凹凸部を有する板材並びにこれを用いた車両パネル及び積層構造体
【課題】従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有する板材、およびこれを用いた積層構造体並びに車両パネルを提供すること。
【解決手段】第２領域Ａ２は第１領域Ａ１と直交する方向に向けて配置されている。各第１領域Ａ１の長手方向両端部は隣り合う第２領域Ａ２の長手方向の中央部に対向し、各第２領域Ａ２の長手方向両端部は隣り合う第１領域Ａ１の長手方向の中央部に対向し、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とに囲まれる領域に中間領域Ａ３が配置されている。第１領域Ａ１の長辺部２１１と、これに隣り合う第２領域Ａ２及び中間領域Ａ３とは第１スカート部３１により連結され、第２領域Ａ２の外形輪郭部の長辺部２２１と、これに隣り合う第１領域Ａ１及び中間領域Ａ３とは、第２スカート部３２により連結されている。
【解決手段】第２領域Ａ２は第１領域Ａ１と直交する方向に向けて配置されている。各第１領域Ａ１の長手方向両端部は隣り合う第２領域Ａ２の長手方向の中央部に対向し、各第２領域Ａ２の長手方向両端部は隣り合う第１領域Ａ１の長手方向の中央部に対向し、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とに囲まれる領域に中間領域Ａ３が配置されている。第１領域Ａ１の長辺部２１１と、これに隣り合う第２領域Ａ２及び中間領域Ａ３とは第１スカート部３１により連結され、第２領域Ａ２の外形輪郭部の長辺部２２１と、これに隣り合う第１領域Ａ１及び中間領域Ａ３とは、第２スカート部３２により連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材、並びにこれを用いて構成した車両パネル及び積層構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車においては、軽量化を目的として、鋼板等によって構成されている部品の材料を、アルミニウム合金板等の軽い材料に置き換えることが検討、実施されている。この場合、軽量化の前提として、要求される剛性を確保することが必要である。
これまで、板材の剛性を板厚を厚くすることなく向上させるために、板材に凹凸模様を設けて形状的に剛性を向上させることが検討されてきた。
例えば、自動車の部品の１つに、ヒートインシュレータという板材よりなる部品がある。特許文献１には、その材料として、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保するために、エンボス成形による多数の凸部を形成したものが提案されている。また、ヒートインシュレータに限らず、様々な用途においてエンボス成形等によって凹凸部を形成することによって剛性を向上させた板材が提案されている（特許文献２〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３６７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７４４１号公報
【特許文献３】特開平９−２５４９５５号公報
【特許文献４】特開２０００−２８８６４３号公報
【特許文献５】特開２００２−３０７１１７号公報
【特許文献６】特開２００２−３２１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のように、多数の凹凸部を形成した板材は、凹凸部のないものよりも剛性が高くなることは事実である。しかしながら、板厚を厚くすることなく剛性を向上するのに最適な凹凸形状がいかなるものであるかについては、未だ解明できているとは言えない。そして、剛性向上割合をこれまで以上に高くすることは、常に要求されている。
また、自動車に限らず、様々な機械装置等において、板材からなる部品を少しでも軽量化する要求が存在する。軽量化の必要性以外にも、材料費削減の効果も期待されている。また、板材（板状形状を有する材料）であれば、材質を問わず剛性向上要求は存在する。
【０００５】
また、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材を用いて、これを含む積層構造体とすることや、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材をインナーパネルとして用いてアウターパネルと組み合わせて車両パネルとし、これらを従来以上の高剛性なものとすることも求められている。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、凹凸部を設けることによって剛性を向上させた板材であって、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有する板材、およびこれを用いた積層構造体並びに車両パネルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面という３つの基準面を基準とし、上記中間基準面から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面から上記第２基準面に向かって突出する第２領域と、上記中間基準面上に配された中間領域とによって構成されており、
上記中間基準面は、一対の第１短辺部及び一対の第１長辺部よりなる長方形状の第１輪郭部と、上記第１短辺部及び上記第１長辺部とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部及び一対の第２長辺部よりなる長方形状の第２輪郭部とによって区画され、
上記各第１輪郭部における上記第１短辺部は隣接する上記第２輪郭部における上記第２長辺部の中央部分に接していると共に、上記各第２輪郭部における上記第２短辺部は隣接する上記第１輪郭部における上記第１長辺部の中央部分に接しており、上記第１輪郭部と上記第２輪郭部とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部内には上記第１基準面上に配された長方形状の第１頂面輪郭部に囲まれた第１頂面部が存在し、
上記第１領域は、上記第１頂面部と、上記第１頂面輪郭部と上記第１輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第１スカート部とにより構成されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部内には上記第２基準面上に配された長方形状の第２頂面輪郭部に囲まれた第２頂面部が存在し、
上記第２領域は、上記第２頂面部と、上記第２頂面輪郭部と上記第２輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第２スカート部とにより構成されており、
上記中間領域は、上記中間基準面上における上記第１輪郭部と上記第２輪郭部との間の四角形状領域に設けられており、
上記第１頂面部と上記第２頂面部との間、上記第１頂面部と上記中間領域との間、及び上記第２頂面部と上記中間領域との間には、上記第１スカート部と上記第２スカート部の少なくとも一方が必ず介在していることを特徴とする凹凸部を有する板材にある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は上記第１の発明の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体にある（請求項４）。
【０００９】
第３の発明は、アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが上記第１の発明の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネルにある（請求項５）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明における上記凹凸部を有する板材は、上記特殊な形状の凹凸部を有している。上記凹凸部は、上記のごとく、上記第１領域、第２領域、及び中間領域を有している。また、上記第１領域における上記第１頂面部と、上記第２領域における上記第２頂面部とは、上記中間基準面上の中間領域から離隔した第１及び第２基準面上の平面によって構成するか、あるいは単なる平面ではなく第１及び第２基準面からそれぞれ中間基準面から離れる方向に突出した部位（たとえばドーム形状）によって構成することができる。そして、上記第１領域の第１頂面部、第２領域の第２頂面部及び中間領域のそれぞれの間は、上記基準面に直交するあるいは基準面から傾斜した上記第１スカート部又は第２スカート部によって連結される。
【００１１】
このような構造を有しているので、本発明の上記板材は曲げ剛性に優れた高剛性の材料となる。
剛性が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１スカート部と第２スカート部の少なくとも１つを通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分に存在する第１スカート部及び第２スカート部は、形状的に板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因となっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができると考えられる。
【００１２】
さらに、各領域の外形輪郭形状を上記のごとく長方形と四角形の組み合わせとすることによって、規則正しい分散配列を容易に実現することができ、かつ、表裏いずれから見ても実質的に同等の配置となり裏表による特性の差異の少ない板材を得ることができる。
【００１３】
このように、本発明によれば、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有し、かつ、その剛性向上効果に表裏での差異が少ない板材を得ることができる。
【００１４】
第２の発明においては、このような優れた剛性を有する凹凸部を有する板材を積層構造の一部に有するので、非常に剛性が高い積層構造体を得ることができる。
【００１５】
第３の発明においては、上記のごとく剛性の高い凹凸部を有する板材をインナーパネルとして用いることによって、従来よりも剛性が高い車両パネルを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における、凹凸部の部分平面図。
【図２】実施例１における、凹凸部の部分斜視図。
【図３】実施例１における、図１のＡ視側面図。
【図４】実施例１における、図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図５】実施例２における、凹凸部の部分平面図。
【図６】実施例２における、凹凸部の部分斜視図。
【図７】実施例２における、図５のＡ視側面図。
【図８】実施例２における、図５のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】実施例３における、凹凸部の部分平面図。
【図１０】実施例３における、凹凸部の部分斜視図。
【図１１】実施例３における、図９のＡ視側面図。
【図１２】実施例３における、図９のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１３】実施例４における、凹凸部の部分平面図。
【図１４】実施例４における、凹凸部の部分斜視図。
【図１５】実施例４における、図１３のＡ視側面図。
【図１６】実施例４における、図１３のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１７】実施例５における、凹凸部の部分平面図。
【図１８】実施例５における、凹凸部の部分斜視図。
【図１９】実施例５における、図１７のＡ視側面図。
【図２０】実施例５における、図１７のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図２１】実施例６における、凹凸部の部分平面図。
【図２２】実施例６における、凹凸部の部分斜視図。
【図２３】実施例６における、図２１のＡ視側面図。
【図２４】実施例６における、図２１のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図２５】実施例７における、積層構造体の展開説明図。
【図２６】実施例８における、車両パネルの展開説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明において、長方形、正方形、四角形等の表現は、いずれも幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に上記の形状と認識できる形状を含むものであり、各辺が若干曲線になったり、角部や面に成形上必要な丸み等が生じること、いわゆるフィレットＲといわれる曲面を設けることも当然に許容される。
【００１８】
また、本発明において、上記第１スカート部が上記基準面の鉛直方向に向いている場合には、基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部と上記第１頂面輪郭部とが一致することとなる。また、基準面の鉛直方向から見て上記第１スカート部が上記基準面に対して傾斜している場合には、上記第１輪郭部の内側に上記第１頂面輪郭部が位置することとなる。
同様に、上記第２スカート部が上記基準面の鉛直方向に向いている場合には、基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部と上記第２頂面輪郭部とが一致することとなる。また、基準面の鉛直方向から見て上記第２スカート部が上記基準面に対して傾斜している場合には、上記第２輪郭部の内側に上記第２頂面輪郭部が位置することとなる。
【００１９】
また、材質はアルミニウム合金であることが好ましい（請求項２）。アルミニウム合金（本発明においては、アルミニウム合金は純アルミニウムを含むものとする。）は、鉄鋼材料等の金属材料と比べて軽量であり、かつ、加工性にも優れるため、好適である。具体的な材質としては、たとえば、ＪＩＳやＡＡの１０００系、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系、８０００系のアルミニウム又はアルミニウム合金があり、用途に合わせて様々なものを適用できる。
【００２０】
なお、上記板材は、上記凹凸部を有する限り、アルミニウム合金以外の材料においても有効であり、たとえば、樹脂板などとすることもできる。樹脂材料等であれば射出成形あるいはホットプレス等によって凹凸部を形成することができる。樹脂材料等においては、アルミニウム合金等の金属材料の場合よりも成形上の寸法制約を受けにくく、設計の自由度もより広くなる。
【００２１】
また、上記第１輪郭部及び上記第２輪郭部の外形輪郭形状および大きさは各部の厚み方向中心において同じであり、上記第１長辺部及び第２長辺部の長さＬ1（ｍｍ）と、上記第１短辺部及び上記第２短辺部の長さＬ2（ｍｍ）と、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ1（ｍｍ）と、上記中間基準面と上記第２基準面の間隔Ｓ2（ｍｍ）と、凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ、
５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ、
２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ、
１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４、
（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ、
１≦Ｓ1／ｔ≦２８、
１≦Ｓ2／ｔ≦２８、
０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ、
０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ、
０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１、
０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１、
の関係を有し、
上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい（請求項３）。
【００２２】
以下、各寸法関係についてさらに説明する。
［０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ］
アルミニウム合金を適用した場合には、上記のごとく、凹凸部形成前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。上記板厚ｔを上記範囲内とすることによって、加工性を確保した上で優れた剛性を得ることができる。凹凸部形成前の板厚ｔによって規定する理由は、上記凹凸部をプレス加工やロール成形等の塑性加工によって加工することによって各部の板厚が変化する場合があるためである。
【００２３】
［５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ］
上記Ｌ1が５ｍｍ未満の場合には、上記凹凸部を成形することが困難となるおそれがあり、一方、２５０ｍｍを超える場合には、凹凸形状のピッチが大きくなりすぎ、用途があまりないという問題がある。
【００２４】
［２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ］
上記Ｌ2が２．５ｍｍ未満の場合には、上記凹凸部を成形することが困難となるおそれがあり、一方、２００ｍｍを超える場合には、凹凸形状のピッチが大きくなりすぎ、用途があまりないという問題がある。
【００２５】
［１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４］
上記Ｌ1／Ｌ2が１．２５未満の場合には、凹凸部の成形が難しくなるおそれがあり、一方、４を超える場合には剛性向上効果が小さくなるおそれがある。
【００２６】
［（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ］
上記（Ｌ1−Ｌ2）／２が３ｔ未満の場合には、凹凸部の成形が難しくなるおそれがある。
【００２７】
［１≦Ｓ1／ｔ≦２８］
上記Ｓ1／ｔが１未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２８を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［１≦Ｓ2／ｔ≦２８］
上記Ｓ2／ｔが１未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２８を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００２８】
［０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ］
上記Ｓ1が０．１ｍｍ未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２５ｍｍを超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ］
上記Ｓ2が０．１ｍｍ未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２５ｍｍを超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００２９】
［０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１］
上記Ｓ1／Ｌ1が０．０２未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、０．１を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１］
上記Ｓ2／Ｌ1が０．０２未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、０．１を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００３０】
また、上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
まず、上記第１スカート部の傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第１スカート部の傾斜角度が１５°未満の場合には第１領域及び第２領域の面積が小さくなるので剛性が低下するおそれがあり、一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。同様に、上記第２スカート部の傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第２スカート部の傾斜角度が１５°未満の場合には第１領域及び第２領域の面積が小さくなるので剛性が低下するおそれがあり、一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。
また、上記板材の材質がアルミニウム合金の場合には、上述した第１スカート部及び第２スカート部の傾斜角度の上限値は、成形性の問題から、いずれも７０°以下がより好ましく、したがって、より好ましい範囲としては１５°〜７０°である。
なお、上記第１スカート部及び第２スカート部は、複数の面により構成されるが、これらの面がすべて同じ傾斜角度である必要はなく、部位によって傾斜角度を変えてもよい。但し、いずれの部位によっても、上記好ましい傾斜角度の範囲内とすることが好ましい。
【００３２】
また、第２の発明の積層構造体においては、上記凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその片面に配設された１枚の平坦な面板よりなる二層構造の積層体、または凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその両面に配設された１枚ずつの平坦な面板よりなる三層構造の積層体とすることができる。また、このような基本構造を繰り返した構造、つまり、複数枚の上記凹凸部を有する板材を１枚ごとに平坦な面板を介して積層してなる多層構造を有することもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層してコア材とし、その片側又は両側の表面に平坦な面板を接合してなる構造をとることもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層しただけの状態の積層構造体とすることもできる。
上記板材の積層枚数としては、用途及び要求特性に応じて変更することができる。
【００３３】
また、第３の発明の車両パネルは、自動車のフードに限らず、ドアー、ルーフ、フロアー、トランクリッドなどのパネルとして使用可能である。
上記アウターパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的安価であるという理由により６０００系合金板が好適である。また、上記インナーパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的成形性がよいという理由により５０００系合金板が好適である。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる凹凸部を有する板材につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の凹凸部を有する板材１は、同図に示すごとく、凹凸部２０を形成することによって剛性を高めた板材である。
【００３５】
図３、図４に示すごとく、凹凸部２０は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２という３つの基準面を基準とし、中間基準面Ｋ３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域Ａ１と、中間基準面Ｋ３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域Ａ２と、中間基準面Ｋ３上に配された中間領域Ａ３とによって構成されている。
【００３６】
図１、図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３は、一対の第１短辺部２１１及び一対の第１長辺部２１２よりなる長方形状の第１輪郭部２１と、第１短辺部２１１及び第１長辺部２１２とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部２２１及び一対の第２長辺部２２２よりなる長方形状の第２輪郭部２２とによって区画されている。
【００３７】
各第１輪郭部２１における第１短辺部２１１は隣接する第２輪郭部２２における第２長辺部２２２の中央部分に接していると共に、各第２輪郭部２２における第２短辺部２２１は隣接する第１輪郭部２１における第１長辺部２１２の中央部分に接しており、第１輪郭部２１と第２輪郭部２２とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されている。
【００３８】
そして、基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見て、第１輪郭部２１内には第１基準面Ｋ１上に配された長方形状の第１頂面輪郭部２１３に囲まれた平面状の第１頂面部２１５が存在する。
第１領域Ａ１は、第１頂面部２１５と、第１頂面輪郭部２１３と第１輪郭部２１との間を繋ぐ第１スカート部３１とにより構成されている。本例の第１スカート部３１は、第１基準面Ｋ１に対する角度α1（図３）が８０°であり若干傾斜している。
【００３９】
同様に、基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見て第２輪郭部２２内には第２基準面Ｋ２上に配された長方形状の第２頂面輪郭部２２３に囲まれた平面状の第２頂面部２２５が存在する。
第２領域Ａ２は、第２頂面部２２５と、第２頂面輪郭部２２３と第２輪郭部２２との間を繋ぐ第２スカート部３２とにより構成されている。本例の第２スカート部３２は、第２基準面Ｋ２に対する角度β1（図示略）が８０°であり若干傾斜している。
【００４０】
上記第１スカート部３１及び第２スカート部３２の傾斜によって、図１においては、本来は第１輪郭部２１の内側にずらして第１頂面輪郭部２１３を描き、第２輪郭部２２の内側にずらして第２頂面輪郭部２２３を描くべきであるが、いずれも若干のずれであるので、見やすさを考慮して第１輪郭部２１と第１頂面輪郭部２１３及び第２輪郭部２１と第２頂面輪郭部２２３を敢えて重ねて記載してある。この点は、後述する図５及び図９においても同様である。また、図２においては、第１輪郭部２１及び第２輪郭部２２の位置を実線および破線により示した。破線部分は、実際の外観上稜線として表れない部分である。この点は、後述する図６、図１０、図１３、図１４、図１７、図１８、図２１、及び図２２においても同様である。
【００４１】
また、中間領域Ａ３は、中間基準面Ｋ３上における第１輪郭部２１と第２輪郭部２２との間の四角形状領域に設けられている。
そして、第１頂面部２１５と第２頂面部２２５との間、第１頂面部２１５と中間領域Ａ３との間、及び第２頂面部２２５と中間領域Ａ３との間には、いずれも第１スカート部３１と第２スカート部３２の少なくとも一方が必ず介在している。
【００４２】
見方を変えて、図１、図２に示すごとく、上記基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見た仮想の四角形格子を想定すると、各領域の配置は次のように表現することができる。上記四角形格子としては、等間隔を空けて整列された平行な縦の線ｃと、等間隔を空けて整列された平行な横の線ｄとを有し、これらが交差する位置に格子点ｂが規則正しく配列されたものとする。
この場合に、上記各格子点ｂに対応して１つの第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２が配置され、かつ、両者は格子線ｃ及び格子線ｄに沿って交互に存在している。また、全ての第１領域Ａ１はその長手方向を同じ方向に向けていると共に、全ての第２領域Ａ２はその長手方向を第１領域Ａ１と９０°異なる方向に向けて配置されている。中間領域Ａ３は、上記四角形格子における４つの格子点ｂにより囲まれた基準の四角形の重心位置ａに対応して配置されている。
【００４３】
また、本例の凹凸部２０を有する板材１は、凹凸部形成前板厚ｔが０．４ｍｍの１０００系アルミニウム板よりなる。なお、図中における厚み等の寸法は、説明の都合上強調して表しており、正確なものではない。
凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により成形する。なお、この成形方法としては、表面に所望の凹凸形状をつけた一対の成形ロールによって成形するロール成形等の他の塑性加工方法を採用することも可能である。
【００４４】
また、図１に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は、各部の厚み方向中心で見て実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は４ｍｍとした。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は２．５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は上記のごとく四角形（正方形）であり、その一辺部の長さは上記第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の大きさによって自ずと決定される。
【００４５】
なお、図１は、第１領域Ａ１が突出した方向から見た図であるが、その寸法表示は正確ではない。各領域の外形輪郭位置は、上記のごとく厚み方向中心で見るので、たとえば第１領域Ａ１は、その突出方向から見れば大きく、その裏側から見ると小さく見える。したがって、図１上に示したＬ1およびＬ2は、同図上の第１領域Ａ１の突出方向から見た外形線とは正確には一致しないが、対応を分かりやすくするために、敢えて一致させて示した。また、同図においては、中間領域Ａ３が長方形に見えるが、中間領域Ａ３の板厚中心で見れば正方形である。これらの図面の表示状態等については、後述する図面においても同様である。
【００４６】
また、図３、図４に示すごとく、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３の間隔Ｓ1は０．６ｍｍであり、したがって、と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ1／ｔ）は１．５である。また、中間基準面Ｋ３と第２基準面Ｋ２の間隔Ｓ2は０．６ｍｍであり、したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ2／ｔ）は１．５である。
【００４７】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、上記のような特殊な形状の凹凸部を有している。即ち、凹凸部２０は、第１領域Ａ１の第１頂面部２１５、第２領域Ａ２の第２頂面部２２５が、所定間隔を空けて配された２つの第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２上の平面として設けられ、さらに、これらとは別に第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２の間にある中間基準面Ｋ３上に中間領域Ａ３を有する構造となっている。さらに、第１領域Ａ１の第１頂面部２１５、第２領域Ａ２の第２頂面部２２５及び中間領域Ａ３のそれぞれの間は、第１スカート部３１又は第２スカート部３２によって連結されている。
【００４８】
このような構造を有しているので、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１スカート部３１又は第２スカート部３２を通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分の第１、第２スカート部３１、３２が、板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因となっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができる。
【００４９】
また、平面的に見て第１、第２領域Ａ１、Ａ２を形成する長方形２種類と、中間領域Ａ３を形成する四角形（正方形）を上記のように規則正しく組み合わせた凹凸部２０を有することにより、いずれの方向の曲げ応力に対しても強い剛性を発揮し、また、長方形の長辺と短辺との寸法比を変更することによって、曲げ剛性の異方性を制御できる。
【００５０】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材の剛性向上効果を定量的に判断するためのＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図２に示す大きさの凹凸部２０のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４２ｍｍ×４２ｍｍであり、凹凸部２０の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．８倍に向上することが分かった。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図５〜図８に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０２と実施例１の凹凸部２０との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくし、中間領域Ａ３の面積を小さくした点である。
即ち、図５に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は６ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．６７である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例１と同様とした。
【００５２】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図６に示す大きさの凹凸部２０２のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４８ｍｍ×４８ｍｍであり、凹凸部２０２の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０２形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０２は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．７倍に向上することが分かった。
【００５３】
（実施例３）
本例も、図９〜図１２に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０３と実施例１の凹凸部２０との相違点は、実施例２の場合よりも、さらに、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくし、中間領域Ａ３の面積を小さくした点である。
即ち、図９に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は８ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．２５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例１と同様とした。
【００５４】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１０に示す大きさの凹凸部２０３のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは５４ｍｍ×５４ｍｍであり、凹凸部２０３の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０３形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０３は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．３倍に向上することが分かった。
【００５５】
（実施例４）
本例は、図１３〜図１６に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０４と実施例１の凹凸部２０とは、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の長さ寸法（長辺部の長さ）Ｌ1及び幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を実施例１と同一とし、相違点は第１スカート部３１及び第２スカート部３２の傾斜角度を緩くした点である。
【００５６】
即ち、図１３に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は４ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は２．５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
【００５７】
また、図１５に示すごとく、第１スカート部３１の基準面Ｋ１〜Ｋ３に対する角度α1は２５°とした。また、図示は省略するが、第２スカート部３２の基準面Ｋ１〜Ｋ３に対する角度β1は２５°とした。その他は、実施例１と同様とした。
【００５８】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１４に示す大きさの凹凸部２０４のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４２ｍｍ×４２ｍｍであり、凹凸部２０４の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０４形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０４は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．８倍に向上することが分かった。
【００５９】
（実施例５）
本例は、図１７〜図２０に示すごとく、実施例４の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０５と実施例４の凹凸部２０４との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の長さ寸法（長辺部の長さ）Ｌ1は同じで、幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を若干大きくした点である。また、本例は、実施例２の第１及び第２スカート部の傾斜角を緩くした例でもある。
【００６０】
即ち、図１７に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は６ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．６７である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例４と同様とした。
【００６１】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１８に示す大きさの凹凸部２０５のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４８ｍｍ×４８ｍｍであり、凹凸部２０５の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０５形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０５は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．６倍に向上することが分かった。
【００６２】
（実施例６）
本例は、図２１〜図２４に示すごとく、実施例４の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０６と実施例４の凹凸部２０４との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくした点である。また、本例は、実施例３の第１及び第２スカート部の傾斜角を緩くした例でもある。
【００６３】
即ち、図２１に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は８ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．２５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例４と同様とした。
【００６４】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図２２に示す大きさの凹凸部２０６のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは５４ｍｍ×５４ｍｍであり、凹凸部２０６をプレス成形する前の板厚ｔが０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０６形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０６は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．４倍に向上することが分かった。
【００６５】
（実施例７）
本例は、図２５に示すごとく、実施例１の凹凸部２０を有する板材１をコア材として用いて積層構造体５を構成した例である。
即ち、積層構造体５は、凹凸部２０を有する１枚の板材１よりなるコア材の両側の表面に面板４２、４３を接合してなる。
面板４２、４３は、材質３０００系、板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金板よりなる。
【００６６】
本例の積層構造体５は、上述したような優れた剛性を有する凹凸部２０を有する板材１をコア材として用い、その第１領域Ａ１の第１頂面部２１５と第２領域Ａ２第２頂面部２２５に対して面板４２、４３を接着、ろう付け等により接合することによって、凹凸部２０を有する板材単体の場合よりも格段に剛性が高い積層構造体５が得られる。
しかも、板材１も面板４２、４３もアルミニウム合金板よりなるため、軽量化することができる。
なお、上記面板としては、アルミニウム合金以外の金属の板、たとえば、鋼板やチタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。
【００６７】
（実施例８）
本例は、図２６に示すごとく、実施例１〜６に記載の板材１をインナーパネルとして用い、上記第１領域Ａ１の面をアウターパネル６１の裏面側に向けて配置して構成する車両パネル６の例である。なお、インナーパネルは、その外周部においてアウターパネル６１とヘム加工等により接合されている。
【００６８】
本例の車両パネル６は、これを構成するインナーパネルの板材１の凹凸部２０、２０２〜２０６が、上記のごとく剛性向上効果に優れているので、歩行者が衝突した際の一次衝突の衝撃及び二次衝突の衝撃を吸収する特性に優れたものとなる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 凹凸部を有する板材
２０、２０２〜２０６ 凹凸部
２１ 第１輪郭部
２１１ 第１短辺部
２１２ 第１長辺部
２１３ 第１頂面輪郭部
２１５ 第１頂面部
２２ 第２輪郭部
２２１ 第２短辺部
２２２ 第２長辺部
２２３ 第２頂面輪郭部
２２５ 第２頂面部
３１ 第１スカート部
３２ 第２スカート部
５ 積層構造体
６ 車両パネル
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ａ３ 中間領域
Ｋ１ 第１基準面
Ｋ２ 第２基準面
Ｋ３ 中間基準面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材、並びにこれを用いて構成した車両パネル及び積層構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車においては、軽量化を目的として、鋼板等によって構成されている部品の材料を、アルミニウム合金板等の軽い材料に置き換えることが検討、実施されている。この場合、軽量化の前提として、要求される剛性を確保することが必要である。
これまで、板材の剛性を板厚を厚くすることなく向上させるために、板材に凹凸模様を設けて形状的に剛性を向上させることが検討されてきた。
例えば、自動車の部品の１つに、ヒートインシュレータという板材よりなる部品がある。特許文献１には、その材料として、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保するために、エンボス成形による多数の凸部を形成したものが提案されている。また、ヒートインシュレータに限らず、様々な用途においてエンボス成形等によって凹凸部を形成することによって剛性を向上させた板材が提案されている（特許文献２〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３６７２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７４４１号公報
【特許文献３】特開平９−２５４９５５号公報
【特許文献４】特開２０００−２８８６４３号公報
【特許文献５】特開２００２−３０７１１７号公報
【特許文献６】特開２００２−３２１０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のように、多数の凹凸部を形成した板材は、凹凸部のないものよりも剛性が高くなることは事実である。しかしながら、板厚を厚くすることなく剛性を向上するのに最適な凹凸形状がいかなるものであるかについては、未だ解明できているとは言えない。そして、剛性向上割合をこれまで以上に高くすることは、常に要求されている。
また、自動車に限らず、様々な機械装置等において、板材からなる部品を少しでも軽量化する要求が存在する。軽量化の必要性以外にも、材料費削減の効果も期待されている。また、板材（板状形状を有する材料）であれば、材質を問わず剛性向上要求は存在する。
【０００５】
また、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材を用いて、これを含む積層構造体とすることや、剛性向上効果の高い凹凸を有する板材をインナーパネルとして用いてアウターパネルと組み合わせて車両パネルとし、これらを従来以上の高剛性なものとすることも求められている。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、凹凸部を設けることによって剛性を向上させた板材であって、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有する板材、およびこれを用いた積層構造体並びに車両パネルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面という３つの基準面を基準とし、上記中間基準面から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面から上記第２基準面に向かって突出する第２領域と、上記中間基準面上に配された中間領域とによって構成されており、
上記中間基準面は、一対の第１短辺部及び一対の第１長辺部よりなる長方形状の第１輪郭部と、上記第１短辺部及び上記第１長辺部とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部及び一対の第２長辺部よりなる長方形状の第２輪郭部とによって区画され、
上記各第１輪郭部における上記第１短辺部は隣接する上記第２輪郭部における上記第２長辺部の中央部分に接していると共に、上記各第２輪郭部における上記第２短辺部は隣接する上記第１輪郭部における上記第１長辺部の中央部分に接しており、上記第１輪郭部と上記第２輪郭部とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部内には上記第１基準面上に配された長方形状の第１頂面輪郭部に囲まれた第１頂面部が存在し、
上記第１領域は、上記第１頂面部と、上記第１頂面輪郭部と上記第１輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第１スカート部とにより構成されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部内には上記第２基準面上に配された長方形状の第２頂面輪郭部に囲まれた第２頂面部が存在し、
上記第２領域は、上記第２頂面部と、上記第２頂面輪郭部と上記第２輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第２スカート部とにより構成されており、
上記中間領域は、上記中間基準面上における上記第１輪郭部と上記第２輪郭部との間の四角形状領域に設けられており、
上記第１頂面部と上記第２頂面部との間、上記第１頂面部と上記中間領域との間、及び上記第２頂面部と上記中間領域との間には、上記第１スカート部と上記第２スカート部の少なくとも一方が必ず介在していることを特徴とする凹凸部を有する板材にある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は上記第１の発明の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体にある（請求項４）。
【０００９】
第３の発明は、アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが上記第１の発明の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネルにある（請求項５）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明における上記凹凸部を有する板材は、上記特殊な形状の凹凸部を有している。上記凹凸部は、上記のごとく、上記第１領域、第２領域、及び中間領域を有している。また、上記第１領域における上記第１頂面部と、上記第２領域における上記第２頂面部とは、上記中間基準面上の中間領域から離隔した第１及び第２基準面上の平面によって構成するか、あるいは単なる平面ではなく第１及び第２基準面からそれぞれ中間基準面から離れる方向に突出した部位（たとえばドーム形状）によって構成することができる。そして、上記第１領域の第１頂面部、第２領域の第２頂面部及び中間領域のそれぞれの間は、上記基準面に直交するあるいは基準面から傾斜した上記第１スカート部又は第２スカート部によって連結される。
【００１１】
このような構造を有しているので、本発明の上記板材は曲げ剛性に優れた高剛性の材料となる。
剛性が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１スカート部と第２スカート部の少なくとも１つを通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分に存在する第１スカート部及び第２スカート部は、形状的に板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因となっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができると考えられる。
【００１２】
さらに、各領域の外形輪郭形状を上記のごとく長方形と四角形の組み合わせとすることによって、規則正しい分散配列を容易に実現することができ、かつ、表裏いずれから見ても実質的に同等の配置となり裏表による特性の差異の少ない板材を得ることができる。
【００１３】
このように、本発明によれば、従来よりも剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有し、かつ、その剛性向上効果に表裏での差異が少ない板材を得ることができる。
【００１４】
第２の発明においては、このような優れた剛性を有する凹凸部を有する板材を積層構造の一部に有するので、非常に剛性が高い積層構造体を得ることができる。
【００１５】
第３の発明においては、上記のごとく剛性の高い凹凸部を有する板材をインナーパネルとして用いることによって、従来よりも剛性が高い車両パネルを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における、凹凸部の部分平面図。
【図２】実施例１における、凹凸部の部分斜視図。
【図３】実施例１における、図１のＡ視側面図。
【図４】実施例１における、図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図５】実施例２における、凹凸部の部分平面図。
【図６】実施例２における、凹凸部の部分斜視図。
【図７】実施例２における、図５のＡ視側面図。
【図８】実施例２における、図５のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図９】実施例３における、凹凸部の部分平面図。
【図１０】実施例３における、凹凸部の部分斜視図。
【図１１】実施例３における、図９のＡ視側面図。
【図１２】実施例３における、図９のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１３】実施例４における、凹凸部の部分平面図。
【図１４】実施例４における、凹凸部の部分斜視図。
【図１５】実施例４における、図１３のＡ視側面図。
【図１６】実施例４における、図１３のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１７】実施例５における、凹凸部の部分平面図。
【図１８】実施例５における、凹凸部の部分斜視図。
【図１９】実施例５における、図１７のＡ視側面図。
【図２０】実施例５における、図１７のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図２１】実施例６における、凹凸部の部分平面図。
【図２２】実施例６における、凹凸部の部分斜視図。
【図２３】実施例６における、図２１のＡ視側面図。
【図２４】実施例６における、図２１のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図２５】実施例７における、積層構造体の展開説明図。
【図２６】実施例８における、車両パネルの展開説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明において、長方形、正方形、四角形等の表現は、いずれも幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に上記の形状と認識できる形状を含むものであり、各辺が若干曲線になったり、角部や面に成形上必要な丸み等が生じること、いわゆるフィレットＲといわれる曲面を設けることも当然に許容される。
【００１８】
また、本発明において、上記第１スカート部が上記基準面の鉛直方向に向いている場合には、基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部と上記第１頂面輪郭部とが一致することとなる。また、基準面の鉛直方向から見て上記第１スカート部が上記基準面に対して傾斜している場合には、上記第１輪郭部の内側に上記第１頂面輪郭部が位置することとなる。
同様に、上記第２スカート部が上記基準面の鉛直方向に向いている場合には、基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部と上記第２頂面輪郭部とが一致することとなる。また、基準面の鉛直方向から見て上記第２スカート部が上記基準面に対して傾斜している場合には、上記第２輪郭部の内側に上記第２頂面輪郭部が位置することとなる。
【００１９】
また、材質はアルミニウム合金であることが好ましい（請求項２）。アルミニウム合金（本発明においては、アルミニウム合金は純アルミニウムを含むものとする。）は、鉄鋼材料等の金属材料と比べて軽量であり、かつ、加工性にも優れるため、好適である。具体的な材質としては、たとえば、ＪＩＳやＡＡの１０００系、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、７０００系、８０００系のアルミニウム又はアルミニウム合金があり、用途に合わせて様々なものを適用できる。
【００２０】
なお、上記板材は、上記凹凸部を有する限り、アルミニウム合金以外の材料においても有効であり、たとえば、樹脂板などとすることもできる。樹脂材料等であれば射出成形あるいはホットプレス等によって凹凸部を形成することができる。樹脂材料等においては、アルミニウム合金等の金属材料の場合よりも成形上の寸法制約を受けにくく、設計の自由度もより広くなる。
【００２１】
また、上記第１輪郭部及び上記第２輪郭部の外形輪郭形状および大きさは各部の厚み方向中心において同じであり、上記第１長辺部及び第２長辺部の長さＬ1（ｍｍ）と、上記第１短辺部及び上記第２短辺部の長さＬ2（ｍｍ）と、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ1（ｍｍ）と、上記中間基準面と上記第２基準面の間隔Ｓ2（ｍｍ）と、凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ、
５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ、
２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ、
１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４、
（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ、
１≦Ｓ1／ｔ≦２８、
１≦Ｓ2／ｔ≦２８、
０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ、
０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ、
０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１、
０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１、
の関係を有し、
上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい（請求項３）。
【００２２】
以下、各寸法関係についてさらに説明する。
［０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ］
アルミニウム合金を適用した場合には、上記のごとく、凹凸部形成前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましい。上記板厚ｔを上記範囲内とすることによって、加工性を確保した上で優れた剛性を得ることができる。凹凸部形成前の板厚ｔによって規定する理由は、上記凹凸部をプレス加工やロール成形等の塑性加工によって加工することによって各部の板厚が変化する場合があるためである。
【００２３】
［５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ］
上記Ｌ1が５ｍｍ未満の場合には、上記凹凸部を成形することが困難となるおそれがあり、一方、２５０ｍｍを超える場合には、凹凸形状のピッチが大きくなりすぎ、用途があまりないという問題がある。
【００２４】
［２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ］
上記Ｌ2が２．５ｍｍ未満の場合には、上記凹凸部を成形することが困難となるおそれがあり、一方、２００ｍｍを超える場合には、凹凸形状のピッチが大きくなりすぎ、用途があまりないという問題がある。
【００２５】
［１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４］
上記Ｌ1／Ｌ2が１．２５未満の場合には、凹凸部の成形が難しくなるおそれがあり、一方、４を超える場合には剛性向上効果が小さくなるおそれがある。
【００２６】
［（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ］
上記（Ｌ1−Ｌ2）／２が３ｔ未満の場合には、凹凸部の成形が難しくなるおそれがある。
【００２７】
［１≦Ｓ1／ｔ≦２８］
上記Ｓ1／ｔが１未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２８を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［１≦Ｓ2／ｔ≦２８］
上記Ｓ2／ｔが１未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２８を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００２８】
［０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ］
上記Ｓ1が０．１ｍｍ未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２５ｍｍを超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ］
上記Ｓ2が０．１ｍｍ未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、２５ｍｍを超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００２９】
［０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１］
上記Ｓ1／Ｌ1が０．０２未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、０．１を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
［０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１］
上記Ｓ2／Ｌ1が０．０２未満の場合には、剛性向上効果が小さくなるおそれがあり、一方、０．１を超える場合には凹凸部の成形が困難となるおそれがある。
【００３０】
また、上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。
【００３１】
まず、上記第１スカート部の傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第１スカート部の傾斜角度が１５°未満の場合には第１領域及び第２領域の面積が小さくなるので剛性が低下するおそれがあり、一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。同様に、上記第２スカート部の傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることが好ましい。上記第２スカート部の傾斜角度が１５°未満の場合には第１領域及び第２領域の面積が小さくなるので剛性が低下するおそれがあり、一方、９０°を超えることは凹凸部形成上困難であり、必要のない領域である。
また、上記板材の材質がアルミニウム合金の場合には、上述した第１スカート部及び第２スカート部の傾斜角度の上限値は、成形性の問題から、いずれも７０°以下がより好ましく、したがって、より好ましい範囲としては１５°〜７０°である。
なお、上記第１スカート部及び第２スカート部は、複数の面により構成されるが、これらの面がすべて同じ傾斜角度である必要はなく、部位によって傾斜角度を変えてもよい。但し、いずれの部位によっても、上記好ましい傾斜角度の範囲内とすることが好ましい。
【００３２】
また、第２の発明の積層構造体においては、上記凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその片面に配設された１枚の平坦な面板よりなる二層構造の積層体、または凹凸部を有する板材を１枚のコア材としてその両面に配設された１枚ずつの平坦な面板よりなる三層構造の積層体とすることができる。また、このような基本構造を繰り返した構造、つまり、複数枚の上記凹凸部を有する板材を１枚ごとに平坦な面板を介して積層してなる多層構造を有することもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層してコア材とし、その片側又は両側の表面に平坦な面板を接合してなる構造をとることもできる。
また、複数枚の凹凸部を有する板材を直接積層しただけの状態の積層構造体とすることもできる。
上記板材の積層枚数としては、用途及び要求特性に応じて変更することができる。
【００３３】
また、第３の発明の車両パネルは、自動車のフードに限らず、ドアー、ルーフ、フロアー、トランクリッドなどのパネルとして使用可能である。
上記アウターパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的安価であるという理由により６０００系合金板が好適である。また、上記インナーパネルを構成するアルミニウム合金板としては、たとえば、比較的成形性がよいという理由により５０００系合金板が好適である。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる凹凸部を有する板材につき、図１〜図４を用いて説明する。
本例の凹凸部を有する板材１は、同図に示すごとく、凹凸部２０を形成することによって剛性を高めた板材である。
【００３５】
図３、図４に示すごとく、凹凸部２０は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２という３つの基準面を基準とし、中間基準面Ｋ３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域Ａ１と、中間基準面Ｋ３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域Ａ２と、中間基準面Ｋ３上に配された中間領域Ａ３とによって構成されている。
【００３６】
図１、図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３は、一対の第１短辺部２１１及び一対の第１長辺部２１２よりなる長方形状の第１輪郭部２１と、第１短辺部２１１及び第１長辺部２１２とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部２２１及び一対の第２長辺部２２２よりなる長方形状の第２輪郭部２２とによって区画されている。
【００３７】
各第１輪郭部２１における第１短辺部２１１は隣接する第２輪郭部２２における第２長辺部２２２の中央部分に接していると共に、各第２輪郭部２２における第２短辺部２２１は隣接する第１輪郭部２１における第１長辺部２１２の中央部分に接しており、第１輪郭部２１と第２輪郭部２２とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されている。
【００３８】
そして、基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見て、第１輪郭部２１内には第１基準面Ｋ１上に配された長方形状の第１頂面輪郭部２１３に囲まれた平面状の第１頂面部２１５が存在する。
第１領域Ａ１は、第１頂面部２１５と、第１頂面輪郭部２１３と第１輪郭部２１との間を繋ぐ第１スカート部３１とにより構成されている。本例の第１スカート部３１は、第１基準面Ｋ１に対する角度α1（図３）が８０°であり若干傾斜している。
【００３９】
同様に、基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見て第２輪郭部２２内には第２基準面Ｋ２上に配された長方形状の第２頂面輪郭部２２３に囲まれた平面状の第２頂面部２２５が存在する。
第２領域Ａ２は、第２頂面部２２５と、第２頂面輪郭部２２３と第２輪郭部２２との間を繋ぐ第２スカート部３２とにより構成されている。本例の第２スカート部３２は、第２基準面Ｋ２に対する角度β1（図示略）が８０°であり若干傾斜している。
【００４０】
上記第１スカート部３１及び第２スカート部３２の傾斜によって、図１においては、本来は第１輪郭部２１の内側にずらして第１頂面輪郭部２１３を描き、第２輪郭部２２の内側にずらして第２頂面輪郭部２２３を描くべきであるが、いずれも若干のずれであるので、見やすさを考慮して第１輪郭部２１と第１頂面輪郭部２１３及び第２輪郭部２１と第２頂面輪郭部２２３を敢えて重ねて記載してある。この点は、後述する図５及び図９においても同様である。また、図２においては、第１輪郭部２１及び第２輪郭部２２の位置を実線および破線により示した。破線部分は、実際の外観上稜線として表れない部分である。この点は、後述する図６、図１０、図１３、図１４、図１７、図１８、図２１、及び図２２においても同様である。
【００４１】
また、中間領域Ａ３は、中間基準面Ｋ３上における第１輪郭部２１と第２輪郭部２２との間の四角形状領域に設けられている。
そして、第１頂面部２１５と第２頂面部２２５との間、第１頂面部２１５と中間領域Ａ３との間、及び第２頂面部２２５と中間領域Ａ３との間には、いずれも第１スカート部３１と第２スカート部３２の少なくとも一方が必ず介在している。
【００４２】
見方を変えて、図１、図２に示すごとく、上記基準面Ｋ１〜Ｋ３の鉛直方向から見た仮想の四角形格子を想定すると、各領域の配置は次のように表現することができる。上記四角形格子としては、等間隔を空けて整列された平行な縦の線ｃと、等間隔を空けて整列された平行な横の線ｄとを有し、これらが交差する位置に格子点ｂが規則正しく配列されたものとする。
この場合に、上記各格子点ｂに対応して１つの第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２が配置され、かつ、両者は格子線ｃ及び格子線ｄに沿って交互に存在している。また、全ての第１領域Ａ１はその長手方向を同じ方向に向けていると共に、全ての第２領域Ａ２はその長手方向を第１領域Ａ１と９０°異なる方向に向けて配置されている。中間領域Ａ３は、上記四角形格子における４つの格子点ｂにより囲まれた基準の四角形の重心位置ａに対応して配置されている。
【００４３】
また、本例の凹凸部２０を有する板材１は、凹凸部形成前板厚ｔが０．４ｍｍの１０００系アルミニウム板よりなる。なお、図中における厚み等の寸法は、説明の都合上強調して表しており、正確なものではない。
凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により成形する。なお、この成形方法としては、表面に所望の凹凸形状をつけた一対の成形ロールによって成形するロール成形等の他の塑性加工方法を採用することも可能である。
【００４４】
また、図１に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は、各部の厚み方向中心で見て実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は４ｍｍとした。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は２．５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は上記のごとく四角形（正方形）であり、その一辺部の長さは上記第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の大きさによって自ずと決定される。
【００４５】
なお、図１は、第１領域Ａ１が突出した方向から見た図であるが、その寸法表示は正確ではない。各領域の外形輪郭位置は、上記のごとく厚み方向中心で見るので、たとえば第１領域Ａ１は、その突出方向から見れば大きく、その裏側から見ると小さく見える。したがって、図１上に示したＬ1およびＬ2は、同図上の第１領域Ａ１の突出方向から見た外形線とは正確には一致しないが、対応を分かりやすくするために、敢えて一致させて示した。また、同図においては、中間領域Ａ３が長方形に見えるが、中間領域Ａ３の板厚中心で見れば正方形である。これらの図面の表示状態等については、後述する図面においても同様である。
【００４６】
また、図３、図４に示すごとく、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３の間隔Ｓ1は０．６ｍｍであり、したがって、と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ1／ｔ）は１．５である。また、中間基準面Ｋ３と第２基準面Ｋ２の間隔Ｓ2は０．６ｍｍであり、したがって、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｓ2／ｔ）は１．５である。
【００４７】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、上記のような特殊な形状の凹凸部を有している。即ち、凹凸部２０は、第１領域Ａ１の第１頂面部２１５、第２領域Ａ２の第２頂面部２２５が、所定間隔を空けて配された２つの第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２上の平面として設けられ、さらに、これらとは別に第１、第２基準面Ｋ１、Ｋ２の間にある中間基準面Ｋ３上に中間領域Ａ３を有する構造となっている。さらに、第１領域Ａ１の第１頂面部２１５、第２領域Ａ２の第２頂面部２２５及び中間領域Ａ３のそれぞれの間は、第１スカート部３１又は第２スカート部３２によって連結されている。
【００４８】
このような構造を有しているので、１つの領域に伝わった応力は、面方向に伝わる場合に、必ずその外周部分において他の異なる領域との境界部である第１スカート部３１又は第２スカート部３２を通らざるを得ない。ここで、異なる領域同士の境界部分の第１、第２スカート部３１、３２が、板材の厚み方向に向いて配置されているため、剛性向上効果を高める要因となっている。そのため、全体としての剛性向上効果を高めることができる。
【００４９】
また、平面的に見て第１、第２領域Ａ１、Ａ２を形成する長方形２種類と、中間領域Ａ３を形成する四角形（正方形）を上記のように規則正しく組み合わせた凹凸部２０を有することにより、いずれの方向の曲げ応力に対しても強い剛性を発揮し、また、長方形の長辺と短辺との寸法比を変更することによって、曲げ剛性の異方性を制御できる。
【００５０】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材の剛性向上効果を定量的に判断するためのＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図２に示す大きさの凹凸部２０のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４２ｍｍ×４２ｍｍであり、凹凸部２０の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．８倍に向上することが分かった。
【００５１】
（実施例２）
本例は、図５〜図８に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０２と実施例１の凹凸部２０との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくし、中間領域Ａ３の面積を小さくした点である。
即ち、図５に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は６ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．６７である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例１と同様とした。
【００５２】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図６に示す大きさの凹凸部２０２のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４８ｍｍ×４８ｍｍであり、凹凸部２０２の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０２形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０２は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．７倍に向上することが分かった。
【００５３】
（実施例３）
本例も、図９〜図１２に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０３と実施例１の凹凸部２０との相違点は、実施例２の場合よりも、さらに、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくし、中間領域Ａ３の面積を小さくした点である。
即ち、図９に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は８ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．２５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例１と同様とした。
【００５４】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１０に示す大きさの凹凸部２０３のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは５４ｍｍ×５４ｍｍであり、凹凸部２０３の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０３形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０３は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が３．３倍に向上することが分かった。
【００５５】
（実施例４）
本例は、図１３〜図１６に示すごとく、実施例１の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０４と実施例１の凹凸部２０とは、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の長さ寸法（長辺部の長さ）Ｌ1及び幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を実施例１と同一とし、相違点は第１スカート部３１及び第２スカート部３２の傾斜角度を緩くした点である。
【００５６】
即ち、図１３に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は４ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は２．５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。
【００５７】
また、図１５に示すごとく、第１スカート部３１の基準面Ｋ１〜Ｋ３に対する角度α1は２５°とした。また、図示は省略するが、第２スカート部３２の基準面Ｋ１〜Ｋ３に対する角度β1は２５°とした。その他は、実施例１と同様とした。
【００５８】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１４に示す大きさの凹凸部２０４のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４２ｍｍ×４２ｍｍであり、凹凸部２０４の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０４形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０４は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．８倍に向上することが分かった。
【００５９】
（実施例５）
本例は、図１７〜図２０に示すごとく、実施例４の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０５と実施例４の凹凸部２０４との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の長さ寸法（長辺部の長さ）Ｌ1は同じで、幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を若干大きくした点である。また、本例は、実施例２の第１及び第２スカート部の傾斜角を緩くした例でもある。
【００６０】
即ち、図１７に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は６ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．６７である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例４と同様とした。
【００６１】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図１８に示す大きさの凹凸部２０５のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは４８ｍｍ×４８ｍｍであり、凹凸部２０５の板厚ｔは０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０５形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０５は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．６倍に向上することが分かった。
【００６２】
（実施例６）
本例は、図２１〜図２４に示すごとく、実施例４の凹凸部の形状を変更した例である。本例の凹凸部２０６と実施例４の凹凸部２０４との相違点は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の幅寸法（短辺部の長さ）Ｌ2を大きくした点である。また、本例は、実施例３の第１及び第２スカート部の傾斜角を緩くした例でもある。
【００６３】
即ち、図２１に示すごとく、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２の外形輪郭形状は実質的に同じであり、その長辺部の長さＬ1は１０ｍｍ、短辺部の長さＬ2は８ｍｍである。したがって、その比（Ｌ1／Ｌ2）は１．２５である。また、中間領域Ａ３の外形輪郭形状は正方形である。第１、第２スカート部３１、３２の傾斜角度α1、β1及びその他は、実施例４と同様とした。
【００６４】
（ＦＥＭ解析）
本例においても、実施例１と同様のＦＥＭ解析を行った。
ＦＥＭ解析方法は、図２２に示す大きさの凹凸部２０６のみよりなる長方形状の試験片の一端Ｚ１を固定して、他端Ｚ２を自由端とする片持ち梁を想定し、自由端に１０Ｎの荷重をかけた場合の撓み量から剛性を求める解析である。試験片のサイズは５４ｍｍ×５４ｍｍであり、凹凸部２０６をプレス成形する前の板厚ｔが０．４ｍｍである。
剛性の評価は、凹凸部２０６形成前の平板状の元板について同様のＦＥＭ解析を行った結果得られた撓み量との比で行い、剛性が何倍に向上したかにより行った。その結果、本例の凹凸部２０６は、平板状の元板の場合と比べて、剛性が２．４倍に向上することが分かった。
【００６５】
（実施例７）
本例は、図２５に示すごとく、実施例１の凹凸部２０を有する板材１をコア材として用いて積層構造体５を構成した例である。
即ち、積層構造体５は、凹凸部２０を有する１枚の板材１よりなるコア材の両側の表面に面板４２、４３を接合してなる。
面板４２、４３は、材質３０００系、板厚１．０ｍｍのアルミニウム合金板よりなる。
【００６６】
本例の積層構造体５は、上述したような優れた剛性を有する凹凸部２０を有する板材１をコア材として用い、その第１領域Ａ１の第１頂面部２１５と第２領域Ａ２第２頂面部２２５に対して面板４２、４３を接着、ろう付け等により接合することによって、凹凸部２０を有する板材単体の場合よりも格段に剛性が高い積層構造体５が得られる。
しかも、板材１も面板４２、４３もアルミニウム合金板よりなるため、軽量化することができる。
なお、上記面板としては、アルミニウム合金以外の金属の板、たとえば、鋼板やチタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。
【００６７】
（実施例８）
本例は、図２６に示すごとく、実施例１〜６に記載の板材１をインナーパネルとして用い、上記第１領域Ａ１の面をアウターパネル６１の裏面側に向けて配置して構成する車両パネル６の例である。なお、インナーパネルは、その外周部においてアウターパネル６１とヘム加工等により接合されている。
【００６８】
本例の車両パネル６は、これを構成するインナーパネルの板材１の凹凸部２０、２０２〜２０６が、上記のごとく剛性向上効果に優れているので、歩行者が衝突した際の一次衝突の衝撃及び二次衝突の衝撃を吸収する特性に優れたものとなる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 凹凸部を有する板材
２０、２０２〜２０６ 凹凸部
２１ 第１輪郭部
２１１ 第１短辺部
２１２ 第１長辺部
２１３ 第１頂面輪郭部
２１５ 第１頂面部
２２ 第２輪郭部
２２１ 第２短辺部
２２２ 第２長辺部
２２３ 第２頂面輪郭部
２２５ 第２頂面部
３１ 第１スカート部
３２ 第２スカート部
５ 積層構造体
６ 車両パネル
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
Ａ３ 中間領域
Ｋ１ 第１基準面
Ｋ２ 第２基準面
Ｋ３ 中間基準面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面という３つの基準面を基準とし、上記中間基準面から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面から上記第２基準面に向かって突出する第２領域と、上記中間基準面上に配された中間領域とによって構成されており、
上記中間基準面は、一対の第１短辺部及び一対の第１長辺部よりなる長方形状の第１輪郭部と、上記第１短辺部及び上記第１長辺部とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部及び一対の第２長辺部よりなる長方形状の第２輪郭部とによって区画され、
上記各第１輪郭部における上記第１短辺部は隣接する上記第２輪郭部における上記第２長辺部の中央部分に接していると共に、上記各第２輪郭部における上記第２短辺部は隣接する上記第１輪郭部における上記第１長辺部の中央部分に接しており、上記第１輪郭部と上記第２輪郭部とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部内には上記第１基準面上に配された長方形状の第１頂面輪郭部に囲まれた第１頂面部が存在し、
上記第１領域は、上記第１頂面部と、上記第１頂面輪郭部と上記第１輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第１スカート部とにより構成されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部内には上記第２基準面上に配された長方形状の第２頂面輪郭部に囲まれた第２頂面部が存在し、
上記第２領域は、上記第２頂面部と、上記第２頂面輪郭部と上記第２輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第２スカート部とにより構成されており、
上記中間領域は、上記中間基準面上における上記第１輪郭部と上記第２輪郭部との間の四角形状領域に設けられており、
上記第１頂面部と上記第２頂面部との間、上記第１頂面部と上記中間領域との間、及び上記第２頂面部と上記中間領域との間には、上記第１スカート部と上記第２スカート部の少なくとも一方が必ず介在していることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項２】
請求項１に記載の凹凸部を有する板材において、材質はアルミニウム合金であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１輪郭部及び上記第２輪郭部の外形輪郭形状および大きさは各部の厚み方向中心において同じであり、上記第１長辺部及び第２長辺部の長さＬ1（ｍｍ）と、上記第１短辺部及び上記第２短辺部の長さＬ2（ｍｍ）と、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ1（ｍｍ）と、上記中間基準面と上記第２基準面の間隔Ｓ2（ｍｍ）と、凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ、
５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ、
２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ、
１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４、
（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ、
１≦Ｓ1／ｔ≦２８、
１≦Ｓ2／ｔ≦２８、
０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ、
０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ、
０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１、
０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１、
の関係を有し、
上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項４】
複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は請求項１〜３のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体。
【請求項５】
アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが請求項１〜３のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネル。
【請求項１】
凹凸部を形成することによって剛性を高めた板材であって、
上記凹凸部は、間隔を空けて順次平行に配された仮想の３つの平面である第１基準面、中間基準面及び第２基準面という３つの基準面を基準とし、上記中間基準面から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面から上記第２基準面に向かって突出する第２領域と、上記中間基準面上に配された中間領域とによって構成されており、
上記中間基準面は、一対の第１短辺部及び一対の第１長辺部よりなる長方形状の第１輪郭部と、上記第１短辺部及び上記第１長辺部とそれぞれ直交する方向に配された一対の第２短辺部及び一対の第２長辺部よりなる長方形状の第２輪郭部とによって区画され、
上記各第１輪郭部における上記第１短辺部は隣接する上記第２輪郭部における上記第２長辺部の中央部分に接していると共に、上記各第２輪郭部における上記第２短辺部は隣接する上記第１輪郭部における上記第１長辺部の中央部分に接しており、上記第１輪郭部と上記第２輪郭部とが、いずれの長手方向においても交互に存在するよう配列されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第１輪郭部内には上記第１基準面上に配された長方形状の第１頂面輪郭部に囲まれた第１頂面部が存在し、
上記第１領域は、上記第１頂面部と、上記第１頂面輪郭部と上記第１輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第１スカート部とにより構成されており、
上記基準面の鉛直方向から見て上記第２輪郭部内には上記第２基準面上に配された長方形状の第２頂面輪郭部に囲まれた第２頂面部が存在し、
上記第２領域は、上記第２頂面部と、上記第２頂面輪郭部と上記第２輪郭部との間を繋ぐ上記基準面の鉛直方向に向いた又は上記基準面に対して傾斜した第２スカート部とにより構成されており、
上記中間領域は、上記中間基準面上における上記第１輪郭部と上記第２輪郭部との間の四角形状領域に設けられており、
上記第１頂面部と上記第２頂面部との間、上記第１頂面部と上記中間領域との間、及び上記第２頂面部と上記中間領域との間には、上記第１スカート部と上記第２スカート部の少なくとも一方が必ず介在していることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項２】
請求項１に記載の凹凸部を有する板材において、材質はアルミニウム合金であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１輪郭部及び上記第２輪郭部の外形輪郭形状および大きさは各部の厚み方向中心において同じであり、上記第１長辺部及び第２長辺部の長さＬ1（ｍｍ）と、上記第１短辺部及び上記第２短辺部の長さＬ2（ｍｍ）と、上記第１基準面と上記中間基準面の間隔Ｓ1（ｍｍ）と、上記中間基準面と上記第２基準面の間隔Ｓ2（ｍｍ）と、凹凸部形成前の板厚ｔ（ｍｍ）とは、
０．０５ｍｍ≦ｔ≦３ｍｍ、
５ｍｍ≦Ｌ1≦２５０ｍｍ、
２．５ｍｍ≦Ｌ2≦２００ｍｍ、
１．２５≦Ｌ1／Ｌ2≦４、
（Ｌ1−Ｌ2）／２≧３ｔ、
１≦Ｓ1／ｔ≦２８、
１≦Ｓ2／ｔ≦２８、
０．１ｍｍ≦Ｓ1≦２５ｍｍ、
０．１ｍｍ≦Ｓ2≦２５ｍｍ、
０．０２≦Ｓ1／Ｌ1≦０．１、
０．０２≦Ｓ2／Ｌ1≦０．１、
の関係を有し、
上記第１スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあり、上記第２スカート部の上記基準面に対する傾斜角度は１５°〜９０°の範囲にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項４】
複数の板材を積層してなる積層構造体であって、上記板材の少なくとも一枚は請求項１〜３のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材であることを特徴とする積層構造体。
【請求項５】
アウターパネルと、該アウターパネルの裏面に接合されたインナーパネルとを有する車両パネルであって、上記インナーパネルが請求項１〜３のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材よりなることを特徴とする車両パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−１４７９５０（Ｐ２０１１−１４７９５０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８３１（Ｐ２０１０−９８３１）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]