JP4993473B2 - 自動車クロージャー部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車クロージャー部品、とくにフード（ボンネット）、ドア、トランクのような自動車クロージャー部品の製造方法に関する。

従来、ボンネット、ドア、トランクなどの自動車クロージャー部品を構成する材料は、機能性に応じて決められており、アルミニウム、鋼、樹脂、カーボンファイバーなど多種多用の材料とそれに適した接合手法が必要とされている。

近年、歩行者保護のため自動車ボンネットへのアルミニウム材の適用が進んでいるが、その形状や加工方法、接合方法についてはまだ十分に開発されたとはいえず、多くの場合、ボンネットの製造は、ボンネットを構成するアウターパネルとインナーパネルを凹凸のある形状にプレス成形し、アウターパネルの外周の大部分をヘム加工して、ヘム加工部にインナーパネルを挿着し両者を接着することにより行われていた。

また、補強材との接合には、抵抗スポット溶接、リベット接合、クリンチ、ＦＳＷ（摩擦攪拌接合）、レーザ溶接、アーク溶接、ボルトナットによる結合が用いられてきた。しかしながら、これらの接合手法においては、いずれも接合部の両側に圧痕や溶融部が形成されるため外観上の難点がある。前記の接着は強度が十分でないとともに劣化の問題があり、他の接合法との組み合わせを余儀なくされる場合が多く、また施工時も塗布や養生に手間がかかるため生産性が劣る。

上記の接合方法に対して、金属板を重ねて配置し、片側にコイルを配置して、コイルに放電電流を急激に流し、金属板に渦電流を生じさせてジュール加熱するとともに、金属板を互いに押し付け合う方向に向かって作用する電磁力を瞬間的に発生させて、金属板同士を衝突させ、固相接合する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２、非特許文献参照）。
特開平１１−１９２５６２号公報 特開２００４−４２０８５号公報 溶接学会平成１７年度春季大会講演概要集、１２８頁、相沢友勝、岡川啓悟、辺見信夫「金属薄板の周回電磁シーム溶接」

本発明は、上記の接合方法をボンネット、その他の自動車クロージャー部品の製造に適用した場合、従来の問題を解消し得る接合部を形成することができることを見出した結果としてなされたものであり、その目的は、接合部に圧痕や溶融部が形成されることがなく外観に優れ、十分な強度を有する接合部をそなえた自動車クロージャー部品の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による自動車クロージャー部品の製造方法は、プレス成形された金属製のアウターパネルとインナーパネルを電磁シーム圧接して自動車クロージャー部品を製造する方法であって、アウターパネルとインナーパネルを重ね合わせ、その接合部位を、互いに押し付け合い得る状態あるいは間隙がある状態とし、アウターパネル側に裏当て治具を配置し、インナーパネル側に圧接用コイルを配置して、電磁力による板厚減少がインナーパネル側に生じるようにして、アウターパネルとインナーパネルを端縁部または端縁部と中央部で電磁シーム圧接することを特徴とする。

請求項２による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項１において、前記端縁部が、アウターパネルの端部にヘム加工部を形成し、該ヘム加工部にインナーパネルを差込んで形成された３枚重ねのものであることを特徴とする。

請求項３による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項１において、前記端縁部が、アウターパネルの端部にヘム加工部が形成されるとともに、該ヘム加工部の内方にアウターパネルとインナーパネルによりフランジ部を形成してなるものであり、該フランジ部を接合部位として電磁シーム圧接することを特徴とする。

請求項４による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記アウターパネルとインナーパネルの間にシール剤、クッション剤または接着剤を介在することを特徴とする。

請求項５による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項２において、前記３枚重ねの端縁部にシール剤または接着剤を充填することを特徴とする。

請求項６による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記アウターパネルおよびインナーパネルの一方がアルミニウム（合金を含む、以下同じ）板、他方がアルミニウム板、鋼板またはめっき鋼板の組み合わせからなることを特徴とする。

請求項７による自動車クロージャー部品の製造方法は、請求項１〜６のいずれかにおいて、自動車クロージャー部品がフード、ドアまたはトランクであることを特徴とする。

本発明によれば、接合部に圧痕や溶融部が形成されることがなく外観に優れ、十分な強度を有し、劣化の問題もなく、施工時の生産性も良好な自動車クロージャー部品およびその製造方法が提供される。

本発明の自動車クロージャー部品は、プレス成形された金属製のアウターパネルとインナーパネルからなり、端縁部が電磁シーム圧接されていることを特徴とするものであり、端縁部の電磁シーム圧接はつぎのように行われる。

アウターパネルとインナーパネルとを重ね合わせ、その接合部位を、互いに押し付け合い得る状態、あるいは数ｍｍ以内の間隙がある状態とし、アウターパネル側に裏当て治具を配置し、インナーパネル側に圧接用コイルを配置して、圧接用コイルに瞬間大電流を流し、コイル側に位置するインナーパネルの接合部位に、アウターパネルとインナーパネルとを互いに押し付け合う方向に向かって作用する電磁力を瞬間的に発生させて、接合部位において、アウターパネルとインナーパネルとを衝突させ、接合部位を瞬間的に圧接させることにより一体化する。圧接部は、使用形態に応じて、直線状、曲線状、円周状、あるいは交差状とすることができる。

以下、自動車クロージャー部品としてフードを例として電磁シーム圧接の実施形態について説明する。図１のＥ−１に示すように、重ね合わせたアウターパネル２とインナーパネル３からなるフード１の端縁部Ｅを電磁シーム圧接する場合の第１の実施形態においては、アウターパネル２の端部にヘム加工部４を形成し、ヘム加工部４にインナーパネル３の端部を差込んで形成された３枚重ねの端縁部が電磁シーム圧接される。この場合、端縁部において、種々の形状に成形されたアウターパネル２（意匠面）側に裏当て治具を当て、インナーパネル３側にコイルを配置して電磁シーム圧接を行うのが好ましい。

第２の実施形態は、図１のＥ−２に示すように、図１のＥ−１に示す３枚重ねの端縁部にシリコーンなどのシール剤またはエポキシ樹脂などの接着剤が充填されているものであり、一層強固な接合が得られる。

第３の実施形態は、図１のＥ−３に示すように、フード１の端縁部Ｅが、アウターパネル２の端部にヘム加工部４が形成されるともに、ヘム加工部４の内方にアウターパネル２とインナーパネル３によりフランジ部５を形成してなり、フランジ部５が電磁シーム圧接されているもので、フランジ部５を必要とするフードに適用される。

重ね合わせたアウターパネル２とインナーパネル３からなるフード１の端縁部Ｅのみでなく、中央部Ｃも電磁シーム圧接する場合の実施形態について説明すると、第１の実施形態は、図２に示すように、フード１の縦方向に複数の電磁シーム圧接部６を形成するものである。

この場合は、種々の形状にプレス成形されたアウターパネル２側（意匠面側）に裏当て治具８を配置し、インナーパネル３側にコイル９を配置し、電磁力による板厚減少に起因するパネルの窪みがインナーパネル３側に生じるようにして、アウターパネル２とインナーパネル３とを中央部Ｃで電磁シーム圧接し、電磁シーム圧接部６を形成する。

第２の実施形態は、図３に示すように、フード１に複数の円形状または楕円形状の電磁シーム圧接部７を形成するものである。この場合は、種々の形状にプレス成形されたアウターパネル２側（意匠面側）に裏当て治具８を配置し、インナーパネル３側にコイル９を配置し、電磁力による板厚減少に起因するパネルの窪みがインナーパネル３側に生じるようにして、アウターパネル２とインナーパネル３とを中央部Ｃで電磁シーム圧接し、電磁シーム圧接部７を形成する。

図２に示す縦方向に複数の電磁シーム圧接部６を形成したフード１、および図３に示す複数の円形状の電磁シーム圧接部７を形成したフード１のアウターパネル２とインナーパネル３の間にシリコーンなどのシール剤、ウレタンなどのクッション剤またはエポキシ樹脂などの接着剤を介在させ、歩行者保護を目的とするフードを構成することもできる。

本発明においては、アウターパネルおよびインナーパネルは金属板からなるが、アウターパネルおよびインナーパネルの一方がアルミニウム板、他方がアルミニウム板、鋼板またはめっき鋼板の組み合わせとするのが望ましい。アウターパネルおよびインナーパネル共にアルミニウム板なる構成する場合には、アウターパネルに比べインナーパネルをより薄くして、あるいはアウターパネルに比べインナーパネルをより軟質として、意匠性の重要なアウターパネルの変形を抑えることが望ましい。

以上、本発明の自動車クロージャー部品について、フード（ボンネット）を例として説明したが、本発明は、ドアやトランクにも適用することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
アルミニウム製アウターパネル（６０６１合金、調質：Ｔ４、板厚：１.１ｍｍ）とアルミニウム製インナーパネル（６０６１合金、調質：Ｔ４、板厚：０.９ｍｍ）とを所定形状にプレス成形し、これらのアウターパネルとインナーパネルを重ね合わせてフードに成形する。

図１のＥ−１に示すように、アウターパネル２の端部にヘム加工部４（曲げ半径：Ｒ）を形成し、ヘム加工部４にインナーパネル３の端部を差込んで３枚重ねの端縁部Ｅを形成した。端縁部Ｅのアウターパネル２側に裏当て治具８を当て、インナーパネル３側にフード１の端縁部Ｅの長さの線状の電極コイル９を配置して、１０ｋＶの電圧で通電し、パネルに渦電流を発生させてパネル同士を衝突させ、数μｓで電磁シーム圧接を行った。その結果、ヘム加工部のＲは平坦化され、フードとして十分な接合強度を有していた。

実施例２
実施例１において、図１のＥ−２に示すように、ヘム加工部４にシリコン系充填剤を塗布して電磁シーム圧接を行った。フード１の端縁部Ｅには充填剤が途切れることなく塗布、密封されたフードが形成され、フードとして十分な接合強度を有していた。

実施例３
アルミニウム製アウターパネル（５１８２合金、調質：Ｏ材、板厚：１ｍｍ）とアルミニウム製インナーパネル（５１８２合金、調質：Ｏ材、板厚：１ｍｍ）とを所定形状にプレス成形し、これらのアウターパネルとインナーパネルを重ね合わせてフードに成形する。

図１のＥ−３に示すように、アウターパネル２の端部にヘム加工部４を形成し、ヘム加工部４の内方にアウターパネル２とインナーパネル３によりフランジ部５を形成し、図１のＥ−３に示すように、裏当て治具８と端縁部Ｅの長さの線状の電極コイル９を配置して、１０ｋＶの電圧で通電し、パネルに渦電流を発生させてパネル同士を衝突させて電磁シーム圧接を行ったところ、接合部はフードパネルとして十分な強度をそなえていた。

実施例４
実施例１において、図１のＥ−１に示すように、３枚重ねの端縁部Ｅのアウターパネル２側に裏当て治具８を当て、インナーパネル３側にフード１の端縁部Ｅの長さの線状の電極コイル９を配置した。

また、図２に示すように、フード１の中央部Ｃも電磁シーム圧接し、フード１の縦方向に複数の電磁シーム圧接部６を形成するために、フード中央部のアウターパネル２側に裏当て治具８を当て、インナーパネル３側に電極コイル９を配置した。

端縁部Ｅと中央部Ｃに配置した電極コイル９、９に同時に通電してパネルに渦電流を発生させ、パネル同士を衝突させて、フードの端縁部Ｅと中央部Ｃとを同時に電磁シーム圧接した。その結果、図２に示すように、フード中央部の縦方向に、複数本の波型に窪んだ電磁シーム圧接部６がインナーパネル側に形成された。

得られたフードについて、アウターパネル側から人頭を模したハンマーをぶつける衝撃試験を行ったところ、人頭を破壊しない規定値の衝撃吸収性をそなえていることが確認された。

実施例５
実施例４において、図１のＥ−１に示すように、３枚重ねの端縁部Ｅのアウターパネル２側に裏当て治具８を当て、インナーパネル３側にフード１の端縁部Ｅの長さの線状の電極コイル９を配置するとともに、図３に示すように、フード１の中央部Ｃにも複数の楕円形状の電磁シーム圧接部７を形成するために、フード中央部のアウターパネル２側に裏当て治具８を当て、インナーパネル３側に電極コイル９を配置した。

端縁部Ｅと中央部Ｃに配置した電極コイル９、９に同時に通電してパネルに渦電流を発生させ、パネル同士を衝突させて、フードの端縁部Ｅと中央部Ｃとを同時に電磁シーム圧接した。その結果、図３に示すように、フード中央部に、複数の波型に窪んだ楕円形状の電磁シーム圧接部７がインナーパネル側に形成された。

得られたフードについて、アウターパネル側から人頭を模したハンマーをぶつける衝撃試験を行ったところ、人頭を破壊しない規定値の衝撃吸収性をそなえていることが確認された。

フードの端縁部を電磁シーム圧接するための本発明による実施形態を示す図である。 フードの中央部を電磁シーム圧接するための本発明による実施形態を示す図である。 フードの中央部を電磁シーム圧接するための本発明による他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１ フード
２ アウターパネル
３ インナーパネル
４ ヘム加工部
５ フランジ部
６ 電磁シーム圧接部
７ 電磁シーム圧接部
８ 裏当て治具
９ 電極コイル
Ｅ 端縁部
Ｃ 中央部

Claims (7)

1. プレス成形された金属製のアウターパネルとインナーパネルを電磁シーム圧接して自動車クロージャー部品を製造する方法であって、アウターパネルとインナーパネルを重ね合わせ、その接合部位を、互いに押し付け合い得る状態あるいは間隙がある状態とし、アウターパネル側に裏当て治具を配置し、インナーパネル側に圧接用コイルを配置して、電磁力による板厚減少がインナーパネル側に生じるようにして、アウターパネルとインナーパネルを端縁部または端縁部と中央部で電磁シーム圧接することを特徴とする自動車クロージャー部品の製造方法。
2. 前記端縁部が、アウターパネルの端部にヘム加工部を形成し、該ヘム加工部にインナーパネルを差込んで形成された３枚重ねのものであることを特徴とする請求項１記載の自動車クロージャー部品の製造方法。
3. 前記端縁部が、アウターパネルの端部にヘム加工部が形成されるとともに、該ヘム加工部の内方にアウターパネルとインナーパネルによりフランジ部を形成してなるものであり、該フランジ部を接合部位として電磁シーム圧接することを特徴とする請求項１記載の自動車クロージャー部品の製造方法。
4. 前記アウターパネルとインナーパネルの間にシール剤、クッション剤または接着剤を介在することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車クロージャー部品の製造方法。
5. 前記３枚重ねの端縁部にシール剤または接着剤を充填することを特徴とする請求項２記載の自動車クロージャー部品の製造方法。
6. 前記アウターパネルおよびインナーパネルの一方がアルミニウム（合金を含む、以下同じ）板、他方がアルミニウム板、鋼板またはめっき鋼板の組み合わせからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動車クロージャー部品の製造方法。
7. 自動車クロージャー部品がフード、ドアまたはトランクであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自動車クロージャー部品の製造方法。

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