JP4929754B2 - 補強構造体の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、発泡材を用いた補強構造体の補強方法に関するものである。

従来、発泡材を用いた補強構造体としては、特開２０００−４５５７０号公報に記載されるように、中空の管体の内部に発泡剤を練り込んだ未発泡のゴムを所定の位置に挿入し、中空の管体を外部から加熱して発泡させることにより、中空の管体の内部に発泡剤を配設して補強するものが知られている。
特開２０００−４５５７０号公報

しかしながら、このような補強構造体にあっては、発泡材を正確に配置することが困難になるなど製造性が悪くなるおそれがある。例えば、中空の管体の端位置でなく中間位置に発泡材を配置しようとすると、管体が透明なものでない場合には発泡材を正確な位置に配置することが困難となる。発泡材を配置するための特別な治具が必要となったり、未発泡の発泡材をピンなどで仮止めしておく必要があり、補強構造体を容易に補強することが難しい。

そこで本発明は、補強が容易に行える補強構造体の補強方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る補強構造体の補強方法は、筒状体である被補強材を補強する補強方法であって、内幅が狭まる狭小部を形成してなる前記被補強材の内部に補強材を挿入し、前記被補強材の内部で前記補強材を移動させ、前記補強材を前記狭小部に掛止させて前記補強材の位置決めを行う位置決め工程と、前記補強材を前記狭小部に掛止させた状態で前記補強材を加熱発泡させて前記補強材を前記被補強材の内部に固着させる固着工程とを備えて構成されている。

この発明によれば、被補強材の内部に狭小部を形成しその狭小部に補強材を掛止させることにより、補強材を正確な位置に位置決めすることができる。このため、被補強材の内部に補強材を挿入して加熱するだけで被補強材の内部に補強材を容易かつ正確に取り付けることができる。
また本発明に係る補強構造体の補強方法において、前記位置決め工程では、前記被補強材の内部で前記補強材を落下させることで、前記被補強材の軸心方向に沿って前記被補強材を移動させ、前記補強材を前記狭小部に掛止させることが好ましい。

本発明によれば、補強構造体の補強が容易に行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る補強構造体の斜視図である。

図１に示すように、補強構造体１は、被補強材２の内部に補強材３を配設して被補強材２を補強してなる構造体である。被補強材２は、中空部材であって、例えば断面円形の筒状体により構成される。被補強材２には、その内幅が狭まる狭小部分が形成されている。例えば、被補強材２は、大径部２１に対し内径が小さく形成される小径部２２が形成されている。小径部２２は、被補強材２の内幅が狭まる狭小部として機能する。

大径部２１と小径部２２の間には、内径が徐々に変化するテーパ部２３が形成されている。テーパ部２３は、大径部２１から小径部２２に向け先細り状に設けられている。なお、被補強材２としては、テーパ部２３を形成せず、大径部２１に小径部２２が連結されるものを用いる場合もある。

補強材３は、被補強材２の内部で小径部２２に掛止された状態で配置されている。例えば、補強材３は、被補強材２の内部に配置され、大径部２１から小径部２２までに渡って被補強材２の内面に密着して設けられている。補強材３は、加熱発泡により被補強材２の内面に密着している。この補強材３は、加熱発泡により膨張した発泡材が用いられる。補強材３としては、加熱により発泡して膨張した発泡材であれば、いずれの発泡材を用いてもよい。

補強材３は、大径部３１と小径部３２を軸方向に連結した円柱体により構成されている。大径部３１は、補強材３の広幅部として機能するものであり、被補強材２の小径部２２の内径より大きな外径で形成されている。大径部３１は被補強材２の大径部２１の内面に付着して配設されており、小径部３２は被補強材２の小径部２２の内面に付着して配設されている。また、補強材３には、大径部３１と小径部３２の間にテーパ部３３が形成されている。テーパ部３３は、小径部３２に向けて先細り状に設けられている。このテーパ部３３は、被補強材２のテーパ部２３の内面に付着して設けられている。

次に本実施形態に係る補強構造体の補強方法について説明する。

図２に示すように、まず、補強すべき被補強材２の内部に未発泡材４が配置され、未発泡材４の位置決め工程が行われる。未発泡材４は、未発泡の補強材３であって、加熱発泡により補強材３となる部材である。この未発泡材４は、被補強材２の小径部２２の内径より径の大きい大径部４１を備えており、例えば、大径部４１と小径部４２を軸方向に連結した円柱体により構成されている。小径部４２は、大径部４１より径の小さい部位であり、被補強材２の小径部２２の内径より径が小さく形成されている。また、大径部４１と小径部４２の間には、テーパ部４３が設けられている。テーパ部４３は、大径部４１から小径部４２に向けて先細り状に形成されている。

小径部４２を先にして未発泡材４が被補強材２の内部に挿入されると、未発泡材４は、被補強材２の内部を落下し、被補強材２の小径部２２に掛止され、その小径部２２の形成位置で位置決めされる。すなわち、未発泡材４は、小径部４２が小径部２２に挿通され、テーパ部４３がテーパ部２３に当接され、大径部４１が大径部２１に挿通された状態で、被補強材２の内部に配置され、位置決めされる。

そして、この位置決め状態において、固着工程が行われる。固着工程は、補強材３である未発泡材４を加熱発泡させ、補強材３を被補強材２の内部に固着させる工程である。図２のように未発泡材４を配置した状態で、未発泡材４を加熱することにより、図３のように未発泡材４が発泡して膨張し、その表面が被補強材２の内面に密着して補強材３となる。補強材３は、その表面が被補強材２の内面に密着しており、容易に移動しない状態で固着される。

以上のように、本実施形態に係る補強構造体１によれば、被補強材２の小径部２２に補強材３を掛止させることにより、補強材３を被補強材２の所望の位置に容易かつ正確に配置することができる。

例えば、補強材３を被補強材２内に挿入するだけで所定の位置に位置決めすることができる。このため、補強材３を被補強材２に仮止めするなどの作業が不要であり、補強材３の位置決めが容易である。また、補強材３が被補強材２の小径部２２の位置に掛止されて配置されるので、補強材３の位置決めが正確に行える。

また、加熱発泡により補強材３の外面を被補強材２の内面に密着させることにより、補強材３を補強すべき位置に固着させることができる。

また、本実施形態に係る補強構造体１の補強方法によれば、被補強材２の内部に小径部２２を形成しその小径部２２に補強材３を掛止させることにより、補強材３を正確な位置に容易に位置決めすることができる。このため、被補強材２の内部に補強材３を挿入して加熱するだけで被補強材２の内部に補強材３を容易かつ正確に取り付けることができる。

例えば、補強材３を被補強材２内に挿入するだけで所定の位置に位置決めすることができる。このため、補強材３を被補強材２に仮止めするなどの作業が不要であり、補強材３の位置決めが容易である。また、補強材３が被補強材２の小径部２２の位置に掛止されて配置されるので、補強材３の位置決めが正確に行える。そして、補強材３を加熱することにより発泡させ膨張させることにより、補強材３を被補強材２の内部に密着させて固着させることができる。

この本実施形態に係る補強構造体１及び補強構造体１の補強方法は、自動車の構成部品及びその構成部品の製造に適用することが好ましい。

例えば、車両のドアインパクトビームやフレーム部材などの補強に適用することができる。ドアインパクトビームを一例に挙げて説明すると、まず車両の製造の際、筒状のインパクトビームの内部に未発泡の補強材３が挿入され、上述したように補強材３の位置決めが行われる。そして、車両の焼付塗装の加熱を利用して補強材３を加熱発泡させる。これにより、補強材３がインパクトビーム内で膨張して密着し、インパクトビームを補強構造体とすることができ、インパクトビームの補強が行える。このように、車両の構成部品の補強に適用する場合には、車両の組み立て時に補強材３を挿入、位置決めを行い、焼付塗装の加熱を利用して補強材３の加熱発泡が行える。このため、車両の構成部品の補強作業が他の製造工程と同時に行え効率よく行える。
（第二実施形態）
次に本発明の第二実施形態に係る補強構造体及びその補強方法について説明する。

図４は、本実施形態に係る補強構造体の補強方法における位置決め工程を示す図である。本実施形態に係る補強構造体は、上述した第一実施形態に係る補強構造体１と同様なものである。本実施形態に係る補強構造体の補強方法は、上述した第一実施形態に係る補強構造体１の補強方法とほぼ同様なものであるが、その補強方法における補強材の位置決め工程が異なるものである。

図４に示すように、本実施形態に係る補強構造体の補強方法では、未発泡材４ａとして、小径部４２ａが被補強材２の小径部２２に嵌合するものが用いられる。例えば、未発泡材４ａの小径部４２ａの外径は、被補強材２の小径部２２の内径と同一径又は小径部２２の内径より大きい径とされる。これにより、未発泡材４ａの小径部４２ａが被補強材２の小径部２２に挿入されると、容易には外れなくなる。従って、被補強材２が上下反転させられる場合であっても未発泡材４ａの位置が移動することが抑制される。

この場合、未発泡材４ａの位置決め工程としては、未発泡材４ａを被補強材２へ挿入した後に未発泡材４ａを棒材などで押し込んで行えばよい。

このような本実施形態に係る補強構造体及びその補強方法によれば、第一実施形態に係る補強構造体及びその補強方法と同様な作用効果が得られると共に、それに加え、被補強材２内に位置決めした未発泡材４ａの移動を防止できるという効果を奏する。
（第三実施形態）
次に本発明の第三実施形態に係る補強構造体及びその補強方法について説明する。

図５は、本実施形態に係る補強構造体の概要を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態に係る補強構造体１ｂは、被補強材２ａの内部に補強材３を配設して被補強材２を補強してなる構造体である。被補強材２ａは、中空部材であって、例えば断面円形の筒状体により構成される。被補強材２には、その内幅が狭まる狭小部２２ａが形成されている。

例えば、狭小部２２ａは、大径部２１を内側に窪ませて形成される。狭小部２２ａの内幅は、大径部２１の内幅に比べて狭いものとなっている。この狭小部２２ａは、周方向に沿って環状に形成してもよいし、周方向に沿って所定の間隔で窪みを形成して形成してもよい。

補強材３は、被補強材２の内部で狭小部２２ａに掛止された状態で配置されている。例えば、補強材３は、被補強材２の内部に配置され、大径部２１から狭小部２２ａに渡って被補強材２の内面に密着して設けられている。補強材３は、加熱発泡により被補強材２の内面に密着している。この補強材３は、加熱発泡により膨張した発泡材が用いられる。補強材３としては、加熱により発泡して膨張した発泡材であれば、いずれの発泡材を用いてもよい。

補強材３は、大径部３１と小径部３２を軸方向に連結した円柱体により構成されている。大径部３１は、補強材３の広幅部として機能するものであり、被補強材２の小径部２２の内径より大きな外径で形成されている。大径部３１は被補強材２の大径部２１の内面に付着して配設されており、小径部３２は被補強材２の狭小部２２ａの内面に付着して配設されている。

次に本実施形態に係る補強構造体の補強方法について説明する。

図６に示すように、まず、補強すべき被補強材２ａの内部に未発泡材４が配置され、未発泡材４の位置決め工程が行われる。未発泡材４は、未発泡の補強材３であって、加熱発泡により補強材３となる部材である。この未発泡材４は、被補強材２ａの狭小部２２ａの内幅より大きい大径部４１を備えており、例えば、大径部４１と小径部４２を軸方向に連結した円柱体により構成されている。小径部４２は、大径部４１より径の小さい部位であり、被補強材２ａの狭小部２２ａの内幅より小さく形成されている。また、大径部４１と小径部４２の間には、テーパ部４３が設けられている。テーパ部４３は、大径部４１から小径部４２に向けて先細り状に形成されている。

小径部４２を先にして未発泡材４が被補強材２ａの内部に挿入されると、未発泡材４は、被補強材２ａの内部を落下し、被補強材２ａの狭小部２２ａに掛止され、その狭小部２２ａの形成位置で位置決めされる。すなわち、未発泡材４は、小径部４２が狭小部２２ａに挿通された状態で、被補強材２ａの内部に配置され、位置決めされる。

そして、この位置決め状態において、固着工程が行われる。固着工程は、補強材３である未発泡材４を加熱発泡させ、補強材３を被補強材２ａの内部に固着させる工程である。図６のように未発泡材４を配置した状態で、未発泡材４を加熱することにより、図５のように未発泡材４が発泡して膨張し、その表面が被補強材２ａの内面に密着して補強材３となる。補強材３は、その表面が被補強材２ａの内面に密着しており、容易に移動しない状態で固着される。

以上のように、本実施形態に係る補強構造体１ｂによれば、被補強材２ａの狭小部２２ａに補強材３を掛止させることにより、補強材３を被補強材２ａの所望の位置に容易かつ正確に配置することができる。

例えば、補強材３を被補強材２内に挿入するだけで所定の位置に位置決めすることができる。このため、補強材３を被補強材２ａに仮止めするなどの作業が不要であり、補強材３の位置決めが容易である。また、補強材３が被補強材２ａの狭小部２２ａの位置に掛止されて配置されるので、補強材３の位置決めが正確に行える。

また、加熱発泡により補強材３の外面を被補強材２ａの内面に密着させることにより、補強材３を補強すべき位置に固着させることができる。

また、本実施形態に係る補強構造体１ｂの補強方法によれば、被補強材２ａの内部に狭小部２２ａを形成しその狭小部２２ａに補強材３を掛止させることにより、補強材３を正確な位置に容易に位置決めすることができる。このため、被補強材２ａの内部に補強材３を挿入して加熱するだけで被補強材２ａの内部に補強材３を容易かつ正確に取り付けることができる。

例えば、補強材３を被補強材２ａ内に挿入するだけで所定の位置に位置決めすることができる。このため、補強材３を被補強材２ａに仮止めするなどの作業が不要であり、補強材３の位置決めが容易である。また、補強材３が被補強材２ａの狭小部２２ａの位置に掛止されて配置されるので、補強材３の位置決めが正確に行える。そして、補強材３を加熱することにより発泡させ膨張させることにより、補強材３を被補強材２ａの内部に密着させて固着させることができる。

また、本実施形態に係る補強構造体１ｂ及びその補強方法によれば、被補強材２が小径部を有さず軸方向に径が同一な筒体に対しても適用することができる。

この本実施形態に係る補強構造体１及び補強構造体１の補強方法は、自動車の構成部品及びその構成部品の製造に適用することが好ましい。この場合、車両の組み立て時に補強材３を挿入、位置決めを行い、焼付塗装の加熱を利用して補強材３の加熱発泡が行える。このため、車両の構成部品の補強作業が他の製造工程と同時に行え効率よく行える。

なお、本実施形態では、被補強材２ａとして周面を内側に窪ませて狭小部２２ａを形成したものを用いる場合について説明したが、図７に示すように、被補強材２ａの内側に突出する突出部材２２ｂを取り付けて狭小部２２ａを形成する場合であってもよい。例えば、被補強部材２ａの外側からネジなどの棒状体を貫通させて内側に突出させ、その突出部分により内幅の狭まる狭小部２２ａが形成される。この場合であっても、上述した本実施形態と同様な作用効果が得られる。またそれに加え、狭小部を設けるために被補強材２ａに窪みなどを形成する必要がないため、被補強材２ａの製造が容易となる。
（第四実施形態）
次に本発明の第四実施形態に係る補強構造体及びその補強方法について説明する。

図８は、本実施形態に係る補強構造体の断面図である。本実施形態に係る補強構造体１ｃは、上述した第一実施形態に係る補強構造体１とほぼ同様なものであるが、補強材３の内部に芯材５を設けた点で異なっている。補強材３は、芯材５の周りに所定の肉厚で発泡材を設けて構成されている。芯材５は、発泡材より廉価な材料により構成され、例えば非発泡材である樹脂材により構成される。本実施形態に係る補強構造体１ｃは、第一実施形態に係る補強構造体１と同様な補強方法により製造することができる。

このような本実施形態に係る補強構造体１ｃ及びその補強方法にあっても、第一実施形態に係る補強構造体１及びその補強方法と同様な作用効果を得ることができる。それに加え、補強材３が低コストで製造できるため、補強構造体１ｃの低コスト化を図ることができる。

なお、本実施形態に係る補強構造体１ｃ及びその補強方法は、図５及び図７に示す補強構造体に適用してもよい。すなわち、図５及び図７に示す補強構造体の補強材３の内部に芯材５を配設したものであってもよい。
（第一参考形態）
次に本発明の第一参考形態に係る補強構造体及びその補強方法について説明する。

図９は、本参考形態に係る補強構造体の概要を示す斜視図である。図９に示すように、本参考形態に係る補強構造体１ｄは、被補強材２ｄの外面に補強材６を取り付けて補強した構造体である。被補強材２ｄは、中空部材であって断面円形の筒体により構成されている。補強材６は、被補強材２ｄを外側から補強を行うものであって、被補強材２ｄの外面に取り付けられている。この補強材６は、補強材本体６ａの内側に発泡材６ｂを設けて構成されている。

本体６ａは、断面円弧状の湾曲した板体であり、被補強材２ｄの外径と同一の内径又はその外径より大きな内径で形成され被補強材２ｄの外側に取り付けできる形状となっている。この本体６ａは、少なくとも被補強材２ｄの全周のうち半分以上を被うような円弧形状に形成されている。これにより、別個にネジなどの止め具を用いることなく補強材６を被補強材２ｄに取り付けることができる。

また、本体６ａは、発泡材６ｂより剛性の高い部材により形成され、例えば弾性変形可能な非発泡性の樹脂材により構成される。発泡材６ｂは、本体６ａの内側に所定の肉厚で設けられている。この発泡材６ｂは、加熱により発泡した発泡材により構成される。この発泡材６ｂとしては、加熱により発泡したものであれば、いずれの発泡材を用いてもよい。

次に本参考形態に係る補強構造体の補強方法について説明する。

図１０に示すように、まず、補強すべき被補強材２ｄに対し補強材６を仮止めする仮止め工程が行われる。補強材６として、本体６ａの内側に未発泡の発泡材６ｂを付着させたものが用意される。そして、その補強材６が被補強材２ｄの外側に被せるよう取り付けられる。その際、円弧状の補強材６を少し開いて被補強材２ｄに取り付けることにより、その取り付けが容易に行える。

図１１に示すように、被補強材２ｄに対し仮止めされた補強材６は、被補強材２ｄの外側に同心状に取り付けられる。また補強材６は、未発泡の発泡材６ｂを介して被補強材２ｄに係合されている。このとき、補強材６は、被補強材２ｄの半周以上を被っているため、被補強材２ｄから容易に外れ落ちることはない。

そして、このように補強材６を仮止めした状態で加熱することにより、補強材６を被補強材２ｄに固着させる固着工程が行われる。図１１において、補強材６を加熱することにより、未発泡の発泡材６ｂが発泡して補強材６の本体６ａの内面及び被補強材２ｄの外面に密着する。これにより、補強材６が被補強材２ｄに固着される。

以上のように、本参考形態に係る補強構造体１ｄによれば、被補強材２ｄの外側に補強材６を被せるように仮止めできるため、補強材６を被補強材２ｄの所望の位置に容易に配置することができる。また、加熱発泡により補強材３の内面を被補強材２ｄの外面に密着させることにより、補強材３を補強すべき位置に固着させることができる。

また、本参考形態に係る補強構造体１ｄの補強方法によれば、被補強材２ｄの外側に補強材６を被せるように仮止めすることにより、補強材６を被補強材２ｄの所望の位置に容易に配置でき、位置決めすることができる。このため、被補強材２ｄの外側に補強材３を取り付けて加熱するだけで被補強材２ｄの外側に補強材３を容易かつ正確に取り付けることができる。

例えば、補強材６を被補強材２ｄの外側に装着するだけで所定の位置に位置決めすることができる。このため、ネジなどの取り付け具を用いることなく、補強材６を被補強材２ｄに仮止めすることができ、補強材６の位置決めが容易である。

この本参考形態に係る補強構造体１ｄ及び補強構造体１ｄの補強方法は、自動車の構成部品及びその構成部品の製造に適用することが好ましい。

例えば、車両のドアインパクトビームやフレーム部材などの補強に適用することができる。ドアインパクトビームを一例に挙げて説明すると、まず車両の製造の際、筒状のインパクトビームの外側に未発泡の補強材６を取り付け、上述したように補強材６の位置決めが行われる。そして、車両の焼付塗装の加熱を利用して補強材６の発泡材６ｂを発泡させる。これにより、補強材６がインパクトビームに密着し、インパクトビームを補強構造体とすることができ、インパクトビームの補強が行える。このように、車両の構成部品の補強に適用する場合には、車両の組み立て時に補強材６の仮止めを行い、焼付塗装の加熱を利用して補強材６の加熱発泡が行える。このため、車両の構成部品の補強作業が他の製造工程と同時に行え効率よく行える。
（第二参考形態）
次に本発明の第二参考形態に係る補強構造体及びその補強方法について説明する。

図１２は、本参考形態に係る補強構造体の補強方法における仮止め工程を示す図である。本参考形態に係る補強構造体は、上述した第一参考形態に係る補強構造体とほぼ同様なものであり、補強材６の仮止め方法のみが異なっている。

図１２に示すように、被補強材２ｅには、その周面を貫通する貫通孔２６が形成されている。補強材６は、未発泡の発泡材６ｂに貫通孔２６へ挿通可能な突起部６ｃが形成されている。補強材６の仮止めは、突起部６ｃを貫通孔２６に挿通し、補強材６を被補強材２ｅの外側に取り付けて行われる。

このような本参考形態に係る補強構造体及びその補強方法によれば、第一参考形態に係る補強構造体及びその補強方法と同様な作用効果が得られる。また、図１３に示すように、被補強材２ｅの両側から二つの補強部６、６によって被補強材２ｅの全周を補強することも可能であり、補強による大きな強度向上が図れる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る補強構造体及びその補強方法の一例を示すものである。本発明に係る補強構造体及びその補強方法は、上述したものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る補強構造体及びその補強方法を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

本発明の第一実施形態に係る補強構造体の斜視図である。 図１の補強構造体における補強方法の説明図である。 図１の補強構造体における補強方法の説明図である。 本発明の第二実施形態に係る補強構造体の補強方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る補強構造体の概要を示す断面図である。 図５の補強構造体における補強方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る補強構造体及びその補強方法の変形例を示す図である。 本発明の第四実施形態に係る補強構造体の概要を示す断面図である。 本発明の第一参考形態に係る補強構造体の斜視図である。 図９の補強構造体における補強方法の説明図である。 図９の補強構造体における補強方法の説明図である。 本発明の第二参考形態に係る補強構造体の補強方法の説明図である。 本発明の第二参考形態に係る補強構造体及びその補強方法の変形例を示す図である。

符号の説明

１…補強構造体、２…被補強材、３…補強材、２２…小径部（狭小部）。

Claims (2)

1. 筒状体である被補強材を補強する補強方法であって、
   内幅が狭まる狭小部を形成してなる前記被補強材の内部に補強材を挿入し、前記被補強材の内部で前記補強材を移動させ、前記補強材を前記狭小部に掛止させて前記補強材の位置決めを行う位置決め工程と、
   前記補強材を前記狭小部に掛止させた状態で前記補強材を加熱発泡させて前記補強材を前記被補強材の内部に固着させる固着工程と、を備えた補強方法。
2. 前記位置決め工程では、前記被補強材の内部で前記補強材を落下させることで、前記被補強材の軸心方向に沿って前記被補強材を移動させ、前記補強材を前記狭小部に掛止させることを特徴とする請求項１記載の補強方法。

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