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】凹凸部を形成し剛性を向上させた板材で、従来より剛性向上効果の高い凹凸部のパターンを有する板材及びこれを用いた車両パネル並びに積層構造体を提供する。
【解決手段】板材１は、板厚方向に三つの基準面を有し、中間基準面は、六角形の単位領域を敷き詰めたものと仮定する。任意の一つの単位領域を第１六角形とし、第１六角形を含む４つの単位領域からなる領域を第１基準領域とする。第１基準領域を除き第１六角形に接する単位領域を第２基準領域とし、その他の全ての単位領域を第３基準領域とする。その組合せにより新第１基準領域、新第２基準領域、新第３基準領域を構成する。凹凸部２０は、第１領域２１、第２領域２２及び第３領域からなる。
【解決手段】板材１は、板厚方向に三つの基準面を有し、中間基準面は、六角形の単位領域を敷き詰めたものと仮定する。任意の一つの単位領域を第１六角形とし、第１六角形を含む４つの単位領域からなる領域を第１基準領域とする。第１基準領域を除き第１六角形に接する単位領域を第２基準領域とし、その他の全ての単位領域を第３基準領域とする。その組合せにより新第１基準領域、新第２基準領域、新第３基準領域を構成する。凹凸部２０は、第１領域２１、第２領域２２及び第３領域からなる。
【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量な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、板材の板厚を厚くすることなく剛性を向上させるために、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、自動車部品の一つに、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突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の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、凹凸部の無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部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、剛性向上率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、板材からなる部分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部を有する板材を用いて、これを含んだ積層構造体や、剛性向上効果の高い凹凸部を有する板材を組み合わせた車両パネルについても、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】
本発明はかかる問題点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、及びこれを用いた車両パネル並びに積層構造体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】
第１の発明は、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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第２基準領域とし、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３基準領域を新第３基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第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おいて定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなり、
上記第３領域は、上記中間基準面上に上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からな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、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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
該第３基準領域は、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ、その全ての領域を分配し、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第２基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域を設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなることを特徴とする凹凸部を有する板材にある（請求項２）。
【０００９】
第３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１枚は第１の発明又は第２の発明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にある（請求項１０）。
【００１０】
第４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、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が第１の発明又は第２の発明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にある（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明における上記凹凸部を有する板材は、上記の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、上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する上記第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する上記第２領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設けてなる。そして、上記第１領域は、上記第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とをつなぐ上記第１側面とからなり、上記第２領域は、上記第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とをつなぐ上記第２側面とからなる。また、上記第３領域は、上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からなる。
【００１２】
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及び面剛性に優れると共に、エネルギー吸収特性に優れた板材となる。
剛性が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、上記第１領域と上記第２領域は、板材の厚さ方向に離れた位置に配置した上記第１頂面及び上記第２頂面と、板材の厚さ方向に交差した上記第１側面及び上記第２側面とからなり、中立面から離れた位置に多くの材料を配置できる。そのため、多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果を高めることができる。
【００１３】
また、上記凹凸部形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、異方性が非常に少なく、かつ高い剛性向上効果を得ることができる。また、剛性の向上に伴い、制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
【００１４】
第２の発明における上記凹凸部を有する板材は、上記第３基準領域の全てを、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ任意に分配する。そして、上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域を新第２基準領域としてある。そして、上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域とからなる。上記第１領域は、上記第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とをつなぐ上記第１側面とからなり、上記第２領域は、上記第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とをつなぐ上記第２側面とからなる。
【００１５】
このように、上記凹凸部を有する板材は、中間面を有しておらず、より多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果をより高めることができる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、上記凹凸部形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、どの方向においても高い剛性向上効果を得ることができる。
【００１６】
第３の発明においては、上記のごとく剛性に優れた凹凸部を有する板材を積層構造体の一部として用いることによって、非常に剛性が高い積層構造体を容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
【００１７】
第４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上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方に用いることによって、非常に剛性が高い車両パネルを容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における凹凸部の部分平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面の部分拡大図。
【図３】実施例１における凹凸部の部分斜視図。
【図４】実施例１における中間基準面の第１基準領域、第２基準領域及び第３基準領域の配置を示す説明図。
【図５】実施例１における中間基準面の新第１基準領域、新第２基準領域及び新第３基準領域の配置を示す説明図。
【図６】実施例２における凹凸部の部分平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線矢視断面の部分拡大図。
【図８】実施例２における凹凸部の部分斜視図。
【図９】実施例２における中間基準面の新第１基準領域及び新第２基準領域の配置を示す説明図。
【図１０】実施例２における３点曲げ試験方法を示す説明図。
【図１１】実施例２における３点曲げ試験の荷重−変位線図。
【図１２】実施例３における凹凸部の部分斜視図。
【図１３】実施例４における凹凸部の部分斜視図。
【図１４】実施例４における中間基準面における新第１基準領域及び新第２基準領域の配置を示す説明図。
【図１５】実施例５における凹凸部を有する円筒材を示す説明図。
【図１６】実施例６における積層構造体の展開説明図。
【図１７】実施例７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】
【００１９】
本発明において、十八角形とは、１８本の辺と１８個の頂点を有する図形を指し、該頂点は凸角形状又は凹角形状により形成される。また、十八角形、六角形等の形状の表現は、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、各辺が若干曲線となったり、角部や面に成形上必要な丸み等が生じるいわゆるフィレットといわれる曲面を設けたりすることも当然に許容される。
また、本発明において、平行の表現は、幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に平行と認識できるものであればよい。
【００２０】
また、上記第１頂面及び上記第２頂面は、それぞれ上記第１基準面及び上記第２基準面上の面によって構成することもできるし、あるいは、上記第１基準面及び上記第２基準面から上記中間基準面とは逆の方向に突出した部位によって構成することもできる。突出した部位の形状例としては、ドーム形状、稜線形状、錐形状等があるがこれに限定するものではない。
【００２１】
また、上記新第１基準領域は、上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域である。そのため、上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させない場合には、上記新第１基準領域と上記第１基準領域とが示す領域が同一となる。同様に、上記新第２基準領域は、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域である。そのため、上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させない場合には、上記新第２基準領域と上記第２基準領域とが示す領域が同一となる。また、上記新第３基準領域は、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３領域からなる領域である。そのため、上記新第１基準領域と上記第１基準領域とが示す領域が同一であり、上記新第２基準領域と上記第２基準領域とが示す領域が同一である場合には、上記新第３基準領域と上記第３基準領域とが示す領域は同一となる。
【００２２】
また、上記中間基準面において、上記第１基準領域及び上記第２基準領域へと上記第３基準領域を分配する方法は、その全て又は一部を上記第１基準領域及び上記第２基準領域のいずれか一方に分配してもよいし、両方に分配してもよい。上記第１基準領域及び上記第２基準領域の両方に上記第３基準領域を分配する場合は、所望の剛性を得るために適宜分配方法を変更することができる。
また、上記第３基準領域を規則的に上記第１基準領域又は上記第２基準領域に分配し、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域の面積を略同一とすることが好ましい。このように分配した中間基準面からなる凹凸部を有する板材は、剛性の異方性が少ない優れた板材となる。
【００２３】
上記凹凸部を有する板材において、上記中間基準面は、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域と第２単位領域とを敷き詰めたものとすることができる（請求項３）。
この場合には、上記凹凸部を有する板材の成形性の改善や、用途の拡大、あるいはデザイン性の向上を図ることができる。
【００２４】
上記凹凸部を有する板材において、上記中間基準面に対する上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とは、１０°〜９０°の範囲にあることが好ましい（請求項４）。
上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とが、１０°〜９０°の範囲にある場合、成形性を確保しつつ、優れた剛性向上率を有する凹凸部形状を得ることができる。
【００２５】
上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2が１０°未満の場合には、上記第１領域と上記第２領域の突出量が小さくなり、剛性向上率が低下する。また、上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2が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。
尚、金属板をプレス成型する場合において上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2の上限値は、成形性の問題から、７０°以下であることがより好ましい。したがってより好ましい範囲としては１０°〜７０°である。
また、上記第１側面及び上記第２側面は複数の面により構成されるが、それらの面が全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、いずれの面においても、上記好ましい傾斜角度の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
上記凹凸部を有する板材において、順次配された上記第１基準面、上記中間基準面及び上記第２基準面の少なくとも一部がそれぞれ平行な曲面からなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、高い剛性を有する優れた上記凹凸部を有する板材を様々な形状に変形させることができ、用途を拡大することができる。
【００２７】
上記凹凸部を有する板材において、上記板材は金属板をプレス成形することにより上記凹凸部を形成したものであることが好ましい（請求項６）。
金属板は、エンボス成形等のプレス成形あるいはロール成形等の塑性加工を施すことによって、容易に凹凸部を形成することができる。そのため、金属板の場合には、上記の優れた凹凸部形状を適用することが比較的容易にできる。金属板の材質としては、アルミニウム合金、鋼、銅合金などの塑性加工が可能な種々のものを適用できる。
【００２８】
尚、成形方法においては、ロール成形等の塑性加工の他、鋳造、切削等を採用することも可能である。
また、上記板材は、上記凹凸部を有する限り、金属以外の材料においても有効であり、例えば、樹脂板等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。樹脂材料においては、金属材料の場合よりも成形上の制約を受けにくく、設計の自由度もより広くなる。
【００２９】
また、上記凹凸部を有する板材において、上記金属板の成形前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜６．０ｍｍであることが好ましい（請求項７）。
金属板の板厚が０．０５ｍｍ未満の場合及び６．０ｍｍを超える場合には、用途的に剛性を向上させる必要性が少ない。
【００３０】
上記凹凸部を有する板材において、上記単位領域をなす六角形の対向する辺がなす間隔をＳ（ｍｍ）とすると、該間隔Ｓ（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは５〜２０００であることが好ましい（請求項８）。
上記比Ｓ／ｔが５未満の場合には成形が困難となるおそれがあり、一方、上記比Ｓ／ｔが２０００を超える場合には、十分な凹凸部形状を形成できなくなり、剛性が低下するという問題が生じるおそれがある。
【００３１】
上記凹凸部を有する板材において、上記第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔと、上記第１側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ1（°）とは、１≦（Ｈ１／ｔ）≦−３θ1＋２７２の関係にあり、上記第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔと、上記第２側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ2（°）とは、１≦（Ｈ２／ｔ）≦−３θ2＋２７２の関係にあることが好ましい（請求項９）。
上記比Ｈ１／ｔが１未満の場合には、第１領域を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じる恐れがある。一方、上記比Ｈ１／ｔが−３θ1＋２７２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じる恐れがある。同様に、上記比Ｈ２／ｔが１未満の場合には、第２領域を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じる恐れがある。一方、上記比Ｈ２／ｔが−３θ2＋２７２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じる恐れがある。
【００３２】
また、第３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取ることもできる。
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４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、トランクリッドなどのパネル及び補強部材や、バンパー、クラッシュボックス、ドアビームなどのエネルギー吸収部材にも適用できる。また、上記アウターパネルとインナーパネルとしては、鋼板、アルミニウム合金板などを用いることができる。
上記アウターパネルをアルミニウム合金板により構成する場合には、たとえば比較的安価であるという理由により６０００系合金が好適である。また、上記インナーパネルをアルミニウム合金板により構成する場合には、たとえば、比較的成形性が良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）
第１の発明の実施例にかかる凹凸部２０を有する板材１につき、図１〜図５を用いて説明する。
図１には、凹凸部２０について一部の範囲の平面図を示す。同図には中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３（図５）と新第２基準領域２２３（図５）の輪郭であって、外形線としては現れない部分を破線により示した（後述の図３、図６、図８、図１２、図１３、図１６も同様である）。
【００３５】
また、図４は、板材１が有する凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における第１基準領域２１４、第２基準領域２２４及び分配前の第３基準領域２３４の配置によって表したものである。同図中において、実線は、第１基準領域２１４、第２基準領域２２４及び第３基準領域２３４の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ａ１が第１基準領域２１４、Ａ２が第２基準領域２２４、Ａ３が第３基準領域２３４をそれぞれ示している。
【００３６】
また、図５は、板材１の凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３、新第２基準領域２２３及び新第３基準領域２３３の配置によって表したものである。同図中において、実線は、新第１基準領域２１３、新第２基準領域２２３及び新第３基準領域２３３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３、Ｂ３が新第３基準領域２３３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した単位領域２４は、第３基準領域２３４を第２基準領域２２４に分配したものである。
【００３７】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、図１〜図３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。
凹凸部２０は、次のように構成される。
図２に示すごとく、間隔をあ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する。中間基準面Ｋ３は、図４に示すごとく、仮想の正六角形である単位領域２４を敷き詰めたものと仮定する。任意の１つの単位領域２４を第１六角形２１５とし、該第１六角形２１５における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの単位領域２４と第１六角形２１５とを合体させた４つの単位領域２４からなる十八角形の領域を第１基準領域２１４とする。
【００３８】
第１基準領域２１４は、第１六角形２１５が存在する位置が、第１六角形２１５に合体させた単位領域２４が存在する３方向Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、それぞれ単位領域２４を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在している。また、第１基準領域２１４を除く単位領域２４のうち、第１六角形２１５に接する単位領域２４を第２基準領域２２４とし、第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４を除く残りの全ての単位領域２４を第３基準領域２３４とする。
【００３９】
第３基準領域２３４は、図５に示すごとく、隣接する第２基準領域２２４へとその一部の領域を分配する。そして、第１基準領域２１４のみからなる領域を新第１基準領域２１３とする。また第２基準領域２２４と第３基準領域２３４の一部とを合体させた領域を新第２基準領域２２３とする。また、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３に含まれない第３基準領域２３４を新第３基準領域２３３とする。
【００４０】
本例における、第３基準領域２３４の分配方法を以下に示す。本例において、図４及び図５に示すごとく、正六角形形状を有する単位領域２４の対向する辺の間の距離Ｓは、１０ｍｍであり該単位領域２４を敷き詰めた中間基準面Ｋ３を６０ｍｍ×５２ｍｍに区切った領域を基本領域２５（図４、図５）とする。該基本領域２５においては、形成される８つの第３基準領域２３４のうち、いずれか１つを分配六角形２２５として第２基準領域２２４へと分配した。そして、該分配六角形２２５から、上記３方向Ａ、Ｂ、Ｃのいずれの方向においても単位領域２４を２つ飛ばして存在する３つの第３基準領域２３４についても第２基準領域２２４へと分配した。
【００４１】
上述のごとく第３基準領域２３４を分配することにより、第１基準領域２１４と第２基準領域２２４の面積が同一で、かつ規則的に配置される。このように分配した中間基準面Ｋ３からなる凹凸部２０を有する板材１は、剛性の異方性が少ない優れた板材となる。
尚、本例における第３基準領域２３４の分配方法は、一つの例であり、これに限定するものではない。
【００４２】
凹凸部２０は、図１及び図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２を形成している。また、凹凸部２０は、中間基準面Ｋ３において定められた新第３基準領域２３３を基に中間基準面Ｋ３に形成される第３領域２３を形成している。
【００４３】
第１領域２１は、新第１基準領域２１３を第１基準面Ｋ１上に縮小して投影した第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とを繋ぐ第１側面２１２とからなる。同様に、第２領域２２は、新第２基準領域２２３を第２基準面Ｋ２上に縮小して投影した第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とを繋ぐ第２側面２２２とからなる。また、第３領域２３は、中間基準面Ｋ３上に新第３基準領域２３３の輪郭を基に形成される中間面２３１からなる。
【００４４】
また、図２に示すごとく、本例における第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２の３つの基準面は、それぞれ平行な平面である。
また、第１頂面２１１は、その板厚中心が第１基準面Ｋ１と重なるように構成され、第２頂面２２１は、その板厚中心が第２基準面Ｋ２と重なるように構成されている。そして、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３とがなす距離を突出高さＨ１とし、第２基準面Ｋ２と中間基準面Ｋ３とがなす距離を突出高さＨ２とする。
本例においては、第１領域２１の突出高さＨ１と第２領域２２の突出高さＨ２は、いずれも０．６ｍｍとした。
【００４５】
また、図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2は等しく、θ1＝θ2＝４５°であり、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく、一平面により連続して形成されている。
また、本例の凹凸部２０を有する板材１は、板厚ｔ＝０．４ｍｍの１０００系のアルミニウム板である。凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により形成される。なお、この成形方法は、表面に所望の凹凸形状を付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。
【００４６】
また、単位領域２４をなす正六角形の対向する辺の間隔Ｓ＝１０（ｍｍ）である。該間隔Ｓ（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは、２５であり、Ｓ／ｔは、５〜２０００の範囲にある。
また、第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔは、１．５である。また、第１側面２１２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ1＝４５°であり、−３θ1＋２７２＝１３７である。したがって、１≦Ｈ１／ｔ≦１３７の関係を満たしている。同様に、第２領域２２の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔは、１．５である。また、第２側面２２２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ2＝４５°であり、−３θ2＋２７２＝１３７である。したがって、１≦Ｈ２／ｔ≦１３７の関係を満たしている。
【００４７】
本例における凹凸部２０を有する板材１は、上記の特殊な形状の凹凸部２０を有している。凹凸部２０は、上記のごとく、中間基準面Ｋ３上において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３上において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２と、中間基準面Ｋ３上において定められた新第３基準領域２３３を基に中間基準面Ｋ３上に形成される第３領域２３とを設けてなる。
【００４８】
そして、第１領域２１は、第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とをつなぐ第１側面２１２とからなり、第２領域２２は、第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とをつなぐ第２側面２２２とからなる。また、第３領域２３は、新第３基準領域２３３の輪郭を基に形成される中間面２３１からなる。
【００４９】
このような構造を有しているので、本例の板材１は曲げ剛性及び面剛性に優れると共に、エネルギー吸収特性に優れた板材となる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、凹凸部２０の形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、異方性が非常に少なく、かつ高い剛性向上効果を得ることができる。
【００５０】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価及び３点曲げ試験により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００５１】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚は、ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００５２】
＜０°方向＞
図１に示すごとく、方向Ｂと平行に配された２つの端部において、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が３．９倍に向上することが明らかとなった。
＜９０°方向＞
図１に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．２倍に向上することが明らかとなった。
【００５３】
（実施例２）
第２の発明の実施例にかかる凹凸部２０を有する板材１につき、図６〜図１１を用いて説明する。
本例は、図４に示すごとく、実施例１と同様に第１基準領域２１４、第２基準領域２２４および第３基準領域２３４に区分した後、図９に示すごとく、新第１基準領域２１３と新第２基準領域２２３の面積が略同一となるように、全ての第３基準領域２３４を隣接する第１基準領域２１４および第２基準領域２２４にそれぞれ分配した例である。
【００５４】
尚、図９において、実線は、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した単位領域２４は、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４又は第２基準領域２２４に分配したものである。
【００５５】
本例の凹凸部２０は、図６〜図９に示すごとく、中間基準面Ｋ３において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２からなる。
第１領域２１は、新第１基準領域２１３を第１基準面Ｋ１上に縮小して投影した第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とを繋ぐ第１側面２１２とからなる。同様に、第２領域２２は、新第２基準領域２２３を第２基準面Ｋ２上に縮小して投影した第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とを繋ぐ第２側面２２２とからなる。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５６】
本例における、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４へ分配する方法を以下に示す。本例において、図４及び図５に示すごとく、正六角形形状を有する単位領域２４の対向する辺の間の距離Ｓは、１０ｍｍである。該単位領域２４を敷き詰めた中間基準面Ｋ３を６０ｍｍ×５２ｍｍに区切った領域を基本領域２５（図４、図５）とする。該基本領域２５においては、形成される８個の第３基準領域２３４のうち、２個を第１基準領域２１４へ、６個を第２基準領域２２４へと分配し、形成される新第１基準領域２１３と新第２基準領域２２３の面積を略同一とする。
【００５７】
このとき、方向Ａ，Ｂ，Ｃのいずれか一方向において同じ列上に並ぶ２個の第３基準領域２３４を、第１基準領域２１４へと分配する。本例においては、図４に示すごとく、Ａ方向に配列され、かつ２個の第３基準領域２３４を含む列は３列ある。そのうち１列に配される２個の第３基準領域２３４を第１基準領域２１４へと分配し、その他の第３基準領域２３４を第２基準領域２２４へと分配した。本例の中間基準面Ｋ３は、上述の方法により得られた基本領域２５を、上下左右に連続して配置したものである。
【００５８】
尚、上記Ａ方向に配列される２個の第３基準領域２３４を含む３列は、そのいずれの１列を第１基準領域２１４へ分配した場合においても、基本領域２５を同姿勢で上下左右に連続して得られる凹凸部２０の形状は同一となる。
また、本例における第３基準領域２３４の分配方法は一例であり、これに限定するものではない。
【００５９】
また、図７に示すごとく、第１領域２１の突出高さＨ１と第２領域２２の突出高さＨ２は、いずれも０．６ｍｍとした。また、中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2は等しく、θ1＝θ2＝４５°であり、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく、一平面により連続して形成されている。その他の構成は実施例１と同様である。
【００６０】
本例における凹凸部２０を有する板材１は、第３基準領域２３４の全てを、隣接する第１基準領域２１４と第２基準領域２２４のへと分配した。そして、第１基準領域２１４と第３基準領域２３４とを合体させた領域を新第１基準領域２１３とし、第２基準領域２２４と第３基準領域２３４とを合体させた領域を新第２基準領域２２３としてある。そして、新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２とからなる。第１領域２１は、第１頂面２１と、第１頂面２１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とをつなぐ第１側面２１２とからなり、第２領域２２は、第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２１４の輪郭とをつなぐ第２側面２２２とからなる。
【００６１】
このように、本例の凹凸部２０を有する板材１は、中間面を有しておらず、より多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果をより高めることができる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、凹凸部２０の形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、どの方向においても高い剛性向上効果を得ることができる。
【００６２】
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価及び３点曲げ試験により行った。
【００６３】
（ＦＥＭ解析）
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
上記ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００６４】
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚は、ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００６５】
＜０°方向＞
図６に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
本例の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．８倍に向上することが明らかとなった。
＜９０°方向＞
図６に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
本例の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．５倍に向上することが明らかとなった。
【００６６】
（３点曲げ試験）
３点曲げ試験は、図１０に示すごとく、横倒しした２つの円筒状支持材を支点間距離Ｓ＝８０ｍｍとなるよう平行に配置して構成した２つの支点Ｗ上に試験片を配置し、試験片表面の中央位置に、先端断面が半円状をなす平板形状の押圧冶具Ｊによって荷重をかけ、変位量を計測した。評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様に３点曲げ試験を行い荷重−変位線図を比較することで行った。
上記試験片は、成形前の形状が１００ｍｍ×１００ｍｍ、板厚ｔ＝０．３ｍｍのＡ３００４−Ｏ材であり、本例に示す凹凸部２０を全面に形成してある。また、その形成方向は、上記片持ち梁におけるＦＥＭ解析の０°方向および９０°方向の場合と同様である。
【００６７】
３点曲げ試験の結果から得られた荷重を縦軸とし、変位を横軸とした荷重−変位線図を図１１に示す。同図において、０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の計測結果を実線Ｘ、９０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の計測結果を実線Ｙ、平板状の元板の計測結果を実線Ｚにより示してある。
【００６８】
図１１に示すごとく、実線Ｘは、実線Ｚに比べ立ち上がりの傾き角が５．２倍となる。したがって、０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、５．２倍に向上することが明らかとなった。また実線Ｙは、実線Ｚに比べ立ち上がりの傾き角が４．５倍となる。したがって、９０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、４．５倍に向上することが明らかとなった。
【００６９】
（実施例３）
本例は、図１２に示すごとく、実施例２の凹凸部２０を有する板材１の変形例である。
本例の凹凸部２０は、実施例２と同様に図９に示す中間基準面Ｋ３からなり、該中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1（°）及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2（°）を、共に３０°とし、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく一平面により連続して形成してある。また、第１領域２１及び第２領域２２の突出高さＨ１、Ｈ２は、共に１．２ｍｍとした。その他の構成は実施例１と同様である。
【００７０】
本例においては、板厚ｔは実施例１と同様に０．４ｍｍであり、第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔは、３．０である。また、第１側面２１２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ1＝３０°であり、−３θ1＋２７２＝１８２である。したがって、１≦Ｈ１／ｔ≦１８２の関係を満たしている。同様に、第２領域２２の突出高さＨ２（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔは、３．０である。また、第２側面２２２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ2＝３０°であり、−３θ2＋２７２＝１８２である。したがって、１≦Ｈ２／ｔ≦１８２の関係を満たしている。
【００７１】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、片持ち梁による曲げ剛性評価をＦＥＭ解析により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００７２】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００７３】
＜０°方向＞
図１２に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例３の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が９．４倍に向上することが分かった。
＜９０°方向＞
図１２に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例３の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が８．０倍に向上することが分かった。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７４】
（実施例４）
本例は、図１３に示す凹凸部２０を有する板材１である。本例の中間基準面Ｋ３は、図１４に示すごとく、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域２４１と第２単位領域２４２とを敷き詰めたものと仮定した。尚、図１４は、板材１の凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の配置によって表したものである。同図中において、実線は、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した第２単位領域２４２は、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４又は第２基準領域２２４に分配したものである。
【００７５】
第１単位領域２４１は、図１４に示すごとく、その内角の全てが６０°の六角形からなり、該六角形における連続しない一つおきの３辺を長辺Ｇ１とし、その長さは１０．００ｍｍとした。また、上記六角形における長辺Ｇ１の間に配される３辺を短辺Ｇ２とし、その長さは３．６６ｍｍとした。このとき、対向する長辺Ｇ１と短辺Ｇ２との間の距離Ｓ１は、１１．８３ｍｍとなる。
また、第１単位領域２４１をその３辺をなす長辺Ｇ１に対して線対称となるように、連続して配置した後、第１単位領域２４１の短辺Ｇ２に囲まれた正六角形からなる領域を第２単位領域２４２とした。このとき、第２単位領域２４２をなす正六角形の対向する辺の間の距離Ｓ２（ｍｍ）は、６．３４ｍｍである。
【００７６】
本例においては、１つの第２単位領域２４２を第１六角形２１５とし、その後の第１基準領域２１４、第２基準領域２２４および第３基準領域２３４の領域の決定方法は実施例１と同様である。
また、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４に分配する方法についても、実施例１と同様にＡ方向に配列された２個の第３基準領域２３４を含む３列のうち、いずれか１列に配される２個の第３基準領域２３４を第１基準領域２１４へと分配し、その他の２列に配される第３基準領域２３４を第２基準領域２２４へと分配した。
【００７７】
また、第１単位領域２４１をなす六角形の対向する辺の間隔Ｓ１＝１１．８３（ｍｍ）である。また、本例において、板材１の板厚ｔ（ｍｍ）は、０．４ｍｍである。したがって、間隔Ｓ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ１／ｔは、２９．５７５であり、Ｓ１／ｔは、５〜２０００の範囲にある。
また、第２単位領域２４２をなす正六角形の対向する辺の間隔Ｓ２は、６．３４ｍｍである。間隔Ｓ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ２／ｔは、１５．８５であり、Ｓ２／ｔは、５〜２０００の範囲にある。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００７８】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、凹凸部の成形性の改善や、用途の拡大、あるいはデザイン性の向上を図ることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７９】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、片持ち梁による曲げ剛性評価をＦＥＭ解析により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００８０】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００８１】
＜０°方向＞
図１３に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例４の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．４倍に向上することが分かった。
＜９０°方向＞
図１３に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例４の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．７倍に向上することが分かった。
【００８２】
（実施例５）
本例は、図１５に示すごとく、凹凸部２０を円筒材１１に設けた例である。本例においては、第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３、第２基準面Ｋ２は順次平行に配された円筒状の曲面からなる。本例の中間基準面Ｋ３は、実施例１〜実施例３のいずれかの平面状をなす中間基準面Ｋ３を円筒状に湾曲させたものである。その他の構成は、実施例１と同様である。
本例に示すごとく、高い剛性を有する優れた上記凹凸部２０を有する板材１を様々な形状に変形させることができ、用途を拡大することができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８３】
また、本例に示す凹凸部２０を有する円筒材１１を、飲料缶やロケットのような円筒形の構造物に用いることで、材料の板厚を増加させることなく、剛性を高めることができる。また、本例の円筒材１１は、優れたエネルギー吸収特性を有している。そのため、自動車などの車体に使用することで、高い剛性と優れたエネルギー吸収特性を付与することができる。
【００８４】
（実施例６）
本例は、図１６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。
【００８５】
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２１の第１頂面２１１と第２領域２２の第２頂面２２１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。
【００８６】
また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。また、良く知られているように、面板４２、４３のいずれか一方に貫通孔を形成することにより、ヘルムホルツ型吸音構造となり、さらに吸音性を向上させることができる。
【００８７】
また、実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、中間面２３１を有しており、積層構造体５を構成した場合、面板４２、４３と板材１の間に空気を流入可能な空隙が形成される。板材１に凹凸部２０を形成することによる表面積の増大及び上記空隙の形成により、積層構造体５は、優れた放熱性能を有している。
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、チタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。
【００８８】
（実施例７）
本例は、図１７に示すごとく、実施例１〜実施例４に記載の板材１をインナーパネルとして用い、第１領域２１の第１頂面２１１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。
【００８９】
本例の車両パネル６は、そのインナーパネルを構成する凹凸部２０を有する板材１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エネルギー及び二次衝突のエネルギーを吸収する特性に優れたものとなる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
尚、本例においては、凹凸部２０を有する板材１をインナーパネルとして用いたが、インナーパネルとアウターパネルのいずれか一方又は両方に用いることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 板材
２０ 凹凸部
２１ 第１領域
２１１ 第１頂面
２１２ 第１側面
２１３ 新第１基準領域
２１４ 第１基準領域
２１５ 第１六角形
２２ 第２領域
２２１ 第２頂面
２２２ 第２側面
２２３ 新第２基準領域
２２４ 第２基準領域
２３４ 第３基準領域
２４ 単位領域
２４１ 第１単位領域
２４２ 第２単位領域
２５ 基本領域
５ 積層構造体
６ 車両パネル
【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量な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、板材の板厚を厚くすることなく剛性を向上させるために、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、自動車部品の一つに、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突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の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、凹凸部の無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部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、剛性向上率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、板材からなる部分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部を有する板材を用いて、これを含んだ積層構造体や、剛性向上効果の高い凹凸部を有する板材を組み合わせた車両パネルについても、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】
本発明はかかる問題点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、及びこれを用いた車両パネル並びに積層構造体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】
第１の発明は、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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第２基準領域とし、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３基準領域を新第３基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第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おいて定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなり、
上記第３領域は、上記中間基準面上に上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からな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、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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
該第３基準領域は、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ、その全ての領域を分配し、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第２基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域を設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなることを特徴とする凹凸部を有する板材にある（請求項２）。
【０００９】
第３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１枚は第１の発明又は第２の発明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にある（請求項１０）。
【００１０】
第４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、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が第１の発明又は第２の発明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にある（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明における上記凹凸部を有する板材は、上記の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、上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する上記第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する上記第２領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設けてなる。そして、上記第１領域は、上記第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とをつなぐ上記第１側面とからなり、上記第２領域は、上記第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とをつなぐ上記第２側面とからなる。また、上記第３領域は、上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からなる。
【００１２】
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及び面剛性に優れると共に、エネルギー吸収特性に優れた板材となる。
剛性が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、上記第１領域と上記第２領域は、板材の厚さ方向に離れた位置に配置した上記第１頂面及び上記第２頂面と、板材の厚さ方向に交差した上記第１側面及び上記第２側面とからなり、中立面から離れた位置に多くの材料を配置できる。そのため、多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果を高めることができる。
【００１３】
また、上記凹凸部形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、異方性が非常に少なく、かつ高い剛性向上効果を得ることができる。また、剛性の向上に伴い、制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
【００１４】
第２の発明における上記凹凸部を有する板材は、上記第３基準領域の全てを、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ任意に分配する。そして、上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域を新第２基準領域としてある。そして、上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域とからなる。上記第１領域は、上記第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とをつなぐ上記第１側面とからなり、上記第２領域は、上記第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とをつなぐ上記第２側面とからなる。
【００１５】
このように、上記凹凸部を有する板材は、中間面を有しておらず、より多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果をより高めることができる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、上記凹凸部形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、どの方向においても高い剛性向上効果を得ることができる。
【００１６】
第３の発明においては、上記のごとく剛性に優れた凹凸部を有する板材を積層構造体の一部として用いることによって、非常に剛性が高い積層構造体を容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
【００１７】
第４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上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方に用いることによって、非常に剛性が高い車両パネルを容易に得ることができる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１における凹凸部の部分平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面の部分拡大図。
【図３】実施例１における凹凸部の部分斜視図。
【図４】実施例１における中間基準面の第１基準領域、第２基準領域及び第３基準領域の配置を示す説明図。
【図５】実施例１における中間基準面の新第１基準領域、新第２基準領域及び新第３基準領域の配置を示す説明図。
【図６】実施例２における凹凸部の部分平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線矢視断面の部分拡大図。
【図８】実施例２における凹凸部の部分斜視図。
【図９】実施例２における中間基準面の新第１基準領域及び新第２基準領域の配置を示す説明図。
【図１０】実施例２における３点曲げ試験方法を示す説明図。
【図１１】実施例２における３点曲げ試験の荷重−変位線図。
【図１２】実施例３における凹凸部の部分斜視図。
【図１３】実施例４における凹凸部の部分斜視図。
【図１４】実施例４における中間基準面における新第１基準領域及び新第２基準領域の配置を示す説明図。
【図１５】実施例５における凹凸部を有する円筒材を示す説明図。
【図１６】実施例６における積層構造体の展開説明図。
【図１７】実施例７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】
【００１９】
本発明において、十八角形とは、１８本の辺と１８個の頂点を有する図形を指し、該頂点は凸角形状又は凹角形状により形成される。また、十八角形、六角形等の形状の表現は、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、各辺が若干曲線となったり、角部や面に成形上必要な丸み等が生じるいわゆるフィレットといわれる曲面を設けたりすることも当然に許容される。
また、本発明において、平行の表現は、幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に平行と認識できるものであればよい。
【００２０】
また、上記第１頂面及び上記第２頂面は、それぞれ上記第１基準面及び上記第２基準面上の面によって構成することもできるし、あるいは、上記第１基準面及び上記第２基準面から上記中間基準面とは逆の方向に突出した部位によって構成することもできる。突出した部位の形状例としては、ドーム形状、稜線形状、錐形状等があるがこれに限定するものではない。
【００２１】
また、上記新第１基準領域は、上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域である。そのため、上記第１基準領域と上記第３基準領域とを合体させない場合には、上記新第１基準領域と上記第１基準領域とが示す領域が同一となる。同様に、上記新第２基準領域は、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させた領域である。そのため、上記第２基準領域と上記第３基準領域とを合体させない場合には、上記新第２基準領域と上記第２基準領域とが示す領域が同一となる。また、上記新第３基準領域は、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３領域からなる領域である。そのため、上記新第１基準領域と上記第１基準領域とが示す領域が同一であり、上記新第２基準領域と上記第２基準領域とが示す領域が同一である場合には、上記新第３基準領域と上記第３基準領域とが示す領域は同一となる。
【００２２】
また、上記中間基準面において、上記第１基準領域及び上記第２基準領域へと上記第３基準領域を分配する方法は、その全て又は一部を上記第１基準領域及び上記第２基準領域のいずれか一方に分配してもよいし、両方に分配してもよい。上記第１基準領域及び上記第２基準領域の両方に上記第３基準領域を分配する場合は、所望の剛性を得るために適宜分配方法を変更することができる。
また、上記第３基準領域を規則的に上記第１基準領域又は上記第２基準領域に分配し、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域の面積を略同一とすることが好ましい。このように分配した中間基準面からなる凹凸部を有する板材は、剛性の異方性が少ない優れた板材となる。
【００２３】
上記凹凸部を有する板材において、上記中間基準面は、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域と第２単位領域とを敷き詰めたものとすることができる（請求項３）。
この場合には、上記凹凸部を有する板材の成形性の改善や、用途の拡大、あるいはデザイン性の向上を図ることができる。
【００２４】
上記凹凸部を有する板材において、上記中間基準面に対する上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とは、１０°〜９０°の範囲にあることが好ましい（請求項４）。
上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とが、１０°〜９０°の範囲にある場合、成形性を確保しつつ、優れた剛性向上率を有する凹凸部形状を得ることができる。
【００２５】
上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2が１０°未満の場合には、上記第１領域と上記第２領域の突出量が小さくなり、剛性向上率が低下する。また、上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2が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。
尚、金属板をプレス成型する場合において上記第１側面の傾斜角度θ1及び上記第２側面の傾斜角度θ2の上限値は、成形性の問題から、７０°以下であることがより好ましい。したがってより好ましい範囲としては１０°〜７０°である。
また、上記第１側面及び上記第２側面は複数の面により構成されるが、それらの面が全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、いずれの面においても、上記好ましい傾斜角度の範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
上記凹凸部を有する板材において、順次配された上記第１基準面、上記中間基準面及び上記第２基準面の少なくとも一部がそれぞれ平行な曲面からなることが好ましい（請求項５）。
この場合には、高い剛性を有する優れた上記凹凸部を有する板材を様々な形状に変形させることができ、用途を拡大することができる。
【００２７】
上記凹凸部を有する板材において、上記板材は金属板をプレス成形することにより上記凹凸部を形成したものであることが好ましい（請求項６）。
金属板は、エンボス成形等のプレス成形あるいはロール成形等の塑性加工を施すことによって、容易に凹凸部を形成することができる。そのため、金属板の場合には、上記の優れた凹凸部形状を適用することが比較的容易にできる。金属板の材質としては、アルミニウム合金、鋼、銅合金などの塑性加工が可能な種々のものを適用できる。
【００２８】
尚、成形方法においては、ロール成形等の塑性加工の他、鋳造、切削等を採用することも可能である。
また、上記板材は、上記凹凸部を有する限り、金属以外の材料においても有効であり、例えば、樹脂板等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。樹脂材料においては、金属材料の場合よりも成形上の制約を受けにくく、設計の自由度もより広くなる。
【００２９】
また、上記凹凸部を有する板材において、上記金属板の成形前の板厚ｔが０．０５ｍｍ〜６．０ｍｍであることが好ましい（請求項７）。
金属板の板厚が０．０５ｍｍ未満の場合及び６．０ｍｍを超える場合には、用途的に剛性を向上させる必要性が少ない。
【００３０】
上記凹凸部を有する板材において、上記単位領域をなす六角形の対向する辺がなす間隔をＳ（ｍｍ）とすると、該間隔Ｓ（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは５〜２０００であることが好ましい（請求項８）。
上記比Ｓ／ｔが５未満の場合には成形が困難となるおそれがあり、一方、上記比Ｓ／ｔが２０００を超える場合には、十分な凹凸部形状を形成できなくなり、剛性が低下するという問題が生じるおそれがある。
【００３１】
上記凹凸部を有する板材において、上記第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔと、上記第１側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ1（°）とは、１≦（Ｈ１／ｔ）≦−３θ1＋２７２の関係にあり、上記第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔと、上記第２側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ2（°）とは、１≦（Ｈ２／ｔ）≦−３θ2＋２７２の関係にあることが好ましい（請求項９）。
上記比Ｈ１／ｔが１未満の場合には、第１領域を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じる恐れがある。一方、上記比Ｈ１／ｔが−３θ1＋２７２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じる恐れがある。同様に、上記比Ｈ２／ｔが１未満の場合には、第２領域を形成することによる剛性向上効果が十分に得られないという問題が生じる恐れがある。一方、上記比Ｈ２／ｔが−３θ2＋２７２を超える場合には成形が困難になるという問題が生じる恐れがある。
【００３２】
また、第３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取ることもできる。
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４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、トランクリッドなどのパネル及び補強部材や、バンパー、クラッシュボックス、ドアビームなどのエネルギー吸収部材にも適用できる。また、上記アウターパネルとインナーパネルとしては、鋼板、アルミニウム合金板などを用いることができる。
上記アウターパネルをアルミニウム合金板により構成する場合には、たとえば比較的安価であるという理由により６０００系合金が好適である。また、上記インナーパネルをアルミニウム合金板により構成する場合には、たとえば、比較的成形性が良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）
第１の発明の実施例にかかる凹凸部２０を有する板材１につき、図１〜図５を用いて説明する。
図１には、凹凸部２０について一部の範囲の平面図を示す。同図には中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３（図５）と新第２基準領域２２３（図５）の輪郭であって、外形線としては現れない部分を破線により示した（後述の図３、図６、図８、図１２、図１３、図１６も同様である）。
【００３５】
また、図４は、板材１が有する凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における第１基準領域２１４、第２基準領域２２４及び分配前の第３基準領域２３４の配置によって表したものである。同図中において、実線は、第１基準領域２１４、第２基準領域２２４及び第３基準領域２３４の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ａ１が第１基準領域２１４、Ａ２が第２基準領域２２４、Ａ３が第３基準領域２３４をそれぞれ示している。
【００３６】
また、図５は、板材１の凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３、新第２基準領域２２３及び新第３基準領域２３３の配置によって表したものである。同図中において、実線は、新第１基準領域２１３、新第２基準領域２２３及び新第３基準領域２３３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３、Ｂ３が新第３基準領域２３３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した単位領域２４は、第３基準領域２３４を第２基準領域２２４に分配したものである。
【００３７】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、図１〜図３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。
凹凸部２０は、次のように構成される。
図２に示すごとく、間隔をあ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する。中間基準面Ｋ３は、図４に示すごとく、仮想の正六角形である単位領域２４を敷き詰めたものと仮定する。任意の１つの単位領域２４を第１六角形２１５とし、該第１六角形２１５における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの単位領域２４と第１六角形２１５とを合体させた４つの単位領域２４からなる十八角形の領域を第１基準領域２１４とする。
【００３８】
第１基準領域２１４は、第１六角形２１５が存在する位置が、第１六角形２１５に合体させた単位領域２４が存在する３方向Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、それぞれ単位領域２４を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在している。また、第１基準領域２１４を除く単位領域２４のうち、第１六角形２１５に接する単位領域２４を第２基準領域２２４とし、第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４を除く残りの全ての単位領域２４を第３基準領域２３４とする。
【００３９】
第３基準領域２３４は、図５に示すごとく、隣接する第２基準領域２２４へとその一部の領域を分配する。そして、第１基準領域２１４のみからなる領域を新第１基準領域２１３とする。また第２基準領域２２４と第３基準領域２３４の一部とを合体させた領域を新第２基準領域２２３とする。また、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３に含まれない第３基準領域２３４を新第３基準領域２３３とする。
【００４０】
本例における、第３基準領域２３４の分配方法を以下に示す。本例において、図４及び図５に示すごとく、正六角形形状を有する単位領域２４の対向する辺の間の距離Ｓは、１０ｍｍであり該単位領域２４を敷き詰めた中間基準面Ｋ３を６０ｍｍ×５２ｍｍに区切った領域を基本領域２５（図４、図５）とする。該基本領域２５においては、形成される８つの第３基準領域２３４のうち、いずれか１つを分配六角形２２５として第２基準領域２２４へと分配した。そして、該分配六角形２２５から、上記３方向Ａ、Ｂ、Ｃのいずれの方向においても単位領域２４を２つ飛ばして存在する３つの第３基準領域２３４についても第２基準領域２２４へと分配した。
【００４１】
上述のごとく第３基準領域２３４を分配することにより、第１基準領域２１４と第２基準領域２２４の面積が同一で、かつ規則的に配置される。このように分配した中間基準面Ｋ３からなる凹凸部２０を有する板材１は、剛性の異方性が少ない優れた板材となる。
尚、本例における第３基準領域２３４の分配方法は、一つの例であり、これに限定するものではない。
【００４２】
凹凸部２０は、図１及び図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２を形成している。また、凹凸部２０は、中間基準面Ｋ３において定められた新第３基準領域２３３を基に中間基準面Ｋ３に形成される第３領域２３を形成している。
【００４３】
第１領域２１は、新第１基準領域２１３を第１基準面Ｋ１上に縮小して投影した第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とを繋ぐ第１側面２１２とからなる。同様に、第２領域２２は、新第２基準領域２２３を第２基準面Ｋ２上に縮小して投影した第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とを繋ぐ第２側面２２２とからなる。また、第３領域２３は、中間基準面Ｋ３上に新第３基準領域２３３の輪郭を基に形成される中間面２３１からなる。
【００４４】
また、図２に示すごとく、本例における第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２の３つの基準面は、それぞれ平行な平面である。
また、第１頂面２１１は、その板厚中心が第１基準面Ｋ１と重なるように構成され、第２頂面２２１は、その板厚中心が第２基準面Ｋ２と重なるように構成されている。そして、第１基準面Ｋ１と中間基準面Ｋ３とがなす距離を突出高さＨ１とし、第２基準面Ｋ２と中間基準面Ｋ３とがなす距離を突出高さＨ２とする。
本例においては、第１領域２１の突出高さＨ１と第２領域２２の突出高さＨ２は、いずれも０．６ｍｍとした。
【００４５】
また、図２に示すごとく、中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2は等しく、θ1＝θ2＝４５°であり、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく、一平面により連続して形成されている。
また、本例の凹凸部２０を有する板材１は、板厚ｔ＝０．４ｍｍの１０００系のアルミニウム板である。凹凸部２０は、一対の金型を用いたプレス成形により形成される。なお、この成形方法は、表面に所望の凹凸形状を付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。
【００４６】
また、単位領域２４をなす正六角形の対向する辺の間隔Ｓ＝１０（ｍｍ）である。該間隔Ｓ（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは、２５であり、Ｓ／ｔは、５〜２０００の範囲にある。
また、第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔは、１．５である。また、第１側面２１２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ1＝４５°であり、−３θ1＋２７２＝１３７である。したがって、１≦Ｈ１／ｔ≦１３７の関係を満たしている。同様に、第２領域２２の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔは、１．５である。また、第２側面２２２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ2＝４５°であり、−３θ2＋２７２＝１３７である。したがって、１≦Ｈ２／ｔ≦１３７の関係を満たしている。
【００４７】
本例における凹凸部２０を有する板材１は、上記の特殊な形状の凹凸部２０を有している。凹凸部２０は、上記のごとく、中間基準面Ｋ３上において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３上において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２と、中間基準面Ｋ３上において定められた新第３基準領域２３３を基に中間基準面Ｋ３上に形成される第３領域２３とを設けてなる。
【００４８】
そして、第１領域２１は、第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とをつなぐ第１側面２１２とからなり、第２領域２２は、第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とをつなぐ第２側面２２２とからなる。また、第３領域２３は、新第３基準領域２３３の輪郭を基に形成される中間面２３１からなる。
【００４９】
このような構造を有しているので、本例の板材１は曲げ剛性及び面剛性に優れると共に、エネルギー吸収特性に優れた板材となる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、凹凸部２０の形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、異方性が非常に少なく、かつ高い剛性向上効果を得ることができる。
【００５０】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価及び３点曲げ試験により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００５１】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚は、ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００５２】
＜０°方向＞
図１に示すごとく、方向Ｂと平行に配された２つの端部において、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が３．９倍に向上することが明らかとなった。
＜９０°方向＞
図１に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．２倍に向上することが明らかとなった。
【００５３】
（実施例２）
第２の発明の実施例にかかる凹凸部２０を有する板材１につき、図６〜図１１を用いて説明する。
本例は、図４に示すごとく、実施例１と同様に第１基準領域２１４、第２基準領域２２４および第３基準領域２３４に区分した後、図９に示すごとく、新第１基準領域２１３と新第２基準領域２２３の面積が略同一となるように、全ての第３基準領域２３４を隣接する第１基準領域２１４および第２基準領域２２４にそれぞれ分配した例である。
【００５４】
尚、図９において、実線は、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した単位領域２４は、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４又は第２基準領域２２４に分配したものである。
【００５５】
本例の凹凸部２０は、図６〜図９に示すごとく、中間基準面Ｋ３において定められた新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３において定められた新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２からなる。
第１領域２１は、新第１基準領域２１３を第１基準面Ｋ１上に縮小して投影した第１頂面２１１と、該第１頂面２１１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とを繋ぐ第１側面２１２とからなる。同様に、第２領域２２は、新第２基準領域２２３を第２基準面Ｋ２上に縮小して投影した第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２２３の輪郭とを繋ぐ第２側面２２２とからなる。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５６】
本例における、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４へ分配する方法を以下に示す。本例において、図４及び図５に示すごとく、正六角形形状を有する単位領域２４の対向する辺の間の距離Ｓは、１０ｍｍである。該単位領域２４を敷き詰めた中間基準面Ｋ３を６０ｍｍ×５２ｍｍに区切った領域を基本領域２５（図４、図５）とする。該基本領域２５においては、形成される８個の第３基準領域２３４のうち、２個を第１基準領域２１４へ、６個を第２基準領域２２４へと分配し、形成される新第１基準領域２１３と新第２基準領域２２３の面積を略同一とする。
【００５７】
このとき、方向Ａ，Ｂ，Ｃのいずれか一方向において同じ列上に並ぶ２個の第３基準領域２３４を、第１基準領域２１４へと分配する。本例においては、図４に示すごとく、Ａ方向に配列され、かつ２個の第３基準領域２３４を含む列は３列ある。そのうち１列に配される２個の第３基準領域２３４を第１基準領域２１４へと分配し、その他の第３基準領域２３４を第２基準領域２２４へと分配した。本例の中間基準面Ｋ３は、上述の方法により得られた基本領域２５を、上下左右に連続して配置したものである。
【００５８】
尚、上記Ａ方向に配列される２個の第３基準領域２３４を含む３列は、そのいずれの１列を第１基準領域２１４へ分配した場合においても、基本領域２５を同姿勢で上下左右に連続して得られる凹凸部２０の形状は同一となる。
また、本例における第３基準領域２３４の分配方法は一例であり、これに限定するものではない。
【００５９】
また、図７に示すごとく、第１領域２１の突出高さＨ１と第２領域２２の突出高さＨ２は、いずれも０．６ｍｍとした。また、中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2は等しく、θ1＝θ2＝４５°であり、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく、一平面により連続して形成されている。その他の構成は実施例１と同様である。
【００６０】
本例における凹凸部２０を有する板材１は、第３基準領域２３４の全てを、隣接する第１基準領域２１４と第２基準領域２２４のへと分配した。そして、第１基準領域２１４と第３基準領域２３４とを合体させた領域を新第１基準領域２１３とし、第２基準領域２２４と第３基準領域２３４とを合体させた領域を新第２基準領域２２３としてある。そして、新第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１に向かって突出する第１領域２１と、新第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２に向かって突出する第２領域２２とからなる。第１領域２１は、第１頂面２１と、第１頂面２１の輪郭と新第１基準領域２１３の輪郭とをつなぐ第１側面２１２とからなり、第２領域２２は、第２頂面２２１と、該第２頂面２２１の輪郭と新第２基準領域２１４の輪郭とをつなぐ第２側面２２２とからなる。
【００６１】
このように、本例の凹凸部２０を有する板材１は、中間面を有しておらず、より多くの材料を強度部材として効果的に使用することができ、剛性向上効果をより高めることができる。また、剛性の向上に伴う制振性の向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果を得ることができる。
また、凹凸部２０の形状は、板材の面上のどの方向においても、剛性向上効果のある凹凸部が形成されている。そのため、どの方向においても高い剛性向上効果を得ることができる。
【００６２】
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価及び３点曲げ試験により行った。
【００６３】
（ＦＥＭ解析）
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
上記ＦＥＭ解析を用いた片持ち梁による曲げ剛性評価は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００６４】
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚は、ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００６５】
＜０°方向＞
図６に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
本例の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．８倍に向上することが明らかとなった。
＜９０°方向＞
図６に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
本例の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．５倍に向上することが明らかとなった。
【００６６】
（３点曲げ試験）
３点曲げ試験は、図１０に示すごとく、横倒しした２つの円筒状支持材を支点間距離Ｓ＝８０ｍｍとなるよう平行に配置して構成した２つの支点Ｗ上に試験片を配置し、試験片表面の中央位置に、先端断面が半円状をなす平板形状の押圧冶具Ｊによって荷重をかけ、変位量を計測した。評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様に３点曲げ試験を行い荷重−変位線図を比較することで行った。
上記試験片は、成形前の形状が１００ｍｍ×１００ｍｍ、板厚ｔ＝０．３ｍｍのＡ３００４−Ｏ材であり、本例に示す凹凸部２０を全面に形成してある。また、その形成方向は、上記片持ち梁におけるＦＥＭ解析の０°方向および９０°方向の場合と同様である。
【００６７】
３点曲げ試験の結果から得られた荷重を縦軸とし、変位を横軸とした荷重−変位線図を図１１に示す。同図において、０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の計測結果を実線Ｘ、９０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の計測結果を実線Ｙ、平板状の元板の計測結果を実線Ｚにより示してある。
【００６８】
図１１に示すごとく、実線Ｘは、実線Ｚに比べ立ち上がりの傾き角が５．２倍となる。したがって、０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、５．２倍に向上することが明らかとなった。また実線Ｙは、実線Ｚに比べ立ち上がりの傾き角が４．５倍となる。したがって、９０°方向に凹凸部２０を設けた板材１の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、４．５倍に向上することが明らかとなった。
【００６９】
（実施例３）
本例は、図１２に示すごとく、実施例２の凹凸部２０を有する板材１の変形例である。
本例の凹凸部２０は、実施例２と同様に図９に示す中間基準面Ｋ３からなり、該中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２の傾斜角度θ1（°）及び中間基準面Ｋ３に対する第２側面２２２の傾斜角度θ2（°）を、共に３０°とし、第１側面２１２と第２側面２２２とは、折れ曲がり部を有することなく一平面により連続して形成してある。また、第１領域２１及び第２領域２２の突出高さＨ１、Ｈ２は、共に１．２ｍｍとした。その他の構成は実施例１と同様である。
【００７０】
本例においては、板厚ｔは実施例１と同様に０．４ｍｍであり、第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔは、３．０である。また、第１側面２１２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ1＝３０°であり、−３θ1＋２７２＝１８２である。したがって、１≦Ｈ１／ｔ≦１８２の関係を満たしている。同様に、第２領域２２の突出高さＨ２（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔは、３．０である。また、第２側面２２２と中間基準面Ｋ３とがなす傾斜角θ2＝３０°であり、−３θ2＋２７２＝１８２である。したがって、１≦Ｈ２／ｔ≦１８２の関係を満たしている。
【００７１】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、片持ち梁による曲げ剛性評価をＦＥＭ解析により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００７２】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００７３】
＜０°方向＞
図１２に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例３の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が９．４倍に向上することが分かった。
＜９０°方向＞
図１２に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例３の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が８．０倍に向上することが分かった。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７４】
（実施例４）
本例は、図１３に示す凹凸部２０を有する板材１である。本例の中間基準面Ｋ３は、図１４に示すごとく、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域２４１と第２単位領域２４２とを敷き詰めたものと仮定した。尚、図１４は、板材１の凹凸部２０の形状を中間基準面Ｋ３における新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の配置によって表したものである。同図中において、実線は、新第１基準領域２１３及び新第２基準領域２２３の輪郭線を示している。また、各輪郭線の内側に記した記号は、その領域がいずれの領域に該当するかを表しており、Ｂ１が新第１基準領域２１３、Ｂ２が新第２基準領域２２３をそれぞれ示している。また、（Ａ３）と記した第２単位領域２４２は、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４又は第２基準領域２２４に分配したものである。
【００７５】
第１単位領域２４１は、図１４に示すごとく、その内角の全てが６０°の六角形からなり、該六角形における連続しない一つおきの３辺を長辺Ｇ１とし、その長さは１０．００ｍｍとした。また、上記六角形における長辺Ｇ１の間に配される３辺を短辺Ｇ２とし、その長さは３．６６ｍｍとした。このとき、対向する長辺Ｇ１と短辺Ｇ２との間の距離Ｓ１は、１１．８３ｍｍとなる。
また、第１単位領域２４１をその３辺をなす長辺Ｇ１に対して線対称となるように、連続して配置した後、第１単位領域２４１の短辺Ｇ２に囲まれた正六角形からなる領域を第２単位領域２４２とした。このとき、第２単位領域２４２をなす正六角形の対向する辺の間の距離Ｓ２（ｍｍ）は、６．３４ｍｍである。
【００７６】
本例においては、１つの第２単位領域２４２を第１六角形２１５とし、その後の第１基準領域２１４、第２基準領域２２４および第３基準領域２３４の領域の決定方法は実施例１と同様である。
また、第３基準領域２３４を第１基準領域２１４及び第２基準領域２２４に分配する方法についても、実施例１と同様にＡ方向に配列された２個の第３基準領域２３４を含む３列のうち、いずれか１列に配される２個の第３基準領域２３４を第１基準領域２１４へと分配し、その他の２列に配される第３基準領域２３４を第２基準領域２２４へと分配した。
【００７７】
また、第１単位領域２４１をなす六角形の対向する辺の間隔Ｓ１＝１１．８３（ｍｍ）である。また、本例において、板材１の板厚ｔ（ｍｍ）は、０．４ｍｍである。したがって、間隔Ｓ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ１／ｔは、２９．５７５であり、Ｓ１／ｔは、５〜２０００の範囲にある。
また、第２単位領域２４２をなす正六角形の対向する辺の間隔Ｓ２は、６．３４ｍｍである。間隔Ｓ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ２／ｔは、１５．８５であり、Ｓ２／ｔは、５〜２０００の範囲にある。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００７８】
本例の凹凸部２０を有する板材１は、凹凸部の成形性の改善や、用途の拡大、あるいはデザイン性の向上を図ることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００７９】
（ＦＥＭ解析）
本例の板材１の剛性向上効果を定量的に判断するために、片持ち梁による曲げ剛性評価をＦＥＭ解析により行った。
上記ＦＥＭ解析は、凹凸部２０の形成方向に対して０°方向及び９０°方向の２パターンで行った。
【００８０】
＜片持ち梁による曲げ剛性評価＞
片持ち梁のＦＥＭ解析に用いた試験片形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状を有しており、その全面に凹凸部２０を形成してある。尚、板厚ｔ＝０．４ｍｍとした。
評価は、凹凸部２０を形成していない平板状の元板について、同様のＦＥＭ解析を行い得られたたわみ量と比較することで行った。
【００８１】
＜０°方向＞
図１３に示すごとく、試験片の端部において、方向Ｂと平行に配された２つの端部は、一方の端部Ｚ１を固定端とし、Ｚ１と対向する端部Ｚ２を自由端とする方向を０°方向とした。
実施例４の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．４倍に向上することが分かった。
＜９０°方向＞
図１３に示すごとく、端部Ｚ１、Ｚ２に対して直交する方向における一方の端部Ｚ３を固定端とし、Ｚ３と対向する端部Ｚ４を自由端とする方向を９０°方向とした。
実施例４の凹凸部２０を有する板材１は、平板状の元板と比べて、曲げ剛性が４．７倍に向上することが分かった。
【００８２】
（実施例５）
本例は、図１５に示すごとく、凹凸部２０を円筒材１１に設けた例である。本例においては、第１基準面Ｋ１、中間基準面Ｋ３、第２基準面Ｋ２は順次平行に配された円筒状の曲面からなる。本例の中間基準面Ｋ３は、実施例１〜実施例３のいずれかの平面状をなす中間基準面Ｋ３を円筒状に湾曲させたものである。その他の構成は、実施例１と同様である。
本例に示すごとく、高い剛性を有する優れた上記凹凸部２０を有する板材１を様々な形状に変形させることができ、用途を拡大することができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００８３】
また、本例に示す凹凸部２０を有する円筒材１１を、飲料缶やロケットのような円筒形の構造物に用いることで、材料の板厚を増加させることなく、剛性を高めることができる。また、本例の円筒材１１は、優れたエネルギー吸収特性を有している。そのため、自動車などの車体に使用することで、高い剛性と優れたエネルギー吸収特性を付与することができる。
【００８４】
（実施例６）
本例は、図１６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。
【００８５】
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２１の第１頂面２１１と第２領域２２の第２頂面２２１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。
【００８６】
また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することにより吸音性の向上効果を得ることができる。また、良く知られているように、面板４２、４３のいずれか一方に貫通孔を形成することにより、ヘルムホルツ型吸音構造となり、さらに吸音性を向上させることができる。
【００８７】
また、実施例１の凹凸部２０を有する板材１は、中間面２３１を有しており、積層構造体５を構成した場合、面板４２、４３と板材１の間に空気を流入可能な空隙が形成される。板材１に凹凸部２０を形成することによる表面積の増大及び上記空隙の形成により、積層構造体５は、優れた放熱性能を有している。
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、チタン板等や、樹脂板等を適用することも可能である。
【００８８】
（実施例７）
本例は、図１７に示すごとく、実施例１〜実施例４に記載の板材１をインナーパネルとして用い、第１領域２１の第１頂面２１１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。
【００８９】
本例の車両パネル６は、そのインナーパネルを構成する凹凸部２０を有する板材１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エネルギー及び二次衝突のエネルギーを吸収する特性に優れたものとなる。また、剛性向上に伴う制振性の向上効果と、空気層を包容することによる吸音性の向上効果を得ることができる。
尚、本例においては、凹凸部２０を有する板材１をインナーパネルとして用いたが、インナーパネルとアウターパネルのいずれか一方又は両方に用いることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 板材
２０ 凹凸部
２１ 第１領域
２１１ 第１頂面
２１２ 第１側面
２１３ 新第１基準領域
２１４ 第１基準領域
２１５ 第１六角形
２２ 第２領域
２２１ 第２頂面
２２２ 第２側面
２２３ 新第２基準領域
２２４ 第２基準領域
２３４ 第３基準領域
２４ 単位領域
２４１ 第１単位領域
２４２ 第２単位領域
２５ 基本領域
５ 積層構造体
６ 車両パネル
【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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域とを新第２基準領域とし、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３基準領域を新第３基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第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おいて定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなり、
上記第３領域は、上記中間基準面上に上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からなることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項２】
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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
該第３基準領域は、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ、その全ての領域を分配し、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第２基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域を設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからな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、上記中間基準面は、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域と第２単位領域とを敷き詰めたものと仮定したことを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の凹凸部を有する板材において、上記中間基準面に対する上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とは、１０°〜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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、順次配された上記第１基準面、上記中間基準面及び上記第２基準面の少なくとも一部がそれぞれ平行な曲面からなることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、上記板材は金属板をプレス成形することにより上記凹凸部を形成したものであることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項７】
請求項６に記載の凹凸部を有する板材において、上記金属板の成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．０５〜６．０ｍｍであることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の凹凸部を有する板材において、上記単位領域をなす六角形の対向する辺がなす間隔をＳ（ｍｍ）とすると、該間隔Ｓ（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは５〜２０００であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔと、上記第１側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ1（°）とは、１≦（Ｈ１／ｔ）≦−３θ1＋２７２の関係にあり、上記第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔと、上記第２側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ2（°）とは、１≦（Ｈ２／ｔ）≦−３θ2＋２７２の関係にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項１０】
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１枚は請求項１〜９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１１】
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、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が請求項１〜９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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部とを合体させた領域とを新第２基準領域とし、上記新第１基準領域及び上記新第２基準領域に含まれない上記第３基準領域を新第３基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第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おいて定められた上記新第３基準領域を基に上記中間基準面上に形成される第３領域とを設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからなり、
上記第３領域は、上記中間基準面上に上記新第３基準領域の輪郭を基に形成される中間面からなることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項２】
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、間隔をあけて順次平行に配された仮想の３つの面である第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、
上記中間基準面は、仮想の六角形である単位領域を敷き詰めたものと仮定し、
一つの上記単位領域を第１六角形とし、該第１六角形における連続しない一つおきの３辺にそれぞれ接する３つの上記単位領域と上記第１六角形とを合体させた４つの単位領域からなる十八角形の領域を第１基準領域とし、
該第１基準領域は、上記第１六角形が存在する位置が、上記第１六角形に合体させた単位領域が存在する３方向において、それぞれ上記単位領域を２つ飛ばして配置される位置にくるように全て同じ姿勢で点在しており、
上記第１基準領域を除く上記単位領域のうち、上記第１六角形に接する上記単位領域を第２基準領域とし、
上記第１基準領域及び上記第２基準領域を除く残りの全ての上記単位領域を第３基準領域とし、
該第３基準領域は、隣接する上記第１基準領域と上記第２基準領域の両方又はいずれか一方へ、その全ての領域を分配し、
上記第１基準領域のみ又は上記第１基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第１基準領域とし、上記第２基準領域のみ又は上記第２基準領域と上記第３基準領域の一部又は全てとを合体させた領域を新第２基準領域とし、
上記中間基準面上において定められた上記新第１基準領域から上記第１基準面に向かって突出する第１領域と、上記中間基準面上において定められた上記新第２基準領域から上記第２基準面に向かって突出する第２領域を設け、
上記第１領域は、上記新第１基準領域を上記第１基準面上に等倍又は縮小して投影した第１頂面と、該第１頂面の輪郭と上記新第１基準領域の輪郭とを繋ぐ第１側面とからなり、
上記第２領域は、上記新第２基準領域を上記第２基準面上に等倍又は縮小して投影した第２頂面と、該第２頂面の輪郭と上記新第２基準領域の輪郭とを繋ぐ第２側面とからな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、上記中間基準面は、形状の異なる２種類の六角形からなる第１単位領域と第２単位領域とを敷き詰めたものと仮定したことを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の凹凸部を有する板材において、上記中間基準面に対する上記第１側面の傾斜角度θ1と上記中間基準面に対する上記第２側面の傾斜角度θ2とは、１０°〜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５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、順次配された上記第１基準面、上記中間基準面及び上記第２基準面の少なくとも一部がそれぞれ平行な曲面からなることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の凹凸部を有する板材において、上記板材は金属板をプレス成形することにより上記凹凸部を形成したものであることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項７】
請求項６に記載の凹凸部を有する板材において、上記金属板の成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．０５〜６．０ｍｍであることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の凹凸部を有する板材において、上記単位領域をなす六角形の対向する辺がなす間隔をＳ（ｍｍ）とすると、該間隔Ｓ（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｓ／ｔは５〜２０００であることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の凹凸部を有する板材において、上記第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ１／ｔと、上記第１側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ1（°）とは、１≦（Ｈ１／ｔ）≦−３θ1＋２７２の関係にあり、上記第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比Ｈ２／ｔと、上記第２側面と上記中間基準面とがなす最も大きい傾斜角θ2（°）とは、１≦（Ｈ２／ｔ）≦−３θ2＋２７２の関係にあることを特徴とする凹凸部を有する板材。
【請求項１０】
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１枚は請求項１〜９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１１】
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、上記アウターパネル及び上記インナーパネルのいずれか一方又は両方が請求項１〜９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】
【公開番号】特開２０１２−８１４７４（Ｐ２０１２−８１４７４Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６９３３（Ｐ２０１０−２２６９３３）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【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２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００００２２７７）住友軽金属工業株式会社 (552)
【Ｆターム（参考）】
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