JP5739122B2 - 垂直面上に結合材を有する構造補強材 - Google Patents

Description

構造補強材は、様々な製品において構造的補助を供給するため、または騒音及び／または振動を軽減するために様々な産業で使用される。例えば自動車産業では、補強材は、車両のビーム、ピラー、レール、ノードまたはルーフを補強するために使われてもよい。公知の補強材は、剛性キャリア部材及び、キャリアの外面上の所定の箇所に配置された構造発泡体または構造用接着剤（まとめて「結合材」）を一般的に含む。キャリアは金属、プラスチック、ガラス充填または金属ハイブリッドプラスチック、或いはプラスチックハイブリッドファイバーマットまたはプラスチックから作られることがある。結合材は一般的に、補強材が製造される時は膨張していない状態であるが、熱などの活性化因子に応じて膨張して、構造部材の面に結合する。自動車関係では、活性化熱は車両が塗装ブースを通る工程おいて通常与えられる。

いくつかの公知の補強材形態が、図１Ａ〜図１Ｃで示される。各図１Ａ〜図１Ｃは、チャンネル１２の内側に配置された補強材１９断面端面図である。補強材１０はキャリア部材１４及び所定の箇所に配置された結合材１６を含む。各実施形態において、結合材１６は、キャリア部材１４の長さに沿って延在するキャリア１４の長手外側壁に配置される。特に、これらの実施形態では、構造部材１２または補強材１０の長手軸にほぼ垂直なキャリアのどの面にも結合材が配置されていない。

本発明者は、キャリアに適用する結合材の改善された構成を有する補強材を開発し、結果的に補強材の性能を向上させた。

構造部材に取り付けるための補強材が開示されている。補強材は、少なくとも第１面及び第２面を有する剛性キャリアを含む。第１面は前記第２面に対しほぼ垂直である。結合材は前記第１面及び前記第２面の両方に配置される。補強材は、構造部材に取り付けられる時、結合材が構造部材の長手軸にほぼ平行な構造部材の面と、構造部材の長手軸にほぼ垂直な面とのそれぞれに結合するように構成される。

下記の例示的な図面の詳細な説明から前述の説明がより完全に理解できるだろう。

公知の補強材の断面図である。 公知の補強材の断面図である。 公知の補強材の断面図である。 1つの例示的な実施形態に対する補強材の図である。 例となる構造部材を示す図である。 外側パネルを１つ外した図３の構造部材を示す図である。 構造部材のブラケットに取り付けられた図２の補強材を分離して示す図である。 図２、図４及び５図で示めす補強材の断面図である。 構造部材の内側に配置された２つの補強材を有する第2実施形態の斜視図である。 図７で示す補強材配置の断面図である。 構造部材の他の実施形態の斜視図である。 パネルの１つを外して、構造部材の内側に位置した補強材を示す図９の構造部材を示す図である。 図１０の補強材を分離して示す図である。 図１１の補強材の断面図である。

改善された補強材について説明する。補強材は、剛性キャリア部材及び、キャリア部材の外面上の所定の箇所に配置される構造発泡体または構造用接着剤（まとめて「結合材」）を含む。キャリア部材は、金属、プラスチック、ガラス充填または金属ハイブリッドプラスチック、或いはプラスチックハイブリッドファイバーマットまたはプラスチックから作られることがある。結合材は一般的に、補強材を組み立てる時には、膨張していない状態（構造発泡体の場合）または適応性がある未硬化状態（接着剤の場合）であるが、組立工程中に膨張し、そして硬化するまたは圧縮され、且つ熱などの活性化因子に応じて硬化するように構成される。自動車関係では、活性化熱は車両が塗装ブースを通る工程おいて通常与えられる。補強材は、例えば自動車の支柱(column)、溝(channel)またはピラーなどのような構造部材の開口した空洞部の中に取り付けられるものである。結合材は互いに垂直なキャリアの少なくとも２つの面に塗布される。第1面は、構造部材の長手軸にほぼ平行に取り付けられるように構成される。第２面は、構造部材の長手軸にほぼ垂直に取り付けられるよう構成される。結合材は構造部材の垂直な面に結合するように構成される。本特許の目的において、「ほぼ垂直」とは構造部材の主長手軸に対する角度を、好ましくは約９０度で形成すること意味するが、６０度または４５度程度に小さくても、また１２０度または１３５度程度に大きくてもよい。

図２は補強材２２の実施形態を示す。補強材２２は、キャリア２４と、少なくとも互いにほぼ垂直な第１面２６及び第２面２８の両方に配置された結合材と、を含む。補強材２２はキャリア２４の他の面にも同様に結合材を有してもよい。補強材２２はまた、補強材２２を構造部材のパネルに機械的に取り付けるために使用できる機械的接合材２５を含んでもよい。

図３〜図６は、結合材の活性化前の構造部材に取り付けられた補強材２２を、まとめて示す。図３は構造部材２０の斜視図であり、構造部材は、この具体的な場合において自動車のフロント・アッパー・レール／ロード・パス(Shotogun)である。構造部材２０は主長手軸Ｌを有する。

図４は図３に示す構造部材２０の斜視図であるが、補強材２２を含む構造部材の内部が見えるように構造部材のパネルの１つが取り外されている。キャリアの第２面２８上の結合材の層は、取り付けられると構造部材の長手軸Ｌにほぼ垂直になる。また、第２面２８上の結合材は、キャリア２０の一部、この場合長手軸Ｌにほぼ垂直なブラケット２９に当接する。結合材が活性化されると、それは、構造部材２２の長手軸Ｌにほぼ平行な面に、かつ長手軸Ｌにほぼ垂直な面、すなわちブラケット２９に結合する。

図５は補強材２２及びブラケット（すなわち、ほぼ平面的な前記剛性部材）２９の分離した図である。キャリア２４の垂直面上の結合材２８は、結合材が活性化されると膨張し、ブラケット２９に結合する。

図６は、図５で示す補強材２２の６−６線に沿った断面図である。キャリア２４の長手面上の結合材２６は、構造部材２２の長手面２３に当接する。キャリア２４の垂直面２８上の結合材２８はブラケット２９に当接する。結合材は、活性化中にキャリア２４のそれぞれの面に結合する。キャリア２４の垂直面及び構造部材２２において形成された結果として生じる結合は、それらがキャリア２４の長手面と構造部材２２の長手面との間で結合されただけよりも、結果としてより強固な構造部材２０の補強になる。

図７〜図１２は、様々な他の実施形態を示す。図７及び図８は構造部材の中に取り付けられた２つの補強材を含む実施形態の異なる図である。図７は、構造部材２０の内部及び取り付けられた補強材２２、３２が見えるように、構造部材２０のパネルが取り外された斜視図であり、図８は、図７に示す組立体の断面図である。構造部材２０はブラケット２９を含む。第１補強材２２及び第２補強材３２は、構造部材２０の中にブラケット２９の両側に取り付けられる。第１補強材２２は、共に結合材を有する第１及び第２面２６、２８を含む。第１面２６及び第２面２８は互いにほぼ垂直である。第２面２８はブラケット２９に当接する。同様に第２補強材３２も互いにほぼ垂直で、結合材が配置された２つの面３６、３８を含む。第２補強材３２の第２面３８は、第１補強材２２の第２面２８の反対側のブラケット２９と当接する。機械的締結具２７が、ブラケット２９において第１及び第２補強材２２、３２を連結するために使用されてもよい。取り付ける時、両補強材２２、３２の第１面２６、３６上の結合材は、長手軸Ｌにほぼ平行な構造部材の面に結合する。両補強材２２、３２の第２面２８、３８上の結合材は、例えば、長手軸Ｌにほぼ垂直なブラケット２９のような面に結合する。

図９〜図１２は他の実施形態を示す。図１０は構造部材の内部が見えるようにパネルが取り外された構造部材９０を示す。構造部材９０の内部は補強材９２及び補強レール９５である。補強材９２は、互いにほぼ垂直な第１面９８及び第２面１００上に結合材を有するキャリア９４を含む。第２面１００は、長手軸Ｌにほぼ垂直な構造部材９０の面９６に近接する。

図１１は補強材９２の分離した図であり、第１及び第２面９８、１００上に配置された結合材をより詳細に示す。図１１に示されるように、キャリア９４はハニカム構造を含む様々な構成をなすことができる。

図１２は図１１で示す補強材９２の断面図であり、構造部材９０に取り付けられる。図１２は平面部材９９の両側端１００、１０１に配置された結合材を有する平面部材９９を含むキャリア部材９４を最もよく示す。第１面９８上の結合材は、長手軸Ｌにほぼ平行な構造部材９０の面に結合するように構成される。平面部材９９の両側の結合材は、長手軸Ｌにほぼ垂直な構造部材９０の２つの平面部材９６、９７の間に挟まれる。

上記の説明は、例示的であり、限定するものではない。上述の説明を読めば、与えられた実施例の他に多くの代替手段または用途が当業者には明らかだろう。本発明の範囲は、上記の説明を参照して決定されるべきではなく、以下の態様及びそのような態様が権利化されるところの均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。将来的な発展がここで論じられた分野で起こるだろうし、開示されたシステム及び方法が、将来的な用例に取り込まれるだろう。さらに、本発明が、変更及び変形が可能であり、以下の態様によってのみ限定されることが理解できるだろう。

本実施形態を詳細に示しかつ説明したが、それは単なるベストモードの例示である。当業者であれば、下記の特許請求の範囲で規定される本発明の概念及び範囲から逸脱することなく、ここで説明された実施形態の様々な代替物を用いて特許請求の範囲を実施できることを理解できるだろう。以下の態様は本発明の範囲を規定し、これらの態様の方法及び装置、並びに同等物が本発明の範囲に含まれるものする。本発明の記載はここに開示した要素の新規な組み合わせ及び明示していない組み合わせの全てを含むと理解されるべきであり、これらの要素のあらゆる新規な組み合わせ及び明示していない組み合わせを本願または後の出願で請求することができる。また、上記の実施形態は例示目的であって、本願または後の出願で請求できるあらゆる可能な組み合わせに必須の構造または要素ではない。
本発明の態様としては、以下の態様を挙げることができる：
《態様１》
長手軸（Ｌ）を有する構造部材に取り付けられた補強材（２２）であって、
少なくとも第１面（２６）及び第２面（２８）を有する剛性キャリア（２４）であって、前記第１面（２６）が、前記第２面（２８）にほぼ垂直である剛性キャリア（２４）と、
前記第１面（２６）及び前記第２面（２８）に配置された結合材と、を備え、
当該補強材（２２）は、前記第１面（２６）が長手軸（Ｌ）にほぼ平行になり、且つ前記第２面（２６）が長手軸（Ｌ）にほぼ垂直になるように構成されていることを特徴とする補強材。
《態様２》
前記剛性キャリア（２４）は以下の１つ、すなわち、
金属、プラスチック、ガラス充填プラスチックまたは金属ハイブリッドプラスチック、或いはプラスチックハイブリッドファイバーマットまたはプラスチック、
から作られることを特徴とする態様１に記載の補強材。
《態様３》
前記結合材が、以下の一つ、すなわち、
構造発泡体または熱硬化接着剤、
を備えることを特徴とする態様１に記載の補強材。
《態様４》
構造部材（２０）が、自動車における開口した空洞部を形成することを特徴とする態様１に記載の補強材。
《態様５》
前記キャリア剛性（２４）が、ハニカム構造を備えることを特徴とする態様１に記載の補強材。
《態様６》
構造部材（２０）の組立方法であって、
構造部材（２０）内に補強材（２２）を取り付ける工程であって、前記補強材（２２）は、剛性キャリア（２４）と第１面（２６）上及び第２面（２８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（２８）は前記第１面（２６）にほぼ垂直に補強材を取り付ける、工程と、
構造部材（２０）の対応する面に前記キャリア（２４）の第１及び第２面（２６、２８）を接合するために前記結合材を活性化する工程と、
を含むことを特徴とする組立方法。
《態様７》
前記活性化する工程は、所定の閾値を超えて過熱することを含むことを特徴とする態様６に記載の組立方法。
《態様８》
前記活性化工程は、自動車両の塗装と同時に加熱することを含むことを特徴とする態様６に記載の組立方法。
《態様９》
構造部材の部分組立体であって、
第１補強材（２２）であって、剛性キャリア（２４）と該第１補強材（２２）の前記剛性キャリア（２４）の第１面（２６）及び第２面（２８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（２８）が、前記第１面（２６）にほぼ垂直である第１補強材（２２）と、
第２補強材（３２）であって、剛性キャリアと該第２補強材（３２）の前記キャリアの第１面（３６）及び第２面（３８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（３８）が、前記第１面（３６）にほぼ垂直である第２補強材（３２）と、
前記第１及び第２補強材（２２、３２）のそれぞれの前記第２面（２８、３８）間で結合されたほぼ平面的な剛性部材（２９）と、を備えることを特徴とする部分組立体。
《態様１０》
前記第１補強材（２２）、前記第２補強材（３２）及びほぼ平面的な前記剛性部材（２９）が、機械的締結具（２７）によって連結されることを特徴とする態様９に記載の構造部材部分組立体。
《態様１１》
ほぼ平面的な前記剛性部材（２９）が、構造部材（２０）に取り付けられるように構成されることを特徴とする態様９に記載の部分組立体。
《態様１２》
構造部材の部分組立体であって、
構造体部材（９０）と、
前記構造部材（９０）に配置された補強材（９２）であって、該補強材（９２）が、剛性キャリア（９４）を有し、前記剛性キャリア（９４）が、平面部材（９９）を有する補強材（９２）と、
前記剛性キャリア（９４）の第１面（９８）上及び前記平面部材（９９）の両側面（１００、１０１）上に配置された結合材であって、前記平面部材（９９）は、前記第１面（９８）にほぼ垂直であり、かつ前記構造体（９０）の平面部材（９６、９７）の対の間に挟まれる結合材と、
を備えることを特徴とする構造部材部分組立体。

本出願で使われるすべての単語はそれらの合理的な最も広い解釈が与えられるものであって、これらの通常の意味は、当業者であれば、それとは反対の明確な指摘がここでなされなくても理解されるだろう。得に、「ある」、「その」または「前記」のような単数冠詞は、それと反対な明確な限定を列挙する請求なしに一つ以上の指摘されている要素を列挙して読まれるべきである。

２０、９０ 構造部材
２２、９２ 補強材、第１補強材
２４、９４ 剛性キャリア部材、剛性キャリア、キャリア
２６、３６ 第１面、（第１面上の）結合材
２７ 機械的締結具
２８、３８ 第２面、垂直面、（第２面上の）結合材
２９ ブラケット、剛性部材
３２ 補強材、第２補強材
９５ 補強レール
９６ 平面部材
９７ 平面部材
９８ 第１面
９９ 平面部材
１００ 第２面、側面
１０１ 側面

Claims (9)

1. 構造部材の部分組立体であって、
   第１補強材（２２）であって、剛性キャリア（２４）と、該第１補強材（２２）の前記キャリア（２４）の第１面（２６）及び第２面（２８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（２８）が、前記第１面（２６）にほぼ垂直である、第１補強材（２２）と、
   第２補強材（３２）であって、剛性キャリアと、該第２補強材（３２）の前記キャリアの第１面（３６）及び第２面（３８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（３８）が、前記第１面（３６）にほぼ垂直である、第２補強材（３２）と、
   を備え、かつほぼ平面的な剛性部材（２９）が、前記第１及び第２補強材（２２、３２）のそれぞれの前記第２面（２８、３８）間に結合されており、かつ構造部材（２０）に取り付けられるように構成されている、構造部材の部分組立体。
2. 前記第１補強材（２２）、前記第２補強材（３２）、及びほぼ平面的な前記剛性部材（２９）が、機械的締結具（２７）によって連結されている、請求項１に記載の構造部材の部分組立体。
3. 前記結合材が、以下の一つ、すなわち、
   構造発泡体または熱硬化接着剤、
   を備えている、請求項１に記載の構造部材の部分組立体。
4. 構造部材（２０）が、自動車における開口した空洞部を形成している、請求項１に記載の構造部材の部分組立体。
5. 前記剛性キャリア（２４）が、ハニカム構造を備えている、請求項１に記載の構造部材の部分組立体。
6. 構造部材の部分組立体の組立方法であって、
   構造部材（２０）内に第１補強材（２２）を取り付ける工程であって、前記補強材（２２）は、剛性キャリア（２４）と、第１面（２６）上及び第２面（２８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（２８）が、前記第１面（２６）にほぼ垂直である、工程と、
   第２補強材（３２）を取り付ける工程であって、前記第２補強材（３２）が、剛性キャリアと、該第２補強材（３２）の前記キャリアの第１面（３６）及び第２面（３８）上に配置された結合材とを有し、前記第２面（３８）が、前記第１面（３６）にほぼ垂直である、工程と、
   構造部材（２０）の対応する面及びほぼ平面的な前記剛性部材（２９）の対応する面に前記キャリア（２４）の第１及び第２面（２６、２８、３６、３８）を接合するために、前記結合材を活性化する、工程と、
   を含み、ほぼ平面的な剛性部材（２９）が、前記第１及び第２補強材（２２、３２）のそれぞれの第２面（２８、３８）の間に接続されており、かつ前記構造部材（２０）に取り付けられるように構成されている、構造部材の部分組立体組立方法。
7. 前記活性化する工程は、所定の閾値を超えて過熱することを含む、請求項６に記載の組立方法。
8. 前記活性化工程は、自動車両の塗装と同時に加熱することを含む、請求項６に記載の組立方法。
9. 構造部材の部分組立体であって、
   構造体部材（９０）と、
   前記構造部材（９０）に配置された補強材（９２）であって、該補強材（９２）が、剛性キャリア（９４）を有し、前記剛性キャリア（９４）が、平面部材（９９）を有する、補強材（９２）と、
   を備え、かつ
   結合材が、前記剛性キャリア（９４）の第１面（９８）上及び前記平面部材（９９）の両側面（１００、１０１）上に配置されており、かつ前記平面部材（９９）が、前記第１面（９８）にほぼ垂直であり、かつ前記構造体（９０）の平面部材（９６、９７）の対の間に挟まれている、
   構造部材の部分組立体。