(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角形状の平面部と、前記三角形状の平面部の一辺と底辺を共有する三角形状の底面を有し且つ前記平面部に対して所定の一方に凹まされた凹部と、を有し、前記凹部の三角形状の前記底面と前記平面部とが、前記底面の三角形と平面部の三角形とによって二次元平面が充填されるように配列された平面充填状態で、配置された凹凸パネル片と、
前記凹凸パネル片の凹部の突端部で接合されることにより前記凹凸パネル片に取り付けられる平板状の平板パネル片と、
を有する補強パネルを被補強部材に支持することを特徴とする補強構造。
【請求項２】
前記補強パネルの凹凸パネル片側を前記被補強部材に支持することを特徴とする請求項１に記載の補強構造。
【請求項３】
直線上に配置された複数の前記平面部の辺により構成された湾曲可能線分を有し、前記湾曲可能線分に沿って湾曲可能な前記凹凸パネル片を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の補強構造。
【請求項４】
前記凹部の前記突端部が嵌合する嵌合部が形成された前記平板パネル片を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の補強構造。
【請求項５】
前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲した状態で前記突端部が嵌合する湾曲時嵌合部と、前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲していない状態で前記突端部が嵌合する非湾曲時嵌合部と、からなる前記嵌合部を備えたことを特徴とする請求項４に記載の補強構造。
【請求項６】
自動車の外装パネルにより構成された前記被補強部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の補強構造。
【請求項７】
橋脚により構成された前記被補強部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度が必要な被補強部材を補強するための補強構造に関し、特に、被補強部材に補強用パネルを接合して補強する補強構造に関する。
本発明の補強構造は、自動車のドアやフード等の外装パネルの補強に好適に使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、外的な衝撃、荷重から内部を保護する必要のある内蔵物に対して、外壁や外装パネルに様々な補強構造を施して、内蔵物を保護している。
自動車においては、自動車のドアやフード（ボンネット）等には、事故発生時の外的な衝撃、荷重等から運転者や乗客を保護するために様々な補強構造が施されている。
前記自動車のドアの補強構造としては、ドアの外装パネルと車内側の内装パネルとの内側にインパクトビームと呼ばれる、角形パイプ状が複数連なったビーム（梁）状の部材を水平や斜めに配置し、補強する補強構造が広く採用されていた。
【０００３】
また、前記自動車のフードでは歩行者との接触事故時に、歩行者とエンジン等との衝突による衝撃を軽減するために、フードの強度を向上させる必要がある。このための技術として、下記の従来技術（Ｊ01）〜（Ｊ03）が従来公知である。
（Ｊ01）特許文献１（特開２００２−１２７９４２号公報）記載の技術
特許文献１には、自動車のフードのインナパネル（補強部材）にプレス加工により、円形の頂面および六角形状の底面（空孔）を有する六角錐台を膨出して形成すると共に、前記六角錐台の底面の六角形が平面充填状態になるように多数の六角錐台を形成し、六角錐台の頂面でアウタパネル（被補強部材）に接着剤等により接着してフードを作製する技術が記載されている。
【０００４】
（Ｊ02）特許文献２（特開２００５−１７８４２２号公報）記載の技術
特許文献２記載の技術では、自動車のフードのインナパネルを成形する際に、底面（空孔）が三角形の三角錐を、底面の三角形が平面充填状態になるように形成し、三角錐の底辺部分に繋ぎ部を形成し、三角錐の底面の三角形が６つ集中する部分に取付座面を形成している。そして、特許文献２記載の技術では、三角錐の底面側の前記取付座面でアウタパネルに接着してフードが作製されている。
（Ｊ03）特許文献３（特開２００３−２２６２６４号公報）および特許文献４（特開２００３−１９１８６５号公報）記載の技術
特許文献３、４には、自動車のフードのインナパネルに、円形の頂面および底面（空孔）を有する円錐台を周期的に形成し、円錐台の頂面でアウタパネルに接合する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２７９４２号公報（「００１７」〜「００２２」、第２図〜第４図）
【特許文献２】特開２００５−１７８４２２号公報（「００１８」、「００１９」、第１図、第２図）
【特許文献３】特開２００３−２２６２６４号公報（「００４７」〜「００５４」、第１図〜第８図）
【特許文献４】特開２００３−１９１８６５号公報（「００２０」〜「００２３」、第２図〜第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（従来技術の問題点）
（インパクトビームを使用する場合の問題点）
前記インパクトビームを使用する従来技術では、自動車の側面衝突時等でドアの外面に垂直な方向から荷重が作用した場合に、インパクトビームが配置された位置に荷重が作用すると十分な強度が得られるが、インパクトビームの縁の部分やインパクトビームが配置されていない部分に荷重が作用すると十分な強度が得られないという問題がある。また、インパクトビームで所定の強度を確保するためには、インパクトビームをある程度大きく形成する必要があり、大型で重量のあるインパクトビームを使用する必要があるという問題もある。
さらに、自動車のドアは、外装パネルと内装パネルとの間にガラス窓が収容される窓収容空間が形成されるため、内部に配置されたインパクトビームにより窓収容空間の設計の自由度が制限されるという問題もある。
（従来技術（Ｊ01）の問題点）
前記従来技術（Ｊ01）では、六角形の底面が平面充填状態になるように膨出させている（凹ませている）ので、プレス加工で作成する場合に塑性変形部分（六角錐台の部分）の塑性変形量が非常に大きく、加工が困難であるという問題がある。
（従来技術（Ｊ02）の問題点）
前記従来技術（Ｊ02）では、三角形の底面が平面充填状態に形成されているので、従来技術（Ｊ01）と同様に加工が困難であるという問題点がある。また、従来技術（Ｊ02）では、三角錐の底面部分の取付座面でアウタパネルに接合するので、接合部の反対側は三角錐の突端が突出しているだけで、三角錐の突端部分どうしが互いに拘束されていない。したがって、凸湾曲状のフードを凹ませたり湾曲させる荷重が作用すると、テンションが小さく、また、突端部分が拘束されていないので三角錐の錐壁が座屈することによる強度も得られない、したがって、従来技術（Ｊ02）では、十分な強度を持たせることが困難であるという問題がある。
（従来技術（Ｊ03）の問題点）
前記従来技術（Ｊ03）では、円錐台状に凹まされた部分以外の被加工部分の形状がいびつな形状になっているため湾曲させにくく、湾曲したアウタパネルに取り付ける際には、最初からアウタパネルの湾曲面に沿った形状に円錐台状の凹部が形成されたインナパネルを形成する必要があり、汎用性が低いという問題がある。また、被加工部分を薄く形成して湾曲可能に形成した場合には強度に不安がある。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、次の記載内容（Ｏ01），（Ｏ02）を技術的課題とする。
（Ｏ01）作製が容易で、外的な荷重に対する強度が高い補強構造を提供すること。
（Ｏ02）汎用性の高い補強構造を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（本発明）
（第１発明）
前記技術的課題を解決するために、第１発明の補強構造は、
三角形状の平面部と、前記三角形状の平面部の一辺と底辺を共有する三角形状の底面を有し且つ前記平面部に対して所定の一方に凹まされた凹部と、を有し、前記凹部の三角形状の前記底面と前記平面部とが、前記底面の三角形と平面部の三角形とによって二次元平面が充填されるように配列された平面充填状態で、配置された凹凸パネル片と、
前記凹凸パネル片の凹部の突端部で接合されることにより前記凹凸パネル片に取り付けられる平板状の平板パネル片と、
を有する補強パネルを被補強部材に支持することを特徴とする。
【０００９】
（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の補強構造では、凹凸パネル片は、三角形状の平面部と、前記三角形状の平面部の一辺と底辺を共有する三角形状の底面を有し且つ前記平面部に対して所定の一方に凹まされた凹部と、を有し、前記凹部の三角形状の前記底面と前記平面部とが、前記底面の三角形と平面部の三角形とによって二次元平面が充填されるように配列された平面充填状態で配置されている。平板状の平板パネル片は、前記凹凸パネル片の凹部の突端部で接合されることにより前記凹凸パネル片に取り付けられる。
したがって、第１発明の補強構造では、凹凸パネル片が凹部のみでなく、三角形状の平面部を有しているため、形成する凹部が少なくて済み、凹凸パネル片の作製が容易になる。また、補強パネルは、平面部を有する凹凸パネル片と、平板パネル片とが接合されているので、外的な荷重に対し、補強パネルの両側に配置された平面部と平板パネル片でそれぞれテンションが作用するため、高い強度を保持できるものと考える。
【００１０】
（第１発明の形態１）
第１発明の形態１の補強構造は、前記第１発明において、
前記補強パネルの凹凸パネル片側を前記被補強部材に支持することを特徴とする。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の補強構造では、前記補強パネルの凹凸パネル片側が前記被補強部材に支持されるので、外的な荷重が作用した場合に被補強部材に対して遠い側の平板パネル片にテンションが作用する構成となっており、高い強度を保持できる。
【００１１】
（第１発明の形態２）
第１発明の形態２の補強構造は、前記第１発明および第１発明の形態１のいずれかにおいて、
直線上に配置された複数の前記平面部の辺により構成された湾曲可能線分を有し、前記湾曲可能線分に沿って湾曲可能な前記凹凸パネル片を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２の補強構造では、凹凸パネル片は、直線上に配置された複数の前記平面部の辺により構成された湾曲可能線分を有し、前記湾曲可能線分に沿って湾曲可能に構成されている。したがって、被補強部材の形状に応じて凹凸パネル片を湾曲させることができる。この結果、補強パネルの汎用性を高めることができる。
【００１２】
（第１発明の形態３）
第１発明の形態３の補強構造は、前記第１発明および第１発明の形態１、２のいずれかにおいて、
前記凹部の前記突端部が嵌合する嵌合部が形成された前記平板パネル片を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態３の補強構造では、前記平板パネル片には、前記凹部の前記突端部が嵌合する嵌合部が形成されているので、突端部と嵌合部との係合により位置ずれを抑えた状態で接合することができる。
【００１３】
（第１発明の形態４）
第１発明の形態４の補強構造は、前記第１発明の形態３において、
前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲した状態で前記突端部が嵌合する湾曲時嵌合部と、前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲していない状態で前記突端部が嵌合する非湾曲時嵌合部と、からなる前記嵌合部を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４の補強構造では、湾曲時嵌合部には、前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲した状態で前記突端部が嵌合する。非湾曲時嵌合部には、前記凹凸パネル片および前記平板パネル片が湾曲していない状態で前記突端部が嵌合する。したがって、被補強部材の形状に応じて、補強部材を湾曲させる場合でも、湾曲させない場合でも対応することができる。位置ずれを抑えた状態で接合できると共に、汎用性を高めることができる。さらに、湾曲した状態で突端部と湾曲時嵌合部とが嵌合した状態で接合できるので、例えば、接着剤を使用する場合には接着剤が乾燥するまで装置や人手により湾曲形状を保持する必要が無くなり、生産性が向上し、補強部材を被補強部材が設置されている現場で容易に作製することも可能になる。
【００１４】
（第１発明の形態５）
第１発明の形態５の補強構造は、前記第１発明および第１発明の形態１〜４のいずれかにおいて、
自動車の外装パネルにより構成された前記被補強部材を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態５の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態５の補強構造では、前記被補強部材としての自動車の外装パネルを補強することができ、安全性を高めることができる。
【００１５】
（第１発明の形態６）
第１発明の形態６の補強構造は、前記第１発明および第１発明の形態１〜４のいずれかにおいて、
橋脚により構成された前記被補強部材を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態６の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態６の補強構造では、前記被補強部材としての橋脚を補強することができる。
【発明の効果】
【００１６】
前述の本発明は、下記の効果（Ｅ01），（Ｅ02）を奏する。
（Ｅ01）作製が容易で、外的な荷重に対する強度が高い補強構造を提供することができる。
（Ｅ02）汎用性の高い補強構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の実施例１の補強構造を備えた自動車の全体説明図である。
図２は図１の自動車のドアの外装パネルの説明図であり、図２Ａは前記ドアの外装パネルの正面図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ―ＩＩＢ線断面図である。
図１において、自動車１は、本発明の実施例１の補強構造が施されたドア２を有する。図２において、ドア２は外装パネル（被補強部材）３と図示しない内装パネルとを有する。前記外装パネル３は、外側に凸湾曲した形状に形成されており、外装パネル３には、内側面に沿って補強パネル（補強部材）４が配置されている。補強パネル４は、その周縁部で外装パネル３に支持されている。
【００１９】
図３はドア補強パネルの要部拡大説明図であり、図３Ａは上面図、図３Ｂは図３ＡのＩＩＩＢ―ＩＩＩＢ線断面図である。
図３において、ドア補強パネル４は、凹凸パネル片４ａと平板パネル片４ｂとを有する。凹凸パネル片４ａは、所定の一方向に凹んだ正三角錐（正四面体）状の凹部６が所定のパターンで複数形成されている。なお、実施例１の凹凸パネル片４ａは、１枚の平板状の板体をプレス加工により塑性変形させて作成（成形）されている。前記正三角錐状凹部６は、３つの正三角形状の錐壁６ａと、凹部６の突端に形成された突端頂点（接合部，突端部）６ｂと、正三角形状の空孔により構成された底面６ｃの頂点である３つの底頂点（非接合部）６ｄとを有する。
【００２０】
前記正三角錐状凹部６は、前記各底頂点６ｄで、３つの底面６ｃの底頂点６ｄが集中するように配置されている。したがって、凹凸パネル片４ａは、３つの正三角錐状凹部６の三角形状底面６ｃにより囲まれた正三角形状の平面部７を有する。したがって、実施例１のドア補強パネル４は、プレス加工による加工部としての前記正三角錐状（正四面体）の凹部６と、非加工部としての前記平面部７とを有する。
前記凹凸パネル片４ａは、各突端頂点６ｂで平板パネル片４ｂに接合されている。なお、前記平板パネル片４ｂは、ドア２の外装パネル３の内周面形状に沿った湾曲形状に形成されており、凹凸パネル片４ａは各底面６ｃの底辺により構成される湾曲可能線分６ｅ（図３参照）に沿って湾曲でき、平板パネル片４ｂに接合されている。したがって、実施例１では、前記凹凸パネル片４の突端頂点６ｂで平板パネル片４ｂに接合されたドア補強パネル４により構成された三角形シングルトラスパネルを、外装パネル３の内周面に接合することによりドア２が構成されている。
【００２１】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の補強構造を有するドア２では、補強パネル４の凹凸パネル片４ａが突端頂点側で平板パネル片４ｂに接合されている。したがって、補強パネル４に垂直な方向（底面６ｃと突端頂点６ｂとを結ぶ方向）から荷重が作用すると、補強パネル４の両側の平面部７と平板パネル片４ｂにテンションが作用する。前記補強パネル４は、凹凸パネル片４ａ側が外装パネル３に接合されているので、凹凸パネル片４ａの座屈強度と、平面部７および平板パネル片４ｂのテンションにより、ドア２の強度が高くなる。したがって、外装パネル３の外表面に垂直な方向から荷重（外的な衝撃）が作用すると、凹凸パネル片４ａの座屈強度と、平面部７および平板パネル片４ｂのテンションにより内部を外的な衝撃から保護する効果を高めることができる。
また、実施例１の凹凸パネル片４ａは、湾曲可能に構成されているので、被補強部材である外装パネル３の湾曲形状に沿って配置することができ、外装パネル３の内面全面を補強することができる。
【００２２】
（解析例）
（解析例１：荷重の位置や板厚、三角錐の形状と、最大変位との関係）
図４は、解析例１の説明図であり、図４Ａは解析例１の解析方法の説明図、図４Ｂは従来使用されているインパクトビームの説明図である。
解析例１では、従来のインパクトビームと実施例１の補強パネルとについて、荷重の位置や板厚、三角錐の形状と、重量や最大変位との関係の解析を行った。解析例１では、図４Ａに示すように、原則的にパネルの中央部に１００Ｋｇの荷重を作用させた場合について、構造解析（有限要素解析、使用ソフト：ＦＥＭＬＥＥＧ）を行った。なお、材料は、密度が８．０２×１０-10［Ｋｇ・ｓ2／ｍｍ4］のスチールを想定している。また、比剛性値は、剛性値／重量であり、剛性値は荷重／最大変位である。
【００２３】
（解析例１−１）
解析例１−１では、図４Ｂに示す従来から使用されているインパクトビーム１１に対する解析を行う。前記インパクトビーム１１は、波形パネル１２片と、波形パネル片が接合された平板パネル片１３とを有する。また、解析例１−１では、長さが９００ｍｍ、幅が２６０ｍｍ、パネルの高さが４０ｍｍ、板厚を１．０ｍｍ、ビーム状のメンバー（波の山）が３本の波形パネル１２を有するインパクトビーム１１について、長さ方向の両端部を単純支持状態で中央部に１００Ｋｇの荷重を作用させた場合の最大変位の解析を行った。
（解析例１−２）
解析例１−２では、前記実施例１と同様の補強パネル４について、パネルの高さ（厚さ）や三角錐の一辺の長さ、板厚、荷重を作用させる位置を変化させた時の重量や最大変位を解析した。
【００２４】
図５は、解析例１の解析条件および結果の一覧図である。
図６は解析例１の解析図であり、図６Ａは解析例１−１−１の説明図、図６Ｂは解析例１−１−２の説明図、図６Ｃは解析例１−２−１の説明図、図６Ｄは解析例１−２−２の説明図、図６Ｅは解析例１−２−３の説明図、図６Ｆは解析例１−２−４の説明図、図６Ｇは解析例１−２−５の説明図、図６Ｈは解析例１−２−６の説明図である。
（解析例１−１−１）
解析例１−１−１は、前記インパクトビーム１１について、長さ方向の両端部を単純支持状態で中央部に１００Ｋｇの荷重を作用させた場合の最大変位の解析を行った。このときのパネルの重量は４．３８Ｋｇであり、最大変位は０．６７ｍｍであった。解析例１−１−１の変化量の分布を図６Ａに示す。
（解析例１−１−２）
解析例１−１−２は、解析例１−１−１と同一のインパクトビーム１１において、幅方向端部に１００Ｋｇの荷重を作用させた場合の最大変位の解析を行った。このときの最大変位は１．０２ｍｍであった。解析例１−１−２の変化量の分布を図６Ｂに示す。
【００２５】
（解析例１−２−１）
解析例１−２−１は、解析例１−２の補強パネルにおいて、長さが９００ｍｍ、幅が６００ｍｍ、パネルの高さが３０ｍｍ、三角錐の底面の一辺の長さが１００ｍｍ、板厚が０．３ｍｍの補強パネルについて、パネル全周単純支持状態で中央部に１００Ｋｇの荷重を作用させた場合の最大変位の解析を行った。このときの補強パネルの重量は２．６９Ｋｇであり、最大変位は０．６９ｍｍであった。解析例１−２−１の変化量の分布を図６Ｃに示す。
（解析例１−２−２）
解析例１−２−２は、解析例１−２−１の補強パネルにおいて、三角錐の底面の一辺の長さを７５ｍｍに変更し、その他は解析例１−２と同様に設定した。このときの補強パネルの重量は２．８５Ｋｇであり、最大変位は０．６２ｍｍであった。解析例１−２−２の変化量の分布を図６Ｄに示す。
【００２６】
（解析例１−２−３）
解析例１−２−３は、解析例１−２−２の補強パネルにおいて、荷重を作用させる位置を中央部から幅方向に１／２ずれた位置（全体の１／４の位置）に変更した。このときの最大変位は０．４６ｍｍであった。解析例１−２−３の変化量の分布を図６Ｅに示す。
（解析例１−２−４）
解析例１−２−４は、解析例１−２−１の補強パネルにおいて、三角錐の底面の一辺の長さを５０ｍｍとし、その他は解析例１−２−１と同様に設定した。このときの補強パネルの重量は３．２８Ｋｇであり、最大変位は０．４７ｍｍであった。解析例１−２−４の変化量の分布を図６Ｆに示す。
【００２７】
（解析例１−２−５）
解析例１−２−５は、解析例１−２−４の補強パネルにおいて、ドア開閉用ハンドルが形成される穴を設けた場合について解析を行った。このときの補強パネルの重量は３．２４Ｋｇであり、最大変位は０．４８ｍｍであった。解析例１−２−５の変化量の分布を図６Ｇに示す。
（解析例１−２−６）
解析例１−２−６は、解析例１−２−４の補強パネルにおいて、幅方向一端部（図６では上端部）が支持されていない状態、すなわち、全周単純支持ではなく、一端部を除いた３辺支持の状態で解析を行った。このときの補強パネルの重量は３．２８Ｋｇであり、最大変位は０．７２ｍｍであった。解析例１−２−６の変化量の分布を図６Ｈに示す。
【００２８】
（解析例１−２−７）
解析例１−２−７は、解析例１−２−４の補強パネルにおいて、板厚を０．２ｍｍに変更した場合について解析を行った。このときの補強パネルの重量は２．１９Ｋｇであり、最大変位は０．７１ｍｍであった。解析例１−２−７の変化量の分布は解析例１−２−４とほぼ同様であるので、図示を省略する。
（解析例１−２−８）
解析例１−２−８は、解析例１−２−１の補強パネルにおいて、板厚を０．４ｍｍに変更した場合について解析を行った。このときの補強パネルの重量は３．５８Ｋｇであり、最大変位は０．５２ｍｍであった。解析例１−２−８の変化量の分布は解析例１−２−１とほぼ同様であるので、図示を省略する。
【００２９】
（解析例１−２−９）
解析例１−２−９は、解析例１−２−１の補強パネルにおいて、パネルの高さを２０ｍｍ、板厚を０．６ｍｍに変更した場合について解析を行った。このときの補強パネルの重量は５．０８Ｋｇであり、最大変位は０．６９ｍｍであった。解析例１−２−９の変化量の分布は解析例１−２−１とほぼ同様であるので、図示を省略する。
（解析例１−２−１０）
解析例１−２−１０は、解析例１−２−１の補強パネルにおいて、パネルの高さを４０ｍｍ、板厚を０．２ｍｍに変更した場合について解析を行った。このときの補強パネルの重量は１．９０Ｋｇであり、最大変位は０．６３ｍｍであった。解析例１−２−１０の変化量の分布は解析例１−２−１とほぼ同様であるので、図示を省略する。
【００３０】
（解析例１の結果）
前記解析例１−１−１および解析例１−１−２から、インパクトビーム１１では、偏心荷重が作用すると、中央部に荷重が作用した場合に比べて５０％以上も変位（変形量）が大きくなる。すなわち、偏心荷重に対しては強度（剛性）が低く、強度が均一ではないという問題がある。したがって、中央部に荷重が作用するとは限らない現実の事故等に対しては、強度が確保できず、安全性が高くないという問題がある。
前記解析例１−１−１と解析例１−２−１から、実施例１の補強パネルは、インパクトビーム１１とほぼ同じ強度（最大変位）を有し、且つ、厚さが２５％減少し（コンパクト化され）、重量が３９％軽量化され、幅も２５０％近く大きくなっている。したがって、軽量、コンパクトでドア２の広い面積を補強できる。
前記解析例１−２−１、解析例１−２−２および解析例１−２−４から、三角錐の一辺を短くすることにより、すなわち、三角錐状の凹部を小さくして数を増やすことにより、強度を高めることができる。但し、同じ厚さで凹部を小さく多数形成すると、加工が難しくなるという問題もある。
【００３１】
前記解析例１−２−２および解析例１−２−３から、全周支持の場合には偏心荷重が作用しても強度が低下しないことがわかった。一方、解析例１−２−４および解析例１−２−６から一端縁が支持されていない場合、例えば、ドア２のようにガラス窓が通過する一端縁で支持されない場合、全周支持の場合に比べ最大変位が５０％程度低下して強度が低下することがわかる。ただし、この場合でも、インパクトビーム１１の場合の最大変位とほぼ同等の変位に抑えながら約２５％の軽量化が可能になる。
前記解析例１−２−４および解析例１−２−５から、ハンドル部用の穴が形成されていても、それほど強度は低下せず、同等の強度を確保することができる。
【００３２】
前記解析例１−１−１、解析例１−２−４および解析例１−２−７から、板厚を薄くして、インパクトビーム１１とほぼ同等の強度を保持しつつ重量を更に軽量化することもできる。
解析例１−２−１および解析例１−２−８から板厚を厚くすることで、最大変位を小さくする（強度を高める）こともできる。
解析例１−２−１および解析例１−２−９から、板厚を厚くすることで、インパクトビーム１１に対して重量増にはあるが、ほぼ同等の強度を保持しつつパネルの高さを低くでき、補強パネルを薄型化できる。
解析例１−２−１および解析例１−２−１０から、板厚を薄くすることで、インパクトビーム１１と同じパネル高さでも、同等の強度を有し且つ、重量を半分以下にできる（約５７％低減できる）。
【００３３】
解析例１の結果、実施例１の補強パネルは、従来使用されているインパクトビーム比べ、剛性を高めつつ軽量化でき、また、板厚が薄くなるので、材料コストを低減することもできる。
この結果、従来技術のインパクトビームでは、インパクトビームの重量や外装パネルの湾曲形状とガラス窓を収容する空間の設計の関係で、ドアの上下方向中央部に水平方向に伸びるビームしか配置できなかった場合が多かったが、本発明の実施例１の補強構造を採用することにより、ドア２の内周面全面に軽量且つコンパクトで強度の高い補強パネル４を支持することができる。
【００３４】
また、実施例１の補強パネルは、偏心荷重に対しても高い剛性が得られるので、インパクトビームの部分に荷重を作用させる衝突実験における安全性だけでなく、様々な位置に荷重が作用する可能性がある現実世界における安全性（リアルワールドセーフティ）を実現することができる。また、従来のインパクトビームに比べて、軽量、コンパクトで同等以上の強度を実現できるので、窓収容空間の設計の自由度を高めることができる。
さらに、プレス加工により凹部を形成する場合、深さが深ければ深いほど成形時の伸び（歪み）が大きくなるため、加工が困難で、使用可能な材料も限定されるが、深さをそれほど深くしなくても、従来のインパクトビームに比べて、高い剛性を得ることができる。
【００３５】
（解析例２：高さと剛性値との関係の解析）
図７は、実施例１の補強パネルの解析例２の解析結果の説明図である、図７Ａはパネルの重量と最大変位との関係の一覧表、図７Ｂは扁平率と比剛性値との関係のグラフである。
図７において、解析例２では、パネルの大きさを５００ｍｍ×５００ｍｍ、三角形状底面の一辺の長さ（波形パネルでは波の一周期分の幅）を８３ｍｍ、板材としてアルミを採用し、板厚を１．０ｍｍ、中央部に３００Ｋｇの荷重を作用させた場合について、高さを１７ｍｍ、３２ｍｍ、５１ｍｍ、６８ｍｍとして解析を行った。
【００３６】
（解析例２−１）
解析例２−１では、前記波形パネル片１２について解析を行った。
（解析例２−２）
解析例２−２では、実施例１の補強パネル４と同様の補強パネルについて解析を行った。
（解析例２−３）
解析例２−３では、実施例１の補強パネルの三角錐に変えて四角錐を採用し、平面部を設けない構成、すなわち、前記特許文献１の図９に示す構成について解析を行った。
【００３７】
（解析例４の結果）
図７において、前記解析例２−１および解析例２−２の結果から、波形パネル片１２（解析例２−１）では、高さを低くすると強度が低下し、薄型化が困難であることがわかる。一方、三角錐状凹部が形成された実施例１の補強パネルでは、同じ高さの波形パネル片１２と同等以上の強度を保持でき、最も薄型化した時には、インパクトビームの４０％以上の剛性を有することがわかった。なお、図７Ｂに示すように、実施例１の補強パネルは、波形パネル片１２に比べ、同じ大きさの場合に軽量であるため、重量当たりの剛性値（比剛性値）に換算すると、波形パネル片１２に比べ比剛性値は４倍程度であった。
前記解析例２−２および解析例２−３の結果から、同じ高さの場合には、四角錐が密に形成された場合（解析例２−３）よりも実施例１の補強パネルの方が強度が強いことがわかる。但し、四角錐が密に形成されるので、加工が困難であるという問題がある。なお、図示していないが、四角錐を１つ飛びに形成し、四角形状の平面部を形成した場合には、突端部の間隔が広く開きすぎるため、剛性は非常に低く、実用性が低い結果となった。六角錐と六角形状の平面部とを有するパネルとした場合は、突端部の間隔が更に広くなるのでさらに剛性が低下するものと考察される。
【実施例２】
【００３８】
図８は実施例２の補強構造が施された自動車のフードの説明図であり、図８Ａは補強パネルの説明図、図８Ｂは図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には下一桁に同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００３９】
図８において、本発明の実施例２の補強構造は、自動車のフード２１に施されている。フード２１は、被補強部材としての外装パネル（アウタパネル）２２と、補強部材としての補強パネル２３とを有する。前記補強パネル２３は、実施例１の凹凸パネル片４と同様に構成された凹凸パネル片４ａと、フード２１のインナパネルにより構成され、外装パネルの形状に対応した湾曲形状に形成された平板パネル片２４とを有する。そして、前記凹凸パネル片４ａの凹部６の突端頂点６ｂで平板パネル片２４に接合されることにより補強パネル２３が構成されている。そして、補強パネル２３は、補強パネル２３の端部の被支持部２３ａで外装パネル２２の支持部２２ａに支持されている。
【００４０】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の補強構造を有するフード２１では、フードの外装パネル２２に荷重（外力）が作用すると、平面部７および平板パネル片２４（インナパネル）にテンションが作用し、荷重に対抗する抗力が作用する。したがって、フードの強度を高めることができ、歩行者衝突時等に高い歩行者保護性能を得ることができる。また、凹凸パネル片４は湾曲可能線分６ｅに沿って湾曲可能に構成されているので、外装パネル２２やインナパネル（平板パネル片２４）の形状に合わせて湾曲させることができる。したがって、凹凸パネル片４を汎用部材として製作し、車種毎に異なる外装パネル２２やインナパネルの形状に合わせて湾曲させることができる。この結果、補強のための凹凸パネル片４を共通部材化でき、コストを低減することができる。さらに、実施例２の補強構造を採用することにより、薄型化した補強パネルで従来と同等程度の強度を確保できるので、薄型化することにより、設計や造形の自由度を高めることができ、軽量化することもできる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【実施例３】
【００４１】
図９は実施例３の補強構造が施された橋脚の説明図である。
なお、この実施例３の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には下一桁に同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例３は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
図９に示すように、実施例３の補強構造は、高架道路や高架橋等の橋脚（被補強部材）３１の外周に施すことができる。図９において、橋脚３１の外周には、円筒状に湾曲した補強パネル（補強部材）３２が巻き付けられている。前記補強パネル３２は、実施例１の補強パネル４と同様に構成されており、橋脚３１側に凹凸パネル片４ａ側が面し、外側に平板パネル片４ｂが配置された状態で橋脚３１に固定支持されている。
【００４２】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の補強構造を有する橋脚３１では、地震等により橋脚３１が内部から外部に膨出する方向の破壊が発生しようとしても、外周側の平板パネル片４ｂにテンションが作用し、抗力が作用する。よって、補強パネル３２により橋脚３１の強度を高めることができる。また、実施例３の補強パネル３２は、凹凸パネル片４ａが湾曲可能に構成されているので、既存の橋脚の外形に合わせて自由に湾曲させて設置することができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【実施例４】
【００４３】
図１０は実施例４の補強パネルの説明図であり、図１０Ａは実施例４の補強パネルの説明図、図１０Ｂは実施例４の変更例１の平板パネルの説明図である。
なお、この実施例４の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には下一桁に同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例４は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
図１０Ａにおいて、実施例４の補強パネル４１は、実施例１の凹凸パネル片４ａと同様に構成された凹凸パネル片４２と、平板パネル片４３とを有する。実施例４の平板パネル片４３には、前記凹凸パネル片４２の凹部６に対応して形成され且つ、凹凸パネル片４２と平板パネル片４３との接合時に突端頂点６ｂが嵌合する接合用嵌合部４３ａが形成されている。
【００４４】
（実施例４の作用）
前記構成を備えた実施例４の補強構造では、突端頂点６ｂと接合用嵌合部４３ａとを嵌合させることにより、凹凸パネル片４２と平板パネル片４３とを溶接や接着剤等を使用しなくても接合することができる。また、接着剤を使用して嵌合する場合でも、嵌合部４３ａに接着剤を塗布しておいて、突端頂点６ｂを嵌合させることで、接着剤で接合できる。嵌合させない場合は、接着剤が乾くまでの間に凹凸パネル片４２と平板パネル片４３との相対的な位置がずれる恐れがあるが、実施例４のように嵌合させることにより位置ずれを防止することができる。その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００４５】
（実施例４の変更例１）
図１０Ｂにおいて、実施例４の変更例１では、平板パネル片４３′には、非湾曲時に突端頂点６ｂが嵌合する非湾曲時嵌合部４３ａ′と、湾曲時に突端頂点６ｂが嵌合する湾曲時嵌合部４３ｂ′とが形成されている。
したがって、実施例４の変更例１の平板パネル片４３′を使用することにより、非補強部材の形状により凹凸パネル片４２を湾曲させない場合には、突端頂点６ｂを非湾曲時嵌合部４３ａ′に嵌合させて接合することができ、凹凸パネル片４２を湾曲させて使用する場合には、平板パネル片４３′および凹凸パネル片４２を湾曲させた状態で、突端頂点６ｂを湾曲時嵌合部４３ｂ′を嵌合して接合することができる。したがって、湾曲した補強パネルを容易に作製することができる。
また、接着剤を使用して接合する場合、接合用嵌合部が設けられていない場合では、湾曲した状態での復元力に抗して、接着剤が乾燥するまで湾曲した状態を保持する必要があるが、接合用嵌合部を使用すると、特別な装置を使用したり、作業者が湾曲した状態を保持しなくても、位置ずれが無く容易に接合することができる。
したがって、被補強部材が設置された現地で、特に装置を使用しなくても湾曲した補強パネルを容易に作製することができる。
【００４６】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ05）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、パネル片の材料は塑性加工可能な材料で有れば特に限定されないが、金属（特に、超塑性アルミ等）や樹脂（プラスチック）等を好適に使用可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、凹凸パネル片は１枚の板体を塑性加工（成形）してパネル片を作成する方法を例示したが、これに限定されず、従来公知の任意の方法を採用可能である。例えば、型に樹脂や金属を流し込んで作成（成形）したり、ブロー成形で作成することも可能である。
【００４７】
（Ｈ03）前記実施例において、凹部の突端頂点の角を削り、三角錐台状とし、接合しやすくすることも可能である。
（Ｈ04）前記実施例４の変更例１において、湾曲形状に応じた１組分の湾曲時嵌合部４３ｂ′を形成した平板パネル片４３′を例示したが、湾曲の度合い（いわゆるＲの大きさ）に応じて、複数組分の湾曲時嵌合部を形成することも可能である。また、湾曲させない時に使用する平板パネル片と、湾曲時に使用する平板パネル片とを分け、湾曲時に使用する平板パネル片には非湾曲時嵌合部を形成せず、複数組の湾曲時嵌合部を形成することも可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、凹凸パネル片と平板パネル片との接合は、溶接（スポット溶接等）、かしめ、接着剤等の任意の接合方法で接合可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は本発明の実施例１の補強構造を備えた自動車の全体説明図である。
【図２】図２は図１の自動車のドアの外装パネルの説明図であり、図２Ａは前記ドアの外装パネルの正面図、図２Ｂは図２ＡのＩＩＢ―ＩＩＢ線断面図である。
【図３】図３はドア補強パネルの要部拡大説明図であり、図３Ａは上面図、図３Ｂは図３ＡのＩＩＩＢ―ＩＩＩＢ線断面図である。
【図４】図４は、解析例１の説明図であり、図４Ａは解析例１の解析方法の説明図、図４Ｂは従来使用されているインパクトビームの説明図である。
【図５】図５は、解析例１の解析条件および結果の一覧図である。
【図６】図６は解析例１の解析図であり、図６Ａは解析例１−１−１の説明図、図６Ｂは解析例１−１−２の説明図、図６Ｃは解析例１−２−１の説明図、図６Ｄは解析例１−２−２の説明図、図６Ｅは解析例１−２−３の説明図、図６Ｆは解析例１−２−４の説明図、図６Ｇは解析例１−２−５の説明図、図６Ｈは解析例１−２−６の説明図である。
【図７】図７は、実施例１の補強パネルの解析例４の解析結果の説明図である、図７Ａはパネルの重量と最大変位との関係の一覧表、図７Ｂは扁平率と比剛性値との関係のグラフである。
【図８】図８は実施例２の補強構造が施された自動車のフードの説明図であり、図８Ａは補強パネルの説明図、図８Ｂは図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。
【図９】図９は実施例３の補強構造が施された橋脚の説明図である。
【図１０】図１０は実施例４の補強パネルの説明図であり、図１０Ａは実施例４の補強パネルの説明図、図１０Ｂは実施例４の変更例１の平板パネルの説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…自動車、２…ドア、３，２２，３１…被補強部材、４，２３，３２，４１…補強パネル、４ａ，４２…凹凸パネル片、４ｂ，２４，４３…平板パネル片、６…凹部、６ａ…錐壁、６ｂ…突端部、６ｃ…底面、６ｄ…底頂点、６ｅ…湾曲可能線分、７…平面部、１１…インパクトビーム、１２…波形パネル片、１３…平板パネル片、２１…フード、２３ａ…被支持部、４３ａ…嵌合部、４３ｂ′…湾曲時嵌合部、４３ａ′…非湾曲時嵌合部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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