JP6119112B2 - 車両用樹脂部品及びその射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内外装部品に用いる車両用樹脂部品及びその射出成形方法に関する。

一般に、自動車の内外装部品（例えば、バンパーやクォータトリムなど）には、デザイン上の見映えを重視する意匠面を有するパネル本体と、パネル本体の剛性を確保するための補強リブとを備えている。また、自動車の内外装部品は、パネル本体と補強リブを一体的に成形するとともに、意匠面の自由度を高めるために、射出成形方法によって製造された車両用樹脂部品であることが多い。
この車両用樹脂部品には、近年の地球環境問題に対応するため、一層の薄肉化と高剛性化が求められている。
そのため、車両用樹脂部品の意匠面における見映えを確保しつつ、薄肉化と高剛性化を実現する技術が開発されている（例えば、特許文献１−３参照）。

特許文献１の技術は、軽量でかつ高い強度を発揮する自動車用ドアに関するものである。具体的には、ドア本体部の車外側部分を構成し、略全体がハニカム構造体により形成された第１ドア構成体と、ドア本体部の車内側部分を構成し、同じく略全体がハニカム構造体により形成された第２ドア構成体とを有するとともに、各ハニカム構造体が車内外から封止板部で封止され、封止板部の少なくとも１部で第１ドア構成体と第２ドア構成体とが接合されたことを特徴とする。

また、特許文献２の技術は、ひけを発生させることなく、曲げ剛性を増大させ、かつ成形型の損傷を効果的に防止する射出成形部品およびその製造方法に関するものである。具体的には、バンパー本体等からなる部品本体部の裏面に、厚肉の第１補強リブを設け、第１補強リブに沿って薄肉の第２補強リブを設けた上で、第１補強リブの基端部に中空部を形成したことを特徴とする。さらに、第１補強リブ及び第２補強リブと交差する第３補強リブを形成し、第３補強リブの部品本体部に対する接続部を薄肉に形成したことを特徴とする。

また、特許文献３の技術は、車両の外部露出位置に設けられる板状体を有する樹脂成形部品において、その裏面に４本以上の補強リブが略一点に集中する配置での見映え低下を抑えつつ剛性を確保する車両用樹脂成形部品に関するものである。具体的には、４本以上の補強リブが集中する一点に環状リブを形成して、環状リブに各補強リブの端部を接続したことを特徴とする。

特開２００９−２６２９１６号公報 特開平９−２０１８４０号公報 特開２００１−１３８９７２号公報

しかしながら、特許文献１−３には、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献１の技術では、例えば、第１ドア構成体において、ハニカム構造体が車内外から封止板部で封止されているので、意匠面を有する車外側の封止板部（パネル本体に相当）とハニカム構造体の隔壁（補強リブに相当）と車内側の封止板部の内、少なくとも一つは別体として成形した上で、成形後に接合しなければならない。そのため、特許文献１の第１ドア構成体を製造するには、二つ以上の成形型と接合装置が必要となり、設備費や加工工数が増加する。また、ハニカム構造体を車内側から封止する封止板部の重量が増加して、軽量化の要請に十分こたえることができない。

また、特許文献２の技術では、厚肉の第１補強リブを設けているので、厚肉の分だけ重量が増加する。また、第１補強リブの基端部に中空部を形成するので、ガス供給源からガス供給路を介して基端部にガスを供給する特殊なガス供給装置が必要となる。また、第３補強リブの部品本体部に対する接続部を薄肉に形成するので、薄肉となる接続部（負角部）にスライド型を設ける必要がある。スライド型を設けるため成形型の構造が複雑となり、設備費が増加する。また、成形型の構造が複雑であるので、故障率も高くなる。

また、特許文献３の技術では、環状リブに補強リブが接続する接続部において、リブ集中本数が４本以上の場合に比較すれば、３本とすることによって、接続部の断面積を減らすことができるが、補強リブ接続部での板状体のひけが一般部より大きくなりやすい状況は、依然として残ってしまう。特に、板状体の肉厚を薄くすると、ひけが発生しやすくなる。そのため、板状体の更なる薄肉化には限界がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な構造及び方法で、パネル本体及び補強リブ全体の薄肉化と高剛性化を実現できる車両用樹脂部品及びその射出成形方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用樹脂部品及びその射出成形方法は、次のような構成を有している。
（１）表面側に意匠面を有するパネル本体と、該パネル本体の裏面側に互いに交差しながら突設する複数の補強リブとを備える車両用樹脂部品であって、
前記補強リブの先端部が開放されていること、
前記補強リブが交差する交差部には、撓み部を有すること、
前記撓み部は、前記交差部の各リブ高さを一般部のリブ高さより低くして前記交差部の先端部に切欠き形状が形成され、前記パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、前記切欠き形状を拡開させながら弾性変形領域での変形が可能であることを特徴とする。

（２）（１）に記載された車両用樹脂部品において、
前記交差部には、先端部が開放された薄肉筒状体を有することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載された車両用樹脂部品において、
前記補強リブは、放射状に交差していることを特徴とする。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された車両用樹脂部品の射出成形方法であって、
前記補強リブ用キャビティの型冷却温度は、前記パネル本体用キャビティの型冷却温度より高いことを特徴とする。
（５）（４）に記載された車両用樹脂部品の射出成形方法において、
前記車両用樹脂部品の射出成形型には、射出成形後に前記補強リブを押出す押出しピンを備え、
前記押出しピンの摺動部から前記補強リブ用キャビティ内のガスを逃がすことを特徴とする。

次に、本発明に係る車両用樹脂部品及びその射出成形方法の作用及び効果について説明する。
（１）表面側に意匠面を有するパネル本体と、該パネル本体の裏面側に互いに交差しながら突設する複数の補強リブとを備える車両用樹脂部品であって、補強リブの先端部が開放されていること、補強リブが交差する交差部には、撓み部を有することを特徴とするので、意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な構造で、パネル本体及び補強リブ全体の薄肉化と高剛性化を実現できる。

すなわち、補強リブの先端部が開放されているので、パネル本体の表面側に対して裏面側に向けて荷重を掛けたとき、補強リブの先端部が弾性変形して撓みやすくなる。補強リブの先端部は、弾性変形して撓むので、パネル本体への荷重を除けば、元の状態に戻ることができる。
また、補強リブが交差する交差部には撓み部を有するので、補強リブは一般部のみならず交差部においても、弾性変形して撓むので、補強リブ全体によって荷重分散することができる。そのため、パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、その荷重はパネル本体の裏面側に交差して突設する複数の補強リブを伝播して広く分散される。したがって、広く周辺の補強リブに荷重が分散されて、パネル本体及び補強リブ一本当たりに作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体及び補強リブ全体の薄肉化と、同時に、高剛性化をも実現できるのである。ここでの高剛性は、荷重を付加したときに弾性変形しても、荷重を除去したときにばねの様に復元することによって、確保することができる。

なお、補強リブの先端部が開放されていること、及び、補強リブが交差する交差部には撓み部を有することであるので、一般的な射出成形装置で成形できる。そのため、例えば、特許文献１の技術のような２つ以上の成形型や接合装置を必要としないし、特許文献３の技術のような特殊なガス供給装置を必要としない。

また、撓み部は、交差部のリブ高さを一般部のリブ高さより低くして形成したことを特徴とするので、補強リブの交差部は切欠き効果による撓みやすい形状となる。
すなわち、交差部のリブ高さが一般部のリブ高さより低いので、補強リブの交差部の先端部に切欠き形状が形成され、交差部の強度が低下して撓みやすくなる。そのため、パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、補強リブの交差部に荷重が集中して切欠き形状を僅かに拡開させながら撓むことができる。ここでの撓みは、弾性変形領域での変形である。したがって、荷重は、補強リブの交差部において一部吸収されるとともに隣接する補強リブに分散され、パネル本体や補強リブ全体に作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体及び補強リブ全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。
なお、交差部における切欠き形状は、パネル本体の肉厚、補強リブの肉厚と高さ等を考慮して最適な形状を選定することになる。

また、補強リブの交差部において、補強リブが集合するので、補強リブの一般部に比べてリブ体積が増加する傾向になる。しかし、交差部のリブ高さが一般部のリブ高さより低いので、交差部におけるリブ体積の増加を抑えることができる。そのため、射出成形時に、補強リブの交差部からパネル本体に伝達される熱量と、補強リブの一般部からパネル本体に伝達される熱量との差異を低減することができ、パネル本体の表面側にひけ等を生じにくくすることができる。
よって、パネル本体における意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な構造で、パネル本体及び補強リブ全体の更なる薄肉化と高剛性化を実現できる。

（２）（１）に記載された車両用樹脂部品において、交差部には、先端部が開放された薄肉筒状体を有することを特徴とするので、薄肉筒状体における肉厚の薄い壁部は、交差する補強リブの一般部から伝達される荷重によって径方向に撓みやすくなる。そのため、パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、薄肉筒状体の壁部が径方向に撓んで荷重を分散させ、パネル本体や補強リブ全体に作用する荷重を低減することができる。その結果、パネル本体及び補強リブ全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。

また、交差部には、先端部が開放された薄肉筒状体を有するので、中心部に中空部が形成されて交差部のリブ体積の増加を抑えることができる。そのため、射出成形時に、補強リブの交差部からパネル本体に伝達される熱量を低減でき、パネル本体の表面側にひけを一層生じにくくすることができる。
さらに、薄肉筒状体の先端部を押出しピンの当接座とすることができる。薄肉筒状体には補強リブが接合されているので、薄肉筒状体の先端部を押出しピンによって押出した場合、押出し荷重はパネル本体に略均等に伝達されて、押出し時においてパネル本体の変形が生じにくい効果がある。
よって、パネル本体における意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な構造で、パネル本体及び補強リブ全体について、より一層の薄肉化と高剛性化を実現できる。

（３）（１）又は（２）に記載された車両用樹脂部品において、補強リブは、放射状に交差していることを特徴とするので、隣接する補強リブに作用する荷重が放射状に伝達されていく。そのため、パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、隣接する補強リブを介して放射状に荷重を分散させ、パネル本体や補強リブ一本当たりに作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体及び補強リブ全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。
例えば、３本の補強リブが放射状に交差する場合は、補強リブはハニカム形状を構成する。また、６本の補強リブが放射状に交差する場合は、補強リブは三角形状を構成する。また、上記ハニカム形状と三角形状を隣接して構成することもできる。この場合、パネル本体の湾曲度合い（断面曲率等）に応じて補強リブの空間的密度を増減することによって、効果的な薄肉化と高剛性化を達成させることができる。
なお、放射状とは、直線的に放射する場合に限らず、曲線的に放射する場合を含む。また、各補強リブ間で形成する放射角度は、必ずしも同一である必要もない。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された車両用樹脂部品の射出成形方法であって、補強リブ用キャビティの型冷却温度は、パネル本体用キャビティの型冷却温度より高いことを特徴とするので、補強リブの肉厚を薄くし、リブ高さを高くしても、補強リブ用キャビティ内の樹脂流動性を高めて、補強リブに欠肉やウェルド等の欠陥が生じることを防止できる。そのため、補強リブの肉厚を薄くし、リブ高さを高くした上で、リブ強度も確保できる。
また、パネル本体用キャビティの型冷却温度と補強リブ用キャビティの型冷却温度との温度差によって、パネル本体の凝固タイミングを補強リブの凝固タイミングより早くすることができる。そのため、補強リブとの接続部においてパネル本体の表面側にひけが生じにくくなる。
よって、パネル本体における意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な方法で、パネル本体及び補強リブ全体の薄肉化と高剛性化を実現できる。

（５）（４）に記載された車両用樹脂部品の射出成形方法において、車両用樹脂部品の射出成形型には、射出成形後に補強リブを押出す押出しピンを備え、押出しピンの摺動部から補強リブ用キャビティ内のガスを逃がすことを特徴とするので、補強リブに欠肉やウェルド等の欠陥が生じることを防止できる。
すなわち、補強リブの押出しピンは、補強リブの先端部に当接する当接座を有する。また、押出しピンは、成形型に穿設された通孔を摺動するため、押出しピン外周と通孔との間には、略０．０５ｍｍ程度のクリアランスが設けられている。そして、この程度のクリアランスであるので、補強リブ用キャビティ内のガスを逃がしつつ、所定の粘度を有する溶融樹脂を漏洩させることがない。
よって、射出成形後に補強リブを押出す押出しピンを備えて、パネル本体を変形させることなく樹脂部品を成形型から取り出すことができるとともに、補強リブ用キャビティ内のガスが残留することによる欠肉等の成形欠陥を低減できる。

本発明に係る車両用樹脂部品１０であるバンパーを射出成形した半完成品の斜視図である。 図１のＡ部における裏面斜視図である。 図２のＢ部における補強リブの斜視図である。 図３における補強リブの交差部の斜視図である。 図３における交差部の薄肉筒状体の斜視図である。 図３の補強リブの一般部とパネル本体の断面図である。 本発明に係る補強リブにおいて交差部に形成する撓み部にて荷重分散させる状況を説明する模式的断面図である。 樹脂部品サンプルの切欠き有無に対する撓み量のＣＡＥ解析結果である。 樹脂部品サンプル（切欠き無し）の応力分布に対するＣＡＥ解析結果である。 樹脂部品サンプル（切欠き有り）の応力分布に対するＣＡＥ解析結果である。 本発明に係る射出成形方法において、補強リブ用キャビティ内の樹脂流動とガス抜き状況を説明する模式的型断面図である。 補強リブの一般部を押出す押出しピンの部分斜視図である。

次に、本発明に係る実施形態である車両用樹脂部品及びその射出成形方法について、図面を参照して詳細に説明する。

＜車両用樹脂部品の構造＞
まず、本発明に係る実施形態である車両用樹脂部品について、バンパーの例でその構造を説明する。図１に、本発明に係る車両用樹脂部品１０であるフロントバンパーを射出成形した半完成品の斜視図を示す。
図１に示すように、バンパー１０は左右両端が車両側面方向に湾曲した略コ字状の形状をなしている。バンパー１０の上端１６には、ラジエターグリルやフェンダとの見切り部が形成されている。また、バンパー１０のパネル本体１には、ナンバープレート取付座（中央付近）やフォグランプ取付穴（両サイド）が形成されている。これら他部品の取付座、取付穴を除く、車両外方に沿う外形面（パネル本体の表面側）が意匠面となり、外観品質（見映え）を重視して成形されている。
意匠面の見映えや、部品板厚の薄肉化及び部品全体の高剛性化等を確保するため、射出成形時における樹脂流動性を高めるべく、例えば、複数の樹脂注入部Ｒ１〜Ｒ６をパネル本体の上端１６、下端１４やフォグランプ取付穴１５等に設けている。そして、樹脂注入部Ｒ１〜Ｒ６は、射出成形後に除去する。
また、パネル本体１において、特に断面曲率の小さい箇所（例えば、Ａ部）の裏面側１２には、以下に説明する補強リブが形成されている。

＜補強リブの構造＞
次に、パネル本体１の裏面側１２に突設されている補強リブ２の構造を説明する。図２に、図１のＡ部における裏面斜視図を示す。図３に、図２のＢ部における補強リブの斜視図を示す。図４に、図３における補強リブの交差部の斜視図を示す。図５に、図３における交差部の薄肉筒状体の斜視図を示す。図６に、図３の補強リブの一般部とパネル本体の断面図を示す。

図２に示すように、パネル本体１の裏面側１２には、複数の補強リブ２が互いに交差しながら突設されている。補強リブ２は、放射状に交差して複数のハニカム形状を構成しながら、パネル本体１の裏面側１２に所定の範囲に亘って形成されている。補強リブ２は、基端部がパネル本体１に接続され、先端部が開放されている。
図３に示すように、補強リブ２が交差する交差部２２、２２Ｂには撓み部Ｃ、Ｄが形成されている。撓み部Ｃの箇所では、３本の補強リブ２の一般部２１が一箇所で交差して、交差部２２を形成している。また、撓み部Ｄの箇所では、３本の補強リブ２の一般部２１が薄肉筒状体２３と交差して、交差部２２Ｂを形成している。したがって、パネル本体の裏面側１２には、補強リブ２の一般部２１が直線的に交差する交差部２２に形成された撓み部Ｃ、及び補強リブ２の一般部２１が薄肉筒状体２３と交差する交差部２２Ｂに形成された撓み部Ｄを介して閉鎖するループ形状（ここでは、ハニカム形状）が形成されている。なお、撓み部Ｄを備えないループ形状（ハニカム形状）も形成されている。

図４に示すように、交差部２２における壁部２２２のリブ高さＨ２は、一般部２１における壁部２１３のリブ高さＨ１よりも低い。そのため、補強リブ２には、一般部２１の先端部２１１から交差部２２の先端部２２１に向かって傾斜する傾斜部２１２が形成されている。そして、交差部２２の先端部２２１を中心にして３方向へ延びる傾斜部２１２が形成されることによって、補強リブ２の一般部２１と交差部２２の間には、切欠き形状が構成されている。この切欠き形状が、弾性変形可能な撓み部Ｃとなっている。部品強度基準で設定した負荷条件において、切欠き形状に応力集中し過ぎて撓み部Ｃが塑性変形しない程度に、傾斜部２１２の長さｊ１及び切欠き深さ（Ｈ１−Ｈ２）を設定する。例えば、傾斜部２１２の長さｊ１は、切欠き深さ（Ｈ１−Ｈ２）に対して略１．４倍以上の長さが好ましい。このときの補強リブは、肉厚ｔが０．５ｍｍ程度で、一般部のリブ高さＨ１が５．０ｍｍ程度である。なお、交差部２２の肉厚は、一般部２１の肉厚より厚くなるので、切欠き形状に応力集中しても、破断しにくい傾向にある。

図５に示すように、一部の交差部２２Ｂでは、補強リブ２の一般部２１は薄肉筒状体２３に接続されている。薄肉筒状体２３の先端部２３１は、開放されている。また、薄肉筒状体２３の内周側の中空部２３２は、パネル本体１の裏面側１２まで到達している。薄肉筒状体２３の肉厚ｑは、補強リブの一般部２１の肉厚ｔより薄い。
また、交差部２２Ｂにおける壁部２２２Ｂのリブ高さＨ３は、一般部２１における壁部２１３のリブ高さＨ１よりも低い。そのため、一般部２１の先端部２１１から交差部２２Ｂの先端部２２１Ｂに向かって傾斜する傾斜部２１２Ｂが形成されている。そして、交差部２２Ｂに接続された薄肉筒状体２３を中心にして３方向へ延びる傾斜部２１２Ｂが形成されることによって、補強リブ２の一般部２１と交差部２２Ｂの間には、切欠き形状が構成されている。この切欠き形状が、弾性変形可能な撓み部Ｄとなっている。撓み部Ｄは、薄肉筒状体２３の径方向への弾性変形及び傾斜部２１２Ｂの拡開による弾性変形によって、撓むことができる。部品強度基準で設定した負荷条件において、切欠き形状に応力集中し過ぎて撓み部Ｄが塑性変形しない程度に、薄肉筒状体２３の肉厚ｑ、傾斜部２１２Ｂの長さｊ２、及び切欠き深さ（Ｈ１−Ｈ３）を設定する。例えば、薄肉筒状体２３の肉厚ｑは、補強リブの一般部２１の肉厚ｔの略１／２程度が好ましい。傾斜部２１２Ｂの長さｊ２は、切欠き深さ（Ｈ１−Ｈ３）に対して略１．２倍以上の長さが好ましい。このときの補強リブは、肉厚ｔが０．５ｍｍ程度で、一般部のリブ高さＨ１が５．０ｍｍ程度である。

図６に示すように、パネル本体１の裏面側１２には、補強リブ２の一般部２１における基端部２１４が繋がり、パネル本体１と補強リブ２は一体的に成形されている。パネル本体１における本体部１３の肉厚Ｔは、補強リブ２の一般部２１における壁部２１３の肉厚ｔの３倍以上が好ましい。射出成形時に、補強リブ２の一般部２１に対応するパネル本体１の表面側１１にひけが生じにくくなるからである。本体部１３の肉厚Ｔを薄くすると、パネル本体１の剛性が低下するので、補強リブ２のリブ高さＨ１を高くする必要がある。しかし、補強リブ２の壁部２１３の肉厚ｔを薄くすると同時に、リブ高さＨ１を高くすると、補強リブ用キャビティの溝加工条件が厳しくなる。そのため、補強リブ用キャビティを入れ子として、被削性の良い材質（例えば、ＺＡＳ（三井金属鉱業株式会社の商品名）等）を使用すると良い。また、補強リブ用キャビティには、テーパ状の抜き角（例えば、３０分程度）が設けられている。

＜補強リブの交差部における荷重分散メカニズム＞
次に、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂにおいて、パネル本体１の表面側１１に作用する荷重を、隣接する他の補強リブ２に効果的に分散することによって、パネル本体１及び補強リブ２全体の薄肉化と高剛性化を実現するメカニズムを説明する。図７に、本発明に係る補強リブにおいて交差部に形成する撓み部にて荷重分散させる状況を説明する模式的断面図を示す。

図７に示すように、パネル本体１の裏面側１２には、複数の補強リブ２の壁部２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃが交差部２２の壁部２２２を介して連結されている。
ここでは、２つの壁部２２２の中間付近に対向するパネル本体１の表面側１１に、荷重Ｍを面直方向に作用させる場合を想定する。荷重Ｍは、パネル本体１の本体部１３を矢印ｍ１の方向に分かれながら、交差部２２の壁部２２２に伝達される。壁部２２２に伝達された荷重は、矢印ｍ２の方向に交差部２２の先端部２２１へ伝達される。交差部２２の先端部２２１には、傾斜部２１２が連接されて切欠き形状を構成している。そのため、交差部２２の先端部２２１へ伝達された荷重は、切欠き形状が撓みながら傾斜部２１２に沿って矢印ｍ３、ｍ４の方向に分散される。また、切欠き形状が撓むことによって、荷重の一部を吸収する。なお、薄肉筒状体２３との交差部２２Ｂにおける荷重分散メカニズムは、薄肉筒状体２３の壁部２３３が径方向に撓むことが追加されるが、原理的には共通している。

このように、交差部２２、２２Ｂにおける切欠き形状が撓み部Ｃ、Ｄとなって、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂで、荷重を吸収・分散させながら、次々と周辺の補強リブ２に伝達することができる。その結果、パネル本体１の表面側１１に作用した荷重Ｍは、撓み部Ｃ、Ｄが撓むことによって、広く周辺の補強リブ２に吸収・分散され、パネル本体１及び補強リブ１本当たりの荷重を大幅に低減することができる。
仮に、補強リブ２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃの交差部２２に切欠き形状がないと仮定すると、荷重Ｍの大部分をパネル本体１の本体部１３と近接する２つの壁部２２２との間で受け止めることになり、隣接する補強リブ２１３Ｂ、２１３Ｃに荷重Ｍの多くを分担させることができない。したがって、所定の剛性を確保するために、パネル本体１及び補強リブ２の肉厚を必要以上に厚くせざるを得ないことになる。これでは、パネル本体１及び補強リブ２全体の薄肉化と高剛性化とを同時に実現することはできない。

＜補強リブの交差部における撓み量及び応力分布のＣＡＥ解析＞
次に、本実施形態の補強リブを形成した樹脂部品サンプルについて、交差部の切欠き有無に対する撓み量及び応力分布のＣＡＥ解析結果を説明する。図８に、樹脂部品サンプルの切欠き有無に対する撓み量のＣＡＥ解析結果を示す。図９に、樹脂部品サンプル（切欠き無し）の応力分布に対するＣＡＥ解析結果を示す。図１０に、樹脂部品サンプル（切欠き有り）の応力分布に対するＣＡＥ解析結果を示す。樹脂部品サンプルは、縦と横の長さが各１００ｍｍ、厚さが１．８ｍｍの平板モデルの裏面側に直径２５ｍｍの円に内接するハニカム形状の補強リブを突設したものである。ハニカム形状の補強リブは、平板モデル全体に均一に形成されている。補強リブの肉厚は、０．５ｍｍである。補強リブは、交差部に、切欠き深さが１．０ｍｍ、傾斜部の長さが１．４ｍｍの切欠き形状が形成されているものと、切欠き形状が形成されていないものの２種類を用意した。荷重は、サイクルタイム１０秒の間で、零から最大値５．０Ｋｇまで増加、減少するよう作用させた。荷重の位置と方向は、平板モデルの表面側中央部に、裏面側へ向って面直方向である。

図８は、縦軸に平板モデルの荷重方向への変位量（撓み量）を示し、横軸にサイクルタイムを示す。
図８に示すように、変位量は、湾曲線を描きながら増加してサイクルタイム中間時に最大値を示した後、略同様の湾曲形状を描いて零に戻った。切欠き形状有り場合の変位量が、切欠き形状無しの場合の変位量より僅かではあるが少なかった。なお、荷重を零に戻したときの変位量が零であることから、弾性変形である。

図９、図１０は、変位量が最大値に達したときの、平板及び補強リブの応力分布をドットの濃度で示している。ドットの濃度は、濃い方から薄い方まで、６段階（ｂ１〜ｂ６）で層別している。ドットの濃度が濃い方が、応力は大きくなっている。図９は切欠き形状無しの場合を表し、図１０は切欠き形状有りの場合を表している。
図９に示すように、切欠き形状無しの場合は、応力が大きいｂ１、ｂ２の領域が、荷重点が当接する平板中央部を囲むハニカム形状リブと平板中央部とに略限られている。また、応力が中程度のｂ３、ｂ４の領域も、荷重点が当接する平板中央部を囲むハニカム形状リブ近くに集中している様子が伺える。したがって、切欠き形状無しの場合には、全体的に荷重点近傍に応力が集中していることになる。

これに対して、図１０に示すように、切欠き形状有りの場合は、応力が最も大きいｂ１の領域が、荷重点が当接する平板中央部を囲むハニカム形状リブに限らず、切欠き形状を有する交差部を通過して、外方のハニカム形状リブまで延びている。また、応力が中程度のｂ４が、周辺のハニカム形状リブに広く分布している。また、荷重点が当接する平板中央部の応力は、中程度のｂ３、ｂ４であり、図９に示す切欠き形状無しの場合における平板中央部の応力（ｂ２、ｂ３）よりも減少している。
以上のＣＡＥ解析結果から、荷重分散メカニズムにて説明したように、補強リブの交差部における切欠き形状が撓み部となって、荷重を吸収・分散させながら、次々と周辺の補強リブに伝達していると思われる。その結果、車両用樹脂部品においてパネル本体の表面側に荷重を作用したときも、その荷重は、荷重作用点から離れた周辺のパネル本体及び補強リブ全体に吸収・分散され、パネル本体及び補強リブ１本当たりの荷重を大幅に低減することができると考えられる。

＜補強リブキャビティ内の樹脂流動性向上及びガス抜き対策＞
次に、薄肉化した補強リブ用キャビティ内の樹脂流動を向上させ、ガス抜きを促進させる方法を説明する。図１１に、本発明に係る射出成形方法において、補強リブ用キャビティ内の樹脂流動とガス抜き状況を説明する模式的型断面図を示す。図１２に、補強リブの一般部を押出す押出しピンの部分斜視図を示す。
図１１に示すように、パネル本体のキャビティ型４１とコア型５１を型締めした上で、射出成形機（図示しない）より溶融樹脂を注入すると、パネル本体用キャビティ４２内を溶融樹脂が矢印Ｆ方向に移動する。また、パネル本体用キャビティ４２内の溶融樹脂から矢印ｆ１、ｆ２、ｆ３の方向に分流した溶融樹脂が、補強リブ用キャビティ５２、５３内に流入する。
ここで、補強リブ２を薄肉化するため、補強リブ用キャビティ５２、５３を狭くすると、補強リブ用キャビティ５２、５３内に流入した溶融樹脂の温度が低下しやすくなる。そのため、溶融樹脂の流動性が低下して、補強リブ２に欠肉やウェルド等の欠陥が発生しやすくなる。

本実施形態に係る射出成形方法では、溶融樹脂の流動性向上のため、補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度をパネル本体用キャビティ４２の型冷却温度より高くしている。補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度を高くすることによって、溶融樹脂の粘度上昇を抑えて補強リブ用キャビティ５２、５３の先端部まで溶融状態を維持して注入することができる。
また、パネル本体用キャビティ４２の型冷却温度と補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度との温度差によって、パネル本体１の凝固タイミングを補強リブ２の凝固タイミングより早くすることができる。そのため、補強リブ２との接続部においてパネル本体１の表面側１１にひけが生じにくくなる。例えば、パネル本体用キャビティの型冷却温度を２０℃程度とし、補強リブ用キャビティの型冷却温度を５０℃程度とするのが望ましい。

また、補強リブ用キャビティ５２、５３を狭くすると、補強リブ用キャビティ５２、５３の先端にガスが残留しやすくなる。ガスが残留したまま、補強リブ用キャビティ５２、５３内に流入する溶融樹脂が凝固すると欠肉等が発生する。
図１１、図１２に示すように、射出成形型には、補強リブ２の一般部２１を押出す押出しピン７１を備えている。押出しピン７１の先端には、補強リブ２の一般部２１における先端部２１１と当接する第１当接部７１１と補強リブ２の壁部２１３に当接する第２当接部７１２とパネル本体１の裏面側１２に当接する第３当接部７１３を有している。
また、図１１に示すように、補強リブ２の交差部２２Ｂに有する薄肉筒状体２３を押出す押出しピン８１を備えている。押出しピン７１、８１は、コア型５１に穿設された通孔を摺動するため、押出しピン外周と通孔との間には、略０．０５ｍｍ程度のクリアランス７１Ｃ、８１Ｃ、８２Ｃが設けられている。そして、この程度のクリアランスであるので、補強リブキャビティ５２、５３内のガスを矢印ｇ１、ｇ２、ｇ３の方向に逃がしつつ、所定の粘度を有する溶融樹脂を漏洩させることがない。
よって、射出成形後に補強リブ２に一般部２１及び薄肉筒状体２３を押出す押出しピン７１、８１を備えて、パネル本体１を変形させることなく車両用樹脂部品１０をコア型５１から取り出すことができるとともに、補強リブキャビティ５２、５３内のガスが残留することによる欠肉等の成形欠陥を低減できる。

なお、図１１に示すように、コア型５１は可動型３１に固定されている。また、押出しピン８１は、押出板８３に固定されている。薄肉筒状体２３の芯型８２は、可動型３１の固定板３２に立設されている。押出しピン８１の駆動シリンダ８４は、可動型３１の固定板３２に立設されている。駆動シリンダ８４から進出するシリンダロッド８４１が、押出板８３を押出すことによって、補強リブ２をコア型５１から離間させる。押出しピン７１も、同様にして補強リブ２をコア型５１から離間させる機能を有している。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係る車両用樹脂部品１０によれば、表面側１１に意匠面を有するパネル本体１と、該パネル本体１の裏面側１２に互いに交差しながら突設する複数の補強リブ２とを備える車両用樹脂部品１０であって、補強リブ２の先端部２１１が開放されていること、補強リブ２が交差する交差部２２、２２Ｂには、撓み部Ｃ、Ｄを有することを特徴とするので、意匠面の見映えを維持しつつ、簡単な構造で、パネル本体１及び補強リブ２全体の薄肉化と高剛性化を実現できる。

すなわち、補強リブ２の先端部２１１が開放されているので、パネル本体１の表面側１１に対して裏面側１２に向けて荷重を掛けたとき、補強リブ２の先端部２１１が弾性変形して撓みやすくなる。補強リブ２の先端部２１１は、弾性変形して撓むので、パネル本体１への荷重を除けば、元の状態に戻ることができる。
また、補強リブ２が交差する交差部２２、２２Ｂには撓み部Ｃ、Ｄを有するので、補強リブ２は一般部２１のみならず交差部２２、２２Ｂにおいても、弾性変形して撓むので、補強リブ２全体によって荷重分散することができる。そのため、パネル本体表面側１１の一箇所に荷重を掛けた場合、その荷重はパネル本体１の裏面側１２に交差して突設する複数の補強リブ２を伝播して広く分散される。したがって、広く周辺の補強リブ２に荷重が分散されて、パネル本体１及び補強リブ２一本当たりに作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体１及び補強リブ２全体の薄肉化と、同時に、高剛性化をも実現できるのである。

なお、実施形態の特徴は、補強リブ２の先端部２１１が開放されていること、及び、補強リブ２が交差する交差部２２、２２Ｂには撓み部Ｃ、Ｄを有することであるので、一般的な射出成形装置で成形できる。そのため、例えば、特許文献１の技術のような２つ以上の成形型や接合装置を必要としないし、特許文献３の技術のような特殊なガス供給装置を必要としない。

また、本実施形態の車両用樹脂部品１０によれば、撓み部Ｃ、Ｄは、交差部２２、２２Ｂのリブ高さを一般部２１のリブ高さより低くして形成したことを特徴とするので、補強リブ２の交差部２２，２２Ｂは切欠き効果による撓みやすい形状となる。
すなわち、交差部２２、２２Ｂのリブ高さが一般部２１のリブ高さより低いので、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂの先端部２２１、２２１Ｂに切欠き形状が形成され、交差部２２、２２Ｂの強度が低下して撓みやすくなる。そのため、パネル本体表面側１１の一箇所に荷重を掛けた場合、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂに荷重が集中して切欠き形状を僅かに拡開させながら撓むことができる。ここでの撓みは、弾性変形領域での撓みである。したがって、荷重は、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂにおいて一部吸収されるとともに隣接する補強リブ２に分散され、パネル本体１や補強リブ２全体に作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体１及び補強リブ２全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。

なお、交差部２２、２２Ｂにおける切欠き形状が大きすぎると、強度が低下し過ぎて、剛性不足を招くことがある。切欠き形状は、パネル本体１の肉厚、補強リブ２の肉厚と高さ等を考慮して最適な形状を選定することになる。例えば、パネル本体１の肉厚が１．５〜２．０ｍｍ程度で、補強リブ２の肉厚が０．４〜０．６ｍｍ程度、リブ高さが４．０〜６．０ｍｍ程度の場合には、切欠き量（交差部のリブ高さと一般部のリブ高さの差）を０．５〜１．０ｍｍ程度とするのが好ましい。

また、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂにおいて、補強リブ２が集合するので、補強リブ２の一般部２１に比べてリブ体積が増加する傾向になる。しかし、交差部２２、２２Ｂのリブ高さが一般部２１のリブ高さより低いので、交差部２２、２２Ｂにおけるリブ体積の増加を抑えることができる。そのため、射出成形時に、補強リブ２の交差部２２、２２Ｂからパネル本体１に伝達される熱量と、補強リブ２の一般部２１からパネル本体１に伝達される熱量との差異を低減することができ、パネル本体１の表面側１１にひけ等を生じにくくすることができる。

また、本実施形態の車両用樹脂部品１０によれば、交差部２２Ｂには、先端部２３１が開放された薄肉筒状体２３を有することを特徴とするので、薄肉筒状体２３における肉厚の薄い壁部２３３は、交差する補強リブ２の壁部２１３から伝達される荷重によって径方向に撓みやすくなる。そのため、パネル本体表面側１１の一箇所に荷重を掛けた場合、薄肉筒状体２３の壁部２３３が径方向に撓んで荷重を分散させ、パネル本体１や補強リブ２全体に作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体１及び補強リブ２全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。ここで、薄肉筒状体２３の壁部２３３における肉厚ｑは、補強リブ２の一般部２１の肉厚ｔ以下が望ましい。さらには、薄肉筒状体２３の壁部２３３の肉厚ｑは、補強リブ２の一般部２１の肉厚ｔの１／２程度が好ましい。補強リブ２の一般部２１から伝達される荷重によって、薄肉筒状体２３の径方向への弾性変形量が多くなり、ばね作用が働くからである。

また、交差部２２Ｂには、先端部２３１が開放された薄肉筒状体２３を有するので、中心部に中空部２３２が形成されて交差部２２Ｂのリブ体積の増加を抑えることができる。そのため、射出成形時に、補強リブ２の交差部２２Ｂからパネル本体１に伝達される熱量を低減でき、パネル本体１の表面側１１にひけを一層生じにくくすることができる。
さらに、薄肉筒状体２３の先端部２３１を押出しピン８１の当接座とすることができる。薄肉筒状体２３には補強リブ２が接合されているので、薄肉筒状体２３の先端部２３１を押出しピン８１によって押出した場合、押出し荷重はパネル本体１に略均等に伝達されて、押出し時においてパネル本体１の変形が生じにくくする効果がある。

また、本実施形態の車両用樹脂部品１０によれば、補強リブ２は、放射状に交差していることを特徴とするので、隣接する補強リブ２に作用する荷重が放射状に伝達されていく。そのため、パネル本体表面側１１の一箇所に荷重を掛けた場合、隣接する補強リブ２を介して放射状に荷重を分散させ、パネル本体１や補強リブ２一本当たりに作用する荷重を低減できる。その結果、パネル本体１及び補強リブ２全体の一層の薄肉化と高剛性化を実現できるのである。
本実施形態では、３本の補強リブ２が放射状に交差ので、補強リブ２はハニカム形状を構成する。なお、放射状とは、直線的に放射する場合に限らず、曲線的に放射する場合を含む。薄肉筒状体２３と補強リブ２の一般部２１とが交差する交差部２２Ｂでは、直線的な一般部２１と曲線的な薄肉筒状体２３の壁部２３３とが放射状に交差している。

また、本実施形態の車両用樹脂部品１０の射出成形方法によれば、補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度は、パネル本体用キャビティ４２の型冷却温度より高いことを特徴とするので、補強リブ２の肉厚を薄くし、リブ高さを高くしても、補強リブキャビティ５２、５３内の樹脂流動性を高めて、補強リブ２に欠肉やウェルド等の欠陥が生じることを防止できる。そのため、補強リブ２の肉厚ｔを薄くし、リブ高さＨ１を高くした上で、リブ強度も確保できる。
また、パネル本体用キャビティ４２の型冷却温度と補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度との温度差によって、パネル本体１の凝固タイミングを補強リブ２の凝固タイミングより早くすることができる。そのため、補強リブ２との接続部においてパネル本体１の表面側１１にひけが生じにくくなる。なお、パネル本体用キャビティ４２の型冷却温度と補強リブ用キャビティ５２、５３の型冷却温度との温度差は、２０〜４０℃程度が望ましく、さらには、３０℃程度が好ましい。

また、本実施形態の車両用樹脂部品１０の射出成形方法によれば、車両用樹脂部品１０の射出成形型には、射出成形後に補強リブ２を押出す押出しピン７１、８１を備え、押出しピン７１、８１の摺動部から補強リブ用キャビティ５２、５３内のガスを逃がすことを特徴とするので、補強リブ２に欠肉やウェルド等の欠陥が生じることを防止できる。
すなわち、補強リブ２の押出しピン７１、８１は、補強リブ２や薄肉筒状体２３の先端部２１１、２３１に当接する当接座を有する。また、押出しピン７１、８１は、成形型に穿設された通孔を摺動するため、押出しピン外周と通孔との間には、略０．０５ｍｍ程度のクリアランスが設けられている。そして、この程度のクリアランスであるので、補強リブ用キャビティ５２、５３内のガスを逃がしつつ、所定の粘度を有する溶融樹脂を漏洩させることがない。
よって、射出成形後に補強リブ２を押出す押出しピン７１、８１を備えて、パネル本体１を変形させることなく車両用樹脂部品１０を成形型から取り出すことができるとともに、補強リブ用キャビティ５２、５３内のガスが残留することによる欠肉等の成形欠陥を低減できる。

上述した本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することができる。
（１）本実施形態では、３本の補強リブ２が放射状に交差するので、補強リブ２はハニカム形状を構成する。しかし、補強リブ２はハニカム形状を構成する場合に限る必要はない。
例えば、６本の補強リブが放射状に交差することによって、補強リブは三角形状を構成することができる。また、ハニカム形状と三角形状を隣接して構成することもできる。この場合、パネル本体の湾曲度合い（断面曲率等）に応じて補強リブの空間的密度を増減することによって、効果的な薄肉化と高剛性化を達成させることができる。
（２）実施形態では、補強リブ２の交差部２２の上端部２２１や補強リブ２と薄肉筒状体２３の交差部２２Ｂの上端部２２１Ｂに切欠き形状を形成して撓み部Ｃ、Ｄを設けた。しかし、撓み部は切欠き形状に限る必要はない。
例えば、交差部の上端部に溝形状を形成したり、上端部の肉厚を更に薄くするなどの構成とすることもできる。

本発明は、特に自動車のバンパーやトリム等の内外装部品に用いる車両用樹脂部品及びその射出成形方法として利用できる。

１ パネル本体
２ 補強リブ
１１ パネル本体の表面側
１２ パネル本体の裏面側
１３ パネル本体の本体部
２１ 補強リブの一般部
２２、２２Ｂ 補強リブの交差部
２３ 薄肉筒状体
３１ 可動型
４１ キャビティ型
４２ パネル本体用キャビティ
５１ コア型
５２、５３ 補強リブ用キャビティ
７１、８１ 押出しピン
Ｃ、Ｄ 撓み部

Claims (2)

1. 表面側に意匠面を有するパネル本体と、該パネル本体の裏面側に互いに交差しながら突設する複数の補強リブとを備える車両用樹脂部品であって、
   前記補強リブの先端部が開放されていること、
   前記補強リブが交差する交差部には、撓み部を有すること、
   前記撓み部は、前記交差部の各リブ高さを一般部のリブ高さより低くして前記交差部の先端部に切欠き形状が形成され、前記パネル本体表面側の一箇所に荷重を掛けた場合、前記切欠き形状を拡開させながら弾性変形領域での変形が可能であること、
   前記交差部には、先端部が開放された薄肉筒状体を有すること、
   前記薄肉筒状体の先端部を押出しピンの当接座としたことを特徴とする車両用樹脂部品。
2. 請求項１に記載された車両用樹脂部品の射出成形方法において、
   前記押出しピンは、射出成形後に前記薄肉筒状体の先端部を押出して前記車両用樹脂部品を離型させることを特徴とする車両用樹脂部品の射出成形方法。