JPH11165355A - 構造部材の補強方法 - Google Patents
構造部材の補強方法Info
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- JPH11165355A JPH11165355A JP10222315A JP22231598A JPH11165355A JP H11165355 A JPH11165355 A JP H11165355A JP 10222315 A JP10222315 A JP 10222315A JP 22231598 A JP22231598 A JP 22231598A JP H11165355 A JPH11165355 A JP H11165355A
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- cavity
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- F16S1/04—Sheets, panels, or other members of similar proportions; Constructions comprising assemblies of such members produced by deforming or otherwise working a flat sheet
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- A61B8/48—Diagnostic techniques
- A61B8/485—Diagnostic techniques involving measuring strain or elastic properties
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- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【解決手段】構造部材の特定個所を補強する方法は、膨
張前の状態の樹脂覆いを備えたたわみチューブを利用す
る。樹脂は熱膨張性であることが望ましい。覆いは、た
わみチューブの線上において特定の個所に設置されてい
ればよい。たわみチューブは、湾曲した経路から挿入さ
れ、補強される部材の形状に合致する。チューブ上の覆
いを有する個所が所定の位置に達すると、チューブはそ
のまま配置される。加熱後、樹脂は当初の容量の数倍に
膨張し、その個所において構造的空洞を埋める。 【効果】中空構造部材の補強の目的が達成される。
張前の状態の樹脂覆いを備えたたわみチューブを利用す
る。樹脂は熱膨張性であることが望ましい。覆いは、た
わみチューブの線上において特定の個所に設置されてい
ればよい。たわみチューブは、湾曲した経路から挿入さ
れ、補強される部材の形状に合致する。チューブ上の覆
いを有する個所が所定の位置に達すると、チューブはそ
のまま配置される。加熱後、樹脂は当初の容量の数倍に
膨張し、その個所において構造的空洞を埋める。 【効果】中空構造部材の補強の目的が達成される。
Description
【0001】(関連出願の相互参照)本出願は、199
7年7月21日に出願された番号60/053,264
の臨時米国出願に基づくものである。
7年7月21日に出願された番号60/053,264
の臨時米国出願に基づくものである。
【0002】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空構造部材の補
強に関連し、特にアクセスの困難な囲み域を有する構造
部材の補強に関する。
強に関連し、特にアクセスの困難な囲み域を有する構造
部材の補強に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、多くの要因により自動車の構造デ
ザインの方法が変わってきている。これらの要因には、
衝撃への抵抗を増強する必要や、燃料効率基準や、世界
市場において低価格な車を製造する必要等が含まれる。
これらの要求事項は、互いに矛盾することも多い。例え
ば、衝撃への抵抗は多くの場合鋼の厚みを増すか高張力
鋼を利用することにより増強される。しかし、これらの
アプローチは、一般的に、車輌の重量とコストとの双方
またはいずれか一方の増加を招きがちである。構造部材
の空洞を軽量の樹脂で埋め硬度を増すことも可能である
が、これらの材料は高価であるため大量に使用すると車
輌コストの増加につながり好ましいものではない。
ザインの方法が変わってきている。これらの要因には、
衝撃への抵抗を増強する必要や、燃料効率基準や、世界
市場において低価格な車を製造する必要等が含まれる。
これらの要求事項は、互いに矛盾することも多い。例え
ば、衝撃への抵抗は多くの場合鋼の厚みを増すか高張力
鋼を利用することにより増強される。しかし、これらの
アプローチは、一般的に、車輌の重量とコストとの双方
またはいずれか一方の増加を招きがちである。構造部材
の空洞を軽量の樹脂で埋め硬度を増すことも可能である
が、これらの材料は高価であるため大量に使用すると車
輌コストの増加につながり好ましいものではない。
【0004】本発明者は、微小球を含む熱膨張可能な樹
脂によって重要な個所を局部補強することにより、構造
部材の補強の新しいアプローチを見いだした。メタルチ
ューブの穴の1/3を超えない面積を有する樹脂ベース
のコアを有する合成ドアビームや、外部と内側のチュー
ブとが構造フォームの薄層によって仕切られている硬度
質量比の高い中空薄層ビームや、中空ビームを補強する
フォーム本体を備えたW型の挿入補強キャリアや、発動
機の揺れ台等に利用されるレールを局部的に補強するた
めに用いられる熱膨張可能なフォームを使った隔壁など
が例として挙げられる。
脂によって重要な個所を局部補強することにより、構造
部材の補強の新しいアプローチを見いだした。メタルチ
ューブの穴の1/3を超えない面積を有する樹脂ベース
のコアを有する合成ドアビームや、外部と内側のチュー
ブとが構造フォームの薄層によって仕切られている硬度
質量比の高い中空薄層ビームや、中空ビームを補強する
フォーム本体を備えたW型の挿入補強キャリアや、発動
機の揺れ台等に利用されるレールを局部的に補強するた
めに用いられる熱膨張可能なフォームを使った隔壁など
が例として挙げられる。
【0005】これらの技術は、多くの実施形態に対して
有効であるが、アクセスの困難な部分の局部補強の必要
性が残ったままである。中空構造部材の多くは、空洞の
開口部から離れており部材の湾曲や歪みのために到達す
ることが難しい囲み域を持っている。また、部材および
部材の構成する溝の形が不揃いであるため、内部にアク
セスの困難な部分が生じる。当然、構造の全体に液体樹
脂を入れ、その後硬化させることも可能であるが、上記
のように、多くの場合コストが高くなり過ぎる。したが
って、このような部材を局部補強する方法が必要とな
る。本発明は、この問題への解決策となるものである。
有効であるが、アクセスの困難な部分の局部補強の必要
性が残ったままである。中空構造部材の多くは、空洞の
開口部から離れており部材の湾曲や歪みのために到達す
ることが難しい囲み域を持っている。また、部材および
部材の構成する溝の形が不揃いであるため、内部にアク
セスの困難な部分が生じる。当然、構造の全体に液体樹
脂を入れ、その後硬化させることも可能であるが、上記
のように、多くの場合コストが高くなり過ぎる。したが
って、このような部材を局部補強する方法が必要とな
る。本発明は、この問題への解決策となるものである。
【0006】本発明の目的は、従来の技術では届きにく
い中空構造部材内部の部分を局部補強する方法を提供す
ることにある。本発明のもう1つの目的は、補強個所が
溝の湾曲の先にある場合の構造部材の局部樹脂補強の方
法を提供することにある。本発明は、中空構造部材内の
アクセスの困難な部分において、補強樹脂を中心に寄せ
る方法を提供することも目的としている。
い中空構造部材内部の部分を局部補強する方法を提供す
ることにある。本発明のもう1つの目的は、補強個所が
溝の湾曲の先にある場合の構造部材の局部樹脂補強の方
法を提供することにある。本発明は、中空構造部材内の
アクセスの困難な部分において、補強樹脂を中心に寄せ
る方法を提供することも目的としている。
【0007】
【発明の要旨】本発明は、部材の局部を補強する方法を
提供する。方法には、長さが幅よりもかなり大きいたわ
み部材を提供する工程と、たわみ部材の少なくとも1部
を熱膨張性の樹脂で覆う工程と、たわみ部材を中空構造
部材の空洞に挿入する工程とを含む。挿入工程はたわみ
部材を部材の空洞の形状に合うように曲げる工程を含
む。その後、樹脂は熱により膨張されて構造部材に接着
される。こうして内部の形状のために従来の技術では困
難または不可能であった部分の局部補強が行えるように
なる。
提供する。方法には、長さが幅よりもかなり大きいたわ
み部材を提供する工程と、たわみ部材の少なくとも1部
を熱膨張性の樹脂で覆う工程と、たわみ部材を中空構造
部材の空洞に挿入する工程とを含む。挿入工程はたわみ
部材を部材の空洞の形状に合うように曲げる工程を含
む。その後、樹脂は熱により膨張されて構造部材に接着
される。こうして内部の形状のために従来の技術では困
難または不可能であった部分の局部補強が行えるように
なる。
【0008】たわみ部材は、周囲に樹脂が層またはコー
ティングとして配置されているチューブである。樹脂皮
膜チューブは構造部材に挿入され、部材の空洞の形状に
合うよう圧力を受けて曲がる。こうして部材に挿入され
るにつれ、目的の形に成形される。樹脂は、膨張剤とが
ガラスの微小球とを含んでいる。例えば、車輌への設置
などのように、たわみ部材が部材に挿入されると、部材
は、膨張剤を活性化させ樹脂を熱膨張させるのに十分な
温度まで加熱される。樹脂は加熱されると部材の内壁に
接着され、硬度の高いチューブインチューブ型構造を形
成する。
ティングとして配置されているチューブである。樹脂皮
膜チューブは構造部材に挿入され、部材の空洞の形状に
合うよう圧力を受けて曲がる。こうして部材に挿入され
るにつれ、目的の形に成形される。樹脂は、膨張剤とが
ガラスの微小球とを含んでいる。例えば、車輌への設置
などのように、たわみ部材が部材に挿入されると、部材
は、膨張剤を活性化させ樹脂を熱膨張させるのに十分な
温度まで加熱される。樹脂は加熱されると部材の内壁に
接着され、硬度の高いチューブインチューブ型構造を形
成する。
【0009】熱膨張樹脂は、重量比で約40〜約80%
の樹脂と、約10〜約50%の微小球と、約0.5〜約
5%の膨張剤と、約1〜約15%のフィラーと、約0.
5〜約2%の促進剤と、約1〜約8%の硬化剤とを含
む。たわみ部材は、たわみ部材と構造部材の内壁との間
に間隔を維持するスタンドオフを1つまたは複数含むこ
とがある。本発明のこれらの特徴に関しては、以下の望
ましい実施形態による発明の詳述において、図を参照し
ながら詳述される。
の樹脂と、約10〜約50%の微小球と、約0.5〜約
5%の膨張剤と、約1〜約15%のフィラーと、約0.
5〜約2%の促進剤と、約1〜約8%の硬化剤とを含
む。たわみ部材は、たわみ部材と構造部材の内壁との間
に間隔を維持するスタンドオフを1つまたは複数含むこ
とがある。本発明のこれらの特徴に関しては、以下の望
ましい実施形態による発明の詳述において、図を参照し
ながら詳述される。
【0010】
【発明の実施の形態】図1及び2を見ると、たわみ部材
またはチューブ20は膨張前の樹脂覆い22を支持して
いる。たわみ部材20は、電線23の導管と同様の中空
チューブであることが望ましい。当分野に明るい者には
さまざまなたわみ導管が知られている。特に望ましいの
は、金属を変形させることなくたわむことができるよう
な渦巻き型の構造を持つ渦巻き型金属チューブである。
もっとも、チューブ20の断面が円形である必要はなく
四角形や楕円形等でもよい。たわみ部材20が中空金属
チューブである場合、アルミでできていることが多く、
壁の厚みは約0.5〜約1.2mmであることが望まし
い。チューブ20の直径は実施形態により異なるが、約
8〜約40mmであることが多く、典型的な長さは約50
〜約800、自動車に適用する場合は200mmであるこ
とが好ましい。
またはチューブ20は膨張前の樹脂覆い22を支持して
いる。たわみ部材20は、電線23の導管と同様の中空
チューブであることが望ましい。当分野に明るい者には
さまざまなたわみ導管が知られている。特に望ましいの
は、金属を変形させることなくたわむことができるよう
な渦巻き型の構造を持つ渦巻き型金属チューブである。
もっとも、チューブ20の断面が円形である必要はなく
四角形や楕円形等でもよい。たわみ部材20が中空金属
チューブである場合、アルミでできていることが多く、
壁の厚みは約0.5〜約1.2mmであることが望まし
い。チューブ20の直径は実施形態により異なるが、約
8〜約40mmであることが多く、典型的な長さは約50
〜約800、自動車に適用する場合は200mmであるこ
とが好ましい。
【0011】実施形態によっては、チューブ20が補強
対象構造に配置される際に弾性限界以上に変形されるこ
とがある。実施形態によっては、より弾性的なチューブ
または棒が利用され、実質的には構造空洞内で付勢を受
けるばねが利用される。中空チューブ20は軽量の構造
を可能にするため最も好ましいが、固体のロッドが利用
されてもよい。実施形態によっては、金属の代わりに、
プラスティックの棒またはチューブをチューブ20とし
て用いるのが好ましい。
対象構造に配置される際に弾性限界以上に変形されるこ
とがある。実施形態によっては、より弾性的なチューブ
または棒が利用され、実質的には構造空洞内で付勢を受
けるばねが利用される。中空チューブ20は軽量の構造
を可能にするため最も好ましいが、固体のロッドが利用
されてもよい。実施形態によっては、金属の代わりに、
プラスティックの棒またはチューブをチューブ20とし
て用いるのが好ましい。
【0012】チューブの長さは、空洞の開口部から補強
個所までの距離によって決まる。チューブ20の長さ
は、チューブの直径または幅よりも大きく、多くの実施
形態では、チューブ20の長さはチューブ断面の直径の
少なくとも5倍、または20倍、さらにしばしば100
倍以上であることが好ましい。多くの実施形態では、チ
ューブ20は約50〜約200mmの長さを持つ。また実
施形態によっては、実際に渦巻き型導管として示されて
いるチューブ20aのほぼ全域を樹脂覆い22aでカバー
することが望ましい。
個所までの距離によって決まる。チューブ20の長さ
は、チューブの直径または幅よりも大きく、多くの実施
形態では、チューブ20の長さはチューブ断面の直径の
少なくとも5倍、または20倍、さらにしばしば100
倍以上であることが好ましい。多くの実施形態では、チ
ューブ20は約50〜約200mmの長さを持つ。また実
施形態によっては、実際に渦巻き型導管として示されて
いるチューブ20aのほぼ全域を樹脂覆い22aでカバー
することが望ましい。
【0013】樹脂覆い22は、ほとんどの実施形態にお
いてチューブ20の外部表面全域に延びる層を構成し、
膨張前の状態で約2〜約6mmの均一な厚みを有する。
樹脂覆い22は、樹脂シートを必要な形にダイカット
し、プレカットシートをチューブ20の周りに巻き付け
ることで形成される。または、コーティングをキャリア
に取り付けることもでき、さらにスプレーなどの方法に
よるコーティングも可能である。
いてチューブ20の外部表面全域に延びる層を構成し、
膨張前の状態で約2〜約6mmの均一な厚みを有する。
樹脂覆い22は、樹脂シートを必要な形にダイカット
し、プレカットシートをチューブ20の周りに巻き付け
ることで形成される。または、コーティングをキャリア
に取り付けることもでき、さらにスプレーなどの方法に
よるコーティングも可能である。
【0014】樹脂覆い22を構成するポリマーは、樹脂
ベースの材料であり、熱膨張性であることが好ましい。
本発明の樹脂覆い22には、いくつもの樹脂ベースの化
合物が利用できる。化合物は質量の増加がほとんどな
く、強度及び硬度の高いものであることが望ましい。覆
い22の組成に言及すると、材料の密度は重量を押さえ
るため、立方フィートあたり約20〜約50ポンドであ
ることが望ましい。融点、熱歪みや化学的崩壊を起こす
温度も、ペイントオーブンなどの工程で用いられる高熱
を受けても覆い22が構造を崩すことのないよう、十分
に高い必要がある。従って、覆い22は320F°以
上、望ましくは350F°以上の熱に少なくとも短時間
の間耐えられなければならない。さらに覆い22は90
〜200F°の熱に長時間曝されても熱による歪みや劣
化を起こしてはならない。
ベースの材料であり、熱膨張性であることが好ましい。
本発明の樹脂覆い22には、いくつもの樹脂ベースの化
合物が利用できる。化合物は質量の増加がほとんどな
く、強度及び硬度の高いものであることが望ましい。覆
い22の組成に言及すると、材料の密度は重量を押さえ
るため、立方フィートあたり約20〜約50ポンドであ
ることが望ましい。融点、熱歪みや化学的崩壊を起こす
温度も、ペイントオーブンなどの工程で用いられる高熱
を受けても覆い22が構造を崩すことのないよう、十分
に高い必要がある。従って、覆い22は320F°以
上、望ましくは350F°以上の熱に少なくとも短時間
の間耐えられなければならない。さらに覆い22は90
〜200F°の熱に長時間曝されても熱による歪みや劣
化を起こしてはならない。
【0015】詳しくは、覆い22の熱膨張可能な構造フ
ォームは、合成樹脂と気泡形成剤とフィラーとを含む。
合成樹脂は、重量比で覆い22の約40〜約80%、望
ましくは約45〜約75%、さらに望ましくは約50〜
約70%を構成する。樹脂の一部はたわみエポキシを含
むことが望ましい。ここで言う「気泡形成剤」とは、覆
い22に泡や気孔,空洞を形成する薬品を指す。つまり
覆い22は、質量内に無数の気泡を持つ海綿上構造をし
ている。この海綿上構造は密度が低く強度の高い材料で
あり、軽量で強い構造を提供する。本発明に利用できる
気泡形成剤としては、ガラスまたはプラスティックによ
って形成される「中空」微小球またはマイクロバブルが
含まれる。ガラスの微小球は特に望ましい。また気泡形
成剤は膨張剤を含むこともでき、膨張剤は化学的膨張剤
でも膨張剤でもよい。気泡形成剤が微小球または大型球
を含む場合、微小球は重量比で覆い22の材料の約10
〜約50%、望ましくは約15〜約45%、さらに望ま
しくは約20〜約40%を構成する。気泡形成剤が膨張
剤を含む場合、膨張剤は重量比で覆い22の約0.5〜
約5%、望ましくは約1〜約4%、さらに望ましくは約
1〜約2%を構成する。フィラーとしてはガラスまたは
プラスティックの微小球,発煙シリカ,炭化カルシウ
ム,粉砕ガラスファイバー,チョップされたガラス片な
どが挙げられる。特にチクストロピックフィラーが望ま
しいが、他の材料も利用可能である。フィラーは重量比
で覆い22の約1〜約15%、望ましくは約2〜約10
%、さらに望ましくは約3〜約8%を構成する。
ォームは、合成樹脂と気泡形成剤とフィラーとを含む。
合成樹脂は、重量比で覆い22の約40〜約80%、望
ましくは約45〜約75%、さらに望ましくは約50〜
約70%を構成する。樹脂の一部はたわみエポキシを含
むことが望ましい。ここで言う「気泡形成剤」とは、覆
い22に泡や気孔,空洞を形成する薬品を指す。つまり
覆い22は、質量内に無数の気泡を持つ海綿上構造をし
ている。この海綿上構造は密度が低く強度の高い材料で
あり、軽量で強い構造を提供する。本発明に利用できる
気泡形成剤としては、ガラスまたはプラスティックによ
って形成される「中空」微小球またはマイクロバブルが
含まれる。ガラスの微小球は特に望ましい。また気泡形
成剤は膨張剤を含むこともでき、膨張剤は化学的膨張剤
でも膨張剤でもよい。気泡形成剤が微小球または大型球
を含む場合、微小球は重量比で覆い22の材料の約10
〜約50%、望ましくは約15〜約45%、さらに望ま
しくは約20〜約40%を構成する。気泡形成剤が膨張
剤を含む場合、膨張剤は重量比で覆い22の約0.5〜
約5%、望ましくは約1〜約4%、さらに望ましくは約
1〜約2%を構成する。フィラーとしてはガラスまたは
プラスティックの微小球,発煙シリカ,炭化カルシウ
ム,粉砕ガラスファイバー,チョップされたガラス片な
どが挙げられる。特にチクストロピックフィラーが望ま
しいが、他の材料も利用可能である。フィラーは重量比
で覆い22の約1〜約15%、望ましくは約2〜約10
%、さらに望ましくは約3〜約8%を構成する。
【0016】本発明に利用されるに望ましい構成樹脂に
は、エポキシ樹脂,ビニルエステル樹脂,熱硬化性ポリ
エステル樹脂,ウレタン樹脂などのサーモセットが含ま
れる。本発明は樹脂の分子量を規定するものではなく、
当技術分野に明るい者には本明細書によってふさわしい
重量は明らかである。液体フィラー材料の樹脂部分が熱
硬化性樹脂である場合、硬化速度を上げるため、イミダ
ゾールや硬化剤などさまざまな促進剤が含まれてもよ
い。硬化剤としては、ジシアンジアミドが望ましい。促
進剤の機能的な量は重量比で樹脂の約0.5〜約2%で
あり、これに伴って樹脂と気泡形成剤とフィラーとの3
つの構成物のうち、いずれかの重量が減少される。同様
に、硬化剤の量は重量比で樹脂の約1〜約8%であり、
これに伴って樹脂と気泡形成剤とフィラーとの3つの構
成物のうち、いずれかの重量が減少する。処理補助剤、
安定剤、着色剤、UV吸収剤等も層に含まれてよい。サ
ーモプラスティックが用いられてもよい。
は、エポキシ樹脂,ビニルエステル樹脂,熱硬化性ポリ
エステル樹脂,ウレタン樹脂などのサーモセットが含ま
れる。本発明は樹脂の分子量を規定するものではなく、
当技術分野に明るい者には本明細書によってふさわしい
重量は明らかである。液体フィラー材料の樹脂部分が熱
硬化性樹脂である場合、硬化速度を上げるため、イミダ
ゾールや硬化剤などさまざまな促進剤が含まれてもよ
い。硬化剤としては、ジシアンジアミドが望ましい。促
進剤の機能的な量は重量比で樹脂の約0.5〜約2%で
あり、これに伴って樹脂と気泡形成剤とフィラーとの3
つの構成物のうち、いずれかの重量が減少される。同様
に、硬化剤の量は重量比で樹脂の約1〜約8%であり、
これに伴って樹脂と気泡形成剤とフィラーとの3つの構
成物のうち、いずれかの重量が減少する。処理補助剤、
安定剤、着色剤、UV吸収剤等も層に含まれてよい。サ
ーモプラスティックが用いられてもよい。
【0017】以下の表には、覆い22の望ましい組成が
示されている。この組成による材料は、320F°で完
全に膨張かつ硬化し、すばらしい構造特性を提供する。
本記載におけるパーセント表示は、特に表記がない限り
全て重量比である。 構成物質 重量比 EPON828(エポキシ樹脂) 37.0 DER331(たわみエポキシ樹脂) 18.0 DI/SY(ジシアンジアミド硬化剤) 4.0 イミダゾール(促進剤) 0.8 発煙シリカ(チキソトロピックフィラー) 1.1 セロゲンAZ199(アゾジカーボンアミド膨張剤) 1.2 B38マイクロス(ガラス微小球) 37.0 WINNOFIL炭化カルシウム(炭酸カルシウムフィラー) 0.9 図4を見ると空洞26を形成する構造部材24の断面図
が示されている。ここでは説明のため、構造部材24は
自動車のロールバーの一部として示されている。他の実
施形態としては上部前柱接合部は座席フレームの補強な
どが挙げられる。構造部材24は、空洞26の弧状部3
0を形成する弧状または湾曲部28を有している。空洞
26のようなアクセスの困難な空洞が本発明の焦点であ
る。たわみチューブ20は空洞26内にあり樹脂が熱膨
張する前の状態で示されている。チューブ20は空洞2
6の形状に合うように曲げられている。この曲げの操作
はその場で行われることが望ましい。すなわちたわみチ
ューブ20は、チューブ20の端から決まった距離に覆
い22を配置してから空洞26に挿入される。チューブ
20が押し込まれるにつれて、チューブ20は奥に挿入
される。チューブ20が内壁32の抵抗にあうと、たわ
みチューブ20は曲がり、弧状部30を通って空洞26
をくねっていく。また実施形態によっては、事前にチュ
ーブ20を必要な形状に曲げてから空洞26に挿入す
る。たわみチューブ20は樹脂覆い22が弧状部28の
位置に来るまで挿入される。所定の位置に来ると、外端
34またはチューブ20は図示されない留め金によって
チューブ20に対して止められ、必要に応じて固定され
る。
示されている。この組成による材料は、320F°で完
全に膨張かつ硬化し、すばらしい構造特性を提供する。
本記載におけるパーセント表示は、特に表記がない限り
全て重量比である。 構成物質 重量比 EPON828(エポキシ樹脂) 37.0 DER331(たわみエポキシ樹脂) 18.0 DI/SY(ジシアンジアミド硬化剤) 4.0 イミダゾール(促進剤) 0.8 発煙シリカ(チキソトロピックフィラー) 1.1 セロゲンAZ199(アゾジカーボンアミド膨張剤) 1.2 B38マイクロス(ガラス微小球) 37.0 WINNOFIL炭化カルシウム(炭酸カルシウムフィラー) 0.9 図4を見ると空洞26を形成する構造部材24の断面図
が示されている。ここでは説明のため、構造部材24は
自動車のロールバーの一部として示されている。他の実
施形態としては上部前柱接合部は座席フレームの補強な
どが挙げられる。構造部材24は、空洞26の弧状部3
0を形成する弧状または湾曲部28を有している。空洞
26のようなアクセスの困難な空洞が本発明の焦点であ
る。たわみチューブ20は空洞26内にあり樹脂が熱膨
張する前の状態で示されている。チューブ20は空洞2
6の形状に合うように曲げられている。この曲げの操作
はその場で行われることが望ましい。すなわちたわみチ
ューブ20は、チューブ20の端から決まった距離に覆
い22を配置してから空洞26に挿入される。チューブ
20が押し込まれるにつれて、チューブ20は奥に挿入
される。チューブ20が内壁32の抵抗にあうと、たわ
みチューブ20は曲がり、弧状部30を通って空洞26
をくねっていく。また実施形態によっては、事前にチュ
ーブ20を必要な形状に曲げてから空洞26に挿入す
る。たわみチューブ20は樹脂覆い22が弧状部28の
位置に来るまで挿入される。所定の位置に来ると、外端
34またはチューブ20は図示されない留め金によって
チューブ20に対して止められ、必要に応じて固定され
る。
【0018】空洞26は非直線型であり、図4のような
1つの曲がり個所とそれに伴う弧状部分とを持つだけの
形状以上に複雑な形状ともなり得る。曲がり個所が多く
不規則な場合でも、個々に分割された樹脂部分または2
つ以上の曲がり個所に連続した樹脂部分を提供すること
により、これらの不規則部分のいくつかまたは全てに樹
脂覆い22を提供することができる。
1つの曲がり個所とそれに伴う弧状部分とを持つだけの
形状以上に複雑な形状ともなり得る。曲がり個所が多く
不規則な場合でも、個々に分割された樹脂部分または2
つ以上の曲がり個所に連続した樹脂部分を提供すること
により、これらの不規則部分のいくつかまたは全てに樹
脂覆い22を提供することができる。
【0019】図5では、樹脂22は膨張している。つま
り、チューブ20と樹脂22とが構造部材24の中に設
置されると、組立体全体が膨張剤が活性化され樹脂覆い
22が膨張及び硬化される温度にまで加熱される。自動
車への適用では、加熱工程は車輌がペイントオーブンを
通過するにつれて行われる。樹脂22は最初の容量の数
倍、望ましくは少なくとも2倍に膨張する。膨張した樹
脂は、周囲の構造部材24の壁32に接触し、固く接着
する。樹脂はさらに硬化し、部材24に剛的な補強を形
成する。こうして必要最小限の樹脂で、補強を必要とす
る個所を的確に補強することができる。
り、チューブ20と樹脂22とが構造部材24の中に設
置されると、組立体全体が膨張剤が活性化され樹脂覆い
22が膨張及び硬化される温度にまで加熱される。自動
車への適用では、加熱工程は車輌がペイントオーブンを
通過するにつれて行われる。樹脂22は最初の容量の数
倍、望ましくは少なくとも2倍に膨張する。膨張した樹
脂は、周囲の構造部材24の壁32に接触し、固く接着
する。樹脂はさらに硬化し、部材24に剛的な補強を形
成する。こうして必要最小限の樹脂で、補強を必要とす
る個所を的確に補強することができる。
【0020】図6、7では、チューブ20は半径方向に
広がる支持部38を2つから4つ持つスタンドオフ組立
体36を備えている。図8に見られるように、スタンド
オフ組立体36は構造部材24においてチューブ20を
中心に寄せる機能を持つ。支持部38は弾性的であるこ
とが望ましい。すなわち、チューブ20が空洞26に挿
入される際、支持部38が内側に曲がる方がよい。
広がる支持部38を2つから4つ持つスタンドオフ組立
体36を備えている。図8に見られるように、スタンド
オフ組立体36は構造部材24においてチューブ20を
中心に寄せる機能を持つ。支持部38は弾性的であるこ
とが望ましい。すなわち、チューブ20が空洞26に挿
入される際、支持部38が内側に曲がる方がよい。
【0021】これまで本発明は自動車または車輌の部品
として述べられてきたが、本発明は航空機、船舶、自転
車など動力を必要とするものであれば何にでも適用可能
である。同様に本発明は、建築物など静的構造物にも適
応可能であり、地震などによる振動への剛的支持や、過
重を受ける構造物への軽量の支持として機能する。さら
に、これまで本発明は熱膨張性のフォームと構造部材や
たわみ部材などの金属部材について述べられてきたが、
他の材料も利用可能である。例えばフォームは、化学的
に活性化されることによって膨張し、膨張後は構造フォ
ームを形成する物質でさえあればよい。たわみ部材も、
プラスティックや高分子材料や、木材のような繊維質材
料でもパックドロップとしてまたはフォームの支持とな
るに十分な機能を有する材料であれば、金属でなくても
よい。熱膨張性のフォームが利用される場合、たわみ部
材は熱硬化中の熱に耐え得る材料でなければならない。
しかし、他の種類の材料がフォームに用いられる場合
は、たわみ部材が耐高熱性である必要はなく、代わりに
十分な硬度を有することが基本要件となる。硬化処理等
によって硬化する材料をたわみ部材の材料として利用す
ることも可能である。本発明は、支持部材が金属以外の
材料でできている時にも適用可能である。本発明の実施
に際しては、膨張前の薄いフォーム層が、膨張後、構造
部材とたわみ部材とに接着し構造部材を補強する構造が
形成されるように、構造部材とたわみ部材とフォームと
の材料を選択することが必要である。
として述べられてきたが、本発明は航空機、船舶、自転
車など動力を必要とするものであれば何にでも適用可能
である。同様に本発明は、建築物など静的構造物にも適
応可能であり、地震などによる振動への剛的支持や、過
重を受ける構造物への軽量の支持として機能する。さら
に、これまで本発明は熱膨張性のフォームと構造部材や
たわみ部材などの金属部材について述べられてきたが、
他の材料も利用可能である。例えばフォームは、化学的
に活性化されることによって膨張し、膨張後は構造フォ
ームを形成する物質でさえあればよい。たわみ部材も、
プラスティックや高分子材料や、木材のような繊維質材
料でもパックドロップとしてまたはフォームの支持とな
るに十分な機能を有する材料であれば、金属でなくても
よい。熱膨張性のフォームが利用される場合、たわみ部
材は熱硬化中の熱に耐え得る材料でなければならない。
しかし、他の種類の材料がフォームに用いられる場合
は、たわみ部材が耐高熱性である必要はなく、代わりに
十分な硬度を有することが基本要件となる。硬化処理等
によって硬化する材料をたわみ部材の材料として利用す
ることも可能である。本発明は、支持部材が金属以外の
材料でできている時にも適用可能である。本発明の実施
に際しては、膨張前の薄いフォーム層が、膨張後、構造
部材とたわみ部材とに接着し構造部材を補強する構造が
形成されるように、構造部材とたわみ部材とフォームと
の材料を選択することが必要である。
【0022】ここに示される本発明の実施形態は、本発
明をこれらの実施形態のみに限定するものではなく、特
に当技術分野に明るい者には本明細書により数多くの改
変が可能である。従って特許請求の範囲には、本発明の
精神とスコープに属する改変は全て含まれるものと理解
されたい。
明をこれらの実施形態のみに限定するものではなく、特
に当技術分野に明るい者には本明細書により数多くの改
変が可能である。従って特許請求の範囲には、本発明の
精神とスコープに属する改変は全て含まれるものと理解
されたい。
【図1】本発明の方法で用いられる樹脂支持チューブの
斜視図。
斜視図。
【図2】樹脂支持チューブ内の膨張前の樹脂の位置を部
分的に示す断面図。
分的に示す断面図。
【図3】膨張前の樹脂に覆われた樹脂支持チューブの他
の実施形態の正面図。
の実施形態の正面図。
【図4】膨張前の樹脂が設置された樹脂支持チューブを
示す、湾曲した構造部材の断面図。
示す、湾曲した構造部材の断面図。
【図5】樹脂が膨張し内部補強された、図4に示す湾曲
構造部材の断面図。
構造部材の断面図。
【図6】本発明に用いられる半径方向のスタンドオフを
備えた樹脂支持チューブの正面図。
備えた樹脂支持チューブの正面図。
【図7】図6の支持チューブを7−7の方向から見た側
面図。
面図。
【図8】スタンドオフが配置された膨張前の樹脂を示
す、湾曲構造部材の断面図。
す、湾曲構造部材の断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29K 509:08 B29L 31:30
Claims (32)
- 【請求項1】部材を補強する方法であって、 幅よりも長さの長いたわみ部材を供給する工程と、 たわみ部材を空洞部に挿入する工程であり、たわみ部材
を穴の形状にあったようにする工程と、 前記部材に接着するように膨張可能な樹脂を膨張させる
工程と、を含む部材の補強方法。 - 【請求項2】前記たわみ部材は中空のチューブである、
請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項3】前記たわみ部材は固体のロッドである、請
求項1に記載の補強方法。 - 【請求項4】前記樹脂は熱膨張可能であり中空微小球を
有する、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項5】前記部材は自動車用の前柱接合部と座席フ
レームとロールバーとからなる群より選択される、請求
項1に記載の補強方法。 - 【請求項6】前記たわみ部材は、膨張前に部材の内部壁
とたわみ部材との間に間隔を設けるためのスペーサーを
有する、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項7】前記たわみチューブの長さは少なくとも直
径の5倍である、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項8】たわみチューブの直径は約8〜約40mm
であり、長さは約50〜約200mmである、請求項1
に記載の補強方法。 - 【請求項9】前記膨張可能樹脂は、前記たわみ部材の少
なくとも1部を取り囲み包み込む層を形成する、請求項
1に記載の補強方法。 - 【請求項10】前記層は約2〜約8mmの一定の厚みを
有する、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項11】前記たわみ部材は中空であり、壁の厚さ
が約0.5〜約1.2mmである、請求項1に記載の補
強方法。 - 【請求項12】前記たわみチューブは金属からなる、請
求項1に記載の補強方法。 - 【請求項13】前記金属はアルミニウムである、請求項
12に記載の補強方法。 - 【請求項14】前記たわみ部材は挿入工程の前に空洞の
形状に合致するように非弾性的に変形される、請求項1
に記載の補強方法。 - 【請求項15】前記たわみ部材は挿入工程の途中に部材
との接触にによって形付けられる、請求項1に記載の補
強方法。 - 【請求項16】前記たわみ部材は膨張工程の前に部材の
中に配置されている、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項17】前記たわみ部材の長さは幅の少なくとも
5倍である、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項18】前記たわみチューブの実質的に全ての部
分が膨張可能樹脂によって覆われている、請求項1に記
載の補強方法。 - 【請求項19】前記樹脂は熱により膨張可能であり、重
量比で約40〜約80%の樹脂と、約10〜約50%の
微小球と、約0.5〜約5%の膨張剤と、約1〜約15
%のフィラーと、約0.5〜約2%との促進剤と、約1
〜約8%との硬化剤とを含む、請求項1に記載の補強方
法。 - 【請求項20】前記樹脂は熱により膨張可能であり、重
量比で55%のエポキシ樹脂と、4%のジシアンジアミ
ド硬化剤と、0.8%のイミダゾール促進剤と、1.1
%の発煙シリカと、1.2%のアゾジカーボンアミド膨
張剤と、37%のガラス微小球と、0.9%の炭化カル
シウムフィラーとを含む、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項21】前記たわみ部材は内部に縦方向に電線を
含む中空のチューブである、請求項1に記載の補強方
法。 - 【請求項22】前記空洞は曲がり個所を少なくとも1つ
有する非直線的な形をしており、前記たわみ部材は樹脂
が曲がり個所に配置されるように空洞に挿入される、請
求項1に記載の補強方法。 - 【請求項23】前記空洞には複数の曲がり個所があり、
樹脂は1つ以上の曲がり個所に配置される、請求項1に
記載の補強方法。 - 【請求項24】前記樹脂は、たわみ部材の周りを包むダ
イカットシートとたわみ部材にモールドされたコーティ
ングとのいずれかである、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項25】前記たわみ部材は包み付きの渦巻き型チ
ューブである、請求項1に記載の補強方法。 - 【請求項26】前記部材は車両の部分であり、前記樹脂
は熱により膨張可能であり、前記樹脂の膨張は車両塗装
工程のペイントオーブンにおいて行われる、請求項1に
記載の補強方法。 - 【請求項27】請求項1に記載の補強方法によって作ら
れた補強部材。 - 【請求項28】形状的に届きにくい空間を有する構造部
材を補強する方法であって、 長さが幅の少なくとも5倍である中空のたわみ部材を供
給する工程と、 前記たわみ部材の少なくとも1部を膨張可能な樹脂によ
って覆う工程と、 前記たわみ部材を空洞の形状に合うように曲げながら中
空の構造部材の空洞に挿入する工程と、 前記たわみ部材を構造部材の中に設置する工程と、 膨張可能樹脂を前記構造部材に接着するように膨張させ
る工程と、を含む構造部材の補強方法。 - 【請求項29】曲がり個所を少なくとも1つ有する非直
線的でかつ延びた形状の空洞を有する剛体部分と、前記
空洞に前記曲がり個所を通って縦方向に配置されている
たわみ部材と、前記曲がり個所上の前記たわみ部材に配
置され、活性化されると膨張する構造フォームによって
作られた樹脂層であって、膨張すると前記曲がり個所の
前記部分に密着し接着する樹脂層と、を備えた補強構造
部材。 - 【請求項30】前記構造部材は、ロールバー,前柱接合
部,座席フレームからなる群より選択される車輌部材の
1つである、請求項29に記載の構造部材。 - 【請求項31】前記たわみ部材は中空であり、前記たわ
み部材の内部には縦方向に延びる電線が配置されてい
る、請求項29に記載の構造部材。 - 【請求項32】前記たわみ部材上において前記樹脂層の
外側に配置されたスタンドオフ組立体であって、前記空
洞内において前記部材の内周表面と弾性的に接続する支
持部を複数備えたスタンドオフ組立体を少なくとも1つ
有する、請求項29に記載の構造部材。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US5326497P | 1997-07-21 | 1997-07-21 | |
US60/053264 | 1998-06-23 | ||
US09/103,033 US6233826B1 (en) | 1997-07-21 | 1998-06-23 | Method for reinforcing structural members |
US09/103033 | 1998-06-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11165355A true JPH11165355A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=26731646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10222315A Pending JPH11165355A (ja) | 1997-07-21 | 1998-07-21 | 構造部材の補強方法 |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6233826B1 (ja) |
EP (1) | EP0893332B1 (ja) |
JP (1) | JPH11165355A (ja) |
KR (1) | KR19990013560A (ja) |
AR (1) | AR013239A1 (ja) |
AT (1) | ATE214674T1 (ja) |
AU (1) | AU743431B2 (ja) |
BR (1) | BR9802437A (ja) |
CA (1) | CA2242283A1 (ja) |
DE (2) | DE29812841U1 (ja) |
ES (1) | ES2174394T3 (ja) |
FR (1) | FR2762894B1 (ja) |
GB (1) | GB2327388B (ja) |
IT (1) | IT1305567B1 (ja) |
NL (1) | NL1009643C2 (ja) |
PL (1) | PL327390A1 (ja) |
TR (1) | TR199801351A3 (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2007253695A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 発泡閉塞部材 |
JP2009502592A (ja) * | 2005-08-04 | 2009-01-29 | ゼフィロス インコーポレイテッド | 展性キャリヤを備えた補強材、バッフル及びシール |
JP2010533520A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | ジョンソン・コントロールズ・ゲー・エム・ベー・ハー | 車両座席の構造 |
JP2010533614A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | ジョンソン・コントロールズ・ゲー・エム・ベー・ハー | 車両座席の構造 |
JP2010533519A (ja) * | 2007-07-18 | 2010-10-28 | ジョンソン・コントロールズ・ゲー・エム・ベー・ハー | 車両座席の構造 |
JP2010533616A (ja) * | 2007-07-20 | 2010-10-28 | ゼフィロス インク | 座席の又は座席に関連する改良 |
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