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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5984269
(24)【登録日】2016年8月12日
(45)【発行日】2016年9月6日
(54)【発明の名称】フロントフロアパネル
(51)【国際特許分類】
B62D 25/20 20060101AFI20160823BHJP
B21D 22/02 20060101ALI20160823BHJP
B21D 47/00 20060101ALI20160823BHJP
B21D 53/88 20060101ALI20160823BHJP
G10K 11/16 20060101ALN20160823BHJP
【ＦＩ】
B62D25/20 G
B21D22/02 B
B21D47/00 G
B21D53/88 Z
!G10K11/16 J
【請求項の数】15
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2013-550335(P2013-550335)
(86)(22)【出願日】2012年12月20日
(86)【国際出願番号】JP2012083095
(87)【国際公開番号】WO2013094691
(87)【国際公開日】20130627
【審査請求日】2015年11月12日
(31)【優先権主張番号】特願2011-278332(P2011-278332)
(32)【優先日】2011年12月20日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ
(74)【代理人】
【識別番号】100120581
【弁理士】
【氏名又は名称】市原 政喜
(74)【代理人】
【識別番号】100180426
【弁理士】
【氏名又は名称】剱物 英貴
(72)【発明者】
【氏名】米林 亮
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 利哉
(72)【発明者】
【氏名】中澤 嘉明
(72)【発明者】
【氏名】高橋 昌也
【審査官】
川村 健一
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−１４７９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第２８５８２４７（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２０２３５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−５１００４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６２Ｄ ２５／２０
Ｂ２１Ｄ ２２／０２
Ｂ２１Ｄ ４７／００
Ｂ２１Ｄ ５３／８８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動車車体の車幅方向の中央に該自動車車体の前後方向へ向けて形成されるフロアトンネル、前記車幅方向の左右の端部に形成されてサイドシルと接合するための左右の上向きフランジ、及び、該左右の上向きフランジと前記フロアトンネルの左右の縦壁部との間に形成される左右の平面部を備える自動車車体の金属製のフロントフロアパネルであって、
前記平面部の外縁部を含む環状の領域に形成される下記凹凸形状部を有するとともに、前記環状の領域を除いた残余の領域に形成される平板状部を有すること
を特徴とするフロントフロアパネル；
凹凸形状部：間隔をあけて順次平行に配された３つの面である第１基準面、中間基準面、及び第２基準面の３つの基準面に基づいて、前記中間基準面を基準に仮想の正方形である第１単位領域および第２単位領域を敷き詰め、前記仮想の正方形の直交する２つの辺に沿った２方向のうちの一方を横方向、他方を縦方向とすると、
前記第１単位領域は、前記横方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第１分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第２分割領域とに分割されており、
前記第２単位領域は、前記縦方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第２分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第１分割領域とに分割されており、
前記中間基準面を基準に、前記第１単位領域及び前記第２単位領域がそれぞれ縦方向及び横方向に対して交互に配置され、隣接する前記第１分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第１基準領域と、隣接する前記第２分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第２基準領域とを有し、
前記第１基準領域から前記第１基準面に向かって突出する第１領域と、前記中間基準面上において定められた前記第２基準領域から前記第２基準面に向かって突出する第２領域とを有する形状部であって、
前記第１領域は、前記第１基準領域を前記第１基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第１頂面と、該第１頂面の輪郭と前記第１基準領域の輪郭とをつなぐ第１側面とを有し、
前記第２領域は、前記第２基準領域を前記第２基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第２頂面と、該第２頂面の輪郭と前記第２基準領域の輪郭とをつなぐ第２側面とを有する。
前記平面部の外縁部を含む環状の領域に形成される下記凹凸形状部を有するとともに、前記環状の領域を除いた残余の領域に形成される平板状部を有すること
を特徴とするフロントフロアパネル；
凹凸形状部：間隔をあけて順次平行に配された３つの面である第１基準面、中間基準面、及び第２基準面の３つの基準面に基づいて、前記中間基準面を基準に仮想の正方形である第１単位領域および第２単位領域を敷き詰め、前記仮想の正方形の直交する２つの辺に沿った２方向のうちの一方を横方向、他方を縦方向とすると、
前記第１単位領域は、前記横方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第１分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第２分割領域とに分割されており、
前記第２単位領域は、前記縦方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第２分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第１分割領域とに分割されており、
前記中間基準面を基準に、前記第１単位領域及び前記第２単位領域がそれぞれ縦方向及び横方向に対して交互に配置され、隣接する前記第１分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第１基準領域と、隣接する前記第２分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第２基準領域とを有し、
前記第１基準領域から前記第１基準面に向かって突出する第１領域と、前記中間基準面上において定められた前記第２基準領域から前記第２基準面に向かって突出する第２領域とを有する形状部であって、
前記第１領域は、前記第１基準領域を前記第１基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第１頂面と、該第１頂面の輪郭と前記第１基準領域の輪郭とをつなぐ第１側面とを有し、
前記第２領域は、前記第２基準領域を前記第２基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第２頂面と、該第２頂面の輪郭と前記第２基準領域の輪郭とをつなぐ第２側面とを有する。
【請求項2】
前記凹凸形状部は、前記外縁部において前記略Ｉ型を呈する領域を２列以上有する請求項１に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項3】
前記環状の領域の面積は前記平面部の面積の４０％以上である請求項２に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項4】
１又は２以上の前記凹凸形状部が、前記平板状部の一部の領域に、環状に形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項5】
１又は２以上の前記凹凸形状部が、前記平板状部の一部の領域の領域に、直線状に形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項6】
直線状に形成された前記２以上の凹凸形状部が互いに交差する請求項５に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項7】
前記第１基準領域及び前記第２基準領域は、前記第１分割領域及び前記第２分割領域をそれぞれ連ねた後、両者の面積が変化しないように両者の角部の一部を、円弧状に変形させることにより構成される請求項１〜６のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項8】
前記中間基準面に対する前記第１側面の傾斜角度θ１（°）と前記中間基準面に対する前記第２側面の傾斜角度θ２（°）とはそれぞれ１０〜９０°である請求項１〜７のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項9】
順次配された前記第１基準面、前記中間基準面及び前記第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請求項１〜８のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項10】
前記凹凸形状部は、金属板をプレス成形することにより形成される請求項１〜９のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項11】
前記金属板は、成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．６５ｍｍ以下の鋼板である請求項１０に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項12】
前記金属板は、成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．５〜２．０ｍｍであるアルミニウム合金板である請求項１０に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項13】
仮想の正方形からなる前記単位領域の一辺の長さＬ（ｍｍ）と、前記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ／ｔ）は１０〜２０００である請求項９〜１２のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項14】
仮想の正方形からなる前記単位領域の一辺の長さＬ（ｍｍ）に対し、比率Ｂに分割された領域がなす矩形形状の短辺の長さをＢＬ（ｍｍ）としたとき、０．２Ｌ≦ＢＬ≦０．６Ｌである請求項９〜１３のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【請求項15】
前記第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と上記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ１／ｔ）と、前記第１側面と前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の関係を満足するとともに、前記第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と前記板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ２／ｔ）と、前記第２側面と前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の関係を満足する請求項９〜１４のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フロントフロアパネルに関する。より詳細には、本発明は、自動車車体のプラットホームを構成するフロントフロアパネルに関する。【背景技術】
【0002】
現在の自動車車体の大部分は、通常フレームボディを構成するフレーム及びボディが一体化されたモノコックボディにより構成され、ボディの下部はプラットフォームと呼ばれる構造を有する。図１９は、自動車車体１０１のプラットホーム１０２の概略の構造を簡略化して示す説明図である。【0003】
同図に示すように、自動車車体１０１のプラットホーム１０２は旧来のフレームに相当する部分に配置される。プラットホーム１０２のダッシュパネル１０３及びフロントフロアパネル１０４は、それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合されるとともに、フロントフロアパネル１０４及びリアフロアパネル１０６それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合されている。【0004】
ダッシュパネル１０３のダッシュアッパーパネル１０３ａ及びダッシュロアパネル１０３ｂは、それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合される。ダッシュパネル１０３は、エンジンが置かれるエンジンコンパートメント及び乗員が居住するキャビンの間の隔壁である。【0005】
フロントフロアパネル１０４は、フロアトンネル１０４ａと、左右の上向きフランジ１０４ｂと、左右の平面部１０４ｃとを有する。フロアトンネル１０４ａは、車幅方向の中央にプロペラシャフトや各種配管を収容するための空間を形成する。左右の上向きフランジ１０４ｂは、閉断面構造の左右のサイドシル１０５に接合するための接合部である。左右の平面部１０４ｃは、フロアトンネル１０４ａ及び左右の上向きフランジ１０４ｂをつなぐ部分である。【0006】
リアフロアパネル１０６のリアフロアフロントパネル１０６ａ及びリアフロアリアパネル１０６ｂは、それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合される。【0007】
フロントフロアパネル１０４は、フロントシート等の搭載物から受ける静的荷重や走行中の４つのタイヤからボディへの負荷による、ボディの弾性変形を抑制できる曲げ剛性や捩じり剛性を有することを要求される。さらに、フロントフロアパネル１０４は、走行時の音や振動の発生を極力抑制して搭乗者に不快感を与えないことや、自動車の燃費向上のための軽量化も要求される。【0008】
このような要求にこたえるべく従来から、フロントフロアパネルの平面部となる領域に凹凸形状を設けることにより、フロントフロアパネルの重量を増加させずに高い剛性や優れた音振動特性を得られる技術が知られる。【0009】
例えば、同一の二等辺三角形を、その平面が所定の角度を有するように組み合わせて構成される凸部をフロアパネルに形成することにより、フロアパネルの共振周波数を高めて乗員の不快感を低減するとともにフロアパネルの剛性を高める技術が特許文献１に開示される。【0010】
ダッシュパネル前面またはフロアパネルの下方に搭載されるヒートインシュレータに、エンボス成形による多数の凸部を形成し、さらに、凸部が平面視六角形を呈するとともに対角を形成する頂点を通る縦断面が円弧状を呈し、かつ凸部同士の間に平板部が直線状に通らないように配列することによって、板厚を増加しなくとも充分な剛性を確保できるインシュレータが特許文献２に開示される。【0011】
車幅方向中央部に前後方向へ向けて配置されるフロアトンネルを有するフロアパネルに、フロアトンネルと交差して車幅方向へ向けた膨出部を設けることによって、フロアパネルの車幅方向についての剛性を高めながらフロアパネルの板厚を低減する発明が特許文献３に開示される。【0012】
特許文献１〜３により開示される従来の技術は、いずれも、フロントフロアパネルの全体又は平面部の中央へ凹凸形状部を設けることにより剛性や音振動特性の改善を図るものである。しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献１により開示された技術ではフロアパネルの板厚を低減できるほどの剛性向上効果を得られず、特許文献２により開示された技術では板材に多数の凸部を形成するために製造コストが不可避的に上昇し、さらに、特許文献３により開示された技術ではフロアパネルの前後の端部に近づくにつれて、剛性の異方性が増加するという問題がある。【0013】
非特許文献１や特許文献４〜９には、必ずしもフロントフロアパネルを対象とするものではないが、基準平面から上下方向に突出した凹凸形状の両頂面が同じ形状で面積が等しく、かついずれの断面においても断面二次モーメントが大きくなるようにして剛性の異方性を低減できる凹凸形状部を備える板材又は車両構成部材用パネルが開示される。【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開２００９−２８６２４９号公報
【特許文献2】特許第４４０２７４５号明細書
【特許文献3】特開２００２−３０２０７１号公報
【特許文献4】特開２０１１−２７２４８号公報
【特許文献5】特開２０１１−１０１８９３号公報
【特許文献6】特開２０１１−１１０８４７号公報
【特許文献7】特開２０１１−１１０９５４号公報
【特許文献8】特開２０１１−１１０９８３号公報
【特許文献9】特開２０１１−２３０１７４号公報
【非特許文献】
【0015】
【非特許文献1】日本機械学会 第２０回設計工学・システム部門講演会 ＣＤ−ＲＯＭ論文集 １０２−１０７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
非特許文献１や特許文献４〜９により開示された技術における凹凸形状部がフロントフロアパネルに形成されれば、フロントフロアパネルの重量を増加することなく高い剛性を得られる可能性がある。実際、慣用技術であるプレス成形によりフロントフロアパネルをこの凹凸形状に成形でき、特にプレス成形の成形下死点において凹凸形状部を成形できれば、凹凸形状部を有するフロントフロアパネルを効率よく製造できるとも考えられる。【0017】
しかし、本発明者らが検討した結果、金属製（例えば鋼製）のフロントフロアパネルの全面をこの凹凸形状部に成形しようとしても、プレス成形に必要な成形荷重が極めて高くなるため、プレス成形によりこのフロアパネルを製造することが事実上不可能である。このため、この凹凸形状部の形状を、例えばプレス成形時の成形荷重が過大とならずに成形できるよう、凹凸形状部の成形範囲を狭くすることも考えられるが、所望の剛性や音振動特性を確保する方法はいずれの文献にも示唆すらされていない。【0018】
また、図１９を参照して上述したように、フロントフロアパネル１０４は、フロアトンネル１０４ａ、左右の上向きフランジ１０４ｂ及び左右の平面部１０４ｃを有するだけではなく、前端部１０４ｄはダッシュロアパネル１０３ｂの下端部に接合され、後端部１０４ｅはリアフロアフロントパネル１０６ａの先端部に接合され、かつ両側部の左右の上向きフランジ１０４ｂは左右のサイドシル１０５に接合される。このため、凹凸形状部の成形方法によっては剛性の異方性がフロントフロアパネルに発生し、剛性が低くなる方向では所望の剛性や音振動特性が得られなくなる。【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明は、特許文献４〜９により開示された凹凸形状部とは異なる後述の形状（図３〜６，図１０〜１２に示す形状）の凹凸形状部を、特許文献１，３により開示された発明のようにフロントフロアパネルの平面部の中央の一部または全域に形成するのではなく、フロアトンネルの裾やサイドシルとの接合部を含んで環状（ループ状）に形成することによって、凹凸形状部を成形する範囲をできるだけ狭くしながら、フロントフロアパネルの剛性の異方性を実質的に解消するという技術思想に基づく。【0020】
本発明は、下記（１）〜（１５）項に示す通りである。（１）自動車車体の車幅方向の中央にこの自動車車体の前後方向へ向けて形成されるフロアトンネル、車幅方向の左右の端部に形成されてサイドシルと接合するための左右の上向きフランジ、及び左右の上向きフランジとフロアトンネルの左右の縦壁部との間に形成される左右の平面部を備える自動車車体の金属製のフロントフロアパネルであって、
平面部の外縁部を含む環状の領域に形成される下記凹凸形状部を有するとともに、環状の領域を除いた残余の領域に形成される平板状部を有すること
を特徴とするフロントフロアパネル；
凹凸形状部：間隔をあけて順次平行に配された３つの面である第１基準面、中間基準面、及び第２基準面の３つの基準面に基づいて、中間基準面を基準に仮想の正方形である第１単位領域および第２単位領域を敷き詰め、仮想の正方形の直交する２つの辺に沿った２方向のうちの一方を横方向、他方を縦方向とすると、
第１単位領域は、横方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第１分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第２分割領域とに分割されており、
第２単位領域は、縦方向へ任意の比率Ａ：Ｂ：Ａの３分割であって、比率Ａに分割された２つの領域である第２分割領域と、比率Ｂに分割された１つの領域である第１分割領域とに分割されており、
中間基準面を基準に、第１単位領域及び第２単位領域がそれぞれ縦方向及び横方向に対して交互に配置され、隣接する第１分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第１基準領域と、隣接する第２分割領域で形成される略Ｉ型を呈する第２基準領域とを有し、
第１基準領域から第１基準面に向かって突出する第１領域と、中間基準面上において定められた第２基準領域から第２基準面に向かって突出する第２領域とを有する形状部であって、
第１領域は、第１基準領域を第１基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第１頂面と、第１頂面の輪郭と第１基準領域の輪郭とをつなぐ第１側面とを有し、
第２領域は、第２基準領域を第２基準面上に等倍又は縮小して投影して得られる第２頂面と、第２頂面の輪郭と第２基準領域の輪郭とをつなぐ第２側面とを有する。
【0021】
（２）凹凸形状部は、外縁部において略Ｉ型を呈する領域を２列以上有する（１）項に記載されたフロントフロアパネル。このときの略I型の配置方法は，例えば略I型が２列を有する場合，幅方向へ略I型を1個と1個を連続的に配置することで2列としても良いし，幅方向へ略I型が0.5個，1個，0.5個を連続的に配置することで計2列としても良い．（３）環状の領域の面積は平面部の面積の４０％以上から８５％である（２）項に記載されたフロントフロアパネル。だたし，プレス機の荷重性能が向上すれば，上限値８５％は増加する。
【0022】
（４）１又は２以上の凹凸形状部が、環状の領域を除いた残余の平面部の一部の領域に、環状に形成される（１）〜（３）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0023】
（５）１又は２以上の凹凸形状部が、環状の領域を除いた残余の平面部の一部の領域に、直線状に形成される（１）〜（３）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0024】
（６）直線状に形成された２以上の凹凸形状部が互いに交差する（５）項に記載されたフロントフロアパネル。【0025】
（７）第１基準領域及び第２基準領域は、第１分割領域及び第２分割領域をそれぞれ連ねた後、両者の面積が変化しないように両者の角部の一部を、円弧状に変形させることにより構成される（１）〜（６）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0026】
（８）中間基準面に対する第１側面の傾斜角度θ１（°）と中間基準面に対する第２側面の傾斜角度θ２（°）とはそれぞれ１０〜９０°である（１）〜（７）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0027】
（９）順次配された第１基準面、中間基準面及び第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（１）〜（８）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0028】
（１０）凹凸形状部は、金属板をプレス成形することにより形成される（１）〜（９）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0029】
（１１）金属板は、成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．６５ｍｍ以下の鋼板である（１０）項に記載されたフロントフロアパネル。【0030】
（１２）金属板は、成形前の板厚ｔ（ｍｍ）が０．５〜２．０ｍｍであるアルミニウム合金板である（１０）項に記載されたフロントフロアパネル。【0031】
（１３）仮想の正方形からなる単位領域の一辺の長さＬ（ｍｍ）と、板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ／ｔ）は１０〜２０００である（９）〜（１２）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0032】
（１４）仮想の正方形からなる単位領域の一辺の長さＬ（ｍｍ）に対し、比率Ｂに分割された領域がなす矩形形状の短辺の長さをＢＬ（ｍｍ）としたとき、０．２Ｌ≦ＢＬ≦０．６Ｌである（９）〜（１３）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0033】
（１５）第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ１／ｔ）と、第１側面と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の関係を満足するとともに、第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ２／ｔ）と、第２側面と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の関係を満足する（９）〜（１４）項のいずれか１項に記載されたフロントフロアパネル。【0034】
なお、特許文献４〜９に開示された技術については、本発明に係るフロントフロアパネルにおける凹凸形状部による剛性向上の程度は、特許文献４〜９に開示された板材又は車両構成部材用パネルの剛性を等方的に高めた凹凸形状部による剛性向上の程度よりも著しく大きい。したがって、特許文献４〜９に開示された板材又は車両構成部材用パネルの板厚を低減するためには、その板材又は車両構成部材用パネルの広い範囲に凹凸形状部を形成しなければならない。【0035】
具体的に説明すると、本発明は、例えば板厚０．３ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を１５．４〜２２．９倍に向上できる。【0036】
これに対し、特許文献４により開示された発明は、板厚が０．４ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を高々３倍程度に高めるに過ぎず、特許文献５により開示された発明は、板厚が０．３ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を３．２倍程度や、板厚が０．９ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を８．４倍程度に高めるに過ぎず、
特許文献６により開示された発明は、板厚が０．４ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を１．７〜３．９倍程度に高めるに過ぎず、
特許文献７により開示された発明は、板厚が０．９ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を７．１倍程度に高めるに過ぎず、
特許文献８により開示された発明は、板厚が０．９ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を９．７倍程度に高めるに過ぎず、さらに、
特許文献９により開示された発明は、板厚が０．３ｍｍのアルミニウム合金板の剛性を３．２倍程度高めるに過ぎない。
【発明の効果】
【0037】
本発明により、プレス成形時の荷重が過大とならずに確実にプレス成形でき、剛性の異方性が小さいことから全方位について所望の剛性や音振動特性を得られ、かつ軽量な金属板からなるフロントフロアパネルが提供される。【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明に係るフロントフロアパネルにおける凹凸形状部の形成範囲を簡略化して模式的に示す説明図である。
【図2A】凹凸形状部の形成範囲を示す説明図である。
【図2B】凹凸形状部の形成範囲を示す説明図である。
【図2C】凹凸形状部の形成範囲を示す説明図である。
【図2D】凹凸形状部の形成範囲を示す説明図である。
【図3】例１の凹凸形状部を示す部分平面図である。
【図5】実施例の凹凸形状部を示す斜視図である。
【図6】実施例の凹凸形状部を示す説明図である。
【図7】実施例の片持ち梁による凹凸形状部の剛性向上率を示すグラフである。
【図8】実施例の試験要領を示す説明図である。
【図9】実施例の結果を示すグラフである。
【図10】実施例における凹凸形状部を示す説明図である。
【図11】実施例における凹凸形状部を示す説明図である。
【図12】凹凸形状部の最小単位を示す説明図である。
【図14】解析モデルＸ〜Ｚについて凹凸形状部を環状に形成することの有効性を示すグラフである。
【図15A】凹凸形状部の幅とフロントフロアパネルの剛性との関係を示すグラフである。
【図15B】凹凸形状部の幅とフロントフロアパネルの剛性との関係を示すグラフである。
【図16】解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３のねじり剛性の解析結果を示すグラフである。
【図18】解析モデルＣ，Ｄ，Ｘのねじり剛性の解析結果を示すグラフである。
【図19】自動車車体のプラットホームの概略の構造を簡略化して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明を説明する。なお、以降の説明では、従来図として説明した図１９も適宜参照する。また、本明細書において、正方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意味するものであり、各辺が若干曲線となったり、成形上で必要な丸み等が角部や面に生じるいわゆるフィレットといわれる曲面を設けることも当然に含まれる。また、平行の表現は、幾何学上の狭義の概念に止まらず、一般的に平行な面と認識できるものも意味する。【0040】
図１は、本発明に係るフロントフロアパネル１１０における凹凸形状部１１１の形成範囲を一部簡略化して示す説明図である。図２Ａ〜図２Ｄは、凹凸形状部１１１の形成範囲の他の例を模式的に示す説明図である。ここで、図１のフロントフロアパネル１１０は、図１９に示す自動車本体下部のフロントフロアパネル１０４に対応する。【0041】
フロントフロアパネル１１０は、図１９に示す従来のフロントフロアパネル１０４と同様に、フロアトンネル１０４ａと、左右の上向きフランジ１０４ｂと、左右の平面部１０４ｃとを有する。つまり、フロントフロアパネル１１０は、自動車車体のプラットホーム１０２の一部をなす金属製のパネルである。【0042】
フロアトンネル１０４ａは、車幅方向の中央に、例えばトランスミッションの後端部やプロペラシャフト、さらには各種配管を収容するための空間を形成する。【0043】
左右の上向きフランジ１０４ｂは、車幅方向の左右の端部に形成される。上向きフランジ１０４ｂは、閉断面構造のサイドシル１０５のシルインナパネル１０５ｂの縦壁面と接合するための溶接代を構成する。【0044】
左右の平面部１０４ｃは、左右の上向きフランジ１０４ｂとフロアトンネル１０４ａの左右の縦壁部との間に形成される。平面部１０４ｃは、図示しないシートクロスメンバを介してフロントシート等を搭載する。【0045】
プラットホーム１０２は、ダッシュパネル１０３及び上述したフロントフロアパネル１０４それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合するとともに、フロントフロアパネル１０４及びリアフロアパネル１０６それぞれの縁部同士を重ね合わせて接合することにより構成される。【0046】
ダッシュパネル１０３は、ダッシュアッパーパネル１０３ａ及びダッシュロアパネル１０３ｂそれぞれの縁部同士を重ね合わせて接合することにより構成される。ダッシュパネル１０３は、エンジンコンパートメントとキャビンとの隔壁をなす。また、リアフロアパネル１０６は、リアフロアフロントパネル１０６ａ及びリアフロアリアパネル１０６ｂそれぞれの縁部同士を重ね合わせて接合することにより構成される。【0047】
フロントフロアパネル１１０は、左右の平面部１０４ｃそれぞれの合計８つの外縁部１０４ｆを含む環状の領域（図１におけるハッチングにより示される領域）に、環状に凹凸形状部１１１が形成される。【0048】
凹凸形状部１１１は、図１，２Ａに示すように環状に形成されるのはもちろん、図２Ｂに示すように平板状部の一部の領域に、１又は２以上の凹凸形状部１１１−１が環状に形成されていてもよい。また、図２Ｃに示すように平板状部の一部の領域に、１又は２以上の凹凸形状部１１１−２が直線状に形成されていてもよく、この場合に、図２Ｄに示すように直線状に形成された凹凸形状部１１１−３及び１１１−４が互いに交差して形成されていてもよい。本発明では、このようにフロントフロアパネルの一部のもに凹凸形状を付すことで、他の平坦な部分を残すため、クロスメンバーなど、部材の取り付け等の際に有効となる。【0049】
本発明は、以下に説明する凹凸形状により剛性を高めたフロントフロアパネルであるが、上述したように本発明の凹凸形状は複雑な形状のため、金属の種類、平板の剛性や板厚によっては、前面に凹凸形状を形成するのは困難であるため、フロントフロアパネルの一部、例えば図１に示す例では、環状に凹凸形状部を形成することにより全体として剛性を高めている。具体的には、図１に示す例でいえばフロントフロアパネルの周囲の一定の面積の環状部のみ本発明の凹凸形状が形成された型を用いて、通常の平板をプレス加工することにより本発明のフロントフロアパネルを製造することができる。このとき，平板を加熱してからプレス加工を行う温間成形やホットスタンプ工法でも良い。プレス加工としては、一対の金型を用いるプレス成形により成形することができるが、その具体的製造方法や型の作成などは本技術分野で知られたいずれの方法も用いることができる。なお、凹凸形状は、例えば表面に所望の凹凸形状を刻設された一対の成形ロールを用いるロール成形といった、プレス成形以外の他の塑性加工方法により成形することもできる。（本発明の凹凸形状）
本発明の凹凸形状は、図３ないし６を参照して後述するように、第１基準領域及び第２基準領域を組み合わせて形成される。第１基準領域及び第２基準領域は、いずれも、略Ｉ型を呈するものである。その形態は、後述する実施例に示すように様々な形態をとり得る。例えば後述する凹凸形状部の例１のようにＩ型の縦棒部分及び横棒部分が同一の幅である輪郭形状でもよいし、凹凸形状部の例２のように、Ｉ型の縦棒部分の幅が横棒部分の幅よりも太い輪郭形状でもよい。また、凹凸形状部の例３のように、フィレットが略Ｉ型輪郭における角部に設けられてもよい。
【0050】
本発明の凹凸形状部は第１単位領域及び第２単位領域の２種類の単位領域を敷き詰めて形成されており、単位領域をなす仮想の正方形を横方向へ３分割した状態とは、正方形をなす横方向の１辺を３分割する２つの点から引かれた、縦方向の１辺と平行な２本の直線により正方形を分割し、横方向に３つの領域が並んで形成された状態を示す。【0051】
単位領域をなす仮想の正方形を縦方向に３分割した状態とは、正方形をなす縦方向の１辺を３分割する２つの点から引かれた、横方向の１辺と平行な２本の直線により正方形を分割し、縦方向に３つの領域が並んで形成された状態を示す。【0052】
それぞれ第１基準面及び第２基準面上の面によって構成される第１頂面及び第２頂面は、第１基準面及び第２基準面から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は、ドーム形状，稜線形状，錐形状等が例示されるが、これらに限定するものではない。さらにこれらに加え、突出した部位から、突出した方向とは逆方向（中間基準面の方向）へ突出させてもよい。【0053】
凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０における第１基準領域及び第２基準領域は、第１分割領域及び第２分割領域をそれぞれ連ねた後に、両者の面積が変化しないように、両者の角部の一部を円弧状に変形させて構成してもよい。【0054】
ここで角部は、第１基準領域の輪郭線において凸角となる角部と、第２基準領域の輪郭線において凸角となる角部を意味する。凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０の凹凸の角部を滑らかな形状にできるので、凹凸形状部１１１の成形が容易になるとともに、用途の拡大やデザイン性の向上が図られる。【0055】
図４に示すように、凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０において、中間基準面に対する第１側面の傾斜角度θ１（°）と、中間基準面に対する第２側面の傾斜角度θ２（°）とは１０〜９０°の範囲にあることが、成形性を確保しつつ、優れた剛性向上率を有する凹凸形状を得ることができるためには好ましい。【0056】
一方、第１側面の傾斜角度θ１（°）又は第２側面の傾斜角度θ２（°）が１０°未満であると、第１領域、第２領域それぞれの突出高さを大きくすることが難しくなり、剛性向上率が低下する。また、第１側面の傾斜角度θ１（°）又は第２側面の傾斜角度θ２（°）が９０°を超えると、凹凸形状の形成が困難となる。【0057】
なお、金属板をプレス成形する場合において第１側面の傾斜角度θ１（°）及び第２側面の傾斜角度θ２（°）の上限値は、成形性の観点から、７０°以下であることがより好ましい。したがって、第１側面の傾斜角度θ１（°）及び第２側面の傾斜角度θ２（°）は、１０〜７０°であることがより好ましい。【0058】
第１側面及び第２側面は、複数の面により構成される。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異ならせてもよい。ただし、いずれの傾斜角度も、上述の好ましい範囲内であることが好ましい。【0059】
凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０における、順次配された第１基準面、中間基準面及び第２基準面の少なくとも一部又は全部が、平行な曲面からなることが好ましい。これにより、高い剛性を有する優れた凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０が様々な形状に変形可能であり、フロントフロアパネル１１０の用途が拡大される。【0060】
フロントフロアパネル１１０は、金属板をプレス成形することにより凹凸形状部１１１を形成したものであることが好ましい。このとき、一般的な冷間プレス成形に加えて、金属板の温度を上昇させてからプレス成形を行う温間成形やホットスタンプ工法でも良い。【0061】
エンボス成形等のプレス成形やロール成形といった塑性加工を金属板に施すことによって、凹凸形状部１１１が容易に形成される。温間成形やホットスタンプ工法のように、金属板の温度を上昇させてからプレス成形を行う場合でも，容易に形成することができる。このため、フロントフロアパネル１１０が金属板からなる場合には、凹凸形状部１１１が比較的容易に形成される。アルミニウム合金板，鋼板さらには銅合金板といった塑性加工可能な各種金属板が、金属板として例示される。【0062】
フロントフロアパネル１１０の製造では、上記塑性加工の他に、鋳造や切削等を採用することも可能である。【0063】
フロントフロアパネル１１０は、凹凸形状部１１１を有する限り、金属以外の材料により構成されてもよい。フロントフロアパネル１１０は、例えば樹脂製板によっても構成可能である。樹脂製のフロントフロアパネル１１０の凹凸形状部１１１は、射出成形あるいはホットプレス等によって形成可能である。樹脂製のフロントフロアパネル１１０は、金属材料製のフロントフロアパネル１１０よりも、成形上の制約が少ないために、設計の自由度がより広くなる。【0064】
凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０の素材である金属板の成形前の板厚ｔ（ｍｍ）は、鋼板の場合には０．６５ｍｍ以下であることが好ましく、アルミニウム合金板である場合には０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。金属板がアルミニウム合金板である場合、金属板の板厚が０．５ｍｍ未満であるとフロントフロアパネルとして要求される剛性が不足するおそれがあり、金属板の板厚が２．０ｍｍ超であると凹凸形状部１１１の成形が困難になる。【0065】
凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０における、第１単位領域及び第２単位領域といった単位領域の一辺の長さＬ（ｍｍ）と、金属板の板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ／ｔ）は、１０〜２０００であることが好ましい。比（Ｌ／ｔ）が１０未満であると凹凸形状部１１１の成形が困難になるおそれがあり、比（Ｌ／ｔ）が２０００を超えると、十分な凹凸形状部１１１を成形できなくなり、フロントフロアパネルとして要求される剛性が不足するおそれがある。【0066】
フロントフロアパネル１１０における、正方形の一辺の長さＬ（ｍｍ）に対し、比率Ｂに分割された領域がなす矩形形状の短辺の長さをＢＬ（ｍｍ）としたとき、０．２Ｌ≦ＢＬ≦０．６Ｌの関係を満足することが好ましい。０．２Ｌ≦ＢＬ≦０．６Ｌの関係が満足されないと、凹凸形状部１１１の成形が困難になるおそれがある。【0067】
凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０における、第１領域の突出高さＨ１（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ１／ｔ）と、第１側面と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の関係を満足するとともに、第２領域の突出高さＨ２（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ２／ｔ）と、第２側面と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の関係を満足することが好ましい。【0068】
上記比（Ｈ１／ｔ）が１未満であると、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おそれがあり、上記比（Ｈ１／ｔ）が−３θ１＋２７２を超えると凹凸形状部１１１の成形が困難になるおそれがある。同様に、上記比（Ｈ２／ｔ）が１未満であると、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おそれがあり、上記比（Ｈ２／ｔ）が−３θ２＋２７２を超えると凹凸形状部１１１の成形が困難になるおそれがある。【0069】
次に、凹凸形状部の例１〜３を説明する。（凹凸形状部の例１）
本発明の実施例にかかる凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１を、図３〜６を参照しながら説明する。ここで、図３、４および６に示す凹凸形状部２０は、図１および２に示す凹凸形状部１１１、１１１−１、１１１−２、１１１−３および１１１−４の一部を拡大してその詳細構造を理解できるようにした図である。したがって、各単位領域の数や大きさは各図に示したものに制限されない。
【0070】
図３は、例１の凹凸形状部２０を示す部分平面図である。図３では、中間基準面における第１領域２１と第２領域２２の輪郭であって、外形線としては現れない部分は破線により示される。後述する図５においても同様である。【0072】
図６は、例１の凹凸形状部を示す説明図である。図６は、フロントフロアパネル１１０の凹凸形状部２０の形状を、中間基準面Ｋ３を基準として第１基準領域２１３及び第２基準領域２２３の配置によって表わす。後述する図１０、１１においても同様である。【0073】
図３〜６に示すような凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０は、凹凸形状部２０を有することによって剛性が高められる。【0074】
凹凸形状部２０は、以下に列記のように構成される。凹凸形状部２０は、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して規定される。第１基準面Ｋ１，中間基準面Ｋ３及び第２基準面Ｋ２は、図４に示すように、板厚方向（図４における上下方向）について間隔をあけて順次平行に配置される。
【0075】
中間基準面Ｋ３は、図６に示すように、仮想の正方形である第１単位領域２３１と第２単位領域２３２を敷き詰めたものとして規定される。この仮想の正方形の辺に沿った２方向の一方が横方向（Ｘ方向）と規定され、他方が縦方向（Ｙ方向）と規定される。【0076】
第１単位領域２３１は、横方向（Ｘ方向）について比率Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１に３分割される。比率Ａに分割された２つの領域は第１分割領域２１４として規定され、比率Ｂに分割された１つの領域は第２分割領域２２４として規定される。【0077】
第２単位領域２３２は、縦方向（Ｙ方向）について比率Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１に３分割される。比率Ａに分割された２つの領域は第２分割領域２２４として規定され、比率Ｂに分割された１つの領域は第１分割領域２１４として規定される。【0078】
中間基準面Ｋ３において、第１単位領域２３１と第２単位領域２３２が縦方向及び横方向について交互に配置される。隣接する第１分割領域２１４により形成される略Ｉ型を呈する領域が第１基準領域２１３として規定され、隣接する第２分割領域２２４により形成される略Ｉ型を呈する領域が第２基準領域２２３として規定される。【0079】
凹凸形状部２０は、図３〜５に示すように、第１領域２１と第２領域２２とを備える。第１領域２１は、中間基準面Ｋ３上において定められた第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１へ向けて突出して形成される。第２領域２２は、中間基準面Ｋ３上において定められた第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２へ向けて突出して形成される。【0080】
第１領域２１は、第１頂面２１１と第１側面２１２とにより構成される。第１頂面２１１は、第１基準領域２１３を第１基準面Ｋ１上に等倍又は縮小して投影することにより形成される。第１側面２１２は、第１頂面２１１の輪郭と第１基準領域２１３の輪郭とをつなぐことにより形成される。【0081】
第２領域２２は、第２頂面２２１と第２側面２２２とにより構成される。第２頂面２２１は、第２基準領域２２３を第２基準面Ｋ２上に等倍又は縮小して投影することにより形成される。第２側面２２２は、第２頂面２２１の輪郭と第２基準領域２２３の輪郭とをつなぐことにより形成される。【0082】
図４に示すように、例１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と一致する位置に配置され、第２頂面２２１は、その板厚中心が第２基準面Ｋ２と一致する位置に配置される。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（ｍｍ）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（ｍｍ）とする。【0083】
また、例１では、第１領域２１と第２領域２２とは形状及び寸法が同じであり、突出方向のみが異なる。第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と第２領域２２の突出高さＨ２（ｍｍ）は、いずれも１．５ｍｍである。【0084】
また、例１の凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１の素材は、板厚ｔ＝０．３０ｍｍのアルミニウム合金製の平板である。【0085】
凹凸形状部２０は、一対の金型を用いるプレス成形により成形される。なお、凹凸形状部２０は、例えば表面に所望の凹凸形状を刻設された一対の成形ロールを用いるロール成形といった、プレス成形以外の他の塑性加工方法により成形してもよい。【0086】
図４に示すように、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、いずれも３０°である。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る。【0087】
図６に示すような、例１における中間基準面Ｋ３を基準とする第１単位領域２３１及び第２単位領域２３２の一辺の長さＬは２４ｍｍである。【0088】
第１単位簡域２３１及び第２単位領域２３２の一辺の長さＬ（ｍｍ）と、アルミニウム合金板の板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｌ／ｔ）は８０であり、１０〜２０００の範囲内にある。【0089】
第１単位領域２３１及び第２単位領域２３２の一辺の長さＬ（ｍｍ）に対し、比率Ｂに分割された領域がなす矩形形状の短辺の長さＢＬは８ｍｍであり、４．８≦ＢＬ≦１４．４の範囲内にある。【0090】
第１領域２１の突出高さＨ１（ｍｍ）と板厚ｔ（ｍｍ）との比（Ｈ１／ｔ）は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＝３０°であり、−３θ１＋２７２＝１８２である。したがって、１≦（Ｈ１／ｔ）≦−３θ１＋２７２の関係が成り立つ。【0091】
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＝３０°であり、−３θ２＋２７２＝１８２である。したがって、１≦（Ｈ２／ｔ）≦−３θ１＋２７２の関係が成り立つ。【0092】
例１のフロントフロアパネル１１０は、上記のような特殊な形状の凹凸形状部２０を有する。すなわち、凹凸形状部２０は、中間基準面Ｋ３を基準に定められた第１基準領域２１３から第１基準面Ｋ１へ向けて突出する第１領域２１と、中間基準面Ｋ３上において定められた第２基準領域２２３から第２基準面Ｋ２へ向けて突出する第２領域２２とを有する。そして、第１領域２１は、第１頂面２１１と、第１頂面２１１の輪郭と第１基準領域２１３の輪郭とをつないで形成される第１側面２１２とからなる。また、第２領域２２は、第２頂面２２１と、第２頂面２２１の輪郭と第２基準領域２２３の輪郭とをつないで形成される第２側面２２２とからなる。【0093】
第１領域２１と第２領域２２は、フロントフロアパネル１の厚さ方向に離れた位置に配置される第１頂面２１１及び第２頂面２２１と、フロントフロアパネル１の厚さ方向に交差して配置される第１側面２１２及び第２側面２２２とからなる。このように、凹凸形状部２０は、帳面部など、フロントフロアパネル１１０の板厚方向の中立面から離れた位置に板材の多くが配置されることとなる。そのため、これら中立面から離れた部分を多く有することで材料が強度部材として効果的に使用されるため、剛性とエネルギー吸収特性をいずれも大幅に向上できる。【0094】
また、第１基準領域２１３の面積と、第２基準領域２２３の面積とは同一である。また、中間基準面Ｋ３に対する第１側面２１２及び第２側面２２２がなす傾斜角度θ１、θ２を同一とし、第１領域２１及び第２領域２２の突出高さＨ１、Ｈ２も同一としてある。このため、フロントフロアパネル１の表裏に突出する第１領域２１と第２領域２２の形状も同一になる。したがって、より効果的に剛性を向上させることができる。【0095】
また、剛性の向上に伴う制振性向上効果と、凹凸形状による音の反響抑制効果とを得られる。【0096】
例１のフロントフロアパネル１１０の剛性向上効果を定量的に判断するため、ＦＥＭ解析による片持ち梁による曲げ剛性評価と、３点曲げ試験による曲げ剛性評価とを行った。【0097】
［ＦＥＭ解析］例１のフロントフロアパネル１１０の剛性向上効果及びエネルギー吸収特性を定量的に判断するために、ＦＥＭ解析を行って片持ち梁による曲げ剛性を評価した。
【0098】
片持ち梁による曲げ剛性評価のＦＥＭ解析は、図３に示すように、一端（Ｚ１，Ｚ３）を固定端とするとともに他端（Ｚ２，Ｚ４）を自由端とし、自由端である他端（Ｚ２，Ｚ４）の中央部に１Ｎの荷重を負荷した際における試験片であるフロントフロアパネル１のたわみ量を求めた。【0099】
試験片の形状は、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの矩形形状とし、例１に示す凹凸形状部２０の形状を便宜的に全面に形成した。凹凸形状は、試験片の一辺と上記単位領域における仮想の正方形の一辺とがなす角度を、０、１５、３０、４５、６０、７５、９０°の各方向へ変化させて成形した。また、板成形後の板厚ｔは、表面積の増加割合から、０．２７４ｍｍとした。なお、図３に示す固定端Ｚ１及び自由端Ｚ２は０度方向における固定端及び自由端を示し、固定端Ｚ３及び自由端Ｚ４は９０°方向における固定端及び自由端を示す。【0100】
評価は、凹凸形状部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、得られたたわみ量を比較することにより行った。【0101】
図７は、例１の片持ち梁による凹凸形状部の剛性向上率を示すグラフであり、ＦＥＭ解析の結果を、上記角度を横軸とするとともに曲げ剛性の向上率を縦軸として示す。【0102】
図７のグラフに示すように、０°方向及び９０°方向における剛性の向上率（Ｐ１，Ｐ２）が２２．９で最も高く、４５°方向における剛性の向上率（Ｐ３）が１５．４倍で最も低くなること、及び例１の凹凸形状部２０の形状は、その形成方向のいずれの方向においても非常に高い剛性の向上率を有することがいずれも明らかとなった。【0104】
図８に示すように、３点曲げ試験は、横倒しした２つの円筒状支持材を支点間距離Ｓ＝１２０ｍｍとなるよう平行に配置して構成した２つの支点Ｗの上に本発明の凹凸形状を有する試験片３１を配置し、先端断面が半円状をなす平板形状の押圧冶具Ｊによって試験片３１の長手方向の中央の位置に荷重を負荷し、試験片３１の変位量を計測した。評価は、凹凸形状を形成していない平板状の元板について、同様の３点曲げ試験を行い、荷重一変位線図を比較することにより行った。【0105】
試験片３１は、成形前の形状が１００ｍｍ×１５０ｍｍ、板厚ｔ＝０．３ｍｍのＡ１０５０−Ｏ材であり、例１に示す凹凸形状部２０を便宜的に全面に形成してある。この試験片３１における凹凸形状の形成方向は、上記片持ち梁におけるＦＥＭ解析の０°方向及び４５°方向の場合と同様である。【0106】
図９は、例１の３点曲げ試験の結果を示すグラフであり、３点曲げ試験の結果から得られた荷重を縦軸とするとともに変位を横軸とした荷重一変位線図である。【0107】
同図において、実線Ｘは４５°方向に凹凸形状を設けた場合の計測結果であり、実線Ｙは０°方向に凹凸形状を設けた場合の計測結果であり、実線Ｚは平板状の元板の計測結果である。【0108】
図９のグラフにより示すように、実線Ｘは、実線Ｚに比べて立ち上がりの傾き角が１２．１倍となる。したがって、４５°方向に凹凸形状を設けた場合の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、１２．１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１５．４倍となる。したがって、０°方向に凹凸形状を設けた場合の曲げ剛性は、平板状の元板と比べ、１５．４倍に向上することが明らかとなった。【0109】
また、荷重と変位の積が試験片３１を変形させるエネルギー量（仕事量）である。このため、図９の荷重一変位線図に示すように、実線Ｘ及び実線Ｙは、実線Ｚに比べて、変形に要するエネルギー量が高いことがわかる。したがって、例１の凹凸形状は、平板状の元板に対してエネルギー吸収量が大幅に向上することが明らかとなった。【0111】
図１０に示すように、例２は、例１の凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０の変形例である。【0112】
図１０に示す中間基準面Ｋ３を基準として表現される凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０は、第１単位領域２３１及び第２単位領域２３２における分割の比率を変化させた例である。【0113】
第１単位領域２３１は、横方向へ比率Ａ：Ｂ：Ａ＝１：２：１に３分割される。比率Ａに分割された領域は第１分割領域２１４として規定され、比率Ｂに分割された領域は第２分割領域２２４として規定される。【0114】
第２単位領域２３２は、縦方向へ比率Ａ：Ｂ：Ａ＝１：２：１に３分割される。比率Ａに分割された領域は第２分割領域２２４として規定され、比率Ｂに分割された領域は第１分割領域２１４として規定される。【0115】
なお、例２の凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０は、図１０に示す中間基準面Ｋ３に基づいて定められた第１基準領域２１３及び第２基準領域２２３から、第１基準面Ｋ１及び第２基準面Ｋ２へ、それぞれ突出した第１領域２１及び第２領域２２を有する。他の構成は、例１と同様である。【0117】
図１１に示すように、例３は、例２の凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０において、中間基準面Ｋ３を基準に第１基準領域２１３及び第２基準領域２２３を定めた後、両者の面積が変化しないように両者の角部の一部を、円弧状に変形させたものである。【0118】
具体的には、図１１に示すように、第１基準領域２１３の輪郭線がなす４か所の凸角部ａ１と、第２基準領域２２３がなす４か所の凸角部ａ２とを、いずれも円弧状に変形させている。【0119】
例３では、図１１に示す第１基準領域２１３及び第２基準領域２２３から、第１基準面Ｋ１及び第２基準面Ｋ２に対して突出する凹凸形状が形成される。その他の構成は、例１と同様である。【0120】
例３は、凹凸形状部２０を有するフロントフロアパネル１１０の凹凸の角部の形状を滑らかにするため、成形が容易になるとともに、用途の拡大やデザイン性の向上が図られる。【0121】
例３は、その他については例１と同様の作用効果を有する。図１２は、本発明の凹凸形状として効果を奏する最少の凹凸形状部２０を説明する図である。つまり、本発明の凹凸形状は、複数の単位領域を並べることにより剛性を高めるが、最低どの程度並べれば本発明の効果が得られるかを図１２を参照して説明する。
【0122】
図１２に示すように、本発明の凹凸形状部１１１は略Ｉ型を呈する領域を２列以上有する必要がある。すなわち、図１に示す環状の凹凸形状部１１１は、少なくとも略Ｉ型を呈する領域を２列以上有すれば、最低限必要な剛性を得ることができる。好ましくは、環状の凹凸形状部１１１の領域の面積は平面部１０４ｃの面積の４０％以上となるように形成される。このときの略I型の配置方法は，例えば略I型が２列を有する場合，幅方向へ略I型を1個と1個を連続的に配置して2列としても良いし、幅方向へ略I型が0.5個，1個，0.5個を連続的に配置することで計2列としても良い。【0123】
従来の鋼製のフロントフロアパネルの板厚は０．６５ｍｍ程度である。本発明に係るフロントフロアパネル１１０は、平面部１０４ｃに環状の凹凸形状部１１１を有するために高い剛性を有することから、板厚を０．５５ｍｍ程度に薄くしても、追加の剛性部材を用いる必要がなく、従来のフロントフロアパネルと同等の剛性を有する。【0124】
フロントフロアパネル１１０では、プレス工程の成形下死点で凹凸形状部１１１を成形するが、凹凸形状部１１１を平面部１０４ｃの全部ではなく一部に形成するので、プレス成形時に必要な成形荷重が極めて高くなることを防止し、プレス工程の成形下死点で凹凸形状部１１１を成形することができるので、凹凸形状部１１１を有するフロントフロアパネル１１０を効率よく生産できる。【0125】
さらに、フロントフロアパネル１１０は、凹凸形状部１１１を平面部１０４ｃの外縁部１０４ｆを含む環状の領域に形成するので、凹凸形状部１１１を形成されたフロントフロアパネル１１０に剛性に異方性がないことから、所望の剛性や音振動特性を確実に得られる。【実施例1】
【0126】
本発明を、実施例を参照しながら、具体的に説明する。本実施例では、本発明を鋼板に適用するが、これに限らず上述したアルミニウムをはじめとして本技術分野で知られたいずれの材料に適用することもできる。したがって、例えば本発明をアルミニウム合金板へ適用した場合にも本発明の効果は奏するが、鋼板に適用した場合と同様である。このため、アルミニウム合金板へ適用した場合の説明を省略する。【0127】
図１３Ａは、図１に示すフロントフロアパネル１１０の平面部１０４ｃの縁（図１，１３Ａ中のハッチング部）に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＸを示す説明図であり、図１３Ｂは、平面部１０４ｃの中央（図１のハッチング部を除く部分、図１３Ｂ中のハッチング部）に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＹを示す説明図であり、図１３Ｃは、平面部１０４ｃの縁に凹凸形状部１１１をC字状に形成した解析モデルZを示す説明図である。【0128】
図１３Ａ〜図１３Ｃに示す解析モデルＸ〜Ｚが、以下に列記の条件で、解析された。解析モデルＸ〜Ｚの板厚：０．５５ｍｍ
解析モデルＸ〜Ｚに形成した凹凸形状部１１１の面積：いずれも平面部１０４ｃの４３％
解析モデルＸ〜Ｚに形成した凹凸形状部１１１の形状：図３に示す凹凸形状部２０
解析モデルＸ〜Ｚの凹凸形状１１１： Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１、θ１＝θ２＝３０°、Ｈ１＝Ｈ２＝１．１ｍｍ、単位領域の一辺の長さＬ＝１６．１ｍｍ（図４，１２より求めることができる）
解析モデルＸ，Ｚでは、形成した凹凸形状部１１１の幅は、Ｗ１＝３６ｍｍ（略Ｉ型が２列）、Ｗ４＝７２ｍｍ（略Ｉ型が４列）とした。また、解析モデルＹは、平面部１０４ｃの中央へＷ２＝１４６ｍｍ，Ｗ３＝３４０ｍｍである範囲に形成した。
【0129】
解析方法及び評価項目：静的陰解法（ＦＥＭ）による、図１中の丸囲み数字１の方向へのねじり剛性、及び、丸囲み数字２の方向へのねじり剛性を評価した。以下の評価も同様に行った。【0130】
図１４は、解析モデルＸ〜Ｚについて凹凸形状部を環状に形成することの有効性を示すグラフである。【0131】
図１４のグラフに示すように、環状の領域に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＸのねじり剛性が、ねじり方向によらず、最も高かった。平面部１０４ｃの中央に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＹのねじり剛性が最も低く、平面部１０４ｃにＣ字状に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＺのねじり剛性は、解析モデルＸと解析モデルＹの中間であった。【0132】
解析モデルＸのねじり剛性は、解析モデルＹのねじり剛性に比べて図１中の丸囲み数字１の方向で１６％高く、丸囲み数字２の方向で２４％高かった。【0133】
これに対し、解析モデルＺのねじり剛性は、解析モデルＹのねじり剛性に比べて丸囲み数字１の方向で５％高く、丸囲み数字２の方向で１６％高かったものの、解析モデルＸより不芳であり、解析モデルＸのねじり剛性は、解析モデルＺのねじり剛性に比べて丸囲み数字１の方向で１０％高く、丸囲み数字２の方向で７％高かった。【0134】
図１４のグラフに示すように、解析モデルＸは、丸囲み数字１の方向、及び丸囲み数字２の方向のいずれの方向についても、解析モデルＹ，Ｚを上回るねじり剛性を有しており、凹凸形状部１１１を平面部１０４ｃの縁を含んで環状に形成することが有効であることが示される。【実施例2】
【0135】
フロントフロアパネル１１０の平面部１０４ｃの縁（図１，１３Ａ中のハッチング部）に凹凸形状部１１１を形成した略I型が２列で構成された解析モデルＸと、略Ｉ型が１列で構成された解析モデルＸ−１と、略Ｉ型が３列で構成された解析モデルＸ−３とを比較した。拘束条件やねじり方向は実施例１と同じとした。解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３の詳細な条件を示す。【0136】
解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３の板厚：０．５５ｍｍ解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３に形成した凹凸形状部１１１の面積：いずれも平面部１０４ｃの４３％
解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３の凹凸形状１１１： Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１
解析モデルＸ、Ｘ−１の凹凸形状１１１の高さ：Ｈ１＝Ｈ２＝１．１ｍｍ
解析モデルＸ−３の凹凸形状１１１の高さ：Ｈ１＝Ｈ２＝０．７５ｍｍ
（略Ｉ型が３列の場合，成形性の観点からＨ１＝Ｈ２＝１．１ｍｍを形成することが困難であると考えられるため，凹凸形状の例１で示されているθ１＝θ２＝３０°となる高さとした）
解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３の概略形状：図１の解析モデルＸと同様に形成する幅Ｗ１＝３６ｍｍ
図１６は、解析モデルＸ，Ｘ−１，Ｘ−３のねじり剛性の解析結果を示すグラフである。
【0137】
図１６のグラフに示すように、解析モデルＸ（２個のＩ型）のねじり剛性が最も高くなった。解析モデルＸ−１（１個のＩ型）が低い理由は、異方性が高くなるため、平板と同程度のねじり剛性になる方向が存在するためである。一方、解析モデルＸ−３（３個のＩ型）のねじり剛性が解析モデルＸ（２個のＩ型）に比べて低い理由は、Ｘ−３の凹凸の高さ（Ｈ１とＨ２）がＸに比べて低いため、断面二次モーメントが低下するためである。このように、Ｉ型の数が増加することに伴って凹凸形状部１１１の高さが低くなるため、２個のＩ型で構成された解析モデルＸが最もねじり剛性が高くなった。【実施例3】
【0138】
板厚が０．５５ｍｍのフロントフロアパネルであって、Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１、θ１＝θ２＝３０°、幅方向に含まれる略Ｉ型の数を２個として凹凸形状部１１１を形成した平面部１０４ｃの縁の幅を、２４，３６，４８ｍｍとしたフロントフロアパネルと、凹凸形状部１１１を形成しない板厚０．６５ｍｍのフロントフロアパネルについて、実施例１と同様にねじり剛性を解析した。【0139】
図１５Ａは、凹凸形状部の幅と、フロントフロアパネルの、丸囲み数字１の方向へのねじり剛性との関係を示すグラフである。図１５Ｂは、凹凸形状部の幅と、フロントフロアパネルの、丸囲み数字２の方向へのねじり剛性との関係を示すグラフである。【0140】
図１５Ａ及び図１５Ｂにグラフで示すように、幅を３２ｍｍ以上（平面部１０４ｃの４０％以上）とすること、すなわち、フロントフロアパネル１１０の平面部１０４ｂの幅方向に対して略Ｉ型を呈する領域を２列並列させることによって、フロントフロアパネルの板厚を０．１ｍｍ減肉して０．５５ｍｍに低減できることがわかる。【実施例4】
【0141】
図１７Ａは、図１に示すフロントフロアパネル１１０の平面部１０４ｃの縁（図１，１７Ａ中のハッチング部）に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＣを示す説明図である。図１７Ｂは、図１に示すフロントフロアパネル１１０の平面部１０４ｃの縁及び中央（図１７Ｂ中のハッチング部）に凹凸形状部１１１を形成した解析モデルＤを示す説明図である。【0142】
図１７Ａに示す解析モデルＣは、図２Ｃに示すように平板状部の一部の領域に直線状に形成された凹凸形状部１１１−２が、環状の凹凸形状部１１１とつながっているモデルであり、解析モデルＤはつながっていないモデルである。【0143】
解析モデルＣ，Ｄを解析モデルＸと比較した。拘束条件やねじり方向は実施例３，４と同様である。【0144】
以下に解析モデルＣ，Ｄ，Ｘの詳細を示す。解析モデルＣ，Ｄ，Ｘの板厚：０．５５ｍｍ
解析モデルＸに形成した凹凸形状部１１１の面積：平面部１０４ｃの４３％
解析モデルＣ，Ｄに形成した凹凸形状部１１１の面積：いずれも平面部１０４ｃの４８％
解析モデルＣ，Ｄ，Ｘの凹凸形状１１１： Ａ：Ｂ：Ａ＝１：１：１，θ１＝θ２＝３０°、Ｈ１＝Ｈ２＝１．１ｍｍ
解析モデルＣ，Ｄ，Ｘの凹凸形状部１１１の概略形状：図４参照
凹凸形状部１１１を形成する幅Ｗ１：３６ｍｍ（略Ｉ型が２列），Ｗ５＝８０ｍｍ
図１８は、解析モデルＣ、Ｄ、Ｘのねじり剛性の解析結果を示すグラフである。
【0145】
図１８のグラフに示すように、解析モデルＣ、Ｄの丸２のねじり剛性は、解析モデルXのねじり剛性よりも1〜2%程度向上する。これは直線状に形成された凹凸形状部１１１−２の延在する方向が丸２のねじり剛性を高める方向であるためと考えられる。