JP6603132B2 - 車両リフトゲート内側パネルの構造部分の同時射出成形 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂製車両ボデークロージャパネル及び製造方法に関する。

自動車業界における現在における技術的動向のうちの１つは、車両を軽量化して良好な燃料節約を達成するのを助け、かくして、燃料節約基準を満たすと共に高い燃料費を相殺するのを助けることにある。もう１つの技術的動向は、広い車両モデル範囲が存在し、それによりモデル１台ベースで製造される車両の量を減少させることである。

ＳＵＶビークルは、相変わらず人気があり、典型的には、かなり重いリヤリフト（引き上げ）ゲートを有し、かくして、車両のこの部品は、軽量化の標的領域となっている。リフトゲートは、伝統的に、重量があり且つ高い工具費のかかる打抜きスチール（鋼）パネルから作られている。シート・モールディング・コンパウンド（Sheet Molding Compound：ＳＭＣ）は、リフトゲートの内側及び外側パネルについてのスチールの代用品である。ＳＭＣを用いるには、材料及び方法に関連した幾つかの製造上の課題がある。スチール及びＳＭＣリフトゲートは、熱可塑性樹脂と比較して重量に関するマイナス面がある。また、伝統的な板金コンポーネントに関してスタイリング上の制約が存在する。リフトゲート用途に用いられる熱可塑性複合材系の材料も又、顧客性能仕様を満たすには問題がある。

リフトゲートの製造に関するもう１つの課題は、典型的なリフトゲートが比較的平らな又は滑らかな輪郭のパネルとして製造され、構造的補強材、例えばリブがパネルに追加的に取り付けられるということにある。これにより、重量が増すと共に製造上の複雑さも増し、熱可塑性樹脂が用いられる場合、リブが配置される場所にはリードスルー（read through）領域が存在し、これには、設計上の改造又は費用の高くつくプロセス、例えばガスアシスト射出成形法で対処しなければならない。

近年、軽量化のためにポリマー表皮を備えたマグネシウム製の内側補強パネルが用いられている。かかるパネルは、重量の面における技術的改良となっているが、これは、費用の高くつく解決手段である。したがって、軽量であると共に種々の荷重要件を満たすのに十分構造的に健全であり、しかも、マグネシウム製強化リフトゲートよりも質量及び費用効果の良い複合材製のリフトゲートが要望されている。

本発明によれば、同時射出成形法を用いることによって熱可塑性樹脂製のリフト（引上げ）ゲート内側パネル構造が提供される。第１段階では、クラスＡ表面材料をモールド内に射出し、しかる後、第２の段階では、ガス注入強化ポリマーを用いて材料の内側コアを射出する。好ましい実施形態では、モールドは、第２の射出後に制御された平行引っ込みの際に拡張し、それにより最終的に一様な発泡部品厚さの実現を可能にする。

本発明の利用可能な別の分野は、以下において提供される詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しながら、例示目的としてのみ意図されており、本発明の範囲を制限するものではないことは理解されるべきである。

本発明は、詳細な説明及び添付の図面から十分に理解されるようになる。

本発明のリフトゲートの形態をした車両ボデークロージャパネルを示す斜視図である。 本発明で用いられるコーナレベリングが施されるモールドを示す部分的に想像線で示された斜視図である。 本発明の教示に従ってガス強化ポリマーリフトゲートの形態をした状態で示された成形された車両ボデークロージャパネルの形成のためのモールド閉鎖位置にある図３のモールドの第１ショット位置を示す断面図である。 本発明のガス強化コアの分布状態を示す本発明の説明図である。 ガス強化ポリマーリフトゲート内側パネル構造体の形態をした最初の成形された車両ボデークロージャパネルの制御された発泡を可能にするようモールドの制御された引っ込み後における図４の発泡部品を示す図２のモールドの断面図である。

好ましい実施形態についての以下の説明は、性質上例示に過ぎず、本発明、その用途又は使用を何ら限定するものではない。

今、図を参照すると、全体が参照符号１０で示された成形されたクロージャボデーパネル、例えばリフトゲート内側パネルが提供されている。塗装可能な又は違ったやり方のクラスＡ表面成形可能な「無充填（バージン）」材料１４がリフトゲート内側パネルのモールド中に射出され、しかる後、インジェクタを介するモールド内への超臨界流体及び雰囲気ガスの注入のための微孔性フォームプロセスを用いて第２の長ガラス繊維熱可塑性樹脂がコアを形成するために射出される。この方法のコアを形成する際に用いられる熱可塑性材料は、ガラス繊維入り構造的熱可塑性ポリオレフィンである。射出成形法の実施中、ポリオレフィンには約１〜４ｍｍ長さの繊維に短くされている１２ｍｍガラス繊維が約３０％〜約４０％充填されている。したがって、製作される最終製品は、無充填ポリマーショー表面層１４を有し、コアは、樹脂及びガラス繊維に富んだ外側層領域１４ａ及び発泡強化中央領域１４ｂを有する。代表的には、超臨界流体の迅速な溶解により、部品のコア内に微孔性ポケット１２が生じる。表皮１４は、中実熱可塑性材料１４の薄くて高密度の壁である。結果的に得られる構造体は、頑丈であり、先行技術のマグネシウム強化部品と比べても、重量及び費用が節約されている。

図４を参照すると、代表的な発泡コア補強材分布状態が見える。図４に示されているように、フォームコア射出は、構造的領域１６及び例えば符号１８で示されている取り付け構造体の補強のために用いられる。本発明では、マサチューセッツ州ウィルミントン所在のトレクキセル・インコーポレーテッド（Trexel, Inc.）から使用許諾（ライセンス供与）されるMuCell（商標）プロセスが好ましい。しかしながら、他のフォームプロセス、例えば化学的発泡材料も又、本発明のリフトゲート内側パネルに利用できる。この方法の使用により、先行技術のリフトゲート構造体の均等な且つ減少した質量で、厚さ及び幾何学的強度の増大した部品が得られる。

本願では、リフトゲート内側パネルの厚さは、約５ｍｍから６ｍｍまでである。これは、３ｍｍ以下の厚さが教示される伝統的なMuCell（商標）成形部品とは異なっており、この方法は、部品の全体的厚さを減少させるために用いられる。本発明の方法により、金属強化リフトゲートと比較して、余剰の強度が得られると共に数ポンド（１ポンドは、約０．４５６ｋｇである）だけ全体的重量が減少する。

作用を説明すると、シーケンス式弁ゲート射出モールド２０をツーショット形ノズル２１と共に用いる。用意されるモールド２０は、第１のモールド半部２２及び第２のモールド半部２４を有する。第１のモールド半部２２と第２のモールド半部２４は、２〜４ｍｍの初期成形部品寸法を提供するために第１の閉鎖された圧力下形態を有するよう作動的に構成される。モールド半部２２，２４は、材料の硬化に先立ってモールド分離を可能にすると共にねじ又はラム２６によりモールドの４つの隅のレベリング（levelling ）を可能にするよう互いに連結され、ねじ又はラム２６は、好ましくは、コンピュータ制御装置（図示せず）によって制御されて第２のショットが達成された後にモールド圧力の解除中、モールドの制御された平行相対運動をもたらす。多くの車両クロージャボデーパネル部品は、種々の輪郭形状の開口部及び発泡の際に側方に様々な力をもたらすゲート又はドアヒンジを有する。モールド半部２２，２４の制御された引っ込みは、部品の全厚が一様であるようにするために必要となる。ラム２６は、その最も簡単な形態では、モータ、チェーン、歯車又は他の駆動機構体で同一の速度で回転させることができるねじ山付き部材として図示されており、その目的は、２つの半部相互の平行運動を可能にすることにある。当業者であれば認識されるように、油圧ラム等も又使用でき、このことは、本発明の範囲から逸脱しない。

モールド２０は、リフトゲート内側パネルのショー（show）外面をもたらすためにクラスＡ又はショー表面品質の表面を含む少なくとも１つの表面を有する。モールドが最初の射出成形圧力下で閉じられてクランプされた状態で、無充填ショー表面品質熱可塑性材料をモールド２０内に最初に射出するために第１の弁ゲート２８が設けられている。この成形ステップは、モールド２４の温度差を用い、それにより、溶融状態のポリマーがまず最初に低温の外側モールド表面を被覆する。ショー表面を形成するために代表的な着色剤入り無充填ポリマー材料並びに添加剤及び微量の充填剤が用いられる。この材料は、好ましくは、モールド・イン・カラー（mold in color ）熱可塑性ポリプロピレン又はポリオレフィン、塗装可能な熱可塑性ポリオレフィン又はその他の同様な材料である。必要ならば、或る特定のＡＢＳ及びナイロン材料を使用できることが想定される。無充填ポリマー材料は、モールド上に外面被膜１４をもたらすと共に最終部品上にショー表面をもたらす。しかる後、弁ゲート３０をシーケンス動作させてMuCell（商標）成形材料の第２のショットが提供されるようにする。MuCell（商標）プロセスは、コアを充填して補強材をリフトゲート内側パネルの外側ショー表面に提供するために用いられる。材料の凝固に先立って、第２のモールド半部２４を引き戻すかこのモールド半部に加わる圧力を除くかのいずれかを行い、そしてモールドが第２のモールド半部２４に平行に第１のモールド半部２２から引っ込むようにする。ラム２６は、引っ込み中にモールド半部２２，２４相互間の４つの隅のレベリングをモールドに対して施して部品１０の一様な厚さが発泡中に維持されるようにする。これにより、リフトゲート内側パネルの軽量の５〜６ｍｍ「サンドイッチ」内部構造体が得られる。必要ならば、より厚い区分をリフトゲート内側パネル１０の取り付け箇所及び強化構造体のところに用いることができる。この方法の使用により、射出成形状況において継続している問題であるリブ及びボスを強化する場所のところでのクラスＡ材料の射出成形のばらつき又は不具合がなくなる。実質的に金属補強材が入っておらず又は極めて局所的にしか金属補強材が入っていない軽量リフトゲート内側パネル１０が本発明によって提供される。本発明のリフトゲート構造体１０は、ねじり剛性において２２％の増加を示すと共にラッチ引張り強さの２５％の増大を示していて、金属強化部品の性能に勝っている。

本発明の説明は、性質上例示に過ぎず、かくして、本発明の本質から逸脱しない変形例は、本発明の範囲に含まれるものである。かかる変形例は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとはみなされない。

Claims (14)

1. リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法であって、
   少なくとも一部分がクラスＡ表面を形成することができると共に前記成形されたリフトゲート内側パネルの所定のクラスＡ領域中に超臨界流体を注入できるように構成されたモールドを用意するステップと、
   無充填ポリマ材料と第２の長ガラス繊維強化熱可塑性材料と用意するステップと、
   第１ステップにおいて前記無充填ポリマ材料からリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートを射出成形するステップであって、該ステップが、前記超臨界流体と前記第２の長ガラス繊維強化熱可塑性材料の組合わせを、モールドの少なくとも一部が、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの構造的領域と、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの取付構造体とを成形することができるように、前記モールドに注入することを伴うステップとを備え、
   前記第２の長ガラス繊維強化熱可塑性材料が、樹脂とガラスに富んだ外層と膨張補強中央領域とを有するコアを形成し、前記コアが微孔性ポケットで実質的に満たされて重量が減少され且つ構造的支持を提供し、これによって、前記モールドのクラスＡ表面が前記無充填ポリマ材料内に予め覆われ、前記コアが、前記射出成形の間に約１〜４ｍｍ長さの繊維に短くされた１２ｍｍガラス繊維で約３０％〜約４０％充填されたポリオレフィンである補強熱可塑性材料を含んでいる、
   ことを特徴とする熱可塑性樹脂製車体クロージャーパネルの製造方法。
2. シーケンス式弁ゲートモールドが前記方法のために用いられる、
   請求項１に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
3. ツーショット形ノズルが用いられる、
   請求項２に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
4. 最初に、無充填ポリマ材料を前記モールドの第１の部分のところに射出し、前記第２の長ガラス繊維強化熱可塑性材料を前記超臨界流体と一緒に別の場所に射出する、
   請求項２に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
5. 製作される部品の厚さは、該部品の全ての領域のところで３ｍｍを超える、
   請求項１に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
6. 前記部品は、厚さ４〜６ｍｍであるよう製作される、
   請求項１に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
7. 少なくとも、塗装可能な第１の無充填ポリマーショー表面領域、第２の構造的領域及び第３の取り付け領域を含み連続的に成形された構造体を成形するステップを更に含み、前記第２の構造的領域及び前記第３の取り付け領域は、前記超臨界流体及び前記第２の熱可塑性材料の射出のための前記所定の領域である、
   請求項１に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
8. リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法であって、
   クラスＡ表面を形成することができる少なくとも一部分を有すると共にリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの所定のクラスＡ領域中に超臨界流体を注入するよう構成されたモールドを用意するステップと、
   少なくとも一部分が、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの樹脂に富んだ構造的領域と、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの取付構造体とを形成可能なモールドを準備するステップと、
   未充填ポリマ材料と第２の長ガラス繊維熱可塑性材料を提供するステップと、
   第１段階において前記未充填ポリマ材料から前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートを射出成形するステップであって、前記超臨界流体と前記第２の長ガラス繊維熱可塑性材料との組み合わせを、少なくとも一部分が、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの樹脂とガラスに富んだ構造的領域と、前記リフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの少なくとも２つの取付構造体とを形成可能なモールドに注入するステップと、を備え、
   前記第２の長ガラス繊維熱可塑性材料が、樹脂とガラスに富んだ外層と膨張補強領域を有するコアを形成し、前記コアが重量を減少させ構造補強を提供する微孔性ポケットによって実質的に充填され、
   前記モールドが２ｍｍ〜３ｍｍの部品厚さの寸法で閉じられて前記モールドの前記クラスＡ表面が熱可塑性材料であらかじめ覆われ、しかる後、モールドキャビティに加わる圧力を抜き、そして微孔性フォーム発泡中に前記モールドの制御された平行拡張を可能にして４ｍｍ〜６ｍｍの最終部品厚さをもたらす、
   ことを特徴とするリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
9. シーケンス式弁ゲートモールド及び前記モールドの４つの隅に対するレベリング手段を備えていて、制御された平行モールド拡張を可能にするプレスが前記方法のために用いられる、
   請求項８に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
10. ツーショット形ノズルが用いられる、
    請求項９に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
11. 最初に、無充填ポリマ材料が前記モールドの第１の部分のところに射出され、前記第２の長ガラス繊維熱可塑性材料が前記超臨界流体と一緒に別の場所に射出される、
    請求項１０に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
12. 製作される部品の厚さは、該部品の全ての領域のところで３ｍｍを超える、
    請求項８に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
13. 前記部品は、厚さ４〜６ｍｍであるよう製作される、
    請求項８に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。
14. 少なくとも、第１の上辺の領域、第２の構造的領域及び第３の取り付け領域を含む連続的に成形される構造体を成形するステップを更に含み、前記第２の構造的領域及び前記第３の取り付け領域は、前記超臨界流体及び前記第２の長ガラス繊維熱可塑性材料の射出のための前記所定の領域である、
    請求項８に記載のリフトゲート内側パネルまたはトラックリヤテールゲートの製造方法。

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