JP2002274427A - 中空構造物の補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量な中空構造物の補強構造を提供する。 【解決手段】 中空構造物１の中空室１５に補強体を有
する中空構造物１の補強構造であって、補強体は、中空
構造物１に作用する外力Ｆの作用側の内壁面に形成され
た梁部２２と、梁部２２から、外力Ｆの作用方向に延在
して、外力作用側の内壁面に対向する側の対向内壁面に
跨って設けられた複数の柱部とを備える。そして中空室
１５には、複数の柱部２１、梁部２２、及び対向内壁面
によって周壁が形成された空間部２３が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、中空構造物の補
強構造に関し、特に複数のパネルによって構成された中
空パネル（例えば、車両ボディのセンタピラー、フロン
トピラー、クオータピラー、ルーフサイドパネル、ロッ
カパネル等）を補強するための中空構造物の補強構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】中空構造物は、その強度を補強するため
に中空室に補強体を設けており、従来その補強体は、樹
脂を主体とした発泡材等を中空室全体に充填させる構造
であった。しかし、中空室全体を充填する構造では、中
空構造物全体の重量が増えてしまうという問題があっ
た。そのため軽量化を求める製品に使用する中空構造物
は、軽量にする必要があった。例えば車両のボディーに
使用する中空構造物は軽量化を図る必要があった。また
中空構造物は、全ての方向からの外力に対して一様に強
度を有する必要がない場合もある。例えば車両ボディー
のピラーは、側突、前突又は後突に対して特に強ければ
よく、所定方向からの外力に対して強度が強ければよ
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
問題点に鑑みて、軽量な中空構造物の補強構造を提供す
ることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は上記各請求項に記載のとおりの構成を備え
る中空構造物の補強構造としたことを特徴とする。請求
項１に記載の発明によれば、中空構造物の中空室に補強
体を有する。そして、この補強体は、中空構造物に作用
する外力の作用側の内壁面に形成された梁部と、その梁
部から外力の作用方向に延在して、外力作用側の内壁面
に対向する側の対向内壁面に跨って設けられた複数の柱
部とを備える。したがって補強体は、中空構造物の強度
を外力の作用方向に対して特に補強している。すなわ
ち、外力を受ける中空構造物の壁面は、その内壁面に形
成された梁部によって補強され、例えば外力によって曲
がったり、撓んでしまうことが防止されている。そして
中空構造物の外力方向の変形（潰れ）は、柱部が梁部か
ら対向内壁面に跨って設けられているため、柱部によっ
て防止されている。このようにして中空構造物は、所定
方向からの外力に対して効率良く補強されている。

【０００５】そしてこの発明での中空構造物の中空室に
は、複数の柱部、梁部及び対向内壁面によって周壁が形
成された空間部が設けられている。したがって、中空構
造物の内部には空間部が形成され、空間部の容量に比例
して中空構造物が軽くなる。また補強体も空間部によっ
てその容積が小さくなる。したがって補強体に必要な原
材料が少なくなり、補強体の材料費が安くなる。また空
間部の周壁は、一部が内壁面によって形成されている。
すなわち空間部は、補強体によって全周が設けられので
はなく、補強体に開口部が設けられ、その開口部によっ
て周壁の一部が内壁面によって形成されている。したが
って補強体の容量は、開口部分に応じて小さくなり、補
強体及び中空構造物が軽くなる。また補強体に必要な原
材料もそれに応じて少なくなる。

【０００６】請求項２に記載の発明によれば、柱部と梁
部は、発泡性基材の発泡に基づく発泡体を有し、発泡体
の内側には、発泡基材の発泡を規制する規制部材を有し
ている。したがって補強体は、軽量の発泡体によって形
成されるため軽量となり、これに伴なって中空構造物も
軽量になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１〜３
にしたがって説明する。本実施の形態は、車両ボディー
の部材であって、例えばセンタピラー、フロントピラ
ー、クオータピラー、ルーフサイドパネル、ロッカパネ
ルに利用される中空パネル１である。図１に示すように
中空パネル１は、断面略四角形であって、所望長さを有
する筒体である。この中空パネル１の外郭は、鋼板ある
いはアルミを素材として成形された複数枚（二枚）のパ
ネルを主体に構成される。下側のパネルは、インナーパ
ネル１２であって、車両の装着時に車室内側に配設され
る。また上側のパネルは、アウターパネル１０であっ
て、車外側に配設される。

【０００８】これらアウターパネル１０とインナーパネ
ル１２は、図１に示すようにそれぞれに設けられたフラ
ンジ１１，１３同士を重ね、フランジ１１，１３同士を
スポット溶接をすることによって溶着されている。そし
てアウターパネル１０とインナーパネル１２の間には、
中空室１５が形成され、中空パネル１の断面は中空の箱
型閉じ状に構成される。なお中空パネル１は、本発明の
中空構造物に相当する。

【０００９】中空パネル１の中空室１５には、図１に示
すように長手方向に所要の長さをもって延びた補強体２
が装着されており、中空パネル１は補強体２によって補
強されている。この補強体２は、一定（所定）方向から
の外力Ｆが中空パネル１に加わる場合を想定して構成さ
れた補強体２である。この想定された外力Ｆは、図１に
おける上方から下方へ、すなわち中空パネル１の長手方
向をｚ軸とした場合のｙ軸方向の外力である。そして中
空パネル１は、アウターパネル１０の上面においてこの
外力Ｆを受ける。なお外力Ｆは、中空パネル１が車両に
装着された場合の車両外方からの外力、例えば側突、前
突、後突等を想定したものである。

【００１０】補強体２は、図１に示すように、外力Ｆを
受ける内壁面（アウターパネル１０の上面の内壁面）に
沿って設けられた梁部２２と、梁部２２から外力Ｆに対
して略平行に設けられた二本の柱部２０，２１とを有す
る。複数の柱部２０，２１は、梁部２２から外力Ｆの作
用方向に延出（延在）して、インナーパネル１２の下面
の内壁面に跨っている。換言すると、外力Ｆを受ける内
壁面から、その内壁面に対抗する対向内壁面に跨って柱
部２０，２１が、梁部２２を介して設けられている。そ
して柱部２０，２１同士は、梁部２２にそれぞれ一体状
に接続されているため、梁部２２と柱部２０，２１は一
体物であって、梁部２２は、柱部２０，２１間に跨って
設けられていると換言できる。

【００１１】したがって柱部２０，２１は、中空パネル
１に外力Ｆが加わると、外力Ｆの作用方向（ｙ方向）に
圧縮方向に力を受ける。したがって中空パネル１は、柱
部２０，２１によってｙ方向に補強され、ｙ方向の中空
パネル１の潰れが防止される。さらに柱部２０，２１
は、中空パネル１の内壁面に沿って装着されているた
め、内壁面によって一側面側が支持されている。

【００１２】また梁部２２は、柱部２０，２１間に渡っ
て設けられている。したがって梁部２２は、外力Ｆが加
わった際に柱部２０，２１が内側へ倒れることを防止す
る。また梁部２２は、アウターパネル１０の上面の内壁
面に沿って設けられている。そのため梁部２２は、外力
Ｆによってアウターパネル１０の上面が曲がってしまう
ことを防止している。以上のように補強体２は、柱部２
０，２１と梁部２２とによって外力Ｆを受け止め、中空
パネル１が変形することを防止している。

【００１３】また中空パネル１の内部には、図１に示す
ように空間部２３が形成されている。この空間部２３
は、二本の柱部２０，２１、梁部２２とインナーパネル
１２によって周壁が形成されることによって形成されて
いる。換言すると、空間部２３を形成する周壁は、補強
体２のみによって形成されるのではなく、一部補強体２
を有さずに内壁面によって形成されている。したがって
補強体２は、二本の柱部２０，２１と梁部２２を有し、
インナーパネル１２の下面側が開口となっている。

【００１４】また柱部２０，２１と梁部２２は一体にな
っており、これらの主体部は発泡性基材の発泡に基づく
発泡体４によって成形されている。そしてこの主体部の
内側（の壁）には、その内側に沿った規制部材３が設け
られている。したがって、柱部２０，２１と梁部２２
は、発泡体４と規制部材３とによって層状に構成されて
いる。また発泡体４は、図１に示すように中空パネル１
の内壁面と規制部材３との間を充填するように形成され
ており、発泡体４は中空パネル１の内壁面と規制部材３
の両方に接着している。なお規制部材３は、図１に示す
ように空間部２３の周壁の一部を構成する。この規制部
材３は、耐熱性部材を素材として形成され、例えば鉄、
アルミ、鋼、耐熱性樹脂（ナイロン６、ナイロン６
６）、紙を素材として、断面略コ字状であって開口部を
インナーパネル１２側（図１において下側）とした形状
に形成されている。

【００１５】次にこの補強体２の製造方法を図１〜図３
にしたがって説明する。先ず、規制部材３を成形する
（図２参照）。規制部材３は、その素材によって成形方
法が異なり、例えば鉄、アルミ、鋼等の金属を素材とす
る場合は、プレス加工又は押出し成形によって成形し、
樹脂を素材として成形する場合は、射出成形又は押出成
形によって成形する。

【００１６】さらに発泡させる前の発泡体４である未発
泡部材４０を成形する（図２参照）。この未発泡部材４
０は、樹脂を主材とした発泡基材を直方体に成形するこ
とによって成形される。次に図２に示すように、規制部
材３の左右両外面及び上外面に未発泡部材４０を取付け
る。未発泡部材４０の取付けは、接着材による接着又は
規制部材３に設けられた孔に、未発泡部材４０に装着さ
れたクリップを差し込むことによって行う。

【００１７】次に、未発泡部材４０が取付けられた規制
部材３を図３に示すように中空パネル１の中空室１５に
設置する。そして、中空パネル１に熱を加える。この熱
によって未発泡部材４０を発泡させ、図１に示すように
発泡体４が形成される。これによって、規制部材３と中
空パネル１の内壁面との間には、発泡体４が充填され
る。この未発泡部材４０の発泡時には、規制部材３がそ
の発泡の方向及び大きさを抑制する。したがって、規制
部材３によって所望の発泡体４の形状が得られ、空間部
２３も所望形状、所望寸法になる。

【００１８】以上のように、中空パネル１及び補強体２
が成形される。したがって中空パネル１の内部には、空
間部２３が設けられて補強体２によって充填されない部
分が生じる。そのため、中空パネル１は軽量になる。ま
た空間部２３によって補強体２は、容量が小さくなって
軽量となる。しかも必要な原材料も少なくなる。また空
間部２３の周壁は、補強体によって全周が設けられので
はなく、一部補強体２ではなく中空パネル１の内壁面に
よって形成される。したがって補強体２は、一部開口部
分を有し、補強体２の容量は、その開口部分に応じて小
さくなる。これによって補強体２及び中空パネル１は、
軽くなる。また補強体２に必要な原材料もそれに応じて
少なくなる。

【００１９】また補強体２は、柱部２０，２１と梁部２
２を有しているため、中空パネル１は補強体２によって
補強されている。特に、上述したように外力Ｆの作用方
向に対して中空パネル１の強度が補強されている。また
柱部２０，２１と梁部２２の主体部は、軽量な発泡体４
によって形成されているため、中空パネル１は軽量にな
る。

【００２０】次に、他の実施形態を図４に基づいて説明
する。図４に示す中空パネル５は、アウターパネル５０
とインナーパネル５１を有する。そしてこれらは、それ
ぞれに成形されたフランジ同士がスポット溶接によって
取付けられ、中空パネル５が中空の箱型の閉じ断面に構
成されている。そして中空パネル５の中空室には、補強
体が装着されている。この補強体は、外力Ｆの作用を受
ける内壁面に沿って設けられた梁部５３と、梁部５３か
ら外力の作用方向に延在した複数本（三本）の柱部５２
を有する。そして複数の柱部５２は、梁部５３から外力
Ｆの作用方向に延出して、インナーパネル５１の下面の
内壁面に跨っている。換言すると、外力Ｆを受ける内壁
面から、その内壁面に対抗する対向内壁面に跨って柱部
５２が梁部５３を介して設けられている。また柱部５２
と梁部５３は、主体部を発泡性基材の発泡に基づく発泡
体５６によって形成されている。そして主体部の内側に
は、発泡基材の発泡を規制する規制部材５５が設けられ
ている。そして柱部５２、梁部５３とインナーパネル５
１の下面によって周壁が形成された空間部５４が複数
（二つ）形成されている。

【００２１】したがって中空パネル５の構造は、空間部
５４と補強体とを有するため、図１に示す中空パネル１
と同様の作用効果を有する。そして中空パネル５は、図
１の中空パネル１よりも補強体によってさらに強く補強
されている。すなわち補強体は、中空パネル５の内壁面
の左右両側面に沿った柱部５２以外に、内壁面間に設け
られて、外力Ｆを受ける内壁面の中央側を支持する柱部
５２を有する。そして外力Ｆを受ける内壁面、すなわち
アウターパネル５０の上面に外力Ｆが加わると、アウタ
ーパネル５０の上面の中央側は、梁部５３を介して柱部
５２によって支持される。これによってアウターパネル
５０は、外力Ｆが加えられても曲げられにくい。

【００２２】次に、図５，６にしたがって他の実施形態
を説明する。図５に示す中空パネル６は、図１に示す中
空パネル１とほぼ同様な構造によって成形されている。
図５に示すように中空パネル６を補強する補強体は、外
力Ｆの作用を受ける内壁面に沿って設けられた梁部６３
と、梁部６３から外力の作用方向に延在した二本の柱部
６２とを有する。そして柱部６２は、梁部６３と、外力
Ｆの作用を受ける内壁面に対向する対向内壁面とを跨る
ように形成されている。また補強体の主体部は、発泡材
によって成形され、主体部の内側には規制部材が設けら
れている。そして柱部６２と梁部６３との接続部の構造
は、中空パネル１（図１参照）と異なった構造であっ
て、角部を形成しないように円滑部６１が形成された構
成となっている。すなわち図５に示すように梁部６３の
下側、又は柱部６２と柱部６２間には、角部が形成され
ず、断面略半円状に形成されている。

【００２３】また図６に示す中空パネル７は、図４に示
す中空パネル５とほぼ同様な構造によって成形されてい
る。図６に示すように中空パネル７を補強する補強体
は、外力Ｆの作用を受ける内壁面に沿って設けられた梁
部７３と、梁部７３から外力の作用方向に延在した二本
の柱部７２とを有する。そして柱部７２は、梁部７３
と、外力Ｆの作用を受ける内壁面に対向する対向内壁面
とを跨るように形成されている。そして柱部７２と梁部
７３との接続部の構造は、中空パネル５（図４参照）と
異なった構造であって、角部を形成しないように円滑部
７１が形成された構成となっている。すなわち図６に示
すように梁部７３の下側、又は柱部７２と柱部７２間に
は、角部が形成されず、断面略半円状に形成されてい
る。

【００２４】以上のように中空パネル６，７に設けられ
た補強体は、円滑部６１，７１によって角部を有さな
い。このため外力Ｆが付加された場合に、柱部６２，７
２と梁部６３，７３との接続部に応力集中が発生しにく
く、応力集中による破壊の恐れが小さい。したがって中
空パネル６，７は、外力Ｆに対して強度の強い構造とな
っている。また中空パネル６，７は、それぞれ柱部６
２，７２、梁部６３，７３と空間部６０，７０を有する
ため、図１ないし図４に示す中空パネル１，５の作用及
び効果をも備える。

【００２５】

【発明の効果】本発明にかかる中空構造物は、空間部を
備えているため軽量となる。しかもその空間部の周壁の
一部は、内壁面によって形成されている。すなわち空間
部は、補強体によって全周が設けられのではなく、一部
補強体を有さずに開口して内壁面によって形成されてい
る。したがって補強体の容量は、開口部分に応じて小さ
くなり、中空構造物が軽くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態である中空パネルの断面斜視図で
あって、中空パネルの補強構造を示す図である。

【図２】未発泡部材が取付けられた規制部材であって、
補強体の半製品を示す断面斜視図である。

【図３】未発泡部材が取付けられた規制部材を中空パネ
ルの中空室に設置した状態を示す断面斜視図である。

【図４】他の実施形態を示す中空パネルの断面図であ
る。

【図５】他の実施形態を示す中空パネルの断面図であ
る。

【図６】他の実施形態を示す中空パネルの断面図であ
る。

【符号の説明】

１，５，６，７…中空パネル（中空構造物） ２…補強体 ３，５５…規制部材 ４，５６…発泡体 １０，５０…アウターパネル １１，１３…フランジ １２，５１…インナーパネル １５…中空室 ２２，５３，６３，７３…梁部 ２３，５４，６０，７０…空間部 ４０…未発泡部材 ２０，２１，５２，６２，７２…柱部 ６１，７１…円滑部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空構造物の中空室に補強体を有する中
   空構造物の補強構造であって、 前記補強体は、前記中空構造物に作用する外力の作用側
   の内壁面に形成された梁部と、 前記梁部から、前記外力の作用方向に延在して、前記外
   力作用側の内壁面に対向する側の対向内壁面に跨って設
   けられた複数の柱部とを備え、 前記中空室には、前記複数の柱部、前記梁部、及び前記
   対向内壁面によって周壁が形成された空間部が設けられ
   ていることを特徴とする中空構造物の補強構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の中空構造物の補強構造
   であって、 柱部と梁部は、発泡性基材の発泡に基づく発泡体を有
   し、前記発泡体の内側には、前記発泡基材の発泡を規制
   する規制部材を有していることを特徴とする中空構造物
   の補強構造。