JP5903454B2

JP5903454B2 - 密閉型アルミニウム製ハニカム構造補強材

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Publication number: JP5903454B2
Application number: JP2014042828A
Authority: JP
Inventors: ベン・ミアージュ; エリック・ジェー・ボエッチャー
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: US20140265443A1; CN104085451B; DE102014203722A1; US9033404B2; JP2014177270A; CN104085451A

Description

本発明は、補強材を備える中空部材で構成された車体に関する。

車両設計において、燃費向上を図るために車両が軽量化される傾向にある。また同時に、製造業者らが求める構造性能基準もさらに厳しいものが要求されている。車体の形成に使用される中空断面部材に軽量のものを使用すると、車体のさまざまな場所に強化材を追加する必要が生じる。よく知られているように、一般に、防食流体槽に車体を通して、電気分解により車体に防食コーティングを形成する電着塗装プロセスが車体に施される。引き続き、車体は、コーティングを金属に焼き付けるために加熱される。したがって、強化材が、電着塗装プロセスによって中空部材の内面上に防食コーティングを施す妨げにならないことが望ましい。

車体の中空断面部材内に長手強化構造体を設けることが知られている。この構造体には、典型的に、２つの表面上に膨張性接着剤が設けられ、この膨張性接着剤は、中空部材の２つの対向する壁に梁をつなぐために、加熱されると発泡可能である。しかしながら、この技術は、表面全体にわたった適切な電着塗装を妨げて、腐食領域が局所的に生じてしまう可能性があるため、上述した電着塗装プロセスにおける使用に適していない。別の既知の強化材として、軽量かつ高強度のアルミニウムハニカムがある。しかしながら、中空部材内に強化材を正確に位置付けるとともに、防食流体でハニカムが充填されて重量が増してしまう事態を防ぐために、アルミニウムと鋼中空部材とを隔離することは困難である。また、中空部材内に発泡可能なプラスチック成形品を設けることも知られており、このプラスチック成形品は、例えば、電着塗装プロセスの焼き付けステップによって与えられるように、熱が加わると発泡し、断面を充填して吸音性を与える発泡壁を設けることができる。これらのインサートは、音響壁および封止材を提供するために使用され得る。

本発明の１つの概念によれば、車体は、内面を有する中空構造部材を備える。中空構造部材は、第１の金属または金属合金を含む。中空構造部材内には、構造強化部材が配置される。構造強化部材は、第１の金属または金属合金とは異なる第２の金属または金属合金を含む補強材を備える。補強材と中空構造部材の内面との間には隙間が設けられる。補強材に接着剤が固定される。接着剤は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であるが、隙間の少なくとも一部分を充填するために内面の方へ膨張するように活性化可能である。接着剤の膨張前に隙間を維持するためにフレームが補強材と中空構造部材の内面との間に配置され、補強材に固定される。フレームは、補強材を中空構造部材から絶縁するように為されている。

本発明の別の概念によれば、内面を有する中空構造部材を備える車体用の構造強化部材は、補強材と内面との間に隙間がある状態で中空構造部材に差し込み可能な補強材を備える。補強材は、複数の開口を有するハニカム構造を備える。補強材は、開口が中空構造部材の長手軸に対して実質的に垂直に向けられるように、中空構造部材内に配置される。接着剤は、ハニカム構造の複数の開口の対向する開端部を閉じるように配置され、補強材に直接固定される。接着剤は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であるが、隙間の少なくとも一部分を充填するために内面の方へ膨張するように活性化可能である。接着剤の膨張前に隙間を維持するために、フレームが補強材と中空構造部材の内面との間に配置され、補強材に固定される。フレームの一部分は、中空構造部材の内面の形状に実質的に合うように構成される。

本発明の更なる別の概念によれば、車両の中空構造部材を強化する方法は、複数の開口を有するハニカム構造を備える補強材を設けるステップと、補強材から外向きに膨張して中空構造部材の内面の一部分と係合するように活性化可能な接着剤を補強材に固定するステップと、一部分が中空構造部材の内面の形状に実質的に合うように構成されるフレームを補強材に固定するステップと、中空構造部材にフレームとともに補強材を差し込むステップと、接着剤の活性化前に、接着剤と中空構造部材の内面との間に隙間を設けるステップと、を含む。

車体の一部分の概略図。本開示の第１の実施形態による例示的な強化部材を含む、図１の線２−２に沿った図１の車体部分の第１の構造部材の１つの態様の断面斜視図。第１の構造部材に取り付ける前の図２の構造強化部材を示す図。第１の構造部材に固着された図２の構造強化部材を示す図。図２の構造強化部材の斜視図。図５の構造強化部材の分解部分斜視図。本開示の第２の実施形態の態様による例示的な強化部材を含む、図１の線７−７に沿った図１の車体部分の第２の構造部材の断面斜視図。第２の構造部材に取り付ける前の図７の構造強化部材を示す図。第２の構造部材に固着された図７の構造強化部材を示す図。図７の構造強化部材の斜視図。図１０の構造強化部材の分解部分斜視図。本開示の第３の実施形態による例示的な強化部材を含む、図７に類似した第２の構造部材の断面図。図１２の構造強化部材の斜視図。本開示の第４の実施形態による例示的な強化部材を含む、図１の車体部分の第１の構造部材の別の態様の断面図。図１４の構造強化部材の分解部分斜視図。本開示の第５の実施形態による例示的な強化部材の分解斜視図。図１６の構造強化部材の斜視図。図１７の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図１７の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図１７の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図１７の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図１７の構造強化部材の第２の取り付け部分の拡大斜視図。図１７の構造強化部材の第２の取り付け部分の拡大斜視図。図１の車体部分の第１の構造部材のさらなる別の態様に取り付けられた、図１７の構造強化部材の斜視図。図１の車体部分の第１の構造部材のさらなる別の態様に取り付けられた、図１７の構造強化部材の斜視図。本開示の第６の実施形態による例示的な強化部材の分解斜視図。図２６の構造強化部材の斜視図。図２６の構造強化部材の斜視図。図２６の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図２６の構造強化部材の第１の取り付け部分の拡大斜視図。図２６の構造強化部材の第２の取り付け部分の拡大斜視図。図１の車体部分の第２の構造部材の別の態様に取り付けられた図２６の強化部材の斜視図。図３２の断面斜視図。

本明細書における記載および図面は例示的なものにすぎず、本開示から逸脱することなく、開示された構造体にさまざまな修正および変更が加えられ得ることは言うまでもないことを理解されたい。一般に、例示的な構造強化部材の図は一定の縮尺のものではない。また、本明細書に開示される例示的な構造強化部材のさまざまな特定のコンポーネントは、製造業者ごとに異なることもある技術用語にすぎず、本開示を制限するものと見なされるべきものではないことを認識されたい。

以下、同様の番号が複数の図において同様の部品をさす図面を参照すると、図１は、車体１００の一部を示す。車体１００の一部は、フレーム１０８を画成するように接合されているサイドシル１０２、Ａピラー１０４、Ｂピラー１０６などの概ね中空構造部材で形成される。構造部材１０２、１０４、１０６の各々は、以下にさらに詳細に記載するように、構造部材の中空またはキャビティ部分に設置された例示的な構造強化部材で強化される。構造強化部材は、構造部材１０２、１０４内に適切に配置されると、強化部材が、電着塗装プロセスによって中空構造部材１０２、１０４の内面に防食コーティングの妨げにならないようになっている。

図２から図４は、例示的な強化部材１２０が設置された例示的な構造部材またはサイドシル１０２を示す。構造部材またはサイドシル１０２は、内側パネル部材１２４に接合された外側パネル部材１２２で形成されており、外側および内側パネル部材１２２、１２４は、細長いキャビティ１２６を画成する。外側パネル部材１２２は、側壁１３０と、上壁１３２と、下壁１３４と、を備える。フランジ１３６は、上壁１３２の端部分から外向きに延伸し、フランジ１３８は、下壁１３４の端部分から外向きに延伸する。同様に、内側パネル部材１２４は、側壁１４０と、上壁１４２と、下壁１４４と、を備える。フランジ１４６は、上壁１４２の端部分から外向きに延伸し、フランジ１４８は、下壁１４４の端部分から外向きに延伸する。外側パネル部材１２２のフランジ１３６、１３８は、内側パネル部材１２４の対応するフランジ１４６、１４８に（例えば、溶接によって）固着される。図示されているように、例示的なサイドシル１０２は、外側パネル部材１２２の側壁１３０に画成されている長手方向に延伸するチャネル１６０を更に備える。構造部材またはサイドシル１０２は、第１の金属または金属合金を含み、鋼または合金鋼で形成され得る。

例示的な構造強化部材１２０は、中空構造部材またはサイドシル１０２のキャビティ１２６に差し込まれて配置される。図５を参照すると、強化部材１２０は、補強材１７０と、補強材１７０に固定された接着剤１７２と、補強材１７０に固定されたフレーム１７４と、を備える。補強材１７０は、上面１８０と、下面１８２と、外側側面１８４と、内側側面１８６と、を備える。図６を参照すると、補強材１７０は、複数の開口１９２が画成されているハニカム構造１９０を備える。ハニカム構造１９０は、補強材１７０によって強化される中空構造部材１０２の一部分の断面に実質的に合う形状を有する。補強材１７０は、サイドシル１０２の第１の金属または金属合金とは異なる第２の金属または金属合金を含み、本発明の概念によれば、補強材１７０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され得る。図示した実施形態において、接着剤１７２は、補強材の外側側面１８４および内側側面１８６の両方に設けられ、補強材は、ハニカム構造１９０の開口１９２の両側に接着剤１７２を配置する。

フレーム１７４は、補強材１７０の側面の１つに付着され、図示した実施形態において、フレームは、接着剤１７２を介して外側側面１８４に付着される。フレーム１７４は、中空構造部材またはサイドシル１０２の内面の形状に実質的に合うように構成され、サイドシル１０２の内面の一部分に取り付けられるように構成される。本発明の概念によれば、フレーム１７４は側面２００を備えており、側面２００は、該側面２００から外向きに延伸する少なくとも１つの突出部２０２を有する。突出部２０２は、サイドシル１０２の外側パネル部材１２２に画成されたチャネル１６０に収容される寸法を有する。図示するように、フレーム１７４は、側面２００に沿って配列された複数の離間した突出部２０２を備えるが、これは必須ではない。あるいは、フレーム１７４は、フレーム側面２００の実質的に長手方向に沿って延伸する単一の細長い突出部２０２を備える。接着剤１７２は、各突出部２０２の外面に沿って設けられ、図示した実施形態において、帯状の接着剤１７２は、突出部２０２上にわたってフレーム側面２００に垂直方向に設けられる。フレーム１７４は、種々の材料で形成されてもよい。材料は、例として、ポリマー材料（例えば、プラスチック、エラストマー、熱可塑性物質、熱硬化性物質、これらの組み合わせなど）を含む。また、フレーム１７４の材料は、無機物、繊維材料（例えば、ガラス、炭素またはナイロン繊維）、これらの組み合わせなどで強化してもよい。サイドシル１０２および補強材１７０の材料が異なる場合、サイドシル１０２の内面と補強材１７０とが接触することで、ガルバニック腐食を生じる可能性がある。フレーム１７４の材料は、サイドシル１０２の内面から補強材１７０を絶縁するように、選択され、ガルバニック腐食が防止される。

図３および図４を再度参照すると、強化部材１２０は、サイドシル１０２のキャビティ１２６内に配置され、突出部２０２は、外側パネル部材１２２の側壁１３０に画成されたチャネル１６０にスライド可能に収容される。ハニカム構造１９０は、開口１９２がサイドシルの長手軸に対して実質的に垂直に向けられるように、サイドシル１０２内に配置される。再度言うが、接着剤１７２は、電着塗料などの防食流体が接着剤で通過できないように、ハニカム構造１９０の開端部に付着される。フレーム１７４の側面２００に設置された接着剤１７２と外側パネル部材１２２の内面との間には隙間２１０が設けられており、対応する隙間２１２が、補強材１７０の内側側面１８６に固定された接着剤１７２と内側パネル部材１２４の内面との間に設けられている。隙間２１０、２１２を設けることによって、強化部材１２０とサイドシル１０２の内面との間には防食流体が流れる。

接着剤１７２は、所望の条件下で活性化可能になるように選択されている。本明細書において使用される場合、活性化可能とは、接着剤１７２が、ある条件にさらされると、軟化（例えば、溶融）、硬化、膨張、発泡またはこれらの組み合わせの状態になることを意味する。このように、一の実施形態によれば、接着剤１７２は、発泡可能な特性を有する熱活性化および／またはエポキシ系の樹脂であってもよい。接着剤１７２は、他の条件または刺激によって活性化されてもよいことは言うまでもない。使用する接着剤１７２の選択は、典型的に、性能の要件及び特定の用途および要件の経済的側面に従って決められる。本開示によれば、接着剤は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であるが、車体１００が塗装プロセスに送られ接着剤が高温にさらされると、サイドシル１０２の内面の方へ膨張するように活性化し、隙間２１０、２１２の少なくとも一部分を充填する。また、接着剤１７２は、補強材１７０の全長手軸に沿って荷重を良好に分散させるための高い延性を備えている。接着剤１７２を補強材１７０に固定するために、接着剤は、粘着性のものにするために適した温度まで予熱され得るが、その温度は、接着剤の硬化温度または膨張温度を超えない低温のものである。

図７から図９は、中空構造部材またはＡピラー１０４内に配置された強化部材２２０を示す。図示されるように、Ａピラー１０４は、外側パネル部材２２２と、内側パネル部材２２４と、補強材２２６と、を備える。外側パネル部材２２２は、側壁２３０と、上壁２３２と、下壁２３４と、を備える。フランジ２３６は、上壁２３２の端部分から延伸し、フランジ２３８は、下壁２３４の端部分から延伸する。内側パネル部材２２４は、側壁２４０の上端部分および下端部分からそれぞれ延伸するフランジ２４２、２４４を有する側壁２４０を備える。補強材２２６は、外側パネル部材２２２と内側パネル部材２２４との間に介在され、外側パネル部材２２２の形状に類似した形状を有している。特に、補強材２２６は、側壁２５０の両縁部分から外向きに延伸する上側および下側フランジ２５２、２５４を有する側壁２５０を備える。Ａピラー１０４を形成するために、上側フランジ２５２がフランジ２３６、２４２の間に挟まれ、下側フランジ２５４がフランジ２３８、２４４の間に挟まれるように、外側パネル部材２２２と内側パネル部材２２４との間に補強材２２６が設けられている。次に、フランジは、例えば、溶接によって互いに固着される。Ａピラー１０４には、強化部材２２０を収容する寸法の細長いチャネル２６０が画成されている。

図１０および図１１を参照すると、強化部材２２０は、補強材２７０と、補強材に直接固定された接着剤２７２と、を備える。接着剤２７２は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であるが、塗装プロセス中に、Ａピラー１０４の内面の方へ膨張するように活性化可能であるように接着剤１７２に類似したものである。補強材１７０と同様に、補強材２７０は、複数の開口２８２を有するハニカム構造２８０を備える。ハニカム構造２８０は、補強材によって強化される中空構造部材１０４の部分の断面に実質的に合う形状を有し、接着剤２７２は、防食流体が貫流しないように、ハニカム構造２８０の複数の開口２８２の両開端部を閉じるように配置されている。Ａピラー１０４が鋼または合金鋼などの第１の金属または金属合金で形成され、強化部材２２０のハニカム構造２８０がアルミニウムまたはアルミニウム合金などの第２の金属または金属合金で形成され、ハニカム構造２８０の両側に設けられた接着剤２７２は、ハニカム構造２８０をＡピラー１０４の内面から隔離する。

図８は、接着剤２７２の活性化前にＡピラー１０４のキャビティ２６０に差し込まれる強化部材２２０を示す。ハニカム構造２８０の一方側に固定された接着剤２７２と補強材２２６の内面との間には隙間２９０が設けられ、ハニカム構造２８０の他方側に固定された接着剤２７２と補強材２２６の内面との間には対応する隙間２９２が設けられる。補強材２７０は、ハニカム構造２８０の開口２８２がＡピラー１０４の長手軸に対して実質的に垂直に向けられるように、キャビティ２６０内に配置されている。図９は、塗装プロセス後のＡピラー１０４を示す。接着剤２７２は、補強材２２６の内面に向かって膨張し、強化部材２２０と補強材２２６の内面との間に設けられた隙間２９０、２９２の少なくとも一部分を充填している。さらに、ハニカム構造２８０の開口２８２に取り込まれた電着塗料が接着剤２７２の活性化前にハニカム構造から逃げることができるように、強化部材２２０には、開口２８２の軸に対して実質的に垂直な方向にハニカム構造２８０を通って延伸するボア（穴）３００が設けられる（図１０を参照）。

Ａピラー１０４によって画成されたキャビティ２６０に強化部材２２０を確実に設置するために、接着剤２７２の膨張前に隙間２９０、２９２を維持するために、補強材２７０とＡピラー１０４の補強材２２６の内面との間にフレーム３０２が配置されて補強材２７０に固定される。図１２および図１３に示すように、フレーム３０２は、第１のフレーム部品３０４と、第２のフレーム部品３０６と、を備える。フレーム３０２は、フレーム３０２がハニカム構造２８０の両側に固定される接着剤２７２に対して実質的に垂直になるように、補強材２７０に配置される。詳しくは、第１のフレーム部品３０４は、Ａピラー１０４の補強材２２６と補強材２７０との間に設けられ、第２のフレーム部品３０６は、Ａピラー１０４の内側パネル部材２２４と補強材２７０との間に設けられる。第１および第２のフレーム部品３０４、３０６を補強材２７０に固定するために接着剤３０８が使用される。接着剤３０８は、接着剤は熱活性化されるように接着剤２７２に類似したものであり得るが、これは必須ではない。

第１のフレーム部品３０４は、Ａピラー１０４の補強材２２６の内面と係合するために第１のフレーム部品から外向きに延伸する少なくとも１つのスペーサ部材３１０を備える。図示されるように、スペーサ部材３１０は、複数の離間した突出部によって構成されるが、これは必須ではない。同様に、第２のフレーム部品３０６は、Ａピラー１０４の内側パネル部材２２４の内面と係合するために第２のフレーム部品から外向きに延伸する少なくとも１つのスペーサ部材３１２を備える。スペーサ部材３１０と同様に、スペーサ部材３１２は、複数の離間した突出部によって構成される。スペーサ部材３１０、３１２の別の構成も想定されることを認識されたい。例えば、スペーサ部材３１０、３１２の各々は、第１および第２のフレーム部品３０４、３０６のそれぞれの長手方向に沿って延伸する単一の細長い突出部によって構成される。

図１４および図１５は、車体１００のフレーム１０８のサイドシル３２０の別の構成を示す。この態様によれば、サイドシル３２０は、内側パネル部材３２４に固定された外側パネル部材３２２を備え、キャビティ３２６を形成する。しかしながら、サイドシル１０２とは異なり、例示的な強化部材３３０をキャビティ３２６に確実に設置するためのチャネルがパネル部材３２２、３２４の一方に設けられていない。前述した強化部材と同様に、強化部材３３０は、複数の開口（図示せず）を有するハニカム構造３３４を備える補強材３３２を備える。接着剤３３６は、補強材３３２に直接固定され、ハニカム構造３３４の複数の開口の両端部を閉じるように配置される。接着剤３３６は、接着剤１７２および２７２に類似した特性を有し得る。

フレーム３４０は、補強材３３２に固定されているとともに、接着剤３３６に対して実質的に垂直に配置されている。フレーム３４０は、接着剤３３６の膨張前に強化部材３３０と内面との間の隙間を維持するために、補強材３３２とサイドシル３２０の内面との間に設置される。フレーム３４０は、第１のフレーム部品３４２と、第２のフレーム部品３４４と、を備える。第１のフレーム部品３４２は、基部３５０と、基部３５０から延伸する側壁３５２、３５４と、を備える。側壁３５２、３５４の各々には、係合部材３５６、３５８が設けられる。側壁３５２、３５４の間隔は、係合部材３５６、３５８が補強材３３２と係合した状態で基部３５０上に補強材３３２を接着剤３３６とともに設置できるような間隔である。スペーサ部材３６０は、基部３５０から延伸し、サイドシル３２０の内面と係合する寸法にされている。同様に、第２のフレーム部品３４４は、基部３７０と、補強材３３２と係合するように構成された対向する側壁３７２、３７４と、サイドシル３２０の内面と係合する寸法にされたスペーサ部材３８０と、を備える。強化部材の前述の実施形態と同様に、フレーム３４０は、サイドシル３２０の内面の形状に実質的に合うように構成され、サイドシルの内面に沿って電着塗料が再び自由に流れることができる接着剤３３６の膨張前に、強化部材３３０とサイドシル３２０の内面との間の隙間を維持する。

図１６および図１７は、中空構造部材またはサイドシル１０２に差し込むための強化部材４００の別の実施形態を示す。強化部材１２０と同様に、強化部材４００は、サイドシル１０２の長手軸に対して実質的に垂直に向けられた複数の開口を有するハニカム構造４０４を備える補強材４０２を備えている。接着剤４０６は、補強材４０２の外側および内側側面４１０、４１２に固定され、接着剤１７２に類似している。サイドシル１０２の内面の形状に実質的に合うように構成されたフレーム４２０は、補強材４０２に固定されており、基壁４２２と、基壁に接続された対向する側壁４２４、４２６と、を備える。１つの態様によれば、側壁４２４、４２６の各々は、フレーム４２０を組み立てやすいようにする基壁４２２にヒンジ接続され得る。

基壁４２２は、互いに離間した長手部材４３０、４３２と、長手部材４３０、４３２の間にまたがり互いに離間した複数の横部材４３４と、を備える。基壁４２２の周の選択部分の周囲には、補強材４０２と係合するために外向きに延伸するフランジ４４０が設けられている。側壁４２４は、側壁の長さに沿って配列された複数の互いに離間した切り欠き４５０を備えてもよく、また、基壁の周の選択部分の周囲には、補強材４０２と係合するために外向きに延伸するフランジ４５２が備えられている。側壁４２６は、互いに離間した長手部材４６０、４６２と、長手部材の間にまたがる複数の横部材４６４と、によって画成される。側壁４２４と同様に、側壁４２６の周の少なくとも一部分に沿って、補強材４０２と係合するために外向きに延伸するフランジが設けられている。

強化部材４００を組み立てるために、補強材４０２は、補強材に固定された接着剤４０６とともに、フレーム４２０の基壁４２２に配置されている。基壁４２２にヒンジ接続されている側壁４２４、４２６は、基壁４２２に対して揺動して基壁に対して実質的に垂直になる。この垂直な位置において、側壁４２４、４２６は、接着剤４０６に隣接し、フランジ４５２、４６６は、補強材４０２と係合する。図１６から図１８に示すように、例示的なフレーム４２０は、側壁４２４、４２６に取り付けられるブラケット４７０を更に備える。詳しくは、側壁４２４には、複数の第１のロック部材４８０が設けられ、側壁４２６には、複数の第２のロック部材４８２が設けられる。第１および第２のロック部材４８０、４８２は、ブラケット４７０を側壁４２４、４２６に取り付けることを支援する。図示した実施形態において、第１および第２のロック部材は、側壁４２４、４２６に設けられたフランジ４５２、４６６のそれぞれに取り付けられた締り嵌めタイプのファスナ（例えば、矢じり型ファスナ）である。第１および第２のロック部材４８０、４８２は、ブラケット４７０にある対応する開口４９０を通って突出する。ブラケット４７０が側壁４２４、４２６に固定された状態で、フレーム４２０は、補強材４０２と補強材に固定された接着剤４０６とを実質的に取り囲む。

以下、図１９から図２１を参照すると、前述したように、フレーム４０６の基壁４２２は、横部材４３４を備える。選択された横部材４３４にクリップハウジング５００が設けられている。クリップハウジング５００の各々は、上壁５０２と、対向する側壁５０４、５０６と、を備える。側壁５０４は、ファスナまたはクリップ５１６を保持するように構成された溝開口５１０を有する。ファスナ５１６は、サイドシル１０２に関連付けられた補強材５２２に設けられた開口５２０に固定される。サイドシル１０２のキャビティ１２６にフレーム４２０をさらに固定するために、ブラケット４７０の各々は、サイドシル１０２に関連付けられた補強材５２２の縁部分５３２と係合するための取り付けクリップ５３０を備える（図２２および図２３を参照）。図２４および図２５は、サイドシル１０２に関連付けられた補強材５２２への強化部材４００の取り付けを示す。図示されているように、クリップハウジング５００に設けられたファスナ５１６は、補強材５２２に設けられた開口５２０を通して差し込まれる。補強材５２２の縁部分５３２は、補強材４０２に設けられた切り欠きに差し込まれ、ブラケット４７０に設けられた取り付けクリップ５３０に係合される。

強化部材１２０と同様に、フレーム４０６は、側壁４２４から外向きに延伸する少なくとも１つの突出部５４０を備える。突出部５４０は、サイドシル１０２の外側パネル部材１２２に画成されているチャネル１６０に収容される寸法となっている。図示するように、フレーム４０６に沿って複数の互いに離間した突出部５４０が配列されているが、これは必須ではない。あるいは、フレーム４０６は、フレームの実質的に長手方向に沿って延伸する単一の細長い突出部を備える。接着剤４０６は、突出部５４０の外面に設けられる。

図２６および図２７を参照すると、構造部材またはＡピラー１０４用の強化部材５６０の別の実施形態が示されている。強化部材２２０と同様に、強化部材５６０は、Ａピラー１０４の長手軸に対して実質的に垂直に向けられた複数の開口を有するハニカム構造を備える補強材５６２を備えている。補強材５６２に接着剤５６６が固定される。接着剤５６６は、接着剤２７２に類似している。フレーム５７０は、補強材５６２に固定される。フレーム５７０は、基壁５７２と、基壁５７２に接続された対向する側壁５７４、５７６と、を備える。１つの態様によれば、側壁５７４、５７６は、基壁５７２にヒンジ接続されるが、これは必須ではない。基壁５７２は、一対の互いに離間した長手部材５８０、５８２と、長手部材５８０、５８２間に延伸する複数の横部材５８４と、によって画成されている。タブ５８６は、長手部材５８２から外向きに延伸する。

少なくとも１つのベースクリップ５９０は、補強材５６２をフレーム５７０に固定するために基壁５７２に設けられている。図示されているように、一対のベースクリップ５９０が基壁５７２に設けられており、各ベースクリップ５９０は、基壁５７２に形成された切り欠き５９２内に設置される。各ベースクリップ５９０は、可動部材５９６によって基壁５７２に接続されている。可動部材５９６は、ベースクリップ５９０をフレーム５７０から離れる方向に移動させて補強材５６２をフレームに配置できるようにするとともに、ベースクリップ５９０をフレーム５７０に向かう方向に移動させて補強材５６２と係合状態にするように構成される（図２９および図３０）。図示されているように、各可動部材５９６は、ボウタイ（蝶ネクタイ）形状であるとともに、クリップ５９０を基壁５７２から離れる方向に移動させることができる一対の対向するループ部材６００、６０２によって画成されている。ループ部材６００、６０２は、少なくとも部分的に弾性のものであるため、伸張したときのループ部材は基壁５７２の方へ戻る。補強材５６２を基壁５７２に配置するために、補強材５６２の縁部はタブ５８６に配置される。ベースクリップ５９０は、フレーム５７０から離れる方向に移動され、その後、補強材は、下方向に揺動して基壁５７２の上に置かれる。ベースクリップ５９０が解除され、伸張したループ部材６００、６０２が初期位置に戻ることによって、ベースクリップ５９０は補強材５６２と係合する。

フレーム５７０の側壁５７４、５７６の各々は、補強材５６２に設けられた接着剤５６６の位置に対して横断する位置で補強材５６２と係合するように構成されている。前述したように、側壁５７４、５７６は、基壁５７２にヒンジ接続され、側壁の少なくとも１つは、基壁５７２に対して実質的に垂直な状態を維持するためにロック装置を備える。詳しくは、図３１に示す側壁５７４を参照すると、側壁５７４は、可動部６１０と、固定部６１２と、を備える。可動部６１０は、固定部６１２を収容するサイズの切り欠き６１４を有するとともに、補強材５６０と係合するために可動部から延伸するフランジ６１６を有する。ロック装置６２０は、切り欠き６１４に隣接した可動部６１０に設けられる。１つの態様によれば、ロック装置６２０には、切り欠き６１４内に延伸するクリップ６２２が設けられ、それは、固定部６１２に設けられた対応する開口６２４に少なくとも部分的に収容される。固定部６１２は、可動部６１０が基壁６７２に対して上向きに移動して補強材５６０と係合状態になると、ロック装置６２０のクリップ６２２が開口６２４内に容易にスライドできるようにする傾斜部６２６を備える。

図３２および図３３は、Ａピラー１０４の一部分に固定された強化部材５６０を示す。フレーム５７０の基壁５７２は、内側パネル部材２２４に設けられた開口６３２を通って突出する矢じり型ファスナなどのファスナ６３０を備える。これにより、強化部材５６０は、Ａピラー１０４内に置かれる。

本開示は、車体の中空構造部材を強化する方法であって、複数の開口を有するハニカム構造を備える補強材を設けるステップと、中空構造部材の内面の一部分と係合するために、補強材から外向きに膨張するように活性化可能な接着剤を補強材に固定するステップと、一部分が中空構造部材の内面の形状に実質的に合うように構成されたフレームを補強材に固定するステップと、補強材をフレームとともに中空構造部材に差し込むステップと、接着剤の活性化前に接着剤と中空構造部材の内面との間に隙間を設けるステップと、を含む方法を更に提供する。この方法は、中空構造部材の長手軸に対して実質的に垂直にハニカムの開口を向けるステップを更に含む。

前述の記載から、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されたハニカム構造を使用することで、軽量特性を維持しながら、構造部材に高い強度を与えることを認識されたい。ハニカム構造の開口を覆う手段として接着剤を使用すると、ハニカム構造内の電着塗装の蓄積を防止することによって、強化部材を軽量に維持できる。強化部材の補強材上の接着剤により、接着剤がなければ接触状態にあった補強材の材料と構造部材の材料との間に障壁が生じる。また、接着剤は、補強材の全長手軸に沿って荷重を良好に分散させるための高い延性を備える。一例として、高い延性により、強化部材に設けられた接着剤は、サイドシルへの側面衝撃など、構造部材へ衝撃がかかると圧縮し得る。接着剤のこの圧縮は、構造部材の内面および強化部材の補強材への接着剤の付着を維持する。これにより、接着剤は、補強材を通して衝撃荷重を分散させることができる。構造部材の荷重を増加する補強材は、構造部材を通して荷重を分散し得る。また、フレームは、さまざまな目的に適うものであり得る。第１の目的は、接着剤を抑制し、高温の流れを防止することである。第２の目的は、システム全体を組み立て、接着剤の表面特性を損なうことなく取り扱うことができるようにすることである。第３の目的は、ガルバニック腐食を防止するために、アルミニウムまたはアルミニウム合金のハニカム構造を、構造部材の鋼または合金鋼の内面から隔離することである。最後に、第４の目的は、構造部材のキャビティ内にアセンブリを容易に配置し、強化部材と内面との間に電着塗料を流すための隙間を設けることである。

上記開示されたおよび他の特徴ならびに機能のさまざまなもの、またはそれらの代替となるものが、多くの他の異なるシステムまたは応用に組み合わせられることが望ましい場合もあることを認識されたい。また、本開示において現在予見または予期されていないさまざまな代替、修正、変更または改良は、特許請求の範囲によって包含されることが意図された当業者によって引き続き行われてもよい。

Claims

車体であって、
第１の金属または金属合金を含み内面を有する中空構造部材と、
前記中空構造部材内に配置された構造強化部材と、
を備えており、
前記構造強化部材は、
補強材と、
接着剤と、
フレームと、
を備えており、
前記補強材は、前記第１の金属または金属合金とは異なる第２の金属または金属合金を含んでおり、前記補強材と前記中空構造部材の前記内面との間には隙間が設けられており、
前記接着剤は、前記補強材に固定されており、前記接着剤は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であるとともに、前記隙間の少なくとも一部分を充填するために前記内面に向かって膨張するように活性化可能であり、
前記フレームは、前記接着剤の膨張前に前記隙間を維持するために、前記補強材に固定されているとともに前記補強材と前記中空構造部材の前記内面との間に配置されており、前記フレームは、前記補強材を前記中空構造部材から絶縁するように為されていることを特徴とする車体。
前記補強材は、複数の開口が画成されているハニカム構造を備えており、前記接着剤は、前記ハニカム構造の前記複数の開口の両側に配置されている請求項１に記載の車体。
前記補強材は、前記ハニカム構造の前記複数の開口が前記中空構造部材によって画成される長手軸に対して実質的に垂直に向けられるように、前記中空構造部材に差し込まれている請求項２に記載の車体。
前記フレームは、基壁と、前記基壁に移動可能に接続された対向する側壁と、を備えており、前記フレームの一部分は、前記中空構造部材の前記内面の形状に実質的に合うように構成されている請求項１に記載の車体。
前記対向する側壁の各々の第１の端部分は、前記基壁にヒンジ接続されており、前記フレームは、前記対向する側壁の第２の端部分の間に跨がるとともに前記第２の端部分にま接続されている少なくとも１つのブラケットを更に備える請求項４に記載の車体。
前記フレームの前記基壁は、前記中空構造部材の前記内面の一部分に取り付けられるように構成されている請求項４に記載の車体。
前記フレームは、可動部材によって前記基壁に接続されたクリップを更に備え、前記可動部材は、前記クリップを前記基壁から離れる方向に移動させて前記補強材に前記フレームを配置し、前記基壁に向かう方向に前記クリップを移動させて前記補強材と係合するように構成されている請求項４に記載の車体。
前記フレームは、前記対向する側壁の１つを前記基壁に対して実質的に垂直な状態に維持するためのロック装置を更に備える請求項４に記載の車体。
前記ハニカム構造は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、前記中空構造部材は、鋼または合金鋼で形成されている請求項２に記載の車体。
前記フレームは、強化プラスチック材料で形成されており、前記フレームは、ガルバニック腐食を防止するために前記ハニカム構造と前記中空構造部材との間に絶縁材料を提供している請求項２に記載の車体。
前記中空構造部材は、前記車体のピラー及びサイドシルの一方であり、前記サイドシルの内面は、長手方向に延伸するチャネルを備えており、前記フレームは、前記チャネルの形状に対応する突出部を備える請求項１に記載の車体。
前記補強材は、第１の表面と、前記第１の表面に対して実質的に垂直に向けられている第２の表面と、を有しており、前記フレームは、前記中空構造部材の前記内面の第１の部分と係合するように前記第１の表面から延伸しており、前記接着剤は、前記中空構造部材の前記内面の第２の部分と係合するように前記第２の表面から外向きに膨張するように活性化可能である請求項１に記載の車体。
内面を有する中空構造部材を備える車体用の構造強化部材であって、
補強材と、
接着剤と、
フレームと、
を備えており、
前記補強材は、前記補強材と前記内面との間に隙間が形成された状態で前記中空構造部材に差し込み可能であり、前記補強材は、複数の開口を有するハニカム構造を備えており、前記補強材は、前記複数の開口が前記中空構造部材の長手軸に対して実質的に垂直に向けられるように前記中空構造部材内に配置されており、
前記接着剤は、前記補強材に直接固定されているとともに、前記ハニカム構造の前記複数の開口の両側の開端部を閉じるように配置されており、前記接着剤は、活性化前は実質的に指触乾燥状態であり、前記隙間の少なくとも一部分を充填するために前記内面に向かって膨張するように活性化可能であり、
前記フレームは、前記補強材に固定されているとともに、前記接着剤の膨張前に前記隙間を維持するために、前記補強材と前記中空構造部材の前記内面との間に配置されており、前記フレームの一部分は、前記中空構造部材の前記内面の形状に実質的に合うように構成されていることを特徴とする構造強化部材。
前記中空構造部材は、前記内面に画成された長手方向に延伸するチャネルを備えており、前記フレームは、前記チャネル内に少なくとも部分的に延伸する突出部を備えている請求項１３に記載の構造強化部材。
前記接着剤は、更に、前記フレーム突出部に固定されているとともに、前記フレームと前記中空構造部材の前記内面との間に配置されている請求項１４に記載の構造強化部材。
前記フレームは、基壁と、前記基壁にヒンジ接続される対向する側壁と、を備えており、前記突出部は、前記基壁および前記側壁の一方に設置されている請求項１４に記載の構造強化部材。
前記フレームには可動部材によってクリップが接続されており、前記可動部材は、前記クリップを前記フレームから離れる方向に移動させて前記フレームを前記補強材に配置できるようにするとともに、前記クリップを前記フレームに向かう方向に移動させて前記補強材と係合状態にするように構成されている請求項１３に記載の構造強化部材。
前記フレームは、前記接着剤に対して実質的に垂直に前記補強材に配置されている請求項１３に記載の構造強化部材。
車両の中空構造部材の強化方法であって、
複数の開口を有するハニカム構造を備える補強材を設けるステップと、
前記補強材から外向きに膨張して前記中空構造部材の内面の一部分と係合するように活性化可能な接着剤を前記補強材に固定するステップと、
前記中空構造部材の前記内面の形状に実質的に合うように一部分が構成されるフレームを前記補強材に固定するステップと、
前記中空構造部材内に前記フレームとともに前記補強材を差し込むステップと、
前記接着剤の活性化前に、前記接着剤と前記中空構造部材の前記内面との間に隙間を設けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
前記中空構造部材の長手軸に対して実質的に垂直に前記ハニカム構造の前記開口を向けるステップを含む請求項１９に記載の方法。