JP5691203B2

JP5691203B2 - 補強パネル

Info

Publication number: JP5691203B2
Application number: JP2010054632A
Authority: JP
Inventors: 大輔外山
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: JP2011184024A

Description

本発明は、補強パネルに関し、特に複数の凸部が２次元的に配置されたパネルを備えた補強パネルに関する。

自動車のドアパネル等の工業製品を補強するための補強パネルには、強度のみならず軽量性が要求されている。そのような要求に応えるためにトラスコアパネルと呼ばれる補強パネルが提案されている。

そのようなトラスコアパネルとして、例えば、三角形状の平面部と、三角形状の平面部の一辺と底辺を共有する三角形状の底面を有し、かつ、平面部に対して所定の一方に凹まされた凹部（本発明の凸部）と、を有し、凹部の三角形状の底面と平面部とが平面充填状態で配置された凹凸パネル片（本発明の第１パネル）と、凹凸パネル片の凹部の突端部で接合されることにより凹凸パネル片に取り付けられる平板状の平板パネル片（本発明の第２パネル）と、を有する補強パネルがある（特許文献１）。

この特許文献１の補強パネルでは、複数の凹部と平面部とが平面充填状態で形成された凹凸パネル片と平板パネル片とが凹部の突端部で接合されている。これにより、外的な荷重に対し、補強パネルの両側に配置された平面部と平板パネル片でそれぞれテンションが作用するため、高い強度を保持している。

特開２００７−１１２３５６号公報

特許文献１の補強パネル等のトラスコアパネルでは、三角形状の平面部に加えられた荷重が凹部に伝達されることにより平面部の強度を保っている。そのため、補強パネルの部分的な強度は平面部の周囲に凹部が配置されているか否かに依存している。特許文献１の補強パネルでは、平面部と凹部とが平面充填状態で構成されているため、基本的には平面部の周囲には凹部が形成されている。しかし、補強パネルの縁部では平面部の周囲に凹部が形成されていない箇所が存在する。そのため、そのような平面部では、凹部が形成されていない側の荷重が凹部に伝達されず、平面部自身が荷重を支える必要があるため、強度が低下する。

また、特許文献１の補強パネルは、スチールを用いており、凹部はプレス成形されている。このような補強パネルの強度は凹部の深さに依存することが知られているが、プレス成形では絞り性のため、十分な強度を得る程度の凹部を形成することは困難である。

さらに、凹凸パネル片と平板パネル片とは溶接により接合されるため、コストが高くなるという問題もある。

本発明の目的は、このような課題に鑑み、簡易な構成により局所的な強度の低下を抑制することができる補強パネルを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の補強パネルは、三角形状の第１凸部を２次元的に複数配置した第１パネルを備え、前記第１パネルのうち前記第１凸部が配置されていない縁部の領域のみに、前記第１凸部とは異なる形状の第２凸部を前記第１凸部の間に配置し、前記第１パネルの平面視方向において、前記第１凸部の底面形状と前記第２凸部の底面形状とが相似形であり、前記第１凸部の底面積よりも前記第２凸部の底面積を小さく構成し、前記第１凸部の底面形状が全て同じ方向を向くとともに各々の底面形状の頂点が互いに近接し、前記第２凸部の底面形状の各頂点が前記第１凸部の間における平坦部での各辺の中点に位置している。

複数の凸部を２次元的に配置した第１パネルでは、これらの凸部によって第１パネル全体の剛性が高められ、例えば、凸部の間に形成される平坦部に加えられた荷重が、その平坦部の周囲の凸部に伝達されることにより、平坦部の強度を高めている。しかしながら、第１パネルの縁部の平坦部では凸部どうしの間隔が疎になっている領域が存在する。そのような平坦部では、第１パネルの剛性が十分でなく、加えられた荷重が十分に凸部に伝達されずに、局所的に強度が低下している。そのため、上記構成では、第１パネルの縁部の第１凸部が配置されていない領域に第１凸部とは異なる形状の第２凸部を設けている。これにより、第１パネルの全面にわたって剛性が高まり、第１パネルの縁部の第１凸部が配置されていない領域（平坦部）に加えられた荷重が第１凸部および第２凸部に伝達されるため、局所的な強度の低下を防ぐことができる。

また、本発明の補強パネルは、前記第１パネルの平面視方向において、前記第１凸部の底面形状と前記第２凸部の底面形状とが相似形であり、前記第１凸部の底面積よりも前記第２凸部の底面積を小さく構成している。この構成では、第１凸部と第２凸部とを効率的に配置し、荷重を効率的に分散伝達することができる。

複数の凸部を２次元的に配置した第１パネルでは、強度は凸部の高さに依存している。そのため、本発明の補強パネルの好適な実施形態の一つでは、前記第１凸部および前記第２凸部は、平坦部の同じ側の面に同じ高さで形成してある。これにより、第１凸部と第２凸部とが支えることができる荷重を均等にし、局所的な強度低下を防ぐことができる。

本発明の補強パネルの好適な実施形態の一つでは、前記第１パネルを樹脂で構成すると共に、前記第１パネルに形成した前記第１凸部の少なくとも一部に当接する状態に、金属製の第２パネルを対向配置している。

この構成では、第１パネルを樹脂により構成することで、容易に第１凸部および第２凸部を形成することができる。特に、第１凸部の底面形状と第２凸部の底面形状とが相似形であり、第１凸部の底面積よりも第２凸部の底面積を小さくし、第１凸部の高さと第２凸部の高さを同じに構成する場合に、第１パネルをスチール等の金属で構成すると、その絞り性のために、第２凸部を十分な高さに形成することは困難である。それに対して、本構成のように第１パネルを樹脂により構成すると、このような第２凸部をも容易に形成することができる。

また、この構成では、第１凸部の少なくとも一部に当接するように金属性の第２パネルが対抗配置されているため、第１凸部に伝達された荷重が、金属製の第２パネルにより支えられ、補強パネルの強度を高めることができる。

本発明の補強パネルの好適な実施形態の一つでは、前記第２パネルの縁部に、前記第１パネルの縁部のうち少なくとも互いに対向する二つの縁部を表裏方向から把持する把持部を備えている。

この構成では、第２パネルに形成された把持部が第１パネルの少なくとも互いに対向する二つの縁部を表裏側から把持するため、第１パネルと第２パネルとの組み付けが容易となる。したがって、溶接等の必要がなくなり、製造が安価となる。また、把持部により把持された第１パネルの縁部の強度を向上させる効果もある。第１パネルと第２パネルとを組み付ける際には、例えば、第２パネルの把持部を備えない側から第１パネルを摺動するよう挿入すれば、容易に組み付けることができる。

従来の補強パネルにおける第１パネルの平面図である。本発明の補強パネルの分解斜視図である。本発明の補強パネルにおける第１パネルの平面図である。本発明の補強パネルにおける第１パネルの縁部の拡大平面図である。本発明の補強パネルにおける第１パネルの側面図である。

図１は、従来の補強パネルにおける凸部が形成された第１パネルＱ１の平面図である。図から明らかなように、第１パネルＱ１には、複数の凸部１が２次元的に形成されており、凸部１の間には略三角形状の平坦部３が形成されている。このような補強パネルでは、平坦部３に加えられた荷重がその周囲に形成されている凸部１に分散伝達されることにより平坦部の強度を保っている。そのため、第１パネルＱ１全体の剛性が高まり、第１パネルＱ１全体として撓み難くなっている。したがって、平坦部３の部分的な強度はその周囲に荷重を分散伝達できる凸部１が形成されているか否かに依存している。

例えば、平坦部３ａは凸部１ａ，１ｂおよび１ｃにより囲まれている。したがって、平坦部３ａに加えられた荷重は、凸部１ａ，１ｂおよび１ｃに分散伝達される。一方、第１パネルＱ１の縁部４の平坦部３ｂは凸部１ｄおよび１ｅと隣接しているが、平坦部３ｂの第１パネル１の縁部４側の辺に隣接する凸部１は存在しない。そのため、平坦部３ｂに加えられた荷重は、平坦部３ｂの辺のうち凸部１ｄおよび１ｅに隣接している辺側からはこれらの凸部１に分散伝達される。しかし、平坦部３ｂの第１パネルＱ１の縁部４側の辺からは凸部１に荷重を伝達することができず、平坦部３ｂがその荷重を支えることとなる。したがって、平坦部３ｂは平坦部３ａに比べて支える荷重が多くなり、局所的な強度低下を招いている。

以下に図面を用いて本発明の補強パネルの実施形態を説明する。図２は本発明の補強パネルの分解斜視図である。図に示すように、補強パネルは第１パネルＰ１および第２パネルＰ２から構成されている。第１パネルＰ１は、ＰＡ（ポリアミド），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）等の熱可塑性樹脂により形成されている。一方、第２パネルＰ２はスチール等の金属により形成されている。

図３は、本発明の補強パネルにおける第１パネルＰ１の平面図である。本発明に係る第１パネルＰ１も従来の第１パネルＱ１と同様に複数の第１凸部１１が２次元的に形成されており、第１凸部１１の間には平坦部１３が形成されている。また、図に示すように、本発明に係る第１パネルＰ１の縁部１４の平坦部１３には、第２凸部１２が形成されている。

図から明らかなように、本実施形態では、第１凸部１１の底面（平面視方向における平坦部１３側の断面）は正三角形状となるように構成している。また、第１凸部１１の底面形状は全て同じ方向を向き、それぞれの底面形状の頂点が近接するよう２次元的に配置している。これにより、平坦部１３は略三角形状に形成されている。

一方、第２凸部１２は上述したように第１パネルＰ１の縁部１４の平坦部１３に配置されている。本実施形態では、第２凸部１２の底面形状は第１凸部１１の底面形状と相似形となっており、第２凸部１２の底面積は第１凸部１１の底面積よりも小さくなっている。本実施形態では、第２凸部１２の底面積は第１凸部１１の底面積の約１／４（すなわち、１／２の相似形）としている。

また、本実施形態では第２凸部１２の底面形状は第１凸部１１の底面形状と同じ方向となるように配置している。したがって、第２凸部１２の底面形状を構成する各頂点は、第２凸部１２が配置されている平坦部１３を構成する各辺の略中点に位置している。

図４は、第２凸部１２が配置された第１パネルＰ１の縁部１４の拡大平面図である。縁部１４の平坦部１３は第２凸部１２が配置されたことにより、３つの平坦部１３ａ，１３ｂおよび１３ｃに分割されている。図から明らかなように、平坦部１３ａは第１凸部１１ａ，１１ｂおよび第２凸部１２ａと隣接している。そのため、平坦部１３ａに加えられた荷重は第１凸部１１ａ，１１ｂおよび第２凸部１２ａに分散伝達されるため、平坦部１３ａの局所的な強度低下は生じない。一方、平坦部１３ｂ（１３ｃ）は、２辺が第１凸部１１ａ（第１凸部１１ｂ）および第２凸部１２ａと隣接しているが、１辺はいずれの第１凸部１１，第２凸部１２とも隣接していない。そのため、その１辺側では局所的な強度低下が生じている。しかしながら、縁部１４の平坦部１３全体で見ると、従来よりも局所的な強度低下は小さく抑えることができる。

図５は、第１パネルＰ１の側面図である。図に示すように、本実施形態における第１凸部１１と第２凸部１２との高さは同一となっている。複数の凸部を２次元的に配置したパネルでは、強度は凸部の高さに依存している。そのため、本実施形態の第１パネルＰ１では第１凸部１１と第２凸部１２との高さを同一とすることにより、強度の均一化を図っている。なお、本実施形態では、第１凸部１１および第２凸部１２の立体形状は、三角錐となっている。

上述したように、本実施形態では第２凸部１２の底面積は第１凸部１１の底面積よりも小さく設定している。そのため、第１パネルＰ１をスチール等で構成すると、その絞り性のために第２凸部１２の高さを第１凸部１１の高さと同程度に形成することは困難である。一方、本実施形態のように第１パネルＰ１を樹脂により構成すれば、容易に第２凸部１２の高さを第１凸部１１の高さと同程度に形成することができる。

一方、第２パネルＰ２は、図２に示すように、平面部２１と２つの把持部２２とを備えている。本実施形態では、第１パネルＰ１と第２パネルＰ２とは、第１パネルＰ１に配置された第１凸部１１の先端部１５および第２凸部１２の先端部１６と第２パネルの平面部２１とが当接するように対向配置されている。その際、第２パネルＰ２の把持部２２が第１パネルＰ１の２つの対向する縁部１４を第１パネルＰ１の表裏側から把持している。これにより、第１パネルＰ１と第２パネルＰ２とを組み付けることができるため、溶接等が不要となり、製造が安価となる。また、把持部２２によって把持された第１パネルＰ１の縁部１４の強度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、把持部２２は第１パネルＰ１の２つの対向する縁部１４を把持するように構成しているため、第１パネルＰ１と第２パネルＰ２とを組み付ける際には、図２に示すように、第２パネルＰ２の把持部２２が形成されていない側の縁部から、第１パネルＰ１が第２パネルＰ２と摺動するように挿入すればよいので、容易に組み付けることができる。また、第１パネルＰ１と第２パネルＰ２とをさらに堅固に組み付けるために、第１パネルＰ１の第１凸部１１の先端部１５および第２凸部１２の先端部１６と第２パネルの平面部２１とを接着剤により接着する、熱融着する等しても構わない。

〔別実施例〕
（１）上述の実施形態では、第１パネルＰ１の縁部１４の平坦部１３に第２凸部１２を設けたが、第１パネルＰ１の縁部のいずれの凸部も配置されていない領域に、再帰的に凸部を配置する構成としても構わない。すなわち、第１パネルＰ１の縁部１４の第１凸部１１と第２凸部１２とにより囲まれた平坦部１３に第３凸部を配置する。さらに、第２凸部１２と第３凸部とにより囲まれた領域に第４凸部を配置する、というように、縁部１４の平坦部に再帰的に凸部を配置しても構わない。このとき、各凸部の底面形状は上述した第１凸部１１の底面形状と第２凸部１２の底面形状との関係を保持することが望ましい。

（２）上述の実施形態では、第１パネルＰ１の第１凸部１１および第２凸部１２の立体形状は三角形としたが、直方体や半球等の他の形状としても構わない。また、第１パネルＰ１の第１凸部１１および第２凸部１２の底面形状も三角形に限定されるものではなく、他の形状でも構わない。

（３）上述の実施形態では、第１パネルＰ１と第２パネルＰ２とは個別に成形して組み付ける構成としたが、インサート成形やアウトサート成形としても構わない。

（４）第２パネルＰ２の平面部２１に凸部を配置し、その凸部と第１パネルＰ１の凸部とが当接するよう構成しても構わない。また、第２パネルＰ２は平面部２１に代えて曲面部を備え、その曲面部と第１パネルＰ１の凸部の少なくとも一部が当接するよう構成しても構わない。

本発明は、一般の工業製品のうち、軽量かつ高強度が要求される車両のシートフレーム、サンルーフのフレーム、バンパーリーンフォースメント、ベッドのすのこ等の構造部材に利用することができる。

Ｐ１：第１パネル
Ｐ２：第２パネル
１１：第１凸部
１２：第２凸部
１３：平坦部
１４：縁部
２２：把持部

Claims

三角形状の第１凸部を２次元的に複数配置した第１パネルを備え、
前記第１パネルのうち前記第１凸部が配置されていない縁部の領域のみに、前記第１凸部とは異なる形状の第２凸部を前記第１凸部の間に配置し、
前記第１パネルの平面視方向において、前記第１凸部の底面形状と前記第２凸部の底面形状とが相似形であり、前記第１凸部の底面積よりも前記第２凸部の底面積を小さく構成し、
前記第１凸部の底面形状が全て同じ方向を向くとともに各々の底面形状の頂点が互いに近接し、前記第２凸部の底面形状の各頂点が前記第１凸部の間における平坦部での各辺の中点に位置している、補強パネル。
前記第１凸部および前記第２凸部は、平坦部の同じ側の面に同じ高さで形成してある請求項１に記載の補強パネル。
前記第１パネルを樹脂で構成すると共に、
前記第１パネルに形成した前記第１凸部の少なくとも一部に当接する状態に、金属製の第２パネルを対向配置してある請求項１または２に記載の補強パネル。
前記第２パネルの縁部に、前記第１パネルの縁部のうち少なくとも互いに対向する二つの縁部を表裏方向から把持する把持部を備えている請求項３に記載の補強パネル。