JP5673635B2 - パネル部品評価方法、パネル部品評価装置および自動車用パネル部品の製造方法 - Google Patents
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しかし、キャラクターラインを配する際の問題として、「飛び移り」がある。ここで言う「飛び移り」とは、キャラクターライン上またはキャラクターライン近傍に負荷がかかった際、負荷が飛び移り荷重を超えたときにキャラクターラインが折れてしまう現象であり、キャラクターラインが折れる際に、パネル部品がポコンと飛び移るように一気に変形するため、飛び移りと呼ばれている。
ところで、特許文献1および特許文献2には、パネル部品の形状から剛性を予測する技術が記載されている。また、特許文献3には、板部材の所定点に対し負荷を加えた際の当該板部材の負荷方向の耐荷重量としてデント剛性を予測する技術が記載されている。
また、特許文献3に記載された技術では、デント剛性を予測するためにキャラクターラインの位置を変数としているため、キャラクターラインそのものの剛性については予測できないという問題がある。
P=(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1))
ただし、
P:飛び移り荷重(N)、
t:自動車用パネル部品の板厚(mm)、
θ:キャラクターラインの開き角(°)、
q:q=ln(R1)×ln(R2)、
R1,R2:自動車用パネル部品のキャラクターラインを構成する二つの凸曲面の曲率半径(mm)、
a1〜e1:定数。
P'=(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2)
ただし、
P': 張り剛性(N/mm)
t:自動車用パネル部品の板厚(mm)、
q:q=ln(R1)×ln(R2)、
R1,R2:自動車用パネル部品のキャラクターラインを構成する二つの凸曲面の曲率半径(mm)、
θ:キャラクターラインの開き角(°)、
Rt:キャラクターライン頂点部の曲率半径(mm)、
a2〜e2:定数。
請求項6の発明は、請求項5に記載のパネル部品評価装置において、前記対数積演算部で算出された対数積、前記自動車用パネル部品の板厚、前記キャラクターラインの開き角および前記キャラクターラインの頂点部の曲率半径に基づいて前記自動車用パネル部品の張り剛性を演算する張り剛性演算部を備えたことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項4に記載の方法により予測された張り剛性の予測値を目標値と比較し、前記張り剛性の予測値が目標値以上に達した後に前記自動車用パネル部品の試作を行うことを特徴とする。
請求項3及び4の発明によれば、デザインされた自動車用パネル部品を試作する際にキャラクターライン上あるいはキャラクターライン近傍の張り剛性を容易に評価することができる。
請求項6の発明によれば、デザインされた自動車用パネル部品を試作する際にキャラクターライン上あるいはキャラクターライン近傍の飛び移り荷重と張り剛性を容易に評価することができる。
請求項8の発明によれば、自動車用パネル部品の張り剛性が目標値に達するまで自動車用パネル部品の試作を繰り返して行う必要がない。従って、自動車用パネル部品をデザインしてから量産化するまでに要する期間の短縮とコストの低減を図ることができる。
図1は、自動車用ドアパネルの一例を示す図である。図1に示される自動車用パネル部品1はキャラクターライン2および取っ手用エンボス3を有し、キャラクターライン2は二つの凸曲面4a,4bによって構成されている。
ここで、キャラクターライン2を構成する二つの曲面の組合せとしては、凸曲面と凸曲面、凸曲面と凹曲面、凹曲面と凹曲面の三通りが考えられるが、本発明の一実施形態では、図1に示すように、キャラクターライン2が二つの凸曲面4a,4bによって構成されるものを対象としている。
なお、ここで言うキャラクターラインの開き角とは、キャラクターライン頂点部の曲率半径部Rtと凸曲面4a,4bとの境界部における二つの接線5a,5bがなす角度のことである。また、キャラクターライン頂点部の曲率半径とは、凸曲面4aと凸曲面4bとの間の曲面部の曲率半径のことである。
有限要素解析モデルの作製は、Altair社のHyperMeshを用いて行った。そして、解析モデルのメッシュサイズはキャラクターライン近傍が0.5mm、パネル端部が5mm、その中間はなめらかにメッシュが繋がるようなサイズとした。また、要素はシェル要素を用いて解析モデルの四辺を併進拘束とした。
P=(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1)) ‥‥(1)
P’=(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2) ‥‥(2)
q=ln(R1)×ln(R2) ‥‥(3)
なお、定数a1〜e1、a2〜e2の値は試験に用いる圧子形状によって変化するが、試験および解析によって得られるものである。
図6は、本発明に係る自動車用パネル部品の製造方法の一実施形態を示す図である。ドアパネル等の自動車用パネル部品はデザイン、設計および試作を経て製造されるが、本発明の一実施形態では、図6に示すように、自動車用パネル部品のデザインと設計をデザイン工程S1及び設計工程S2で行ったならばステップS3に進み、自動車用パネル部品の飛び移り荷重Pと張り剛性P’を式(1)及び式(2)から予測する。
飛び移り荷重Pおよび張り剛性P’の予測値が目標値以上の場合はステップS5に進み、自動車用パネル部品の試作を行う。そして、試作された自動車用パネル部品の形状等をチェックした後にステップS6に進み、自動車用パネル部品の量産を行う。
また、飛び移り荷重と張り剛性を予測する場合は、板厚t、キャラクターライン開き角θ、凸曲面4a,4bの曲率半径R1,R2、キャラクターライン頂点部の曲率半径Rtをコンピュータに入力して自動車用パネル部品の飛び移り荷重と張り剛性を予測することが望ましい。
従って、本発明を適用した場合は仮に3回ループをまわした場合、デザイン終了から量産化するまでに必要な期間は19ヶ月程度となり、従来の工程を経た場合と比較して21%期間を短縮することが可能となる。また、それに伴い金型修正等の工数も削減することが可能となる。
また、自動車用パネル部品の裏側に補強部材を配して張り剛性を確保する必要もないので、自動車用パネル部品の軽量化を図ることができる。
さらに、図5に示す実施形態では、自動車用パネル部品の飛び移り荷重を演算する飛び移り荷重演算部と、自動車用パネル部品の張り剛性を演算する張り剛性演算部とを備えたものを例示したが、飛び移り荷重演算部および張り剛性演算部のいずれか一方のみを備えたものであってもよい。
また、本発明の一実施形態を用いてパネル部品上に効果的にキャラクターラインを配することにより、パネル部品の軽量化が可能となる。
自動車用パネル部品の例として、板厚が0.7mmのドアパネルを図9及び図10に示す。ドアパネルの素材としては、引張強度340MPa級の鋼板(弾性率:210GPa、降伏強度:235MPa、引張強度:345MPa、全伸び:40%)を用いた。図9及び図10に示されるドアパネル6の張り剛性を図11に示す方法で測定した。すなわち、ドアパネル6上のA点(図10参照)に直径45mmの円筒形のゴム圧子7を押圧し、このときのA点の変位を変位計8で測定した。そして、A点の変位が0.5mmになったときの張り剛性をロードセル9で測定した。その結果、ドアパネル6(板厚0.7mm)の張り剛性の測定値は40N/mmであった。
補強部材10の寸法を小さくし、適切な張り剛性を狙うことも可能であるが、トライアンドエラーが必要となり、大きな時間が必要となる。また、寸法を小さくできたとしても補強部材10を入れなければならないという事実に変わりは無く、板厚を減少させることによる軽量化効果を最大限に発揮することはできない。
キャラクターラインの開き角θを170°とし、キャラクターライン2を図14に示す位置に配したときの張り剛性を調査した結果を表2に示す。
さらに、実施例1で用いたR1、R2、θの各値と、表3に示す値を定数a1〜e1の値として式(1)に代入することにより、A点上を通るキャラクターラインを配した際の飛び移り荷重を求めることが可能となる。
(R1,R2,Rt,θ,t)=(1500,1500,10,170,0.65)
という寸法要件は飛び移り荷重においても問題は無い。
2…キャラクターライン
3…取っ手用エンボス
4a,4b…凸曲面
6…ドアパネル
7…ゴム圧子
8…変位計
9…ロードセル
10…補強部材
51…パネル部品評価装置
52…入力部
53…対数積演算部
54…飛び移り荷重演算部
55…比較部
56…張り剛性演算部
57…比較部
58…出力部
Claims (8)
- 二つの凸曲面から構成されるキャラクターラインを有する自動車用パネル部品を評価するパネル部品評価方法であって、前記自動車用パネル部品の板厚と、前記二つの凸曲面の曲率半径と、前記キャラクターラインの開き角とに基づいて、前記自動車用パネル部品の飛び移り荷重を予測することを特徴とするパネル部品評価方法。
- 前記自動車用パネル部品の飛び移り荷重を下式から予測することを特徴とする請求項1に記載のパネル部品評価方法。
P=(t2/e1)×((a1×θ+b1)×q+(c1×θ+d1))
ただし、
P:飛び移り荷重(N)、
t:自動車用パネル部品の板厚(mm)、
θ:キャラクターラインの開き角(°)、
q:q=ln(R1)×ln(R2)、
R1,R2:自動車用パネル部品のキャラクターラインを構成する二つの凸曲面の曲率半径(mm)、
a1〜e1:定数。 - 二つの凸曲面から構成されるキャラクターラインを有する自動車用パネル部品を評価するパネル部品評価方法であって、前記自動車用パネル部品の板厚と、前記二つの凸曲面の曲率半径と、前記キャラクターラインの開き角と、前記キャラクターラインの頂点部の曲率半径に基づいて、前記自動車用パネル部品の張り剛性を予測することを特徴とするパネル部品評価方法。
- 前記自動車用パネル部品の張り剛性を下式から予測することを特徴とする請求項3に記載のパネル部品評価方法。
P'=(t2/e2)×(a2×q+b2×θ+c2×Rt+d2)
ただし、
P': 張り剛性(N/mm)
t:自動車用パネル部品の板厚(mm)、
q:q=ln(R1)×ln(R2)、
R1,R2:自動車用パネル部品のキャラクターラインを構成する二つの凸曲面の曲率半径(mm)、
θ:キャラクターラインの開き角(°)、
Rt:キャラクターライン頂点部の曲率半径(mm)、
a2〜e2:定数。 - 二つの凸曲面から構成されるキャラクターラインを有する自動車用パネル部品を評価するパネル部品評価装置であって、前記二つの凸曲面の曲率半径の対数積を演算する対数積演算部と、該対数積演算部で算出された対数積と前記自動車用パネル部品の板厚および前記キャラクターラインの開き角に基づいて前記自動車用パネル部品の飛び移り荷重を演算する飛び移り荷重演算部と、を備えたことを特徴とするパネル部品評価装置。
- 前記対数積演算部で算出された対数積、前記自動車用パネル部品の板厚、前記キャラクターラインの開き角および前記キャラクターラインの頂点部の曲率半径に基づいて前記自動車用パネル部品の張り剛性を演算する張り剛性演算部を備えたことを特徴とする請求項5に記載のパネル部品評価装置。
- 請求項2に記載の方法により予測された飛び移り荷重の予測値を目標値と比較し、前記飛び移り荷重の予測値が目標値以上に達した後に前記自動車用パネル部品の試作を行うことを特徴とする自動車用パネル部品の製造方法。
- 請求項4に記載の方法により予測された張り剛性の予測値を目標値と比較し、前記張り剛性の予測値が目標値以上に達した後に前記自動車用パネル部品の試作を行うことを特徴とする自動車用パネル部品の製造方法。
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