中空構造体の補強方法
【課題】中空構造体と内部に配した補強部材に対して発泡樹脂を確実に接着させる。
【解決手段】フロントサイドメンバ１０の内部に配置されるリインフォースメント１６に取り付けられた第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが最初に発泡して、リインフォースメント１６に取り付けられた可動支持部材２２が押圧される。リインフォースメント１６が車両内側にずれて配置されている場合、最初に内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａを押圧して反力によりリインフォースメント１６が車両幅方向外側へ移動され、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからフロントサイドメンバ内壁面まので間隔が車両内外側とで同一となり、内外の第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂはフロントサイドメンバ１０からの熱を同様受けて発泡する。このため、第１、第２の各発泡接着剤は中空構造体内面全体に接着されて発泡樹脂となり、フロントサイドメンバ１０は確実に補強される。
【解決手段】フロントサイドメンバ１０の内部に配置されるリインフォースメント１６に取り付けられた第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが最初に発泡して、リインフォースメント１６に取り付けられた可動支持部材２２が押圧される。リインフォースメント１６が車両内側にずれて配置されている場合、最初に内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａを押圧して反力によりリインフォースメント１６が車両幅方向外側へ移動され、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからフロントサイドメンバ内壁面まので間隔が車両内外側とで同一となり、内外の第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂはフロントサイドメンバ１０からの熱を同様受けて発泡する。このため、第１、第２の各発泡接着剤は中空構造体内面全体に接着されて発泡樹脂となり、フロントサイドメンバ１０は確実に補強される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、金属板からなる中空構造体の内部に合成樹脂製の補強部材を配置した後、補強部材に設けた発泡剤を含む樹脂を発泡させて中空部分を発泡した樹脂で充填し、中空構造体、補強部材及び発泡樹脂を一体化することで中空構造体の補強を行う技術が、例えば、特許文献１〜４に開示されている。
【特許文献１】特表２００５−５２２３６３号公報。
【特許文献２】特開２００３―２２６２６１号公報。
【特許文献３】特開２００１―１９９３６２号公報。
【特許文献４】特開２００２―４１０５１１号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
中空構造体の内部空間の所定位置（例えば、中央）に補強部材を位置決めするために、中空構造体の内壁面と補強部材との間にスペーサを配置する方法がある。
【０００４】
しかしながら、中空構造体において寸法のバラツキが大きく、例えば、中空構造体の寸法が大となると、スペーサが構造物内壁面から離れてしまうため、中空構造体の内部空間の所定位置（例えば、中空構造体の幅方向中央部分）に補強部材が配置されない場合がある。
【０００５】
発泡剤を含む樹脂を発泡させるには、補強部材を内部に配した中空構造体を、例えば、加熱炉の中に入れて発泡剤を含む樹脂を加熱する。加熱炉からの熱は、中空構造体の壁面、及び内部空間を介して発泡剤を含む樹脂へと伝達されるが、例えば、補強部材が中空構造体の内部空間で一方側に偏って配置されて補強部材と中空構造体との間隔が他方側で大になると、間隔が広がった側においては、中空構造体からの熱が発泡剤を含む樹脂へ伝わり難くなり、発泡剤を含む樹脂が発泡するに必要な温度まで上昇せず、十分に発泡しない、いわゆる発泡不良となる場合が考えられる。
【０００６】
そして、発泡不良になり、発泡樹脂が中空構造体の内壁面に届かない部位を生じてしまうと、発泡樹脂が中空構造体の内壁面全体に接着した場合に比較して補強効果が減少する。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、中空構造体の内壁面全体に発泡樹脂を確実に接着させることのできる、中空構造体の補強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、中空構造体の内部に補強部材が配置され、前記中空構造体の内部空間が発泡樹脂で充填される中空構造体の補強方法であって、前記中空構造体の一方の内壁面側に配置される第１の部分と、前記中空構造体の他方の内壁面側に配置される第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されると共に、前記第１の部分及び前記第２の部分に連結される中央部分を備え、前記第１の部分には前記一方と他方とを結ぶ方向に移動可能に第１の可動支持部材が装着され、前記第２の部分には前記一方と前記他方とを結ぶ方向に移動可能に第２の可動支持部材が装着され、前記中央部分と前記第１の可動支持部材との間、及び前記中央部分と前記第２の可動支持部材との間に加熱により発泡及び硬化する第１の熱活性発泡接着剤が設けられ、前記第１の部分の前記一方の内壁面側、及び前記第２の部分の前記他方の内壁面側に前記第１の熱活性発泡接着剤よりも発泡する温度が高く設定された第２の熱活性発泡接着剤が設けられた前記補強部材を、前記中空構造体の内部空間に配置する第１の工程と、前記補強部材を備える前記中空構造体を加熱し、前記第１の熱活性発泡接着剤を最初に発泡させ、次いで前記第２の熱活性発泡接着剤を発泡させる第２の工程と、を有する。
【０００９】
先ず、第１の工程では、補強部材が中空構造体の内部に配置される。補強部材は、第１の部分が中空構造体の一方の内壁面側に対向するように配置され、第２の部分が中空構造体の他方の内壁面側に対向するように配置される。
【００１０】
第２の工程では、補強部材を備える中空構造体が加熱される。中空構造体の内部空間の温度が上昇すると、先ず最初に第１の熱活性発泡接着剤が発泡する。
第１の熱活性化発泡接着剤が発泡して膨張すると、各可動支持部材は第１の熱活性化発泡接着剤に押圧されて中空構造体の内壁面を押圧する。
【００１１】
次いで第２の熱活性発泡接着剤が発泡し、発泡した第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤により内部空間が隙間無く充填され、第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤の発泡が完了すると共に硬化することで、中空構造体と補強部材とが互いに接着される。
【００１２】
ここで、補強部材の初期位置が中空構造体の内部で、例えば一方側へずれて配置された場合、中空構造体の一方側の壁面と補強部材の第１の部分との間隔に対して、中空構造体の他方側の壁面と補強部材の第２の部分との間隔は相対的に大きくなっている。
【００１３】
この様に補強部材がずれた状態で加熱がなされて第１の熱活性化発泡接着剤が発泡膨張すると、先ず最初に、一方側の可動支持部材が一方側の内壁を押圧し、該内壁からの反力が一方側の可動支持部材、第１の熱活性化発泡接着剤を順に介して補強部材の中央部分に伝達され、補強部材が他方側（即ち、ずれている方向とは逆方向側）へ移動して行く。
これにより、当初大きかった中空構造体の他方側の壁面と補強部材との間隔が狭くなり、補強部材の位置が中空構造体の車両幅方向中央側に修正され、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔とが同一にされる。
【００１４】
このようにして、補強部材の位置が修正された後、第１の部分に設けられた第２の熱活性化発泡接着剤、及び第２の部分に設けられた第２の熱活性化発泡接着剤が、各々対向している中空構造体の壁面からの熱を受けて加熱され、第２の熱活性化発泡接着剤が発泡し始める。
【００１５】
前述した様に、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔とを同一にすることで、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤とを同じ温度に加熱することができ、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤の両方を同時に、かつ確実に発泡させることができる。
【００１６】
そして、最終的には、最初に発泡した第１の熱活性化発泡接着剤、及び次に発泡した第２の熱活性化発泡接着剤により内部空間が隙間無く充填され、第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤の発泡が完了すると共に硬化が完了することで、中空構造体と補強部材とが互いに接着される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明の中空構造体の補強方法によれば、中空構造体の内壁面と補強部材とに発泡樹脂を確実に接着させることができ、高い補強効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リインフォースメントを内部に配したフロントサイドメンバの側面側から見た断面図である。
【図２】リインフォースメントを内部に配したフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図３】熱活性化発泡接着剤が発泡する前の状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図４】リインフォースメントが偏って配置された熱活性化発泡接着剤が発泡する前の状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図５】第１の熱活性化発泡接着剤が発泡し始めた状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１には、自動車の鋼板からなるフロントサイドメンバ１０の側面側から見た断面が示されている。なお、図１において、矢印ＦＲ方向は車両前方、矢印ＲＥ方向は車両後方、矢印ＵＰ方向は車両上方を示している。
図２には、フロントサイドメンバ１０の長手方向直角断面（図１のＡ−Ａ線断面，Ｂ−Ｂ線断面，Ｃ−Ｃ線断面）が示されている。なお、図２において、矢印ＩＮ方向は車両幅方向内側、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。
【００２０】
図１に示すように、フロントサイドメンバ１０は、車体前方側に配置される側面視で車両前後方向に直線状に形成される前方直線部１０Ａが、車体後方側に配置される側面視で車両前後方向に直線状に形成される後方直線部１０Ｂよりも高くなるように、長手方向の２個所で屈曲形成されており、車体前方側の屈曲部１０Ｃと車体後方側の屈曲部１０Ｄとの間が、車幅方向から見た側面視で、車体前方側が車体後方側よりも上となる傾斜部（キック部）１０Ｅとされている。
【００２１】
図２（図１のＤ−Ｄ線断面図）に示すように、フロントサイドメンバ１０の長手方向直角断面形状は、ハット型を呈している。
図１、及び図２に示すように、フロントサイドメンバ１０の車幅方向両側の上端部分に形成されたフランジ部１１Ｄの上面には、鋼板からなるフロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５がスポット溶接により接合され、フロントサイドメンバ１０は閉断面構造（本発明の中空構造体）とされている。
【００２２】
フロントサイドメンバ１０の内部には、補強部材としてのリインフォースメント１６が配置され、かつ内部空間に隙間を設けることなく発泡樹脂１８が充填されている。
本実施形態のリインフォースメント１６に用いた材料は、ガラス繊維入りポリアミドであるが、リインフォースメント１６は他の合成樹脂や金属で形成することも出来る。
発泡樹脂１８は、発泡、硬化剤等を含む合成樹脂系の熱活性化発泡接着剤を加熱して発泡及び硬化させたものである。熱活性化発泡接着剤は、特に、金属面や合成樹脂面に対して良好な接着性を有する合成樹脂を主成分とするものが好ましい。
【００２３】
熱活性化発泡接着剤は、例えば、車体の塗装を乾燥させる際の熱等を用いて発泡させることができる。熱活性化発泡接着剤としては、例えば、特開平８−２０８８７１号公報、特開平１１−１５８３１３号公報等に開示されたものを用いることができるが、他のものを用いることもできる。
【００２４】
リインフォースメント１６は、フロントサイドメンバ１０の幅方向中央部に配置されて上下方向に延びる中央縦部１６Ａ、中央縦部１６Ａの下端のやや上方位置側から車幅方向内側へ延びる内側下横部１６Ｂと、内側下横部１６Ｂの車両幅方向内側端から上方へ延びる内側縦部１６Ｃ、中央縦部１６Ａの上端のやや下方位置から車幅方向外側へ延びる外側上横部１６Ｄと、外側上横部１６Ｄの車両幅方向外側端から下方へ延びる外側縦部１６Ｅとを含んで構成されている。
【００２５】
なお、中央縦部１６Ａは、上端がフロアパネル１２、及びダッシュパネル１４に接触しており、下端がフロントサイドメンバ１０の底部１１Ｃに接触している。また、内側下横部１６Ｂ、外側上横部１６Ｄ、内側縦部１６Ｃ、及び外側縦部１６Ｅは、各々フロントサイドメンバ１０の内面、フロアパネル１２、及びダッシュパネル１４から離間している。
【００２６】
次に、フロントサイドメンバ１０の補強方法を説明する。
先ず、フロントサイドメンバ１０の内部にリインフォースメント１６が配置される。
図３に示すように、フロントサイドメンバ１０の内部に配置するリインフォースメント１６には、中央縦部１６Ａの車両幅方向内側面、及び車両幅方向外側面の上下方向中間部分に各々第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが予め貼り付けられ、内側下横部１６Ｂの下面、及び内側縦部１６Ｃの車両幅方向内側面に第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが予め貼り付けられ、外側上横部１６Ｄの上面、及び外側縦部１６Ｅの車両幅方向外側面に第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが予め貼り付けられている。
なお、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａは、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂよりも低い温度で発泡するように材料の組成（発泡剤の種類等）が調整されている。
【００２７】
図１、及び図３に示すように、リインフォースメント１６の内側縦部１６Ｃ、及び外側縦部１６Ｅには、上下方向中間部分に、夫々貫通孔２０が３箇所形成されており、各貫通孔２０には可動支持部材２２がスライド自在に装着されている。
可動支持部材２２は、貫通孔２０に挿入される軸部２２Ａを備え、軸部２２Ａの両端に各々円板状のフランジ部２２Ｂが形成されている。可動支持部材２２は、合成樹脂、金属等で形成することが出来る。
【００２８】
内側縦部１６Ｃに装着される可動支持部材２２の軸部２２Ａの長さは、内側縦部１６Ｃの厚さと、内側縦部１６Ｃに貼り付けられた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの厚さを足した寸法よりも更に長く形成されている。同様に、外側縦部１６Ｅに装着される可動支持部材２２の軸部２２Ａの長さも、外側縦部１６Ｅの厚さと、外側縦部１６Ｅに貼り付けられた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの厚さを足した寸法よりも更に長く形成されている。
【００２９】
このように第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂ、及び可動支持部材２２の取り付けられたリインフォースメント１６をフロントサイドメンバ１０の内部空間に配置した後、フロントサイドメンバ１０のフランジ部１１Ｄに、フロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５をスポット溶接し、フロントサイドメンバ１０を閉断面構造化する。
その後、このフロントサイドメンバ１０を備えた車体を加熱炉等に入れて外部より加熱すると、車体の温度上昇に伴いフロントサイドメンバ内の温度も徐々に上昇し、最初に第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡し始める。なお、加熱炉は、例えば車体の塗装の乾燥を行う、所謂ＥＤ炉を用いることができるが、フロントサイドメンバ１０を外側から加熱できれば加熱手段の形態は問わない。
【００３０】
第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡して膨張すると、内側縦部１６Ｃに装着される可動支持部材２２は車両幅方向内側へ押圧され、外側縦部１６Ｅに装着される可動支持部材２２は車両幅方向外側へ押圧され、各可動支持部材２２は同時に押圧される。
【００３１】
ところで、リインフォースメント１６の初期位置が、例えば図４に示すように、内部空間内で車両幅方向内側へずれて配置されていた場合、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡して膨張すると、先ず最初にずれ方向の可動支持部材２２、即ち、車両幅方向内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａを押圧し、内壁１１Ａからの反力が可動支持部材２２、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａを順に介してリインフォースメント１６の中央縦部１６Ａに伝達され、リインフォースメント１６が車両幅方向外側（即ち、ずれている方向とは逆方向側）へ移動して行く。これにより、当初大きかったフロントサイドメンバ１０の外壁１１Ｂとリインフォースメント１６の外側縦部１６Ｅとの間隔が図５に示すように狭くなり、リインフォースメント１６の位置がフロントサイドメンバ１０の車両幅方向中央側に修正され、内側縦部１６Ｃに設けた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからこれに対向するフロントサイドメンバ１０の内壁１１Ａまでの間隔と、外側縦部１６Ｅに設けた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからこれに対向するフロントサイドメンバ１０の外壁１１Ｂまでの間隔とを同一にすることが可能となる。
【００３２】
なお、リインフォースメント１６の初期位置が車両幅方向内側へずれていた場合、外側の可動支持部材２２は外壁１１Ｂとの間隔が広くなっているため、内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａに接触した時点で外側の可動支持部材２２は外壁１１Ｂに接触しないが、内側の可動支持部材２２からの反力でリインフォースメント１６が車両外側へ移動すること、及び、外側の可動支持部材２２も第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａによって車両幅方向外側へ移動することで、最終的には、外側の可動支持部材２２のフランジ部２２Ｂも外壁１１Ｂの内面に接触することになる。
【００３３】
このようにリインフォースメント１６の位置が修正された後、各々の第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂがフロントサイドメンバ１０からの熱を受けて発泡し始める。
【００３４】
第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが発泡する前に、リインフォースメント１６の位置をフロントサイドメンバ１０の車両幅方向中央に修正し、内壁１１Ａからこれに対向する第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂまでの間隔、外壁１１Ｂからこれに対向する第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂまでの間隔を同一にすることで、リインフォースメント１６からの熱を受けた各第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂは、同時に発泡温度まで加熱されることとなり、各第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂを確実に発泡させると共に、硬化させることができる。
【００３５】
最終的には、最初に発泡した第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び次に発泡した第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂにより、フロントサイドメンバ内の内部空間が隙間無く充填され（中空構造体内面全体、及びリインフォースメント１６の外面全体に第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが接着される）、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの発泡が完了すると共に硬化が完了することで、フロントサイドメンバ１０とリインフォースメント１６、フロアパネル１２とリインフォースメント１６、ダッシュパネル１４とリインフォースメント１６、フロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５とリインフォースメント１６とが完全に一体化するように互いに接着される。
【００３６】
このようにして発泡樹脂１８が内部空間に隙間無く配置されて各部材が一体化するように接着されるので、リインフォースメント１６、及び発泡樹脂１８によりフロントサイドメンバ１０等からなる中空構造体を確実に補強することができる。
【００３７】
なお、リインフォースメント１６の位置が修正されずに偏ったままであると、リインフォースメント１６からの距離が遠くなった第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが、リインフォースメント１６からの熱によって温度上昇し難くなり（例えば、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの一部分が発泡温度まで達しない）、発泡不足を招く懸念がある。
【００３８】
［その他の実施形態］
本実施形態のリインフォースメント１６は合成樹脂製であったが、金属等の他の材料で形成されていても良く、断面形状等も図２に示すものに限定されない。
リインフォースメント１６に取り付ける可動支持部材２２の数、及び形状は上記実施形態のものに限らない。
上記実施形態では、フロントサイドメンバ１０、フロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５からなる中空構造体にリインフォースメント１６を接着する例を示したが、本発明は、自動車の車体等、上記以外の中空構造体にも適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ フロントサイドメンバ（中空構造体）
１１Ａ 内壁
１１Ｂ 外壁
１２ フロアパネル（中空構造体）
１４ ダッシュパネル（中空構造体）
１５ フロントサイドメンバアッパリインフォースメント（中空構造体）
１６ リインフォースメント（補強部材）
１６Ａ 中央縦部
１６Ｂ 内側下横部
１６Ｄ 外側上横部
１６Ｃ 内側縦部
１６Ｅ 外側縦部
１８ 発泡樹脂
１８Ａ 第１の熱活性化発泡接着剤
１８Ｂ 第２の熱活性化発泡接着剤
２２ 可動支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、金属板からなる中空構造体の内部に合成樹脂製の補強部材を配置した後、補強部材に設けた発泡剤を含む樹脂を発泡させて中空部分を発泡した樹脂で充填し、中空構造体、補強部材及び発泡樹脂を一体化することで中空構造体の補強を行う技術が、例えば、特許文献１〜４に開示されている。
【特許文献１】特表２００５−５２２３６３号公報。
【特許文献２】特開２００３―２２６２６１号公報。
【特許文献３】特開２００１―１９９３６２号公報。
【特許文献４】特開２００２―４１０５１１号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
中空構造体の内部空間の所定位置（例えば、中央）に補強部材を位置決めするために、中空構造体の内壁面と補強部材との間にスペーサを配置する方法がある。
【０００４】
しかしながら、中空構造体において寸法のバラツキが大きく、例えば、中空構造体の寸法が大となると、スペーサが構造物内壁面から離れてしまうため、中空構造体の内部空間の所定位置（例えば、中空構造体の幅方向中央部分）に補強部材が配置されない場合がある。
【０００５】
発泡剤を含む樹脂を発泡させるには、補強部材を内部に配した中空構造体を、例えば、加熱炉の中に入れて発泡剤を含む樹脂を加熱する。加熱炉からの熱は、中空構造体の壁面、及び内部空間を介して発泡剤を含む樹脂へと伝達されるが、例えば、補強部材が中空構造体の内部空間で一方側に偏って配置されて補強部材と中空構造体との間隔が他方側で大になると、間隔が広がった側においては、中空構造体からの熱が発泡剤を含む樹脂へ伝わり難くなり、発泡剤を含む樹脂が発泡するに必要な温度まで上昇せず、十分に発泡しない、いわゆる発泡不良となる場合が考えられる。
【０００６】
そして、発泡不良になり、発泡樹脂が中空構造体の内壁面に届かない部位を生じてしまうと、発泡樹脂が中空構造体の内壁面全体に接着した場合に比較して補強効果が減少する。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、中空構造体の内壁面全体に発泡樹脂を確実に接着させることのできる、中空構造体の補強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、中空構造体の内部に補強部材が配置され、前記中空構造体の内部空間が発泡樹脂で充填される中空構造体の補強方法であって、前記中空構造体の一方の内壁面側に配置される第１の部分と、前記中空構造体の他方の内壁面側に配置される第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されると共に、前記第１の部分及び前記第２の部分に連結される中央部分を備え、前記第１の部分には前記一方と他方とを結ぶ方向に移動可能に第１の可動支持部材が装着され、前記第２の部分には前記一方と前記他方とを結ぶ方向に移動可能に第２の可動支持部材が装着され、前記中央部分と前記第１の可動支持部材との間、及び前記中央部分と前記第２の可動支持部材との間に加熱により発泡及び硬化する第１の熱活性発泡接着剤が設けられ、前記第１の部分の前記一方の内壁面側、及び前記第２の部分の前記他方の内壁面側に前記第１の熱活性発泡接着剤よりも発泡する温度が高く設定された第２の熱活性発泡接着剤が設けられた前記補強部材を、前記中空構造体の内部空間に配置する第１の工程と、前記補強部材を備える前記中空構造体を加熱し、前記第１の熱活性発泡接着剤を最初に発泡させ、次いで前記第２の熱活性発泡接着剤を発泡させる第２の工程と、を有する。
【０００９】
先ず、第１の工程では、補強部材が中空構造体の内部に配置される。補強部材は、第１の部分が中空構造体の一方の内壁面側に対向するように配置され、第２の部分が中空構造体の他方の内壁面側に対向するように配置される。
【００１０】
第２の工程では、補強部材を備える中空構造体が加熱される。中空構造体の内部空間の温度が上昇すると、先ず最初に第１の熱活性発泡接着剤が発泡する。
第１の熱活性化発泡接着剤が発泡して膨張すると、各可動支持部材は第１の熱活性化発泡接着剤に押圧されて中空構造体の内壁面を押圧する。
【００１１】
次いで第２の熱活性発泡接着剤が発泡し、発泡した第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤により内部空間が隙間無く充填され、第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤の発泡が完了すると共に硬化することで、中空構造体と補強部材とが互いに接着される。
【００１２】
ここで、補強部材の初期位置が中空構造体の内部で、例えば一方側へずれて配置された場合、中空構造体の一方側の壁面と補強部材の第１の部分との間隔に対して、中空構造体の他方側の壁面と補強部材の第２の部分との間隔は相対的に大きくなっている。
【００１３】
この様に補強部材がずれた状態で加熱がなされて第１の熱活性化発泡接着剤が発泡膨張すると、先ず最初に、一方側の可動支持部材が一方側の内壁を押圧し、該内壁からの反力が一方側の可動支持部材、第１の熱活性化発泡接着剤を順に介して補強部材の中央部分に伝達され、補強部材が他方側（即ち、ずれている方向とは逆方向側）へ移動して行く。
これにより、当初大きかった中空構造体の他方側の壁面と補強部材との間隔が狭くなり、補強部材の位置が中空構造体の車両幅方向中央側に修正され、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔とが同一にされる。
【００１４】
このようにして、補強部材の位置が修正された後、第１の部分に設けられた第２の熱活性化発泡接着剤、及び第２の部分に設けられた第２の熱活性化発泡接着剤が、各々対向している中空構造体の壁面からの熱を受けて加熱され、第２の熱活性化発泡接着剤が発泡し始める。
【００１５】
前述した様に、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤からこれに対向する中空構造体の壁面までの間隔とを同一にすることで、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤とを同じ温度に加熱することができ、第１の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤と、第２の部分に設けた第２の熱活性化発泡接着剤の両方を同時に、かつ確実に発泡させることができる。
【００１６】
そして、最終的には、最初に発泡した第１の熱活性化発泡接着剤、及び次に発泡した第２の熱活性化発泡接着剤により内部空間が隙間無く充填され、第１の熱活性化発泡接着剤、及び第２の熱活性化発泡接着剤の発泡が完了すると共に硬化が完了することで、中空構造体と補強部材とが互いに接着される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明の中空構造体の補強方法によれば、中空構造体の内壁面と補強部材とに発泡樹脂を確実に接着させることができ、高い補強効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リインフォースメントを内部に配したフロントサイドメンバの側面側から見た断面図である。
【図２】リインフォースメントを内部に配したフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図３】熱活性化発泡接着剤が発泡する前の状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図４】リインフォースメントが偏って配置された熱活性化発泡接着剤が発泡する前の状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【図５】第１の熱活性化発泡接着剤が発泡し始めた状態を示すフロントサイドメンバの長手方向直角断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１には、自動車の鋼板からなるフロントサイドメンバ１０の側面側から見た断面が示されている。なお、図１において、矢印ＦＲ方向は車両前方、矢印ＲＥ方向は車両後方、矢印ＵＰ方向は車両上方を示している。
図２には、フロントサイドメンバ１０の長手方向直角断面（図１のＡ−Ａ線断面，Ｂ−Ｂ線断面，Ｃ−Ｃ線断面）が示されている。なお、図２において、矢印ＩＮ方向は車両幅方向内側、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。
【００２０】
図１に示すように、フロントサイドメンバ１０は、車体前方側に配置される側面視で車両前後方向に直線状に形成される前方直線部１０Ａが、車体後方側に配置される側面視で車両前後方向に直線状に形成される後方直線部１０Ｂよりも高くなるように、長手方向の２個所で屈曲形成されており、車体前方側の屈曲部１０Ｃと車体後方側の屈曲部１０Ｄとの間が、車幅方向から見た側面視で、車体前方側が車体後方側よりも上となる傾斜部（キック部）１０Ｅとされている。
【００２１】
図２（図１のＤ−Ｄ線断面図）に示すように、フロントサイドメンバ１０の長手方向直角断面形状は、ハット型を呈している。
図１、及び図２に示すように、フロントサイドメンバ１０の車幅方向両側の上端部分に形成されたフランジ部１１Ｄの上面には、鋼板からなるフロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５がスポット溶接により接合され、フロントサイドメンバ１０は閉断面構造（本発明の中空構造体）とされている。
【００２２】
フロントサイドメンバ１０の内部には、補強部材としてのリインフォースメント１６が配置され、かつ内部空間に隙間を設けることなく発泡樹脂１８が充填されている。
本実施形態のリインフォースメント１６に用いた材料は、ガラス繊維入りポリアミドであるが、リインフォースメント１６は他の合成樹脂や金属で形成することも出来る。
発泡樹脂１８は、発泡、硬化剤等を含む合成樹脂系の熱活性化発泡接着剤を加熱して発泡及び硬化させたものである。熱活性化発泡接着剤は、特に、金属面や合成樹脂面に対して良好な接着性を有する合成樹脂を主成分とするものが好ましい。
【００２３】
熱活性化発泡接着剤は、例えば、車体の塗装を乾燥させる際の熱等を用いて発泡させることができる。熱活性化発泡接着剤としては、例えば、特開平８−２０８８７１号公報、特開平１１−１５８３１３号公報等に開示されたものを用いることができるが、他のものを用いることもできる。
【００２４】
リインフォースメント１６は、フロントサイドメンバ１０の幅方向中央部に配置されて上下方向に延びる中央縦部１６Ａ、中央縦部１６Ａの下端のやや上方位置側から車幅方向内側へ延びる内側下横部１６Ｂと、内側下横部１６Ｂの車両幅方向内側端から上方へ延びる内側縦部１６Ｃ、中央縦部１６Ａの上端のやや下方位置から車幅方向外側へ延びる外側上横部１６Ｄと、外側上横部１６Ｄの車両幅方向外側端から下方へ延びる外側縦部１６Ｅとを含んで構成されている。
【００２５】
なお、中央縦部１６Ａは、上端がフロアパネル１２、及びダッシュパネル１４に接触しており、下端がフロントサイドメンバ１０の底部１１Ｃに接触している。また、内側下横部１６Ｂ、外側上横部１６Ｄ、内側縦部１６Ｃ、及び外側縦部１６Ｅは、各々フロントサイドメンバ１０の内面、フロアパネル１２、及びダッシュパネル１４から離間している。
【００２６】
次に、フロントサイドメンバ１０の補強方法を説明する。
先ず、フロントサイドメンバ１０の内部にリインフォースメント１６が配置される。
図３に示すように、フロントサイドメンバ１０の内部に配置するリインフォースメント１６には、中央縦部１６Ａの車両幅方向内側面、及び車両幅方向外側面の上下方向中間部分に各々第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが予め貼り付けられ、内側下横部１６Ｂの下面、及び内側縦部１６Ｃの車両幅方向内側面に第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが予め貼り付けられ、外側上横部１６Ｄの上面、及び外側縦部１６Ｅの車両幅方向外側面に第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが予め貼り付けられている。
なお、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａは、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂよりも低い温度で発泡するように材料の組成（発泡剤の種類等）が調整されている。
【００２７】
図１、及び図３に示すように、リインフォースメント１６の内側縦部１６Ｃ、及び外側縦部１６Ｅには、上下方向中間部分に、夫々貫通孔２０が３箇所形成されており、各貫通孔２０には可動支持部材２２がスライド自在に装着されている。
可動支持部材２２は、貫通孔２０に挿入される軸部２２Ａを備え、軸部２２Ａの両端に各々円板状のフランジ部２２Ｂが形成されている。可動支持部材２２は、合成樹脂、金属等で形成することが出来る。
【００２８】
内側縦部１６Ｃに装着される可動支持部材２２の軸部２２Ａの長さは、内側縦部１６Ｃの厚さと、内側縦部１６Ｃに貼り付けられた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの厚さを足した寸法よりも更に長く形成されている。同様に、外側縦部１６Ｅに装着される可動支持部材２２の軸部２２Ａの長さも、外側縦部１６Ｅの厚さと、外側縦部１６Ｅに貼り付けられた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの厚さを足した寸法よりも更に長く形成されている。
【００２９】
このように第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂ、及び可動支持部材２２の取り付けられたリインフォースメント１６をフロントサイドメンバ１０の内部空間に配置した後、フロントサイドメンバ１０のフランジ部１１Ｄに、フロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５をスポット溶接し、フロントサイドメンバ１０を閉断面構造化する。
その後、このフロントサイドメンバ１０を備えた車体を加熱炉等に入れて外部より加熱すると、車体の温度上昇に伴いフロントサイドメンバ内の温度も徐々に上昇し、最初に第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡し始める。なお、加熱炉は、例えば車体の塗装の乾燥を行う、所謂ＥＤ炉を用いることができるが、フロントサイドメンバ１０を外側から加熱できれば加熱手段の形態は問わない。
【００３０】
第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡して膨張すると、内側縦部１６Ｃに装着される可動支持部材２２は車両幅方向内側へ押圧され、外側縦部１６Ｅに装着される可動支持部材２２は車両幅方向外側へ押圧され、各可動支持部材２２は同時に押圧される。
【００３１】
ところで、リインフォースメント１６の初期位置が、例えば図４に示すように、内部空間内で車両幅方向内側へずれて配置されていた場合、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａが発泡して膨張すると、先ず最初にずれ方向の可動支持部材２２、即ち、車両幅方向内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａを押圧し、内壁１１Ａからの反力が可動支持部材２２、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａを順に介してリインフォースメント１６の中央縦部１６Ａに伝達され、リインフォースメント１６が車両幅方向外側（即ち、ずれている方向とは逆方向側）へ移動して行く。これにより、当初大きかったフロントサイドメンバ１０の外壁１１Ｂとリインフォースメント１６の外側縦部１６Ｅとの間隔が図５に示すように狭くなり、リインフォースメント１６の位置がフロントサイドメンバ１０の車両幅方向中央側に修正され、内側縦部１６Ｃに設けた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからこれに対向するフロントサイドメンバ１０の内壁１１Ａまでの間隔と、外側縦部１６Ｅに設けた第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂからこれに対向するフロントサイドメンバ１０の外壁１１Ｂまでの間隔とを同一にすることが可能となる。
【００３２】
なお、リインフォースメント１６の初期位置が車両幅方向内側へずれていた場合、外側の可動支持部材２２は外壁１１Ｂとの間隔が広くなっているため、内側の可動支持部材２２が内壁１１Ａに接触した時点で外側の可動支持部材２２は外壁１１Ｂに接触しないが、内側の可動支持部材２２からの反力でリインフォースメント１６が車両外側へ移動すること、及び、外側の可動支持部材２２も第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａによって車両幅方向外側へ移動することで、最終的には、外側の可動支持部材２２のフランジ部２２Ｂも外壁１１Ｂの内面に接触することになる。
【００３３】
このようにリインフォースメント１６の位置が修正された後、各々の第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂがフロントサイドメンバ１０からの熱を受けて発泡し始める。
【００３４】
第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが発泡する前に、リインフォースメント１６の位置をフロントサイドメンバ１０の車両幅方向中央に修正し、内壁１１Ａからこれに対向する第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂまでの間隔、外壁１１Ｂからこれに対向する第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂまでの間隔を同一にすることで、リインフォースメント１６からの熱を受けた各第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂは、同時に発泡温度まで加熱されることとなり、各第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂを確実に発泡させると共に、硬化させることができる。
【００３５】
最終的には、最初に発泡した第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び次に発泡した第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂにより、フロントサイドメンバ内の内部空間が隙間無く充填され（中空構造体内面全体、及びリインフォースメント１６の外面全体に第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが接着される）、第１の熱活性化発泡接着剤１８Ａ、及び第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの発泡が完了すると共に硬化が完了することで、フロントサイドメンバ１０とリインフォースメント１６、フロアパネル１２とリインフォースメント１６、ダッシュパネル１４とリインフォースメント１６、フロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５とリインフォースメント１６とが完全に一体化するように互いに接着される。
【００３６】
このようにして発泡樹脂１８が内部空間に隙間無く配置されて各部材が一体化するように接着されるので、リインフォースメント１６、及び発泡樹脂１８によりフロントサイドメンバ１０等からなる中空構造体を確実に補強することができる。
【００３７】
なお、リインフォースメント１６の位置が修正されずに偏ったままであると、リインフォースメント１６からの距離が遠くなった第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂが、リインフォースメント１６からの熱によって温度上昇し難くなり（例えば、第２の熱活性化発泡接着剤１８Ｂの一部分が発泡温度まで達しない）、発泡不足を招く懸念がある。
【００３８】
［その他の実施形態］
本実施形態のリインフォースメント１６は合成樹脂製であったが、金属等の他の材料で形成されていても良く、断面形状等も図２に示すものに限定されない。
リインフォースメント１６に取り付ける可動支持部材２２の数、及び形状は上記実施形態のものに限らない。
上記実施形態では、フロントサイドメンバ１０、フロアパネル１２、ダッシュパネル１４、及びフロントサイドメンバアッパリインフォースメント１５からなる中空構造体にリインフォースメント１６を接着する例を示したが、本発明は、自動車の車体等、上記以外の中空構造体にも適用可能であるのは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ フロントサイドメンバ（中空構造体）
１１Ａ 内壁
１１Ｂ 外壁
１２ フロアパネル（中空構造体）
１４ ダッシュパネル（中空構造体）
１５ フロントサイドメンバアッパリインフォースメント（中空構造体）
１６ リインフォースメント（補強部材）
１６Ａ 中央縦部
１６Ｂ 内側下横部
１６Ｄ 外側上横部
１６Ｃ 内側縦部
１６Ｅ 外側縦部
１８ 発泡樹脂
１８Ａ 第１の熱活性化発泡接着剤
１８Ｂ 第２の熱活性化発泡接着剤
２２ 可動支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空構造体の内部に補強部材が配置され、前記中空構造体の内部空間が発泡樹脂で充填される中空構造体の補強方法であって、
前記中空構造体の一方の内壁面側に配置される第１の部分と、前記中空構造体の他方の内壁面側に配置される第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されると共に、前記第１の部分及び前記第２の部分に連結される中央部分を備え、前記第１の部分には前記一方と他方とを結ぶ方向に移動可能に第１の可動支持部材が装着され、前記第２の部分には前記一方と前記他方とを結ぶ方向に移動可能に第２の可動支持部材が装着され、前記中央部分と前記第１の可動支持部材との間、及び前記中央部分と前記第２の可動支持部材との間に加熱により発泡及び硬化する第１の熱活性発泡接着剤が設けられ、前記第１の部分の前記一方の内壁面側、及び前記第２の部分の前記他方の内壁面側に前記第１の熱活性発泡接着剤よりも発泡する温度が高く設定された第２の熱活性発泡接着剤が設けられた前記補強部材を、前記中空構造体の内部空間に配置する第１の工程と、
前記補強部材を備える前記中空構造体を加熱し、前記第１の熱活性発泡接着剤を最初に発泡させ、次いで前記第２の熱活性発泡接着剤を発泡させる第２の工程と、
を有する中空構造体の補強方法。
【請求項１】
中空構造体の内部に補強部材が配置され、前記中空構造体の内部空間が発泡樹脂で充填される中空構造体の補強方法であって、
前記中空構造体の一方の内壁面側に配置される第１の部分と、前記中空構造体の他方の内壁面側に配置される第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されると共に、前記第１の部分及び前記第２の部分に連結される中央部分を備え、前記第１の部分には前記一方と他方とを結ぶ方向に移動可能に第１の可動支持部材が装着され、前記第２の部分には前記一方と前記他方とを結ぶ方向に移動可能に第２の可動支持部材が装着され、前記中央部分と前記第１の可動支持部材との間、及び前記中央部分と前記第２の可動支持部材との間に加熱により発泡及び硬化する第１の熱活性発泡接着剤が設けられ、前記第１の部分の前記一方の内壁面側、及び前記第２の部分の前記他方の内壁面側に前記第１の熱活性発泡接着剤よりも発泡する温度が高く設定された第２の熱活性発泡接着剤が設けられた前記補強部材を、前記中空構造体の内部空間に配置する第１の工程と、
前記補強部材を備える前記中空構造体を加熱し、前記第１の熱活性発泡接着剤を最初に発泡させ、次いで前記第２の熱活性発泡接着剤を発泡させる第２の工程と、
を有する中空構造体の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０８３０３（Ｐ２０１０−２０８３０３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６００７８（Ｐ２００９−６００７８）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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