板材又は構造体の軽量化手法
【課題】軽量で、且つ、剛性の大きな板材の提供
【解決手段】中央平板部１２と、この中央平板部１２の両端から下げた壁部１４とを含む板材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に２６を開ける穴開け工程と、からなる。
【効果】穴は曲げ応力を計算した上で曲げ応力が低い部位に配置される。曲げ応力が低い部位に穴を配置することから、強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
【解決手段】中央平板部１２と、この中央平板部１２の両端から下げた壁部１４とを含む板材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に２６を開ける穴開け工程と、からなる。
【効果】穴は曲げ応力を計算した上で曲げ応力が低い部位に配置される。曲げ応力が低い部位に穴を配置することから、強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材又は構造体の加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費を考えた場合、車体は軽量である方が望ましい。車体の軽量化を図る方法の１つとして車体フレームに多数の穴を開けることにより、車体の軽量化を図ることが行われている。
【０００３】
従来軽量化した車体の部材として多孔インナーパネルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−８２７９６公報（図１）
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の技術の基本構成を説明する図であり、多孔インナーパネル１００は、所定の形状に構成された本体１０１と、この本体をくり抜いて台形や四角形に構成された窓部１０２と、本体のうち窓部１０２以外の全体にパンチ等で穴開けされた微細な多数の穴１０３とから構成される。
【０００５】
このような多孔インナーパネル１００によれば、窓部１０２及び穴１０３の部分の材料の重さ分だけ本体１０１の軽量化を図ることができる。
【０００６】
しかし、このような多孔インナーパネル１００は、パネル全面に穴１０３が配置されているため、入力が大きいエリアは強度、剛性が不足する可能性がある。
【０００７】
強度、剛性の大きな板材又は構造体の提供が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、穴が開けられた板材又は構造体であって、且つ、強度、剛性の大きな板材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴とは異なるサイズの穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分に所定の範囲の穴を開けたモデルと前記所定の範囲の穴とは異なる範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴及び所定の範囲の穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴及び前記所定の範囲の穴とは異なるサイズ及び範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、中央平板部と、この中央平板部の両端から折り曲げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部に穴又はこの穴よりも小さな微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に前記微細穴又は前記穴よりも大きな大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、中央平板部と、この中央平板部の両端から下げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程とからなる。穴は曲げ応力を計算した上で曲げ応力が低い部位に配置される。曲げ応力が低い部位に穴を配置することから、板厚を薄くした場合に対して強度、剛性の低下を抑えつつ、板材又は構造体の軽量化を図ることができる。即ち、軽量化効率が高い。
【００１６】
請求項２に係る発明では、穴のサイズが異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴のサイズが互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、穴サイズの適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明では、穴の開けられる範囲が異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴の開けられる範囲が互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、穴の範囲の適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、穴のサイズ及び穴の開けられる範囲が異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴のサイズ及び穴の開けられる範囲が互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。
【００１９】
重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、異なるサイズと異なる範囲の穴の組み合わせの中から、更に適切な板材又は構造体を選択することができる。
加えて、請求項４に係る発明では所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する。所定の重量減少率を得たものの内から軽量化効率が高いモデルを選択することにより、更に適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明では、穴開け工程により、壁部に穴又は微細穴を開け、且つ、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に微細穴又は大穴を開ける。壁部にかかる曲げ応力は低い。加えて、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に微細穴又は大穴を開ける。更に強度、剛性の低下を抑えることができる。
【００２１】
請求項６に係る発明では、壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける。壁部の全面に微細穴を開け、中央平板部には大穴を開ける。更に軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る板材を説明する図であり、車体フレーム等の板材１０は、図面右側に矩形の大きな大穴１１を有する中央平板部１２と、この中央平板部１２の両端から折り曲げられパンチ等で穴開けされた多数の微細穴１３を有する壁部１４と、この壁部１４の下端から外側に中央平板部１２に平行に延びる脚部１５とから構成される。
【００２３】
中央平板部１２のうち大穴１１が配置される側の先端部を荷重が加えられる荷重部２２とし、荷重部２２の他端を他の部品等に固定される固定部２３とする。
【００２４】
図２は図１の２部拡大図であり、同一の想像線上に配置される微細穴１３の群を列と呼び、１番上から１番列、２番列、３番列とする。
１番列の１番右側の微細穴１３を（１−１）微細穴１３とし、左側へ順に（１−２）微細穴１３、（１−３）微細穴１３とし、２番列の右側の微細穴１３を（２−１）微細穴１３とし、順に（２−２）微細穴１３とする。３番列についても同様である。
【００２５】
１番列、３番列等上側から奇数番目に配置される列が奇数列とであり、２番列等上側から偶数番目に配置される列が偶数列である。
【００２６】
図３は図２の３部拡大図であり、（１−１）微細穴１３及び（１−２）微細穴１３のピッチはＰ１であり、（２−１）微細穴１３と（３−１）微細穴１３のピッチはＰ２である。ここでＰ２はＰ１の半分になるように微細穴１３が配置されている。
即ち、奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられている。
【００２７】
また微細穴１３は、引張り方向に延び（１−１）微細穴１３の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴１３の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴１３の下縁を通る第３接線及び前記（１−２）微細穴１３の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るように配置されている。
【００２８】
なお、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るように配置されているが、第２接線が第１接線と重なり、第３接線が第４接線と重なるよう配置することもできる。
【００２９】
次に、複数のモデルを準備し、これらのモデルの重量の減少率と、剛性の減少率とを検討する。モデルの形態を図４〜図６で説明する。
図４はベースとなる通常の板材に係るモデルを説明する図であり、ベースモデルの鋼板の厚さはｔ１である。
【００３０】
図５は本発明に係る板材の実験に用いたモデルを説明する図であり、（ａ）に示されるモデル１は、ベースモデルの鋼板の厚さｔ１よりも薄くして厚さをｔ２として軽量化を図ったものである。即ちｔ１＞ｔ２である。
このとき通常用いられる板材の重量Ｗ１に対して、モデル１の重量は１２．５％軽かった。即ち、重量の減少率は−１２．５％であった。
【００３１】
（ｂ）に示されるモデル２は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置される。
このとき重量の減少率は−６．２％であった。
【００３２】
（ｃ）に示されるモデル３は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置され、中央平板部１２に小さな矩形の大穴１１ａ（ａは小さな矩形の大穴を示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−１２．８％であった。
【００３３】
（ｄ）に示されるモデル４は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置され、中央平板部１２に大きな矩形の大穴１１ｂ（ｂは大きな矩形の大穴を示す添え字以下同じ。）が配置される。
即ち、モデル３に対して穴を開ける範囲を変えた。
このとき重量の減少率は−１７．７％であった。
【００３４】
図６は図５の続きを説明する図であり、（ａ）に示されるモデル５は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置される。
このとき重量の減少率は−４．６％であった。
【００３５】
（ｂ）に示されるモデル６は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２のうち図５（ｃ）の小さな矩形の大穴１１ａと同じ範囲に穴径ｄ３が３ｍｍの多数の微細穴２７ａ（ａは小さな矩形の大穴１１ａと同じ範囲に開けられたことを示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−６．８％であった。
【００３６】
（ｃ）に示されるモデル７は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２のうち図５（ｄ）の大きな矩形の大穴１１ｂと同じ範囲に穴径ｄ３が３ｍｍの多数の微細穴２７ｂ（ｂは大きな矩形の大穴１１ｂと同じ範囲に開けられたことを示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−８．３％であった。
【００３７】
（ｄ）に示されるモデル８は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２に小さな矩形の大穴１１ａが配置される。
このとき重量の減少率は−１１．３％であった。
【００３８】
次に、剛性及び剛性の減少率を検討する。
図７は本発明に係る板材の曲げ試験を説明する図であり、長さＬの各モデルの固定部２３を壁３９に固定し、荷重部２２に白抜き矢印で示すＷの力で押した際のたわみｖを測る。
【００３９】
Ｅをヤング率、Ｉを断面２次モーメントとした場合に、ｖ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・Ｉ）の関係が成り立つ。ここで断面２次モーメントを求める場合には、Ｉ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ）を求めればよい。
【００４０】
次に、図４に示すベースモデルの固定部２３を固定し、荷重部に力Ｗを掛け、たわみｖを測定する。このたわみｖを、Ｉ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ）に代入して得た断面２次モーメントＩ０を、「基準剛性」とする。
【００４１】
次に図５（ａ）に示すモデル１の測定を行う。ベースモデル（図４）に比較してモデル１（図５（ａ））は薄肉であるため、測定で得たたわみｖ１は大きかった。このｖ１をＩ１＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ１）に代入して得た断面２次モーメントＩ１は、基準剛性Ｉ０より小さくなった。この減少率が−１２．５％であった。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すモデル２についてたわみｖ２を測定した。ベースモデル（図４に比較してモデル２（図５（ｂ））は、肉厚は同一であるが、直径ｄ１の微細穴が開けられているために、たわみｖ２は大きかった。そのため断面２次モーメントＩ２は小さくなり、基準剛性Ｉ０に対して剛性の減少率は−６．２％であった。
【００４３】
同様に図５（ｃ）、（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）まで剛性減少率を求めた。
以上に説明した重量減少率と剛性減少率を次表にまとめた。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１は試験の結果を示す表であり、モデルの欄の下の「ベース」は図４に示したベースモデルを、数字は図４及び図５に示したモデル１〜モデル８を示す。
モデルの欄の右側の形態の欄は、それぞれのモデルの形態を示す。
【００４６】
形態の欄の右側の重量の欄の減少率は、図５及び図６で説明した通常の板材に比べ各モデルにおいてどの位重量が減少したかを示す。絶対値が大きいほど重量が減少したことを示し望ましい。単位は％である。
【００４７】
重量の欄の右側の剛性の欄の減少率は、図４で説明したベースモデルの断面２次モーメントＩ０に対して、各モデルにおいて断面２次モーメントＩがどのくらい減少したかを示す。絶対値が小さいほど、剛性が減少しなかったたことを示し望ましい。単位は％である。
【００４８】
剛性の欄の右側の軽量化効率の欄のＷｔ／剛性は、重量の減少率を剛性の減少率で割った値である。重量の減少率の絶対値は大きいほどよく、剛性の減少率の絶対値は小さいほどよいため、軽量化率の値は大きいほどよい。
【００４９】
曲げ応力の入力方向に平行であり、且つ、、曲げ応力の低い部位である壁部に穴又は微細穴を開けたモデル２〜モデル８のいずれにおいても、モデル１の軽量化効率を上回っている。即ち、本発明に係る板材の軽量化手法によれば、板厚を薄くするよりも強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
板厚を薄くするよりも、曲げ応力の低い部位に穴を開けた方が強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができるものと考えられる。
【００５０】
モデル２とモデル５は異なるサイズの穴を開けたもので、モデル２は重量減少率がモデル５よりも高く軽量化できるが、モデル５はモデル２に対して剛性の減少率が低い。このような場合、いずれのサイズの穴を開ける方がいいか判別しにくいが、重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率という指標を使うことにより、モデル５の方が３０％程軽量化効率が高く、軽量化と剛性のバランスがいいことが分かった。
【００５１】
モデル３とモデル４にはそれぞれ異なる範囲の大穴を、モデル６とモデル７にはそれぞれ異なる範囲の微細穴を開けたもので、どこまでの範囲に大穴又は微細穴を開けるのがいいのか判別しづらい。そこで、軽量化効率を用いて穴を開ける範囲を決定すれば設計が容易となる。そうすると、モデル３又はモデル６がともに軽量化効率が高いので選択できる。
【００５２】
モデル３は、従来の板材の板厚を薄くしたモデル１と同等の軽量化を図ることができた上に軽量化効率も上がった。モデル６は更に軽量化効率は高いが、重量減少率の絶対値が少ない。即ち、軽量化効率の高いものであっても所定の重量減少率のあるものでなければ実用化するメリットに欠ける。そこで、モデル８のように異なるサイズの穴を組み合わせることで、モデル１と同等の軽量化を達成し、更に軽量化効率を高めることができる。
【００５３】
重量の減少率及び剛性の減少率の両方でモデル８は優れていた。モデル８とモデル１の重量減少率、剛性減少率及び軽量化効率を比較すると、モデル８は板厚を薄くしたモデル１と同等の重量減少率を得ることができ、且つ、剛性減少率はモデル１の約半分に抑えることができる。
モデル８の軽量化効率はモデル１〜モデル８の中で最大であった。
【００５４】
即ち、場所によって穴の大きさを変えることにより、強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
具体的には、壁部には微細穴を配置し、中央平板部の曲げ応力が低い部位には大穴を配置するのが望ましい。
【００５５】
図８は本発明に係る板材の引張り試験のモデルを説明する図であり、（ａ）に示されるのはモデル９の多孔板であり、多孔板３０の微細穴１３は、本発明に係る板材の壁部に設けられる微細穴１３と同様に配置されている。多孔板３０において列は右側から順番に１番列、２番列の順番に並べられている。即ち、図１の壁部１４が図８（ａ）に配置された形となっている。
【００５６】
（ｂ）に示されるのはモデル１０の多孔板であり、多孔板４０の微細穴４１は、図面右側から数え奇数番目の列である奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられており、作用する引張り方向に、１番列の穴群、２番列の穴群がこの順で並んでおり、１番列の穴群の１番穴である（１−１）微細穴４１と、１番列の穴群の２番穴である（１−２）微細穴４１と、２番列の穴群の１番穴である（２−１）微細穴４１とが、三角形の頂点に配置され、引張り方向に延び（１−１）微細穴４１の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴４１の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴４１の下縁を通る第３接線及び（１−２）微細穴４１の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の外側を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の外側を通るように配置されている。
【００５７】
図９は本発明に係る板材の引張り試験を説明する図であり、図８の多孔板３０、４０をそれぞれ横ａ、縦ｂの大きさにし、微細穴の穴径ｄ４をそれぞれ３ｍｍとした。
このような多孔板３０、４０をそれぞれ白抜き矢印で示す方向に力Ｆで切断されるまで引張る。引張った際の多孔板３０、４０の伸びδを測定し、伸びδ／ａ（％）を計算する。
【００５８】
図１０は引張り試験の結果を説明するグラフであり、横軸に伸びをとり、縦軸に引張り応力をとった。多孔板３０の試験の結果をｆで示し、多孔板４０の試験の結果をｇで示す。
【００５９】
ｆ及びｇを比較すると、ｆの多孔板は、ｇの多孔板に比べ切断されるまでにおよそ２倍の伸びがあったことが分かる。
１５％の伸びを基準とした場合、ｆでは十分に多孔板が伸びた後に切断されたということができ、ｇでは十分に多孔板が伸びる前に切断されたということができる。
【００６０】
以上の結果は図３に沿って、次のようにまとめることができる。
奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられており、作用する引張り方向に、１番列の穴群、２番列の穴群がこの順で並んでおり、１番列の穴群の１番穴である（１−１）微細穴１３と、１番列の穴群の２番穴である（１−２）微細穴１３と、２番列の穴群の１番穴である（２−１）微細穴１３とが、三角形の頂点に配置され、引張り方向に延び（１−１）微細穴１３の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴１３の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴１３の下縁を通る第３接線及び（１−２）微細穴１３の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通るか又は、前記第１接線と重なり、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るか又は、第４接線と重なるように微細穴１３が配置された多孔板３０は、微細穴１３が配置されない場所を引っ張り方向に沿って設けることにより、伸びの大きな多孔板とすることができる。加えて、鋼板に穴を開けることにより併せて軽量化を図ることができる。
【００６１】
一方、第２接線が第１接線及び第４接線の間を通らず、又は第３接線が第１接線及び第４接線の間を通らない場合には、伸びが極端に小さくなる。
【００６２】
尚、穴及び微細穴を円形とし、大穴を矩形として説明をしたが、穴及び微細穴を矩形にし、大穴を楕円形とする等、穴、微細穴及び大穴の形はこれらの形に限られるものではない。
本実施例においては車体フレーム等の板材を例に説明をしたが、本発明を他の構造体に適用することは何ら差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の板材は、四輪車の車体フレームに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る板材を説明する図である。
【図２】図１の２部拡大図である。
【図３】図２の３部拡大図である。
【図４】ベースとなる通常の板材に係るモデルを説明する図である。
【図５】本発明に係る板材の実験に用いたモデルを説明する図である。
【図６】図５の続きを説明する図である。
【図７】本発明に係る板材の曲げ試験を説明する図である。
【図８】本発明に係る板材の引張り試験のモデルを説明する図である。
【図９】本発明に係る板材の引張り試験を説明する図である。
【図１０】引張り試験の結果を説明するグラフである。
【図１１】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…板材、１１…大穴、１２…中央平板部、１３、２７…微細穴、１４…壁部、２６…穴。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材又は構造体の加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃費を考えた場合、車体は軽量である方が望ましい。車体の軽量化を図る方法の１つとして車体フレームに多数の穴を開けることにより、車体の軽量化を図ることが行われている。
【０００３】
従来軽量化した車体の部材として多孔インナーパネルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−８２７９６公報（図１）
【０００４】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の技術の基本構成を説明する図であり、多孔インナーパネル１００は、所定の形状に構成された本体１０１と、この本体をくり抜いて台形や四角形に構成された窓部１０２と、本体のうち窓部１０２以外の全体にパンチ等で穴開けされた微細な多数の穴１０３とから構成される。
【０００５】
このような多孔インナーパネル１００によれば、窓部１０２及び穴１０３の部分の材料の重さ分だけ本体１０１の軽量化を図ることができる。
【０００６】
しかし、このような多孔インナーパネル１００は、パネル全面に穴１０３が配置されているため、入力が大きいエリアは強度、剛性が不足する可能性がある。
【０００７】
強度、剛性の大きな板材又は構造体の提供が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、穴が開けられた板材又は構造体であって、且つ、強度、剛性の大きな板材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴とは異なるサイズの穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分に所定の範囲の穴を開けたモデルと前記所定の範囲の穴とは異なる範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴及び所定の範囲の穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴及び前記所定の範囲の穴とは異なるサイズ及び範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、中央平板部と、この中央平板部の両端から折り曲げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部に穴又はこの穴よりも小さな微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に前記微細穴又は前記穴よりも大きな大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、中央平板部と、この中央平板部の両端から下げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程とからなる。穴は曲げ応力を計算した上で曲げ応力が低い部位に配置される。曲げ応力が低い部位に穴を配置することから、板厚を薄くした場合に対して強度、剛性の低下を抑えつつ、板材又は構造体の軽量化を図ることができる。即ち、軽量化効率が高い。
【００１６】
請求項２に係る発明では、穴のサイズが異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴のサイズが互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、穴サイズの適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明では、穴の開けられる範囲が異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴の開けられる範囲が互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、穴の範囲の適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、穴のサイズ及び穴の開けられる範囲が異なる複数のモデルを作成し、これらの中から軽量化効率の高いものを選択する。穴のサイズ及び穴の開けられる範囲が互いに異なるあるモデルとあるモデルを比較した場合に、一方は重量減少率の絶対値が高く剛性減少率の絶対値も高く、他方は重量減少率の絶対値が低く剛性減少率の絶対値も低かった。重量減少率の絶対値は高いほどよく、剛性減少率の絶対値は低いほどよい。
【００１９】
重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率をモデル選択の基準とすることにより、異なるサイズと異なる範囲の穴の組み合わせの中から、更に適切な板材又は構造体を選択することができる。
加えて、請求項４に係る発明では所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する。所定の重量減少率を得たものの内から軽量化効率が高いモデルを選択することにより、更に適切な板材又は構造体を選択することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明では、穴開け工程により、壁部に穴又は微細穴を開け、且つ、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に微細穴又は大穴を開ける。壁部にかかる曲げ応力は低い。加えて、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に微細穴又は大穴を開ける。更に強度、剛性の低下を抑えることができる。
【００２１】
請求項６に係る発明では、壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける。壁部の全面に微細穴を開け、中央平板部には大穴を開ける。更に軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る板材を説明する図であり、車体フレーム等の板材１０は、図面右側に矩形の大きな大穴１１を有する中央平板部１２と、この中央平板部１２の両端から折り曲げられパンチ等で穴開けされた多数の微細穴１３を有する壁部１４と、この壁部１４の下端から外側に中央平板部１２に平行に延びる脚部１５とから構成される。
【００２３】
中央平板部１２のうち大穴１１が配置される側の先端部を荷重が加えられる荷重部２２とし、荷重部２２の他端を他の部品等に固定される固定部２３とする。
【００２４】
図２は図１の２部拡大図であり、同一の想像線上に配置される微細穴１３の群を列と呼び、１番上から１番列、２番列、３番列とする。
１番列の１番右側の微細穴１３を（１−１）微細穴１３とし、左側へ順に（１−２）微細穴１３、（１−３）微細穴１３とし、２番列の右側の微細穴１３を（２−１）微細穴１３とし、順に（２−２）微細穴１３とする。３番列についても同様である。
【００２５】
１番列、３番列等上側から奇数番目に配置される列が奇数列とであり、２番列等上側から偶数番目に配置される列が偶数列である。
【００２６】
図３は図２の３部拡大図であり、（１−１）微細穴１３及び（１−２）微細穴１３のピッチはＰ１であり、（２−１）微細穴１３と（３−１）微細穴１３のピッチはＰ２である。ここでＰ２はＰ１の半分になるように微細穴１３が配置されている。
即ち、奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられている。
【００２７】
また微細穴１３は、引張り方向に延び（１−１）微細穴１３の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴１３の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴１３の下縁を通る第３接線及び前記（１−２）微細穴１３の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るように配置されている。
【００２８】
なお、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るように配置されているが、第２接線が第１接線と重なり、第３接線が第４接線と重なるよう配置することもできる。
【００２９】
次に、複数のモデルを準備し、これらのモデルの重量の減少率と、剛性の減少率とを検討する。モデルの形態を図４〜図６で説明する。
図４はベースとなる通常の板材に係るモデルを説明する図であり、ベースモデルの鋼板の厚さはｔ１である。
【００３０】
図５は本発明に係る板材の実験に用いたモデルを説明する図であり、（ａ）に示されるモデル１は、ベースモデルの鋼板の厚さｔ１よりも薄くして厚さをｔ２として軽量化を図ったものである。即ちｔ１＞ｔ２である。
このとき通常用いられる板材の重量Ｗ１に対して、モデル１の重量は１２．５％軽かった。即ち、重量の減少率は−１２．５％であった。
【００３１】
（ｂ）に示されるモデル２は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置される。
このとき重量の減少率は−６．２％であった。
【００３２】
（ｃ）に示されるモデル３は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置され、中央平板部１２に小さな矩形の大穴１１ａ（ａは小さな矩形の大穴を示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−１２．８％であった。
【００３３】
（ｄ）に示されるモデル４は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ１が１３ｍｍの穴２６が配置され、中央平板部１２に大きな矩形の大穴１１ｂ（ｂは大きな矩形の大穴を示す添え字以下同じ。）が配置される。
即ち、モデル３に対して穴を開ける範囲を変えた。
このとき重量の減少率は−１７．７％であった。
【００３４】
図６は図５の続きを説明する図であり、（ａ）に示されるモデル５は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置される。
このとき重量の減少率は−４．６％であった。
【００３５】
（ｂ）に示されるモデル６は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２のうち図５（ｃ）の小さな矩形の大穴１１ａと同じ範囲に穴径ｄ３が３ｍｍの多数の微細穴２７ａ（ａは小さな矩形の大穴１１ａと同じ範囲に開けられたことを示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−６．８％であった。
【００３６】
（ｃ）に示されるモデル７は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２のうち図５（ｄ）の大きな矩形の大穴１１ｂと同じ範囲に穴径ｄ３が３ｍｍの多数の微細穴２７ｂ（ｂは大きな矩形の大穴１１ｂと同じ範囲に開けられたことを示す添え字以下同じ。）が配置される。
このとき重量の減少率は−８．３％であった。
【００３７】
（ｄ）に示されるモデル８は厚さｔ１の鋼板を用い、壁部１４全体に穴径ｄ２が３ｍｍの微細穴１３が配置され、中央平板部１２に小さな矩形の大穴１１ａが配置される。
このとき重量の減少率は−１１．３％であった。
【００３８】
次に、剛性及び剛性の減少率を検討する。
図７は本発明に係る板材の曲げ試験を説明する図であり、長さＬの各モデルの固定部２３を壁３９に固定し、荷重部２２に白抜き矢印で示すＷの力で押した際のたわみｖを測る。
【００３９】
Ｅをヤング率、Ｉを断面２次モーメントとした場合に、ｖ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・Ｉ）の関係が成り立つ。ここで断面２次モーメントを求める場合には、Ｉ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ）を求めればよい。
【００４０】
次に、図４に示すベースモデルの固定部２３を固定し、荷重部に力Ｗを掛け、たわみｖを測定する。このたわみｖを、Ｉ＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ）に代入して得た断面２次モーメントＩ０を、「基準剛性」とする。
【００４１】
次に図５（ａ）に示すモデル１の測定を行う。ベースモデル（図４）に比較してモデル１（図５（ａ））は薄肉であるため、測定で得たたわみｖ１は大きかった。このｖ１をＩ１＝Ｗ・Ｌ３／（３・Ｅ・ｖ１）に代入して得た断面２次モーメントＩ１は、基準剛性Ｉ０より小さくなった。この減少率が−１２．５％であった。
【００４２】
次に、図５（ｂ）に示すモデル２についてたわみｖ２を測定した。ベースモデル（図４に比較してモデル２（図５（ｂ））は、肉厚は同一であるが、直径ｄ１の微細穴が開けられているために、たわみｖ２は大きかった。そのため断面２次モーメントＩ２は小さくなり、基準剛性Ｉ０に対して剛性の減少率は−６．２％であった。
【００４３】
同様に図５（ｃ）、（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）まで剛性減少率を求めた。
以上に説明した重量減少率と剛性減少率を次表にまとめた。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１は試験の結果を示す表であり、モデルの欄の下の「ベース」は図４に示したベースモデルを、数字は図４及び図５に示したモデル１〜モデル８を示す。
モデルの欄の右側の形態の欄は、それぞれのモデルの形態を示す。
【００４６】
形態の欄の右側の重量の欄の減少率は、図５及び図６で説明した通常の板材に比べ各モデルにおいてどの位重量が減少したかを示す。絶対値が大きいほど重量が減少したことを示し望ましい。単位は％である。
【００４７】
重量の欄の右側の剛性の欄の減少率は、図４で説明したベースモデルの断面２次モーメントＩ０に対して、各モデルにおいて断面２次モーメントＩがどのくらい減少したかを示す。絶対値が小さいほど、剛性が減少しなかったたことを示し望ましい。単位は％である。
【００４８】
剛性の欄の右側の軽量化効率の欄のＷｔ／剛性は、重量の減少率を剛性の減少率で割った値である。重量の減少率の絶対値は大きいほどよく、剛性の減少率の絶対値は小さいほどよいため、軽量化率の値は大きいほどよい。
【００４９】
曲げ応力の入力方向に平行であり、且つ、、曲げ応力の低い部位である壁部に穴又は微細穴を開けたモデル２〜モデル８のいずれにおいても、モデル１の軽量化効率を上回っている。即ち、本発明に係る板材の軽量化手法によれば、板厚を薄くするよりも強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
板厚を薄くするよりも、曲げ応力の低い部位に穴を開けた方が強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができるものと考えられる。
【００５０】
モデル２とモデル５は異なるサイズの穴を開けたもので、モデル２は重量減少率がモデル５よりも高く軽量化できるが、モデル５はモデル２に対して剛性の減少率が低い。このような場合、いずれのサイズの穴を開ける方がいいか判別しにくいが、重量減少率を剛性減少率で割った軽量化効率という指標を使うことにより、モデル５の方が３０％程軽量化効率が高く、軽量化と剛性のバランスがいいことが分かった。
【００５１】
モデル３とモデル４にはそれぞれ異なる範囲の大穴を、モデル６とモデル７にはそれぞれ異なる範囲の微細穴を開けたもので、どこまでの範囲に大穴又は微細穴を開けるのがいいのか判別しづらい。そこで、軽量化効率を用いて穴を開ける範囲を決定すれば設計が容易となる。そうすると、モデル３又はモデル６がともに軽量化効率が高いので選択できる。
【００５２】
モデル３は、従来の板材の板厚を薄くしたモデル１と同等の軽量化を図ることができた上に軽量化効率も上がった。モデル６は更に軽量化効率は高いが、重量減少率の絶対値が少ない。即ち、軽量化効率の高いものであっても所定の重量減少率のあるものでなければ実用化するメリットに欠ける。そこで、モデル８のように異なるサイズの穴を組み合わせることで、モデル１と同等の軽量化を達成し、更に軽量化効率を高めることができる。
【００５３】
重量の減少率及び剛性の減少率の両方でモデル８は優れていた。モデル８とモデル１の重量減少率、剛性減少率及び軽量化効率を比較すると、モデル８は板厚を薄くしたモデル１と同等の重量減少率を得ることができ、且つ、剛性減少率はモデル１の約半分に抑えることができる。
モデル８の軽量化効率はモデル１〜モデル８の中で最大であった。
【００５４】
即ち、場所によって穴の大きさを変えることにより、強度、剛性の低下を抑えつつ、板材の軽量化を図ることができる。
具体的には、壁部には微細穴を配置し、中央平板部の曲げ応力が低い部位には大穴を配置するのが望ましい。
【００５５】
図８は本発明に係る板材の引張り試験のモデルを説明する図であり、（ａ）に示されるのはモデル９の多孔板であり、多孔板３０の微細穴１３は、本発明に係る板材の壁部に設けられる微細穴１３と同様に配置されている。多孔板３０において列は右側から順番に１番列、２番列の順番に並べられている。即ち、図１の壁部１４が図８（ａ）に配置された形となっている。
【００５６】
（ｂ）に示されるのはモデル１０の多孔板であり、多孔板４０の微細穴４１は、図面右側から数え奇数番目の列である奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられており、作用する引張り方向に、１番列の穴群、２番列の穴群がこの順で並んでおり、１番列の穴群の１番穴である（１−１）微細穴４１と、１番列の穴群の２番穴である（１−２）微細穴４１と、２番列の穴群の１番穴である（２−１）微細穴４１とが、三角形の頂点に配置され、引張り方向に延び（１−１）微細穴４１の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴４１の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴４１の下縁を通る第３接線及び（１−２）微細穴４１の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の外側を通り、第３接線は、第１接線及び第４接線の外側を通るように配置されている。
【００５７】
図９は本発明に係る板材の引張り試験を説明する図であり、図８の多孔板３０、４０をそれぞれ横ａ、縦ｂの大きさにし、微細穴の穴径ｄ４をそれぞれ３ｍｍとした。
このような多孔板３０、４０をそれぞれ白抜き矢印で示す方向に力Ｆで切断されるまで引張る。引張った際の多孔板３０、４０の伸びδを測定し、伸びδ／ａ（％）を計算する。
【００５８】
図１０は引張り試験の結果を説明するグラフであり、横軸に伸びをとり、縦軸に引張り応力をとった。多孔板３０の試験の結果をｆで示し、多孔板４０の試験の結果をｇで示す。
【００５９】
ｆ及びｇを比較すると、ｆの多孔板は、ｇの多孔板に比べ切断されるまでにおよそ２倍の伸びがあったことが分かる。
１５％の伸びを基準とした場合、ｆでは十分に多孔板が伸びた後に切断されたということができ、ｇでは十分に多孔板が伸びる前に切断されたということができる。
【００６０】
以上の結果は図３に沿って、次のようにまとめることができる。
奇数列の穴群に、０．５ピッチずれた形態で偶数列の穴群が設けられており、作用する引張り方向に、１番列の穴群、２番列の穴群がこの順で並んでおり、１番列の穴群の１番穴である（１−１）微細穴１３と、１番列の穴群の２番穴である（１−２）微細穴１３と、２番列の穴群の１番穴である（２−１）微細穴１３とが、三角形の頂点に配置され、引張り方向に延び（１−１）微細穴１３の下縁を通る第１接線、（２−１）微細穴１３の上縁を通る第２接線、（２−１）微細穴１３の下縁を通る第３接線及び（１−２）微細穴１３の上縁を通る第４接線を引いた場合に、第２接線は、第１接線及び第４接線の間を通るか又は、前記第１接線と重なり、第３接線は、第１接線及び第４接線の間を通るか又は、第４接線と重なるように微細穴１３が配置された多孔板３０は、微細穴１３が配置されない場所を引っ張り方向に沿って設けることにより、伸びの大きな多孔板とすることができる。加えて、鋼板に穴を開けることにより併せて軽量化を図ることができる。
【００６１】
一方、第２接線が第１接線及び第４接線の間を通らず、又は第３接線が第１接線及び第４接線の間を通らない場合には、伸びが極端に小さくなる。
【００６２】
尚、穴及び微細穴を円形とし、大穴を矩形として説明をしたが、穴及び微細穴を矩形にし、大穴を楕円形とする等、穴、微細穴及び大穴の形はこれらの形に限られるものではない。
本実施例においては車体フレーム等の板材を例に説明をしたが、本発明を他の構造体に適用することは何ら差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の板材は、四輪車の車体フレームに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る板材を説明する図である。
【図２】図１の２部拡大図である。
【図３】図２の３部拡大図である。
【図４】ベースとなる通常の板材に係るモデルを説明する図である。
【図５】本発明に係る板材の実験に用いたモデルを説明する図である。
【図６】図５の続きを説明する図である。
【図７】本発明に係る板材の曲げ試験を説明する図である。
【図８】本発明に係る板材の引張り試験のモデルを説明する図である。
【図９】本発明に係る板材の引張り試験を説明する図である。
【図１０】引張り試験の結果を説明するグラフである。
【図１１】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…板材、１１…大穴、１２…中央平板部、１３、２７…微細穴、１４…壁部、２６…穴。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項２】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴とは異なるサイズの穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項３】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分に所定の範囲の穴を開けたモデルと前記所定の範囲の穴とは異なる範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項４】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴及び所定の範囲の穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴及び前記所定の範囲の穴とは異なるサイズ及び範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項５】
中央平板部と、この中央平板部の両端から折り曲げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部に穴又はこの穴よりも小さな微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に前記微細穴又は前記穴よりも大きな大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする車体フレームの軽量化手法。
【請求項６】
中央平板部と、この中央平板部の両端から下げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする車体フレームの軽量化手法。
【請求項１】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部位に穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項２】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴とは異なるサイズの穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項３】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分に所定の範囲の穴を開けたモデルと前記所定の範囲の穴とは異なる範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項４】
板材又は構造体に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
曲げ応力が低い部分にあるサイズの穴及び所定の範囲の穴を開けたモデルと前記あるサイズの穴及び前記所定の範囲の穴とは異なるサイズ及び範囲の穴を開けたモデルとを作成するごとくに複数のモデルを作成する工程と、
モデル毎の重量減少率と剛性減少率から軽量化効率を計算する工程と、
所定の重量減少率を得たものの内、軽量化効率が高いモデルを選択する工程と、からなることを特徴とする板材又は構造体の軽量化手法。
【請求項５】
中央平板部と、この中央平板部の両端から折り曲げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部に穴又はこの穴よりも小さな微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に前記微細穴又は前記穴よりも大きな大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする車体フレームの軽量化手法。
【請求項６】
中央平板部と、この中央平板部の両端から下げた壁部とを含む車体フレーム部材に、固定条件と荷重条件とを与えて、曲げ応力を計算する工程と、
前記壁部の全面に複数の微細穴を開け、且つ、前記中央平板部のうち曲げ応力の低い部位に大穴を開ける穴開け工程と、からなることを特徴とする車体フレームの軽量化手法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１１３５２０（Ｐ２００９−１１３５２０Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８５３１４（Ｐ２００７−２８５３１４）
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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