JP5199046B2 - 発泡充填具 - Google Patents

Description

本発明は、中空構造体の中空部に発泡体を充填するための発泡充填具に関する。

車両等の構造部材には、ピラーに代表されるように中空部を有する中空構造体が多用されている。中空構造体の中空部には、強度、剛性、制振性等の向上を目的として発泡充填具を配置させる手法が知られている。この発泡充填具は、一般に、加熱によって発泡及び硬化することで発泡体を形成する熱発泡性基体と、その熱発泡性基体を中空部において金属パネルに支持させる支持部材とから構成されている。

中空構造体は、複数の金属製パネルが積層された構造を有している。金属パネルには、内装材等を締結するために設けられたボルト用の孔、電装部品の配線が挿通される配線用の孔等が形成される。こうした孔が形成されている部位に跨って、上記発泡充填具が配置される場合、支持部材又は発泡体により、上述した孔の利用が妨げられることになる。

そこで従来では、金属パネルに形成した孔を覆うように設けられる覆い部を備えた発泡充填具が提案されている（特許文献１参照）。この覆い部は、各々２つの延出部及び切込部が対向するように立設されてなり、覆い部内に各種部材が挿入されるように構成されている。こうした覆い部により、前記隙間や孔内で発泡体が過剰に形成されることが抑制されることで、孔内への各種部材の設置が容易となる。
特開２００２−１２０７５９号公報

上記特許文献１の発泡充填具においては、覆い部とパネルとの間に間隙が形成されているため、その間隙から熱発泡性基体が侵入し、覆い部の内側で孔を塞ぐように発泡体が形成されるおそれがある。そこで、各種部材の挿入される孔に覆い部を挿嵌させるように構成することにより、覆い部への熱発泡性基体の侵入は抑制されるようになる。ここで、覆い部を孔に対して緩く挿入されるように構成することで、発泡充填具の取着が容易となる。ところが、こうした場合、覆い部の外面と孔との間の間隙が広がるため、その間隙を通じて熱発泡性基体が漏出することにより、各種部材が挿入される空間が確保され難くなるおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各種部材の挿入空間を確保し、かつ取着の煩雑さを軽減することの容易な発泡充填具を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、中空構造体の中空部に発泡体を形成する熱発泡性基体と、前記中空部を形成するパネルに穿設された円形状の挿入孔を通じて同中空部に挿入される部材を収容する収容体とを備える発泡充填具において、前記熱発泡性基体は、前記収容体を保持する保持孔を有し、前記収容体は、一対の開口部を有する円筒状をなし、それら開口部の少なくとも一方は前記挿入孔に挿入可能であり、前記収容体の周壁は、周方向において不連続となる端部を有し、前記周壁を重ね合わせた状態で生じた弾性力が前記保持孔へ作用した状態で前記収容体は前記保持孔に保持されていることを要旨とする。

この構成によれば、開口部の少なくとも一方は挿入孔に挿入可能に構成されているため、その開口部を通じて各種部材を挿入孔に挿入することができる。円筒状をなす収容体は、その周方向において不連続となる端部を有し、同収容体の周壁は重ね合わせた状態にされている。そして、このように周壁を重ね合わせた状態で生じた弾性力が保持孔へ作用した状態で保持孔に保持されている。このため、加熱により熱発泡性基体が軟化した際には、収容体の弾性力によって、保持孔が変形されるとともに周壁は拡径するように変形する。これに伴って、収容体の開口部が挿入孔の内面に接近するため、開口部の外面と挿入孔の内面との隙間が狭められる。従って、保持孔に保持されている収容体においては、その開口部の寸法を、挿入孔に緩く挿入されるように設定したとしても、熱発泡性基体の軟化により、開口部の外面と挿入孔の内面との隙間が狭められるため、その隙間を通じた熱発泡性基体の漏出が抑制される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発泡充填具において、前記収容体は、前記端部の離間した円筒体を弾性変形させることで形成されることを要旨とする。
この構成によれば、円筒体の径寸法を設定することで、収容体を拡径する弾性力を調節することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発泡充填具において、前記収容体には、前記保持孔に位置決めする位置決め部が形成されていることを要旨とする。
この構成によれば、保持孔に対する収容体の位置ずれが抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発泡充填具において、前記挿入孔に挿入される開口部が、同挿入孔の周方向全体わたって配置される環状をなすことを要旨とする。

この構成によれば、挿入孔の周方向のいずれの位置において、軟化した熱発泡性基体が漏出しようとしたとしても、その漏出を抑制することができる。

本発明によれば、各種部材の挿入空間を確保し、かつ取着の煩雑さを軽減することの容易な発泡充填具が提供される。

（第１の実施形態）
本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、発泡充填具１１は、四角形状をなす熱発泡性基体１２と、円筒状の収容体１３とから構成されている。熱発泡性基体１２は円形状の保持孔１２ａを有し、この保持孔１２ａに収容体１３が保持されている。図３（ａ）に示すように、発泡充填具１１は、中空構造体３１の有する筒状の中空部３２に配置される。図３（ｃ）に示すように、中空部３２の所定位置には、熱発泡性基体１２から形成した発泡体１４が充填される。このように発泡体１４が充填された中空構造体３１では、その強度、剛性、制振性等が高められる。

熱発泡性基体１２は、加熱により発泡及び硬化した発泡体１４を形成する。熱発泡性基体１２は、基材、発泡剤、及び架橋剤を含有する他に、充填剤、可塑剤等を適宜含有して構成されている。基材としては、合成樹脂、エラストマー及びゴムが挙げられる。合成樹脂としては、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ＥＶＡ（エチレン／ビニルアセテートコポリマー）等が挙げられる。エラストマーとしては、ＲＢ（ポリブタジエンエラストマー）、ＳＢＳ（スチレン／ブタジエン／スチレンブロックコポリマー）、ＳＩＳ（スチレン／イソプレン／スチレンブロック共重合体）、ＳＥＢＳ（スチレン／エチレン／ブチレン／スチレンブロック共重合体）等が挙げられる。ゴムとしては、ＮＲ（天然ゴム）、ＳＢＲ（スチレン／ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン三元共重合体）、ＵＲ（ウレタンゴム）、ＥＮＲ（エポキシ化天然ゴム）、ＥＰＭ（エチレン／プロピレンゴム）等が挙げられる。発泡剤としてはアゾジカルボンアミド、ジニトロペンタメチレンテトラミン等、架橋剤としては周知のジメチルウレア、ジシアンジアミド、充填剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウム、フェライト、シリカ等が挙げられる。熱発泡性基体１２は、押出成形、プレス成形、射出成形等の周知の成形法により成形することができる。

収容体１３には、環状をなす開口部１３ａが一対形成されている。この収容体１３の周壁は、周方向において不連続となる端部１３ｂを有し、その周壁の一部は重ね合わされている。この状態において収容体１３は弾性力を生じている。すなわち収容体１３は弾性体であり、例えば樹脂材料、金属材料等により形成される。本実施形態では、樹脂材料（ポリアミド系樹脂）から形成されることで軽量化が図られている。こうした収容体１３は周壁の外面が保持孔１２ａの内面に当接するようにして保持孔１２ａ内に挿入されている。このように収容体１３の弾性力は保持孔１２ａに作用した状態で保持孔１２ａに保持されている。

なお、収容体１３の周壁には、軟化した熱発泡性基体１２が侵入可能な孔等が形成されていない。すなわち、周壁においては軟化した熱発泡性基体１２が侵入不能に構成されている。

本実施形態の収容体１３は、図２に示すように端部１３ｂの離間した円筒体１５から形成されている。本実施形態の円筒体１５は樹脂材料から射出成形されている。この円筒体１５の端部１３ｂを利用して周壁を重ね合わせるようにして弾性変形することで、円筒体１５よりも縮径した収容体１３が形成される。このように形成された収容体１３は、円筒体１５の形状に復元しようとする弾性力が生じている。従って、収容体１３の形状保持を解除すれば、収容体１３はその弾性力により拡径することで円筒体１５の形状まで復元するようになる。

収容体１３の周壁には、外方へ凸となる凸条１３ｃが周方向に沿って形成されている。この凸条１３ｃは、収容体１３を保持孔１２ａに配置する際の位置決めとなるため、保持孔１２ａに対する収容体１３の位置ずれが抑制される。また、凸条１３ｃが形成されることで収容体１３の弾性力は高められている。本実施形態の凸条１３ｃは、周壁の周方向全体にわたって形成されている。こうした円筒体１５を弾性変形させる際には、凸条１３ｃを重ね合わせることで、弾性変形させる方向は円筒体１５の周方向に案内されるようになる。このように凸条１３ｃが形成されることで円筒体１５から収容体１３を形成することが容易となる。

本実施形態の中空構造体３１は、アウタパネルとリインフォースパネルとから構成された車両用ピラーの一部である。図３（ａ）に示すように、中空構造体３１の中空部３２を形成する一対のパネル３３のうち、一方のパネル３３には挿入孔３３ａが穿設され、挿入孔３３ａを通じて中空部３２に各種部材が挿入できるように構成されている。

収容体１３の両開口部１３ａのうち、一方の開口部１３ａは挿入孔３３ａに挿入された状態で配置され、他方の開口部１３ａは中空部３２側のパネル面に当接した状態で配置されている。なお、本実施形態の収容部では、両開口部１３ａのいずれも挿入孔３３ａに挿入可能な寸法に形成されている。挿入孔３３ａに挿入されている開口部１３ａは、環状をなすことで挿入孔３３ａの周方向全体わたって配置されている。また、開口部１３ａは挿入孔３３ａに緩挿される径寸法となるように形成されることで、開口部１３ａは挿入孔３３ａへ円滑に挿入されるようになっている。

次に、発泡充填具１１を用いた発泡体１４の充填方法について説明する。
図３（ａ）に示すように、挿入孔３３ａに収容体１３の開口部１３ａを挿入するとともに各パネル３３が組み付けられることで発泡充填具１１は中空部３２に配置される。本実施形態の発泡充填具１１は、挿入孔３３ａに開口部１３ａが配置されることにより、中空部３２に位置決めされている。

発泡充填具１１の取着された中空構造体３１は、所定の温度で所定の時間加熱される。こうした加熱により、熱発泡性基体１２が発泡及び硬化することで、図３（ｃ）に示すように発泡体１４が中空部３２の所定位置に充填される。

こうした発泡体１４の形成過程において、図３（ｂ）に示すように熱発泡性基体１２は軟化した状態となる。このとき、収容体１３の弾性力によって、保持孔１２ａが変形されるとともに周壁は拡径するように変形する。これに伴って、収容体１３の開口部１３ａが挿入孔３３ａの内面に接近するため、開口部１３ａの外面と挿入孔３３ａの内面との隙間が狭められる。このため、開口部１３ａの外面と挿入孔３３ａの内面との隙間を通じた熱発泡性基体１２の漏出が抑制される。本実施形態では、開口部１３ａの外面は挿入孔３３ａの内面に当接された状態の収容体１３は上記円筒体１５よりも縮径した形状をなしている。従って、開口部１３ａの外面は挿入孔３３ａの内面に当接された状態において、周壁の弾性力は挿入孔３３ａに作用している。このように開口部１３ａの外面が挿入孔３３ａの内面を押圧している状態とされるため、開口部１３ａと挿入孔３３ａとの隙間を通じた熱発泡性基体１２の漏出を抑制する効果に優れている。

また、弾性力により収容体１３が拡径するように変形するに際して、重ね合わされている凸条１３ｃにより案内されることで周壁の端部１３ｂが上下にずれることが抑制される。このように凸条１３ｃは、収容体１３の拡径時には案内機能を発揮する。

そして、図３（ｃ）に示すように収容体１３の内部における発泡体１４の形成が抑制又は防止されることで、収容体１３の内部空間が十分に確保されるようになる。
続いて、収容体１３には、挿入孔３３ａ（開口部１３ａ）を通じて位置決め用のピン、ボルト等の各種部材が配置される。このとき、収容体１３の内部における発泡体１４の形成が抑制又は防止されていることで、収容体１３の内部空間が十分に確保されるようになる。従って、各種部材を収容体１３の内部に配置するに際して、発泡体１４が障害となることが軽減又は防止される。

本実施形態によって発揮される効果について以下に記載する。
（１）収容体１３の周壁は、周方向において不連続となる端部１３ｂを有し、周壁を重ね合わせた状態で生じた弾性力が前記保持孔１２ａへ作用した状態で前記収容体１３は前記保持孔１２ａに保持されている。このため、加熱により熱発泡性基体１２が軟化した際には、収容体１３の弾性力によって、保持孔１２ａが変形されるとともに周壁は拡径するように変形する。これに伴って、開口部１３ａの外面と挿入孔３３ａの内面との隙間が狭められる。従って、保持孔１２ａに保持されている収容体１３においては、その開口部１３ａの寸法を、挿入孔３３ａに緩く挿入されるように設定したとしても、熱発泡性基体１２の軟化により、開口部１３ａの外面と挿入孔３３ａの内面との隙間が狭められるため、その隙間を通じた熱発泡性基体１２の漏出が抑制される。これにより、挿入孔３３ａに緩挿される開口部１３ａであっても、収容体１３の開口部１３ａを塞ぐように発泡体１４が形成されること、ひいては収容体１３の内部に発泡体１４が形成されることが抑制又は防止される。よって、各種部材の挿入空間を確保し、かつ取着の煩雑さを軽減することの容易な発泡充填具１１が提供される。

（２）前記円筒体１５を弾性変形することで形成される収容体１３しているため、円筒体１５の径寸法を設定することで収容体１３を拡径する弾性力を調節することができる。
（３）収容体１３には凸条１３ｃが形成されているため、保持孔１２ａに対する収容体１３の位置ずれが抑制される。

（４）収容体１３の拡径時には、凸条１３ｃは案内機能を発揮するため、開口部１３ａは挿入孔３３ａ内で安定して拡径されるようになる。また、円筒体１５を弾性変形させる際には、凸条１３ｃを重ね合わせることで、弾性変形させる方向は円筒体１５の周方向に案内されるようになるため、収容体１３の形成が容易となる。

（５）挿入孔３３ａに挿入される開口部１３ａが、挿入孔３３ａの周方向全体わたって配置される環状をなしているため、挿入孔３３ａの周方向のいずれの位置において、軟化した熱発泡性基体１２が漏出しようとしたとしても、その漏出を抑制することができる。

（第２の実施形態）
本発明を具体化した第２の実施形態について図４に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、中空構造体の構成が第１の実施形態と異なるため、その中空構造体に対する発泡充填具１１の配置態様を中心に説明する。

本実施形態の中空構造体は、車両用ピラーの内部に配置される。図４（ａ）に示すように、中空構造体４１は、第１挿入孔４３ａの穿設された第１パネル４３と第２挿入孔４４ａの穿設された第２パネル４４とから筒状の中空部４２が形成されている。これら第１挿入孔４３ａ及び第２挿入孔４４ａは対向するように配置されている。収容体１３の有する両開口部１３ａは、各挿入孔４３ａ，４４ａにそれぞれ挿入される。両開口部１３ａは、それぞれ各挿入孔４３ａ，４４ａの周方向全体にわたって配置される。図４（ｂ）に示すように、熱発泡性基体１２が軟化した際には、両開口部１３ａは各挿入孔４３ａ，４４ａとの隙間を狭めるため、その隙間を通じた熱発泡性基体１２の漏出が抑制される。このように発泡充填具１１を本実施形態の中空構造体４１に適用しても、第１の実施形態の（１）〜（４）欄に記載した作用効果が得られる。また、このように収容体１３が配置されることで、各種配線を中空構造体４１の各パネル４３，４４間に貫通させるに際して有効である。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・前記収容体１３には、位置決め部としての凸条１３ｃが形成されているが、この凸条１３ｃは省略してもよい。また、凸条１３ｃを例えば複数の凸部に変更することで位置決め機能を付与してもよい。

・図５に示すように、収容体１３の周壁に内側に凸となる凸条１３ｃを形成してもよい。こうした凸条１３ｃであっても、第１の実施形態の（３）及び（４）欄に記載した作用効果を得ることができる。

・図６に示すように、収容体１３の周壁に段差部を形成してもよい。この場合、両開口部の径寸法は異なる。
・前記収容体１３の開口部１３ａは、挿入孔３３ａ，４３ａ，４４ａの周方向全体にわたって配置される環状をなしているが、挿入孔３３ａ，４３ａ，４４ａの周方向に沿った一部において配置される形状に変更してもよい。例えば、開口部１３ａを、挿入孔３３ａ，４３ａ，４４ａの周方向に沿って配置される複数の突起部から構成することもできる。

・前記保持孔１２ａは円形状に形成されているが、例えば多角形状等の形状に変更することで、保持孔１２ａの内面の一部は収容体１３の周壁と離間して配置されていてもよい。

・前記熱発泡性基体１２は四角形状に形成されているが、例えば柱状等の形状に変更してもよい。
・例えば熱発泡性基体１２に粘着層を設けることで、発泡充填具１１がパネルに固定されるように構成してもよい。

・前記収容体１３は、円筒体１５から形成されているが、例えば板状の弾性体を弾性変形させることで形成してもよい。
・前記発泡充填具１１は、収容体１３を保持孔１２ａに挿入することで形成されているが、例えば収容体１３をインサートしたインサート成形により熱発泡性基体１２を成形することで、発泡充填具１１を形成してもよい。

・前記各実施形態では、発泡充填具１１を車両用ピラーに適用しているが、例えば車両のドア、バンパ等を構成する車両用中空構造体に適用してもよい。また、鉄道用、船舶用、航空機用、建築用等に適用される中空構造体に適用してもよい。

上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）前記開口部の一方が前記挿入孔に挿入されるとともに、前記開口部の他方が前記パネルの中空部側となるパネル面に当接した状態で前記中空部に配置される構成である発泡充填具。

（２）前記中空構造体のパネルには前記挿入孔が一対穿設され、前記一対の開口部が前記一対の挿入孔にそれぞれ挿入された状態で前記中空部に配置される発泡充填具。
（３）前記挿入孔に挿入される前記開口部が、前記挿入孔に緩挿されるように形成されていることを特徴とする発泡充填具。

（４）前記発泡充填具を用いた発泡充填方法であって、前記開口部を前記挿入孔に挿入した状態として前記発泡充填具を前記中空構造体に配置する段階と、前記発泡充填具が配置された中空構造体を加熱する段階とを含み、前記中空構造体を加熱する段階において、前記弾性力により前記収容体を拡径させるとともに前記開口部を前記挿入孔に当接させる発泡充填方法。

（ａ）は第１の実施形態の発泡充填具を示す分解斜視図、（ｂ）は発泡充填具を示す斜視図。 円筒体を示す斜視図。 （ａ）は発泡充填具が中空構造体に配置された状態を示す断面図、（ｂ）は熱発泡性基体が軟化した状態を模式的に示す断面図、（ｃ）は発泡体が充填された中空構造体を示す断面図。 （ａ）は第２の実施形態の発泡充填具が中空構造体に配置された状態を示す断面図、（ｂ）は熱発泡性基体が軟化した状態を模式的に示す断面図。 発泡充填具の変更例を示す断面図。 発泡充填具の変更例を示す断面図。

符号の説明

１１…発泡充填具、１２…熱発泡性基体、１２ａ…保持孔、１３…収容体、１３ａ…開口部、１３ｂ…端部、１３ｃ…凸条、１４…発泡体、１５…円筒体、３１，４１…中空構造体、３２，４２…中空部、３３…パネル、３３ａ…挿入孔、４３…第１パネル、４３ａ…第１挿入孔、４４…第２パネル、４４ａ…第２挿入孔。

Claims (4)

1. 中空構造体の中空部に発泡体を形成する熱発泡性基体と、前記中空部を形成するパネルに穿設された円形状の挿入孔を通じて同中空部に挿入される部材を収容する収容体とを備える発泡充填具において、
   前記熱発泡性基体は、前記収容体を保持する保持孔を有し、
   前記収容体は、一対の開口部を有する円筒状をなし、それら開口部の少なくとも一方は前記挿入孔に挿入可能であり、前記収容体の周壁は、周方向において不連続となる端部を有し、前記周壁を重ね合わせた状態で生じた弾性力が前記保持孔へ作用した状態で前記収容体は前記保持孔に保持されていることを特徴とする発泡充填具。
2. 前記収容体は、前記端部の離間した円筒体を弾性変形させることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の発泡充填具。
3. 前記収容体には、前記保持孔に位置決めする位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡充填具。
4. 前記挿入孔に挿入される開口部が、同挿入孔の周方向全体わたって配置される環状をなすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発泡充填具。

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