JP3811080B2

JP3811080B2 - 高剛性パネル

Info

Publication number: JP3811080B2
Application number: JP2002028340A
Authority: JP
Inventors: 洋二塙
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003231194A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材、航空機および車両等の構造物の床面、壁面、天井又は屋根等に使用される高剛性パネルに関し、更に詳しくは多数の凸部を有するパネルを重ね合わせて構成され、軽量で、且ついずれの方向に対しても高い剛性を有する積層パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から建材、航空機および車両等の構造物のパネルに用いられる構造材には、ハニカム構造（ハニカムコア）のものが広く利用されている。このパネルは、２枚のパネル板の間にコア材を挟む３層構造になっており、軽量でありながら高剛性という優れた特性を有する。しかし、この３層構造のパネルであると、製造工程が煩雑で生産性が低いため、２枚のパネル板で形成される２層構造のパネルが提案されている。特開平９−１４１７６９号公報には、図１１に示すように、多数の凸部１０２を有するパネル１０３が２枚以上重ね合わされた積層パネルであって、各パネル１０３の凸部１０２が他のパネル１０３の一つ以上の凸部１０２に接合された高剛性パネル１０１が提案されている。このような高剛性パネルとすることで、外部からの荷重による変形に対して高い抵抗性を発揮することができると共に、製造が容易なものとすることができる。
【０００３】
ところが、上記の構成であると、パネル面内の凸部同士の間で大きな剪断変形が生じるため、外部から負荷される状況によっては、ある特定の方向に負荷される荷重に対して剛性が低下するという問題がある。そこで、特開平１１−３４８１５８号公報には、図１２に示すように、積層に際してパネル２０３の凸部２０２同士の中心をずらした状態で接合することによって、３個以上の凸部２０２同士を接合させたパネル積層体２０５からなる高剛性パネル２０１が提案されている。この場合には、凸部２０２を中心として少なくとも３方向に凸部２０２が接続された状態になるため、パネル面内のいずれの方向に対しても高い剛性を発揮させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、３個以上の凸部２０２同士を接合させようとすると、凸部２０２を極めて高精度に製造する必要があると共に、高精度に位置決めしながら接合する必要があるため、製造が困難であることから製作性および経済性に劣るという問題がある。
【０００５】
従って、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、いずれの方向に対しても剛性に優れ、且つ製造が容易である高剛性パネルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の高剛性パネルは、少なくとも２枚のパネル体を間隔を隔てて対向配置することにより形成された高剛性パネルにおいて、前記パネル体は、底部径が異なる錐形状の複数種の凸部を多数備え、且つ、少なくとも一方向において底部径が大小交互となるように前記凸部が設けられ、対向する一方のパネル体と他方のパネル体とは、底部径の異なる凸部の頂部同士を接合することにより一体とされていることを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、高剛性パネルを平面視したときに、底部径の異なる複数種の凸部を組み合わせることによって、対向する一方のパネル体の凸部と他方のパネル体の凸部との重複した領域を、従来のように１種の凸部を有したパネル体同士を接合して高剛性パネルとした場合よりも拡大させることができると共に、平面上の任意の方向の縦断面中に凸部の側面壁である傾斜面を必ず存在させることができる。これにより、高剛性パネルを十分に高い剛性とすることが可能になり、結果として剪断力が付与されたときの剪断変形を十分に防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の高剛性パネルは、請求項１において、前記頂部同士が接合される両凸部は、相似形の関係にされており、前記頂部の接合位置を前記一方のパネル体と前記他方のパネル体との間隔の中間位置から外すことにより異なる底部径に設定されていることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、簡単な構成により高剛性パネルを形成することができる。
【００１０】
請求項３に記載の高剛性パネルは、請求項１において、前記頂部同士が接合される凸部は、側面壁の傾斜角度を変更することにより異なる底部径に設定されていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、簡単な構成により高剛性パネルを形成することができる。
【００１２】
請求項４に記載の高剛性パネルは、請求項１ないし３の何れか１項において、前記パネル体の凸部は、底部径が２倍以上異なる大径および小径の２種類であることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、より大きな剛性を得ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の高剛性パネルは、請求項１ないし４の何れか１項において、前記頂部同士が接合される凸部は、底部から頂部までの高さが２倍以上異なることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、より大きな剛性を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
【００１７】
本実施の形態に係る高剛性パネル１は、図１に示すように、第１パネル体２と第２パネル体３とを一定間隔で対向配置することにより形成されている。第１パネル体２の対向面２ａには、大きな底部径の第１凸部４と小さな底部径の第２凸部５とが形成されている。一方、第２パネル体３の対向面３ａには、大きな底部径の第３凸部６と小さな底部径の第４凸部７とが形成されている。尚、第１凸部４と第３凸部６、および第２凸部５と第４凸部７は同じ大きさに設定されている。
【００１８】
図２に示すように、第１パネル体２の面内においては、隣接する第１凸部４同士の底面部４ｂの中心を結んだ形状が正方形（図中二点鎖線）をなすように、全第１凸部４が等間隔で配置されている。また、第２凸部５は、底面部５ｂの中心が上記の正方形の中心（重心）に位置するように配置されている。一方、第２パネル体３の面内においては、隣接する第４凸部７同士の底面部７ｂの中心を結んだ形状が正方形（図中二点鎖線）をなすように、全第４凸部７が配置されており、この正方形の中心（重心）に第３凸部６の底面部６ｂの中心が位置されている。そして、第１パネル体２における第１凸部４および第２凸部５と第２パネル体３における第４凸部７および第３凸部６とは、頂部同士がそれぞれ接合されることによって、第１パネル体２および第２パネル体３を一定間隔で対向配置した状態に維持している。
【００１９】
上記の第１〜第４凸部４〜７を詳細に説明すると、第１凸部４は、図３に示すように、円形の底面部４ｂの底部径がｒ４で、高さｈ４の錐形状に形成されている。第２凸部５は、円形の底面部５ｂの底部径がｒ５で、高さｈ５の錐形状に形成されている。第３凸部６は、円形の底面部６ｂの底部径がｒ６で、高さｈ６の錐形状に形成されている。第４凸部７は、円形の底面部７ｂの底部径がｒ７で、高さｈ７の錐形状に形成されている。そして、第１パネル体２側の第１凸部４と第２パネル体３側の第３凸部６とは、同一の形状およびサイズとなるように、底部径ｒ４・ｒ６および高さｈ４・ｈ６が同一値に設定されている。また、第１パネル体２側の第２凸部５と第２パネル体３側の第４凸部７とは、同一の形状およびサイズとなるように、底部径ｒ５・ｒ７および高さｈ５・ｈ７が同一値に設定されている。さらに、第１パネル体２および第２パネル体３を一定間隔で対向配置させるように、第１凸部４の高さｈ４と第４凸部７の高さｈ７との合計値と、第２凸部５の高さｈ５と第３凸部６の高さｈ７との合計値とが同一値に設定されている。
【００２０】
また、第１凸部４の低部径ｒ４は、第２凸部５の底部径ｒ５の２倍に設定されている。これにより、図５に示すように、第１凸部４の底面部４ｂと第２凸部５の底面部５ｂとを接するように配置すると、底面部４ｂ・４ｂ間の中心間距離Ｄは、底面部４ｂの底部径ｒ４の１．０６倍の距離となり、ほぼ第１凸部４・４同士が干渉する限界まで近づけて配置することが可能になる。尚、第１凸部４および第３凸部６の高さｈ４・ｈ６が第２凸部５および第４凸部７の高さｈ５・ｈ７の２倍以上に設定されることが好ましい。この場合には、後述するように、剛性が高くなり、剪断変形に対して強いものとすることができる。
【００２１】
また、上記の頂部同士が接合される両凸部４・７および５・６は、相似形の関係にされている。即ち、第１凸部４を形成する側面部４ｃ（側面壁）の第１パネル体２の対向面２ａに対する角度と、第４凸部７を形成する側面部７ｃ（側面壁）の第２パネル体３の対向面３ａに対する傾斜角度とが等しいものとされている。また、第２凸部５を形成する側面部５ｃ（側面壁）の第１パネル体２の対向面２ａに対する傾斜角度と、第３凸部６を形成する側面部６ｃ（側面壁）の第２パネル体３の対向面３ａに対する傾斜角度とが等しいものとされている。そして、第１凸部４および第４凸部７は、頂部の接合位置を第１パネル体２と第２パネル体３との間の中間位置から外すことによって、異なる底部径ｒ４・ｒ７に設定されている。同様に、第２凸部５および第３凸部６においても、頂部の接合位置を第１パネル体２と第２パネル体３との間の中間位置から外すことによって、異なる底部径ｒ５・ｒ６に設定されている。このように、頂部同士が接合される第１〜第４凸部４〜７を相似の関係とすることで、極めて簡単な構成により高剛性パネル１を形成することができ、製造工程において、一つの型で平板を押して成型することが可能になっている。
【００２２】
上記の構成において、高剛性パネル１の動作について説明する。
図１に示すように、例えば高剛性パネル１の第１パネル体２に対して垂直方向に荷重が付与されると、この荷重は、図２に示すように、高剛性パネル１を紙面に対して垂直方向に剪断変形させるように剪断力が作用する。この際、高剛性パネル１は、底部径の異なる第１および第３凸部４・６と第２および第４凸部５・７とが組み合わされているため、平面視したときに、対向する一方の第１パネル体２の第１および第２凸部４・５と他方の第２パネル体３の第３および第４凸部６・７との重複した領域が、従来のように１種の凸部を有したパネル体同士を接合して高剛性パネルとした場合よりも拡大したものになっている。この結果、高剛性パネル１は、平面上の任意の方向の縦断面中に第１〜第４凸部４〜７の傾斜面となる側面部４ｃ〜７ｃが必ず存在することにより剪断力を伝え易くなり、高剛性パネル１全体として十分に高い剛性となっている。これにより、大きな荷重が付与された場合でも、剪断変形を十分に防止することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の高剛性パネル１を作成し、剛性を調査した。具体的には、２ｍ×１ｍ×０．１ｍの第１パネル体２および第２パネル体３を準備した。そして、各パネル体２・３に大きな底部径の第１および第３凸部４・６を５ｍｍの間隔を隔てて多数形成すると共に、これらの凸部４・６間に小さな底部径の第２および第４凸部５・７を多数形成した。
【００２４】
この際、第１凸部４〜第４凸部７は、表１および表２の関係を満たすように設定した。表１では２ｈ４/ｒ４＝１．０の一定とし、表２ではｈ７/ｈ４＝０．５４の一定とした。即ち、小さな底部径の凸部５・７の高さｈ７・ｈ５と大きな底部径の凸部４・６の高さｈ４・ｈ６との関係において、“ｈ７／ｈ４”（又はｈ５／ｈ６）が“１．０”、“１．１”、“０．５４”、“０．３０”、“０．２０”、“０．１０”の条件をそれぞれ満たすように設定した。さらに、第１および第３凸部４・７における高さｈ４・ｈ７と底面部ｒ４・ｒ７との関係において、“２ｈ４／ｒ４”（又は２ｈ７／ｒ７）が“２．０”、“１．０”、“０．５”の条件を満たすように設定した。
【００２５】
そして、上記の関係を満たした第１〜第４凸部４〜７を備えた第１パネル体２および第２パネル体３をそれぞれ作成した後、これらのパネル体２・３を対向配置し、第１凸部４および第４凸部７の頂部同士と第２凸部５および第３凸部６の頂部同士を接合して一体化することによって、８種類の高剛性パネル１を作成した。
【００２６】
次に、各高剛性パネル１に対して、曲げ荷重下での最大たわみを測定した。この荷重を最大たわみで除したものを剛性と表記し、表１及び表２に示す。表１においては、ｈ７/ｈ４＝１．０の時の剛性を１．０として無次元化している。表２においては、２ｈ４/ｒ４＝１．０の時の剛性を１．０として無次元化している。これにより、大きな底部径の凸部４・６の高さｈ４・ｈ６が小さな底部径の凸部５・７の高さｈ７・ｈ５の２倍以上になると、剛性が急激に増加することが明らかになった。また、第１および第３凸部４・７における高さｈ４・ｈ７と底面部ｒ４・ｒ７との比が大きくなるほど剛性が増加することが明らかになった。また、この比を小さくすれば、第１〜第４凸部４〜７の数量が減少するため、製作を容易にすることができるが、比が０．５以下に低下すると、剛性が０．６未満になるため、剛性が１．０以上となるように、上記の比が“１．０”以上であることが望ましいことも明らかになった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
以上示したように、本実施形態の高剛性パネル1は、２枚の第１パネル体２および第２パネル体３を一定間隔で対向配置することにより形成されたものであり、第１および第２パネル体２・３は、底部径が異なる錐形状の複数種の凸部を多数備えており、対向する一方の第１パネル体２と他方の第２パネル体３とは、底部径の異なる第１〜第４凸部４〜７の頂部同士を接合することにより一定間隔に維持された構成にされている。
【００３０】
これにより、対向する一方の第１パネル体２の第１および第２凸部４・５と他方の第２パネル体３の第３および第４凸部６・７との重複した領域を拡大させることができると共に、平面上の任意の方向の縦断面中に第１〜第４凸部４〜７の傾斜面４ｃ〜７ｃを必ず存在させることができる。従って、高剛性パネル１を十分に高い剛性とすることが可能になり、結果として剪断力が付与されたときの剪断変形を十分に防止することができる。
【００３１】
尚、本実施形態においては、第１パネル体２および第２パネル体３からなる２枚のパネル体で高剛性パネル１を形成しているが、これに限定されることはなく、２枚以上のパネル体で高剛性パネル１が形成されていても良い。また、本実施形態においては、図３に示すように、第１凸部４と第３凸部６、および第２凸部５と第４凸部７との大きさ（形状およびサイズ）が等しいものとしたが、これに限定されるものではない。即ち、第１凸部４と第４凸部７との高さの合計（ｈ４+ｈ７）と、第２凸部５と第３凸部６との高さの合計（ｈ５+ｈ６）が等しければ、第１凸部４と第３凸部６、および第２凸部５と第４凸部７との大きさが異なっていてもよい。但し、本実施形態のように、それぞれの大きさが等しいものとすると、第１パネル体２・３に凸部を形成したり、２枚のパネルを重ね合わせる工程が簡易となり、製造が容易なものとなる。また、第１〜第４凸部４〜７は、投影が円形状に形成されているが、楕円形状や多角形状であっても良い。
【００３２】
また、本実施形態においては、図２に示すように、第１パネル体２の面内において、隣接する大きい第１凸部４の底面部４ｂの中心が正方形をなすように第１凸部４を配置し、この正方形の中心（重心）位置に、小さい第２凸部５の底面部５ｂの中心を配置した場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、第１パネル体２の面内において、第１凸部４は底面部４ｂの中心が正三角形（図中２点鎖線）をなすように配置され、この正三角形の中心（重心）位置に、第２凸部５の底面部５ｂの中心が配置されているものであってもよい。この場合にも剛性に優れた高剛性パネル１を得ることができる。このように、凸部の配置は正多角形とすることが配置の効率・剛性の面からも好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３３】
また、図３に示すように、本実施形態の高剛性パネル１は、頂部同士が接合される両凸部４・７および５・６は、相似形の関係にされており、頂部の接合位置を中間位置から外すことにより異なる底部径に設定されている。これにより、極めて簡単な構成により高剛性パネル１を形成することができる。
【００３４】
尚、本実施形態においては、頂部同士が接合される凸部同士が相似形である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、頂部同士が接合される凸部は、側面壁の傾斜角度を変更することにより異なる底部径に設定されているものであってもよい。即ち、図７および図８に示すように、大きい凸部２４と小さい凸部２５とは、側面部２４ｃの第１パネル体２２に対する傾斜角度αと、凸部２７の側面部２７ｃの第１パネル体２３に対する傾斜角度βとを変更することにより、異なる底部径ｒ２４・ｒ２７に設定されていても良い。これにより、極めて簡単な構成により高剛性パネル２１を形成することができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、頂部同士の接合位置をパネル体同士の中間位置から外しているが、これに限定されるものでもない。即ち、図９および図１０に示すように、傾斜角度α・βが調節されることによって、頂部同士の接合位置がパネル体同士の中間位置とされていても良い。これにより、製造工程においてパネル体同士を容易に重ね合わせることができる。更に、頂部同士を接合する凸部の高さの合計の複数備えることによって、パネル体に段差を持たせることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、高剛性パネルを平面視したときに、底部径の異なる複数種の凸部を組み合わせることによって、対向する一方のパネル体の凸部と他方のパネル体の凸部との重複した領域を、従来のように１種の凸部を有したパネル体同士を接合して高剛性パネルとした場合よりも拡大させることができると共に、平面上の任意の方向の縦断面中に凸部の傾斜面を必ず存在させることができる。これにより、高剛性パネルを十分に高い剛性とすることが可能になり、結果として剪断力が付与されたときの剪断変形を十分に防止することができる。
【００３７】
請求項２の発明によると、簡単な構成により高剛性パネルを形成することができる。
【００３８】
請求項３の発明によると、簡単な構成により高剛性パネルを形成することができる。
【００３９】
請求項４の発明によると、より大きな剛性を得ることができる。
【００４０】
請求項５の発明によると、より大きな剛性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高剛性パネルの斜視図である。
【図２】高剛性パネルを上面視した図および断面図である。
【図３】図１のＡ―Ａ矢視断面図である。
【図４】図１のＢ―Ｂ矢視断面図である。
【図５】高剛性パネルの凸部の拡大図である。
【図６】高剛性パネルの上面視した図である。
【図７】高剛性パネルの上面視した図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図９】高剛性パネルの上面視した図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１１】従来の高剛性パネルの斜視図である。
【図１２】従来の高剛性パネルの斜視図である。
【符号の説明】
１高剛性パネル
２第１パネル体
３第２パネル体
４第１凸部
５第２凸部
６第３凸部
７第４凸部

Claims

少なくとも２枚のパネル体を間隔を隔てて対向配置することにより形成された高剛性パネルにおいて、
前記パネル体は、底部径が異なる錐形状の複数種の凸部を多数備え、且つ、少なくとも一方向において底部径が大小交互となるように前記凸部が設けられ、
対向する一方のパネル体と他方のパネル体とは、底部径の異なる凸部の頂部同士を接合することにより一体とされていることを特徴とする高剛性パネル。
前記頂部同士が接合される両凸部は、相似形の関係にされており、前記頂部の接合位置を前記一方のパネル体と前記他方のパネル体との間隔の中間位置から外すことにより異なる底部径に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高剛性パネル。
前記頂部同士が接合される凸部は、側面壁の傾斜角度を変更することにより異なる底部径に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の高剛性パネル。
前記パネル体の凸部は、底部径が２倍以上異なる大径および小径の２種類であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の高剛性パネル。
前記頂部同士が接合される凸部は、底部から頂部までの高さが２倍以上異なることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の高剛性パネル。