JP2004182227A - 局所的に補強された中空構造アセンブリ - Google Patents
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Abstract
【課題】費用と設計の複雑さを低減しつつ、中空構造部材の局所的な補強方法及び装置の提供。
【解決手段】孔を備え、キャビティを有する中空構造体を含む補強構造アセンブリが提供される。管を用いてキャビティに袋が挿入される。袋は孔を通してキャビティから延びる開口部を備えた端部を有する。装置が袋に2成分エポキシ樹脂のような構造用発泡体を注入する。袋は閉じられ、袋の端部はキャビティに挿入される。孔にキャップが取り付けられる。発泡体は膨張してキャビティを満たすが、袋内に収納されており、これにより所望の領域内において局所的な補強を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】孔を備え、キャビティを有する中空構造体を含む補強構造アセンブリが提供される。管を用いてキャビティに袋が挿入される。袋は孔を通してキャビティから延びる開口部を備えた端部を有する。装置が袋に2成分エポキシ樹脂のような構造用発泡体を注入する。袋は閉じられ、袋の端部はキャビティに挿入される。孔にキャップが取り付けられる。発泡体は膨張してキャビティを満たすが、袋内に収納されており、これにより所望の領域内において局所的な補強を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は中空構造体の補強に関し、より詳細には、本発明は構造用発泡体のような物質で中空構造体を補強することに関する。
中空構造部材は種々の車輌の用途に用いられる。例えば、Aピラー(フロント・ピラー)およびセンター・ピラー(Bピラー)のような車体の部分は、薄肉(薄壁)の中空部材から形成されている。また、サスペンションアセンブリは、車軸のような管状部材用の徐々に薄くなる壁部分を組み込んでいる。薄肉の構造部材を使用することは、この構造体を実装するアセンブリの費用および重量を軽減する利点がある。
車軸の場合、曲げおよびねじり剛性を最大にする一方、重量を最小にする壁厚を提供することが望ましい。しかしながら肉厚が薄ければ薄くなるほど、構造体は負荷の下で座屈を受け易い。例えば、中空車軸構造体には、バネブラケットのような補助金具が通常取り付けられる。壁部分は締め付け荷重の下で座屈を起こす可能性があり、または板バネがサスペンションアセンブリの作動中に移動する可能性がある。この解決のために、先行技術の車軸アセンブリには、追加の補強板を溶接すること等により局所的に補強材を付加して、剛性を増加してきた。
AピラーおよびBピラーのような中空車体構造体など車輌の用途のために、構造用発泡体が構造体の中空のキャビティ内に注入され局所的な補強を提供する。構造用発泡体は膨張してその空間を満たし、硬化してその領域を補強する。しかしながら、構造用発泡体は非常に高価なので、所望の領域に発泡体を収納するために、中空構造体内に壁を形成しなくてはならない。これは鋼板の壁を構造体内に圧入または溶接し、発泡体を収納させることで達成される。このことは中空構造部材を形成する際に複雑さを伴い、構造用発泡体を収納するための壁を収容する設計を公式化する際に、かなりの経費が追加となる可能性がある。
従って、必要とされるものは、先行技術の解決法の経費および設計の複雑さを低減しつつ、中空構造部材の局所的な補強を提供する方法および装置である。
(発明の開示)
本発明は、孔を備え、キャビティを有する中空構造体を含む補強構造アセンブリを提供する。管を用いてキャビティ内に袋が挿入される。袋は端部に開口部を有し、この開口部は孔を通してキャビティから延びている。1つの装置が2成分エポキシのような構造用発泡体を袋内に注入する。袋は閉じられ、袋の端部はキャビティ内に挿入される。キャップが孔に取り付けられる。発泡体は膨張しキャビティを満たすが袋内に収容され、これによって所望領域で局所的な補強を提供する。車軸用に、キャップは板バネのような部品を位置決めするための位置決め機能を含んでいてもよい。
本発明は、孔を備え、キャビティを有する中空構造体を含む補強構造アセンブリを提供する。管を用いてキャビティ内に袋が挿入される。袋は端部に開口部を有し、この開口部は孔を通してキャビティから延びている。1つの装置が2成分エポキシのような構造用発泡体を袋内に注入する。袋は閉じられ、袋の端部はキャビティ内に挿入される。キャップが孔に取り付けられる。発泡体は膨張しキャビティを満たすが袋内に収容され、これによって所望領域で局所的な補強を提供する。車軸用に、キャップは板バネのような部品を位置決めするための位置決め機能を含んでいてもよい。
従って、本発明は先行技術の費用と設計の複雑さを低減しつつ、中空構造部材の局所的な補強を達成する方法および装置を提供する。
本発明の他の利点は、添付の図面を考慮して以下の詳細な説明を参照することによって理解することができる。
図1A−1Fを参照すると、本発明の補強構造アセンブリが10で示されいる。アセンブリ10は中空構造体12を含み、この中空構造体はキャビティ14を画定し、かつ構造体12の壁にキャビティ14内へのアクセスを提供する孔15を有する。袋16は、図1Aに示すように、管17を用いて孔15を通してキャビティ14に挿入される。袋16は孔15を通して延びる開口部20を有する端部18を含む。例えば、袋16は巻き上げられ厚紙の管に挿入され、その後キャビティ14に押し込んでもよい。袋はいかなる好適な物質から作成してもよいが、膨張する発泡体の発熱反応に耐えるために、高温熱可塑性であることが好ましい。このような好適な物質には、マイラー、ゴムまたはポリスルホンが含まれる。勿論、任意の数の好適な物質を使用してもよい。袋16は膨張する間発泡体を収容し、このため中空構造体内に内部の壁またはバッフルが要求されることはない。上記内部の壁やバッフルは、設計および製造が困難であり且つ費用がかかる。
図1Aおよび1Bに最も明確に示されているように、ノズル24を有する装置22が開口部20を通して袋16に発泡体26を注入する。装置22は手動でまたは自動で操作される。構造用発泡体充填剤物質は、高い係数(率、モデュラス)を有するいかなる好適な物質でも可能である。発泡体26は接着剤、充填剤入りアセタールエポキシ、ポリエステルまたは他の好適な物質などの複合物質でもよい。このような物質の1つは、TEROCORE1015AおよびBの商品名でHenkelより販売されている。TEROCOREは、体積混合比2:1の高強度発泡2成分エポキシから成る2成分の構造用発泡体である。TEROCOREは約30%膨張し、高い係数を有する。TEROCOREは発熱物質であり、二つの成分が一緒に混合されると周囲温度で硬化し、最初の30分以内に内部から外部に向かって90%硬化即ち固化する。TEROCOREは24時間以内に完全に硬化し、且つこのTEROCOREは、使用中に特別な換気を必要としない非イソシアン酸塩物質である。TEROCOREのエポキシ樹脂部分は良好な安定性を有し、硬化速度を決定する。原料に充填剤が加えられてもよく、これにより機械的特性を改善し、たわみ抵抗、硬度を提供し、圧縮率を決定する。TEROCOREの硬化剤部分は、物質の反応性、粘着性、圧縮率および原料の品質保持期間を決定する。TEROCOREの膨張剤はセル構造を決定づけ、構造用発泡体の全重量を減少させる。
図1Dを参照すると、構造用発泡体26が袋16に一旦注入されると、袋は閉じられる。例えば、28に示されるように、端部18は捩じられ、キャビティ14に挿入される。図1Eに示されるように、孔15はキャップ30を挿入して閉じられる。さらにキャップ30は膨張の間、構造体発泡体26を包含し、美的に良好な外観を提供する。構造用発泡体は膨張してキャビティ14の内壁と接触するが、他方において、図1Fに最も明確に示されるように、依然として袋16に収納されている。
本発明の補強構造アセンブリ10は、局所的な補強を必要とするいかなる薄肉の中空構造体の用途にも使用できる。例えば、本発明はAピラーやBピラーのような車体の中空部分を局所的に補強するのに使用可能である。車体の特定の領域を硬化でき、他の場所にはより薄い壁の使用を可能にする。
本発明は、図2に示されるように、サスペンションアセンブリ32に使用するにも好適である。サスペンションアセンブリ32は、板バネ38のようなサスペンション部品を支持するための中空車軸33を含む。車軸33の一部分は図1A−1Fについて上述したように局所的に補強し、付加的な構造的剛性を付与することが可能である。上記孔は、この孔から延びる突起のような位置決め機能35を有するキャップ34によって閉じられる。板バネ38を支持するブラケット36は、キャップ38上の位置決め機能と相補的な機能を有し、組み立ての際にサスペンションアセンブリ32を車軸33に対して位置決めする。ブラケット36は、当該分野では周知のように、U−ボルトアセンブリ40によって車軸33に固着される。当業者は、上述の板バネ38以外の部品が、中空車軸33またはいかなる他の中空部材にも固着できることを理解するであろう。例えば、車軸33に通常大きな負荷を及ぼす空気バネまたはいかなる他の部品も、補強された領域内に計画することが可能である。車軸の場合、中空車軸33は通常締め付け負荷による座屈しやすく、またはサスペンションアセンブリ32が車軸に対して揺動しやすい。本発明の局所的に補強された中空構造体よれば、剛性が増強され、これによってサスペンションアセンブリの座屈や揺動を回避することができる。
本発明は例示的に説明されたが、使用された専門用語は、制限の語句ではなく、本質的に説明の語句として意図されたことを理解すべきである。明らかに、本発明の多くの修正および変更が上述の教示に照らして可能である。従って、他に特に断りがない限り、添付された特許請求の範囲内で本発明は実用可能であることを理解すべきである。
Claims (16)
- キャビティを画定する中空の構造体と、
前記キャビティ内に配置され、空間を画定する袋と、
前記袋内に配置され、前記空間を満たす物質と、
を有する補強構造部材。 - 前記構造体は孔を含み、前記袋は前記孔に等しいか又は小さな圧縮サイズを有して前記キャビティへの前記袋の挿入を容易にする、請求項1に記載のアセンブリ。
- キャップが前記孔に取り付けられて前記キャビティを封止する、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記袋は、前記袋への前記物質の挿入を容易にする開口部を有する端部を含む、請求項2に記載のアセンブリ。
- 前記端部は前記キャビティ内に配置される、請求項4に記載のアセンブリ。
- 前記物質は構造用発泡体である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記構造用発泡体は2成分エポキシである、請求項6に記載のアセンブリ。
- 前記構造体は車軸である、請求項1に記載のアセンブリ。
- 前記物質に最も近い前記車軸にサスペンション部品が固着された、請求項8に記載のアセンブリ。
- 前記構造体は、位置決め機能を有し孔内に配置されるキャップ付きの孔を含み、前記位置決め機能は前記サスペンション部品を位置決めするものである、請求項9に記載のアセンブリ。
- 中空の構造体を局所的に補強する方法であって、
a)構造体のキャビティ中に袋を挿入するステップと、
b)前記袋に物質を充填するステップと、
c)前記物質を膨張させるステップと、
を含む方法。 - 前記物質は構造用発泡体である、請求項11に記載の方法。
- 前記袋をステップc)より前に閉じる、請求項11に記載の方法。
- 前記袋の端部を閉じ、前記キャビティ内に挿入する、請求項11に記載の方法。
- ステップa)は孔を通して前記構造体に前記袋を挿入することを含み、且つステップb)に引き続いて前記孔にキャップを取り付ける、請求項11に記載の方法。
- 前記物質に最も近い前記構造体に構成部品を固着する、請求項11に記載の方法。
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