JP6597680B2

JP6597680B2 - 自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法及び自動車のドアパネル部品

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Publication number: JP6597680B2
Application number: JP2017048646A
Authority: JP
Inventors: 和彦樋貝; 隆史岩間; 良清玉井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: JP2018149966A

Description

本発明は、自動車のドアパネル部品を補強して張り剛性を向上させる自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法及び自動車のドアパネル部品に関する。
なお、本明細書、特許請求の範囲において前後方向及び上下方向とは、ドアパネル部品を自動車の車体に取り付けた際のそれぞれ車体の長さ方向及び高さ方向を表すものとする。

自動車のドア、ルーフ、フード等の自動車パネル部品の補強方法に関する技術について，多くの技術が存在する。
例えば、特許文献１には、ドアやフェンダー等の厚さ1mm以下の自動車外装金属板の補強方法として、補強しようとする部分の金属板の内側にFRP（Fiber-Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）板を感光性接着剤により接着する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ドア、フラップやルーフのような金属板の表面にCFRP（Carbon Fiber-Reinforced Plastics；炭素繊維強化プラスチック）を接着する技術が開示されている。

特開昭５６−１２８２７３号公報特表２０１２−５１５６６７号公報

特許文献１に開示される技術によれば、「日常的な乗降中の接触でさえ、凹みを生じる可能性がある」（１頁右欄）と記載されるとおり、物の角が当って自動車パネルの局部が凹むデント性のような局部的圧迫（集中荷重）に対して、荷重が集中する箇所に部分的（局部）にFRP板を接着することによって有効となると記載される。しかしながら、ワックス掛けのような手のひら全体を外板部品に押し付けたときにベコついたり凹むような自動車パネル部品全体に亘る分布荷重に対して、特許文献１に開示される技術を適用しようとすると、荷重が作用する全ての面積に亘って広範囲にFRP板を接着する必要が生じて著しいコスト上昇が避けられなかった。

また、特許文献２に開示される技術は、自動車の外観を重視する必要があるため、人目に触れる表側の部品の全面にCFRP板を接着しなくてはならず、非常に高コストとなり、面積が広いために重量の増加も招く。また、コスト低減と重量抑制のためにCFRP板を極薄くする方法もあるが、本発明に適用した場合、パネル部品の張り剛性の向上を見込めないという本質的な課題があった。

このように、自動車パネル部品にFRPを接着する技術は数多く開示されているものの、自動車パネル部品全体に亘る分布荷重が作用したときの張り剛性を向上させるとともに、軽量化を達成する技術はこれまでに提案されていなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、自動車のドアパネル部品内側の面の一部のみに補強部材を貼付することで、該ドアパネル部品全体に亘る張り剛性を向上するとともに、軽量化することができる自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法及び自動車のドアパネル部品を提供することを目的とする。

従来、自動車のドアパネル部品は、部品全体に亘る張り剛性に対する強度を確保するべく、図５に示すように、ドアパネル部品１１の内側の面（裏面）にアウタパネルリンフォース１３が配設されているが、張り剛性をさらに向上させるためには、ドアパネル部品１１に用いられている金属板（鋼板）の板厚を増肉する必要がある。
しかしながら、板厚の増肉はドアパネル部品１１の全域に及ぶため、ドアパネル部品１１の重量が大幅に増加してしまう。

そこで発明者らは、ドアパネル部品の全体に亘る張り剛性を向上するとともに軽量化を図るため、図５に示すようなアウタパネルリンフォース１３に替えて、硬質プラスチックや繊維強化プラスチックなどの樹脂製の補強部材をドアパネル部品の最適な位置に貼付することにより、該ドアパネル部品の張り剛性を向上するとともに、ドアパネル部品と補強部材など複数の部品が組み合わされたドア構成部品（以下、ドアASSYという）全体の軽量化を達成する方法について検討した。

そこで、まずは、図５に示すような、アウタパネルリンフォース１３が配設された従来のドアパネル部品１１に所定の接触面積を有する圧子を用いて分布荷重を負荷した際、ドアパネル部品１１における変形挙動のCAE解析を行い、荷重を負荷した際にドアパネル部品１１における変形量がどのような分布となるかについて調査した。

図６に、従来のドアパネル部品１１に分布荷重を負荷したときのドアパネル部品１１における変形量のCAE解析結果の一例を示す。
ドアパネル部品１１は、車体の上下方向に沿って外側に凸となる湾曲形状であり、また、アウタパネルリンフォース１３がドアパネル部品１１の前後方向にわたって配設されているなど、ドアパネル部品１１の形状や内部に配設されたアウタパネルリンフォース１３の存在により、ドアパネル部品１１の変形量は、図６に示すように不均一な分布となるものの、圧子が接触する接触面Iを中心として主に前後方向に広がり、また、上下方向にも広がる分布を示すことがわかった。

次に、上記の調査結果を踏まえて、アウタパネルリンフォースの替わりとしてドアパネル部品に貼付する補強部材の形状や材質などについて鋭意検討した。

上記の通り、アウタパネルリンフォース１３が取り付けられたドアパネル部品１１においては、前後方向及び上下方向に変形量の分布が広がるため、補強部材の形状に関しては、圧子が接触する接触面Iの中心Oから前後方向及び上下方向に延びる基準線を設定し、該基準線を用いて規定することにより、張り剛性を向上することができることに加え、ドアASSY全体を軽量化できると考えられる。

本発明は、係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。

（１）本発明に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法は、自動車のドアパネル部品に補強部材を貼付し、該ドアパネル部品の張り剛性を向上するものであって、前記ドアパネル部品における所定の範囲に荷重を負荷する圧子が接触する接触面を接触面I、接触面Iの中心をO、中心Oから前記ドアパネル部品の前後方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_F及びL_R、中心Oから前記ドアパネル部品の上下方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_T及びL_B、とし、基準線L_F、L_R、L_T及びL_Bと前記ドアパネル部品のパネル端部との交点を交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとし、中心Oと交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとの距離をそれぞれ算出し、基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上における中心Oから該算出した距離の10%の位置に基準点A_F、A_R、A_T及びA_Bを設定し、接触面Iの外周と基準線L_T及びL_Bとの交点を交点C_T及びC_B、接触面Iの外周と基準線L_F及びL_Rとの交点を交点C_F及びC_Rとし、基準点A_F、交点C_T、基準点A_R及び交点C_Bを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₁、基準点A_T、交点C_R、基準点A_B及び交点C_Fを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₂とし、領域R₁及びR₂の外形線で囲まれる領域を最小領域R_minとし、基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上における中心Oと交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとの前記算出した距離の70%の位置に基準点をB_F、B_R、B_T及びB_Bを設定し、基準線L_F及びL_Rをx軸とし、基準線L_F又はL_Rに直交する基準線L_T及びL_Bをy軸として、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_F及びB_Tを通る式（i）で表される楕円の基準点B_FとB_Tとの間の曲線をC_FTとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_T及びB_Rを通る式（ii）で表される楕円の基準点B_TとB_Rとの間の曲線をC_TRとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_R及びB_Bを通る式（iii）で表される楕円の基準点B_RとB_Bとの間の曲線をC_RBとし、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_B及びB_Fを通る式（iv）で表される楕円の基準点B_BとB_Fとの間の曲線をC_BFとすると、前記曲線C_FT、C_TR、C_RB及びC_BFで囲まれる領域を最大領域Rmaxとし、最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状の補強部材を貼付することを特徴とするものである。
x²／X_F ²＋y²／X_T ²＝1 ・・・（i）
y²／X_T ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（ii）
y²／X_B ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（iii）
x²／X_F ²＋y²／X_B ²＝1 ・・・（iv）
ここで、X_Fは前記中心Oと前記基準点B_Fとの距離、X_Tは前記中心Oと前記基準点B_Tとの距離、X_Rは前記中心Oと前記基準点B_Rとの距離、X_Bは前記中心Oと前記基準点B_Bとの距離を示す。

（２）上記（１）に記載のものにおいて、前記補強部材は、弾性率が1GPa以上の硬質プラスチック、又は、弾性率が1GPa以上かつ0°方向及び90°の弾性率異方性が5%以上100%以下の繊維強化プラスチックであることを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記補強部材は、接触面Iに相当する部位における板厚が0.2mm以上5mm以下であり、接触面Iに相当する部位以外における板厚が、前記接触面Iに相当する部位における板厚の50%未満であることを特徴とするものである。

（４）本発明に係る自動車のドアパネル部品は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法を用いて補強されていることを特徴とするものである。

本発明においては、最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状の補強部材を自動車のドアパネル部品に貼付するようにしたので、ドアパネル部品全体に亘る分布荷重を負荷したときの変形量が低減し、前記ドアパネル部品の全体に亘る張り剛性が向上するとともに、軽量化することができる。

本発明の実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法を説明するための説明図である。本実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法により補強部材が貼付されたドアパネル部品に、分布荷重を負荷したときのドアパネル部品における変形量のCAE解析結果を示す図である。実施例において、ドアパネル部品に貼付する補強部材の形状を説明する図である（その１）。実施例において、ドアパネル部品に貼付する補強部材の形状を説明する図である（その２）。従来のアウタパネルリンフォースで補強されたドアパネル部品の一例を示す図である。アウタパネルリンフォースで補強されたドアパネル部品に分布荷重を負荷したときのドアパネル部品における変形量のCAE解析結果を示す図である。

本発明の実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法は、図１に示すように、自動車のドアパネル部品１に補強部材３を貼付し、ドアパネル部品１の張り剛性を向上するものである。
以下、本実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法の詳細を、図１を参照して説明する。

本実施の形態では、ドアパネル部品１に貼付する補強部材３の形状を、以下の手順により決定する。
まず、ドアパネル部品１における圧子が接触する接触面を接触面I、接触面Iの中心をO、中心Oからドアパネル部品１の前後方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_F及びL_R、中心Oからドアパネル部品１の上下方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_T及びL_Bとし、基準線L_F、L_R、L_T及びL_Bとドアパネル部品１のパネル端部１ａとの交点を交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとする（図１（ａ）参照）。

ここで、接触面Iは、ドアパネル部品１の張り剛性評価のために分布荷重を負荷する位置であり、本実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法において、ドアパネル部品１の張り剛性を評価するのに適した位置及び大きさが予め定められているものとする。

次に、中心Oと交点E_F及びE_Rとの距離をそれぞれ算出し、基準線L_F及びL_R上における中心Oから算出した距離の10%の位置にある点を基準点A_F及びA_R、接触面Iの外周と基準線L_T及びL_Bとの交点をそれぞれ交点C_T及びC_Bとし（図１（ｂ）参照）、基準点A_F、交点C_T、基準点A_R及び交点C_Bを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₁とする（図１（ｃ−１）参照）。
同様に、中心Oと交点E_T及びE_Bとの距離をそれぞれ算出し、基準線L_T及びL_B上における中心Oから算出した距離の10%の位置にある点を基準点A_T及びA_B、接触面Iの外周と基準線L_F及びL_Rとの交点をそれぞれ交点C_F及びC_Rとし（図１（ｂ）参照）、基準点A_T、交点C_R、基準点A_B及び交点C_Fを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₂とする（図１（ｃ−２）参照）。
そして、領域R₁及び領域R₂の外形線で囲まれる領域を最小領域R_minとする（図１（ｂ）参照）。

さらに、基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上における中心Oと交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとの前記算出した距離の70%の位置にある点を基準点B_F、B_R、B_T及びB_Bとし、基準線L_F及びL_Rをx軸とし、基準線L_F又はL_Rに直交する基準線L_T及びL_Bをy軸として、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_F及びB_Tを通る式（i）で表される楕円の基準点B_FとB_Tとの間の曲線をC_FTとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_T及びB_Rを通る式（ii）で表される楕円の基準点B_TとB_Rとの間の曲線をC_TRとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_R及びB_Bを通る式（iii）で表される楕円の基準点B_RとB_Bとの間の曲線をC_RBとし、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_B及びB_Fを通る式（iv）で表される楕円の基準点B_BとB_Fとの間の曲線をC_BFとすると、前記曲線C_FT、C_TR、C_RB及びC_BFで囲まれる偏平円型の領域を最大領域Rmaxとする（図１（ａ）参照）。
x²／X_F ²＋y²／X_T ²＝1 ・・・（i）
y²／X_T ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（ii）
y²／X_B ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（iii）
x²／X_F ²＋y²／X_B ²＝1 ・・・（iv）
ここで、X_Fは前記中心Oと前記基準点B_Fとの距離、X_Tは前記中心Oと前記基準点B_Tとの距離、X_Rは前記中心Oと前記基準点B_Rとの距離、X_Bは前記中心Oと前記基準点B_Bとの距離を示す。

最後に、補強部材３を、最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状とし、補強部材３をドアパネル部品１の裏面（内側）に貼付する。なお、補強部材３の形状の具体例は、後述する実施例にて示す。

補強部材３の形状を、接触面Iを中心として前後方向及び上下方向に延びる基準線L_F、L_R、L_T及びL_Bを用いて規定した理由は、前述のとおり、ドアパネル部品１に圧子を接触させて分布荷重を負荷した場合、変形量は接触面Iを中心として前後方向及び上下方向に広がると捉えることができるため、変形量の分布が広がる方向と一致させるためである。

本実施の形態に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法により得られる張り剛性向上の効果について、以下に説明する。

自動車のドアパネル部品の張り剛性は、ドアパネル部品の外側の面（表面）に圧子を押し込んで所定の荷重をドアパネル部品に負荷したときの変形挙動のCAE解析を行い、該CAE解析により得られたドアパネル部品の変形量に基づいて評価することができる。

図２に、本発明に係るドアパネル部品１に圧子を押し込んだときのドアパネル部品１における変形量分布のCAE解析結果の一例を示す。ここで、ドアパネル部品１は、引張強度340MPa、板厚0.7mmの鋼板から形成され、ドアパネル部品１の裏面には図１（ａ）に示す形状の補強部材３が貼付されており、補強部材３には、厚み1.0mm、主方向弾性率100GPaのCFRP板を用いた。また、CAE解析において、圧子は接触面Iの位置で押し込むものとし、圧子を押し込んでドアパネル部品１に負荷する荷重は200Nとした。

そして、本発明に係るドアパネル部品１の変形量を、従来のドアパネル部品１１に圧子を押し込んだときの該ドアパネル部品１１における変形量のCAE解析結果（図６）と比較する。図６は、前述のとおり、図５に示すようなアウタパネルリンフォース１３が配設されたドアパネル部品１１を対象としたCAE解析結果であり、ドアパネル部品１１の形状、材質、板厚及び引張強度は、図２に示すドアパネル部品１と同一であり、ドアパネル部品１１において圧子を押し込む位置及び荷重についても、図２に示すドアパネル部品１のCAE解析と同一条件としたものである。

図２及び図６に示す変形量分布を比較すると、本発明に係るドアパネル部品１及び従来のドアパネル部品１１のいずれとも、圧子が押し込まれた位置における変形量が大きく、該位置を中心として主として前後方向に変形量の分布が生じているものの、従来のドアパネル部品１１（図６）に比べて、本発明方法によるドアパネル部品１における変形量（図２）は全域にわたって40%以上低減した。

従って、本実施の形態に係るドアパネル部品の張り剛性向上方法においては、図６に示すようなアウタパネルリンフォース１３の替わりに、図２に示すような補強部材３をドアパネル部品１の内側の面に貼付することにより、ドアパネル部品１の全域にわたって変形量を低下させることが可能となることが示された。さらに、図６に示すドアパネル部品１１は、重量の重いアウタパネルリンフォース１３及びアウタパネルリンフォース１３の配設に用いるシーラーを用いているが、図２に示すドアパネル部品１はこれらを省略することができるので、ドアパネル部品１を有するドアASSY全体を軽量化することができる。

さらに、本実施の形態に係るドアパネル部品１において、アウタパネルリンフォース１３を配設した従来のドアパネル部品１１（図５）の変形量まで許容できる場合、アウタパネルリンフォース１３の替わりに補強部材３を貼付し、さらに、ドアパネル部品１に用いられる金属板を減肉することにより、ドアパネル部品１１の張り剛性を低下せずにさらに軽量化することができる。

以上、本実施の形態に係るドアパネル部品の張り剛性向上方法によれば、張り剛性を向上または維持したまま、ドアパネル部品の軽量化をすることができる。

なお、図１には、基準線L_F、L_R、L_T及びL_Bに沿って延出した略十字形状の補強部材３が例示されているが、本発明に係る補強部材は、最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状であれば、例えば、星型や、偏平円型であってもよく、その形状は任意に決定することができる。補強部材の形状を変更したときの張り剛性に関して、後述する実施例に検証している。
また、本発明に係る補強部材は、中心Oと交点E_F、E_T、E_R、E_Bとの距離の30%以上を覆うようにすると張り剛性向上の観点からさらに良く、50%以下とすると軽量化の観点からさらに良い。

また、補強部材３の材質については、弾性率が1GPa以上の硬質プラスチック、又は、弾性率が1GPa以上かつ0°方向及び90°の弾性率異方性が5%以上100%以下の繊維強化プラスチックとすることにより、変形量を効果的に抑制することができて好ましい。

さらに、補強部材３の板厚については、圧子が接触する接触面Iに相当する部位においては板厚が0.2mm以上5mm以下であり、接触面I以外に相当する部位においては、接触面Iに相当する部位における板厚の50%未満とすることにより、ドアパネル部品１の変形量を効果的に抑制することができる。
補強部材３の材質及び板厚に係る上記の範囲については、後述する実施例において実証している。

さらに、本発明は上記の実施形態に限るものではなく、以下に説明するドアパネル部品として実施することが可能である。
すなわち、本発明に係る自動車のドアパネル部品は、図１に示すように、前述の実施の形態に係るドアパネル部品の張り剛性向上方法により形状や材質が規定された補強部材３がドアパネル部品１の内側の面に貼付されてなるものである。

そして、本発明の自動車のドアパネル部品は、前述した自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法と同様、ドアパネル部品の補強に用いられていたアウタパネルリンフォースの替わりに、図１に示す補強部材３を貼付することにより、ドアパネル部品１に分布荷重が負荷されたときの変形が抑制されることにより張り剛性が向上し、さらに、アウタパネルリンフォース及び該アウタパネルリンフォースを取り付ける際に用いられるシーラーを省略することができるのでドアASSYを軽量化することができる。

本発明に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法により、ドアパネル部品の張り剛性向上の効果を検証する実験を行ったので、以下、これについて説明する。

実験では、図１に示すように、内側の面（裏面）に補強部材３を貼付したドアパネル部品１において、外側の面における接触面Iの位置に剛体円柱圧子（接触面積5cm²）で200Nの荷重を入力したときの変形挙動のCAE解析を行い、分布荷重の入力方向におけるドアパネル部品の変形量を求めた。

ドアパネル部品１には、引張強度340MPa、板厚0.7mmの鋼板を使用した。
また、補強部材３には、形状、材質、厚みが異なるものを使用した。

補強部材３の形状は、星型（図３（ａ））、偏平円型（図３（ｂ））、略十字型（図４）とした。
これらの補強部材の形状を決定するにあたり、図３及び図４に示すように、前後方向の基準線L_F及びL_R上における中心Oから所定の距離に位置する点を基準点D_F及びD_Rとして設定し、上下方向の基準線L_T及びL_B上における中心Oから所定の距離に位置する点を基準点D_T及びD_Bとして設定する。

そして、星型の補強部材３ａは、図３（ａ）に示すように、基準点D_F、交点C_T（図１（ｂ））、基準点D_R及び交点C_B（図１（ｂ））を結ぶ直線で囲まれる領域と、基準点D_T、交点C_R（図１（ｂ））、基準点D_B及び交点C_F（図１（ｂ））を結ぶ直線で囲まれる領域とを重ねたときの外形線で囲まれる領域R_Sを覆う形状としたものである。

偏平円型の補強部材３ｂは、図３（ｂ）に示すように、基準線L_F及びL_Rをx軸とし、基準線L_F又はL_Rに直交する基準線L_T及びL_Bをy軸として、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_F及びB_Tを通る式（i）で表される楕円の基準点B_FとB_Tとの間の曲線をC_FTとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_T及びB_Rを通る式（ii）で表される楕円の基準点B_TとB_Rとの間の曲線をC_TRとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_R及びB_Bを通る式（iii）で表される楕円の基準点B_RとB_Bとの間の曲線をC_RBとし、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_B及びB_Fを通る式（iv）で表される楕円の基準点B_BとB_Fとの間の曲線をC_BFとすると、前記曲線C_FT、C_TR、C_RB及びC_BFで囲まれる領域R_Rを覆う形状としたものである。
x²／X_F ²＋y²／X_T ²＝1 ・・・（i）
y²／X_T ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（ii）
y²／X_B ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（iii）
x²／X_F ²＋y²／X_B ²＝1 ・・・（iv）
ここで、X_Fは前記中心Oと前記基準点B_Fとの距離、X_Tは前記中心Oと前記基準点B_Tとの距離、X_Rは前記中心Oと前記基準点B_Rとの距離、X_Bは前記中心Oと前記基準点B_Bとの距離を示す。

略十字型の補強部材３ｃは、図４（ａ）に示すように、基準点D_F及びD_Rそれぞれを通り上下方向に延びる曲線と接触面Iにおける交点C_T及びC_Bそれぞれを通り前後方向に延びる直線とで囲まれる領域と、基準点D_T及びD_Bそれぞれを通り前後方向に延びる２つの曲線と接触面Iにおける交点C_F及びC_Rそれぞれを通り上下方向に延びる２つの直線とで囲まれる領域とを重ねたときの外形線で囲まれる領域R_Cを覆う形状としたものである。
なお、略十字型の各頂点は、前記最大領域を越えないように偏平円型の曲線である。

上記のように規定された補強部材３ａ、３ｂ及び３ｃは、基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上にそれぞれ設定された基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bが、中心Oからパネル端部１ａ上の交点E_F、E_R、E_T及びE_Bまでの距離の10%以上70%以下の位置に設定されたものである場合は、図１に示す最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状となり、本発明の範囲内となる。

補強部材３の材質については、硬質プラスチックであるポリエチレン(PE)、ポリエーテル・エーテル・ケトン（PEEK）、ポリアミド（PA66）、ポリアセタール（POM）及びポリイミド（PI）の５種類、及び、繊維強化プラスチックである炭素繊維強化プラスチック（CFRP）及びガラス繊維強化プラスチック（GFRP）の２種類を使用した。

補強部材３の厚みについては、圧子の接触面Iに相当する部位における厚みを所定の値に設定し、接触面Iに相当する部位以外における厚みを前記接触面に相当する部位における板厚の40%とした。
さらに、補強部材３の主方向弾性率についても、所定の値を設定した。

本実施例では、補強部材３の形状が本発明の範囲内であり、補強部材３の厚み及び主方向弾性率が前述した実施の形態で示した好適範囲内（厚み：0.2mm以上5mm以下、主方向弾性率：1GPa）であるものを発明例とした。
また、図５に示すようなアウタパネルリンフォース１３を有するドアパネル部品１１、及び、アウタパネルリンフォース１３を省略してドアパネル部品１１のみのものを従来例とし、補強部材３の形状が本発明の範囲外であるものを比較例とした。

そして、発明例、従来例及び比較例それぞれについて、圧子を押し込んだときの変形挙動のCAE解析を行い、ドアパネル部品１及びドアパネル部品１１の変形量を求めた。
さらに、ドアパネル部品１と補強部材３からなるドアASSYの重量についても評価した。

表１に、発明例、従来例及び比較例における各条件（アウタパネルリンフォースの有無、補強部材の形状、厚み及び主方向弾性率）と、CAE解析により得られた変形量及びドアASSY重量の評価結果を示す。なお、表１において、変形量及びドアASSYの重量については、従来例１を基準とした相対値である変形量比及び重量比も併せて示す。

まず、従来例１及び従来例２の結果について、説明する。
従来例１は、図５に示すアウタパネルリンフォース１３が配設されたドアパネル部品１１であり、200Nの荷重で圧子を押し込んだときの変形量は14mmであった。また、ドアパネル部品１１及びアウタパネルリンフォース１３からなるドアASSYの重量は、15kgであった。

従来例２は、アウタパネルリンフォース１３を省略したドアパネル部品１１のみを対象としたものであり、ドアASSYの重量は、従来例１に比べて減少したものの、変形量は21mmとなって従来例１に比べて大きく増加し、張り剛性が低下する結果となった。

次に、発明例１〜発明例１１の結果について、説明する。
発明例１は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の70%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した星型の補強部材３ａ（図３（ａ））を用い、補強部材３ａの材質をGFRPとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.57と低減し、張り剛性は向上した。さらに、ドアASSYの重量に関しても従来例１に比べて減少し、軽量化された。

発明例２は、発明例１に対して、補強部材３ａの材質を硬質プラスチックであるPEとし、その厚みを増加したものであり、発明例１に比べて主方向弾性率は小さいものの厚みを増したことにより、従来例１に対する変形量比は0.43となり、発明例１よりも張り剛性はさらに向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例１よりも増加したものの、従来例１よりも軽量化された。

発明例３は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の70%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した略十字型の補強部材３ｃ（図４（ａ））を用い、補強部材３ｃの材質をCFRPとしたものであり、発明例１に用いたGFRPよりも補強部材の厚みは小さいものの、従来例１に対する変形量比は0.43と低減し、発明例１よりも張り剛性がさらに向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例１とほぼ同程度となり、従来例１より軽量化された。

発明例４は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の50%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した略十字型の補強部材３ｃ(図４（ａ）)を用い、その材質をGFRPとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.50となり、発明例３に比べていくらか上昇したものの、従来例１よりも張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例３とほぼ同程度となり、従来例１よりも軽量化された。

発明例５は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の30%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した偏平円型の補強部材３ｂ（図３（ｂ））を用い、補強部材３ｂの材質をGFRPとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.57となり、発明例１と同等の張り剛性の向上が得られた。さらに、ドアASSYの重量に関しても、発明例１とほぼ同程度となり、従来例１よりも軽量化された。

発明例６は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の50%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した略十字型の補強部材３ｃ（図４（ａ））を用い、補強部材３ｃの材質をPEEKとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.71となり、張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、従来例１よりも軽量化された。

発明例７は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の50%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した略十字型の補強部材３ｃ（図４（ａ））を用い、補強部材３ｃの材質を硬質プラスチックであるPA66としたものであり、従来例１に対する変形量比は0.64となり、張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例６に比べて増加する結果となったが、従来例１よりも軽量化された。

発明例８は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の60%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した星型の補強部材３ａ（図３（ａ））を用い、補強部材３ａの材質を硬質プラスチックであるPOMとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.57となり、張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しても、従来例１よりも軽量化された。

発明例９は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の20%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した星型の補強部材３ａ（図３（ａ））を用い、補強部材３ａの材質を硬質プラスチックであるPIとしたものであり、補強部材３ａの面積が小さくなったために、POMを用いた発明例８よりも変形量は増加する結果となったものの、従来例１に対する変形量比は0.71となり、張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例８よりも減少し、従来例１よりも軽量化された。

発明例１０は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の10%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した偏平円型の補強部材３ｂ（図３（ｂ））を用い、補強部材３ｂの材質をCFRPとしたものであり、発明例１に比べて補強部材３ｂの厚みは増しているものの面積が小さくなったために変形量は増加したが、従来例１に対する変形量比は0.79となり、張り剛性は向上が得られた。また、ドアASSYの重量に関しては、発明例１と同程度となり、従来例よりも軽量化された。

発明例１１は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の70%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した星型の補強部材３ａ（図３（ａ））を用い、補強部材３ａの材質をCFRPとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.36と良好であり、張り剛性は向上した。また、ドアASSYの重量に関しては、従来例１よりも軽量化された。

さらに、比較例１及び比較例２の結果について説明する。
比較例１は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_R、E_Bまでの距離の90%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した長方形の補強部材３ｂ（図３（ｂ））を用い、補強部材３ｂの材質を硬質プラスチックであるPEとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.57となって張り剛性の向上は見られたものの、補強部材３ｂの形状が本発明の範囲外のものであるため、ドアASSYの重量が、従来例１よりも増加する結果となった。

比較例２は、中心Oからパネル端部１ａ上の各交点E_F、E_R、E_T、E_Bまでの距離の90%の位置に基準点D_F、D_R、D_T及びD_Bを設定した略十字型の補強部材３ｃ（図４（ａ））を用い、補強部材３ｃの材質をGFRPとしたものであり、従来例１に対する変形量比は0.36となり張り剛性は向上したものの、補強部材３ｃの厚みが本発明の好適範囲外であるため、ドアASSYの重量は、従来例１よりも増加する結果となった。

以上、本発明に係る自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法によれば、ドアパネル部品の張り剛性を補強するために用いられていたアウタパネルリンフォースの替わりに、硬質プラスチック又は繊維強化プラスチックからなる補強部材をドアパネル部品に貼付することにより、張り剛性を向上するとともに、ドアパネル部品からなるドアASSYを軽量化できることが示された。

１ドアパネル部品
１ａパネル端部
３、３ａ、３ｂ、３ｃ補強部材
１１ドアパネル部品
１３アウタパネルリンフォース

Claims

自動車のドアパネル部品に補強部材を貼付し、該ドアパネル部品の張り剛性を向上する自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法であって、
前記ドアパネル部品における所定の範囲に荷重を負荷する圧子が接触する接触面を接触面I、接触面Iの中心をO、中心Oから前記ドアパネル部品の前後方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_F及びL_R、中心Oから前記ドアパネル部品の上下方向に延びる基準線をそれぞれ基準線L_T及びL_B、とし、基準線L_F、L_R、L_T及びL_Bと前記ドアパネル部品のパネル端部との交点を交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとし、
中心Oと交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとの距離をそれぞれ算出し、基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上における中心Oから該算出した距離の10%の位置に基準点A_F、A_R、A_T及びA_Bを設定し、
接触面Iの外周と基準線L_T及びL_Bとの交点を交点C_T及びC_B、接触面Iの外周と基準線L_F及びL_Rとの交点を交点C_F及びC_Rとし、基準点A_F、交点C_T、基準点A_R及び交点C_Bを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₁、基準点A_T、交点C_R、基準点A_B及び交点C_Fを結ぶ直線で囲まれる領域を領域R₂とし、領域R₁及びR₂の外形線で囲まれる領域を最小領域R_minとし、
基準線L_F、L_R、L_T及びL_B上における中心Oと交点E_F、E_R、E_T及びE_Bとの前記算出した距離の70%の位置に基準点をB_F、B_R、B_T及びB_Bを設定し、基準線L_F及びL_Rをx軸とし、基準線L_F又はL_Rに直交する基準線L_T及びL_Bをy軸として、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_F及びB_Tを通る式（i）で表される楕円の基準点B_FとB_Tとの間の曲線をC_FTとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_T及びB_Rを通る式（ii）で表される楕円の基準点B_TとB_Rとの間の曲線をC_TRとし、焦点が前記y軸上にあって、前記基準点B_R及びB_Bを通る式（iii）で表される楕円の基準点B_RとB_Bとの間の曲線をC_RBとし、焦点が前記x軸上にあって、前記基準点B_B及びB_Fを通る式（iv）で表される楕円の基準点B_BとB_Fとの間の曲線をC_BFとすると、前記曲線C_FT、C_TR、C_RB及びC_BFで囲まれる領域を最大領域Rmaxとし、
最小領域Rminを覆い、かつ最大領域Rmaxを越えない形状の補強部材を貼付することを特徴とする自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法。
x²／X_F ²＋y²／X_T ²＝1 ・・・（i）
y²／X_T ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（ii）
y²／X_B ²＋x²／X_R ²＝1 ・・・（iii）
x²／X_F ²＋y²／X_B ²＝1 ・・・（iv）
ここで、X_Fは前記中心Oと前記基準点B_Fとの距離、X_Tは前記中心Oと前記基準点B_Tとの距離、X_Rは前記中心Oと前記基準点B_Rとの距離、X_Bは前記中心Oと前記基準点B_Bとの距離を示す。
前記補強部材は、弾性率が1GPa以上の硬質プラスチック、又は、弾性率が1GPa以上かつ0°方向及び90°の弾性率異方性が5%以上100%以下の繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１記載の自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法。
前記補強部材は、接触面Iに相当する部位における板厚が0.2mm以上5mm以下であり、接触面Iに相当する部位以外における板厚が、前記接触面Iに相当する部位における板厚の50%未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の自動車のドアパネル部品の張り剛性向上方法を用いて補強されていることを特徴とする自動車のドアパネル部品。