JP2006341821A - 鋼板補強材 - Google Patents

Abstract

【課題】 意匠面への影響を抑制することができる鋼板補強材を提供する。
【解決手段】 鋼板補強材１１は、硬化条件下にて硬化する補強部材１２を備えている。補強部材１２は、鋼板３１の被取付面３１ａに対応する取付面１２ａを有するとともに、取付面１２ａに対して所定の厚さを有して形成されている。この補強部材１２の取付面１２ａの周縁となる外周縁のうち、上縁及び下縁は補強部材１２の最小厚さとなるように形成されている。この鋼板補強材１１は、鋼板の被取付面３１ａに固定され、補強部材１２から形成される補強部材硬化物によって、鋼板の剛性等が高められる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼板に固定して使用される鋼板補強材に関するものである。

近年、車両のドアパネル等には、車両の軽量化等を目的として、その厚さが薄く設定された鋼板（薄肉鋼板と呼ばれる）が広く用いられている。ところが、こうした鋼板を用いた場合、車両の軽量化等に寄与する一方で、鋼板としての性能が部分的に不足する傾向にある。すなわち、薄肉鋼板を用いると、制振性や剛性の低下、耐デント性の低下等の不具合が生じ易くなる。こうした不具合の発生を抑制するために、鋼板補強材を鋼板に貼着させることが行われている。こうした鋼板補強材は、硬化性材料から形成された補強部材を備えて構成されている。この硬化性材料は、ゴム又は樹脂を主成分とした材料であって、硬化前においては柔軟性を有する材料である。こうした硬化性材料から形成される補強部材は、その柔軟性によって鋼板の被取付面に追従して取着することができるように構成されている（特許文献１参照）。

このような鋼板補強材は、例えば車両の組付工程において取着された後に、その車両の乾燥工程において外部から加熱される。こうした加熱によって補強部材が硬化することで、鋼板に固定された状態の補強部材硬化物が得られる。すなわち、所定の硬度を有する補強部材硬化物が固定された鋼板は、その補強部材硬化物によって補強されるようになる。
特開２００５−４１２１０号公報

ところで、車両のドアパネル等の鋼板では、表面を意匠面とする一方、裏面を被取付面として、この被取付面に鋼板補強材が取着されることになる。図５及び図６（ａ）には、鋼板３１の被取付面３１ａに取着された従来の鋼板補強材５１を示している。この鋼板補強材５１は、板状をなす補強部材５２の取付面５２ａに粘着部材５３が積層されるとともに、取付面５２ａの反対面に拘束部材５４が積層されて構成されている。この鋼板補強材５１を構成する補強部材５２は、粘着部材５３を介して被取付面３１ａに貼着される。そして、鋼板３１に固定された補強部材５２が硬化することで、図６（ｂ）に示す補強部材硬化物５５が生成される。ここで、図６（ｂ）に誇張して示すように、補強部材硬化物５５が固定された鋼板３１では、鋼板３１の意匠面３１ｂが二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に変形することがある。こうした鋼板３１の部分的な変形は、鋼板補強材５１が貼着されている箇所において発生する。このような変形に伴って、鋼板３１の意匠面３１ｂでは、補強部材硬化物５５の外周縁に沿った枠状の境界部分として視認される結果、場合によっては意匠面３１ｂの美観が損なわれるおそれがあった。もっとも、補強部材５２の組成やその硬化条件等を適宜変更することにより、そうした鋼板３１の変形は、ある程度抑制されることもある。しかしながら、補強部材５２の組成やその硬化条件等の変更は、鋼板補強材の設計における複雑化や鋼板補強材の補強機能自体の低下を招来させることになりかねない。すなわち、鋼板３１の変形に伴う意匠面３１ｂへの影響について、未だ改善の余地が残されている。

この発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、意匠面への影響を抑制することができる鋼板補強材を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、硬化条件下にて硬化する補強部材を備え、鋼板の被取付面に固定して使用される鋼板補強材において、前記補強部材は、前記鋼板の被取付面に対応する取付面を有するとともに、同取付面に対して所定の厚さを有して形成され、前記補強部材は、前記取付面の周縁となる外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されていることを要旨とする。

この構成によれば、補強部材が硬化して得られる補強部材硬化物の厚さは、補強部材の最小厚さに設定された部分で最小となる。従って、補強部材に対応する鋼板の領域において、その最小厚さに設定された部分に対応する領域では、補強部材硬化物の影響が低減されるようになる。この最小厚さとする部分を、補強部材の外周縁の少なくとも一部に形成することで、鋼板においては補強部材硬化物の外周縁に沿った部分の変形が抑制されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の鋼板補強材において、前記取付面の反対面となる表面を曲面状に形成することにより、前記補強部材の外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の鋼板補強材において、前記取付面の反対面となる表面を段差状に形成することにより、前記補強部材の外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されていることを要旨とする。

このように、前記補強部材の形状として、例えば請求項２又は請求項３に記載の形状を採用することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋼板補強材において、前記補強部材の硬化物である補強部材硬化物の弾性率よりも高い弾性率を有する材料からなる第２の補強部材を、前記取付面の反対面となる表面に備えてなることを要旨とする。

この構成によれば、第２の補強部材は、補強部材硬化物の変形を拘束する作用を奏することにより、補強部材硬化物による鋼板の補強機能を補助する役割を果たす。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋼板補強材において、自己粘着性を有する粘着部材を、前記取付面に備えてなることを要旨とする。

この構成によれば、粘着部材の粘着力によって鋼板補強材を被取付面に固定することができるようになる。

本発明によれば、意匠面への影響を抑制することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、鋼板補強材１１は、硬化条件下にて硬化する補強部材１２と、自己粘着性を有する粘着部材１３と、第２の補強部材としての拘束部材１４とを備えている。この鋼板補強材１１は、鋼板３１の被取付面３１ａに固定して使用される。

補強部材１２が硬化することにより得られる補強部材硬化物は、鋼板３１を補強する補強機能の他、鋼板３１の振動を抑制する制振機能等を発揮する。こうした補強部材１２は、硬化性材料から形成される。硬化性材料としては、加熱により硬化する熱硬化性材料、湿気により硬化する湿気硬化性材料、紫外線により硬化する紫外線硬化性材料等が挙げられる。これらの硬化性材料の中でも、加熱により硬化する硬化性材料が好適である。すなわち、こうした熱硬化性材料から形成した補強部材１２によれば、鋼板３１が加熱される工程を利用して、補強部材硬化物を容易に得ることができるようになる。熱硬化性材料としては、例えばエポキシ系樹脂等の合成樹脂や、ブチル系ゴム等のゴムを基材とする周知の硬化性材料を適用することができる。本実施形態の補強部材１２は、加熱条件下で硬化する補強部材１２を適用している。

図２（ａ）に示すように、この補強部材１２は被取付面３１ａに対応する取付面１２ａを有するとともに、補強部材１２は取付面１２ａに対して所定の厚さを有して形成されている。本実施形態の補強部材１２は、略四角板状をなし、その片面を取付面１２ａとしている。この補強部材１２の取付面１２ａの周縁となる外周縁のうち、上縁は補強部材１２の最小厚さとなるように形成されている。詳述すると、補強部材１２の上部は、上縁に向かうにしたがって厚さが小さくなるように形成されることにより、最小厚さを有する上縁が形成されている。換言すると、取付面１２ａの反対面となる表面１２ｂが曲面状に形成されることにより、補強部材１２の上縁が最小厚さとなるように形成されている。本実施形態における最小厚さを有する上縁は、補強部材の一辺として水平方向に延びるように形成されている。また、本実施形態では、補強部材１２の外周縁の一部である下縁も上縁と同じく、最小厚さとなるように設定されている。なお、本明細書における補強部材１２の厚さは、補強部材１２の取付面１２ａに対して直交する方向の長さを示す。

補強部材１２の取付面１２ａには、自己粘着性を有する粘着部材１３が設けられている。粘着部材１３は、粘着材料からシート状に形成され、鋼板補強材１１は粘着部材１３の粘着力を利用して鋼板３１に固定することができるように構成されている。粘着材料としては、エポキシ系粘着材料等の周知の粘着材料を適用することができる。

補強部材１２の表面１２ｂには、拘束部材１４が設けられている。この拘束部材１４は、補強部材１２が硬化して得られる補強部材硬化物の弾性率よりも高い弾性率を有する材料から構成されている。このため、この拘束部材１４は補強部材硬化物の変形を拘束する作用を奏することにより、補強部材硬化物による鋼板３１の補強機能を補助する役割を果たす。また、この拘束部材１４は、鋼板３１から補強部材硬化物に伝播する振動の抵抗として寄与するため、補強部材硬化物の制振機能を補助する役割も果たす。なお、ここでいう弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠する引張試験から算出される弾性率を示す。こうした拘束部材１４の具体例としては、ガラスクロス、アルミ箔、各種金属フィルム等が挙げられる。

この鋼板補強材１１は、補強部材１２及び粘着部材１３を例えば押出成形、射出成形等によって成形し、補強部材１２の取付面１２ａに粘着部材１３を積層するとともに、補強部材１２の表面１２ｂに別途準備した拘束部材１４を積層することによって製造される。こうして得られた鋼板補強材１１を使用するには、図１及び図２（ａ）に示すように粘着部材１３を鋼板３１の被取付面３１ａに貼着することにより、鋼板補強材１１を鋼板３１に固定する。この鋼板補強材１１が適用される鋼板３１は、厚さが薄く設定されており、その鋼板３１において補強が必要とされる箇所に鋼板補強材１１が貼着される。なお、こうした鋼板３１は薄肉鋼板とも呼ばれ、その厚さは０．５〜１．０ｍｍ程度に設定されている。

本実施形態では、鋼板補強材１１が適用される鋼板３１が車両ボディの一部（例えばドアパネル）を構成する場合について説明する。この鋼板３１では、被取付面３１ａの反対面を意匠面３１ｂとし、その意匠面３１ｂは車両ボディの美観にとって重要である。そして、この車両ボディには、電着塗装、焼付塗装等の塗装が施される。こうした車両の製造工程において、車両ボディが乾燥炉内で加熱される際に、鋼板補強材１１は所定温度で所定時間加熱されることになる。こうした加熱により、補強部材１２が硬化することで、図２（ｂ）に示すように補強部材硬化物１５が生成される。このように補強部材硬化物１５が固定された鋼板３１は、補強部材硬化物１５に起因して僅かに変形することがある。こうした変形の要因として、例えば以下の（Ａ）〜（Ｃ）の要因等が挙げられる。

（Ａ） 補強部材１２の収縮を伴って補強部材硬化物１５が生成されること。
（Ｂ） 補強部材硬化物１５が冷却される際に、補強部材硬化物１５が収縮すること。
（Ｃ） 鋼板３１の熱膨張や熱収縮等が補強部材硬化物１５が固定されている領域と、固定されていない領域とで異なること。

こうした要因の一種や、複数種の要因が重なることにより、鋼板３１には変形が生じると推測される。例えば（Ａ）を要因とした場合、補強部材１２の収縮を伴って補強部材硬化物１５が生成されるため、補強部材硬化物１５に鋼板３１の被取付面３１ａが追従することにより、鋼板３１は僅かに変形することになる。この点、本実施形態では、補強部材１２の上縁及び下縁は、最小厚さとなるように形成されているため、補強部材１２の上縁及び下縁における収縮量は、補強部材１２全体の中でも最小となる。このため、鋼板３１において、補強部材硬化物１５の外周縁に沿った部分における変形が抑制されるようになる。この結果、意匠面３１ｂにおいて、補強部材硬化物１５の外周縁に沿った枠状の境界部分が視認されにくくなる。

このようにして鋼板補強材１１が取着され、補強部材１２の硬化が完了した鋼板３１では、補強部材硬化物１５によって鋼板３１の剛性、制振性、耐デント性等が向上される。さらに、本実施形態の補強部材１２には拘束部材１４が設けられていたため、拘束部材１４が接着された補強部材硬化物１５が形成されている。この拘束部材１４によって、補強部材硬化物１５による補強機能や制振機能が一層発揮されるように構成されている。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１） 本実施形態の補強部材１２は、上縁及び下縁が補強部材１２の最小厚さとなるように形成されている。このため、補強部材１２に対応する鋼板３１の領域において、上縁及び下縁に対応する領域では、補強部材硬化物１５の影響が低減されるようになる。鋼板においては補強部材硬化物の外周縁に沿った部分の変形が抑制されるようになる。この結果、意匠面３１ｂにおいて、補強部材硬化物１５の外周縁に沿った枠状の境界部分が視認されることを容易に防ぐことができるようになる。すなわち、意匠面３１ｂへの影響を抑制することができる。従って、意匠面３１ｂの美観を好適に維持しつつ、補強機能を発揮させることができる。

（２） 補強部材１２の表面１２ｂが曲面状に形成されることにより、補強部材１２の上縁及び下縁は最小厚さとなるように形成されている。このように構成した場合、上縁内側及び下縁内側からそれぞれ上縁及び下縁に向かうにしたがって、鋼板３１に対する影響が低減されるようになる。このため、鋼板３１においても、補強部材硬化物１５の上縁内側及び下縁内側が固定されている部位から、それぞれ上縁及び下縁が固定されている部位に向かうにしたがって、その変形量が緩和される。この結果、意匠面３１ｂにおいて、補強部材硬化物１５の外周縁の内側から外周縁に沿った部位における変形が視認されにくくなる。従って、意匠面３１ｂの美観に対する影響をさらに抑制することができる。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・ 補強部材１２において、最小厚さに形成される部分は、上縁及び下縁に限定されない。すなわち、図３に示すように、補強部材１２は、その上縁のみが最小厚さとなるように形成されていてもよい。また、補強部材１２は、その外周縁全体が最小厚さとなるように形成されていてもよい。なお、図３に示す補強部材１２は、取付面１２ａ中央部から上縁に向かうにしたがって厚さが薄くなるように形成されている。

・ 補強部材１２の表面１２ｂを曲面状とせずに、外周縁の少なくとも一部が最小厚さとなるように形成することもできる。すなわち、図３に示す補強部材１２は、表面１２ｂを斜面状に形成することにより、外周縁の少なくとも一部が最小厚さとなるように形成されている。また、図４に示す補強部材１２は、表面１２ｂを段差状に形成することにより、外周縁の少なくとも一部が最小厚さとなるように形成されている。

・ 粘着部材１３を省略してもよい。この場合、取付面１２ａに接着剤を塗布したり、取付面１２ａに両面テープを貼着したりする等して、鋼板補強材１１を被取付面３１ａに固定すればよい。さらに、自己粘着性を有する硬化性材料から補強部材１２を形成し、補強部材１２自体の粘着力を利用して被取付面３１ａに固定することもできる。

・ 拘束部材１４を省略してもよい。
・ 補強部材１２の形状を四角板状以外の形状、例えば円板状、ブロック状等に変更してもよい。すなわち、補強部材１２の形状は、鋼板３１において補強を必要とする部分の形状、補強部材１２に要求される性能等によって適宜変更される。

・ 鋼板補強材１１が固定される鋼板３１としては、意匠面を有し、部分的な補強が必要とされる鋼板であれば、特に限定されない。鋼板の具体例としては、ドアパネルの他、ルーフ、クウォータパネル、バックドアパネル等の車両用鋼板、建造物用鋼板等が挙げられる。特に、鋼板補強材１１は、意匠性が重視される車両用鋼板に対して好適に用いられる。

実施形態における鋼板補強材が鋼板に固定された状態を示す斜視図。 （ａ）は補強部材の硬化前における鋼板補強材を示す側面図、（ｂ）は補強部材の硬化後における鋼板補強材を示す側面図。 別の鋼板補強材が鋼板に固定された状態を示す斜視図。 別の鋼板補強材が鋼板に固定された状態を示す斜視図。 従来の鋼板補強材が鋼板に固定された状態を示す斜視図。 （ａ）は補強部材の硬化前における従来の鋼板補強材を示す側面図、（ｂ）は補強部材の硬化後における従来の鋼板補強材を示す側面図。

符号の説明

１１…鋼板補強材、１２…補強部材、１２ａ…取付面、１２ｂ…表面、１３…粘着部材、１４…拘束部材、１５…補強部材硬化物、３１…鋼板、３１ａ…被取付面、３１ｂ…意匠面。

Claims (5)

1. 硬化条件下にて硬化する補強部材を備え、鋼板の被取付面に固定して使用される鋼板補強材において、
   前記補強部材は、前記鋼板の被取付面に対応する取付面を有するとともに、同取付面に対して所定の厚さを有して形成され、
   前記補強部材は、前記取付面の周縁となる外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されていることを特徴とする鋼板補強材。
2. 前記取付面の反対面となる表面を曲面状に形成することにより、前記補強部材の外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されている請求項１に記載の鋼板補強材。
3. 前記取付面の反対面となる表面を段差状に形成することにより、前記補強部材の外周縁の少なくとも一部が同補強部材の最小厚さとなるように形成されている請求項１に記載の鋼板補強材。
4. 前記補強部材の硬化物である補強部材硬化物の弾性率よりも高い弾性率を有する材料からなる第２の補強部材を、前記取付面の反対面となる表面に備えてなる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋼板補強材。
5. 自己粘着性を有する粘着部材を、前記取付面に備えてなる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の鋼板補強材。

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