JP5655560B2 - 発泡補強部材が配設された中空構造物及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、中空状に形成された中空本体を備え、該中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物、特に、中空構造物の内面に沿う板状の接着面部が発泡成形される発泡補強部材が配設された中空構造物及びその製造方法に関する。

自動車等の車両における車体の一部を構成するサイドシルやピラーなどの車体構成部材は一般に、金属製の板状素材を中空状に形成した中空本体を備えて構成されている。また、車体構成部材として、中空状に形成した中空本体に該中空本体の内部に樹脂製の補強部材を発泡接着剤によって取り付けたものも知られている。

例えば特許文献１には、ピラーなどの金属製の中空本体の中空部に該中空部を横断面において複数の分割室に仕切る仕切り壁を有する樹脂製の補強部材を配設するとともに少なくとも１つの分割室に発泡接着剤を配設し、この発泡接着剤を発泡させることによって補強部材を中空本体に結合させるようにしたものが開示されている。

このように、中空本体の内部に配設させる補強部材を樹脂製とすることで、金属製の補強部材を配設させる場合に比べて重量の増加を抑制することができるものの、補強部材によって重量の増加を招くこととなるので、車体構成部材として用いる中空構造物においては、重量の増加を抑制しつつ中空本体に内蔵した樹脂製の補強部材の補強効果を効果的に高めることが求められている。

これに対し、樹脂に発泡剤を含有させた発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させて発泡性樹脂の発泡を促進させる所謂コアバック法（例えば特許文献２参照）を用いて成形した発泡性樹脂からなる補強部材を使用することにより、重量の増加を抑制しつつ補強部材の補強効果を効果的に高めることができると考えられる。

特開２００１−１９１９４９号公報 特開２００９−２４１５３７号公報

ところで、中空本体の内部に発泡接着剤を介して補強部材が配設された中空構造物において、補強部材の外周面を中空本体の内面に沿う板状の周壁部によって形成するとともに、この周壁部をコアバック法を用いて成形し、かかる補強部材を中空本体の内部に発泡接着剤を用いて取り付ける場合、補強部材の周壁部にシート状の発泡接着剤を設け、この補強部材を中空本体の内部に配設した後に、発泡接着剤を発泡させて補強部材を中空本体に接着結合させることが考えられる。

しかしながら、コアバック法を用いて発泡性樹脂の発泡を促進させた発泡性樹脂からなる補強部材（発泡補強部材）を成形する場合、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させても、キャビティの容積を拡大する方向に移動させた成形型のキャビティ対向面の端部において該成形型の移動に完全に追従して発泡性樹脂が発泡成形されず、発泡成形された部分の端部において補強部材が所定形状に成形されないことがある。

補強部材の周壁部をコアバック法を用いて成形する場合、周壁部を複数の部分に分割して、分割された部分ごとに可動コアを用いて発泡成形させることが行われるが、この場合、可動コアのキャビティ対向面の端部において該可動コアの移動に追従して発泡性樹脂が発泡成形されず、可動コアによって成形される周壁部の一部である中空本体との接着面部の端部において所定形状に成形されないことがある。

そして、このように、中空本体との接着面部の端部が所定形状に成形されない補強部材に所定厚さを有するシート状の発泡接着剤を設けて中空本体の内部に配設した後に、発泡接着剤を発泡させて補強部材を中空本体に接着結合させると、発泡接着剤は、発泡倍率が補強部材の接着面部の端部に設けられた部分では該接着面部の中央部に設けられた部分に比して高くなって補強部材と中空本体との結合強度が弱くなり、中空構造物への補強部材の補強効果が低下する畏れがある。

図５は、発泡補強部材が発泡接着剤を介して取り付けられたサイドシルの断面図である。図５に示すように、上面部１０１、下面部１０２及び両側の側面部１０３、１０４によって略矩形中空状に形成された中空本体１０７を備え、該中空本体１０７の内部に中空本体１０７を横切る方向に延びる板状の隔壁部１１５と該隔壁部１１５に結合され該隔壁部１１５の周囲を覆う板状の周壁部１１６とを備えた発泡補強部材１１０が発泡接着剤１０５を介して接着結合され、発泡補強部材１１０の中空本体１０７との接着面部である周壁部１１６が発泡成形された中空構造物としてのサイドシル１００を製造する場合、先ず、発泡補強部材１１０と中空本体１０７とが別々に所定形状に成形される。

なお、図５に示す発泡補強部材１１０では、中空本体１０７と接着結合される周壁部１１６は、中空本体１０７の上面部１０１、下面部１０２及び両側の側面部１０３、１０４に略平行に設けられ該面部にそれぞれ接着結合される中空本体１０７との接着面部である上面部１１１、下面部１１２及び両側の側面部１１３、１１４を備えている。また、図５及び後述する図６から図８では、発泡補強部材１１０の周壁部１１６の内面を破線Ｌ１で示し、発泡補強部材１１０の周壁部１１６の発泡前の状態を二点鎖線Ｌ２で示している。

図６は、中空本体との接着面部が発泡成形された発泡補強部材の成形方法を説明するための説明図であり、図６では、発泡補強部材を射出成形によって成形するための成形型の断面図を示している。図６に示すように、発泡補強部材１１０を成形する際には、発泡補強部材１１０の形状に応じて略矩形中空状に形成されたキャビティＳ１を有する成形型１２０を用いて成形され、成形型１２０は、上下左右４つの可動コア１２１、１２２、１２３、１２４とこれら可動コア１２１、１２２、１２３、１２４の間に配設される固定コア１２５、１２６、１２７、１２８とを備えて構成されている。

また、成形型１２０は、これら可動コア１２１、１２２、１２３、１２４及び固定コア１２５、１２６、１２７、１２８の図面の表面及び裏面に、図示しない固定型及び可動型を備え、該固定型及び可動型はそれぞれ、キャビティＳ１の一部を形成するキャビティ対向面を備えている。

そして、発泡性樹脂１１１ａを注入する図示しない注入手段によって成形型１２０のキャビティＳ１に発泡性樹脂１１１ａを充填した後に、成形型１２０の可動コア１２１、１２２、１２３、１２４をそれぞれキャビティＳ１の容積を拡大する方向に成形型１２０の外方側へ移動させると、可動コア１２１、１２２、１２３、１２４の移動に伴って発泡性樹脂１１１ａの発泡が促進されて発泡成形され、中空本体１０７と接着結合される接着面部である周壁部１１６が発泡成形された発泡補強部材１１０が成形される。

図７は、図６のＡ部において成形型の可動コアが移動した状態を示す断面図である。図７に示すように、発泡性樹脂１１１ａの充填後、図７において左側の可動コア１２３を成形型１２０の外方側（図７において左側）へ移動させると、発泡性樹脂１１１ａは可動コア１２３の移動に伴って成形型１２０の外方側へ発泡成形されることとなるが、可動コア１２３のキャビティ対向面１２３ａの端部１２３ｂでは発泡性樹脂１１１ａが可動コア１２３の移動に完全に追従せずに、可動コア１２３のキャビティ対向面１２３ａの中央部１２３ｃに比してコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形されることがある。

図６において上側の可動コア１２１、下側の可動コア１２２及び右側の可動コア１２４についても同様に、可動コア１２１、１２２、１２４のキャビティ対向面の端部では発泡性樹脂１１１ａが可動コア１２１、１２２、１２４の移動に完全に追従せずに、可動コア１２１、１２２、１２４のキャビティ対向面の中央部に比してコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形されることがある。

このように、発泡補強部材１１０の周壁部１１６がコアバック法を用いて発泡成形された発泡補強部材１１０を成形した後、中空本体１０７の内部に発泡補強部材１１０が配設されたサイドシル１００を製造するために、発泡補強部材１１０を別途所定形状に成形した金属製の略矩形中空状の中空本体１０７の内部に配設するとともに発泡補強部材１１０の周壁部１１６に所定厚さを有するシート状の発泡接着剤１０５を設けて、その後に発泡接着剤１０５を発泡させる。

図８は、発泡接着剤の発泡前後の状態を示す図であり、図８では、図５のＢ部に対応する部分について示している。図８（ａ）に示すように、発泡補強部材１１０の周壁部１１６に所定厚さを有するシート状の発泡接着剤１０５を設けた後に、発泡接着剤１０５を発泡させると、図８（ｂ）に示すように、中空本体１０７の内部に発泡補強部材１１０が発泡接着剤１０５を介して接着結合されたサイドシル１００が製造されることとなるが、発泡接着剤１０５は、発泡倍率が発泡補強部材１１０の周壁部１１６においてコアバックに伴って増加する厚さが薄く成形された部分である中空本体１０７との接着面部の端部に設けられた部分で高くなってしまうこととなる。

図８（ａ）に示すように、中空本体１０７と発泡補強部材１１０の周壁部１１６との間隙がＤ１に設定され、厚さｔ１を有する発泡接着剤１０５が該周壁部１１６に設けられる場合、発泡補強部材１１０の周壁部１１６が所定形状に成形された部分である中空本体１０７との接着面部の中央部に設けられる発泡接着剤１０５ａは発泡後に符号１０５ａ’に示すように発泡される一方、発泡補強部材１１０の周壁部１１６が薄く成形された部分である中空本体１０７との接着面部の端部に設けられる発泡接着剤１０５ｂは発泡後に符号１０５ｂ’に示すように発泡され、発泡接着剤１０５は、発泡補強部材１１０の周壁部１１６においてコアバックに伴って増加する厚さが薄く成形された部分を含む発泡補強部材１１０の角部１００ａに設けられる部分において、発泡倍率が高くなってしまうこととなる。

このように、中空本体との接着面部が発泡成形された発泡補強部材において、補強部材の接着面部の端部が所定形状に成形されない場合に、該補強部材を中空本体の内部に配設するとともに該補強部材の接着面部と中空本体との間に発泡接着剤を設けて、その後に発泡接着剤を発泡させて接着結合させると、発泡接着剤は、発泡倍率が補強部材の接着面部の端部に設けられた部分では該接着面部の中央部に設けられた部分に比して高くなって補強部材と中空本体との結合強度が弱くなり、中空構造物への補強部材による補強効果が低下する畏れがある。

そこで、この発明は、中空構造物への補強部材の補強効果を中空構造物の断面において略均一化させ、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において中空構造物への補強部材の補強効果が低下することを抑制することができる発泡補強部材が配設された中空構造物及びその製造方法を提供することを目的とする。

このため、本願の請求項１に係る発明は、中空状に形成される中空本体を備え、該中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物であって、発泡補強部材は、中空本体の内面に沿う板状の接着面部を備え、該接着面部は、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させることによって発泡成形されるとともに、発泡接着剤の発泡倍率が発泡接着剤の他の部分より高い部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚が前記発泡接着剤の他の部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成されている、ことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記接着面部は、該接着面部の端部の板厚が該接着面部の中央部の板厚に比して厚く形成されている、ことを特徴とする。

更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材である、ことを特徴とする。

また更に、本願の請求項４に係る発明は、中空状に形成される中空本体を備え、該中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物の製造方法であって、中空本体の内面に沿う板状の接着面部を備え、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させて前記接着面部が発泡成形された発泡補強部材を準備し、該発泡補強部材を中空本体の内部に配設するとともに該発泡補強部材の接着面部と該中空本体との間に発泡接着剤を設け、その後、該発泡接着剤を発泡させて前記発泡補強部材を前記中空本体と接着結合させると共に、前記発泡補強部材の接着面部は、前記発泡接着剤の発泡倍率が前記発泡接着剤の他の部分より高い部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚が前記発泡接着剤の他の部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成される、ことを特徴とする。

また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材であり、前記発泡接着剤の発泡は、車体の塗装乾燥時の熱によって行われる、ことを特徴とする。

本願の請求項１に係る発泡補強部材が配設された中空構造物によれば、発泡補強部材の接着面部は、発泡接着剤の発泡倍率が発泡接着剤の他の部分より高い部分によって中空本体と接着結合される部分の板厚が発泡接着剤の他の部分によって中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成されていることにより、発泡接着剤の結合強度が弱くなる発泡接着剤の発泡倍率の高い部分に対応する接着面部の板厚を厚くして補強部材の補強効果を高め、中空構造物への補強部材の補強効果を中空構造物の断面において略均一化させ、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において中空構造物への補強部材の補強効果が低下することを抑制することができる。中空構造物に外部から荷重が作用する場合に、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において応力が集中したり局部的に弱くなったりすることを抑制することができる。発泡補強部材の接着面部を発泡成形することにより重量の増加を抑制しつつ接着面部の厚さを厚くして剛性を向上させるようにした発泡補強部材が配設された中空構造物において、前記効果を有効に奏することができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、接着面部は、該接着面部の端部の板厚が該接着面部の中央部の板厚に比して厚く形成されていることにより、発泡補強部材の接着面部を成形するための成形型のキャビティ対向面がキャビティの容積を拡大する方向に移動されることにより該接着面部が発泡成形される発泡補強部材が配設された中空構造物において、前記効果を有効に奏することができる。

更に、本願の請求項３に係る発明によれば、中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材であることにより、車体の重量を抑制しつつ車体の剛性を向上させることができ、前記効果を具体的に実現することができる。

また更に、本願の請求項４に係る発泡補強部材が配設された中空構造物の製造方法によれば、発泡補強部材の接着面部は、発泡接着剤の発泡倍率が発泡接着剤の他の部分より高い部分によって中空本体と接着結合される部分の板厚が発泡接着剤の他の部分によって中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成されることにより、発泡接着剤の結合強度が弱くなる発泡接着剤の発泡倍率の高い部分に対応する接着面部の板厚を厚くして補強部材の補強効果を高め、中空構造物への補強部材の補強効果を中空構造物の断面において略均一化させ、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において中空構造物への補強部材の補強効果が低下することを抑制した中空構造物を製造することができる。発泡補強部材の接着面部を発泡成形することにより重量の増加を抑制しつつ接着面部の厚さを厚くして剛性を向上させるようにした発泡補強部材が配設された中空構造物の製造において、前記効果を有効に奏することができる。

また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材であり、発泡接着剤の発泡は、車体の塗装乾燥時の熱によって行われることにより、発泡接着剤を発泡させるための工程を別途設ける必要がなく、車体の製造時に一般に施される塗装乾燥時に発泡接着剤を発泡させることができるので、既存の製造工程を利用することができ、前記効果をより有効に奏することができる。

本発明の実施形態に係る発泡補強部材が配設された中空構造物を適用したサイドシルを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る発泡補強部材を示す斜視図である。 図１におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったサイドシルの断面図である。 本発明の実施形態に係る発泡補強部材に設けられた発泡接着剤が発泡する前のサイドシルの断面図である。 発泡補強部材が発泡接着剤を介して取り付けられたサイドシルの断面図である。 中空本体との接着面部が発泡成形された発泡補強部材の成形方法を説明するための説明図である。 図６のＡ部において成形型の可動コアが移動した状態を示す断面図である。 発泡接着剤の発泡前後の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る発泡補強部材が配設された中空構造物を適用したサイドシルを示す斜視図であり、図１では、センタピラーとの結合部を含むサイドシルを示している。なお、図１では、サイドシルを構成する中空本体の内部に配設された補強部材を明瞭に図示するために、サイドシルインナ及びサイドシルアウタと、センタピラーインナ及びセンタピラーアウタとを二点鎖線で示し、これを透過状態で示している。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る発泡補強部材が配設された中空構造物を適用したサイドシル１０は、車体の一部を構成する車体構成部材であり、車体下部において車体前後方向に延びるように配設されるとともに、該サイドシル１０に車体上下方向に延びるセンタピラー２０が結合されている。また、サイドシル１０には、センタピラー２０との結合部２５の近傍において該結合部２５の車体前方側及び車体後方側にそれぞれサイドシル１０を補強するための補強部材３０及び４０が配設されている。

サイドシル１０は、中空状に形成される中空本体１７と、該中空本体１７の内部に配設される補強部材３０、４０とを備え、中空本体１７は、車体の内面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルインナ１１と、車体の外面の一部を構成して車体前後方向に延びるサイドシルアウタ１２とによって形成されている。

具体的には、サイドシルインナ１１は、略水平方向に延びる上面部１１ａと、上面部１１ａに対向して上面部１１ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１１ｂと、下面部１１ｂから上面部１１ａまで略垂直方向に延びる側面部１１ｃとを備え、車幅方向内方側（図１では左側である車内側）に側面部１１ｃが膨出するようにして配設されている。

サイドシルインナ１１にはまた、上面部１１ａの車幅方向外方端部に上面部１１ａから上方へ延びる上フランジ部が形成されるとともに、下面部１１ｂの車幅方向外方端部に下面部１１ｂから下方へ延びる下フランジ部が形成され、サイドシルインナ１１は、断面略ハット状に形成されている。

一方、サイドシルアウタ１２は、略水平方向に延びる上面部１２ａと、上面部１２ａに対向して上面部１２ａの下方に位置し、略水平方向に延びる下面部１２ｂと、下面部１２ｂから上面部１２ａまで略垂直方向に延びる側面部１２ｃとを備え、車幅方向外方側（図１では右側である車外側）に側面部１２ｃが膨出するようにして配設されている。

サイドシルアウタ１２もまた、上面部１２ａの車幅方向内方端部に上面部１２ａから上方へ延びる上フランジ部が形成されるとともに、下面部１２ｂの車幅方向内方端部に下方へ延びる下フランジ部が形成され、サイドシルアウタ１２は、断面ハット状に形成されている。

そして、サイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２とは、上フランジ部及び下フランジ部どうしが接合され、これによって中空本体１７が中空状に形成されている。なお、サイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２とはそれぞれ、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して形成され、サイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２とは、例えばスポット溶接などを用いて接合される。

このようにして形成される中空本体１７には、サイドシルインナ１１の上面部１１ａ及び側面部１１ｃによってそれらの間に角部１１ｄが形成され、サイドシルインナ１１の下面部１１ｂ及び側面部１１ｃによってそれらの間に角部１１ｅが形成され、サイドシルアウタ１２の上面部１２ａ及び側面部１２ｃによってそれらの間に角部１２ｄが形成され、サイドシルアウタ１２の下面部１２ｂ及び側面部１２ｃによってそれらの間に角部１２ｅが形成され、中空本体１７は略矩形閉断面状に形成されている。

なお、以下では、適宜、サイドシルインナ１１の側面部１１ｃを中空本体１７の車幅方向内方側の側面部である内側面部１１ｃとして表し、サイドシルアウタ１２の側面部１２ｃを中空本体１７の車幅方向外方側の側面部である外側面部１２ｃとして表し、サイドシルインナ１１の上面部１１ａ、サイドシルアウタ１２の上面部１２ａを中空本体１７の上面部１１ａ、１２ａとして表し、サイドシルインナ１１の下面部１１ｂ、サイドシルアウタ１２の下面部１２ｂを中空本体１７の下面部１１ｂ、１２ｂとして表す。

また、サイドシル１０に結合されるセンタピラー２０は、車体の内面の一部を構成して車体上下方向に延びるセンタピラーインナ２１と、車体の外面の一部を構成して車体上下方向に延びるセンタピラーアウタ２２とによって中空状に形成され、サイドシル１０との結合部２５において、センタピラーインナ２１がサイドシルインナ１１と一体的に形成されるとともにセンタピラーアウタ２２がサイドシルアウタ１２と一体的に形成されている。

図２は、本発明の実施形態に係る発泡補強部材を示す斜視図、図３は、図１におけるＹ３ａ−Ｙ３ａ線及びＹ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったサイドシルの断面図であり、図３（ａ）は、Ｙ３ａ−Ｙ３ａ線に沿ったサイドシルの断面図、図３（ｂ）は、Ｙ３ｂ−Ｙ３ｂ線に沿ったサイドシルの断面図である。なお、図２及び図３並びに後述する図４では、発泡補強部材の周壁部の内面を破線Ｌ１１で示し、発泡補強部材の周壁部の発泡前の状態を二点鎖線Ｌ１２で示している。

サイドシル１０のセンタピラー２０との結合部２５の車体前方側に配設される発泡補強部材３０と、サイドシル１０のセンタピラー２０との結合部２５の車体後方側に配設される発泡補強部材４０とは同様に構成されて同様に成形されるので、以下では、発泡補強部材３０についてのみ説明する。

サイドシル１０を構成する中空本体１７の内部に配設される発泡補強部材３０は、図２及び図３に示すように、中空本体１７を横切る方向に延び、中空本体１７の内部を車体前後方向に区切る板状の隔壁部３５と、該隔壁部３５に結合され該隔壁部３５の周囲を覆い、中空本体１７の内面に沿って延びる板状の周壁部３６とを備えている。

隔壁部３５は、図３に示すように、中空本体１７の内面形状に対応した外形形状を有し、中空本体１７の長手方向と直交する直交断面方向に延びるように形成されている。隔壁部３５にはまた、隔壁部３５から該隔壁部３５と略直交する方向に延びる複数の板状のリブ３７が設けられている。

周壁部３６もまた、中空本体１７の内面形状に対応した外形形状を有し、該周壁部３６は、中空本体１７の上面部１１ａ、１２ａ、下面部１１ｂ、１２ｂ、内側面部１１ｃ及び外側面部１２ｃにそれぞれ発泡性接着剤１５を介して接着結合される中空本体１７との接着面部である上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４を備えて略矩形閉断面状に形成されている。

発泡補強部材３０では、周壁部３６はまた、上面部３１と内側面部３３、下面部３２と内側面部３３、上面部３１と外側面部３４、下面部３２と外側面部３４によってそれぞれ形成される角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの内面が発泡補強部材３０の内方側に設けられ、上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の端部では上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の中央部に比して厚く形成されている。

この発泡補強部材３０は、リブ３７が設けられると共に角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ内面が発泡補強部材３０の内方側に設けられること以外は、前述した発泡補強部材１１０と同様に構成され、発泡補強部材１１０と同様に射出成形によって成形され、発泡補強部材３０の外面形状に応じて略矩形中空状に形成されたキャビティを有する成形型を用い、発泡性樹脂を該成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に該成形型の外方側へ移動させて、中空本体１７との接着面部である周壁部３６が発泡成形されて成形される。

このようにして成形される発泡補強部材３０では、前述した発泡補強部材１１０と同様に、キャビティの容積を拡大する方向に移動させた成形型のキャビティ対向面の端部では発泡性樹脂が該成形型の移動に完全に追従せずに、該成形型のキャビティ対向面の中央部に比してコアバックに伴って増加する厚さ（二点鎖線Ｌ１２で示す位置からの厚さ）が薄く成形されることとなる。

図２に示すように、発泡補強部材３０の周壁部３６を構成する内側面部３３について、内側面部３３の端部３３ａでは、内側面部３３の中央部３３ｂに比べてコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって発泡成形されることとなる。発泡補強部材３０の周壁部３６を構成する上面部３１、下面部３２及び外側面部３４についても同様に、上面部３１、下面部３２及び外側面部３４の端部では、上面部３１、下面部３２及び外側面部３４の中央部に比べてコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって発泡成形されることとなる。

サイドシル１０では、このようにして成形される発泡補強部材３０の周壁部３６が中空本体１７の発泡補強部材３０との接着面部と略平行になるように、具体的には発泡補強部材３０の周壁部３６を構成する上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４がそれぞれ中空本体１７の上面部１１ａ、１２ａ、下面部１１ｂ、１２ｂ及び両側の側面部１１ｃ、１２ｃと所定の間隙を有して略平行になるように中空本体１７の内部に発泡補強部材３０が配設され、発泡性接着剤１５を介して中空本体１７と発泡補強部材３０とが接着結合される。

これにより、サイドシル１０ではまた、発泡補強部材３０が、隣接する２つの接着面部、具体的には上面部３１と内側面部３３、下面部３２と内側面部３３、上面部３１と外側面部３４、下面部３２と外側面部３４を備えるとともに、中空本体１７が、発泡補強部材３０の隣接する２つの接着面部にそれぞれ接着結合される隣接する２つの接着面部、具体的には上面部１１ａ、１２ａと内側面部１１ｃ、下面部１１ｂ、１２ｂと内側面部１１ｃ、上面部１１ａ、１２ａと外側面部１２ｃ、下面部１１ｂ、１２ｂと外側面部１２ｃとを備え、発泡補強部材３０の２つの接着面部によって形成される角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと中空本体１７の２つの接着面部によって形成される角部１１ｄ、１１ｅ、１２ｄ、１２ｅとが接着結合される。

このようにして構成される発泡補強部材３０が中空本体１７の内部に配設されたサイドシル１０を製造する場合、先ず、別々に所定形状に成形した発泡補強部材３０と中空本体１７とを準備する。前述したように、中空本体１７は、サイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２とがそれぞれ、鋼板などの金属製の板状素材をプレス加工して所定形状に成形される一方、発泡補強部材３０は、発泡補強部材３０の形状に応じて略矩形閉断面状に形成されたキャビティを有する成形型を用い、発泡性樹脂を該成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に該成形型の外方側へ移動させて、中空本体１７との接着面部である周壁部３６が発泡成形されて所定形状に成形される。

発泡補強部材３０を成形するための成形型は、成形型１２０と同様に、発泡補強部材３０の周壁部３６を構成する上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４がそれぞれ発泡成形されるように上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４を成形するためのキャビティ対向面を有する上下左右４つの可動コアとこれら可動コアの間に配設される４つの固定コアとを備えて構成されている。

また、発泡補強部材３０を成形するための成形型は、成形型１２０と同様に、上下左右４つの可動コア及びこれら可動コアの間に配設される４つの固定コアの両側に設けられる固定型及び可動型を備えているが、該固定型及び可動型のキャビティ対向面は、図２及び図３に示す発泡補強部材３０の形状に対応して形成されている。

そして、前記成形型のキャビティに発泡性樹脂を充填した後に４つの可動コアをそれぞれキャビティの容積を拡大する方向に成形型の外方側へ移動させると、可動コアの移動に伴って発泡性樹脂の発泡が促進されて発泡成形され、サイドシル１０と接着結合されるサイドシル１０との接着面部である周壁部３６が発泡成形された発泡補強部材３０が成形される。

前述したように、可動コアを成形型の外方側へ移動させると、可動コアのキャビティ対向面の端部では発泡性樹脂が可動コアの移動に完全に追従せずに、可動コアのキャビティ対向面の中央部に比してコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形されることとなる。

本実施形態では、発泡補強部材３０の上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４がそれぞれ可動コアを用いて発泡成形され、上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４の端部において上面部３１、下面部３２及び両側の側面部３３、３４の中央部に比べてそれぞれコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形され、発泡補強部材３０の角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄではコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形されることとなる。

そして、中空本体１７の内部に発泡補強部材３０が配設されたサイドシル１０を製造するために、発泡補強部材３０の周壁部３６に所定の厚さを有するシート状の発泡性樹脂１５を設けた後に、発泡補強部材３０を中空本体１７と所定の間隙を有するようにサイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２との間の所定位置に配設した状態でサイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１２とを接合し、発泡補強部材３０を中空本体１７の内部に配設するとともに発泡補強部材３０の中空本体１７との接着面部である周壁部３６と中空本体１７との間にシート状の発泡接着剤１５を設ける。なお、発泡補強部材３０は、図示しないクリップ等を用いて中空本体１７の内部の所定位置に保持することができるようになっている。

図４は、本発明の実施形態に係る発泡補強部材に設けられた発泡接着剤が発泡する前のサイドシルの断面図であり、図４（ａ）は、図３（ａ）に示す断面において発泡接着剤が発泡する前の状態を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ部を拡大して示している。なお、図４（ｂ）は、前述した図８（ａ）に対応する断面について示している。

図４に示すように、発泡補強部材３０の周壁部３６に所定厚さを有するシート状の発泡接着剤１５を設けた後に、サイドシル１０を備えた車体には防錆処理として電着塗装が施される。サイドシル１０では、この車体の電着塗装の乾燥時の熱によって発泡接着剤１５が発泡され、中空本体１７と発泡補強部材３０とが発泡接着剤１５を介して接着結合されたサイドシル１０が製造される。なお、電着塗装の乾燥は、例えば１５０〜１７０℃の温度に３０分保持することにより行われる。

このように、発泡接着剤１５の発泡は、車体の塗装乾燥時の熱によって行われることにより、発泡接着剤１５を発泡させるための工程を別途設ける必要がなく、車体の製造時に一般に施される塗装乾燥時に発泡接着剤１５を発泡させることができるので、既存の製造工程を利用することができる。

前述したように、発泡接着剤１５が発泡されると、発泡接着剤１５は、発泡補強部材３０の周壁部３６のコアバックに伴って増加する厚さが薄くなって成形された部分３３ａに設けられた部分（図４（ｂ）の符号１５ｂで示す部分）では発泡補強部材３０の周壁部３６のコアバックに伴って増加する厚さが所定厚さに成形された部分３３ｂに設けられた部分（図４（ｂ）の符号１５ａで示す部分）に比して発泡倍率が高くなってしまうこととなる。

発泡補強部材３０では、発泡接着剤１５は、発泡補強部材３０の上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の端部３３ａに設けられた部分では、該上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の中央部３３ｂに設けられた部分に比して発泡倍率が高くなり、発泡補強部材３０の角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに設けられる部分で発泡倍率が高くなってしまうこととなる。

しかしながら、サイドシル１０では、発泡補強部材３０の中空本体１７との接着面部である上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４は、該接着面部の端部の板厚が該接着面部の中央部の板厚に比して厚く形成され、発泡接着剤１５の発泡倍率が発泡接着剤１５の他の部分より高い部分によって中空本体１７と接着結合される部分、すなわち上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の端部の板厚が発泡接着剤１５の他の部分によって中空本体１７と接着結合される部分、すなわち上面部３１、下面部３２、内側面部３３及び外側面部３４の中央部の板厚に比して厚く形成されている。

これにより、発泡接着剤１５の結合強度が弱くなる発泡接着剤１５の発泡倍率の高い部分に対応する接着面部の板厚を厚くして補強部材３０の補強効果を高め、サイドシル１０への補強部材３０の補強効果をサイドシル１０の断面において略均一化させることができ、発泡接着剤１５の発泡倍率の高い部分においてサイドシル１０への補強部材３０の補強効果が低下することを抑制することができる。

また、発泡補強部材３０の隣接する２つの接着面部によって形成される角部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと中空本体１７の隣接する２つの接着面部によって形成される角部１１ｄ、１１ｅ、１２ｄ、１２ｅとが接着結合されることにより、中空本体１７の角部１１ｄ、１１ｅ、１２ｄ、１２ｅを効果的に補強したサイドシル１０を製造することができる。例えば側突時に、サイドシル１０に外部から荷重が作用する際に、中空本体１７の角部１１ｄ、１１ｅ、１２ｄ、１２ｅを効果的に補強することができ、中空本体１７の断面変形を効果的に抑制することができる。

本実施形態では、発泡補強部材３０について、周壁部３６がコアバック法を用いて発泡成形されているが、隔壁部３５についても同様にコアバック法を用いて発泡成形し、該隔壁部３５の板厚を厚くすることが可能である。かかる場合には、重量の増加を抑制しつつ発泡補強部材の強度及び剛性を向上させることができ、補強部材の補強効果をさらに効果的に高めることができる。

また、本実施形態では、中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物をサイドシルに適用した場合について記載しているが、例えばセンタピラーなどのその他の車体構成部材にも適用することができる。また、車体構成部材に限らず、中空本体１７との接着面部が発泡成形されてなる発泡補強部材が発泡接着剤を介して接着結合されるその他の中空構造物にも適用することができる。

なお、本実施形態では、これに限定するものではないが、発泡性樹脂に用いる樹脂として、ＰＰ樹脂、ＰＡ６樹脂、ＰＡ６６樹脂、ＭＸＤ樹脂などの樹脂を用いることができ、該樹脂にフィラーとしてガラス繊維、炭素繊維、タルクなどを含有させるようにしてもよい。例えば、発泡性樹脂として、３０重量％ガラス繊維を含有させたポリアミド６樹脂である商品名：Ｔ−４０２（東洋紡績株式会社製）を用いることができる。また、発泡性樹脂に用いる発泡剤としては、超臨界状態にした二酸化炭素又は窒素等の不活性ガスを用いることができ、その他の物理発泡剤、あるいは化学発泡剤を使用することも可能である。

一方、発泡接着剤としては、エポキシ樹脂やウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができ、該樹脂にフィラーとして無機系のガラス繊維、炭酸カルシウム、タルク、クレーなど、有機系フィラーのパルプ繊維や木粉などを含有させるようにしてもよい。例えば、発泡接着剤として、商品名：Ｌ−５５２０（エルアンドエル・プロダクツ社製）を用いることができる。また、発泡接着剤に用いる発泡剤としては、超臨界状態にした二酸化炭素又は窒素等の不活性ガスを用いることができ、その他の物理発泡剤、あるいは化学発泡剤を使用することも可能である。

また、発泡補強部材３０に設けられる発泡接着剤１５は、発泡補強部材３０と同様に射出成形によってシート状に成形することができる。例えば、発泡補強部材３０を成形した後に、別の成形装置の成形型に発泡補強部材３０をインサートし、発泡補強部材３０の外周にシート状の発泡接着剤１５を射出成形によって成形することができる。また、発泡補強部材３０を成形するための成形型において発泡補強部材３０を成形した後に該成形型を所定厚み開き、その隙間に発泡接着剤１５を射出成形によって成形する、所謂二重成形（二色成形）によって発泡接着剤１５をシート状に成形することも可能である。

このように、本実施形態に係る発泡補強部材３０が配設された中空構造物１０では、発泡補強部材３０は、中空本体１７の内面に沿う板状の接着面部３１、３２、３３、３４を備え、該接着面部３１、３２、３３、３４は、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させることによって発泡成形されるとともに、発泡接着剤１５の発泡倍率が発泡接着剤１５の他の部分より高い部分によって中空本体１７と接着結合される部分の板厚が発泡接着剤１５の他の部分によって中空本体１７と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成される。

これにより、発泡接着剤の結合強度が弱くなる発泡接着剤の発泡倍率の高い部分に対応する接着面部の板厚を厚くして補強部材の補強効果を高め、中空構造物への補強部材の補強効果を中空構造物の断面において略均一化させ、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において中空構造物への補強部材の補強効果が低下することを抑制することができる。中空構造物に外部から荷重が作用する場合に、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において応力が集中したり局部的に弱くなったりすることを抑制することができる。発泡補強部材の接着面部を発泡成形することにより重量の増加を抑制しつつ接着面部の厚さを厚くして剛性を向上させるようにした発泡補強部材が配設された中空構造物において、前記効果を有効に奏することができる。

また、接着面部３１、３２、３３、３４は、該接着面部３１、３２、３３、３４の端部の板厚が該接着面部３１、３２、３３、３４の中央部の板厚に比して厚く形成されていることにより、発泡補強部材の接着面部を成形するための成形型のキャビティ対向面がキャビティの容積を拡大する方向に移動されることにより該接着面部が発泡成形された発泡補強部材が配設された中空構造物において、前記効果を有効に奏することができる。

更に、中空構造物１０は、車体の一部を構成する車体構成部材であることにより、車体の重量を抑制しつつ車体の剛性を向上させることができ、前記効果を具体的に実現することができる。

なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、中空構造物への補強部材の補強効果を中空構造物の断面において略均一化させ、発泡接着剤の発泡倍率の高い部分において中空構造物への補強部材の補強効果が低下することを抑制することができる中空構造物を提供することができ、例えばサイドシルなどの車体構成部材に有効に適用可能である。

１０、１００ サイドシル
１５、１０５ 発泡接着剤
１７、１０７ 中空本体
３０、１１０ 発泡補強部材
３６、１１６ 周壁部
１２０ 成形型
Ｓ１ キャビティ

Claims (5)

1. 中空状に形成される中空本体を備え、該中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物であって、
   発泡補強部材は、中空本体の内面に沿う板状の接着面部を備え、
   該接着面部は、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させることによって発泡成形されるとともに、発泡接着剤の発泡倍率が発泡接着剤の他の部分より高い部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚が前記発泡接着剤の他の部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成されている、
   ことを特徴とする発泡補強部材が配設された中空構造物。
2. 前記接着面部は、該接着面部の端部の板厚が該接着面部の中央部の板厚に比して厚く形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の発泡補強部材が配設された中空構造物。
3. 前記中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡補強部材が配設された中空構造物。
4. 中空状に形成される中空本体を備え、該中空本体の内部に発泡接着剤を介して接着結合される発泡補強部材が配設された中空構造物の製造方法であって、
   中空本体の内面に沿う板状の接着面部を備え、発泡性樹脂を成形型のキャビティ内に注入した後に該成形型の少なくとも一部をキャビティの容積を拡大する方向に移動させて前記接着面部が発泡成形された発泡補強部材を準備し、
   該発泡補強部材を中空本体の内部に配設するとともに該発泡補強部材の接着面部と該中空本体との間に発泡接着剤を設け、
   その後、該発泡接着剤を発泡させて前記発泡補強部材を前記中空本体と接着結合させると共に、
   前記発泡補強部材の接着面部は、前記発泡接着剤の発泡倍率が前記発泡接着剤の他の部分より高い部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚が前記発泡接着剤の他の部分によって前記中空本体と接着結合される部分の板厚に比して厚く形成される、
   ことを特徴とする発泡補強部材が配設された中空構造物の製造方法。
5. 前記中空構造物は、車体の一部を構成する車体構成部材であり、
   前記発泡接着剤の発泡は、車体の塗装乾燥時の熱によって行われる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の発泡補強部材が配設された中空構造物の製造方法。

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