JP2005088651A

JP2005088651A - 充填構造体

Info

Publication number: JP2005088651A
Application number: JP2003322053A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Ishikawa; 亮一石川; Mitsuhiko Ueki; 光彦植木; Katsuhiro Shibata; 勝弘柴田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: US20050058787A1; JP4467040B2

Abstract

【課題】中空部材に発泡アルミニウムなどの充填材を機械的に結合することができ、かつ、耐食性を確保する技術を提供することを課題とする。
【解決手段】充填構造体１０は、中空部材１１の内部に衝撃エネルギーの吸収性能に富む充填材１２を挿入し、この充填材１２を、加熱により膨張させ、その後硬化させた接着層１３により、中空部材１１に固定してなる構造体である。
【効果】接着剤は膨張する過程で充填材の表面に密着する。充填材の表面に多数の孔があっても接着剤は充填材に良好に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体フレーム、特にバンパー、フロントサイドメンバーやピラーに好適な充填構造体に関するものである。

近年、エネルギー吸収性能に優れた材料を車体構造材内部に充填し、その部位の衝突エネルギー吸収性能を向上させる試みが行われている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開平８−１６４８６９号公報

特許文献１は、同公報段落番号［００１５］に「図１の実施例では、溶融アルミニウム又は溶融アルミニウム合金に所定量の増粘材と発泡材を加え撹拌したものを、上記角パイプ材よりなるフレーム部５１内に入れて発泡させることにより、フレーム部５１とその内部に充填された発泡アルミニウム５２とからなる衝撃吸収用フレーム部材５を構成するものである。・・・以下略」と説明されている技術である。

フレーム部５１と発泡アルミニウム５２との接合は、発泡アルミニウム５２の膨張力に依存する。しかし、発泡アルミニウム５２は多孔質体であるため、表面にも多数の孔が存在し、力が加わると表面が崩れ、接合力が低下し、長期間の使用の後には、フレーム部５１と発泡アルミニウム５２との間に隙間が発生する。

すなわち、特許文献１の構造では、フレーム部材５１に対し発泡アルミニウム５２の機械的結合が望めない。
また、寒冷地では路面凍結対策として融雪塩を散布するが、このような環境、すなわち充填材と中空部材との間に融雪塩を含んだ水などが浸入する腐食環境では、特に鋼板製の中空部材に適切な防錆処理（化成処理や電着塗装）を施さないと鋼板部材に腐食が発生し内部からの腐食進行により穴明き錆へと進行する可能性がある。
さらにまた、無処理鋼板とアルミ製充填材の接触により異種金属接触腐食が発生し、アルミ製充填材に著しい機能劣化を起こす可能性がある。

本発明は、中空部材に発泡アルミニウムなどの充填材を強固に結合することができ、かつ、耐食性を確保することが可能な技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、中空部材の内部に、衝撃エネルギーの吸収性能に富む充填材を充填した充填構造体において、充填材は、加熱により膨張する性質を有する接着剤により、中空部材に固定したことを特徴とする。
ここでいう接着剤とは、接着性を有する高分子樹脂を指し、例えばエポキシ系接着剤、ウレタン系シール剤などが挙げられる。

請求項２に係る発明では、接着剤は、１４０℃〜１９０℃の温度で１０分〜３０分間加熱することで溶融し、且つ膨張し、その後の冷却により硬化する性質を有することを特徴とする。

接着剤の加熱と電着塗膜の乾燥とを同時並行して実施する場合、１４０℃未満若しくは１０分未満では塗膜の乾燥が不十分になる。１９０℃超では塗膜が変質するため好ましくない。また、乾燥に要する時間が３０分を超えると、生産性が低下する。

請求項３に係る発明では、接着剤は、溶融し、膨張し、硬化する過程で、少なくとも１０％体積膨張する性質を有することを特徴とする。

体積膨張率が１０％未満であると、中空部材に接着剤付き充填材を挿入する段階で、隙間が過少となり挿入が困難になり、作業性が低下する。そこで、体積膨張率を高めて適量の隙間を確保することが重要になる。

請求項４に係る発明では、接着剤は、シート状接着剤であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、加熱により膨張する接着剤を用いて中空部材に固定する。接着剤は膨張する過程で充填材の表面に密着する。充填材の表面に多数の孔があっても接着剤は充填材に良好に接合する。同様に接着剤は膨張する過程で中空部材の内面に密着する。中空部材の内面に凹凸があっても接着剤は中空部材に良好に接合する。
この結果、中空部材に充填材を強固に固定することができる。

請求項２に係る発明では、１４０℃〜１９０℃の温度で１０分〜３０分間加熱することで溶融し、且つ膨張し、その後の冷却により硬化する性質を有する接着剤を採用したので、電着塗装後の乾燥炉で塗料を乾燥させている過程で、接着剤を溶融し、膨張させ、硬化させることができる。この結果、別の加熱手段を設けることなく、既存の乾燥炉を利用することで、接着剤の処理が行えるという利点がある。

請求項３に係る発明では、少なくとも１０％体積膨張する接着剤を採用したので、充填材に接着剤を付設し、この様な充填材を中空部材に挿入する場合に、中空部材と充填材との間に十分な大きさの隙間を確保できる。この結果、防錆処理中に中空部材と充填材との間に処理液が流入し易く、中空部材内面に確実に防錆処理膜を形成させ、中空部材内面の耐食性を確保することができる。

請求項４に係る発明では、シート状接着剤を採用したので、接着剤の取り扱いが容易になり、必要な部位に必要な大きさの接着剤を、簡単に充填材に付設することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る充填構造体の断面図であり、充填構造体１０は、内面に防錆処理層１１ａを施した中空部材１１の内部に衝撃エネルギーの吸収性能に富む充填材１２を挿入し、この充填材１２を、加熱により膨張させ、その後硬化させた接着層１３により、中空部材１１に固定してなる構造体である。

中空部材１１は、金属インゴットを押し出して製造する押し出し材や、金属板をプレス機で塑性加工することで得るプレス品、又はその他の製造方法で得る筒状部材である。金属はアルミニウム合金、亜鉛合金、鉄系合金、その他の材料が採用できる。
充填材１２は、嵩密度が０．６ｇ／ｃｍ^３程度の発泡アルミニウムが好適である。

図２は図１の２部拡大図であり、充填材１２は嵩密度が０．６ｇ／ｃｍ^３程度であるため、空孔１４・・・（・・・は複数個を示す。以下同じ）の割合が極めて大きい。そのため、表面に多数の窪み１５・・・が存在する。正常な防錆処理層１１ａを介してこれらの窪み１５・・・に接着層１３が進入し、接着層１３は充填材１２に強固に接合する。

また、中空部材１１は、押し出し材であれば平坦度が高いが、他の製造方法では、微細な凹部１６・・・が発生することがある。これらの凹部１６・・・に接着層１３が進入し、接着層１３は中空部材１１に密着する。
この結果、接着層１３の存在により、充填材１２を強固に中空部材１１に固定することができる。

以上の構成からなる充填構造材の製造方法を次に説明する。
図３は本発明の充填構造材の製造フロー図である。
（ａ）において、中空部材１１を準備する。中空部材１１は、例えば１．７ｍｍ厚さのアルミニウム合金押し出し材（Ａ６０６３−Ｔ５）である。
（ｂ）において、充填材１２を準備する。
（ｃ）において、充填材１２にシート状接着剤１７・・・を貼り付ける。

シート状接着剤１７は、１４０℃〜１９０℃の温度で１０分〜３０分間加熱することで溶融し、且つ膨張し、その後の冷却により硬化する性質を有するもので、例えば３Ｍ社製ハイモデュラスメルトシールテープ♯５２３１（商品名）が採用できる。

（ｄ）において、中空部材１１に、シート状接着剤１７・・・が付いた充填材１２を挿入する。挿入後の中空部材１１の断面図を次に示す。

図４は充填材を挿入した後の中空部材の断面図であり、今まで説明しなかったが、シート状接着剤１７・・・と中空部材１１の内面との間に隙間１８が存在するように、中空部材１１及び充填材１２の断面寸法並びにシート状接着剤１７の厚さを決定した。
隙間１８が存在するため、中空部材１１に簡単にシート状接着剤１７付き充填材１２を挿入することができたと言える。

なお、隙間１８を維持するために、仮止めボルト１９、１９で充填材１２を仮止めすることが望ましい。
図示しないが、この状態の中空部材１１等を防錆処理工程に装入し、防錆処理を施す。このときに防錆処理液は隙間１８を通過するため、中空部材１１の外面及び内面に均等に防錆処理を施すことができる。

必要であれば、次に塗装（電着塗装が下塗りであれば、中塗りや上塗り）を施す。
そして、乾燥炉に入れて、１４０℃〜１９０℃の温度で１０分〜３０分間加熱する。この加熱により塗膜が乾燥し硬化するとともに、シート状接着剤１７が、溶融し、且つ膨張し、その後の冷却により硬化する。この過程でシート状接着剤１７は１０％以上体積膨張し、隙間１８に充満する。

冷却後、仮止めボルト１９、１９を外すことで、図１の充填構造体１０を得ることができる。

尚、本発明の充填構造体は、車両のバンパー、フロントサイドビーム、ピラーなど車体フレームに好適であるが、用途を格別限定するものではない。

また、請求項１では、接着剤の種類（溶融温度、膨張率、液体／シート）は任意に設定することができる。
請求項２では、接着剤は液状／固体状、固体である場合にシート状／粉末状の何れでも良い。

本発明の充填構造体は、車両の車体フレームに好適である。

本発明に係る充填構造体の断面図である。図１の２部拡大図である。本発明の充填構造材の製造フロー図である。本発明に係る充填材を挿入した後の中空部材の断面図である。

符号の説明

１０…充填構造体、１１…中空部材、１２…充填材、１３…接着層、１７…テープ状接着剤、１８…隙間。

Claims

中空部材の内部に、衝撃エネルギーの吸収性能に富む充填材を充填した充填構造体において、前記充填材は、加熱により膨張する性質を有する接着剤により、中空部材に固定したことを特徴とする充填構造体。
前記接着剤は、１４０℃〜１９０℃の温度で１０分〜３０分間加熱することで溶融し、且つ膨張し、その後の冷却により硬化する性質を有することを特徴とする請求項１記載の充填構造体。
前記接着剤は、溶融し、膨張し、硬化する過程で、少なくとも１０％体積膨張する性質を有することを特徴とする請求項２記載の充填構造体。
前記接着剤は、シート状接着剤であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の充填構造体。
前記中空部材は車体フレームであり、前記加熱は電着塗装後の乾燥熱で賄うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の充填構造体。