JP2011110847A - 凹凸部を有する板材並びにこれを用いた車両パネル及び積層構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有し、かつ、その剛性向上効果に異方性がある板材を提供すること。
【解決手段】第１領域２１と中間領域２３とが交互に直線状に配列された第１列Ｒ１と、第２領域２２と中間領域２３とが交互に配列された第２列Ｒ２とが存在し、これらが交互に並列配置され、第１列Ｒ１中の第１領域２１が第２列Ｒ２中の中間領域２３と隣接し、第２列Ｒ２中の第２領域２２が第１列Ｒ１中の中間領域２３と隣接する。第１領域２１と第２領域２２との間は第１スカート部３１により、中間領域２３と第１領域２１との間は第２スカート部３２により、中間領域２３と第２領域２２との間は第３スカート部３３によりそれぞれ連結されている。各領域は、各スカート部を介して、各領域が異なる他の２種の領域と連なって同種の領域が連続的に連ならないように分散配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材、並びにこれを用いて構成した車両パネル及び積層構造体に関する。

例えば自動車においては、軽量化を目的として、鋼板等によって構成されている部品の材料を、アルミニウム合金板等の軽い材料に置き換えることが検討、実施されている。この場合、軽量化の前提として、要求される剛性を確保することが必要である。
これまで、板材の剛性を板厚を厚くすることなく向上させるために、板材に凹凸模様を設けて形状的に剛性を向上させることが検討、実施されてきた。
例えば、自動車の部品の１つに、ヒートインシュレータという板材よりなる部品がある。特許文献１には、その材料として、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保するために、エンボス成形による多数の凸部を形成したものが提案されている。また、ヒートインシュレータに限らず、様々な用途においてエンボス成形等によって凹凸部を形成することによって剛性を向上させた板材が提案されている（特許文献２〜６）。

特開２０００−１３６７２０号公報 特開２０００−２５７４４１号公報 特開平９−２５４９５５号公報 特開２０００−２８８６４３号公報 特開２００２−３０７１１７号公報 特開２００２−３２１０１８号公報

上記特許文献１のように、多数の凹凸部を形成した板材は、凹凸部のないものよりも剛性が高くなることは事実である。しかしながら、板厚を厚くすることなく剛性を向上するのに最適な凹凸形状がいかなるものであるかについては、未だ解明できているとは言えない。そして、剛性向上割合をこれまで以上に高くすることは、常に要求されている。
また、自動車に限らず、様々な機械装置等において、板材からなる部品を少しでも軽量化する要求が存在する。軽量化の必要性以外にも、材料費削減の効果も期待されている。また、板材（板状形状を有する材料）であれば、材質を問わず剛性向上要求は存在する。

また、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材を用いて、これをコア材として用いた積層構造体とすることや、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材をインナーパネルとして用いてアウターパネルと組み合わせて車両パネルとし、これらを従来以上の高剛性なものとすることも求められている。

一方、単純に剛性向上効果を得るだけでなく、特定の方向における剛性向上効果を他の方向に比べて若干低下させるあるいはより向上させるといった剛性向上効果の異方性が得られれば、たとえば、特定の方向の衝撃吸収を弱めたり高めたりすることが必要な場合のように、特殊な用途に利用できる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、凹凸部を設けることによって剛性を向上させた板材であって、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有し、かつ、その剛性向上効果に異方性がある板材、およびこれを用いた積層構造体並びに車両パネルを提供しようとするものである。

本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、所定間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面を基準とし、
上記第１基準面上に８角形状の外形輪郭部を配置した第１領域と、
上記第２基準面上に８角形状の外形輪郭部を配置した第２領域と、
上記中間基準面上に４角形状の外形輪郭部を配置した中間領域とを有し、
上記中間基準面の鉛直方向から見ると、上記第１領域と上記中間領域とが交互に直線状に配列された第１列と、該第１列の配列方向と同じ方向において上記第２領域と上記中間領域とが交互に配列された第２列とが存在し、これらが交互に並列配置され、隣り合う上記第１列と上記第２列においては、上記第１列中の１つの上記第１領域が上記第２列中の１つの上記中間領域及びその両隣の２つの上記第２領域と隣接し、上記第２列中の１つの上記第２領域が上記第１列中の１つの上記中間領域と２つの上記第１領域と隣接するよう、規則的に分散配置されており、
隣り合う上記第１領域と上記第２領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第１スカート部により連結されており、隣り合う上記中間領域と上記第１領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第２スカート部により連結されており、隣り合う上記中間領域と上記第２領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第３スカート部により連結されており、
上記第１領域、上記第２領域及び上記中間領域は、上記第１スカート部、上記第２スカート部又は上記第３スカート部を介して、各領域が異なる他の２種の領域と連なって同種の領域が連続的に連ならないように分散配置されていることを特徴とする凹凸部を有する板材にある（請求項１）。

第２の発明は、複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は上記第１の発明の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体にある（請求項５）。

第３の発明は、アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に向けて配置されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが上記第１の発明の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネルにある（請求項６）。

本発明における上記凹凸部を有する板材は、上記特殊な形状の凹凸部を有している。上記凹凸部は、上記のごとく、上記第１領域、第２領域が同じ基準平面からではなく、所定間隔を空けて配された２つの第１、第２基準面を厚み方向の起点として形成され、その基準面上の平面か、あるいはその基準面上の外形輪郭部に囲まれた突出部等からなる。さらに、これらとは別に第１、第２基準面の間にある中間基準面上に外形輪郭部を配置した中間領域を有する構造となる。そして、上記第１領域、第２領域及び中間領域のそれぞれの間は、基準面に直交または傾斜した上記第１スカート部、第２スカート部又は第３スカート部によって連結される。

このような構造を有しているので、上記板材は、これ自体が曲げ剛性に優れた高剛性の材料となる。
剛性が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１〜第３スカート部のいずれかを通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分の第１〜第３スカート部は、形状的に板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因になっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができると考えられる。
さらに、各領域の外形形状を上記のごとく８角形および４角形とすることによって、規則正しい分散配列を容易に実現することができ、かつ、上記配列によって、剛性向上効果の異方性を得ることができる。

即ち、上記凹凸部は、第１領域と中間領域とが交互に配列された第１列と、第２領域と中間領域とが交互に配列された第２列とが交互に並列配置されて形成されている。そして、特定の方向の第１列および第２列の列方向だけでなく、これに直交する列方向で見ても、上記第１領域と上記中間領域が交互に配列された第１列と第２領域と中間領域とが交互に配列された第２列とが存在する。
一方、上記第１列および第２列と４５°方向を変えて見ると、即ち、上記中間領域の４角形の対角線の方向（以下、適宜、対角方向という。）で見ると、上記中間領域と第１スカート部とが交互に配列された列が存在する。

ここで、各領域の間には第１〜第３のスカート部のいずれかが存在し、この存在が曲げ剛性を大きく向上させている。そして、上記第１列および第２列に沿った方向の折り曲げ線を想定した場合、どの位置においても、第１〜第３スカート部のいずれかが該凹凸部の剛性を向上できる状態、つまり断面２次モーメントを向上させる状態で存在する。ところが上記対角方向における折り曲げ線を想定すると、中間領域の４角形の対角線延長上においては、上記第１スカート部がその折り曲げ線上にほぼ重なるように存在することとなって剛性に影響する断面２次モーメントがほとんど向上せず、また、上記第１スカート部と中間領域との境界部分でも断面２次モーメントが向上する要素がほとんどない。換言すれば、上記折り曲げ線を想定した場合は、その線上に第１領域あるいは第２領域が存在しないため、これらが剛性向上に寄与しないのである。

そのため、上記対角方向に折り曲げ線を想定した曲げ剛性は、他の方向の曲げ剛性よりも低くなる。一方、上記第１列および第２列に沿った方向に折り曲げ線を想定した曲げ剛性は、格段に向上する。
このように、本発明によれば、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有し、かつ、その剛性向上効果に異方性がある板材を得ることができる。

第２の発明においては、このような優れた剛性を有する凹凸部を有する板材を積層構造の一部に有するので、格段に剛性が高い積層構造体を得ることができ、かつ、その剛性向上効果に異方性を持たせることができる。

第３の発明においては、上記のごとく剛性の高い凹凸部を有する板材をインナーパネルとして用いることによって、従来よりも剛性が高い車両パネルを容易に得ることができる。さらに、上記凹凸部の剛性向上効果の異方性を利用し、たとえば、インナーパネルの凹凸部を、上記対角方向が車両の前後方向に向くよう配置することによって、正面衝突した際の変形を容易に得やすくできるなど、優れた作用効果を発揮させることもできる。

実施例１における、凹凸部の部分平面図。 実施例１における、凹凸部の部分斜視図。 実施例１における、図１のＡ視側面図。 実施例１における、図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例２における、凹凸部の部分平面図。 実施例２における、凹凸部の部分斜視図。 実施例２における、図５のＡ視側面図。 実施例２における、図５のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例３における、積層構造体の展開説明図。 実施例４における、車両パネルの展開説明図。 実施例５における、インナーパネルの斜視図。

本発明において、８角形、４角形、８角錐台等の表現は、いずれも幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に上記の形状と認識できる形状を含むものであり、各辺が若干曲線になったり、角部や面に成形上必要な丸み等が生じること、いわゆるフィレットＲといわれる曲面を設けることも当然に許容される。

上記第１領域、第２領域及び中間領域は、それぞれ、上記外形輪郭部で囲まれる領域内が立体的に隆起した形状、たとえば８角錐台形状、４角錐台形状等を呈してもよいし、ドーム状に隆起した形状としてもよい。
ただし、上記第１領域は上記第１基準面上に配置された８角形状の平面よりなり、上記第２領域は上記第２基準面上に配置された８角形状の平面よりなり、上記中間領域は上記中間基準面上に配置された４角形状の平面よりなることが好ましい（請求項２）。この場合には、設計が容易で、かつ、成形も容易となる。

また、材質はアルミニウム合金であることが好ましい（請求項３）。アルミニウム合金（本発明においては、アルミニウム合金は純アルミニウムを含むものとする。）は、鉄鋼材料等の金属材料と比べて軽量であり、かつ、加工性にも優れるため、好適である。具体的な材質としては、たとえば、ＪＩＳやＡＡの１０００系、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系、８０００系のアルミニウム又はアルミニウム合金があり、用途に合わせて様々なものを適用できる。

なお、上記板材は、上記凹凸部を有する限り、アルミニウム合金以外の材料においても有効であり、たとえば、樹脂板などとすることもできる。樹脂材料等であれば射出成形あるいはホットプレス等によって凹凸部を形成することができる。樹脂材料等においては、アルミニウム合金等の金属材料の場合よりよりも成形上の寸法制約を受けにくく、設計の自由度もより広くなる。

また、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ₁（ｍｍ）、上記第２基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ₂（ｍｍ）、および上記凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
ｔ：０．０５〜３ｍｍ、
０．２２５ｍｍ≦Ｓ₁≦１８．７５ｍｍ、
０．２２５ｍｍ≦Ｓ₂≦１８．７５ｍｍ、
２．３１ｔ−０．９３≦Ｓ₁≦２０ｔ、
２．３１ｔ−０．９３≦Ｓ₂≦２０ｔ、
の関係を有し、
上記第１領域および上記第２領域は同じ大きさよりなり、上記中間領域の外形は上記中間基準面上において正方形状よりなり、上記中間領域の中心間ピッチＬ₁（ｍｍ）と、上記正方形の一辺の長さＬ₂（ｍｍ）と、上記板厚ｔ（ｍｍ）と、上記間隔Ｓ₁（ｍｍ）、及び上記間隔Ｓ₂（ｍｍ）とは、
２．５ｍｍ≦Ｌ₂≦５０ｍｍ
３≦（Ｌ₁／Ｌ₂）≦５、
３≦（Ｌ₂／ｔ）、
０．０３≦（Ｓ₁／Ｌ₁）≦０．０７５、
０．０３≦（Ｓ₂／Ｌ₁）≦０．０７５、
の関係を有し、
かつ、上記第１スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第３スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることが好ましい（請求項４）。

アルミニウム合金を適用した場合には、上記のごとく、凹凸部形成前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。上記板厚ｔを上記範囲内とすることによって、加工性を確保した上で優れた剛性を得ることができる。凹凸部形成前の板厚ｔによって規定する理由は、上記凹凸部をプレス加工やロール成形等の塑性加工によって加工することによって各部の板厚が変化する場合があるためである。

上記Ｌ₂が２．５ｍｍ未満の場合には、上記凹凸部を作製することが困難となる。一方、上記Ｌ₂が５０ｍｍを超える場合には、使用上、凹凸形状のピッチが大きくなりすぎるという問題がある。

上記間隔Ｓ₁が２．３１ｔ−０．９３未満の場合には、各領域において必要な張り剛性が得られないという問題が生じるおそれがあり、一方、間隔Ｓ₁が２０ｔを超える場合には凹凸部の成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。
また、同様に、上記間隔Ｓ₂が２．３１ｔ−０．９３未満の場合には、各領域において必要な張り剛性が得られないという問題が生じるおそれがあり、一方、間隔Ｓ₂が２０ｔを超える場合には凹凸部の成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。

また、上記間隔Ｓ₁と間隔Ｓ₂は、いずれも、０．２２５ｍｍ未満の場合には剛性向上効果が少なく、一方、１８．７５ｍｍを超える場合には成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。また、上記間隔Ｓ₁と間隔Ｓ₂とは同じ値に設計することが好ましい。この場合には、折り曲げ線を想定した曲げ剛性を低くすることが可能である。

また、上記第１領域および第２領域が同じ大きさであることにより、板材の表裏の位置関係による特性差が全くない状態が得られる。
また、上記比（Ｌ₁／Ｌ₂）が３未満の場合には平板の場合に比べた剛性向上効果が少ないという問題が生じるおそれがあり、一方、上記比（Ｌ₁／Ｌ₂）が５を超える場合には、剛性向上効果が十分に高くならないという問題が生じるおそれがある。

また、上記比（Ｌ₂／ｔ）が３未満の場合には、幾何学的に中間領域の形成が困難になるという問題が生じるおそれがある。一方、上記比（Ｌ₂／ｔ）の上限値は板材に必要な張り剛性が得られないおそれがあるという理由により１００とすることが好ましい。
また、上記（Ｓ₁／Ｌ₁）及び（Ｓ₂／Ｌ₁）は、いずれも、０．０３未満の場合には、剛性向上効果が小さく、０．０７５を超える場合には、成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。

また、上記凹凸部を有する板材において、上記第１スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第３スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることが好ましい。

まず、上記第１スカート部の傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第１スカート部の傾斜角度が２０°未満の場合には平板の場合に比べて剛性向上効果が少ないという問題がある。一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。同様に、上記第２スカート部の傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第２スカート部の傾斜角度が２０°未満の場合には平板の場合に比べて剛性向上効果が少ないという問題がある。一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。同様に、上記第３スカート部の傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第３スカート部の傾斜角度が２０°未満の場合には平板の場合に比べて剛性向上効果が少ないという問題がある。一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。
また、上記板材の材質がアルミニウム合金の場合には、上述した第１〜第３スカート部の傾斜角度は、成形性の問題から、いずれも７０°以下がより好ましく、したがって、より好ましい範囲としては２０°〜７０°がよい。

また、第２の発明の積層構造体においては、上記凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその片面に配設された１枚の平坦な面板よりなる二層構造の積層体、または凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその両面に配設された１枚ずつの平坦な面板よりなる三層構造の積層体とすることができる。また、このような基本構造を繰り返した構造、つまり、複数枚の上記凹凸部を有する板材を１枚ごとに平坦な面板を介して積層してなる多層構造を有することもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層してコア材とし、その片側又は両側の表面に平坦な面板を接合してなる構造をとることもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層しただけの状態の積層構造体とすることもできる。
上記板材の積層枚数としては、用途及び要求特性に応じて変更することができる。

また、第３の発明の車両パネルは、自動車のフードに限らず、ドアー、ルーフ、フロアー、トランクリッドなどのパネルとして使用可能である。
上記アウターパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的安価であるという理由により６０００系合金板が好適である。また、上記インナーパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的成形性がよいという理由により５０００系合金板が好適である。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる凹凸部を有する板材につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の凹凸部を有する板材１は、同図に示すごとく、凹凸部２０を形成することによって剛性を高めた板材である。なお、図１〜図４は、凹凸部２０の説明を容易にするため、一部を切り出して表したものであり、板材１の大きさに合わせて、面方向前後左右に形状を連続させて拡大できることは言うまでもない。また、図中における厚み等の寸法は、説明の都合上強調して表しており、正確なものではない。

図３、図４に示すごとく、凹凸部２０は、所定間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２を基準とし、図１〜図４に示すごとく、第１基準面Ｋ１上に８角形状の外形輪郭部を配置した第１領域２１と、第２基準面Ｋ２上に８角形状の外形輪郭部を配置した第２領域２２と、中間基準面Ｋ３上に４角形状の外形輪郭部を配置した中間領域２３を有する。

本例では、第１領域２１は第１基準面Ｋ１上に配置された８角形状の平面より構成し、第２領域２２は第２基準面Ｋ２上に配置された８角形状の平面より構成し、中間領域２３は中間基準面Ｋ３上に配置された４角形状の平面より構成した。

図１、図２に示すごとく、第１基準面Ｋ１、第２基準面Ｋ２および中間基準面Ｋ３の鉛直方向から見ると、第１領域２１と中間領域２３とが直線状に交互に配列された第１列Ｒ１と、同じ方向において第２領域２２と中間領域２３とが交互に配列された第２列Ｒ２とが存在し、これらが交互に並列配置される。

隣り合う第１列Ｒ１と第２列Ｒ２においては、第１列Ｒ１中の第１領域２１が第２列Ｒ２中の中間領域２３と隣接し、第２列Ｒ２中の第２領域２２が第１列Ｒ１中の中間領域２３と隣接するよう、第１領域２１、第２領域２２および中間領域２３が規則的に分散配置されている。

図２に示すごとく、隣り合う第１領域２１と第２領域２２との間は、面方向に略直交する第１スカート部３１により連結されており、隣り合う中間領域２３と第１領域２１との間は、面方向に略直交する第２スカート部３２により連結されており、隣り合う中間領域２３と第２領域２２との間は、面方向に略直交する第３スカート部３３により連結されている。
図１、図２に示すごとく、第１領域２１、第２領域２２及び中間領域２３は、第１スカート部３１、第２スカート部３２又は第３スカート部３３を介して、各領域が異なる他の２種の領域と連なって同種の領域が連続的に連ならないように分散配置されている。

また、本例の凹凸部２０を有する板材１は、凹凸部形成前板厚ｔが０．４ｍｍの１０００系アルミニウム板よりなる。
凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により成形する。なお、この成形方法としては、表面に所望の凹凸形状をつけた一対の成形ロールによって成形するロール成形等の他の塑性加工方法を採用することも可能である。

上記凹凸部２０について、さらに詳しく説明すると、図２〜図４に示すごとく、第１スカート部３１の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度は８０°とした。同様に、第２スカート部３２の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度も８０°とした。同様に、第３スカート部３３の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度は８０°とした。なお、この傾斜角度は図面作成上の都合から、図面には正確に表されていない。

また、図３、図４に示すごとく、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３の間隔Ｓ₁は０．６ｍｍであり、したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ₁／ｔ）は１．５である。また、中間基準面Ｋ３と第２基準面Ｋ２の間隔Ｓ₂は０．６ｍｍであり、したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ₂／ｔ）は１．５である。

また、図１に示すごとく、本例の中間領域２３の外形は正方形状よりなり、中間領域２３の中心間ピッチＬ₁は１５ｍｍであり、正方形の一辺の長さＬ₂は３．７５ｍｍであり、したがって、比（Ｌ₁／Ｌ₂）が４である。また、上記正方形の一辺の長さＬ₂（ｍｍ）と凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ₂／ｔ）は９．３７５である。

本例の凹凸部２０を有する板材１は、上記のような特殊な形状の凹凸部を有している。即ち、凹凸部２０は、第１領域２１、第２領域２２が、所定間隔を空けて配された２つの第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２上の平面として設けられ、さらに、これらとは別に第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２の間にある中間基準面Ｋ３上の平面よりなる中間領域２３を有する構造となっている。さらに、第１領域、第２領域及び中間領域のそれぞれの間は、上記第１スカート部、第２スカート部又は第３スカート部によって連結される。

このような構造を有しているので、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１〜第３スカート部３１〜３３のいずれかを通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分の第１〜第３スカート部３１〜３３が、板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因になっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができる。

さらに、本例の凹凸部は、剛性向上効果に異方性を加えることができる。
即ち、図１、図２に示すごとく、凹凸部２０は、第１領域２１と第２スカート部３２と中間領域２３と第２スカート部３２とが交互に配列された第１列Ｒ１と、第２領域２２と第３スカート部３３と中間領域２３と第３スカート部３３とが交互に配列された第２列Ｒ２とが交互に並列配置されて形成されている。そして、特定の方向で見た第１列Ｒ１および第２列Ｒ２の列方向だけでなく、これに直交する列方向で見ても、第１領域２１と中間領域２３が交互に配列された第１列Ｒ１と第２領域２２と中間領域２３とが交互に配列された第２列Ｒ２とが存在する。

一方、第１列Ｒ１および第２列Ｒ２と４５°方向を変えた対角方向で見ると、中間領域２３がその対角線を同一方向に並べ、かつ、中間領域２３と第１スカート部３１とが交互に並んだ第３列Ｒ３が存在する。さらに対角方向においては、第１領域２１と第１スカート部３１と第２領域２２と第１スカート部３１とが交互に配列された第４列Ｒ４が存在する。そして、第３列Ｒ３と第４列Ｒ４とは交互に並列配置された状態となっている。

ここで、各領域の間には第１〜第３のスカート部３１〜３３のいずれかが存在し、この存在が曲げ剛性を大きく向上させている。そして、第１列Ｒ１および第２列Ｒ２に沿った方向の折り曲げ線を想定した場合、どの位置においても、第１〜第３スカート部３１〜３３が剛性向上できる状態で存在する。ところが対角方向の第３列Ｒ３上に折り曲げ線を想定すると、中間領域２３の位置と、第１領域２１と第２領域２２とをつなぐ第１スカート部３１の途中の位置とが、厚み方向において近い位置に存在している。そしてその高低差は、他の部分に折り曲げ線を想定した場合よりも小さく、ほぼ直線状に示すことができる。

そのため、対角方向における上記第３列Ｒ３に沿った折り曲げ線を想定した曲げ剛性は、他の方向の曲げ剛性よりも低くなる。
一方、第１列Ｒ１、第２列Ｒ２に沿った方向の折り曲げ線を想定した曲げ剛性は、格段に向上する。
また、第１領域２１および第２領域２２が同じ大きさであることにより、板材１の表裏の位置関係による特性差が全くない状態が得られる。

（ＦＥＭ解析）
本例の板材の剛性向上効果を定量的に判断するためのＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、凹凸部２０のみよりなり、第１列Ｒ１方向を長手方向とした４角形状の試験片を準備し、その長手方向一端を固定して、他端を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析（解析１−１）と、長手方向を４５°変換して第３列Ｒ３方向を長手方向とした４角形状の試験片を用いた同様の解析（解析１−２）とを行った。試験片のサイズはいずれも６０ｍｍ×６０ｍｍであり、凹凸部２０をプレス成形する前の板厚ｔが０．４ｍｍ、成形後は０．３６ｍｍであるとした。

剛性の評価は、凹凸部２０形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。
解析１−１の結果、本例の凹凸部２０は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．９倍に向上することが分かった。
解析１−２の結果、本例の凹凸部２０は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が１．７倍に向上することが分かった。
そして、凹凸部２０は、その曲げ剛性向上効果に上記のごとく異方性があることも分かった。

（実施例２）
本例は、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。最も異なる点は、第１〜第３スカート部３１〜３３を、すべて、面方向に直交せず傾斜する形状とした点である。なお、説明の都合上、形状が異なっても同じ種類の部位は実施例１と同じ符号を用いる。

本例の凹凸部２０２は、図５〜図８に示すごとく、第１スカート部３１の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₁は２５°とした。同様に、第２スカート部３２の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₂も２５°とした。同様に、第３スカート部３３の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₃も２５°とした。

また、図６に示すごとく、本例の中間領域２３の外形は正方形状よりなり、中間領域２３の中心間ピッチＬ₁は１５ｍｍであり、正方形の一辺の長さＬ₂は３．７５ｍｍであり、したがって、比（Ｌ₁／Ｌ₂）が４である。また、上記正方形の一辺の長さＬ₂（ｍｍ）と凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ₂／ｔ）は９．３７５である。
その他は、実施例１と同様とした。

（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、凹凸部２０２のみよりなり、第１列Ｒ１方向を長手方向とした４角形状の試験片を準備し、その長手方向一端を固定して、他端を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析（解析２−１）と、長手方向を４５°変換して第３列Ｒ３方向を長手方向とした４角形状の試験片を用いた同様の解析（解析２−２）とを行った。試験片のサイズはいずれも６０ｍｍ×６０ｍｍであり、凹凸部２０２をプレス成形する前の板厚が０．４ｍｍ、成形後は０．３８７ｍｍであるとした。

剛性の評価は、凹凸部２０２形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。
解析２−１の結果、本例の凹凸部２０２は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が４．４倍に向上することが分かった。
解析２−２の結果、本例の凹凸部２０２は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が１．８倍に向上することが分かった。
そして、凹凸部２０２は、その曲げ剛性向上効果に上記のごとく異方性があることも分かった。

（実施例３）
本例は、図９に示すごとく、実施例１の凹凸部２０を有する板材１をコア材として用いて積層構造体５を構成した例である。
即ち、積層構造体５は、凹凸部２０を有する１枚の板材１よりなるコア材の両側の表面に面板４２、４３を接合してなる。
面板４２、４３は、材質３０００系、板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金板よりなる。

本例の積層構造体５は、上述したような優れた剛性を有する凹凸部２０を有する板材１をコア材として用い、その第１領域２１の平面と第２領域２２の平面に対して面板４２、４３を接着、ろう付け等により接合することによって、凹凸部２０を有する板材単体の場合よりも格段に剛性が高い積層構造体５が得られる。
しかも、板材１も面板４２、４３もアルミニウム合金板よりなるため、軽量化することができる。
なお、上記面板としては、アルミニウム合金以外の金属の板、たとえば、鋼板やチタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。

（実施例４）
本例は、図１０に示すごとく、実施例１、２に記載の板材１をインナーパネルとして用い、上記第１領域２１の面をアウターパネル６１の裏面側に向けて配置して構成する車両パネル６の例である。なお、インナーパネルは、その外周部においてアウターパネル６１とヘム加工等により接合されている。

本例の車両パネル６は、これを構成するインナーパネルの板材１の凹凸部２０、２０２が、上記のごとく剛性向上効果に異方性を有している。そのため、第３列Ｒ３の方向を車両パネル６の前後方向に合致させることにより、車両正面方向から過大な衝撃力が加わった際にスムーズに折れ曲がるという効果が得られる。
さらに、車両パネル６は、凹凸部２０、２０２の剛性向上効果によって、歩行者が衝突した際の一次衝突の衝撃及び二次衝突の衝撃を吸収する特性に優れたものとなる。

（実施例５）
本例は、実施例４におけるインナーパネルの凹凸部の形状を若干変更した具体例である。図１１に示すごとく、本例のインナーパネルとしての板材１が有する凹凸部２０５は、実施例２における凹凸部２０２を基本とし、その寸法を変更したものである。

具体的には、図示は省略するが、第１スカート部３１の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₁は２５°、第２スカート部３２の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₂は２５°、第３スカート部３３の中間基準面Ｋ３に対する傾斜角度θ₃は２５°とした。
また、中間領域２３の外形は正方形状よりなり、中間領域２３の中心間ピッチＬ₁は１６０ｍｍであり、正方形の一辺の長さＬ₂は４０ｍｍであり、したがって、比（Ｌ₁／Ｌ₂）が４である。また、上記正方形の一辺の長さＬ₂（ｍｍ）と凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ₂／ｔ）は４４．４である。
また、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３の間隔Ｓ₁は９．６ｍｍであり、したがって比（Ｓ₁／Ｌ₁）は０．０６ある。また、中間基準面Ｋ３と第２基準面Ｋ２の間隔Ｓ₂は９．６ｍｍであり、したがって、比（Ｓ₂／Ｌ₁）は０．０６である。
その他は、実施例１、２と同様とした。

本例の場合にも、実施例４と同様に、凹凸部２０５の剛性向上効果によって、歩行者が衝突した際の一次衝突の衝撃及び二次衝突の衝撃を吸収する特性に優れたものとなる。

１ 凹凸部を有する板材
２０、２０２、２０５ 凹凸部
２１ 第１領域
２２ 第２領域
２３ 中間領域
３１ 第１スカート部
３２ 第２スカート部
３３ 第３スカート部
５ 積層構造体
６ 車両パネル
Ｋ１ 第１基準面
Ｋ２ 第２基準面
Ｋ３ 中間基準面

Claims (6)

1. 凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
   上記凹凸部は、所定間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面を基準とし、
   上記第１基準面上に８角形状の外形輪郭部を配置した第１領域と、
   上記第２基準面上に８角形状の外形輪郭部を配置した第２領域と、
   上記中間基準面上に４角形状の外形輪郭部を配置した中間領域とを有し、
   上記中間基準面の鉛直方向から見ると、上記第１領域と上記中間領域とが交互に直線状に配列された第１列と、該第１列の配列方向と同じ方向において上記第２領域と上記中間領域とが交互に配列された第２列とが存在し、これらが交互に並列配置され、隣り合う上記第１列と上記第２列においては、上記第１列中の１つの上記第１領域が上記第２列中の１つの上記中間領域及びその両隣の２つの上記第２領域と隣接し、上記第２列中の１つの上記第２領域が上記第１列中の１つの上記中間領域と２つの上記第１領域と隣接するよう、規則的に分散配置されており、
   隣り合う上記第１領域と上記第２領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第１スカート部により連結されており、隣り合う上記中間領域と上記第１領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第２スカート部により連結されており、隣り合う上記中間領域と上記第２領域との間は、上記面方向に直交する又は上記面方向から傾斜した第３スカート部により連結されており、
   上記第１領域、上記第２領域及び上記中間領域は、上記第１スカート部、上記第２スカート部又は上記第３スカート部を介して、各領域が異なる他の２種の領域と連なって同種の領域が連続的に連ならないように分散配置されていることを特徴とする凹凸部を有する板材。
2. 請求項１に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１領域は上記第１基準面上に配置された８角形状の平面よりなり、上記第２領域は上記第２基準面上に配置された８角形状の平面よりなり、上記中間領域は上記中間基準面上に配置された４角形状の平面よりなることを特徴とする凹凸部を有する板材。
3. 請求項１又は２に記載の凹凸部を有する板材において、材質はアルミニウム合金であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ₁（ｍｍ）、上記第２基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ₂（ｍｍ）、および上記凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
   ｔ：０．０５〜３ｍｍ、
   ０．２２５ｍｍ≦Ｓ₁≦１８．７５ｍｍ、
   ０．２２５ｍｍ≦Ｓ₂≦１８．７５ｍｍ、
   ２．３１ｔ−０．９３≦Ｓ₁≦２０ｔ、
   ２．３１ｔ−０．９３≦Ｓ₂≦２０ｔ、
   の関係を有し、
   上記第１領域および上記第２領域は同じ大きさよりなり、上記中間領域の外形は上記中間基準面上において正方形状よりなり、上記中間領域の中心間ピッチＬ₁（ｍｍ）と、上記正方形の一辺の長さＬ₂（ｍｍ）と、上記板厚ｔ（ｍｍ）と、上記間隔Ｓ₁（ｍｍ）、及び上記間隔Ｓ₂（ｍｍ）とは、
   ２．５ｍｍ≦Ｌ₂≦５０ｍｍ
   ３≦（Ｌ₁／Ｌ₂）≦５、
   ３≦（Ｌ₂／ｔ）、
   ０．０３≦（Ｓ₁／Ｌ₁）≦０．０７５、
   ０．０３≦（Ｓ₂／Ｌ₁）≦０．０７５、
   の関係を有し、
   かつ、上記第１スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあり、上記第３スカート部の上記中間基準面に対する傾斜角度は２０°〜９０°の範囲にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
5. 複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は請求項１〜４のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体。
6. アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に向けて配置されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが請求項１〜４のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネル。

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