JP2010215011A

JP2010215011A - 車体構造材及び車体構造材の製造方法

Info

Publication number: JP2010215011A
Application number: JP2009061360A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Yasui; 洋介安井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP5229024B2

Abstract

【課題】安価なコストで長手方向の寸法精度が高い車体構造材及び車体構造材の製造方法を得る。
【解決手段】車体構造材１０では、第１の芯材本体１４の長手方向一端側で第１の芯材本体１４に並べられた第２の芯材本体２４と、第１の芯材本体１４とが接着剤４０により接着されることで一体的に接合されて芯材１２を構成している。第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の各々の長手方向の寸法誤差は接着剤４０の厚さで吸収されるので、芯材１２の長手寸法の寸法精度を高くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の骨格部材や補強部材等を構成する車体構造材及びこのような車体構造材の製造方法に係り、特に、繊維強化樹脂材によって形成される車体構造材及びこのような車体構造材の製造方法に関する。

下記特許文献１には、車両の骨格部材の一態様であるリアフロアメンバを、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）やＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）等のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）によって形成した構成が開示されている。このリアフロアメンバは中子や内部骨格部材を備えている。中子と内部骨格部材とはリアフロアメンバの長手方向に並んで配置されている。これらの中子と内部骨格部材の外周部はＦＲＰによって形成された壁部によって覆われており、これにより、矩形の閉じ断面構造をＦＲＰによって形成したリアフロアメンバが形成されている。

特開２００８−１２６８３５の公報

ところで、例えば、車両の前後方向や左右（幅）方向に沿って長尺で閉じ断面構造の車体構造材を上記のようなＦＲＰによって形成する場合、芯材（特許文献１では中子や内部骨格部材が相当する）を長尺状に形成し、この芯材の周囲にＦＲＰを成形することで車体構造材が形成される。

このような芯材には、特許文献１において中子に用いられた硬質の発泡ウレタン等の発泡材が用いられる。この種の発泡材を金型で成形して芯材を形成すると、金型から取り外された芯材が自然冷却及び養生されている際に、芯材を形成する発泡材が収縮又は膨張する。特に、上記のように、このような成形後の発泡材の収縮又は膨張による寸法の変化は、寸法が長いほど大きくなるので、長尺状の芯材を形成すると、芯材の長手方向に発泡材の収縮又は膨張による寸法の変化が顕著に現れる。

このような芯材の寸法のばらつきは、車体構造材そのものの寸法のばらつきの一因になる。このため、例えば、基準寸法（必要な寸法）よりも大きく成形された芯材を、切削等の機械加工を施すことで基準寸法の芯材を得ており、このような加工にコストがかかっていた。

本発明は、上記事実を考慮して、安価なコストで長手方向の寸法精度が高い車体構造材及び車体構造材の製造方法を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車体構造材は、合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と、合成樹脂材によって形成され、長手方向が前記第１の芯材本体の長手方向に沿うように前記第１の芯材本体の長手方向一端側に設けられる第２の芯材本体と、前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体との間に介在して前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とを一体的に接合する接合手段と、を含めて構成された芯材を有し、繊維強化樹脂材によって構成された構造材本体を、前記芯材の外周部に成形することで形成されている。

請求項１に記載の本発明に係る車体構造材では、合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と合成樹脂材によって形成された第２の芯材本体とを含めて芯材が構成される。この芯材を構成する第２の芯材本体は、その長手方向が第１の芯材本体の長手方向に沿うように第１の芯材本体の長手方向一端側に設けられる。このように配置された第１の芯材本体と第２の芯材本体との間には接合手段が介在しており、この接合手段によって第１の芯材本体と第２の芯材本体とが一体的に接合されて芯材となる。このようにして形成された芯材の外周部に、繊維強化樹脂により構成された構造材本体が成形される。

ここで、本発明に係る車体構造材では、芯材を構成する第１の芯材本体及び第２の芯材本体の各々の長手方向に沿った寸法精度が悪くても、芯材の全長（芯材の長手方向両端間の長さ）に合わせて第１の芯材本体の長手方向一端側に第２の芯材本体を配置し、この状態で上記のように接合手段で第１の芯材本体と第２の芯材本体とを一体的に接合すれば、第１の芯材本体の長手寸法と第２の芯材本体の長手寸法との和と、芯材そのものの長手寸法との差は接合手段で調整（吸収）できるので、最終的に形成される芯材そのものの長手寸法の寸法精度を高くできる。

このように高い寸法精度で形成された芯材の外周部に上記の構造材本体を成形することで、長手寸法の寸法精度が高い車体構造材を得ることができる。しかも、全長（長手寸法）を必要な長さよりも大きく設定した芯材本体を切削して必要な長手寸法（全長）を有する芯材を形成する構成に比べて、比較的コスト高な切削工程を有しない分だけコストを安価にできる。

請求項２に記載の本発明に係る車体構造材は、請求項１に記載の本発明において、前記第１の芯材本体の外周面のうち前記第１の芯材本体の長手方向に対して直交した方向を向く面にて開口した第１の位置決め孔を前記第１の芯材本体に形成し、前記第２の芯材本体の外周面のうち第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口した第２の位置決め孔を前記第２の芯材本体に形成している。

請求項２に記載の本発明に係る車体構造材では、第１の芯材本体には第１の位置決め孔が形成されており、第２の芯材本体には第２の位置決め孔が形成される。第１の位置決め孔は第１の芯材本体の外周面のうち、第１の芯材本体の長手方向に対して直交する方向を向く面にて開口しており、第２の位置決め孔は第２の芯材本体の外周面のうち、第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口している。

このため、接合手段にて第１の芯材本体と第２の芯材本体とを接合するにあたり、一体的に繋がった一対の位置決め突起の一方を第１の位置決め孔に嵌め込んで、上記の位置決め突起の他方を第２の位置決め孔に嵌め込むことにより簡単に第１の位置決め孔と第２の位置決め孔との間隔を高い精度で設定でき、この結果、芯材の長手寸法に合わせて第１の芯材本体と第２の芯材本体とを並べることができる。これにより、芯材の長手寸法の精度を高くでき、ひいては、車体構造材の長手寸法の精度を高くできる。

請求項３に記載の本発明に係る車体構造材は、請求項２に記載の本発明において、前記第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部の近傍に前記第１の位置決め孔を形成し、前記第２の芯材本体の前記第１の芯材本体とは反対側の端部の近傍に前記第２の位置決め孔を形成している。

請求項３に記載の本発明に係る車体構造材では、第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部近傍に第１の位置決め孔が形成されており、第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部近傍に第２の位置決め孔が形成される。

第１の芯材本体を合成樹脂材で成形すると、第１の芯材本体の長手方向端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は、第１の芯材本体の長手方向端部から離間するほど低くなる。ここで、上記のように第１の芯材本体の長手方向一端部近傍に第１の位置決め孔を形成すると、第１の位置決め孔から遠い第２の芯材本体側の第１の芯材本体の端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は低いが、第１の位置決め孔が近傍に形成される第２の芯材本体とは反対側の第１の芯材本体の端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は高い。

また、第２の芯材本体の長手方向両端部に対する第２の位置決め孔の位置精度も同様であるので、第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部近傍に第２の位置決め孔を形成すると、第２の位置決め孔から遠い第２の芯材本体の第１の芯材本体側の端部に対する第２の位置決め孔の位置精度は低いが、第２の位置決め孔が近傍に形成される第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部に対する第２の位置決め孔の位置精度は高い。

したがって、一体的に繋がった一対の位置決め突起の一方を第１の位置決め孔に嵌め込んで、上記の位置決め突起の他方を第２の位置決め孔に嵌め込むことにより簡単に第１の位置決め孔と第２の位置決め孔との間隔を高い精度で設定でき、この結果、第１の芯材本体の長手方向一端部から第２の芯材本体の長手方向他端部までの長さ、すなわち、芯材の長手寸法の精度をより一層高くでき、ひいては、車体構造材の長手寸法の精度を高くできる。

請求項４に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法は、繊維強化樹脂材によって構成された構造材本体を芯材の外周部に成形することで形成される車体構造材を製造するための車体構造材の製造方法であって、合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と合成樹脂材によって形成された第２の芯材本体とを前記第１の芯材本体及び前記第２の芯材本体の長手方向に並べて、前記芯材の長手方向の全長を確定する位置決め工程と、前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体との間に接合手段を介在させて、前記接合手段によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とを一体的に接合する接合工程と、を含めて構成された芯材形成工程により前記芯材を形成している。

請求項４に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法では、芯材形成工程を構成する位置決め工程にて合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と合成樹脂材によって形成された第２の芯材本体とが、これらの第１の芯材本体及び第２の芯材本体の長手方向に並べられる。この位置決め工程では、第１の芯材本体に対して第２の芯材本体が位置決めされ、この位置決め工程によって第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部から、第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部までの長さ、すなわち、芯材の全長が確定される。

このように第１の芯材本体の第２の芯材本体との相対的な位置関係が決められると、接合工程にて第１の芯材本体の第２の芯材本体との間に介在するように接合手段が設けられ、この接合手段によって第１の芯材本体の第２の芯材本体とが一体的に接合され、芯材が形成される。

以上のようにして形成された芯材の外周部に繊維強化樹脂材が成形され、これにより、実質的に車体構造材を成す構造材本体が形成される。

ここで、本発明に係る車体構造材の製造方法では、芯材形成工程を構成する位置決め工程にて第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部から、第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部までの長さが確定される。このため、仮に、第１の芯材本体及び第２の芯材本体の各々の寸法精度が悪くても、位置決め工程にて第１の芯材本体と第２の芯材本体とが並んだ状態での第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部から、第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部までの長さの精度を十分に高くできる。

したがって、位置決め工程を経た第１の芯材本体と第２の芯材本体とを接合手段により一体的に接合することで形成された芯材の長手寸法の寸法精度を高くできる。この結果、この芯材を用いて成形することで形成される構造材本体の長手寸法（全長）の精度を高くでき、長手寸法の寸法精度が高い車体構造材を得ることができる。しかも、長手寸法を必要な全長よりも長くした芯材本体を切削して必要な長手寸法（全長）を有する芯材を形成する構成に比べて、比較的コスト高な切削工程を有しない分だけコストを安価にできる。

請求項５に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法は、請求項４に記載の本発明において、第１の金型に合成樹脂材を充填して前記第１の芯材本体を形成すると共に、前記第１の芯材本体の外周面のうち前記第１の芯材本体の長手方向に対して直交した方向を向く面にて開口した第１の位置決め孔を前記第１の金型によって前記第１の芯材本体に形成する第１の芯材本体成形工程と、第２の金型に合成樹脂材を充填して前記第２の芯材本体を形成すると共に、前記第２の芯材本体の外周面のうち第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口した第２の位置決め孔を前記第２の金型によって前記第２の芯材本体に形成する第２の芯材本体成形工程と、を含めて前記芯材形成工程を構成し、更に、前記位置決め工程では、前記第１の位置決め孔に対応した第１の位置決め突起及び前記第２の位置決め孔に対応した第２の位置決め突起を有すると共に前記第１の位置決め突起と前記第２の位置決め突起とが一体的に繋がった位置決め手段を用い、前記第１の位置決め孔に前記第１の位置決め突起を嵌め込むと共に前記第２の位置決め突起と前記第２の位置決め孔に嵌め込んで前記芯材の前記全長を確定している。

請求項５に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法によれば、第１の芯材本体成形工程で第１の金型に合成樹脂材が充填されて第１の芯材本体が成形され、第２の芯材本体成形工程で第２の金型に合成樹脂材が充填されて第２の芯材本体が成形される。

また、第１の芯材本体成形工程では、第１の金型に合成樹脂材が充填されて第１の芯材本体が成形される際に、第１の芯材本体の外周面のうち、第１の芯材本体の長手方向に対して直交する方向を向く面にて開口する第１の位置決め孔が第１の芯材本体に形成される。さらに、第２の芯材本体成形工程では、第２の金型に合成樹脂材が充填されて第２の芯材本体が成形される際に、第２の芯材本体の外周面のうち、第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口する第２の位置決め孔が第２の芯材本体に形成される。

以上のようにして形成された第１の芯材本体と第２の芯材本体とは、位置決め工程で相対的な位置関係が決定される。ここで、本発明では位置決め工程で位置決め手段が用いられる。位置決め手段は第１の芯材本体に形成された第１の位置決め孔に対応する第１の位置決め突起と、第２の芯材本体に形成された第２の位置決め孔に対応する第２の位置決め突起とを備えており、しかも、これらの第１の位置決め突起と第２の位置決め突起とが一体的に繋がっている。

位置決め工程では、位置決め手段の第１の位置決め突起が第１の芯材本体に形成された第１の位置決め孔に嵌め込まれ、第２の位置決め突起が第２の芯材本体に形成された第２の位置決め孔に嵌め込まれる。第１の位置決め突起と第２の位置決め突起とは一体的に繋がっているので、第１の位置決め突起を第１の位置決め孔に嵌め込んで第２の位置決め突起を第２の位置決め孔に嵌め込むことにより簡単に第１の位置決め孔と第２の位置決め孔との間隔を高い精度で設定でき、この結果、芯材の長手寸法に合わせて第１の芯材本体と第２の芯材本体とを並べることができる。これにより、芯材の長手寸法（全長）の精度を高くでき、ひいては、車体構造材の長手寸法（全長）の精度を高くできる。

請求項６に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法は、請求項５に記載の本発明において、前記第１の芯材本体成形工程では、前記位置決め工程によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とが並んだ状態における前記第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部近傍に前記第１の位置決め孔を形成し、前記第２の芯材本体成形工程では、前記位置決め工程によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とが並んだ状態における前記第２の芯材本体の前記第１の芯材本体とは反対側の端部近傍に前記第２の位置決め孔を形成している。

請求項６に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法では、第１の芯材本体成形工程では、第１の芯材本体が成形されると共に第１の芯材本体に第１の位置決め孔が形成される。ここで、第１の芯材本体成形工程にて第１の芯材本体に形成された第１の位置決め孔は、位置決め工程によって第１の芯材本体と第２の芯材本体とが並べられた状態における第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部近傍に形成される。

一方、第２の芯材本体成形工程では、第２の芯材本体が成形されると共に第２の芯材本体に第２の位置決め孔が形成される。ここで、第２の芯材本体成形工程にて第２の芯材本体に形成された第２の位置決め孔は、位置決め工程によって第１の芯材本体と第２の芯材本体とが並べられた状態における第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部近傍に形成される。

ところで、第１の芯材本体を合成樹脂材で成形すると、第１の芯材本体の長手方向端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は、第１の芯材本体の長手方向端部から離間するほど低くなる。ここで、上記のように第１の芯材本体の長手方向一端部近傍に第１の位置決め孔を形成すると、第１の位置決め孔から遠い第２の芯材本体側の第１の芯材本体の端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は低いが、第１の位置決め孔が近傍に形成される第２の芯材本体とは反対側の第１の芯材本体の端部に対する第１の位置決め孔の位置精度は高い。

したがって、一体的に繋がった第１の位置決め突起を第１の位置決め孔に嵌め込んで、第２の位置決め突起を第２の位置決め孔に嵌め込むことにより簡単に第１の位置決め孔と第２の位置決め孔との間隔を高い精度で設定でき、この結果、第１の芯材本体の長手方向一端部から第２の芯材本体の長手方向他端部までの長さ、すなわち、芯材の長手寸法（全長）の精度をより一層高くでき、ひいては、車体構造材の長手寸法（全長）の精度を高くできる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車体構造材では、安価なコストで長手方向の寸法精度が高い芯材を得ることができ、ひいては、長手方向の寸法精度が高い車体構造材を安価なコストで得ることができる。

請求項２に記載の本発明に係る車体構造材では、第１の芯材本体と第２の芯材本体とを芯材の長手寸法に適した状態で簡単に並べることができ、これにより、芯材の長手方向の寸法精度を簡単に高くできる。

請求項３に記載の本発明に係る車体構造材では、第１の位置決め孔から第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部までの長さの精度や、第２の位置決め孔から第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部までの長さの精度を更に高くでき、これにより、芯材の長手方向の寸法精度をより一層高くできる。

請求項４に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法では、安価なコストで長手方向の寸法精度が高い芯材を得ることができ、ひいては、長手方向の寸法精度が高い車体構造材を安価なコストで得ることができる。

請求項５に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法では、第１の芯材本体と第２の芯材本体とを芯材の長手寸法に適した状態で簡単に並べることができ、これにより、芯材の長手方向の寸法精度を簡単に高くできる。

請求項６に記載の本発明に係る車体構造材の製造方法では、第１の位置決め孔から第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部までの長さの精度や、第２の位置決め孔から第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部までの長さの精度を更に高くでき、これにより、芯材の長手方向の寸法精度をより一層高くできる。

本発明の一実施の形態に係る車体構造材を上下反対にした状態でみた斜視図である。本発明の一実施の形態に係る車体構造材の芯材の斜視図である。本発明の一実施の形態に係る車体構造材の製造方法を構成する芯材形成工程のうち、第１の芯材本体成形工程で用いられる金型を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る車体構造材の製造方法を構成する芯材形成工程のうち、位置決め工程で用いられる位置決め手段の構成を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る車体構造材の製造方法を構成する芯材形成工程のうち、接合工程で第１の芯材本体と第２の芯材本体とを接合手段で接合した状態を示す斜視図である。本発明の一実施の形態に係る車体構造材の芯材の裏面図及び位置決め手段の平面図である。

＜車体構造材１０の構成＞
図１には本発明の一実施の形態に係る車体構造材１０の構成が斜視図により示されている。

この図に示されるように、車体構造材１０は芯材１２を備えている。図２に示されるように芯材１２は第１の芯材本体１４を備えている。第１の芯材本体１４は合成樹脂材の一態様である発泡ウレタンによって形成されている。また、第１の芯材本体１４は、長手方向寸法が幅方向寸法及び高さ方向寸法の双方に比べて長く、長手方向に対して直交する向きに切った断面形状が矩形（台形）とされている。

図１に示されるように、第１の芯材本体１４には第１の位置決め孔１６が形成されている。第１の位置決め孔１６は、第１の芯材本体１４の長手方向一方の側の端部１８近傍に形成されている。また、第１の位置決め孔１６は、開口方向が第１の芯材本体１４の高さ方向に沿っており、第１の芯材本体１４の高さ方向下方側を向く（すなわち、第１の芯材本体１４の長手方向に対して直交する向きを向く）下面２０の幅方向略中央で開口している。

また、図２に示されるように、芯材１２は第２の芯材本体２４を備えている。第２の芯材本体２４は第１の芯材本体１４と同様に合成樹脂材の一態様である発泡ウレタンによって形成されている。また、本実施の形態において第２の芯材本体２４は基本的に第１の芯材本体１４と同一形状とされている。第２の芯材本体２４は、その長手方向が第１の芯材本体１４の長手方向に沿い、更に、第２の芯材本体２４の長手方向一方の側の端部２６が第１の芯材本体１４の長手方向他方の側の端部２８と対向した状態で第１の芯材本体１４と並んでいる。

図１に示されるように、第２の芯材本体２４には第２の位置決め孔３０が形成されている。第２の位置決め孔３０は、第２の芯材本体２４の長手方向他方の側の端部３２近傍に形成されている。また、端部２６は、開口方向が第２の芯材本体２４の高さ方向（すなわち、第１の芯材本体１４の高さ方向であり、また、第１の位置決め孔１６の開口方向）に沿っており、第２の芯材本体２４の高さ方向下方（すなわち、第１の芯材本体１４の高さ方向下方）を向く下面３４の幅方向略中央で開口している。

図１及び図２に示されるように、端部２８と端部２６とが対向するように並んだ第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４との間には接合手段としての接着剤４０が介在しており、この接着剤４０によって第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが一体的に接合されている。

以上のように、第１の芯材本体１４、第２の芯材本体２４、及び接着剤４０により構成された芯材１２には構造材本体５０が設けられている。構造材本体５０は炭素繊維強化樹脂材やガラス繊維強化樹脂材により形成されており、芯材１２の外周部を覆うように構造材本体５０が芯材１２に設けられることで、構造材本体５０は断面矩形（台形）の閉じ断面形状とされている。本実施の形態では、車体構造材１０として必要な機械的強度や剛性は、この構造材本体５０の機械的強度や剛性で賄われている。

＜車体構造材１０の製造方法の説明＞
次に、車体構造材１０の製造方法に関して説明する。

本車体構造材１０を製造するに際して、先ず、車体構造材１０の芯材１２が芯材形成工程で形成される。芯材形成工程は、第１の芯材本体成形工程を有している。この第１の芯材本体成形工程では、図３に示される金型６０が用いられる。金型６０は下型６２を備えている。下型６２にはキャビティ６４が形成されている。キャビティ６４は下型６２の上面２２にて開口した有底の孔とされている。キャビティ６４の形状は第１の芯材本体１４の外周形状に対応している。キャビティ６４の底面の形状は第１の芯材本体１４の上面２２（図２参照）の形状に対応しており、その開口端側が第１の芯材本体１４の下面２０側に対応している。

また、金型６０は上型７２を備えている。上型７２は下面７４が上面２２に当接するように下型６２上に載置されることで、キャビティ６４を上側から閉止する。上型７２の下面７４にはコア７６が形成されている。コア７６は略円柱形状に形成されており、その長手方向一端にて上型７２に繋がっている。また、上型７２がキャビティ６４を閉止した状態で、コア７６はキャビティ６４内におけるキャビティ６４の長手方向一端部近傍で且つキャビティ６４の幅方向略中央に位置するように上型７２におけるコア７６の形成位置が設定されている。

第１の芯材本体成形工程では、キャビティ６４の内部に発泡材が流し込まれた状態で上型７２によりキャビティ６４が閉止される。これにより、キャビティ６４に流し込まれた発泡材が第１の芯材本体１４の形状に成形される。また、キャビティ６４に発泡材を充填した状態で上型７２によりキャビティ６４を閉止すると、キャビティ６４内の発泡材にコア７６が刺さった状態になる。これにより、第１の芯材本体１４の形状に成形された発泡材には、コア７６に対応する位置に孔が形成される。これによって、第１の芯材本体１４に第１の位置決め孔１６が形成される。

金型６０にて発泡材が第１の芯材本体１４の形状に成形されると、金型６０から発泡材が抜き取られる。さらに、金型６０から抜き取られた発泡材は自然冷却及び養生され、これにより、第１の芯材本体１４が形成される。

一方、上記の芯材形成工程は、第２の芯材本体成形工程を有している。上記のように、第２の芯材本体２４における第２の位置決め孔３０の形成位置と、第１の芯材本体１４における第１の位置決め孔１６の形成位置が異なるものの、第２の芯材本体２４は第１の芯材本体１４と基本的に同一の形状である。しかも、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とはその長手方向の反対にすることで、第２の芯材本体２４における第２の位置決め孔３０の形成位置を、第１の芯材本体１４における第１の位置決め孔１６の形成位置とは反対側にできる。

すなわち、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とは同一の部材で対処できる。したがって、本実施の形態では、第２の芯材本体成形工程と第１の芯材本体成形工程は同一となるので、上記の第１の芯材本体成形工程の説明を以って第２の芯材本体成形工程の説明は省略する。

なお、仮に、第２の芯材本体２４の形状が第１の芯材本体１４の形状とは異なる場合には、キャビティ６４の形状やコア７６の形成位置が第２の芯材本体２４に対応する形状及び形成位置となるだけである。したがって、第２の芯材本体２４の形状を第１の芯材本体１４の形状とは異なる構成とした場合の第２の芯材本体成形工程は、金型６０が第２の芯材本体２４に対応した形状になるだけで、基本的には第１の芯材本体１４を成形するための第１の芯材本体成形工程と同じになる。

以上のように第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが形成されると、接合工程で第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが一体的に接合される。この接合工程では、図４に示される位置決め手段としての載置台８０が用いられる。載置台８０は第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の双方が載置される載置面８２を備えている。この載置面８２からは第１の位置決め突起８４が突出形成されている。この載置面８２からの第１の位置決め突起８４の突出寸法は第１の芯材本体１４に形成された第１の位置決め孔１６の深さ以下とされており、また、第１の位置決め突起８４の外周形状は第１の芯材本体１４に形成された第１の位置決め孔１６の内周形状に略等しい。

一方、載置台８０の載置面８２上における第１の位置決め突起８４から一定距離離間した位置では、第１の位置決め突起８４から第２の位置決め突起８６が突出形成されている。この載置面８２からの第２の位置決め突起８６の突出寸法は第２の芯材本体２４に形成された第２の位置決め孔３０の深さ以下とされており、また、第２の位置決め突起８６の外周形状は第２の芯材本体２４に形成された第２の位置決め孔３０の内周形状に略等しい。

接合工程では、載置台８０の載置面８２上に第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが載置される。第１の芯材本体１４が載置面８２上に載置されるに際しては第１の位置決め突起８４が第１の芯材本体１４の第１の位置決め孔１６に嵌め込まれ、第２の芯材本体２４が載置面８２上に載置されるに際しては第２の位置決め突起８６が第２の芯材本体２４の第２の位置決め孔３０に嵌め込まれる。

このように第１の位置決め突起８４が第１の位置決め孔１６に嵌め込まれて第２の位置決め突起８６が第２の位置決め孔３０に嵌め込まれた状態で、第１の芯材本体１４の長手方向と第２の芯材本体２４の長手方向とが同一方向になるように第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の姿勢が適宜に調整される。これにより、第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の長手方向に第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが並べられる。

さらに、このように第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが並んだ状態で、図５に示されるように、第１の芯材本体１４の端部２８と第２の芯材本体２４の端部２６との間が接着剤４０によって埋められ、接着剤４０が端部２８と端部２６との双方に接着して硬化することで第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが一体的に接合されて芯材１２が形成される。

以上のようにして形成された芯材１２の外周部に、例えば、炭素繊維やガラス繊維等を含めて構成された繊維シートを積層して、この繊維シートに合成樹脂材を含浸させて硬化させることにより構造材本体５０が形成される。このようにして本実施の形態では車体構造材１０が形成される。

＜本実施の形態の作用、効果＞
ところで、本実施の形態に係る車体構造材１０では、芯材１２を構成する第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが発泡材を成形することで形成されている。このような発泡材を成形することで得られる成形品は、金型６０から成形品（すなわち、第１の芯材本体１４や第２の芯材本体２４）を取り出して自然冷却及び養生しているうちに成形品が収縮又は膨張する。このような収縮及び膨張は三次元的であり、寸法が長い向きほど収縮及び膨張が大きくなる。したがって、第１の芯材本体１４や第２の芯材本体２４では、その長手方向に沿った収縮や膨張が顕著に現れる。

ここで、本車体構造材１０では、載置台８０の載置面８２上で第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが、その長手方向に並べられる。この際、第１の芯材本体１４の第１の位置決め孔１６には第１の位置決め突起８４が嵌め込まれ、第２の芯材本体２４の第２の位置決め孔３０には第２の位置決め突起８６が嵌め込まれる。

図６に示されるように、載置面８２から突出形成されている第１の位置決め突起８４と第２の位置決め突起８６との間隔Ｓは既に高い精度で決められているので、載置面８２上に載置された第１の芯材本体１４の第１の位置決め孔１６と第２の芯材本体２４の第２の位置決め孔３０の間隔Ｌ１は、第１の位置決め孔１６に第１の位置決め突起８４が嵌め込まれて第２の位置決め孔３０に第２の位置決め突起８６が嵌め込まれることにより第１の位置決め突起８４と第２の位置決め突起８６との間隔Ｓに倣って高い精度で確定される。

しかも、上記のように、第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の収縮及び膨張は寸法が長い向きほど収縮及び膨張が大きくなる。したがって、第１の芯材本体１４の端部１８の近傍に形成されている第１の位置決め孔１６から第２の芯材本体２４側の端部２８までの長さＬ２や、第２の芯材本体２４の端部３２の近傍に形成されている第２の位置決め孔３０から第１の芯材本体１４側の端部２６までの長さＬ３は収縮や膨張の影響を大きく受けるので、上記の長さＬ２や長さＬ３の誤差は大きい。これに対して、第１の位置決め孔１６から第２の芯材本体２４とは反対側の第１の位置決め孔１６までの長さＬ４や、第２の位置決め孔３０から第１の芯材本体１４とは反対側の端部３２までの長さＬ５は収縮や膨張の影響が小さく、上記の長さＬ４や長さＬ５の誤差は小さい。

このように、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とをその長手方向に並べた状態では、第１の位置決め孔１６と第２の位置決め孔３０との間隔Ｌ１の寸法精度は高く、また、第１の位置決め孔１６と端部１８との間隔Ｌ４や第２の位置決め孔３０と端部３２との間隔Ｌ５の誤差も小さいので、この状態での第１の芯材本体１４の端部１８から第２の芯材本体２４の端部３２までの寸法Ｌ６の寸法精度が高くなる。

さらに、上記のように、第１の位置決め孔１６から第１の芯材本体１４の端部２８までの長さＬ２や、第２の位置決め孔３０から第２の芯材本体２４の端部２６までの長さＬ３は誤差が大きく、このため、第１の芯材本体１４の端部２８と第２の芯材本体２４の端部２６との間隔Ｌ７は精度が低い。しかしながら、この第１の芯材本体１４の端部２８と第２の芯材本体２４の端部２６との間には接着剤４０が介在して、接着剤４０が第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを一体的に接合するので、発泡材の収縮や膨張に起因する上記の間隔Ｌ７の誤差は、接着剤４０の厚さ（芯材１２の長手方向に沿った接着剤４０の寸法）で吸収される。

以上のように、本車体構造材１０では、発泡材で構成された第１の芯材本体１４や第２の芯材本体２４を用いて芯材１２を構成しているものの、その長手寸法の寸法精度を高くできる。しかも、芯材１２全てを発泡材で成形して、予め定められた寸法になるように切削等の機械加工を芯材１２に施す方法に比べてコストを安価にできる。

しかも、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４との位置決めは、載置台８０の載置面８２に載置して第１の位置決め突起８４を第１の芯材本体１４の第１の位置決め孔１６に嵌め込み、第２の位置決め突起８６を第２の芯材本体２４の第２の位置決め孔３０に嵌め込むだけであるので極めて簡単である。

また、特に、本実施の形態では、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とは長手方向の向きが反対であるだけで、基本的に同一構造である。したがって、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを１種類の成形品で賄うことができ、この意味でもコストを安価にできる。

なお、本実施の形態では、上記のように、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを同一の構造としたが、これに関しては、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とが異なる構造であっても構わない。

また、本実施の形態では、第１の芯材本体１４の長手方向と第２の芯材本体２４の長手方向とが同一方向であったが、例えば、第１の芯材本体１４の長手方向に対して第２の芯材本体２４の長手方向が傾くように第１の芯材本体１４の端部２８の側方に第２の芯材本体２４を配置して、接着剤４０にて第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを接合した部分において芯材１２が屈曲又は湾曲する構成としてもよい。

さらに、本実施の形態では、第１の芯材本体１４の長手方向と第２の芯材本体２４の長手方向とが同一方向であったが、例えば、第１の芯材本体１４の長手方向に対して第２の芯材本体２４の長手方向が傾くように第１の芯材本体１４の端部２８の側方に第２の芯材本体２４を配置して、接着剤４０にて第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを接合した部分において芯材１２が屈曲又は湾曲する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４は長手方向が直線的な棒形状（ブロック形状）であったが、第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の少なくとも何れか一方が湾曲した構成であってもよい。

さらに、本実施の形態では、第１の芯材本体１４の端部２８と第２の芯材本体２４の端部２６との間に接着剤４０を設けた構成であったが、接着剤４０を介在させる部位が第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の長手方向に互いに対向する端部の間に限られるものではなく、接着剤４０を設ける位置は、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４との間に介在して、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４とを一体的に接合しつつも、上述した第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の寸法誤差を吸収できる位置であればよい。

また、本実施の形態では、第１の芯材本体１４に第１の位置決め孔１６を形成して第２の芯材本体２４に第２の位置決め孔３０を形成し、第１の位置決め孔１６に載置台８０の第１の位置決め突起８４を嵌め込んで第２の位置決め孔３０に第２の位置決め突起８６を嵌め込むことで第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の位置決めをした。しかしながら、第１の芯材本体１４と第２の芯材本体２４との位置決めがこのような構成に限定されるものではない。例えば、芯材１２の全長寸法に対応した間隔を有する一対の突き当て壁を載置台８０の載置面８２上に立設し、一方の突き当て壁に第１の芯材本体１４の端部１８を突き当てて、他方の突き当て壁に第２の芯材本体２４の端部３２を突き当てることで第１の芯材本体１４及び第２の芯材本体２４の位置決めをする構成であってもよい。

１０車体構造材
１２芯材
１４第１の芯材本体
１６第１の位置決め孔
１８端部（第１の芯材本体の第２の芯材本体とは反対側の端部）
２４第２の芯材本体
３０第２の位置決め孔
３２端部（第２の芯材本体の第１の芯材本体とは反対側の端部）
４０接着剤（接合手段）
５０構造材本体
８０載置台（位置決め手段）
８４第１の位置決め突起
８６第２の位置決め突起

Claims

合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と、
合成樹脂材によって形成され、長手方向が前記第１の芯材本体の長手方向に沿うように前記第１の芯材本体の長手方向一端側に設けられる第２の芯材本体と、
前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体との間に介在して前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とを一体的に接合する接合手段と、
を含めて構成された芯材を有し、
繊維強化樹脂材によって構成された構造材本体を、前記芯材の外周部に成形することで形成された車体構造材。
前記第１の芯材本体の外周面のうち前記第１の芯材本体の長手方向に対して直交した方向を向く面にて開口した第１の位置決め孔を前記第１の芯材本体に形成し、前記第２の芯材本体の外周面のうち第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口した第２の位置決め孔を前記第２の芯材本体に形成した請求項１に記載の車体構造材。
前記第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部の近傍に前記第１の位置決め孔を形成し、前記第２の芯材本体の前記第１の芯材本体とは反対側の端部の近傍に前記第２の位置決め孔を形成した請求項２に記載の車体構造材。
繊維強化樹脂材によって構成された構造材本体を芯材の外周部に成形することで形成される車体構造材を製造するための車体構造材の製造方法であって、
合成樹脂材によって形成された第１の芯材本体と合成樹脂材によって形成された第２の芯材本体とを前記第１の芯材本体及び前記第２の芯材本体の長手方向に並べて、前記芯材の長手方向の全長を確定する位置決め工程と、
前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体との間に接合手段を介在させて、前記接合手段によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とを一体的に接合する接合工程と、
を含めて構成された芯材形成工程により前記芯材を形成する車体構造材の製造方法。
第１の金型に合成樹脂材を充填して前記第１の芯材本体を形成すると共に、前記第１の芯材本体の外周面のうち前記第１の芯材本体の長手方向に対して直交した方向を向く面にて開口した第１の位置決め孔を前記第１の金型によって前記第１の芯材本体に形成する第１の芯材本体成形工程と、
第２の金型に合成樹脂材を充填して前記第２の芯材本体を形成すると共に、前記第２の芯材本体の外周面のうち第１の位置決め孔の開口方向と同じ方向を向く面にて開口した第２の位置決め孔を前記第２の金型によって前記第２の芯材本体に形成する第２の芯材本体成形工程と、
を含めて前記芯材形成工程を構成し、更に、前記位置決め工程では、前記第１の位置決め孔に対応した第１の位置決め突起及び前記第２の位置決め孔に対応した第２の位置決め突起を有すると共に前記第１の位置決め突起と前記第２の位置決め突起とが一体的に繋がった位置決め手段を用い、前記第１の位置決め孔に前記第１の位置決め突起を嵌め込むと共に前記第２の位置決め突起と前記第２の位置決め孔に嵌め込んで前記芯材の前記全長を確定する請求項４に記載の車体構造材の製造方法。
前記第１の芯材本体成形工程では、前記位置決め工程によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とが並んだ状態における前記第１の芯材本体の前記第２の芯材本体とは反対側の端部近傍に前記第１の位置決め孔を形成し、前記第２の芯材本体成形工程では、前記位置決め工程によって前記第１の芯材本体と前記第２の芯材本体とが並んだ状態における前記第２の芯材本体の前記第１の芯材本体とは反対側の端部近傍に前記第２の位置決め孔を形成する請求項５に記載の車体構造材の製造方法。