JP7140211B2 - 外装パネルおよび外装パネルを備える自動車 - Google Patents
外装パネルおよび外装パネルを備える自動車 Download PDFInfo
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Description
本願は、2019年1月8日に、日本に出願された特願2019-001129号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(1)本発明の第一の態様は、鋼板、第1接着層、中間層、第2接着層、および補強層を含み、前記鋼板と前記補強層とは、前記中間層を挟み、前記第1接着層は、前記鋼板と前記中間層とを接着し、前記第2接着層は、前記中間層と前記補強層とを接着し、前記鋼板の厚みは、0.30~0.55mmであり、前記鋼板の到達降伏応力は、350MPa以上であり、前記補強層の面内方向における平均ヤング率をE、前記補強層の面内方向における平均単位幅当たりの断面二次モーメントをIとしたときに、単位幅当たりの曲げ剛性ΔEIが45N・mm以上であり、前記中間層の厚みは、0.1~2.0mmである、外装パネルである。
(2)上記(1)に記載の外装パネルでは、前記鋼板の厚みは、0.30~0.45mmであり、前記鋼板の前記到達降伏応力は、510MPa以上であってもよい。
(3)上記(1)又は(2)に記載の外装パネルでは、前記補強層は、繊維強化樹脂を備えてもよい。
(4)上記(3)に記載の外装パネルでは、前記補強層は、炭素繊維強化樹脂を備えてもよい。
(5)上記(1)から(4)のいずれか一項に記載の外装パネルでは、前記曲げ剛性ΔEIが600N・mm以上であってもよい。
(6)上記(1)から(5)のいずれか一項に記載の外装パネルでは、前記補強層の降伏応力が100MPa以上であってもよい。
(7)本発明の第二の態様は、上記(1)から(6)のいずれか一項に記載の外装パネルを備える自動車である。
図2は、本開示の一実施形態に係るドア100を示す図である。ドア100は、ドアパネル110と、窓フレーム112とを備えている。
平均ヤング率は、外装パネルにおける縁部やキャラクタラインを避けてその近傍から試験片を採取し、対象部位を分離して測定することができる。
本実施形態では、補強層125の板厚に線状又は点状の凹凸があることを考慮して、このような方法で補強層125の平均板厚が測定される。なお、補強層125の板厚に線状又は点状の凹凸がありミクロ的には厚みが不均一である場合でもマクロ的には厚みは均一とみなすことができる。そのため、補強層125の平均板厚は補強層の全領域を対象に平均値を算出しなくても部分的領域(凹凸による厚みの変動周期よりも十分大きい領域)を対象に平均板厚を算出すればよい。
本開示に係る鋼板121は、めっきされていてもよい。これにより、耐食性が向上する。めっきの種類は特に限定されず、公知のめっきを用いることができる。例えば、めっき鋼板として、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、Zn-Al-Mg系合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Zn-Ni系合金めっき鋼板等が用いられ得る。
比較例1では、到達降伏応力が303MPa、厚みが0.65mmの鋼板を試験パネル200として、デント値(「Dent値」とも称する。)を測定した。上述のように当該試験パネル200のデント値を1.0とする。また、以下の実施例及び比較例では、当該試験パネル200の重量を1として、試験パネル200の重量比を計算する。試験パネル200の重量比が1よりも小さい場合に、当該試験パネルの重量が軽量化されていると判定する。なお、重量比は、試験パネル200が備える鋼板の片面の50%の面積の領域に、中間層及び補強層が接着されているものとして計算する。
比較例2では、鋼板の厚みを0.40mmに変更し、到達降伏応力が比較例1に係る鋼板の到達降伏応力よりも高い鋼板を適用したこと以外は、試験パネル200の条件は比較例1と同一である。比較例2に係る鋼板の厚みは、比較例1に係る鋼板の厚みに比べて薄くなっている。このため、比較例2に係る試験パネル200は、比較例1に係る試験パネルよりも軽量化されている。また、比較例2のデント値は0.90である。比較例2は、鋼板の到達降伏応力が比較例1に係る鋼板の到達降伏応力より高くなっているものの、鋼板が薄い。このため、比較例2は十分な耐デント性を得ることができなかった。
比較例3では、比較例2に係る試験パネル200として用いられた鋼板に、補強層として、平均板厚が0.2mm、曲げ剛性ΔEIが47N・mm、ヤング率が70000MPaのCFRP(CFRP1)を張り付けた、試験パネル200を作製した。なお、曲げ剛性ΔEIの算出には、平均断面幅方向長さとして、試験パネル200の中心203における補強層を通る、図4に示した凸部201の補強層における4方向の断面に係る幅方向の長さの平均値を用いた。比較例3に係る試験パネル200には補強層が張り付けられているが、比較例3に係る試験パネル200のデント値は、0.93であり十分な高さのデント値ではなかった。
実施例1では、図3に示した断面構造を有している。つまり、実施例1に係る試験パネルは、鋼板と補強層とで、中間層を挟み込んだ構造を有している。なお、鋼板と中間層とは、第1接着層により接着されている。また、中間層と補強層とは、第2接着層により接着されている。ここで、第1接着層と第2接着層には、アクリル樹脂が用いられている。また、鋼板の条件は、到達降伏応力が420MPa、厚みが0.50mmである。また、中間層の条件は、ヤング率Eが50MPa、厚みが1.3mm、材質がポリウレアである。さらに、補強層の条件は、平均降伏応力が1000MPa、平均板厚が0.2mm、曲げ剛性ΔEIが47N・mm、材質が、ヤング率70000MPaのCFRP(CFRP1)である。
実施例2に係る試験パネル200は、実施例1と同様に、図3に示す断面構造を有している。中間層の条件は、実施例1と同一である。実施例3は、補強層の厚みが1.0mm、曲げ剛性ΔEIが5833N・mmである点で実施例1と相違する。また、実施例2は鋼板の厚みが0.40mmであり、到達降伏応力が540MPaである点も、実施例1と相違する。すなわち、実施例2の鋼板は実施例1の鋼板より薄く、到達降伏応力が高い。実施例2に係る試験パネルの重量比は0.89である。すなわち、実施例2は、実施例1係る試験パネルの重量比よりも改善されている。
この実施例11では、実施例5と比較して補強層の厚みが小さく、曲げ剛性ΔEIが低いものの、デント値は1.3、重量比は0.86である。従って、軽量であり耐デント性に優れた試験パネル200であるといえる。
比較例4~6では、いずれも中間層の厚みが3.0mmである。比較例4~6に係る試験パネル200のその他の条件は、表1に記載の通りである。比較例4~6に係る試験パネルは、いずれもデント値が1.0を下回っている。つまり、優れた耐デント性を有する試験パネル200を得ることができなかった。これは、中間層の厚みが、2.0mmを超えており、厚すぎることが原因であると考えられる。より具体的には、中間層の厚みが厚すぎるため、鋼板にかかった応力が、中間層内にせん断応力が充分に生じず、十分に補強層に伝達されないことが考えられる。
実施例7では、実施例1~6等の他の実施例と異なり、中間層の材質がポリウレアではなく、ポリカーボネートである。中間層の材質がポリカーボネートであっても、軽量であり耐デント性に優れた試験パネル200が作製された。
実施例8及び9は、補強層の厚みが、実施例2~7と相違する。実施例8及び9の補強層の厚みは0.2mmであり、実施例1の補強層の厚みと同じである。すなわち、実施例8及び9の補強層の厚みは薄い。補強層の厚みが0.2mmであっても、実施例8及び9に係る試験パネル200は、軽量であり優れた耐デント性を有している。
実施例10では、補強層の材質がヤング率17500MPaのGFRPである。補強層がGFRPであっても、デント値は1.2、重量比が0.70の試験パネル200が得られた。つまり、軽量であり、優れた耐デント性を有する試験パネル200を得ることができた。
実施例12は、補強層としてヤング率8750MPaのCFRP(CFRP2)を用いた例である。この実施例12のように、鋼板の厚みを0.30mm~0.55mm、到達降伏応力を350MPa以上、曲げ剛性ΔEIを45N・mm以上、中間層の厚みを0.1mm~2.0mmとし、且つ、補強層の降伏応力を100MPa以上とすることにより、優れた耐デント性を有し、かつ、より軽量化された外装パネルを提供することができる。
比較例7では、補強層の平均板厚が0.1mm、曲げ剛性ΔEIが5.8N・mmである。従って、比較例7の補強層の曲げ剛性ΔEIは、45N・mm未満である。このため、鋼板に荷重がかかり、中間層を介して荷重が補強層に伝達されると、補強層が塑性変形してしまう場合がある。この結果、塑性変形した補強層には、鋼板にかかる荷重が十分に補強層に伝達されない。比較例7に係る試験パネルのデント値は、0.90であり、優れた耐デント性を有する試験パネル200を得ることができなかった。
比較例8では、鋼板の到達降伏応力が330MPaである。すなわち、比較例8の鋼板の到達降伏応力は350MPaを下回っている。このため、当該鋼板を備える試験パネルにはデント痕が残りやすい。比較例8の試験パネル200のデント値は、0.70である。比較例8では、優れた耐デント性を有する試験パネル200を得ることができなった。
100 ドア
110 ドアパネル
121 鋼板
122 第1接着層
123 中間層
124 第2接着層
125 補強層
20 試験装置
200 試験パネル
Claims (7)
- 鋼板、第1接着層、中間層、第2接着層、および補強層を含み、
前記鋼板と前記補強層とは、前記中間層を挟み、
前記第1接着層は、前記鋼板と前記中間層とを接着し、
前記第2接着層は、前記中間層と前記補強層とを接着し、
前記鋼板の厚みは、0.30~0.55mmであり、
前記鋼板の到達降伏応力は、350MPa以上であり、
前記補強層の面内方向における平均ヤング率をE、前記補強層の面内方向における平均単位幅当たりの断面二次モーメントをIとしたときに、単位幅当たりの曲げ剛性ΔEIが45N・mm以上であり、
前記中間層の厚みは、0.1~2.0mmである、
外装パネル。 - 前記鋼板の厚みは、0.30~0.45mmであり、
前記鋼板の前記到達降伏応力は、510MPa以上である、
請求項1に記載の外装パネル。 - 前記補強層は、繊維強化樹脂を備える、請求項1又は2に記載の外装パネル。
- 前記補強層は、炭素繊維強化樹脂を備える、請求項3に記載の外装パネル。
- 前記曲げ剛性ΔEIが600N・mm以上である、請求項1から4のいずれか一項に記載の外装パネル。
- 前記補強層の降伏応力が100MPa以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載の外装パネル。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の外装パネルを備える、自動車。
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