構造部材のカットアウト領域に適用される構造補強材
【課題】本発明者は、部品のコスト及び重量の増加を最小化しながら、構造部材の構造的完全性を向上させるカットアウト領域を有する構造部材の好ましい構成を提供する。
【解決手段】構造部材組立体は、ほぼ中空の構造部材（１０）及び構造補強材（２０）を含む。中空の構造部材（１０）は複数の数のパネル（１２、１４）によって形成される。カットアウト領域（１８）がパネル（１２）によって完全に覆われないように、少なくとも１つのパネル（１２）は、パネル（１２）からパネルの内部に延在するカットアウト領域（１８）を含む。構造補強材（２０）は剛性キャリア（２１）及び結合材（２２）を含む。構造補強材（２０）は前記カットアウト領域（１８）にわたって構造部材（１０）の内部に取り付けられる。
【解決手段】構造部材組立体は、ほぼ中空の構造部材（１０）及び構造補強材（２０）を含む。中空の構造部材（１０）は複数の数のパネル（１２、１４）によって形成される。カットアウト領域（１８）がパネル（１２）によって完全に覆われないように、少なくとも１つのパネル（１２）は、パネル（１２）からパネルの内部に延在するカットアウト領域（１８）を含む。構造補強材（２０）は剛性キャリア（２１）及び結合材（２２）を含む。構造補強材（２０）は前記カットアウト領域（１８）にわたって構造部材（１０）の内部に取り付けられる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
構造補強材は、様々な製品において構造的補助を与えるため、または雑音及び／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、ドアまたはルーフなどの、様々なほぼ閉鎖された細長い構造部材を補強するために使用されてもよい。公知の補強材は、剛性キャリア部材と、キャリアの外側面の所定の箇所に配置された構造発泡体または構造接着剤（まとめて「結合材」）と、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、並びに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非活性化状態だが、熱などの活性因子に応じて活性化され、かつ一部の例では膨張するように構成される。構造補強材は、構造部材の中空領域の内側に取り付けられるように構成される。結合材が活性化されると、それはキャリアと構造部材の内側壁の間の結合を作り出す。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において通常与えられる。
【０００２】
通常、補強材が一般的に取り付けられる構造部材は、ほぼ閉鎖された細長い中空部材をともに形成するシート金属パネルを備える。ツールまたは部品を製造工程中に通過させることができるように様々な穴が金属薄板パネルに作られることは公知である。しかし、全側面を残りの金属薄板によって穴は囲まれるので、穴の追加によって構造部材の完全性は落ちることはない。さらに最近では、製造目的を簡略化するために構造部材の金属薄板パネルの１つにカットアウトを含むことが所望されるようになった。穴とは対照的に「カットアウト」は、構造部材の長軸にほぼ垂直な方向に、金属薄板の一端から金属薄板の内部に延在する。構造部材にこのような「カットアウト」を含むことは、単なる穴よりもその構造的完全性をより大きく落とすことがある。構造的完全性におけるこれらの可能性は今まで、構造部材を形成する金属薄板の厚みを増すまたは品質を上げることによって対処されてきた。しかし、その解決策は構造部材のコストまたは重量を大幅に増加しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明者は、部品のコスト及び重量の増加を最小化しながら、構造部材の構造的完全性を向上させるカットアウト領域を有する構造部材の好ましい構成を開発してきた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
構造補強材により補強されるカットアウト部を有する構造部材を開示する。構造部材は、パネル又はシートの組立体によって形成されるほぼ閉鎖された中空部材である。少なくとも１つのパネルが、構造部材の長軸にほぼ垂直なカットアウト部を含む。剛性キャリア及び結合材を有する構造補強材は、カットアウト部の箇所における構造部材の構造的完全性を向上させるためにカットアウト領域にわたって構造部材の内部に取り付けられる。
【０００５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的な穴及び例示的なカットアウト領域を含む例示的なほぼ閉鎖された細長い中空構造部材を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による例示的な構造部材の斜視図である。
【図３】構造補強材を含む中空構造部材の内部を開示するためにシートが取り外された図２の例示的な構造部材を示す図である。
【図４】図２の例示的な構造部材の２つ目の斜視図である。
【図５】図２の構造部材の部分斜視図であり、適所の構造補強材を有さずカットアウト領域を示している。
【図６】図２の構造部材及びそこに配置された構造補強材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
カットアウト領域を有する構造部材の改善された構成を開示する。構造部材は、金属または他の材料から作られてもよいパネルまたはシート（まとめて「パネル」）の組立により形成されるほぼ閉鎖された細長い中空部材である。少なくともシートの１つが、構造部材の長軸にほぼ垂直なカットアウト部を含む。構造補強材は、カットアウト領域の箇所における構造部材の構造的完全性を向上させるために、カットアウトにわたって構造部材の内部に取り付けられる。
【０００８】
補強材は、剛性キャリアと、キャリア部材の外側面上の所定の箇所に配置された構造発泡体または接着剤（まとめて「結合材」）と、を含む。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、並びに、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、熱などの刺激により活性化されてもよく、その時結合材は、カットアウト領域の向こう側の構造部材の内側パネルにキャリアを結合するように構成される。
【０００９】
図１は例示的にほぼ閉鎖された中空構造部材１０を示す。構造部材１０は２つの例示的なパネル１２及び１４で構成される。構造部材１０は３枚以上のパネルで構成されてもよい。構造部材１０は長軸Ｌを有する。構造部材１０は様々な理由で孔１６を含んでもよい。特に、孔１６などは構造部材１０の構造的完全性を落とさない。構造部材１０はカットアウト領域１８も含む。カットアウト領域１８は図１でほぼ矩形で示されるが、実質的にいかなる形になってもよい。本発明のある実施形態において、構造補強材に使用によって補強されるのはこのカットアウト領域１８である。
【００１０】
図２は別の例示的な構造部材１０を示す。繰り返しになるが、構造部材１０は２枚のパネル１２及び１４から形成される。図３は図２と同じ構造部材を同じ角度から示めすが、底パネル１４が取り外されていて構造部材１０の中空の内部を開示している。構造部材１０はカットアウト領域１８を含む。構造補強材２０は、結合材の活性化時にカットアウト領域の向かいの側面(edge)が構造補強材２０に結合するように、カットアウト領域１８にわたって構造部材１０の内部に取り付けられる。
【００１１】
図４は図２及び３の構造部材１０の反対側からの斜視図である。ここでは、カットアウト領域１８及びカットアウト領域にわたって取り付けられた構造補強材が構造部材１０の外観図から見える。
【００１２】
図５は図２〜図４の構造部材の拡大斜視図であるが、カットアウト領域１８が明瞭に見えるように構造補強材２０は取り外されている。
【００１３】
図６は図２〜図５の構造部材１０の断面図である。これらの図にあるように、構造部材１０はパネル１２においてカットアウト領域を含む。構造補強材２０はカットアウト領域１８にわたって構造部材１０の内部に取り付けられる。この断面図において、例えばキャリア２１及び結合材２２などの構造補強材２０の構成要素を見ることができる。補強材２０は、カットアウト領域１８にわたってパネル１２のカットアウト領域１８の向かいの側面に結合するように延在する。
【００１４】
上記の説明は例示的であり、限定するものではない。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、むしろ添付の請求項の範囲を及びその請求項が権利化されるところの同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さ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の用例に取り込まれるだろう。さらに、本発明が様々な変更及び変形が可能であり、添付の請求項によってのみ限定されることが理解できるだろう。
【００１５】
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、以下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。以下の請求項は本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲内の方法及び装置、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。
【００１６】
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１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。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 構造部材
１２ パネル
１４ パネル
１８ カットアウト領域
２０ 補強材
２１ 剛性キャリア、キャリア
２２ 結合材
【背景技術】
【０００１】
構造補強材は、様々な製品において構造的補助を与えるため、または雑音及び／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、ドアまたはルーフなどの、様々なほぼ閉鎖された細長い構造部材を補強するために使用されてもよい。公知の補強材は、剛性キャリア部材と、キャリアの外側面の所定の箇所に配置された構造発泡体または構造接着剤（まとめて「結合材」）と、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、並びに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非活性化状態だが、熱などの活性因子に応じて活性化され、かつ一部の例では膨張するように構成される。構造補強材は、構造部材の中空領域の内側に取り付けられるように構成される。結合材が活性化されると、それはキャリアと構造部材の内側壁の間の結合を作り出す。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において通常与えられる。
【０００２】
通常、補強材が一般的に取り付けられる構造部材は、ほぼ閉鎖された細長い中空部材をともに形成するシート金属パネルを備える。ツールまたは部品を製造工程中に通過させることができるように様々な穴が金属薄板パネルに作られることは公知である。しかし、全側面を残りの金属薄板によって穴は囲まれるので、穴の追加によって構造部材の完全性は落ちることはない。さらに最近では、製造目的を簡略化するために構造部材の金属薄板パネルの１つにカットアウトを含むことが所望されるようになった。穴とは対照的に「カットアウト」は、構造部材の長軸にほぼ垂直な方向に、金属薄板の一端から金属薄板の内部に延在する。構造部材にこのような「カットアウト」を含むことは、単なる穴よりもその構造的完全性をより大きく落とすことがある。構造的完全性におけるこれらの可能性は今まで、構造部材を形成する金属薄板の厚みを増すまたは品質を上げることによって対処されてきた。しかし、その解決策は構造部材のコストまたは重量を大幅に増加しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明者は、部品のコスト及び重量の増加を最小化しながら、構造部材の構造的完全性を向上させるカットアウト領域を有する構造部材の好ましい構成を開発してきた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
構造補強材により補強されるカットアウト部を有する構造部材を開示する。構造部材は、パネル又はシートの組立体によって形成されるほぼ閉鎖された中空部材である。少なくとも１つのパネルが、構造部材の長軸にほぼ垂直なカットアウト部を含む。剛性キャリア及び結合材を有する構造補強材は、カットアウト部の箇所における構造部材の構造的完全性を向上させるためにカットアウト領域にわたって構造部材の内部に取り付けられる。
【０００５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的な穴及び例示的なカットアウト領域を含む例示的なほぼ閉鎖された細長い中空構造部材を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による例示的な構造部材の斜視図である。
【図３】構造補強材を含む中空構造部材の内部を開示するためにシートが取り外された図２の例示的な構造部材を示す図である。
【図４】図２の例示的な構造部材の２つ目の斜視図である。
【図５】図２の構造部材の部分斜視図であり、適所の構造補強材を有さずカットアウト領域を示している。
【図６】図２の構造部材及びそこに配置された構造補強材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
カットアウト領域を有する構造部材の改善された構成を開示する。構造部材は、金属または他の材料から作られてもよいパネルまたはシート（まとめて「パネル」）の組立により形成されるほぼ閉鎖された細長い中空部材である。少なくともシートの１つが、構造部材の長軸にほぼ垂直なカットアウト部を含む。構造補強材は、カットアウト領域の箇所における構造部材の構造的完全性を向上させるために、カットアウトにわたって構造部材の内部に取り付けられる。
【０００８】
補強材は、剛性キャリアと、キャリア部材の外側面上の所定の箇所に配置された構造発泡体または接着剤（まとめて「結合材」）と、を含む。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、並びに、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、熱などの刺激により活性化されてもよく、その時結合材は、カットアウト領域の向こう側の構造部材の内側パネルにキャリアを結合するように構成される。
【０００９】
図１は例示的にほぼ閉鎖された中空構造部材１０を示す。構造部材１０は２つの例示的なパネル１２及び１４で構成される。構造部材１０は３枚以上のパネルで構成されてもよい。構造部材１０は長軸Ｌを有する。構造部材１０は様々な理由で孔１６を含んでもよい。特に、孔１６などは構造部材１０の構造的完全性を落とさない。構造部材１０はカットアウト領域１８も含む。カットアウト領域１８は図１でほぼ矩形で示されるが、実質的にいかなる形になってもよい。本発明のある実施形態において、構造補強材に使用によって補強されるのはこのカットアウト領域１８である。
【００１０】
図２は別の例示的な構造部材１０を示す。繰り返しになるが、構造部材１０は２枚のパネル１２及び１４から形成される。図３は図２と同じ構造部材を同じ角度から示めすが、底パネル１４が取り外されていて構造部材１０の中空の内部を開示している。構造部材１０はカットアウト領域１８を含む。構造補強材２０は、結合材の活性化時にカットアウト領域の向かいの側面(edge)が構造補強材２０に結合するように、カットアウト領域１８にわたって構造部材１０の内部に取り付けられる。
【００１１】
図４は図２及び３の構造部材１０の反対側からの斜視図である。ここでは、カットアウト領域１８及びカットアウト領域にわたって取り付けられた構造補強材が構造部材１０の外観図から見える。
【００１２】
図５は図２〜図４の構造部材の拡大斜視図であるが、カットアウト領域１８が明瞭に見えるように構造補強材２０は取り外されている。
【００１３】
図６は図２〜図５の構造部材１０の断面図である。これらの図にあるように、構造部材１０はパネル１２においてカットアウト領域を含む。構造補強材２０はカットアウト領域１８にわたって構造部材１０の内部に取り付けられる。この断面図において、例えばキャリア２１及び結合材２２などの構造補強材２０の構成要素を見ることができる。補強材２０は、カットアウト領域１８にわたってパネル１２のカットアウト領域１８の向かいの側面に結合するように延在する。
【００１４】
上記の説明は例示的であり、限定するものではない。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、むしろ添付の請求項の範囲を及びその請求項が権利化されるところの同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さ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の用例に取り込まれるだろう。さらに、本発明が様々な変更及び変形が可能であり、添付の請求項によってのみ限定されることが理解できるだろう。
【００１５】
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、以下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。以下の請求項は本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲内の方法及び装置、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。
【００１６】
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１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。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 構造部材
１２ パネル
１４ パネル
１８ カットアウト領域
２０ 補強材
２１ 剛性キャリア、キャリア
２２ 結合材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材組立体であって、
複数のパネル（１２、１４）を備えるほぼ中空の構造部材（１０）と、
カットアウト領域（１８）を画定する少なくとも１つの前記パネル（１２）であって、前記カットアウト領域（１８）は前記パネル（１２）によって完全に閉鎖されないように、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）の端から前記パネル（１２）の内部に延在する前記パネル（１２）と、
剛性キャリア（２１）及び結合材（２２）を含み、前記カットアウト領域（１８）にわたって前記構造部材（１０）の内部に取り付けられた構造補強材（２０）と、
を備えることを特徴とする構造部材組立体。
【請求項２】
前記補強材（２０）の前記結合材（２２）が、活性化時に、前記カットアウト領域（１８）を画定する前記パネル（１２）の向かい合う側面に結合することを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項３】
当該構造部材組立体は、自動車両に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項４】
前記結合材（２２）は構造発泡体及び構造接着剤からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項５】
前記結合材は加熱によって活性化されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項６】
前記構造部材は長軸方向に延長し、前記カットアウト領域が前記構造部材の長軸にほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項７】
構造部材（１０）の補強方法であって、
少なくとも１つのカットアウト領域（１８）を有する第１パネル（１２）の供給する工程であって、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）によって完全に閉鎖されないように、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）の端から前記パネル（１２）の内部に延在する第１パネル（１２）を供給する工程と、
剛性キャリア（２１）及び活性化されていない結合材料（２２）を有する構造補強材（２０）を、第１パネル（１２）の前記カットアウト領域（１８）にわたって取り付ける工程と、
内部に前記構造強化材（２０）を有するほぼ中空の前記構造部材（１０）作り出すために前記第１パネル（１２）を第２パネル（１４）に組み立てる工程と、
を備えることを特徴とする補強方法。
【請求項８】
前記カットアウト領域（１８）の向かい合う側面において前記補強材（２０）を前記第１パネル（１２）に結合させるために前記結合材（２２）を活性化させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の補強方法。
【請求項１】
構造部材組立体であって、
複数のパネル（１２、１４）を備えるほぼ中空の構造部材（１０）と、
カットアウト領域（１８）を画定する少なくとも１つの前記パネル（１２）であって、前記カットアウト領域（１８）は前記パネル（１２）によって完全に閉鎖されないように、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）の端から前記パネル（１２）の内部に延在する前記パネル（１２）と、
剛性キャリア（２１）及び結合材（２２）を含み、前記カットアウト領域（１８）にわたって前記構造部材（１０）の内部に取り付けられた構造補強材（２０）と、
を備えることを特徴とする構造部材組立体。
【請求項２】
前記補強材（２０）の前記結合材（２２）が、活性化時に、前記カットアウト領域（１８）を画定する前記パネル（１２）の向かい合う側面に結合することを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項３】
当該構造部材組立体は、自動車両に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項４】
前記結合材（２２）は構造発泡体及び構造接着剤からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項５】
前記結合材は加熱によって活性化されることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項６】
前記構造部材は長軸方向に延長し、前記カットアウト領域が前記構造部材の長軸にほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の構造部材組立体。
【請求項７】
構造部材（１０）の補強方法であって、
少なくとも１つのカットアウト領域（１８）を有する第１パネル（１２）の供給する工程であって、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）によって完全に閉鎖されないように、前記カットアウト領域（１８）が前記パネル（１２）の端から前記パネル（１２）の内部に延在する第１パネル（１２）を供給する工程と、
剛性キャリア（２１）及び活性化されていない結合材料（２２）を有する構造補強材（２０）を、第１パネル（１２）の前記カットアウト領域（１８）にわたって取り付ける工程と、
内部に前記構造強化材（２０）を有するほぼ中空の前記構造部材（１０）作り出すために前記第１パネル（１２）を第２パネル（１４）に組み立てる工程と、
を備えることを特徴とする補強方法。
【請求項８】
前記カットアウト領域（１８）の向かい合う側面において前記補強材（２０）を前記第１パネル（１２）に結合させるために前記結合材（２２）を活性化させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５１３３５（Ｐ２０１１−５１３３５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７２１８６（Ｐ２０１０−１７２１８６）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０４２７４５０５）シーカ・テクノロジー・アーゲー (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０４２７４５０５）シーカ・テクノロジー・アーゲー (227)
【Ｆターム（参考）】
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