性インクは、その平面に対する導電性インクの親和性等に基づいて、所定の断面形状を形成する。例えばその平面に対して導電性インクの親和性が高い場合では、導電性インクをいかに細く塗布しても塗布された導電性インクは幅方向に広がってしまい、幅の広い素線しか形成することができない。
それに対して、予め絶縁層の表面に溝を形成しておき、その溝内に導電性インクを塗布する方式であれば、塗布された導電性インクはその溝内に留まる。溝の開口幅を狭く形成すれば、導電性インクによって幅の狭い素線を形成することができる。この方式により、導体パターンの素線を導電性インクで形成するときに、平面上に同一量の導電性インクを塗布するよりも、幅の狭い素線を形成することができる。
(形態1): 自動車ボディの強度を確保している構造パネルは、複数の金属製の部分パネルが溶接されて一体化されている。自動車ボディの構造パネルでは、フロントフェンダ部や、ルーフ部や、フロア部や、リアフェンダ部や、トランクルーム底部等は、それぞれが別々に成形された部分パネルであり、それらの部分パネルが溶接されて一体化されている。
(形態2): 導体パターン群は、自動車ボディの強度を確保している構造パネルの車内側表面に形成されている。
(形態3): 導体パターン群は、自動車ボディの構造パネルの表面に形成された絶縁層で囲繞されている。
(形態4): 導電性インクで形成された導体パターンの素線の幅は、平面状の絶縁層表面に同一量の導電性インクを塗布したときの幅よりも狭い。
自動車ボディ10には、エンジンフード32やトランクフード34が取り付けられている。エンジンフード32は、自動車ボディ10に成形されたエンジンルームの開口部4を開閉する。トランクフード34は、自動車ボディ10に成形されたトランクルームの開口部8を開閉する。エンジンフード32やトランクフード34では、複数の金属製のパネルが溶接されて一体化されている。
自動車ボディ10には、4つのドア外板36a〜36dが取り付けられている。ドア外板36a〜36dは、自動車ボディ10に成形された乗降口6を開閉する。ドア外板36a〜36dは、金属で構成されている。ドア外板36a〜36dでは、複数の金属製のパネルが溶接されて一体化されている。自動車ボディ10には、フロントバンパ38やリアバンパ40等が取り付けられている。
導体パターン群52は、自動車ボディ10のエンジンルーム壁部12の表面に形成されている。導体パターン群54は、自動車ボディ10のフロントフェンダ部14の後方領域の内側表面に形成されている。導体パターン群56は、自動車ボディ10のAピラー部16aからルーフ部18を経由してCピラー部16cにまで亘る領域の内側表面に形成されている。導体パターン群58は、自動車ボディ10のルーフ部18の内側表面に形成されている。導体パターン群60は、自動車ボディ10のフロア部20の内側表面に形成されている。導体パターン群62は、自動車ボディ10のリアフェンダ部22の内側表面に形成されている。導体パターン群64は、自動車ボディ10のトランクルーム底部24の表面に形成されている。
このように、自動車ボディ10に形成された導体パターン52〜64は連続しており、導体パターン群52〜64は一体の導体パターン群を形成している。導体パターン群52〜64が形成する一体の導体パターン群は、自動車ボディ10のエンジンルーム壁部12、フロントフェンダ部14、Aピラー部16a、ルーフ部18C、Cピラー部16c、フロア部20、リアフェンダ部22、トランクルーム底部24に亘って連続して伸びている。
自動車2のドア外板36bには、導体パターン群66が設けられている。導体パターン66は、ドア外板36bの内側表面に形成されている。導体パターン群66は、導体パターン群54等と電気的に接続されている。
端子台72、74、76、78には、自動車2に取り付けられた電装機器が接続されている。電装機器とは、例えばヘッドライト92やテールランプ94が含まれる。また、例えば図示しない発電機、バッテリ、コンピュータ、点火プラグ、計器類、表示機類、スイッチ類等が含まれる。
自動車2に取り付けらた電装機器は、導体パターン群52〜66と端子台72、74、76、78を介して、互いに電気的に接続されている。
図3、図4、図5に示すように、自動車ボディ10の図面上方の表面10aには絶縁層110が形成されている。絶縁層110は、例えば絶縁性塗料を塗布して形成することができる。絶縁層110は、自動車ボディ10の表面において、導体パターン群52〜64を形成する領域のみに形成してもよいし、表裏両側の全面に形成してもよい。自動車ボディ10は金属で形成されているので、自動車ボディ10の表面に絶縁層110を形成すると、自動車ボディ10やドア外板36b等の腐食を抑止することができる。表裏両側の全面に絶縁層110を形成することにより、従来の防錆塗装を省略してもよい。
また、自動車ボディ10の図面下方の表面10bと、絶縁層110の図面上方の表面110aには、塗装膜120が形成されている。
05が示されている。導体パターン群52〜64では、第1素線101や第2素線103や第3素線105によって複数の導体パターンが形成されている。
第1素線101や第2素線103や第3素線105の一部は、導体パターン群52〜64の複数に亘って連続して伸びて形成されており、導体パターン群52〜64の複数に亘る導体パターンを形成している。
図3に示すように、第1素線101は絶縁層110で囲繞されており、他の第1素線101や自動車ボディ10等から電気的に絶縁されている。
図4に示すように、第2素線103は絶縁層110で囲繞されており、他の第2素線103や自動車ボディ10等から電気的に絶縁されている。図4に示す第2素線103群の間隔D2は、第2素線103群が互いに絶縁される距離に基づいて設定されている。
図5に示すように、第3素線105は絶縁層110で囲繞されており、他の第3素線105や自動車ボディ10等から絶縁されている。図5に示す第3素線105群の間隔D3は、第3素線105群が互いに絶縁される距離に基づいて設定されている。第3素線105群の間隔D3は、図4に示した第2素線103群の間隔D2よりも狭い。
自動車2に取り付けられた電装機器は、導体パターン52〜66を介して電気的に接続される。それにより、従来から電装機器を電気的に接続するために利用されてきたワイヤハーネスが削減されている。また、導体パターン52〜66は、複数の部分パネルに亘って連続して伸びて形成されているので、部分パネル毎に形成された導体パターン群を互いに接続するワイヤハーネス等も必要としない。従来の自動車に比して自動車2では必要とするワイヤハーネスが少なく、ワイヤハーネスのスペースや重量が充分に削減されている。また、自動車2の製造においても、ワイヤハーネスの組付工数が削減されて、自動車2の製造工程が簡単化される。
絶縁層110が形成された自動車ボディ10等の表面は、絶縁層110によって保護されることとなり、例えば腐食することが防止される。それにより、絶縁層110が形成された自動車ボディ10等の表面は、従来の防錆塗装を省くこともできる。従来の防錆塗装膜に換えて絶縁層110を形成してもよく、自動車ボディ10等の重量が無用に重くなることがない。
自動車ボディ10の製造では、最初に自動車ボディ10を成形する。先に説明したように、自動車ボディ10は複数の金属製の部分パネルから構成されている。部分パネルとは、例えばエンジンルーム壁部12や、フロントフェンダ部14や、ルーフ部18や、フロア部20や、リアフェンダ部22や、トランクルーム底部24等を形成する金属製のパネルである。これらの部分パネルを溶接して一体化して、図1、2に示すような自動車ボディ10を成形する。
形成する絶縁層112の厚みは、後に形成する導体パターン群52〜64に予定される通電電流や印加電圧に応じて設定するとよい。
絶縁層112は、自動車ボディ10の表面10aの導体パターン群52〜66を形成する領域のみに形成してもよいし、自動車ボディ10の表面10aの全域に形成してもよい。また、自動車ボディ10の他の表面10bにも併せて形成してもよい。
最初に、第1素線101で導体パターン群52〜64を形成する方法を説明する。
形成した絶縁層112の表面112aを活性化させる。表面112aを活性化するためには、クロム酸溶液等を用いて表面112aを酸洗いすればよい。この酸洗い処理は、後の金属めっき処理のための下地処理である。図6において、絶縁層112の表面112a上に記された細かな斜線は、表面112aが活性化されていることを示している。
絶縁層112の表面112aにマスク層122を形成することにより、活性化された絶縁層112の表面112aが、導体パターン群52〜64の形状に合わせて露出する。即ち、形成する導体パターン群52〜64のパターン形状に合わせて、絶縁層112の表面112aが活性化されてめっき下地処理がなされたこととなる。
続いて、自動ボディ10の図面下方の表面10bと、絶縁層110の図面上方の表面110aに、塗装色の塗装膜120を形成すると、図3に示した状態となる。
第2素線103の形成においても、第1素線101の形成と同様に、自動車ボディ10の表面10aに絶縁層112を形成する(図6参照)。ただし、絶縁層112の表面112aを活性化する必要はない。
続いて、図10に示すように、絶縁層112の表面112aに導電性インクを塗布して第2素線103を形成して、導体パターン群52〜64を描画する。このとき、導電性インクをインクジェット法で塗布して第2素線103を描画するとよい。導電性インクを吐出するインクジェットノズルは、ヘッドの位置や方向を自由に変更することができ、第2素線103を形成する位置やパターン形状を自由に変更することができる。表面112aの起伏が大きい場合にも、導体パターン52〜54を正確に描画して形成することができる。
続いて、第2素線103群を囲繞するように、絶縁層112の表面112a上に絶縁層を形成し、図4に示した絶縁層110を形成する。そして、自動ボディ10の図面下方の表面10bと、絶縁層110の図面上方の表面110aに、塗装膜120を形成すると、図4に示した状態となる。
図11に示すように、自動車ボディ10の表面10aに絶縁層116を形成する。絶縁層116は、図6に示した絶縁層112よりも厚く形成するとよい。このとき、図6に示した絶縁層112の表面112aに、絶縁層を追加して絶縁層116形成してもよいし、あるいは、自動車ボディ10の表面10aに最初から絶縁層116を形成してもよい。
続いて、第3素線105を形成する位置に対応して、絶縁層116の表面116aに溝116bを形成する。溝116bは、例えば収束イオン線を照射して形成することができる。この方式であれば、開口幅が狭くて深さが深い溝116bを形成することもできる。ここでは、溝116bの開口幅がW3であり、溝116b群の間隔をD3として並べて形成する。絶縁層116の厚みは、形成する溝116bの深さに応じて設定するとよい。
続いて、図12に示すように、絶縁層116の溝116b内に導電性インクを塗布する。このとき、導電性インクをインクジェット法で噴射すれば、開口幅の狭い溝116bにも導電性インクを注入することができる。溝116b内の塗布された導電性インクは、幅がW3の第3素線105を形成する。第3素線105群は、距離D3の間隔で並んで形成される。
続いて、第3素線105群を囲繞するように、絶縁層116の表面116a上に絶縁層を形成し、図5に示した絶縁層110を形成する。そして、自動ボディ10の図面下方の表面10bと、絶縁層110の図面上方の表面110aに、塗装色の塗装膜120を形成すると、図5に示した状態となる。
一方、図12に示したように、第3素線105は、絶縁層116に形成された溝116b内に導電性インクが塗布されて形成される。溝116b内に塗布された導電性インクの断面形状は、溝116bの断面形状に基づく。例えば、開口幅が狭くて深さの深い溝116bを形成しておけば、幅が狭くて断面積の大きい第3素線105を形成することができる。単位長さ当たり同一量の導電性インクを塗布する場合、平面上に導電性インクを塗布する第2素線103に比して、第3素線105では幅を狭く形成することができる。それにより、第3素線105を用いると高い集積度で導体パターン群52〜64を形成することができる。
例えば本発明は、電気自動車やハイブリッドカー等に採用することが有効である。電気自動車やハイブリッドカーでは、駆動用モータやバッテリ等が車両全体に配置される。それにより、必要とされるワイヤハーネスが大幅に増加する。本発明の技術を実施した自動車ボディ等を利用すれば、必要とされるワイヤハーネスを削減することができる。
また例えば、本発明で形成される導体パターンは、電装機器を接続するための配線回路用に限定されない。導体パターンを形成する素線の一部を、電気抵抗率の異なる導電性材料で形成して、抵抗体等の電気素子を形成することもできる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
10・・自動車ボディ
32・・エンジンフード
34・・トランクフード
36a〜36d・・ドア外板
52、54、56、58、60、62、64、66・・導体パターン
72、74、76、78・・端子台
101・・第1素線
103・・第2素線
105・・第3素線
Claims (5)
- 自動車のボディであり、
その強度を確保している金属製の構造パネルを有しており、
その金属製の構造パネルの少なくとも一面を少なくとも部分的に覆う絶縁層が形成されており、
その絶縁層に導電性材料によって導体パターンが形成されており、
その導体パターンは、溶接により一体化されて構造パネルを形成している少なくとも2以上の部分パネルに亘って連続して伸びていることを特徴とする自動車のボディ。 - 強度を確保する金属製の構造パネルを有する自動車のボディの製造方法であって、
複数の金属製の部分パネルを溶接して一体化し、前記構造パネルを成形する工程と、
前記構造パネルの表面の少なくとも一部に絶縁層を形成する工程と、
当該絶縁層の表面に導電性材料によって導体パターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とする自動車のボディの製造方法。 - 前記導体パターンを形成する工程では、形成する導体パターンに合わせて絶縁層の表面にめっき下地処理を行い、そのめっき下地処理された絶縁層の表面に金属めっき層を形成して導体パターンを形成することを特徴とする請求項2に記載の自動車のボディの製造方法。
- 前記導体パターンを形成する工程では、導電性インクをインクジェット法で塗布して導体パターンを描画することを特徴とする請求項2に記載の自動車のボディの製造方法。
- 前記導電性インクをインクジェット法で塗布して導体パターンを描画するに先立って、絶縁層の表面に導体パターンに合わせて溝を形成しておき、その溝内に導電性インクを塗布することを特徴とする請求項4に記載の自動車のボディの製造方法。
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