(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナパネルの端縁部を包み込むようにアウタパネルの端縁部を折り返した金属板材のヘミング構造において、インナパネルの端縁部に、エッジに向かって下り勾配の上平面を備えるとともに上記アウタパネルとの間に空間を形成した内側隆起部が形成され、アウタパネルの端縁部に、内側隆起部と入れ子状態に嵌合した外側隆起部が形成され、内側隆起部の上記上平面に外側隆起部の裏面が当接し、かつ、前記隆起部の平面形状が、インナパネルのエッジと交差する方向に延在する二辺をもった矩形であることを特徴とする金属板材のヘミング構造。
【請求項２】
前記隆起部の、インナパネルのエッジと交差する方向に延在する二辺の間隔がエッジ側ほど広いことを特徴とする請求項１の金属板材のヘミング構造。
【請求項３】
内側隆起部の上記上平面に外側隆起部の裏面が当接した状態で内側隆起部と外側隆起部とをレーザ溶接したことを特徴とする請求項１または２の金属板材のヘミング構造。
【請求項４】
前記内側隆起部はインナパネルにあらかじめ形成され、完全ヘム加工時に前記内側隆起部に合致する前記外側隆起部が形成されたものであることを特徴とする請求項１、２または３の金属板材のヘミング構造。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は金属板材のヘミング構造に関し、たとえば、エンジンフードやドアパネルといった自動車用外板のヘミング加工に利用することができる。
背景技術
自動車用外板のヘミング構造は、インナパネルの端縁部を包み込むようにしてアウタパネルの端縁部を折り返して形成され、両パネル間にシーラントや接着剤を介在させて接合するのが通常である。そして、接着剤として熱硬化性樹脂を用いた場合には、ヘミング加工後にオーブン等で加熱して硬化させる。
このように、ヘミング加工後にオーブン等まで搬送して接着剤を硬化させるため、この搬送中にヘミング部の固定が必ずしも正しく保持されないことがある。そこで、従来、接着剤が完全に硬化するまでヘミング部を固定保持するために、たとえば、ヘミング部をスポット溶接したり、また、いわゆるディンプルかしめを行なってずれ止めを図ったりしている（米国特許第５２３７７３４号明細書）。図１１Ａ〜１１Ｃに示すように、ディンプルかしめ２０では、インナパネル１４にディンプル２６を予め形成しておき（図１１Ｂ参照）、アウタパネル１２を折り返してヘミングプレスすることによって（図１１Ｃ）、ヘムフランジ１６をディンプル２６に倣って符号２８で示すように塑性変形させる（図１１Ａ）。
しかしながら、スポット溶接でヘミング部を固定保持するものでは、スポット溶接による熱歪が発生するという問題点があった。特に、アウタパネルの外側は製品の表面となるため、外観上も入念な仕上がりが要求される。したがって、歪みを修正するための表面の仕上げ作業が必要になる。
また、ディンプルかしめを行なうものでは、ヘム型の逃し形状部とインナパネルとの芯合せが非常に困難である。すなわち、ヘム型のプレス方向とプレス型のディンプル形状の一致がなかなか困難で、どうしても現合的な作業になってしまう。芯ズレが発生すると、アウタパネルの外表面にマーク（跡）が残ることが分かっている。さらに、ヘムの成形工程では、インナパネルは予めディンプルを成形するので問題はないが、アウタパネル側はそれ自体が形状を持っている（例えばドアパネルの場合にはルーフに近い上側は大きく湾曲している）ので、上下方向から押すプレスではディンプルがうまく形成できないという問題がある。そのため、適用個所が非常に限定されてしまうこととなる。
さらに、パネルをより確実に固定するためにディンプル部分をレーザなどによって溶接することもあるが、その場合、レーザをディンプルの球面部に照射して行なうことから、ディンプルの高さ寸法の管理が非常に難しく、また、レーザ溶接に伴う発熱によって接着剤から分離したガスの逃し方や、ディンプルのすきまの管理が非常に困難である。
本発明の目的は、簡単な作業で、しかも強固にヘミング部の固定保持ができる構造を提供することにある。
発明の開示
本発明は、インナパネルの端縁部を包み込むようにアウタパネルの端縁部を折り返した金属板材のヘミング構造において、インナパネルの端縁部に、エッジに向かって下り勾配の上平面を備えるとともに上記アウタパネルとの間に空間を形成した内側隆起部が形成され、アウタパネルの端縁部に、内側隆起部と入れ子状態に嵌合した外側隆起部が形成され、内側隆起部の上記上平面に外側隆起部の裏面が当接し、かつ、前記隆起部の平面形状が、インナパネルのエッジと交差する方向に延在する二辺をもった矩形であることを特徴とする。ここで、金属には鉄や鋼のほか、アルミニウムその他の非鉄金属や合金も含まれる。
本発明によれば、インナパネルの端縁部に予め形成された内側隆起部と、アウタパネルの完全ヘム加工時に成形される外側隆起部とを入れ子状態に嵌合させることにより、インナパネルとアウタパネルが位置ずれを起こすことなくしっかりと固定される。したがって、接着剤を塗布した場合でも、接着剤が硬化されるまでの間、両パネルの固定が保持される。とくに、内・外隆起部が嵌合して強固なかしめ構造を形成するため、少なくともインナパネルのエッジと平行な方向への両パネルの位置ずれは確実に防止される。
本発明は、ディンプルかしめにおけるディンプルの形状を球面形状から平面形状に変更したものと言うことができる。従来のディンプルかしめは、インナパネルにプレスで成形した球形のディンプルに、アウタパネルをこれもプレスで倣わせて加工するものであることから、すきまなく密接するような仕上がりは保証されない。これに対して、本発明は、内側隆起部の頂部平面と外側隆起部の頂部裏面を当接させるものであるため、プレス方向とかかしめ位置は自由に任意の場所に設定でき、しかも、かしめ（ヘム）工程後の固定を確実にするためのレーザ溶接等の接合を非常に簡単に行え、品質保証および溶接時に問題となりやすい接着剤が分解したガスの逃げ道となるすきまの管理も目視で行え、実際に測定もできる。また、隆起部の両サイドをクランプすることによりヘムの押し具合の調整も容易となる。
請求項１の金属板材のヘミング構造において、前記隆起部の、インナパネルのエッジと交差する方向の二辺は、平行でも、非平行でもよい（図５参照）。非平行の場合の一例として、請求項２の発明のようにインナパネルのエッジ側を広くした場合（図５Ｂ）には、インナパネルがアウタパネルのヘムフランジから抜け出す向きへのずれをも防止する作用が得られるので有利である。
請求項３の発明は、請求項１または２の金属板材のヘミング構造において、内側隆起部の上記上平面に外側隆起部の裏面が当接した状態で内側隆起部と外側隆起部とをレーザ溶接（図９）したことを特徴とする。これらの隆起部が平面で当接しているため、すきまなく密接させることが容易であり、その結果、レーザ溶接が可能となる。また、内側隆起部とアウタパネルとの間に空間が存在するため、アウタパネルの表面に溶接の熱による影響が及ぶ心配がない。
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは本発明の実施の形態を示すヘミング構造の断面図、図１Ｂは同じく斜視図、図１Ｃは同じく平面図である。
図２Ａ〜２Ｃはヘミング加工の工程図である。
図３はプレス型の斜視図である。
図４はプレス型による内側隆起部の成形完了時の断面図である。
図５Ａ〜Ｃは種々形態の内側隆起部の平面図である。
図６Ａはメインパンチの斜視図、図６Ｂはメインパンチの底面図である。
図７Ａ〜７Ｃは別の実施の形態を示す断面図である。
図８Ａおよび８Ｂは外側隆起部の異なる形態を示す斜視図である。
図９Ａおよび９Ｂは内・外隆起部を溶接した実施の形態を示す断面図である。
図１０は実施例を示す断面図である。
図１１Ａ〜１１Ｃは従来技術の説明図である。
発明を実施するための形態
図１Ａ〜１Ｃに、端縁部２，７同士をヘミング加工により接合したインナパネル１とアウタパネル６とで構成される自動車用外板のヘミング構造を示す。
ヘミング加工は、インナパネル１とアウタパネル６を重ね合わせ、インナパネル１の端縁部２を包み込むようにしてアウタパネル６の端縁部７を折り返すことによって行われる。通常、両端縁部２，７間に熱硬化性樹脂系の接着剤層を介在させる。なお、インナパネル１は、端縁部２よりも内側５を折曲させてアウタパネル６から離間するように形成されている。
インナパネル１の端縁部２には、反アウタパネル側に突出した内側隆起部３を形成してある。ここでは、内側隆起部３の断面形状は逆Ｖ字状で、アウタパネル６との間に三角形の空間９を形成している。インナパネル１のエッジ４側の斜面はエッジ４に向かって下り勾配の平面である。また、アウタパネル６の端縁部７にも、内側隆起部３に合致する外側隆起部８が形成されている。そして、内側隆起部３と外側隆起部８とは入れ子状態に嵌合しており、内側隆起部３の上平面３'と外側隆起部８の裏面８'とが面同士で当接している。
図１Ｃから分かるように、内側隆起部３と外側隆起部８の平面形状は矩形である。ここでは、エッジ４に平行な二辺と、エッジ４に直角な二辺とで構成される四角形の平面形状を例示してある。隆起部３，８のエッジ４に沿う方向の長さは任意に設定することができる。隆起部３，８の平面３'，８'同士が当接しているため、図１Ａにおいてインナパネル１が右に移動しようとする動きは阻止される。また、図１Ａの紙面に垂直な方向での両パネル１，６の相対的な移動も隆起部３，８によって阻止される。
隆起部３，８の、エッジ４と交差する方向に延在する二辺については、図１Ｃのように平行とするほか、非平行とすることもできる。図５に内側隆起部３の平面形状の三態様を示す。図５Ａはエッジ４と交差する方向に延在する二辺が互いに平行で、かつ、エッジ４と直交する場合である。図５Ｂと図５Ｃはこれらの二辺が非平行の場合の代表例である。とくに、図５Ｂのように隆起部３のエッジ４側を広くした場合には、図１Ａにおいてインナパネル１がアウタパネル６から離反する向きに移動することができなくなるため、両パネル１，６の位置ずれを一層確実に防止する作用が得られる。
この実施の形態のヘミング構造を得るためのヘミング加工を図２Ａ〜２Ｃの工程図に従って説明すると次のとおりである。
予め、インナパネル１の端縁部２にプレス加工により内側隆起部３を成形しておく。このプレス加工は、インナパネル１のプレス工程において、あるいは、インナパネル１に所定のパーツを組み付けた後のいずれであってもよい。図３に、インナパネル１に内側隆起部３を成形するためのプレス型の例を示す。下型１２はその上端面に横に寝かした三角柱の形態をした凸部１３を有する。上型１４はその下端面に、凸部１３に対応した形状で、インナパネル１の板厚を見込んだ寸法の凹部１５を有する。
そして、プレス台の上にアウタパネル６とインナパネル１とをセットして（図２Ａ）、まず、アウタパネル６の端縁部７をある程度まで折り返すプリヘム加工を施す（図２Ｂ）。なお、接着剤を使用する場合には、プリヘム加工に先立って、両端縁部２，７間に塗布しておく。次に、メインパンチ１６によりアウタパネル６の端縁部７を完全に折り返す完全ヘム加工を施す（図２Ｃ、図６Ａ）。図６Ｂに示すように、メインパンチ１６の成形面１７にはインナパネル１の内側隆起部３に一致する位置に逃げ１８が形成されているため、この完全ヘム加工時に、アウタパネル６の端縁部には逃げ１８によって内側隆起部３に合致する外側隆起部８が形成され、いわゆるカシメ構造が形成される。なお、図６Ａで符号１９により指してあるのは下型である。このようにして、インナパネル１の端縁部２に形成された内側隆起部３と、アウタパネル６の端縁部７に形成された外側隆起部８とが嵌合したいわゆるカシメ構造により、両パネル１，６の固定保持がなされる。
外側隆起部８は内側隆起部３と入れ子状態に嵌合し、内側隆起部３の上平面３'と外側隆起部８の裏面８'が面同士で当接する。したがって、従来の球面のディンプルの場合に比べて、内・外隆起部３，８をすきまなく密接させることができる。その結果、レーザ溶接が可能となる。しかも、内側隆起部３とアウタパネル６との間に空間９が存在するため、アウタパネル６の表面に溶接による熱歪の発生するおそれがなく、それゆえにまた、溶接部の表面仕上げ作業といった後加工の手間が省ける。
図７Ａから図７Ｃに種々の変形態様を示す。図７Ａに示すように、内側隆起部３の内部空間９にフィラーまたはサポート１０を埋め込んでもよい。そうすることによって内側隆起部３の剛性が増し、アウタパネル６の外側隆起部８を成形する際に内側隆起部３が変形しにくくなるため、内・外隆起部３，８の強固な嵌合状態が得られ、その結果、両パネル１，６の接合強度が高まる。図７Ｂに示すように、外側隆起部８は内側隆起部３からはみ出していてもよく、あるいは、図７Ｃに示すように、内側隆起部３の背後まで回り込ませることもできる。なお、図７Ｃのような形態を得るためにはメインパンチ１６の成形面１７および逃げ１８の部分の形状を相応に変更すべきことは言うまでもない。
図８Ａに示すように、アウタパネル６の折り返した端縁部７の幅Ｈ１を一定としたときは、外側隆起部８は図７Ａに示される形態となる。図８Ｂに示すように、アウタパネル６の端縁部７の内側隆起部３に対応する位置に幅広（Ｈ１＜Ｈ２）部分７'を設けておくことにより、図７Ｂに示される形態の外側隆起部８が得られる。
図９は、符号１１で示すように、たとえばレーザ溶接により内・外隆起部３，８を接合した実施の形態を示す。図９Ｂの場合、隆起部３，８の重なり合った部分を溶接するので、隆起部３，８の平面内で任意に溶接点を定めればよく、従来の球形のディンプルを溶接する場合に比べて溶接作業が簡易となる。図９Ａの場合、アウタパネル６の折返し部のエッジを狙って溶接している。溶融体積が少ないので所要時間が短くてすむという利点がある。たとえばプレス精度の関係上、エッジ部の位置が一定しないようなときは、溶接点すなわちエッジ部を検知する手段を設けるのが好ましい。
図１０に従って実施例を説明する。インナパネル１とアウタパネル６の板厚が等しい場合を図示してあるが、自動車のドアパネルの場合、通常、インナパネル１の板厚ｔ１は０．６７〜０．７８ｍｍの範囲、アウタパネル６の板厚ｔ２は０．６７〜１．０ｍｍの範囲である。もっとも、これらの範囲以外であってもよく、例えばｔ１＝１．５ｍｍのインナパネル１を使用することも可能である。内側隆起部３は高さＨ＝約１．５〜２．０ｍｍの三角形状の断面を呈している。インナパネル１の端縁部の幅をＬ１、内・外隆起部３，８の重なり合った部分の幅をＬ２、アウタパネル６の折返した端縁部７の幅をＬ３とすると、各寸法は次のとおりである。
Ｌ１＝約４〜６ｍｍ。
Ｌ２＝約６〜８ｍｍ、少なくとも３〜４ｍｍ程度確保する。
Ｌ３＝約９〜１６ｍｍ。
なお、角度θは、内・外隆起部３，８の加工性や結合強度のほか、溶接をする場合にはその容易性等をも考慮に入れて設定されるべきものであるが、具体例を挙げるならば、１５°〜３５°、さらには２０°〜３０°の範囲である。
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、内・外隆起部を入れ子状態で嵌合させることによって、インナパネルとアウタパネルの固定保持を図るようにしたため、両パネルの位置ずれを確実に防止することができる。さらに、隆起部同士を平面で当接させるようにしたため、接触面間にすきまが生じにくく、隆起部をレーザ溶接により接合することが可能となったものである。しかも、内側隆起部とアウタパネルとの間に空間が形成されるので、溶接の熱による影響がアウタパネルの表面に及ぶ心配がなく、したがって、熱歪によるパネルの変形を防止できるし、また、溶接部の表面仕上げ作業が不要となり、作業性が向上するという効果が得られる。また、本発明によれば、完全ヘム加工時に、外側隆起部を成形しながら内側隆起部に嵌合させるので、成形作業と嵌合作業が同時工程で行なえ、しかも、両隆起部の芯出し等の調整が不要であるため、作業性が良いという効果も得られる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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