JP2001018834A - 中空車体枠部材用補強部材 - Google Patents

中空車体枠部材用補強部材

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Yushi Murata
雄史 村田
Shinichi Hori
慎一 堀
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Parker Corp
Sika Japan Ltd
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Sika Ltd
Parker Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定の方向に対して大きな剛性を有する軽量
な中空車体枠部材用補強部材を提供すること。 【解決手段】ハニカム構造体として形成され、中空車体
枠部材1の内部空所内に固定されて、該内部空所を局所
的に塞いで配置される中空車体枠部材用補強部材4。各
小室の横断面形状は、これを6角形、4角形等の多角
形、または円形、長円形、楕円形にすることができる。
また、中空車体枠部材の内部空所内に固定された状態の
ハニカム構造の補強部材は、中空車体枠部材に対して作
用する曲げ力または横方向圧縮力に対して、剛性の大き
な単一構造体(立方体、直方体等)として抵抗する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両骨格を構成す
る中空車体枠部材を更に強化する技術に係わり、具体的
に言えば、任意の中空車体枠部材の内部空所に配置して
中空車体枠部材の曲げ剛性および横方向圧縮剛性(中空
車体枠部材の長さ方向に対して直角方向における圧縮剛
性)を向上させる補強部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の車体は、衝突時の衝撃を低く抑
えて安全性を向上させるために、補強構造が採用されて
いる。このような補強構造を形成する方法としては、例
えば、車体枠部材の増設、車体枠部材の壁厚増大、
中空車体枠部材内への中、高密度熱発泡性樹脂材料の
充填を挙げることができる。この場合、車体枠部材の補
強は、全体に亘って行なうよりも、強度上必要とされる
特定箇所に限って局部的に行なうことが多く、その補強
効果も、特定方向からの外力に対してのみ要求されるこ
とが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の車体
枠部材の増設または車体枠部材の壁厚増大による補強手
法では、自動車車体重量の多大の増加を避けることがで
きず、環境問題とも関連する燃費向上による省エネルギ
ー化の要求に対応することができない。それに対して、
熱発泡性樹脂材料を使用する手法では、中空車体枠部材
の内部空所を塞ぐために多量の熱発泡性樹脂材料を使用
する必要がある。さらに、この場合、一定方向からの外
力に対してのみ必要な補強強度をあらゆる方向からの外
力に対応するべく充填を行なうため、過剰な熱発泡性樹
脂材料を使用する必要がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる技術的
背景の下で創案されたものであり、その主目的は、一定
の方向に対して大きな剛性を有する軽量な中空車体枠部
材用補強部材を提供し、その使用によって中空車体枠部
材の曲げ剛性および横方向圧縮剛性を局所的に増大させ
ることである。この目的は、ハニカム構造体として形成
され、中空車体枠部材の内部空所内に固定されて、該内
部空所を局所的に塞いで配置される中空車体枠部材用補
強部材を提供することによって達成される。なお、本明
細書において、ハニカム構造体とは、いわゆる蜂の巣構
造体であって、互いに並列関係にある多数の細長い小室
(セル)を有し、小室が、底壁と周囲壁とで画成された
一体品としての構造体を意味するものとする。各小室の
横断面形状は、これを6角形、4角形等の多角形、また
は円形、長円形、楕円形にすることができる。また、中
空車体枠部材の内部空所内に固定された状態のハニカム
構造の補強部材は、中空車体枠部材に対して作用する曲
げ力に対して、剛性の大きな単一構造体(立方体、直方
体等)として抵抗する。したがって、ハニカム構造の補
強部材は、中空車体枠部材に対してあらゆる方向から作
用する曲げ力、または横方向から作用する圧縮力に対し
て強いという、従来の同種技術では得られない利点を有
する。しかも、ハニカム構造の補強部材は、多数の空所
を有する構造であるため、軽量であり、車体の重量増大
を最小限に抑えた補強構造を実現できる。補強部材を形
成する好適材料としては、自動車の塗装工程における加
熱温度である160〜200℃でも変形のないポリアミ
ド樹脂を挙げることができ、軽量金属材料であるアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を使用してもよい。ポリ
アミド樹脂製補強部材は射出成形によって製造すること
ができ、この成形法によれば、中空車体枠部材の複雑な
横断面形状に対応する輪郭のハニカム構造体を容易に製
造可能である。アルミニウムまたはアルミニウム合金製
補強部材は、ダイカスト法で容易に製造することができ
る。
【0005】補強部材は、中空車体枠部材を中空体とし
て組立てる前に中空車体枠部材構成要素に取着される。
この取着は、中空車体枠部材の壁となる前記構成要素と
の係止関係、例えば、突起と開口、突起と凹み、接着剤
等によって行なわれる。好適な取着は、補強部材に設け
た突起を、中空車体枠部材の壁に形成した開口に差し込
む構造であり、その場合、鉤形突起を用いることによ
り、開口内に差し込まれた後には、開口から離脱できな
いようにするのがよい。
【0006】また、ハニカム構造の補強部材は、中空車
体枠部材の内部空所の横断面形状に概ね合致するように
形成されるとしても、補強部材と内部空所の壁との間に
は必然的に空隙が存在する。この空隙を発泡樹脂材料で
充填すると、補強部材が中空車体枠部材内に確実に固定
される。このために、補強部材の外周面を包囲する形態
で熱発泡性樹脂材料の層(好適には、1または複数の帯
状の層)を被着し、補強部材が中空車体枠部材内に配置
された状態で、塗装工程における加熱によって熱発泡性
樹脂材料が発泡した時に、補強部材と内部空所を画成す
る壁との間の空隙を熱発泡性樹脂材料が満たすようにす
るのが好ましい。熱発泡性樹脂材料層は、例えば、突起
と開口との係合関係によって補強部材に被着される。熱
発泡性樹脂材料層と一体に突起を設け、補強部材の壁に
形成した開口に突起を差し込んで補強部材に熱発泡性樹
脂材料層を被着するのは好適である。また、補強部材の
外周面に形成された周囲溝または凹みを利用して熱発泡
性樹脂材料層を固定することもできる。
【0007】本発明の他の観点によれば、前記補強部材
が、中空車体枠部材の長さ方向の少なくとも1箇所、ま
たは互いに間隔を置いて複数箇所で中空車体枠部材の内
部空所内に配置されて成る補強された中空車体枠部材が
提供される。この中空車体枠部材は、補強部材が配設さ
れた箇所で曲げ剛性および横方向圧縮剛性が向上してお
り、横方向から作用する外力に対して抵抗し、外力のエ
ネルギーを効果的に吸収することができる。以下、図示
された本発明の具体例について説明する。
【0008】
【実施の形態】図1は、中空車体枠部材1の内部空所に
多数の小室を有するハニカム構造の補強部材4が配設さ
れた状態を示す模式図である。図中、中空車体枠部材1
は、その長さ方向の一部分のみを示している。中空車体
枠部材1は鋼板製であり、2つの構成部材2、3がスポ
ット溶接で一体に結合されている。横断面形状が、鍔付
きコ字形になされた一方の構成部材3のコ字状部分と、
他方の構成部材2との間で画成される内部空所内に補強
部材4が配設されている。補強部材4の周囲輪郭は、内
部空所の形状に概ね合致している。中空車体枠部材1に
対する補強部材4の取り付けは、構成部材2、3を溶接
によって組立てる前にこれを行なえばよい。
【0009】補強部材4は全体として直方体形状であ
り、一端側で開放され、他端側で閉じた横断面4角形形
状の多数の小室から成るハニカム構造体である。図1で
は、小室の底が右側に存在する。これらの小室4Aは、
中空車体枠部材1の横断方向に指向しており、横方向3
列、縦方向5列、計15室形成されている(図2参
照)。
【0010】また、補強部材4の底壁の外面に2つの鉤
形突起5が突設されている。この鉤形突起5は、中空車
体枠部材1の内部に補強部材4を固定するためのもので
ある。鉤形突起5を中空車体枠部材1の壁に形成された
開口に嵌入係合させると、開口を通過する際に一旦縮小
した鉤部分が元の形状に復帰して、開口からの鉤形突起
5の離脱が防止される。鉤形突起5は、中空車体枠部材
1の底壁に接合してもよいが、中空車体枠部材1と一体
に形成してもよい。
【0011】補強部材4の外周を包囲して、1または複
数の帯状熱発泡性樹脂材料層6を設けるのは好ましい
(図2〜図4)。熱発泡性樹脂材料層6を補強部材4に
被着しておくことによって、中空車体枠部材1が外熱で
加熱された時に熱発泡性樹脂材料が発泡し、中空車体枠
部材1の壁と補強部材4との間の空隙部分が熱発泡性樹
脂材料で塞がれ、中空車体枠部材1の内部空間内に補強
部材4が確実に固定される。この場合、中空車体枠部材
1の内部空間が遮断され、内部空間を通って伝達される
車両走行音、振動音等の騒音が遮断され、車室内の静粛
性を維持できるという副次効果も得られる。
【0012】補強部材4に対する熱発泡性樹脂材料層6
の被着は、例えば、図5、および図6と図7に示される
手法で行なわれる。この例では、熱発泡性樹脂材料層6
Aの内側に、本体と一体に突起7が形成されており、こ
の突起7を補強部材4の壁に形成した開口に嵌入係合さ
せることによって補強部材4に対して熱発泡性樹脂材料
層6が固定される。突起7は鉤形であるため、開口から
の離脱が防止される。図6および図7に示された例で
は、熱発泡性樹脂材料層6Bが補強部材4の全周を覆わ
ず、周囲の1部分を覆うだけである。この場合でも、中
空車体枠部材の壁と補強部材4との間の空隙部分の少な
くとも1部を熱発泡性樹脂材料で塞ぐことができ、中空
車体枠部材の内部空間内における補強部材4の固定信頼
度を向上させることができる。なお、図5、図7におい
て、補強部材4は、多数の小室から成る内部構造を省略
して描いている。
【発明の効果】以上述べたとおり、ハニカム構造体とし
て形成され、中空車体枠部材の内部空所内に固定され
て、該内部空所を局所的に塞いで配置される中空車体枠
部材用補強部材が提供された。この補強部材によれば、
以下の作用効果を得ることができる。 剛性の大きなハニカム構造の補強部材を内装した中空
車体枠部材は、曲げ力、または横方向からの圧縮力に対
する抵抗が増し、外力としての曲げ力または圧縮力のエ
ネルギーを効果的に吸収することができる。 ハニカム構造の補強部材は、中空車体枠部材に対して
あらゆる方向から作用する曲げ力または圧縮力に対して
強いという利点がある。 ハニカム構造の補強部材は、多数の小室から成り、内
部空所を含むため、見かけ体積が大きい割りに軽量であ
り、車体重量の増大を最小限に抑えつつ中空車体枠部材
の曲げ剛性および横方向圧縮剛性を効果的に増大するこ
とができる。 補強部材は、ポリアミド樹脂材料で好適に形成するこ
とができ、射出成形による製造は簡単で、中空車体枠部
材の内部空間に対応して、複雑な横断面形状にも容易に
成形可能である。また、補強部材をアルミニウムまたは
アルミニウム合金で形成する場合には、ダイカスト法で
容易にこれを得ることができる。 補強部材の外周面を包囲して熱発泡性樹脂材料を被着
しておくことにより、補強部材を中空車体枠部材内に配
置した状態で、車体塗装工程で中空車体枠部材が加熱さ
れると、熱発泡性樹脂材料が発泡して補強部材と内部空
所を画成する壁との間の空隙が満たされ、それによって
補強部材が中空車体枠部材内に確実に固定される。この
場合、中空車体枠部材の内部空間が確実に塞がれ、内部
空間を通って伝わる車両走行音、振動音等の騒音が遮断
され、車室内の静粛性を維持できるという副次効果が得
られる。 中空車体枠部材に対する補強部材の取着は、突起と開
口との係合関係によって簡易に行なうことができ、車体
組立作業の工数増しを最小限に抑えることができる。ま
た、補強部材に鉤形突起を設けた場合、中空車体枠部材
に形成した開口からの離脱を防止できる。さらに、突起
を補強部材の本体と一体に形成すると、部品点数の増加
を抑えることができる。 補強部材に対する熱発泡性樹脂材料の被着は、突起と
開口との係合関係によって行うことができる。また、熱
発泡性樹脂材料に鉤形突起を設けた場合、補強部材に形
成した開口からの離脱を防止できる。さらに、突起を、
熱発泡性樹脂材料の本体と一体に形成すると、部品点数
の増加を抑えることができる。 複数個の熱発泡性樹脂材料層を互いに間隔を置いて補
強部材に対して被着することができ、単一の熱発泡性樹
脂材料層を被着する場合に比して、中空車体枠部材に対
する補強部材の固定をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】中空車体枠部材の内部空所に多数の小室を有す
る一具体例に係わるハニカム構造の補強部材が配設され
た状態を示す模式図。
【図2】図1に示す補強部材に3つの熱発泡性樹脂材料
層を被着した状態を示す補強部材頂面図。
【図3】図2の3−3線で指示される矢視図。
【図4】図2の4−4線で指示される矢視図。
【図5】図1に示した熱発泡性樹脂材料層と補強部材の
結合関係を示す模式図。
【図6】他の例に係わる熱発泡性樹脂材料層と補強部材
の結合関係を示す模式図。
【図7】図6の7−7線で指示される要部断面図。
【符号の説明】
1 中空車体枠部材 2、3 構成部材 4 補強部材 5 鉤形突起 6 熱発泡性樹脂材料層 7 鉤形突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 慎一 東京都中央区日本橋人形町2−22−1 株 式会社パーカーコーポレーション内 Fターム(参考) 3D003 AA01 AA04 AA05 AA06 AA07 AA10 AA11 BB01 CA09 CA17 CA18 CA40 CA48 3J001 AA06 DE06 EA00

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空車体枠部材の内部空所に配置して中
    空車体枠部材の曲げ剛性および横方向圧縮剛性を向上さ
    せる補強部材において、 ハニカム構造体として形成され、前記内部空所内に固定
    されて、該内部空所を局所的に塞いで配置される中空車
    体枠部材用補強部材。
  2. 【請求項2】 前記内部空所の壁に係止固定されるよう
    になっている請求項1に記載された中空車体枠部材用補
    強部材。
  3. 【請求項3】 熱発泡性樹脂材料が、前記補強部材の外
    周面を包囲して被着され、前記補強部材が中空車体枠部
    材内に配置された状態で、加熱によって前記熱発泡性樹
    脂材料が発泡した時に、前記補強部材と前記内部空所を
    画成する壁との間の空隙を前記熱発泡性樹脂材料が満た
    し、それによって前記補強部材が中空車体枠部材内に確
    実に固定されるようになっている請求項1または請求項
    2に記載された中空車体枠部材用補強部材。
  4. 【請求項4】 前記係止固定が、突起と開口との係合関
    係によって行なわれるようになっている請求項2に記載
    された中空車体枠部材用補強部材。
  5. 【請求項5】 前記突起が前記補強部材に設けられ、前
    記開口が前記内部空所を画成する壁に形成されている請
    求項4に記載された中空車体枠部材用補強部材。
  6. 【請求項6】 前記突起が鉤形になされ、前記開口内に
    差し込まれた後には、該開口から離脱できないようにな
    っている請求項5に記載された中空車体枠部材用補強部
    材。
  7. 【請求項7】 前記熱発泡性樹脂材料が、突起と開口と
    の係合関係によって前記補強部材に被着されている請求
    項3に記載された中空車体枠部材用補強部材。
  8. 【請求項8】 前記熱発泡性樹脂材料が、互いに間隔を
    置いて複数個、前記補強部材の外周面を包囲して被着さ
    れている請求項3または請求項7に記載された中空車体
    枠部材用補強部材。
  9. 【請求項9】 ポリアミド樹脂で形成されている請求項
    1から請求項8までのいずれか1項に記載された中空車
    体枠部材用補強部材。
  10. 【請求項10】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
    で形成されている請求項1から請求項8までのいずれか
    1項に記載された中空車体枠部材用補強部材。
  11. 【請求項11】 前記突起が前記熱発泡性樹脂材料と一
    体に形成されている請求項5または請求項6に記載され
    た中空車体枠部材用補強部材。
  12. 【請求項12】 前記突起が前記熱発泡性樹脂材料と一
    体に形成されている請求項7に記載された中空車体枠部
    材用補強部材。
  13. 【請求項13】 前記熱発泡性樹脂材料が、前記補強部
    材の外周面に形成された周囲溝または凹みを利用して前
    記補強部材に固定されている請求項3に記載された中空
    車体枠部材用補強部材。
  14. 【請求項14】 請求項1から請求項13までのいずれ
    か1項に記載された中空車体枠部材用補強部材が、前記
    中空車体枠部材の長さ方向の少なくとも1箇所、または
    互いに間隔を置いて複数箇所で前記内部空所内に配置さ
    れて成る補強された中空車体枠部材。
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