JP4388558B2

JP4388558B2 - ヒートインシュレータ

Info

Publication number: JP4388558B2
Application number: JP2007013469A
Authority: JP
Inventors: 行須永
Original assignee: FUKAI MFG. CO., LTD.
Current assignee: FUKAI MFG. CO., LTD.
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: JP2008180125A

Description

本発明は、多数のエンボス成形による凸部を形成してなるヒートインシュレータに関し、特に自動車の触媒コンバータやマフラなどの断熱に好適に使用できるヒートインシュレータに関する。

この種のヒートインシュレータは、自動車の車両フロア下方の空きスペースに設置されることが多いため、フューエルチューブ等との干渉を避けるためにビードを十分突出させることができない場合やビードを板面全体には形成できない場合があるので、ヒートインシュレータの板厚を厚くすることで剛性を確保するのが一般的である。また、剛性を高めるために、凹凸を形成することも知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−６０８７８号公報

しかしながら、ヒートインシュレータの板厚を増すことは重量増とコストアップが避けられないという問題があり、凹凸を形成する場合に凹溝間に平板部が直線状に残るように配列するのでは、剛性が十分には確保できない。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保することができるヒートインシュレータを提供することを目的とする。

このため本発明は、多数のエンボス成形による凸部を形成してなるヒートインシュレータにおいて、前記凸部は平面視六角形を呈し且つ対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈し、前記凸部同士の間に平板部が直線状に残らないように配列し、前記凸部は凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ１が１２％以上〜２０％以内となるように形成すると共に、前記凸部の幅Ｗ１が１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内で且つ前記凸部同士の間隔Ｃが間隔Ｃ／２と前記凸部の幅Ｗ１との和であるベース幅Ｗ２の７５％以下に形成したことを特徴とする。

本発明は、板厚を厚くすることなく十分な剛性を確保することができるヒートインシュレータを提供することができる。

以下図面に基づき、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は凸部２を形成する前のヒートインシュレータ１の斜視図、図２は凸部２を形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図、図３は凸部２を形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である。

前記ヒートインシュレータ１は、長方形状のアルミニウム製の板体を下方へ山形に成形したもので、その板面にはこれを横断するように長手方向へ間隔をおいて所定幅の複数のビード３が突出形成されている。そして、ヒートインシュレータ１の両側に沿って形成された側縁部４、５を除き、このヒートインシュレータ１の板面のほとんどの部分には多数の凸部２が形成されている。そして、このヒートインシュレータ１は前記一方の側縁部５の垂直片部５Ａに形成された取付孔５Ｂ内にボルトを挿通して車体に取りつけられる。

次に、前記ヒートインシュレータ１の製造方法について説明するが、初めにアルミニウム製の平板にエンボス成形によって多数の凸部２を該凸部２同士の間に平板部が直線状に残らないような配列状態で形成する。この凸部２は等間隔で形成されるが、平面視が正六角形を呈し、対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈している。

そして、前記凸部２を形成した平板を、ヒートインシュレータの最終形状に倣った所定の型間隙を有する上下のプレス型（図示せず）内に装入して成形する。この際、この平板の大部分は、上下の型面が所定の間隙を有することによって板面の凸部２が潰されることなく、所望の形状に成形される。

以上のような製造をする過程で、以下のような２３例の製作を行った。先ず、図４に示すように、アルミニウム製の板体の板厚を０．３ｍｍとして、凸部２の幅Ｗ１を８ｍｍ、ベース幅Ｗ２を１０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）を１ｍｍとして、凸部２の高さＨを０．８ｍｍ〜３．０ｍｍの間の０．１ｍｍ毎に変化させて製作した２３例の最大変位量から性能向上率を調査した。

図４によれば、この第１例の凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は約１０．０％、最大変位量が０．８４５であり、第２例の高さＨ／幅Ｗ１は約１１．３％で、最大変位量が０．７７９で、性能向上率（８４５／７７９）は約１０８％であり、第３例の高さＨ／幅Ｗ１は１２．５％で、最大変位量が０．７２５で、性能向上率（７７９／７２５）は約１０７％であり、第４例の性能向上率（７２５／６７７）は約１０７％であり、以下同様に、第１６例の性能向上率（３９６／３９０）は約１０１％であって、第２３例の性能向上率（２８００／２７１２）は約１０３％である。なお、凸部２の円弧部分の実際の長さや、材料の伸び率については、ここでは説明は省略する。

従って、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１の最適値は、性能向上率の鈍化が始まる直前の約１６．３％の第６例目であるが、満足できる性能向上率は１０５％以上と考えられ、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１が１２％以上〜２０．０％以内が適当な範囲であると考えられる。

次に、前述の凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１の最適値は、図４の第６例目の性能向上率が約１６．３％であるが、この凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１の最適値が決まれば、最適な凸部２の幅Ｗ１が存在するはずであり、この幅Ｗ１が小さ過ぎても絶対的な高さが不足して強度はでないであろうし、かといって大き過ぎても板厚に対して平面的な要素が強くなってしまい強度は低下すると考えられるので、図５に示すように、アルミニウム製の板体の板厚を０．３５ｍｍとして、凸部２の幅Ｗ１を６ｍｍ〜２０ｍｍの間の２ｍｍ毎に変化させて製作した６例の最大変位量からベースに対する性能差を調査した。

この図５に示す第１例の凸部幅Ｗ１は６ｍｍ、凸部高さＨは０．９７５、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は約１６．３％、ベース幅Ｗ２は７．５ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）を０．７５ｍｍであり、第２例の凸部幅Ｗ１は８ｍｍ、凸部高さＨは１．３００、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は約１６．３％、ベース幅Ｗ２は１０．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）を１．０ｍｍで、最大変位量が０．４２７で、ベースに対する性能差（４１３／４２７）は約９７％であり、第３例の凸部幅Ｗ１は１０ｍｍ、凸部高さＨは１．６２５、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は約１６．３％、ベース幅Ｗ２は１２．５ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）を１．２５ｍｍで、最大変位量が０．３２３で、ベースに対する性能差（４１３／３２３）は約１２８％であり、以下同様に、第６例の凸部幅Ｗ１は２０ｍｍ、凸部高さＨは３．２５０、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は約１６．３％、ベース幅Ｗ２は２５．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）を２．５０ｍｍで、最大変位量が０．１６３で、ベースに対する性能差（４１３／１６３）は約２５４％である。なお、アルミニウム製の板体の板厚の０．３ｍｍの時や、０．５ｍｍの時の変位量については、説明は省略する。

以上から、凸部幅Ｗ１を変化させていくと、ある幅Ｗ１で変位量が小さくなる割合が低下するところがあり、性能の向上が望める凸部幅Ｗ１は４例目の１２ｍｍであり、満足できる凸部幅Ｗ１は１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内が適当な範囲であると考えられる。

最後に、凸部２の密度について説明するが、凸部２同士の間隔が離れれば、それだけエンボス加工により材料が伸びる割合が減り、後工程の成形性では有利になる反面、剛性は低下する。そこで、剛性（変位量の小ささ）に注目して検証する。即ち、アルミニウム製の板体の板厚を０．３ｍｍ、凸部幅Ｗ１は８．０ｍｍ、凸部高さＨは０．８ｍｍ、凸部高さＨ／凸部幅Ｗ１は１０．０％として、ベース幅Ｗ２を１０ｍｍ〜１６ｍｍの間の１ｍｍ毎の７例の最大変位量から性能向上率を調査した。

この図６に示す第１例のベース幅Ｗ２は１０．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は１．０ｍｍ、最大変位量が０．７３８、材料伸び率は１０２．１％であり、第２例のベース幅Ｗ２は１１．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は１．５ｍｍ、最大変位量が０．７７２で、性能向上率（７３８／７７２）は約９６％、材料伸び率は１０１．９％であり、第３例のベース幅Ｗ２は１２．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は２．０ｍｍ、最大変位量が０．７８６、性能向上率（７７２／７８６）は約９８％、材料伸び率は１０１．８％であり、第４例のベース幅Ｗ２は１３．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は２．５ｍｍ、最大変位量が０．８８３、性能向上率（７８６／８８３）は約８９％、材料伸び率は１０１．６％であり、第５例のベース幅Ｗ２は１４．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は３．０ｍｍ、最大変位量が０．９１５、性能向上率（８８３／９１５）は約９７％、材料伸び率は１０１．５％であり、第６例のベース幅Ｗ２は１５．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は３．５ｍｍ、最大変位量が１．００８、性能向上率（９１５／１００８）は約９１％、材料伸び率は１０１．４％であり、最後の第７例のベース幅Ｗ２は１６．０ｍｍ、平面寸法（Ｃ／２）は４．０ｍｍ、最大変位量が０．９５１、性能向上率（１００８／９５１）は約１０６％、材料伸び率は１０１．３％である。なお、凸部２の円弧部分の実際の長さや、材料の伸び率については、ここでは説明は省略する。

以上から凸部２の密度が高くなる、即ち平面寸法が小さくなるに従い、変位量が小さくなる傾向がある。但し、ベース幅Ｗ２が１５ｍｍ（凸部幅Ｗ１の２倍弱）となると、性能向上率が逆転することとなり、この辺りが上限と考えられる。そこで、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２同士の間隔（６．０ｍｍ）がベース幅Ｗ２（８．０ｍｍ）の７５％以下が適切と考えられる。

また、密度を変化させた際の材料伸び率については、実施する凸部の範囲では、絶対量は極僅かであり、成形性には大きな影響はなく、剛性だけを考えれば凸部同士の間隔を小さくゼロにするのが望ましい。この場合、正六角形はこの間隔を限りなく狭くできる効率の良い形状でもある。しかし、実際の製作加工を行う上では、平面部は必要である。しかも、この平面部は凸部２同士間に直線状に残らないように配列するので（図３参照）、力学的な方向性が無くなり、剛性を大きく向上させることができる。

なお、凸部２０を形成した後のヒートインシュレータ１の部分斜視図である図７及び凸部２０を形成した後のヒートインシュレータ１の部分平面図である図８に基づいて、第２の実施形態について説明する。ヒートインシュレータ１に形成した凸部２０は凸部２０同士の間に平板部が直線状に残らないように配列状態で形成され、この凸部２０は平面視が円形を呈し、縦断面が円弧状を呈しており、球の一部を構成する形状である。

但し、この第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、凸部高さ／凸部幅Ｗ３は１２％以上〜２０．０％以内であり、凸部幅Ｗ３は１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内であり、平面寸法（Ｃ／２）の２倍である凸部２０同士の間隔がベース幅Ｗ４の７５％以下である。

以上の第１、第２の実施形態のように、凸部２や２０を形成すると、０．４ｍｍ厚のアルミニウム板でも０．５ｍｍ厚のアルミニウム板と同程度以上の剛性を発揮することができる。従って、ビードを十分突出させることができない場合やビードを板面全体には形成できない場合にも、凸部を形成することによって、ヒートインシュレータの板厚を厚くすることなく必要な剛性を確保することができ、重量の増大とコストアップを避けることができる。特に、凸部同士の間に平板部が直線状に残らないようにすると、力学的な方向性が無くなり、剛性を大きく向上させることができる。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

凸部を形成する前のヒートインシュレータの斜視図である。第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。第１の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。アルミニウム製の板体の板厚等を固定して、凸部の高さＨを０．８ｍｍ〜３．０ｍｍの間の０．１ｍｍ毎に変化させて製作した２３例の最大変位量から性能向上率を調査した調査表である。アルミニウム製の板体の板厚を固定して、凸部の幅Ｗ１を６ｍｍ〜２０ｍｍの間の２ｍｍ毎に変化させて製作した６例の最大変位量からベースに対する性能差を調査した調査表である。アルミニウム製の板体の板厚等を固定して、ベース幅Ｗ２を１０ｍｍ〜１６ｍｍの間の１ｍｍ毎に変化させて製作した６例の最大変位量からベースに対する性能向上率を調査した調査表である。第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分斜視図である。第２の実施形態の凸部を形成した後のヒートインシュレータの部分平面図である。

符号の説明

１ヒートインシュレータ
２、２０凸部

Claims

多数のエンボス成形による凸部を形成してなるヒートインシュレータにおいて、前記凸部は平面視六角形を呈し且つ対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈し、前記凸部同士の間に平板部が直線状に残らないように配列し、前記凸部は凸部の高さＨ／凸部の幅Ｗ１が１２％以上〜２０％以内となるように形成すると共に、前記凸部の幅Ｗ１が１０ｍｍ以上〜１６ｍｍ以内で且つ前記凸部同士の間隔Ｃが間隔Ｃ／２と前記凸部の幅Ｗ１との和であるベース幅Ｗ２の７５％以下に形成したことを特徴とするヒートインシュレータ。