JP2002321018A - プレス成形品の高剛性構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストアップを招くことなく必要な方向の剛
性を効率良く高めて薄肉化と軽量化を図ることができる
プレス成形品の高剛性構造を提供すること。 【構成】 波型形状を成す凹凸３を剛性を高める方向
（幅方向（Ｙ方向））に沿って形成してヒートインシュ
レータ（プレス成形品）１の高剛性構造を構成する。本
発明によれば、波型形状の凹凸３をヒートインシュレー
タ１に形成すると、該ヒートインシュレータ１の凹凸３
が延びる幅方向の剛性が高められるため、コストアップ
を招くことなく必要な方向（幅方向）の剛性を効率良く
高めることができ、ヒートインシュレータ１の薄肉化と
軽量化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレス成形品の剛
性を高めるための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用ヒートインシュレータ
１０１は図１１に示すようにアルミニウム板又は鋼板を
山形に屈曲成形して構成され、これは主に自動車の床下
に設置される触媒コンバータ等からの熱を遮断する目的
で使用される。このヒートインシュレータ１０１の板面
には、剛性を高める目的でビード１０４が山形に沿って
突出成形されている。

【０００３】しかし、上記ヒートインシュレータ１０１
は床下と触媒コンバータの間の隙間に設置されるため、
ビード１０４の形状及び個数はヒートインシュレータ１
０１に所要の剛性を確保するには不十分であった。

【０００４】そこで、図１２に示すように、板厚を厚く
することなく十分な剛性を確保するため、エンボス成形
によって予め多数の円形凸部２０１ａが形成された金属
プレートを型隙間を有する金型によって成形されたヒー
トインシュレータ２０１とその製造方法が提案されてい
る（特開２０００−１３６７２０公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１１に示
すようなビード１０４が形成されたヒートインシュレー
タ１０１にあっては、十分な剛性を確保するためにビー
ド１０４の大きさと個数を確保する場合は、その成形時
に材料を呼び込むために断面の線長が増加し、結果的に
使用する材料の寸法が大きくなるという問題がある。

【０００６】又、図１２に示すヒートインシュレータ２
０１にあっては、エンボス成形によって金属プレートに
予め円形凸部２０１ａを形成する必要があるため、加工
工数が増えてコストアップが避けられないという問題が
ある。そして、エンボス成形による円形凸部２０１ａの
形成は全方位に亘って剛性を高めることを目的としてい
るため、ヒートインシュレータのように方向によって強
化すべき剛性が異なる部品の場合には、どの方向も同じ
割合でしか剛性アップが望めず、効率が悪いという問題
もあった。

【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、コストアップを招くことなく
必要とする方向の剛性を効率良く高めて薄肉化と軽量化
を図ることができるプレス成形品の高剛性構造を提供す
ることにある。

【０００８】又、本発明は、成形時の材料の呼び込みを
防いで軽量化とコストダウンを図ることができるプレス
成形品の高剛性構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、波型形状を成す凹凸を剛性
を高める方向に沿って形成してプレス成形品の高剛性構
造を構成したことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記凹凸とビードとを組み合わせて形成し
たことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記凹凸の寸法を材料を呼び込むこ
となく張り出し成形が可能な値に設定したことを特徴と
する。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、材料が鉄である場合、前記凹凸の高さｈを
ピッチＰに対してｈ≦０．３１２Ｐに設定したことを特
徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項３記載の発
明において、材料がアルミニウムである場合、前記凹凸
の高さｈをピッチＰに対してｈ≦０．２３０Ｐに設定し
たことを特徴とする。

【００１４】従って、請求項１記載の発明によれば、波
型形状の凹凸をプレス成形品に形成すると、該プレス成
形品の凹凸が延びる方向の剛性が高められるため、コス
トアップを招くことなく必要な方向の剛性を効率良く高
めることができ、プレス成形品の薄肉化と軽量化を図る
ことができる。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、凹凸とビー
ドとを組み合わせて形成することによってプレス成形品
の剛性を複数の方向に亘って高めることができる。

【００１６】請求項３〜５記載の発明によれば、張り出
し成形によってプレス成形することができる凹凸とした
ため、材料を呼び込むことなく成形することができ、
又、エンボス成形等の加工工程を追加する必要がないた
め、材料及び工程の増加を防いで軽量化とコストダウン
を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明に係る高剛性構造を備える自
動車用ヒートインシュレータの斜視図、図２は同ヒート
インシュレータの側面図、図３は同ヒートインシュレー
タの平面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は波型
形状の凹凸の断面形状を示す拡大断面図である。

【００１９】本実施の形態に係る自動車用ヒートインシ
ュレータ（遮熱板）１は、図１に示すように、自動車の
床下に設置された触媒コンバータ２を上方から覆って該
触媒コンバータ２からの熱（触媒と排気ガスとの反応
熱）の車体への伝達を遮断するものであって、これは鋼
板又はアルミニウム板のプレス成形によって得られる。
即ち、このヒートインシュレータ１は、円筒状の前記触
媒コンバータ２の外形形状に沿って山形（断面略円弧
状）に屈曲成形され、その幅方向（図示Ｙ方向）両端縁
１ａはＵ字状にカール成形されている（図４参照）。

【００２０】又、ヒートインシュレータ１の上面の長さ
方向（図示Ｘ方向）両端部と中間部の３箇所には取付ボ
ス１ｂが一体に突設されており、各取付ボス１ｂの中央
部にはボルト挿通孔１ｃがそれぞれ穿設されている。

【００２１】而して、本実施の形態に係るヒートインシ
ュレータ１には、波型形状を成す多数の凹凸３が山型形
状に沿って幅方向（図示Ｙ方向）全幅に亘って一体に形
成されるとともに、所定幅の複数のビード４が幅方向に
沿って形成されている。

【００２２】ところで、ヒートインシュレータ１が設置
される触媒コンバータ２と自動車の床下との間の隙間は
狭く、ビード４の形状と個数ではヒートインシュレータ
１に要求される剛性を満足することは困難である。

【００２３】そこで、本実施の形態では、ビード４の形
状に対して大きさ（高さ、幅、ピッチ等）が小さな波型
形状を成す前記凹凸３を要求される剛性を満足する方向
に必要個数だけ形成するようにした。

【００２４】以上の構成を有するヒートインシュレータ
１は、鋼板又はアルミニウム板のプレス成形によって一
体に形成されるが、これに形成された波型形状を成す前
記凹凸３の寸法は材料を呼び込むことなく張り出し成形
が可能な値に設定されている。従って、波型形状を成す
凹凸３の成形工程には新たな工程を追加する必要はな
く、既存の工程内で凹凸３の成形を行うことができる
（例えば、ビード４の成形と同時加工することができ
る）ため、工程の増加及び材料寸法の変更に伴うコスト
アップを避けることができる。

【００２５】ここで、波型形状を成す凹凸３の断面形状
の詳細を図５に示すが、同図に示すように、凹凸３のピ
ッチをＰ、高さをｈ、材料の伸びをδ（％）とすると、
材料を呼び込むことなく張り出し成形が可能であるため
には、Ｐ、ｈ、δの間に下式が満足される必要がある。

【００２６】 ｈ≦Ｐ（δ（δ＋１００））^1/2 ／２００ …（１） 従って、材料が鉄である場合において伸びδ＝３０％と
すると、（１）式より、 ｈ≦０．３１２Ｐ …（２） を満足する必要がある。

【００２７】又、材料がアルミニウム（３０００系、５
０００系、６０００系）である場合において伸びを１８
％とすると、（１）式より、 ｈ≦０．２３０Ｐ …（３） を満足する必要がある。

【００２８】而して、鋼板又はアルミニウム板のプレス
成形によって一体に形成されたヒートインシュレータ１
は、前記取付ボス１ｂに形成されたボルト挿通孔１ｃに
下方から挿通する不図示のボルトによって車体の下面に
取り付けられ、前述のように触媒コンバータ２を上方か
ら覆って該触媒コンバータ２からの熱の車体への伝達を
遮断する機能を果たす。

【００２９】ところで、一般に製品の剛性は下式で表さ
れる。

【００３０】Ｉ×Ｅ …（４） ここに、Ｉ：断面２次モーメント（製品の形状によって
決まる値） Ｅ：ヤング率（材料の性質によって決まる係数） 製品の剛性を高めるために従来から採用されているビー
ドは、製品の形状を変えて断面２次モーメントの値を高
める効果を狙っている。

【００３１】これに対して、エンボス成形による凸部
（以下、「エンボス形状」と称する）や本発明に係る波
型形状の凹凸（以下、「波型形状」と称する）は、ビー
ドよりも寸法を十分小さく設定した場合、製品の形状を
大きく変更することなく剛性を高める効果が得られるた
め、ヤング率Ｅの値を疑似的に高めるものと見なすこと
ができる。従って、ビードの形状及び個数が取付スペー
ス等の制約のために十分確保できない場合、コストアッ
プとなる素材の板厚アップを避けたい場合には、エンボ
ス形状や本発明に係る波型形状は、剛性を高める方法と
して有効である。

【００３２】ところが、エンボス形状と波型形状とでは
剛性値の方向性に大きな違いがある。ここで、金属平板
に対するエンボス形状と波型形状についての直交する２
方向（Ｘ，Ｙ方向）の剛性値を平板の剛性値を１として
図６（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す。

【００３３】図６（ａ）に示すように、エンボス形状に
おいては剛性値は方向性を示さず、全方位に亘って同じ
値（１．６）を示す。尚、剛性値は平板のそれを１とし
て、その比で表している。これに対して、波型形状で
は、図６（ｂ）に示すように、波に平行な方向（Ｙ方
向）では剛性値は非常に高い値（１２）を示す反面、そ
れと直交する方向（Ｘ方向）では剛性値は低い値（０．
８５）を示す。

【００３４】而して、ヒートインシュレータの形状には
山形形状が多く採用されており、このような形状を有す
るヒートインシュレータの剛性値は方向によって大きく
異なる。

【００３５】ここで、平板のままのヒートインシュレー
タ、エンボス形状を有するヒートインシュレータ、波型
形状を有するヒートインシュレータについての直交する
２方向（Ｘ，Ｙ方向）の剛性値を平板の剛性値を１とし
て図７（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示す。

【００３６】図７（ａ）に示す平板のヒートインシュレ
ータにおいては、長さ方向（Ｘ方向）の剛性値は高い値
（１０４）を示す反面、幅方向（Ｙ方向）の剛性値は非
常に低い値（２）を示す。

【００３７】又、図７（ｂ）に示すエンボス形状を有す
るヒートインシュレータにおいては、長さ方向（Ｘ方
向）及び幅方向（Ｙ方向）の剛性値が図７（ａ）に示す
平板のヒートインシュレータの剛性値に対してほぼ同じ
割合で増加し、長さ方向（Ｘ方向）の剛性値が高い値
（１６６）を示すのに対して、幅方向（Ｙ方向）の剛性
値は非常に低い値（３）を示し、図７（ａ）に示す平板
のヒートインシュレータと同様に剛性値が強い方向性を
示す。

【００３８】これに対して、図７（ｃ）に示す波型形状
を有する本発明に係るヒートインシュレータにおいて
は、幅方向（Ｙ方向）の剛性値の増加率が高められて高
い値（２５）を示し、長さ方向（Ｘ方向）の剛性値は図
７（ａ）に示す平板のヒートインシュレータ及び図７
（ｂ）に示すエンボス形状を有するヒートインシュレー
タのそれ（１０４，１６６）に対して低い値（８８）を
示している。

【００３９】而して、本実施の形態に係るヒートインシ
ュレータ１においては、従来から剛性が低い幅方向（Ｙ
方向）に沿って波型形状の凹凸３をプレス成形によって
一体に形成したため、コストアップを招くことなく幅方
向（Ｙ方向）の剛性が効率良く高められ、剛性がアップ
した分だけ素材である鋼板又はアルミニウム板の薄肉化
を図ってヒートインシュレータ１の軽量化を実現するこ
とができる。具体的には、従来は素材である鋼板又はア
ルミニウム板の板厚として０．５ｍｍが必要であった
が、本実施の形態では板厚を０．３５〜０．４ｍｍに薄
くすることができた。

【００４０】又、本実施の形態では、波型形状の凹凸３
のピッチＰと高さｈを前記（２）式又は（３）式を満足
するよう設定したため、材料を呼び込むことなく張り出
し成形によってヒートインシュレータ１に波型形状の凹
凸３を形成することができ、又、従来のようにエンボス
成形等の加工工程を追加する必要がないため、材料の増
加を防いでコストダウンと軽量化を図ることができる。

【００４１】尚、図８に示すように、幅方向に沿って多
数の波型形状の凹凸３が形成されたヒートインシュレー
タ１の頂部に所定幅のビード５を長さ方向に形成すれ
ば、幅方向に加えて長さ方向の剛性も高めることができ
る。又、ビード５に代え、波型形状の凹凸３を用いても
剛性を高めることができる。

【００４２】ここで、本発明を自動車用のフロアヒート
インシュレータ１１に適用した形態を図９に示し、サイ
レンサインシュレータ２１に適用した形態を図１０に示
すが、本発明の適用に際しては、これらのフロアヒート
インシュレータ１１やサイレンサインシュレータ２１の
強度解析を予め行い、剛性アップが必要な板面及び方向
を見極めてその方向に沿って波型形状の凹凸３を形成す
る。そして、この場合、波型形状の凹凸３のピッチＰと
高さｈを前記（２）式又は（３）式を満足するように設
定すれば、材料を呼び込むことなく張り出し成形を行う
ことができるため、前記と同様の効果を得ることができ
る。

【００４３】尚、以上の実施の形態は本発明を特にヒー
トインシュレータ等の自動車用プレス成形品に対して適
用した形態について述べたが、本発明は他の任意のプレ
ス成形品に対しても同様に適用可能であることは勿論で
ある。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、波型形状の凹凸をプレス成形品に
形成すると、該プレス成形品の凹凸が延びる方向の剛性
が高められるため、コストアップを招くことなく必要な
方向の剛性を効率良く高めることができ、プレス成形品
の薄肉化と軽量化を図ることができるという効果が得ら
れる。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、凹凸とビー
ドとを組み合わせて形成することによってプレス成形品
の剛性を複数の方向に亘って高めることができるという
効果が得られる。

【００４６】請求項３〜５記載の発明によれば、材料を
呼び込むことなく成形することができ、又、エンボス成
形等の加工工程を追加する必要がないため、材料及び工
程の増加を防いで軽量化とコストダウンを図ることがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高剛性構造を備える自動車用ヒー
トインシュレータの斜視図である。

【図２】本発明に係る高剛性構造を備える自動車用ヒー
トインシュレータの側面図である。

【図３】本発明に係る高剛性構造を備える自動車用ヒー
トインシュレータの平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】波型形状の凹凸の断面形状を示す拡大断面図で
ある。

【図６】エンボス形状と波型形状を有する平板の直交す
る方向（Ｘ，Ｙ方向）剛性値を示す図である。

【図７】平板とエンボス形状及び波型形状を有するイン
シュレータの直交する方向（Ｘ，Ｙ方向）剛性値を示す
図である。

【図８】波型形状の凹凸とビードとの組み合わせ例を示
すヒートインシュレータの部分斜視図である。

【図９】本発明のフロアヒートインシュレータへの適用
例を示す斜視図である。

【図１０】本発明のサイレンサインシュレータへの適用
例を示す斜視図である。

【図１１】従来例１に係るヒートインシュレータの斜視
図である。

【図１２】従来例２に係るヒートインシュレータの斜視
図である。

【符号の説明】

１ ヒートインシュレータ（プレス成形品） １ａ ヒートインシュレータの幅方向両端縁 １ｂ 取付ボス １ｃ ボルト挿通孔 ２ 触媒コンバータ ３ 波型形状を成す凹凸 ４，５ ビード １１ フロアヒートインシュレータ（プレス成形
品） ２１ サイレンサインシュレータ（プレス成形品）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波型形状を成す凹凸を剛性を高める方向
   に沿って形成して成ることを特徴とするプレス成形品の
   高剛性構造。
2. 【請求項２】 前記凹凸とビードとを組み合わせて形成
   したことを特徴とする請求項１記載のプレス成形品の高
   剛性構造。
3. 【請求項３】 前記凹凸の寸法を材料を呼び込むことな
   く張り出し成形が可能な値に設定したことを特徴とする
   請求項１又は２記載のプレス成形品の高剛性構造。
4. 【請求項４】 材料が鉄である場合、前記凹凸の高さｈ
   をピッチＰに対してｈ≦０．３１２Ｐに設定したことを
   特徴とする請求項３記載のプレス成形品の高剛性構造。
5. 【請求項５】 材料がアルミニウムである場合、前記凹
   凸の高さｈをピッチＰに対してｈ≦０．２３０Ｐに設定
   したことを特徴とする請求項３記載のプレス成形品の高
   剛性構造。