外装面板及外装面板的制造方法转让专利

申请号 : CN201780079447.4

文献号 : CN110114208A

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 白神聪中泽嘉明清水信孝

申请人 : 日本制铁株式会社

摘要 :

该外装面板具备具有曲面部的金属板、树脂结构体和片材构件,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将上述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将上述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部,上述顶面与上述金属板的曲面部密合地接合,所述片材构件与上述树脂结构体的上述基部接合,且由树脂或纸形成,其中,上述片材构件的拉伸弹性模量E(N/mm2)与厚度t(mm)的关系满足下述(1)式。4.0(N·mm)

权利要求 :

1.一种外装面板,其具备:

具有曲面部的金属板;

树脂结构体,其具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将所述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将所述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部,所述顶面与所述金属板的曲面部密合地接合;和片材构件,其与所述树脂结构体的所述基部接合,由树脂或纸形成,其中,所述片材构件的拉伸弹性模量E与厚度t的关系满足下述(1)式,所述拉伸弹性模量E的2

单位为N/mm,所述厚度t的单位为mm,

4.0(N·mm)

2.根据权利要求1所述的外装面板,其中,所述筒体的中心轴方向的长度h、所述顶面的当量圆直径r及所述片材构件的厚度t的关系满足下述(2)式~(4)式,所述长度h、所述顶面的当量圆直径r、所述片材构件的厚度t的单位为mm,

5t

5t

0.2

3.根据权利要求1或权利要求2所述的外装面板,其中,所述顶面从所述筒体的所述中心轴方向观察到的形状为圆形,并且被交错配置。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的外装面板,其中,所述顶面从所述筒体的所述中心轴方向观察到的形状为六边形,并且以相互空开一定的间隔的稠密状配置。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的外装面板,其中,所述多个顶面的面积的总和大于所述基部的面积。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的外装面板,其中,所述曲面部为沿着所述金属板的板面上的第1方向的截面和沿着与所述第1方向正交的第2方向的截面这两者弯曲的部分。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的外装面板,其中,在所述金属板的设置有树脂结构体和片材构件的部位中,所述筒体的所述中心轴方向与该所述筒体的接合位置处的所述金属板的法线方向的相对角度为5°以内。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的外装面板,其中,在所述片材构件中的没有与所述树脂结构体的所述基部接触的部位处形成有孔。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的外装面板,其中,所述外装面板为汽车用面板。

10.权利要求1至权利要求9中任一项所述的外装面板的制造方法,其具备下述工序:使树脂结构体的基部的整面与由树脂或纸形成的片材构件密合地贴合的第一贴合工序,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将所述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将所述筒体各自的另一个端部彼此连结的所述基部;和使贴合了所述片材构件的所述树脂结构体的所述顶面的整面与具有曲面部的金属板密合地贴合的第二贴合工序。

11.根据权利要求10所述的外装面板的制造方法,其中,在所述第一贴合工序中,将所述片材构件铺设在平面上后,在所述片材构件上贴合所述树脂结构体的基部。

12.根据权利要求10或11所述的外装面板的制造方法,其中,在贴合于所述金属板上的所述片材构件上涂布粘接剂。

13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的外装面板的制造方法,其中,在所述片材构件中的没有与所述树脂结构体的所述基部接触的部位处形成孔。

14.权利要求1至权利要求9中任一项所述的外装面板的制造方法,其具备下述工序:将树脂结构体的基部的整面与由树脂或纸形成的片材构件密合地贴合而得到的复合结构体的顶面与具有曲面部的金属板相对地配置的工序,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将所述筒体各自的一个端部盖住的所述顶面、及将所述筒体各自的另一个端部彼此连结的所述基部;和将所述复合结构体按照所述顶面的整面与所述金属板密合的方式与所述金属板贴合的贴合工序。

15.根据权利要求14所述的外装面板的制造方法,其中,在贴合于所述金属板上的所述片材构件上涂布粘接剂。

16.根据权利要求14或15所述的外装面板的制造方法,其中,在所述片材构件中的没有与所述树脂结构体的所述基部接触的部位处形成孔。

说明书 :

外装面板及外装面板的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及外装面板及外装面板的制造方法。
[0002] 本申请基于2016年12月27日在日本申请的特愿2016-252351号而主张优先权,并将其内容援引于此。

背景技术

[0003] 为了改善燃料费而要求汽车的轻量化。由于汽车的骨架构件被要求碰撞安全性,因此正在尝试通过将所应用的钢板高强度化并且降低钢板的板厚来减少钢的使用量。另一方面,配置于汽车的车体表面的汽车用面板被要求拉伸刚性(panel rigidity)。拉伸刚性取决于所应用的钢板的杨氏模量和板厚。钢板的杨氏模量与强度无关,大体上一定。因此,若以轻量化为目的而减少汽车用面板的钢板的板厚,则拉伸刚性降低。若汽车用面板的拉伸刚性降低,则会因施加比较小的外力而简单地凹陷,显著损害汽车的外观。由于这些情况,要求轻量且拉伸刚性优异的汽车用面板。
[0004] 在专利文献1中,记载了一种通过在两块金属板之间夹持树脂结构体而提高了刚性的板材(以下,有时将该板材称为复合结构板)。构成专利文献1的复合结构板的树脂结构体具有从基部的表面形成有多个中空状的凸部的结构,在基部的背面热熔融粘合有第1金属板,在凸部的顶面热熔融粘合有第2金属板。
[0005] 另外,在专利文献2中,记载了一种通过在第1、第2金属板之间夹持树脂结构体并用粘接剂进行贴合而提高了刚性的复合结构板。在专利文献2的复合结构板中,筒状的立状体被各金属板夹持而形成密闭区间,密闭空间的空气压超过一个大气压。
[0006] 像这样,在专利文献1、2中,记载了一种通过在两块金属板之间夹持树脂结构体而轻量且刚性优异的复合结构板。记载了这些复合结构板可以作为轻量且拉伸刚性优异的汽车用面板来使用。
[0007] 另外,在专利文献3中记载了一种层叠结构面板,其中,通过与金属制的面板的汽车内部侧表面一体化而设置的树脂制的棱而提高了面板的拉伸刚性。
[0008] 但是,由于汽车用面板从设计性的观点出发具有复杂的形状,因此大多情况下将板材成形为所期望的形状。例如,有沿着第1方向弯曲、进而沿着与第1方向交叉的第2方向也弯曲的汽车用面板。另外,特别是具有复杂形状的汽车用面板也有具有沿着第1方向的弯曲方向和沿着第2方向的弯曲方向被设定为彼此相反方向的鞍型形状的情况。若想要对这样的汽车用面板应用之前例示的专利文献1、2中记载的技术,则会通过成形时的变形,因树脂结构体的形状的歪斜、剥离而产生金属板与树脂结构体间的间隙、金属板的皱褶及弯折。换而言之,汽车用面板有可能因成形而损坏。其结果是,汽车用面板变得无法维持拉伸刚性。另外,由于复合结构板自身的刚性变高,因此难以成形为所期望的形状。另外,成形的结果是,有可能树脂结构体的凹凸形状被转印到外侧的金属板上,显著损害外观。
[0009] 专利文献3的层叠结构体在金属制的面板的内侧贴合树脂制的棱来提高拉伸刚性。但是,由于成为棱的垫板的金属板没有被接合,棱没有被增强,因此专利文献3的层叠结构体整体的拉伸刚性不过稍微提高。即,专利文献3的层叠结构体对于应用于汽车外板用的面板而言拉伸刚性不足。另外,难以将棱沿着面板的复杂形状来进行加工,在尺寸精度低的情况下,有可能在面板中产生大的皱褶或歪斜,显著损害外观。
[0010] 上述的问题并不限于汽车的外装面板,在航空器等的外装面板中也同样存在。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1:日本特开2015-189146号公报
[0014] 专利文献2:日本专利第5808637号公报
[0015] 专利文献3:日本专利第5350918号公报

发明内容

[0016] 发明所要解决的课题
[0017] 本发明是鉴于上述情况而进行的,课题是提供具有复杂形状、并且拉伸刚性优异的外装面板。另外,本发明的课题是提供即使是具有复杂形状的情况下、也不会损害外观品质而能够发挥高的拉伸刚性的外装面板的制造方法。
[0018] 用于解决课题的手段
[0019] 用于解决上述课题的本发明的主旨如下所述。
[0020] [1]本发明的第一方案为一种外装面板,其具备具有曲面部的金属板、树脂结构体和片材构件,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将上述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将上述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部,上述顶面与上述金属板的曲面部密合地接合,所述片材构件与上述树脂结构体的上述基部接合,且由树脂或纸形成,其中,上述片材构件的拉伸弹性模量E(N/mm2)与厚度t(mm)的关系满足下述(1)式。
[0021] 4.0(N·mm)
[0022] [2]根据上述[1]所述的外装面板,其中,上述筒体的中心轴方向的长度h(mm)、上述顶面的当量圆直径r(mm)及上述片材构件的厚度t(mm)的关系也可以满足下述(2)式~(4)式。
[0023] 5t
[0024] 5t
[0025] 0.2
[0026] [3]根据上述[1]或[2]所述的外装面板,其中,上述顶面也可以从上述筒体的上述中心轴方向观察到的形状为圆形,并且被交错配置。
[0027] [4]根据上述[1]或[2]所述的外装面板,其中,上述顶面也可以从上述筒体的上述中心轴方向观察到的形状为六边形,并且以相互空开一定间隔的稠密状配置。
[0028] [5]根据上述[1]~[4]中任一项所述的外装面板,其中,上述多个顶面的面积的总和也可以大于上述基部的面积。
[0029] [6]根据上述[1]~[5]中任一项所述的外装面板,其中,上述曲面部也可以是沿着上述金属板的板面上的第1方向的截面和沿着与上述第1方向正交的第2方向的截面这两者弯曲的部分。
[0030] [7]根据上述[1]~[6]中任一项所述的外装面板,其中,在上述金属板的设置有树脂结构体和片材构件的部位中,上述筒体的上述中心轴方向与该上述筒体的接合位置处的上述金属板的法线方向的相对角度也可以为5°以内。
[0031] [8]根据上述[1]~[7]中任一项所述的外装面板,其中,也可以在上述片材构件中的没有与上述树脂结构体的上述基部接触的部位处形成孔。
[0032] [9]上述[1]~[8]中任一项所述的外装面板也可以为汽车用面板。
[0033] [10]本发明的第二方案为上述[1]~[9]中任一项所述的外装面板的制造方法,其中,具备下述工序:将树脂结构体的基部的整面与由树脂或纸形成的片材构件密合地贴合的第一贴合工序,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将上述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将上述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部;和使贴合了上述片材构件的上述树脂结构体的上述顶面的整面与具有曲面部的金属板密合地贴合的第二贴合工序。
[0034] [11]根据上述[10]所述的外装面板的制造方法,其中,在上述第一贴合工序中,也可以将上述片材构件铺设在平面上,然后使上述树脂结构体的基部与上述片材构件贴合。
[0035] [12]根据上述[10]或[11]所述的外装面板的制造方法,其中,也可以在贴合于上述金属板上的上述片材构件上涂布粘接剂。
[0036] [13]根据上述[10]~[12]中任一项所述的外装面板的制造方法,其中,也可以在上述片材构件中的没有与上述树脂结构体的上述基部接触的部位处形成孔。
[0037] [14]本发明的第三方案为上述[1]~[9]中任一项所述的外装面板的制造方法,其中,具备下述工序:将树脂结构体的基部的整面与由树脂或纸形成的片材构件密合地贴合而得到的复合结构体的顶面与具有曲面部的金属板相对地配置的工序,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将上述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将上述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部;和将上述复合结构体按照上述顶面的整面与上述金属板密合的方式与上述金属板贴合的贴合工序。
[0038] [15]根据上述[14]所述的外装面板的制造方法,其中,也可以在贴合于上述金属板上的上述片材构件上涂布粘接剂。
[0039] [16]根据上述[14]或[15]所述的外装面板的制造方法,其中,也可以在上述片材构件中的没有与上述树脂结构体的上述基部接触的部位处形成孔。
[0040] 发明效果
[0041] 在本发明的外装面板中,树脂结构体的多个筒体的顶面沿着金属板的曲面部的形状没有间隙地接合,另外,片材构件与树脂结构体的基部没有间隙地接合。金属板和片材构件以筒体的中心轴方向的长度分离,在其间配置筒体。筒体由于通过在其中心轴方向两侧接合金属板和片材构件而被束缚,因此截面形状变得不易变形。其结果是,筒体变得不易产生中心轴方向的变形或压曲。进而,通过多个筒体的相对位置被金属板和片材构件束缚,从而使筒体的中心轴倾斜的方向的变形也变得不易产生。通过具有这样的结构,能够提高本发明的外装面板的拉伸刚性。
[0042] 进而,本发明者们发现:通过使用E×t3满足规定的范围的片材构件,能够在不损害外装面板的外观的情况下可靠地提高拉伸刚性。即,通过将片材构件的拉伸弹性模量与板厚满足上述(1)式的关系的片材构件与树脂结构体接合,能够提高外装面板的拉伸刚性。
[0043] 进而,通过由树脂或纸构成片材构件,与使用了金属板的情况相比能够谋求外装面板的轻量化。
[0044] 以上是本发明的基本的外装面板构成和效果。
[0045] 以下,对本发明的外装面板的变形例和效果进行叙述。
[0046] 在使树脂结构体的中心轴方向的长度(h)、顶面的当量圆直径(r)及片材构件的厚度(t)的关系满足(2)式~(4)式的情况下,能够制成拉伸刚性更优异的外装面板。需要说明的是,当量圆直径是指顶面的外切圆的直径。
[0047] 另外,在本发明的外装面板中,从容易制作的方面考虑也可以将筒体制成圆形。在筒体被交错配置(staggered arrangement)的情况下,由于各筒体的轴间的距离变得相等,因此在任一方向上均能够发挥高的拉伸刚性。
[0048] 另外,在本发明的外装面板中,在将筒体的顶面制成六边形、并且以稠密状配置(densely packed arrangement)的情况下,由于处于各筒体之间的间隙没有直线性地连续,因此金属板变得不易因来自外部的按压力而折弯,能够发挥高的拉伸刚性。
[0049] 另外,在使多个顶面的面积的总和大于基部的面积的情况下,能够增加金属板与树脂结构体的接合面积。其结果是,能够将金属板与树脂结构体更牢固地接合,能够提高外装面板的拉伸刚性。另一方面,虽然片材构件与树脂结构体的接合面积相对变小,但由于片材构件与树脂结构体在制造外装面板时最先被接合,因此能够自由地选择适宜的接合方法,能够进一步提高接合强度。由于这些情况,不会因片材构件与树脂结构体的接合面积相对变小而产生不良情况。
[0050] 另外,在将金属板的曲面部制成沿着金属板的板面上的第1方向的截面和沿着与第1方向正交的第2方向的截面这两者被弯曲的形状的情况下,能够适宜地作为具有复杂形状的外装面板使用。
[0051] 需要说明的是,在金属面板中,除了曲面部以外,还可以有平面部。
[0052] 另外,在金属板的设置有树脂结构体和片材构件的部位中,筒体的中心轴方向与该筒体的接合位置处的金属板的法线方向的相对角优选为5°以内。原因在于,在相对角为5°以内的情况下,由于大部分的筒体成为没有变形的状态,因此在外装面板的该部位处能够提高拉伸刚性。
[0053] 以上是本发明的外装面板和其效果。
[0054] 接着,对本发明的外装面板的制造方法进行叙述。在本发明的制造方法中,首先,将树脂结构体与片材构件贴合,接着,将贴有片材构件的树脂结构体与具有曲面部的金属面板贴合。由于通过按照这样的顺序进行施工,从而没有作为复合结构体的变形,因此能够在不产生树脂结构体的歪斜、金属板与树脂结构体的剥离、片材构件的大的皱褶及弯折的情况下制造复合结构面板。
[0055] 以上是本发明的基本的外装面板的制造方法和其效果。
[0056] 另外,在本发明的外装面板的制造方法中,在将片材构件铺设在平面上、例如平坦的台上然后将树脂结构体的基部与片材构件贴合的情况下,能够将树脂结构体的基部与片材构件没有间隙地贴合。其结果是,能够提高基部与片材构件的接合强度。
[0057] 另外,在使用纸等容易产生皱褶或破裂的原材料作为片材构件的情况下,也可以在贴合于金属板上的片材构件上涂布粘接剂。由此,能够使片材构件增强或使皱褶固定。

附图说明

[0058] 图1是表示汽车用面板的一个例子的立体图。
[0059] 图2是图1中所示的汽车用面板的部分分解立体图。
[0060] 图3是图1中所示的汽车用面板的部分截面图。
[0061] 图4是表示在汽车的门面板中应用本发明的汽车用面板的例子的示意图。
[0062] 图5A是表示树脂结构体的主要部分的立体图。
[0063] 图5B是表示树脂结构体的主要部分的截面图。
[0064] 图6是表示树脂结构体的一个例子的主要部分的平面图。
[0065] 图7是表示树脂结构体的其它例子的主要部分的平面图。
[0066] 图8是说明汽车用面板的制造方法中的第一贴合工序的示意图。
[0067] 图9是说明汽车用面板的制造方法中的第一贴合工序的示意图。
[0068] 图10是说明汽车用面板的制造方法中的第二贴合工序的示意图。
[0069] 图11是说明汽车用面板的制造方法中的第二贴合工序的示意图。
[0070] 图12是表示片材构件的板厚与拉伸弹性模量的关系的图表。
[0071] 图13是表示树脂结构体的顶面的当量圆直径及片材构件的板厚之比与树脂结构体的筒体的高度及片材构件的板厚之比的关系的图表。

具体实施方式

[0072] 以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中,例示出使用汽车用面板作为外装面板的情况。图1是表示汽车用面板的一个例子的立体图,图2是图1中所示的汽车用面板的部分分解立体图,图3是图1中所示的汽车用面板的部分截面图。
[0073] 图1~图3中所示的汽车用面板1作为汽车的车体的外板被使用。例如,汽车用面板1被应用于门面板、前挡泥板、后挡泥板、后货箱面板、车顶面板、机罩面板等。这些构件是构成车体的外形的构件,具有各种形状的曲面部或平面部组合而成的形状。图1中所示的汽车用面板1将包含曲面部及平面部的部分挑选出来进行表示。即,图1中所示的汽车用面板1具有平面部1a、和与平面部1a邻接的曲面部1b。曲面部1b为沿着图中X方向及Y方向的截面这两者弯曲的部分。图1中所示的曲面部1b被制成金属板2向金属板2侧以凸状膨起的形状,但本发明并不限于此,也可以被制成金属板2向片材构件4侧凹陷的形状。另外,金属板2的形状例如也可以是沿着X方向的弯曲方向和沿着Y方向的弯曲方向被设定为彼此相反方向的鞍型形状。
[0074] 如图1中所示的那样,汽车用面板1成为包含金属板2、树脂结构体3和片材构件4、且树脂结构体3与金属板2接合、片材构件4与树脂结构体3接合的结构。换而言之,成为在金属板2与片材构件4之间夹持有树脂结构体3的结构。另外,如图2中所示的那样,在树脂结构体3中如后述那样具备多个相同高度的筒体11,按照筒体11的顶面12朝向金属板2侧的方式配置。
[0075] 金属板2为构成汽车用面板1的车体外侧面的构件,在汽车用面板1被安装于汽车的车体中时成为构成车体的外形的构件。金属板2可例示出钢板、铝板、铝合金板等。金属板2通过将钢板等平板利用压制成形等进行成形加工而被成形为具有曲面部1b的形状。设置于金属板2上的曲面部1b是如上述那样在图1中沿着图中X方向及Y方向的截面这两者弯曲的部分。在金属板2中除了曲面部1b以外还可以有平面部1a。
[0076] 对金属板2的厚度没有特别限制,在金属板2为钢板的情况下,以往汽车用面板的钢板的板厚为0.6~0.7mm左右,与此相对,从轻量化的观点出发优选为0.5mm以下。另一方面,从确保拉伸刚性的观点出发钢板的板厚优选为0.1mm以上。另外,在金属板2为铝板或铝合金板的情况下,同样地鉴于现状,优选为0.3~1.0mm左右。
[0077] 树脂结构体3如图3中所示的那样,具备在设定贯穿筒体11的中心且沿着其高度方向的中心轴M时中心轴M方向的长度相同的多个筒体11、按照将筒体11各自的一个端部11a盖住的方式闭塞的顶面12、和将筒体11各自的另一个端部11b彼此连结的基部13。而且,如图3中所示的那样,全部的多个顶面12与金属板2没有间隙地接合。另外,在基部13上,没有间隙地接合有片材构件4。
[0078] 在树脂结构体3中,如图5A及图5B中所示的那样,成为筒状的筒体11从基部13的一面13a侧突出、在突出的筒体11的一个端部11a侧配置有顶面12、筒体11被顶面12盖住的结构。另外,在筒体11的另一个端部11b上连接有基部13。由于基部13为了将筒体11彼此连结而位于筒体11的外周侧,因此筒体11的另一个端部11b没有被基部13闭塞,而具有开口部11c。因此,如图5B中所示的那样,在没有接合片材构件4的状态的树脂结构体3中,从基部13的另一面13b侧来看,能够面临筒体11的内部空间。筒体11的开口部11c如图3中所示的那样通过片材构件4与树脂结构体3接合而被闭塞。
[0079] 另外,从中心轴M方向观察开口部11c的形状(以下,有时称为平面形状)为与顶面12的平面形状大致相同或相似形。进而,筒体11的中心轴M方向与基部13的法线方向大致一致。因此,俯视树脂结构体3的筒体11时的顶面12的投影位置与开口部11c大致重叠。该位置关系优选即使是树脂结构体3被配置于金属板2与片材构件4之间的情况下也被原样维持。
[0080] 需要说明的是,本实施方式的汽车用面板1并不限于使树脂结构体3及片材构件4与金属板2的整面贴合,例如也可以是如图4中所示的那样,在汽车的门面板51(金属板)的一部分上贴合有树脂结构体3及片材构件4的方式。在图4中所示的例子中,由于门面板51的缘部51a、特征线51b及增强材料52a、52b、52c的附近拉伸刚性高,因此在除它们以外的区域贴合树脂结构体3及片材构件4来构成汽车用面板。
[0081] 接着,如图6中所示的那样,树脂结构体3的顶面12的俯视形状(从中心轴M方向观察的形状)从易制造性的观点出发优选为圆形。另外,顶面12优选被交错配置。需要说明的是,图6中的树脂结构体3的筒体11的俯视外形状成为与顶面12相同的圆形。
[0082] 如图6中所示的那样,在将顶面12配置成交错配置的情况下,由于各筒体的轴间的距离相等,因此各向异性小,在任一方向上均能够发挥高的拉伸刚性。
[0083] 作为其它例子,如图7中所示的那样,树脂结构体3的顶面12的俯视形状(从中心轴M方向观察的形状)也可以为六边形。该情况的顶面12优选以相互空开一定的间隔的稠密状配置。需要说明的是,图7中所示的树脂结构体的筒体11的俯视外形成为与顶面12相同的六边形。
[0084] 如图7中所示的那样,在将顶面12以稠密状配置的情况下,由于各筒体的轴间的距离相等,因此各向异性小,在任一方向上均能够发挥高的拉伸刚性。进而,由于筒体11彼此之间的间隙没有直线性地连续,因此金属板2变得不易因来自外部的按压力而折弯。
[0085] 树脂结构体3的材质为合成树脂。作为合成树脂,可例示出热固化性树脂(酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等)、热塑性树脂(通用塑料、工程塑料、超级工程塑料)。作为通用塑料,可例示出聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。作为工程塑料,可例示出聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯等。作为超级工程塑料,可例示出PPS、PTFE、PEEK等。
[0086] 片材构件4为由树脂或纸形成的片材状的构件,为比较容易弹性变形的具有挠性的构件。片材构件4如图3中所示的那样,与树脂结构体3的基部13的另一面13b没有间隙地接合。
[0087] 片材构件4的厚度为0.15mm以上较佳。片材构件4的厚度低于0.15mm时,无法将筒体11充分束缚,结果是,拉伸刚性变得不足,因此不优选。另外,片材构件4的厚度为0.35mm以下较佳。在厚度超过0.35mm时,片材构件4变得难以变形,在制造汽车用面板时,有可能变得难以将树脂结构体3与片材构件4一起贴合至金属板2上。进而,汽车用面板1由于被安装于汽车的车体上,因此容易被暴露于热中。因此,片材构件4优选具有80℃以上的耐热温度。
[0088] 作为片材构件4的材质的具体例子,例如可例示出作为树脂结构体3的原材料例示出的合成树脂、及硬纸板等纸等。进而,为了增强、同时防止因浸水等而引起的劣化,也可以使树脂渗透到纸中。
[0089] 金属板2及树脂结构体3和树脂结构体3及片材构件4优选分别通过粘接剂接合。需要说明的是,粘接剂的种类没有特别限定。
[0090] 另外,各构件的接合方法不限于粘接,可以使树脂结构体3与金属板2热熔融粘合,也可以使树脂结构体3及片材构件4相互热熔融粘合。
[0091] 如图3中所示的那样,通过树脂结构体3,金属板2与片材构件4被维持在筒体11的中心轴M方向的长度。另外,通过在树脂结构体3的基部13接合片材构件4,并且处于筒体11的一个端部11a的顶面12与金属板2没有间隙地接合,从而筒体11被片材构件4和金属板2束缚,在从外部受到负荷时变得难以变形。其结果是,本实施方式的汽车用面板1的拉伸刚性提高。需要说明的是,图3中,示出了汽车用面板1的平面部1a的截面,在曲面部1b中也同样地由于树脂结构体3的顶面12及基部13与金属板2及片材构件4没有间隙地接合,因此与平面部1a同样地,金属板2的拉伸刚性提高。
[0092] 另外,优选如图3中所示的那样,在树脂结构体3配置于金属板2与片材构件4之间的状态下,俯视树脂结构体3的筒体11时的顶面12的投影位置与开口部11c的位置大致重叠。如图3中所示的那样,将贯穿顶面12及开口部11c的中心且沿着筒体11的高度方向的轴定义为中心轴M。中心轴M方向与该筒体11的接合位置处的金属板2的法线方向H的相对角度优选成为5°以内。即,优选筒体的中心轴不弯曲、或不倾斜。图3中,示出了中心轴M方向与法线方向H的相对角为0°的状态。这不仅在平面部1a,在曲面部1b也优选同样。这种情况下,在曲面部1b中筒体11的立体形状也不会变形,在汽车用面板1的设置有树脂结构体3和片材构件4的部位拉伸刚性提高。
[0093] 例如在图4的例子中,在门面板51上部分地设置有树脂结构体3及片材构件4的部位的拉伸刚性提高。需要说明的是,筒体11的变形是指中心轴M方向与金属板2的法线方向H的相对角度超过5°而错开的状态。这种情况下,筒体11发生压曲变形,俯视树脂结构体3的顶面12时的顶面12的投影位置偏离开口部11c的位置,变得无法提高拉伸刚性。
[0094] 接着,对本发明的数值限定理由进行说明。
[0095] 本实施方式所涉及的汽车用面板1的片材构件4的拉伸弹性模量E(N/mm2)与厚度t(mm)的关系满足下述(1)式。需要说明的是,本实施方式中的拉伸弹性模量为实施单轴拉伸试验而得到的片材构件4的应力应变曲线的弹性域中的斜率。
[0096] 4.0(N·mm)
[0097] 本发明者们发现:通过使用E×t3满足规定的范围的片材构件4,能够在不损害具有复杂形状的汽车用面板1的外观品质的情况下可靠地提高拉伸刚性。拉伸弹性模量(E)是拉伸应力相对于在弹性限度内对材料给予的应变的增量值,该值越大则相对于载荷的弹性变形变得越小。片材构件4的拉伸弹性模量(E)乘以板厚t的3次方的E×t3为4.0以下时,片3
材构件4相对于筒体11的束缚力变小,汽车用面板1的拉伸刚性不足。另一方面,E×t为200以上时,由于片材构件4自身的刚性过高,因此变得难以变形,将片材构件4与树脂结构体3一起没有间隙地贴合至具有曲面部1b的金属板2变得困难。需要说明的是,像以往那样使用金属板来代替片材构件4的情况下,由于金属板的拉伸弹性模量(E)非常大,因此E×t3大幅地超过200而拉伸刚性显著提高,但具有这样高的拉伸弹性模量的金属板难以介由树脂结构体3与具有曲面部1b的金属板2没有间隙地密合,结果是无法期望拉伸刚性的提高。本实施方式的汽车用面板1由于使用E×t3低于200的片材构件4,因此虽然与像以往那样使用金属板作为树脂结构体的增强材料的情况相比拉伸刚性提高效果小,但若考虑对汽车用面板
3
1所要求的拉伸刚性的大小,则只要E×t 满足超过4.0且低于200,汽车用面板的用途中的拉伸刚性提高效果就变得充分。
[0098] 其次,在本实施方式的汽车用面板1的树脂结构体3及片材构件4中,筒体11的高度h(mm)、顶面12的当量圆直径r(mm)及片材构件4的厚度t(mm)的关系优选满足下述(2)式~(4)式。
[0099] 5t
[0100] 5t
[0101] 0.2
[0102] 筒体11的高度h为(2)式的下限以下时,由于金属板2与片材构件4的距离小,因此汽车用面板1的截面2次力矩变小,汽车用面板1的拉伸刚性不足。进而,筒体11的刚性变高,变得无法在具有曲面部1b的金属板2上没有间隙地接合树脂结构体3。另外,若筒体11的高度h成为(2)式的上限以上,则筒体11变得容易压曲,汽车用面板1的拉伸刚性不足。
[0103] 进而,顶面12的当量圆直径r为(3)式的下限以下时,顶面12与金属板2的密合力变小,汽车用面板1的拉伸刚性不足。进而,顶面12的刚性变高,变得无法在具有曲面部1b的金属板2上没有间隙地接合树脂结构体3。顶面12的当量圆直径r为(3)式的上限以上时,筒体11的顶面12的刚性不足,汽车用面板1的拉伸刚性不足。
[0104] 进而,筒体11的高度h与当量圆直径r之比(h/r)为(4)式的下限以下时,汽车用面板的截面2次力矩不足、或束缚金属板2和片材构件4的筒体11的壁面变得粗糙,汽车用面板1的拉伸刚性不足。另一方面,为(4)式的上限以上时筒体11变得容易压曲,汽车用面板1的拉伸刚性不足。
[0105] 另外,树脂结构体3的多个顶面12的面积的总和优选大于基部13的面积。通过使多个顶面12的面积的总和大于基部13的面积,能够增加金属板2与树脂结构体3的接合面积,能够将金属板2与树脂结构体3更牢固地接合。结果是,可得到更进一步的拉伸刚性提高效果。
[0106] 在像这样树脂结构体3的多个顶面12的面积的总和大于基部13的面积的情况下,虽然片材构件4与树脂结构体3的接合面积相对变小,但由于片材构件4和树脂结构体3在制造汽车用面板1时最先被贴合,因此能够自由地选择适宜的接合方法,能够进一步提高接合强度。由于这些情况,不会因片材构件4与树脂结构体3的接合面积相对变小而产生不良情况。
[0107] 接着,对本实施方式的汽车用面板的制造方法进行说明。本实施方式的制造方法包含第一贴合工序和第二贴合工序。以下,参照附图对各工序进行说明。
[0108] (第一贴合工序)
[0109] 在第一贴合工序中,将树脂结构体3与片材构件4贴合。首先,如图8中所示的那样,将片材构件4在平坦的台21上展开。接着,在树脂结构体3的基部13的另一面13b上涂布粘接剂。然后,如图9中所示的那样,在片材构件4上贴合树脂结构体3。在贴合时,按照在基部13与片材构件4之间不产生间隙的方式完全密合。通过将树脂结构体3的基部13与片材构件4接合,从而筒体11的另一个端部11b被片材构件4闭塞。需要说明的是,将树脂结构体3与片材构件4贴合的方法没有特别限制,例如也可以使用通过两根辊夹持并逐渐进行接合的方法、或通过模具进行加压的方法。另外,在该说明中对使用粘接剂的例子进行了说明,但本发明中并不限于粘接剂,也可以将树脂结构体3和片材构件4通过热熔融粘合而接合。
[0110] (第二贴合工序)
[0111] 在第二贴合工序中,将贴合了片材构件4的树脂结构体3与具有曲面部1b的金属板2贴合。金属板2使用通过压制加工等而预先成形为规定的形状的板。在将贴合了片材构件4的树脂结构体3与金属板2贴合时,在树脂结构体3的顶面12上涂布粘接剂,如图10中所示的那样,对照金属板2的形状使树脂结构体3及片材构件4变形。接着,如图11中所示的那样,将树脂结构体3与片材构件4一起贴合至金属板2。在贴合时,按照在全部的顶面12与金属板2之间不产生间隙的方式完全密合。由此,由于顶面12与金属板以面进行接触而接合,所以变得能够抑制接合剥离。需要说明的是,在本工序中,不一定需要使树脂结构体3变形后与金属板2接合,也可以一边对照金属板2的形状使树脂结构体3变形一边与金属板2贴合。另外,在该说明中对使用粘接剂的例子进行了说明,但本发明中并不限于粘接剂,也可以将树脂结构体3的顶面12与金属板2通过热熔融粘合而接合。第二贴合工序的结果是,也有在片材构件4中产生小的皱褶的情况,但只要不是大的皱褶横穿面板则不是特别成为问题。
[0112] 在第一贴合工序中,通过将树脂结构体3及片材构件4贴合,从而树脂结构体3的多个筒体11的另一个端部11b被片材构件4束缚。此时,筒体11的顶面12、基部13及片材构件4维持具有挠性的状态。因此,在第二贴合工序中,能够使树脂结构体3及片材构件4对照金属板2的形状自然地变形。因此,能够将树脂结构体3与片材构件4一起没有间隙地与金属板2接合。
[0113] 在本实施方式的制造方法中,贴合的顺序是重要的。假如想要与本实施方式相反,先将金属板2与树脂结构体3贴合,然后将片材构件4与树脂结构体3贴合,则变成使片材构件4一边对照曲面部1b发生变形一边与树脂结构体3贴合,在片材构件4中容易产生大的皱褶,变得难以将片材构件4与树脂结构体3以密合的状态接合。其结果是,在片材构件4与树脂结构体3之间残留未接合部,变得难以提高汽车用面板1的拉伸刚性。因此,为了将片材构件4与树脂结构体3没有间隙地接合,需要按照上述的顺序来进行贴合。
[0114] 另外,通过最先将片材构件4与树脂结构体3接合,能够自由地选择适宜的接合方法,能够进一步提高片材构件4与树脂结构体3的接合强度。因而,即使与金属板2与树脂结构体3的接合面积相比,片材构件4与树脂结构体3的接合面积相对变小,也不会产生不良情况。
[0115] 另外,汽车的车体由于具有向车体外侧膨起的形状、或向车体内侧凹陷的形状,因此金属板2的曲面部1b在金属板2侧成为凸面状或凹面状中的任一者。
[0116] 为了使树脂结构体3的多个顶面12全部相对于这样的曲面部1b没有间隙地密合,在曲面部1b为凸面的情况下需要将顶面12彼此的间隔相互扩展,在曲面部为凹面的情况下需要将顶面12彼此的间隔相互缩窄。换而言之,为了将树脂结构体3沿着金属板2的曲面部进行接合,需要使各筒体11的高度方向朝向互不相同的方向。针对这样的要求,本实施方式的汽车用面板1由于在各筒体11之间具有由基部13产生的间隙,因此能够使基部13及片材构件4变形而使各筒体11的高度方向朝向互不相同的方向。由此,能够将多个筒体11的顶面12全部与金属板2的曲面部1b没有间隙地接合。
[0117] 需要说明的是,对于贴合于金属板上的片材构件4,也可以涂布粘接剂。这种情况下,能够将片材构件4的皱褶固定。即,皱褶被粘接剂固定,可抑制皱褶打开。
[0118] 像这样通过将金属板2、树脂结构体3及片材构件4适当施工而得到的汽车用面板1的筒体11的中心轴M方向与筒体11的接合位置处的金属板2的法线方向H的相对角度成为5°以内。由此,不仅在平面部1a,在曲面部1b中筒体11的立体形状也不会变形,在汽车用面板1的设置有树脂结构体和片材构件的部位中拉伸刚性提高。
[0119] 需要说明的是,在将树脂结构体3与金属板2的曲面部1b接合时,由于有如上述那样顶面12及筒体11的间隔狭窄的情况,因此树脂结构体3的顶面12及筒体11的间隔对照金属板2的曲面部1b的形状而适当调整较佳。
[0120] 在以往的面板材料中,有用两块金属板夹持树脂结构体的面板,但若想要通过将这样的以往的面板材料进行弯曲加工来设置曲面部,则有可能金属板中的一块无法追随曲面部的形状,树脂结构体与金属板之间剥离而产生间隙,部分地拉伸刚性降低。另外,有可能在弯曲部位中设置于树脂结构体中的筒体或凸部压曲,筒体或凸部的中心轴方向与筒体或凸部的接合位置处的金属板的法线方向的相对角度变得超过5°。与此相对,本实施方式的汽车用面板1由于将夹持树脂结构体3的两块板中的一块制成满足上述(1)式的片材构件4,因此即使在汽车用面板1的全部或一部分上设置曲面部1b,也能够在树脂结构体3及片材构件4的接合面不产生间隙地进行贴合,另外,也不会在片材构件4中产生大的皱褶或弯折。
进而,能够在汽车用面板1的设置有树脂结构体3和片材构件4的部位中使筒体11的中心轴方向与金属板2的法线方向H的相对角度为5°以内。因此,能够可靠地提高汽车用面板1整体的拉伸刚性。
[0121] 如以上说明的那样,在本实施方式的汽车用面板1中,树脂结构体3的多个筒体11的顶面12沿着金属板2的曲面部1b的形状没有间隙地接合,片材构件4与树脂结构体3的基部13没有间隙地接合。其结果是,金属板2和片材构件4以筒体11的中心轴方向的长度的量分离,在其间配置筒体11。筒体11被金属板2和片材构件4束缚而变得难以变形,截面形状变得难以变形。其结果是,筒体11变得难以产生中心轴方向的变形或压曲。进而,通过多个筒体11的相对位置被金属板2和片材构件4束缚,使筒体11的中心轴倾斜的方向的变形也变得难以产生。通过具有这样的结构,汽车用面板1的拉伸刚性提高。
[0122] 进而,通过接合片材构件4的拉伸弹性模量和板厚满足上述(1)式的关系的片材构件4,能够在不损害具有复杂形状的汽车用面板1的外观品质的情况下可靠地提高拉伸刚性。
[0123] 进而,通过由树脂或纸来构成片材构件4,与由金属制的板来构成片材构件4的情况相比能够谋求汽车用面板1的轻量化。
[0124] 另外,通过使树脂结构体3的筒体11的中心轴方向的长度(h)、顶面12的当量圆直径(r)及片材构件4的厚度(t)的关系满足(2)式~(4)式,能够制成拉伸刚性优异的汽车用面板。
[0125] 另外,在本实施方式的汽车用面板1中,由于从中心轴M方向观察筒体11的顶面12的形状为圆形,并且被交错配置,因此各筒体11的轴间的距离变得相等,各向异性小,在任一方向上均能够发挥高的拉伸刚性。
[0126] 另外,在本实施方式的汽车用面板1中,由于从中心轴M方向观察筒体11的顶面的形状为六边形,并且顶面以稠密状配置,因此各筒体11的轴间的距离变得相等,在任一方向上均能够发挥高的拉伸刚性。进而,由于筒体11彼此之间的间隙没有直线性地连续,因此能够防止因来自外部的按压力而引起的金属板2的折弯,能够发挥高的拉伸刚性。
[0127] 另外,由于多个顶面12的面积的总和被设定为大于基部13的面积,因此能够增加金属板2与树脂结构体3的接合面积,能够将金属板2与树脂结构体3更牢固地接合,能够提高汽车用面板的拉伸刚性。另一方面,虽然片材构件4与树脂结构体3的接合面积相对变小,但由于片材构件4与树脂结构体3在制造汽车用面板1时最先被接合,因此能够自由地选择适宜的接合方法,能够进一步提高接合强度。由于这些情况,不会因片材构件4与树脂结构体3的接合面积相对变小而产生不良情况。
[0128] 另外,在金属板2的设置有树脂结构体和片材构件的部位中,在筒体11的中心轴M方向与该筒体11的接合位置处的金属板2的法线方向H的相对角设定为5°以内的情况下,由于大部分的筒体11成为没有变形的状态,因此在汽车用面板1的该部位能够提高拉伸刚性。
[0129] 需要说明的是,若筒体11成为密闭空间,则由于筒体11会因气压或气温的变化而膨胀或收缩,因此有可能与密闭空间邻接的粘接部发生损伤。为了避免该损伤,优选在片材构件4中的没有与树脂结构体3的基部13接触的部位形成有小的孔。
[0130] 孔只要是空气能够出入的尺寸即可。另一方面,若孔的尺寸大,则会给片材构件4的强度造成障碍。开孔方式可以是预先在片材构件4中开孔,也可以在将树脂结构体3与片材构件4接合后开孔,还可以在将金属板2与树脂结构体3接合后开孔。在将金属板2与树脂结构体3接合后在片材构件4上涂布粘接剂的情况下,优选在涂布粘接剂后进行开孔,以防止孔被粘接剂闭塞。
[0131] 需要说明的是,也可以将片材构件4设定为具有通气性的材质来代替开孔。由此,不仅可以应用于汽车,还可以应用于航空器。
[0132] 其次,在本实施方式的汽车用面板1的制造方法中,首先将树脂结构体3与片材构件4贴合,接着,将贴有片材构件4的树脂结构体3与金属板2贴合。通过按照这样的顺序在具有曲面部1b的金属板2上接合树脂结构体3和片材构件4,能够在片材构件4中不产生大的皱褶或弯折的情况下与树脂结构体3接合,另外,筒体11通过在其高度方向两侧接合金属板2和片材构件4而被束缚,变得难以发生变形。由此,能够制造拉伸刚性优异的汽车用面板1。
[0133] 另外,通过按照上述的顺序将金属板2、树脂结构体3及片材构件4接合,能够在使片材构件4与树脂结构体3的基部13密合后,使处于树脂结构体3中的多个顶面12全部与金属板2密合。由此,在金属板2的曲面部1b中,能够在金属板2与顶面12之间、基部13与片材构件4之间分别不会产生间隙的情况下将金属板2、树脂结构体3及片材构件4接合,能够制造拉伸刚性更优异的汽车用面板1。
[0134] 另外,在本发明的汽车用面板1的制造方法中,通过将片材构件4铺设在平坦的台21上然后将树脂结构体3的基部13与片材构件4贴合,能够使树脂结构体3的基部13与片材构件4没有间隙地贴合。
[0135] 进而,本发明的另一方案所涉及的汽车用面板的制造方法具备下述工序:将树脂结构体的基部的整面与由树脂或纸形成的片材构件密合地贴合而得到的复合结构体的顶面与具有曲面部的金属板相对地配置的工序,所述树脂结构体具备中心轴方向的长度相同的多个筒体、将上述筒体各自的一个端部盖住的顶面、及将上述筒体各自的另一个端部彼此连结的基部;和将上述复合结构体按照上述顶面的整面与上述金属板密合的方式与上述金属板贴合的贴合工序。
[0136] 通过该制造方法,也可得到与上述的制造方法同样的效果。
[0137] 需要说明的是,由于面板的边缘本来拉伸刚性就高,因此从轻量化的观点出发,复合结构体优选贴合于从面板的边缘朝向内侧离开50mm以上的部位处。
[0138] (实验例1)
[0139] 接着,对本发明的实施例进行说明。
[0140] 将厚度t为0.1~0.8mm、拉伸弹性模量E为200~4000MPa的片材构件介由粘接剂贴附到将筒体及顶面的直径设定为5mm、将筒体的高度设定为5mm的上述的结构的树脂结构体上。进而,作为金属板,准备抗拉强度为270MPa、厚度为0.4mm的钢板,将该钢板进行压制成形,成形为具有在沿着单轴方向观察时截面形状成为圆弧状的曲面部的形状。然后,将树脂结构体与片材构件一起介由粘接剂贴合于压制成形后的钢板的与膨出侧的面相反侧的面上,制造了汽车用面板。对所得到的汽车用面板评价拉伸刚性。将结果示于图12中。图12中示出了片材构件的拉伸弹性模量E与板厚t的关系式即(1-1)式及(1-2)式。
[0141] E=4.0/t3   (1-1)式
[0142] E=200/t3   (1-2)式
[0143] 拉伸刚性的评价如下进行。评价在各片材构件的膨出侧的面上以100N的力按压前端形状为曲率半径为25mm的球状的压头时的试验片的凹陷量。
[0144] 另外,作为金属板,准备抗拉强度为270MPa、厚度为0.7mm的钢板,将该钢板成形为与各片材构件同样的形状,与各片材构件的情况同样地,测定相对于成形后的钢板压入压头时的凹陷量。以该成形后的钢板的凹陷量作为基准值,将显示出与基准值同等或其以下的凹陷量的片材构件设定为合格(Good),将显示出超过基准值的凹陷量的片材构件设定为不合格(NG(No Good)。
[0145] 对于成为不合格的片材构件,调查压入了压头的部分的树脂结构体的变形状况。
[0146] 需要说明的是,上述的评价方法是能够以良好的精度评价在第1方向和与第1方向正交的第2方向上分别弯曲而成的汽车用面板的拉伸刚性的优劣的方法。
[0147] 如图12中所示的那样,可知在满足4.0(N·mm)
[0148] (实验例2)
[0149] 接着,将厚度t为0.2mm、拉伸弹性模量E为1000MPa的片材构件介由粘接剂贴附到将筒体及顶面的直径设定为1.6~10.8mm、将筒体的高度设定为1.6~10.8mm的上述的结构的树脂结构体上。进而,作为金属板,准备抗拉强度为270MPa、厚度为0.4mm的钢板,将该钢板进行压制成形而成形为具有图1中所示那样的曲面部的形状。然后,将树脂结构体与片材构件一起介由粘接剂贴合于压制成形后的钢板上,制造了汽车用面板。对所得到的汽车用面板与实验例1同样地评价拉伸刚性。将结果示于图13中。图13中示出树脂结构体的筒体的顶面的当量圆直径及片材构件的板厚之比与树脂结构体的筒体的高度及片材构件的板厚之比的关系。
[0150] 如图13中所示的那样,在满足上述(2)式、(3)式的情况下,得到所期望的性能。
[0151] 另一方面,若筒体的高度h成为5t以下,则金属板与片材构件的距离变小,汽车用面板的截面2次力矩变小,汽车用面板的拉伸刚性不足。另外,若筒体的高度h成为50t以上,则筒体变得容易压曲,汽车用面板的拉伸刚性不足。
[0152] 另外,筒体的当量圆直径r为5t以下时,顶面与金属板的密合力变小,汽车用面板1的拉伸刚性不足。另外,筒体的当量圆直径r为50t以上时,顶面的刚性不足,汽车用面板的拉伸刚性不足。
[0153] 进而,筒体的高度h与当量圆直径r之比(h/r)为0.2以下时,汽车用面板的截面2次力矩不足、或束缚金属板和片材构件的筒体的壁面变得粗糙,汽车用面板的拉伸刚性不足。另外,比(h/r)为5以上时,筒体变得容易压曲,汽车用面板1的拉伸刚性不足。
[0154] 产业上的可利用性
[0155] 根据本发明,能够提供具有复杂形状、并且拉伸刚性优异的外装面板。
[0156] 符号说明
[0157] 1   汽车用面板
[0158] 1b  曲面部
[0159] 2   金属板
[0160] 3   树脂结构体
[0161] 4   片材构件
[0162] 11  筒体
[0163] 12  顶面
[0164] 13  基部
[0165] H   法线方向
[0166] M   中心轴