JP4040319B2

JP4040319B2 - 中空構造物の補強構造及び補強方法

Info

Publication number: JP4040319B2
Application number: JP2002028701A
Authority: JP
Inventors: 伸明松木
Original assignee: Kyowa Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kyowa Sangyo Co Ltd
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP2003226261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中空構造物の補強構造に関し、特に、複数枚のパネルによって中空の閉じ断面に構成された中空パネル（例えば、車両ボディのセンタピラー、フロントピラー、クオータピラー、ルーフサイドパネル、ロッカパネル等）等を補強するための補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両ボディを構成する中空パネルの補強構造としては、例えば、中空パネルを構成するインナパネルとアウタパネルとの間に金属製リインフォースメントパネルを内設して補強をしているのが一般的であった。さらに、より十分な補強を行うためには、その中空パネルの中空室内部に高剛性の発泡体を充填することにより補強をするのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、中空パネルの中空室内部に発泡体を充填したり、パネルの間に金属製リインフォースメントパネルを内設したとしても、外部からの衝撃等に対して十分な補強強度を得ることができない場合がある。この場合、充填する発泡体の量を多くしたり、内設するリインフォースメントパネルの板厚を大きくする等の措置をとることも考えられるが、補強後の中空パネルの重量が大幅に増加し、燃費等に悪影響を及ぼすこともあるので問題であった。
【０００４】
本発明はこのような問題点に鑑みて創案されたものであり、中空構造物を効率的に補強することのできる中空構造物の補強構造及び補強方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、特許請求の範囲の各請求項に記載した通りの発明が構成される。
請求項１に記載の中空構造物の補強構造によれば、中空構造物の中空室の長手方向に沿って補強用パネルが配設される。前記補強用パネルと前記中空室の内壁面との間には発泡体が介在されており、その発泡体は、前記補強用パネルの長手方向に垂直な断面の形状を保持する断面形状保持部材を備えている。
このような構成により、請求項１に記載の中空構造物の補強構造によれば、中空構造物に外力が加えられると、その加えられた外力は発泡体を介在して補強用パネルに伝達される。このとき、補強用パネルの長手方向に垂直な断面形状は断面形状保持部材によって略一定に保持されるので、補強用パネルは座屈変形等せずにその伝達された外力を吸収し続けることができる。これにより、中空構造物は効率的に補強されることとなる。
【０００６】
請求項２に記載の中空構造物の補強構造によれば、補強用パネルには、その長手方向に沿って折り曲げられた部分であるコーナー部が形成される。補強用パネルの断面形状を保持するための断面形状保持部材は、その補強用パネルのコーナー部に沿って配置される。これにより、補強用パネル全体が外部からの曲げ応力等に対して変形し難い構造となり、かつ、断面形状が略一定に保持されて効率的に補強されることとなる。
【０００７】
請求項３に記載の中空構造物の補強方法によれば、補強用パネルの長手方向に垂直な断面の形状を保持する断面形状保持部材を準備する工程と、前記断面形状保持部材を発泡性基材と一体状に結合させた状態で前記中空構造物の中空室内に配設する工程と、前記発泡性基材を外部加熱により発泡膨張させて発泡体とし、その発泡体により前記補強用パネルと前記中空室の内壁面との間を介在させるとともに、その発泡体により前記断面形状保持部材を前記補強用パネルのコーナー部に沿って配置する工程と、を含む補強方法によって中空構造物が補強される。このような方法によれば、発泡性基材を中空室内に配設することにより、その発泡性基材と一体状に結合された断面形状保持部材をも同時に中空室内に配設することができるので、断面形状保持部材を単独に別の工程で中空室内に配設するよりも手間が少なくなる効果がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。
図１は、中空パネル１（中空構造物）の補強構造が構成される前の状態を示す斜視図である。
本実施の形態に係る中空パネル１は、車両のボディを構成する中空パネルとして用いられるものであり、例えば、車両ボディのセンタピラー、フロントピラー、クオータピラー、ルーフサイドパネル、ロッカパネル等を構成する中空パネルとして用いられるものである。
【０００９】
図１に示すように、中空パネル１は、主として車両の車室内側に配設されるインナパネル２と、車両の車室外側に配設されるアウタパネル３とが、補強用パネルとして内設されるリインフォースメントパネル４（補強用パネル）を間に介装した状態で接合されることにより構成される。このように、インナパネル２及びアウタパネル３の間にリインフォースメントパネル４が内設されると、中空パネル１全体の剛性が高められる効果がある。
インナパネル２及びアウタパネル３及びリインフォースメントパネル４は、長尺状の鋼板が長手方向に沿って曲げ形成されたものである。インナパネル２及びアウタパネル３及びリインフォースメントパネル４のそれぞれの両側部には、それらのパネル同士を互いに接合するための接合部となるフランジ部２ｆ、３ｆ、４ｆが形成されている。インナパネル２及びアウタパネル３のそれぞれのフランジ部２ｆ、３ｆは、リインフォースメントパネル４のフランジ部４ｆを間に介装した状態でスポット溶接により互いに接合される。これにより、図２に示すように、インナパネル２及びアウタパネル３が閉じ状態に接合し、断面が略四角形状をなした中空室５が中空パネル１の内部に構成される。
なお、インナパネル２及びアウタパネル３及びリインフォースメントパネル４は、各フランジ部２ｆ、３ｆ、４ｆにおけるスポット溶接により接合される以外にも、例えば、ネジ止め等の他の接合手段によって互いに接合されるようにしてもよい。
【００１０】
図２は、本実施の形態における中空パネル１の長手方向に垂直な断面の状態を表した断面図である。
図２に示すように、中空パネル１の内部には、断面形状が略四角形をなす中空室５が構成される。中空室５は、インナパネル２及びアウタパネル３の間に内設されたリインフォースメントパネル４によって上下２つの中空領域に仕切られる。以下では、リインフォースメントパネル４及びインナパネル２との間に構成される下側の中空領域のことを第１の中空領域６と呼び、リインフォースメントパネル４及びアウタパネル３との間に構成される上側の中空領域のことを第２の中空領域７と呼ぶ。
【００１１】
図１及び図２に示すように、リインフォースメントパネル４及びアウタパネル３との間に構成される第２の中空領域７の内部には、長尺状でかつ断面略コの字型状に形成された発泡性基材８が配設される。発泡性基材８は、第２の中空領域７の内部で外部加熱により発泡する発泡性の材料により構成されている。
図２に示すように、発泡性基材８の下面には、合成樹脂製の一対のクリップ１０がインサート成形により下方に向けて突設されている。この一対のクリップ１０は、リインフォースメントパネル４の左右のフランジ部４ｆに穿たれた取付孔９に挿入可能な位置に突設されている。これら一対のクリップ１０が取付孔９に挿入されると、クリップ１０が取付孔９に弾性的に係合し、発泡性基材８がリインフォースメントパネル４に対して動かないように固定されるようになっている。
なお、本実施の形態では、発泡性基材８がクリップ１０によりリインフォースメントパネル４に対して取付けられる例を示したが、その他にも、例えば、接着剤や磁石等の他の接合手段により、発泡性基材８がリインフォースメントパネル４に対して固定されるようにしてもよい。また、一対のクリップ１０が発泡性基材８の下面に突設されている例を示したが、必要に応じてさらに複数のクリップ１０を発泡性基材８の下面に突設するようにしてもよい。
【００１２】
発泡性基材８は、外部加熱により発泡する発泡剤を混入した合成樹脂系の発泡性材料により形成されるが、特に、金属面や合成樹脂面に対し接着性を有する合成樹脂を主成分とし、これにガラス繊維のような繊維状物質等が混合され、車両ボディの焼き付け塗装の際の熱（例えば、１１０℃〜１９０℃前後の温度）等によって発泡し、高剛性の発泡体となる発泡性材料により形成されるのが好ましい。このような接着性を有し、かつ、高剛性の発泡体となる発泡性材料としては、例えば、特開平８−２０８８７１号公報、特開平１１−１５８３１３号公報等に開示されたものが用いられる。
【００１３】
図１、図２に示すように、インナパネル２とアウタパネル３との間に内設されるリインフォースメントパネル４は、アウタパネル３が配置する側に向けて凸となるように略直角形状に曲げ加工されている。これにより、リインフォースメントパネル４の長手方向に沿って略直角状の角部であるコーナー部１１が形成されており、リインフォースメントパネル４自体が外部からの曲げ応力等に対して屈し難い構造とされている。
発泡性基材８の内部には、コーナー部１１に対応した位置に断面形状保持部材１２が埋設状に設けられている。この断面形状保持部材１２は、断面略Ｌ字型の長尺状の鋼材等によって形成されるものである。断面形状保持部材１２がリインフォースメントパネル４のコーナー部１１に沿って配置されると、リインフォースメントパネル４に外力が加えられたときの座屈変形等が防止されるので、リインフォースメントパネル４の断面形状が倒れたりせずに略一定に保持される効果がある。
【００１４】
図３は、第２の中空領域７の内部において、発泡性基材８が外部加熱により発泡し、発泡体１３となることにより構成された中空パネルの補強構造１４を示す断面図である。
図３に示すように、第２の中空領域７の内部は発泡体１３によって隙間なく充填され、これによって断面形状保持部材１２がリインフォースメントパネル４のコーナー部１１に向けて押し付けられた状態となっている。
また、図３に示すように、発泡体１３は、アウタパネル３及びリインフォースメントパネル４のそれぞれの内壁面に密着してそれら両パネルの間を介在しているので、例えば、アウタパネル３の外壁面に対して外力Ｆが作用した場合には、その外力Ｆは発泡体１３を介在してリインフォースメントパネル４に伝達される。これにより、外力Ｆはリインフォースメントパネル４によって吸収されることになり、中空パネル１は外部からの衝撃等に対して強固に補強される。このとき、リインフォースメントパネル４の断面形状は断面形状保持部材１２によって略一定に保持されるので、横方向に座屈変形等することなく外力Ｆに抗し続けることができる。つまり、外力Ｆが一定以上の大きさに達したとしても、リインフォースメントパネル４は補強効果を発揮し続けることができるので、発泡体１３の量を増やしたり、リインフォースメントパネル４の板厚等を増やすことなく、必要な補強強度を維持することが可能となる。
【００１５】
本願発明は、中空パネル１を補強するための補強方法の発明として捉えることができる。
すなわち、中空パネル１の長手方向に垂直な断面の形状を保持する断面形状保持部材１２を準備する工程と、その断面形状保持部材１２を発泡性基材８に一体状に結合させた状態で第２の中空領域７の内部に配設する工程と、発泡性基材８を外部加熱により発泡膨張させて発泡体１３とし、その発泡体１３によりリインフォースメントパネル４とアウタパネル３の内壁面との間を介在させるとともに、その発泡体１３により断面形状保持部材１２をリインフォースメントパネル４のコーナー部１１に沿って配置する工程と、を含む中空パネル１の補強方法として捉えることができる。このような方法を用いた場合には、中空パネル１を効率的に補強できるのは勿論のこと、さらに、発泡性基材８を第２の中空領域７の内部に配設すると同時に、その発泡性基材８と一体状に結合された断面形状保持部材１２をも同時に配設することができるので、断面形状保持部材１２を別個に用意して配設するよりも手間や工程数が少なくなるという効果がある。
【００１６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定するものではない。
例えば、上記実施の形態では、中空室５の断面形状が略四角形である例を説明したが、これに限定するものではなく、例えば、三角形、五角形等、その他種々の形状で中空室が構成された中空パネルに対しても、本発明を適用することができる。
【００１７】
また、上記実施の形態では、断面形状保持部材１２が断面略Ｌ字型の鋼材で構成される例を示したが、これに限るものではない。断面形状保持部材１２は、リインフォースメントパネル４の断面形状を保持できる部材であればよく、例えば、断面略Ｌ字型の硬いプラスチック等により構成されるものであってもよい。
【００１８】
また、断面形状保持部材１２がリインフォースメントパネル４のコーナー部１１に沿って配置される例を示したが、リインフォースメントパネル４の断面形状を保持できるのであれば、これ以外の箇所に装着されるものであってもよい。
【００１９】
また、発泡性基材８は、長尺でかつ断面略コの字型に形成される例を説明したが、中空パネル１の中空室内に配設し得る形状であれば、これ以外の形状に形成されたものであってもよい。例えば、発泡性基材が、板状、ブロック状等に形成されたものであっても、本発明を適用することができる。
【００２０】
また、上記実施の形態では、車両ボディを構成する中空パネルの補強構造１４を例にとって説明したが、これ以外の中空構造物を補強するための補強構造についても本発明を適用することができる。例えば、船舶や建造物等を構成する中空構造物に対しても、本発明による中空構造物の補強構造を適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中空構造物を効率的に補強することができる。また、補強のために必要とする発泡体の量や、補強用パネルの板厚等を増加させる必要がなくなるので、中空パネル全体の重量を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空パネルの補強構造が構成される前の状態を示す斜視図である。
【図２】中空パネルの長手方向に垂直な断面の状態を表した断面図である。
【図３】中空パネルの補強構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１…中空パネル
２…インナパネル
３…アウタパネル
４…リインフォースメントパネル
５…中空室
６…第１の中空領域
７…第２の中空領域
８…発泡性基材
１１…コーナー部
１２…断面形状保持部材
１３…発泡体
１４…中空パネルの補強構造

Claims

中空構造物を補強するための補強構造であって、
前記中空構造物の中空室の長手方向に沿って補強用パネルが配設されており、
前記補強用パネルと前記中空室の内壁面との間には発泡体が介在されており、
前記発泡体は、前記補強用パネルの長手方向に垂直な断面の形状を保持する断面形状保持部材を備えている中空構造物の補強構造。
請求項１に記載の中空構造物の補強構造であって、
補強用パネルには、その補強用パネルの長手方向に沿って折り曲げられた部分であるコーナー部が形成されており、
断面形状保持部材は、前記補強用パネルのコーナー部に沿って配置されている中空構造物の補強構造。
中空室の長手方向に沿って補強用パネルが配設された中空構造物を補強するための補強方法であって、
前記補強用パネルの長手方向に垂直な断面の形状を保持する断面形状保持部材を準備する工程と、
前記断面形状保持部材を発泡性基材と一体状に結合させた状態で前記中空室内に配設する工程と、
前記発泡性基材を外部加熱により発泡膨張させて発泡体とし、その発泡体により前記補強用パネルと前記中空室の内壁面との間を介在させるとともに、その発泡体により前記断面形状保持部材を前記補強用パネルのコーナー部に沿って配置する工程と、を含むことを特徴とする中空構造物の補強方法。