JP4988993B2 - Heat insulator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートインシュレータの剛性を高めるための構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
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。
【0004】
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)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0006】
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。
【0007】
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ヒートインシュレータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、アルミニウム板または鋼板を、幅方向の断面が山形形状に湾曲して形成されたヒートインシュレータであって、前記幅方向に沿って突出して形成されると共に、前記幅方向に直交する長さ方向に所定間隔をおいて複数に配置されたビードと、これらの隣接するビード同士の間に連続して配置され、前記幅方向に沿って延設されると共に、前記ビードよりも前記長さ方向の幅寸法が小さい複数の凹凸と、を備え、前記ビードは、表面が平滑に形成され、前記凹凸の前記長さ方向に沿った断面形状は、複数の直線部を連続して繋げた台形波型形状に形成されていることを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ビードおよび凹凸は、同一の成形工程で成形されることを特徴とする。
【0010】
従って、請求項1記載の発明によれば、波型形状の凹凸をヒートインシュレータに形成すると、該ヒートインシュレータの凹凸が延びる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の薄肉化と軽量化を図ることができる。
【0011】
請求項2記載の発明によれば、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。
【0012】
【発明の実施の形態】
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。
【0013】
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。
【0014】
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)。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
而して、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。
【0022】
ところで、一般に製品の剛性は下式で表される。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
又、本実施の形態では、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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
【発明の効果】
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、波型形状の凹凸をヒートインシュレータに形成すると、該ヒートインシュレータの凹凸が延びる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。
【0038】
請求項2記載の発明によれば、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という効果が得られる。
【0039】
【図面の簡単な説明】
【図1】 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。
【図2】 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。
【図3】 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4】 図3のA−A線断面図である。
【図5】 波型形状の凹凸の断面形状を示す拡大断面図である。
【図6】 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。
【図7】 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。
【図8】 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。
【図9】 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。
【図10】 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。
【図11】 従来例1に係るヒートインシュレータの斜視図である。
【図12】 従来例2に係るヒートインシュレータの斜視図である。
【符号の説明】
1 ヒートインシュレータ
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
21 サイレンサインシュレータ [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure for increasing the rigidity of a heat insulator .
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 11, an
[0003]
However, since the
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 12, in order to ensure sufficient rigidity without increasing the plate thickness, a metal plate on which a large number of circular convex portions 201a are formed in advance by embossing is formed by a mold having a mold gap. In addition, a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0006]
Further, in the
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose of the process is to provide a heat insulator that can efficiently increase the rigidity in the required direction without incurring an increase in cost, thereby achieving reduction in thickness and weight. It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a heat insulator in which an aluminum plate or a steel plate is formed with a cross-section in the width direction curved in a chevron shape, and protrudes along the width direction. And a plurality of beads arranged at a predetermined interval in the length direction orthogonal to the width direction, and the beads arranged continuously between these adjacent beads, extending along the width direction. while being provided with a plurality of irregularities width of the longitudinal direction smaller than the bead, the bead surface is smoothly formed, the cross-sectional shape along said length direction of said irregularities, It is formed in the trapezoid wave shape shape which connected the some linear part continuously .
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the bead and the unevenness are formed in the same forming step .
[0010]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, by forming an uneven corrugated shape heat insulator, said the rigidity of the heat insulator irregularities extending direction is increased, the required direction of stiffness without increasing the cost The heat insulator can be made thinner and lighter.
[0011]
According to invention of
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0013]
1 is a perspective view of a heat insulator for an automobile having a highly rigid structure according to the present invention, FIG. 2 is a side view of the heat insulator, FIG. 3 is a plan view of the heat insulator, and FIG. 4 is a line AA in FIG. Sectional drawing and FIG. 5 are enlarged sectional views showing the sectional shape of corrugated irregularities.
[0014]
As shown in FIG. 1, an automotive heat insulator (heat shield plate) 1 according to the present embodiment covers a
[0015]
In addition, mounting bosses 1b are integrally projected at three positions, both ends and an intermediate portion in the length direction (X direction in the drawing) of the upper surface of the heat insulator 1, and bolt insertion holes are provided at the center of each mounting boss 1b. 1c is perforated.
[0016]
Thus, in the heat insulator 1 according to the present embodiment, a large number of
[0017]
By the way, the gap between the
[0018]
Therefore, in the present embodiment, a necessary number of the
[0019]
The heat insulator 1 having the above configuration is integrally formed by press forming of a steel plate or an aluminum plate, but the dimensions of the
[0020]
Therefore, it is not necessary to add a new process to the forming process of the
[0021]
Thus, the heat insulator 1 integrally formed by press forming of a steel plate or an aluminum plate is attached to the lower surface of the vehicle body by a bolt (not shown) inserted from below into a bolt insertion hole 1c formed in the mounting boss 1b. As described above, the
[0022]
By the way, the rigidity of a product is generally expressed by the following equation.
[0023]
I × E (4)
Where I: secondary moment of inertia (value determined by product shape)
E: Young's modulus (coefficient determined by material properties)
Conventionally employed beads to increase the rigidity of a product aim to increase the value of the moment of inertia by changing the shape of the product.
[0024]
On the other hand, a convex portion by embossing (hereinafter referred to as “embossed shape”) and a corrugated unevenness according to the present invention (hereinafter referred to as “corrugated shape”) are sufficiently smaller than the bead. When set, since the effect of increasing the rigidity can be obtained without greatly changing the shape of the product, it can be considered that the value of the Young's modulus E is artificially increased.
[0025]
Therefore, when the shape and number of beads cannot be secured sufficiently due to restrictions such as mounting space, and when it is desired to avoid an increase in the plate thickness of the material, which increases costs, the embossed shape and the corrugated shape according to the present invention are rigid. This is an effective way to increase
[0026]
However, there is a great difference in the directionality of the stiffness value between the embossed shape and the corrugated shape. Here, the rigidity values in the two orthogonal directions (X and Y directions) for the embossed shape and the corrugated shape with respect to the metal flat plate are shown in FIGS. 6A and 6B, where the rigidity value of the flat plate is 1. FIG.
[0027]
As shown to Fig.6 (a), in an embossed shape, a rigidity value does not show directionality but shows the same value (1.6) over all directions. The rigidity value is represented by the ratio of the flat plate as 1. On the other hand, in the corrugated shape, as shown in FIG. 6B, the rigidity value is very high (12) in the direction parallel to the wave (Y direction), but the direction orthogonal to the direction (X (Direction) shows a low stiffness value (0.85).
[0028]
Therefore, many chevron shapes are adopted as the shape of the heat insulator, and the rigidity value of the heat insulator having such a shape varies greatly depending on the direction.
[0029]
Here, the rigidity values in two orthogonal directions (X and Y directions) of the heat insulator as a flat plate, the heat insulator having an embossed shape, and the heat insulator having a corrugated shape are set to 1 as the rigidity value of the flat plate as shown in FIG. They are shown in a), (b), and (c), respectively.
[0030]
In the flat plate heat insulator shown in FIG. 7A, the rigidity value in the length direction (X direction) shows a high value (104), while the rigidity value in the width direction (Y direction) shows a very low value (2 ).
[0031]
In the heat insulator having the embossed shape shown in FIG. 7B, the rigidity values in the length direction (X direction) and the width direction (Y direction) are the rigidity values of the flat plate heat insulator shown in FIG. The stiffness value in the length direction (X direction) shows a high value (166), whereas the stiffness value in the width direction (Y direction) shows a very low value (3). In the same manner as the flat plate heat insulator shown in FIG.
[0032]
On the other hand, in the heat insulator according to the present invention having the corrugated shape shown in FIG. 7C, the rate of increase in the rigidity value in the width direction (Y direction) is increased to show a high value (25), The rigidity value in the length direction (X direction) is lower than that of the flat plate heat insulator shown in FIG. 7A and the heat insulator having the embossed shape shown in FIG. 7B (104, 166) (88). ).
[0033]
Thus, in the heat insulator 1 according to the present embodiment, the
[0034]
Further, in the present embodiment, since it is not necessary to add a processing step such as embossing as in the prior art , an increase in material can be prevented, and cost reduction and weight reduction can be achieved.
[0035]
In addition, as shown in FIG. 8, if a bead 5 having a predetermined width is formed in the length direction on the top of the heat insulator 1 in which a large number of
[0036]
Here, a form in which the present invention is applied to a floor heat insulator 11 for an automobile is shown in FIG. 9, and a form in which the present invention is applied to a
[0037]
【Effect of the invention】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, when the corrugated irregularities are formed on the heat insulator , the rigidity in the direction in which the irregularities of the heat insulator extend is increased, resulting in an increase in cost. Therefore, it is possible to efficiently increase the rigidity in the necessary direction without reducing the thickness and weight of the heat insulator .
[0038]
According to the second aspect of the present invention, it effects that to be able to avoid the costs associated with changing the gain and the material dimensions of the process is obtained.
[0039]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an automotive heat insulator having a highly rigid structure according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of an automotive heat insulator having a highly rigid structure according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an automotive heat insulator having a highly rigid structure according to the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a cross-sectional shape of corrugated irregularities.
FIG. 6 is a diagram showing rigidity values in the orthogonal directions (X and Y directions) of a flat plate having an embossed shape and a corrugated shape.
FIG. 7 is a diagram showing rigidity values in the orthogonal directions (X and Y directions) of an insulator having a flat plate and an embossed shape and a corrugated shape.
FIG. 8 is a partial perspective view of a heat insulator showing a combination example of corrugated irregularities and beads.
FIG. 9 is a perspective view showing an application example of the present invention to a floor heat insulator.
FIG. 10 is a perspective view showing an application example of the present invention to a silencer insulator.
FIG. 11 is a perspective view of a heat insulator according to Conventional Example 1.
12 is a perspective view of a heat insulator according to Conventional Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 heat insulator 1a width direction edge 1b of heat insulator 1b mounting boss 1c
Claims (2)
前記幅方向に沿って突出して形成されると共に、前記幅方向に直交する長さ方向に所定間隔をおいて複数に配置されたビードと、
これらの隣接するビード同士の間に連続して配置され、前記幅方向に沿って延設されると共に、前記ビードよりも前記長さ方向の幅寸法が小さい複数の凹凸と、を備え、
前記ビードは、表面が平滑に形成され、
前記凹凸の前記長さ方向に沿った断面形状は、複数の直線部を連続して繋げた台形波型形状に形成されていることを特徴とするヒートインシュレータ。An aluminum plate or a steel plate is a heat insulator formed by bending the cross section in the width direction into a chevron shape,
A plurality of beads that are formed to protrude along the width direction and are arranged at a predetermined interval in a length direction orthogonal to the width direction;
A plurality of concavities and convexities arranged continuously between these adjacent beads, extending along the width direction, and having a width dimension in the length direction smaller than the bead, and
The bead is formed with a smooth surface,
The cross-sectional shape along said length direction of the unevenness, the heat insulator, characterized in that it is formed in a trapezoidal wave shape obtained by connecting consecutively a plurality of straight portions.
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