JP2011156592A - プレス成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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１０１に所要の剛性を確保するには不十分であった。

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）。

特開２０００−１３６７２０号公報

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。

又、図１２に示すヒートインシュレータ２０１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。

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幅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を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、幅方向の断面が山形形状に湾曲して形成されたプレス成形品であって、径方向の外側に向けて突出するビードと、前記幅方向に沿って延在すると共に、前記幅方向に直交する長さ方向の断面が波型形状に形成された凹凸と、を備え、前記凹凸の長さ方向に沿った幅寸法が前記ビードの幅寸法よりも小さいことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、前記凹凸とビードとは、同一工程にてプレス成形されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記プレス成形品は、アルミニウムまたは鋼板からなるヒートインシュレータであることを特徴とする。

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在す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幅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。

請求項２記載の発明によれば、凹凸とビードとを同一工程にてプレス成形するため、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。

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在す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幅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。

請求項２記載の発明によれば、凹凸とビードとを同一工程にてプレス成形するため、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。

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。 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。 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３のＡ−Ａ線断面図である。 波型形状の凹凸の断面形状を示す拡大断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 従来例１に係るヒートインシュレータの斜視図である。 従来例２に係るヒートインシュレータの斜視図である。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、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。

ところで、一般に製品の剛性は下式で表される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

又、本実施の形態では、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。

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。

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。

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。

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)

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. 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. 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. 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. 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。

Images