JP3620340B2 - 高剛性発泡体充填構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、高剛性発泡体充填構造体に係り、特に、建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得る高剛性発泡体充填構造体に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体には、閉断面構造の筒状部材にて形成されてなるものが、広く用いられてきている。そして、そのようなピラーの如き構造体にあっては、その筒状部材の内部空間（空洞部分）をエンジンの振動音が伝わって、運転室内乃至は車内に伝達されること等により、運転室内又は車内において騒音が発生するといった問題が惹起されることから、従来より、筒状部材の内部空間内に所定の発泡体を充填せしめることにより、振動音の伝達を抑制し、遮音性の向上を図る等の対策が講じられている。
【０００３】
また、近年では、このような騒音対策だけでなく、乗員に対する安全性を確保するべく、前記ピラーといった構造体における剛性や、事故時等において外部から受ける衝撃エネルギーの吸収性を上昇させる目的、更にはコストダウンや軽量化を図る目的より、筒状部材に対して、高い剛性を有する発泡体が充填されるようになってきている。
【０００４】
ところで、そのようなピラー等を構成する筒状部材の内部に、発泡体、特に高剛性発泡体を充填せしめる手法としては、これまでに、各種の方法が提案されており、そのうちの一つとして、目的とする高剛性発泡体を与える所定の液状発泡材を筒状部材の内部空間内に注入し、それを発泡，硬化せしめることにて、高剛性発泡体を生成させると同時に充填せしめる方法が、知られている。しかしながら、通常、高剛性発泡体の充填作業は、ピラー等の構造体の組付け工程において、その組付け作業と並行して実施されるものであるところから、上記の如き手法を用いて充填作業を行なうには、構造体の組付けラインにおいて、大掛かりな発泡設備を設置しなければならず、そのために設備投資が増大し、結果的に、構造体の製造コスト、ひいては建設機械や車両の価格が高騰する等の問題を内在するものであった。
【０００５】
また、筒状部材に対する高剛性発泡体の充填方法の他の一つとして、型成形操作によって、筒状部材の内面に対応した形状をもって予め形成された高剛性発泡体を用いて、それを筒状部材内部に収容，配置することにより、充填せしめる手法も、提案されている。この手法にあっては、収容する高剛性発泡体を別の場所にて先に作製しておき、組付け工程において、かかる高剛性発泡体を単に筒状部材内に装入，配置することにて充填せしめるものであることから、前述のような経済性に係る問題を解消し得るという利点を有する一方、筒状部材の内部空間の内面形状に沿って、その隅々まで硬質の高剛性発泡体を充填せしめることは、極めて困難であるところから、筒状部材の内面と高剛性発泡体との間において、隙間が必然的に生じてしまう問題があり、それによって、高剛性発泡体は筒状部材内において不安定な状態で収容されることとなるために、筒状部材が振動すると、それに応じて高剛性発泡体が相対変位して、硬い高剛性発泡体と筒状部材内面との当接に伴って、異音が発生する等の問題を惹起するに至る。
【０００６】
なお、そのような高剛性発泡体を筒状部材内部に収容，配置せしめる手法において、筒状部材における内面の所定位置に釘等を溶接しておき、高剛性発泡体を、かかる釘等にて引掛けることにより、或いは、筒状部材の内部空間を長手方向において複数に仕切るような一対の隔壁板を用いて、それらにて高剛性発泡体を挟み込んだ状態において該隔壁板を筒状部材に溶接する、所謂、バルクヘッド溶接を行なうことにより、高剛性発泡体を筒状部材に対して相対変位不能と為して、異音の発生抑制を図ることも考えられるのであるが、それら何れの方法にあっても、筒状部材の内面に対して高剛性発泡体を確実に位置固定し得ないものであるため、異音の発生防止機能の点において充分であるとは言い難く、また、前記釘や隔壁板等を用いて、それらを筒状部材に溶接するものであることから、手間が掛かり、製造コストを著しく上昇させる恐れもあるのである。
【０００７】
また、前記予め形成された高剛性発泡体を用いる手法における、異音発生の問題に対する他の方策の一つとして、筒状部材の内部空間内に高剛性発泡体を収容せしめた後、更に高剛性の発泡体を与え得る液状発泡材を注入して、発泡，硬化せしめることにて、筒状部材の内部空間内面と高剛性発泡体との間のクリアランスを解消せしめる方法も考えられるのであるが、この手法にあっては、確かに、高剛性発泡体を筒状部材に強固に固定せしめ得るという特徴を有してはいるものの、液状発泡材の注入・発泡作業を行なうためには、前述の如く、構造体の組付けラインに大型設備を設置する必要があることから、コストアップ等の不具合が惹起されるといった問題を内在しているのである。
【０００８】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得る高剛性発泡体充填構造体を提供することにあり、また、他の解決課題とするところは、閉断面構造とされた筒状部材の内部空間内において、所定の高剛性発泡体が収容されて、該筒状部材の内部空間内面に対して確実に位置固定せしめられてなる、コスト性の良好な高剛性発泡体充填構造体を提供することにある。
【０００９】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、閉断面構造の筒状部材の内部空間内に充填せしめられる充填材として、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面の少なくとも一部に所定厚さの弾性体層を一体的に設けてなる複合充填材を用いる一方、該複合充填材を前記筒状部材の内部空間内に充填せしめた状態において、前記弾性体層が該筒状部材の内部空間の内面との間で圧縮せしめられることにより、その圧縮反力にて該複合充填材が該筒状部材の内部空間内に固定せしめられるように構成したことを特徴とする高剛性発泡体充填構造体を、その要旨とするものである。
【００１０】
すなわち、この本発明に従う高剛性発泡体充填構造体にあっては、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面上の所定部分に、所定厚さの弾性体層を一体的に設けてなる複合充填材が、閉断面構造の筒状部材の内部空間内に充填せしめられることにより構成されるのであるが、そこにおいて、複合充填材は、弾性体層が筒状部材の内部空間内面との間で圧縮せしめられるようにして、充填されており、そのような弾性体層の圧縮変形により発生する圧縮反力により、筒状部材の内部空間内面に対して強固に固定されるようになっているのである。要するに、本発明においては、複合充填材の構成要素たる高剛性発泡体は、筒状部材の内部空間内に弾性体層を介して収容，充填されて、弾性体層における圧縮変形に基づいて、筒状部材の内部空間内面に確実に位置固定せしめられているのであり、その結果として、硬質の高剛性発泡体が筒状部材に対して相対変位することによって、異音が発生するようなことが、効果的に防止乃至は解消され得ているのである。
【００１１】
しかも、本発明の高剛性発泡体充填構造体にあっては、前記特徴的構成をもって予め作製された複合充填材を用いて、それを筒状部材の内部空間内に充填せしめることにて得られるものであり、また、その充填は、単に、複合充填材を構成する弾性体層と筒状部材内面とを互いに圧接させて、弾性体層を圧縮せしめることにより、容易に為され得るところから、構造体の組付けラインにおいて発泡設備等の大型設備を何等設ける必要性がないのであり、更には、高剛性発泡体のみならず、弾性体層もまた、安価な材料にて形成され得ることから、比較的低コストにて製造することが出来るという利点もある。
【００１２】
従って、かくの如き本発明に係る高剛性発泡体充填構造体は、建設機械や車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得るのであり、以て、高剛性発泡体や弾性体層を与える材料を適宜に選択することによって、それら建設機械又は車両において、優れた強度（剛性）や良好なエネルギー吸収性能を実現して、乗員に対する安全性を高度に確保しつつ、低価格化及び軽量化を図ることが、可能となるのである。
【００１３】
なお、そのような本発明に従う高剛性発泡体充填構造体において、有利には、前記弾性体層は、一定の幅にて、前記高剛性発泡体の外周面上にハチ巻き状に設けられていることが、望ましいのであって、それによって、高剛性発泡体を周方向全体に亘って安定的に固定せしめ得るのであり、また、弾性体層の幅を調節することにより、製造コストの更なる低減を有利に図ることが出来る。
【００１４】
また、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体における好ましい態様の一つによれば、前記弾性体層は、前記高剛性発泡体の外周面上に複数段において設けられることとなる。このような構成を採用すれば、コストの低廉化を有利に実現し得ると共に、筒状部材の内部空間内において、複合充填材をその長手方向の複数の位置で固定せしめて、固定の安定化を図ることが出来るのである。
【００１５】
さらに、本発明の他の好ましい態様の一つにおいては、前記弾性体層は、軟質発泡体にて構成されるのであり、これによって、コスト性に優れた高剛性発泡体充填構造体を一層有利に実現することが出来るのである。
【００１６】
更にまた、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体の望ましい態様の一つによれば、前記複合充填材として、前記弾性体層が、前記高剛性発泡体に対して一体成形されてなるものが、好適に用いられるのである。このような複合充填材にあっては、高剛性発泡体と弾性体層とが分離又は剥離してしまうようなことが、有利に防止乃至は解消され得ることから、複合充填材、更にはそれが筒状部材の内部に充填されてなる高剛性発泡体充填構造体において、優れた耐久性を確保することが、可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明を明らかにするために、本発明の具体的構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１８】
先ず、図１〜図３には、本発明の実施形態たる高剛性発泡体充填構造体の一つが、概略的に示されている。それらの図において、高剛性発泡体充填構造体１０は、油圧ショベルといった建設機械や自動車等の車両の一部を構成する構造体として用いられるものであって、閉断面構造の筒状部材たるピラー１２と、高剛性発泡体１４及び弾性体層１６から構成される複合充填材１８とからなっており、そのピラー１２の内部空間内に、かかる複合充填材１８が充填せしめられた形態をもって、構成されている。なお、以下の説明中、縦及び横方向とは、図１，２及び後述する図４，５における上下及び左右（水平）方向を、それぞれ、意味している。
【００１９】
より詳細には、ピラー１２は、全体として一方向（縦方向）に直線的に延びる略矩形筒形状を呈してなるものであって、鋼板のプレス加工にて、横断面がハット型形状を呈するように成形された一対の筒壁部材２０ａ，２０ｂにて、形成されている。この筒壁部材２０ａ，２０ｂは、それぞれ、コ字状の横断面を有する発泡体収容部２２ａ，２２ｂと、かかる発泡体収容部２２ａ，２２ｂにおいて、縦方向に延びる両周縁部がそれぞれ外方に向かって垂直に屈曲されて、該周縁部の全長に亘って一定の幅で延びるフランジ状部２４ａ，２４ｂとから構成されており、発泡体収容部２２ａ，２２ｂの底面を相互に対向せしめた状態において、対応するフランジ状部２４ａ，２４ｂ同士が重ね合わされて、スポット溶接等の手法にて接合せしめられることにより、閉断面構造のピラー１２が形成されている。
【００２０】
また、そのようなピラー１２の内部空間内に充填せしめられる充填材としての複合充填材１８は、図２〜図４において示されるように、所定の形状を有する高剛性発泡体１４に対して、その外周面上において、所定の厚さの弾性体層１６が一体的に設けられることにより、構成されている。
【００２１】
具体的には、かかる複合充填材１８を構成する高剛性発泡体１４は、一般に、その外形形状に対応した成形キャビティを有してなる成形金型を用い、かかる成形金型の成形キャビティ内に、目的とする高剛性発泡体１４を与える発泡材料を導入して、発泡，硬化せしめる、所謂、型成形操作にて得られるものであって、ここでは、横断面においては、ピラー１２の内部空間の内面寸法よりも一周り小さく、且つ縦方向には、所定長さをもって直線状に延びる矩形柱形状をもって、形成されている。なお、そのような高剛性発泡体１４の原料たる発泡材料としては、高剛性発泡体充填構造体１０（高剛性発泡体１４）に求められる剛性，エネルギー吸収性能，重量，価格等に応じて、発泡，硬化後に高い剛性を発現する公知の各種の発泡性の材料の中から、適当なものが選択されて、用いられることとなるのであり、具体的には、硬質発泡ウレタン材料，硬質発泡エポキシ樹脂材料，硬質発泡ゴム材料等を挙げることが出来る。また、かくの如き発泡材料の発泡にて得られる高剛性発泡体１４は、通常、圧縮弾性率が２５ｃｍ２ 当たり５ｋＮ／ｍｍ以上で、且つエネルギー吸収量が２５ｃｍ２ 当たり３００ｋＮ・ｍｍ以上となる特性を備えていることが好ましい。これは、このような特性を有する高剛性発泡体１４を含んでなる高剛性発泡体充填構造体１０を、建設機械や自動車等の車両に適用することによって、乗員に対する安全性を高度に確保することが、可能となるからである。
【００２２】
但し、本明細書で言うところの圧縮弾性率とは、一辺が５ｃｍの立方体に形成された試験片を用いて、かかる試験片に圧縮荷重：Ｐを作用せしめて、互いに対向する一対の面を圧縮方向に２０ｍｍ／分の速度で圧縮せしめる試験を行ない、その際の変位量：Ｓと前記圧縮荷重：Ｐとの関係を求めた時の、変位初期における荷重微変化量（ΔＰ）を変位微変化量（ΔＳ）で除した値を意味しており、それを、試験片２５ｃｍ２ 当たりの値で表わしたものである。また、エネルギー吸収量とは、前記試験片に対して前述の如き圧縮試験を行なった際に、圧縮開始から試験片の圧縮変位が３０ｍｍになるまでに、試験片に吸収されたエネルギー量を意味しており、それを、試験片２５ｃｍ２ 当たりの値で表わしたものである。要するに、圧縮弾性率は、前記変位量：Ｓと圧縮荷重：Ｐとの相関を表わす曲線（Ｘ軸は変位量：Ｓに設定されている）において、その初期の線形領域における傾き（ΔＰ／ΔＳ）であり、また、エネルギー吸収量は、かかる相関曲線と、Ｘ軸との間で囲まれた面積である。
【００２３】
また一方、複合充填材１８において、弾性体層１６は、弾力性を有する従来から公知の各種の樹脂弾性体乃至はゴム弾性体といった弾性体から構成されるものであって、特に、本実施形態においては、所定の厚さにて、高剛性発泡体１４の外周面全体を覆うような形態をもって、高剛性発泡体１４に一体的に設けられている。
【００２４】
なお、かかる弾性体層１６において、それを構成する前記弾性体は、弾性体層１６に要求される弾性特性等の諸性質，価格，重量等に応じて、公知の各種の樹脂材料乃至はゴム材料の中から適当な材料が選択されて、それにより形成されることとなるのであるが、好適には、比較的に安価な軟質発泡ウレタン材料や軟質発泡ゴム材料等の、軟質発泡材料を発泡させることにて得られる軟質発泡体であることが望ましく、更に好適には、前記せる如き軟質発泡材料の中でも、軟質発泡ウレタン材料を原材料として用い、それを自然発泡せしめることにて得られる、スラブウレタンであることが、より望ましい。また、そのような所定の材料にて形成される弾性体層１６としては、ＪＩＳ−Ｋ−６４０１に規定される硬さ試験方法に従って測定される硬さ（荷重）が、３．０ｋｇｆ〜３５．０ｋｇｆの範囲のものであることが、好ましい。かかる硬さの値が大き過ぎる場合には、後述する複合充填材１８のピラー１２内への充填作業時に、弾性体層１６の圧縮操作を行なうに際して、弾性体層１６に対して大きな力を無理に作用させなければならないため、作業性が悪化することとなり、また逆に、余りにも小さい場合には、高剛性発泡体１４（複合充填材１８）をピラー１２内に位置固定するのに必要な圧縮反力を、充分に確保し得ないのである。更にまた、弾性体層１６が前記したように軟質発泡体にて構成される場合にあっては、有利には、その発泡倍率は、３０〜４０倍とされる。
【００２５】
さらに、このような弾性体層１６が高剛性発泡体１４の外周面上に設けられてなる複合充填材１８の作製は、例えば、弾性体層１６を与える所定の材料を用いて、目的とする形状となるように型成形することにより得られるもの、また、弾性体層１６を軟質発泡体（特に、スラブウレタン）にて構成する場合には、軟質発泡材料を自然発泡させて硬化させた後、適当な切削処理を施して、所望の寸法を付与することにより形成されるものを、公知の各種の接着テープや接着剤を用いて、前述の如くして先に型成形された高剛性発泡体１４の外周面上に貼り付けることにて、実施することが出来る。また、高剛性発泡体１４と弾性体層１６との分離乃至は剥離を有効に防止することを目的として、高剛性発泡体１４を型成形した後、若しくは高剛性発泡体１４の型成形に伴って、弾性体層１６の外形形状を与える成形金型を用いた型成形操作により、高剛性発泡体１４に対して弾性体層１６を一体成形せしめる方法や、或いはまた、弾性体層１６を軟質発泡体、中でも、スラブウレタンにて構成する場合には、予め型成形にて得られた高剛性発泡体１４を、先ず、軟質発泡材料（軟質発泡ウレタン材料）の原液に浸漬せしめ、次いで、それにより高剛性発泡体１４の表面上に付着した軟質発泡材料を自然発泡させた後、それに適当な切削処理を施して、目的とする外形形状を付与せしめることにより、高剛性発泡体１４に弾性体層１６を一体成形せしめる方法を、複合充填材１８の作製手法として採用することも、可能である。
【００２６】
更にまた、かくして高剛性発泡体１４の外周面上に設けられる弾性体層１６の厚さ（図４中、ｔにて示される寸法）にあっては、後述する如く、複合充填材１８をピラー１２内に充填した時に、弾性体層１６が充分に圧縮せしめられて、良好な固定状態が実現され得るように、高剛性発泡体１４の重量，長手方向（縦方向）の長さ等を顧慮しつつ、設定されるものであるが、より好適には、更に、高剛性発泡体充填構造体１０の使用環境下における圧縮永久歪み（Ｃ−ｓｅｔ）の大きさを考慮して、弾性体層１６のへたりが生じた場合にあっても、充分な締め代（正味の体積収縮量）が有利に確保されて、有効な圧縮反力が得られるように、設定されることとなる。例えば、弾性体層１６の厚さ：ｔが３ｍｍであり、ピラー１２内に複合充填材１８を充填せしめた時の圧縮変形された弾性体層１６の厚さ（図２中、ｔ’にて示される寸法）が、１ｍｍであるとした時に、弾性体層１６における圧縮永久歪みの大きさが５０％であるとすると、へたり後における有効な締め代は、１ｍｍとなると解されるのであり、へたり後において、このような締め代、即ち、実質的な体積収縮量に基づいて発生する圧縮反力にても、ピラー１２内における複合充填材１８の有効な固定状態が高度に維持されるように為すことが、望ましいのである。
【００２７】
そして、本発明に係る高剛性発泡体充填構造体１０にあっては、そのような前もって作製した複合充填材１８を用いて、それを上記ピラー１２の内部空間内に充填せしめることによって得ることが出来るのであるが、その充填は、弾性体層１６とピラー１２の内面（発泡体収容部２２ａ，２２ｂ内面）とを相互に圧接させて、弾性体層１６を圧縮せしめることにより、容易に行なわれ得るのである。なお、複合充填材１８のピラー１２に対する充填方法としては、例えば、ピラー１２を構成する筒壁部材２０ａ，２０ｂの何れか一方（ここでは、２０ａとする）の発泡体収容部２２ａに対して、複合充填材１８を同じ方向で延びるようにして圧入せしめて、発泡体収容部２２ａの底面に当接させ、次いで、筒壁部材２０ｂの発泡体収容部２２ｂにて、複合充填材１８における発泡体収容部２２ａに収容されていない部分（図３中、上側略半分）を覆うようにして、発泡体収容部２２ｂの内部に複合充填材１８を圧入せしめた後、複合充填材１８を発泡体収容部２２ａ，２２ｂの底面にて両側から押圧せしめつつ、筒壁部材２０ａ，２０ｂのフランジ状部２４ａ，２４ｂをそれぞれ重ね合わせて、溶接により接合せしめる方法や、先ず、筒状部材２０ａ，２０ｂを各々のフランジ状部２４ａ，２４ｂにおいて溶接，接合せしめた後、かかる接合体の長手方向一端部における開口部から、複合充填材１８をピラー１２の長手方向に沿って所定の位置まで圧入せしめる手法等が、好適に採用され得る。なお、ここでは、フランジ状部２４ａ，２４ｂにおける溶接に際して、スポット溶接を採用している。
【００２８】
而して、かくの如くして得られる高剛性発泡体充填構造体１０においては、高剛性発泡体１４の外周面上に一体的に設けられた弾性体層１６が、ピラー１２の内部空間を形成する内面に対して圧接されて、該内面との間で圧縮せしめられた状態において、複合充填材１８がピラー１２の内部空間内に充填されているのであり、かかる充填状況下にあっては、そのような弾性体層１６の圧縮変形により発生する圧縮反力が、弾性体層１６からピラー１２の内面に向かって作用することとなるところから、この圧縮反力によって、複合充填材１８はピラー１２の内部空間内面に対して強固に且つ充分に固定されているのである。翻れば、複合充填材１８を構成する高剛性発泡体１４は、ピラー１２内に弾性体層１６を介して収容，充填されており、その状態において、弾性体層１６の圧縮変形に基づく圧縮反力の作用により、ピラー１２の内面に対して弾性体層１６を介して確実に位置固定せしめられているのである。しかも、本実施形態においては、弾性体層１６が、複合充填材１８の外周面上全体を覆うようにして設けられていることから、弾性体層１６において、有効な圧縮反力が周方向及び長手方向の全体に亘って発生することとなり、複合充填材１８、ひいては、高剛性発泡体１４が、極めて安定的に固定されるようになっているのである。
【００２９】
このように、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体１０にあっては、予め前記特徴的構成をもって作製された複合充填材１８を、単に、弾性体層１６を圧縮せしめて、ピラー１２内に充填せしめることによって、容易に製造され得るものであるところから、ピラー１２に対する複合充填材１８の充填作業に際して、大掛かりな設備を何等用いる必要がなく、しかも、高剛性発泡体１４だけでなく、弾性体層１６も、また、安価な材料にて形成され得ることにより、比較的低廉な価格にて製造され得るのであり、更には、ピラー１２の内部空間内において、高剛性発泡体１４が、弾性体層１６を介して良好な固定状態をもって収容，充填されるものであることから、ピラー１２に対する高剛性発泡体１４の相対変位が効果的に抑制され得て、以て、異音の発生が効果的に防止乃至は解消され得るという特徴を有しているのである。
【００３０】
従って、上述せる如き本発明に係る高剛性発泡体充填構造体１０は、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得るのであり、以て、高剛性発泡体１４や弾性体層１６を与える材料を適宜に選択することによって、建設機械乃至は車両において、高剛性発泡体１４にて奏される優れた強度乃至は剛性と有効な衝撃エネルギー吸収機能により、高度な安全性を実現しつつ、低コスト化及び軽量化を図ることが、可能となるのである。
【００３１】
ところで、上述の実施形態においては、複合充填材１８として、弾性体層１６が高剛性発泡体１４の外周面全体を覆うようにして設けられてなるものが用いられていたが、本発明において採用される複合充填材にあっては、弾性体層が高剛性発泡体の外周面の少なくとも一部に設けられると共に、圧縮反力による複合充填材のピラー内面に対する固定強度が充分に確保され得る構成であれば、何等問題はないのであって、例えば、図５に示す形態のものも、有利に採用され得る。なお、図５において、複合充填材は、図１〜図３に示される如きピラー１２内に充填され得る形態をもって、示されている。また、図１〜図４に示された複合充填材１８と同様の作用・効果を発揮する部位については、同じ番号を付すことによって、詳細な説明を割愛することとする。
【００３２】
すなわち、図５の（ａ）には、弾性体層１６が、一定の幅にて、高剛性発泡体１４の外周面上にハチ巻き状に設けられてなる複合充填材の一例が、示されている。このような構成の複合充填材１８’を前記ピラー１２に充填してなる高剛性発泡体充填構造体にあっては、圧縮反力に基づく複合充填材１８’のピラー１２内面に対する固定強度が充分に得られる限りにおいて、弾性体層１６の幅：Ｗを可及的に狭く設定し得ることから、製造コストの更なる低減を有利に図ることが出来るのであり、また、かくの如く弾性体層１６の幅：Ｗを設定する限りにおいては、弾性体層１６において、有効な圧縮反力が周方向全体に亘って発生することとなることから、高剛性発泡体１４（複合充填材１８’）が、安定的に固定され得るという利点も有している。
【００３３】
また、図５の（ｂ）には、そのような弾性体層１６が、更に、高剛性発泡体１４の外周面上に複数段において設けられてなる複合充填材の一例が、示されている。かかる複合充填材１８’’を前記ピラー１２に充填する充填材として採用すれば、弾性体層１６の幅：Ｗやその数を、複合充填材１８’’の良好な固定状態が実現され得る程度に設定することによって、低コスト化を有利に実現し得ると共に、圧縮反力を周方向全体だけでなく長手方向の複数の位置において、有効に、弾性体層１６からピラー１２内面に向かって作用せしめることが可能となり、高剛性発泡体１４（複合充填材１８’’）を、より一層安定的に固定せしめることが出来るのである。
【００３４】
なお、そのような図５（ａ），（ｂ）に示された複合充填材１８’，１８’’において、弾性体層１６の幅：Ｗやその数は、所要の固定強度が得られるように、弾性体層１６の厚さ：ｔを加味しつつ、高剛性発泡体１４の重量，長手方向（縦方向）の長さ等に応じて、適宜に設定され得るものである。
【００３５】
この他、図示はしないが、本発明においては、高剛性発泡体１４の外周面のうちの所定の面だけに弾性体層１６を設けたものや、高剛性発泡体１４の周方向において間欠的に弾性体層１６を設けたもの、或いは、後述する如く各種の形態が採用され得るピラーの内面形状に応じて、弾性体層１６の厚さや幅が変化するように構成されてなるもの等の何れもが、複合充填材として有利に採用され得るのである。
【００３６】
また一方、上記した実施形態においては、閉断面構造の筒状部材として、ピラーが例示されているが、これに限定されるものでは決してなく、例えば、自動車等におけるロッカー，メンバー，ビームなどにも、本発明は、有利に適用され得るものである。
【００３７】
さらに、閉断面構造の筒状部材の具体的構成としては、例示の実施形態におけるピラーの如き、一対の部材からなり、全体として一方向に直線的に延びる略矩形筒形状のものに、何等限定されるものではないのであって、一つの部材にて、或いは複数の部材の組み合わせにて閉断面構造を与え得るものであれば、種々なる形態のものが、有利に採用され得る。更にまた、そのような筒状部材の構成に応じて、複合充填材（高剛性発泡体，弾性体層）の具体的構成を適宜に設定し得ることは、言うまでもないところである。
【００３８】
更にまた、筒状部材内において、複合充填材をその長手方向の両端から挟み込んで、複合充填材の長手方向での変位を防止するような部材を組付けることも、勿論可能であるが、その場合には、高剛性発泡体の軸方向両端面においても、所定厚さの弾性体層を設けることが、望ましい。
【００３９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、更に、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体にあっては、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面上において、その所定部分に弾性体層が一体的に設けられてなる複合充填材が、その弾性体層を閉断面構造の筒状部材の内部空間内面との間で圧縮せしめた状態において、筒状部材内に充填されて、かかる弾性体層の圧縮変形に基づく圧縮反力の作用により、内部空間内面に対して強固に固定せしめられるように、構成されているところから、弾性体層を介して筒状部材内に収容，充填された高剛性発泡体は、弾性体層における圧縮変形に基づいて、かかる弾性体層を介して筒状部材の内部空間内面に確実に位置固定されることとなり、以て、高剛性発泡体が筒状部材に対して相対変位して異音を惹起するようなことが、効果的に防止乃至は解消され得ているのである。しかも、本発明の高剛性発泡体充填構造体にあっては、高剛性発泡体に加えて、弾性体層もまた、安価な材料にて形成され得、また、前もって作製した複合充填材を、単に、弾性体層を圧縮せしめて、筒状部材の内部空間内に充填せしめることによって得られるものであるところから、比較的に安く製造することが出来るという効果をも、発揮するものである。
【００４１】
従って、このような本発明に係る高剛性発泡体充填構造体は、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として、有利に用いられ得るのであり、高剛性発泡体や弾性体層を与える材料を適宜に選択することによって、それら建設機械や車両において、低価格化及び軽量化を有利に図りつつ、優れた強度乃至は剛性と有効な衝撃エネルギー吸収機能を実現して、乗員に対する安全性を効果的に向上せしめることが、可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての高剛性発泡体充填構造体の一部を概略的に示す正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ −ＩＩＩ 断面図である。
【図４】図１〜３において示された高剛性発泡体充填構造体を構成する複合充填材を、一部切欠断面にて示す部分正面図である。
【図５】本発明に従う高剛性発泡体充填構造体を構成する複合充填材の別の態様を一部切欠断面にて示す部分正面図であって、（ａ）は、弾性体層が、一定の幅にて、高剛性発泡体の外周面上にハチ巻き状に設けられてなる複合充填材の一例を示すものであり、（ｂ）は、（ａ）に示された弾性体層が、更に、高剛性発泡体の外周面上に複数段において設けられてなる複合充填材の一例を示すものである。
【符号の説明】
１０ 高剛性発泡体充填構造体
１２ ピラー
１４ 高剛性発泡体
１６ 弾性体層
１８，１８’，１８’’ 複合充填材
【技術分野】
本発明は、高剛性発泡体充填構造体に係り、特に、建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得る高剛性発泡体充填構造体に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体には、閉断面構造の筒状部材にて形成されてなるものが、広く用いられてきている。そして、そのようなピラーの如き構造体にあっては、その筒状部材の内部空間（空洞部分）をエンジンの振動音が伝わって、運転室内乃至は車内に伝達されること等により、運転室内又は車内において騒音が発生するといった問題が惹起されることから、従来より、筒状部材の内部空間内に所定の発泡体を充填せしめることにより、振動音の伝達を抑制し、遮音性の向上を図る等の対策が講じられている。
【０００３】
また、近年では、このような騒音対策だけでなく、乗員に対する安全性を確保するべく、前記ピラーといった構造体における剛性や、事故時等において外部から受ける衝撃エネルギーの吸収性を上昇させる目的、更にはコストダウンや軽量化を図る目的より、筒状部材に対して、高い剛性を有する発泡体が充填されるようになってきている。
【０００４】
ところで、そのようなピラー等を構成する筒状部材の内部に、発泡体、特に高剛性発泡体を充填せしめる手法としては、これまでに、各種の方法が提案されており、そのうちの一つとして、目的とする高剛性発泡体を与える所定の液状発泡材を筒状部材の内部空間内に注入し、それを発泡，硬化せしめることにて、高剛性発泡体を生成させると同時に充填せしめる方法が、知られている。しかしながら、通常、高剛性発泡体の充填作業は、ピラー等の構造体の組付け工程において、その組付け作業と並行して実施されるものであるところから、上記の如き手法を用いて充填作業を行なうには、構造体の組付けラインにおいて、大掛かりな発泡設備を設置しなければならず、そのために設備投資が増大し、結果的に、構造体の製造コスト、ひいては建設機械や車両の価格が高騰する等の問題を内在するものであった。
【０００５】
また、筒状部材に対する高剛性発泡体の充填方法の他の一つとして、型成形操作によって、筒状部材の内面に対応した形状をもって予め形成された高剛性発泡体を用いて、それを筒状部材内部に収容，配置することにより、充填せしめる手法も、提案されている。この手法にあっては、収容する高剛性発泡体を別の場所にて先に作製しておき、組付け工程において、かかる高剛性発泡体を単に筒状部材内に装入，配置することにて充填せしめるものであることから、前述のような経済性に係る問題を解消し得るという利点を有する一方、筒状部材の内部空間の内面形状に沿って、その隅々まで硬質の高剛性発泡体を充填せしめることは、極めて困難であるところから、筒状部材の内面と高剛性発泡体との間において、隙間が必然的に生じてしまう問題があり、それによって、高剛性発泡体は筒状部材内において不安定な状態で収容されることとなるために、筒状部材が振動すると、それに応じて高剛性発泡体が相対変位して、硬い高剛性発泡体と筒状部材内面との当接に伴って、異音が発生する等の問題を惹起するに至る。
【０００６】
なお、そのような高剛性発泡体を筒状部材内部に収容，配置せしめる手法において、筒状部材における内面の所定位置に釘等を溶接しておき、高剛性発泡体を、かかる釘等にて引掛けることにより、或いは、筒状部材の内部空間を長手方向において複数に仕切るような一対の隔壁板を用いて、それらにて高剛性発泡体を挟み込んだ状態において該隔壁板を筒状部材に溶接する、所謂、バルクヘッド溶接を行なうことにより、高剛性発泡体を筒状部材に対して相対変位不能と為して、異音の発生抑制を図ることも考えられるのであるが、それら何れの方法にあっても、筒状部材の内面に対して高剛性発泡体を確実に位置固定し得ないものであるため、異音の発生防止機能の点において充分であるとは言い難く、また、前記釘や隔壁板等を用いて、それらを筒状部材に溶接するものであることから、手間が掛かり、製造コストを著しく上昇させる恐れもあるのである。
【０００７】
また、前記予め形成された高剛性発泡体を用いる手法における、異音発生の問題に対する他の方策の一つとして、筒状部材の内部空間内に高剛性発泡体を収容せしめた後、更に高剛性の発泡体を与え得る液状発泡材を注入して、発泡，硬化せしめることにて、筒状部材の内部空間内面と高剛性発泡体との間のクリアランスを解消せしめる方法も考えられるのであるが、この手法にあっては、確かに、高剛性発泡体を筒状部材に強固に固定せしめ得るという特徴を有してはいるものの、液状発泡材の注入・発泡作業を行なうためには、前述の如く、構造体の組付けラインに大型設備を設置する必要があることから、コストアップ等の不具合が惹起されるといった問題を内在しているのである。
【０００８】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得る高剛性発泡体充填構造体を提供することにあり、また、他の解決課題とするところは、閉断面構造とされた筒状部材の内部空間内において、所定の高剛性発泡体が収容されて、該筒状部材の内部空間内面に対して確実に位置固定せしめられてなる、コスト性の良好な高剛性発泡体充填構造体を提供することにある。
【０００９】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、閉断面構造の筒状部材の内部空間内に充填せしめられる充填材として、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面の少なくとも一部に所定厚さの弾性体層を一体的に設けてなる複合充填材を用いる一方、該複合充填材を前記筒状部材の内部空間内に充填せしめた状態において、前記弾性体層が該筒状部材の内部空間の内面との間で圧縮せしめられることにより、その圧縮反力にて該複合充填材が該筒状部材の内部空間内に固定せしめられるように構成したことを特徴とする高剛性発泡体充填構造体を、その要旨とするものである。
【００１０】
すなわち、この本発明に従う高剛性発泡体充填構造体にあっては、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面上の所定部分に、所定厚さの弾性体層を一体的に設けてなる複合充填材が、閉断面構造の筒状部材の内部空間内に充填せしめられることにより構成されるのであるが、そこにおいて、複合充填材は、弾性体層が筒状部材の内部空間内面との間で圧縮せしめられるようにして、充填されており、そのような弾性体層の圧縮変形により発生する圧縮反力により、筒状部材の内部空間内面に対して強固に固定されるようになっているのである。要するに、本発明においては、複合充填材の構成要素たる高剛性発泡体は、筒状部材の内部空間内に弾性体層を介して収容，充填されて、弾性体層における圧縮変形に基づいて、筒状部材の内部空間内面に確実に位置固定せしめられているのであり、その結果として、硬質の高剛性発泡体が筒状部材に対して相対変位することによって、異音が発生するようなことが、効果的に防止乃至は解消され得ているのである。
【００１１】
しかも、本発明の高剛性発泡体充填構造体にあっては、前記特徴的構成をもって予め作製された複合充填材を用いて、それを筒状部材の内部空間内に充填せしめることにて得られるものであり、また、その充填は、単に、複合充填材を構成する弾性体層と筒状部材内面とを互いに圧接させて、弾性体層を圧縮せしめることにより、容易に為され得るところから、構造体の組付けラインにおいて発泡設備等の大型設備を何等設ける必要性がないのであり、更には、高剛性発泡体のみならず、弾性体層もまた、安価な材料にて形成され得ることから、比較的低コストにて製造することが出来るという利点もある。
【００１２】
従って、かくの如き本発明に係る高剛性発泡体充填構造体は、建設機械や車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得るのであり、以て、高剛性発泡体や弾性体層を与える材料を適宜に選択することによって、それら建設機械又は車両において、優れた強度（剛性）や良好なエネルギー吸収性能を実現して、乗員に対する安全性を高度に確保しつつ、低価格化及び軽量化を図ることが、可能となるのである。
【００１３】
なお、そのような本発明に従う高剛性発泡体充填構造体において、有利には、前記弾性体層は、一定の幅にて、前記高剛性発泡体の外周面上にハチ巻き状に設けられていることが、望ましいのであって、それによって、高剛性発泡体を周方向全体に亘って安定的に固定せしめ得るのであり、また、弾性体層の幅を調節することにより、製造コストの更なる低減を有利に図ることが出来る。
【００１４】
また、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体における好ましい態様の一つによれば、前記弾性体層は、前記高剛性発泡体の外周面上に複数段において設けられることとなる。このような構成を採用すれば、コストの低廉化を有利に実現し得ると共に、筒状部材の内部空間内において、複合充填材をその長手方向の複数の位置で固定せしめて、固定の安定化を図ることが出来るのである。
【００１５】
さらに、本発明の他の好ましい態様の一つにおいては、前記弾性体層は、軟質発泡体にて構成されるのであり、これによって、コスト性に優れた高剛性発泡体充填構造体を一層有利に実現することが出来るのである。
【００１６】
更にまた、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体の望ましい態様の一つによれば、前記複合充填材として、前記弾性体層が、前記高剛性発泡体に対して一体成形されてなるものが、好適に用いられるのである。このような複合充填材にあっては、高剛性発泡体と弾性体層とが分離又は剥離してしまうようなことが、有利に防止乃至は解消され得ることから、複合充填材、更にはそれが筒状部材の内部に充填されてなる高剛性発泡体充填構造体において、優れた耐久性を確保することが、可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明を明らかにするために、本発明の具体的構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１８】
先ず、図１〜図３には、本発明の実施形態たる高剛性発泡体充填構造体の一つが、概略的に示されている。それらの図において、高剛性発泡体充填構造体１０は、油圧ショベルといった建設機械や自動車等の車両の一部を構成する構造体として用いられるものであって、閉断面構造の筒状部材たるピラー１２と、高剛性発泡体１４及び弾性体層１６から構成される複合充填材１８とからなっており、そのピラー１２の内部空間内に、かかる複合充填材１８が充填せしめられた形態をもって、構成されている。なお、以下の説明中、縦及び横方向とは、図１，２及び後述する図４，５における上下及び左右（水平）方向を、それぞれ、意味している。
【００１９】
より詳細には、ピラー１２は、全体として一方向（縦方向）に直線的に延びる略矩形筒形状を呈してなるものであって、鋼板のプレス加工にて、横断面がハット型形状を呈するように成形された一対の筒壁部材２０ａ，２０ｂにて、形成されている。この筒壁部材２０ａ，２０ｂは、それぞれ、コ字状の横断面を有する発泡体収容部２２ａ，２２ｂと、かかる発泡体収容部２２ａ，２２ｂにおいて、縦方向に延びる両周縁部がそれぞれ外方に向かって垂直に屈曲されて、該周縁部の全長に亘って一定の幅で延びるフランジ状部２４ａ，２４ｂとから構成されており、発泡体収容部２２ａ，２２ｂの底面を相互に対向せしめた状態において、対応するフランジ状部２４ａ，２４ｂ同士が重ね合わされて、スポット溶接等の手法にて接合せしめられることにより、閉断面構造のピラー１２が形成されている。
【００２０】
また、そのようなピラー１２の内部空間内に充填せしめられる充填材としての複合充填材１８は、図２〜図４において示されるように、所定の形状を有する高剛性発泡体１４に対して、その外周面上において、所定の厚さの弾性体層１６が一体的に設けられることにより、構成されている。
【００２１】
具体的には、かかる複合充填材１８を構成する高剛性発泡体１４は、一般に、その外形形状に対応した成形キャビティを有してなる成形金型を用い、かかる成形金型の成形キャビティ内に、目的とする高剛性発泡体１４を与える発泡材料を導入して、発泡，硬化せしめる、所謂、型成形操作にて得られるものであって、ここでは、横断面においては、ピラー１２の内部空間の内面寸法よりも一周り小さく、且つ縦方向には、所定長さをもって直線状に延びる矩形柱形状をもって、形成されている。なお、そのような高剛性発泡体１４の原料たる発泡材料としては、高剛性発泡体充填構造体１０（高剛性発泡体１４）に求められる剛性，エネルギー吸収性能，重量，価格等に応じて、発泡，硬化後に高い剛性を発現する公知の各種の発泡性の材料の中から、適当なものが選択されて、用いられることとなるのであり、具体的には、硬質発泡ウレタン材料，硬質発泡エポキシ樹脂材料，硬質発泡ゴム材料等を挙げることが出来る。また、かくの如き発泡材料の発泡にて得られる高剛性発泡体１４は、通常、圧縮弾性率が２５ｃｍ２ 当たり５ｋＮ／ｍｍ以上で、且つエネルギー吸収量が２５ｃｍ２ 当たり３００ｋＮ・ｍｍ以上となる特性を備えていることが好ましい。これは、このような特性を有する高剛性発泡体１４を含んでなる高剛性発泡体充填構造体１０を、建設機械や自動車等の車両に適用することによって、乗員に対する安全性を高度に確保することが、可能となるからである。
【００２２】
但し、本明細書で言うところの圧縮弾性率とは、一辺が５ｃｍの立方体に形成された試験片を用いて、かかる試験片に圧縮荷重：Ｐを作用せしめて、互いに対向する一対の面を圧縮方向に２０ｍｍ／分の速度で圧縮せしめる試験を行ない、その際の変位量：Ｓと前記圧縮荷重：Ｐとの関係を求めた時の、変位初期における荷重微変化量（ΔＰ）を変位微変化量（ΔＳ）で除した値を意味しており、それを、試験片２５ｃｍ２ 当たりの値で表わしたものである。また、エネルギー吸収量とは、前記試験片に対して前述の如き圧縮試験を行なった際に、圧縮開始から試験片の圧縮変位が３０ｍｍになるまでに、試験片に吸収されたエネルギー量を意味しており、それを、試験片２５ｃｍ２ 当たりの値で表わしたものである。要するに、圧縮弾性率は、前記変位量：Ｓと圧縮荷重：Ｐとの相関を表わす曲線（Ｘ軸は変位量：Ｓに設定されている）において、その初期の線形領域における傾き（ΔＰ／ΔＳ）であり、また、エネルギー吸収量は、かかる相関曲線と、Ｘ軸との間で囲まれた面積である。
【００２３】
また一方、複合充填材１８において、弾性体層１６は、弾力性を有する従来から公知の各種の樹脂弾性体乃至はゴム弾性体といった弾性体から構成されるものであって、特に、本実施形態においては、所定の厚さにて、高剛性発泡体１４の外周面全体を覆うような形態をもって、高剛性発泡体１４に一体的に設けられている。
【００２４】
なお、かかる弾性体層１６において、それを構成する前記弾性体は、弾性体層１６に要求される弾性特性等の諸性質，価格，重量等に応じて、公知の各種の樹脂材料乃至はゴム材料の中から適当な材料が選択されて、それにより形成されることとなるのであるが、好適には、比較的に安価な軟質発泡ウレタン材料や軟質発泡ゴム材料等の、軟質発泡材料を発泡させることにて得られる軟質発泡体であることが望ましく、更に好適には、前記せる如き軟質発泡材料の中でも、軟質発泡ウレタン材料を原材料として用い、それを自然発泡せしめることにて得られる、スラブウレタンであることが、より望ましい。また、そのような所定の材料にて形成される弾性体層１６としては、ＪＩＳ−Ｋ−６４０１に規定される硬さ試験方法に従って測定される硬さ（荷重）が、３．０ｋｇｆ〜３５．０ｋｇｆの範囲のものであることが、好ましい。かかる硬さの値が大き過ぎる場合には、後述する複合充填材１８のピラー１２内への充填作業時に、弾性体層１６の圧縮操作を行なうに際して、弾性体層１６に対して大きな力を無理に作用させなければならないため、作業性が悪化することとなり、また逆に、余りにも小さい場合には、高剛性発泡体１４（複合充填材１８）をピラー１２内に位置固定するのに必要な圧縮反力を、充分に確保し得ないのである。更にまた、弾性体層１６が前記したように軟質発泡体にて構成される場合にあっては、有利には、その発泡倍率は、３０〜４０倍とされる。
【００２５】
さらに、このような弾性体層１６が高剛性発泡体１４の外周面上に設けられてなる複合充填材１８の作製は、例えば、弾性体層１６を与える所定の材料を用いて、目的とする形状となるように型成形することにより得られるもの、また、弾性体層１６を軟質発泡体（特に、スラブウレタン）にて構成する場合には、軟質発泡材料を自然発泡させて硬化させた後、適当な切削処理を施して、所望の寸法を付与することにより形成されるものを、公知の各種の接着テープや接着剤を用いて、前述の如くして先に型成形された高剛性発泡体１４の外周面上に貼り付けることにて、実施することが出来る。また、高剛性発泡体１４と弾性体層１６との分離乃至は剥離を有効に防止することを目的として、高剛性発泡体１４を型成形した後、若しくは高剛性発泡体１４の型成形に伴って、弾性体層１６の外形形状を与える成形金型を用いた型成形操作により、高剛性発泡体１４に対して弾性体層１６を一体成形せしめる方法や、或いはまた、弾性体層１６を軟質発泡体、中でも、スラブウレタンにて構成する場合には、予め型成形にて得られた高剛性発泡体１４を、先ず、軟質発泡材料（軟質発泡ウレタン材料）の原液に浸漬せしめ、次いで、それにより高剛性発泡体１４の表面上に付着した軟質発泡材料を自然発泡させた後、それに適当な切削処理を施して、目的とする外形形状を付与せしめることにより、高剛性発泡体１４に弾性体層１６を一体成形せしめる方法を、複合充填材１８の作製手法として採用することも、可能である。
【００２６】
更にまた、かくして高剛性発泡体１４の外周面上に設けられる弾性体層１６の厚さ（図４中、ｔにて示される寸法）にあっては、後述する如く、複合充填材１８をピラー１２内に充填した時に、弾性体層１６が充分に圧縮せしめられて、良好な固定状態が実現され得るように、高剛性発泡体１４の重量，長手方向（縦方向）の長さ等を顧慮しつつ、設定されるものであるが、より好適には、更に、高剛性発泡体充填構造体１０の使用環境下における圧縮永久歪み（Ｃ−ｓｅｔ）の大きさを考慮して、弾性体層１６のへたりが生じた場合にあっても、充分な締め代（正味の体積収縮量）が有利に確保されて、有効な圧縮反力が得られるように、設定されることとなる。例えば、弾性体層１６の厚さ：ｔが３ｍｍであり、ピラー１２内に複合充填材１８を充填せしめた時の圧縮変形された弾性体層１６の厚さ（図２中、ｔ’にて示される寸法）が、１ｍｍであるとした時に、弾性体層１６における圧縮永久歪みの大きさが５０％であるとすると、へたり後における有効な締め代は、１ｍｍとなると解されるのであり、へたり後において、このような締め代、即ち、実質的な体積収縮量に基づいて発生する圧縮反力にても、ピラー１２内における複合充填材１８の有効な固定状態が高度に維持されるように為すことが、望ましいのである。
【００２７】
そして、本発明に係る高剛性発泡体充填構造体１０にあっては、そのような前もって作製した複合充填材１８を用いて、それを上記ピラー１２の内部空間内に充填せしめることによって得ることが出来るのであるが、その充填は、弾性体層１６とピラー１２の内面（発泡体収容部２２ａ，２２ｂ内面）とを相互に圧接させて、弾性体層１６を圧縮せしめることにより、容易に行なわれ得るのである。なお、複合充填材１８のピラー１２に対する充填方法としては、例えば、ピラー１２を構成する筒壁部材２０ａ，２０ｂの何れか一方（ここでは、２０ａとする）の発泡体収容部２２ａに対して、複合充填材１８を同じ方向で延びるようにして圧入せしめて、発泡体収容部２２ａの底面に当接させ、次いで、筒壁部材２０ｂの発泡体収容部２２ｂにて、複合充填材１８における発泡体収容部２２ａに収容されていない部分（図３中、上側略半分）を覆うようにして、発泡体収容部２２ｂの内部に複合充填材１８を圧入せしめた後、複合充填材１８を発泡体収容部２２ａ，２２ｂの底面にて両側から押圧せしめつつ、筒壁部材２０ａ，２０ｂのフランジ状部２４ａ，２４ｂをそれぞれ重ね合わせて、溶接により接合せしめる方法や、先ず、筒状部材２０ａ，２０ｂを各々のフランジ状部２４ａ，２４ｂにおいて溶接，接合せしめた後、かかる接合体の長手方向一端部における開口部から、複合充填材１８をピラー１２の長手方向に沿って所定の位置まで圧入せしめる手法等が、好適に採用され得る。なお、ここでは、フランジ状部２４ａ，２４ｂにおける溶接に際して、スポット溶接を採用している。
【００２８】
而して、かくの如くして得られる高剛性発泡体充填構造体１０においては、高剛性発泡体１４の外周面上に一体的に設けられた弾性体層１６が、ピラー１２の内部空間を形成する内面に対して圧接されて、該内面との間で圧縮せしめられた状態において、複合充填材１８がピラー１２の内部空間内に充填されているのであり、かかる充填状況下にあっては、そのような弾性体層１６の圧縮変形により発生する圧縮反力が、弾性体層１６からピラー１２の内面に向かって作用することとなるところから、この圧縮反力によって、複合充填材１８はピラー１２の内部空間内面に対して強固に且つ充分に固定されているのである。翻れば、複合充填材１８を構成する高剛性発泡体１４は、ピラー１２内に弾性体層１６を介して収容，充填されており、その状態において、弾性体層１６の圧縮変形に基づく圧縮反力の作用により、ピラー１２の内面に対して弾性体層１６を介して確実に位置固定せしめられているのである。しかも、本実施形態においては、弾性体層１６が、複合充填材１８の外周面上全体を覆うようにして設けられていることから、弾性体層１６において、有効な圧縮反力が周方向及び長手方向の全体に亘って発生することとなり、複合充填材１８、ひいては、高剛性発泡体１４が、極めて安定的に固定されるようになっているのである。
【００２９】
このように、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体１０にあっては、予め前記特徴的構成をもって作製された複合充填材１８を、単に、弾性体層１６を圧縮せしめて、ピラー１２内に充填せしめることによって、容易に製造され得るものであるところから、ピラー１２に対する複合充填材１８の充填作業に際して、大掛かりな設備を何等用いる必要がなく、しかも、高剛性発泡体１４だけでなく、弾性体層１６も、また、安価な材料にて形成され得ることにより、比較的低廉な価格にて製造され得るのであり、更には、ピラー１２の内部空間内において、高剛性発泡体１４が、弾性体層１６を介して良好な固定状態をもって収容，充填されるものであることから、ピラー１２に対する高剛性発泡体１４の相対変位が効果的に抑制され得て、以て、異音の発生が効果的に防止乃至は解消され得るという特徴を有しているのである。
【００３０】
従って、上述せる如き本発明に係る高剛性発泡体充填構造体１０は、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として有利に用いられ得るのであり、以て、高剛性発泡体１４や弾性体層１６を与える材料を適宜に選択することによって、建設機械乃至は車両において、高剛性発泡体１４にて奏される優れた強度乃至は剛性と有効な衝撃エネルギー吸収機能により、高度な安全性を実現しつつ、低コスト化及び軽量化を図ることが、可能となるのである。
【００３１】
ところで、上述の実施形態においては、複合充填材１８として、弾性体層１６が高剛性発泡体１４の外周面全体を覆うようにして設けられてなるものが用いられていたが、本発明において採用される複合充填材にあっては、弾性体層が高剛性発泡体の外周面の少なくとも一部に設けられると共に、圧縮反力による複合充填材のピラー内面に対する固定強度が充分に確保され得る構成であれば、何等問題はないのであって、例えば、図５に示す形態のものも、有利に採用され得る。なお、図５において、複合充填材は、図１〜図３に示される如きピラー１２内に充填され得る形態をもって、示されている。また、図１〜図４に示された複合充填材１８と同様の作用・効果を発揮する部位については、同じ番号を付すことによって、詳細な説明を割愛することとする。
【００３２】
すなわち、図５の（ａ）には、弾性体層１６が、一定の幅にて、高剛性発泡体１４の外周面上にハチ巻き状に設けられてなる複合充填材の一例が、示されている。このような構成の複合充填材１８’を前記ピラー１２に充填してなる高剛性発泡体充填構造体にあっては、圧縮反力に基づく複合充填材１８’のピラー１２内面に対する固定強度が充分に得られる限りにおいて、弾性体層１６の幅：Ｗを可及的に狭く設定し得ることから、製造コストの更なる低減を有利に図ることが出来るのであり、また、かくの如く弾性体層１６の幅：Ｗを設定する限りにおいては、弾性体層１６において、有効な圧縮反力が周方向全体に亘って発生することとなることから、高剛性発泡体１４（複合充填材１８’）が、安定的に固定され得るという利点も有している。
【００３３】
また、図５の（ｂ）には、そのような弾性体層１６が、更に、高剛性発泡体１４の外周面上に複数段において設けられてなる複合充填材の一例が、示されている。かかる複合充填材１８’’を前記ピラー１２に充填する充填材として採用すれば、弾性体層１６の幅：Ｗやその数を、複合充填材１８’’の良好な固定状態が実現され得る程度に設定することによって、低コスト化を有利に実現し得ると共に、圧縮反力を周方向全体だけでなく長手方向の複数の位置において、有効に、弾性体層１６からピラー１２内面に向かって作用せしめることが可能となり、高剛性発泡体１４（複合充填材１８’’）を、より一層安定的に固定せしめることが出来るのである。
【００３４】
なお、そのような図５（ａ），（ｂ）に示された複合充填材１８’，１８’’において、弾性体層１６の幅：Ｗやその数は、所要の固定強度が得られるように、弾性体層１６の厚さ：ｔを加味しつつ、高剛性発泡体１４の重量，長手方向（縦方向）の長さ等に応じて、適宜に設定され得るものである。
【００３５】
この他、図示はしないが、本発明においては、高剛性発泡体１４の外周面のうちの所定の面だけに弾性体層１６を設けたものや、高剛性発泡体１４の周方向において間欠的に弾性体層１６を設けたもの、或いは、後述する如く各種の形態が採用され得るピラーの内面形状に応じて、弾性体層１６の厚さや幅が変化するように構成されてなるもの等の何れもが、複合充填材として有利に採用され得るのである。
【００３６】
また一方、上記した実施形態においては、閉断面構造の筒状部材として、ピラーが例示されているが、これに限定されるものでは決してなく、例えば、自動車等におけるロッカー，メンバー，ビームなどにも、本発明は、有利に適用され得るものである。
【００３７】
さらに、閉断面構造の筒状部材の具体的構成としては、例示の実施形態におけるピラーの如き、一対の部材からなり、全体として一方向に直線的に延びる略矩形筒形状のものに、何等限定されるものではないのであって、一つの部材にて、或いは複数の部材の組み合わせにて閉断面構造を与え得るものであれば、種々なる形態のものが、有利に採用され得る。更にまた、そのような筒状部材の構成に応じて、複合充填材（高剛性発泡体，弾性体層）の具体的構成を適宜に設定し得ることは、言うまでもないところである。
【００３８】
更にまた、筒状部材内において、複合充填材をその長手方向の両端から挟み込んで、複合充填材の長手方向での変位を防止するような部材を組付けることも、勿論可能であるが、その場合には、高剛性発泡体の軸方向両端面においても、所定厚さの弾性体層を設けることが、望ましい。
【００３９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、更に、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に従う高剛性発泡体充填構造体にあっては、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面上において、その所定部分に弾性体層が一体的に設けられてなる複合充填材が、その弾性体層を閉断面構造の筒状部材の内部空間内面との間で圧縮せしめた状態において、筒状部材内に充填されて、かかる弾性体層の圧縮変形に基づく圧縮反力の作用により、内部空間内面に対して強固に固定せしめられるように、構成されているところから、弾性体層を介して筒状部材内に収容，充填された高剛性発泡体は、弾性体層における圧縮変形に基づいて、かかる弾性体層を介して筒状部材の内部空間内面に確実に位置固定されることとなり、以て、高剛性発泡体が筒状部材に対して相対変位して異音を惹起するようなことが、効果的に防止乃至は解消され得ているのである。しかも、本発明の高剛性発泡体充填構造体にあっては、高剛性発泡体に加えて、弾性体層もまた、安価な材料にて形成され得、また、前もって作製した複合充填材を、単に、弾性体層を圧縮せしめて、筒状部材の内部空間内に充填せしめることによって得られるものであるところから、比較的に安く製造することが出来るという効果をも、発揮するものである。
【００４１】
従って、このような本発明に係る高剛性発泡体充填構造体は、油圧ショベル等の建設機械や自動車等の車両の一部を構成するピラー等の構造体として、有利に用いられ得るのであり、高剛性発泡体や弾性体層を与える材料を適宜に選択することによって、それら建設機械や車両において、低価格化及び軽量化を有利に図りつつ、優れた強度乃至は剛性と有効な衝撃エネルギー吸収機能を実現して、乗員に対する安全性を効果的に向上せしめることが、可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての高剛性発泡体充填構造体の一部を概略的に示す正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ −ＩＩＩ 断面図である。
【図４】図１〜３において示された高剛性発泡体充填構造体を構成する複合充填材を、一部切欠断面にて示す部分正面図である。
【図５】本発明に従う高剛性発泡体充填構造体を構成する複合充填材の別の態様を一部切欠断面にて示す部分正面図であって、（ａ）は、弾性体層が、一定の幅にて、高剛性発泡体の外周面上にハチ巻き状に設けられてなる複合充填材の一例を示すものであり、（ｂ）は、（ａ）に示された弾性体層が、更に、高剛性発泡体の外周面上に複数段において設けられてなる複合充填材の一例を示すものである。
【符号の説明】
１０ 高剛性発泡体充填構造体
１２ ピラー
１４ 高剛性発泡体
１６ 弾性体層
１８，１８’，１８’’ 複合充填材
Claims (5)
- 閉断面構造の筒状部材の内部空間内に充填せしめられる充填材として、型成形操作にて得られた高剛性発泡体の外周面の少なくとも一部に所定厚さの弾性体層を一体的に設けてなる複合充填材を用いる一方、該複合充填材を前記筒状部材の内部空間内に充填せしめた状態において、前記弾性体層が該筒状部材の内部空間の内面との間で圧縮せしめられることにより、その圧縮反力にて該複合充填材が該筒状部材の内部空間内に固定せしめられるように構成したことを特徴とする高剛性発泡体充填構造体。
- 前記弾性体層が、一定の幅にて、前記高剛性発泡体の外周面上にハチ巻き状に設けられている請求項１記載の高剛性発泡体充填構造体。
- 前記弾性体層が、前記高剛性発泡体の外周面上に複数段において設けられている請求項１又は請求項２記載の高剛性発泡体充填構造体。
- 前記弾性体層が、軟質発泡体にて構成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の高剛性発泡体充填構造体。
- 前記弾性体層が、前記高剛性発泡体に対して一体成形されている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の高剛性発泡体充填構造体。
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