(57)【要約】【課題】使用時に表面側が高温環境に晒されたとき、樹脂製パネルの熱変形をコントロールして外観品質を確保できる車体パネル構造を提供する。【解決手段】車体構造部材１０と、車体構造部材１０に固定された樹脂パネル２０と、を備えた車体パネル構造であり、樹脂パネル２０は、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層２４の表裏両面に積層された積層体からなり、両端部で車体構造部材１０に固定されることで架設されている。【選択図】図１
2019123289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体構造部材と、該車体構造部材に固定された樹脂パネルと、を備えた車体パネル構造であって、
前記樹脂パネルは、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層及び裏面ソリッド樹脂層が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層の表裏両面に積層された積層体からなり、両端部で前記車体構造部材に固定されることで架設されている、車体パネル構造。
【請求項２】
前記裏面ソリッド樹脂層が前記表面ソリッド樹脂層より厚肉に形成されている、請求項１に記載の車体パネル構造。
【請求項３】
前記発泡樹脂層は、互いに発泡率の異なる高倍率発泡層と低倍率発泡層とを有する積層材からなり、前記低倍率発泡層が前記高倍率発泡層より裏面側に配置されている、請求項１又は２に記載の車体パネル構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製パネルが車体構造部材に固定された車体パネル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体パネル構造を軽量化する技術が提案されている。
例えば下記特許文献１では、車体パネルとして３層以上の構造を有し、天然繊維とバインダーとなる樹脂繊維の混合材等からなる複数の層を積層した車両ボディー用パネルが提案されている。この車両ボディー用パネルは軽量であって環境負荷の低減を図ることが可能である。
下記特許文献２では、発泡されたプラスチック層の表面に金属薄板又はプラスチックフォイルからなる外皮が設けられた車両ボディー用の複合部材が提案されている。この複合部材では、軽量で剛性を有する容易に製造できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７３４０６号公報
【特許文献２】特開２０００−１２８０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の車体パネル構造では、軽量化を図れるものの、使用時に高温環境下に晒されると、樹脂製パネルと鋼材からなる車体構造部材との熱膨張の違いから、熱変形や歪みが発生して外観品質を低下させるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、使用時に表面側が高温環境に晒されたとき、樹脂製パネルの熱変形をコントロールして外観品質を確保できる車体パネル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の車体パネル構造は、車体構造部材と、車体構造部材に固定された樹脂パネルと、を備えた車体パネル構造であって、樹脂パネルは、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層及び裏面ソリッド樹脂層が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層の表裏両面に積層された積層体からなり、両端部で車体構造部材に固定されることで架設されている。
【０００７】
本発明の車体パネル構造では、裏面ソリッド樹脂層が表面ソリッド樹脂層より厚肉に形成されているのが好ましい。
また、発泡樹脂層が、互いに発泡率の異なる高倍率発泡層と低倍率発泡層とを有する積層材からなり、低倍率発泡層が高倍率発泡層より裏面側に配置されているのが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層及び裏面ソリッド樹脂層が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層の表裏両面に積層された積層体からなる。そのため、使用時に樹脂パネルが高温環境に晒されて表面側が加熱されると、発泡樹脂層が断熱性により、表面側が昇温し、表面ソリッド樹脂層が伸長するとともに弾性率が低下し、発泡樹脂層の表面側が膨張する。
【０００９】
その際、樹脂パネルは両端部で車体構造部材に固定されることで架設されているので、表面ソリッド樹脂層及び発泡樹脂層の表面側における弾性率の低下及び膨張により、樹脂パネルが両端部間において必ず表側方向に凸状に変形することができる。
【００１０】
そして、熱伝達により裏面側まで順次昇温されると、発泡性樹脂及び裏面ソリッド樹脂層が膨張及び伸長するとともに弾性率が低下する。このとき、表面側が凸状に変形を開始しているため、裏面側が表面側の変形に追従して表側方向に変形する。
【００１１】
その結果、使用時に高温環境に晒されたとき、樹脂製パネルの熱変形をコントロールして樹脂パネルを両端部間で表側方向に凸状に変形させることができ、外観品質を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る車体パネル構造の部分断面斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る樹脂パネルの模式的な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態に係る車体パネル構造の作用を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る樹脂パネルの変形例を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る樹脂パネルの他の変形例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、車体のルーフパネル構造の例を用いて説明するが、本発明の車体パネル構造の用途、形状、大きさなどを何ら限定するものではない。
【００１４】
本実施形態の車体パネル構造は、図１に示すように、車体構造部材１０と、車体構造部材１０に接着された樹脂パネル２０と、を備えている。
車体構造部材１０は開口部１１を設けて鋼材により形成されている。車体構造部材１０は、アウターパネル１２と、リインフォース１３と、インナーパネル１４と、を有している。アウターパネル１２から内側に凹ませた位置にフランジ部１５が設けられている。フランジ部１５は開口部１１の周縁から内側に向けて突出して設けられている。
本実施形態では、車体構造部材１０のフランジ部１５は、車幅方向両側及び車両前後方向両側に離間して設けられ、開口部１１を囲んで配設されている。
【００１５】
樹脂パネル２０は、図２に示すように、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層２４の表裏両面に積層された積層体からなる。発泡樹脂層２４、表面ソリッド樹脂層２５、及び裏面ソリッド樹脂層２６は全体で連続して一体に形成されている。
【００１６】
本実施形態の樹脂パネル２０では、表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６が発泡樹脂層２４の表裏面に接合されることで互いに離間した状態で連続して配置されている。
また本実施形態では、樹脂パネル２０の端部では、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６とが直接に接合されることで周囲が封止されている。この端部では、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６との一方又は双方が、全周縁で連続して裏面から裏側へ突出して配置されている。
【００１７】
発泡樹脂層２４を構成する発泡樹脂は、樹脂パネル２０の表面や裏面を押圧したときに容易に変形しない程度の剛性を有する発泡樹脂が好適である。特に限定されるものではないが、例えば発泡倍率が２倍〜３０倍のものを使用してもよい。
この発泡樹脂層２４は、表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６と強固に接合できるものがよく、特に接着剤なしで表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６が表裏面に溶着等により接合できる熱可塑性樹脂が好適であり、表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６と同材質の熱可塑性樹脂が特に好適である。
【００１８】
表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６を構成するソリッド樹脂は、発泡樹脂層２４より低発泡の樹脂又は非発泡の樹脂であり、ゴム、タルク等の各種の配合物や改質材などが配合されていてもよい。この表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６としては、発泡樹脂層２４と接着剤なしで強固に溶着接合可能な熱可塑性樹脂を用いるのが好適である。
【００１９】
より具体的には、発泡樹脂層２４、表面ソリッド樹脂層２５、裏面ソリッド樹脂層２６の各材料としては、同系の熱可塑性樹脂を用いることが好適であり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミドなどを用いることができる。本実施形態では、コスト、密度、耐熱性能、剛性、リサイクルなどの観点から、タルク、ゴム等を配合したポリプロピレンを使用するのが特に好適である。
【００２０】
本実施形態の車体パネル構造では、図１に示すように、このような樹脂パネル２０が車体構造部材１０に固定されている。固定方法はメカニカルファスナ等の機械的接合、接着剤による接着、溶着など適宜選択できる。
樹脂パネル２０が開口部１１を覆うように配置され、開口部１１を挟んで両側に配置されている車体構造部材１０のフランジ部１５に、樹脂パネル２０の両端部が固定されるように架け渡して固定されている。
【００２１】
接着剤により接着する場合、樹脂パネル２０の裏面における端末付近の領域であってフランジ部１５と対向する領域に接着剤２９が配置され、樹脂パネル２０の周縁で裏面に突出した端末を車体構造部材１０のフランジ部１５に対向した状態で近接して配置され、互いに対向する領域とフランジ部１５とを接着する。
【００２２】
接着剤２９としては、ソリッド樹脂からなる裏面ソリッド樹脂層２６と鋼材からなるフランジ部１５とを強固に接着できるものが好適であり、本実施形態ではウレタン系接着剤を用いている。
この車体パネル構造では、樹脂パネル２０と車体構造部材１０のアウターパネル１２との間隙をモール等により閉塞してもよい。
【００２３】
次に、このような車体パネル構造を使用した車両が外部の高温環境に晒された際の車体パネル構造の作用を説明する。
まず図３（ａ）に示すように、車体構造部材１０のフランジ部１５に樹脂パネル２０の両端部が固定されて掛け渡されている。例えば直射日光が照射されるなどにより、表面側が加熱されると、発泡樹脂層２４の断熱性により熱が拡散され難く、表面ソリッド樹脂層２５が昇温する。この熱は発泡樹脂層２４を徐々に裏面側へ伝達される。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、表面ソリッド樹脂層２５が加熱されて熱膨張により伸長しようとする力が生じる。発泡樹脂層２４も表面側から徐々に加熱されることで発泡樹脂層２４の表面側が膨張しようとする力が生じる。また表面ソリッド樹脂層２５が加熱されることで、表面ソリッド樹脂層２５の弾性率が低下する。このとき裏面側は表面側に比べて低温であり、裏面ソリッド樹脂層２６の弾性率は高い状態で維持されている。
【００２５】
図３（ｃ）に示すように、樹脂パネル２０が両端部で車体構造部材１０のフランジ部１５に固定された状態で、表面側が加熱されて、表面ソリッド樹脂層２５の弾性率が低下し、表面ソリッド樹脂層２５が伸長しようとする力と発泡樹脂層２４の表面側が膨張しようとする力とが生じることで、樹脂パネル２０の表面側が必ず表側方向へ凸状に変形する。
【００２６】
図３（ｄ）に示すように、表面側の加熱が継続することで、樹脂パネル２０の表面側における表側方向への凸状の変形が増大する。そして発泡樹脂層２４の熱伝達により裏面側まで順次昇温されると、発泡樹脂層２４の裏面側が膨張しようとする力が生じる。また、裏面ソリッド樹脂層２６が加熱されて熱膨張により伸長しようとする力が生じる。さらに、裏面ソリッド樹脂層２６が加熱されることで、裏面ソリッド樹脂層２６の弾性率が低下する。
このとき、表面側が凸状に変形を開始しているため、裏面側が表面側の変形に追従して表側方向に変形する。そして高温環境下に長時間晒されることで、樹脂製パネル全体が両端部間で表側方向に必ず凸状に変形する。
【００２７】
以上のような車体パネル構造によれば、熱可塑性樹脂製の表面ソリッド樹脂層２５及び裏面ソリッド樹脂層２６が熱可塑性樹脂製の発泡樹脂層２４の表裏両面に積層された積層体からなる。そのため、使用時に樹脂パネル２０が高温環境に晒されて表面側が加熱されると、発泡樹脂層２４が断熱性により表面側が昇温し、表面ソリッド樹脂層２５が伸長するとともに弾性率が低下し、発泡樹脂層２４の表面側が膨張する。
その際、樹脂パネル２０は両端部で車体構造部材１０に固定されることで架設されているので、表面ソリッド樹脂層２５及び発泡樹脂層２４の表面側における弾性率の低下及び膨張により、樹脂パネル２０が両端部間において必ず表側方向に凸状に変形することができる。
そして、熱伝達により裏面側まで順次昇温されると、発泡樹脂及び裏面ソリッド樹脂層２６が膨張及び伸長するとともに弾性率が低下する。このとき、表面側が凸状に変形を開始しているため、裏面側が表面側の変形に追従して表側方向に変形する。
その結果、使用時に高温環境に晒されたとき、樹脂製パネルの熱変形をコントロールして樹脂パネル２０が両端部間で必ず表側方向に凸状に変形することができる。そのため使用時の温度変化に対して外観品質を良好に保つことが可能である。
【００２８】
また本実施形態の車体パネル構造では、発泡樹脂層２４を用いて厚肉にすることで断面二次モーメントを増大させ、所望の剛性を確保しているので、各部の車体パネルの大幅な軽量化が実現できる。また発泡樹脂層２４を厚肉に設けることで断熱性も向上できる。
【００２９】
上記実施形態は、本発明の範囲内において種々の変形例が可能である。
例えば、本実施形態においては、樹脂パネル２０の構成を調整することで、使用時の加熱環境下における樹脂パネル２０の変形モードを適宜コントロールしてもよい。
具体的には、発泡樹脂層２４の厚みや発泡倍率の調整、発泡樹脂層２４の厚み方向における発泡倍率の分布の調整、表面ソリッド樹脂層２５の厚みの調整、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６との厚みの差の調整などにより、使用時における表面側と裏面側との温度分布を調整したり、表面側が凸状に変形を開始するタイミングや裏面側が凸状に変形を開始するタイミングを調整したりすることができる。
【００３０】
図４に示す樹脂パネル２０では、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６とが同じ熱可塑性樹脂により形成されているが、裏面ソリッド樹脂層２６が表面ソリッド樹脂層２５より厚肉に形成されている。
また発泡樹脂層２４が厚み方向に複数の層からなる積層材として形成されている。この積層材は、同じ熱可塑性樹脂からなり発泡率の異なる高倍率発泡層２４ａと低倍率発泡層２４ｂとを有しており、低倍率発泡層２４ｂが高倍率発泡層２４ａより裏面側に配置されている。
【００３１】
このような図４の樹脂パネル２０であっても、上述した図２の樹脂パネル２０と同様の作用効果を得ることができる。
さらに図４の樹脂パネル２０では、裏面ソリッド樹脂層２６が表面ソリッド樹脂層２５より厚肉に形成されているので、厚肉の裏面ソリッド樹脂層２６の熱間剛性を高くできる。そのため、使用時に高温環境に晒されて昇温すると、薄肉の表面ソリッド樹脂層２５が配置された表側方向に凸状に変形させ易くできる。
【００３２】
また図４の樹脂パネル２０では、発泡樹脂層２４において低倍率発泡層２４ｂが高倍率発泡層２４ａより裏面側に配置されている。そのため、密度の高い低倍率発泡層２４ｂを裏面側に配置することができ、高倍率発泡層２４ａが配置されている表面側に凸状により変形させ易くでき、外観品質を確保し易くできる。
【００３３】
さらに図５のように調整した樹脂パネル２０では、表面ソリッド樹脂層２５が裏面ソリッド樹脂層２６より厚く形成されている。また発泡樹脂層２４が、高倍率発泡層２４ａを挟んで両側に低倍率発泡層２４ｂを配置した３層構造に形成されている。
このような樹脂パネル２０では、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６とにそれぞれ近接させて低倍率発泡層２４ｂを設けているので、表面側の剛性と裏面側の剛性とを確保し易く、曲部的な変形を防止できる。
また、表面側の低倍率発泡層２４ｂと裏面側の低倍率発泡層２４ｂとの間に高倍率発泡層２４ａを設けているので、表面側の温度と裏面側の温度との差を大きくすることができる。
さらに、表面ソリッド樹脂層２５が裏面ソリッド樹脂層２６より厚いため、表面側の変形開始時と裏面側の変形開始時とを接近させることが可能である。
【００３４】
上記実施形態では、発泡樹脂層２４の厚さを適宜増減することで、樹脂パネル２０の断熱性や剛性を増減してもよい。さらに各層間に補強材を挿入して、樹脂パネルの強度や剛性を向上することもよい。
上記実施形態では、表面ソリッド樹脂層２５、裏面ソリッド樹脂層２６を薄く形成したり、発泡樹脂層２４の発泡倍率を増加したりすることで軽量化することも可能である。
上記では表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６とが端末で互いに直接溶着された例を用いて説明したが、接着部位より外側に配置される表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６との接合関係は何ら限定されない。例えば、表面ソリッド樹脂層２５と裏面ソリッド樹脂層２６とが発泡樹脂層２４を介して両側に離間して配置されていても、本実施形態と全く同様に本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  車体構造部材
１１  開口部
１２  アウターパネル
１３  リインフォース
１４  インナーパネル
１５  フランジ部
２０  樹脂パネル
２４  発泡樹脂層
２４ａ  高倍率発泡層
２４ｂ  低倍率発泡層
２５  表面ソリッド樹脂層
２６  裏面ソリッド樹脂層
２９  接着剤
【図１】
2019123289.tif 000003
【図２】
2019123289.tif 000004
【図３】
2019123289.tif 000005
【図４】
2019123289.tif 000006
【図５】
2019123289.tif 000007