JP5520963B2 - 凹凸部を有する板材並びにこれを用いた積層構造体及び車両パネル - Google Patents

Description

本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材並びにこれを用いた積層構造体及び車両パネルに関する。

例えば自動車においては、軽量化を目的として、鋼板等によって構成されている部品の材料を、アルミニウム合金板等の軽い材料に置き換えることが検討、実施されている。この場合、軽量化の前提として、要求される剛性を確保することが必要である。
これまで、板厚を厚くすることなく板材の剛性を向上させるために、板材に凹凸模様を設けて形状的に剛性を向上させることが検討されてきた。
例えば、自動車の部品の１つに、ヒートインシュレータという板材よりなる部品がある。特許文献１には、その材料として、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保するために、エンボス成形による多数の凸部を形成したものが提案されている。また、ヒートインシュレータに限らず、様々な用途においてエンボス成形等によって凹凸部を形成することによって剛性を向上させた板材が提案されている（特許文献２〜６）。

特開２０００−１３６７２０号公報 特開２０００−２５７４４１号公報 特開平９−２５４９５５号公報 特開２０００−２８８６４３号公報 特開２００２−３０７１１７号公報 特開２００２−３２１０１８号公報

上記特許文献１のように、多数の凹凸部を形成した板材は、凹凸部のないものよりも剛性が高くなることは事実である。しかしながら、板厚を厚くすることなく剛性を向上するのに最適な凹凸形状がいかなるものであるかについては、未だ解明できているとは言えない。そして、剛性向上割合をこれまで以上に高くすることは、常に要求されている。
また、自動車に限らず、様々な機械装置等において、板材からなる部品を少しでも軽量化する要求が存在する。軽量化の必要性以外にも、材料費削減の効果も期待されている。また、板材（板状形状を有する材料）であれば、材質を問わず剛性向上要求は存在する。

また、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材を用いて、これを含んだ積層構造体や車両パネルその他の様々な用途に利用することも求められている。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、凹凸部を設けることによって剛性を向上させた板材であって、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有する板材、並びにこれを用いた積層構造及び車両パネルを提供しようとするものである。

本発明の第１の側面は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた略正六角形の領域のうち、１つの第１領域の周囲を６つの第２領域で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続しており、上記基準面上に該基準面に沿った平坦面の領域を設けることなく、上記第１領域と上記第２領域においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部と第２突出部を設けた形状を有しており、
上記第１突出部は、上記基準面上における上記第１領域の外周輪郭線を底辺部として厚み方向一方側に突出する六角錐形状又は六角錐台形状を呈し、
上記第２突出部は、上記基準面上における上記第２領域の外周輪郭線を底辺部として厚み方向他方側に突出する六角錐形状又は六角錐台形状を呈していることを特徴とする凹凸部を有する板材にある。

本発明の第２の側面は、複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は上記第１の側面の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体にある。

本発明の第３の側面は、アウターパネルと該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が上記第１の側面の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネルにある。

上記凹凸部を有する板材の凹凸部は、上記のごとく、基準面から互いに逆方向へ突出する第１突出部と第２突出部とを有し、これらが上記のごとく規則正しく配列されている。この六角形を基本とする凹凸構造を有することによって、どの方向に対しても非常に高い剛性が得られる。
そのため、この凹凸部を有する板材をそのまま板部材として用いても、従来よりも軽量で剛性の高い部材とすることができ、また、他の部材と組み合わせても非常に有効である。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果も得ることができる。

第２の側面においては、このような優れた剛性を有する凹凸部を有する板材を積層構造の一部に有するので、非常に剛性が高く、エネルギー吸収特性に優れた積層構造体を容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。

第３の側面においては、上記のごとく剛性の高い凹凸部を有する板材を上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方に用いることによって、非常に剛性が高く、エネルギー吸収特性に優れた車両パネルを容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。

実施例１における、凹凸部の一部の平面図。 実施例１における、図１に対応して凹凸部の第１領域および第２領域の配置を示す説明図。 実施例１における、凹凸部の一部の斜視図。 実施例１における、図３における矢印Ｘ方向から見た側面図。 実施例１における、図３における矢印Ｙ方向から見た側面図。 実施例１における、１つの第１突出部（第２突出部）の形状を示す、（ａ）平面図、（ｂ）斜視図、（ｃ）正面図。 実施例１における、ＦＥＭ解析に用いる凹凸部の大きさを示す説明図。 実施例１における、第１平坦面及び第２平坦面が無い別例の凹凸部の一部の斜視図。 実施例２における、凹凸部の一部の平面図。 実施例２における、凹凸部の一部の斜視図。 実施例２における、１つの第１突出部（第２突出部）の形状を示す、（ａ）平面図、（ｂ）斜視図、（ｃ）正面図。 実施例３における、凹凸部の一部の斜視図。 実施例３における、１つの第１突出部（第２突出部）の形状を示す、（ａ）平面図、（ｂ）斜視図、（ｃ）正面図。 実施例４における、凹凸部の一部の平面図。 実施例４における、凹凸部の一部の斜視図。 実施例５における、積層構造体の断面形状を示す説明図。 実施例５における、積層構造体の展開説明斜視図。 実施例６における車両パネルの展開説明図。 実施例７における凹凸部を有する円筒形状の板材を示す説明図。

上記凹凸部を有する板材は、伸展性のある金属板であればプレス成形あるいはロール成形等の塑性加工を施すことにより形成することができ、樹脂材料等であれば射出成形あるいはホットプレス等によって形成することができる。金属板として、鋼板、チタン板、アルミニウム合金板等を用いる場合には、以下に述べる寸法形状で成形することが望ましい。

上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度は、１０°〜６０°の範囲にあり、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度は、１０°〜６０°の範囲にあることが好ましい。
上記基準面に対する傾斜角度は、１８０°を分断する２つの角度で捉えることができるが、本明細書では鋭角側の角度とする。以下同様である。

上記第１突出部の側面の傾斜角度が１０°未満の場合には傾斜による剛性向上効果が十分に得られないという問題がある。一方、上記第１突出部の側面の傾斜角度が６０°を超える場合には成形が困難になるという問題がある。

また、上記第２突出部の側面の傾斜角度が１０°未満の場合には傾斜による剛性向上効果が十分に得られないという問題がある。一方、上記第２突出部の側面の傾斜角度が６０°を超える場合には成形が困難になるという問題がある。

また、上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度と、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度とが同じであり、上記基準配置における中央に位置する上記第１突出部の側面と、その周囲に隣接する上記第２突出部の側面とが、上記基準面上においても折れ曲がり部を有することなく平面により連続して形成されていることが好ましい。
この場合には、成形性が向上するという効果が得られる。

また、上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度が、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度と異なっており、上記基準配置における中央に位置する上記第１突出部の側面と、その周囲に隣接する上記第２突出部の側面とが、上記基準面上における折れ曲がり部を介してつながっていてもよい。
この場合には、たとえば上記凹凸部を有する板材を衝撃吸収材として用いた場合に、第１突出部と第２突出部が吸収する衝撃量の吸収量配分を制御できるという効果が得られる。

また、上記第１突出部と上記第２突出部の少なくとも一方が、途中で傾斜角度が変化する段部を有する複数段の六角錐形状又は六角錐台形状を呈していてもよい。
この場合には、成形可能な範囲で剛性が最大になる形状に成形できるという効果が得られる。なお、上記複数段の六角錐形状又は六角錐台形状を採用した場合にも、側面の傾斜角度はいずれの位置も上記と同様の理由により１０°〜６０°の範囲内にあることが好ましい。

また、凹凸部形成前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。板厚ｔを上記範囲内とすることによって、加工性を確保した上で優れた剛性を得ることができる。一方、上記板厚ｔが０．０５ｍｍ未満の場合には、使用上必要な剛性を得ることが困難となり、板厚ｔが３．０ｍｍを超える場合には成形が困難となる。なお、凹凸部形成前の板厚ｔによって規定する理由は、上記凹凸部をプレス加工やロール成形等の塑性加工によって加工することによって各部の板厚が変化する場合があるためである。

また、上記第１突出部の底辺部の外形寸法Ｄ₁（ｍｍ）と上記板厚ｔとの比（Ｄ₁／ｔ）が１０〜２０００であり、上記第２突出部の底辺部の外形寸法Ｄ₂（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｄ₂／ｔ）が１０〜２０００であることが好ましい。なお、外形寸法Ｄ₁、Ｄ₂は、いずれも各底辺部の外形輪郭の外接円の直径とする。

上記比（Ｄ₁／ｔ）が１０未満の場合には成形が困難になるという問題が生じるおそれがあり、一方、比（Ｄ₁／ｔ）が２０００を超える場合には十分な六角錐形状又は六角錐台形状を形成できなくなり、剛性が低下するという問題が生じるおそれがある。
また、同様に、上記比（Ｄ₂／ｔ）が１０未満の場合には成形が困難になるという問題が生じるおそれがあり、一方、比（Ｄ₂／ｔ）が２０００を超える場合には十分な六角錐形状又は六角錐台形状を形成できなくなり、剛性が低下するという問題が生じるおそれがある。

また、上記第１突出部の突出高さＨ₁（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₁／ｔ）が、上記第１突出部の側面における最も大きい傾斜角度θ₁（°）との関係において、１≦（Ｈ₁／ｔ）≦−４θ₁＋２４２の関係にあり、上記第２突出部の突出高さＨ₂（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₂／ｔ）が、上記第２突出部の側面における最も大きい傾斜角度θ₂（°）との関係において、１≦（Ｈ₂／ｔ）≦−４θ₂＋２４２の関係にあることが好ましい。突出高さＨ₁、Ｈ₂は、基準面の位置から頂点部分の厚み中央の位置において判断することとする。

上記比（Ｈ₁／ｔ）が１未満の場合には第１突出部を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じるおそれがあり、一方、比（Ｈ₁／ｔ）が−４θ₁＋２４２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。
また、同様に、上記比（Ｈ₂／ｔ）が１未満の場合には第１突出部を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じるおそれがあり、一方、比（Ｈ₂／ｔ）が−４θ₂＋２４２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じるおそれがある。

また、第２の側面の積層構造体においては、上記凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその片面に配設された１枚の平坦な面板よりなる二層構造の積層体、または凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその両面に配設された１枚ずつの平坦な面板よりなる三層構造の積層体とすることができる。また、このような基本構造を繰り返した構造、つまり、複数枚の上記凹凸部を有する板材を１枚ごとに平坦な面板を介して積層してなる多層構造を有することもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層してコア材とし、その片側又は両側の表面に平坦な面板を接合してなる構造をとることもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層しただけの状態の積層構造体とすることもできる。
上記板材の積層枚数としては、用途及び要求特性に応じて変更することができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかる凹凸部を有する板材１につき、図１〜図６を用いて説明する。
本例の凹凸部２０を有する板材１は、図１〜図６に示すごとく、凹凸部２０を形成することによって剛性を高めた板材である。板材１は、凹凸部２０形成前の板厚ｔ＝０．９ｍｍの１０００系のアルミニウム板である。
上記凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により成形する。なお、この成形方法は、表面に所望の凹凸形状をつけた一対の成形ロールによって成形するロール成形等の他の塑性加工方法を採用することも可能である。この凹凸部２０は次のように構成されている。

図１には、凹凸部２０の一部の範囲についての平面図を示す。同図には、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の輪郭であって外形線としては表れない部分を破線Ｐにより示した（後述する図３、図７〜図１０、図１２も同様）。図２には、図１に対応した範囲について、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の輪郭のみを実線により示した。これらの図から知られるように、凹凸部２０は、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた正六角形の領域のうち、１つの第１領域Ａ１の周囲を６つの第２領域Ａ２で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続している。なお、全図において、厚みその他の寸法は、説明の都合上強調して示してあり正確な寸法ではない。

図３〜図５に示すごとく、凹凸部２０は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部２１と第２突出部２２を設けた形状を有している。
図３〜図５に示すごとく、第１突出部２１は、上記基準面上における第１領域Ａ１の外周輪郭線を底辺部として厚み方向一方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第１平坦面２１５を備えている。第２突出部２２は、上記基準面上における第２領域Ａ２の外周輪郭線を底辺部として厚み方向他方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第２平坦面２２５を備えている。

図４に示すごとく、本例では、第１突出部２１の側面２１０の基準面Ｋに対する傾斜角度αと、第２突出部２２の側面２２０の基準面Ｋに対する傾斜角度βとを同じ２０°に設定した。そのため、図３、図４、図５に示すごとく、基準配置における中央に位置する第１突出部２１の側面２１０と、その周囲に隣接する第２突出部２２の側面２２０とが、基準面上においても折れ曲がり部を有することなく一平面により連続して形成される。

また、本例では第１突出部２１と第２突出部２２とは形状及び寸法が同じであり、突出方向のみが異なっている。図６は、１つの第１突出部２１（第２突出部２２）のみについて示した図である。同図（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。
同図（ａ）に示すごとく、第１突出部２１の底辺部の外形寸法Ｄ₁および第２突出部２２の底辺部の外形寸法Ｄ₂は、いずれも同じ１１６ｍｍに設定した。したがって、上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｄ₁／ｔ）及び比（Ｄ₂／ｔ）は、いずれも１２９であり、１０〜２０００の範囲内にある。なお、外形寸法Ｄ₁、Ｄ₂は、いずれも各底辺部の外形輪郭の外接円の直径である。

同図（ｃ）に示すごとく、第１突出部２１の突出高さＨ₁および第２突出部２２の突出高さＨ₂は、いずれも同じ１５ｍｍとした。したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₁／ｔ）および比（Ｈ₂／ｔ）は、いずれも１６．７である。また、第１突出部２１の側面２１０における最も大きい傾斜角度θ₁＝α＝２０°であると共に、第２突出部２２の側面２２０における最も大きい傾斜角度θ₂＝β＝２０°である。そのため、−４θ₁＋２４２と−４θ₂＋２４２とはいずれも１６２となる。それ故、１≦（Ｈ₁／ｔ）≦１６２の関係及び１≦（Ｈ₂／ｔ）≦１６２の関係を満たしている。

そして、第１突出部２１及び第２突出部２２の頂点部における正六角形状の第１平坦面２１５及び第２平坦面２２５は、いずれも、比較的小さい面積に設定し、その外形寸法Ｄ₁₅、Ｄ₂₅を上記Ｄ₁、Ｄ₂の１８％に設定した。
このような構成の凹凸部２０を有する板材１は、非常に優れた高剛性特性を発揮する。

（ＦＥＭ解析１）
本例の凹凸部２０を有する板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、ＦＥＭ（有限要素法）による解析を行った。
ＦＥＭ解析は、図７に示す大きさの凹凸部２０のみよりなるの試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求めるものである。試験片のサイズは３００ｍｍ×６０６ｍｍであり、凹凸部２０をプレス成形する前の板厚ｔが０．９ｍｍ、成形後は板厚が薄くなることを考慮し０．８ｍｍとした。
剛性の評価は、凹凸部２０形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。
ＦＥＭ解析の結果、本例の凹凸部２０は、平板状の場合に比べて剛性が９．７倍に向上することが分かった。

なお、図８に示すごとく、実施例１における第１平坦面２１５を無くして第１突出部２１を六角錐形状とし、第２平坦面２２５を無くして第２突出部２２を六角錐形状とする凹凸部形状を採用することもできる。この場合も、上記実施例１とほぼ同様の作用効果が得られる。

（実施例２）
本例の凹凸部２０２を有する板材１０２は、図９〜図１１に示すごとく、実施例１の構成を基本とし、凹凸部の形状を変更した例である。板材１０２は凹凸部２０２成形前の板厚ｔ＝０．９ｍｍの１０００系アルミニウム板である。
図９、図１０に示すごとく、本例における凹凸部２０２も、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた正六角形の領域のうち、１つの第１領域Ａ１の周囲を６つの第２領域Ａ２で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続している。なお、説明の都合上、形状が異なっても実施例１と同様の部位は同じ符号を用いる（以下、同様）。

同図に示すごとく、凹凸部２０２は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部２１と第２突出部２２を設けた形状を有している。
実施例１の場合と同様に、第１突出部２１は、上記基準面上における第１領域Ａ１の外周輪郭線を底辺部として厚み方向一方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第１平坦面２１５を備えている。第２突出部２２は、上記基準面上における第２領域Ａ２の外周輪郭線を底辺部として厚み方向他方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第２平坦面２２５を備えている。

第１突出部２１と第２突出部２２とは形状及び寸法が同じであり、突出方向のみが異なっている。図１１は、本例における１つの第１突出部２１（第２突出部２２）のみについて示した図である。同図（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。
同図（ａ）に示すごとく、第１突出部２１の底辺部の外形寸法Ｄ₁および第２突出部２２の底辺部の外形寸法Ｄ₂は、いずれも同じ１１６ｍｍに設定した。したがって、上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｄ₁／ｔ）及び比（Ｄ₂／ｔ）は、いずれも１２９であり、１０〜２０００の範囲内にある。なお、外形寸法Ｄ₁、Ｄ₂は、いずれも各底辺部の外形輪郭の外接円の直径である。

同図（ｃ）に示すごとく、第１突出部２１の突出高さＨ₁および第２突出部２２の突出高さＨ₂は、いずれも同じ１３ｍｍとした。したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₁／ｔ）および比（Ｈ₂／ｔ）は、いずれも１４．４である。
そして、第１突出部２１及び第２突出部２２の頂点部における正六角形状の第１平坦面２１５及び第２平坦面２２５は、いずれも、実施例１の場合よりも大きい面積に設定し、その外形寸法Ｄ₁₅、Ｄ₂₅を上記Ｄ₁、Ｄ₂の５５％に設定した。

同図（ｃ）に示すごとく、第１突出部２１の側面２１０の基準面に対する傾斜角度αと、第２突出部２２の側面２２０の基準面に対する傾斜角度βとを同じ３０°に設定した。そのため、図１０に示すごとく、基準配置における中央に位置する第１突出部２１の側面２１０と、その周囲に隣接する第２突出部２２の側面２２０とが、基準面上においても折れ曲がり部を有することなく一平面により連続して形成される。図１０においては、第１突出部２１の側面２１０と、これに隣接する第２突出部２２の側面２２０との境界部の位置（すなわち上記基準面に相当する位置）は破線Ｐにより示した。

また、第１突出部２１の側面２１０における最も大きい傾斜角度θ₁＝α＝３０°であると共に、第２突出部２２の側面２２０における最も大きい傾斜角度θ₂＝β＝３０°である。そのため、−４θ₁＋２４２と−４θ₂＋２４２とはいずれも１２２となる。それ故、上述した（Ｈ₁／ｔ）と（Ｈ₂／ｔ）とは、１≦（Ｈ₂／ｔ）≦１２２の関係及び１≦（Ｈ₂／ｔ）≦１２２の関係を満たしている。

（ＦＥＭ解析２）
本例の凹凸部２０２を有する板材１０２の剛性向上効果を定量的に判断するために、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析の結果、本例の凹凸部２０２は、平板状の場合に比べて剛性が１０．６倍に向上することが分かった。

（実施例３）
本例の凹凸部２０３を有する板材１０３は、図１２及び図１３に示すごとく、実施例１の構成を基本とし、凹凸部の形状を変更した例である。板材１０３は、凹凸部形成前の板厚ｔ＝０．９ｍｍの１０００系アルミニウム板である。
図１２に示すごとく、本例における凹凸部２０３も、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた正六角形の領域のうち、１つの第１領域Ａ１の周囲を６つの第２領域Ａ２で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続している。

同図に示すごとく、凹凸部２０３は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部２１と第２突出部２２を設けた形状を有している。
本例の場合には、第１突出部２１及び第２突出部２２が、途中で傾斜角度が変化する段部を有する２段の六角錐台形状を呈している。その頂点部には平坦な第１平坦面２１５又は第２平坦面２２５を備えている。

第１突出部２１と第２突出部２２とは形状及び寸法が同じであり、突出方向のみが異なっている。図１３は、本例における１つの第１突出部２１（第２突出部２２）のみについて示した図である。同図（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図である。
同図（ａ）に示すごとく、第１突出部２１の底辺部の外形寸法Ｄ₁および第２突出部２２の底辺部の外形寸法Ｄ₂は、いずれも同じ１１６ｍｍに設定した。したがって、上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｄ₁／ｔ）及び比（Ｄ₂／ｔ）は、いずれも１２９であり、１０〜２０００の範囲内にある。なお、外形寸法Ｄ₁、Ｄ₂は、いずれも各底辺部の外形輪郭の外接円の直径である。

また、第１突出部２１の側面は、傾斜角度が異なる側面２１１と側面２１２とを連ねてなる。同様に、第２突出部２２の側面は、傾斜角度が異なる側面２２１と側面２２２とを連ねてなる。図１２、図１３に示すごとく、側面２１１と側面２１２との間および側面２２１と側面２２２との境界部分は、折り曲げ線が表れており、全体で正六角形状を呈している。

図１３（ｃ）に示すごとく、第１突出部２１の頂点側に近い側面２１１の基準面に対する傾斜角度α₁と、第２突出部２２の頂点側に近い側面２２１の基準面に対する傾斜角度β₁とを同じ１５°に設定した。さらに、第１突出部２１の底辺側に近い側面２１２の基準面に対する傾斜角度α₂と、第２突出部２２の底辺側に近い側面２２２の基準面に対する傾斜角度β₂とを同じ３０°に設定した。
なお、２段の六角錐台を採用する場合には、上記のごとく、頂点側に近い側面の傾斜角度（α₁、β₁）を、底辺側に近い側面の傾斜角度（α₂、β₂）よりも小さくすることが成形上有利である。

上記のごとく、第１突出部２１と第２突出部２２の側面の傾斜角度の関係を同じにしたため、図１２に示すごとく、基準配置における中央に位置する第１突出部２１の底辺側の側面２１２と、その周囲に隣接する第２突出部２２の底辺側の側面２２２とが、基準面上においても折れ曲がり部を有することなく一平面により連続して形成される。図１２においては、第１突出部２１の側面２１２と、これに隣接する第２突出部２２の側面２２２との境界部の位置は実際の外形線としては表れないが、破線Ｐで示した。なお、同図に示すごとく、第２突出部２２同士が隣接する位置では、厚み方向の同一方向に突出しているので、当然に、側面２２２同士が基準面上で交わって折り曲げ外形線が表れる。

また、図１３（ｃ）に示すごとく、第１突出部２１の突出高さＨ₁および第２突出部２２の突出高さＨ₂は、いずれも同じ１５ｍｍとした。したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₁／ｔ）および比（Ｈ₂／ｔ）は、いずれも１６．７である。また、第１突出部２１の側面２１０における最も大きい傾斜角度θ₁＝α₂＝３０°であると共に、第２突出部２２の側面２２０における最も大きい傾斜角度θ₂＝β₂＝３０°である。そのため、−４θ₁＋２４２と−４θ₂＋２４２とはいずれも１２２となる。それ故、１≦（Ｈ₁／ｔ）≦１２２の関係及び１≦（Ｈ₂／ｔ）≦１２２の関係を満たしている。

なお、本例では、第１突出部２１および第２突出部２２を、上記のごとく２段の六角錐台形状としたが、上段部の高さＨ₁₁、Ｈ₂₁を同じ９ｍｍとし、下段部の高さＨ₁₂、Ｈ₂₂を同じ６ｍｍとした。

また、第１突出部２１及び第２突出部２２の頂点部における正六角形状の第１平坦面２１５及び第２平坦面２２５は、その外形寸法Ｄ₁₅、Ｄ₂₅を１４ｍｍとして上記Ｄ₁、Ｄ₂の１２％に設定し、また、上段の六角錐台の底辺部の外形寸法Ｄ₁₇、Ｄ₂₇を９２ｍｍとした。

（ＦＥＭ解析３）
本例の凹凸部２０３を有する板材１０３の剛性向上効果を定量的に判断するために、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析の結果、本例の凹凸部２０３は、平板状の場合に比べて剛性が１０．６倍に向上することが分かった。

（実施例４）
本例の凹凸部２０４を有する板材１０４は、図１４、図１５に示すごとく、実施例１の構成を基本とし、凹凸部の形状を変更した例である。板材１０４は、凹凸部形成前の板厚ｔ＝０．９ｍｍの１０００系アルミニウム板である。
同図に示すごとく、本例における凹凸部２０４も、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた正六角形の領域のうち、１つの第１領域Ａ１の周囲を６つの第２領域Ａ２で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続している。

図１５に示すごとく、凹凸部２０４は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部２１と第２突出部２２を設けた形状を有している。
実施例１の場合と同様に、第１突出部２１は、上記基準面上における第１領域Ａ１の外周輪郭線を底辺部として厚み方向一方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第１平坦面２１５を備えている。第２突出部２２は、上記基準面上における第２領域Ａ２の外周輪郭線を底辺部として厚み方向他方側に突出する六角錐台形状を呈し、その頂点部には平坦な第２平坦面２２５を備えている。

図１４、図１５に示すごとく、本例における第１突出部２１と第２突出部２２とはその領域の外形を示す正六角形の大きさは同じであるが、六角錐台の形状が異なっている。まず、同図に示すごとく、第１突出部２１の頂点部の第１平坦面２１５は、第２突出部２２の頂点部の第２平坦面２２５よりも面積を大きくした。

次に、第１突出部２１の側面２１０の基準面に対する傾斜角度α（図示略）を２５°とし、第２突出部２２の側面２２０の基準面に対する傾斜角度β（図示略）を２２°とし、第１突出部の側面２１０の傾斜角度αを第２突出部２２の側面２２０の傾斜角度βよりも大きくした。これにより、第１突出部２１の側面２１０と、その周囲に隣接する上記第２突出部２２の側面とが、上記基準面上における折れ曲がり部２３を介してつながっている。

（ＦＥＭ解析４）
本例の凹凸部２０４を有する板材１０４の剛性向上効果を定量的に判断するために、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析の結果、本例の凹凸部２０４は、平板状の場合に比べて剛性が９．７倍に向上することが分かった。

実施例２〜４は、第１突出部２１、２２として、すべての頂点部分が平坦な六角錐台形状を採用したが、実施例１における図８に示す別例の場合と同様に、六角錐台形状を六角錐形状に代えてもほぼ同様の作用効果が得られる。六角錐形状か六角錐台形状のいずれを選択するかは、他の部材との組み合わせや用途によって行う。
また、上述した六角錐形状、六角錐台形状、四角形等の形状を示す用語は、幾何学的な概念に限るものではなく、一般概念としてそのような形状として認識されるものを含み、角部、辺、面に丸みが生じるような場合でも許容され、成形上必要ないわゆるフィレットＲといわれる曲面を有することも許容される。
また、本願明細書において使用した各図においては、説明の都合上厚みその他の寸法を強調して表しており、正確な寸法とは異なっている。

（実施例５）
本例は、図１６、図１７に示すごとく、実施例１の凹凸部２０を有する板材１をコア材として用いて積層構造体５を構成した例である。
即ち、積層構造体５は、凹凸部２０を有する１枚の板材１よりなるコア材の両側の表面に面板４２、４３を接着、ろう付け等により接合してなる。
面板４２、４３は、板厚１．０ｍｍの３０００系アルミニウム合金板よりなる。

本例の積層構造体５は、上述したような優れた剛性を有する凹凸部２０を有する板材１をコア材として用い、その第１領域Ａ１の第１平坦面２１５と第２領域Ａ２の第２平坦面２２５に対して面板４２、４３を接着、ろう付け等により接合することによって、凹凸部２０を有する板材単体の場合よりも格段に剛性が高い積層構造体５が得られる。
しかも、板材１も面板４２、４３もアルミニウム合金よりなるため、軽量化することができる。

また、積層構造体５においては、剛性向上に伴う制振性向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。また、良く知られているように、面板４２、４３のいずれか一方に貫通孔を形成することにより、ヘルムホルツ型吸音構造となり、さらに吸音性を向上させることができる。
なお、上記面板としては、アルミニウム合金以外の金属の板、たとえば、鋼板やチタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。

（実施例６）
本例は、図１８に示すごとく、実施例１〜実施例４に記載の板材１をインナーパネルとして用い、第１領域Ａ１の第１平坦面２１５をアウターパネル６１の裏面側に向けて配置して構成する車両パネル６の例である。なお、インナーパネルは、その外周部においてアウターパネル６１とヘム加工等により接合されている。

本例の車両パネル６は、そのインナーパネルを構成する凹凸部２０を有する板材１が、上記のごとく剛性向上効果に優れているので、歩行者が衝突した際の一次衝突のエネルギー及び二次衝突のエネルギーを吸収する特性に優れたものとなる。また、剛性向上に伴う制振性向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。
尚、本例においては、凹凸部２０を有する板材１をインナーパネルとして用いたが、インナーパネルとアウターパネルのいずれか一方又は両方に用いることができる。

（実施例７）
本例は、図１９に示すごとく、凹凸部２０を円筒材１１に設けた例である。本例においては、基準面Ｋが円筒状曲面からなる。凹凸部２０の単位形状は、実施例１〜４に示す形状を基準面Ｋがなす曲面に沿わせて形成したものである。その他の構成は、実施例１〜４と同様である。
本例に示すごとく、高い剛性を有する優れた上記凹凸部２０を有する板材１を様々な形状に変形させることができ、用途を拡大することができる。その他、実施例１〜４と同様の作用効果を有する。

また、本例に示す凹凸部２０を有する円筒材１１を、飲料缶やロケットのような円筒形の構造物に用いることで、材料の板厚を増加させることなく、剛性を高めることができる。また、本例の円筒材１１は、優れたエネルギー吸収特性を有している。そのため、自動車などの部材に使用することで、高い剛性と優れたエネルギー吸収特性を付与することができる。

Claims (10)

1. 凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
   上記凹凸部は、仮想の基準面上に規則正しく敷き詰めた略正六角形の領域のうち、１つの第１領域の周囲を６つの第２領域で囲んだ配置を基準配置として、この基準配置が規則正しく面方向左右前後に連続しており、上記基準面上に該基準面に沿った平坦面の領域を設けることなく、上記第１領域と上記第２領域においてそれぞれ厚み方向の逆方向へ突出する第１突出部と第２突出部を設けた形状を有しており、
   上記第１突出部は、上記基準面上における上記第１領域の外周輪郭線を底辺部として厚み方向一方側に突出する六角錐形状又は六角錐台形状を呈し、
   上記第２突出部は、上記基準面上における上記第２領域の外周輪郭線を底辺部として厚み方向他方側に突出する六角錐形状又は六角錐台形状を呈していることを特徴とする凹凸部を有する板材。
2. 請求項１に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度は、１０°〜６０°の範囲にあり、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度は、１０°〜６０°の範囲にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
3. 請求項１又は２に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度と、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度とが同じであり、上記基準配置における中央に位置する上記第１突出部の側面と、その周囲に隣接する上記第２突出部の側面とが、上記基準面上においても折れ曲がり部を有することなく平面により連続して形成されていることを特徴とする凹凸部を有する板材。
4. 請求項１又は２に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度が、上記第２突出部の側面の上記基準面に対する傾斜角度と異なっており、上記基準配置における中央に位置する上記第１突出部の側面と、その周囲に隣接する上記第２突出部の側面とが、上記基準面上における折れ曲がり部を介してつながっていることを特徴とする凹凸部を有する板材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部と上記第２突出部の少なくとも一方が、途中で傾斜角度が変化する段部を有する複数段の六角錐形状又は六角錐台形状を呈していることを特徴とする凹凸部を有する板材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、凹凸部形成前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする凹凸部を有する板材。
7. 請求項６に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部の底辺部の外形寸法Ｄ₁（ｍｍ）と上記板厚ｔとの比（Ｄ₁／ｔ）が１０〜２０００であり、上記第２突出部の底辺部の外形寸法Ｄ₂（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｄ₂／ｔ）が１０〜２０００であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
8. 請求項６又は７に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１突出部の突出高さＨ₁（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₁／ｔ）が、上記第１突出部の側面における最も大きい傾斜角度θ₁（°）との関係において、１≦（Ｈ₁／ｔ）≦−４θ₁＋２４２の関係にあり、上記第２突出部の突出高さＨ₂（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ₂／ｔ）が、上記第２突出部の側面における最も大きい傾斜角度θ₂（°）との関係において、１≦（Ｈ₂／ｔ）≦−４θ₂＋２４２の関係にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
9. 複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は請求項１〜８のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体。
10. アウターパネルと該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が請求項１〜８のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネル。

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