JP4355407B2 - バンパリンフォース部材及びその部分補強方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、バンパリンフォース部材に関し、特にその閉断面部（すなわち、バンパリンフォース部材の閉空間部）に発泡充填材を充填して、バンパリンフォース部材を補強するその補強構造及びその補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の衝突安全の向上が益々望まれており、フルフラップ衝突試験のみならず、最近ではオフセット衝突試験が重要視されてきている。その一方で、車両乗員に損傷を与えることの少ない軽衝突では、車両ボディーが変形すると修理費の高騰につながることから、車両ボディーの変形を防止して、修理費の低減を図ることが希求されている。そのため、自動車の前後には、バンパが設けられており、これによって、およそ１０ｋｍ以下の速度領域で衝突事故が起きた場合、車両ボディーに変形を与えることなく衝突エネルギーを吸収できるようになっている。
【０００３】
車同士がフルフラップ状態で軽衝突した場合、互いのバンパ全体でその衝突エネルギーを吸収できることから既存のバンパでも車両ボディーまで影響を与えることはほとんどなかった。しかしながら、電柱やポールのような縦方向に伸びる細長い部材に単独で衝突した場合、かりに低速度であっても、前記細長い部材側にエネルギー吸収構造がなく、また、バンパも全体ではなくその一部が前記部材と接触することから、その接触部位での曲げ応力が高くなり、バンパのみならずバンパを支持ないし補強するバンパリンフォース部材までもが座屈してしまい、最終的に車両ボディーの変形を来たすという問題があった。
【０００４】
この点についてさらに詳細に説明する。車両は、通常、その左右両側に配置したサイドメンバーと、当該サイドメンバーの前方端間に連結された前方側のバンパリンフォース部材と、当該サイドメンバーの後方端間に連結された後方側のバンパリンフォース部材と、前記前方側のバンパリンフォース部材の前方に配置された前方側のバンパと、前記後方側のバンパリンフォース部材の後方に配置された後方側のバンパとを備えている。前記バンパは、ウレタンやＰＰなどの発泡剤と、その発泡剤の周囲を覆うシェル（外殻部）とを備えている。
【０００５】
このように、バンパリンフォース部材は、その両側でサイドメンバーに支持されていることから、バンパの側方が前記細長い部材に軽衝突した場合、その衝突部位に発生する曲げ応力は比較的に小さくなる。このため、当該バンパリンフォース部材が座屈することはなく、車両ボディーに影響を与えることもない。しかしながら、バンパの中心部が前記細長い部材に軽衝突した場合、その衝突部位に発生する曲げモーメントや曲げ応力は高くなり、バンパリンフォース部材自身の曲げ強度を越え、当該バンパリンフォース部材が座屈し、車両ボディーが変形するという可能性があった。特に、車両を後退させる場合、ドライバーは、車両の真後ろが見づらいことから、後方側のバンパーの中心部を細長い部材に当ててしまうということが多い。
【０００６】
上記問題に対して、バンパリンフォース部材の曲げ強度を一律に高くすると、コスト高になるばかりでなく、バンパリンフォース部材全体の重量が嵩み、ひいては燃料消費率が悪くなるという問題が生じてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、かかる問題点に鑑みなされたものであり、バンパリンフォース部材の曲げ強度がほぼ従来一律であったのを、軽衝突により発生する曲げ応力の分布を考慮して、その中心部分の曲げ強度を高め、これによって、軽衝突が起きた場合でも、車両ボディに影響を与えることを防止できる軽量のバンパリンフォース部材を安価に提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明によれば、バンパリンフォース部材の長手方向に沿って伸長する、少なくとも１つの中空構造の閉断面部と、前記閉断面部の長手方向に対するほぼ中心部に充填された発泡充填材とを備えたので、バンパリンフォース部材の中心部分の曲げ強度が高められ、軽衝突が起きた場合でも、その衝突により生じる曲げモーメントないし曲げ応力に応じた曲げ強度がバンパリンフォース部材に与えられ、この結果、車両ボディに影響を与えることが防止される。また、発泡充填材をバンパリンフォース部材の中心部分だけに充填するようにしたので、バンパリンフォース部材の補強を安価に行うことができる。
【０００９】
また、本願発明は、車両用のバンパリンフォース部材であって、
前記バンパリンフォース部材の長手方向に沿って伸長する中空構造の第１の閉断面部と、
前記バンパリンフォース部材の長手方向に沿って伸長し、前記第１の閉断面部に並設された、中空構造の第２の閉断面部と、
前記第１の閉断面部の長手方向に対するほぼ中心部に充填された第１の発泡充填材と、
前記第２の閉断面部の長手方向に対するほぼ中心部に充填された第２の発泡充填材とを備えたバンパリンフォース部材を提供するものである。
【００１０】
また、本願発明は、長手方向に沿って伸長する中空構造の閉断面部を備えた車両用のバンパリンフォース部材を提供するステップと、
前記バンパリンフォース部材の長手方向に対するほぼ中心部に、前記閉断面部に連通可能な発泡充填材充填用の孔を形成するステップと、
所望の位置に移動可能なマニピュレーターを提供するステップと、
前記マニピュレーターに取り付けられた噴射装置を前記発泡充填材充填用の孔に挿入して、前記噴射装置から前記閉断面部に発泡充填材を供給できるように、前記マニピュレータの位置を制御するステップと、
前記閉断面部内に充填された前記発泡充填材が硬化発泡したとき、実質的に６面体形状になり且つそのうちの１面が一方の側から見て実質的に台形になるように、前記噴射装置を制御するステップとを備えたバンパリンフォース部材の補強方法を提供するものである。
【００１１】
さらに、本願発明は、自動車製造ライン上を流れる複数の車体のバンパリンフォース部材を順次補強する補強方法であって、前記バンパリンフォース部材は、その長手方向に沿って伸長する中空構造の閉断面部を備えており、
所望の位置に移動可能な、穿孔用マニピュレーターを前記自動車製造ライン上の穿孔作業位置に提供するステップと、
前記バンパリンフォース部材が前記穿孔作業位置に入ったことを検知するステップと、
前記検知スッテプでの検知に基づいて、前記穿孔用マニピュレータの位置を制御して、前記バンパリンフォース部材の長手方向に対するほぼ中心部に、前記閉断面部に連通可能な発泡充填材充填用の孔を形成するステップと、
所望の位置に移動可能な、噴射装置を備えた充填用マニピュレーターを、前記自動車製造ライン上の充填作業位置に提供するステップと、
前記バンパリンフォース部材が前記充填作業位置に入ったことを検知するステップと、
前記検知スッテプでの検知に基づいて、前記充填用マニピュレーターの前記噴射装置を前記発泡充填材充填用の孔に挿入して、前記噴射装置から前記閉断面部に発泡充填材を供給できるように、前記充填用マニピュレータの位置を制御するステップと、
前記閉断面部内に充填された前記発泡充填材が硬化発泡したとき、実質的に６面体形状になり且つそのうちの１面が一方の側から見て実質的に台形になるように、前記噴射装置を制御するステップとを備えたバンパリンフォース部材の補強方法を提供するものである。
【００１２】
本願発明の一実施例を詳細に説明する前に、本願発明が、下記の記述に述べられ図面に示された構成要素の詳細な配置や詳細な構造への適用に限定されるものではないということを、理解するべきである。本願発明は、他の実施例においても可能であり、また、種々の方法で実行され成し遂げることができる。また、ここに使用された用語や術語は説明のためのものであって、限定して解釈されるべきでないということを理解するべきである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。
図１は、車両フレーム１０の後端側を図示しており、車両フレーム１０は、左右両側に配置したサイドメンバー１２、１４と、サイドメンバー１２、１４の後方端間を連結する後方側のバンパリンフォース部材１６と、サイドメンバーの前方端間を連結する前方側のバンパリンフォース部材（図示せず）とを備えている。前方側のバンパリンフォース部材は、後方側のバンパリンフォース部材と同様の構造を取ることができるので、以下は、後方側のバンパリンフォース部材だけを参照して説明する。
【００１４】
後方側のバンパリンフォース部材１６の後方には、衝突エネルギーを吸収するためのウレタンやＰＰなどの発泡剤（図示せず）が充填配置されており、バンパリンフォース部材１６と前記発泡剤は、図示しないシェル（外殻部）によりその周囲が覆われている。
【００１５】
バンパリンフォース部材１６は、ロール成形やアルミ押し出し成形などの種々の成形方法で構成することができ、ほぼ全体が湾曲して伸長している。バンパリンフォース部材１６は、図２及び図３に示されるように、その長手方向に沿って伸長する第１の閉断面構造体１８と、同様にその長手方向に沿って伸長し第１の閉断面構造体１８に並設された第２の閉断面構造体２０と、第１の閉断面構造体１８と第２の閉断面構造体２０とをその長手方向に沿って連結する連結部２２とを備えている。
【００１６】
第１の閉断面構造体１８は、上面部１８ａと、これに対向する下面部１８ｂと、上面部１８ａと下面部１８ｂとの間を伸長する後面部（すなわち、衝突面）１８ｃと、後面部１８ｃに対向する前面部１８ｄとを備えている。上面部１８ａ、下面部１８ｂ、後面部１８ｃ及び前面部１８ｄとで、車体の横方向に伸長する中空構造で四角形状の第１の閉断面部２４が画定されている。
【００１７】
バンパリンフォース部材１６が車両フレーム１０に取り付けられた状態で、第２の閉断面構造体２０は、第１の閉断面構造体１８の下側に配置されている。第２の閉断面構造体２０は、上面部２０ａと、これに対向する下面部２０ｂと、上面部２０ａと下面部２０ｂとの間を伸長する後面部（すなわち、衝突面）２０ｃと、後面部２０ｃに対向する前面部２０ｄとを備えている。上面部２０ａ、下面部２０ｂ、後面部２０ｃ及び前面部２０ｄとで、車体の横方向に伸長する中空構造で四角形状の第２の閉断面部２６が画定されている。本実施形態においては、第１の閉断面部２４の容積は、第２の閉断面部２６よりも大きくなっている。すなわち、第１の閉断面部２４の断面積は、第２の閉断面部２６の断面積よりも大きくなっている。
【００１８】
バンパリンフォース部材１６の後面部１８ｃには、そのほぼ中心部に、外部と第１の閉断面部２４との間を連通する発泡充填材充填用の孔２８が形成されている。発泡充填材充填用の孔２８は、バンパリンフォース部材１６のうちサイドメンバー１２、１４に取り付けられた２点の中心部位あるいはその中心部位から１００ないし２５０ｍｍの範囲（最も好ましくは、１００ｍｍ）の範囲に形成されることが好ましい。発泡充填材充填用の孔２８の口径は、１０ないし３０ｍｍの範囲にあることが好ましいが、１２ないし２０ｍｍの範囲にすることが最も好ましい。本実施形態において、発泡充填材充填用の孔２８は、後面部１８ｃに形成したが、上面部１８ａ、下面部１８ｂ又は前面部１８ｄのほぼ中心部に形成し、そこから発泡充填材３０を充填するようにしてもよい。また、発泡充填材充填用の孔に、切欠き付きの膜を備えたゴム製グロメットを嵌合させて、充填の際に発泡充填材がはみ出すのを防止することができる。あるいは、逆流防止プラグなどを発泡充填材充填用の孔に取り付けることもできる。
【００１９】
発泡充填材充填用の孔２８を介して発泡充填材３０が、第１の閉断面部２４の長手方向に対するほぼ中心部に充填されている。本実施形態においては、第２の閉断面部２６には、発泡充填材が充填されていないが、第１の閉断面部２４だけでなく第２の閉断面部２６にも発泡充填材を充填してもよい。両閉断面部に充填することにより、曲げ強度を高めることができる。また、第１の閉断面部２４に充填することなく、第２の閉断面部２６だけに発泡充填材を充填してもよい。
【００２０】
発泡充填材３０は、背面ないし正面から見て実質的に台形形状になるように（台形状構造を取るように）、第１の閉断面部２４内に充填されている。すなわち、発泡充填材３０は、実質的に６面体形状となっており、上面長さと下面長さに差違があり、下面長さは、上面長さよりも長くなっている。バンパリンフォース部材１６の長手方向に対する発泡充填材３０の充填長さは、１００ないし９００ｍｍの範囲にすることが好ましい。そして、長辺部（本実施形態においては、下面部３０ｂ）と短辺部（本実施形態においては、上面部３０ａ）との差は、３０ないし２００ｍｍとすることが好ましい。
【００２１】
より詳細に説明すれば、発泡充填材３０は、上面部３０ａと、上面部に対向する下面部３０ｂと、上面部３０ａの後方の端から下方に向けて伸びて下面部に連結する後面部３０ｃと、後面部３０ｃに対向する前面部３０ｄと、上面部３０ａの一方の端から下面部３０ｂの一方の端まで伸長し前面部３０ｄの一方の端と後面部３０ｃの一方の端とを連結する第１の側面部３０ｅと、上面部３０ａの他方の端から下面部３０ｂの他方の端まで伸長し前面部３０ｄの他方の端と後面部３０ｃの他方の端とを連結する第２の側面部３０ｆとを備えている。上面部３０ａの長さと下面部３０ｂの長さは異なっており、下面部３０ｂの長さは、上面部３０ａの長さよりも長くなっている。本実施形態に示されているように、上面部３０ａの長さと下面部３０ｂの長さを相違させて、第１の側面部３０ｅと第２の側面部３０ｆを傾斜して伸長させるようにしたので、バンパリンフォース部材の中央部へ単純に充填した場合に比較して、充填領域の境界面での応力集中が回避され、その部位での折れ曲がりの発生を防止できる。
【００２２】
上記実施形態においては、車両の背面側や正面側から見て、台形になるように閉断面部内に発泡充填材を充填したが、車両の上面側や下面側から見て実質的に台形になるように閉断面部内に発泡充填材を充填するようにしてもよい。この場合、前面部の長さ（前面長さ）と後面部の長さ（後面長さ）は異なっており、前面部の長さを、後面部の長さよりも長くすることができ、あるいは、後面部の長さを前面部の長さよりも短くすることができる。すなわち、発泡充填材は、車両の少なくとも一方の側から見て台形形状になっていればよい。
【００２３】
バンパリンフォース部材１６には、発泡充填材充填用の孔２８の近傍に、応力緩和手段としての一対の応力緩和穴３２が形成されている。一対の応力緩和穴３２は、バンパリンフォース部材１６の長手方向に沿って、孔２８を挟んで離間されている。このように、応力緩和穴３２を設けたため、衝突時、衝突部位から応力緩和穴３２に向けて応力を逃がすことができ、バンパリンフォース部材の衝突部位での応力集中を緩和することができる。応力緩和穴は、バンパリンフォース部材１６の充填領域中心部から１００ないし３００ｍｍの範囲（最も好ましくは１５０ないし３００ｍｍの範囲）に形成することが好ましく、また、その穴の直径は、４ないし１５ｍｍにすることが好ましい。
【００２４】
発泡充填材３０は、ウレタンフォームとするのが好ましく、ポリオールを主成分とする主剤と、ポリイソシアネートを主成分とする硬化剤とから構成する２液型のウレタンフォームを用いることができる。また、密度は１００ないし６００ｋｇ／ｍ³ （最も好ましくは２００ないし６００ｋｇ／ｍ³ ）、材質は硬質発泡体（主剤：平均ＯＨ価約４００、硬化剤：ポリメリックＭＤＩ系、混合比１：１近傍）、作業性は流動性が高すぎない性質とし、アミン化合物を主剤に配合し、クリームゲル化の速度の速い組成とするのが好ましい。
【００２５】
より詳細に説明すれば、ポリオールを主成分とする主剤として、例えば、ポリエーテルポリオールがある。ポリエーテルポリオールは、多価アルコール、ビスフェノール類、各種アミンなどの活性水素含有化合物に、アルキレンオキシドを付加反応させて得られる。ポリイソシアネートを主成分とする硬化剤として、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、及び芳香族脂肪族ポリイソシアネートがある。さらに、これらの各種変性物（ポリオールと過剰のイソシアネート化合物の反応で得られた末端ＮＣＯ基含有のウレタンプレポリマー）から構成してもよい。また、前記主剤側に水や低沸点溶剤及び加熱発泡剤等の発泡剤を配合し、さらに、必要に応じて反応触媒、鎖延長剤、架橋剤、製泡剤、着色剤、可塑剤、充填材、難燃剤、老化防止剤、抗酸化剤などを加えた２液型発泡ウレタン材料を使用できる。上記のような材料を用いることにより、発泡後、発泡充填材は自動的に台形形状となる。最も、他の材料からなる発泡充填材を用いる場合、バンパリンフォース部材内に移動自在にガイド部材を配置し、発泡時にガイド部材を位置決めし、発泡後にガイド部材を取り出すことにより、発泡後の形状を台形形状とすることもできる。
【００２６】
本実施形態に係わるバンパリンフォース部材１６の閉断面部に発泡充填材を充填するための充填装置が、図４に示されている。かかる充填装置は、所望の位置に移動可能なマニピュレーターとしてのロボット１００と、ロボット１００に取り付けられた噴射装置１５０と、噴射装置１５０に、発泡充填材（例えば、常温硬化発泡性２液型ポリウレタン材料）を供給する供給手段としてのポンプ１５６と、バンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に噴射装置１５０が整合するようにロボットの位置を制御すると共に、第１の閉断面部２４内に所望の量だけ発泡充填材を充填するようにポンプ１５６を制御するコントローラ１４０とを備えている。
【００２７】
本実施形態においては、上述したように、図４に示すロボット１００がマニピュレーターを構成している。ロボット１００は、自動車製造ライン１１２に沿って設けられた作業位置１１４に設置されている。バンパリンフォース部材１６が作業位置１１４に入ったことを検知する検知装置１１６が、ロボット１００の近傍に設けられている。
【００２８】
なお、作業位置１１４より上流側の自動車製造ライン１１２に、発泡充填材充填用の孔２８を形成するための穿孔作業位置を設けるようにしてもよい。この場合、前記穿孔作業位置に、所望の位置に移動可能な穿孔用マニピュレーターと、バンパリンフォース部材が前記穿孔作業位置に入ったことを検知する検知装置を設けと、前記検知装置での検知に基づいて、前記穿孔用マニピュレータの位置を制御して、前記バンパリンフォース部材の長手方向に対するほぼ中心部に、前記閉断面部に連通可能な発泡充填材充填用の孔を形成することができる。最も、自動車製造ライン１１２と同一ライン上で発泡充填材充填用の孔を形成する必要はなく、別ラインなどで予め発泡充填材充填用の孔を形成しておいてもよい。
【００２９】
ロボット１００は、工場の床面１１８に固定されたベース部１２０と、ベース部１２０に縦軸１２２を中心に枢動可能に取り付けられたボディ部１２４と、ボディ部１２４に横軸１２６を中心に枢動可能に取り付けられた第１のアーム部１２８と、第１のアーム部１２８の末端に横軸線１３０を中心として枢動可能に取り付けれた第２のアーム部１３２と、第２のアーム部１３２の末端に横軸１３４を中心に枢動可能に取り付けられていると共に、回転軸１３６を中心に回転自在に取り付けられているハンド部１３８とを備えている。
【００３０】
このようにして、バンパリンフォース部材１６が製造ライン１１２上を流れてきてロボット１００の近傍に達すると、検知装置１１６がこれを検知し、入出力（Ｉ／Ｏ）装置１４２を通してコントローラ１４０にバンパリンフォース部材１６が作業位置１１４に入ったことを伝える。コントローラ１４０は、これに基づいて、入出力（Ｉ／Ｏ）装置１４２を通してロボット１００に指示を与え、ボディ部１２４をベース部１２０に対して枢動させ、第１のアーム部１２８をボディ部１２４に対して枢動させ、第２のアーム部１３２を第１のアーム部１２８に対して枢動させ、ハンド部１３８を第２のアーム部１３２に対して枢動または回転させることにより、ハンド部１３８を所望の位置に移動できるようになっている。
【００３１】
噴射装置１５０は、ハンド部１３８の先端側、すなわち末端側に固定されている。噴射装置１５０は、製造ライン１１２側に向けて突出する吐出充填ノズル１５２を備えている。吐出充填ノズル５２には、開閉可能なバルブ（図示せず）を設けることができ、このバルブを開くタイミングを制御することにより、発泡充填材の吐出を開始するタイミングをより正確に制御でき、発泡充填材の吐出後、このバルブを閉じるタイミングを制御することにより、後だれを防止できる。このようなバルブは供給手段の一部を構成することとなる。噴射装置１５０は、導管１５４を通して一対のポンプ１５６（図では１つのポンプとして表している）に連結されている。一対のポンプ１５６はタンク１５８、１６０に連結されている。一方のタンク１５８には主剤（例えば、ポリオール主剤）が蓄えられており、他方のタンク１６０には硬化剤（例えば、ポリイソシアネート硬化剤）が蓄えられている。これらの常温硬化発泡性２液型ポリウレタンフォーム材料の主剤と硬化剤は、一対のポンプ５６によりそれぞれ別々に噴射装置１５０に圧送され、衝突混合され、吐出充填ノズル１５２から発泡充填材として吐出される。
【００３２】
自動車製造ライン１１２上には、所定の間隔をあけて図４に示すようなバンパリンフォース部材単体が、あるいは車体または車体フレーム１９０に取り付けられた状態のバンパリンフォース部材が順次流れるようになっている（図４においては、車体１９０は点線により簡略化して示されている）。例えば、バンパリンフォース部材が車体に取り付けられた状態で自動車製造ライン１１２上を流れている場合で、後ろ側のバンパリンフォース部材に発泡充填材を充填するとき、車体の後側をロボット１００に向けた状態で、図４の紙面の奥側から手前側に向けて、あるいはその逆の方向に向けて、車体を順次流すことができる。これによって、バンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に吐出充填ノズル１５２を容易に挿入させることができる。
【００３３】
コントローラ１４０は、記憶部１６２に接続されている。この記憶部１６２には、ロボットを制御する制御プログラムが記憶されており、例えば、吐出充填ノズル１５２がバンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に嵌合する基準位置の空間座標等が記憶されている。
【００３４】
コントローラ１４０は、記憶部１６２に記憶された制御プログラムの指示に基づいて、まず、記憶部１６２から前記基準位置の空間座標を読みとり、ロボット１００を駆動することにより、吐出充填ノズル１５２を前記基準位置の空間座標に移動させてバンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に吐出充填ノズル１５２を嵌合させる。このようにして、吐出充填ノズル１５２の位置決めが行われた後に、ポンプ１５６を駆動して、所望量だけ発泡充填材３０を充填し、発泡充填材３０は、第１の閉断面部２４内で上述したような台形形状となって硬化する。
【００３５】
このようにして、１台の車体のバンパリンフォース部材１６への発泡充填材の充填が終了すると、コントローラ１４０は、ハンド部１３８などが車体の移動を妨げないようにロボット１００をホームポジションに戻して、次の車体が来るまで待機する。
【００３６】
次に、上記実施形態の全体的な動作の概要を図５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、車体が作業位置１１４に入ったことを検知装置１１６が検知したか否かを判断する（ステップ２００）。車体が作業位置１１４に入っていない場合、車体を検知するまで待機する。車体が作業位置１１４に入ったことを検知装置１１６が検知した場合、ロボット１００を駆動し吐出充填ノズル１５２を前記基準位置の空間座標に移動して、吐出充填ノズル１５２をバンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に嵌合させる（ステップ２０２）。その後、所望量の発泡充填材が充填されるように主剤と硬化剤用の一対のポンプ１５６を駆動する（ステップ２０４）。この後、ロボット１００をホームポジションに戻し（ステップ２０６）、次の車体が来るまで待機する。
【００３７】
次に、バンパリンフォース部材の閉断面部用の充填装置の他の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様な構成は同符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００３８】
車体の個々に歪みなどによる位置ずれがある場合や製造ライン上に位置ずれ誤差が生じた場合、上記実施形態のようにロボット１００を一律に位置決め制御すると、発泡充填材充填用の孔２８に吐出充填ノズル１５２が嵌合しない可能性が生じる。かかる不都合を回避するために、当該実施形態では、さらに、吐出充填ノズル１５２と第１の閉断面部２４用の発泡充填材充填用の孔２８との間のずれ量を感知する位置検出センサを備えている。位置検出センサは、前記ずれ量をコントローラー１４０に出力し、コントローラー１４０はこのずれ量がゼロになるようにハンド部やアーム部などの位置を調節している。
【００３９】
前記位置検出センサは、ハンド部１３８に取り付けられた、発泡充填材充填用の孔２８を撮像する撮像管としてのＣＣＤカメラ１７０と、発泡充填材充填用の孔の基準画像を記憶する記憶部１６２と、ＣＣＤカメラ１７０より出力される発泡充填材充填用の孔２８の映像と記憶部１６２に記憶された基準画像とを比較してそれらの間のずれ量を検出する検出部としてのコントローラ１４０とを備えている。
【００４０】
記憶部１６２は、車体に位置ずれがない場合に、吐出充填ノズル１５２が前記基準位置に移動したときにＣＣＤカメラ１７０により映し出されるバンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８の基準画像を記憶している。
【００４１】
コントローラ１４０は、図７に示すように、まず、バンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８に嵌合可能な基準位置に吐出充填ノズル１５２を移動させる（ステップ３００）。このとき、コントローラ１４０は、ＣＣＤカメラ１７０からバンパリンフォース部材１６の発泡充填材充填用の孔２８の画像データを取り込み（ステップ３０２）、記憶部１６２から発泡充填材充填用の孔２８の基準画像データを読み出し（ステップ３０４）、基準画像データと、ＣＣＤカメラ７０から得られた画像とを比較し、発泡充填材充填用の孔の間にずれが有るか否かをチェックする（ステップ３０６）。ずれがある場合、このずれ量が減少する方向にロボット１００のハンド部１３８などを移動させ（ステップ３０８）、ずれ量がなくなったことを確認してから（ステップ３１０）、発泡充填材充填用の孔２８に吐出充填ノズル１５２を嵌合させ（ステップ３１１）、ポンプ１５６を駆動して発泡充填材の充填を開始する（ステップ３１２）。一方、スッテプ３０６で、発泡充填材充填用の孔の基準画像データと、ＣＣＤカメラから得られた画像との間にずれがない場合、発泡充填材充填用の孔２８に吐出充填ノズル１５２を嵌合させた後、ポンプ１５６を駆動して発泡性材料の充填を開始する。
【００４２】
なお、図７に示したフローチャートは、図６に示したメインフローチャートのサブルーチンとして組み込まれることが好ましい。
以上のように上記実施形態によれば、車体などに位置ずれが生じていた場合でも、吐出充填ノズルを発泡充填材充填用の孔２８に正確に嵌合させることができる。
【００４３】
次に、バンパリンフォース部材の閉断面部用の充填装置のさらに別の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、上記実施形態と同様な構成は同符号を用いてその詳細な説明は省略する。
【００４４】
当該実施形態では、図８に示すように、さらに、発泡充填材３０の閉断面部内での硬化発泡状態ないし硬化充填状態をモニターするモニター装置を備えている。発泡充填材、例えば、常温硬化発泡性２液型ポリウレタンフォーム材料は、主剤と硬化剤とを混合したときから激しく発熱反応しながら硬化発泡する。モニター装置は、かかる材料が充填された車体閉断面部の温度をモニターするものであって、発泡充填材の閉断面部内での硬化発泡状態をモニタする赤外線カメラ１８０と、赤外線カメラ１８０からの温度信号を熱画像データに変換し表示する熱画像装置とを備えている。熱画像装置は、赤外線カメラ１８０からの温度信号を熱画像データに変換するコントローラ１４０と、コントローラ１４０からの熱画像データを表示するディスプレイ装置１８２とを備えている。図８に示された赤外線カメラ８０は、バンパリンフォース部材１６の中央部分をモニターできる任意の位置に固定されている。
【００４５】
ディスプレイ装置１８２は、発泡充填材の充填部位と未充填部位とを温度差によって表示するようになっている。したがって、オペレータがディスプレイ装置１８２を見ることにより、第１の閉断面部２４内で発泡充填材が適切に充填されてほぼ台形形状で硬化したか否かを監視し、仮に台形形状に充填できなかった場合、当該車体を不良品として取り扱うことができる。
【００４６】
また、冷えた硬化発泡状態の場合である硬化充填状態をモニターする場合にはタッピング式非破壊検査装置を用いることができる。タッピング式非破壊検査装置は、タッピング操作を自動化し、音色と感性による判別を、ハンマーに内蔵したフォースセンサーとＣＰＵに置き換えてデジタル処理を行い判別を定量化する装置である。本願発明のモニター装置は、車体閉断面部内での硬化充填状態をモニターする前記タッピング式非破壊検査装置と、前記タッピング式非破壊検査装置からのタッピング波形を変換し表示する装置とを備えることにより構成することもできる。
【００４７】
硬化発泡状態ないし硬化充填状態をモニターする方法として、例えば、ＣＣＤカメラ又は赤外線カメラにより、発泡充填材充填用の孔の近傍に設けた応力緩和穴３２を介して前記状態をモニターすることもできる。
【００４８】
上記実施形態において、第２の閉断面構造体２０の中央部分に発泡充填材を台形形状となるように充填してもよい。上記実施形態においては、第２の閉断面構造体２０は中空構造としたが中実構造としてもよい。
【００４９】
次に、本願発明の第２の実施形態を図９及び図１０に基づいて説明する。当該第２の実施形態においては、上記実施形態と同様な構成は同符号を用い、その説明は省略する。
【００５０】
上記第１の実施形態においては、バンパリンフォース部材をロール成形で形成し、第１の閉断面部２４のほぼ中央部に発泡充填材を台形形状となるように充填した例を示したが、図９及び図１０に示すように、バンパリンフォース部材をアルミ押し出し成形して、第１の閉断面部２４と第２の閉断面部２６とを形成し、第１の閉断面部と第２の閉断面部のそれぞれのほぼ中央部に発泡充填材３０を台形形状となるように充填してもよい。この第２実施形態においては、第１の閉断面部及び第２の閉断面部のそれぞれに応力緩和穴３２が形成されている。この実施形態においては、連結部２２も閉断面部構造となっている。この実施形態において、さらに、連結部２２の閉断面部にも発泡充填材を台形形状となるように充填してもよい。また、第１の閉断面部２４だけ、第２の閉断面部２６だけ、連結部２２の閉断面部だけに発泡充填材を台形形状となるように充填してもよい。第２の実施形態においては、第１の閉断面部２４の断面積と第２の閉断面部２６の断面積と連結部２２の断面積は同一になっているが、それぞれ任意の大きさに形成してもよい。
【００５１】
なお、上記実施形態において、発泡充填材充填用の孔を、後面部１８ｃに形成したが、上面部１８ａに形成した場合、例えば、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、噴射装置１５０を上方から発泡充填材充填用の孔内に挿入して充填することができる。
【００５２】
また、第１の閉断面部２４及び第２の閉断面部２６のそれぞれに発泡充填材３０を充填する場合、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、発泡充填材充填用の孔を第１の閉断面構造体の上面部１８ａに形成すると共に、第２の閉断面部の後面部２０ｃに発泡充填材充填用の孔を形成することもできる。そして、それぞれの閉断面部内に発泡充填材を充填するとき、まず、第１の閉断面構造体の上面部に形成した発泡充填材充填用の孔を介して噴射装置により充填し（図１２（ａ）及び（ｂ）参照）、次いで、第２の閉断面構造体の後面部に形成した発泡充填材充填用の孔を介して噴射装置により充填することが好ましい（図１２（ｃ）及び（ｄ）参照）。勿論、第２の閉断面部を先に充填するようにしてもよい。
【００５３】
上記それぞれの実施の形態においては、２つあるいは３つの中空構造の閉断面部を備えたバンパリンフォース部材を説明したが、本願発明は、これに限定されるものではなく、任意の数の閉断面部を備えたバンパリンフォース部材に対し適用可能である。
【００５４】
１つのバンパリンフォース部材に複数の閉断面部を並設した場合、任意の閉断面部の大きさを相違させてもよいし、同一にしてもよい。また、少なくとも１つの閉断面部に発泡充填材を充填すればよいのであって、発泡充填材を充填する閉断面部の数は任意に設定できる。
【００５５】
【実施例】
本願発明に係るバンパリンフォース部材を以下の実施例１ないし３に示すように製作した。
【００５６】
実施例１：バンパリンフォース部材をロール成形で形成し、その上側の閉断面部にウレタンフォームを充填した。閉断面部は、長さ１２００ｍｍ（スパン：１０００ｍｍ）、奥行き６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、板厚１．６ｍｍの形状とした。発泡充填材の充填長さは、上面長さ２５０ｍｍ、下面長さ３５０ｍｍとした。発泡充填材充填用の孔は、衝突面たる後面部に形成し、直径１４ｍｍとした。
【００５７】
実施例２：バンパリンフォース部材をロール成形で形成し、その上側の閉断面部にウレタンフォームを充填した。閉断面部は、長さ１２００ｍｍ（スパン：１０００ｍｍ）、奥行き６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、板厚１．６ｍｍの形状とした。発泡充填材の充填長さは、側面部の中心点間の距離を４００ｍｍとした。発泡充填材充填用の孔は、衝突面たる後面部に形成し、直径１４ｍｍとした。また、発泡充填材充填用の孔から１５０ｍｍ離間した位置に形成し、直径を１０ｍｍとした。
【００５８】
実施例３：バンパリンフォース部材をアルミ押し出し成形で形成し、その上側の閉断面部にウレタンフォームを充填した。閉断面部は、長さ１２００ｍｍ（スパン：９００ｍｍ）、奥行き６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、板厚２．０ｍｍの形状とした。発泡充填材の充填長さは、上面長さ３００ｍｍ、下面長さ４５０ｍｍとした。発泡充填材充填用の孔は、衝突面たる後面部に形成し、直径１４ｍｍとした。
【００５９】
上記実施例１、２及び３のバンパリンフォース部材を、およそ１０ｋｍ程度のの速度領域でポールに衝突させたところ、バンパリンフォース部材に座屈がほとんど発生することはなかった。
【００６０】
上記実施形態に示されたように、後方からバンパリンフォース部材に衝撃が加えられた場合、バンパリンフォース部材の中央部に最大の曲げモーメントが加わることから、バンパリンフォース部材は、その中央部から折り曲げられようとする。しかしながら、発泡充填材がバンパリンフォース部材の中央部に充填されているため、最も曲げ応力が加えられる部位が抵抗し、その中央部の座屈が防止される。また、発泡充填材３０を台形形状とした場合、境界部分での応力集中が緩和され、座屈の発生がより効果的に防止される。さらに、応力緩和穴を設けることにより、応力集中をより緩和することができる。
【００６１】
本願発明の種々の特徴が、特許請求の範囲に述べられている。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、少なくとも１つの閉断面部の長手方向に対するほぼ中心部に発泡充填材を充填したので、その中心部分の曲げ強度が高められ、軽衝突が起きた場合でも、車両ボディに影響を与えることを防止できる軽量のバンパリンフォース部材を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る、ロール成形で形成された後方側のバンパリンフォース部材の上面図である。
【図２】図２は、図１の後方側のバンパリンフォース部材の正面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って取った、後方側のバンパリンフォース部材の断面図である。
【図４】図４は、バンパリンフォース部材の閉断面部用の充填装置のブロック図である。
【図５】図５は、図４の充填装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、他の実施形態に係わる、バンパリンフォース部材の閉断面部用の充填装置のブロック図である。
【図７】図７は、図６の充填装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、さらに別の実施形態に係わる、バンパリンフォース部材の閉断面部用の充填装置のブロック図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る、アルミ押し出し成形で形成された後方側のバンパリンフォース部材の正面図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿って取った、後方側のバンパリンフォース部材の断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、発泡充填材充填用の孔を第１の閉断面構造体の上面部に形成した場合の充填装置の一部を正面側から見た概略図であり、図１１（ｂ）はそれを側面から見た概略図である。
【図１２】図１２は、発泡充填材充填用の孔を第１の閉断面構造体の上面部に形成すると共に、第２の閉断面部の後面部に発泡充填材充填用の孔を形成し、それぞれの閉断面部内に発泡充填材を充填するようにした実施形態を示しており、図１２（ａ）は第１の閉断面構造体の上面部に形成した発泡充填材充填用の孔を介して噴射装置により充填している状態を正面から見た概略図、図１２（ｂ）はそれを側面から見た概略図、図１２（ｃ）は第２の閉断面構造体の後面部に形成した発泡充填材充填用の孔を介して噴射装置により充填している状態を正面から見た概略図（充填状態を示すために噴射装置は省略されている）、図１２（ｄ）はそれを側面から見た概略図である。
【符号の説明】
１０ 車両フレーム １２ サイドメンバー
１４ サイドメンバー １６ バンパリンフォース部材
１８ 第１の閉断面構造体 １８ａ 上面部
１８ｂ 下面部 １８ｃ 後面部
１８ｄ 前面部 ２０ 第２の閉断面構造体
２０ａ 上面部 ２０ｂ 下面部
２０ｃ 後面部 ２０ｄ 前面部
２２ 連結部 ２４ 第１の閉断面部
２６ 第２の閉断面部 ２８ 発泡充填材充填用の孔
３０ 発泡充填材 ３０ａ 上面部
３０ｂ 下面部 ３０ｃ 後面部
３０ｄ 前面部 ３０ｅ 第１の側面部
３０ｆ 第２の側面部 ３２ 応力緩和穴
１００ ロボット １１２ 自動車製造ライン
１１４ 作業位置 １１６ 検知装置
１１８ 工場の床面 １２０ ベース部
１２２ 縦軸 １２４ ボディ部
１２６ 横軸 １２８ 第１のアーム部
１３０ 横軸線 １３２ 第２のアーム部
１３４ 横軸 １３６ 回転軸
１３８ ハンド部 １４０ コントローラ
１４２ 入出力（Ｉ／Ｏ）装置 １５０ 噴射装置
１５２ 吐出充填ノズル １５６ ポンプ
１５８ タンク １６０ タンク
１７０ ＣＣＤカメラ １８０ 赤外線カメラ
１８２ ディスプレイ装置 １９０ 車体または車体フレーム

Claims (8)

1. 車両用のバンパリンフォース部材であって、
   前記バンパリンフォース部材の長手方向に沿って伸長する、少なくとも１つの中空構造の閉断面部と、
   前記閉断面部の長手方向に対するほぼ中心部に充填された発泡充填材とを備え、
   前記発泡充填材は、前記車両の一方の側から見て実質的に台形になっていることを特徴とするバンパリンフォース部材。
2. 請求項１に記載のバンパリンフォース部材において、
   前記発泡充填材は、実質的に６面体形状となっており、上面長さと下面長さに差違があることを特徴とするバンパリンフォース部材。
3. 請求項１に記載のバンパリンフォース部材において、
   前記発泡充填材は、実質的に６面体形状となっており、前面長さと後面長さに差違があることを特徴とするバンパリンフォース部材。
4. 請求項１に記載のバンパリンフォース部材において、
   前記発泡充填材は、
   上面部と、
   前記上面部に対向する下面部と、
   前記上面部の前方端から下方に向けて伸びて前記下面部に連結する前面部と、
   前記前面部に対向し、前記上面部の後方端から下方に向けて伸びて前記下面部に連結する後面部と、
   前記上面部の一方の端から前記下面部の一方の端まで伸長し、前記前面部の一方の端と前記後面部の一方の端とを連結する第１の側面部と、
   前記上面部の他方の端から前記下面部の他方の端まで伸長し、前記前面部の他方の端と前記後面部の他方の端とを連結する第２の側面部とを備えており、
   前記発泡充填材は、台形形状をしており、
   さらに、前記バンパリンフォース部材は、外部と前記閉断面部との間を連通する、発泡充填材充填用の孔を備えており、
   前記発泡充填材充填用の孔の近傍に、応力緩和手段が設けられており、
   前記応力緩和手段は、一対の応力緩和穴からなり、
   前記一対の応力緩和穴は、前記バンパリンフォース部材の長手方向に沿って、前記発泡充填材充填用の孔を挟んで離間されていることを特徴とするバンパリンフォース部材。
5. 請求項１に記載のバンパリンフォース部材において、
   前記発泡充填材は、ウレタンフォームからなることを特徴とするバンパリンフォース部材。
6. 請求項５に記載のバンパリンフォース部材において、
   前記ウレタンフォームは、ポリオールを主成分とする主剤と、ポリイソシアートを主成分とする硬化剤とを備えた２液型のウレタンフォームであることを特徴とするバンパリンフォース部材。
7. 長手方向に沿って伸長する中空構造の閉断面部を備えた車両用のバンパリンフォース部材を提供するステップと、
   前記バンパリンフォース部材の長手方向に対する所望の位置に、前記閉断面部に連通可能な発泡充填材充填用の孔を形成するステップと、
   所望の位置に移動可能なマニピュレーターを提供するステップと、
   前記マニピュレーターに取り付けられた噴射装置を前記発泡充填材充填用の孔に挿入して、前記噴射装置から前記閉断面部に発泡充填材を供給できるように、前記マニピュレータの位置を制御するステップと、
   前記閉断面部内に充填された前記発泡充填材が硬化発泡したとき、実質的に６面体形状になり且つそのうちの１面が一方の側から見て実質的に台形になるように、前記噴射装置を制御するステップとを備えたことを特徴とするバンパリンフォース部材の補強方法。
8. 自動車製造ライン上を流れる複数の車体のバンパリンフォース部材を順次補強する補強方法であって、前記バンパリンフォース部材は、その長手方向に沿って伸長する中空構造の閉断面部を備えており、
   所望の位置に移動可能な、穿孔用マニピュレーターを前記自動車製造ライン上の穿孔作業位置に提供するステップと、
   前記バンパリンフォース部材が前記穿孔作業位置に入ったことを検知するステップと、
   前記検知スッテプでの検知に基づいて、前記穿孔用マニピュレータの位置を制御して、前記バンパリンフォース部材の長手方向に対する所望の位置に、前記閉断面部に連通可能な発泡充填材充填用の孔を形成するステップと、
   所望の位置に移動可能な、噴射装置を備えた充填用マニピュレーターを、前記自動車製造ライン上の充填作業位置に提供するステップと、
   前記バンパリンフォース部材が前記充填作業位置に入ったことを検知するステップと、
   前記検知スッテプでの検知に基づいて、前記充填用マニピュレーターの前記噴射装置を前記発泡充填材充填用の孔に挿入して、前記噴射装置から前記閉断面部に発泡充填材を供給できるように、前記充填用マニピュレータの位置を制御するステップと、
   前記閉断面部内に充填された前記発泡充填材が硬化発泡したとき、実質的に６面体形状になり且つそのうちの１面が一方の側から見て実質的に台形になるように、前記噴射装置を制御するステップとを備えたことを特徴とするバンパリンフォース部材の補強方法。

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