KR101214593B1

KR101214593B1 - 판상체

Info

Publication number: KR101214593B1
Application number: KR1020107018372A
Authority: KR
Inventors: 스스무 스나가
Original assignee: 가부시키가이샤 후카이 세이사쿠쇼
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2012-12-24
Also published as: EP2311712A4; EP2311712B1; BRPI0822991A2; US8557395B2; US20110111249A1; CN102046449A; CN102046449B; WO2010007683A1; KR20100103707A; EP2311712A1

Abstract

판 두께를 두껍게 하지 않고 충분한 강성을 확보할 수 있는 판상체를 제공할 수 있다. 알루미늄 평판에 엠보싱 성형에 의하여 다수의 볼록부(2)를 상기 볼록부(2)끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열한 상태로 형성하고, 상기 볼록부(2)는 평면에서 보아 정육각형을 나타내고, 대각을 형성하는 꼭지점을 통과하는 종단면이 원호 형상을 나타내고 있다. 그리고, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)의 최적 값은 성능 향상률의 둔화가 시작되기 직전의 약 16.3%의 예이지만, 만족할 수 있는 성능 향상률에서 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)이 12% 이상 20.0% 이내가 적당한 범위라고 생각된다.

Description

판상체{PLATE-LIKE BODY}

본 발명은 다수의 볼록부를 형성하여 이루어지는 판상체에 관한 것으로, 특히 자동차 촉매 컨버터나 머플러 등의 단열에 매우 적합하게 사용할 수 열절연체(heat insulator)나, 자동차의 하면을 덮는 것으로 공기 저항의 감소를 도모하기 위한 공기 역학 커버, 자동차의 보호 펜더나 언더 커버 등의 판상체에 관한 것이다.

판상체로서의 상기 열절연체는 자동차 차량 바닥 아래의 빈 공간에 설치되는 경우가 많기 때문에, 연료 튜브(fuel tube) 등과의 간섭을 피하기 위해 비드(bead)를 충분히 돌출시킬 수 없는 경우나 비드를 판 표면 전체에는 형성할 수 없는 경우가 있기 때문에, 판 두께를 두껍게 함으로써 강성을 확보하는 것이 일반적이다. 또한 강성을 높이기 위해 요철을 형성하는 것이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본국 특개 2002-60878호 공보

그러나, 열절연체 등의 판상체의 두께를 늘리는 것은 중량 증가로 원가 상승이 불가피하다는 문제가 있고, 요철을 형성하는 경우에 오목홈 사이에 평판부가 직선 형상으로 남아 있도록 배열하는 것으로는, 강성을 충분히 확보할 수 없다.

따라서, 본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 것으로, 판 두께를 두껍게 하지 않고 충분한 강성을 확보할 수 있는 판상체을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서 제 1 발명은 다수의 볼록부를 형성하여 이루어지는 판상체에 있어서 상기 볼록부는 볼록부의 높이(H)/볼록부의 폭(W1)이 12% 이상 20% 이내가 되도록 형성함과 함께 볼록부끼리의 사이에서 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열하는 것을 특징으로 한다.

제 2의 발명은 제 1의 발명에 관련된 판상체에 있어서, 상기 볼록부의 폭(W1)이 10mm 이상 16mm 이내에 있는 것을 특징으로 한다.

제 3의 발명은 제 1의 발명에 관련된 판상체에 있어서, 상기 볼록부끼리의 간격(C)이 간격(C/2)과 상기 볼록부의 폭(W1)과의 합인 기본 폭(W2)의 75% 이하인 것을 특징으로 한다.

제 4의 발명은 제 1의 발명에 관련된 판상체에 있어서, 상기 볼록부는 평면에서 보아 육각형을 이루고, 또한 대각을 형성하는 꼭지점을 통과하는 종단면이 원호 형상을 나타내고 있는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명은 제 1의 발명에 관련된 판상체에 있어서, 상기 볼록부는 평면에서 보아 원형을 나타내고, 또한 종단면이 원호 형상을 나타내고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자동차의 열절연체와 공기 역학 커버나 보호 펜더나 언더 커버 등의 판상체에 있어서, 그 판 두께를 두껍게 하지 않고 충분한 강성을 확보할 수 있다.

도 1은 볼록부를 형성하기 전의 열절연체의 사시도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 볼록부를 형성한 후의 열절연체의 부분 사시도이다.
도 3은 제 1 실시 형태의 볼록부를 형성한 후의 열절연체의 부분 평면도이다.
도 4는 알루미늄 판체의 두께 등을 고정하여, 볼록부의 높이(H)를 0.8mm 내지 3.0mm 사이의 0.1mm마다 변화시켜 제작한 23가지 예의 최대 변위량에서 성능 향상률을 조사한 조사표이다.
도 5는 알루미늄 판체의 두께를 고정하고, 볼록부의 폭(W1)을 6mm 내지 20mm 사이의 2mm마다 변화시켜 제작한 6가지 예의 최대 변위량에서 베이스에 대한 성능 차이를 조사한 조사표이다.
도 6은 알루미늄 판체의 두께 등을 고정하여, 기본 폭(W2)을 10mm 내지 16mm 사이의 1mm마다 변화시켜 제작한 6가지 예의 최대 변위량에서 베이스에 대한 성능 향상률을 조사한 조사표이다.
도 7은 제 2 실시 형태의 볼록부를 형성한 후의 열절연체의 부분 사시도이다.
도 8은 제 2 실시 형태의 볼록부를 형성한 후의 열절연체의 부분 평면도이다.
도 9는 제 1 실시 형태의 볼록부를 형성한 각 판의 두께가 다른 열절연체와 볼록부를 형성하지 않는 평판 형상의 판 두께가 0.5mm의 열절연체에 있어서의 변위량과 하중량과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 제 3 실시 형태를 나타내는 볼록부가 보이는 측에서 본 공기 역학 커버 사시도이다.

이하 도면에 기초하여 본 발명의 제 1 실시 형태를 자동차의 촉매 컨버터나 머플러 등의 단열에 매우 적합하게 사용할 수 있는 열절연체에 적용하여 설명한다. 도 1은 볼록부(2)를 형성하기 전에 열절연체(1)의 사시도이며, 도 2는 볼록부(2)를 형성한 후의 열절연체(1)의 부분 사시도이며, 도 3은 볼록부(2)를 형성한 후의 열절연체(1)의 부분 평면도이다.

판상체로서의 상기 열절연체(1)는 직사각형 형상의 알루미늄 판체를 하방으로 산형(山形)으로 성형한 것으로, 그 판면에는 이것을 횡단하도록 길이 방향으로 간격을 두고 소정 폭의 복수의 비드(3)가 돌출 형성되어 있다. 그리고, 열절연체(1)의 양쪽을 따라 형성된 측연부(4, 5)를 제외하고, 이 열절연체(1) 의 판 표면의 대부분에는 다수의 볼록부(2)를 형성하고 있다. 그리고, 이 열절연체(1)는 상기 한쪽의 측연부(5)의 수직 편부(5A)에 형성된 부착공(5B)에 볼트를 삽입하여 차체에 고정한다.

다음에, 상기 열절연체(1)의 제조 방법에 대하여 설명하지만, 먼저 알루미늄 평판에 엠보싱 성형에 의하여 다수의 볼록부(2)를 상기 볼록부(2)끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열한 상태로 형성한다. 이 볼록부(2)는 등간격으로 형성되지만, 평면에서 보아 정육각형을 나타내고, 대각을 형성하는 꼭지점을 통과하는 종단면이 원호 형상을 나타내고 있다.

그리고, 상기 볼록부(2)를 형성한 평판을 열절연체의 최종 형상을 본뜬 소정의 형(型) 간격을 가지는 상하의 프레스 형(型)(도시하지 않음) 내에 삽입하여 성형한다. 이때, 상기 평판의 대부분은 상하의 형면이 소정의 간격을 가지는 것에 의하여 판 표면의 볼록부(2)가 찌부러지지 않고, 원하는 형상으로 성형된다.

이상과 같은 제조를 하는 과정에서 다음과 같은 23가지 예의 제작을 하였다. 먼저 도 4에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 판체의 두께를 0.3mm로 하고, 볼록부(2)의 폭(W1)을 8mm 기본 폭(W2)을 10mm, 평면 치수(C/2)를 1mm로 하고, 볼록부(2)의 높이(H)를 0.8mm 내지 3.0mm 사이의 0.1mm마다 변화시켜 제작한 23가지 예의 최대 변위량의 성능 향상률을 조사하였다.

도 4에 의하면, 상기 제 1 예의 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 약 10.0%, 최대 변위량이 0.845이고, 제 2 예의 높이(H)/폭(W1)은 약 11.3%이고, 최대 변위량이 0.779이고, 성능 향상률(845/779)은 약 108%이고, 제 3 예의 높이(H)/폭(W1)은 12.5%이고, 최대 변위량이 0.725이고, 성능 향상률(779/725)은 약 107%이고, 제 4 예의 성능 향상률(725/677)은 약 107%이고, 이하 마찬가지로, 제 16 예의 성능 향상률(396/390)은 약 101%이고, 제 23 예의 성능 향상률(2800/2712)은 약 103%이다. 또한, 볼록부(2)의 원호 부분의 실제 길이나, 재료의 증가율에 대해서는 여기에서는 설명은 생략한다.

따라서, 오목부 높이(H)/볼록부 폭(W1)의 최적 값은 성능 향상률의 둔화가 시작되기 직전의 약 16.3%의 제 6 번째 예이지만, 만족할 수 있는 성능 향상율은 105% 이상이라고 생각되고, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)이 12% 이상 내지 20.0% 이내가 적당한 범위라고 생각된다.

그 다음에, 전술한 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)의 최적 값은 도 4의 6 번째 예의 성능 향상률이 약 16.3%이지만, 이 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)의 최적 값이 정해지면, 최적의 볼록부(2)의 폭(W1)이 존재할 것이며, 이 폭(W1)이 너무 작아도 절대적인 높이가 부족하여 강도는 나오지 않을 것이며, 그렇다고 하여 너무 커도 두께에 대하여 평면적인 요소가 강하여져 강도는 저하할 것으로 생각되기 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 판체의 두께를 0.35mm로 하고, 볼록부(2)의 폭(W1)을 6mm 내지 20mm 사이의 2mm마다 변화시켜 제작한 6 가지 예의 최대 변위량에서 베이스에 대한 성능 차이를 조사하였다.

도 5에 도시하는 제 1 예의 볼록부 폭(W1)은 6mm, 볼록부 높이(H)는 0.975, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 약 16.3%, 기본 폭(W2)은 7.5mm 평면 치수(C/2)는 0.75mm이며, 제 2 예의 볼록부 폭(W1)은 8mm, 볼록부 높이(H)는 1.300, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 약 16.3% 기본 폭(W2)은 10.0mm, 평면 치수(C/2)는 1.0mm이며, 최대 변위량이 0.427이며, 베이스에 대한 성능 차이(413/427)는 약 97%이며, 제 3 예의 볼록부 폭(W1)은 10mm, 볼록부 높이(H)는 1.625, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 약 16.3%, 기본 폭(W2)은 12.5mm, 평면 치수(C/2)는 1.25mm이며, 최대 변위량이 0.323이며, 베이스에 대한 성능 차이(413/323)는 약 128%이며, 이하 마찬가지로, 제 6 예의 볼록부 폭(W1)은 20mm, 볼록부 높이(H)는 3.250, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 약 16.3%, 기본 폭(W2)은 25.0mm, 평면 치수(C/2)는 2.50mm이며, 최대 변위량이 0.163이며, 베이스에 대한 성능 차이(413/163)는 약 254%이다. 또한, 알루미늄 판체의 두께가 0.3mm일 때나, 0.5mm일 때의 변위량에 대해서는 설명은 생략한다.

이상에서 볼록부 폭(W1)을 변화시켜 가면, 어느 폭(W1)에서 변위량이 작아지고 비율이 저하하는 곳이 있고, 성능의 향상을 원하는 볼록부 폭(W1)은 4 번째 예의 12mm이고, 만족할 수 있는 볼록부 폭(W1)은 10mm 이상 16mm 이내가 적당한 범위라고 생각된다.

마지막으로, 볼록부(2)의 밀도에 대하여 설명하는데, 볼록부(2)끼리의 간격이 멀어지면, 그만큼 엠보싱 가공에 의하여 재료가 늘어나는 비율이 감소하고, 후속 공정의 성형성에서는 유리해지는 반면, 강성은 저하한다. 그래서, 강성(변위량의 작음)에 주목하고 검증한다. 즉, 알루미늄 판체의 두께를 0.3mm, 볼록부 폭(W1)은 8.0mm, 볼록부 높이(H)는 0.8mm, 볼록부 높이(H)/볼록부 폭(W1)은 10.0%로 하고, 기본 폭(W2)을 10mm 내지 16mm 사이의 1mm 마다의 7 번째 예의 최대 변위량에서 성능 향상률을 조사하였다.

도 6에 도시하는 제 1 예의 기본 폭(W2)은 10.0mm, 평면 치수(C/2)는 1.0mm, 최대 변위량이 0.738, 재료 증가율은 102.1%이고, 제 2 예의 기본 폭(W2)은 11.0mm, 평면 치수(C/2)는 1.5mm, 최대 변위량이 0.772이고, 성능 향상률 (738/772)은 약 96%, 재료 증가율은 101.9%이며, 제 3 예의 기본 폭(W2)은 12.0mm, 평면 치수(C/2)는 2.0mm, 최대 변위량이 0.786, 성능 향상률(772/786)은 약 98% 재료 증가율은 101.8%이며, 제 4 예의 기본 폭(W2)은 13.0mm, 평면 치수(C/2)는 2.5mm, 최대 변위량이 0.883, 성능 향상률(786/883)은 약 89%, 재료 증가율은 101.6%이며, 제 5 예의 기본 폭(W2)은 14.0mm, 평면 치수(C/2)는 3.0mm, 최대 변위량은 0.915, 성능 향상률(883/915)은 약 97%, 재료 증가율은 101.5%이며, 제 6 예의 기본 폭(W2)은 15.0mm, 평면 치수(C/2)는 3.5mm, 최대 변위량이 1.008, 성능 향상률(915/1008)은 약 91%, 재료 증가율은 101.4%이며, 마지막의 제 7 예의 기본 폭(W2)은 16.0mm, 평면 치수(C/2) 는 4.0mm, 최대 변위량이 0.951, 성능 향상률(1008/951)은 약 106%, 재료 증가율은 101.3%이다. 또한, 볼록부(2)의 원호 부분의 실제 길이나, 재료의 증가율에 대하여는 여기에서는 설명은 생략한다.

이상에서 볼록부(2)의 밀도가 높아지는, 즉 평면 치수가 작아짐에 따라, 변위량이 작아지는 경향이 있다. 단, 기본 폭(W2)이 15mm(볼록부 폭(W1)의 2배 미만)이 되면, 성능 향상률이 역전하게 되어, 이 근처가 한계라고 생각된다. 그래서, 평면 치수(C/2)의 2배인 볼록부(2)끼리의 간격(6.0mm)이 기본 폭(W2) (8.0mm)의 75% 이하가 적절하다고 생각된다.

또한, 밀도를 변화시킨 경우의 재료 증가율에 대하여는, 실시하는 볼록부의 범위에서는, 절대 양은 극히 소량이고, 성형성에는 큰 영향을 미치지 않고, 강성만을 생각하면 볼록부끼리의 간격을 작게 제로로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 정육각형은 이 간격을 한없이 좁게 할 수 있는 효율적인 형태이기도 하다. 하지만, 실제의 제작 가공을 할 때, 평판부는 필요하다. 게다가, 이 평판부는 볼록부(2)끼리의 사이에 직선 형상으로 남지 않도록 배열하기 때문에(도 3 참조), 역학적인 방향성이 없어지고, 강성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 제 2의 실시 형태에 있어서, 볼록부(20)를 형성한 후의 열절연체(1) 부분 사시도인 도 7 및 볼록부(20)를 형성한 후의 열절연체(1)의 부분 평면도인 도 8에 기초하여 설명한다. 열절연체(1)에 형성된 볼록부(20)는 볼록부(20)끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열한 상태로 형성되고, 이 볼록부(20)는 일정한 간격으로 형성되고, 평면에서 보았을 때 원형을 나타내고, 종단면이 원호 형상을 나타내고 있으며, 구(球)의 일부를 구성하는 형상이다.

단, 상기 제 2 실시 형태도 제 1의 실시 형태와 마찬가지로, 볼록부 높이/볼록부 폭(W3) 12% 이상 20.0% 이내이고, 볼록부 폭(W3)은 10mm 이상 내지 16mm 이내이고, 평면 치수(C/2)의 2배인 볼록부(20)끼리의 간격이 기본 폭(W4)의 75% 이하이다.

이상의 절연체(1)에 대하여 제 1, 제 2 실시 형태와 같이 볼록부(2나 20)를 형성하면, 0.35mm 두께 정도의 알루미늄판에서도 볼록부(2나 20)를 형성하지 않는 0.5mm 두께의 알루미늄 판과 같은 정도 이상의 강성을 발휘할 수 있다. 즉, 제 1 실시 형태의 볼록부(2)를 형성한 각 판의 두께가 다른 열절연체(1)와 볼록부를 형성하지 않는 판의 두께가 평판 형상인 0.5mm의 열절연체에 있어서의 변위량과 하중량과의 관계를 나타내는 도 9에 도시한 바와 같이, 볼록부(2)를 형성한 0.375mm 두께의 알루미늄판에서도 볼록부(2)를 형성하지 않는 0.5mm 두께의 평판 형상의 알루미늄판과 같은 정도 이상의 강성을 발휘할 수 있다.

따라서, 비드를 충분히 돌출시킬 수 없는 경우나 비드를 판자면 전체에는 형성할 수 없는 경우에도, 볼록부를 형성하는 것에 의하여 열절연체의 판 두께를 두껍게 하지 않고 필요한 강성을 확보할 수 있고, 중량의 증대와 원가 상승을 피할 수 있다. 특히, 볼록부끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 하면, 역학적인 방향성이 없어지고, 강성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 다음에 제 3의 실시 형태에 있어서, 볼록부가 보이는 측에서 본 공기 역학 커버의 사시도인 도 10을 참조하면서, 판상체로서의 공기 역학 커버(30)를 예로서 설명한다. 이 공기 역학 커버(30)는 자동차 등의 차체 바닥 쪽을 덮도록 고정되는 것으로, 이 바닥 쪽을 보호함과 동시에 바닥 쪽의 공기 저항을 감소시키기 위한 부재이다.

상기 공기 역학 커버(30)는 그 주연부(31)를 제외하고는 평면부에는 다수의 볼록부(32)가 형성되어 있다. 그리고, 이 공기 역학 커버(30)는 주연부(31)에 형성된 부착편(33)이 형성된 부착공(34)에 볼트를 삽입하여, 볼록부(32)가 돌출된 면을 상면으로 하여 부착면으로서, 오목부가 외기에 접하도록 자동차 차체의 저면에 장착된다.

상기 공기 역학 커버(30)는 가동 금형과 고정 금형에 형성되는 캐비티내에 용융된 합성 수지를 사출하여 성형하는 합성 수지 사출 성형에 의하여 제작하지만, 제 1 및 제 2 실시 형태와 마찬가지로 볼록부(32)를 형성한다.

즉, 공기 역학 커버(30)에 형성한 볼록부(32)는 볼록부(32)끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열한 상태에서 일정한 간격으로 형성되고, 이 볼록부(32)는 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 평면에서 보았을 때 원형을 나타내고, 종단면이 원호 형상을 나타내고 있으며, 구(球)의 일부를 구성하는 형상이다. 단, 이 제 3의 실시 형태도 제 1 및 제 2의 실시 형태와 마찬가지로, 볼록부 높이/볼록부 폭(W3)은 12% 이상 20.0% 이내이고, 볼록부 폭(W3)은 10mm 이상 16mm 이내이고, 평면 치수(C/2)의 2배인 볼록부(20)끼리의 간격이 기본 폭(W4)의 75% 이하이다. 물론, 볼록부(32)는 일정한 간격으로 형성되지만, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 평면에서 보았을 때 정육각형을 나타내고, 대각을 형성하는 꼭지점을 통과하는 종단면이 원호 형상을 나타내는 것이라도 좋다.

더욱이, 자동차의 보호 펜더나 언더 커버 등을 수지 패널 프레스 성형으로 제작하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 유리 섬유가 들어간 수지 시트를 가열하여, 금형에 의하여 프레스 성형하는 것에 의하여 제작하지만, 이 경우에도 전술한 제 3의 실시 형태와 마찬가지로 볼록부를 형성함으로써, 합성 수지제의 판상체에 있어서도, 판의 두께를 두껍게 하지 않고 필요한 강성을 확보할 수 있고, 중량의 증대와 원가 상승을 피할 수 있다.

이상 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상술한 설명에 기초하여 당업자에게 있어서 다양한 대체예, 수정 또는 변형이 가능하며, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 전술한 다양한 대체 예, 수정 또는 변형을 포함하는 것이다.

알루미늄 등의 금속제의 판상체 합성 수지성의 판상체 등, 다양한 판상체(패널)의 두께를 두껍게 하지 않고, 충분한 강성을 확보하는 용도에 적용할 수 있다.

1: 열절연체 2, 20, 32: 볼록부
30: 공기 역학 커버

Claims

다수의　볼록부를　형성하여　이루어지는　판상체에　있어서，　상기　볼록부는　평면에서　보아　육각형을　나타내고,　또한　대각(對角)을　형성하는　정점을　지나는 종단면이 원호 형상을 나타내고, 상기 볼록부끼리의 사이에 평판부가 직선 형상으로 남지 않도록 배열되며,
상기 볼록부는 볼록부의 높이(H)/볼록부의 폭(W1)이 12% 이상 20% 이내가 되도록 형성함과 함께, 상기 볼록부의 폭(W1)이 10mm 이상 16mm 이내이고, 또한 상기 볼록부끼리의 간격(C)이 간격(C/2)과 상기 볼록부의 폭(W1)과의 합인 베이스 폭(W2)의 75% 이하로 형성한 것을 특징으로 하는 판상체.
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