JP7107162B2

JP7107162B2 - 自動車の壁構造体とその製造方法

Info

Publication number: JP7107162B2
Application number: JP2018201886A
Authority: JP
Inventors: 元紀岡▲崎▼
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: JP2020066396A

Description

本発明は自動車の壁構造体とその製造方法に関するものである。

自動車のサイドドアは面状のインナーパネルとアウターパネルを備えている。インナーパネルとアウターパネルの上縁は窓ガラスを収容させるための隙間があるため、雨天時にはそこからインナーパネルとアウターパネルの間に雨水が浸入することがある。浸入した雨水はインナーパネルやアウターパネルの内面を伝って流下し、サイドドアの下縁から車外に排出される。

ドアロックが固定される箇所はインナーパネルにドアロック補強材（ドアロックリインフォースメント）を張り付けることによって補強している。具体的には、インナーパネルに開口が設けられ、この開口を通してドアロックがドアロック補強材に固定される。他にも、組み付けや点検・修理用の開口（サービスホール）や、塗装時に余剰塗料を排出するための開口など、インナーパネルには様々な開口が形成されている。このようなインナーパネルの開口の周囲には必要に応じて発泡体やリブによる防水構造が設けられ、サイドドアの内面を伝って落ちる雨水が開口から車室内に流入するのを妨げている。このような技術は例えば特開２０１３－２１２７９４号公報や特開２００７－２３８０２７号公報に記載されている。

特開２０１３－２１２７９４号公報特開２００７－２３８０２７号公報

発泡体で防水構造を形成する場合、インナーパネルとドアロック補強材の一方に発泡性材料からなる薄いシート（を所望の形状に打ち抜いたもの）を張り付け、乾燥炉でこれを加熱して発泡させることによって隙間を充填する。しかし、インナーパネルはドアロックが固定される領域において通常大きな湾曲形状を有しており、ドアロック補強材もこれに沿うような形状とされている。したがって、湾曲の内側にある方の部材に一定の厚さを有する発泡性シートを張り付けた場合、一様な倍率で発泡したとしても、湾曲部では対向する部材との面積差に起因してシール切れ（充填不足）が生じる可能性がある。しかし、十分に充填されるように発泡性シートの厚さや幅を大きくするとコストが増大する。

本発明のひとつの態様は、自動車の壁構造体であって、第一面状部材と、この第一面状部材に対し間隔を空けて対向配置された第二面状部材とを備え、第一面状部材の少なくとも一部と第二面状部材の少なくとも一部とで対向壁部が形成され、この対向壁部が湾曲部を有しており、第一面状部材と第二面状部材の間において、湾曲部とこの湾曲部の両端から延びる一対の平面部のうち少なくとも片側の平面部にわたって発泡体が配置されており、発泡体が配置されている領域において湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている、自動車の壁構造体である。これにより、湾曲部における発泡体の充填不足を抑制することができる。

実施形態によっては、第一面状部材がドアインナー部材であり、第二面状部材がこのドアインナー部材の内側に間隔を空けて対向配置されたドアロック補強材である。

実施形態によっては、第一面状部材が湾曲部で第二面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている。

実施形態によっては、第二面状部材が湾曲部で第一面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている。

実施形態によっては、第一面状部材と第二面状部材のうち湾曲の外側にある面状部材が内側にある面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている。

実施形態によっては、第一面状部材と第二面状部材のうち湾曲の内側にある面状部材が外側にある面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている。

本発明の別の態様は、自動車の壁構造体を製造する方法であって、第一面状部材を用意する工程と、第二面状部材をこの第一面状部材に対し間隔を空けて対向配置し、第一面状部材の少なくとも一部と第二面状部材の少なくとも一部とで湾曲部を有する対向壁部が形成されるようにする工程と、一定の厚さをもつ発泡性シートを第一面状部材と第二面状部材の間において湾曲部とこの湾曲部の両端から延びる一対の平面部のうち少なくとも片側の平面部にわたって配置する工程と、発泡性シートが配置された領域において湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなるようにする工程と、加熱して発泡性シートを発泡させることによって第一面状部材と第二面状部材の間を発泡体で充填する工程とを含む方法である。これにより、湾曲部における発泡体の充填不足を抑制することができる。

一つの実施形態としての自動車のサイドドアの組み付け図である。サイドドアのインナーパネル、ドアロック補強材と、これらの間に配置された発泡体の断面図である。インナーパネルとドアロック補強材をいずれも湾曲部で寄せることなくドアロック補強材に発泡性シートを配置した場合の、インナーパネルとドアロック補強材と発泡性シートの断面図である。図３の構造において発泡性シートを発泡させたときの断面図である。インナーパネルを湾曲部でドアロック補強材側に寄せたときの断面図である。図４の構造において発泡性シートを発泡させたときの断面図である。ドアロック補強材を湾曲部でインナーパネル側に寄せたときの断面図であり、図２の範囲ＶＩの拡大図ある。図６の構造において発泡性シートを発泡させたときの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお以下の複数の実施形態の中で互いに同様の部分については同様の符号を付す。

本発明の実施形態としては、自動車の側部開口を開閉するサイドドア（フロント、リア）、後部開口を開閉するバックドア、ルーフを支持し開口の側辺を成すピラー等の壁構造体が挙げられる。図１は、特に、ひとつの実施形態としてのサイドドア１０の一部を分解状態で示している。なお、フロントサイドドアとリアサイドドアは大まかに言えば同じ構造であるため、以下の説明ではこれらを区別せずにサイドドアと呼ぶ。

図１、２に示すように、サイドドア１０はインナーパネル１４とアウターパネル１２を備えている。インナーパネル１４は通常、大小様々な開口を有する。特に、サイドドア１０を閉位置に保持するためのドアロック２０を取り付ける箇所には、ピラー（図示せず）に設けられるストライカを受け入れるための開口１６が形成される。ドアロック２０を取り付ける箇所にはインナーパネル１４の内側（アウターパネル１２側）にドアロック補強材１８が間隔を空けて対向配置され、ドアロック２０はこのドアロック補強材１８に固定される。ドアロック補強材１８にもインナーパネル１４の開口１６に対応した位置にストライカを受け入れるための開口２８が形成される。なお、サイドドア１０の上部にドアフレーム２２が配置される場合、組み付け時にドアフレーム２２をあらかじめドアロック補強材に接合しておき、ドアロック補強材とドアロック２０とドアフレーム２２とを含むサブアセンブリー（ドアフレームアセンブリー２４）を構成してもよい。開口１６の周囲にはドアロックを固定するためのボルト（図示せず）を挿入する複数（図１では３つ）の穴２６が開けられる。ドアロック２０はラッチ（図示せず）を備えており、サイドドア１０を閉じると開口１６、２８からサイドドア１０の内部に進入したストライカに係合してサイドドア１０を閉じた状態に保持する。

開口１６は、サイドドア１０が閉じる際にピラーから突出するストライカを受け入れられるよう、車室内を向いた面３０とピラーに対向する面３２の二面にわたって開いている。言い換えれば、開口１６はインナーパネル１４が車室内側に突出した湾曲部３４に跨がるように設けられている。ドアロック補強材１８はこの湾曲するインナーパネル１４に沿った湾曲部３６をもつ形状とされる。つまり、インナーパネル１４とドアロック補強材１８とはドアロックの取り付け箇所で対向壁部を形成しており、この対向壁部が湾曲部を有している。したがって、図３～８に示すように、インナーパネル１４は湾曲部３４の両側に平面部３８、４０を、ドアロック補強材１８も湾曲部３６の両側に平面部４２、４４を有している。そして、ドアロック補強材１８の湾曲部３６と平面部４２、４４はそれぞれインナーパネル１４の湾曲部３６と平面部３８、４０に対向している。なお、本願で言う「湾曲」とは、曲率が大きく本来屈曲と呼ぶべきであるようなものも含むものとする。

インナーパネル１４とアウターパネル１２は周辺部で接合されるが、上辺４６、４８は窓ガラスを挿入できるようにするため接合されない。このため、雨水がインナーパネル１４とアウターパネル１２の間の内部空間５０に浸入する可能性がある。インナーパネル１４とドアロック補強材１８の間には、この雨水がインナーパネル１４の表面を流下して開口１６から車室内に浸入するのを防ぐための発泡体５２が、湾曲部３６からその少なくとも片側の平面部（４２または４４）にわたって配置される。例えば、発泡体５２は、図に示すように、コの字状のものとし、開口１６の上側と左右横側を囲うように配置することにより、上から落ちてきた雨水を開口１６の左右に逃がせられるようにする。しかし、それ以外の形状も可能であり、例えば湾曲部３６から左側の平面部３８、４２にわたるＬ字状の発泡体と湾曲部３６から右側の平面部４０、４４にわたるＬ字状の発泡体とを、重ならないように上下にずらして配置することも可能である。発泡体５２は発泡性材料からなる発泡性シート５４（所望の形状に切り出したものを含む）を乾燥炉等の加熱装置で加熱することにより発泡させて形成する。発泡性材料は、例えば主成分であるポリマーとこれを発泡させるための発泡剤とを含むものであり、一例として特開２０１０－０５８５１４に記載されているような公知の組成物とすることができる。発泡性シート５４は、このような発泡性材料を押出成形やカレンダー成形により一定の厚さに成形し、所望の形状に切り出したものとすることができる。なお、インナーパネル１４とドアロック補強材１８との間隔ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３は、ドアロック補強材１８をインナーパネル１４に組み付ける際にインナーパネルの表面や稜線で発泡性シート５４が削ぎ落とされないようにするため、ある程度の大きさを確保することが好ましい。

図５～８に示すように、発泡体５２が配置される領域では、インナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３４、３６同士の間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４同士の間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくし、充填不足が起きにくいようにする。なお、発泡体の配置はインナーパネル１４とドアロック補強材１８の間隔を調整する前に行っても、後に行ってもよい。インナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３６同士の間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４同士の間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくするには、様々な方法がある。例えば、ひとつの実施形態として、図５、６に示すようにドアロック補強材１８の湾曲部３６の少なくとも一部をインナーパネル１４に寄せることによってインナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３４、３６での間隔ｄ_２が平面部３８、４０、４２、４４での間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくなるようにすることができる。このようにドアロック補強材１８側を変形させる設計をすれば、サイドドア１０を開けた際に見えるインナーパネル１４の意匠面に不自然な凹みを作らなくて済む利点がある。しかし、別の実施形態として、図７、８に示すようにインナーパネル１４の湾曲部３４の少なくとも一部をドアロック補強材１８に寄せることによってインナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３４、３６での間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４での間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくなるようにしてもよい。ここで、インナーパネル１４とドアロック補強材１８の一方を他方に「寄せる」とは、例えば、一方の湾曲部をその両側の平面部から他方の湾曲部と並行して滑らかにつながる基準曲面５８、６０に対して他方の湾曲部に近づけることであると考えれば良い。特に、湾曲部が（断面で）円弧を成す場合、基準曲面５８、６０は他方の湾曲部と同心の円弧を成すものであると考えれば良い。また、図示しないが、さらに別の実施形態として、インナーパネル１４とドアロック補強材１８の両方の湾曲部３４、３６の少なくとも一部を互いに寄せることによってインナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３４、３６での間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４での間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくなるようにしてもよい。いずれの部材を寄せる場合も、寄せられた形状はインナーパネル１４やドアロック補強材１８をプレス成形する際に同時に形成することができる。

上で図１、２を用いて説明したようなインナーパネル１４におけるドアロック２０のための開口１６に限らず、自動車の壁構造体を構成する面状部材に雨水を車室内に流入させる可能性のある何らかの開口があって、しかもその開口が面状部材の湾曲部を横切るように、あるいはその湾曲部の付近に形成されている場合、そのような湾曲部に上述のものと同様の発泡体を設けることもできる。さらには、何ら開口がない場合でも、雨水の流路を制限するために上述のような発泡体を設けることができる。また、湾曲部は、上述の湾曲部３４のように車室内側に突出したものであっても、アウターパネル１２側に突出したもの（つまり車室内側が凹んだもの）であってもよい。そして、いずれの面状部材を寄せるかはこのような湾曲の方向を基準として決めても良い。つまり、インナーパネル１４とドアロック補強材１８の湾曲部３６同士の間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４同士の間隔ｄ_１、ｄ_３よりも小さくするには、図７、８に示すようにインナーパネル１４とドアロック補強材１８のうち湾曲の外側にある方の面状部材を内側にある方の面状部材に寄せることもできる。湾曲の外側にある部材の方がもともと相対的に曲率が小さいため、成形時の割れを抑えることができる。しかし、図５、６に示すようにインナーパネル１４とドアロック補強材１８のうち湾曲の内側にある方の面状部材を外側にある方の面状部材に寄せることもできる。

次に、図３、４を用いて、湾曲形状と発泡の仕方を単純化したモデルを用いて、インナーパネル１４とドアロック補強材１８の間隔を一定にした場合に充填不足が生じることの幾何学的な説明を行う。発泡性シート５４の厚さをｔとする。仮に湾曲がないとした場合（図示なし）の間隔をｄとし、発泡は面間を対面に向かって一方向に進行すると仮定すると、ちょうど面間を充填できる発泡倍率はｄ／ｔである。しかしながら、これと同じ間隔ｄ_２＝ｄをもつ湾曲部３４、３６に同じ厚さｔと発泡倍率ｄ／ｔをもつ発泡性シート５４を用いた場合（図３）、発泡体５２の充填が不十分になると考えられる（図４）。まず、断面で見たときのドアロック補強材１８の湾曲部３６の弧長をａ_１、インナーパネル１４の湾曲部３４の弧長をａ_２（ただしａ_１＜ａ_２）、それぞれの曲率半径をｒ_１、ｒ_２（ただしｒ_２－ｒ_１＝ｄ＞０）とする。発泡が全て径方向に進行すると仮定すると、不足する発泡性材料の断面積は次式のように表される。

この式の第一項（括弧内）は充填すべき面積、第二項は湾曲がない場合と同じ倍率で発泡した場合に充填される面積を表している。この式は正の値になることが示せるため、発泡させるとインナーパネル１４の湾曲部３４のどこかに充填不足による隙間５６が生じる可能性があることがわかる。したがって、湾曲部３４、３６同士の間隔ｄ_２を平面部３８、４０、４２、４４同士の間隔ｄ_１、ｄ_３よりも狭めることにより、充填不足を抑制することができると考えられる。しかしながら、上記の計算はあくまでひとつのモデルについて行ったに過ぎず、例えば、実際の発泡性材料の膨張は湾曲の軸方向や周方向にも進行するはずであるため、場合によってはさらなる考慮が必要になることもある。

なお、当然ながら、平面部と湾曲部での間隔が同じであっても、間隔を十分に小さくするか発泡性シート５４の厚さを十分に増やすかしても発泡材の充填不足を防ぐことはできる。しかし、平面部での間隔が小さすぎると、膨張する発泡性材料によって押圧されてインナーパネルがわずかな変形をし、意匠を損なうことがある。また、発泡性シート５４の厚さを増やすとコストが増加する。

以上、具体的な実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば本発明の目的を逸脱することなく様々な置換、改良、変更を施すことが可能である。

１０サイドドア
１４インナーパネル
１６開口
１８ドアロック補強材
２０ドアロック
３４、３６湾曲部
３８、４０、４２、４４平面部
５０内部空間
５２発泡体
５４発泡性シート
５６隙間
５８基準曲面

Claims

自動車の壁構造体であって、
第一面状部材と、この第一面状部材に対し間隔を空けて対向配置された第二面状部材とを備え、
第一面状部材の少なくとも一部と第二面状部材の少なくとも一部とで対向壁部が形成され、この対向壁部が湾曲部を有しており、
第一面状部材と第二面状部材の間において、湾曲部とこの湾曲部の両端から延びる一対の平面部にわたって発泡体が配置されており、
発泡体が配置されている領域において湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっており、間隔が小さくなっている部分が発泡体の配置領域の中間部にあって端部にない、自動車の壁構造体。
請求項１の自動車の壁構造体であって、
第一面状部材がドアインナー部材であり、第二面状部材がこのドアインナー部材の内側に間隔を空けて対向配置されたドアロック補強材である、自動車の壁構造体。
請求項１または２の自動車の壁構造体であって、
第一面状部材が湾曲部で第二面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている、自動車の壁構造体。
請求項１～３のいずれかの自動車の壁構造体であって、
第二面状部材が湾曲部で第一面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている、自動車の壁構造体。
請求項１または２の自動車の壁構造体であって、
第一面状部材と第二面状部材のうち湾曲の外側にある面状部材が内側にある面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている、自動車の壁構造体。
請求項１または２の自動車の壁構造体であって、
第一面状部材と第二面状部材のうち湾曲の内側にある面状部材が外側にある面状部材に寄せられることで湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなっている、自動車の壁構造体。
自動車の壁構造体を製造する方法であって、
第一面状部材を用意する工程と、
第二面状部材をこの第一面状部材に対し間隔を空けて対向配置し、第一面状部材の少なくとも一部と第二面状部材の少なくとも一部とで湾曲部を有する対向壁部が形成されるようにする工程と、
一定の厚さをもつ発泡性シートを第一面状部材と第二面状部材の間において湾曲部とこの湾曲部の両端から延びる一対の平面部にわたって配置する工程と、
発泡性シートが配置された領域において湾曲部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔が平面部での第一面状部材と第二面状部材同士の間隔よりも小さくなるようにし、間隔が小さくなっている部分が発泡性シートの配置領域の中間部にあって端部にないようにする工程と、
加熱して発泡性シートを発泡させることによって第一面状部材と第二面状部材の間を発泡体で充填する工程とを含む方法。