JP2007099231A - 充填具 - Google Patents

Abstract

【課題】中空構造体の内部を好適に充填することができるとともに、中空構造体の内周面を押圧する膨張圧力を調整することの容易な充填具を提供する。
【解決手段】充填具１１は外部加熱により膨張する熱膨張部材１２と、この熱膨張部材１２を支持する支持部材１３とを備え、支持部材１３には複数の規制部１４が突設されている。支持部材１３には、複数の規制部１４から構成されるとともに支持部材１３の一辺に沿って配列される第１規制部列１５と、同じく複数の規制部１４から構成されるとともにその一辺に対向する一辺に沿って配列される第２規制部列１６とを備えている。第１規制部列１５及び第２規制部列１６を構成する規制部１４は、所定の間隔をおいて配置されることにより、規制部１４と規制部１４との間には熱膨張部材１２の膨張を許容する膨張許容部１７が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空構造体に充填体を充填するための充填具に関するものである。

車両ピラー等に代表される中空構造体において、強度や剛性が不足したり、中空部における空気の流動により異音が発生したりする等の不具合が生じる場合には、その中空部に充填体を充填することが提案されている。すなわち、そうした不具合は、中空部を充填体で部分的に閉塞することにより、抑制されるようになる。こうした充填体を中空構造体に充填するには、充填具が使用される（例えば特許文献１参照）。この種の充填具は、外部加熱により膨張する熱膨張部材と、この熱膨張部材を支持する支持部材とを備えてなり、この充填具は中空構造体の内部に配置される。そして、この中空構造体が加熱されると、熱膨張部材が膨張しつつ充填体が形成され、この充填体によって中空構造体の内部が充填される。このようにして中空構造体の内部は充填体によって部分的に遮断されることになり、中空構造体から発生する異音が抑制されることになる。また、熱膨張部材が中空構造体の長手方向へ膨張することを抑制すべく、板状部材を設けた充填具が提案されている。
特開平７−２３２６６４号公報

ところで、板状部材を設けた充填具では、熱膨張部材が膨張する際の膨張圧力は、板状部材と、中空構造体の内周面との隙間のみから解放されることになるため、中空構造体に過剰な圧力が加わることがある。そして、熱膨張部材の膨張に伴う過剰な圧力は、中空構造体を僅かに歪ませる要因となるおそれがある。こうした中空構造体に加わる膨張圧力は、熱膨張部材の体積や材料組成の変更に伴って、調整されることになるものの、熱膨張部材から得られる充填体に要求される各種特性を維持した上での膨張圧力の調整は、熱膨張部材に関する設計の複雑化を招くことになる。

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、中空構造体の内部を好適に充填することができるとともに、中空構造体の内周面を押圧する膨張圧力を調整することの容易な充填具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、外部加熱により膨張する熱膨張部材と、同熱膨張部材を支持する支持部材とを備え、中空構造体の内部に配置されるとともに、前記熱膨張部材が膨張して形成される充填体を前記中空構造体の内部に充填するための充填具であって、前記支持部材には、前記熱膨張部材が前記中空構造体の内部を充填する充填方向へ膨張することを促進すべく該充填方向とは異なる方向への膨張を規制する複数の規制部が突設され、該複数の規制部により規制される方向の膨張を部分的に許容すべく同複数の規制部が間隔をおいて配置されていることを要旨とする。

この構成によれば、中空構造体の内部においては、規制部によって充填方向への膨張を促進しつつ、間隔をおいて配置された規制部の間を、熱膨張性部材が膨出するようになる。このため、中空構造体の内周面を押圧する膨張圧力が緩和されるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充填具において、前記複数の規制部が、前記熱膨張部材を支持した支持面の周縁部、又はその支持面に隣り合って立設されていることを要旨とする。

この構成によれば、熱膨張部材の周縁部又は熱膨張部材に隣接した部位によって熱膨張部材の膨張を好適に規制することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の充填具において、筒状をなす前記中空構造体の長手方向に略直交する方向が前記充填方向であり、前記複数の規制部が前記充填方向へ突出して設けられていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の充填具において、筒状をなす前記中空構造体の長手方向に略直交する断面の中央から前記中空構造体の内周面へ向かう方向が前記充填方向であり、前記複数の規制部が前記長手方向へ突出して設けられていることを要旨とする。

複数の規制部について、上記の配置態様を採用することで、中空構造体の内部を充填体によって、より好適に充填することができる。

本発明によれば、中空構造体の内部を好適に充填することができるとともに、中空構造体の内周面を押圧する膨張圧力を調整することが容易となる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、充填具１１は外部加熱により膨張する熱膨張部材１２と、この熱膨張部材１２を支持する支持部材１３とを備えている。この充填具１１は、中空構造体としての車両ピラー３１（図２に示す）の内部に配置されるとともに、熱膨張部材１２が膨張して形成される充填体を車両ピラー３１の内部に充填するものである。

図１に示すように支持部材１３は四角板状をなすとともに、その表面（図１における上面）には円柱状をなす複数の規制部１４が突設されている。詳述すると、支持部材１３には複数の規制部１４から構成されるとともに支持部材１３の一辺に沿って配列される第１規制部列１５と、同じく複数の規制部１４から構成されるとともにその一辺に対向する一辺に沿って配列される第２規制部列１６とを備えている。第１規制部列１５及び第２規制部列１６を構成する規制部１４は、間隔をおいて配置されることにより、規制部１４と規制部１４との間には熱膨張部材１２の膨張を許容する膨張許容部１７が形成されている。すなわち、膨張許容部１７は規制部１４と規制部１４との間隙によって構成されている。

なお、本実施形態の第１規制部列１５及び第２規制部列１６は、それぞれ４つの規制部１４から構成されているが、第１規制部列１５を構成する規制部１４の数及び第２規制部列１６を構成する規制部１４の数は、それぞれ複数であれば特に限定されない。また、規制部１４は、支持部材１３と一体に形成されてもよいし、支持部材１３と別体に形成した後に支持部材１３に接着剤やビス等により接合してもよい。本実施形態では、支持部材１３と規制部１４とは一体成形されている。支持部材１３及び規制部１４を形成する材質は、熱膨張部材１２の膨張時において実質的に変形せずに支持機能や規制機能を発揮する材質であれば特に限定されないが、成形性に優れるという観点から合成樹脂が好ましい。本実施形態ではポリアミド系樹脂を採用している。

第１規制部列１５と第２規制部列１６との間に位置する支持部材１３の表面は、熱膨張部材１２が支持される支持面１３ａとして構成されている。そして、第１規制部列１５及び第２規制部列１６は、その支持面１３ａに隣り合う規制部設置面１３ｃに立設されている。すなわち、支持面１３ａに支持される熱膨張部材１２は、第１規制部列１５及び第２規制部列１６の間に配置されている。この支持面１３ａからは、縦横に延びる突条１８が突設されている。一方、ブロック状をなす熱膨張部材１２の取付面（図１における下面）には、突条１８に係合する凹条１９が凹設されている。そして、支持面１３ａに熱膨張部材１２を支持させる際には、突条１８に対する凹条１９の係合により、支持面１３ａに対して熱膨張部材１２を位置決めすることができる。なお、支持面１３ａに対する熱膨張部材１２の固定は、接着剤による接着や別途設けた係合部による係合によって行うことができる。

熱膨張部材１２を構成する熱膨張材料は充填体に要求される機能に応じて適宜選択すればよい。こうした熱膨張材料の成分としては、例えば基材、発泡剤、及び架橋剤の他、充填剤、可塑剤等が挙げられる。基材としては合成樹脂、エラストマー、ゴム等が挙げられる。合成樹脂は熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂に分類され、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ＥＶＡ（エチレン／ビニルアセテートコポリマー）等が挙げられる。エラストマーとしてはＳＢＳ（スチレン／ブタジエン／スチレンブロックコポリマー）等、ゴムとしてはＮＲ（天然ゴム）、ＥＮＲ（エポキシ化天然ゴム）、ＥＰＭ（エチレン／プロピレンゴム）等が挙げられる。発泡剤としてはアゾジカルボンアミド、ジニトロペンタメチレンテトラミン等、架橋剤としては周知のジメチルウレア、ジシアンジアミド、充填剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウム、フェライト、シリカ等が挙げられる。なお、充填体に要求される機能としては、遮音機能、制振機能の他、剛性を高める機能、補強機能、吸音機能、衝撃吸収機能等が挙げられる。

支持部材１３には、支持面１３ａに開口する連通部１３ｂが貫設されており、熱膨張部材１２は、この連通部１３ｂを通じて支持面１３ａの裏面側まで膨張するように構成されている。こうした連通部１３ｂを設けることにより支持部材１３を構成する材料の削減や支持部材１３の軽量化を図ることもできるようになる。

支持部材１３の裏面（図１における下面）には、支持部材１３を車両ピラー３１に固定するための係合部２０が設けられており、図２に示すように充填具１１は、係合部２０をインナピラー３２の取付孔３２ａに係合することでインナピラー３２に固定される。このインナピラー３２とアウタピラー３３とを溶接等により接合することで車両ピラー３１が形成される。そして、図３に示すように充填具１１は車両ピラー３１の内部に配置されることになる。この充填具１１は、車両ピラー３１の長手方向（図３における上下方向）に略直交する方向である充填方向へ規制部１４が突出するようにして配置される。すなわち、第１規制部列１５及び第２規制部列１６は、車両ピラー３１の長手方向と略直交する面に沿って配列される。さらに、充填具１１は、第１規制部列１５及び第２規制部列１６が車両ピラー３１のそれぞれ上方及び下方となるように配置される。すなわち、第１規制部列１５は、充填方向とは異なる方向となる車両ピラー３１の上方に対して、熱膨張部材１２の膨張を規制することになる。一方、第２規制部列１６は、充填方向とは異なる方向となる車両ピラー３１の下方に対して、熱膨張部材１２の膨張を規制することになる。

このように充填具１１が配置された車両ピラー３１は、車両ボディの一部を構成し、その車両ボディには、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、充填具１１は所定温度で所定時間、加熱される。この外部加熱により、熱膨張部材１２の発泡を伴う膨張が開始される。このとき、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように車両ピラー３１の上方への膨張は第１規制部列１５により規制される。またこのとき、車両ピラー３１の下方への膨張は第２規制部列１６により規制される。すなわち、第１規制部列１５及び第２規制部列１６によって、充填方向への膨張が促進される。

さらに、第１規制部列１５及び第２規制部列１６には、膨張許容部１７が形成されている。すなわち、この膨張許容部１７によって、車両ピラー３１の上方への膨張、及び車両ピラー３１の下方への膨張は、部分的に許容されることになる。これにより、熱膨張部材１２の膨張に伴って車両ピラー３１の内周面を押圧する膨張圧力が緩和されるようになる。このようにして熱膨張部材１２が膨張しつつ硬化することにより、充填体２１が形成されるとともに、この充填体２１によって車両ピラー３１の内部における所定の部位が充填されることになる。なお、本実施形態では連通部１３ｂを通じて熱膨張部材１２が膨張するように構成されているため、係合部２０による固定によって支持部材１３とインナピラー３２との間に隙間が生じていたとしても、その隙間に充填体２１を充填させることができる。なお、この充填体２１は発泡剤による発泡を利用して、熱膨張部材１２を膨張させることによって形成されているため、独立又は連続の気泡構造を有している。このように充填体２１が充填された車両ピラー３１では、その内部が充填体２１によって遮断されることにより、遮音性や制振性等が付与される。

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） 支持部材１３には、車両ピラー３１の上方への膨張を規制する第１規制部列１５、及び車両ピラー３１の下方への膨張を規制する第２規制部列１６が設けられている。そして、これらの第１規制部列１５及び第２規制部列１６には、規制部１４が所定の間隔をおいて配置されることにより、膨張許容部１７が形成されている。そして、この膨張許容部１７によって車両ピラー３１の上方への膨張、及び車両ピラー３１の下方への膨張は、部分的に許容される。すなわち、熱膨張部材１２の膨張過程において、第１規制部列１５を構成する規制部１４の間、及び第２規制部列１６を構成する規制部１４の間を熱膨張部材１２が膨出することにより、車両ピラー３１の内周面を押圧する膨張圧力が緩和されるようになる。

すなわち、こうした第１規制部列１５及び第２規制部列１６により車両ピラー３１の内部を充填する充填方向への膨張が促進される。さらに、第１規制部列１５及び第２規制部列１６において、規制部１４の間隔、規制部１４の数等を設定して支持部材１３に配置することにより、規制部１４としての規制機能を発揮させつつ、車両ピラー３１の内周面を押圧する膨張圧力を調整することができるようになる。これらの結果、車両ピラー３１の内部を好適に充填することができるとともに、車両ピラー３１の内周面を押圧する膨張圧力を調整することが容易となる。さらに、膨張圧力が調整されることによって、充填体２１の充填に伴う車両ピラー３１の外観への影響を極力抑えることができるようになる。

ところで、熱膨張部材１２の組成等の設計において、充填体２１に要求される各種機能に即した設計を行うためには、設計の自由度がある程度確保されていることが好ましい。上記のような膨張圧力を熱膨張部材１２の設計によって調整することは、充填体２１の各種機能に即した設計に対して、自由度が低くなることになる。この充填具１１によれば、こうした熱膨張部材１２の設計に関して、自由度を確保しつつ膨張圧力を調整することができるようになるため、充填体２１に各種機能を十分に発揮させることも容易となる。

さらに、熱膨張部材１２が例えば熱風によって加熱されるに際し、その熱風は膨張許容部１７を通じて熱膨張部材１２に到達する。すなわち、膨張許容部１７が形成されていることによって、車両ピラー３１の上方や下方からの熱膨張部材１２の加熱も好適に行われる。

（２） 第１規制部列１５及び第２規制部列１６は、支持面１３ａに隣り合う規制部設置面１３ｃに立設されている。すなわち、支持面１３ａに支持された熱膨張部材１２の外周縁に近接した部位において、熱膨張部材１２の膨張が規制されることになるため、熱膨張部材１２の充填方向への膨張が好適に促進される。このため、車両ピラー３１の内部を充填体２１によってより好適に充填することができる。

なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図５に示すように、四角板状の支持部材１３の上面に複数の規制部１４を突設するとともに、この規制部１４の外側に位置する支持部材１３の上面を支持面１３ａとして構成してもよい。この支持面１３ａには、四角枠状の熱膨張部材１２が支持されるとともに、この熱膨張部材１２の内側に隣り合って複数の規制部１４が立設されている。なお、この変更例の規制部１４は、四角環状に配列されているが、規制部１４の配列態様は特に限定されない。この充填具１１は、図６（ａ）に示すように、車両ピラー３１の長手方向である上方へ規制部１４が突出するようにして車両ピラー３１の内部に配置される。なお、このような充填具１１の配置では、車両ピラー３１における充填方向は、車両ピラー３１の長手方向に略直交する断面の中央から、車両ピラー３１の内周面へ向かう方向となる。すなわち、この充填具１１では、車両ピラー３１の断面中央へ向かう熱膨張部材１２の膨張が規制部１４によって規制されることで、充填方向への膨張が促進される。このとき、規制部１４の間に形成された膨張許容部１７によって、車両ピラー３１の断面中央へ向かう膨張が部分的に許容されるため、上記（１）の作用効果と同じ作用効果が得られる。さらに、複数の規制部１４が支持面１３ａに隣り合って立設されているため、上記（２）の作用効果と同じ作用効果が得られる。

・ 各規制部１４の形状は特に限定されない。例えば三角柱状、円錐状、四角板状等に変更することもできる。さらに、規制部１４は中実であってもよいし、中空状であってもよい。

・ 第１規制部列１５及び第２規制部列１６のいずれか一方を省略してもよい。
・ 第１規制部列１５又は第２規制部列１６を構成する規制部１４は、等間隔に配置されていてもよいし、間隔が異なるように配置されていてもよい。

・ 第１規制部列１５又は第２規制部列１６を構成する規制部１４が熱膨張部材１２に密着していてもよい。さらには、それら規制部１４が、支持面１３ａの周縁部に立設されることにより、規制部１４が熱膨張部材１２の周縁部に埋設されるように構成してもよい。この場合、熱膨張部材１２の周縁部にて、熱膨張部材１２の膨張が規制されることになるため、充填方向への膨張が好適に促進されるようになる。但し、複数の規制部１４による熱膨張部材１２の規制機能をより好適に発揮させるためには、各規制部１４は支持面１３ａに隣り合う規制部設置面１３ｃに立設されていることが好ましい。

・ 前記規制部設置面１３ｃは、支持面１３ａと面一に形成されているが、規制部設置面１３ｃが支持面１３ａと所定の角度をなして形成されていてもよい。
・ 第１規制部列１５又は第２規制部列１６を構成する規制部１４の突出長さは特に限定されない。すなわち、規制部１４の突出長さを、支持面１３ａに配置される熱膨張部材１２の厚さ寸法よりも長く設定してもよいし、短く設定してもよい。また、各規制部１４の突出長さは、略同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。

・ 前記第１規制部列１５及び第２規制部列１６は、それぞれ直線状の列であるが、円弧状やジグザグ状の列をなすように変更してもよい。
・ 第１規制部列１５又は第２規制部列１６を構成する規制部１４の先端部や中央部を連結する連結部材をさらに設けてもよい。こうした連結部材は、複数の規制部１４を補強したり、膨張許容部１７の開口面積を調整したりする役割を果たす。

・ 支持部材１３の形状は特に限定されない。例えば三角板状、四角枠状、梯子状等に変更することもできる。さらに、支持部材１３の連通部１３ｂ、突条１８及び凹条１９は省略してもよい。

・ 熱膨張部材１２の形状は特に限定されない。例えば板状、枠状等に変更してもよい。さらに、熱膨張部材１２は中実であってもよいし、中空状であってもよい。
・ 熱膨張部材１２を複数に分割して設けてもよい。

・ 係合部２０を省略してもよい。すなわち、接着剤や両面テープ等の固定手段により支持部材１３をインナピラー３２に固定してもよい。
・ 充填具１１が配置される中空構造体は特に限定されず、充填具１１をカバー、ドアパネル、ロッカーパネル等の中空構造体、建造物におけるパネル等の中空構造体に適用してもよい。

上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記複数の規制部が、前記支持面に隣り合う規制部設置面に立設されている請求項２に記載の充填具。

実施形態の充填具を示す分解斜視図。 充填具及び分解状態の車両ピラーを示す斜視図。 車両ピラーに配置された充填具を示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は充填体が形成された状態を模式的に示す断面図。 充填具の変形例を示す斜視図。 （ａ）は車両ピラーに配置された充填具を示す断面図、（ｂ）は充填体が形成された状態を模式的に示す断面図。

符号の説明

１１…充填具、１２…熱膨張部材、１３…支持部材、１３ａ…支持面、１３ｂ…連通部、１３ｃ…規制部設置面、１４…規制部、１５…第１規制部列、１６…第２規制部列、１７…膨張許容部、１８…突条、１９…凹条、２０…係合部、２１…充填体、３１…車両ピラー、３２…インナピラー、３２ａ…取付孔、３３…アウタピラー。

Claims (4)

1. 外部加熱により膨張する熱膨張部材と、同熱膨張部材を支持する支持部材とを備え、中空構造体の内部に配置されるとともに、前記熱膨張部材が膨張して形成される充填体を前記中空構造体の内部に充填するための充填具であって、
   前記支持部材には、前記熱膨張部材が前記中空構造体の内部を充填する充填方向へ膨張することを促進すべく該充填方向とは異なる方向への膨張を規制する複数の規制部が突設され、該複数の規制部により規制される方向の膨張を部分的に許容すべく同複数の規制部が間隔をおいて配置されていることを特徴とする充填具。
2. 前記複数の規制部が、前記熱膨張部材を支持した支持面の周縁部、又はその支持面に隣り合って立設されている請求項１に記載の充填具。
3. 筒状をなす前記中空構造体の長手方向に略直交する方向が前記充填方向であり、前記複数の規制部が前記充填方向へ突出して設けられている請求項１又は請求項２に記載の充填具。
4. 筒状をなす前記中空構造体の長手方向に略直交する断面の中央から前記中空構造体の内周面へ向かう方向が前記充填方向であり、前記複数の規制部が前記長手方向へ突出して設けられている請求項１又は請求項２に記載の充填具。

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