(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板製アウターパネルと、前記鋼板製アウターパネルの裏面に貼り合わせた平行線状または格子状の鋼製リブとからなり、前記平行線状または格子状の鋼製リブ用部材の厚みがすなわち鋼製リブの高さＨであることを特徴とする自動車用鋼製フードパネル部品。
【請求項２】
前記鋼製リブの高さＨが２〜３ｍｍ、幅Ｗが２〜１５ｍｍであり、前記平行線状または前記格子状の前記鋼製リブのピッチＤが３０〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用鋼製フードパネル部品。
【請求項３】
前記平行線状または格子状の鋼製リブは、前記鋼板製アウターパネルの裏面との合わせ面の全面が接着剤で接着されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用鋼製フードパネル部品。
【請求項４】
前記鋼板製アウターパネルの輪郭に沿った形状の補強枠を追加したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用鋼製フードパネル部品。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の自動車用鋼製フードパネル部品の製造方法であって、前記鋼板製アウターパネルおよび前記鋼製リブをそれぞれフードパネル形状にプレス成形またはプレス成形後打抜きした後、前記鋼板製アウターパネルと前記鋼製リブを接着することを特徴とする自動車用鋼製フードパネル部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用鋼製フードパネル部品に関し、より詳しくは、軽量であり、かつ十分な張り剛性を有する自動車用鋼製フードパネル部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野においては、車両の軽量化を実現するため、ドアやフードなど自動車のアウターパネル部品においても薄肉軽量化のニーズが高まっている。しかしながら、アウターパネル部品の薄肉化はアウターパネルの剛性の低下を招き、人がドアやフードなどに触れたときにアウターパネルが容易に変形し、ベコベコと異音を立てるなどの現象が発生しやすくなる。
【０００３】
このような現象が起こると、自動車の品質感が大きく損なわれることから、自動車メーカーにとってアウターパネルの張り剛性の確保と軽量化を両立させることが大きな課題となっている。
【０００４】
また、フード部品においては、交通事故で歩行者の頭部が衝突した際の衝撃性である歩行者保護性能の確保およびフードを手で開閉する際の耐デント性も要求される。
【０００５】
上述のような背景より、フード部品において軽量化、張り剛性、歩行者保護性能の向上を目的に、以下に示すような検討がされてきた。
【０００６】
軽量化については、従来鋼板製であった部品を合成樹脂製とする検討が行われている。例えば、特許文献１に、鋼板製のインナーパネルに合成樹脂製のアウターパネルを接合してなる自動車用のパネルが開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、インナーパネルが鋼製であるので全て合成樹脂製の場合より、剛性の高いパネルとすることができ、アウターパネルの外表面に生じるヒケの要因であったリブを不要とすることができるとともに、コストの低下が図れるとしている。
【０００７】
また、特許文献２には、樹脂材からなるパネル本体の裏面に、ガラス繊維を基材とする樹脂接着材層を介して軽量金属薄板からなるハニカム構造体を張設すると共に、該ハニカム構造体の表面を前述と同様の樹脂接着材層で被覆した自動車の車体パネル構造が開示されている。特許文献２に記載の技術によれば、樹脂材からなるパネル本体の裏面に軽量金属薄板からなるハニカム構造体を張設することで、リブで補強するものと異なりパネル本体の表面に熱歪発生を伴うことなく、パネル本体の面剛性を著しく高めることができるのに加え、樹脂接着材層はガラス繊維を基材としているので、該樹脂接着材層自体が補強機能を有し、パネル本体の面剛性をより一層高めることができるとされている。
【０００８】
また、鋼板製のアウターパネルの張り剛性を向上させるための技術も種々検討されてきた。例えば、特許文献３に、外板（アウターパネル）と内板（補強用インナーパネル）を加熱接着することによって外板に張り剛性を付与する方法において、使用される接着剤を発泡倍率１．０３〜１．３０倍の熱硬化性樹脂性発泡体とすることで、加熱、硬化時の収縮を抑制し、外板に歪を発生させること無く、しかも高い張り剛性を得る技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献４には、低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の中空体内に埋包した微粒子状の熱膨張性発砲剤を含有した第１の熱硬化性樹脂組成物層と粘着性を有する第２の熱硬化性樹脂組成物層を積層した薄板補強用接着シートが開示されている。特許文献４に記載の技術によれば、発泡倍率の制御が極めて容易であり、軽量でかつ補強効果に優れた補強用接着シートが得られるとされている。
【００１０】
また、特許文献５には、外板として少なくとも両面にそれぞれ有機被覆を１層以上コーティングして成る塗装鋼板を所定形状にプレス成形後、該塗装鋼板の裏側に粘着性を有する熱硬化性樹脂シートを貼り付けた後表側に上塗り塗装を行い、この塗装焼き付け時に樹脂シートを発泡硬化させ、吸音とパネル補強を同時に持たせる自動車用パネルの製造方法が開示されている。特許文献５に記載の技術によれば、優れた耐食性（発泡吸音パネル取付境界部の腐食）と優れた軽量化（約４０％）を達成することができるとされている。
【００１１】
さらに、歩行者保護性能については、例えば、特許文献６および７に、アウターパネルとインナーパネルを有するボンネットにおいて、インナーパネルにアウターパネルの裏面に向かって窪んだ略円錐台形状のディンプルを複数形成した構造とし、衝撃を吸収する技術が開示されている。また、特許文献８には、インナーパネルが、アウターパネルの周縁部と接合する第１インナー材と、第１インナー材よりパネル中央側に配置され第１インナー材およびアウターパネルと接合する第２インナー材とからなり、アウターパネルとの間に空間部を形成する構造とした歩行者保護性能に優れる自動車用フードが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６１−２７１１７４号公報
【特許文献２】特開昭６２−８５７６７号公報
【特許文献３】特開昭６３−２５８２７４号公報
【特許文献４】特開平７−８２５３５号公報
【特許文献５】特開平９−１０４３６５号公報
【特許文献６】特開２００６−１０３６８６号公報
【特許文献７】特開２００６−１３１２２８号公報
【特許文献８】特開２００７−２４５８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、軽量化と剛性の確保は達成されるが、合成樹脂製のアウターパネルを使用するため、鋼板製のアウターパネルに比べコストが大幅に上昇する。また、特許文献２に記載の技術では、樹脂製のアウターパネルとインナーパネルを採用する方法であり、コスト高になるとともに、軽量金属薄板からなるハニカム構造体を適用する場合、軽量化効果は見込まれるものの、構造体の上面をアウターパネルの形状に合わせるのが困難であること、アウターパネルとハニカム構造体端面の接合が点接触となり、接合の強度が十分確保できない懸念がある。さらに量産製造を考慮すると実現が困難と考えられる。
【００１４】
特許文献３にある、アウターパネルとインナーパネルとの間に施す発泡接着剤については、今後軽量化の要求水準が上がり、アウターパネルをさらに薄肉化する際には常に面引けの危険性を伴うことが予想される。
【００１５】
特許文献４や特許文献５にある、アウターパネルへの接着シート貼付けでは、張り剛性の向上効果は見込まれるが、歩行者保護性能など大きな変形（荷重負荷）を伴う場合は、一般に接着シートの硬化後の変形能が低いことを考慮すると、接着シートの破壊が生じ、十分な効果が得られないものと考えられる。
【００１６】
特許文献６および７にある、インナーパネルに円錐台形状のディンプルを配置する手法および特許文献８にあるインナーパネルを２枚構造にする手法については、いずれもインナーパネルを活用し、衝突後の頭部の加速度変化を制御して歩行者保護性能を確保するものであるため、インナーパネルが必要となる。そのため、部品重量的に不利である。
【００１７】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、費用対効果に優れた薄鋼板を使用し、軽量でかつ張り剛性に優れた自動車用鋼製フードパネル部品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者は、上述の課題を解決するため、自動車用鋼製フードパネルの構造について鋭意検討を行った結果、以下の要旨からなる発明を完成した。
（１）鋼板製アウターパネルの裏面に平行線状または格子状の鋼製リブを有することを特徴とする自動車用鋼製フードパネル部品。
（２）前記鋼製リブの高さＨが２〜３ｍｍ、幅Ｗが２〜１５ｍｍであり、前記平行線状または前記格子状の前記鋼製リブのピッチＤが３０〜６０ｍｍであることを特徴とする（１）に記載の自動車用鋼製フードパネル部品。
（３）（１）または（２）に記載の自動車用鋼製フードパネル部品の製造方法であって、前記鋼板製アウターパネルおよび前記鋼製リブをそれぞれフードパネル形状にプレス成形またはプレス成形後打抜きした後、前記鋼板製アウターパネルと前記鋼製リブを接着することを特徴とする自動車用鋼製フードパネル部品の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、従来の鋼製フードパネル部品より大幅な軽量化が達成でき、かつ張り剛性を保持することが可能となる。したがって、自動車の軽量化及び排ガス（ＣＯ２）低減に多大に貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の自動車用鋼製フードパネル部品の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の外周補強枠を有する自動車用鋼製フードパネル部品の構成を模式的に示す図である。
【図３】比較例として張り剛性を解析したインナーパネルを有する鋼製フードパネル部品を示す図である。
【図４】平行線状の鋼製リブの寸法と配置を模式的に示す図である。
【図５】格子状の鋼製リブの寸法と配置を模式的に示す図である。
【図６】アウターパネルに用いた鋼板の真応力―真塑性ひずみ線図である。
【図７】張り剛性解析に用いたフードパネル部品の外面における荷重負荷位置と剛体圧子の形状を模式的に示す図である。
【図８】アウターパネルの裏面に平行線状の鋼製リブを有する本発明のフードパネル部品と従来のフードパネル部品の荷重−変位曲線を比較した図である。
【図９】アウターパネルの裏面に格子状の鋼製リブを有する本発明のフードパネル部品と従来のフードパネル部品の荷重−変位曲線を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明に係る自動車用鋼製フードパネル部品の構成を模式的に示した図である。本発明の自動車用鋼製フードパネル部品は、フードパネル形状にプレス成形した鋼板製アウターパネル１の裏面に、スリット加工された鋼板で平行線状に形成されフードパネル形状にプレス成形および打抜きで作製した平行線状リブ用部材２または鋼板を格子状に加工してフードパネル形状にプレス成形および打抜きで作製した格子状リブ用部材３を貼り合わせた後、前記鋼板製アウターパネル１の外周縁を裏面側にヘム加工（曲げ加工）して外周縁の強度を補強した構成となっている。
前記鋼板製アウターパネル１は、従来方法と同様に薄鋼板をプレス成形することで製造され、前記平行線状リブ用部材２および前記格子状リブ用部材３は、それぞれスリット加工または打抜き加工された鋼板によって作製された後、プレス成形される。また、前記平行線状リブ用部材２および前記格子状リブ用部材３の厚みすなわち鋼製リブの高さＨは、２〜３ｍｍであることが望ましい。前記鋼製リブの高さＨが２ｍｍ未満では張り剛性の確保が困難であり、３ｍｍ超えになるとフードパネル部材の重量が重くなるだけでなく、張り剛性の向上が過剰となる。さらに、前記鋼製リブの幅Ｗは、２〜１５ｍｍが好ましい。前記鋼製リブの幅Ｗが１５ｍｍ超えになるとフードパネル部材の重量が重くなり、２ｍｍ未満では十分な張り剛性向上効果が得られない。また、前記平行線状または前記格子状の前記鋼製リブのピッチＤは３０〜６０ｍｍであることが好ましい。前記鋼製リブのピッチＤが３０ｍｍ未満であるとフードパネル部材の重量が重くなるだけでなく張り剛性の向上が過剰となり、６０ｍｍ超えでは十分な張り剛性向上効果が得られない。なお、鋳造による成型やラスメタル、ハニカム、鋼線を適用して平行線状リブ用部材２や格子状リブ用部材３を作製することも可能である。
【００２２】
前記鋼板製アウターパネル１の裏面と前記平行線状リブ用部材２または前記格子状リブ用部材３を貼り合わせる際に使用する接着剤は、従来から使用されているマスチック接着剤、樹脂シート、金属接着剤など特に限定されないが、前記鋼板製アウターパネル１の面引けを防止するために、極力、熱硬化による収縮の小さいものが望ましい。また、前記鋼製リブの効果を最大限発揮するために、前記鋼板製アウターパネル１の裏面と前記平行線状リブ用部材２または前記格子状リブ用部材３の合わせ面の全面を接着剤で接着することが好ましい。
【００２３】
なお、前記フードパネル部品のたてつけ剛性またはねじり剛性が不足する場合は、必要に応じて、図２に示すように、前記鋼板製アウターパネル１の輪郭に沿った形状の補強枠４を追加しても構わない。この補強枠４は、ハット断面形状または矩形の閉断面形状に成形加工した鋼材で構成される。ただし、前記フードパネル部品が車体へ取り付けられると、フードパネル外縁の変位が車体によって拘束されるため、補強枠４は基本的に前記フードパネルの張り剛性には寄与しない。
【実施例】
【００２４】
市販のＳＵＶ車（スポーツ用多目的車）の鋼製フードパネルをモデルケースとし、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｒａｓｈ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｃｅｎｔｅｒのホームページに無料公開されているＦＥＭモデルを用い、図３に示すような鋼製インナーパネルを有する鋼製フードパネルを従来例、インナーパネルを有しない鋼製アウターパネルだけの鋼製フードパネルを比較例、および図４または図５に示すような鋼製アウターパネルの裏面にそれぞれ平行線状または格子状の鋼製リブを有する鋼製フードパネルを本発明例として、張り剛性のＦＥＭ解析により、本発明の効果を検証した。解析モデルでは、従来例の鋼製フードパネルにおけるアウターパネルの板厚を０．７０ｍｍ、インナーパネルの板厚を０．６０ｍｍとし、比較例および本発明例におけるアウターパネルの板厚も０．７０ｍｍとした。また、ＳＵＶ車のフードパネルをモデルケースとしたのは、ＳＵＶ車のフードが他の車種に比較してサイズが大きく、かつ、フードパネルの曲率が小さい（フラットな）形状が多く、張り剛性が低下しやすいフードパネルであり、フードパネルの構造による張り剛性の有意差が顕著に表れるためである。また、図４または図５に示すように、鋼製リブの幅Ｗを２ｍｍ、高さＨを２ｍｍまたは３ｍｍ、鋼製リブのピッチＤを３０ｍｍまたは６０ｍｍとし、それぞれを組み合わせた鋼製リブを裏面に有するアウターパネルを本発明例とした。
【００２５】
張り剛性のＦＥＭ解析は、ＬＳ−ＤＹＮＡ  ｖｅｒ．９．７１を使用し、メッシュサイズを１５ｍｍとし、アウターパネルの全周について並進方向の移動を拘束するという境界条件で、図７に示すように、４５ｍｍφ×４０ｍｍＨの剛体圧子をアウターパネル中央部（曲率が最も小さい部位）に負荷した際の荷重―変位曲線を求めることで行った。この際、図６に示す真応力―真塑性ひずみ曲線をアウターパネルの引張特性としてＦＥＭ解析に用いた。図６に示す真応力―真塑性ひずみ曲線は、アウターパネル材として使用される３４０ＭＰａ級ＢＨ鋼板（ＹＰ：２４４ＭＰａ、ＴＳ：３５０ＭＰａ、Ｅｌ：４２％）に２％の引張ひずみを付加した後、塗装焼付け熱処理（１７０℃×２０分）を行った後の引張試験により得られた真応力―真塑性ひずみ曲線であり、製造する際に、プレス成形によるひずみと塗装焼付け時の熱処理を付加されたアウターパネル材の引張特性を表す。
【００２６】
張り剛性のＦＥＭ解析により得られた各フードパネルモデルの荷重―変位曲線を図８と図９に示す。図８は、平行線状鋼製リブを有する本発明例と従来例及び比較例を比較した図であり、図９は、格子状鋼製リブを有する本発明例と従来例及び比較例を比較した図である。なお、各図の本発明例には、インナーパネルを有する従来例と比較した場合の軽量化率（トータル重量低減率）Ｓを示した。図８、９から明らかなように、本発明により、従来の鋼製フードパネル部品より大幅な軽量化が達成でき、かつ張り剛性を向上できることが確認できた。
【符号の説明】
【００２７】
１  アウターパネル
２  平行線状リブ用部材
３  格子状リブ用部材
４  補強枠
５  インナーパネル
６  平行線状鋼製リブ
７  格子状鋼製リブ
【図１】
0006459941.tif 000002
【図２】
0006459941.tif 000003
【図３】
0006459941.tif 000004
【図４】
0006459941.tif 000005
【図５】
0006459941.tif 000006
【図６】
0006459941.tif 000007
【図７】
0006459941.tif 000008
【図８】
0006459941.tif 000009
【図９】
0006459941.tif 000010