JPH08155534A - 中空形材 - Google Patents

中空形材

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JPH08155534A
JPH08155534A JP33004694A JP33004694A JPH08155534A JP H08155534 A JPH08155534 A JP H08155534A JP 33004694 A JP33004694 A JP 33004694A JP 33004694 A JP33004694 A JP 33004694A JP H08155534 A JPH08155534 A JP H08155534A
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Toru Hashimura
徹 橋村
Haruo Kato
春生 加藤
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦設壁4と中間壁3とを傾斜壁5により接続
し、パネル要素の有効な壁幅を減少させて幅厚比を増大
させ、且つ支持剛性を高めて座屈応力を増大させること
によって、所定以上の強度を確保しながら十分な薄肉化
を可能にする。 【構成】 複数の矩形断面の中空部6を有するように、
横設壁2と縦設壁4とを備えた外壁内に中間壁3を設け
たものである。上記縦設壁4と横設壁2との接続および
/または上記外壁と中間壁3との接続は、壁幅を減少さ
せるように、傾斜壁5により行われている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両や航空機等の構造
物の強度部材として用いられる中空形材に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】建築や車両、列車、航空機等の構造物
は、軽量化が望まれているため、中空部を有した中空形
材を強度部材として採用するようになっている。この中
空形材は、構造物の強度部材に使用されると、軸方向
力、曲げ力、剪断力、およびこれらの複合力からなる外
荷重を受けるため、外荷重に効率良く抵抗できることが
必要とされている。従って、従来は、縦設壁および横設
壁からなる口型の断面形状の中空部に補強用の中間壁を
設け、断面形状を日型や目型とした中空形材が構造物の
強度部材として多用されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中空形
材を薄肉化して構造物の一層の軽量化を図ろうとする
と、上記従来の中空形材では、形材断面の構成要素であ
るパネル要素が薄く(幅厚比が大きく)なって強度が低
下し、中空形材全体よりもパネル要素が先に座屈し易い
ものになる。従って、中空形材の壁厚が強度と密接に関
係していることから、従来の中空形材の薄肉化には、所
定以上の強度を確保する必要があるという限界があり、
この薄肉化の限界は、構造物の一層の軽量化を図ろうと
する場合の大きな障害となる。
【0004】従って、本発明においては、十分な軽量化
を可能にする程度にまで、所定以上の強度を確保しなが
ら薄肉化することができる中空形材を提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、複数の矩形断面の中空部を有するように、横設壁と
縦設壁とを備えた外壁内に中間壁を設けたものであり、
下記の特徴を有している。
【0006】即ち、上記縦設壁と横設壁との接続および
/または上記外壁と中間壁との接続が、壁幅を減少させ
るように、傾斜壁により行われていることを特徴として
いる。
【0007】
【作用】上記の構成によれば、傾斜壁がパネル要素の有
効な縦設壁や横設壁、中間壁の壁幅を減少させて幅厚比
を増大させ、且つ支持剛性を高めて座屈応力を増大させ
ることから、壁厚を従来の中空形材の壁厚よりも小さな
値としても、従来の中空形材と同等の外荷重に対する抵
抗力を維持させることが可能になっており、結果として
十分に軽量化させることができる程度にまで強度を確保
しながら薄肉化することが可能になっている。
【0008】
【実施例】本発明の一実施例を図1ないし図7を用いて
説明する。本実施例に係る中空形材は、例えば断面形状
が日型や目型、田型のように、横設壁と縦設壁とを備え
た外壁内に中間壁を設けることによって、複数の矩形断
面の中空部を有している。そして、縦設壁と横設壁との
接続および/または外壁と中間壁との接続は、縦設壁や
横設壁、中間壁の壁幅を減少させるように、傾斜壁によ
り行われている。
【0009】即ち、断面形状が日型の場合について具体
的に説明すると、図1に示すように、中空形材1は、例
えばアルミ形材を押し出し加工することにより断面形状
が同一の直線状に形成されている。この中空形材1は、
同一長さに設定された一対の横設壁2・2を外壁の一部
として有しており、両横設壁2・2の中間位置には、横
設壁2・2よりも短い壁幅の中間壁3が横設壁2・2に
対して平行に設けられている。
【0010】また、各横設壁2の両端には、縦設壁4・
4の一端が横設壁2に対して直角に接続されており、縦
設壁4・4の他端は、傾斜壁5・5を介して中間壁3の
両端に接続されている。そして、これらの縦設壁4…お
よび傾斜壁5…は、上述の横設壁2・2と中間壁3とで
二つの矩形断面の中空部6・6を形成するようになって
いる。
【0011】上記の傾斜壁5は、縦設壁4および中間壁
3に対して所定の角度θ(0°<θ<90°、望ましく
は30°<θ<60°)でもって傾斜されており、壁幅
Bsが縦設壁4の壁幅Bf よりも十分に小さな値にされ
ている。そして、この傾斜壁5は、図3の縦設壁4と中
間壁3とが直接的に接続される場合と比較して、縦設壁
4および中間壁3の壁幅Bf ・Bw を減少させるように
なっている。また、傾斜壁5の壁厚Tsは、中空形材1
全体の強度を調整可能とするように、中空形材1の壁厚
Tfとは独立して調整されるようになっている。
【0012】上記の構成において、中空形材1に外荷重
が付与された場合における抵抗力について説明する。
【0013】先ず、周辺を支持された矩形板が一様な圧
縮力を受けた場合、板の幅厚比(B/T)と最大圧縮応
力(座屈応力)σcrとの弾性域における一般的な座屈応
力σcrは、(1)式で表される。
【0014】 σcr=〔kπE/12(1−ν2 )〕・〔T2 /B2 〕 ・・・ (1) 但し、kは荷重および支持条件により決定される係数
(例えば矩形板の周辺が単純支持されている時はk≒
4.0)、Eは弾性係数、νはポアソン比、Tは壁厚、
Bは壁幅である。
【0015】即ち、材料が同一の場合、座屈応力σ
crは、幅厚比(B/T)の2乗に反比例し、図4に示す
ような曲線関係となる。一方、幅厚比(B/T)が小さ
くなる非弾性の領域では、次第に座屈応力σcrが降伏応
力(σy )に近づくことになる。従って、中空形材1の
薄肉化を図ろうとすると、幅厚比(B/T)の値が大き
くなり、中空形材1を構成するパネル要素個々の耐座屈
応力が低下し、結果として中空形材1全体の外荷重に対
する抵抗力が低下することになる。
【0016】次に、図2および図3に示すように、本実
施例の中空形材1と従来の中空形材11とを比較した場
合、本実施例の中空形材1の縦設壁4および中間壁3の
壁幅Bf ・Bw は、傾斜壁5が設けられているため、従
来の中空形材11の縦設壁14および中間壁13の壁幅
B'f・B'wよりも小さな値となっている。従って、両中
空形材1・11の壁厚Tf・T'fが同一値(T)であっ
たとすると、上述の(1)式から、中空形材1の幅厚比
(Bf /T)・(Bw /T)は、従来の中空形材11の
幅厚比(B'f/T)・(B'w/T)よりも減少すること
から、中空形材1の座屈応力σcrは、従来の中空形材1
1の座屈応力σcrよりも増大することになる。
【0017】また、傾斜壁5は、比較的に幅厚比(Bs
/Ts)が小さく、剛性の大きなパネル要素であり、縦
設壁4と中間壁3との間に介在することにより縦設壁4
と中間壁3との結合力を高めていると共に、折板として
の効果も発揮している。従って、傾斜壁5は、縦設壁4
と中間壁3の支持剛性を高めることによって、(1)式
の係数kの値を4.0よりも大きくし、結果として座屈
応力σcrを増大させることになる。
【0018】これにより、本実施例の構成によれば、縦
設壁4と中間壁3とを接続する傾斜壁5が、パネル要素
の有効な壁幅を減少させて幅厚比を増大させ、且つ支持
剛性を高めて座屈応力σcrを増大させることから、壁厚
Tfを従来の中空形材11の壁厚T'fよりも小さな値と
しても、従来の中空形材11と同等の外荷重に対する抵
抗力を維持させることが可能になっており、結果として
十分な軽量化を達成することができる程度にまで、強度
を確保しながら薄肉化することが可能になっている。
【0019】また、本実施例の構成によれば、傾斜壁5
の壁厚Tsが中空形材1の壁厚Tfから独立して調整さ
れるようになっているため、傾斜壁5の板剛性および縦
設壁4と中間壁3との結合力を調整することによって、
中空形材1全体の強度を調整することが可能になってい
る。
【0020】さらに、本実施例の構成によれば、傾斜壁
5の壁厚Ts、壁幅Bsおよび角度θを調整することに
よって、断面の曲げ力に対する剛性の指標である断面2
次モーメント、若しくは軸方向力に対する抵抗、重量の
指標である断面積の値を図3の従来の中空形材11と等
価にすることが可能になっている。また、傾斜壁5が意
匠的価値を生じさせることにもなっている。
【0021】尚、本実施例における中空形材1は、縦設
壁4と中間壁3との間に傾斜壁5を設けた構成になって
いるが、これに限定されることはない。即ち、中空形材
1は、図5に示すように、縦設壁4と横設壁2とを傾斜
壁5で接続した構成や、図6に示すように、縦設壁4と
横設壁2とを傾斜壁5で接続し、且つ縦設壁4と中間壁
3とを傾斜壁5で接続した構成にされていても良い。さ
らには、図7に示すように、矩形断面の中空部6を三つ
有した断面目型の中空形材1において、2段の中間壁3
・3と各縦設壁4とを傾斜壁5で接続した構成にされて
いても良い。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上のように、複数の矩形断
面の中空部を有するように、横設壁と縦設壁とを備えた
外壁内に中間壁を設けたものであり、上記縦設壁と横設
壁との接続および/または上記外壁と中間壁との接続
が、壁幅を減少させるように、傾斜壁により行われてい
る構成である。
【0023】これにより、傾斜壁がパネル要素の有効な
縦設壁や横設壁、中間壁の壁幅を減少させて幅厚比を増
大させ、且つ支持剛性を高めて座屈応力を増大させるこ
とから、壁厚を従来の中空形材の壁厚よりも小さな値と
しても、従来の中空形材と同等の外荷重に対する抵抗力
を維持させることが可能になっており、結果として十分
な軽量化を達成させることができる程度にまで、薄肉化
することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を示すものであり、中空形材の斜視図で
ある。
【図2】本発明の中空形材の断面形状を示す説明図であ
る。
【図3】従来の中空形材の断面形状を示す説明図であ
る。
【図4】座屈応力と幅厚比との関係を示すグラフであ
る。
【図5】中空形材の断面形状を示す説明図である。
【図6】中空形材の断面形状を示す説明図である。
【図7】中空形材の断面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
1 中空形材 2 横設壁 3 中間壁 4 縦設壁 5 傾斜壁 6 中空部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の矩形断面の中空部を有するよう
    に、横設壁と縦設壁とを備えた外壁内に中間壁を設けた
    中空形材において、 上記縦設壁と横設壁との接続および/または上記外壁と
    中間壁との接続は、壁幅を減少させるように、傾斜壁に
    より行われていることを特徴とする中空形材。
JP33004694A 1994-12-05 1994-12-05 中空形材 Expired - Lifetime JP3410238B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008168745A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Honda Motor Co Ltd 軽合金製の押出フレーム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008168745A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Honda Motor Co Ltd 軽合金製の押出フレーム

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