(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで製造可能であって耐久性に優れたサンドイッチパネルを提供する。【解決手段】サンドイッチパネルＰは、多数の開口１１ａを有する金属製のコア材１１を２枚の金属製のスキン材１２の間に挟んでをロウ付けあるいは接着で接合して構成される。コア材１１の多数の開口１１ａをパンチング加工により形成した丸孔で構成するので、コア材１１の製造が極めて容易になって大幅なコストの削減が可能になるだけでなく、コア材１１はその周縁の少なくとも一部に多数の開口１１ａが形成されない中実部１１ｂを有するので、スキン材１２の縁部の変形を抑制できるだけでなく、水分や塵がコア材１１の開口１１ａに入り難くしてサンドイッチパネルＰの耐久性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の開口（１１ａ）を有する金属製のコア材（１１）を２枚の金属製のスキン材（１２）の間に挟んでをロウ付けあるいは接着で接合したサンドイッチパネルにおいて、
前記コア材（１１）の多数の開口（１１ａ）をパンチング加工により形成した丸孔で構成するとともに、前記コア材（１１）はその周縁の少なくとも一部に前記多数の開口（１１ａ）が形成されない中実部（１１ｂ）を有することを特徴とする、請求項１に記載のサンドイッチパネル。
【請求項２】
前記サンドイッチパネル（Ｐ）は、前記中実部（１１ｂ）において曲げ加工されることを特徴とする、請求項１に記載のサンドイッチパネル。
【請求項３】
前記サンドイッチパネル（Ｐ）は、前記中実部（１１ｂ）においてスポット溶接（１８，２１）されることを特徴とする、請求項１に記載のサンドイッチパネル。
【請求項４】
前記サンドイッチパネル（Ｐ）は自動車のフロアパネル（１６）を構成し、前記フロアパネル（１６）は前記中実部（１１ｂ）においてサイドシル（１７）に接合されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
【請求項５】
前記サンドイッチパネル（Ｐ）は自動車のルーフパネル（１９）を構成し、前記コア材（１１）はルーフアーチ（１９ａ〜１９ｃ）に対応する部分が中実に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
【請求項６】
前記サンドイッチパネル（Ｐ）は自動車のフロントサイドフレーム（２０）あるいはリヤフレームを構成し、前記多数の開口（１１ａ）の直径は衝突荷重が入力する側ほど大きく形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のサンドイッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の開口を有する金属製のコア材を２枚の金属製のスキン材の間に挟んでをロウ付けあるいは接着で接合したサンドイッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の円形の開口を形成した厚紙製のコア材の両面に２枚の合成樹脂製のスキン材を積層したサンドイッチパネルが、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
また一定幅のリブの間に多数の正三角形の開口および多数の正六角形の開口を形成したサンドイッチパネル用のコア材が、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平４−５２０４８号公報
【特許文献２】米国特許第４０３５５３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記特許文献１に記載されたものは、厚紙製のコア材が合成樹脂製のスキン材に挟まれているため、ある程度の耐水性を有しているものの、サンドイッチパネルの周縁部において厚紙製のコア材が露出しているため、そこから水等がしみ込んで耐久性を低下させる問題があった。
また上記特許文献２に記載されたものは、コア材が多数の正三角形および多数の正六角形の開口を組み合わせた複雑なパターンで配置されているため．その製造が面倒でコストが増加する問題があった。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、低コストで製造可能であって耐久性に優れたサンドイッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、多数の開口を有する金属製のコア材を２枚の金属製のスキン材の間に挟んでをロウ付けあるいは接着で接合したサンドイッチパネルにおいて、前記コア材の多数の開口をパンチング加工により形成した丸孔で構成するとともに、前記コア材はその周縁の少なくとも一部に前記多数の開口が形成されない中実部を有することを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記サンドイッチパネルは、前記中実部において曲げ加工されることを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記サンドイッチパネルは、前記中実部においてスポット溶接されることを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【００１０】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の構成に加えて、前記サンドイッチパネルは自動車のフロアパネルを構成し、前記フロアパネルは前記中実部においてサイドシルに接合されることを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【００１１】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の構成に加えて、前記サンドイッチパネルは自動車のルーフパネルを構成し、前記コア材はルーフアーチに対応する部分が中実に形成されることを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【００１２】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項の構成に加えて、前記サンドイッチパネルは自動車のフロントサイドフレームあるいはリヤフレームを構成し、前記多数の開口の直径は衝突荷重が入力する側ほど大きく形成されることを特徴とするサンドイッチパネルが提案される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の構成によれば、サンドイッチパネルは、多数の開口を有する金属製のコア材を２枚の金属製のスキン材の間に挟んでをロウ付けあるいは接着で接合して構成される。コア材の多数の開口をパンチング加工により形成した丸孔で構成するので、コア材の製造が極めて容易になって大幅なコストの削減が可能になるだけでなく、コア材はその周縁の少なくとも一部に多数の開口が形成されない中実部を有するので、スキン材の縁部の変形を抑制でき、しかも水分や塵がコア材の開口に入り難くしてサンドイッチパネルの耐久性を高めることができる。
【００１４】
また請求項２の構成によれば、サンドイッチパネルは中実部において曲げ加工されるので、曲げ加工時に中実部以外の部分でコア材が座屈してサンドイッチパネルが変形するのを防止することができる。
【００１５】
また請求項３の構成によれば、サンドイッチパネルは中実部においてスポット溶接されるので、スポット溶接部に大きな荷重が加わったときにコア材が変形するのを防止し、スポット溶接部の強度を高めることができる。
【００１６】
また請求項４の構成によれば、自動車のフロアパネルを構成するサンドイッチパネルが中実部においてサイドシルに接合されるので、路面からの騒音を遮音効果が高いサンドイッチパネルで遮断して車室の静粛性を高めるとともに、サンドイッチパネルとサイドシルとの接合部の強度を容易に確保することができる。
【００１７】
また請求項５の構成によれば、自動車のルーフパネルを構成するサンドイッチパネルのコア材は、ルーフアーチに対応する部分が中実に形成されるので、特別のルーフアーチ部材を必要とせずにルーフパネルの強度を確保することができる。
【００１８】
また請求項６の構成によれば、自動車のフロントサイドフレームあるいはリヤフレームを構成するサンドイッチパネルのコア材の多数の開口の直径は、衝突荷重が入力する側ほど大径に形成されるので、衝突初期の衝撃荷重のピークを比較的に強度の低い大径の開口の座屈により吸収するとともに、衝突中期および衝突末期の衝撃荷重を比較的に強度の高い小径の開口の座屈により吸収することで、衝突初期から衝突末期まで略一定の衝撃荷重を維持して衝撃吸収性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】サンドイッチパネルの構造を示す図。（第１の実施の形態）
【図２】自動車のフロアパネルの断面構造を示す図。（第１の実施の形態）
【図３】サンドイッチパネルの曲げ加工時の作用説明図。（第１の実施の形態）
【図４】自動車のフロアパネルおよびサイドシルの断面図。（第１の実施の形態）
【図５】自動車のルーフパネルの斜視図。（第２の実施の形態）
【図６】自動車のフロントサイドフレームの斜視図および断面図。（第３の実施の形態）
【図７】図６の７方向矢視図。（第３の実施の形態）
【図８】フロントサイドフレームの変形量と荷重との関係を示すグラフ。（第３の実施の形態）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図４に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１に示すように、サンドイッチパネルＰはアルミニウムあるいは鉄等の金属製のコア材１１と、そのコア材１１の両面にロウ付けあるいは接着で接合される２枚のスキン材１２，１２とで構成される。コア材１１はムク（中実）の板材をパンチング加工して直径が数ｍｍ程度の多数の開口１１ａ…を形成したものであり、その周縁に沿って開口１１ａ…が形成されていない中実部１１ｂが一定幅で設けられる。
【００２２】
図２（Ａ）は、自動車のフロアパネルに用いられる厚さ０．６ｍｍの鋼板の断面図であって、その単位幅当りの断面二次モーメントは０．０１８ｍｍ4 である。図２（Ｂ）は、前記厚さ０．６ｍｍの鋼板と同じ重量を有する本実施の形態のサンドイッチパネルＰの断面図であって、コア材１１の厚さは１．２ｍｍ、２枚のスキン材１２，１２の厚さはそれぞれ０．２ｍｍであってトータルの厚さは１．６ｍｍであり、その単位幅当りの断面二次モーメントは０．２２６ｍｍ4 である。このように、サンドイッチパネルＰは、同じ重量のムクの板材に比べて、断面二次モーメントを１２倍以上に拡大し、曲げ剛性を飛躍的に増加させることができる。
【００２３】
ところで、従来のサンドイッチパネルＰは、その周縁でコア材１１の断面がスキン材１２，１２に覆われずに露出してしまうため、コア材１１の断面に露出した開口１１ａ…に水分や塵が付着して耐久性を低下させる可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、コア材１１の周縁に中実部１１ｂが形成されるため、コア材１１の断面に開口１１ａ…が露出することがなくなり、水分や塵の付着によるサンドイッチパネルＰの耐久性低下が防止される。
【００２４】
またコア材１１の断面に開口１１ａ…が露出すると、その開口１１ａ…の部分でスキン材１２，１２がコア材１１に接続されない状態になり、薄いスキン材１２，１２のエッジが傷付き易くなる。しかしながら、本実施の形態によれば、コア材１１の周縁に中実部１１ｂが形成されるため、サンドイッチパネルＰの周縁でスキン材１２，１２は必ずコア材１１の接続されて厚さが確保されるので、薄いスキン材１２，１２のエッジを傷付き難くすることができる。
【００２５】
またサンドイッチパネルＰは、コア材１１に開口１１ａ…が形成されている部分が中空構造となるため、その部分をスポット溶接することができない問題がある。スポット溶接を可能にするには、図２（Ｃ）に示すように、その部分を押し潰して実質的に中実にすれば良いが、そのようにすると押し潰した部分が中実の板材と同じになり、断面二次モーメントが減少して曲げ剛性が低下する問題がある。
【００２６】
また図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、サンドイッチパネルＰをダイス１３およびポンチ１４よりなるプレス金型１５を用いて曲げ加工しようとすると、曲げ方向外側となる下側のスキン材１２に引張力Ｆｔが作用し、曲げ方向内側となる上側のスキン材１２に圧縮力Ｆｃが作用する。その結果、圧縮力Ｆｃが作用する上側のスキン材１２が下向きに座屈するため、コア材１１が厚さ方向に圧縮されて座屈することでサンドイッチパネルＰが変形してしまう問題がある。
【００２７】
図４は、本実施の形態のサンドイッチパネルＰで構成した自動車のフロアパネル１６を示すもので、その周縁に沿う中実部１１ｂが上向きに直角に曲げ加工されてフランジ１６ａが形成されており、そのフランジ１６ａがサイドシル１７の側面にスポット溶接１８により固定される。
【００２８】
このように、サンドイッチパネルＰのコア材１１の中実部１１ｂの部分をスポット溶接１８することで、サンドイッチパネルＰを中実状態に押し潰してスポット溶接１８する必要がなくなり、サンドイッチパネルＰの断面二次モーメントを大きい値に維持して曲げ剛性を確保することができるだけでなく、スポット溶接１８される部分で薄いスキン材１２，１２に荷重が集中して破断する事態を回避することができる。
【００２９】
またサンドイッチパネルＰを曲げ加工すると、上述したようにコア材１１が座屈する問題があるが、その中実部１１ｂにおいてサンドイッチパネルＰを曲げ加工することで、座屈の発生を確実に防止することができる。
【００３０】
更に、サンドイッチパネルＰはコア材１１が多数の開口１１ａ…を有する中空構造であるため、路面からの騒音をサンドイッチパネルＰよりなるフロアパネル１６で遮断して車室の静粛性を確保することができる。
【００３１】
ところで、コア材１１の開口１１ａ…の形状としては、代表的なサンドイッチパネルＰであるハニカムパネルで採用されている正六角形が理想的であるが、パンチング加工で直径６ｍｍ以下の正六角形の開口１１ａ…を形成しようとすると穴形状が不正確になるため、開口１１ａ…の設計自由度が損なわれる問題があるだけでなく、パンチング加工の加工コストが増加する問題がある。
【００３２】
一方、本実施の形態ではコア材１１の開口１１ａ…が円形であるため、直径０．３５ｍｍ以上の開口１１ａ…であればパンチング加工で形成することが可能となり、開口１１ａ…の設計自由度が高まるとともに加工コストの削減が可能になる。特に、複雑な形状に屈曲させた帯状の板材を組み合わせてコア材１１を構成する場合に比べて、コア材１１の加工コストが大幅に削減される。
【００３３】
尚、コア材１１の空間率（コア材１１の外形容積に対する開口１１ａ…の容積の比率）は開口１１ａ…が正六角形である場合に最大になり、軽量化の観点から最も有利である。本実施の形態の如く開口１１ａ…が円形である場合には、正六角形である場合に比べて空間率が若干低下するものの殆ど遜色ない剛性を得ることができる。
【００３４】
次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３５】
第２の実施の形態は、サンドイッチパネルＰを自動車のルーフパネル１９に適用したものである。このサンドイッチパネルＰのコア材１１は、前後左右の周縁に中実部１１ｂを備えているが，その前縁の中実部１１ｂは前側のルーフアーチ１９ａを構成し、その後縁の中実部１１ｂは後側のルーフアーチ１９ｂを構成する。更にサンドイッチパネルＰは前後のルーフアーチ１９ｂの中間に第３のルーフアーチ１９ｃを備えており、この第３のルーフアーチ１９ｃもコア材１１が開口１１ａ…を持たない領域によって構成される。
【００３６】
このように、サンドイッチパネルＰのコア材１１が開口１１ａ…を持たない領域によってルーフアーチ１９ａ〜１９ｃを構成することで、ルーフアーチを構成する特別の部材を不要にして部品点数を削減し、コストダウンに寄与することができる。
【００３７】
次に、図６〜図８に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００３８】
第３の実施の形態は、サンドイッチパネルＰを自動車のフロントサイドフレーム２０（あるいはリヤフレーム）に適用したものである。図６に示すように、このフロントサイドフレーム２０は、断面Ｌ字状に曲げ加工した２個のサンドイッチパネルＰ，Ｐをスポット溶接２１…して四角断面に構成される。
【００３９】
即ち、各サンドイッチパネルＰは、一側縁に沿って直角に曲げ加工されたフランジ部２２と、他側縁に沿って形成された結合縁部２３と、フランジ部２２および結合縁部２３の間に形成された屈曲部２４とを備える。フランジ部２２および結合縁部２３は、サンドイッチパネルＰのコア材１１が中実部１１ｂにより構成され、屈曲部２４もコア材１１が開口１１ａ…を持たない部分で構成される。よって、フランジ部２２および屈曲部２４の曲げプレス加工を支障なく行えるだけでなく、２個のサンドイッチパネルＰ，Ｐのフランジ部２２および結合縁部２３のスポット溶接２１…を支障なく行うことができる。
【００４０】
図７に示すように、各サンドイッチパネルＰのコア材１１は、車両が衝突したときに衝突荷重が入力する側、つまりフロント側において開口１１ａ…の直径が大きく、リヤ側において開口１１ａ…の直径が小さくなっている。
【００４１】
図８（Ａ）は、サンドイッチパネルＰを用いていない従来のフロントサイドフレーム２０を備えた車両が正面衝突したときに、フロントサイドフレーム２０が前部から後部に向かって圧壊して行くときの衝撃荷重の変化を示すものである。従来のフロントサイドフレーム２０では、衝突した瞬間に大きな衝撃荷重が立ち上がり、その後に略一定の衝撃荷重が発生するが、最初の衝撃荷重のピークが高いために乗員の保護性能が低くなる問題がある。
【００４２】
一方、図８（Ｂ）は、本実施の形態のフロントサイドフレーム２０が前部から後部に向かって圧壊して行くときの衝撃荷重の変化を示すものである。サンドイッチパネルＰよりなるフロントサイドフレーム２０は、最初に圧壊する前部に座屈し易い大径の開口１１ａ…を備えているため、最初の衝撃荷重のピークを大径の開口１１ａ…の座屈により吸収し、その後にフロントサイドフレーム２０の後部の小径の開口１１ａ…を座屈させることにより、衝突の初期から末期まで略一定の衝撃荷重を発生させて理想的な衝撃吸収特性を得ることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４４】
例えば、実施の形態ではコア材１１の周縁の全域に中実部１１ｂが形成されているが、コア材１１の周縁の一部だけに中実部１１ｂを形成しても良い。
【００４５】
また第３の実施の形態では、コア材１１の開口１１ａ…の直径を２段階に変化させているは、３段階以上に変化させたり無段階に変化させたりすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１        コア材
１１ａ      開口
１１ｂ      中実部
１２        スキン材
１６        フロアパネル
１７        サイドシル
１８        スポット溶接
１９        ルーフパネル
１９ａ      ルーフアーチ
１９ｂ      ルーフアーチ
１９ｃ      ルーフアーチ
２０        フロントサイドフレーム
２１        スポット溶接
【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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