JP7475526B1 - パネル部材 - Google Patents

Abstract

【課題】風洞試験を行う際の作業負荷を低減しつつ、風洞試験の精度を向上させる。【解決手段】パネル部材は、３Ｄプリンタにより形成され、風洞試験に用いられるモデルにおける外面を構成する。パネル部材は、第１面と、第２面と、貫通孔と、構造部と、を備える。第１面は、モデルの外面を形成する。第２面は、第１面の反対側に位置する。貫通孔は、風洞試験に用いられる部分であって、第１面から第２面に向けてパネル部材を貫通する部分である。構造部は、風洞試験のため、貫通孔に対応して設けられる。貫通孔及び構造部は、３Ｄプリンタによりパネル部材と一体に形成される。【選択図】図３

Description

本開示は、風洞試験に用いられるモデルに用いられるパネル部材に関する。

特許文献１，２に記載されているように、飛行機等の移動体の風洞試験を行うため、３Ｄプリンタにより移動体のモデルを形成する技術が提案されている。

特許第４３１００４３号公報 特許第４４４６６０８号公報

このような風洞試験では、移動体のモデルに形成された貫通孔を用いて、一例として風圧の測定が行われる場合がある。しかし、従来は、モデルの貫通孔をドリル等で形成していたため、作業負荷が大きく、さらに、貫通孔の位置に誤差が生じ、その結果、風洞試験の精度が低下する恐れがあった。

本開示の一態様では、風洞試験を行う際の作業負荷を低減しつつ、風洞試験の精度を向上させるのが望ましい。

本開示の一態様は、風洞試験に用いられるモデルにおける外面を構成する部材であって、３Ｄプリンタにより形成された部材であるパネル部材に関する。パネル部材は、第１面と、第２面と、貫通孔と、構造部と、を備える。第１面は、モデルの外面を形成する。第２面は、第１面の反対側に位置する。貫通孔は、風洞試験に用いられる部分であって、第１面から第２面に向けてパネル部材を貫通する部分である。構造部は、風洞試験のため、貫通孔に対応して設けられる。貫通孔及び構造部は、３Ｄプリンタによりパネル部材と一体に形成される。

上記構成によれば、貫通孔及び構造部が３Ｄプリンタによりパネル部材と一体に形成される。このため、風洞試験を行う際の作業負荷を低減しつつ、風洞試験の精度を向上させることができる。

本開示の一態様では、構造部は、第２面から突出した状態で貫通孔に挿入された管状部材を保持するよう構成されており、管状部材は、その両端から離れた位置に、外周面から突出する突出部を有していてもよい。また、構造部は、収容部と、爪部と、を備えてもよい。収容部は、貫通孔の内周面における陥没した部分であって、貫通孔の第２面における開口に隣接し、貫通孔に挿入された管状部材の突出部を収容するよう構成される。爪部は、貫通孔における第２面の開口を囲む縁部から、貫通孔の伸長方向に沿って突出し、貫通孔に挿入された管状部材に当接するよう構成される。また、爪部は、貫通孔に挿入された管状部材に対面する内側面における第２面の周辺に位置する部分に、貫通孔に挿入された管状部材の突出部を収容するための凹部が形成されていてもよい。

上記構成によれば、管状部材を貫通孔に容易に挿入することや、貫通孔に挿入された管状部材を良好に保持することができる。このため、風洞試験を行う際の作業負荷を低減できる。

本開示の一態様では、突出部は、管状部材の外周面を周回するように設けられていてもよい。収容部は、貫通孔の内周面を周回するように形成されてもよい。構造部は、貫通孔の第２面における開口を囲むように並んで設けられた複数の爪部を備えてもよい。

上記構成によれば、管状部材を貫通孔に容易に挿入することや、貫通孔に挿入された管状部材を良好に保持することができる。このため、風洞試験を行う際の作業負荷を低減できる。

本開示の一態様では、２色成型によりパネル部材を形成することで、爪部と、パネル部材における爪部の周辺部分とは、異なる樹脂で構成されていてもよい。
上記構成によれば、複数の爪部を構成する樹脂を適宜選択することで、管状部材を貫通孔に挿入する際の容易性や、貫通孔に挿入された管状部材を保持するように作用する力の強さを、適宜調整できる。

本開示の一態様では、構造部は、第２面から突出するように設けられた部分であって、貫通孔に連通する開口が設けられ、風洞試験に用いられる試験用チューブが接続されるよう構成された部分である接続部を備えてもよい。

上記構成によれば、試験用チューブの接続が容易になるため、風洞試験を行う際の作業負荷を低減できる。

第１実施形態の車両のモデルの説明図である。 第１実施形態における貫通孔に挿入されたベンチュリ管、及び複数の爪部の斜視図である。 第１実施形態における貫通孔、貫通孔に挿入されたベンチュリ管、及び複数の爪部の、貫通孔及びベンチュリ管の軸線を含む断面図である。 第２実施形態における接続部の斜視図である。 第２実施形態における貫通孔及び接続部の、貫通孔の軸線を含む断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［１．第１実施形態］
［（１）概要］
第１実施形態の４輪の自動車のモデル１は、風洞試験に用いられ、複数のパネル部材１０と、骨格部１４とを備える（図１参照）。なお、モデル１は、実際の自動車と同じ大きさであっても良いし、該自動車を縮小又は拡大したものであってもよい。

パネル部材１０は、モデル１の外面を形成する樹脂製の部材であり、３Ｄプリンタにより形成される。具体的には、各パネル部材１０は、例えば、自動車におけるボンネット、ガラス、フロントグリル、タイヤ、ドア、バンパー等といった自動車の外面を構成する部分に対応して設けられており、対応する部分の形状を有している。

骨格部１４は、モデル１の内部に配置されたフレーム状の部分である。骨格部１４に各パネル部材１０を取り付けることで、モデル１が構成される。モデル１におけるパネル部材１０の内側には、空間が形成されている。また、骨格部１４の内側には、図示しない台座が設けられており、該台座には、風洞試験を行うための測定機器等が配置される。

［（２）パネル部材］
複数のパネル部材１０のうちの少なくとも１つには、風洞試験のための圧力測定を行うため、少なくとも１つの貫通孔２が設けられている（図２，３参照）。また、該パネル部材１０には、風洞試験のための圧力測定を行うため、各貫通孔２に対応して構造部３が設けられている。第１実施形態では、一例として、ボンネットを形成するパネル部材１０に、自動車の前後方向に沿って所定の間隔を空けて並ぶように、複数の貫通孔２と、各貫通孔２に対応する複数の構造部３とが設けられる。

また、これらの貫通孔２及び構造部３は、３Ｄプリンタによりパネル部材１０が形成される際に形成される。つまり、複数の貫通孔２及び複数の構造部３は、３Ｄプリンタにより形成されたパネル部材１０を加工することで形成されるのではなく、３Ｄプリンタによりパネル部材１０と一体に形成される。

［（３）貫通孔］
貫通孔２が設けられたパネル部材１０は、板状の部分である板状部１１が設けられている（図２，３参照）。板状部１１は、厚さ方向に対面する第１及び第２面１２，１３を有する。第１面１２は、モデル１の外面を形成し、第２面１３は、モデルの内側に位置する（図１参照）。そして、板状部１１には、第１面１２から第２面１３に向けて板状部１１を貫通するように、複数の貫通孔２が形成されている。各貫通孔２は、板状部１１の厚さ方向に沿って直線状に延び、その伸長方向（換言すれば、軸線Ａ０）に直交する断面（以後、単に断面と記載）は円形となっている。なお、軸線Ａ０とは、貫通孔２の断面の中心を通過する仮想的な直線である。

［（４）管状部材］
各貫通孔２には、管状部材４を挿入可能となっている（図２，３参照）。管状部材４は、円筒形状であり、軸線Ａ１に沿って真っ直ぐに伸びる。なお、軸線Ａ１とは、管状部材４における伸長方向に直交する断面（以後、単に断面と記載）の中心を通過する仮想的な直線である。

管状部材４は、第１端部が第１面１２と面一となり、且つ、第２端部が第２面１３から突出した状態となるように、貫通孔２に挿入される。また、管状部材４は、その両端から離れた位置に、外周面４０から突出する湾曲した形状の突出部４１を備える。一例として、突出部４１は、球状であり、軸線Ａ１（換言すれば、外周面４０）を周回するように設けられる。つまり、突出部４１の断面は、軸線Ａ１が中心を通過する円形である。また、突出部４１は、側面視すると円形であり、軸線Ａ１は、該円の中心を通過する。

［（５）構造部］
構造部３は、収容部３０と、複数の爪部３１とを備える（図２，３参照）。
収容部３０は、貫通孔２の内周面２０における陥没した部分であり、貫通孔２が板状部１１の第２面１３に形成する開口２１に隣接して設けられており、貫通孔２に挿入された管状部材４の突出部４１を収容する。一例として、収容部３０は、半球状であり、軸線Ａ０（換言すれば、内周面２０）を周回するように設けられる。つまり、収容部３０の断面は、軸線Ａ０が中心を通過する円形であり、該断面の径は、開口２１に向かうに従い拡大する。また、収容部３０における軸線Ａ０を含む断面は、円弧状となっている。

複数の爪部３１は、第２面１３における貫通孔２の開口２１を囲む縁部から、貫通孔２の伸長方向（換言すれば、軸線Ａ０の方向）に沿って突出し、貫通孔２に挿入された管状部材４の外周面４０に当接するよう構成される。一例として、第１実施形態では、４個の爪部３１が、開口２１を囲むように所定の間隔を空けて並んで設けられる。

また、各爪部３１は、貫通孔２に挿入された管状部材４の外周面４０に対面する内側面３２を有する。内側面３２における第２面１３の周辺には、貫通孔２に挿入された管状部材４の突出部４１を収容するための凹部３３が形成されている。凹部３３は、収容部３０に隣接していると共に、内側面３２における円弧状に湾曲した部分であり、内側面３２における爪部３１の根元に位置する部分に窪みを形成する。凹部３３は、貫通孔２に挿入された管状部材４の突出部４１を収容するよう構成されている。

つまり、各爪部３１の凹部３３と、収容部３０とにより、略球状の空間が形成され、該空間に、貫通孔２に挿入された管状部材４の突出部４１が収容される。
また、各爪部３１における凹部３３を形成する部分は、軸線Ａ０側に傾斜するように第２面１３から突出し、先端に向かうに従い幅が狭くなっている。また、各爪部３１における凹部３３よりも先端側の部分は、幅が略一定であり、軸線Ａ０に沿って延びる。また、各爪部３１の間には、スリットが形成されている。

さらに、一例として、２色成型により、各貫通孔２に対応する複数の爪部３１と、パネル部材１０における該複数の爪部３１の周辺部分とは、異なる樹脂により構成される。なお、周辺部分とは、例えば、複数の爪部３１に対応する収容部３０及び貫通孔２を形成する部分であってもよい。具体的には、例えば、複数の爪部３１は、周辺部分に比べ、柔軟性及び弾力性が高い樹脂により構成されていてもよい。また、例えば、周辺部分に限らず、２色成型により、各貫通孔２に対応する複数の爪部３１と、パネル部材１０におけるこれらの爪部３１以外の部分とは、異なる樹脂により構成されていてもよい。

そして、管状部材４は、第２面１３側から貫通孔２に挿入される。この時、複数の爪部３１の各々が外側に傾くように弾性変形することで、管状部材４の突出部４１が収容部３０に到達可能となる。また、突出部４１が収容部３０に到達すると、複数の爪部３１は、挿入前の初期形状に戻るように変形する。この時、収容部３０と、各爪部３１の凹部３３とは、突出部４１に当接する。また、各爪部３１の内側面３２における凹部３３よりも先端側の部分は、管状部材４における突出部４１よりも先端側の部分の外周面４０に当接する。そして、これらの当接が生じた際には、各爪部３１は弾性変形が生じた状態となっており、初期形状に戻ろうとする各爪部３１の弾性力により、管状部材４が保持される。

［（６）風洞試験について］
第１実施形態の風洞試験では、一例として、モデル１の外面に配置されたベンチュリ管を用いた風圧や風速等の測定を簡略化した測定が行われる。すなわち、試験用チューブ５により、モデル１の内部に配置された測定機器と、貫通孔２に挿入された管状部材４とが接続される（図２参照）。そして、測定機器により管状部材４内に生じた圧力を測定することで、モデル１の外面における貫通孔２の周辺の風圧や風速等が測定される。

このような圧力測定では、パネル部材１０に設けられた全部又は一部の貫通孔２が用いられる。なお、圧力測定に用いられない貫通孔２は、閉塞部材（図示無し）により閉塞されてもよい。また、閉塞部材とは、管状部材４と同様の形状を有する部材であってもよい。つまり、閉塞部材とは、円柱状の部材であり、管状部材４と同様の突出部が外周面に形成されていてもよい。そして、閉塞部材が貫通孔２に挿入された際には、閉塞部材の第１端部がパネル部材１０の第１面１２と面一になると共に、管状部材４と同様、突出部は、各爪部３１の凹部３３と収容部３０とに収容され、閉塞部材は、複数の爪部３１により保持されてもよい。

そして、貫通孔２に挿入されている管状部材４における第２面１３から突出する第２端部は、試験用チューブ５の第１端部に挿入され、試験用チューブ５の第２端部は、モデル１の内部に配置された測定機器に接続される。これにより、管状部材４が測定機器に連通し、測定機器は、管状部材４の内部の圧力を測定可能となる。

無論、これに限らず、風洞試験では、貫通孔２、貫通孔２に挿入されている管状部材４、及び／又は構造部３を用いて、圧力測定以外の測定が行われてもよい。
［２．第２実施形態］
第２実施形態の自動車のモデル１は、パネル部材１０における構造部３の構成において、第１実施形態と相違する（図４，５参照）。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、複数の貫通孔２及び複数の構造部３は、３Ｄプリンタによりパネル部材１０と一体に形成される。

すなわち、構造部３は、貫通孔２の軸線Ａ０に沿って第２面１３から真っ直ぐに突出する接続部３４を備える。なお、第２実施形態では、構造部３は貫通孔２の内周面２０に設けられておらず、貫通孔２の断面の形状は一定となっている。

接続部３４は、円柱状の基部３５及び挿入部３６を有する。基部３５は、第２面１３から突出する。一方、挿入部３６は、基部３５よりも断面が小さく、基部３５の先端に位置する端面の中央から突出する。貫通孔２は、板状部１１と、基部３５及び挿入部３６とを貫通すると共に、貫通孔２の軸線Ａ０は、挿入部３６の断面の中心と、挿入部３６の断面の中心とを通過し、貫通孔２の開口２１は、挿入部３６の先端に形成される。また、挿入部３６の外周面には、挿入部３６の先端の周辺に、外側に突出する複数の突起部（図示無し）が形成されている。

そして、構造部３の挿入部３６は、試験用チューブ５の第１端部に挿入され、これにより、貫通孔２が測定機器に連通し、測定機器は、貫通孔２の内部の圧力を測定可能となる。

なお、第２実施形態においては、構造部３とパネル部材１０における構造部３の周辺部分とは、同一の樹脂により構成されてもよい。
また、第２実施形態においても、風洞試験では、貫通孔２及び／又は構造部３を用いて、圧力測定以外の測定が行われてもよい。

［３．効果］
（１）上記実施形態によれば、貫通孔２及び構造部３が３Ｄプリンタによりパネル部材１０と一体に形成される。このため、３Ｄプリンタにより形成されたパネル部材１０に対し、例えば、後からドリル等により貫通孔を形成したり、構造部３を取り付けたりする必要が無くなる。その結果、作業負荷が低減すると共に、貫通孔２や構造部３の位置を精度良く定めることができる。したがって、風洞試験を行う際の作業負荷を低減しつつ、風洞試験の精度を向上させることができる。

（２）また、第１実施形態によれば、構造部３の収容部３０と複数の爪部３１とにより、貫通孔２への管状部材４の挿入や、貫通孔２に挿入された管状部材４の保持が実現される。このため、管状部材４を貫通孔２に容易に挿入することや、挿入された管状部材４を良好に保持することができる。したがって、風洞試験を行う際の作業負荷を低減できる。

（３）また、第１実施形態によれば、２色成型によりパネル部材１０を形成することで、複数の爪部３１と、パネル部材１０における複数の爪部３１の周辺部分とは、異なる樹脂で構成される。このため、複数の爪部３１を構成する樹脂を適宜選択することで、管状部材４を貫通孔２に挿入する際の容易性や、貫通孔２に挿入された管状部材４を保持するように作用する力の強さを、適宜調整できる。

（４）また、第２実施形態によれば、試験用チューブ５と貫通孔２との接続が容易になる。このため、風洞試験を行う際の作業負荷を低減できる。
［４．他の実施形態］
（１）上記実施形態の風洞試験を行うためのモデル１は、４輪の自動車のモデルとなっている。しかし、これに限らず、４輪の自動車以外の車両（例えば、オートバイ等）について、同様にして風洞試験用のモデルを構成してもよい。また、これに限らず、例えば、鉄道車両、航空機、船舶、ドローン等といった移動体について、同様にして風洞試験用のモデルを構成してもよい。さらに、移動体以外の物体（例えば、建築物）についても、同様にして風洞試験用のモデルを構成してもよい。

（２）上記実施形態における貫通孔２は、パネル部材１０を厚さ方向に沿って真っ直ぐに延びる。しかし、これに限らず、貫通孔２は、厚さ方向に対し傾斜していてもよいし、曲がっていても良い。このような場合であっても、貫通孔２の向きや形状に応じて、構造部３の向きや形状を適宜調整することで、同様の効果が得られる。

（３）第１実施形態において、構造部３における爪部３１の数は、４個に限らず、２～３個、又は５個以上であってもよい。また、爪部３１の数は、１個であってもよい。
また、突出部４１は球状となっているが、これに限らず、突出部４１は、球状以外の様々な形状を有し得る。また、管状部材４の突出部４１は、軸線Ａ１を周回するように設けられている。しかし、突出部４１は、軸線Ａ１を周回しない形状であってもよい。つまり、突出部４１は、外周面４０における軸線Ａ１を周回しない領域に設けられていてもよい。

なお、この場合、構造部３の収容部３０と、１つ又は複数の爪部３１における凹部３３とは、突出部４１に応じた形状を有する。これにより、管状部材４が貫通孔２に挿入され、突出部４１が収容部３０に到達した際に、収容部３０及び爪部３１の凹部３３は、突出部４１に当接し、第１実施形態と同様にして、挿入された管状部材４が保持される。

（４）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

１…モデル、１０…パネル部材、１１…板状部、１２…第１面、１３…第２面、１４…骨格部、２…貫通孔、２０…内周面、２１…開口、３…構造部、３０…収容部、３１…爪部、３２…内側面、３３…凹部、３４…接続部、３５…基部、３６…挿入部、４…管状部材、４０…外周面、４１…突出部、５…試験用チューブ。

Claims (4)

1. 風洞試験に用いられるモデルにおける外面を構成する部材であって、３Ｄプリンタにより形成された部材であるパネル部材であって、
   前記モデルの前記外面を形成する第１面と、
   前記第１面の反対側に位置する第２面と、
   前記風洞試験に用いられる部分であって、前記第１面から前記第２面に向けて前記パネル部材を貫通する部分である貫通孔と、
   前記風洞試験のため、前記貫通孔に対応して設けられた構造部と、
   を備え、
   前記貫通孔及び前記構造部は、３Ｄプリンタにより前記パネル部材と一体に形成されており、
   前記構造部は、前記第２面から突出した状態で前記貫通孔に挿入された管状部材を保持するよう構成されており、前記管状部材は、その両端から離れた位置に、外周面から突出する突出部を有しており、
   前記構造部は、
   前記貫通孔の内周面における陥没した部分であって、前記貫通孔の前記第２面における開口に隣接し、前記貫通孔に挿入された前記管状部材の前記突出部を収容するよう構成された収容部と、
   前記貫通孔における前記第２面の前記開口を囲む縁部から、前記貫通孔の伸長方向に沿って突出し、前記貫通孔に挿入された前記管状部材に当接するよう構成される爪部と、
   を備え、
   前記爪部は、前記貫通孔に挿入された前記管状部材に対面する内側面における前記第２面の周辺に位置する部分に、前記貫通孔に挿入された前記管状部材の前記突出部を収容するための凹部が形成されている
   パネル部材。
2. 請求項１に記載のパネル部材であって、
   前記突出部は、前記管状部材の前記外周面を周回するように設けられており、
   前記収容部は、前記貫通孔の前記内周面を周回するように形成され、
   前記構造部は、前記貫通孔の前記第２面における前記開口を囲むように並んで設けられた複数の前記爪部を備える
   パネル部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載のパネル部材であって、
   ２色成型により前記パネル部材を形成することで、前記爪部と、前記パネル部材における前記爪部の周辺部分とは、異なる樹脂で構成されている
   パネル部材。
4. 風洞試験に用いられる車両のモデルにおける外面を構成する部材であって、３Ｄプリンタにより形成された部材であるパネル部材であって、
   前記モデルの前記外面を形成する第１面と、
   前記第１面の反対側に位置する第２面と、
   前記風洞試験に用いられる部分であって、前記第１面から前記第２面に向けて前記パネル部材を貫通する部分である貫通孔と、
   前記風洞試験のため、前記貫通孔に対応して設けられた接続部と、
   を備え、
   前記モデルの内側には、風洞試験を行うための装置を配置可能な空間が形成されており、
   前記パネル部材は、前記モデルにおける車体の一部を構成し、前記第２面は、前記空間に対面し、
   前記貫通孔及び前記接続部は、３Ｄプリンタにより前記パネル部材と一体に形成され、
   前記接続部は、前記第２面から突出するように設けられた部分であって、前記貫通孔に連通する開口が設けられ、前記風洞試験に用いられる試験用チューブが接続されるよう構成された部分である
   パネル部材。