(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132520
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】パネル構造
(51)【国際特許分類】
F16B 5/02 20060101AFI20240920BHJP
F16B 5/04 20060101ALI20240920BHJP
F16B 5/08 20060101ALI20240920BHJP
F16B 11/00 20060101ALI20240920BHJP
B32B 3/30 20060101ALI20240920BHJP
【FI】
F16B5/02 G
F16B5/04 A
F16B5/08 A
F16B5/08 Z
F16B11/00 B
F16B11/00 D
B32B3/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023043317
(22)【出願日】2023-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(72)【発明者】
【氏名】神内 直寛
【テーマコード(参考)】
3J001
3J023
4F100
【Fターム(参考)】
3J001FA03
3J001GA01
3J001GA06
3J001GB01
3J001HA04
3J001HA10
3J001JA10
3J001JD04
3J001JD11
3J001JD12
3J001KA19
3J023EA01
3J023EA02
3J023FA01
3J023GA01
4F100BA02
4F100BA10A
4F100BA10B
4F100DD04A
4F100DD05B
4F100JK07A
(57)【要約】
【課題】パネル構造において、製造性を向上させる。
【解決手段】パネル構造11は、離れて対向した状態で端部14及び端部16同士が接合される一対の面材12及び面材13を備えている。一方の面材12には、切り起こした板ばね21が形成されており、板ばね21が他方の面材13に接触して弾性変形した状態で一対の面材12及び面材13が接合される。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
離れて対向した状態で端部同士が接合される一対の面材を備え、
一方の前記面材には、切り起こした板ばねが形成されており、前記板ばねが他方の前記面材に接触して弾性変形した状態で一対の前記面材が接合されることを特徴とするパネル構造。
【請求項2】
互いに接触する前記板ばね及び他方の前記面材は、一方に凸部が形成され、他方に前記凸部と嵌まり合う凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のパネル構造。
【請求項3】
前記凹部は、厚さ方向から見て前記板ばねが弾性変形するときの軌道に沿って延びていることを特徴とする請求項2に記載のパネル構造。
【請求項4】
前記板ばねは、面方向から見て基端部を一方の前記面材に対して直角に曲げ、先端部を前記基端部に対して鈍角に曲げて形成されているか、面方向から見て前記基端部を一方の前記面材に対して鈍角に曲げ、前記先端部を前記基端部に対して鈍角に曲げて形成されているか、面方向から見て前記基端部に対して前記先端部をU字状に折り返して形成されているかの少なくとも一つであることを特徴とする請求項1に記載のパネル構造。
【請求項5】
一方の前記面材には、複数の前記板ばねが形成されており、複数の前記板ばねが単一の方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載のパネル構造。
【請求項6】
一方の前記面材には、複数の前記板ばねが形成されており、複数の前記板ばねが複数の方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載のパネル構造。
【請求項7】
前記板ばねは、先端側にスリットが形成され、複数に分割されていることを特徴とする請求項1に記載のパネル構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パネル構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に記載されたパネル構造は、いわゆるサンドイッチパネルであり、蜂の巣状に形成されたコア材の両側に二枚の面材を貼り合わせることで、軽量、高強度、高剛性の構造体としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
サンドイッチパネルの場合、コア材に面材を接着させているため製造性が悪い。
本発明の目的は、パネル構造において、製造性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係るパネル構造は、離れて対向した状態で端部同士が接合される一対の面材を備えている。一方の面材には、切り起こした板ばねが形成されており、板ばねが他方の面材に接触して弾性変形した状態で一対の面材が接合される。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、一対の面材を接合するだけで、他方の面材に板ばねが押し付けられ、摩擦力によって一体化する構造なので、製造性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図12】押圧前の一対の面材の断面を示す図である。
【
図14】押圧後の一対の面材の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0009】
《第一実施形態》
《構成》
以下の説明では、互いに直交する三方向を、縦方向、幅方向、及び厚さ方向とする。
図1は、第一実施形態のパネル構造11を示す図である。
ここでは、パネル構造11を分解した状態を示している。パネル構造11は、面材12と、面材13と、を備えている。面材12及び面材13は、金属製でプレス加工によって成形されている。材料は、金属に限定されるものではなく、樹脂でもよい。
【0010】
面材12は、縦方向及び幅方向に沿った平板状で、厚さ方向から見て略方形に形成されている。面材12は、幅方向における両側の端部14が厚さ方向の内側に向かって直角に折り曲げられていて、縦方向から見ると厚さ方向の内側に向かって開いたコ字状に形成されている。端部14には、幅方向に貫通し、縦方向に等間隔に離れた三つの貫通穴15が形成されている。面材12の中央には、抜き加工と曲げ加工を組み合わせた切り起こしによって板ばね21が形成されおり、切り起こした部分は開口部22となる。
面材13は、縦方向及び幅方向に沿った平板状で、厚さ方向から見て略方形に形成されている。面材13は、幅方向における両側の端部16が厚さ方向の内側に向かって直角に折り曲げられていて、縦方向から見ると厚さ方向の内側に向かって開いたコ字状に形成されている。端部16には、幅方向に貫通し、縦方向に等間隔に離れた三つの貫通穴17が形成されている。端部16同士における幅方向の内側寸法は、端部14同士における幅方向の外側寸法に対応している。
【0011】
図2は、面材12の断面を示す図である。
ここでは、幅方向の中心を通り、縦方向及び厚さ方向に沿った断面を示している。板ばね21は、基端部23と、先端部24と、を備えている。基端部23は、面材12に対して直角に曲げられ、先端部24は、基端部23に対して鈍角に曲げられている。
図3は、押圧前の面材12及び面材13を示す図である。
図4は、押圧前の面材12及び面材13の断面を示す図である。
ここでは、面材12と面材13とを重ね合わせ、厚さ方向に押圧する前の初期状態を示している。先端部24の先端だけが面材13の内周面に接触した位置では、面材12と面材13との重ね合わせが不十分であり、幅方向から見て貫通穴15と貫通穴17も一致しない。
【0012】
図5は、押圧後の面材12及び面材13を示す図である。
図6は、押圧後の面材12及び面材13の断面を示す図である。
ここでは、面材12と面材13とを重ね合わせ、厚さ方向に押圧した後の状態を示している。板ばね21の弾性力Fpに抗して面材13が押し込まれ、板ばね21が弾性変形して先端部24の略全面が面材13の内周面に接触したときに、幅方向から見て貫通穴15と貫通穴17とが一致し、面材12と面材13との重ね合わせが完了する。このとき、面材12と面材13とは離れて対向している。この状態で、貫通穴15及び貫通穴17に、ボルトナットやリベット等を挿入し、締結することで、面材12及び面材13が接合される。なお、締結具を用いた接合に限らず、溶接や接着による接合でもよい。
【0013】
このように、面材13の内周面に板ばね21の先端部24が押し付けられ、先端部24と面材13との間には、板ばね21の弾性力Fpに応じた摩擦力Ffが作用する。この摩擦力Ffによって面材12及び面材13が疑似的に一体化する。
図7は、曲げ剛性について説明した図である。
ここでは、パネル構造11を縦方向から見た状態を模式的に示している。図中の(a)は、曲げモーメントMが作用していない状態を示している。図中の(b)は、曲げモーメントMが作用した状態を示している。曲げモーメントMが作用しても、板ばね21が面材13に接触した状態を維持するため、板ばね21が踏ん張ることで面材13の湾曲が抑制される。なお、厚さ方向の荷重については、板ばね21の主に基端部23によって支持され、面材12及び面材13を互いにスライドさせる剪断方向の荷重に対しては、板ばね21と面材13との摩擦力Ffによって支持される。
【0014】
《作用効果》
次に、第一実施形態の主要な作用効果について説明する。
パネル構造11は、離れて対向した状態で端部14及び端部16同士が接合される一対の面材12及び面材13を備えている。一方の面材12には、切り起こした板ばね21が形成されており、板ばね21が他方の面材13に接触して弾性変形した状態で一対の面材12及び面材13が接合されている。これにより、一対の面材12及び面材13を重ね合わせて接合するだけで、他方の面材13に板ばね21が押し付けられ、摩擦力Ffによって一体化する構造なので、製造性が向上する。
【0015】
板ばね21は、面方向から見て基端部23を一方の面材12に対して直角に曲げ、先端部24を基端部23に対して鈍角に曲げて形成されている。これにより、板ばね21を容易に形成することができる。
次に、比較例について説明する。
ここでは、比較例としてコア材を一対の面材で挟み込んだサンドイッチパネルについて説明する。コア材は、蜂の巣状に形成されたハニカム構造であり、コア材の両側に、一対の面材を接着剤で貼り合わせてある。このようなサンドイッチパネルは、軽量、高強度、高剛性の構造体となるが、コア材に面材を接着させているため製造性が悪く、改善の余地があった。
【0016】
《第二実施形態》
《構成》
第二実施形態は、板ばね21及び面材13の他の態様を示したものであり、それ以外の構成については前述した第一実施形態と同様であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8は、第二実施形態のパネル構造11を示す図である。
図9は、面材13の断面を示す図である。
ここでは、幅方向の中心を通り、縦方向及び厚さ方向に沿った断面を示している。面材13の内周面には、厚さ方向の内側に向かって凸となり、厚さ方向から見て略円形状の凸部31が形成されている。凸部31は、ダボ出し加工であり、外周面を見ると厚さ方向の内側に向かって凹となる。
【0017】
図10は、面材12の断面を示す図である。
ここでは、幅方向の中心を通り、縦方向及び厚さ方向に沿った断面を示している。板ばね21の先端部24には、面材13の凸部31と嵌まり合う凹部32が形成されている。凹部32は、先端部24を面直角方向に貫通した貫通穴であり、厚さ方向から見て板ばね21が弾性変形するときの軌道に沿って延びている。
図11は、押圧前の面材12及び面材13を示す図である。
図12は、押圧前の面材12及び面材13の断面を示す図である。
ここでは、面材12と面材13とを重ね合わせ、厚さ方向に押圧する前の初期状態を示している。先端部24の先端だけが面材13の内周面に接触した位置では、面材12と面材13との重ね合わせが不十分であり、凸部31と凹部32とはまだ嵌まり合っていない。
【0018】
図13は、押圧後の面材12及び面材13を示す図である。
図14は、押圧後の面材12及び面材13の断面を示す図である。
図中の(a)は、面材12と面材13とを重ね合わせ、厚さ方向に押圧した後の状態を示している。図中の(b)は、嵌まり合った凸部31及び凹部32を拡大して示したものである。板ばね21の弾性力Fpに抗して面材13が押し込まれ、板ばね21が弾性変形して先端部24の略全面が面材13の内周面に接触したときに、凸部31と凹部32とが嵌まり合い、面材12と面材13との重ね合わせが完了する。
このように、面材13の内周面に板ばね21の先端部24が押し付けられ、先端部24と面材13との間には、板ばね21の弾性力Fpに応じた摩擦力Ffが作用する。この摩擦力Ffによって面材12及び面材13が疑似的に一体化する。また、凸部31と凹部32とが嵌まり合うことで、主に幅方向の位置が規制される。
その他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。
【0019】
《作用効果》
次に、第二実施形態の主要な作用効果について説明する。
互いに接触する板ばね21及び面材13は、面材13に凸部31が形成され、板ばね21に凸部31と嵌まり合う凹部32が形成されている。これにより、面材12及び面材13を重ね合わせると、凸部31と凹部32とが嵌まり合い、面材12及び面材13がずれにくくなる。
凹部32は、厚さ方向から見て板ばね21が弾性変形するときの軌道に沿って延びている。これにより、板ばね21の弾性変形を阻害することなく、凸部31と凹部32とをスムーズに嵌め合わせることができる。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
【0020】
《変形例》
第二実施形態では、面材13に凸部31を形成し、板ばね21の先端部24に凹部32を形成する構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、板ばね21の先端部24に凸部31を形成し、面材13に凹部32を形成してもよい。
第二実施形態では、凸部31及び凹部32を一つだけ設ける構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、凸部31及び凹部32を複数設ける構成としてもよい。
【0021】
《第三実施形態》
《構成》
第三実施形態は、板ばね21の他の態様を示したものであり、それ以外の構成については前述した第一実施形態と同様であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図15は、第三実施形態の板ばね21を示す図である。
図中の(a)では、第一実施形態で示したように、面方向から見て基端部23を一方の面材12に対して直角に曲げ(θ1=90度)、先端部24を基端部23に対して鈍角に曲げて形成されている(θ2>90度)。図中の(b)では、面方向から見て基端部23を一方の面材12に対して鈍角に曲げ(θ1>90度)、先端部24を基端部23に対して鈍角に曲げて形成されている(θ2>90度)。図中の(c)では、面方向から見て基端部23に対して先端部24をU字状に折り返して形成されている。板厚が共通である場合、(a)の形式が最も剛性が高く、(c)の形式が最も剛性が低い。したがって、求められる剛性に応じて任意の形式を選択する。
その他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。
【0022】
《作用効果》
次に、第三実施形態の主要な作用効果について説明する。
板ばね21は、少なくとも以下の一つである。まず、面方向から見て基端部23を一方の面材12に対して直角に曲げ、先端部24を基端部23に対して鈍角に曲げて形成されている。また、面方向から見て基端部23を一方の面材12に対して鈍角に曲げ、先端部24を基端部23に対して鈍角に曲げて形成されている。また、面方向から見て基端部23に対して先端部24をU字状に折り返して形成されている。これにより、求められる剛性に応じて任意の形式を選択することができる。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
【0023】
《第四実施形態》
《構成》
第四実施形態は、複数の板ばね21を設ける場合の態様を示したものであり、それ以外の構成については前述した第一実施形態と同様であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図16は、第四実施形態の板ばね21を示す図である。
図中の(a)は、全ての板ばね21を単一の方向に沿って配列した状態を示している。具体的には、板ばね21の先端を縦方向の一方に向けてあり、且つ板ばね21を千鳥配置にしてある。板ばね21は、主に短手方向の曲げに対して高い剛性を発揮するため、この配列では、幅方向の曲げに対して強くなる。
【0024】
図中の(b)は、板ばね21を互いに直交する二方向に配列した状態を示している。具体的には、板ばね21の先端を縦方向の一方に向けたものと、幅方向の一方に向けたものとを千鳥配置にしてある。この配列では、幅方向の曲げ及び縦方向の曲げに対して強くなる。
図中の(c)では、板ばね21の先端を120度ずつ異なる三方向を向けてあり、厚さ方向から見て板ばね21を六角形状に配置してある。この配列では、120度ずつ異なる三方向の曲げに対して強くなる。
その他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。
【0025】
《作用効果》
次に、第四実施形態の主要な作用効果について説明する。
一方の面材12には、複数の板ばね21が形成されており、複数の板ばね21が単一の方向に沿って配列されている。これにより、製造性が向上する。
一方の面材12には、複数の板ばね21が形成されており、複数の板ばね21が複数の方向に沿って配列されている。これにより、複数の方向に対する曲げ剛性が向上する。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
【0026】
《第五実施形態》
《構成》
第五実施形態は、板ばね21の他の態様を示したものであり、それ以外の構成については前述した第一実施形態と同様であるため、共通する部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
図17は、第五実施形態の板ばね21を示す図である。
ここでは、板ばね21を幅広にし、その先端側に四つのスリット41を形成して、五つに分割している。スリット41は、先端部24だけではなく、基端部23にまで到達している。
その他の構成については、前述した第一実施形態と同様である。
【0027】
《作用効果》
次に、第五実施形態の主要な作用効果について説明する。
板ばね21は、先端側にスリット41が形成され、複数に分割されている。これにより、複数に分割されたばね片は、夫々が独立して弾性変形することができるので、剛性が強くなり過ぎることを抑制できる。また、ベンダーや複合機での曲げ加工を行なう際に、一度の曲げ加工で済むため、工数の増大を抑制できる。
共通した構成によってもたらされる他の作用効果については、前述した第一実施形態と同様である。
【0028】
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
【符号の説明】
【0029】
11…パネル構造、12…面材、13…面材、14…端部、15…貫通穴、16…端部、17…貫通穴、21…板ばね、22…開口部、23…基端部、24…先端部、31…凸部、32…凹部、41…スリット