JP2010261360A - ヒートインシュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】凸部を成型する金型の製作時間が短縮することができ、加工性に優れるとともに、剛性に優れたヒートインシュレータを得る。
【解決手段】金属板１７に多数の凸部を形成し、凸部は平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成されている。それぞれの凸部は、隣接する縦と横の方向にそれぞれ交互に９０度回転して形成された第１凸部１１と第２凸部１２であり、これが縦と横の方向に連続して形成されたことを特徴とするヒートインシュレータ１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートインシュレータに関する発明であり、特に自動車用燃料タンクを排気管から断熱するのに好適に使用することができるヒートインシュレータに関するものである。

従来、自動車において、エンジンの排気の熱を断熱するため、排気マニホールド、マフラー、触媒コンバータ、排気管等をカバーするヒートインシュレータが使用されている。
これ等のヒートインシュレータは、車輌の軽量化の要請を満足するために、その板厚を薄くする必要があった。しかしながら、板厚を薄くするとその剛性が低下してしまうこととなる。

そこで、図９と図１０に示すような、ヒートインシュレータ１１０に平面視で円形の凸部１１１を多数形成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。この場合は、大径の円形の凸部１１１の回りに小径の円形の凸部１１２が６個ずつ囲むように形成し、その結果として、横方向に隣り合う凸部１１１と凸部１１２を交互に形成する行と、横方向に小径の円形の凸部１１２のみが連続する行のみを形成し、それを交互に縦方向に並べて連続させて形成したものである。

しかしこの場合は、凸部１１１と凸部１１２の形状が大きさにおいて、不均衡であるため、この凸部１１１と凸部１１２の形状を形成するためのプレス金型の製作に時間がかかる問題があった。さらに、大径の凸部１１１と小径の凸部１１２の形状のバランスがわるく、板材から凸部１１１と凸部１１２をプレス成形するときに、板材が割れてしまうという問題点もあった。

また、図１１に示すような、ヒートインシュレータ２１０に平面視で十字形の凸部２１１を多数形成したものがある（例えば、特許文献２参照。）。この場合も、凸部２１１の形状が複雑で入り組んでいるため、この凸部２１１の形状を形成するためのプレス金型の製作に時間がかかり、凸部２１１をプレス加工する場合の生産性が低いという問題があった。さらに、剛性がヒートインシュレータ２１０の板材の方向により異なるという問題もあった。

特開２０００−１３６７２０号公報 特開平５−３３２１３５号公報

本発明は、凸部を成型する金型の製作時間が短縮することができ、加工性に優れるとともに、剛性に優れたヒートインシュレータを得ることができるものである。

上記課題を解決するための請求項１の本発明は、金属板面に多数の凸部を形成し、凸部は平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成され、それぞれの凸部が隣接する縦と横の方向にそれぞれ交互に９０度回転して、連続して形成されたことを特徴とするヒートインシュレータである。

請求項１の本発明では、ヒートインシュレータの金属板面に多数の凸部を形成したため、ヒートインシュレータの剛性が増加して、板厚を薄くしても剛性を確保することができ、車輌の軽量化に貢献することができるとともに、コストを削減することができる。剛性の増加により、車輌に取り付けたときに、振動を防止して、異音の発生を防止し、安定して取付けられることができる。

凸部は平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成されたため、形状が簡単であり、凸部を形成するための成型金型の製造が容易であり、金型の製作時間を短縮することができる。金属板材に凸部を成型する製造工程も、形状が単純であり、成形性が良く、製造時間を短縮することができる。

それぞれの凸部が隣接する縦と横の方向にそれぞれ交互に９０度回転して、連続して形成されているため、ヒートインシュレータの縦横の両方の方向において、凸部の力学的なバランスが良く、剛性のバラツキが少なく、取付ける相手部材の形状に合わせて、２次加工しやすい。

請求項２の本発明は、凸部は、断面形状が半円形又は円弧形であるヒートインシュレータである。

請求項２の本発明では、凸部は、断面形状が半円形又は円弧形であるため、個々の凸部の剛性が大きく、凸部は小さくても充分な剛性を有することができる。また、金属板に凸部を成型するときに、金属板の伸びがバランスよく伸びるため、加工が容易であり、金属板の割れが少ない。

請求項３の本発明は、凸部の平面視が長円形又は楕円形の短径と長径の比が１：１．２〜１：１．３であるヒートインシュレータである。

請求項３の本発明では、凸部の平面視が長円形又は楕円形の短径と長径の比が１：１．２〜１：１．３であるため、板材の剛性を充分に上げることができ、ヒートインシュレータの縦横の方向において、剛性のバランスが良い。

請求項４の本発明は、凸部を形成された金属板が、ヒートインシュレータが取り付けられる部材の形状に対応する形状に形成されたヒートインシュレータである。

請求項４の本発明では、凸部を形成された金属板が、ヒートインシュレータが取付けられる部材の形状に対応する形状に形成されたため、ヒートインシュレータを取付けられる部材に沿って取付けることが容易であるとともに、取付けられる部材を確実に保護することができる。

請求項５の本発明は、ヒートインシュレータは、自動車の燃料タンクの下面に取り付けられたヒートインシュレータである。

請求項５の本発明では、ヒートインシュレータは、自動車の燃料タンクの下面に取り付けられたため、燃料タンクの下部に位置する排気管の熱から燃料タンクを保護することができる。また、燃料タンクの下面の剛性を向上させることができる。

請求項６の本発明は、ヒートインシュレータは、凸部を形成後は、縦と横の寸法が１０％〜１８％延伸されているヒートインシュレータである。

請求項６の本発明では、ヒートインシュレータは、凸部を形成後は、縦と横の寸法が１０％〜１８％延伸されているため、全体の面積を増大させることができ、ヒートインシュレータの重量を軽減させることができる。さらに、加工時に、割れが発生せず、部分的に薄肉となることもなく、十分な剛性を有することができる。

請求項７の本発明は、ヒートインシュレータは、アルミニウム合金板又は鋼板で形成されたヒートインシュレータである。

請求項７の本発明では、ヒートインシュレータは、アルミニウム合金板又は鋼板で形成されたため、アルミニウム合金板で形成された場合には、充分な剛性を有するとともに、ヒートインシュレータを軽く形成でき、車輌の軽量化に貢献することができ、鋼板で形成した場合には、剛性が大きく加工性がよい。

ヒートインシュレータを形成する金属板面に多数の凸部を形成し、凸部は平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成されたため、形状が簡単であり、凸部を形成するための成型金型の製造が容易であり、金型の製作時間を短縮することができる。金属板材に凸部を成型する製造工程も、形状が単純であり、成形性が良く、製造時間を短縮することができる。
金属板は、それぞれの凸部が隣接する縦と横の方向にそれぞれ交互に９０度回転して連続して形成されているため、ヒートインシュレータの縦横の方向において、凸部の力学的なバランスが良く、剛性のバラツキが少なく、取付ける相手部材の形状に合わせて、２次加工しやすい。

本発明の実施の形態であるヒートインシュレータを形成する金属板の平面図である。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを燃料タンクに取り付けた状態の燃料タンク部分の断面図である。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板の曲げ試験の結果を、従来の凸部形状のヒートインシュレータと比較した試験結果を示すグラフであり、図１における縦方向に曲げたものである。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板の曲げ試験の結果を、従来の凸部形状のヒートインシュレータを形成する金属板と比較した試験結果を示すグラフであり、図１における横方向に曲げたものである。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板の加工容易性を示す試験の結果を、従来の凸部形状のヒートインシュレータを形成する金属板と比較した試験結果を示すグラフであり、直径５０ｍｍの球頭をヒートインシュレータを形成する金属板に押し込んだときの球頭の張出高さを示すグラフである。 本発明の実施の形態のヒートインシュレータを形成する金属板の加工容易性を示す試験の結果を、従来の凸部形状のヒートインシュレータを形成する金属板と比較した試験結果を示すグラフであり、直径５０ｍｍの球頭をヒートインシュレータを形成する金属板に押し込んだときの荷重の大きさを示すグラフである。 従来のヒートインシュレータの斜視図である。 従来のヒートインシュレータを形成する金属板の平面図である。 従来の他のヒートインシュレータを形成する金属板の平面図である。

本発明の実施の形態のヒートインシュレータ１０について、図１〜図８に基づき説明する。ヒートインシュレータ１０は、図１に示すように、凸部が形成された金属板１７を、ヒートインシュレータ１０が取付される相手部材の形状に適合するように曲げ加工や裁断されて、形成されている。

金属板１７は、アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金板又は鋼板で形成することが好ましい。アルミニウム合金板で形成された場合には、充分な剛性を有するとともに、ヒートインシュレータ１０の全体の重量を軽減して形成でき、車輌の軽量化に貢献することができる。また、鋼板で形成した場合には、剛性が大きく、凸部の加工や、曲げ加工等の加工性がよい。
金属板１７の厚さは、本実施の形態では０．４ｍｍのものが使用されたが、その厚さは、適宜選択することができる。

まず、ヒートインシュレータ１０に使用する金属板１７の凸部の形状について図１に基づき、説明する。
ヒートインシュレータ１０に使用する金属板１７の板面に多数の凸部が形成されている。このため、ヒートインシュレータ１０の剛性が増加して、板厚を薄くしてもヒートインシュレータ１０の剛性を確保することができ、車輌の軽量化に貢献することができるとともに、コストを削減することができる。また、剛性の増加により、車輌に取り付けたときに、振動を防止して、異音の発生を防止し、安定して取付けられることができる。

金属板１７のそれぞれの凸部は、図１においては、平面視が長円形の略同一の形状で形成されている。この凸部は楕円形で形成してもよい。図１における横長の凸部を第１凸部１１とし、縦長の凸部を第２凸部１２とする。第１凸部１１と第２凸部１２は、形状は同じであるが、９０度回転して形成されている。なお、ここで長円形とは長手方向の両端が半円形又は円弧形であり、中央部分でその両端を直線で連結し、長径と短径を有するものである。楕円形とは、長手方向の両端が半円形又は円弧形であり、中央部分でその両端を半径の大きな円弧で連結し、長径と短径を有するものである。

金属板１７の凸部は、第１凸部１１と第２凸部１２が縦と横の方向に交互に連続して形成されている。即ち、縦方向と横方向のいずれにおいても長円形の凸部がそれぞれ交互に９０度回転して連続して形成されている。図１に示すように、ヒートインシュレータ１０のそれぞれの部分で、第１凸部１１の縦横の４箇所が第２凸部１２で囲まれ、同様に第２凸部１２の縦横の４箇所が第１凸部１１で囲まれている。こため、ヒートインシュレータ１０の縦横の方向において、凸部の力学的なバランスが良く、剛性のバラツキが少なく、取付ける相手部材の形状に合わせて、２次加工しやすい。

また、第１凸部１１と第２凸部１２は、９０度回転されているのみで、平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成されたため、形状が簡単であり、第１凸部１１と第２凸部１２を形成するための成型金型の製造が容易であり、金型の製作時間を短縮することができる。
金属板１７に第１凸部１１と第２凸部１２を成形する製造工程も、形状が単純であり、バランスが良く、成形性が良く、製造時間を短縮することができる。

次に、第１凸部１１と第２凸部１２の詳細な形状について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
第１凸部１１と第２凸部１２との間には若干の平面状の部分である平面部１３があり、第１凸部１１と第２凸部１２との間隔Ｗは、それぞれの中心から縦方向と横方向が同じであり、７．５ｍｍである。なお、間隔Ｗの符号は、図１に示した。

第１凸部１１を例にして形状を説明するが、第２凸部１２においても同様である。
第１凸部１１の平面視が長円形又は楕円形の短径と長径の比が１：１．２〜１：１．３であることが好ましい。この場合は、金属板１７の剛性を充分に上げることができ、ヒートインシュレータ１０の縦横の方向において、剛性のバランスが良い。

本実施の形態においては、第１凸部１１の長径は６．３ｍｍで、短径は４．７ｍｍ程度であり、その高さは１．６ｍｍ程度である。第１凸部１１の断面形状は、図２に示すように、略円弧形又は略半円形であるが、長径方向の断面においては、短径方向の断面における円弧状よりもその円弧の半径は大きいか、あるいは中央部で若干の平面部分がある。
また、図３に示すように、図１のＢ−Ｂ線方向に沿った断面方向においても、第１凸部１１と第２凸部１２の断面形状は同一の円弧形状であり、バランスが良く、剛性も高い。

第１凸部１１と第２凸部１２の断面形状が半円形又は円弧形であるため、後述するように、個々の第１凸部１１と第２凸部１２の剛性が大きく、金属板１７の全体としても、充分な剛性を有することができる。また、金属板１７に第１凸部１１と第２凸部１２を成型するときに、金属板１７の伸びがバランスよく伸びるため、加工が容易であり、金属板１７の割れが少ない。

本実施の形態の第１凸部１１を有するヒートインシュレータ１０の金属板１７は、その全体の寸法において、凸部を形成後は、縦と横の寸法が１０％〜１８％延伸されている。これは、前述のように、第１凸部１１と第２凸部１２のバランスがよく、図１０に示す従来のヒートインシュレータ１１０の金属板１１７の凸部の形状に比べて、割れが発生せず、十分な剛性を有することができる。

従来のヒートインシュレータ１１０の凸部においては、凸部を形成するときに凸部の部分の板厚が、部分的に１４％〜１７％薄くなるが、本願発明の実施の形態においては、凸部のバランスが良く、凸部の部分の板厚が、部分的に９％〜１３％しか減少しないことが確認できた。このため、第１凸部１１と第２凸部１２が部分的に薄肉となることもなく、剛性を維持することができる。

次に、図４に基づき、上記第１凸部１１と第２凸部１２が形成された金属板１７を、燃料タンク１にヒートインシュレータ１０として取付ける場合について説明する。
本願発明の実施の形態では、ヒートインシュレータ１０は、自動車の燃料タンク１の下面２に取り付けられる。図４に示すように、燃料タンク１の下面２の付近にはエンジンの駆動力を車輪に伝達するシャフト５や、排気管６が取り付けられている。

そのため、燃料タンク１の下面２の付近に位置する排気管６の熱から燃料タンク１を保護するため、燃料タンク１の下面２にはヒートインシュレータ１０が取り付けられている。ヒートインシュレータ１０は、燃料タンク１の下面２の形状に沿って取り付けられるため、３個に分割して、それぞれが燃料タンク１の下面２の形状に合うように湾曲して形成されている。

図４においては、右側に第１ヒートインシュレータ１０ａが取り付けられて、中央の凹んだ部分には、第２ヒートインシュレータ１０ｂが取り付けられて、左側に第３ヒートインシュレータ１０ｃが取り付けられている。また、第１〜第３ヒートインシュレータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、燃料タンク１に取り付け前に、リベットかしめまたは、スポット溶接等により組立てられて一体化されている。一体化されたヒートインシュレータ１０は、タンクバンド１５とブラケット１８で燃料タンク１に取り付けられている。これにより、上記のように排気管６の熱から燃料タンク１を保護するとともに、燃料タンク１の下面の剛性を向上させることができる。

ヒートインシュレータ１０は、燃料タンク１に取り付けられるため、取付け部分である金属板１７の周辺部には、第１凸部１１や第２凸部１２を形成しないか、または、湾曲成形加工時に潰すことにより平面状をなしている。そのため、タンクバンド１５とブラケット１８により燃料タンク１に取付けることが容易となる。

ヒートインシュレータ１０用の金属板１７に第１凸部１１や第２凸部１２を形成するときは、第１凸部１１や第２凸部１２の形状に対応した凹凸を有するプレス金型に金属板１７を置き、プレスして形成する。このとき、第１凸部１１や第２凸部１２の形状は、大きさと形状が同じであり、長円形又は楕円形の略同一の形状で形成されたため、形状が簡単であり、第１凸部１１や第２凸部１２を形成するためのプレス金型の製造が容易であり、金型の製作時間を短縮することができる。さらに、金属板１７に凸部を成型するプレス加工の工程も、凸部の形状が単純であり、バランスがよいため、成形性が良く、製造時間を短縮することができる。

さらに、ヒートインシュレータ１０は、燃料タンク１の下面２の形状に合うように湾曲して形成するため、金属板１７に第１凸部１１や第２凸部１２を形成した後に、あるいは第１凸部１１や第２凸部１２を形成すると同時に、金属板１７を湾曲させるようにプレス加工により２次加工をする。このとき、後述するように、ヒートインシュレータ１０の縦横の方向において、第１凸部１１と第２凸部１２の力学的なバランスが良く、剛性のバラツキが少なく、取付ける相手部材の形状に合わせて、２次加工しやすい。

また、第１凸部１１と第２凸部１２を形成するときに、前述のように、縦と横の寸法が１０％〜１８％延伸することができる。このため、重量を同じにしたまま金属板１７の全体の面積を増大させることができ、ヒートインシュレータ１０の重量を軽減させることができる。さらに、加工時に、割れが発生せず、部分的に薄肉となることもなく、十分な剛性を有することができる。

次に、本願発明の実施の形態に使用する第１凸部１１と第２凸部１２を形成した金属板１７と、図１０に記載した従来のヒートインシュレータ１１０に使用する金属板１１７とを比較した結果を図５〜図８に基づき説明する。

図１０に記載した従来のヒートインシュレータ１１０に使用する金属板１１７の形状は次のとおりである。大径の円形の凸部１１１の直径は６．３ｍｍであり、大径の円形の凸部１１１の回りに形成された小径の円形の凸部１１２の直径は４．３ｍｍである。大径の円形の凸部１１１の中心と小径の円形の凸部１１２との中心との横方向との間隔Ｘは８ｍｍである。さらに、大径の円形の凸部１１１の中心と大径の円形の凸部１１１の中心との縦方向の間隔Ｙは７ｍｍであり、大径の円形の凸部１１１の中心と小径の円形の凸部１１２との中心との縦方向との間隔Ｘは７ｍｍである。なお、ここで符号Ｘ、Ｙ、Ｚは図１０に示した部分の間隔である。

図５と図６は、ヒートインシュレータ１０に使用する凸部を形成した金属板の曲げ剛性を測定する試験結果について、図１に示す本発明の実施の形態に使用する凸部のパターンを形成した金属板１７と、図１０に示す従来の凸部のパターを形成した金属板１１７との比較を示すものである。図６は、図５で測定した金属板１７、１１７をそれぞれ９０度回転して測定したものである。

測定は、５０ｍｍの間隔においたロール状に上記パターンの凸部を形成した金属板１７、１１７を置き、その上方から金属板１７の中央部を１分間１ｍｍの速さで先端が丸くなった板状の治具を押し下げて、その移動距離と曲げ荷重を測定したものである。
図５に示すように、従来のパターンのものと比べて、本願発明のパターンのものは曲げ荷重が大きく、剛性が高い。

図６は、金属板１７，１１７を９０度回転させて、上記と同様の曲げ荷重を測定したものである。９０度回転させても、従来のパターンのものと比べて、本願発明のパターンのものは曲げ荷重が大きく剛性が高い。
このため、本願発明のヒートインシュレータ１０は、いずれの曲げ方向においても従来のものと比べて高い剛性を有することができる。

次に、凸部を形成した金属板１７，１１７の加工性の試験を行った結果を図７と図８に示す。
この試験は、直径５０ｍｍの球頭を有する治具を、凸部を形成した金属板１７，１１７に対して１分間１２０ｍｍの速さで押し下げて、そのときの直径５０ｍｍの球頭が凸部を形成した金属板１７，１１７に張出した高さ、即ち、凸部を形成した金属板１７，１１７が変形した高さと、そのときの球頭が受ける荷重を測定したものである。

図７は、本願発明のパターンと従来のパターンの金属板１７，１１７のそれぞれについて、球頭が凸部を形成した金属板１７、１１７に張出した高さを示し、図８は、それぞれのそのときの球頭が受ける荷重を示したものである。
これにより、本願発明のパターンの凸部を有する金属板１７が、従来のパターンの凸部を有する金属板１１７と比べて、加工時の荷重は同じであるが、加工される曲げ量は大きいため、加工が容易であることがわかる。

１ 燃料タンク
１０ ヒートインシュレータ
１１ 第１凸部
１２ 第２凸部
１５ タンクバンド
１７ 金属板
１８ ブラケット

Claims (7)

1. 金属板面に多数の凸部を形成し、該凸部は平面視が長円形又は楕円形の略同一の形状で形成され、それぞれの上記凸部が隣接する縦と横の方向にそれぞれ交互に９０度回転して、連続して形成されたことを特徴とするヒートインシュレータ。
2. 上記凸部は、断面形状が半円形又は円弧形である請求項１に記載のヒートインシュレータ。
3. 上記凸部の平面視が長円形又は楕円形の短径と長径の比が１：１．２〜１：１．３である請求項１又は請求項２に記載のヒートインシュレータ。
4. 上記凸部を形成された金属板が、上記ヒートインシュレータが取付けられる部材の形状に対応する形状に形成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のヒートインシュレータ。
5. 上記ヒートインシュレータは、自動車の燃料タンクの下面に取り付けられた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のヒートインシュレータ。
6. 上記ヒートインシュレータは、上記凸部を形成後は、縦と横の寸法が１０％〜１８％延伸されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のヒートインシュレータ。
7. 上記ヒートインシュレータは、アルミニウム合金板又は鋼板で形成された請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のヒートインシュレータ。

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