JP5486713B1 - 遮蔽体及び遮蔽体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対向配置される二枚の金属板2,3と、これらの間に介在する板状の可撓性部材4と、を備える遮蔽体1Aであって、二枚の金属板2,3は、複数の凹凸構造をそれぞれ有し、可撓性部材4を介在させた状態において、二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間を形成させる隙間形成手段を備え、二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4の充填されない非充填空間5を有する構成としてある。
【選択図】図1
Description
このような遮蔽体は、エキゾーストマニホールドカバー、ヒートインシュレーターなどと称され、エンジン周りの他の部品や車外への熱、音の伝達を遮蔽するように構成されている。
また、遮蔽体は表面に凹凸構造を備え、これにより、遮蔽体自体の剛性と、それ自体の振動を抑制する制振性が向上するようになっている。
このような遮蔽体は、通常、二枚の金属板の間に可撓性部材を挟んだ状態で、所定の金型で押圧プレスされることにより所望する形状に成形加工される。
特許文献1記載の遮蔽体では、二枚の金属板の間に可撓性部材が隙間なく充填されている構成を有しており、そのため、断熱性及び制振性は、専ら可撓性部材の特性に依存することになる。
遮熱性、遮音性などの遮蔽体としての遮蔽特性を高めるためには、可撓性部材の板厚を増大させることが最も効果的であるが、そうすると、遮蔽特性が向上する反面、遮蔽体のコンパクト化が妨げられることになり、エンジンルーム内における収納性が低下するという問題があった。
遮蔽体1(1A〜1C)は、対向配置される二枚の金属板2,3と、これらの間に介在する板状の可撓性部材4と、をそれぞれ有し、二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間を形成させることにより、二枚の金属板の間に可撓性部材4の充填されない非充填空間5を有するという特徴を備えている。
このような特徴を備えるために、金属板2,3及び可撓性部材4は以下のように構成されている。
具体的には、金属板2は、図1に示すように、a方向から見たときに凸部21aと凹部22aとが交互に出現するとともに、a方向にほぼ直交するb方向から見たときに凸部21bと凹部22bとが交互に出現する凹凸構造を有している。
同様に、金属板3は、a方向から見たときに凸部31aと凹部32aとが交互に出現するとともに、b方向から見たときに凸部31bと凹部32bとが交互に出現する凹凸構造を有している。
このような構成を実現するためには、少なくとも二枚の金属板2,3それぞれの凹凸構造間の距離、すなわち、隣り合う凸部間又は凹部間の距離(ピッチ)が同一である必要がある。そのため、金属板2,3の各凹凸構造は、例えば、a方向から見たときに、隣接する凸部21a同士間の距離と、隣接する凹部32a同士間の距離は同じであり、b方向から見たときに、隣接する凸部21b同士間の距離と、隣接する凹部32b同士間の距離は同じとなっている。
また、図1に示す遮蔽体1Aでは、a方向から見たときの凹凸構造と、b方向から見たときの凹凸構造は、二枚の金属板2,3ともにそれぞれ同じ形状を有しており、可撓性部材4を介在させない状態で二枚の金属板2,3を重ね合わせたときには、一方の金属板の凹部に他方の金属板の凸部が隙間なく嵌り込んで密着するようになっている。
なお、凹凸構造間の距離が同じであれば、凹凸間の高低差(振幅)、凹凸形状(波形)などの凹凸構造の形状は異なってもよい。この場合、可撓性部材4を介在させない状態で二枚の金属板2,3を重ね合わせ、一方の金属板の凹部に他方の金属板の凸部が嵌り込んだときに二枚の金属板間に隙間が形成されることになるが、このような隙間が形成されるとしても相互に嵌め合い可能な関係を有しているものとする。
金属板2,3の凹凸構造が相互に凹凸嵌め合い可能な位置関係を有した状態とは、二枚の金属板2,3の一対の凹部と凸部が対峙する状態であって、図2(a)に示すように、例えば、凸部21aと凹部32aが対峙する状態、凹部22aと凸部31aが対峙する状態をいう。
このような状態で二枚の金属板2,3が対向配置されることにより、凸部同士(例えば、凸部21aと凸部31a)が対峙する位置関係を有した状態で対向配置されるよりも、遮蔽体1全体の厚みを薄くすることができ、遮蔽体1をコンパクトに形成することができる。
図1に示す遮蔽体1Aの可撓性部材4は、可撓性を有するものの、二枚の金属板2,3の間に挟まれた状態において凹凸構造に抗する弾性を保持することにより、凹凸構造の形状に適合(フィット)して密着しないようになっている。
このような可撓性部材4の凹凸構造の形状への適合度合いは、凹凸構造の形状、隣り合う凹凸構造間の距離、及び可撓性部材の特性の組合せによって変化する。
形態上の特性として、例えば、板厚が薄くなるほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しやすくなり、板厚が厚くなるほど凹凸構造の形状に適合しにくくなる。
また、物理的な特性として、例えば、柔らかいほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しやすくなり、硬くなるほど凹凸構造の形状に適合しにくくなる。
例えば、凹凸構造の凹部、凸部それぞれの曲率が小さいほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しやすくなり、凹凸構造の凹部、凸部それぞれの曲率が大きくなりV字形状に近くなるほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しにくくなる。
また、隣り合う凹凸構造間の距離(ピッチ)が広いほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しやすくなり、距離(ピッチ)が狭くなるほど可撓性部材4は凹凸構造の形状に適合しにくくなる。
このように凹凸構造の形状、隣り合う凹凸構造間の距離、及び可撓性部材の特性の組合せによって、可撓性部材4の凹凸構造に対する適合度合いが異なり、適合しやすくなったり、しにくくなったりする。
一方、可撓性部材4が凹凸構造に適合しにくくなると、二枚の金属板2,3の間に挟まれた状態において可撓性部材4が凹凸構造に抗する弾性を保持することができ、可撓性部材4の介在した二枚の金属板2,3の間には、可撓性部材4の充填されない隙間が形成されやすくなる。すなわち、可撓性部材4が凹凸構造に適合しにくいと、二枚の金属板2,3の対向する一対の凹凸間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間が形成されることになる。
このようなことから、図1に示す遮蔽体1Aでは、可撓性部材4が二枚の金属板2,3の間に挟まれた状態において凹凸構造に抗する弾性を保持することができ、凹凸構造に密着適合しない、凹凸構造の形状と、隣り合う凹凸構造間の距離と、可撓性部材の特性との組合せを選定してある(隙間形成手段)。
また、可撓性部材4の特性として、板厚を0.5〜12.0(mm)とし、面密度を300〜3000(g/m2)とし、ヤング率を1〜10000(N/mm2)としてある。
このような組合せにより、可撓性部材4が二枚の金属板2,3の間に挟まれた状態において凹凸構造に密着適合することなく、凹凸構造に抗する弾性を保持することができ、二枚の金属板2,3の間であって対向する一対の凹凸間には、図2に示すように、可撓性部材4の板厚×101〜1100%の幅の隙間S(0.6〜17.0mm)が形成されることになる。
本実施形態では、非充填空間5は、遮蔽体1の表面が凸部となる部分に対応して形成されている。
例えば、図2(a)に示すように、遮蔽体1Aの表面が凸部21a、凸部31aとなる部分に対応して非充填空間5が形成されている。
同様に、図2(b)に示すように、遮蔽体1Aの表面が凸部21b、凸部31bとなる部分に対応して非充填空間5が形成されている。
このように可撓性部材4の介在した二枚の金属板2,3の間に非充填空間5が形成されることにより、この非充填空間5を満たす空気層が熱抵抗となり熱の伝達が妨げられることから、遮蔽体1Aの遮熱特性が向上することになる。
例えば、図2(a)では、遮蔽体1Aの表面が凹部22a、凹部32aとなる部分に可撓性部材4が接触し、図2(b)では、遮蔽体1Aの表面が凹部22b、凹部32bとなる部分に可撓性部材4が接触している。
このような接触により、エキゾーストマニホールド、ターボチャージャーなどの騒音発生装置から金属板2,3に伝わる振動が可撓性部材4によって吸収されることになり、遮音性を確保することができる。
なお、可撓性部材4が二枚の金属板2,3の間に挟まれた状態において凹凸構造に抗する弾性を保持するためには、この状態で二枚の金属板2,3を近づけて可撓性部材4を塑性変形させるような外力を加えないことが好ましい。
このような形状を有する遮蔽体1Bは、以下のような工程を介して製造される。
具体的には、例えば、周面に凹凸面を有するとともに対向配置された一対のコルゲートロール(波付けロール)の間に平板状の金属板2,3を一枚ずつ通してそれぞれに波付け加工を施すことにより、二枚の金属板2,3に複数の凹凸構造を成形することができる。
本実施形態の金属板2,3では、一対のコルゲートロールに平板状の金属板2,3を一方向から一枚ずつ通して、a方向から見たときに凸部31aと凹部32aとが交互に出現する凹凸構造を成形し、成形後の金属板2,3を前記一方向に対して90度回転させ、他の又は同一のコルゲートロールに金属板2,3を一枚ずつ通して、b方向から見たときに凸部31bと凹部32bとが交互に出現する凹凸構造を成形する。
また、対向面にそれぞれ凹凸面を有する雄雌一対の金型の間に平板状の金属板2,3を一枚ずつ挟み込み、金型同士を接近させて金属板2,3を押圧プレスするプレス加工により、二枚の金属板2,3に複数の凹凸構造を成形することもできる。
このような同時波付け工程により、二枚の金属板2,3の凹凸構造が相互に嵌め合い可能に形成されるとともに、可撓性部材4を介在させない状態で二枚の金属板2,3を重ね合わせたときには、一方の金属板の凹部に他方の金属板の凸部が隙間なく嵌り込んで密着することになる。
また、挟装に際して、可撓性部材4が二枚の金属板2,3の間においてズレないように、可撓性部材4を位置合わせしながら所定の位置に定置させることが好ましく、少なくとも可撓性部材4が二枚の金属板2,3の外形からはみ出さないように定置させる。
例えば、二枚の金属板2,3の側面を目視しながら、二枚の金属板2,3を平行にずらして二枚の金属板2,3の対向配置関係を調整する。
このときには、可撓性部材4の介在した二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4の充填されない非充填空間5が形成されるように、二枚の金属板2,3を対向配置させる。
本実施形態では、それぞれの凹凸構造が相互に嵌め合い可能な位置関係を有した状態となるように二枚の金属板2,3を対向配置させたとしても、非充填空間5の形成される組合せとなる、凹凸構造の形状と、隣り合う凹凸構造間の距離と、可撓性部材の特性との組合せが予め選定されていることから、このような嵌め合い可能な位置関係を有した状態となるように、二枚の金属板2,3を対向配置させながら、挟装工程を行う。
このように波付け工程の後に二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4を挟装させることにより、以下のような作用効果を発揮する。
また、剪断工程では、可撓性部材4を所定の外形に剪断(又はプレス抜き)することもできる。
この剪断工程は、波付け工程後であって挟装工程の前に行うこともできる。また、波付け工程の前に行うこともできる。
この折り曲げ工程では、例えば、プレス加工機により、周縁部6を一回以上折り曲げて折り曲げ部61を形成する。この折り曲げ工程に際して、周縁部6には、図3(b)に示すように、可撓性部材4が挟装されていないことが好ましい。これにより、可撓性部材4の大きさが小さくなりその分の製品コストを抑えることができるとともに、折り曲げ精度を高めることができ、外形寸法精度が向上するからである。
なお、この折り曲げ工程は、下記の成形工程の後に行うこともできる。
この押圧プレスの際には、非充填空間5が消失しないように、雄型と雌型の金型が最も近接したときにこれらの間に式1に示す幅Wの隙間を確保することが好ましい。
W≦t+d1+d2 ・・・(式1)
ただし、tは可撓性部材4の板厚、d1は金属板2の凹凸構造の高低差、d2は金属板3の凹凸構造の高低差である(d1,d2は、図5参照)。
最適な幅Wは、最大幅(=t+d1+d2)から少しずつ幅を狭めながら決定することができる。例えば、二枚の金属板2,3それぞれの凹凸構造が潰れて変形することなく、しかも、非充填空間5が確保されつつ、遮蔽体1B全体の厚みが最小となるときの値を、最適な幅Wとして決定することができる。
なお、この成形工程は、挟装工程の前に行うこともできる。
この取り付け孔7aの周辺領域7においても、図3(c)に示すように、可撓性部材4が挟装されていないことが好ましい。可撓性部材4が周辺領域7に挟装されていると、その可撓性により装置取り付け時の安定性が低下することになるが、可撓性部材4が周辺領域7に挟装されていないと取り付け精度が高められ、取り付け時の安定性が向上するからである。
なお、孔あけ工程は、成形工程後に限らず、例えば、剪断工程又は折り曲げ工程のときに同時に行うこともできる。
これにより、図4(b)に示すように、折り曲げ部61が折り重ね部62を押さえ付ける形となり、図4(a)に示す場合に比べて、折り重ね部62において金属板同士の接触により生じるビビリ振動が抑制されることになる。
なお、図4(b)に示す例では、折り曲げ部61において周縁部6aを二回折り曲げてあるが、折り曲げ工程を折り重ね部62の形成される成形工程後に行うことにすれば、周縁部6aを一回折り曲げることでも、折り曲げ部61が折り重ね部62を押さえ付ける形となる。
試験対象は、遮蔽体1Aの他に、比較例として、二枚の金属板2,3の間に可撓性部材4を隙間なく充填し非充填空間5を有さない遮蔽体Xと、二枚の金属板2,3のうちの一方の金属板のみに凹凸構造を形成し非充填空間5を有する遮蔽体Yとを用意した。
試験方法としては、ヒーターにより加熱されるステンレス板を覆うように各遮蔽体を配置し、各遮蔽体のステンレス板に面する側と反対の面側に配置される被測定物(例えば、樹脂部材)の表面温度を測定した。
このとき、ステンレス板と各遮蔽体との距離を一定値(例えば、10mm)とし、ステンレス板と被測定物との距離を一定値(例えば、25mm)とした。また、ヒーターの電力量を一定量(例えば、462Wh)とし、ステンレス板の表面温度が一定温度(例えば、550℃)となるようにした。
すなわち、遮熱性に関する遮蔽特性としては、非充填空間5を有さないよりも非充填空間5を有する遮蔽体の方が遮熱性に優れ、非充填空間5を有する場合においては、一方の金属板のみに凹凸構造を備えるよりも、二枚の金属板2,3それぞれに凹凸構造を備え、二枚の金属板2,3の間に非充填空間5が均等に配置される形態を有する遮蔽体の方が遮熱性に優れるといえる。
この実施形態の遮蔽体1Cでは、金属板2,3それぞれの隣り合う凹凸構造の距離(ピッチ)は同じであるものの、金属板2の凹凸構造の高低差d1の方が金属板3の凹凸構造の高低差d2よりも大きくなっている。
これにより、二枚の金属板2,3の間であって対向する一対の凹凸間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間が確実に形成され、二枚の金属板2,3の間に非充填空間5を確保することができる。
具体的には、図2(a)において、凸21aの曲率を凹32aの曲率よりも大きくすることにより、極端な例では、凹32aを円弧形状としながら凸21aをV字形状とすることにより、一対の凹凸間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間が確実に形成され、二枚の金属板2,3の間に非充填空間5を確保することができる。
例えば、図2(a),(b)に示すように、二枚の金属板2,3それぞれの凹凸構造において、a方向から見たときの凹凸構造とb方向から見たときの凹凸構造は、隣り合う凹凸構造間の距離(ピッチ)は同じであるものの、凸21bの曲率は凹32aの曲率よりも大きくなっている。
そうすると、凸部21bと凹部32aが対峙する状態となるように、図1(a)において、金属板2を金属板3に平行な関係を有した状態で90度回転させるとともに、それぞれの凹凸構造が相互に凹凸嵌め合い可能な位置関係を有した状態で二枚の金属板2,3を対向配置させることで、曲率の異なる凸部と凹部とを対峙させることができる。これにより、一対の凹凸間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間を形成することができ、二枚の金属板2,3の間に非充填空間5を確保することができる。
なお、凹凸構造の高低差と曲率とを組合せて一対の凹凸間に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間を形成することもできる。
例えば、二枚の金属板2,3の凸部同士が対峙する位置関係を有した状態で二枚の金属板2,3を対向配置させることもできる。具体的には、図2(a)において、凸21aと凸31aとが対峙する位置関係を有した状態で、二枚の金属板2,3を対向配置させることもできる。このような凸部同士が対峙する位置関係により、可撓性部材4を介在させた状態において、二枚の金属板2,3の間(例えば、凸21aと凸31aとの間)には、必然的に可撓性部材4の板厚を超える幅の隙間が形成されることになる。
2 金属板
21 (21a,21b)凸部
22 (22a,22b)凹部
3 金属板
31 (31a,31b)凸部
32 (32a,32b)凹部
4 可撓性部材
5 非充填空間
6 周縁部
61 折り曲げ部
62 折り重ね部
6a コーナー部
7 周辺領域
7a 取り付け孔
Claims (1)
- 対向配置される二枚の金属板と、前記二枚の金属板の間に介在する板状の可撓性部材と、を備える遮蔽体の製造方法であって、
前記二枚の金属板に複数の凹凸構造を成形する波付け工程と、
前記凹凸構造の成形された二枚の金属板の間において、前記可撓性部材が所定の位置に定置するように、前記可撓性部材を前記二枚の金属板の間に挟装させる挟装工程と、
前記可撓性部材を挟装させた前記二枚の金属板を所定の発熱,騒音発生装置を被覆可能な形状に成形する成形工程と、を有し、
前記成形工程は、前記可撓性部材を挟装させた前記二枚の金属板を雄雌一対の金型の設置されたプレス機にセットして押圧プレスすることにより行われ、
雄型と雌型の金型が近接したときのこれらの間の幅Wが次式の関係を満たす遮蔽体の製造方法。
W≦t+d1+d2
ただし、tは可撓性部材の板厚、d1は一方の金属板に形成された凹凸構造の高低差、及びd2は他方の金属板に形成された凹凸構造の高低差である。
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