中空構造体の補強構造
【課題】中空構造体に生じる応力を分散させることができるようにし、使用する発泡部材の量を抑制しつつ中空構造体の強度・剛性を向上させることを目的とする。
【解決手段】中空構造体１４における閉断面２２内にリインフォースメント１６が固設され、その両端部１６Ａが閉断面２２の隅部３０に配置されている。隅部３０を構成するフロアパネル２６（壁部）と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間には隙間３６が設けられている。また閉断面２２内には、少なくともリインフォースメント１６側に開口した開断面２８を有する樹脂製の補強部材１８が配設されている。その開口側の端縁１８Ａも閉断面２２の隅部３０に配置されている。閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間には、発泡部材２０が設けられている。この発泡部材２０は、加熱されて発泡し、隙間３６にまで入り込んで固化する。
【解決手段】中空構造体１４における閉断面２２内にリインフォースメント１６が固設され、その両端部１６Ａが閉断面２２の隅部３０に配置されている。隅部３０を構成するフロアパネル２６（壁部）と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間には隙間３６が設けられている。また閉断面２２内には、少なくともリインフォースメント１６側に開口した開断面２８を有する樹脂製の補強部材１８が配設されている。その開口側の端縁１８Ａも閉断面２２の隅部３０に配置されている。閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間には、発泡部材２０が設けられている。この発泡部材２０は、加熱されて発泡し、隙間３６にまで入り込んで固化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空構造物の中空室に補強体を有する中空構造物であって、該補強体が、中空構造物に作用する外力の作用側の内壁面に形成された梁部と、該梁部から外力の作用方向に延在して、外力作用側の内壁面に対向する側の対向内壁面に跨って設けられた複数の柱部とを備えるものが開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７４４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−４０１３８号公報
【特許文献３】特開２００１−１９９３６２号公報
【特許文献４】特開平１０−５３１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の従来例では、補強体が、中空構造物を構成するインナパネルの底面側に開口部が設けられた開断面構造をなしており、該補強体における開口部側の端縁が、中空室の隅部におけるインナパネルの底面に当接しているため、該端縁と該底面との間に発泡体が入り込んでいない。換言すれば、中空室の隅部において、補強体の端縁と、インナパネルの底面とが発泡体により結合されていない。この部位に発泡体を入り込ませようとすると、該発泡体が、インナパネルの底面と補強体とに囲まれた空間部内にまで侵入して発泡することとなるため、多量の発泡体が必要となると考えられる。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができるようにし、使用する発泡部材の量を抑制しつつ中空構造体の強度・剛性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、多角形の閉断面を有する中空構造体と、該中空構造体における前記閉断面内に固設され、両端部が該閉断面の隅部に配置されると共に、前記隅部を構成する壁部と前記両端部との間に隙間が設けられたリインフォースメントと、前記中空構造体における前記閉断面内に配設され、少なくとも前記リインフォースメント側に開口した開断面を有し、前記リインフォースメントの前記両端部が位置する前記隅部に開口側の端縁が配置され、該リインフォースメントにより前記開断面の開口側が覆われた樹脂製の補強部材と、前記閉断面内における少なくとも該補強部材と前記中空構造体との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材と該中空構造体との間から前記隙間にまで入り込んで固化し、前記補強部材を前記中空構造体における前記閉断面内に結合する発泡部材と、を有している。
【０００６】
請求項１に記載の中空構造体の補強構造では、多角形の閉断面を有する中空構造体における閉断面内にリインフォースメントが固設され、その両端部が閉断面の隅部に配置されている。中空構造体における閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間には隙間が設けられている。また中空構造体における閉断面内には、少なくともリインフォースメント側に開口した開断面を有する樹脂製の補強部材が配設されている。その開口側の端縁は、リインフォースメントの両端部が位置する閉断面の隅部に配置され、該リインフォースメントにより補強部材における開断面の開口側が覆われている。リインフォースメント閉断面内における少なくとも該補強部材と中空構造体との間には、発泡部材が設けられている。この発泡部材は、加熱されて発泡し、補強部材と中空構造体との間から、閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間の隙間にまで入り込んで固化しており、これによって補強部材が中空構造体における閉断面内に結合されている。補強部材における開断面の開口側をリインフォースメントで覆うことで、発泡部材が発泡する際に、該発泡部材を、リインフォースメントの両端部と、閉断面の隅部を構成する壁部との間の隙間に導くことができる。これにより、発泡部材が補強部材の開口側の端縁から該補強部材の開断面内へ入り込むことを抑制でき、使用する発泡部材の量を抑制することができる。また中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができ、中空構造体の強度・剛性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の中空構造体の補強構造において、前記リインフォースメントの前記両端部は、前記補強部材の前記端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における前記補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされている。
【０００８】
請求項２に記載の中空構造体の補強構造では、リインフォースメントの両端部が、補強部材の端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされているので、発泡部材が発泡する際に、補強部材の開口側の端縁から該補強部材の開断面の内部に発泡部材が入り込むことが、より一層抑制される。これにより、発泡部材は、発泡時に、閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間の隙間に効率的に入り込むことができる。このため、発泡部材の使用量を、より一層削減することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の中空構造体の補強構造において、前記中空構造体の前記閉断面は、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、前記補強部材は、前記サイドメンバの屈曲部に設けられている。
【００１０】
請求項３に記載の中空構造体の補強構造では、中空構造体の閉断面が、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、補強部材が、サイドメンバの屈曲部に設けられているので、サイドメンバへの衝突荷重の入力時における該屈曲部の強度・剛性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の中空構造体の補強構造によれば、中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができるようにし、使用する発泡部材の量を抑制しつつ中空構造体の強度・剛性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１２】
請求項２に記載の中空構造体の補強構造によれば、発泡部材の使用量をより一層削減することができる、という優れた効果が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の中空構造体の補強構造によれば、サイドメンバへの衝突荷重の入力時における該屈曲部の強度・剛性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る中空構造体の補強構造Ｓは、サイドメンバ１０の屈曲部１２における補強構造に係り、図２において、中空構造体１４と、リインフォースメント１６と、樹脂製の補強部材１８と、発泡部材２０とを有している。
【００１５】
図２，図３において、中空構造体１４は、多角形の一例たる略矩形の閉断面２２を有する車両骨格部材である。中空構造体１４の閉断面２２は、車両２４（図１）のフロアパネル２６と、該フロアパネル２６の車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバ１０とにより形成されている。サイドメンバ１０は、例えば断面逆ハット形に形成され、上部のフランジ１０Ｂにおいてフロアパネル２６の下面に、例えば溶接により接合されている。
【００１６】
図２，図３において、リインフォースメント１６は、例えば高張力鋼板のプレス成形品であり、中空構造体１４における閉断面２２内に固設されている。このリインフォースメント１６の両端部１６Ａは、該閉断面２２の隅部３０に配置されている。隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６及びサイドメンバ１０の側壁部１０Ａと、両端部１６Ａとの間には、隙間３６が設けられている。具体的には、リインフォースメント１６は、基部１６Ｂにおいて、フロアパネル２６に接合されている。接合手段としては、例えば溶接が用いられる。リインフォースメント１６の両端部１６Ａは、例えば基部１６Ｂの車幅方向の両端に設けられ、フロアパネル２６及びサイドメンバ１０の側壁部１０Ａと離間して配置されている。
【００１７】
図２，図３において、樹脂製の補強部材１８は、中空構造体１４における閉断面２２内に配設され、少なくともリインフォースメント１６側に開口した開断面２８を有し、リインフォースメント１６の両端部１６Ａが位置する隅部３０に開口側の端縁１８Ａが配置され、該リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われている。この補強部材１８は、サイドメンバ１０の例えば前側の屈曲部１２（図１）に設けられている。なお、リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われるものとしたが、これは該開口側がリインフォースメント１６により完全に覆われる構成に限定されるものではない。従って、例えば、補強部材１８の開断面２８のうち、発泡時における発泡部材２０が入り込まない領域については、必ずしもリインフォースメント１６により覆われていなくてもよい。また後述するように、各部材の組付け時のばらつきを考慮した必要最小限の間隙も許容される。
【００１８】
ここで、サイドメンバ１０は、車両前後方向における中央部１０Ｃの前後に、フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒを有して構成されている。フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒは、何れも中央部１０Ｃよりも車両上側に位置している。これに伴い、中央部１０Ｃとフロントサイドメンバ１０Ｆとの境界部、及び中央部１０Ｃとリヤサイドメンバ１０Ｒとの境界部は、夫々屈曲部１２，１３として形成されている。前側の屈曲部１２は、所謂キック部である。フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒの車幅方向外側には、車輪１５が配設されるようになっている。前側の屈曲部１２の上部には、Ａピラー１７の下端部が結合されている。またＡピラー１７には、車両前後方向に延びるエプロンアッパメンバ１９の後端部が結合されている。
【００１９】
図２に示されるように、本実施形態では、リインフォースメント１６の両端部１６Ａは、補強部材の端縁１８Ａと、例えば車両上下方向の所定範囲において車幅方向に重なるように配置され、該端縁１８Ａとの間隙３１が、該端縁１８Ａにおける補強部材１８と中空構造体１４との間隙（隙間３６等）よりも狭くされている。具体的には、リインフォースメント１６の両端部１６Ａにおける車幅方向両側の端縁１６Ｃは、補強部材１８の端縁１８Ａに沿うように車両下側に折り曲げられており、閉断面２２内における補強部材１８の端縁１８Ａの内側に重なるように配置されている。換言すれば、補強部材１８の端縁１８Ａは、リインフォースメント１６の両端部１６Ａの端縁１６Ｃと、サイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間の隙間３６に配置されている。補強部材１８の端縁１８Ａは、フロアパネル２６と車両上下方向に離間しており、この間も隙間３６となっている。これに加えて、補強部材１８の端縁１８Ａと、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間隙３１は、該端縁１８Ａにおける補強部材１８と中空構造体１４との間隙（隙間３６等）よりも狭くされている。なお、この間隙３１の大きさは、各部材の組付け時のばらつきを考慮した必要最小限とされる。
【００２０】
図４，図５に示されるように、樹脂製の補強部材１８は、例えば断面略Ｗ字形に成形されており、車両上方側（リインフォースメント１６側）に開口した開断面２８と、車両下方側（サイドメンバ１０の下壁部１０Ｄ側）に開口した開断面２９とを有している。また補強部材１８には、端縁１８Ａを夫々有する車幅方向両側の側壁部１８Ｂと、該両側の端縁１８Ａの間に配置される一対の側壁部１８Ｃとを有している。
【００２１】
側壁部１８Ｃの上縁同士は、上壁部１８Ｄにより車幅方向に連結されている。この上壁部１８Ｄは、リインフォースメント１６の基部１６Ｂと離間して配置されると共に、該基部１６Ｂよりも幅狭に形成されている。車幅方向に隣接する１８Ｂ，１８Ｃの下縁同士は、下壁部１８Ｅにより夫々車幅方向に連結されている。開断面２９は、補強部材１８の車幅方向中央部に形成され、開断面２８は該開断面２９の車幅方向両側に形成されている。補強部材１８を成形する際の型抜き性を考慮して、側壁部１８Ｂと側壁部１８Ｃとの間隔は、開断面２８，２９の開口方向に向かって夫々広がるように設定されている。
【００２２】
補強部材１８の車幅方向両側の開断面２８内には、リブ３８が設けられている。このリブ３８は、補強部材１８の長手方向に沿って所定間隔で配列され、側壁部１８Ｂ、下壁部１８Ｅ及び側壁部１８Ｃに夫々連結されている。また補強部材１８の開断面２９内にも、リブ３９が設けられている。このリブ３９は、例えば開断面２８と同位相となるように、補強部材１８の長手方向に沿って所定間隔で配列され、両側の側壁部１８Ｃ及び上壁部１８Ｄに夫々連結されている。
【００２３】
図２，図３において、発泡部材２０は、閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材１８と該中空構造体１４との間から隙間３６にまで入り込んで固化し、補強部材１８を中空構造体１４における閉断面２２内に結合するように構成されている。
【００２４】
本実施形態では、図２から図５に示されるように、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間、及び補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとの間に、発泡部材２０が設けられている。この発泡部材２０は、該側壁部１８Ｂ及び下壁部１８Ｅに沿うように、例えば断面略Ｌ字形に配置されている。また補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間には、シート状の発泡部材２０が設けられている。なお、ここでの各発泡部材２０の形状は、何れも発泡前のものである。図４，図５に示されるように、各々の発泡部材２０は、補強部材１８の長手方向に沿って、例えば連続的に設けられている。なお、この発泡部材２０を、補強部材１８の長手方向に沿って断続的に設けてもよい。
【００２５】
（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず、中空構造体の補強構造Ｓの製造について説明する。図５に示されるように、フロアパネル２６には、予めリインフォースメント１６が固設される。中空構造体１４は、このフロアパネル２６の下面にサイドメンバ１０を結合することで構成され、閉断面２２が形成される。この閉断面２２内には、中空構造体１４及び発泡部材２０が配置される。図２から図５に示されるように、補強部材１８は、中空構造体１４の閉断面２２内に、例えばクリップ等の止め具（図示せず）により仮留めされる。
【００２６】
発泡部材２０は、閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間に設けられる。具体的には、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間、及び補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとの間に、該側壁部１８Ｂ及び下壁部１８Ｅに沿う断面略Ｌ字形の発泡部材２０が設けられる。これに加えて、補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間に、シート状の発泡部材２０が設けられる。
【００２７】
図６に示されるように、塗装工程等のように中空構造体１４が加熱される工程において、発泡部材２０が加熱されて発泡し、冷却により比較的高剛性な状態に固化することで、中空構造体１４と補強部材１８とが結合される。具体的には、断面Ｌ字形の発泡部材２０は、発泡することでその体積が増加し、補強部材１８と中空構造体１４との間に広がって行く。このとき、リインフォースメント１６の両端部１６Ａと、補強部材１８における開断面２８の開口側の端縁１８Ａとは、リインフォースメント１６の両端部１６Ａが位置する閉断面２２の隅部３０に配置され、該リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われており、更に閉断面２２の隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間には、隙間３６が設けられているので、発泡部材２０は、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間から、該隙間３６にまで矢印Ａ方向に入り込んで行くことができる。この発泡部材２０が固化することにより、図７から図９に示されるように、補強部材１８における開断面２８の開口側の端縁１８Ａが、該開口側に位置する閉断面２２の隅部３０に結合される。
【００２８】
なお、このとき、補強部材１８における開断面２８の開口側がリインフォースメント１６で覆われているので、発泡部材２０を、該リインフォースメント１６の両端部１６Ａと、閉断面２２の隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６との間の隙間３６に導くことができる。またリインフォースメント１６の両端部１６Ａの端縁１６Ｃが、補強部材１８の端縁１８Ａと重なるように配置され、該端縁１８Ａとの間隙３１が、該端縁１８Ａにおける補強部１８と中空構造体１４との間隙（間隙３６等）よりも狭くされているので、発泡部材２０が発泡する際に、補強部材１８の開口側の端縁１８Ａから該補強部材１８の開断面２８の内部に発泡部材２０が入り込むことが抑制される。従って、発泡部材２０は、発泡時に、閉断面２２の隅部３０を構成するフロアパネル２６と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間の隙間３６に効率的に入り込むことができる。このため、発泡部材２０の使用量を削減することができる。
【００２９】
一方、断面Ｌ字形の発泡部材２０が発泡して固化することで、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａが結合されると共に、該補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとが結合される。これにより、図７，図８に示されるように、補強部材１８が、閉断面２２の車両下側の隅部４０にも結合される。結果として、補強部材１８は、中空構造体１４における略矩形の閉断面２２の四隅（両側の隅部３０，４０）に結合された状態となる。更に、シート状の発泡部材２０が発泡して固化することで、補強部材１８の上壁部１８Ｄと、リインフォースメント１６の基部１６Ｂとが結合される。
【００３０】
このように、本実施形態では、中空構造体１４の閉断面２２内における補強部材１８の端縁１８Ａと該閉断面２２の隅部３０との間に発泡部材２０を入り込ませ、補強部材１８を該閉断面２２の四隅に結合することで、中空構造体１４に生じる応力を分散させることができ、使用する発泡部材２０の量を抑制しつつ中空構造体１４の強度・剛性を向上させることができる。
【００３１】
特に、本実施形態では、補強部材１８が、サイドメンバ１０の前側の屈曲部１２に設けられているので、サイドメンバ１０への衝突荷重の入力時における該屈曲部１２の強度・剛性を向上させることができ、フロアパネル２６の変形を抑制することができる。
【００３２】
なお、本実施形態に係る中空構造体の補強構造Ｓは、サイドメンバ１０の前側の屈曲部１２における補強構造であるものとしたが、これに限られず、サイドメンバ１０の後側の屈曲部１３や、ピラー（図示せず）等の他の中空構造体にも適用することができる。
【００３３】
また閉断面２２の形状を略矩形としたが、これに限られず、これ以外の多角形としてもよい。更に補強部材１８の断面形状や、リブ３８，３９の形状及び配置については、上記構成及び図示の例には限られない。またシート状の発泡部材２０を、補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間に設けるものとしたが、これに限られず、上壁部１８Ｄと基部１６Ｂとを、マスチック等の接着剤を用いて結合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】車両の骨格の一部を示す側面図である。
【図２】図２から図５は、発泡部材の発泡前の状態を示した図であり、図２は、中空構造体の補強構造を示す、図１における２−２矢視拡大断面図である。
【図３】中空構造体の補強構造を示す、部分破断斜視図である。
【図４】中空構造体の補強構造において、主に補強部材の構成及び発泡部材の配置を示す、部分破断斜視図である。
【図５】中空構造体の補強構造の分解斜視図である。
【図６】発泡部材が発泡し、リインフォースメントの両端部とフロアパネルとの間に入り込んで行く状態を示す拡大断面図である。
【図７】図７から図９は、発泡部材の発泡及び固化後の状態を示した図であり、図７は、中空構造体の補強構造を示す、図１における７−７矢視拡大断面図である。
【図８】中空構造体の補強構造を示す、部分破断斜視図である。
【図９】中空構造体の補強構造において、主に発泡部材の状態を示す、部分破断斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ サイドメンバ
１０Ａ サイドメンバの側壁部（壁部）
１２ 屈曲部
１４ 中空構造体
１６ リインフォースメント
１６Ａ 両端部
１８ 補強部材
１８Ａ 端縁
２０ 発泡部材
２２ 閉断面
２６ フロアパネル（壁部）
２８ 開断面
３０ 隅部
３１ 間隙
３６ 隙間
Ｓ 中空構造体の補強構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造体の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空構造物の中空室に補強体を有する中空構造物であって、該補強体が、中空構造物に作用する外力の作用側の内壁面に形成された梁部と、該梁部から外力の作用方向に延在して、外力作用側の内壁面に対向する側の対向内壁面に跨って設けられた複数の柱部とを備えるものが開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７４４２７号公報
【特許文献２】特開２００３−４０１３８号公報
【特許文献３】特開２００１−１９９３６２号公報
【特許文献４】特開平１０−５３１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の従来例では、補強体が、中空構造物を構成するインナパネルの底面側に開口部が設けられた開断面構造をなしており、該補強体における開口部側の端縁が、中空室の隅部におけるインナパネルの底面に当接しているため、該端縁と該底面との間に発泡体が入り込んでいない。換言すれば、中空室の隅部において、補強体の端縁と、インナパネルの底面とが発泡体により結合されていない。この部位に発泡体を入り込ませようとすると、該発泡体が、インナパネルの底面と補強体とに囲まれた空間部内にまで侵入して発泡することとなるため、多量の発泡体が必要となると考えられる。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができるようにし、使用する発泡部材の量を抑制しつつ中空構造体の強度・剛性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、多角形の閉断面を有する中空構造体と、該中空構造体における前記閉断面内に固設され、両端部が該閉断面の隅部に配置されると共に、前記隅部を構成する壁部と前記両端部との間に隙間が設けられたリインフォースメントと、前記中空構造体における前記閉断面内に配設され、少なくとも前記リインフォースメント側に開口した開断面を有し、前記リインフォースメントの前記両端部が位置する前記隅部に開口側の端縁が配置され、該リインフォースメントにより前記開断面の開口側が覆われた樹脂製の補強部材と、前記閉断面内における少なくとも該補強部材と前記中空構造体との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材と該中空構造体との間から前記隙間にまで入り込んで固化し、前記補強部材を前記中空構造体における前記閉断面内に結合する発泡部材と、を有している。
【０００６】
請求項１に記載の中空構造体の補強構造では、多角形の閉断面を有する中空構造体における閉断面内にリインフォースメントが固設され、その両端部が閉断面の隅部に配置されている。中空構造体における閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間には隙間が設けられている。また中空構造体における閉断面内には、少なくともリインフォースメント側に開口した開断面を有する樹脂製の補強部材が配設されている。その開口側の端縁は、リインフォースメントの両端部が位置する閉断面の隅部に配置され、該リインフォースメントにより補強部材における開断面の開口側が覆われている。リインフォースメント閉断面内における少なくとも該補強部材と中空構造体との間には、発泡部材が設けられている。この発泡部材は、加熱されて発泡し、補強部材と中空構造体との間から、閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間の隙間にまで入り込んで固化しており、これによって補強部材が中空構造体における閉断面内に結合されている。補強部材における開断面の開口側をリインフォースメントで覆うことで、発泡部材が発泡する際に、該発泡部材を、リインフォースメントの両端部と、閉断面の隅部を構成する壁部との間の隙間に導くことができる。これにより、発泡部材が補強部材の開口側の端縁から該補強部材の開断面内へ入り込むことを抑制でき、使用する発泡部材の量を抑制することができる。また中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができ、中空構造体の強度・剛性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の中空構造体の補強構造において、前記リインフォースメントの前記両端部は、前記補強部材の前記端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における前記補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされている。
【０００８】
請求項２に記載の中空構造体の補強構造では、リインフォースメントの両端部が、補強部材の端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされているので、発泡部材が発泡する際に、補強部材の開口側の端縁から該補強部材の開断面の内部に発泡部材が入り込むことが、より一層抑制される。これにより、発泡部材は、発泡時に、閉断面の隅部を構成する壁部と、リインフォースメントの両端部との間の隙間に効率的に入り込むことができる。このため、発泡部材の使用量を、より一層削減することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の中空構造体の補強構造において、前記中空構造体の前記閉断面は、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、前記補強部材は、前記サイドメンバの屈曲部に設けられている。
【００１０】
請求項３に記載の中空構造体の補強構造では、中空構造体の閉断面が、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、補強部材が、サイドメンバの屈曲部に設けられているので、サイドメンバへの衝突荷重の入力時における該屈曲部の強度・剛性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の中空構造体の補強構造によれば、中空構造体の閉断面内における補強部材の端縁と該閉断面の隅部との間に発泡部材を入り込ませて結合することで、中空構造体に生じる応力を分散させることができるようにし、使用する発泡部材の量を抑制しつつ中空構造体の強度・剛性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【００１２】
請求項２に記載の中空構造体の補強構造によれば、発泡部材の使用量をより一層削減することができる、という優れた効果が得られる。
【００１３】
請求項３に記載の中空構造体の補強構造によれば、サイドメンバへの衝突荷重の入力時における該屈曲部の強度・剛性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１において、本実施の形態に係る中空構造体の補強構造Ｓは、サイドメンバ１０の屈曲部１２における補強構造に係り、図２において、中空構造体１４と、リインフォースメント１６と、樹脂製の補強部材１８と、発泡部材２０とを有している。
【００１５】
図２，図３において、中空構造体１４は、多角形の一例たる略矩形の閉断面２２を有する車両骨格部材である。中空構造体１４の閉断面２２は、車両２４（図１）のフロアパネル２６と、該フロアパネル２６の車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバ１０とにより形成されている。サイドメンバ１０は、例えば断面逆ハット形に形成され、上部のフランジ１０Ｂにおいてフロアパネル２６の下面に、例えば溶接により接合されている。
【００１６】
図２，図３において、リインフォースメント１６は、例えば高張力鋼板のプレス成形品であり、中空構造体１４における閉断面２２内に固設されている。このリインフォースメント１６の両端部１６Ａは、該閉断面２２の隅部３０に配置されている。隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６及びサイドメンバ１０の側壁部１０Ａと、両端部１６Ａとの間には、隙間３６が設けられている。具体的には、リインフォースメント１６は、基部１６Ｂにおいて、フロアパネル２６に接合されている。接合手段としては、例えば溶接が用いられる。リインフォースメント１６の両端部１６Ａは、例えば基部１６Ｂの車幅方向の両端に設けられ、フロアパネル２６及びサイドメンバ１０の側壁部１０Ａと離間して配置されている。
【００１７】
図２，図３において、樹脂製の補強部材１８は、中空構造体１４における閉断面２２内に配設され、少なくともリインフォースメント１６側に開口した開断面２８を有し、リインフォースメント１６の両端部１６Ａが位置する隅部３０に開口側の端縁１８Ａが配置され、該リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われている。この補強部材１８は、サイドメンバ１０の例えば前側の屈曲部１２（図１）に設けられている。なお、リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われるものとしたが、これは該開口側がリインフォースメント１６により完全に覆われる構成に限定されるものではない。従って、例えば、補強部材１８の開断面２８のうち、発泡時における発泡部材２０が入り込まない領域については、必ずしもリインフォースメント１６により覆われていなくてもよい。また後述するように、各部材の組付け時のばらつきを考慮した必要最小限の間隙も許容される。
【００１８】
ここで、サイドメンバ１０は、車両前後方向における中央部１０Ｃの前後に、フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒを有して構成されている。フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒは、何れも中央部１０Ｃよりも車両上側に位置している。これに伴い、中央部１０Ｃとフロントサイドメンバ１０Ｆとの境界部、及び中央部１０Ｃとリヤサイドメンバ１０Ｒとの境界部は、夫々屈曲部１２，１３として形成されている。前側の屈曲部１２は、所謂キック部である。フロントサイドメンバ１０Ｆ及びリヤサイドメンバ１０Ｒの車幅方向外側には、車輪１５が配設されるようになっている。前側の屈曲部１２の上部には、Ａピラー１７の下端部が結合されている。またＡピラー１７には、車両前後方向に延びるエプロンアッパメンバ１９の後端部が結合されている。
【００１９】
図２に示されるように、本実施形態では、リインフォースメント１６の両端部１６Ａは、補強部材の端縁１８Ａと、例えば車両上下方向の所定範囲において車幅方向に重なるように配置され、該端縁１８Ａとの間隙３１が、該端縁１８Ａにおける補強部材１８と中空構造体１４との間隙（隙間３６等）よりも狭くされている。具体的には、リインフォースメント１６の両端部１６Ａにおける車幅方向両側の端縁１６Ｃは、補強部材１８の端縁１８Ａに沿うように車両下側に折り曲げられており、閉断面２２内における補強部材１８の端縁１８Ａの内側に重なるように配置されている。換言すれば、補強部材１８の端縁１８Ａは、リインフォースメント１６の両端部１６Ａの端縁１６Ｃと、サイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間の隙間３６に配置されている。補強部材１８の端縁１８Ａは、フロアパネル２６と車両上下方向に離間しており、この間も隙間３６となっている。これに加えて、補強部材１８の端縁１８Ａと、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間隙３１は、該端縁１８Ａにおける補強部材１８と中空構造体１４との間隙（隙間３６等）よりも狭くされている。なお、この間隙３１の大きさは、各部材の組付け時のばらつきを考慮した必要最小限とされる。
【００２０】
図４，図５に示されるように、樹脂製の補強部材１８は、例えば断面略Ｗ字形に成形されており、車両上方側（リインフォースメント１６側）に開口した開断面２８と、車両下方側（サイドメンバ１０の下壁部１０Ｄ側）に開口した開断面２９とを有している。また補強部材１８には、端縁１８Ａを夫々有する車幅方向両側の側壁部１８Ｂと、該両側の端縁１８Ａの間に配置される一対の側壁部１８Ｃとを有している。
【００２１】
側壁部１８Ｃの上縁同士は、上壁部１８Ｄにより車幅方向に連結されている。この上壁部１８Ｄは、リインフォースメント１６の基部１６Ｂと離間して配置されると共に、該基部１６Ｂよりも幅狭に形成されている。車幅方向に隣接する１８Ｂ，１８Ｃの下縁同士は、下壁部１８Ｅにより夫々車幅方向に連結されている。開断面２９は、補強部材１８の車幅方向中央部に形成され、開断面２８は該開断面２９の車幅方向両側に形成されている。補強部材１８を成形する際の型抜き性を考慮して、側壁部１８Ｂと側壁部１８Ｃとの間隔は、開断面２８，２９の開口方向に向かって夫々広がるように設定されている。
【００２２】
補強部材１８の車幅方向両側の開断面２８内には、リブ３８が設けられている。このリブ３８は、補強部材１８の長手方向に沿って所定間隔で配列され、側壁部１８Ｂ、下壁部１８Ｅ及び側壁部１８Ｃに夫々連結されている。また補強部材１８の開断面２９内にも、リブ３９が設けられている。このリブ３９は、例えば開断面２８と同位相となるように、補強部材１８の長手方向に沿って所定間隔で配列され、両側の側壁部１８Ｃ及び上壁部１８Ｄに夫々連結されている。
【００２３】
図２，図３において、発泡部材２０は、閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材１８と該中空構造体１４との間から隙間３６にまで入り込んで固化し、補強部材１８を中空構造体１４における閉断面２２内に結合するように構成されている。
【００２４】
本実施形態では、図２から図５に示されるように、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間、及び補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとの間に、発泡部材２０が設けられている。この発泡部材２０は、該側壁部１８Ｂ及び下壁部１８Ｅに沿うように、例えば断面略Ｌ字形に配置されている。また補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間には、シート状の発泡部材２０が設けられている。なお、ここでの各発泡部材２０の形状は、何れも発泡前のものである。図４，図５に示されるように、各々の発泡部材２０は、補強部材１８の長手方向に沿って、例えば連続的に設けられている。なお、この発泡部材２０を、補強部材１８の長手方向に沿って断続的に設けてもよい。
【００２５】
（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。まず、中空構造体の補強構造Ｓの製造について説明する。図５に示されるように、フロアパネル２６には、予めリインフォースメント１６が固設される。中空構造体１４は、このフロアパネル２６の下面にサイドメンバ１０を結合することで構成され、閉断面２２が形成される。この閉断面２２内には、中空構造体１４及び発泡部材２０が配置される。図２から図５に示されるように、補強部材１８は、中空構造体１４の閉断面２２内に、例えばクリップ等の止め具（図示せず）により仮留めされる。
【００２６】
発泡部材２０は、閉断面２２内における少なくとも該補強部材１８と中空構造体１４との間に設けられる。具体的には、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間、及び補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとの間に、該側壁部１８Ｂ及び下壁部１８Ｅに沿う断面略Ｌ字形の発泡部材２０が設けられる。これに加えて、補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間に、シート状の発泡部材２０が設けられる。
【００２７】
図６に示されるように、塗装工程等のように中空構造体１４が加熱される工程において、発泡部材２０が加熱されて発泡し、冷却により比較的高剛性な状態に固化することで、中空構造体１４と補強部材１８とが結合される。具体的には、断面Ｌ字形の発泡部材２０は、発泡することでその体積が増加し、補強部材１８と中空構造体１４との間に広がって行く。このとき、リインフォースメント１６の両端部１６Ａと、補強部材１８における開断面２８の開口側の端縁１８Ａとは、リインフォースメント１６の両端部１６Ａが位置する閉断面２２の隅部３０に配置され、該リインフォースメント１６により開断面２８の開口側が覆われており、更に閉断面２２の隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間には、隙間３６が設けられているので、発泡部材２０は、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａとの間から、該隙間３６にまで矢印Ａ方向に入り込んで行くことができる。この発泡部材２０が固化することにより、図７から図９に示されるように、補強部材１８における開断面２８の開口側の端縁１８Ａが、該開口側に位置する閉断面２２の隅部３０に結合される。
【００２８】
なお、このとき、補強部材１８における開断面２８の開口側がリインフォースメント１６で覆われているので、発泡部材２０を、該リインフォースメント１６の両端部１６Ａと、閉断面２２の隅部３０を構成する壁部の一例たるフロアパネル２６との間の隙間３６に導くことができる。またリインフォースメント１６の両端部１６Ａの端縁１６Ｃが、補強部材１８の端縁１８Ａと重なるように配置され、該端縁１８Ａとの間隙３１が、該端縁１８Ａにおける補強部１８と中空構造体１４との間隙（間隙３６等）よりも狭くされているので、発泡部材２０が発泡する際に、補強部材１８の開口側の端縁１８Ａから該補強部材１８の開断面２８の内部に発泡部材２０が入り込むことが抑制される。従って、発泡部材２０は、発泡時に、閉断面２２の隅部３０を構成するフロアパネル２６と、リインフォースメント１６の両端部１６Ａとの間の隙間３６に効率的に入り込むことができる。このため、発泡部材２０の使用量を削減することができる。
【００２９】
一方、断面Ｌ字形の発泡部材２０が発泡して固化することで、補強部材１８の側壁部１８Ｂとサイドメンバ１０の側壁部１０Ａが結合されると共に、該補強部材１８の下壁部１８Ｅとサイドメンバ１０の下壁部１０Ｄとが結合される。これにより、図７，図８に示されるように、補強部材１８が、閉断面２２の車両下側の隅部４０にも結合される。結果として、補強部材１８は、中空構造体１４における略矩形の閉断面２２の四隅（両側の隅部３０，４０）に結合された状態となる。更に、シート状の発泡部材２０が発泡して固化することで、補強部材１８の上壁部１８Ｄと、リインフォースメント１６の基部１６Ｂとが結合される。
【００３０】
このように、本実施形態では、中空構造体１４の閉断面２２内における補強部材１８の端縁１８Ａと該閉断面２２の隅部３０との間に発泡部材２０を入り込ませ、補強部材１８を該閉断面２２の四隅に結合することで、中空構造体１４に生じる応力を分散させることができ、使用する発泡部材２０の量を抑制しつつ中空構造体１４の強度・剛性を向上させることができる。
【００３１】
特に、本実施形態では、補強部材１８が、サイドメンバ１０の前側の屈曲部１２に設けられているので、サイドメンバ１０への衝突荷重の入力時における該屈曲部１２の強度・剛性を向上させることができ、フロアパネル２６の変形を抑制することができる。
【００３２】
なお、本実施形態に係る中空構造体の補強構造Ｓは、サイドメンバ１０の前側の屈曲部１２における補強構造であるものとしたが、これに限られず、サイドメンバ１０の後側の屈曲部１３や、ピラー（図示せず）等の他の中空構造体にも適用することができる。
【００３３】
また閉断面２２の形状を略矩形としたが、これに限られず、これ以外の多角形としてもよい。更に補強部材１８の断面形状や、リブ３８，３９の形状及び配置については、上記構成及び図示の例には限られない。またシート状の発泡部材２０を、補強部材１８の上壁部１８Ｄとリインフォースメント１６の基部１６Ｂとの間に設けるものとしたが、これに限られず、上壁部１８Ｄと基部１６Ｂとを、マスチック等の接着剤を用いて結合するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】車両の骨格の一部を示す側面図である。
【図２】図２から図５は、発泡部材の発泡前の状態を示した図であり、図２は、中空構造体の補強構造を示す、図１における２−２矢視拡大断面図である。
【図３】中空構造体の補強構造を示す、部分破断斜視図である。
【図４】中空構造体の補強構造において、主に補強部材の構成及び発泡部材の配置を示す、部分破断斜視図である。
【図５】中空構造体の補強構造の分解斜視図である。
【図６】発泡部材が発泡し、リインフォースメントの両端部とフロアパネルとの間に入り込んで行く状態を示す拡大断面図である。
【図７】図７から図９は、発泡部材の発泡及び固化後の状態を示した図であり、図７は、中空構造体の補強構造を示す、図１における７−７矢視拡大断面図である。
【図８】中空構造体の補強構造を示す、部分破断斜視図である。
【図９】中空構造体の補強構造において、主に発泡部材の状態を示す、部分破断斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０ サイドメンバ
１０Ａ サイドメンバの側壁部（壁部）
１２ 屈曲部
１４ 中空構造体
１６ リインフォースメント
１６Ａ 両端部
１８ 補強部材
１８Ａ 端縁
２０ 発泡部材
２２ 閉断面
２６ フロアパネル（壁部）
２８ 開断面
３０ 隅部
３１ 間隙
３６ 隙間
Ｓ 中空構造体の補強構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角形の閉断面を有する中空構造体と、
該中空構造体における前記閉断面内に固設され、両端部が該閉断面の隅部に配置されると共に、前記隅部を構成する壁部と前記両端部との間に隙間が設けられたリインフォースメントと、
前記中空構造体における前記閉断面内に配設され、少なくとも前記リインフォースメント側に開口した開断面を有し、前記リインフォースメントの前記両端部が位置する前記隅部に開口側の端縁が配置され、該リインフォースメントにより前記開断面の開口側が覆われた樹脂製の補強部材と、
前記閉断面内における少なくとも該補強部材と前記中空構造体との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材と該中空構造体との間から前記隙間にまで入り込んで固化し、前記補強部材を前記中空構造体における前記閉断面内に結合する発泡部材と、
を有する中空構造体の補強構造。
【請求項２】
前記リインフォースメントの前記両端部は、前記補強部材の前記端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における前記補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされている請求項１に記載の中空構造体の補強構造。
【請求項３】
前記中空構造体の前記閉断面は、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、
前記補強部材は、前記サイドメンバの屈曲部に設けられている請求項１又は請求項２に記載の中空構造体の補強構造。
【請求項１】
多角形の閉断面を有する中空構造体と、
該中空構造体における前記閉断面内に固設され、両端部が該閉断面の隅部に配置されると共に、前記隅部を構成する壁部と前記両端部との間に隙間が設けられたリインフォースメントと、
前記中空構造体における前記閉断面内に配設され、少なくとも前記リインフォースメント側に開口した開断面を有し、前記リインフォースメントの前記両端部が位置する前記隅部に開口側の端縁が配置され、該リインフォースメントにより前記開断面の開口側が覆われた樹脂製の補強部材と、
前記閉断面内における少なくとも該補強部材と前記中空構造体との間に設けられ、加熱されて発泡し、該補強部材と該中空構造体との間から前記隙間にまで入り込んで固化し、前記補強部材を前記中空構造体における前記閉断面内に結合する発泡部材と、
を有する中空構造体の補強構造。
【請求項２】
前記リインフォースメントの前記両端部は、前記補強部材の前記端縁と重なるように配置され、該端縁との間隙が、該端縁における前記補強部材と該中空構造体との間隙よりも狭くされている請求項１に記載の中空構造体の補強構造。
【請求項３】
前記中空構造体の前記閉断面は、車両のフロアパネルと、該フロアパネルの車両下側に結合され車両前後方向に延びるサイドメンバとにより形成され、
前記補強部材は、前記サイドメンバの屈曲部に設けられている請求項１又は請求項２に記載の中空構造体の補強構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−３６６９６（Ｐ２０１０−３６６９６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２００８７０（Ｐ２００８−２００８７０）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０８０３６０７５）ゼフィロス インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５０８０３６０７５）ゼフィロス インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
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