JP2006281926A - 車体トランクリッド用パネル構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量であると共に、捩り剛性、曲げ剛性及び張り剛性が高い車体トランクリッド用パネル構造体を提供する。
【解決手段】 アウター１２とインナー１１とがアウター１２の端部１４をヘム加工して連結され、インナー１１はその断面が波型に湾曲して複数個の平行に延びるビードが形成されている。そして、アウター１２とインナー１１との間には、インナー１１のアウター１２側の山部に樹脂層１３を配置し、この樹脂層１３を接着剤としてアウター１２とインナー１１とが接合されており、アウター１２とインナー１１とが空間を介して閉断面構造により一体化されている。インナー１１には、その周縁部１１ａを除く中央部１１ｂの全域に、相互に略平行に延びる複数本のビード８が形成されており、断面においては、このビード８は略サイン曲線の波形形状を形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、曲げ剛性及び張り剛性等の剛性が優れたアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属製の車体トランクリッド用パネル構造体に関する。

従来、自動車の車体トランクリッド用パネル構造体として、図５に示すように、外装パネル又は外板等のアウターパネル（以下、単にアウターともいう）５２と、内装パネル又は内板等のインナーパネル（以下、単にインナーともいう）５１とが組み合わされたパネル構造体が使用されている。このインナー５１は、アウター５２を補強するために設けられたものであり、機械的方法、溶接又は接着等によりアウター５２に結合されている。

このトランクリッド用インナー５１は、図５に示すように、トランクリッド用パネル５０の各部に、軽量化のためのトリム部５３が切り欠かれており、ビーム５４を有するビーム型インナーである。

このパネル構造体のインナー５１又はインナー５１及びアウター５２用の材料として、従来から使用されてきた鋼材とともに、又は鋼材に代わって、近年、軽量化のためにアルミニウム合金が使用されており、特に、高強度で高成形性であるＡＡ又はＪＩＳ規格による３０００系、５０００系、６０００系、７０００系等のアルミニウム合金板が使用され始めている。特にインナー５１は、その傾向が強い。

しかしながら，上述の従来のトランクリッド用パネルは、インナー５１にビーム型インナーを使用しているため、これを薄板化し軽量化すると、高剛性化できないという難点がある。

本件特許出願人は、車体フード用パネル構造体として、インナーパネルの全面にわたって複数本の波型ビードを略平行に設けたものを提案した（特開２００３−２０５８６６号公報）。

特開２００３−２０５８６６号公報

しかしながら、トランクリッド用パネル構造体としては、未だ、高剛性であると共に、薄板化による軽量化が可能である車体トランクリッド用パネル構造体は提案されていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、軽量であると共に、捩り剛性、曲げ剛性及び張り剛性が高い車体トランクリッド用パネル構造体を提供することを目的とする。

本発明に係る車体トランクリッド用パネル構造体は、車体トランクリッドに使用されるパネル構造体において、アウターパネルとインナーパネルとが空間を介した閉断面構造で結合されており、前記インナーパネルは、周縁部を除いた領域にその断面が波形形状をなす複数本のビードが設けられていることを特徴とする。

この車体トランクリッド用パネル構造体において、前記ビードの断面の波型形状は、例えば、サイン曲線又は台形を描いている。また、前記ビードは、例えば、車体トランクリッドの長手方向に対し、平行方向又は斜め方向に延びているか、平面視で同心円状に配列されているものであり、それらの組み合わせにしてもよい。

この場合において、前記インナーパネルは、開口率３％以下、孔径３ｍｍ以下の吸音効果を有する多数の貫通孔が設けられていることが好ましい。

本願請求項１乃至５に係る車体トランクリッド用パネル構造体によれば、車体トランクリッド用パネル構造体のインナーを波形形状に形成することにより、トランクリッド用パネル構造体の張り剛性、曲げ剛性、捩り剛性を向上させることができる。また、インナーの剛性が高まることにより、インナー及びアウターの双方を薄板化することができ、これにより、トランクリッド用パネル構造体を軽量化することができる。

本願請求項６に係る車体トランクリッド用パネル構造体によれば、インナーパネルに、開口率３％以下、孔径３ｍｍ以下の吸音効果を有する多数の貫通孔が設けられているので、広帯域吸音特性に優れたトランクリッド用パネル構造体を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明に係る車体トランクリッド用パネル構造体の断面図、図２はその表面形状を示す斜視図である。アウター１２とインナー１１とがアウター１２の端部１４をヘム（曲げ）加工して、連結されている。アウター１２は緩やかに円弧状に湾曲して成形されており、インナー１１はその断面が波型に湾曲して複数個の平行に延びるビードが形成されている。そして、アウター１２とインナー１１との間には、インナー１１のアウター１２側の山部に樹脂層１３を配置し、この樹脂層１３を接着剤としてアウター１２とインナー１１とが接合されており、アウター１２とインナー１１とが空間を介して閉断面構造により一体化されている。樹脂層１３は、樹脂の特性や種類を選択することにより、制振や消音、衝撃緩衝効果などをもたせることも可能である。また、ヒンジレインフォースメント及びラッチレインフォースメントなどの補強部材によって、局部補強することもできる。

図２は、本第１実施形態の車体トランクリッド用パネル構造体のインナー１１の波形形状をメッシュで示した斜視図である。図２に示すように、インナー１１には、その周縁部１１ａを除く中央部１１ｂの全域に、相互に略平行に延びる複数本のビード８が形成されており、断面においては、このビード８は略サイン曲線の波形形状を形成している。なお、インナー１１の軽量化のために、剛性及び強度を損なわない程度に、この波形形状を形成している箇所に部分的にインナー１１をトリミングした切欠き部分を設けてもよい。

アウター１２又はインナー１１の素材として、鋼板、高張力合金等及びアルミニウム又はアルミニウム合金（以下、アルミニウム材という）を使用することができるが、軽量なアルミニウム材を用いることが好ましい。このアルミニウム材は、平板状パネルから波形状パネルへのプレス成形は容易であるので、容易にインナーの製造ができる。

近年、パネル構造体は、薄板化し軽量化することを求められ、パネル構造体に用いる金属部材には、曲げ剛性、捩り剛性、又は張り剛性（耐デント性）が高いことが求められている。図６及び図７は図２に示すトランクリッド用パネルのインナー１１の形態を模式的に示す。曲げ剛性とは、図６に示す支点１００で支持されたトランクリッドに対し、曲げ荷重１０１が印加された場合の剛性をいい、この曲げ荷重１０１の値に対する荷重点での変位の比で定義される。捩り剛性とは、図７に示すように、捩り荷重１０２がトランクリッドに印加された場合のトランクリッドの剛性をいい、この捩り荷重１０２の値に対する荷重点での変位の比で定義される。張り剛性とは、図７に示すように、トランクリッド中央部に集中荷重１０３が作用したときのトランクリッドの局部剛性であり、張り剛性は、集中荷重１０３の値に対する荷重点での変位の比で定義される。

本実施形態においては、インナー１１として、断面が波形形状をなす複数本のビード８が形成されたもの（以下、波形インナーという）を使用しているので、この波形インナー１１をアウターパネル１２に組み合わせて構成された車体トランクリッド用パネル構造体は、アウター１２及びインナー１１を薄板化して軽量化しても、波形インナー中央部の凹凸により局部曲げ剛性が極めて高い。また、波型インナーとアウターとの接触面積がインナーが平板状の場合よりも増加し、接合面積が増加するため、アウターからインナーへの荷重伝達が広範囲に分散される。このため、荷重点での変位が抑制され、この結果、張り剛性を従来のビーム型トランクリッド構造体と比較して格段に高めることができる。曲げ剛性は、ビーム型トランクリッド構造体と比較し、波形形状により曲げ剛性向上に有効な断面部面積が増加し、この結果トランクリッドの曲げ剛性が向上する。捩り剛性は、波形トランクリッド構造で採用している閉断面構造が、捩り剛性向上につながり、基本的には従来のビーム型トランクリッド構造体に比較して約２倍の捩り剛性が得られる。

図８は、相互に略平行に延びる複数本のビード８が設けられた別のインナーを示す斜視図である。図８において、波型インナー１１の表面ほぼ全域に相互に略平行に延びたビード８が形成された車体トランクリッド用パネル構造体が記載されており、このインナーにおいても図２のインナーと同様、パネル構造体の張り剛性、曲げ剛性及び捩り剛性が向上する。なお、図２及び図８において、ビード８は車体の長さ方向に対して略平行に配置されているが、ビード８は車体長手方向に対して所定角度で傾斜していてもよい。

図３は、本発明の第２実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体に用いるインナー１５の波形形状をメッシュで示した斜視図である。図３に示すように、インナー１５は、その周縁部１５ａを除くインナー中央部１５ｂの全域に、２組のビード１６が形成されている。このビード１６は、平面視でロ字形をなす異なる大きさの２本のビードをその中心を同一として配置したものであり、その断面形状は略サイン曲線の波形形状をなしている。このビード１６は、ロ字形に限らず、円形又は楕円形でもよく、これらの平面形状のビードを同心的に配置すればよい。なお、インナー１５の軽量化のために、剛性及び強度に影響が無い範囲で、この波形形状を形成している箇所に部分的にトリミング部又は切欠き部分を設けてもよい。本実施形態においても、曲げ剛性、張り剛性及び捩り剛性が高いインナーが得られる。

図９は、ビード１６を平面視でロ字形をなすように設けた別のインナーを示す斜視図である。図９において、インナー１５の周縁部１５ａを除くインナー中央部１５ｂの全域に、平面視でロ字形をなす異なる大きさの２本のビード１６がその中心を同一として配置されている。ビード１６の断面形状は略サイン曲線の波形形状をなしている。このトランクリッド用パネル構造体においても、図３のパネル構造体と同様、曲げ剛性、張り剛性及び捩り剛性を向上させることができる。ビード１６は、ロ字形に限らず、円形又は楕円形でもよく、これらの平面形状のビードを同心的に配置すればよい。

図４は、本発明の第３実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体に用いるインナーの波形形状をメッシュで示した斜視図である。図４に示すように、インナー１７の周縁部１７ａを除くインナー中央部１７ｂに、山１８と、１方向に延びる複数本の谷１９ａと、この谷１９ａに垂直に交差する複数本の谷１９ｂとが形成されている。山１８と谷１９ａとから形成されるビードと、山１８と谷１９ｂとから形成されるビードは夫々断面が略サイン曲線の波型形状をなし、これらの両ビードは相互に垂直に交差している。なお、このインナーは、インナー１７の周縁部１７ａを除くインナー中央部１７ｂの全面に互いに直行する２つの略サイン曲線を描く波が交差してできる格子状の形状にビードを配置した連続する凹凸のある波形を形成したものである。この２種類のビードは、垂直ではなく、適宜の角度、例えば、４５度の角度をなして交差するように配置してもよい。また、インナー１７の軽量化のために、剛性及び強度に影響の無い範囲で、この波形形状を形成している箇所に部分的にトリミング部又は切欠き部分を設けてもよい。本実施形態においても、曲げ剛性、張り剛性及び捩り剛性が高いインナーが得られる。

なお、本発明の車体トランクリッド用パネル構造体のインナーの形状は、そのビード又は凹条の断面形状の波の高さ、波の波長、波の斜面の傾斜角度、波の数（本数）、長さなどの条件は、前述の３つの実施形態の態様に限定されるものではなく、種々のものが可能である。

図１２乃至図２１に、本発明の車体トランクリッド用パネル構造体におけるインナーの変形例を模式的に示す。図１２は、インナー１の表面に平面視で略台形のビード８ａを形成し、その内側に凹部９を隔てて中心部を囲むように楕円形のビード８ｂを形成し、このビード８ｂの中心部に凹部９を設けたものである。

図１３は、インナー１の表面を上下左右に４分割した４つの領域にそれぞれ楕円形のビード８ｃを設けたものである。

図１４は、インナー１の表面を左右に２分割した２つの領域に夫々外側上方から内側下方に向かう線状のビード８ｄを設け、このビード８ｄの内側上方と外側下方に夫々前記ビード８ｄよりも短いビード８ｅを設けたものである。

図１５は、インナー１の上部にその幅方向に沿った細長楕円形のビード８ｆを設け、このビード８ｆの下部を左右に分割した２つの領域に夫々外側上方から内側下側に向かう略直線状のビード８ｇを形成し、このビード８ｇと８ｆとの間に夫々点状のビード８ｈを設けたものである。

図１６は、インナー１の表面にその幅方向に沿って点状のビード８ｉを夫々６個づつ上下２列に配置したものである。

図１７は、インナー１の表面中央部に上下に延びるビード８ｊを設け、このビード８ｊの下方からインナー１の左右両側の上部角部に向かうように斜めに延びるビード８ｋを形成し、上下のビード８ｊと斜めに延びるビード８ｋとの間及び斜めに延びるビード８ｋと下側両角部との間に夫々点状のビード８ｌを設けたものである。

図１８は、インナー１の表面を左右に２分割した２領域に夫々上部内側から下部外側に向かう線状のビード８ｍを設け、このビード８ｍの上側及び下側をこのビード８ｍと略平行に延びるビード８ｍよりも短いビード８ｎを設けたものである。

図１９は、インナー１の表面中央部に上下に延びるビード８ｏを設け、このビード８ｏの上方端に連結されインナー１の左右両側の下側角部に向かうように斜めに延びるビード８ｐを形成し、この斜めに延びるビード８ｐと左右両側の上部角部との間に斜めに延びるビード８ｐに略平行な線状のビード８ｑ及びこのビード８ｑに略平行で且つビード８ｑよりも短いビード８ｒを設けたものである。

図２０は、インナー１の中央上部から夫々左右両側の下方角部に向かう略「へ」の字状のビード８ｓと、このビード８ｓの下方にほぼ同一形状であってビード８ｓよりも小さい略「へ」の字状のビード８ｔと、ビード８ｓの斜めに延びる部分と左右両側の上部角部との間に設けられビード８ｓの斜めに延びる部分と夫々略平行に設けられた線状のビード８ｕ及びこれよりも短い線状のビード８ｖとを設けたものである。

図２１は、インナー１の上部に平面視で「二」の字状に設けられたビード８ｗと、このビード８ｗと左右両側の上部角部との間に設けられ夫々内側上方から外側下方に延びる線状のビード８ｘと、前記「二」の字状のビード８ｗの下方に平面視で左右対称に配置され外側上部から内側下部に向かって延びる左右両側の線状のビード８ｙとを設けたものである。

図１２乃至図２１に示したインナーであっても、上記実施形態と同様、曲げ剛性、張り剛性及び捩り剛性が高いインナー及び車体トランクリッド用パネル構造体が得られる。

なお、図１２乃至図２１は、パネル構造体のインナーにおけるビードの配置を模式的に示したものであり、波の数、波長、波高等を限定するものではない。また、凸部と凹部は張り剛性を維持できるものであればよく、例えば、凸部と凹部とを逆にして凸部を凹部に、凹部を凸部にしたものであってもよい。

本発明において、波形形状の断面は、サイン曲線形状に限らず、台形形状、略台形状、折坂形状、スプライン波形状及びこれらの組み合わせ等種々の形状が可能であり、また、サイン曲線を土台とした台形近似の形状又はコーナ部にアール（曲面）を設けてあるもの等にすることもできる。

図１０（ａ）乃至（ｄ）は夫々インナーの断面形状を示す図、図１１（ａ）、（ｂ）は、夫々別のインナーの断面形状を示す図である。図１０（ａ）乃至（ｄ）において、夫々断面形状がスプライン曲線状のインナーが記載されている。一般に、スプライン曲線とは、大小曲率の異なる曲線を滑らかにつなぎ合わせて形成される曲線をいう。本発明において、スプライン波形とは、スプライン曲線と同じ意味合いから、略波型波形（略台形を含む）をベースにその上にエンボス形状等の大小曲率の異なる複数の波が重ね合わされてできる波型であると定義される。エンボス形状はインナー及び補強インナー全面に及ぶ場合と、Ｒ部等の局部に限定される場合とがある。

図１１（ａ）、（ｂ）において、図１１（ａ）には凸部及び凹部の双方が台形形状のインナーの断面形状が示されており、図１１（ｂ）には凸部が台形形状、凹部が円弧状のインナーの断面形状が示されている。図１０（ａ）乃至（ｄ）及び図１１（ａ）、（ｂ）に示したような断面形状であっても、曲げ剛性、張り剛性及び捩り剛性が高いインナーが得られる。

ビード又は凹条の断面形状の条件は、剛性設計で要求される張り剛性、捩り剛性、又は曲げ剛性の剛性と形成性から適宜選択することができる。しかし、波の高さが１０乃至６０ｍｍ、波長が３０乃至２００ｍｍの範囲であると、剛性が著しく高く、成形性も優れたインナーを得ることができる。

また、インナーをテーラーブランク化するなどして、インナー１の外縁部（外周部）の板厚を中央部の板厚よりも厚くしてインナー又はパネル構造体の曲げ剛性を向上させる別の剛性補強手段と組み合わせてもよい。

インナー及びアウターの材質としては、パネルに通常使用されているアルミニウム合金板及び高張力鋼板などを使用することができるが、樹脂については、材料強度等の特性から、本発明で目的とする剛性を持たせるためには、厚さが極端に厚くなるため、好ましくない。車体の軽量化のためには、アルミニウム合金を使用することが好ましい。本発明においては、波型のビードを形成しているので、高強度のアルミニウム合金を使用しなくても、通常のアルミニウム合金で十分に高剛性化することができる。

本発明のインナー及びアウター用のアルミニウム合金としては、通常、この種のパネル用途に使用されるＡＡ又はＪＩＳ規格による３０００系、５０００系、６０００系、７０００系等の耐力が比較的高い規格のアルミニウム合金板から選択することができる。これらアルミニウム合金板は、圧延加工などの常法により製造され、適時調質処理して使用されている。

本発明の車体トランクリッド用パネル構造体のインナーには、吸音効果を有する多数の貫通孔を設けることが好ましい。これによって、車体トランクリッド用パネル構造体は広帯域吸音特性に優れたものとなる。空気層を介して接合された２重構造のパネル構造体の一方のパネルに多数の微細な貫通孔を設けることにより、吸音効果が得られることは例えば特開昭６１−２４９８７８号公報、特開２０００−５６７７７号公報、特開２００３−５０５８６号公報等に開示されている。

ヘルムホルツの共鳴原理に基づく多孔板吸音パネルの簡易式を以下に示す。

（但し、ｆ：周波数、ｃ：音速、β：開口率、ｔ：板厚、ｂ：開口半径（孔径の半分）、ｄ：背後空気層の厚み）
数１によれば、開口率は小さく、孔径は大きく、板厚は厚く、背後吸気層は厚くする程周波数は低下する。ここで、孔径は小さいほど吸音特性が向上し、直径１ｍｍ以下で粘性減衰により高い吸音特性が得られるという知見が得られている（H.V.Fuchs and X.Zha: The application of microperforated places as sound absorbers with inherent damping.Acustica,81,107-116(1995)。

但し、パンチングによる孔径は生産性及び経済性を考慮すると板厚程度以下にはしにくい。そこで、フードインナーによる吸音条件として板厚をインナー板厚０．８ｍｍ、背後吸気層の厚さを３０ｍｍ、目標とする吸音周波数を１０００ＨＺ以下に設定すると、上記数１より、孔径１ｍｍの場合は開口率２％以下で、孔径３ｍｍの場合は開口率約３％以下で、目標周波数を満足することができる。

更に上記数式を

と書き換え、孔径と開口率との関係を求め、目標周波数を１０００ＨＺ以下、板厚を０．８ｍｍとした場合の孔径と開口率の関係より、背後空気層を３０ｍｍ以下とすれば、孔径３ｍｍ以下、開口率３％以下で目標周波数が得られることが算出される。

なお、宇津野（特開２００３−５０５８６号公報）によれば、板厚０．５ｍｍの鋼板では、開口率１％で孔径０．５ｍｍの時、１０００ＨＺ以下の周波数領域で概略０．５程度の吸音効果が得られ、板厚０．８ｍｍの鋼板では、開口率２％、孔径２ｍｍで同様の効果が得られる。またこのとき、開口率は３％以下、孔径は３ｍｍ以下とされる。微細貫通孔の孔径は製造上の一般常識から板厚程度以下の微細な孔をパンチングであけるのはかなり困難であり、大量生産を前提とした場合には、板厚０．５ｍｍの場合の孔径は０．５から３ｍｍ程度となり、板厚０．８ｍｍの場合の孔径は０．８ｍｍから３ｍｍ程度の範囲に制限される。

本発明は、車体のトランクリッド用パネル構造体であって、インナーを波形形状に形成することにより、トランクリッド用パネル構造体の張り剛性、曲げ剛性、捩り剛性を向上させることができ、これによってインナー及びアウターの双方を薄板化及び軽量化することができるので、各種製造分野、特に自動車製造分野において有用である。

本発明の第１実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体のインナーの波形形状をメッシュで示した斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体のインナーの波形形状をメッシュで示した斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る車体トランクリッド用パネル構造体のインナーの波形形状をメッシュで示した斜視図である。 従来のビーム型インナーの形状を示す斜視図である。 トランクリッド構造体への曲げ荷重条件を示す斜視図である。 トランクリッド構造体への捩り荷重条件を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態を示す斜視図である。 本発明の別の実施形態を示す斜視図である。 本発明のインナーの断面形状の一例を示す図である。 本発明のインナーの断面形状の一例を示す図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。 本発明におけるインナーの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１、１１、１５、１７；インナー
１ａ、１１ａ、１５ａ、１７ａ；インナー周縁部
１ｂ、１１ｂ、１５ｂ、１７ｂ；インナー中央部
２、１２；アウター
８、８ａ〜８ｙ、１６；ビード
９；凹部
１３；樹脂層
１４；アウター端部
１８；山
１９ａ、１９ｂ；谷
５０；車体トランクリッド用パネル
５１；インナー
５２；アウター
５３；トリム部
５４；ビーム
１００；支点
１０１；曲げ荷重
１０２；捩り荷重
１０３；集中荷重

Claims (6)

1. 車体トランクリッドに使用されるパネル構造体において、アウターパネルとインナーパネルとが空間を介した閉断面構造で結合されており、前記インナーパネルは、周縁部を除いた領域にその断面が波形形状をなす複数本のビードが設けられていることを特徴とする車体トランクリッド用パネル構造体。
2. 前記ビードの断面の波型形状が、サイン曲線又は台形を描いていることを特徴とする請求項１に記載の車体トランクリッド用パネル構造体。
3. 前記ビードは、車体トランクリッドの長手方向に対し、平行方向又は斜め方向に延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体トランクリッド用パネル構造体。
4. 前記ビードは、平面視で同心円状に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体トランクリッド用パネル構造体。
5. 前記ビードは、車体トランクリッドの長手方向に対し、平行方向又は斜め方向に延びている部分と、平面視で同心円状に配列されている部分とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体トランクリッド用パネル構造体。
6. 前記インナーパネルは、開口率３％以下、孔径３ｍｍ以下の吸音効果を有する多数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車体トランクリッド用パネル構造体。

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