JPH047136A - 地上用複合構造材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、車両及び船舶等に用いられる地上用
複合構造部材に関する。

〔従来の技術〕

金属製薄板を波型に成形加工を施し、積層構造にした波
型積層構造材料は、軽量でしかも強度が比較的高いため
、軽量構造材料として要求される工業製品に適用可能で
ある。

このような構造材についての公知例として、特開昭６３
−１１６１９７号公報に記載のように。

剛体板の表面に複数個の管状連結孔を有する介在構造体
の表面に多孔質金属材を積層したものがある。また、特
開昭６３−８６３６１号公報には。

積層形燃料電池用セパレータとして、金属製平板を塑性
加工により頂面に平担部を有し、かつ波形状の凹凸部を
有する波板に成形し、金属製の仕切り板の少なくとも一
面にこの波板の底面を金属的に接合させたものが記載さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の軽量構造材料には、一般には、比重の軽いア
ルミニウム及びチタン合金などが適用されている。しか
しながら、アルミニウムは強度が低いため、適用範囲が
狭い、一方、Ｔｉ合金は極薄肉厚の板材に加工するのが
難しく、一般の適用範囲が約Ｑ、２ｍｍ以上と限定され
る。また、Ｔｉは希少金属であり、資源確保の点で問題
である。

このように、従来のものにあっては、強度を保持しよう
とすると重量が増加し、肉厚を薄くして軽量にしようと
すると加工性が悪くなり、また強度も小さくなるという
問題があった。

本発明の目的は上記問題点を解消するためになされたも
ので、軽量で、且つ十分な強度を有する地上用複合構造
材を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、金属製薄板の波
型部材を単層又は複数層積層した地上用複合構造材にお
いて、以下に示すことを特徴とするものである。

（ア）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合されていること。

（イ）前記波型部材は多数の孔を有し、前記複数層積層
の眉間に、有孔あるいは無孔の平板が接合されているこ
と。

（つ）前記波型部材は多数の孔を有し、前記複数層のう
ち少くとも二層は、波の方向が互いに交叉または一層ご
とに同一の波の方向で積層され接合していること。

（１）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合され、前記金属製薄板が、ギア又はプレスに
よって成形されたものであること。

（オ）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合され、該波型部材同士又は該波型部材と平板
とが、ロウ付け、電子ビーム溶接、レーザ溶接又は抵抗
溶接によって接合されていること。

（力）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合され、該波型部材がＦｅ基、Ｎｉ基、Ｔｉ基
、Ａｌ基、Ｎｂ基又はＭｏ基合金からなること。

（キ）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合され、該波型部材の形状が、コルゲート、ハ
ニカム又はディンプル構造を有すること。

（り）前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複
数層積層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の
平板が接合され、該波型部材の板厚が１０〜２００μｍ
であること。

〔作用〕

上記構成によれば、多数の穴によって重量が軽減され、
しかも加工性に秀れた金属製薄板を用いることができる
ので、製作も容易となる。

例えば、Ｔｉ合金の薄板と同じ肉厚の波型成形のステン
レス鋼板を適用した場合は、ステンレス鋼の比重がＴｉ
合金の約２倍であるため１重量もＴｉ合金製軽量構造材
料の２倍に増加することになるが、ステンレス鋼板に表
面積で約５０％の打抜孔が有れば、重量はほぼ等しいも
のとなり、ステンレス鋼の持つ加工性、低コスト等の特
性を生かすことができる。開孔率は表面積で３０〜７０
％が好ましい、軽量化には３０％以上、強度上は７０％
以下をとするのがよい。

材料は炭素鋼、Ｆｅ基合金が望ましく、特にフェライト
系又はオーステナイト系ステンレス鋼が望ましい、ただ
し、必要とならばＴｉ、ＡＱ又はＮｂ等の合金などに適
用しても効果がある。

更に、打抜孔によって流体を通すことができるので、通
気性、通水性等に秀れた構造材となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。

第１図は本発明の代表例としてコルゲート型構造の軽量
構造材料を示したものである。すなわち金属製の波板１
に打抜穴２が形成され、上下の波板１同志は波形の方向
を交叉して接合されているものである。

以下、本実施例にステンレス鋼を用いた例を詳述する。

波型成形材に適用した供試材に市販の５ＵＳ３０４ステ
ンレス鋼を用いた。供試材の形状は、板厚１００μｍ、
板幅３００ｍｍ、長さ１０ｍである。

第２図は、上記の供試材に打抜孔２を施した打抜孔付き
板材６を示したものである。打抜孔２の形状は直径１．
７φ、孔ピッチ２　、５　ａｍ、開孔率が５０％である
。

第３図は、この打抜孔付き板材６を波型に成形した波板
材１を示すものである。成形はギア成形法によって行っ
た。成形仕上り寸法は成形ピッチ４　、７　ｙａｒｎ、
成形高さ２ｍｍ、曲げ角度６０度、溝幅１．２ｍｍ、先
端幅１．７ｗ＋ｇｅである。

本実施例では、この波板材１を１５０ｍｍ角に加工し、
加工後波板同志を接合し、第１図のような波方向が交叉
した３層積層のコルゲート材を作成した。接合部３はロ
ウ付法により接合した。ロウ材は市販の液相温度１００
０’ＣのＮｉアモルファスシートである。ロウ付は真空
容器内で１０５０℃、１時間保持の条件で行った。第４
図に示すように、ロウ材７のシートは波板にスポット溶
接によって仮付けし、その上に波板を載置し、それを再
び同様に仮付けし、動かないようにして上部にわずかな
荷重をかけてロウ付けした。ロウ材７は孔の部分にぬれ
るが、孔はふさがれないような大きさである。波板と波
板との間に孔あきの平板を載置し、それぞれのロウ付も
同様に行った。更に、最外面の上下面に第２図の平板を
同様にロウ付けした。

以上のような条件でステンレス鋼製コルゲート型軽量構
造材料を製作した。この材料の重量は約７５ｇであり、
同一形状で製作したＴｉ合全余材ほぼ同じであった。

このように、その軽量構造材料の重量は穴なしのものに
比べて１／２となり、例えばステンレス鋼板を用いれば
、従来のＴｉ合金製のものに比べてほぼ同じ重量となる
。

本実施例では更に、波板を５層とし、互いに交叉するも
のを各波板の間と最外面に孔あき平板をロウ材げによっ
て形成した。ロウ材はコルゲートの平板との接触部分に
だけにした。

なお、本発明の接合は電子ビーム溶接、レーザ溶接又は
抵抗溶接であっても可能である。

本発明は、自動車のフード、フロントフェンダ、屋根等
車体や緩衝用パンパ、磁気浮上列車用車体や内部構造材
料、及び船舶用船体や内部構造物などに適用され、更に
工業用製品の構造材料及び部品として応用可能である。

これらの構造材として使用される複合材は表に出る面又
は雨量外表面に無孔の平板が接合したものが使用される
。

特に、打抜孔によって、構造材自身に流体を通すことが
可能となり、例えば自動車用マフラ、その地道気孔を必
要とする触媒担体等、従来のものでは用いることができ
ない用途に適用することが可能となる。

次に、上記実施例の材料を用いて作製した他のいくつか
の実施例について説明する。

第５図は、コルゲート型構造の孔あき波型積層材である
。本例は、薄板の波板を図のように複数積層したもので
ある。第５図で示したごとく、表裏面及び上下の波板の
中間に平板４及び５を施すと強度が更に向上するので望
ましい。また、各々の波板の接合方向が第１図のように
交叉するばかりでなく、平行にしたものであっても適用
できる。

第６図はディンプル型構造の孔あき波型積層材である８
本例は、薄板をプレス加工することによって台形型の凹
凸を形成し、それを複数積層したものである。

第７図は、ハニカム型構造を有する孔あき波型積層材で
ある。それは、金属製薄板を波型成形し、波型成形材同
志をたて型にして接合させ、蜂の巣状に成形したもので
ある。

第８図は、コルゲート型構造の孔あき波型積層材の接合
方法の一実施例を示す０本発明の孔あき波型積層材は前
述と同じ方法のロウ材げによって接合され製造される。

そのためその大きさは真空ロウ付容器の大きさによって
制限される。波型は互いに交叉して積層される１例えば
車輌の車体に用いられる場合には大面積となるため、コ
ルゲート同志の接合構造となる。接合しようとする２枚
の積層コルゲートの端部には第９図に示すごとく、プレ
ス圧縮加工によって平板加工部８を成形する。

その後、第８図で示したごとく、接合材の平板加工部を
交互に、中間板９を介して合せてリベット１０によって
固定する。なお、接合部の中間板１０は接合部の厚さ調
整及び補強のためのものである。本発明によれば、いか
なる大きさの孔あき波板型積層材も製造可能である。な
お第８図では、コルゲート型積層材についてのべたが、
このほかディンプル型及びハニカム型においても適用可
能である。更に大面積化するには波型積層板の四方にプ
レス加工を施し、互いに同様に接合する。リベットによ
る接合の他、同様にプレス成型した部分をろう付けして
もよい。

〔発明の効果〕

上述のとおり本発明によれば、金属製積層構造材の波型
部材が多数の孔を有するので、強度を保持しつつその軽
量化を図ることができる。

更に、ステンレス鋼を用いればＴｉ合金製軽量構造材料
と同等の効果が発揮され、薄板加工性の優れたステンレ
ス鋼が適用されるため、肉厚１０μｍまでの波型も容易
に製作可能であり、軽量化に対するメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は本実
施例に用いた打抜孔付き薄板の斜視図、第３図は本実施
例に用いた打抜孔付波板の斜視図、第４図はロウ付法に
より作製した本実施例の断面図、第５図ないし第７図は
それぞれ本発明の他の実施例を示し、第５図はコルゲー
ト型構造、第６図はディンプル型構造、第７図はハニカ
ム型構造の積層材の斜視図、第８図及び９図は、コルゲ
ート型構造材の接合構造を示す斜視図である。 １・・・波板、２・・・打抜孔、３・・・接合部、４・
・・表面材、５・・・中間材、６・・・打抜孔付き波板
、７・・・ロウ材、８・・・平板加工部、９・・・中間
板、１０・・・リベット。 第 図 第 図 第 図 ６ノ１鉦３Ｌ句＝ａｔｉ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合されていることを特徴とする地上用複合構造材。 ２、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記複数層積層の層間
   に、有孔あるいは無孔の平板が接合されていることを特
   徴とする地上用複合構造材。 ３、金属製薄板の波型部材を複数層積層した地上用複合
   構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記複数層のうち少く
   とも二層は、波の方向が互いに交叉または一層ごとに同
   一の波の方向で積層され接合していることを特徴とする
   地上用複合構造材。 ４、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合され、前記金属製薄板が、ギア又はプレスによって
   成形されたものであることを特徴とする地上用複合構造
   材。 ５、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合され、該波型部材同士又は該波型部材と平板とが、
   ロウ付け、電子ビーム溶接、レーザ溶接又は抵抗溶接に
   よって接合されていることを特徴とする地上用複合構造
   材。 ６、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合され、該波型部材がＦｅ基、Ｎｉ基、Ｔｉ基、Ａｌ
   基、Ｎｂ基又はＭｏ基合金からなることを特徴とする地
   上用複合構造材。 ７、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合され、該波型部材の形状が、コルゲート、ハニカム
   又はディンプル構造を有することを特徴とする地上用複
   合構造材。 ８、金属製薄板の波型部材を単層又は複数層積層した地
   上用複合構造材において、 前記波型部材は多数の孔を有し、前記単層又は複数層積
   層の最外面の一方又は両面に有孔あるいは無孔の平板が
   接合され、該波型部材の板厚が１０〜２００μｍである
   ことを特徴とする地上用複合構造材。