JP2005119588A - 中空部材の補強構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 中空部材1と、中空部材1の内部に複数の閉断面(空間S1,S2,S3)を形成する仕切り部材4と、少なくとも一の前記閉断面(空間S1,S3)内に充填される発泡材5と、を備える中空部材1の補強構造であって、仕切り部材4は、外力が作用する方向と一致するように、中空部材1の一の面(上面部21)からこの一の面(上面部21)に対向する面(下面部31)まで至るように設けられるように構成した。
【選択図】 図2
Description
また、ブラケット104がコの字状であることから、外力Fが付加されたとき、側面部101b,102bと補強体103とを剥離する方向に応力が発生しやすい。そのため、この点においても、側面部101b,102bの変形を効果的に抑制することができなかった。
なお、例えば、閉断面を3つ形成した場合、両側部に位置する2つの閉断面、又は、中央部に位置する閉断面に発泡材を充填することができる。中央部に位置する閉断面に発泡材を充填した場合は、中央部に位置する閉断面上に作用する外力に対して剛性を高めることができる。
なお、車両用フレームとは、車体の骨格を形成する部材であり、例えば、フロントピラー、センターピラー、フロントルーフレール、サイドルーフレール、フロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、サブフレーム等が挙げられる。
まず、インナーパネル3の下面部31に仕切り部材4の固定部43をスポット溶接で溶接する。このとき、仕切り部41には、予めエポキシ樹脂、合成ゴムからなるシート状の発泡材5を貼着しておく。次に、インナーパネル3に対向するようにアウターパネル2を配置して、フランジ部23,23とフランジ部33,33とを重ねて溶接した後、固定部43をアウターパネル2の上面部21に溶接する(図3上図参照)。なお、固定部43を上面部21に溶接する工程は省略することもできる。そして、この状態で、発泡材5を加熱発泡させて(図3下図参照)、中空部材1の剛性を向上させることができる。なお、発泡材5は、中空部材1の組み立て後、ウレタン樹脂からなる発泡材を空間S1,S3に充填させるようにすることもできる。
まず、上面部21側から受ける外力Fに対して、空間S1,S3内に発泡材5が充填されていることから、側面部22,32が変形しにくく、空間S1,S3も歪みにくくなっている。そのため、中空部材1の剛性を向上させることができる。また、外力Fを受けた場合、側面部22,32から発泡材5が剥離する方向、つまり、発泡材5に対して空間S2に向かう方向に応力が発生すると側面部22,32が変形しやすく剛性が低下するが、本実施形態に係る中空部材1では、外力Fを受けても、仕切り部41と側面部22,32とが同一方向に変形するため、発泡材5と側面部22,32が剥離せず、剛性を向上させることができる。
さらに、中空部材1の剛性を向上することで、車体振動を抑制し、乗り心地を向上させることができる。そして、軽量化されていることから、車体重量の増加を抑制し、燃費性能を向上させることができる。
図5(a)は、実施例1として示す前記実施の形態において説明した中空部材1であり、アウターパネル2及びインナーパネル3の板厚を0.8mm、仕切り部材4の板厚を0.5mm、発泡材5の幅を5mmに設定した。また、アウターパネル2の高さを30mm、インナーパネル3の高さを10mm、上面部21及び下面部31の幅を60mmに設定した。
図5(b)は、比較例1として示す内部に何も充填しない中空部材1Aであり、アウターパネル2A及びインナーパネル3Aの板厚を1.4mmに設定した。また、アウターパネル2Aの高さ、インナーパネル3Aの高さ、上面部21及び下面部31の幅は実施例1と同様に設定した。
図5(c)は、比較例2として示す従来の中空部材1Bであり、アウターパネル2Bとインナーパネル3Bの間に断面視略ハット状の仕切り部材4Bを挟持し、アウターパネル2Bと仕切り部材4Bの間に断面視略コの字状の発泡材5Bを充填して構成した。アウターパネル2B及びインナーパネル3Bの板厚を0.8mm、仕切り部材4Bの板厚を0.5mm、発泡材5Bの幅を7mmに設定しており、アウターパネル2Bの高さ、インナーパネル3Bの高さ、上面部21及び下面部31の幅は実施例1と同様に設定した。
本実施例においては、図6に示すように、前記した各中空部材を下面部32の長手方向両端部32a,32aで保持し、上面部21の長手方向中央部近傍に荷重子Lで垂直下向きに荷重を与え、ある一定の形状に曲がるまでの最大荷重値を剛性値として測定した。
図7に示すように、比較例1の中空部材に対し、実施例1の中空部材は、比較例1の剛性より数パーセント向上させつつ、重量を20パーセント低減することができる。一方、比較例2の中空部材においては、比較例1の中空部材に対して剛性、重量共に低下した。以上より、実施例1の中空部材では、比較例1の中空部材より各パネルの板厚を小さくしても、剛性を向上させることができるとともに、軽量化することができることがわかった。
図9(a)は内部に断面視略コの字状のリーンフォースメント4C,4Cを中央に2つ接触して対向するように設けた中空部材であり、図9(b)は内部の全域に発泡材5を充填した中空部材である。また、図9(c)は内部に断面視略コの字状の2つのリーンフォースメント4D,4Dを、互いに対向するように、かつ、間に隙間を設けて配置して、リーンフォースメント4D,4Dに挟まれた閉断面(中央に位置する空間)に発泡材5を充填した中空部材である。図9(d)は前記した実施の形態に係る中空部材と同一のものであり、断面視略コの字状の2つのリーンフォースメント4E,4Eを互いに向き合うように配置して、3つ形成される閉断面のうち、両側に位置する閉断面(空間)に発泡材5を充填した中空部材である。なお、図9(c),(d)に示す中空部材が本発明に係る中空部材に含まれるものである。本実施例では、図9(c),(d)に示す中空部材の発泡材5の幅Wを変更して、(c)においては5mmと20mm、(d)においては2.5mmと10mmの場合において得られる剛性値及び重量について測定した。
2 アウターパネル
3 インナーパネル
4 仕切り部材
5 発泡材
21 上面部
22 側面部
23 フランジ部
31 下面部
32 側面部
33 フランジ部
S 中空空間
S1,S2,S3 空間
Claims (3)
- 中空部材と、
前記中空部材の内部に複数の閉断面を形成する仕切り部材と、
少なくとも一の前記閉断面内に充填される発泡材と、
を備える中空部材の補強構造であって、
前記仕切り部材は、外力が作用する方向と一致するように、前記中空部材の一の面からこの一の面に対向する面まで至るように設けられていることを特徴とする中空部材の補強構造。 - 前記仕切り部材が前記中空部材の内部に平行に2つ設けられることで、前記閉断面が3つ形成され、両側に位置する前記閉断面内に前記発泡材が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の中空部材の補強構造。
- 前記中空部材は車両用フレームであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の中空部材の補強構造。
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