WO2019087582A1 - 自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法 - Google Patents

自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法 Download PDF

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斉藤　孝信
和彦 樋貝
玉井　良清
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Definitions

  • the present invention relates to a stiffening structure and stiffening method of automotive door panel parts for improving the tensil rigidity of automotive door sheet (door panel) parts. .
  • Patent Document 1 discloses that a fiber-reinforced plastic (FRP) plate is used as a photosensitive adhesive on the inner side of a metal plate such as a door or a fender in order to improve the tension rigidity of an automobile outer plate part.
  • FRP fiber-reinforced plastic
  • Patent Document 2 discloses a technology for bonding CFRP (Carbon Fiber-Reinforced Plastics) onto a surface of a metal plate such as a door or a roof.
  • Patent Document 1 Since the technology disclosed in Patent Document 1 targets parts disposed on the side of a car such as a door or a fender, the object has a dent resistance in which the corner of the object is dented on the side of the car. For such concentrated loads, it is effective to bond the FRP by making the place where the load is concentrated as a necessity.
  • distributed load such as a wide area such as tension rigidity in which the entire palm is pressed against the outer plate such as waxing is reversed. It is essential to bond FRP to the place where load is applied. For this reason, it is necessary to bond the FRP over the entire inner surface of the metal plate, and it is necessary to bond the FRP which costs several times to several tens of times over the metal plate over the wide area. There was a problem that was inevitable.
  • Patent Document 2 needs to attach importance to the appearance of a car, so CFRP must be adhered to the entire surface of the front side part that is visible to the eye, which is extremely expensive. Then, although the method of making a CFRP layer extremely thin for cost reduction is also considered, when applied to this invention, the subject that the improvement in the tension
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a stiffening structure of an automobile door panel part capable of reducing the weight of the door panel part while improving the tension rigidity of the door panel part of the automobile It is to provide a stiffening method.
  • a stiffening structure of a car door panel part is a metal plate door panel part which is curved along a height direction and in which a character line is formed, and an inner surface side of the door panel part. And an impact beam disposed on the inner surface of the door panel part, and the tension rigidity of the door panel part is improved by attaching a resin-made stiffening member to the inner surface of the door panel part, Has a plurality of vertical bone portions extending along the curve of the door panel component from the impact beam to the character line, the plurality of vertical bone portions being the door panel component It is disposed at a predetermined interval in the front-rear direction and is joined to the inner surface of the door panel component.
  • a stiffening structure of a car door panel part according to a second aspect of the present invention is a door panel part which is curved along a height direction and on which a character line is formed, and an impact beam disposed on the inner surface side of the door panel part.
  • a stiffening member of the door panel part is improved by sticking a resin (resin) stiffening member to the inner surface of the door panel part, and the door panel part comprises a door outer panel.
  • the material of the door outer panel and the door inner panel is made of metal and metal, resin and resin, metal and resin, or a combination of resin and metal,
  • a stiffening member extends in a stripe from the impact beam to the character line along the curve of the door panel component.
  • a plurality of longitudinal bone part, longitudinal bone portion of said plurality of said arranged in the longitudinal direction of the door panel parts at predetermined intervals, are joined to the inner surface of the door panel parts.
  • the stiffening member further includes a horizontal bone portion extending in a direction intersecting the longitudinal bone portion.
  • the stiffening member is a fiber-reinforced resin having a modulus of elasticity of 10 GPa or more.
  • a method of stiffening an automobile door panel component wherein the stiffening member is made of resin on the inner surface of a metal plate door panel component curved in the height direction and having an impact beam disposed on the inner surface Improve the tension rigidity by pasting, and obtain a door panel component model in which the door panel component is modeled by a two-dimensional element and / or a three-dimensional element.
  • a method of stiffening an automobile door panel part according to a second aspect of the present invention is to affix a resin-made stiffening member on the inner surface of a door panel part which is curved in the height direction and on which an impact beam is disposed.
  • the door panel parts are composed of a door outer panel and a door inner panel, and materials of the door outer panel and the door inner panel are metal and metal, resin and resin, metal and resin, Alternatively, a stiffening member made of any combination of resin and metal and acquiring a door panel part model obtained by modeling the door panel part with a plane element and / or a three-dimensional element and subjecting the door panel part model to optimization analysis.
  • the stiffening member produced in the stiffening member producing step extends in a stripe shape from the impact beam to a character line formed on the door panel component along a curve in the height direction of the door panel component, It has a plurality of vertical bone parts arranged at predetermined intervals in the front-rear direction of the door panel part.
  • the stiffening member produced in the step of producing the stiffening member further includes a transverse bone portion extending in a direction intersecting the longitudinal bone portion.
  • a metal plate door panel part which is curved along the height direction and on which a character line is formed, and an impact beam disposed on the inner surface side of the door panel part are provided.
  • the stiffening member of the door panel part is improved by attaching a stiffening member of a plurality of longitudinal bones extending along the curvature of the door panel part from the impact beam to the character line.
  • the plurality of vertical bones are disposed at predetermined intervals in the front-rear direction of the door panel parts, and the outer surface of each vertical bone is joined to the inner surface of the door panel parts to distribute load to the door panel parts
  • the amount of deformation when loaded is reduced, and the tension rigidity of the door panel component can be improved. Furthermore, according to the present invention, it is possible to achieve both the improvement of the tension rigidity and the weight reduction of the door panel component.
  • FIG. 1 is a view for explaining a stiffening structure of a car door panel part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a flow of processing of topology optimization analysis for finding an optimum shape of a stiffening member in the stiffening structure and stiffening method of a vehicle door panel part according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining a design space set by topology optimization analysis and a generated stiffening member model in the stiffening structure and stiffening method of a vehicle door panel part according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a view for explaining a stiffening structure of a car door panel part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a flow of processing of topology optimization analysis for finding an optimum shape of a stiffening member in the stiffening structure and stiffening method of a vehicle door panel part according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining a design space set by topology optimization analysis and
  • FIG. 4 is a view showing an example of a load and constraint condition in topology optimization analysis of a stiffening member in a stiffening structure and a stiffening method of a vehicle door panel part according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an analysis result showing an example of a stiffening member model of an optimal shape obtained by topology optimization analysis in the stiffening structure and stiffening method of a vehicle door panel part according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a process flow of a method of stiffening automobile door panel parts according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the evaluation method and evaluation points of tension rigidity in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a view for explaining a tension stiffness evaluation model according to Comparative Example 1 to be compared in Example 1.
  • FIG. 9 is a view for explaining a tension stiffness evaluation model according to Comparative Example 2 to be compared in Example 1.
  • FIG. 10 is a view showing load and restraint conditions in topology optimization analysis of a stiffening member in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a stiffening member model of an optimal shape obtained by topology optimization analysis in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an evaluation method and evaluation points of tension rigidity in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a view showing another aspect of the stiffening member in the stiffening structure of the automobile door panel part according to the present embodiment (part 1).
  • FIG. 14 is a view showing another aspect of the stiffening member in the stiffening structure of the automobile door panel part according to the present embodiment (part 2).
  • FIG. 15 is a view showing a stiffening member model of an optimal shape obtained by topology optimization analysis in Example 3 (a door outer panel made of an aluminum plate, a plate thickness of 0.8 mm).
  • FIG. 16 is a view showing a stiffening member model of an optimal shape obtained by topology optimization analysis in Example 3 (a door outer panel made of an aluminum plate, a plate thickness of 0.6 mm).
  • a stiffening structure 1 of a car door panel part is a door which is curved along the height direction and on which a character line 3a extending in the front-rear direction is formed.
  • a resin-made stiffening member having an outer panel 3 and an impact beam 5 disposed on the inner surface side of the door outer panel 3 and having a plurality of longitudinal bone portions 9 and a transverse bone portion 11 intersecting the longitudinal bone portions 9 7 is stuck to the inner surface of the door outer panel 3.
  • FIGS. 3 to 5 The same applies to FIGS. 7 to 9).
  • the resin-made stiffening member 7 is also arrange
  • the longitudinal bone portion 9 extends in a streak shape from the impact beam 5 to the character line 3 a along the curvature of the door outer panel 3 in the height direction.
  • the plurality of vertical bones 9 are arranged at predetermined intervals in the front-rear direction of the door outer panel 3, and the outer surfaces of the vertical bones 9 are joined to the inner surface of the door outer panel 3.
  • the transverse bone portion 11 is provided to extend in the direction intersecting the longitudinal bone portion 9, and is provided near the central portion in the height direction of the panel surface portion 3b.
  • the stiffening structure 1 according to the present embodiment is obtained based on the result of topology optimization analysis (see, for example, JP 2013-25533 A).
  • the topology optimization analysis was performed by executing steps S1 to S9 shown in FIG.
  • steps S1 to S9 can be executed, for example, on a computer.
  • Door panel component model acquisition step S1 is a step of acquiring a door outer panel model 23 (FIG. 3) obtained by modeling the door outer panel 3 which is the door panel component using a plane element and / or a three-dimensional element.
  • the door outer panel model 23 is formed with a character line 23a that is curved along the height direction and extends in the front-rear direction, and uses the impact beam 5 as a plane element and / or a solid element on the inner surface side.
  • An impact beam model 25 modeled is arranged.
  • the inner surface of the door outer panel model 23 refers to the surface on the indoor side of the vehicle body when the door outer panel 3 is attached to the vehicle body.
  • the curvature along the height direction of the door outer panel model 23 is not limited to a shape curved at a constant curvature (curvature), and as shown in FIG. 3B, a plurality of curvatures and planes are combined.
  • the inner surface may have a curved shape or a convex curved shape that is concave on the inner surface side.
  • the stiffening member model generation step S3 is a step of generating a stiffening member model 27 (FIG. 3) which is made of a three-dimensional element and coupled to the inner surface of the door outer panel model 23.
  • the stiffening member model 27 can be generated by generating a design space 29 on the inner surface of the door outer panel model 23 and dividing the design space 29 into three-dimensional elements.
  • the stiffening member model 27 generated in the stiffening member model generation step S3 is a target of topology optimization analysis in the optimization analysis model generation step S7 described later.
  • the three-dimensional element located at the site unnecessary for the stiffening is eliminated, and the three-dimensional element located at the site necessary for the stiffening remains.
  • the design space 29 shown in FIG. 3 is generated along the inner surface shape of the door outer panel model 23 so as to fill the gap between the door outer panel model 23 and the impact beam model 25.
  • the material property setting step S5 is a step of setting the material property of the stiffening member model 27 generated in the stiffening member model generation step S3.
  • the object is to stiffen the metal plate door outer panel 3 by the resin stiffening member 7 and as material properties to be set to the stiffening member model 27 in the material property setting step S5.
  • Table 1 shows values of elastic modulus, Poisson's ratio, and density set as material properties in the present embodiment.
  • the material properties shown in Table 1 are set to the stiffening member model 27 as an example when the resin used for the stiffening member 7 is an isotropic material.
  • the stiffening member 7 is, for example, FRP (Fiber Reinforced Plastics) having material properties of in-plane anisotropy
  • the in-plane difference of the material properties of the stiffening member model 27 is Setting the in-plane anisotropy of the material property of the stiffening member model 27 by giving an angle of principal axis giving the anisotropy and setting the value of the material property corresponding to the main axis angle Can.
  • stiffening member 7 is made of resin in which a plurality of layers are laminated
  • a stiffening member model 27 in which a plurality of layers are laminated is generated, and the principal axis angle is set for each of the plurality of layers. Is also possible.
  • the optimization analysis model generation step S7 combines the stiffening member model 27 generated in the stiffening member model generation step S3 with the door outer panel model 23 to generate the optimization analysis model 21 (see FIG. 3).
  • connection between the door outer panel model 23 and the stiffening member model 27 is, for example, when the door outer panel model 23 is modeled by a plane element, a node of the solid element of the stiffening member model 27 and the door This can be done by sharing the node of the planar element of the outer panel model 23.
  • the impact beam model 25 and the stiffening member model 27 may be coupled by a rigid body element.
  • optimization analysis step S9 analysis conditions are given to the optimization analysis model 21 generated in the optimization analysis model generation step S7, and topology optimization analysis is performed with the stiffening member model 27 as an object of analysis processing of optimization, This is a step of determining the optimum shape of the stiffening member model 27.
  • the load / restraint condition shown in FIG. 4 is given, the objective function is the volume minimum, the constraint is displacement at the load point of 1.5 mm or less (stiffness value 80 N / mm or more) And
  • the load / restraint conditions are individually set at 45 mm intervals at each load point arranged in a grid at intervals of 50 mm in the height direction and the front-back direction of the door outer panel model 23, respectively.
  • a distributed load of 120 N is applied individually to the normal direction of the panel surface portion 23b, and the outer surface side of the door outer panel model 23 is given at the position of the solid triangles, and the door outer panel model 23 at the positions of the dashed triangles.
  • the penalty coefficient of the element is set to 2 or more to perform discretization. It is preferable to However, in the optimization analysis step S9, the analysis process of optimization can be applied not only by performing optimization analysis by topology optimization analysis but also by other optimization analysis methods. Moreover, as what performs analysis processing of optimization, analysis software using a commercially available finite element (finite element) can be used, for example.
  • FIG. 5 shows the optimum shape stiffening member model 31 obtained as the optimum shape of the stiffening member model 27 by performing topology optimization analysis by the above-mentioned steps S1 to S9.
  • the optimal shape stiffening member model 31 has become a fish bone having a longitudinal bone 33 extending in the height direction and a transverse bone 35 extending in the direction intersecting the longitudinal bone 33. .
  • the longitudinal bone 33 extends in a stripe shape in the height direction such that one end is located in the impact beam model 25 and the other end is located in the character line 23a, and the plurality of longitudinal bones 33 extend in the front-rear direction It is arranged at a predetermined interval. And the predetermined space
  • the lateral bone portion 35 extends in the front-rear direction so as to intersect the longitudinal bone portion 33 near the central portion in the height direction of the door outer panel model 23. Furthermore, a resin (a portion surrounded by a dotted circle in FIG. 5) remaining in the form of a mastic sealer was also observed at the portion where the impact beam model 25 is disposed.
  • the optimal shape stiffening member model 31 has such a shape because, in the process of topology optimization analysis, the three-dimensional element does not remain in the portion where the displacement is small and supports the portion where the displacement is large It is considered that the three-dimensional element remained in
  • the range not supported by the impact beam model 25 is It is thought that the result is that the lateral bone portion 35 remains so as to support the range because it is wide and the tension rigidity is low.
  • the optimum shape stiffening member model 31 shown in FIG. 5 is an analysis result in the case where the arrangement of the load points for inputting the load in the topology optimization analysis is grid-like (see FIG. 4), the arrangement of the load Also in the case of the optimum shape stiffening member model obtained when the same topology optimization analysis is performed by changing (for example, arranging in a close-packed manner as illustrated in FIG. 10), the impact beam is also obtained. A plurality of vertical bones extending in the height direction from the model to the character line in the height direction and arranged at predetermined intervals in the front-rear direction were seen.
  • the arrangement and shape of the longitudinal bones 9 and the lateral bones 11 in the stiffening structure 1 according to the present embodiment are based on the shape of the optimum shape stiffening member model 31 obtained by performing the topology optimization analysis described above. It can be decided.
  • the predetermined interval can be set in accordance with the arrangement of the load points in the evaluation of tension rigidity set at the time of door panel design.
  • the load input to each loading point can be efficiently transferred to the impact beam 5 or the character line 3a through the vertical bones 9. It can be transmitted.
  • the longitudinal bone portion 33 having a width of 6.5 mm and a thickness of 10 mm can be seen in the optimum shape stiffening member model 31. Can be set to 6.5 mm and 10 mm, respectively.
  • the longitudinal bone 33 is near the central portion in the height direction of the optimum shape stiffening member model 31. Since the transverse bone portions 35 extending in the intersecting direction remain, it suffices to provide the transverse bone portions 11 extending in the direction intersecting the longitudinal bone portions 9 at the central portion in the height direction of the door outer panel 3 .
  • the width and thickness of the lateral bone portion 35 in the optimum shape stiffening member model 31 are 6.5 mm and 10 mm, respectively.
  • the width and thickness of the lateral bone portion 11 can also be set to 6.5 mm and 10 mm, respectively.
  • the reason why the tension rigidity is improved by the stiffening structure 1 according to the present embodiment is as follows.
  • the stiffening member 7 is defined based on the optimum shape stiffening member model 31 which is an optimal shape for reducing the amount of deformation when the distributed load acts on the door outer panel 3 ( 1)
  • the vertical bone 9 is attached to the inner surface of the door outer panel 3 so as to transmit the load to the impact beam 5 and the character line 3a.
  • the amount of deformation at the load point is reduced, and the tension rigidity is improved.
  • the above description is based on the optimum shape stiffening member model 31 obtained by setting the value of 30 GPa as the elastic modulus of the stiffening member model 27 in the topology optimization analysis, but the present invention relates to the present invention.
  • the elastic modulus of the stiffening member 7 may be 10 GPa or more. If the elastic modulus is less than 10 GPa, the width and thickness of the stiffening member 7 increase and the weight of the member increases, so it is difficult to reduce the weight.
  • the fact that weight reduction can be achieved by setting the elastic modulus of the stiffening member 7 to 10 GPa or more will be specifically described in Example 2 described later.
  • the stiffening member 7 may be provided with a longitudinal bone 13 which intersects the transverse bone 11 separately from the longitudinal bone 9 (FIG. 1).
  • the shape of the longitudinal bone portion 13 can be determined based on the shape of the longitudinal bone portion 37 in the optimum shape stiffening member model 31.
  • the lateral bone portion 35 does not always remain, and depending on the arrangement of the impact beam model 25, an optimal shape stiffening in which a portion corresponding to the lateral bone portion 35 intersecting the longitudinal bone portion 33 does not remain.
  • a member model could be obtained.
  • the stiffening structure according to the present invention may have only a plurality of longitudinal bone portions 9 arranged at predetermined intervals in the front-rear direction.
  • the lateral bones may remain at a plurality of locations intersecting the longitudinal bones, and the stiffening structure according to the present invention may have lateral bones at a plurality of locations in the center of the door panel.
  • the arrangement and shape of the longitudinal bones 9 and the transverse bones 11 are determined based on the optimal shape stiffening member model 31 obtained by performing topology optimization analysis, but the present invention
  • the arrangement and shape of the longitudinal bone portion 9 and the transverse bone portion 11 may be appropriately set as follows.
  • the spacing of the load points and the spacing of the longitudinal bones 33 correspond to each other in the topology optimization analysis described above.
  • the interval can be appropriately set according to the arrangement of the load points in the evaluation of tension rigidity set at the time of door panel design.
  • the widths of the longitudinal bone portion 33 and the transverse bone portion 35 are both approximately 6.5 mm.
  • the widths of the longitudinal bone 33 and the transverse bone 35 were both about 15 mm. From this, the widths of the vertical bone portion 9 and the horizontal bone portion 11 can be appropriately set in accordance with the elastic modulus of the resin used for the stiffening member 7.
  • the thickness of the longitudinal bone part 9 and the transverse bone part 11 was set to 10 mm in said topology optimization analysis, it is not limited to this value, The tension rigidity and weight of the stiffening structure 1 It can set up suitably, considering both of.
  • the central portion is provided so as to extend in a direction intersecting the longitudinal bone portion 9.
  • the arrangement of the impact beam 5 makes it desirable to arrange the lateral bone portion 11 in a range where the tension rigidity is low because the inner surface side of the door outer panel 3 is not supported by the impact beam 5.
  • the distributed load input to the portion can be dispersed.
  • the amount of deformation when the distributed load acts on the panel surface portion 3b of the door outer panel 3 can be reduced, and the tension rigidity can be appropriately improved.
  • the impact beam 5 is disposed below the central portion in the height direction, and the character line 3a is formed at the upper portion in the height direction.
  • the vertical bone portion 9 has a shape extending from the impact beam 5 to the upper side in the height direction up to the character line 3a.
  • the impact beam is disposed at the upper side in the height direction and the character line is lower in the height direction. Even in the case where they are formed, it is sufficient to provide a plurality of vertical bones extending in a line from the impact beam to the character line along the curvature of the door outer panel.
  • the stiffening structure according to the present invention may further be provided with a longitudinal bone portion 13 extending in a stripe shape in a height direction crossing the transverse bone portion 11.
  • the longitudinal bone portion 13 may not have its end located at the impact beam 5 or the character line 3a.
  • vertical bones 9 may be provided which extend from the impact beam 5 to the character line 3a.
  • the present invention couples a resin stiffening member to a door panel component consisting of a door outer panel and a door inner panel.
  • the combination of the material of the door outer panel and the material of the door inner panel may be any of metal and metal, resin and resin, metal and resin, or resin and metal.
  • a stiffening structure 71 in which a substantially straight longitudinal bone portion 75 and a transverse bone portion 77 are combined with a stiffening member 73 forming a honeycomb shape; It may be a stiffening structure 81 in which a stiffening member 83 in which a longitudinal bone portion 85 and a transverse bone portion 87 form a lattice shape is joined as shown in FIG.
  • a stiffening member 83 in which a longitudinal bone portion 85 and a transverse bone portion 87 form a lattice shape is joined as shown in FIG.
  • a plurality of longitudinal bones extending in a line form from the impact beam 5 to the character line 3a and a transverse bone crossing the longitudinal bones are regularly arranged.
  • the simple shape is preferred in terms of the manufacture of the stiffening member.
  • the vertical bone portion 9 extends upward in the height direction toward the character line 3a above the impact beam 5.
  • the stiffening structure of the automobile door panel component according to the present invention is, for example, height direction from the impact beam 5 as shown in FIGS.
  • the longitudinal bone portion 79 or the longitudinal bone portion 89 extending in a linear manner may be provided below.
  • the method of stiffening an automobile door panel component according to the present embodiment is tensioned by attaching a stiffening member to the inner surface of a metal plate door panel component curved in the height direction and having an impact beam disposed on the inner surface side.
  • the rigidity is to be improved, and as shown in FIG. 6, it comprises an optimum shape stiffening member acquiring step S11, a stiffening member manufacturing step S13, and a stiffening member joining step S15.
  • the optimum shape stiffening member acquisition step S11 acquires a door outer panel model 23 obtained by modeling the door outer panel 3 with a plane element and / or a three-dimensional element, and uses the door outer panel model 23 as a target of optimization analysis. And an optimization analysis for determining the optimum shape of the stiffening member model 27.
  • the optimization analysis can apply the above-described topology optimization analysis method, and by performing steps S1 to S9 shown in FIG. 2, an optimal shape stiffening member which is the optimal shape of the stiffening member model 27.
  • a model 31 (see FIG. 5) is determined.
  • the stiffening member production step S13 is a step of producing the stiffening member 7 to be joined to the inner surface of the door outer panel 3 based on the optimum shape stiffening member model 31 obtained in the optimum shape stiffening member acquisition step S11.
  • the stiffening members 7 extend in a stripe shape from the impact beam 5 to the character line 3 a along the curvature of the door outer panel 3 in the height direction, and a plurality of longitudinal members arranged at predetermined intervals in the front-rear direction of the door outer panel 3 It has a bone portion 9.
  • the distance between the longitudinal bones 33 in the front-rear direction is about 50 mm, and the width and thickness are about 6.5 mm and 10 mm, respectively.
  • the thickness can be set as the arrangement and shape of the longitudinal bone portion 9 of the stiffening member 7.
  • the lateral bones 35 having a width and a thickness of about 6.5 mm and 10 mm respectively extend in the vicinity of the central portion in the height direction
  • a transverse bone portion 11 extending in a direction intersecting with the longitudinal bone portion 9 is provided near the central portion in the height direction, and the width and thickness thereof can be set to 6.5 mm and 10 mm, respectively.
  • the optimum shape stiffening member model 31 is an example of the analysis result obtained under the load and restraint conditions shown in FIG. 4 with the door outer panel model 23 shown in FIG. 3)
  • the optimal shape supplement obtained by performing topology optimization analysis under these conditions The arrangement, shape, thickness, and width of the longitudinal bones 9 and the lateral bones 11 of the stiffening member 7 may be set based on the rigid member model 31. The thickness and the width may not be constant among the stiffening members.
  • the stiffening member 7 has the lateral bone portion 11. However, depending on the arrangement of the impact beam 5 on the inner surface side of the target door outer panel 3, for example, it corresponds to the lateral bone portion 35. In some cases, it is possible to obtain an optimum shape stiffening member model 31 in which no portion remains. In such a case, only the vertical bone portion 9 may be joined to the inner surface of the door outer panel 3 as the stiffening member 7.
  • stiffening member model 31 although it does not extend from the impact beam model 25 to the character line 23a, it is disposed at substantially the same intervals as the longitudinal bones 33, and intersects the transverse bones 35 and has a height.
  • the stiffening member 7 produced in the stiffening member producing step S13 the longitudinal bone portions 13 intersecting with the transverse bone portions 11 separately from the longitudinal bone portions 9 are You may provide.
  • a longitudinal bone portion 9 extending from the impact beam 5 to the character line 3a may be further provided so as to intersect the transverse bone portion 11.
  • the shape of the stiffening member 7 may be determined from the balance.
  • the stiffening member 7 produced in the stiffening member producing step S13 is not limited to the one produced so as to have the same shape as the optimum shape stiffening member model 31, and a plurality of longitudinal bone portions 9 and And as long as it has the cross bone part 11 as needed. Furthermore, if the load input to the panel surface 3b is transmitted to the impact beam 5 and the character line 3a through the vertical bone 9, the vertical bone 9 extends intermittently in the height direction. It may be.
  • end portion on the impact beam 5 side of the vertical bone portion 9 may replace the conventionally used mastic sealer by filling the gap between the inner surface of the door outer panel 3 and the impact beam 5. It is preferable in terms of weight reduction.
  • the stiffening member joining step S15 is a step of joining the outer surface of the stiffening member 7 manufactured in the stiffening member manufacturing step S13 to the inner surface of the door outer panel 3.
  • an adhesive agent can be used to attach to the inner surface of the door outer panel 3.
  • the amount of deformation when the distributed load is applied to the door panel parts can be reduced, and the tension rigidity of the door panel parts can be improved. Furthermore, when the shape of the stiffening member is determined based on the result of optimization analysis by reducing the thickness of the metal plate of the door panel component, the tension rigidity is improved while the thickness of the door panel component is reduced. , Can reduce the weight of the entire door panel parts.
  • the effects of the improvement of the tension rigidity and the weight reduction according to the present invention will be specifically described in Examples 1 and 2 described later.
  • the rigid method may be directed to a door panel component consisting of a door outer panel and a door inner panel.
  • the combination of the materials of the door outer panel and the door inner panel can be any of metal and metal, resin and resin, metal and resin, or resin and metal.
  • the door outer panel 3 is attached to the inner surface of a door outer panel model 23 made of metal plate (steel plate) with reduced plate thickness.
  • Topology optimization analysis for finding the optimum shape of the stiffening member model 27 and the tension rigidity of the tension stiffness evaluation model 41 in which the optimum shape stiffening member model 31 obtained by the topology optimization analysis is connected to the door outer panel model 23 The weight change was determined.
  • the optimal shape of the stiffening member model 27 is the optimal shape stiffening member model 31 obtained by the topology optimization analysis method (see FIG. 2) described in the above-described embodiment.
  • the analysis conditions of the optimization analysis for obtaining the optimum shape stiffening member model 31 are the same as the embodiment described above, under the load / restraint conditions shown in FIG. The conditions were set to a displacement of 1.5 mm or less at the load point.
  • the stiffening member model 27 was an isotropic material, and the values shown in Table 1 were set as the material properties.
  • FIG. 7 shows the positions of the evaluation point A, evaluation point B and evaluation point C for evaluating the tension rigidity of the door outer panel model 23, and the restraint position ( ⁇ in the figure) in tension rigidity evaluation.
  • the tension stiffness value was calculated by the following equation using the load input by the indenter at each evaluation point (evaluation point A to evaluation point C) shown in FIG. 7 and the displacement at each evaluation point.
  • Tension rigidity value (N / mm) load (N) / displacement at each evaluation point (mm)
  • the reference value of the tension rigidity value is 80 N / mm, and the tension rigidity value above this reference value is good.
  • bonding of the optimal shape stiffening member model 31 was calculated.
  • the thickness of the door outer panel model 23 is gauged down from 0.6 mm to 0.5 mm, whereby the weight of the door outer panel model 23 is reduced by 603 g. Therefore, the weight change due to the connection of the optimal shape stiffening member model 31 is a value obtained by adding the weight of the optimal shape stiffening member model 31 to the reduction amount ( ⁇ 603 g) due to the gauge down.
  • a tension rigidity evaluation model 43 in which a substantially rectangular stiffening member model 45 is joined to the inner surface of the door outer panel model 23 is shown in FIG.
  • a tension rigidity evaluation model 47 in which a stiffening member model 49 having only a part of a longitudinal bone extending in the height direction from the center in the front-rear direction in the impact beam model 25 is combined is For each of the tension stiffness evaluation model 43 and the tension stiffness evaluation model 47, tension stiffness and a change in weight were determined in the same manner as in Inventive Example 1.
  • Table 2 shows a door outer panel model in which the thickness is kept at 0.6 mm without combining the invention example 1, the comparative example 1 and the comparative example 2 whose gauge thickness is reduced to 0.5 mm and the stiffening member model as a conventional example.
  • Fig. 10 shows the results of tension stiffness values and weight changes obtained for 23.
  • a stiffening member model 45 having a shape that covers the entire inner surface of the door outer panel model 23 is combined, and the tension rigidity value satisfies the reference value at any of the evaluation points.
  • the weight of the stiffening member model 45 is 3618 g
  • the weight change at this time is +3015 g
  • the use of the stiffening member model 45 results in a significant increase in weight.
  • Comparative Example 2 is a combination of a stiffening member model 49 having a shape extending in the height direction at the central portion of the door outer panel model 23, and the weight change of the stiffening member model 49 is 50 g.
  • the weight is reduced to -553 g, compared to the conventional example.
  • the tension rigidity value although the reinforcement member model 49 is affixed to the inner surface side of the evaluation point A, although the tension rigidity value satisfies the reference value beyond the conventional example, the evaluation point B and the evaluation point The result was that the tension stiffness value at C was lower than the tension stiffness value of the conventional example and was significantly out of the reference value.
  • Invention Example 1 is one in which the optimum shape stiffening member model 31 whose optimum shape is obtained by topology optimization is connected to the door outer panel model 23 whose plate thickness is reduced to 0.5 mm, and the tension rigidity values are all evaluated. It was a good result exceeding the standard value in point. Further, the weight of the optimum shape stiffening member model 31 is 136 g, and the weight change at this time is -467 g, which is lighter than the conventional example.
  • an optimum shape stiffening member model is obtained in the case where the arrangement of load points for evaluating the tension rigidity of the door outer panel is different from that of the first embodiment described above, and the obtained optimum shape stiffening member model is obtained as a door.
  • the tension stiffness and weight change of the tension stiffness evaluation model connected to the outer panel model were obtained.
  • the tension stiffness of the tension stiffness evaluation model when the modulus of elasticity was changed was evaluated, and the preferable range of the modulus of elasticity of the resin used for the stiffening member was examined.
  • Example 2 the load optimization condition shown in FIG. 10 is given as a case where the arrangement of the load points for evaluating the tension rigidity is different, and the topology optimization analysis described in the above embodiment (see FIG. 2) Did.
  • load / restraint conditions as shown in FIG. 10, load points arranged in a grid (dotted line in FIG. 10) and load points (solid line in FIG. 10) arranged at the center of the grid of the grid are set.
  • a distributed load of 120 N is individually given in the normal direction of the panel surface 23b of the door outer panel model 23 by a region of 45 mm, and the outer surface side of the door outer panel model 23 is The inner surface side of the door outer panel model 23 was restrained at the position of the broken triangle ⁇ .
  • the material properties of the stiffening member model 27 were set to the values shown in Table 1 described above. Furthermore, as the optimization analysis conditions, as in the first embodiment, the objective function is the volume minimum, and the constraint is a displacement of 1.5 mm or less at the load point. Then, structural analysis is performed when a load is input to one of the individual load points arranged as shown in FIG. 10, each structural analysis is individually performed on all the load points, and each load point is analyzed. After the structural analysis in which the load was input was integrated, volume minimization of the stiffening member model 27 (FIG. 3) was performed. Here, the weighting at the time of integrating the structural analysis of each load point was equal.
  • FIG. 11 shows an optimum shape stiffening member model 51 obtained by topology optimization analysis given the load and constraint conditions shown in FIG.
  • the optimal shape stiffening member model 51 extends in the direction intersecting the longitudinal bone portion 53 extending in a streak shape in the height direction and the longitudinal bone portion 53, similarly to the optimal shape stiffening member model 31 shown in FIG. It became bone-like in fish having existing lateral bones 55.
  • the longitudinal bone portion 53 has one end located in the impact beam model 25 and the other end located in the character line 23 a, and a plurality of longitudinal bone portions 53 are disposed in the front-rear direction of the door outer panel model 23. Furthermore, the width of the vertical bone portion 53 is 4.5 mm ((a) in FIG. 11) on the front side of the door outer panel model 23 and 14.5 mm ((b) in FIG. 11) on the rear side. Unlike in the case of the optimum shape stiffening member model 31, the width of the vertical bone portion 53 is different depending on the position in the front-rear direction.
  • the optimum shape stiffening member model 51 shown in FIG. 11 further includes a longitudinal bone portion 57 extending in a height direction in the vicinity of the height direction central portion on the rear side of the door outer panel model 23. .
  • the impact beam model 25 is obliquely disposed with the rear end 25a of the impact beam model 25 positioned below the central portion in the height direction, so the range not supported by the impact beam model 25 is wide. It is considered that the tensile rigidity is lowered, and the vertical bone portion 57 remains in the topology optimization analysis so as to support the range.
  • the tension rigidity of the tension stiffness evaluation model 61 is obtained by adding the evaluation point D to the same evaluation points A to C as in Example 1 at each evaluation point shown in FIG. 12 and inputting the input load and the input load It evaluated by the tension rigidity value calculated using the displacement in a point.
  • the reference value of the tension rigidity value is set to 80 N / mm, and the tension rigidity value equal to or higher than the reference value is regarded as good.
  • the weight reduction was also evaluated by the weight change when the optimum shape stiffening member model 51 was connected to the door outer panel model 23 whose gauge thickness was reduced from 0.6 mm to 0.5 mm as in the first embodiment.
  • Table 3 shows the results of the tension rigidity value and the weight change of the tension rigidity evaluation model 61.
  • the conventional example is the result of the door outer panel model 23 in which the plate thickness is kept at 0.6 mm without connecting the stiffening member model, as in the first embodiment described above.
  • the invention example 2 is the result of the tension rigidity evaluation model 61 in which the optimum shape stiffening member model 51 obtained by giving the material characteristics shown in Table 1 to the stiffening member model 27 is combined.
  • Comparative Example 3 is a combination of the optimum shape stiffening member model 51 having the same shape as that of the invention example 2, so that a weight change of -500 g was obtained as compared with the conventional example.
  • Table 3 shows the result that the tension rigidity value increases as the elastic modulus of the optimum shape stiffening member model 51 is increased. This suggests that by increasing the elastic modulus of the resin used for the stiffening member, the weight of the stiffening member can be reduced within the range where the tension rigidity value satisfies the reference value, and the weight of the door panel component can be further reduced. Then, when the elastic modulus of the resin used for the stiffening member is increased to further reduce the weight, according to the results shown in Table 3, the elastic modulus is 10 GPa or more so that the tension rigidity value at each evaluation point satisfies the reference value. It is understood that it is preferable to use a resin.
  • a fiber reinforced resin is a resin having an elastic modulus of 10 GPa or more.
  • the optimum shape stiffening member model 51 is determined by the topology optimization analysis set to the elastic modulus 30 GPa of the stiffening member model, and the determined optimum shape This is the result of evaluating the tension rigidity by changing only the elastic modulus of the stiffening member model 51. From this result, the elastic modulus to be set in the stiffening member model in the topology optimization analysis for obtaining the optimum shape stiffening member model It is suggested that it should be 10 GPa or more.
  • the stiffening member model of the shape most suitable for stiffening the door panel part is the door panel part. It has been shown that it is desirable to form a fish bone having a longitudinal bone portion extending in the height direction and further having a transverse bone portion extending in a direction crossing the longitudinal bone portion, and it is made of resin of optimum shape. It has been shown that by connecting the stiffening members and reducing the thickness of the door panel parts, it is possible to achieve both the improvement of the tension rigidity and the weight reduction. Furthermore, it was shown that setting the elastic modulus of the optimally shaped stiffening member to 10 GPa or more is preferable for improving the tension rigidity of the door panel part.
  • an optimum shape stiffening member model in the case of using aluminum as the material is determined.
  • the tension stiffness and weight change of tension stiffness evaluation model in which the optimum shape stiffening member model obtained was connected to the door outer panel model were obtained. Furthermore, the tension rigidity of the tension stiffness evaluation model was evaluated when the elastic modulus of the obtained optimum shape stiffening member model was changed, and the preferable range of the elastic modulus of the resin used for the stiffening member was examined.
  • Example 3 the elastic modulus and the density of the aluminum used as the material of the door outer panel model 23 were 70 GPa and 2.7 g / cm 3 , respectively. Further, with the plate thickness of the door outer panel model 23 set to 0.8 mm or 0.6 mm, topology optimization analysis was performed for each plate thickness (thickness) in the same manner as in Example 2 to obtain an optimum shape stiffening member model.
  • Example 1 For the material characteristics other than the elastic modulus of the stiffening member model 27 in the topology optimization analysis, the values shown in Table 1 were set. Furthermore, the load constraint conditions were the same as in Example 2 (see FIG. 10), and the optimization analysis conditions were the same as in Example 1, but the objective function was the volume minimum and the constraint was a displacement of 1.5 mm or less at the load point. .
  • FIG. 15 shows an optimum shape stiffening member model 93 obtained by optimization analysis when the plate thickness of the aluminum outer door panel model 23 is 0.8 mm. Even when the material of the door outer panel model 23 is aluminum, the optimum shape stiffening member model 93 is the same as the optimum shape stiffening member model 31 (FIG. 5) obtained as the material of the door outer panel model 23 as steel.
  • the bone structure has a longitudinal bone portion 95 extending in the height direction from the impact beam model 25 and a transverse bone portion 97 extending in the direction intersecting the longitudinal bone portion 95.
  • FIG. 16 shows an optimum shape stiffening member model 103 obtained by optimization analysis when the plate thickness of the door outer panel model 23 made of aluminum plate is 0.6 mm. Similar to the optimal shape stiffening member model 93 in the door outer panel model 23 with a thickness of 0.8 mm, the optimal shape stiffening member model 103 includes a longitudinal bone portion 105 extending in the height direction from the impact beam model 25 and As a result, a bone structure having a transverse bone portion 107 extending in a direction crossing the longitudinal bone portion 105 is obtained.
  • a tensile rigidity evaluation model 91 (FIG. 15) in which the optimum shape stiffening member model 93 is joined to the door outer panel model 23 made of aluminum plate having a thickness of 0.8 mm and aluminum plate having a thickness of 0.6 mm
  • the tension rigidity and weight reduction were evaluated for each of the tension stiffness evaluation models 101 (FIG. 16) in which the optimum shape stiffening member model 103 was connected to the door outer panel model 23 of FIG.
  • the tension rigidity of the tension stiffness evaluation models 91 and 101 was input as the displacement at each evaluation point when the load is input to each evaluation point (evaluation point A to evaluation point D) shown in FIG. 12 as in the second embodiment. It evaluated by the tension rigidity value calculated using load.
  • the reference value of the tension rigidity is set to 80 N / mm, and the tension rigidity value equal to or higher than the reference value is regarded as good.
  • the invention example 10 is a result of the tension rigidity evaluation model 101 in which the optimum shape stiffening member model 103 shown in FIG. 16 is connected to the door outer panel model 23 having a thickness of 0.6 mm. Furthermore, Inventive Example 11, Inventive Example 12 and Inventive Example 13 are the results of changing the elastic modulus of the optimum shape stiffening member model 103 to the values shown in Table 4, respectively.
  • the door outer panel model and the door are evaluated in order to evaluate the tension rigidity of the door panel component when the combination of the material of the door outer panel and the door inner panel is different for the door panel component including the door outer panel and the door inner panel.
  • the tension stiffness and weight change of the tension stiffness evaluation model in which the optimum shape stiffening member model was combined with the door panel component model consisting of the inner panel model were obtained.
  • the optimal shape stiffening member model coupled to the door panel component model is the optimal shape stiffening member model 51 (FIG. 11) obtained for the door outer panel model 23 made of steel, or the material is aluminum
  • the optimum shape stiffening member model 93 (FIG. 15) obtained for the door outer panel model 23 was used.
  • Table 5 shows combinations of the material, thickness and optimum shape stiffening member model of the door outer panel model and the door inner panel model in the tension rigidity evaluation model.
  • the inner panel shows a door inner panel model
  • the outer panel shows a door outer panel model.
  • the material of the inner panel and the outer panel was aluminum (Al), steel (Fe) or a resin, and the values shown in Table 1 were set for the material properties of the resin.
  • the tension stiffness value of the tension stiffness evaluation model is, similarly to the second embodiment, a displacement at each evaluation point when the load is inputted to each evaluation point (evaluation point A to evaluation point D) shown in FIG. It evaluated by the tension rigidity value calculated using. Moreover, about weight reduction, it evaluated by the weight change when the optimal shape stiffening member model 93 or 103 is couple
  • the tensile rigidity value was increased as compared with the conventional example 3 and the conventional example 4, and the result that the weight of 456 g was reduced was obtained.
  • the tensile rigidity value was increased as compared with Conventional Example 5 and Conventional Example 6, and the result was obtained that the weight was reduced by 325 g.
  • the tensile rigidity value was increased as compared with the conventional example 7 to the conventional example 9, respectively, and the result that the weight was reduced by 174 g was obtained.
  • tension rigidity and weight of a tension stiffness evaluation model in which a stiffening member model in which longitudinal and transverse bone portions are regularly arranged is connected to a door panel component model consisting of a door outer panel model and a door inner panel model. I asked for a change.
  • the door outer panel model is a stiffening member model having the same shape as the honeycomb-shaped stiffening member 73 shown in FIG. 13 or a stiffening member model having the same shape as the lattice-shaped stiffening member 83 shown in FIG. And the tension stiffness evaluation models are respectively generated.
  • the material of the door outer panel model and the door inner panel model in the tension rigidity evaluation model is steel, and the combination of the plate thickness of the steel plate door outer panel model and the stiffening member model is shown in Table 6.
  • the material of the stiffening member model was resin, and the values shown in Table 1 were set for the material properties of the resin.
  • the tension stiffness value of the tension stiffness evaluation model is, similarly to the second embodiment, a displacement at each evaluation point when the load is inputted to each evaluation point (evaluation point A to evaluation point D) shown in FIG. It evaluated by the tension rigidity value calculated using. Moreover, about weight reduction, it evaluated by the weight change when the stiffening member model 73 or 83 is couple
  • Example 10 is a result when a door panel component model to which a stiffening member model is not coupled is used as a tension stiffness evaluation model.
  • Invention Example 21 is a result of a tension stiffness evaluation model in which a stiffening member model having the same shape as the stiffening member 73 shown in FIG. 13 is joined to the door outer panel model, and
  • Invention Example 22 is a stiffener shown in FIG. It is a result of the tension rigidity evaluation model which couple
  • the tension rigidity value increased compared to 10.
  • the weight was reduced to 268 g, and in the invention example 22, the weight was reduced.
  • the present invention it is possible to provide a stiffening structure and a stiffening method of a car door panel part capable of reducing the weight of the car door panel part while improving the tension rigidity of the car door panel part.

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Abstract

本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタライン３ａが形成された金属板製のドアアウタパネル３と、ドアアウタパネル３の内面側に配設されたインパクトビーム５とを備え、ドアアウタパネル３の内面に樹脂製の補剛部材７を貼付することによりドアアウタパネル３の張り剛性を向上させるものであって、補剛部材７は、ドアアウタパネル３の前記湾曲に沿ってインパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで筋状に延在する複数の縦骨部９を有し、該複数の縦骨部９は、ドアアウタパネル３の前後方向において所定の間隔で配置され、各縦骨部９の外面がドアアウタパネル３の内面に接合されている。

Description

自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法
　本発明は、自動車の（automotive）金属板（metal　sheet）製ドアパネル（door　panel）部品（part）の張り剛性（tensil　rigidity）を向上させる自動車ドアパネル部品の補剛（stiffening）構造および補剛方法に関する。
　自動車のドア、ルーフ（roof）、フード（hood）等の自動車外板（outer　panel）部品の重要な機能の一つに張り剛性を担保することがある。自動車外板部品の張り剛性を向上させるため、例えば、特許文献１には、ドアやフェンダー（fender）等の金属板の内側にFRP（Fiber-Reinforced　Plastics；繊維強化プラスチック）板を感光性接着剤（photosensitive　adhesive）により接着（adhere）する技術が開示されている。また、特許文献２には、ドアやルーフのような金属板表面にCFRP（Carbon　Fiber-Reinforced　Plastics；炭素繊維強化プラスチック）を接着する技術が開示されている。
特開昭５６－１２８２７３号公報 特表２０１２－５１５６６７号公報
　特許文献１に開示されている技術は、ドアやフェンダーなどの自動車の側面（side）に配置される部品を対象とするため、物の角が自動車側面にあたって局部が凹むデント性（dent　resistance）のような集中荷重（concentrated　load）に対しては荷重が集中する箇所を必須としてFRPを接着することで効果を奏する。しかし、ワックス掛け（waxing）のような手のひら全体を外板に押し付ける張り剛性のような広い面積が反転するような分布荷重（distributed　load）について、特許文献１に開示されている技術によれば、荷重が加わる箇所にFRPを接着することを必須とする。このため、金属板の内側全面に渡ってFRPを接着することになり、広い面積全体に金属板に比べて数倍から数十倍のコストが掛かるFRPを接着する必要があるため、著しいコスト上昇が避けられないといった問題があった。
　また、特許文献２に開示されている技術は、自動車の外観を重視する必要があるため、人目に触れる表側の部品の全面にCFRPを接着しなくてはならず、非常に高コストとなる。そこで、コスト低減のためCFRP層を極薄くする方法も考えられるが、本発明に適用した場合、目的とするドアパネル部品の張り剛性の向上を見込めないという課題があった。
　このように、自動車パネル部品にFRPやCFRPを接着する技術は数多く開示されているものの、分布荷重が作用された時の張り剛性を向上させるとともに、軽量化（weight　reduction　of　automotive　body）を達成する技術はこれまでに提案されていなかった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、自動車のドアパネル部品の張り剛性を向上させつつ、該ドアパネル部品を軽量化することができる自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタライン（character　line）が形成された金属板製ドアパネル部品と、該ドアパネル部品の内面側に配設されたインパクトビーム（impact　beam）とを備え、前記ドアパネル部品の内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより前記ドアパネル部品の張り剛性を向上させるものであって、前記補剛部材は、前記ドアパネル部品の前記湾曲に沿って前記インパクトビームから前記キャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部（vertical　bone　portion）を有し、該複数の縦骨部は、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置され、前記ドアパネル部品の内面に接合されている。
　本発明の第２の態様に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタラインが形成されたドアパネル部品と、該ドアパネル部品の内面側に配設されたインパクトビームとを備え、前記ドアパネル部品の内面に樹脂（resin）製の補剛部材を貼付することにより前記ドアパネル部品の張り剛性を向上させるものであって、前記ドアパネル部品は、ドアアウタパネル（door　outer　panel）とドアインナパネル（door　inner　panel）とからなり、該ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質は、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属のいずれかの組み合せからなり、前記補剛部材は、前記ドアパネル部品の前記湾曲（curve）に沿って前記インパクトビームから前記キャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部を有し、該複数の縦骨部は、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置され、前記ドアパネル部品の内面に接合されている。
　本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、上記発明において、前記補剛部材は、前記縦骨部と交差する方向に延在する横骨部（horizontal　bone　portion）をさらに有する。
　本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、上記発明において、前記補剛部材は、弾性率（modulus　of　elasticity）が10GPa以上の繊維強化樹脂（fiber-reinforced　resin）である。
　本発明の第１の態様に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法は、高さ方向に湾曲し、内面側にインパクトビームが配設された金属板製ドアパネル部品の前記内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより張り剛性を向上させるものであって、前記ドアパネル部品を平面要素（two-dimensional　element）及び／又は立体要素（three-dimensional　element）でモデル化（modeling）したドアパネル部品モデルを取得し、該ドアパネル部品モデルに最適化解析の対象とする補剛部材モデルを結合し、該補剛部材モデルの最適な形状を求める最適化解析を行う最適形状補剛部材取得ステップと、該最適な形状の補剛部材モデルに基づいて、前記ドアパネル部品の内面に接合する（bond）補剛部材を作製する補剛部材作製ステップと、該作製した補剛部材を前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材接合ステップと、を含み、前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記ドアパネル部品の高さ方向の湾曲に沿って前記インパクトビームから前記金属板製ドアパネル部品に形成されたキャラクタラインまで筋状に延在し、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置される複数の縦骨部を有する。
　本発明の第２の態様に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法は、高さ方向に湾曲し、内面側にインパクトビームが配設されたドアパネル部品の前記内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより張り剛性を向上させるものであって、前記ドアパネル部品は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなり、該ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質は、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属のいずれかの組み合せからなり、前記ドアパネル部品を平面要素及び／又は立体要素でモデル化したドアパネル部品モデルを取得し、該ドアパネル部品モデルに最適化解析の対象とする補剛部材モデルを結合し、該補剛部材モデルの最適な形状を求める最適化解析を行う最適形状補剛部材取得ステップと、該最適な形状の補剛部材モデルに基づいて、前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材を作製する補剛部材作製ステップと、該作製した補剛部材を前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材接合ステップと、を含み、前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記ドアパネル部品の高さ方向の湾曲に沿って前記インパクトビームから前記ドアパネル部品に形成されたキャラクタラインまで筋状に延在し、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置される複数の縦骨部を有する。
　本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法は、上記発明において、前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記縦骨部と交差する方向に延在する横骨部をさらに有する。
　本発明においては、高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタラインが形成された金属板製ドアパネル部品と、ドアパネル部品の内面側に配設されたインパクトビームとを備え、ドアパネル部品の内面に樹脂製の補剛部材を貼付することによりドアパネル部品の張り剛性を向上させるものであって、補剛部材は、ドアパネル部品の湾曲に沿ってインパクトビームからキャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部を有し、複数の縦骨部は、ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置され、各縦骨部の外面がドアパネル部品の内面に接合されていることにより、ドアパネル部品に分布荷重を負荷したときの変形量が低減し、ドアパネル部品の張り剛性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、張り剛性の向上とドアパネル部品の軽量化との双方を達成することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造を説明する図である。 図２は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法において、補剛部材の最適な形状を求めるトポロジー最適化解析（topology　optimization　analysis）の処理の流れを示す図である。 図３は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法において、トポロジー最適化解析で設定する設計空間および生成した補剛部材モデルを説明する図である。 図４は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法において、補剛部材のトポロジー最適化解析における荷重・拘束条件（load　and　constraint　condition）の一例を示す図である。 図５は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法において、トポロジー最適化解析により求めた最適な形状の補剛部材モデルの一例を示す解析結果を表す図である。 図６は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法の処理の流れを示す図である。 図７は、実施例１において、張り剛性の評価方法および評価点を説明する図である。 図８は、実施例１において、比較対象とした比較例１に係る張り剛性評価モデルを説明する図である。 図９は、実施例１において、比較対象とした比較例２に係る張り剛性評価モデルを説明する図である。 図１０は、実施例２において、補剛部材のトポロジー最適化解析における荷重・拘束条件を示す図である。 図１１は、実施例２において、トポロジー最適化解析により求めた最適な形状の補剛部材モデルを示す図である。 図１２は、実施例２において、張り剛性の評価方法および評価点を説明する図である。 図１３は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造における補剛部材の他の態様を示す図である（その１）。 図１４は、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造における補剛部材の他の態様を示す図である（その２）。 図１５は、実施例３において、トポロジー最適化解析により求めた最適な形状の補剛部材モデルを示す図である（アルミニウム板製のドアアウタパネル、板厚0.8mm）。 図１６は、実施例３において、トポロジー最適化解析により求めた最適な形状の補剛部材モデルを示す図である（アルミニウム板製のドアアウタパネル、板厚0.6mm）。
＜自動車ドアパネル部品の補剛構造＞
　本発明の実施の形態の一例に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造１は、図１に示すように、高さ方向に沿って湾曲し、前後方向に延在するキャラクタライン３ａが形成されたドアアウタパネル３と、ドアアウタパネル３の内面側に配設されたインパクトビーム５とを備え、複数の縦骨部９と、縦骨部９に交差する横骨部１１とを有する樹脂製の補剛部材７がドアアウタパネル３の内面に貼付されたものである。ここで、図１は、ドアアウタパネル３を自動車の幅方向の室外側から側面視したものであり、室内側に配設されているインパクトビーム５は破線で図示した（以下、図３～図５、図７～図９においても同様）。また、樹脂製の補剛部材７も室内側に配設される。
　縦骨部９は、ドアアウタパネル３の前記高さ方向の湾曲に沿ってインパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで筋状に延在している。複数の縦骨部９は、ドアアウタパネル３の前後方向において所定の間隔で配置され、各縦骨部９の外面がドアアウタパネル３の内面に接合されている。そして、横骨部１１は、縦骨部９と交差する方向に延在するように設けられたものであり、パネル面部３ｂの高さ方向中央部付近に設けられている。
　本実施の形態に係る補剛構造１は、トポロジー最適化解析（例えば、特開２０１３－２５５３３号参照）を行い、その解析結果に基づいて得られたものである。そして、トポロジー最適化解析は、図２に示すステップＳ１からステップＳ９を実行することにより行った。そこで、図２に示す各ステップにおける処理について以下に説明する。なお、ステップＳ１からステップＳ９は、例えば、コンピュータ上で実行することができる。
≪ドアパネル部品モデル取得ステップ≫
　ドアパネル部品モデル取得ステップＳ１は、平面要素及び／又は立体要素を用いて前記ドアパネル部品であるドアアウタパネル３をモデル化したドアアウタパネルモデル２３（図３）を取得するステップである。ここで、ドアアウタパネルモデル２３は、高さ方向に沿って湾曲し、前後方向に延在するキャラクタライン２３ａが形成されており、内面側にはインパクトビーム５を平面要素及び／又は立体要素を用いてモデル化したインパクトビームモデル２５が配設されている。また、ドアアウタパネルモデル２３の内面とは、ドアアウタパネル３を車体に取り付けたときに該車体の室内側となる面のことをいう。
　なお、ドアアウタパネルモデル２３の高さ方向に沿った湾曲は、一定の曲率（curvature）で湾曲している形状に限らず、図３（ｂ）に示すように、複数の湾曲や平面が組み合わされた内面形状であってもよく、また、該内面形状は、内面側に凹状となる湾曲や凸状の湾曲を有するものであってもよい。
≪補剛部材モデル生成ステップ≫
　補剛部材モデル生成ステップＳ３は、立体要素からなりドアアウタパネルモデル２３の内面に結合する補剛部材モデル２７（図３）を生成するステップである。
　ここで、補剛部材モデル２７は、図３に示すように、ドアアウタパネルモデル２３の内面に設計空間２９を生成し、設計空間２９を立体要素で要素分割することにより生成することができる。
　そして、補剛部材モデル生成ステップＳ３において生成する補剛部材モデル２７は、後述する最適化解析モデル生成ステップＳ７におけるトポロジー最適化解析の対象となるものである。トポロジー最適化解析の過程において、補剛に不要な部位に位置する立体要素は消去され、補剛に必要となる部位に位置する立体要素が残存する。
　なお、図３に示す設計空間２９は、ドアアウタパネルモデル２３とインパクトビームモデル２５との間の隙間をも埋めるようにドアアウタパネルモデル２３の内面形状に沿って生成した。
≪材料特性設定ステップ≫
　材料特性設定ステップＳ５は、補剛部材モデル生成ステップＳ３において生成した補剛部材モデル２７の材料特性を設定するステップである。
　本実施の形態では、樹脂製の補剛部材７により金属板製ドアアウタパネル３を補剛することを対象とし、材料特性（material　property）設定ステップＳ５において補剛部材モデル２７に設定する材料特性としては、樹脂の弾性率、ポアソン比（Poisson’s　ratio）及び密度（density）などが挙げられる。表１に、本実施の形態において材料特性として設定した弾性率、ポアソン比および密度の値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す材料特性は、補剛部材７に用いる樹脂が等方性材料（isotropic　material）である場合の一例として補剛部材モデル２７に設定するものである。補剛部材７が、例えば面内異方性（in-plane　anisotropy）の材料特性を有するFRP（Fiber　Reinforced　Plastics；繊維強化樹脂）の場合には、補剛部材モデル２７の材料特性の面内異方性を与える主軸角度（angle　of　principal　axis）を与え、該主軸角度に対応する前記材料特性の値を設定することで、補剛部材モデル２７の材料特性の面内異方性を設定することができる。さらに、補剛部材７を複数の層が積層してなる樹脂製とする場合においては、複数の層が積層する補剛部材モデル２７を生成し、該複数の層ごとに主軸角度を設定することも可能である。
≪最適化解析モデル生成ステップ≫
　最適化解析モデル生成ステップＳ７は、補剛部材モデル生成ステップＳ３において生成した補剛部材モデル２７をドアアウタパネルモデル２３に結合して最適化解析モデル２１（図３参照）を生成するものである。
　ドアアウタパネルモデル２３と補剛部材モデル２７との結合は、例えば、ドアアウタパネルモデル２３が平面要素でモデル化されている場合、補剛部材モデル２７の立体要素のノード（節点）（node）とドアアウタパネルモデル２３の平面要素のノードとを共有することにより行うことができる。
　さらに、前述のとおり、本発明では、最適化解析モデル生成ステップＳ７においては、インパクトビームモデル２５と補剛部材モデル２７については剛体要素で結合するとよい。
≪最適化解析ステップ≫
　最適化解析ステップＳ９は、最適化解析モデル生成ステップＳ７において生成した最適化解析モデル２１に解析条件を与え、補剛部材モデル２７を最適化の解析処理を行う対象としてトポロジー最適化解析を行い、補剛部材モデル２７の最適な形状を求めるステップである。
　最適化解析モデル２１に与える解析条件としては、最適化解析モデル２１に荷重を付加する位置および変位を拘束する位置を与える荷重・拘束条件と、最適化解析の目的に応じて設定する目的関数（objective　function）および制約条件（constraint　condition）がある。
　本実施の形態におけるトポロジー最適化解析の例では、図４に示す荷重・拘束条件を与えるとともに、目的関数を体積最小、制約条件を荷重点での変位1.5mm以下（剛性値80N/mm以上）とした。
　荷重・拘束条件は、図４に示すように、ドアアウタパネルモデル２３の高さ方向および前後方向それぞれに50mm間隔で格子状に配置した各荷重点において、個別にφ45mmの領域によりドアアウタパネルモデル２３のパネル面部２３ｂの法線方向（normal　direction）に120Nの分布荷重を個別に与え、実線の△印の位置においてはドアアウタパネルモデル２３の外面側を、破線の△印の位置においてはドアアウタパネルモデル２３の内面側を拘束した。
　そして、前記格子状に配置した個別の荷重点のうちの一つに荷重を入力した場合の構造解析（structural　analysis）を行い、当該構造解析を全ての荷重点に対して個別に行って、各荷重点に荷重を入力した構造解析を総合した後、補剛部材モデル２７の体積最小化を行い、補剛部材モデル２７の最適な形状である最適形状補剛部材モデル３１を求めた。ここで、各荷重点についての構造解析を総合する際の重みは均等とした。
　また、最適化解析ステップＳ９においてトポロジー最適化解析に密度法（density　method）を適用する場合、要素（element）のペナルティ係数（penalty　coefficient）を２以上に設定して離散化（discretization）を行うようにすることが好ましい。もっとも、最適化解析ステップＳ９においては、トポロジー最適化解析により最適化解析を行うものに限らず、他の最適化解析方法により最適化の解析処理を適用することができる。また、最適化の解析処理を行うものとしては、例えば、市販されている有限要素（finite　element）を用いた解析ソフトを使用することができる。
　図５に、上記のステップＳ１からステップＳ９によりトポロジー最適化解析を実行し、補剛部材モデル２７の最適な形状として求められた最適形状補剛部材モデル３１を示す。最適形状補剛部材モデル３１は、高さ方向に延在する縦骨部３３と、縦骨部３３に交差する方向に延在する横骨部３５を有する魚の骨状（fish　bone）となった。
　そして、縦骨部３３は、一端がインパクトビームモデル２５に位置し、他端がキャラクタライン２３ａに位置するように高さ方向に筋状に延在し、複数の縦骨部３３が前後方向において所定の間隔で配置されている。そして、隣り合う縦骨部３３同士の所定の間隔は、圧子（indenter）により荷重を入力する荷重点の間隔とほぼ一致している。
　一方、横骨部３５は、ドアアウタパネルモデル２３の高さ方向の中央部付近において、縦骨部３３に交差するように前後方向に延在している。さらに、インパクトビームモデル２５が配置されている部位にもマスチックシーラ（mastic　sealer）状に残存した樹脂（図５中、点線○印で囲んだ部位）が見られた。
　最適形状補剛部材モデル３１がこのような形状となったのは、トポロジー最適化解析の過程において、変位（displacement）が小さい部位には立体要素は残存せず、変位が大きい部位を支持するように立体要素が残存したためであると考えられる。
　特に、インパクトビームモデル２５の後端２５ａが高さ方向中央部よりも下方に位置してインパクトビームモデル２５が斜めに配置されている該中央部においてはインパクトビームモデル２５により支持されていない範囲が広くて張り剛性が低いため、当該範囲を支持するように横骨部３５が残存する結果になったと考えられる。
　また、図５に示す最適形状補剛部材モデル３１は、トポロジー最適化解析において荷重を入力する荷重点の配置を格子状とした場合（図４参照）の解析結果であったが、荷重の配置を変更（例えば、図１０に例を示す最密充填状（close-packed）に配置）して同様のトポロジー最適化解析を行った場合に得られた最適形状補剛部材モデルにおいても、インパクトビームモデルからキャラクタラインまで高さ方向に筋状に延在し、前後方向に所定の間隔で配設された複数の縦骨部が見られた。
　本実施の形態に係る補剛構造１における縦骨部９および横骨部１１の配置および形状は、上記のトポロジー最適化解析を行って求められた最適形状補剛部材モデル３１の形状に基づいて決定することができる。
　まず、縦骨部９の配置に関して、前述のとおり、最適形状補剛部材モデル３１における縦骨部３３の前後方向における所定の間隔が、荷重点の間隔に対応していることから、前後方向における所定の間隔は、ドアパネル設計時に設定した張り剛性の評価において荷重点の配置に合わせて設定することができる。このように、縦骨部９の間隔を圧子による荷重点の間隔と一致させることで、各荷重点に入力した荷重を縦骨部９を介してインパクトビーム５又はキャラクタライン３ａへと効率的に伝達させることができる。
　次に、縦骨部９の形状に関して、本実施の形態では最適形状補剛部材モデル３１において幅6.5mm、厚さ10mmの縦骨部３３が見られることから、縦骨部９の幅および厚さを、それぞれ6.5mmおよび10mmに設定することができる。
　さらに、横骨部１１の配置に関しては、図１に示すようにインパクトビーム５が斜めに配置されている場合、最適形状補剛部材モデル３１の高さ方向中央部付近においては縦骨部３３に交差する方向に延在する横骨部３５が残存していることから、ドアアウタパネル３の高さ方向中央部において縦骨部９と交差する方向に延在する横骨部１１を設ければよい。
　そして、横骨部１１の形状に関しては、縦骨部９と同様、本実施の形態では最適形状補剛部材モデル３１における横骨部３５の幅および厚さがそれぞれ6.5mmおよび10mmであることから、補剛構造１においては、横骨部１１の幅および厚さについても、それぞれ6.5mmおよび10mmに設定することができる。
　本実施の形態に係る補剛構造１により、張り剛性が向上する理由は以下のとおりである。補剛構造１は、ドアアウタパネル３に分布荷重が作用したときの変形量を小さくするのに最適な形状である最適形状補剛部材モデル３１に基づいて補剛部材７が規定されているため（図１）、分布荷重がパネル面部３ｂに入力したとき、該荷重をインパクトビーム５やキャラクタライン３ａへと伝達させるように縦骨部９がドアアウタパネル３の内面に貼付されている。これにより、荷重点における変形量が低下し、張り剛性が向上することになる。
　なお、上記の説明は、トポロジー最適化解析において補剛部材モデル２７の弾性率として30GPaの値を設定して得られた最適形状補剛部材モデル３１に基づいたものであるが、本発明に係る補剛部材７の弾性率は10GPa以上とすればよい。弾性率が10GPa未満では補剛部材７の幅や厚みが増し、部材の重量が増加するため、軽量化が困難である。補剛部材７の弾性率を10GPa以上とすることで軽量化ができることに関しては、後述する実施例２において具体的に説明する。
　また、最適形状補剛部材モデル３１においては、インパクトビームモデル２５からキャラクタライン２３ａまで延在していないものの、縦骨部３３とほぼ等しい間隔で配置し、横骨部３５に交差して高さ方向に延在する縦骨部３７が見られることから、補剛部材７は、縦骨部９とは別に横骨部１１と交差する縦骨部１３を設けてもよい（図１）。この場合、縦骨部１３の形状は、最適形状補剛部材モデル３１における縦骨部３７の形状に基づいて決定することができる。
　さらに、トポロジー最適化解析において横骨部３５は必ずしも残存するとは限らず、インパクトビームモデル２５の配置によっては、縦骨部３３に交差する横骨部３５に相当する部位が残存しない最適形状補剛部材モデルが得られる場合もあった。このような場合、本発明に係る補剛構造は、前後方向に所定の間隔で配置する複数の縦骨部９のみを有するものであってもよい。また、横骨部は縦骨部と交差する複数の箇所に残存する場合があり、本発明に係る補剛構造は、ドアパネル中央の複数箇所に横骨部を有するものでもよい。
　なお、上記の説明は、縦骨部９および横骨部１１の配置および形状をトポロジー最適化解析を行って得られた最適形状補剛部材モデル３１に基づいて決定するものであるが、本発明に係る補剛構造は、縦骨部９および横骨部１１の配置および形状を、以下のように適宜設定するものであってもよい。
　例えば、複数の縦骨部９の前後方向における所定の間隔に関しては、前述のトポロジー最適化解析において、荷重点の間隔と縦骨部３３の間隔が対応していたことから、縦骨部９の間隔は、ドアパネル設計時に設定した張り剛性の評価において荷重点の配置に応じて適宜設定することができる。
　また、前述のトポロジー最適化解析において、補剛部材モデル２７の弾性率を30GPaとした場合、縦骨部３３および横骨部３５の幅はいずれも約6.5mmであり、補剛部材モデル２７の弾性率を10GPaとした場合、縦骨部３３および横骨部３５の幅はいずれも約15mmであった。このことから、縦骨部９および横骨部１１の幅は、補剛部材７に用いる樹脂の弾性率に応じて適宜設定することができる。
　また、縦骨部９および横骨部１１の厚さは、上記のトポロジー最適化解析では10mmに設定していたが、この値に限定されるものではなく、補剛構造１の張り剛性および重量の双方を考慮して、適宜設定することができる。
　さらに、横骨部１１の配置に関しては、図１に示すように、インパクトビーム５の後端５ａが高さ方向中央部よりも下方に位置してインパクトビーム５が斜めに配設されている場合、該中央部において縦骨部９に交差する方向に延在するように設けることが好ましい。
　これは、前記中央部においてはインパクトビーム５により支持されていない範囲が広いため、当該範囲における張り剛性が低いことに起因するためである。このことは、インパクトビーム５の配置によって、ドアアウタパネル３の内面側がインパクトビーム５により支持されていないために張り剛性が低い範囲に、横骨部１１を配置することが望ましいことを意味する。
　これより、内面側がインパクトビーム５により支持されていない部位に縦骨部９と交差方向に延在する横骨部１１を設けることにより、当該部位に入力した分布荷重を分散させることができる。その結果、ドアアウタパネル３のパネル面部３ｂに分布荷重が作用したときの変形量を小さくすることができ、張り剛性を適切に向上させることができる。
　なお、上記の説明では、インパクトビーム５が高さ方向中央部よりも下方側に位置するように配置され、かつ、キャラクタライン３ａが高さ方向上部に形成されているため、補剛部材７の縦骨部９は、インパクトビーム５から高さ方向上部側にキャラクタライン３ａまで延在する形状であったが、例えば、インパクトビームが高さ方向上部に配設されてキャラクタラインが高さ方向下部に形成されている場合であっても、ドアアウタパネルの湾曲に沿って前記インパクトビームから前記キャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部を設ければよい。
　また、本発明に係る補剛構造は、図１に示すように、横骨部１１に交差して高さ方向に筋状に延在する縦骨部１３をさらに設けたものであってもよく、縦骨部１３は、その端部がインパクトビーム５又はキャラクタライン３ａに位置するものでなくてもよい。もっとも、縦骨部１３の代わりに、インパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで延在する縦骨部９を設けてもよい。
　上記の説明は、ドアパネル部品として金属板製のドアアウタパネルを補剛する場合に関するものであったが、本発明は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドアパネル部品に樹脂製の補剛部材を結合するものであってもよく、ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質の組み合わせは、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属のいずれであってもよい。
　さらに本発明は、図１３に示すように略直線状の縦骨部７５と横骨部７７とがハニカム形状（honeycomb　shape）を形成する補剛部材７３を結合した補剛構造７１や、図１４に示すように縦骨部８５と横骨部８７とが格子形状を形成する補剛部材８３を結合した補剛構造８１であってもよい。補剛部材７３や補剛部材８３のように、インパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで筋状に延在する複数の縦骨部と、該縦骨部に交差する横骨部とが規則的に配置された簡単な形状とすることで、補剛部材の製作の点において好ましい。
　また、上記の説明は、図１に示すように、インパクトビーム５よりも上方にあるキャラクタライン３ａに向かって縦骨部９が高さ方向の上方に延在するものであったが、本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造は、インパクトビームよりも下方にキャラクタラインが形成されたドアパネル部品（図示なし）においては、例えば図１３および図１４に示すように、インパクトビーム５から高さ方向の下方に筋状に延在する縦骨部７９または縦骨部８９を設けたものであってもよい。
＜自動車ドアパネル部品の補剛方法＞
　次に、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法について説明する。
　本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法は、高さ方向に湾曲し、内面側にインパクトビームが配設された金属板製ドアパネル部品の前記内面に補剛部材を貼付することにより張り剛性を向上させるものであって、図６に示すように、最適形状補剛部材取得ステップＳ１１と、補剛部材作製ステップＳ１３と、補剛部材接合ステップＳ１５と、を備えたものである。
　以下、ドアパネル部品として図１に示すドアアウタパネル３を対象とした場合について、上記の各ステップを説明する。
≪最適形状補剛部材取得ステップ≫
　最適形状補剛部材取得ステップＳ１１は、ドアアウタパネル３を平面要素及び／又は立体要素でモデル化したドアアウタパネルモデル２３を取得し、ドアアウタパネルモデル２３に最適化解析の対象とする補剛部材モデル２７を結合し、補剛部材モデル２７の最適な形状を求める最適化解析を行うステップである。
　最適化解析は、前述のトポロジー最適化解析方法を適用することができ、図２に示すステップＳ１からステップＳ９まで実行することにより、補剛部材モデル２７の最適な形状である最適形状補剛部材モデル３１（図５参照）が求められる。
≪補剛部材作製ステップ≫
　補剛部材作製ステップＳ１３は、最適形状補剛部材取得ステップＳ１１で求めた最適形状補剛部材モデル３１に基づいて、ドアアウタパネル３の内面に接合する補剛部材７を作製するステップである。補剛部材７は、ドアアウタパネル３の高さ方向の湾曲に沿ってインパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで筋状に延在し、ドアアウタパネル３の前後方向において所定の間隔で配置された複数の縦骨部９を有するものである。
　図５に示す最適形状補剛部材モデル３１において、縦骨部３３の前後方向における間隔は約50mmであり、また、幅および厚さはそれぞれ約6.5mmおよび10mmであるので、これらの間隔、幅および厚さを補剛部材７の縦骨部９の配置および形状として設定することができる。
　また、最適形状補剛部材モデル３１においては、幅および厚さがそれぞれ約6.5mmおよび10mmの横骨部３５が高さ方向中央部付近に延在しているので、補剛部材７においては、高さ方向中央部付近において縦骨部９と交差する方向に延在する横骨部１１を設け、その幅および厚さをそれぞれ6.5mmおよび10mmに設定することができる。
　なお、最適形状補剛部材モデル３１は、図３に示すドアアウタパネルモデル２３を解析対象とし、図４に示す荷重・拘束条件の下で求めた解析結果の一例であるため、対象とするドアアウタパネル３や、張り剛性を評価するための荷重・拘束条件および最適化解析条件など、各種条件が変更された場合には、それらの条件の下でトポロジー最適化解析を行って得られた最適形状補剛部材モデル３１に基づいて補剛部材７の縦骨部９および横骨部１１の配置、形状、厚み、幅を設定すればよい。なお、厚みや幅は、補剛部材の中でも一定でなくてもよい。
　また、上記の説明では、補剛部材７は横骨部１１を有するものであったが、例えば、対象とするドアアウタパネル３の内面側におけるインパクトビーム５の配置によっては、横骨部３５に相当する部位が残存しない最適形状補剛部材モデル３１が得られる場合もある。このような場合には、補剛部材７として縦骨部９のみをドアアウタパネル３の内面に接合するものであってもよい。
　なお、最適形状補剛部材モデル３１においては、インパクトビームモデル２５からキャラクタライン２３ａまで延在していないものの、縦骨部３３とほぼ等しい間隔で配置し、横骨部３５に交差して高さ方向に延在する縦骨部３７が見られることから、補剛部材作製ステップＳ１３で作製する補剛部材７においては、縦骨部９とは別に横骨部１１と交差する縦骨部１３を設けてもよい。
　もっとも、縦骨部１３の代わりとして、インパクトビーム５からキャラクタライン３ａまで延在する縦骨部９を横骨部１１に交差させるようにさらに設けてもよく、目標とする張り剛性や重量との兼ね合いから補剛部材７の形状を決定すればよい。
　このように、補剛部材作製ステップＳ１３で作製する補剛部材７は、最適形状補剛部材モデル３１と同一形状となるように作製したものに限られるものではなく、複数の縦骨部９と、必用に応じて横骨部１１とを有するものであればよい。さらに、縦骨部９は、パネル面部３ｂに入力した荷重が縦骨部９を介してインパクトビーム５やキャラクタライン３ａに伝達するものであれば、断続的に高さ方向に延在するものであってもよい。
　また、縦骨部９のインパクトビーム５側の端部は、ドアアウタパネル３の内面とインパクトビーム５との間の隙間を埋める形状とすることにより、従来用いられていたマスチックシーラを代替することができ、軽量化の面で好ましい。
≪補剛部材接合ステップ≫
　補剛部材接合ステップＳ１５は、補剛部材作製ステップＳ１３で作製した補剛部材７の外面をドアアウタパネル３の内面に接合するステップである。補剛部材７の接合としては、例えば、接着剤（adhesive　agent）を用いてドアアウタパネル３の内面に貼付することができる。
　以上、本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および方法によれば、ドアパネル部品に分布荷重を負荷したときの変形量が低減し、前記ドアパネル部品の張り剛性を向上させることができる。さらに、ドアパネル部品の金属板の板厚を減少させて最適化解析をした結果に基づいて補剛部材の形状を決定した場合、板厚を減少させる前のドアパネル部品よりも張り剛性を向上させつつ、ドアパネル部品全体を軽量化することができる。本発明による張り剛性の向上と軽量化の効果に関しては、後述する実施例１および実施例２にて具体的に示す。
　なお、上記の説明は、前述の本実施の形態に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造と同様に、ドアパネル部品としてドアアウタパネルを対象としたものであったが、本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛方法は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドアパネル部品を対象とするものであってもよい。そして、該ドアパネル部品において、ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質の組み合わせは、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属、のいずれかとすることができる。
　本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。本実施例１では、発明例１として、図１に示すドアアウタパネル３の張り剛性の向上と軽量化を目的とし、板厚を減少した金属板（鋼板）製ドアアウタパネルモデル２３の内面に貼付する補剛部材モデル２７の最適な形状を求めるトポロジー最適化解析を行い、該トポロジー最適化解析により求めた最適形状補剛部材モデル３１をドアアウタパネルモデル２３に結合した張り剛性評価モデル４１の張り剛性と重量変化を求めた。ここで、補剛部材モデル２７の最適な形状は、前述の実施の形態で述べたトポロジー最適化解析方法（図２参照）により得られた最適形状補剛部材モデル３１とした。
　最適形状補剛部材モデル３１を求める最適化解析の解析条件は、前述の実施の形態と同様、図４に示す荷重・拘束条件を与え、最適化解析条件としては、目的関数を体積最小、制約条件を荷重点での変位1.5mm以下とした。また、補剛部材モデル２７は等方性材料とし、その材料特性には前述の表１に示す値を設定した。
　本実施例１において、張り剛性は以下のように評価した。図７に、ドアアウタパネルモデル２３の張り剛性を評価する評価点Ａ、評価点Ｂおよび評価点Ｃの位置と、張り剛性評価における拘束位置（図中の△）を示す。張り剛性値は、図７に示す各評価点（評価点Ａ～評価点Ｃ）において圧子により入力した荷重と、各評価点における変位を用いて次式により算出した。
　張り剛性値（N/mm）＝荷重（N）／各評価点における変位（mm）
　そして、トポロジー最適化解析において120Nの荷重を入力したときの変位の制約条件を1.5mm以下としたことから、張り剛性値の基準値を80N/mmとし、この基準値以上の張り剛性値を良好とした。
　また、軽量化の評価に関しては、ドアアウタパネルモデル２３の板厚減少と最適形状補剛部材モデル３１の結合による重量変化を算出した。本実施例１では、ドアアウタパネルモデル２３の板厚を0.6mmから0.5mmにゲージダウンさせるものとし、これによりドアアウタパネルモデル２３の重量は603g減少する。したがって、最適形状補剛部材モデル３１の結合による重量変化は、ゲージダウンによる減少量（-603g）に最適形状補剛部材モデル３１の重量を加えた値とした。
　なお、本実施例１では、比較対象として、図８に示すように、ドアアウタパネルモデル２３の内面に略矩形の補剛部材モデル４５を結合した張り剛性評価モデル４３を比較例１、図９に示すように、インパクトビームモデル２５における前後方向の中央部から高さ方向に延在する縦骨部の一部のみを有する補剛部材モデル４９を結合した張り剛性評価モデル４７を比較例２とし、張り剛性評価モデル４３および張り剛性評価モデル４７それぞれについて、発明例１と同様に張り剛性および重量変化を求めた。
　表２に、板厚を0.5mmにゲージダウンした発明例１、比較例１および比較例２と、従来例として補剛部材モデルを結合せずに板厚を0.6mmのままとしたドアアウタパネルモデル２３について得られた張り剛性値および重量変化の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　比較例１は、ドアアウタパネルモデル２３の内面側の全面にわたる形状の補剛部材モデル４５を結合したものであり、張り剛性値はいずれの評価点においても基準値を満たしている。しかしながら、補剛部材モデル４５の重量は3618gであり、このときの重量変化は+3015gとなり、補剛部材モデル４５を用いることにより重量が大幅に増加する結果となった。
　比較例２は、ドアアウタパネルモデル２３の中央部において高さ方向に延在する形状の補剛部材モデル４９を結合したものであり、補剛部材モデル４９の重量は50gであることから重量変化は-553gとなり、従来例に比べて軽量化されている。しかしながら、張り剛性値に関しては、評価点Ａはその内面側に補剛部材モデル４９が貼付されているので張り剛性値は従来例を超えて基準値を満たしているものの、評価点Ｂおよび評価点Ｃにおける張り剛性値が従来例の張り剛性値を下回り大幅に基準値を外れる結果となった。
　発明例１は、トポロジー最適化により最適な形状を求めた最適形状補剛部材モデル３１を板厚を0.5mmに減少させたドアアウタパネルモデル２３に結合したものであり、張り剛性値はすべての評価点で基準値を超える良好な結果であった。さらに、最適形状補剛部材モデル３１の重量は136gであり、このときの重量変化は-467gとなり、従来例より軽量化された。
　以上より、本発明に係る自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法により、最適な形状の樹脂製の補剛部材を接合するとともに前記金属板製ドアパネル部品の板厚を減少することで、ドアパネル部品の張り剛性の向上と軽量化の双方を実現できることが示された。
　実施例２においては、ドアアウタパネルの張り剛性を評価するための荷重点の配置が前述の実施例１と異なる場合における最適形状補剛部材モデルを求め、該求めた最適形状補剛部材モデルをドアアウタパネルモデルに結合した張り剛性評価モデルの張り剛性と重量変化を求めた。さらに、該求めた最適形状補剛部材モデルについて、その弾性率を変更したときの張り剛性評価モデルの張り剛性を評価し、補剛部材に用いる樹脂の弾性率の好適範囲を検討した。
　実施例２では、張り剛性を評価するための荷重点の配置が異なる場合として、図１０に示す荷重・拘束条件を与えて、前述の実施の形態で述べたトポロジー最適化解析（図２参照）を行った。荷重・拘束条件として、図１０に示すように、格子状に配置した荷重点（図１０中の破線）と該格子のマス目中央に配置した荷重点(図１０中の実線)を設定し、これらの各荷重点において、個別にφ45mmの領域によりドアアウタパネルモデル２３のパネル面部２３ｂの法線方向に120Nの分布荷重を与え、実線の△印の位置においてはドアアウタパネルモデル２３の外面側を、破線の△印の位置においてはドアアウタパネルモデル２３の内面側を拘束した。
　トポロジー最適化解析において、補剛部材モデル２７の材料特性には前述の表１に示す値を設定した。さらに、最適化解析条件としては、実施例１と同様、目的関数を体積最小、制約条件を荷重点での変位1.5mm以下とした。そして、図１０に示すように配置した個別の荷重点のうちの一つに荷重を入力した場合の構造解析を行い、それぞれの構造解析を全ての荷重点に対して個別に行い、各荷重点に荷重を入力した構造解析を総合した後、補剛部材モデル２７（図３）の体積最小化を行った。ここで、各荷重点の構造解析を総合する際の重み（weighting）は均等とした。
　図１１に、図１０に示す荷重・拘束条件を与えてトポロジー最適化解析を行って求めた最適形状補剛部材モデル５１を示す。最適形状補剛部材モデル５１は、図５に示す最適形状補剛部材モデル３１と同様に、高さ方向に筋状に延在する縦骨部５３と、縦骨部５３に交差する方向に延在する横骨部５５を有する魚の骨状となった。
　縦骨部５３は、一端がインパクトビームモデル２５に位置し、他端がキャラクタライン２３ａに位置し、ドアアウタパネルモデル２３の前後方向に複数の縦骨部５３が配置している。さらに、縦骨部５３の幅は、ドアアウタパネルモデル２３の前方側では4.5mm（図１１中の（ａ））、後方側では14.5mm（図１１中の（ｂ））であり、図５の最適形状補剛部材モデル３１の場合と異なり、前後方向の位置により縦骨部５３の幅が異なる結果となった。
　さらに、図１１に示す最適形状補剛部材モデル５１は、ドアアウタパネルモデル２３の後方側の高さ方向中央部付近において高さ方向に筋状に延在する縦骨部５７をさらに有するものである。これは、インパクトビームモデル２５の後端２５ａが高さ方向中央部よりも下方に位置してインパクトビームモデル２５が斜めに配置されているため、インパクトビームモデル２５により支持されていない範囲が広くて張り剛性が低くなり、当該範囲を支持するようにトポロジー最適化解析において縦骨部５７が残存したためであると考えられる。
　次に、図１１に示す最適形状補剛部材モデル５１を、板厚を0.5mmに減少させたドアアウタパネルモデル２３に結合した張り剛性評価モデル６１の張り剛性と軽量化を評価した。
　張り剛性評価モデル６１の張り剛性は、図１２に示す各評価点において実施例１と同様の評価点Ａ～Ｃに評価点Ｄを加えて、入力した荷重と該荷重を入力したときの各評価点における変位を用いて算出した張り剛性値により評価した。ここで、実施例２においても、トポロジー最適化解析における変位の制約条件から、張り剛性値の基準値を80N/mmとし、この基準値以上の張り剛性値を良好とした。また、軽量化についても実施例１と同様に、板厚を0.6mmから0.5mmにゲージダウンしたドアアウタパネルモデル２３に最適形状補剛部材モデル５１を結合したときの重量変化により評価した。表３に、張り剛性評価モデル６１の張り剛性値および重量変化の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３において、従来例は、前述の実施例１と同様、補剛部材モデルを結合せずに板厚を0.6mmのままとしたドアアウタパネルモデル２３の結果である。また、発明例２は、補剛部材モデル２７に表１に示す材料特性を与えて求めた最適形状補剛部材モデル５１を結合した張り剛性評価モデル６１の結果である。さらに、発明例３、発明例４および発明例５は、発明例２と同一形状の最適形状補剛部材モデル５１をドアアウタパネルモデル２３に結合した張り剛性評価モデル６１において、該結合した最適形状補剛部材モデル５１の弾性率のみを好適範囲である10GPa以上（10GPa、50GPaおよび200GPa）に変更したときの結果である。また、比較例３は、発明例２と同一形状の最適形状補剛部材モデル５１を結合した張り剛性評価モデル６１の結果であって本発明の範囲内であるが、最適形状補剛部材モデル５１の弾性率のみを本発明の好適範囲外である8GPaに設定したときの結果である。
　表３に示すように、発明例２～発明例５においては、張り剛性値はすべての評価点(評価点Ａ～評価点Ｄ)で基準値（＝80N/mm）を超える結果となった。さらに、最適形状補剛部材モデル５１の重量は103gであり、このときの重量変化は-500gとなり、従来例よりも軽量化された結果が得られた。
　比較例３は、発明例２と同一形状の最適形状補剛部材モデル５１を結合したものであるので、従来例に比べて-500gの重量変化が得られた。しかしながら、張り剛性値に関しては、評価点Ｂおよび評価点Ｄについては基準値（=80N/mm）を超えているものの、評価点Ａおよび評価点Ｃについては基準値を下回り、すべての評価点において基準値を超える結果は得られなかった。
　もっとも、表３に示すように、比較例３における評価点Ａ～評価点Ｃの張り剛性値は従来例よりも向上し、評価点Ｄの張り剛性値は従来例とほぼ同等の結果であった。このことから、最適形状補剛部材の弾性率を本発明の好適範囲よりも低い値に設定した場合であっても、従来例よりも全体的に張り剛性を向上させるとともに軽量化できることが示された。
　さらに、表３には、最適形状補剛部材モデル５１の弾性率を大きくすると張り剛性値が増加する結果が示されている。このことは、補剛部材に用いる樹脂の弾性率を大きくすることで、張り剛性値が基準値を満たす範囲内で補剛部材の重量を小さくし、ドアパネル部品をさらに軽量化できることを示唆する。そして、補剛部材に用いる樹脂の弾性率を大きくしてさらに軽量化する場合、表３に示した結果から、各評価点における張り剛性値が基準値を満たすように、弾性率が10GPa以上の樹脂を用いることが好ましいことが分かる。弾性率が10GPa以上の樹脂として繊維強化樹脂がある。
　なお、表３に示す発明例３～発明例５および比較例３は、補剛部材モデルの弾性率30GPaに設定したトポロジー最適化解析により最適形状補剛部材モデル５１を求め、該求めた最適形状補剛部材モデル５１の弾性率のみを変更して張り剛性を評価した結果であるが、この結果から、最適形状補剛部材モデルを求めるトポロジー最適化解析において補剛部材モデルに設定する弾性率を10GPa以上にすればよいことが示唆される。
　以上より、ドアパネル部品の設計時に設定した張り剛性を評価するための荷重点の配置が異なる場合であっても、ドアパネル部品を補剛するのに最適な形状の補剛部材モデルは、ドアパネル部品の高さ方向に延在する縦骨部であって、さらに該縦骨部に交差する方向に延在する横骨部を有する魚の骨状となると良いことが示され、最適な形状の樹脂製の補剛部材を結合するとともにドアパネル部品の板厚を減少することで、張り剛性の向上と軽量化の双方を達成できることが示された。さらに、最適な形状の補剛部材の弾性率を10GPa以上にすることがドアパネル部品の張り剛性の向上に好ましいことが示された。
　実施例３においては、実施例１および実施例２とは材質の異なる金属板製ドアアウタパネルの材質の張り剛性を評価するため、材質をアルミニウムとした場合の最適形状補剛部材モデルを求め、該求めた最適形状補剛部材モデルをドアアウタパネルモデルに結合した張り剛性評価モデルの張り剛性と重量変化を求めた。さらに、該求めた最適形状補剛部材モデルの弾性率を変化したときの張り剛性評価モデルの張り剛性を評価し、補剛部材に用いる樹脂の弾性率の好適範囲を検討した。
　実施例３では、ドアアウタパネルモデル２３の材質としたアルミニウムの弾性率および密度はそれぞれ70GPaおよび2.7g/cm3とした。また、ドアアウタパネルモデル２３の板厚を0.8mm又は0.6mmとし、それぞれの板厚（thickness）について実施例２と同様にトポロジー最適化解析を行い、最適形状補剛部材モデルを求めた。
　トポロジー最適化解析において、補剛部材モデル２７の弾性率以外の材料特性には前述の表１に示す値を設定した。さらに、荷重拘束条件は、実施例２と同様とし（図１０参照）、最適化解析条件は、実施例１と同様、目的関数を体積最小、制約条件を荷重点での変位1.5mm以下とした。
　図１５に、アルミニウム板製のドアアウタパネルモデル２３の板厚を0.8mmとした場合の最適化解析により求めた最適形状補剛部材モデル９３を示す。ドアアウタパネルモデル２３の材質をアルミニウムとした場合であっても、最適形状補剛部材モデル９３は、ドアアウタパネルモデル２３の材質を鋼として求めた最適形状補剛部材モデル３１（図５）と同様に、インパクトビームモデル２５から高さ方向に筋状に延在する縦骨部９５と、縦骨部９５に交差する方向に延在する横骨部９７を有する骨構造となった。
　図１６に、アルミニウム板製のドアアウタパネルモデル２３の板厚を0.6mmとした場合の最適化解析により求めた最適形状補剛部材モデル１０３を示す。板厚0.8mmのドアアウタパネルモデル２３における最適形状補剛部材モデル９３と同様に、最適形状補剛部材モデル１０３は、インパクトビームモデル２５から高さ方向に筋状に延在する縦骨部１０５と、縦骨部１０５に交差する方向に延在する横骨部１０７を有する骨構造となった。
　次に、板厚を0.8mmとしたアルミニウム板製のドアアウタパネルモデル２３に最適形状補剛部材モデル９３を結合した張り剛性評価モデル９１（図１５）と、板厚を0.6mmとしたアルミニウム板製のドアアウタパネルモデル２３に最適形状補剛部材モデル１０３を結合した張り剛性評価モデル１０１（図１６）のそれぞれについて張り剛性と軽量化を評価した。
　張り剛性評価モデル９１および１０１の張り剛性は、実施例２と同様に、図１２に示す各評価点（評価点Ａ～評価点Ｄ）に荷重を入力した時の各評価点における変位と入力した荷重を用いて算出した張り剛性値により評価した。ここで、実施例３においても、トポロジー最適化解析における変位の制約条件から、張り剛性の基準値を80N/mmとし、この基準値以上の張り剛性値を良好とした。
　また、軽量化については、板厚を1.1mmから0.8mm又は0.6mmにゲージダウンしたドアアウタパネルモデル２３に最適形状補剛部材モデル９３又は１０３を結合したときの重量変化により評価した。表４に、張り剛性評価モデル９１および１０１の張り剛性値および重量変化の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４において、従来例２は、最適形状補剛部材モデル９３又は１０３のいずれも結合せずに板厚を1.1mmのままとしたアルミニウム板製のドアアウタパネルモデル２３を張り剛性評価モデルとしたときの結果である。発明例６は、板厚0.8mmのドアアウタパネルモデル２３に図１５に示す最適形状補剛部材モデル９３を結合した張り剛性評価モデル９１の結果である。さらに、発明例７、発明例８および発明例９は、発明例６と同様に最適形状補剛部材モデル９３の弾性率をそれぞれ表４に示す値に変更した結果である。
　また、発明例１０は、板厚0.6mmのドアアウタパネルモデル２３に図１６に示す最適形状補剛部材モデル１０３を結合した張り剛性評価モデル１０１の結果である。さらに、発明例１１、発明例１２および発明例１３は、最適形状補剛部材モデル１０３の弾性率をそれぞれ表４に示す値に変更した結果である。
　表４に示すように、発明例６～発明例１３においては、最適形状補剛部材モデル１０３の弾性率が10GPa以上であり、張り剛性値はすべての評価点(評価点Ａ～評価点Ｄ)で基準値(=80N/mm)を超える良好な結果となった。さらに、重量変化は、いずれも-325g又は-567gとなり、従来よりも軽量化された結果が得られた。
　実施例４においては、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなるドアパネル部品について、該ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質の組み合せが異なる場合におけるドアパネル部品の張り剛性を評価するために、ドアアウタパネルモデルとドアインナパネルモデルからなるドアパネル部品モデルに最適形状補剛部材モデルを結合した張り剛性評価モデルの張り剛性と重量変化を求めた。
　実施例４では、ドアパネル部品モデルに結合する最適形状補剛部材モデルは、材質を鋼としたドアアウタパネルモデル２３について求めた最適形状補剛部材モデル５１（図１１）、又は、材質をアルミニウムとしたドアアウタパネルモデル２３について求めた最適形状補剛部材モデル９３（図１５）とした。
　張り剛性評価モデルにおけるドアアウタパネルモデルとドアインナパネルモデルの材質、板厚、及び、最適形状補剛部材モデルの組み合わせを表５に示す。表５において、インナパネルはドアインナパネルモデルを、アウタパネルはドアアウタパネルモデルを示す。そして、インナパネルおよびアウタパネルの材質は、アルミニウム(Al)、鋼（Fe）又は樹脂とし、樹脂の材料特性には表１に示す値を設定した。
　張り剛性評価モデルの張り剛性値は、実施例２と同様に、図１２に示す各評価点（評価点Ａ～評価点Ｄ）に荷重を入力した時の各評価点における変位と入力した荷重を用いて算出した張り剛性値により評価した。また、軽量化については、板厚を1.1mmから0.8mm又は0.6mmにゲージダウンしたドアアウタパネルモデル２３に最適形状補剛部材モデル９３又は１０３を結合したときの重量変化により評価した。表５に張り剛性評価モデルの張り剛性値および重量変化の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５において、従来例３～従来例９は、最適形状補剛部材モデルを結合せずにドアインナパネルモデルとドアアウタパネルモデルの材質の組合せを変更したドアパネル部品モデルを張り剛性評価モデルとしたときの結果である。また、発明例１４および発明例１５は、図１１に示すドアアウタパネルが鋼（Ｆｅ）の場合の最適形状補剛部材モデル５１を結合した張り剛性評価モデルにおいて、ドアインナパネルの材質とドアアウタパネルモデルとドアインナパネルモデルの板厚をそれぞれ変更したものである。さらに、発明例１６～発明例２０は、図１５に示すドアアウタパネルがアルミニウム（Ａｌ）の場合の最適形状補剛部材モデル９３を結合した張り剛性評価モデルにおいてドアアウタパネルモデルとドアインナパネルの材質の組み合せ及び板厚をそれぞれ変更したものである。なお、ドアアウタパネルが樹脂の場合も図１５に示す最適形状補剛部材モデル９３を適用した。
　表５に示すように、発明例１４～発明例２０において、張り剛性値はすべての評価点(評価点Ａ～評価点Ｄ)で基準値(=80N/mm)を超える良好な結果となった。さらに、発明例１４および発明例１５はそれぞれ、従来例３および従来例４に比べて張り剛性値が上昇し、かつ、456gが軽量化された結果が得られた。また、発明例１６および発明例１７においてもそれぞれ、従来例５および従来例６に比べて張り剛性値が上昇し、325gが軽量化された結果が得られた。さらに、発明例１８～発明例２０はそれぞれ、従来例７～従来例９に比べて張り剛性値が上昇し、174gが軽量化された結果が得られた。
　実施例５においては、縦骨部と横骨部とが規則的に配置した補剛部材モデルをドアアウタパネルモデルとドアインナパネルモデルからなるドアパネル部品モデルに結合した張り剛性評価モデルの張り剛性と重量変化を求めた。
　実施例５では、図１３に示すハニカム形状の補剛部材７３と同一形状の補剛部材モデル、又は、図１４に示す格子形状の補剛部材８３と同一形状の補剛部材モデルをドアアウタパネルモデルに結合し、張り剛性評価モデルをそれぞれ生成した。
　張り剛性評価モデルにおけるドアアウタパネルモデルとドアインナパネルモデルの材質は鋼とし、鋼板製ドアアウタパネルモデルの板厚及び補剛部材モデルの組み合わせを表６に示す。補剛部材モデルの材質は樹脂とし、樹脂の材料特性には表１に示す値を設定した。
　張り剛性評価モデルの張り剛性値は、実施例２と同様に、図１２に示す各評価（評価点Ａ～評価点Ｄ）点に荷重を入力した時の各評価点における変位と入力した荷重を用いて算出した張り剛性値により評価した。また、軽量化については、板厚を0.6mmから0.5　mmにゲージダウンしたドアアウタパネルモデル２３に補剛部材モデル７３又は８３を結合したときの重量変化により評価した。表６に張り剛性評価モデルの張り剛性値および重量変化の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６において、従来例１０は、補剛部材モデルを結合しないドアパネル部品モデルを張り剛性評価モデルとしたときの結果である。また、発明例２１は、図１３に示す補剛部材７３と同一形状の補剛部材モデルをドアアウタパネルモデルに結合した張り剛性評価モデルの結果であり、発明例２２は、図１４に示す補剛部材モデル８３をドアアウタパネルモデルに結合した張り剛性評価モデルの結果である。
　表６に示すように、発明例２１および発明例２２における張り剛性値はすべての評価点(評価点Ａ～評価点Ｄ)で基準値(=80N/mm)を超える良好な結果となり、従来例１０に比べて張り剛性値が上昇した。さらに、発明例２１では、268gが、また、発明例２２では、178gが軽量化された結果が得られた。
　本発明によれば、自動車のドアパネル部品の張り剛性を向上させつつ、該ドアパネル部品を軽量化することができる自動車ドアパネル部品の補剛構造および補剛方法を提供することができる。
　１　補剛構造
　３　ドアアウタパネル
　３ａ　キャラクタライン
　３ｂ　パネル面部
　５　インパクトビーム
　５ａ　後端
　７　補剛部材
　９　縦骨部
　１１　横骨部
　１３　縦骨部
　２１　最適化解析モデル
　２３　ドアアウタパネルモデル
　２３ａ　キャラクタライン
　２３ｂ　パネル面部
　２５　インパクトビームモデル
　２７　補剛部材モデル
　２９　設計空間
　３１　最適形状補剛部材モデル
　３３　縦骨部
　３５　横骨部
　３７　縦骨部
　４１　張り剛性評価モデル（発明例１）
　４３　張り剛性評価モデル（比較例１）
　４５　補剛部材モデル（比較例１）
　４７　張り剛性評価モデル（比較例２）
　４９　補剛部材モデル（比較例２）
　５１　最適形状補剛部材モデル
　５３　縦骨部
　５５　横骨部
　５７　縦骨部
　６１　張り剛性評価モデル
　７１　補剛構造
　７３　補剛部材（ハニカム形状）
　７５　縦骨部
　７７　横骨部
　８１　補剛構造
　８３　補剛部材（格子形状）
　８５　縦骨部
　８７　横骨部
　９１　張り剛性評価モデル
　９３　最適形状補剛部材モデル
　９５　縦骨部
　９７　横骨部
１０１　張り剛性評価モデル
１０３　最適形状補剛部材モデル
１０５　縦骨部
１０７　横骨部

Claims (7)

  1. 　高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタラインが形成された金属板製ドアパネル部品と、該ドアパネル部品の内面側に配設されたインパクトビームとを備え、前記ドアパネル部品の内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより前記ドアパネル部品の張り剛性を向上させる自動車ドアパネル部品の補剛構造であって、
    　前記補剛部材は、前記ドアパネル部品の前記湾曲に沿って前記インパクトビームから前記キャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部を有し、
    　該複数の縦骨部は、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置され、前記ドアパネル部品の内面に接合されていることを特徴とする自動車ドアパネル部品の補剛構造。
  2. 　高さ方向に沿って湾曲し、キャラクタラインが形成されたドアパネル部品と、該ドアパネル部品の内面側に配設されたインパクトビームとを備え、前記ドアパネル部品の内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより前記ドアパネル部品の張り剛性を向上させる自動車ドアパネル部品の補剛構造であって、
    　前記ドアパネル部品は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなり、該ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質は、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属のいずれかの組み合せからなり、
    　前記補剛部材は、前記ドアパネル部品の前記湾曲に沿って前記インパクトビームから前記キャラクタラインまで筋状に延在する複数の縦骨部を有し、
    　該複数の縦骨部は、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置され、前記ドアパネル部品の内面に接合されていることを特徴とする自動車ドアパネル部品の補剛構造。
  3. 　前記補剛部材は、前記縦骨部と交差する方向に延在する横骨部をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車ドアパネル部品の補剛構造。
  4. 　前記補剛部材は、弾性率が10GPa以上の繊維強化樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動車ドアパネル部品の補剛構造。
  5. 　高さ方向に湾曲し、内面側にインパクトビームが配設された金属板製ドアパネル部品の前記内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより張り剛性を向上させる自動車ドアパネル部品の補剛方法であって、
    　前記ドアパネル部品を平面要素及び／又は立体要素でモデル化したドアパネル部品モデルを取得し、該ドアパネル部品モデルに最適化解析の対象とする補剛部材モデルを結合し、該補剛部材モデルの最適な形状を求める最適化解析を行う最適形状補剛部材取得ステップと、
    　該最適な形状の補剛部材モデルに基づいて、前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材を作製する補剛部材作製ステップと、
    　該作製した補剛部材を前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材接合ステップと、を含み、
    　前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記ドアパネル部品の高さ方向の湾曲に沿って前記インパクトビームから前記金属板製ドアパネル部品に形成されたキャラクタラインまで筋状に延在し、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置される複数の縦骨部を有することを特徴とする自動車ドアパネル部品の補剛方法。
  6. 　高さ方向に湾曲し、内面側にインパクトビームが配設されたドアパネル部品の前記内面に樹脂製の補剛部材を貼付することにより張り剛性を向上させる自動車ドアパネル部品の補剛方法であって、
    　前記ドアパネル部品は、ドアアウタパネルとドアインナパネルとからなり、該ドアアウタパネルとドアインナパネルの材質は、金属と金属、樹脂と樹脂、金属と樹脂、又は、樹脂と金属のいずれかの組み合せからなり、
    　前記ドアパネル部品を平面要素及び／又は立体要素でモデル化したドアパネル部品モデルを取得し、該ドアパネル部品モデルに最適化解析の対象とする補剛部材モデルを結合し、該補剛部材モデルの最適な形状を求める最適化解析を行う最適形状補剛部材取得ステップと、
    　該最適な形状の補剛部材モデルに基づいて、前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材を作製する補剛部材作製ステップと、
    　該作製した補剛部材を前記ドアパネル部品の内面に接合する補剛部材接合ステップと、を含み、
    　前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記ドアパネル部品の高さ方向の湾曲に沿って前記インパクトビームから前記ドアパネル部品に形成されたキャラクタラインまで筋状に延在し、前記ドアパネル部品の前後方向において所定の間隔で配置される複数の縦骨部を有することを特徴とする自動車ドアパネル部品の補剛方法。
  7. 　前記補剛部材作製ステップで作製する補剛部材は、前記縦骨部と交差する方向に延在する横骨部をさらに有することを特徴とする請求項５又は６に記載の自動車ドアパネル部品の補剛方法。
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