JP2007030850A - 中空部材、収納容器、及び、発泡性補強剤の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中空部が複数の空間に分離されている場合にも、発泡性補強剤を中空部全体に充填可能な中空部材、及び、充填に用いる収納容器を提供する。
【解決手段】 アウターパネル３１、インナーパネル３２及びこれらの間に配される補強パネル３３を結合してなるピラー３の中空部に、発泡前の発泡性補強剤を収納した収納容器１を配置する。収納容器１には、低粘度の第２発泡性補強剤２１と高粘度の第１発泡性補強剤２２とが収納され、第２中空空間３ａ及び第１中空空間３ｂに夫々供給可能になっている。このような状態のピラー３を発泡条件下に置くことで、第１及び第２中空空間３ｂ，３ａの全体に発泡性補強剤を充填することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は発泡した発泡性補強剤が中空部に充填される中空部材、この内部に配置される収納容器、及び、発泡性補強剤の形成方法に関する。

自動車の車体を構成するピラーやホイールハウス等の中空部材の中空部に発泡性補強剤を充填する方法が、特許文献１に示されている。特許文献１では、発泡前の発泡性補強剤をプレス成形された鋼板に貼付した後、この鋼板を組み立てて中空部材及び車体を形成し、車体電着塗装時の焼付け工程において、鋼板に貼付した発泡性補強剤を発泡させることで中空部を充填する方法が開示されている。
特開平１１−２６３８６５号公報

近年、車体の剛性向上が課題となっており、従来では図７に示すようなアウターパネル９１とインナーパネル９２を結合して形成されたピラー９に対し、内部に補強パネル９３を配置することもある（図７参照）。このようなピラー９に従来の方法で発泡性補強剤を充填しようとしても、中空部が複数の空間に隔てられ、断面形状が複雑であるため、中空部に発泡性補強剤を行き渡らせることができないおそれがあった。
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、中空部が複数の空間に分離されている場合にも、発泡性補強剤を中空部に充填可能な中空部材、及び、充填に用いる収納容器を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１による中空部材は、中空部が隔離板により２以上の中空空間に隔てられる中空部材において、前記中空空間のうちの１つである第１中空空間は、前記第１中空空間と容器内部とを連通する連通部を備え、前記隔離板に固定される収納容器と、前記収納容器と中空部材内周との間に配置した第１補強剤と、を備え、前記第１中空空間に対し前記隔離板を介して反対の位置にある第２中空空間は、前記収納容器の容器内部と連通する連通部と、前記隔離板と中空部材内周とを連結するように配置した第２補強剤と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、隔離板により隔てられた２以上の中空空間の夫々に補強剤を充填することができる。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一例として、自動車の車体を構成するピラーに本発明を適用した場合について説明する。
ピラー３は、図４に示すような車体のセンタピラーを構成する柱状部材であり、発泡性補強剤が充填されるものである。

発泡性補強剤を中空部に充填する前のピラー３を図１及び図２に示す。これらの図に示すピラー３は、アウターパネル３１、インナーパネル３２及びこれらの間に配される補強パネル３３を結合してなるボックス構造であって、補強パネル３３を挟んで、アウターパネル３１側に第２中空空間３ａが、インナーパネル３２側に第１中空空間３ｂが形成されている。この第１中空空間３ｂは、第２中空空間３ａよりも大きくなっている。そして、補強パネル３３には貫通孔３３ａが設けられており、第１中空空間３ｂには貫通孔３３ａに後述の連通管１１を挿通させた状態で収納容器１が取り付けられている。また、補強パネル３３の貫通孔３３ａよりも下方の部分には、ビード加工により第２中空空間３ａに向かって張り出すひも状の凸部３３ｂが形成され、補強パネルの一方の結合端部から他方の結合端部まで延びている。

ここで、ピラー３は、本発明の中空部材に相当し、補強パネル３３が隔離板に相当する。なお、図４中、符号４はサイドシルであり、５はフロントピラーである。
収納容器１は、図２及び図３にも示すように、ピラー３の第１中空空間３ｂの外周に沿った断面形状の短柱状部材であり、補強パネル３３と対向する外周面には貫通孔１１ａを有する連通管１１が形成されている。この連通管１１の断面積は、収納容器１本体の断面積よりも小さく、補強パネルの貫通孔３３ａと略同等の大きさである。また、連通管１１の基端部近傍には、補強パネルの貫通孔３３ａに掛止するために、連通管１１から左右両側に突出した１対の取付爪１２が設けられている。

そして、収納容器１の内部には、容器内周に沿って、容器内側部分を取り囲むように仕切部材１３が形成されている。このため、仕切部材１３を境に、容器内側に第２収納空間が、容器外側に第１収納空間が形成される。第２収納空間は、ほぼ密封された状態となっているが、連通管１１の貫通孔１１ａを介して第２中空空間３ａに接続されている。この第２収納空間には、第２発泡性補強剤２１が収納されている。一方、第１収納空間は、収納容器１の側壁がインナーパネル３２に対向する部分に形成されていないため、第１中空空間３ｂに開放された状態となっている。この第１収納空間には、第１発泡性補強剤２２が仕切部材１３の表面に貼り付けるような形で収納されている。

第２発泡性補強剤２１及び第１発泡性補強剤２２は、特許文献１に示すような発泡剤とプラスチック原料であるエポキシ樹脂及び硬化剤とに加えて、発泡後の機械的強度を高める無機充填剤及びカーボンブラックを含有するものであり、収納容器１には発泡剤により発泡させる前の混合物の状態で収納されている。また、本実施形態では第１発泡性補強剤は、第２発泡性補強剤よりも上記無機充填剤やカーボンブラックの含有量が多く、発泡後の粘度が高いものとなっている。
以上、収納容器１の連通管１１、及び、第１中空空間３ｂと第１収納空間との間で収納容器１側壁が開放された部分が本発明の連通部に相当し、第２発泡性補強剤が本発明の第２補強剤に相当し、第１発泡性補強剤が本発明の第１補強剤に相当する。

次に、上記のように構成されるピラー３への発泡性補強剤の充填方法、及び、本実施形態の作用効果について説明する。
上記収納容器１は、プレス成形されたアウターパネル３１、インナーパネル３２及び補強パネル３３を結合させた後に取り付けられる。あるいは、補強パネル３３に予め収納容器１を取り付けておき、この状態の補強パネル３３をアウターパネル３１及びインナーパネル３２に取り付けてもよい。収納容器１の取付時には、補強パネル３３の貫通孔３３ａを、連通管１１の取付爪１２が通過し、さらに基端部が達するまで差し込む。これにより、収納容器１が取付爪１２に係止されて容易に外れないように補強パネル３３に固定される。なお、取付時やその後の工程において、低粘度の第２発泡性補強剤が収納容器１から漏れ出さないように、熱可塑性の樹脂封や内部が高圧になると抜ける栓により連通管１１の開口を予め塞いでおいてもよい。

その後、収納容器１が取付られたピラー３を第１及び第２発泡性補強剤２２，２１が発泡するような高温あるいは高圧の発泡条件下におく。これは、独立した工程により行っても、車体製造の他の工程、例えば電着塗装時の焼付け工程で同時に行ってもよい。これにより、第１及び第２発泡性補強剤２２，２１が発泡、膨張し、第１及び第２収納空間に納まりきれなくなって、第１及び第２中空空間３ｂ，３ａに夫々拡散する。発泡性補強剤を充填した状態のピラー３を図６に示す。連通管１１から噴出した第２発泡性補強剤２１′は、発泡後の粘度が低く流動性を有するため、補強パネル３３やアウターパネル３１の内周を伝って狭い第２中空空間の横断面（上下方向に垂直な断面）の隅々まで拡散する。また、連通管１１から噴出、落下した第２発泡性補強剤２１′は、連通管１１の下方に設けられた凸部３３ｂによって受け止められ、硬化の進行と共にこの周辺に溜まり、充填される。このようにして、第２発泡性補強剤２１′が、連通管１１の下方で補強パネル３３と、アウターパネル３１の内周と、を連結するように充填される。

一方、第１発泡性補強剤２２は、第１中空空間の外周に沿った形状で収納されており、かつ粘度が高い。上記第２中空空間３ａのように狭ければ、補強パネル３３やアウターパネル３１を伝って拡散した発泡性補強剤の膨張により第２中空空間３ａ全体を充填することができるが、広い第１中空空間３ｂでは同様の充填方法では空間の横断面全体を満たすことができない。このため、第１中空空間３ｂでは、第１発泡性補強剤２２を流動させず第１中空空間の外周に沿った形状をある程度保持しながら膨張させる。これにより、第１発泡性補強剤２２′は、収納容器１の外周とインナーパネル３２の内周との間の横断面を埋めるように充填される。

以上のように、本発明に係る収納容器１を用いれば、補強パネル３３により隔てられる第１及び第２中空空間３ｂ，３ａの夫々に発泡性補強剤を充填できるので、車体の強度を向上させることができる。また、ピラー３の中空部の充填が不十分であると、例えばサイドシル４のドレン孔から侵入した音が図４の矢印に示すようにピラー３内部の隙間を通過し、インナーパネル３２に設けられたシートベルト孔より車室内部に抜けてしまう。しかし、本発明を適用した場合には、音の通り道を塞ぐように中空空間の横断面に補強剤を充填するので、車室内部の遮音性能も向上する。

この遮音性能の向上の効果を図５に示す。同図は、左右のフロントピラー５及び上記ピラー３と同形状のセンタピラー（図４参照）に本発明を適用した場合と、本発明を適用しない比較例の場合とで、車体の空気漏洩量と遮音度を測定した結果を示すグラフである。なお、図示しないがフロントピラー５も断面形状が上記ピラー３とほぼ同じ、アウターパネルとインナーパネルの間に補強パネルを結合して形成され、補強パネルにより隔てられる２つ中空空間のうちの一方は狭い。比較例は、この狭い方の空間に発泡性補強剤を充填していないものである。図５に示すように、本発明を適用した場合には、比較例の場合に比べ、車室内部と車室外部との間の穴や隙間の測定指標となる車体空気漏洩量が減少すると共に、車室外部と車室内部の遮音度が２ｄＢ低減したことが確認された。

以上、実施形態について説明したが、本発明の適用は、上記実施形態に限定されない。
例えば、補強パネル３３により隔てられる２つの中空空間が共に狭い場合には、収納容器１内部を仕切らずに、２つの連通管により内部と２つの中空空間の夫々とを連通させて、２つの中空空間に発泡性補強剤が充填されるようにしてもよい。当然、収納容器１内部を仕切って、異なる発泡性補強剤を充填するようにしてもよい。また、第２中空空間は１つに限られず、中空空間が３つあるいはそれ以上ある場合には、連通管を３つ以上設けて夫々の中空空間に連通させてもよい。いずれの場合にも、補強パネル３３を挟んで隔てられた第２中空空間に発泡性補強剤を供給するには、収納容器１よりも小径の連通管を用いると補強パネル３３の貫通孔が小さくでき、補強パネル３３の剛性低下を抑制できるので好ましい。場合によっては、収納容器１本体を補強パネル３３を跨ぐような形で配置させても構わない。

また、第１及び第２発泡性補強剤２２，２１は、上記組成のものに限定されず、プラスチック原料と発泡剤を含有し、発泡することで中空部全体に充填されるものであればよい。プラスチック原料としては、ポリスチレンやポリエチレン等のオレフィン樹脂やポリウレタン、エポキシ樹脂等を用いることができ、発泡剤としては、揮発性発泡剤や分解性発泡剤等をプラスチック原料に合わせて適宜選択することができる。発泡剤は、機械的撹拌等を要することなく加熱や加圧により起泡するものが好ましい。なお、上記特許文献１に示すような組成の発泡性補強剤は、機械的強度や耐衝撃性に優れるので好ましく用いることができる。

また、上記実施形態では、第１中空空間３ｂにあっては収納容器１外周とインナーパネル３２の内周との間に、第２中空空間３ａにあっては補強パネル３３とアウターパネル３１内周とを連結するように補強剤が充填されている。すなわち、本発明の遮音効果を実現するためには、第１及び第２中空空間３ｂ，３ａ夫々について少なくとも１箇所の横断面に補強剤を充填されていればよいが、補強剤の量を増やしたり、上下方向に複数の収納容器を取り付けるなどして中空空間の全体に補強剤が充填されるようにしてもよい。このようにすれば本発明の効果がより大きく発揮される。

また、補強パネル３３に形成する発泡性補強剤の垂れ落ち防止用の凸部３３ｂは、上記ビード加工により形成されたひも状のものに限定されず、エンボス加工により比較的浅い凸部を上下方向に複数形成させてもよい。
また凸部３３ｂの位置は、上記実施形態に限定されない。例えば、もっと上方に設けて（例えば連通管１１の直下）、第２発泡性補強剤２１′が連通管１１の配置位置と上下方向で略同等の位置に充填されるようにしてもよい。

本実施形態に係るピラーを示す断面図である。 図１のＡ−Ａ′線断面図である。 本実施形態に係る収納容器の斜視図である。 サイドボデーを示す図である。 本発明の適用の効果を示すグラフである。 本実施形態に係る発泡性補強剤が発泡した後のピラーを示す断面図である。 （ａ）は補強パネルを取り付けないピラー、（ｂ）は補強パネルを取り付けたピラーを示す図である。

符号の説明

１ 収納容器、１１ 連通管、１１ａ 貫通孔、１２ 取付爪、１３ 仕切部材、２１ 第２発泡性補強剤、２２ 第１発泡性補強剤、３，９ ピラー、３ａ 第２中空空間、３ｂ 第１中空空間、３１，９１アウターパネル、３２，９２ インナーパネル、３３，９３ 補強パネル、３３ａ 貫通孔、３３ｂ 凸部、４ サイドシル、５ フロントピラー

Claims (21)

1. 中空部が隔離板により２以上の中空空間に隔てられる中空部材において、
   前記中空空間のうちの１つである第１中空空間は、
   前記第１中空空間と容器内部とを連通する連通部を備え、前記隔離板に固定される収納容器と、
   前記収納容器と中空部材内周との間に配置した第１補強剤と、
   を備え、
   前記第１中空空間に対し前記隔離板を介して反対の位置にある第２中空空間は、
   前記収納容器の容器内部と連通する連通部と、
   前記隔離板と中空部材内周とを連結するように配置した第２補強剤と、
   を備えることを特徴とする中空部材。
2. 前記第１補強剤と第２補強剤は、前記収納容器の容器内部に収納した発泡性補強剤が発泡して形成されることを特徴とする請求項１に記載の中空部材。
3. 前記収納容器は、その内部を２以上の収納空間に仕切る仕切部材を備え、その２以上の収納空間が夫々異なる前記連通部に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空部材。
4. 前記第１補強剤と第２補強剤は、発泡後の粘度が互いに異なる発泡性補強剤であることを特徴とする請求項３に記載の中空部材。
5. 前記第２中空空間に配置される連通部は、前記隔離板を貫通する連通管からなり、
   前記連通管の断面積は、前記収納容器の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の中空部材。
6. 前記隔離板の前記連通管よりも下方に位置する部分に、前記第２中空空間側に張り出す凸部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の中空部材。
7. 前記凸部は、ビード加工又はエンボス加工により形成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の中空部材。
8. 前記収納容器は、前記第１中空空間の外周に沿った形状とされ、
   前記収納容器の仕切部材は、前記収納容器の内周に沿って容器内側部分を取り囲むように形成され、
   前記仕切部材より容器内側の収納空間は、前記隔離板を貫通する連通管を介して、前記第２中空空間に接続し、
   前記仕切部材より容器外側の収納空間は、前記第１中空空間に開放されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の中空部材。
9. 発泡前の発泡性補強剤が容器内部に収納され、かつ、前記容器内部と外部の空間とを連通する２以上の連通部を備えたことを特徴とする収納容器。
10. 前記容器内部を、前記発泡性補強剤を収納する２以上の収納空間に仕切る少なくとも１つの仕切部材を備え、その２以上の収納空間が夫々異なる前記連通部に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の収納容器。
11. 前記２以上の収納空間には、発泡後の粘度が異なる発泡性補強剤が収納されていることを特徴とする請求項１０に記載の収納容器。
12. 前記２以上の連通部の少なくとも一方は、容器外周に突出して形成され、かつ、前記容器内部と外部の空間とに通じる貫通孔を有する連通管であり、
    前記連通管の断面積は、容器本体の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項９〜１１に記載の収納容器。
13. 容器外周に連通管が突出して形成され、
    前記仕切部材は、容器内周に沿って容器内側部分を取り囲むように形成され、
    前記仕切部材より容器内側の収納空間は、前記連通管を介して前記外部の空間と接続し、
    前記仕切部材より容器外側の収納空間は、前記外部の空間に開放されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の収納容器。
14. 前記仕切部材より容器内側の収納空間には発泡後の粘度の低い前記発泡性補強剤が収納され、前記仕切部材より容器外側の収納空間には発泡後の粘度の高い前記発泡性補強剤が収納されていることを特徴とする請求項１３に記載の収納容器。
15. 中空部が隔離板により２以上の中空空間に隔てられ、かつ、前記２以上の中空空間の夫々の少なくとも一部に発泡した発泡性補強剤を形成する発泡性補強剤の形成方法において、
    発泡前の発泡性補強剤を内部に収納した収納容器が前記中空部に配置され、前記収納容器の内部と前記２以上の中空空間の夫々とを連通する連通部を備え、発泡後の発泡性補強剤が、前記連通部を介して前記２以上の中空空間に供給されることを特徴とする発泡性補強剤の形成方法。
16. 前記収納容器は、その内部を２以上の収納空間に仕切る仕切部材を備え、その２以上の収納空間が夫々異なる前記連通部に接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の発泡性補強剤の形成方法。
17. 前記２以上の収納空間には、発泡後の粘度が異なる発泡性補強剤が収納されていることを特徴とする請求項１６に記載の発泡性補強剤の形成方法。
18. 前記２以上の連通部の少なくとも一つは、前記隔離板を貫通する連通管からなり、
    前記連通管の断面積は、前記収納容器の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の発泡性補強剤の形成方法。
19. 前記隔離板の前記連通管よりも下方に位置する部分に、その連通管が連通する前記中空空間側に張り出す凸部が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の発泡性補強剤の形成方法。
20. 前記凸部は、ビード加工又はエンボス加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１９に記載の発泡性補強剤の形成方法。
21. 前記収納容器は、前記中空空間の一つに配置されると共に、その中空空間の外周に沿った形状とされ、
    前記収納容器の仕切部材は、前記収納容器の内周に沿って容器内側部分を取り囲むように形成され、
    前記仕切部材より容器内側の収納空間は、前記隔離板を貫通する連通管を介して、前記仕切部材を挟んで隔てられた中空空間に接続し、
    前記仕切部材より容器外側の収納空間は、その収納容器が配置された前記中空空間に開放されていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の発泡性補強剤の形成方法。

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