JP2015189092A - panel member - Google Patents
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Description
本発明は、面状のパネル部材に関し、とくに、高い強度、剛性と優れた生産性を有する、複数の層状部材を組み合わせたパネル部材に関する。 The present invention relates to a planar panel member, and more particularly to a panel member in which a plurality of layered members having high strength, rigidity, and excellent productivity are combined.
各種分野における面状のパネル部材の要求に対し、従来から、樹脂製のパネル部材が広く適用されており、とくに高い強度、剛性が要求される場合には、繊維強化樹脂製のパネル部材の使用が適していることが知られている。しかし、従来の繊維強化樹脂製の部材の多くは射出成形により成形されるため(例えば、特許文献1)、使用されている強化繊維の繊維長が比較的短く、例えば車両用のパネル部材として採用するには、強度、剛性が不足するおそれがある。 Resin panel members have been widely applied to meet demands for planar panel members in various fields. Use of fiber reinforced resin panel members is particularly required when high strength and rigidity are required. Is known to be suitable. However, since many of the conventional fiber reinforced resin members are formed by injection molding (for example, Patent Document 1), the fiber length of the reinforced fiber used is relatively short, and is adopted as a panel member for a vehicle, for example. Therefore, the strength and rigidity may be insufficient.
そこで、本発明者らは、上記のような強度、剛性の不足を解消するために、強化繊維の繊維長が比較的長く、成形品の高い強度、剛性を発現できる、スタンパブル基材の使用の検討を開始した。ただし、スタンパブル基材はプレス成形によって成形されるため、その成形においては面内流れが前提となる。しかし、スタンパブル基材を用いたプレス成形では、面状体の面に補強用リブを立てる等の成形(つまり、面外流れが要求される成形)は難しく、そのため、実質的に面状の構造にしか成形できず、形状的に高い剛性を発揮することが困難であった。したがって、スタンパブル基材を構成する繊維強化樹脂材料が本来もつ高い強度、剛性を有効に利用できていなかった。 Therefore, the present inventors have used a stampable base material in which the fiber length of the reinforcing fiber is relatively long and the molded article can exhibit high strength and rigidity in order to solve the above-described lack of strength and rigidity. The study started. However, since the stampable base material is formed by press forming, in-plane flow is a prerequisite for the forming. However, in press molding using a stampable base material, it is difficult to form a reinforcing rib on the surface of the planar body (that is, molding requiring an out-of-plane flow), and therefore a substantially planar structure. However, it was difficult to exhibit high rigidity in terms of shape. Therefore, the high strength and rigidity inherent in the fiber reinforced resin material constituting the stampable base material cannot be effectively used.
そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、スタンパブル基材が有する高い強度、剛性を発現可能な優れた特性に着目しつつ、プレス成形可能な形状と層状部材構造の組み合わせを適用することにより優れた生産性も実現可能な、各種分野に用いて好適なパネル部材を提供することにある。 Therefore, in view of the current situation as described above, the object of the present invention is to apply a combination of a press-formable shape and a layered member structure while paying attention to excellent properties that can exhibit high strength and rigidity of a stampable base material. Accordingly, an object of the present invention is to provide a panel member suitable for use in various fields that can realize excellent productivity.
上記課題を解決するために、本発明に係るパネル部材は、面状のパネル部材であって、上面を形成する上層部材、下面を形成する下層部材、上層部材と下層部材の間に介在される中層部材の3種の部材、または、上面を形成する中層部材、下面を形成する下層部材の2種の部材の接合構造に構成され、前記上層部材、下層部材が、平坦面を有する面構造体からなり、前記中層部材が、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体からなることを特徴とするものからなる。 In order to solve the above problems, a panel member according to the present invention is a planar panel member, and is interposed between an upper layer member that forms an upper surface, a lower layer member that forms a lower surface, and an upper layer member and a lower layer member. A surface structure in which three types of members of the middle layer member, or a middle layer member that forms the upper surface, and a lower layer member that forms the lower surface are joined to each other, and the upper layer member and the lower layer member have a flat surface. The intermediate layer member is composed of a concavo-convex press structure in which a structure having a continuous concavo-convex shape is formed by press molding of a stampable substrate made of a planar substrate.
このような本発明に係るパネル部材においては、複数の層状部材の積層接合構造に構成されるので、パネル部材を、構造的に、平坦面を有する外面を形成する上層部材、下層部材と、主として強度、剛性を担う中層部材とに、容易に機能を分離して構成することが可能になる。これらのうち中層部材は、連続的な凹凸形状を有する凹凸プレス構造体からなるので、構造的に高い強度、剛性を発現可能である。この高い強度、剛性を発現可能な連続的な凹凸形状を有する構造が、面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成されるので、換言すれば、スタンパブル基材のプレス成形により形成可能な凹凸形状が中層部材の凹凸形状として採用され、スタンパブル基材のプレス成形では形成困難なリブ等の立設は不要とされるので、所望の形状への成形を問題なく容易に行うことが可能になり、優れた生産性が確保される。その結果、優れた生産性をもって製造可能で、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材が実現される。 In such a panel member according to the present invention, since it is configured in a laminated joining structure of a plurality of layered members, the panel member is structurally composed of an upper layer member and a lower layer member that form an outer surface having a flat surface. It is possible to easily separate the functions from the middle layer member that bears strength and rigidity. Among these, the middle layer member is composed of a concavo-convex press structure having a continuous concavo-convex shape, and therefore can exhibit high strength and rigidity structurally. This structure with continuous unevenness capable of developing high strength and rigidity is formed by press molding of a stampable substrate made of a planar substrate. In other words, it can be formed by press molding of a stampable substrate. As the uneven shape is adopted as the uneven shape of the middle layer member, it is not necessary to stand up ribs etc. that are difficult to form by press forming of stampable base material, so it can be easily formed into the desired shape without problems And excellent productivity is secured. As a result, a panel member that can be manufactured with excellent productivity and can exhibit high strength and rigidity is realized.
上記本発明に係るパネル部材においては、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなることが好ましい。繊維強化樹脂は、軽量でありながら高い強度、剛性を発現可能な材料であるから、少なくとも中層部材を繊維強化樹脂から構成することにより、パネル部材全体の軽量化をはかりつつ、所望の強度、剛性を発現可能となる。 In the panel member according to the present invention, it is preferable that at least the middle layer member is made of a fiber reinforced resin. Since the fiber reinforced resin is a material that is lightweight and can exhibit high strength and rigidity, at least the middle layer member is made of fiber reinforced resin to achieve the desired strength and rigidity while reducing the weight of the entire panel member. Can be expressed.
また、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなる場合、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維が、不連続に切断された強化繊維を混綿したマットからなる形態を採用することができる。このようなマットを含むことにより、中層部材成形用のスタンパブル基材をプレス成形する際、強化繊維の適切な分布状態を維持しつつ、強化繊維を樹脂とともに良好に流動させることが可能になり、プレス成形後の中層部材、ひいてはパネル部材全体の強度、剛性の均一化を促進することが可能になる。 Further, when at least the middle layer member is made of a fiber reinforced resin, it is possible to adopt a form in which the reinforcing fiber constituting the fiber reinforced resin is made of a mat in which the reinforcing fibers cut discontinuously are mixed. By including such a mat, it becomes possible to flow the reinforcing fibers together with the resin while maintaining an appropriate distribution state of the reinforcing fibers when press forming the stampable base material for forming the middle layer member. It becomes possible to promote the uniformity of the strength and rigidity of the intermediate layer member after press molding, and thus the entire panel member.
また、少なくとも上記中層部材が繊維強化樹脂からなる場合、該繊維強化樹脂を構成する強化繊維としては、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等、あるいはこれらの組み合わせを使用可能であるが、とくに高い強度、剛性を発現可能で、それらの特性の設計も行いやすい炭素繊維を含むことが好ましい。 In addition, when at least the middle layer member is made of a fiber reinforced resin, carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, or a combination thereof can be used as the reinforcing fiber constituting the fiber reinforced resin, but particularly high strength. In addition, it is preferable to include carbon fibers that can exhibit rigidity and are easy to design their properties.
また、本発明に係るパネル部材において、上記スタンパブル基材としては、プレス成形により上述したような凹凸プレス構造体からなる中層部材を形成可能なスタンパブル基材であれば特に限定されないが、成形の容易性等の観点から、熱可塑性樹脂と強化繊維で構成されたスタンパブル基材からなることが好ましい。 In the panel member according to the present invention, the stampable base material is not particularly limited as long as it is a stampable base material capable of forming an intermediate layer member composed of the uneven press structure as described above by press molding. From the viewpoint of properties, etc., it is preferably made of a stampable base material composed of a thermoplastic resin and reinforcing fibers.
また、上記中層部材を構成する凹凸プレス構造体としては、凹凸形状が縦横両方向に連接された構造、または、凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造のいずれの形態も採り得る。さらに、面状基材からなるスタンパブル基材のプレス成形により形成可能な連続的な凹凸形状であれば、任意の凹凸形状を採り得る。 Moreover, as the uneven | corrugated press structure which comprises the said intermediate | middle layer member, any form of the structure where the uneven | corrugated shape was connected in both the vertical and horizontal directions, or the structure where the uneven | corrugated shape was connected in any one of the vertical and horizontal directions can be taken. Furthermore, any irregular shape can be adopted as long as it is a continuous irregular shape that can be formed by press molding of a stampable substrate made of a planar substrate.
また、本発明に係るパネル部材においては、上記中層部材は、1層のみ設けることもできるし、複数層設けることもできる。上記の如く中層部材を構成する凹凸プレス構造体の凹凸形状が縦横両方向に連接された構造の場合には、1層のみの中層部材であっても、縦横両方向に高い強度、剛性を発現可能である。また、中層部材を構成する凹凸プレス構造体の凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造の場合には、凹凸形状が異なる方向となるように2層以上の中層部材の積層構成とすることにより、異なる方向のすべてについて高い強度、剛性を発現可能となる。ここで後者のような形態の場合では、前者の場合に比べ、各中層部材のプレス成形の容易化をはかることが可能である。 Moreover, in the panel member which concerns on this invention, the said intermediate | middle layer member can also provide only one layer, and can also provide multiple layers. In the case where the uneven shape of the uneven press structure constituting the middle layer member is connected in the vertical and horizontal directions as described above, high strength and rigidity can be expressed in both the vertical and horizontal directions even if the intermediate layer member is only one layer. is there. Further, in the case where the uneven shape of the uneven press structure constituting the middle layer member is connected in any one of the vertical and horizontal directions, the laminated structure of two or more middle layer members so that the uneven shape is in a different direction By doing so, high strength and rigidity can be expressed in all different directions. Here, in the case of the latter form, it is possible to facilitate the press forming of each intermediate layer member as compared to the former case.
また、本発明に係るパネル部材においては、上記上層部材および下層部材についても、上記のようなスタンパブル基材をプレス成形した部材から構成することができる。上層部材や下層部材は、少なくとも一部に平坦面を有する面構造体からなるが、上層部材や下層部材の周縁部まで考慮すると、必ずしも、全体にわたって平坦面を有する面構造体に構成されるとは限らない。したがって、そのような場合においても、スタンパブル基材をプレス成形した部材から上層部材や下層部材を構成すると、上層部材や下層部材の成形まで容易化され、パネル部材全体としての生産性が大幅に高められる。 In the panel member according to the present invention, the upper layer member and the lower layer member can also be configured from members obtained by press-molding the stampable base material as described above. The upper layer member and the lower layer member are composed of a surface structure having a flat surface at least partially. However, when considering the peripheral portion of the upper layer member and the lower layer member, the upper layer member and the lower layer member are not necessarily configured as a surface structure having a flat surface throughout. Is not limited. Therefore, even in such a case, if the upper layer member or the lower layer member is configured from the press molded member of the stampable base material, the molding of the upper layer member or the lower layer member is facilitated, and the productivity of the entire panel member is greatly increased. It is done.
また、本発明において、上記スタンパブル基材としては、等方性の物性(例えば、等方性の機械特性)を示す基材からなることが好ましい。このようなスタンパブル基材を用いて上記中層部材を形成すれば、さらには、このようなスタンパブル基材を用いて上記上層部材および下層部材も形成すれば、パネル部材全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。 In the present invention, the stampable substrate is preferably composed of a substrate exhibiting isotropic physical properties (for example, isotropic mechanical properties). If the intermediate layer member is formed using such a stampable base material, and if the upper layer member and the lower layer member are also formed using such a stampable base material, the strength and rigidity of the entire panel member are made uniform. Can be further promoted.
また、上記スタンパブル基材を、シート状基材を複数枚積層した積層体として構成すれば、該スタンパブル基材を用いて形成する中層部材、さらには上層部材および下層部材の物性を所望の物性により容易に制御しやすくなり、ひいては、パネル部材全体の物性を所望の物性に一層容易に制御しやすくなる。このような積層体を構成するためのシート状基材を用いる場合にも、該シート状基材としては、等方性の物性を示す基材からなることが好ましい。このようなシート状基材を用いて上記積層体からなるスタンパブル基材を構成すれば、そのスタンパブル基材を用いて形成される上記中層部材、さらには上記上層部材および下層部材の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になり、ひいては、パネル部材全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。 Further, if the stampable base material is configured as a laminate in which a plurality of sheet-like base materials are laminated, the physical properties of the intermediate layer member, and further, the upper layer member and the lower layer member formed by using the stampable base material, depending on the desired physical properties. It becomes easy to control easily and by extension, it becomes easier to control the physical property of the whole panel member to a desired physical property. Also when using the sheet-like base material for comprising such a laminated body, it is preferable that this sheet-like base material consists of a base material which shows an isotropic physical property. If a stampable base material composed of the laminate is configured using such a sheet-like base material, the strength and rigidity of the intermediate layer member formed using the stampable base material, and further, the upper layer member and the lower layer member are improved. It becomes possible to further promote the homogenization, and consequently to further promote the homogenization of the strength and rigidity of the entire panel member.
このような本発明に係るパネル部材は、実質的にあらゆる用途に適用可能であり、とくに、軽量化や高強度化,高剛性化の要求の強い車両用パネル部材として好適なものである。 Such a panel member according to the present invention can be applied to virtually any application, and is particularly suitable as a vehicle panel member that is required to be lighter, stronger, and more rigid.
このように、本発明に係るパネル部材によれば、軽量化等をはかりつつ、スタンパブル基材のプレス成形により形成できる凹凸プレス構造体からなる中層部材を設けることにより、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材を実現でき、しかもそのパネル部材を優れた生産性をもって製造することができる。 As described above, according to the panel member of the present invention, high strength and rigidity can be realized by providing an intermediate layer member made of a concavo-convex press structure that can be formed by press molding of a stampable base material while reducing weight. A panel member can be realized, and the panel member can be manufactured with excellent productivity.
とくに大量生産が要求される用途に対しても、確実にかつ容易に要求に応えることができるようになる。 In particular, even for applications that require mass production, it becomes possible to meet the requirements reliably and easily.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係るパネル部材の適用例を示しており、本例では、車両1の車体下部に設けられるパネル部材2が例示されている。このようなパネル部材2は、例えば図2〜図4に示すように構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an application example of a panel member according to the present invention. In this example, a
図2にパネル部材の分解斜視図(A)および組立後の斜視図(B)として示す実施態様においては、面状のパネル部材3は、上面を形成する上層部材4、下面を形成する下層部材5、上層部材4と下層部材5の間に介在される中層部材6の3種の部材の積層、接合構造に構成されている。上層部材4と下層部材5は、平坦面7、8を有する面構造体から構成されている。中層部材6は、連続的な凹凸形状を有する構造を面状基材からなるスタンパブル基材(シート状のスタンパブル基材)のプレス成形により形成した凹凸プレス構造体9から構成されており、本実施態様においては、凹凸プレス構造体9が、凹凸形状が縦横両方向に連接された構造に構成されている。各凹凸形状部分は、ハット形の断面形状を有している。また、本実施態様においては、中層部材6と、上層部材4および下層部材5は、すべて、炭素繊維を含む繊維強化樹脂からなり、上層部材4および下層部材5もスタンパブル基材のプレス成形により形成されている。強化繊維としての炭素繊維は、不連続に切断された炭素繊維を混綿したマットに構成されており、繊維長は例えば1〜50mmの範囲と、スタンパブル基材の段階にて、従来の射出成形品における繊維長よりも長く設定されている。
In the embodiment shown in FIG. 2 as an exploded perspective view (A) of the panel member and a perspective view (B) after assembly, the planar panel member 3 includes an
このようなパネル部材3においては、平坦面7、8を有する上層部材4と下層部材5により、周囲や載置部品に対して所望の外面が形成され、それらの間に介在された凹凸プレス構造体9からなる中層部材6により主として、パネル部材3に求められる強度、剛性が発現される。したがって、パネル部材3として必要な外面形状と強度、剛性の両方がこれら部材の積層構成によって満たされる。また、本実施態様では、中層部材6、上層部材4および下層部材5は、すべて、炭素繊維を含む繊維強化樹脂から構成されているので、パネル部材3全体としての強度、剛性が高く確保されつつ軽量性も確保される。そして、構造的に高い強度、剛性を発現する中層部材6は、全体として面状の形状を保ったままハット形断面形状部が連接された凹凸プレス構造体9に形成されるので、リブ等を立設する必要はなく、シート状の面状基材からなるスタンパブル基材を材料として使用し、それをプレス成形することによって問題なく容易に形成される。換言すれば、スタンパブル基材のプレス成形により問題なく形成され得る凹凸形状の構造体として成形されている。したがって、優れた生産性が確保されつつ、高い強度、剛性を発現可能なパネル部材3が実現される。
In such a panel member 3, the
そして前述したように、上記スタンパブル基材として、等方性の物性を示す基材を用いて上記中層部材6、さらには、上記上層部材4および下層部材5を形成すれば、パネル部材3全体の強度、剛性の均一化を促進することが可能である。また、スタンパブル基材として、シート状基材を複数枚積層した積層体を用いれば、上記中層部材6、さらには、上記上層部材4および下層部材5を所望の物性に容易に制御しやすくなり、ひいては、パネル部材3全体の物性を所望の物性に容易に制御しやすくなる。さらに、このような積層体を構成するためのシート状基材として等方性の物性を示す基材を用いれば、そのスタンパブル基材を用いて形成される上記中層部材6、さらには上記上層部材4および下層部材5の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になり、ひいては、パネル部材3全体の強度、剛性の均一化を一層促進することが可能になる。
As described above, if the
図3は、本発明の別の実施態様に係るパネル部材11を、パネル部材の分解斜視図(A)および組立後の斜視図(B)として示している。本実施態様においては、中層部材は、凹凸形状が縦横のいずれか一方向に連接された構造を有する凹凸プレス構造体14、15に形成された2枚の中層部材12、13からなる。中層部材12、13を構成する凹凸プレス構造体14、15の凸条および凹条の延在方向は、互いに交差、とくに直交する方向に設定されている。その他の構成は図2に示した実施態様に準じるので、図2で付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 3 shows a
このような構成においても、シート状の面状基材からなるスタンパブル基材を材料として使用し、それをプレス成形することによって、凹凸プレス構造体14、15からなる中層部材12、13がそれぞれ問題なく容易に成形される。本実施態様においては、各凹凸プレス構造体14、15は、それぞれ、凹凸形状が一方向に連接された構造に形成されればよいので、ハット形断面構造の図2に示した形態よりも成形は一層容易化されている。そして、2枚の凹凸プレス構造体14、15からなる中層部材12、13を、凹凸延在方向が異なる方向となるように積層することで、図2に示した形態と同様の強度、剛性を発現可能となっている。その他の作用、効果は図2に示した実施態様に準じる。
Even in such a configuration, by using a stampable base material made of a sheet-like planar base material as a material and press-molding it, the
図4は、本発明のさらに別の実施態様に係るパネル部材21を、パネル部材の分解斜視図(A)および組立後の斜視図(B)として示している。本実施態様においては、上層部材は設けられず、図2に示したのと同等の下層部材5と中層部材6の2種の部材の積層、接合構造に構成されている。上面に凹凸構造が露出していてもよい場合には、このような2層構造のパネル部材21とすることが可能である。その他の構成は図2に示した実施態様に準じるので、図2で付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 4 shows a
このような構成においても、凹凸プレス構造体9からなる中層部材6により、主としてパネル部材21に求められる強度、剛性が発現されるので、図2に示したパネル部材3と同等の高い強度、剛性が得られる。その他の作用、効果は図2に示した実施態様に準じる。
Even in such a configuration, the strength and rigidity required mainly for the
上記のような種々の形態に構成可能な本発明に係るパネル部材においては、例えば図5に示すような外部からの荷重に対して高い強度、剛性を発現できる。図5では、上記各実施態様のうち、図2に示したパネル部材3について例示するが、図3、図4に示した実施態様に係るパネル部材11、21でも同様に高い強度、剛性を発現できる。図5において、パネル部材3は、前方からの荷重31(例えば、車両における前突荷重)や側方からの荷重32(例えば、車両における側突荷重)、さらには曲げ荷重33に対して、高い強度、剛性を発現できる。
In the panel member which concerns on this invention which can be comprised in the above various forms, high intensity | strength and rigidity can be expressed with respect to the load from the outside as shown, for example in FIG. FIG. 5 illustrates the panel member 3 shown in FIG. 2 among the above embodiments, but the
本発明に係るパネル部材は、あらゆる分野に適用可能であり、生産性に優れていることから、とくに大量生産が求められる分野のパネル部材(例えば、車両用パネル部材)として好適なものである。 The panel member according to the present invention can be applied to all fields and is excellent in productivity. Therefore, the panel member is particularly suitable as a panel member (for example, a vehicle panel member) in a field requiring mass production.
1 車両
2、3、11、21 パネル部材
4 上層部材
5 下層部材
6、12、13 中層部材
7、8 平坦面
9、14、15 凹凸プレス構造体
31 前方からの荷重
32 側方からの荷重
33 曲げ荷重
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