CN105764781A - 具有凹凸的面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度的面板。本发明的实施方式的面板包括加强单元(12)。加强单元包含多个第1矩形区域(14A)和多个第2矩形区域(14B)。第1矩形区域和第2矩形区域沿行和列交替配置。第1矩形区域分别包含第1凸部(18)。第1凸部向与假想的基准面(16)垂直的第1方向整体突出且具有平坦的顶面(20)。第2矩形区域分别包含第2凸部(30)和加强凸部(32)。第2凸部向与第1方向相反的第2方向局部突出且具有平坦的顶面(34)。加强凸部在相对的两边之间向第1方向局部突出且具有平坦的顶面(40)。加强凸部的顶面与第1凸部的顶面形成同一平面。

Description

具有凹凸的面板
技术领域
本发明涉及一种面板，详细而言，涉及一种具有较高的刚度的面板。
背景技术
近年，对于应用于汽车等的面板，一直要求轻量化。作为实现轻量化的方法，例如，考虑有减小板厚的方法。然而，若减小板厚，则产生刚度下降这样的问题。于是，为了在不使板厚增加的前提下确保刚度，提出有形成凹凸部的方法。另外，作为凹凸部，为了抑制与其他部件之间的干涉，要求以尽可能小的凹凸深度使刚度提高的形状。
在日本特许第5218633号公报中公开有一种面板。面板包括多个凸部和多个凹处。各凸部具有平坦的顶面。各凹处具有平坦的底面。凸部和凹处沿行和列交替配置。
在日本特开2012-51004号公报中公开有一种具有凹凸部的板材。该板材具有多个凸部和多个凹处。各凸部具有平坦的顶面。各凹处具有平坦的底面。顶面和底面分别具有一对延伸部和连结一对延伸部的连结部。凸部和凹处沿行和列交替配置。在俯视的情况下，顶面和底面中的一者所具有的一对延伸部位于另一者所具有的一对延伸部之间。
在日本特许第4402745号公报中公开有一种绝热材料。绝热材料具有许多凸部。各凸部在俯视时呈六边形状，且通过形成对角的顶点的纵截面呈圆弧状。在凸部彼此之间，平板部未以直线状残留。
在日本特开2011-27248号公报中公开有一种具有凹凸部的板材。在该板材中，凹凸部包括厚度方向上的突出高度不同的第1区域、第2区域以及第3区域。各区域以同一种类的区域不会连续地相连、且各区域必须与不同的其他两种区域相连接的方式分散配置。
在日本特开2011-101893号公报中公开有一种具有凹凸部的板材。在该板材中，凹凸部具有第1突出部、第2突出部以及中间平面。第1突出部呈十二棱锥形状或十二棱台形状。第2突出部向与第1突出部相反的一侧突出，呈六棱锥形状或六棱台形状。中间平面为设于中间基准面上的四边形的平面。
在日本特开2011-110847号公报中公开有一种具有凹凸部的板材。在该板材中，存在第1区域和中间区域交替地以直线状排列的第1列、第2区域和中间区域。该第1列和第2列交替配置。第1列的第1区域与第2列的中间区域相邻。第2列的第2区域与第1列的中间区域相邻。第1区域和第2区域利用第1裙部连结起来。中间区域和第1区域利用第2裙部连结起来。中间区域和第2区域利用第3裙部连结起来。
在日本特开2011-110954号公报中公开有一种车辆面板。车辆面板包括内板。内板具有凹凸部。凹凸部具有第1突出部、第2突出部以及中间平面。第1突出部呈十二棱锥形状或十二棱台形状。第2突出部向与第1突出部相反的一侧突出，呈六棱锥形状或六棱台形状。中间平面为设于中间基准面上的四边形的平面。
发明内容
本发明人们研究了包括所述公报所述的凹凸部的情况下的刚度。其结果得出如下见解：在包括日本特许第5218633号公报和日本特开2012-51004号公报所述的凹凸部的情况下，相比于包括其他的公报所述的凹凸部的情况，刚度提高。然而，还明确了：在日本特许第5218633号公报和日本特开2012-51004号公报所述的凹凸部中含有以下的缺点。
在日本特许第5218633号公报所述的面板中，容易确保由利用棱线划分出的平坦的面构成的区域。因此，在面板被施加扭转变形时，通过共有位于凹凸的分界的棱线而向面板整体传播负载，且在每一个利用棱线划分出的平坦的面上产生较大的面内剪切，因此，容易在面板整体上均匀地产生面内剪切应力。其结果，能够确保扭转刚度。
然而，在所述面板中，凹凸较浅，且凸部与凹处之间的分界沿行和列延伸。因此，截面惯性矩减小。其结果，弯曲刚度减小。特别是，在凸部与凹处之间的分界截面惯性矩最小，因此，容易产生变形。也就是说，弯曲刚度下降。
在日本特开2012-51004号公报所述的板材中，凸部与凹处之间的分界不沿行和列延伸。因此，能够抑制截面惯性矩在凸部与凹处之间的分界减小。其结果，在凸部与凹处之间的分界难以产生弯曲变形。在任一截面截面惯性矩均升高，因此，能够确保弯曲刚度。
然而，与日本特许第5218633号公报所述的面板相比，由在板面内产生剪切力的平坦的面形成的区域较小。因此，在扭转变形时，难以在面板整体上均匀地产生面内剪切应力。其结果，难以确保扭转刚度。
本发明的目的在于提供一种能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度的面板。
本发明的实施方式的面板包括加强单元。加强单元包含多个第1矩形区域和多个第2矩形区域。第1矩形区域和第2矩形区域沿行和列交替配置。第1矩形区域分别包含第1凸部。第1凸部向与假想的基准面垂直的第1方向整体突出且具有平坦的顶面。第2矩形区域分别包含第2凸部和加强凸部。第2凸部向与第1方向相反的第2方向局部突出且具有平坦的顶面。加强凸部在相对的两边之间向第1方向局部突出且具有平坦的顶面。加强凸部的顶面与第1凸部的顶面形成同一平面。
本发明的实施方式的面板能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的面板的俯视图。
图2是放大表示图1所示的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图3是表示加强单元的俯视图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是表示图3的加强单元的立体图。
图6是表示加强单元的俯视图。
图7是图6的B-B剖视图。
图8是用于说明弯曲刚度和扭转刚度的立体图。
图9A是表示比较例1的面板的俯视图。
图9B是表示比较例1的面板的立体图。
图10A是表示比较例2的面板的俯视图。
图10B是表示比较例2的面板的立体图。
图11是表示针对本发明例的面板将顶面和底面倾斜配置的情况的俯视图。
图12是表示针对比较例1的面板将顶面和底面倾斜配置的情况的俯视图。
图13是表示针对比较例2的面板将顶面和底面倾斜配置的情况的俯视图。
图14是表示对将顶面和底面进行标准配置的情况下的弯曲刚度和扭转刚度进行模拟而得到的结果的图表。
图15是表示对将顶面和底面进行倾斜配置的情况下的弯曲刚度和扭转刚度进行模拟而得到的结果的图表。
图16是表示对将顶面和底面进行标准配置的情况和将顶面和底面进行倾斜配置的情况下的扭转刚度进行模拟而得到的结果的图表。
图17是放大表示本发明的第2实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图18是表示加强单元的俯视图。
图19是图18的C-C剖视图。
图20是表示加强单元的俯视图。
图21是图20的D-D剖视图。
图22是放大表示本发明的第3实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图23是表示加强单元的俯视图。
图24是图23的E-E剖视图。
图25是表示加强单元的俯视图。
图26是表示图25的F-F剖视图。
图27是放大表示本发明的第4实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图28是放大表示本发明的第5实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图29是表示加强单元的俯视图。
图30是图29的G-G剖视图。
图31是表示加强单元的俯视图。
图32是图31的H-H剖视图。
图33是放大表示本发明的第6实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图34是表示加强单元的俯视图。
图35是图34的I-I剖视图。
图36是表示加强单元的俯视图。
图37是图36的J-J剖视图。
图38是放大表示本发明的第7实施方式的面板所包括的多个加强单元的局部的俯视图。
图39是表示加强单元的俯视图。
图40是图39的K-K剖视图。
图41是表示加强单元的俯视图。
图42是图41的K-K剖视图。
具体实施方式
本发明的实施方式的面板包括加强单元。加强单元包含多个第1矩形区域和多个第2矩形区域。第1矩形区域和第2矩形区域沿行和列交替配置。第1矩形区域分别包含第1凸部。第1凸部向与假想的基准面垂直的第1方向上整体突出且具有平坦的顶面。第2矩形区域分别包含第2凸部和加强凸部。第2凸部向与第1方向相反的第2方向局部突出且具有平坦的顶面。加强凸部在相对的两边之间向第1方向局部突出且具有平坦的顶面。加强凸部的顶面与第1凸部的顶面形成同一平面。
在所述面板中，加强凸部的顶面与第1凸部的顶面形成同一平面。也就是说，加强凸部与第1凸部连续地形成为一体。因此，能够抑制截面惯性矩在第1矩形区域与第2矩形区域之间的分界减小。其结果，在第1矩形区域与第2矩形区域之间的分界难以产生弯曲变形。并且，第2矩形区域具有凹凸形状。因此，与加强凸部延伸的方向交叉的截面上的截面惯性矩增大。其结果，难以产生弯曲变形。也就是说，在任一截面上，截面惯性矩均增大，因此，能够确保弯曲刚度。
作为加强凸部的顶面不与第1凸部的顶面形成同一平面的情况，例如，假定加强凸部的顶面位于假想的基准面与第1凸部的顶面之间的情况。该情况下，加强凸部的高度降低。因此，在第1矩形区域与第2矩形区域之间的分界，截面惯性矩下降。其结果，容易产生弯曲变形。相对于此，在所述面板中，加强凸部的顶面与第1凸部的顶面形成同一平面。因此，能够抑制截面惯性矩下降。其结果，难以产生弯曲变形。
在所述面板中，第1矩形区域和第2矩形区域沿行和列交替配置。因此，第1凸部的顶面在加强单元内均匀地配置。也就是说，在加强单元中，利用棱线划分出的平坦的面均匀地配置。因此，在施加扭转变形时，容易在面板整体上均匀地产生面内剪切应力。也就是说，能够确保扭转刚度。
优选的是，第1矩形区域和第2矩形区域在俯视时具有正方形形状。该情况下，利用棱线划分出的平坦的面(具体而言是第1凸部的顶面)的一边的长度在行方向和列方向上相同。因此，在绕沿行方向延伸的轴线施加扭转变形的情况和绕沿列方向延伸的轴线施加扭转变形的情况下，分别以大致相同的方式产生面内剪切应力。也就是说，能够在绕沿行方向延伸的轴线施加扭转变形的情况和绕沿列方向延伸的轴线施加扭转变形的情况下使扭转刚度大致相同。换言之，能够抑制扭转刚度的各向异性。
优选的是，第1矩形区域的数量与第2矩形区域的数量之比在4：6～6：4的范围内。因此，能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度。通过在所述的范围内改变第1矩形区域的数量与第2矩形区域的数量之比，例如，可以通过使第1矩形区域的数量大于第2矩形区域的数量而做成稍微重视扭转刚度的结构，相反地，也可以通过使第1矩形区域的数量小于第2矩形区域14B的数量而做成稍微重视弯曲刚度的结构。
优选的是，加强单元设有多个。多个加强单元沿行和/或列配置。在互为相邻的两个加强单元中，一加强单元所包含的第2矩形区域的加强凸部的顶面与另一加强单元所包含的第2矩形区域的第2凸部的顶面或另一加强单元所包含的第1矩形区域的第1凸部的顶面形成同一平面。
该情况下，能够抑制截面惯性矩在一加强单元与另一加强单元之间的分界减小。
作为一加强单元所包含的第2矩形区域的加强凸部的顶面不与另一加强单元所包含的第2矩形区域的第2凸部的顶面或另一加强单元所包含的第1矩形区域的第1凸部的顶面形成同一平面的情况，例如，假定一加强单元中的加强凸部的顶面位于假想的基准面与另一加强单元中的第2凸部的顶面或第1凸部的顶面之间的情况。该情况下，加强凸部的高度降低。因此，一加强单元与另一加强单元之间的分界处的截面惯性矩下降。相对于此，在所述的优选的实施方式中，一加强单元中的加强凸部的顶面与另一加强单元中的第2凸部的顶面或第1凸部的顶面形成同一平面。因此，能够抑制截面惯性矩在一加强单元与另一加强单元之间的分界减小。
以下参照附图说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记而不重复其说明。
第1实施方式
参照图1说明本发明的第1实施方式的面板10。面板10包括多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12和多个加强单元12A。加强单元12和加强单元12A沿行和列交替配置。
图2放大表示了面板10所包括的多个加强单元中、四个加强单元12、12、12A、12A配置为两行两列的部分。以下，说明加强单元12和加强单元12A。
加强单元12
如图3所示，加强单元12包含多个第1矩形区域14A和多个第2矩形区域14B。如图3所示，多个第1矩形区域14A和多个第2矩形区域14B沿行和列交替配置。在加强单元12中，第1矩形区域14A和第2矩形区域14B配置为三行三列。在加强单元12中，以第1矩形区域14A多于第2矩形区域14B的方式配置。
以下，将第1矩形区域14A和第2矩形区域14B构成行的方向设定为行方向，将第1矩形区域14A和第2矩形区域14B构成列的方向设定为列方向。另外，行方向对应于加强单元12和加强单元12A构成行的方向，列方向对应于加强单元12和加强单元12A构成列的方向。
第1矩形区域
第1矩形区域14A在俯视时具有矩形形状。在图3所示的例子中，第1矩形区域14A在俯视时具有正方形形状。如图4所示，第1矩形区域14A包含第1凸部18。如图4所示，第1凸部18形成为向与假想的基准面16(例如在从面板的侧面观察时通过面板的厚度方向上的中心的平面)垂直的方向(以下，称为“外侧方向”)突出。也就是说，第1凸部18形成为向远离基准面16的方向突出。在第1凸部18中，与基准面16平行的截面朝向远离基准面16的方向去逐渐减小。
如图3～图5所示，第1凸部18包含顶面20和四个侧面22。
顶面20与基准面16平行。顶面20在俯视时具有正方形形状。
各侧面22与顶面20相连接。各侧面22分别与在顶面20的周围位于相邻两侧的侧面22相连接。
各侧面22相对于基准面16倾斜。各侧面22相对于基准面16的倾斜角θ越大，则刚度越高，但在成形时越容易产生局部的板厚减小、裂纹。各侧面22相对于基准面16的倾斜角θ在考虑刚度的提高以及材料成形的难易度等的基础上适当地设定。在钢铁材料的情况下，倾斜角θ优选为15度～60度，更优选为45度。
如图4所示，第1矩形区域14A还包含凹处24。凹处24与第1凸部18相对应地形成，并向与外侧方向相反的里侧方向开口。
第2矩形区域
第2矩形区域14B在俯视时具有矩形形状。在图3所示的例子中，第2矩形区域14B在俯视时具有正方形形状。第2矩形区域14B的俯视时的形状和大小与第1矩形区域14A的俯视时的形状和大小相同。如图4所示，第2矩形区域14B包含加强凸部32和一对第2凸部30、30。
如图4所示，第2凸部30形成为向里侧方向突出。也就是说，第2凸部30形成为向远离基准面16的方向突出。在第2凸部30中，与基准面16平行的截面朝向远离基准面16的方向去逐渐减小。
如图3～图5所示，第2凸部30包含顶面34和侧面36。另外，在图3～图5中不一定清楚，但侧面36为四个。
顶面34与基准面16平行。顶面34在俯视时具有沿列方向延伸的长方形形状。顶面34小于顶面20。
各侧面36与顶面34相连接。各侧面36与在顶面34的周围位于相邻两侧的侧面36相连接。
各侧面36相对于基准面16倾斜。各侧面36相对于基准面16的倾斜角与各侧面22相对于基准面16的倾斜角相同。
第2矩形区域14B还包含凹处38。凹处38与第2凸部30相对应地形成，并向外侧方向开口。
如图4所示，加强凸部32形成为向外侧方向突出。也就是说，加强凸部32形成为向远离基准面16的方向突出。在加强凸部32中，与基准面16平行的截面朝向远离基准面16的方向去逐渐减小。加强凸部32配置于第2矩形区域14B所具有的四个边中、沿列方向延伸的一对边之间。也就是说，加强凸部32沿列方向延伸，且在俯视时配置于一对第2凸部30、30之间。
如图3～图5所示，加强凸部32包含顶面40和一对侧面42、42。
顶面40与基准面16平行。顶面40在俯视时具有沿列方向延伸的长方形形状。顶面40与第1凸部18的顶面20连续地形成。也就是说，顶面40距基准面16的距离与顶面20距基准面16的距离相同。
各侧面42与顶面40相连接。各侧面42与在列方向上相邻配置的第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的侧面22相连接。各侧面42与凹处38的侧面连续地形成。
各侧面42相对于基准面16倾斜。各侧面42相对于基准面16的倾斜角与各侧面22相对于基准面16的倾斜角相同。
第2矩形区域14B还包含凹槽44。凹槽44与加强凸部32相对应地形成，并向里侧方向开口。凹槽44与相邻的第1矩形区域14A所具有的凹处24相连接。也就是说，凹槽44的底面与凹处24的底面连续地形成。凹槽44的侧面与第2凸部30的侧面36连续地形成。
加强单元12A
加强单元12A为将加强单元12翻转过来且使其旋转90度而成的结构。在加强单元12A中，如图6和图7所示，第1凸部18和加强凸部32向里侧方向突出，第2凸部30向外侧方向突出。在加强单元12A中，各加强凸部32沿行方向延伸。
如图2所示，加强单元12中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。另外，加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12中第2矩形区域14B所具有的凹处38的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。
面板10具有多个加强单元12、12A。因此，能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度。其理由如下所述。
首先，参照图8，说明弯曲刚度和扭转刚度。参照图8，面板PL具有四个边S1～S4。四个边S1～S4中，两个边S1、S2沿X方向延伸。两个边S3、S4沿Y方向延伸。另外，X方向对应于行方向，Y方向对应于列方向。图8表示面板PL的边S1被固定的状态。弯曲刚度表示在对面板PL所具有的四个边中、与边S1平行的边S2施加了Z方向上的位移(弯曲方向上的位移)时面板PL变形的难易度。扭转刚度表示在施加了绕沿Y方向延伸的基准线SL旋转的位移(扭转方向上的位移)时面板PL变形的难易度。在此，基准线SL通过面板PL的中心C1，且与边S1、S2垂直。
参照图9A和图9B说明具有图9A和图9B所示的这样的加强部的面板PL1。另外，图9A和图9B所示的边S1～S4对应于图8所示的边S1～S4。
在面板PL1中，具有顶面50A的凸部50和具有底面52A的凹部52沿行和列交替配置。顶面50A和底面52A在俯视时具有正方形形状，并利用侧面54连接起来。
在面板PL1中，与图8所示的情况相同，假定在固定了边S1的状态下施加了扭转方向上的位移的情况。在面板PL1中，顶面50A和底面52A以格子状配置，且共有位于凹凸的分界的棱线。因此，在产生了扭转方向上的位移的情况下，负载经由共有的棱线传播到面板整体，并且，在顶面50A和底面52A产生面内剪切应力。也就是说，在产生了扭转方向上的位移时，能够使面板PL1整体均匀地产生面内剪切应力。因此，面板PL1具有较高的扭转刚度。
参照图10A和图10B说明具有图10A和图10B所示的这样的加强部的面板PL2。另外，图10A和图10B所示的边S1～S4对应于图8所示的边S1～S4。
在面板PL2中，具有顶面64的凸部60和具有底面66的凹部62沿行和列交替配置。顶面64包含一对延伸部64A、64A和连结该一对延伸部64A、64A的连结部64B。底面66包含一对延伸部66A、66A和连结该一对延伸部66A、66A的连结部66B。顶面64和底面66利用侧面68连接起来。
在面板PL2中，与图8所示的情况相同，假定在固定了边S1的状态下施加了弯曲方向上的位移的情况。在面板PL2中，在Y方向上的任一位置均能够抑制与Y方向垂直的XZ平面上的截面惯性矩减小。其结果，能够确保弯曲刚度。
如上所述，面板PL1具有较高的扭转刚度，面板PL2具有较高的弯曲刚度。然而，面板PL1和面板PL2存在以下的问题。
在面板PL1中，形成有正方形形状的较浅的凹凸，因此，截面惯性矩较小，特别是在凸部50与凹部52之间的分界，截面惯性矩减小。因此，在产生了弯曲方向上的位移时，特别是在凸部50与凹部52之间的分界可能产生弯曲变形。也就是说，面板PL1具有偏重于扭转刚度的特性，相比于扭转刚度，弯曲刚度极低。
在面板PL2中，难以将顶面64和底面66的面积确保得较大。因此，在产生了扭转方向上的位移时，难以在面板PL2的整体上均匀地产生面内剪切应力。其结果，可能产生扭转变形。也就是说，面板PL2具有偏重于弯曲刚度的特性，相比于弯曲刚度，扭转刚度极低。
相对于此，在面板10中，在多个加强单元12、12A的每一个中，第1矩形区域14A和第2矩形区域14B沿行和列交替配置。也就是说，在多个加强单元12、12A的每一个中，顶面20均匀配置。因此，在多个加强单元12、12A的每一个中，均匀地存在利用棱线划分出的平坦的平面。其结果，在被施加扭转变形时，容易在面板10的整体均匀地产生面内剪切应力。也就是说，能够确保扭转刚度。
在面板10中，在多个加强单元12、12A的每一个中，顶面40与顶面20形成同一平面。因此，在所有的加强单元12中，能够抑制截面惯性矩在第1矩形区域14A与第2矩形区域14B之间的列方向上的分界减小。其结果，在所有的加强单元12中，难以在第1矩形区域14A与第2矩形区域14B之间的列方向上的分界产生弯曲变形。另外，在所有的加强单元12A中，能够抑制截面惯性矩在第1矩形区域14A与第2矩形区域14B之间的行方向上的分界减小。其结果，在所有的加强单元12A中，难以在第1矩形区域14A与第2矩形区域14B之间的行方向上的分界产生弯曲变形。并且，在多个加强单元12、12A的每一个中，第2矩形区域14B具有凹凸形状。因此，与加强凸部32的延伸方向交叉的截面上的截面惯性矩增大。其结果，难以产生弯曲变形。也就是说，截面惯性矩在任一截面上均增大。其结果，能够确保弯曲刚度。
在面板10中，加强单元12中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。另外，加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。因此，能够抑制截面惯性矩在加强单元12与加强单元12A之间的分界减小。其结果，在加强单元12与加强单元12A之间的分界难以产生弯曲变形。
在面板10中，在多个加强单元12、12A的每一个中，第1矩形区域14A的数量与第2矩形区域14B的数量之比为5：4。也就是说，在本实施方式中，在多个加强单元12、12A的每一个中，第1矩形区域14A的数量与第2矩形区域14B的数量为同等程度，具体而言，第1矩形区域14A的数量与第2矩形区域14B的数量之比在4：6～6：4的范围内。因此，能够兼顾弯曲刚度和扭转刚度。
在面板10中，在多个加强单元12、12A的每一个中，第1矩形区域14A和第2矩形区域14B在俯视时具有正方形形状。该情况下，利用棱线划分出的平坦的面(具体而言为顶面20)的一边的长度在行方向和列方向上相同。因此，在绕沿行方向延伸的轴线被施加扭转变形的情况和在绕沿列方向延伸的轴线被施加扭转变形的情况下，分别以大致相同的方式产生面内剪切应力。也就是说，在绕沿行方向延伸的轴线被施加扭转变形的情况和在绕沿列方向延伸的轴线被施加扭转变形的情况下，能够使扭转刚度大致相同。总而言之，在本实施方式中，能够抑制扭转刚度的各向异性。
针对包括图2所示的加强部的面板(以下称为本发明例的面板10)，利用FEM解析评价了弯曲刚度和扭转刚度。为了进行比较，针对包括图9A和图9B所示的加强部的面板(以下称为比较例1的面板PL1)以及包括图10A和图10B所示的加强部的面板(以下称为比较例2的面板PL2)，也同样地进行了FEM解析。
FEM解析的条件
FEM解析使用了市面上销售的通用程序代码LS-DYNAver.971。单元类型采用完全积分壳单元。单元尺寸设定为各边的长度为1mm的正方形。为了评价刚度，选择应用了求解力平衡方程式的隐式静态方法。面板的材料采用与JAC270D相当的材料。杨氏模量设定为206GPa。泊松比设定为0.30。0.2％屈服强度设定为183MPa。拉伸强度设定为308MPa。n值设定为0.20。面板设定为各边的长度为470mm的正方形。面板的厚度设定为0.6mm。
本发明例的面板
如图2所示，在本发明例的面板中，将第1矩形区域14A的各边的长度(图2中的L1)设定为50mm。将顶面20的各边的长度(图2中的L2)设定为42.5mm。将加强单元的各边的长度(图2中的L3)设定为150mm。将顶面40的宽度(图2中的W1)设定为5mm。将凹凸深度(图4中的H)设定为5mm。
比较例1的面板
在比较例1的面板PL1中，将凹凸深度设定为3mm。将顶面50A的各边的长度(图9A中的L1)设定为27mm。将凸部50的各边的长度(图9A中的L2)设定为30mm。
比较例2的面板
在比较例2的面板PL2中，将凹凸深度设定为3mm。将底面66的行方向上的长度(图10A中的L1)设定为35mm。将在行方向上位于凹部62的相邻两侧的凸部60的连结部64B之间的距离(图10A中的L2)设定为45mm。将凹部62中的延伸部66A的列方向上的长度(图10A中的W1)设定为19mm。将凸部60中的连结部64B的长度(图10A中的W2)设定为29mm。
顶面和底面的配置
在将顶面和底面进行标准配置的情况和将顶面和底面进行倾斜配置的情况下，评价了弯曲刚度和扭转刚度。在此，将顶面和底面进行标准配置的情况(以下简称为标准配置的情况)是指图2、图9A以及图10A所示的情况。将顶面和底面进行倾斜配置的情况(以下简称为倾斜配置的情况)是指图11、图12以及图13所示的情况。也就是说，相比于标准配置的情况，倾斜配置的情况使凸部和凹部的排列方向旋转45度。
弯曲刚度的评价方法
弯曲刚度使用了将面板的一边(图2、图9A、图10A、图11、图12以及图13所示的边S1)固定、并对与该一边平行的一边(图2、图9A、图10A、图11、图12以及图13所示的边S2)施加了1N的负载的情况下的负载-位移曲线进行评价。
扭转刚度的评价方法
扭转刚度使用了将面板的一边(图2、图9A、图10A、图11、图12以及图13所示的边S1)固定、并对与该一边垂直的一边(图2、图9A、图10A、图11、图12以及图13所示的边S3)施加了1度的扭转变形的情况下的负载-位移曲线进行评价。
FEM解析的结果
图14是表示标准配置的情况下的弯曲刚度和扭转刚度的FEM解析结果的图表。图15是表示倾斜配置情况下的弯曲刚度和扭转刚度的FEM解析结果的图表。在各图表中，相对于平板的弯曲刚度增加率所示的数值N表示具有平板的N倍的弯曲刚度，相对于平板的扭转刚度增加率所示的数值M表示具有平板的M倍的扭转刚度。
如图14所示，在比较例1的面板PL1中，扭转刚度优于弯曲刚度，且表示了相对于平板扭转刚度飞跃性地提高的刚度值。也就是说，比较例1的面板PL1具有偏重于扭转刚度的特性。
在比较例2的面板PL2中，弯曲刚度优于扭转刚度，且表示了相对于平板弯曲刚度飞跃性地提高的刚度值。也就是说，比较例2的面板PL2具有偏重于弯曲刚度的特性。
相比于比较例1的面板PL1，在本发明例的面板10中，扭转刚度较低，但弯曲刚度较高。相比于比较例2的面板PL2，在本发明例的面板10中，弯曲刚度较低，但扭转刚度较高。相比于比较例1、2的面板PL1、PL2，在本发明例的面板10中，相对于平板的扭转刚度的提高量与相比于平板的弯曲刚度的提高量之差较小。
如图15所示，在比较例1的面板PL1中，弯曲刚度优于扭转刚度，且弯曲刚度与扭转刚度之差明显较大。也就是说，在倾斜配置的情况下，比较例1的面板PL1具有偏重于弯曲刚度的特性。若采用其他的表述，则可以说，比较例1的面板PL1在标准配置的情况和倾斜配置的情况下具有偏重于弯曲刚度和扭转刚度中的某一者的特性。总而言之，在比较例1的面板PL1中，根据凸部50和凹部52排列的方向与施加弯曲方向和扭转方向上的变形的方向之间的关系，使弯曲刚度和扭转刚度产生了明显的差值。
在比较例2的面板PL2中，不仅在标准配置的情况下，在倾斜配置的情况下，弯曲刚度也优于扭转刚度。在比较例2的面板PL2中，相比于标准配置的情况，扭转刚度与弯曲刚度之差变得极小。也就是说，在比较例2的面板PL2中，根据凸部60和凹部62排列的方向与施加弯曲方向和扭转方向上的变形的方向之间的关系，使扭转刚度产生了极端的差值。
在本发明例的面板10中，在倾斜配置的情况下，弯曲刚度优于扭转刚度。也就是说，本发明例的面板10在标准配置的情况和倾斜配置的情况下具有弯曲刚度和扭转刚度中的某一者优异的特性。弯曲刚度与扭转刚度之差在标准配置的情况和倾斜配置的情况下大致相同。也就是说，在本发明例的面板10中，同第1矩形区域14A和第2矩形区域14B排列的方向与施加弯曲方向和扭转方向上的变形的方向之间的关系无关，弯曲刚度和扭转刚度的差值较小。
如以上说明所明确的那样，相比于比较例1、2的面板PL1、PL2，本发明例的面板10同凸部和凹部排列的方向与施加弯曲方向和扭转方向上的变形的方向之间的关系无关，能够兼顾扭转刚度和弯曲刚度。
图16是同时表示标准配置的情况下的扭转刚度的FEM解析结果和倾斜配置的情况下的扭转刚度的FEM解析结果的图表。在该图表中，相对于平板的扭转刚度增加率所示的数值M表示具有平板的M倍的扭转刚度。
如图16所示，在比较例1的面板PL1中，标准配置的情况下的扭转刚度极端地优于倾斜配置的情况下的扭转刚度。也就是说，在标准配置的情况和倾斜配置的情况下，扭转刚度产生了极端的差值。
在比较例2的面板PL2中，倾斜配置的情况下的扭转刚度优于标准配置的情况下的扭转刚度。
在本发明例的面板10中，标准配置的情况下的扭转刚度优于倾斜配置的情况下的扭转刚度。相比于比较例1的面板PL1，本发明例的面板10在倾斜配置的情况下扭转刚度优异。相比于比较例2的面板PL2，本发明例的面板10在标准配置的情况下扭转刚度优异。倾斜配置的情况下的扭转刚度大致相同。相比于比较例1的面板PL1和比较例2的面板PL2，在本发明例的面板10中，标准配置的情况下的扭转刚度与倾斜配置的情况下的扭转刚度之差较小。
如以上说明所明确地那样，相比于比较例1的面板PL1和比较例2的面板PL2，本发明例的面板10能够抑制扭转刚度的各向异性。
第2实施方式
参照图17～图21说明本发明的第2实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12B和多个加强单元12C。加强单元12B和加强单元12C沿行和列交替配置。图17表示多个加强单元中加强单元12B和加强单元12C配置为两行两列的部分。
加强单元12B
参照图18和图19说明加强单元12B。在加强单元12B中，第1矩形区域14A和第2矩形区域14B配置为三行三列。相比于加强单元12，在加强单元12B中，以第1矩形区域14A少于第2矩形区域14B的方式配置。在加强单元12B中，各加强凸部32沿列方向延伸。
加强单元12C
参照图20和图21说明加强单元12C。加强单元12C通过将加强单元12B翻转过来且使其旋转90度而成。在加强单元12C中，第1凸部18和加强凸部32向里侧方向突出，第2凸部30向外侧方向突出。在加强单元12C中，各加强凸部32沿行方向延伸。
如图17所示，加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的凹处38的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。
加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成的部位存在两处。另外，加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成的部位存在两处。因此，相比于第1实施方式，在相邻的加强单元的分界难以产生弯曲变形。
第3实施方式
参照图22～图26说明本发明的第3实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12B、多个加强单元12C、多个加强单元12D以及多个加强单元12E。加强单元12B和加强单元12C沿行方向交替配置，加强单元12D和加强单元12E沿行方向交替配置，加强单元12B和加强单元12D沿列方向交替配置，加强单元12C和加强单元12E沿列方向交替配置。图22表示多个加强单元中加强单元12B、加强单元12C、加强单元12D以及加强单元12E配置为两行两列的部分。
加强单元12D
参照图23和图24说明加强单元12D。相比于加强单元12，加强单元12D的各加强凸部32沿行方向延伸。
加强单元12E
参照图25和图26说明加强单元12E。加强单元12E通过将加强单元12D翻转过来且使其旋转90度而成。在加强单元12E中，第1凸部18和加强凸部32向里侧方向突出，第2凸部30向外侧方向突出。在加强单元12E中，各加强凸部32沿列方向延伸。
加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12D中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的凹处38的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12D中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12E中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12E中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的凹处24的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12E中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。
加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12D中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成的部位存在两处。另外，加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成的部位存在两处。因此，相比于第1实施方式，在相邻的加强单元的分界难以产生变形。
第4实施方式
参照图27，说明本发明的第4实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12、多个加强单元12A、多个加强单元12B以及多个加强单元12C。加强单元12和加强单元12A沿列方向交替配置，加强单元12B和加强单元12C沿列方向交替配置，加强单元12和加强单元12B沿行方向交替配置，加强单元12A和加强单元12C沿行方向交替配置。图27表示多个加强单元中加强单元12、加强单元12A、加强单元12B以及加强单元12C配置为两行两列的部分。
加强单元12中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的凹处24的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12A中第1矩形区域14A所具有的凹处24的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12A中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。
加强单元12B中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成的部位存在两处。另外，加强单元12中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成的部位存在一处。另外，加强单元12C中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成的部位存在两处。另外，加强单元12A中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12C中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成的部位存在一处。因此，相比于第1实施方式，在相邻的加强单元的分界(特别是加强单元12A与加强单元12C之间的分界以及加强单元12B与加强单元12C之间的分界)难以产生变形。
第5实施方式
参照图28～图32说明本发明的第5实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12F、多个加强单元12G1以及多个加强单元12G2。加强单元12F和加强单元12G1沿行和列交替配置。加强单元12F和加强单元12G2沿行和列交替配置。加强单元12G1和加强单元12G2沿对角方向交替配置。图28表示多个加强单元中加强单元12F、加强单元12G1以及加强单元12G2配置为两行两列的部分。
加强单元12F
参照图29和图30说明加强单元12F。在加强单元12F中，相比于加强单元12，在四个加强凸部32中，两个凸部32沿行方向延伸。
加强单元12G1
参照图31和图32说明加强单元12G1。在加强单元12G1中，相比于加强单元12B，在五个加强凸部32中，一个凸部32沿行方向延伸。
加强单元12G2
加强单元12G2通过使加强单元12G1旋转90度而成。
加强单元12F中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12G1中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12G1、12G2中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12F中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12G2中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12F中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。加强单元12F中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12G2中第1矩形区域14A所具有的第1凸部18的顶面20连续地形成。
在加强单元12F、加强单元12G1、12G2中，分别存在沿行方向延伸的加强凸部32和沿列方向延伸的加强凸部32。因此，在加强单元12F、加强单元12G1、12G2中，分别能够抑制截面惯性矩在第1矩形区域14A和第2矩形区域14B之间的列方向上的分界减小，并且，能够抑制截面惯性矩在第1矩形区域14A和第2矩形区域14B之间的行方向上的分界减小。因此，在这些分界难以产生弯曲变形。
第6实施方式
参照图33～图37说明本发明的第6实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12H和多个加强单元12I。加强单元12H和加强单元12I沿行和列交替配置。图33表示多个加强单元中加强单元12H和加强单元12I配置为两行两列的部分。
加强单元12H
参照图34和图35说明加强单元12H。在加强单元12H中，两个第1矩形区域14A和两个第2矩形区域14B配置为两行两列。也就是说，在加强单元12H中，第1矩形区域14A和第2矩形区域14B沿行方向和列方向交替配置。另外，在加强单元12H中，第2矩形区域14B所具有的加强凸部32沿列方向延伸。
加强单元12I
参照图36和图37说明加强单元12I。加强单元12I通过将加强单元12H翻转过来、且将各第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的延伸方向变更为行方向而成。
加强单元12I中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12H中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12H中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12I中第2矩形区域14B所具有的凹处38的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12H中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12I中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。
第7实施方式
参照图38～图42说明本发明的第7实施方式的面板所包括的多个加强单元。多个加强单元包含多个加强单元12J和多个加强单元12K。加强单元12J和加强单元12K沿行和列交替配置。图38表示多个加强单元中加强单元12J和加强单元12K配置为两行两列的部分。
加强单元12J
参照图39和图40说明加强单元12J。加强单元12J通过使加强单元12H旋转90度而成。
加强单元12K
参照图41和图42说明加强单元12K。加强单元12K通过使加强单元12I旋转90度而成。
加强单元12K中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12J中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。加强单元12J中第2矩形区域14B所具有的凹槽44的底面与加强单元12K中第2矩形区域14B所具有的凹处38的底面连续地形成。也就是说，虽未图示，但加强单元12J中第2矩形区域14B所具有的加强凸部32的顶面40与加强单元12K中第2矩形区域14B所具有的第2凸部30的顶面34连续地形成。
以上，详细说明了本发明的实施方式，但这些终究仅为例示，本发明不受所述的实施方式的任何限定。
只要面板包括形成有加强单元的部分，其形状和用途就没有特别限定。例如，面板既可以用于汽车的地板、门内板、前围板、行李箱盖内板、机罩内板等面板部件，也可以用于构成汽车的框架的构件。或者，还可以用于建筑用材料、家电产品。面板可以包含包围所有的加强单元的平坦的框状部分。可以利用该框状部分将面板与其他的构件接合。在面板的缘部，还可以存在加强单元。该情况下，加强单元的一部分可以被切断。面板的材料例如既可以是钢铁、铝合金、钛、不锈钢等金属，也可以是合成树脂。
面板仅在需要强度的部分形成有加强单元即可。例如，在图1中的面板的端部的一定程度的区域与其他构件接合的情况、假定进行弯曲、切断等其他加工等的情况下，平坦的情况较为有利。
加强单元的配置例如根据面板中形成有加强单元的部位的形状和大小等适当设定。加强单元既可以形成于平坦的面，也可以形成于曲面。在面板由金属形成的情况下，能够利用压制加工、辊加工等塑性加工容易地形成加强单元。还可以像热成形、热冲压那样，在通过加热而提高了面板的成形性的状态下进行压制加工。在面板由合成树脂形成的情况下，能够利用注射模塑成形、热冲压容易地形成加强单元。
面板不必包括多个加强单元。例如，面板可以包括一个加强单元。
第2矩形区域也可以包括多个加强凸部。相比于包括一个加强凸部的情况，该情况下，能够进一步抑制截面惯性矩在第1矩形区域与第2矩形区域之间的分界减小。其结果，在第1矩形区域与第2矩形区域之间的分界更加难以产生弯曲变形。
在所述实施方式中，作为第1矩形区域14A和第2矩形区域14B的配置，说明了两行两列的配置和三行三列的配置，但第1矩形区域14A和第2矩形区域14B的配置并不限定于这些配置。例如，还可以是具有四个以上的行和列的配置。另外，行的数量和列的数量也可以不同。第1矩形区域14A和第2矩形区域14B的配置例如根据面板10中形成加强单元的部位的形状和大小等适当设定。

Claims (12)

1.一种面板，其中，
该面板具备加强单元，该加强单元包含多个第1矩形区域和多个第2矩形区域，
所述第1矩形区域和第2矩形区域沿行和列交替配置，
所述第1矩形区域分别包含第1凸部，该第1凸部向与假想的基准面垂直的第1方向整体突出且具有平坦的顶面，
所述第2矩形区域分别包含：
第2凸部，其向与所述第1方向相反的第2方向局部突出且具有平坦的顶面；以及
加强凸部，其在相对的两边之间向所述第1方向局部突出且具有平坦的顶面，
所述加强凸部的顶面与所述第1凸部的顶面形成同一平面。
2.根据权利要求1所述的面板，其中，
所述加强凸部中的一个沿行延伸，另一个沿列延伸。
3.根据权利要求1或2所述的面板，其中，
所述第1矩形区域的数量多于所述第2矩形区域的数量。
4.根据权利要求1或2所述的面板，其中，
所述第1矩形区域的数量与所述第2矩形区域的数量之比在4：6～6：4的范围内。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的面板，其中，
所述第1矩形区域和所述第2矩形区域在俯视时具有正方形形状。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的面板，其中，
所述加强单元设有多个，
所述多个加强单元沿行和/或列配置，
在互为相邻的两个加强单元中，一加强单元所包含的第2矩形区域的加强凸部的顶面与另一加强单元所包含的第2矩形区域的第2凸部的顶面或另一加强单元所包含的第1矩形区域的第1凸部的顶面形成同一平面。
7.根据权利要求6所述的面板，其中，
所述一加强单元所包含的第2矩形区域的加强凸部沿行延伸，
所述另一加强单元所包含的第2矩形区域的加强凸部沿列延伸。
8.根据权利要求6或7所述的面板，其中，
在所述加强单元中，所述第1矩形区域和第2矩形区域配置为三行三列。
9.根据权利要求8所述的面板，其中，
所述第1矩形区域配置有五个，所述第2矩形区域配置有四个。
10.根据权利要求8所述的面板，其中，
所述第1矩形区域配置有四个，所述第2矩形区域配置有五个。
11.根据权利要求6或7所述的面板，其中，
在所述加强单元中，所述第1矩形区域和所述第2矩形区域配置为两行两列。
12.根据权利要求11所述的面板，其中，
所述第1矩形区域配置有两个，所述第2矩形区域配置有两个。
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