車体構造の製造方法及び車体構造
【課題】構成部品、製造コスト、質量の増加を招くことなく、効率的な剛性及び遮音効果が得られる車体構造の製造方法及び車体構造を提供する。
【解決手段】車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材４３によって発泡材充填部４５と中空金属球充填部４６とに区画し、この中空金属球充填部４６内を粒状の中空金属球６１で充填し、中空閉断面構造内で発泡樹脂材料６２を泡膨張させることで中空金属球充填部４５内が中空金属球６１及び発泡樹脂材６２で充填し、発泡材充填部４５内を発泡樹脂材６２で充填する。これにより中空金属球充填部４６が中空金属球６１及び発泡樹脂材６２によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部４６内が発泡樹脂材６２で充填されて制振及び遮音機能が得られる。
【解決手段】車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材４３によって発泡材充填部４５と中空金属球充填部４６とに区画し、この中空金属球充填部４６内を粒状の中空金属球６１で充填し、中空閉断面構造内で発泡樹脂材料６２を泡膨張させることで中空金属球充填部４５内が中空金属球６１及び発泡樹脂材６２で充填し、発泡材充填部４５内を発泡樹脂材６２で充填する。これにより中空金属球充填部４６が中空金属球６１及び発泡樹脂材６２によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部４６内が発泡樹脂材６２で充填されて制振及び遮音機能が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造の製造方法及び車体構造に関し、特に中空閉断面構造内に発泡材を充填して補剛する車体構造の製造方法及び車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の中空閉断面構造を有するフロントピラー、センタピラー、サイドシル、サブフレーム等の車体構造は一般に骨格部材としての機能を果たしているが、更に剛性を高める補剛が要求される。
【０００３】
このような骨格部材となる中空閉断面構造を補剛する手法として特許文献1に種々のものが開示されている。例えば、アウタパネルとインナパネルを備えた中空閉断面構造のセンタピラーにドアを支持するドアヒンジを取り付けるにあたり、アウタパネルとインナパネルとの間にプレート状のリンホースを挟み込み、リンホースに補強用プレートを取り付けて補剛し、アウタパネル上にドアヒンジを配置すると共に、ボルトをドアヒンジ、アウタパネル、リンホース、補強プレートの各貫通孔に貫通させ、補強プレートに取り付けたナットに螺合する。
【０００４】
また、センタピラーのアウタパネルとインナパネルとで形成した中空閉断面構造内に補強のための硬質樹脂製の補強ブロックを配置し、補強ブロックの周囲の閉空間内に充填材を満して補剛し、アウタパネル上にドアヒンジを配置し、ボルトをドアヒンジ、アウタパネル、補強ブロック、インナパネルを貫通させてナットに螺合する。
【０００５】
更に、特許文献２や特許文献３には、フロントピラーのアウタパネルとインナパネルとの間にリンホースメントを設け、アウタパネルとリンホースとの間の閉空間内及びインナパネルとリンホースの間に発泡樹脂材を配置して、フロントピラーの剛性を高めるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６３０５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８９９１号公報
【特許文献３】特開２００９−９６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように車体の剛性が要求されるピラー等の中空閉断面構造内にリンホース、硬質ブロックや発泡樹脂材等を配置することで車体構造の剛性向上が得られる。しかし、車体構造内にリンホース、硬質ブロック、発泡樹脂材等を配設することから、構成部品が増加して製造コストが増大すると共に、車体質量の増大が懸念される。
【０００８】
一方、中空閉断面構造には更に剛性の向上が要求される部分や、遮音機能が要求される部分がある。
【０００９】
かかる点に鑑みなされた本発明目的は、中空閉断面構造の構成部品、製造コスト、質量の増加を招くことなく、効率的な剛性及び遮音効果が得られる車体構造の製造方法及び車体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する請求項１に記載の車体構造の製造方法の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、上記中空閉断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部内を発泡樹脂材で充填することを特徴とする。
【００１１】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって、例えば遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、この中空金属球充填部内を剛性を有しかつ軽量な粒状の中空金属球で充填し、中空閉断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させることで、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填され、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。従って、中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加等を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００１２】
上記目的を達成する請求項２に記載の車体構造の製造方法の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球の充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、上記発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡充填部を発泡樹脂材で充填することを特徴とする。
【００１３】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば制振及び遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、この中空金属球充填部内を剛性を有する軽量な粒状の中空金属球で充填し、発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させることで発泡材充填部内が発泡樹脂材で効率的に充填され、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。従って、中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車体構造の製造方法において、上記発泡樹脂材料が加熱発泡型の発泡樹脂材料であって、塗装乾燥工程における熱源により加熱発泡させることを特徴とする。
【００１５】
これによると、塗装乾燥工程における熱源により発泡樹脂材料を加熱発泡させることで、発泡樹脂材料の加熱発泡のための専用の加熱手段が不要になる設備及び製造コストの抑制が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法において、中空金属球充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を中空断面構造内に供給することを特徴とする。
【００１７】
これによると、単一の材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を供給することで、車体構造の簡素化が得られる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法において、中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することを特徴とする。
【００１９】
これによると、中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することで、効率的に中空金属球を金属球充填部内に供給し、発泡樹脂材料を発泡材充填部に供給することができる。
【００２０】
上記目的を達成する請求項６に記載の車体構造の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状中空金属球の充填によって補剛する車体構造であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を充填する上記中空金属球と、上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び上記発泡材充填部内を充填する発泡樹脂材とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば制振及び遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて区画された中空金属球充填部が充填された粒状の中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内に発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。更に、中空閉断面構造における補剛部材等に削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の車体構造において、上記中空閉断面構造が中空閉断面形状で車体前後方向に延在するサイドシル及び該サイドシルに下端が連結された中空閉断面形状のピラーであって、上記発泡材充填部が、中空状で連結するサイドシルとピラーとの連結部であって、上記中空金属球充填部が、該連結部に連続するピラーであることを特徴とする。
【００２３】
これによると、制振及び遮音が要求されるサイドシルとピラーとの連結部の制振及び遮音が確保でき、剛性が要求されピラーが補剛され、ピラーの剛性が確保できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の車体構造において、車幅方向に延在して両端が車体フレームに取り付けられる後フレームメンバ及び、該後フレームメンバと離間して車体幅方向に延在する中空状で中央部範囲にデファレンシャル装置を支持するリヤデフ取付部を備え側端部範囲に後端が後フレームメンバに連結されて前後方向に延在する縦フレームメンバが結合されて両端が車体フレームに取り付けられる前フレームメンバとを備えたサブフレームを備え、上記中空閉断面構造が上記前フレームメンバであって、上記発泡材充填部が上記前フレームメンバの中央部範囲、金属球充填部が側端部範囲であることを特徴とする。
【００２５】
これによると、サブフレームにおける剛性が要求される前フレームメンバの側端部範囲の剛性が向上し、デファレンシャル装置の支持により制振及び遮音が要求される中央部範囲の制振及び遮音効果が期待できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填され、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動車の要部斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ部断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図４のＶ部拡大図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】作業工程説明図である。
【図８】作業工程説明図である。
【図９】中空金属球の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係るサブフレームの斜視図である。
【図１１】サブフレームの一部を破断した斜視図である。
【図１２】作業工程説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明による車体構造及び該車体構造の製造方法の実施の形態を図を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施の形態）
図１は、車体１の要部斜視図であり、図２は図１のＩＩ部断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図４のＶ部拡大図、図６は図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【００３０】
車体１の側部にフロントドア開口部２及びリヤドア開口部３が形成される。フロントドア開口部２及びリヤドア開口部３の下部に車体前後方向に沿ってサイドシル１０が延在し、フロントドア開口部２とリヤドア開口部３との間に上下方向に延在するセンタピラー２０が配置され、フロントドア開口部２の前縁に沿ってフロントピラー３０が配置され、センタピラー２０の下端がサイドシル１０の車体前後方向の中間部に結合し、フロントピラー３０の下端がサイドシル１０の前端に結合される。
【００３１】
左右のサイドシル１０は車幅方向に延在するクロスメンバによって連結されると共にフロアパネル５が架け渡され、左右のフロントピラー３０間にフロアパネル５の前端に沿って接合されて車幅方向に延在して車室とエンジンルームとを区画するトーボードが架設される。また、フロントドア開口部２及びリヤドア開口部３の上縁に沿ってサイドレール６が延在し、センタピラー２０の上部及びフロントピラー３０の上部がサイドレール６に接合され、左右のサイドレール６間にルーフパネル７が架設される。
【００３２】
これらサイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０は中空閉断面構造であって、サイドシル１０はサイドシルアウタパネル１１とサイドシルインナパネル１２によって車体前後方向に延在する中空閉断面状に形成され、センタピラー２０はセンタピラーアウタパネル２１とセンタピラーインナパネル２２によって上下方向に延在する中空閉断面状に形成され、フロントピラー３０はフロントピラーアウタパネル３１とフロントピラーインナパネル３２によって上下方向に延在する中空閉断面状に形成される。
【００３３】
サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａは、図３に示すようにサイドシルアウタパネル１１の上縁とセンタピラーアウタパネル２１の下端が接合し、サイドシルインナパネル１２の上縁とセンタピラーインナパネル２２の下端が接合して中空状で連続するＴ字状に形成される。サイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０Ａは、サイドシルアウタパネル１１の前端とフロントピラーアウタパネル３１の下端が接合し、サイドシルインナパネル１２の前端とフロントピラーインナパネル３２の下端が接合して中空状で連続するＬ字状に形成される。
【００３４】
ここで、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０との接続部３０Ａは剛性が要求されると共に、制振及び遮音機能が要求される。一方、サイドシル１０に下端が連結し上端がサイドレール６に連結して上下方向に掛け渡された中空閉断面状のセンタピラー２０の下部範囲、即ち上下方向中央から下端近傍の範囲２０Ｂは、ドアヒンジが配設されてドア開閉に伴う荷重が繰り返し入力され、かつ衝突時等の荷重入力に対処すべく比較的大きな剛性が要求される。同様にフロントピラー３０の上下方向中央部から下端近傍の範囲３０Ｂは、ドアヒンジが配設されてドア開閉に伴う荷重が繰り返し入力され、かつ衝突時の荷重入力に対処すべく比較的大きな剛性が要求される。
【００３５】
特に制振及び遮音機能が要求される遮音要求範囲であるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａにおいて、この連結部２０Ａを隔てたサイドシル１０内を対向するセパレータ４１、４２によって液密状に区画し、連結部２０Ａの上端となるセンタピラー２０の下端近傍内が中空金属球移動規制部材４３によって上下にサイドシル１０側とセンタピラー２０側とに区画する。これにより、連結部２０Ａはサイドシルアウタパネル１１、サイドシルルインナパネル１２、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、セパレータ４１、４２、及び中空金属球移動規制部材４３によって区画された中空閉断面構造の発泡材充填部４５が形成される。ここで、この中空金属球移動規制部材４３、４４は後述する例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の液状或いはビーズ状、本実施の形態では液状の加熱発泡型の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００３６】
センタピラー２０における比較的要求剛性の大きな中央から下端近傍の範囲２０Ｂ、即ち剛性要求範囲２０Ｂの上端に対応してセンタピラー２０内を上下に区画する中空金属球移動規制部材４４を設ける。
【００３７】
これにより、剛性要求範囲２０Ｂに、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、中空金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空閉断面構造の中空金属球充填部４６を形成する。センタピラーインナパネル２２における中空金属充填部４６の若干上方に粒状の中空金属球６１及び未発泡の発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔４７が開口する。
【００３８】
ここで、この中空金属球移動規制部材４３、４４は後述する例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の液状或いはビーズ状、本実施の形態では液状の加熱発泡型の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００３９】
同様に、制振及び遮音が要求される遮音要求範囲である連結部３０Ａに近接するサイドシル１０の前端内をセパレータ５１によって液密状に区画し、連結部３０Ａの上方となるフロントピラー３０の下端近傍内を中空金属球移動規制部材５３によって上下にサイドシル１０側とフロントピラー３０側とに区画する。これにより連結部３０Ａにサイドシルアウタパネル１１、サイドシルルインナパネル１２、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、セパレータ５１、及び中空金属球移動規制部材５３によって区画された中空閉断面構造の発泡材充填部５５を形成する。この中空金属球移動規制部材５３は、中空金属球移動規制部材４３と同様に中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００４０】
フロントピラー３０における比較的要求剛性の大きな中央から下端近傍の範囲３０Ｂ、即ち剛性要求範囲３０Ｂの上端に対応してフロントピラー３０内を上下に区画する中空金属球移動規制部材５４を設ける。この中空金属球移動規制部材５４は、中空金属球移動規制部材４３と同様に中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００４１】
これにより、剛性要求範囲３０Ｂに、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、中空金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空閉断面構造の中空金属球充填部５６を形成する。フロントピラーインナパネル３２における中空金属球充填部５６の若干上方に粒状の中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔５７が開口する。
【００４２】
そして、センタピラー２０に配置される中空金属球移動規制部材４４及びフロントピラー３０内に配置される中空金属球移動規制部材５４が未装着状態で、図７及び図８に図２及び図３に対応する作業説明図を示すように、センタピラー２０のセンタピラーインナパネル２２に開口する材料供給孔４７から未発泡の発泡樹脂材料６３をセンタピラー２０内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔４７から供給された未発泡の発泡樹脂材料６３は筒状に形成されたセンタピラーアウタパネル２１及びセンタピラーインナパネル２２の内面に沿って流下及び滴下して中空金属球移動規制部材４３を通過して、センタピラー２０の下部及びセパレータ４１、４２によって仕切られたサイドシル１０によって中空Ｔ字状に区画形成された発泡材充填部４５内に滞留する。
【００４３】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔４７から中空金属球６１をセンタピラー２０内に供給し、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、中空金属球移動規制部材４３によって区画形成された中空金属球充填部４６内に充填する。この粒状の中空金属球６１が充填された中空金属球充填部４６の上方を中空金属球移動規制部材４４によって閉じる。また、このように単一の材料供給口４７から中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給することから、中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給口をそれぞれ個別に形成する場合に比べセンタピラーインナパネル２２等の形状の簡素化は得られる。
【００４４】
なお、粒状の中空金属球６１は、中空にして比重を軽減したものであって、図９に断面を示すように、例えば直径ｄが１〜５ｍｍで、肉厚ｔが７０〜１００μｍで見かけの密度が０．８〜０．９ｇ／ｃｍ３の軽量な中空鉄球によって構成される。この中空鉄球は、例えば特開２００９−１２１５９９号公報に開示されるように、発泡樹脂球の表面に、酸化鉄を含むスラリを噴霧して皮膜を付け、得られた皮膜付発泡樹脂材を焼結することで得られる。
【００４５】
同様に、フロントピラー３０のフロントピラーインナパネル３２に開口する材料供給孔５７から未発泡の発泡樹脂材料６３をフロントピラー３０内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔５７から供給された発泡樹脂材料６３はフロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２によって筒状に形成されたフロントピラー３０の内面に沿って流下及び滴下して中空金属球移動規制部材５３を通過してフロントピラー３０、サイドシル１０、セパレータ５１、中空金属球移動規制部材５３によって区画されたサイドシル１０の前部にＬ字状に区画形成された発泡材充填部５５内に滞留する。また、単一の材料供給口５７から中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給することから、中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給口をそれぞれ別個に形成する場合に比べフロントピラーインナパネル３２の形状の簡素化は得られる。
【００４６】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔５７から中空金属球６１をフロントピラー３０内に供給し、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、中空金属球移動規制部材５３によって区画形成された中空金属球充填部５６内に充填する。この中空金属球６１が充填された中空金属球充填部５６の上方を中空金属球移動規制部材５３によって閉じる。
【００４７】
しかる後、組み立てられた車体は塗装され、この塗装乾燥工程における熱源により発泡材充填部４５、５５に供給された発泡樹脂材料６３を加熱発泡させる。このように塗装乾燥工程における熱源によって発泡材充填部４５、５５に供給された発泡樹脂材料６３を加熱発泡させることで、加熱発泡のための専用の加熱手段が不要になる設備及び製造コストの抑制が得られる。
【００４８】
この発泡樹脂材料６３の発泡膨張により、図２及び図３に示すように、センタピラー２０の下部、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、対向するセパレータ４１、４２及び金属球移動規制部材４３によってＴ字状に区画された発泡材充填部４５内が発泡した発泡樹脂材６２で満たされ、更に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材が金属球移動規制部材４３を通過して図３及び図４のＶ部拡大図を図５に示すように、センタピラーアウタ２１、センタピラーインナパネル２２及び金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入して中空金属球充填部４６内が粒状の中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって充填される。
【００４９】
この発泡充填に伴う発泡材充填部４５及び中空金属球充填部４６内に残留する空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡樹脂材６２が中空金属球移動規制部材４４を介して放出され、発泡材充填部４５及び中空金属球充填部４６内に残留ガスが滞留することが回避されて、ボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保できる。
【００５０】
同様に、サイドシル１０の前端に形成された発泡材充填部５５内の発泡樹脂材料６３の発泡膨張に伴い、フロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２によって形成されたフロントピラー３０の下部、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、セパレータ５１及び中空金属球移動規制部材５３によって区画された発泡材充填部５５内が発泡された発泡樹脂材６２で満たされ、更に図２及び図６に示すように中空金属球移動規制部材５３を通過してフロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２及び金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空金属球充填部５６内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１とフロントピラー３０の内面との間の隙間に侵入して中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって中空金属球充填部５６を充填する。
【００５１】
この発泡充填に伴う発泡材充填部５５及び中空金属充填部５６内の空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡材５２が金属球移動規制部材５４を介して放出されて、発泡材充填部５５及び中空金属充填部５６内に残留ガスの滞留がなくなりボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保できる。
【００５２】
このようにサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａにおいて、サイドシル１０、セパレータ４１、４２、センタピラー２０の下部、及び金属球移動規制部材４３によって中空Ｔ字状に区画された発泡材充填部４５内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２で構成されるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａの断面変形が抑制されて剛性が確保されて潰れにくくなる。これにより、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａに荷重が作用した際に、入力された荷重を吸収しつつ受け止めることができる。更に、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、対向するセパレータ４１、４２、センタピラー２０の下部によって中空Ｔ字状に区画された発泡材充填部４５内に発泡樹脂材６２が充填されて、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部分２０Ａにおける制振及び遮音効果が得られる。
【００５３】
一方、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２及び金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入し、中空金属球充填部４６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されてセンタピラーアウタパネル２１とセンタピラーインナパネル２２によって中空筒状に形成されたセンタピラー２０の断面変形が抑制されて比較的大きな剛性が確保される。また、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５４】
更に、センタピラー２０にドアヒンジや外方から荷重が加わる際には、荷重が入力される部分、例えば図４及び図５に矢印Ｐで示す荷重がセンタピラーアウタパネル２１部分に入力すると、センタピラーアウタパネル２１が撓み乃至変形し、この撓み乃至変形に伴ってセンタピラーアウタパネル２１の撓み乃至変形発生範囲に接する中空金属球６１が隣接する中空金属球６１に圧接して摩擦力による荷重吸収及び分散し、個々の中空金属球６１が次々に隣接する中空金属球６１に圧接して荷重を吸収分散してセンタピラーアウタパネル２１及びセンタピラーインナパネル２２の広い範囲に荷重分散すると共に、各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に介在する発泡樹脂材６２の変形によって荷重が吸収され、センタピラー２０の変形に伴う大きな抗力が確保される。
【００５５】
また、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２及び中空金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入し、中空金属球充填部４６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されることから、中空金属充填部４６内において中空金属球６１の移動が規制され、安定した状態で各中空金属球６１が保持される。
【００５６】
同様に、サイドシル１０とフロントピラー３０との接合部３０Ａにおいて、サイドシル１０の前部、セパレータ５１、フロントピラー３０の下部、及び金属球移動規制部材５３によって中空Ｌ字状に区画された発泡材充填部５５内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで、サイドシル１０とフロントピラー２０との接続部３０Ａの断面変形が抑制されて剛性が確保される。これにより、サイドシル１０とフロントピラー３０との接合部３０Ａに荷重が作用した際に、入力された荷重を吸収しつつ受け止めることができる。更に、サイドシル１０、フロントピラー３０、セパレータ５１及び中空金属球移動規制部材５３によって中空Ｌ字状に区画された発泡材充填部５５内に発泡樹脂材６２が充填されて、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５７】
一方、フロントピラー３０及び金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空金属球充填部５６内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とフロントピラー３０の内面との間の隙間に発泡樹脂材６２が侵入して中空金属球充填部５６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されることで、フロントピラーアウタパネル３１とフロントピラーインナパネル３２によって中空筒状に形成されたセンタピラー２０の断面変形が抑制されて剛性が確保される。また、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５８】
更に、フロントピラー３０にドアヒンジや外方から荷重が加わると、荷重が作用する部分、例えば、フロントピラーアウタパネル３１に作用すると、フロントピラーアウタパネル３１が撓み乃至変形し、この撓み乃至変形発生範囲に接する中空金属球６１が隣接する中空金属球６１に圧接して摩擦力による荷重吸収及び分散し、個々の中空金属球６１が次々に隣接する中空金属球６１に圧接して荷重を吸収分散してフロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２の広い範囲に荷重分散すると共に、各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に介在する発泡樹脂材６２の変形によって荷重が吸収され、フロントピラー３０の変形に伴う大きな抗力が確保される。
【００５９】
従って、制振及び遮音が要求されるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ内をセパレータ４１、４２及びメッシュ等の金属球移動規制部材４３によって区画して連結部２０Ａに発泡材充填部４５及びセンタピラー２０の下部範囲に中空金属球充填部４６を形成し、発泡材充填部４５内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部４６に中空金属球６１を充填し、同様に振動及び遮音が要求されるサイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０Ａ内をセパレータ５１及びメッシュ等の金属球移動規制部材５３によって区画して連結部３０Ａに発泡材充填部５５及びフロントピラー３０の下部範囲に中空金属球充填部５６を形成し、発泡材充填部５５内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部５６に中空金属球６１を充填し、塗装乾燥の際の乾燥熱で発泡樹脂材料６３を発泡膨張させることで、発泡材充填部４５、５５に発泡樹脂材６２が充填されて、中空金属球充填部４６、５６に中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されることから、簡単な構成及び作業で効率的にサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０の連結部３０Ａにおける遮音効果が得られ、かつセンタピラー２０及びフロントピラー３０の剛性が確保できる。
【００６０】
また、サイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０及びサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０を含むサイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０等におけるリンホース等の補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなくこれらの車体構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００６１】
なお、以上説明では、センタピラー２０に開口する材料供給孔４７から供給された発泡樹脂材料６３が中空金属球充填部４６を経由して発泡材充填部４５に供給される場合を例に説明したが、図２及び図7に４７ａで示すようにサイドシルインナパネル１２に材料供給孔を形成し、中空金属充填部４６を経由することなく、発泡材充填部５５に発泡樹脂材料６３を供給するようにすることもできる。これにより、中空金属球充填部４６に材料供給口４７から中空金属球６１を供給し、発泡材充填部４５に材料供給口４７ａから発泡樹脂材料６２を供給することで、効率的に中空金属球６１を金属球充填部４６内に供給し、発泡樹脂材料６３を発泡材充填部４５に供給することができる。
【００６２】
また、サイドシル１０とセンタピラー２０の連結部２０Ａ及びセンタピラー２０、及びサイドシル１０とフロントピラー３０の連結部３０Ａ及びフロントピラー３０を対象に説明したが、サイドレール６や車体フレーム等の他の中空断面構造に適用することができる。更に、中空金属球６１は、中空にして比重を軽減したものであって球形に限定されるものではなく、立方体等の球形に類似した形状でよく、素材は鉄、炭素鋼、ステンレス鋼等の鉄系金属や他の金属によって構成することができる。
【００６３】
（第２実施の形態）
図１０は、車体下面に配設されてデファレンシャル装置及びリヤサスペンションを支持するサブフレーム７０の斜視図、図１１はサブフレーム７０の一部破断説明図である。
【００６４】
サブフレーム７０は、中央部範囲７２が隆起し両側部範囲７３、７４が水平に延在するように湾曲して車体幅方向に延在する中空状の前フレームメンバ７１と、前サフレームメンバ７１に対して後方に離間して車体幅方向に延在する後フレームメンバ７５と、後フレームメンバ７５の前側に結合されて車体幅方向に延在するサポートメンバ７６と、車体前後方向に延在して前フレームメンバ７１の各側端部範囲７３、７４とサポートメンバ７６の各端部に結合する縦フレームメンバ７７とを有する井桁状に一体構成される。前フレームメンバ７１の両端に取付部材７１ａが取り付けられて封止される。同様に後フレームメンバ７５の両端に取付部材７５ａが取り付けられて封止される。
【００６５】
前フレームメンバ７１の隆起した中央部範囲７２の両端下面にリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂが取り付けられると共にサポートメンバ７６の中央部にリヤデフ支持部７８ｃが設けられる。これらリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂに図示しないデファレンシャル装置が取り付けられ、かつリヤデフ支持部７８ｃにデファレンシャル装置の後端が支持される。各縦フレームメンバ７７にサスペンション装置を支持するサスペンション支持ブラケット７９が取り付けられる。
【００６６】
このように構成されたサブフレーム７０は、前フレームメンバ７１の両端に取り付けられた取付部７１ａ及び後フレームメンバ７５の両端に取り付けられた取付部７５ａが図示しない弾性ブッシュ等を介して車体９０の下面の両側に沿って車体前後方向に延在する車体フレーム９１に取り付けられる。
【００６７】
ここで、前フレームメンバ７１の縦フレームメンバ７７の結合部７７Ａにはサスペンション装置から荷重が縦フレームメンバ７７を介して繰り返し入力され、かつ前フレームメンバ７１の端部には比較的大きな荷重が入力されることから、前フレームメンバ７１には端部から結合部７７Ａに連続する側端部範囲７３、７４にはサスペンション装置の支持剛性を確保するために大きな剛性が要求される一方、デファレンシャル装置からのリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂを介して振動が入力される中央部範囲７２には制振及び遮音が要求される。
【００６８】
この前フレームメンバ７１内を制振及び遮音が要求される遮音要求範囲となる中央部範囲７２と、比較的要求剛性の大きな剛性要求範囲である側端部範囲７３、７４との間を中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画する。これにより、前部フレームメンバ７１が中空断面構造の発泡材充填部８３と中空金属球充填部８４、８５が形成される。中空金属球移動規制部材８１、８２は第１実施の形態における中空金属球移動規制部材４３、４４、５３、５４等と同様に、例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６２の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。また、前フレームメンバ７１における側端部範囲７３、７４の下面に前フレームメンバ７１内に中空金属球６１及び未発泡の発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔８６、８７が開口する。
【００６９】
そして、図１２に作業説明図を示すように、サブフレーム７０を上下反転させた状態で、前フレームメンバ７１に開口する材料供給８６、８７から未発泡の発泡樹脂材料６３を前フレームメンバ７１内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔８６、８７から供給された未発泡の発泡樹脂材料６３は前フレームメンバ７１の内面に沿って流下して中空金属球移動規制部材８１、８２を通過して、下方に湾曲する中央部範囲の底部、即ち発泡材充填部８３内に滞留する。
【００７０】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔８６及び８７からそれぞれ中空金属球６１を供給して中空金属球充填部８４、８５内に中空金属球６１を充填する。
【００７１】
しかる後、サブフレーム７０を電着塗装及び乾燥を行うと共に、この乾燥熱で発泡材充填部８３内の発泡樹脂材料６３を発泡膨張させる。
【００７２】
この発泡樹脂材料６３の発泡膨張により中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された発泡材充填部８３内、換言すると前フレームメンバ７１の中央部範囲７２内が発泡された発泡樹脂材６２で満たされ、更に中空金属球移動規制部材８１、８２を通過して中空金属球充填部８４、８５内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１と前フレームメンバ７１の内面との間の隙間に侵入して中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって中空金属球充填部８４、８５に充填される。この発泡充填に伴う発泡材充填部８３及び中空金属充填部８４、８５内に残留する空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡材６２は材料供給孔８６、８７から放出されて、発泡材充填部８３及び中空金属充填部８６、８７内に残留ガスが滞留することがなくなりボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保される。
【００７３】
このように、前フレームメンバ７１において中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された発泡材充填部８３内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで中央部範囲７２の断面変形が抑制されて剛性が確保され、かつ中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された中空金属球充填部８６、８７内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１と前フレームメンバ７１の内面との間の隙間に侵入し、側端部範囲７３、７４内が中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって充填され、中空筒状に形成された側端部範囲７３、７４の断面変形が抑制されて剛性が確保されて前フレームメンバ７１の剛性が向上し、サブフレーム７０全体の剛性が向上する。
【００７４】
特に、前フレームメンバ７１の車体フレーム９１に連結される端部と縦フレーム７７が結合される結合部７７Ａとの間の中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されて側端部範囲７３、７４の剛性が確保されてサスペンション支持剛性が向上する一方、デファレンシャル装置からのリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂを介して振動が入力される中央部範囲７２においては該部に発泡樹脂材６２が充填されて振動が抑制されると共に遮音される。
【００７５】
従って、制振動及び遮音が要求される前フレームメンバ７１の中央部範囲７２と剛性が要求される側端部範囲７３、７４との間を金属球移動規制部材８１、８２により区画して発泡材充填部８３と中空金属球充填部８４、８５を形成し、発泡材充填部８３内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部８４、８５に中空金属球６１を充填し、塗装乾燥の際の乾燥熱で発泡樹脂材料６３を発泡膨張させることで、発泡材充填部８３に発泡樹脂材６２が充填されて、中空金属球充填部８４、８５に中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されることから、簡単な構成及び作業で中央部範囲７２における制振及び遮音効果が得られ、かつ側端部範囲７３、７４の剛性が確保できる。また、中空金属球６１が軽量で安価に得られることと相俟って製造コスト及び質量の増加を回避することができる。
【００７６】
なお、以上説明では、前フレームメンバ７１の側端部範囲７３、７４に開口する材料供給孔８６か、８７ら供給された発泡樹脂材料６３を中空金属球充填部８４、８５を経由して発泡材充填部８３に供給する場合を例に説明したが、図１２に８６ａで示すように中央部範囲７２に材料供給孔を形成し、中空金属充填部８４、８５を経由することなく、発泡材充填部８３に発泡樹脂材料６３を供給するようにすることもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 車体
１０ サイドシル（中空閉断面構造）
１１ サイドシルアウタパネル
１２ サイドシルインナパネル
２０ センタピラー（中空閉断面構造）
２０Ａ サイドシルとセンタピラーとの連結部（遮音要求範囲）
２０Ｂ 剛性要求範囲
２１ センタピラーアウタパネル
２２ センタピラーインナパネル
３０ フロントピラー（中空閉断面構造）
３０Ａ サイドシルとフロントピラーとの連結部（遮音要求範囲）
３１ フロントピラーアウタパネル
３２ フロントピラーインナパネル
４１、４２ セパレータ
４３ 中空金属球移動規制部材
４４ 中空金属球移動規制部材
４５ 発泡材充填部
４６ 中空金属球充填部
４７ 材料供給孔
５１ セパレータ
５３ 中空金属球移動規制部材
５４ 中空金属球移動規制部材
５５ 発泡材填部
５６ 中空金属球充填部
５７ 材料供給孔
６１ 中空金属球
６２ 発泡樹脂材
６３ 発泡樹脂材料
７０ サブフレーム
７１ 前フレームメンバ（中空閉断面構造）
７２ 中央部範囲
７３、７４ 側端部範囲
７５ 後フレームメンバ
７６ サポートメンバ
７７ 縦フレームメンバ
７７Ａ 前フレームメンバと縦フレームメンバの結合部
９１ 車体フレーム
７８ａ、７８ｂ リヤデフ取付部
８１、８２ 中空金属球移動規制部材
８３ 発泡材充填部
８４、８５ 中空金属球充填部
８６、８７、８６ａ 材料供給孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造の製造方法及び車体構造に関し、特に中空閉断面構造内に発泡材を充填して補剛する車体構造の製造方法及び車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の中空閉断面構造を有するフロントピラー、センタピラー、サイドシル、サブフレーム等の車体構造は一般に骨格部材としての機能を果たしているが、更に剛性を高める補剛が要求される。
【０００３】
このような骨格部材となる中空閉断面構造を補剛する手法として特許文献1に種々のものが開示されている。例えば、アウタパネルとインナパネルを備えた中空閉断面構造のセンタピラーにドアを支持するドアヒンジを取り付けるにあたり、アウタパネルとインナパネルとの間にプレート状のリンホースを挟み込み、リンホースに補強用プレートを取り付けて補剛し、アウタパネル上にドアヒンジを配置すると共に、ボルトをドアヒンジ、アウタパネル、リンホース、補強プレートの各貫通孔に貫通させ、補強プレートに取り付けたナットに螺合する。
【０００４】
また、センタピラーのアウタパネルとインナパネルとで形成した中空閉断面構造内に補強のための硬質樹脂製の補強ブロックを配置し、補強ブロックの周囲の閉空間内に充填材を満して補剛し、アウタパネル上にドアヒンジを配置し、ボルトをドアヒンジ、アウタパネル、補強ブロック、インナパネルを貫通させてナットに螺合する。
【０００５】
更に、特許文献２や特許文献３には、フロントピラーのアウタパネルとインナパネルとの間にリンホースメントを設け、アウタパネルとリンホースとの間の閉空間内及びインナパネルとリンホースの間に発泡樹脂材を配置して、フロントピラーの剛性を高めるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１６３０５５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８９９１号公報
【特許文献３】特開２００９−９６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように車体の剛性が要求されるピラー等の中空閉断面構造内にリンホース、硬質ブロックや発泡樹脂材等を配置することで車体構造の剛性向上が得られる。しかし、車体構造内にリンホース、硬質ブロック、発泡樹脂材等を配設することから、構成部品が増加して製造コストが増大すると共に、車体質量の増大が懸念される。
【０００８】
一方、中空閉断面構造には更に剛性の向上が要求される部分や、遮音機能が要求される部分がある。
【０００９】
かかる点に鑑みなされた本発明目的は、中空閉断面構造の構成部品、製造コスト、質量の増加を招くことなく、効率的な剛性及び遮音効果が得られる車体構造の製造方法及び車体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する請求項１に記載の車体構造の製造方法の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、上記中空閉断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部内を発泡樹脂材で充填することを特徴とする。
【００１１】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって、例えば遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、この中空金属球充填部内を剛性を有しかつ軽量な粒状の中空金属球で充填し、中空閉断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させることで、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填され、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。従って、中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加等を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００１２】
上記目的を達成する請求項２に記載の車体構造の製造方法の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球の充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、上記発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡充填部を発泡樹脂材で充填することを特徴とする。
【００１３】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば制振及び遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、この中空金属球充填部内を剛性を有する軽量な粒状の中空金属球で充填し、発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させることで発泡材充填部内が発泡樹脂材で効率的に充填され、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。従って、中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車体構造の製造方法において、上記発泡樹脂材料が加熱発泡型の発泡樹脂材料であって、塗装乾燥工程における熱源により加熱発泡させることを特徴とする。
【００１５】
これによると、塗装乾燥工程における熱源により発泡樹脂材料を加熱発泡させることで、発泡樹脂材料の加熱発泡のための専用の加熱手段が不要になる設備及び製造コストの抑制が得られる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法において、中空金属球充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を中空断面構造内に供給することを特徴とする。
【００１７】
これによると、単一の材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を供給することで、車体構造の簡素化が得られる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法において、中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することを特徴とする。
【００１９】
これによると、中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することで、効率的に中空金属球を金属球充填部内に供給し、発泡樹脂材料を発泡材充填部に供給することができる。
【００２０】
上記目的を達成する請求項６に記載の車体構造の発明は、中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状中空金属球の充填によって補剛する車体構造であって、上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面構造内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、該中空金属球充填部内を充填する上記中空金属球と、上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び上記発泡材充填部内を充填する発泡樹脂材とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
これによると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば制振及び遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて区画された中空金属球充填部が充填された粒状の中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内に発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。更に、中空閉断面構造における補剛部材等に削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の車体構造において、上記中空閉断面構造が中空閉断面形状で車体前後方向に延在するサイドシル及び該サイドシルに下端が連結された中空閉断面形状のピラーであって、上記発泡材充填部が、中空状で連結するサイドシルとピラーとの連結部であって、上記中空金属球充填部が、該連結部に連続するピラーであることを特徴とする。
【００２３】
これによると、制振及び遮音が要求されるサイドシルとピラーとの連結部の制振及び遮音が確保でき、剛性が要求されピラーが補剛され、ピラーの剛性が確保できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の車体構造において、車幅方向に延在して両端が車体フレームに取り付けられる後フレームメンバ及び、該後フレームメンバと離間して車体幅方向に延在する中空状で中央部範囲にデファレンシャル装置を支持するリヤデフ取付部を備え側端部範囲に後端が後フレームメンバに連結されて前後方向に延在する縦フレームメンバが結合されて両端が車体フレームに取り付けられる前フレームメンバとを備えたサブフレームを備え、上記中空閉断面構造が上記前フレームメンバであって、上記発泡材充填部が上記前フレームメンバの中央部範囲、金属球充填部が側端部範囲であることを特徴とする。
【００２５】
これによると、サブフレームにおける剛性が要求される前フレームメンバの側端部範囲の剛性が向上し、デファレンシャル装置の支持により制振及び遮音が要求される中央部範囲の制振及び遮音効果が期待できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、車体の中空閉断面構造内を中空金属球移動規制部材によって、例えば遮音等が要求される部分と剛性が要求される部分に応じて発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、中空金属球充填部内が中空金属球及び発泡樹脂材で充填され、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填される。これにより中空金属球充填部が中空金属球及び発泡樹脂材によって補剛されて剛性が向上し、発泡材充填部内が発泡樹脂材で充填されて発泡材充填部における制振及び遮音機能が得られる。中空閉断面構造における補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなく中空閉断面構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自動車の要部斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ部断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図４のＶ部拡大図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】作業工程説明図である。
【図８】作業工程説明図である。
【図９】中空金属球の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係るサブフレームの斜視図である。
【図１１】サブフレームの一部を破断した斜視図である。
【図１２】作業工程説明図である
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明による車体構造及び該車体構造の製造方法の実施の形態を図を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施の形態）
図１は、車体１の要部斜視図であり、図２は図１のＩＩ部断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図４のＶ部拡大図、図６は図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【００３０】
車体１の側部にフロントドア開口部２及びリヤドア開口部３が形成される。フロントドア開口部２及びリヤドア開口部３の下部に車体前後方向に沿ってサイドシル１０が延在し、フロントドア開口部２とリヤドア開口部３との間に上下方向に延在するセンタピラー２０が配置され、フロントドア開口部２の前縁に沿ってフロントピラー３０が配置され、センタピラー２０の下端がサイドシル１０の車体前後方向の中間部に結合し、フロントピラー３０の下端がサイドシル１０の前端に結合される。
【００３１】
左右のサイドシル１０は車幅方向に延在するクロスメンバによって連結されると共にフロアパネル５が架け渡され、左右のフロントピラー３０間にフロアパネル５の前端に沿って接合されて車幅方向に延在して車室とエンジンルームとを区画するトーボードが架設される。また、フロントドア開口部２及びリヤドア開口部３の上縁に沿ってサイドレール６が延在し、センタピラー２０の上部及びフロントピラー３０の上部がサイドレール６に接合され、左右のサイドレール６間にルーフパネル７が架設される。
【００３２】
これらサイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０は中空閉断面構造であって、サイドシル１０はサイドシルアウタパネル１１とサイドシルインナパネル１２によって車体前後方向に延在する中空閉断面状に形成され、センタピラー２０はセンタピラーアウタパネル２１とセンタピラーインナパネル２２によって上下方向に延在する中空閉断面状に形成され、フロントピラー３０はフロントピラーアウタパネル３１とフロントピラーインナパネル３２によって上下方向に延在する中空閉断面状に形成される。
【００３３】
サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａは、図３に示すようにサイドシルアウタパネル１１の上縁とセンタピラーアウタパネル２１の下端が接合し、サイドシルインナパネル１２の上縁とセンタピラーインナパネル２２の下端が接合して中空状で連続するＴ字状に形成される。サイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０Ａは、サイドシルアウタパネル１１の前端とフロントピラーアウタパネル３１の下端が接合し、サイドシルインナパネル１２の前端とフロントピラーインナパネル３２の下端が接合して中空状で連続するＬ字状に形成される。
【００３４】
ここで、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０との接続部３０Ａは剛性が要求されると共に、制振及び遮音機能が要求される。一方、サイドシル１０に下端が連結し上端がサイドレール６に連結して上下方向に掛け渡された中空閉断面状のセンタピラー２０の下部範囲、即ち上下方向中央から下端近傍の範囲２０Ｂは、ドアヒンジが配設されてドア開閉に伴う荷重が繰り返し入力され、かつ衝突時等の荷重入力に対処すべく比較的大きな剛性が要求される。同様にフロントピラー３０の上下方向中央部から下端近傍の範囲３０Ｂは、ドアヒンジが配設されてドア開閉に伴う荷重が繰り返し入力され、かつ衝突時の荷重入力に対処すべく比較的大きな剛性が要求される。
【００３５】
特に制振及び遮音機能が要求される遮音要求範囲であるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａにおいて、この連結部２０Ａを隔てたサイドシル１０内を対向するセパレータ４１、４２によって液密状に区画し、連結部２０Ａの上端となるセンタピラー２０の下端近傍内が中空金属球移動規制部材４３によって上下にサイドシル１０側とセンタピラー２０側とに区画する。これにより、連結部２０Ａはサイドシルアウタパネル１１、サイドシルルインナパネル１２、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、セパレータ４１、４２、及び中空金属球移動規制部材４３によって区画された中空閉断面構造の発泡材充填部４５が形成される。ここで、この中空金属球移動規制部材４３、４４は後述する例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の液状或いはビーズ状、本実施の形態では液状の加熱発泡型の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００３６】
センタピラー２０における比較的要求剛性の大きな中央から下端近傍の範囲２０Ｂ、即ち剛性要求範囲２０Ｂの上端に対応してセンタピラー２０内を上下に区画する中空金属球移動規制部材４４を設ける。
【００３７】
これにより、剛性要求範囲２０Ｂに、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、中空金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空閉断面構造の中空金属球充填部４６を形成する。センタピラーインナパネル２２における中空金属充填部４６の若干上方に粒状の中空金属球６１及び未発泡の発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔４７が開口する。
【００３８】
ここで、この中空金属球移動規制部材４３、４４は後述する例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の液状或いはビーズ状、本実施の形態では液状の加熱発泡型の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００３９】
同様に、制振及び遮音が要求される遮音要求範囲である連結部３０Ａに近接するサイドシル１０の前端内をセパレータ５１によって液密状に区画し、連結部３０Ａの上方となるフロントピラー３０の下端近傍内を中空金属球移動規制部材５３によって上下にサイドシル１０側とフロントピラー３０側とに区画する。これにより連結部３０Ａにサイドシルアウタパネル１１、サイドシルルインナパネル１２、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、セパレータ５１、及び中空金属球移動規制部材５３によって区画された中空閉断面構造の発泡材充填部５５を形成する。この中空金属球移動規制部材５３は、中空金属球移動規制部材４３と同様に中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００４０】
フロントピラー３０における比較的要求剛性の大きな中央から下端近傍の範囲３０Ｂ、即ち剛性要求範囲３０Ｂの上端に対応してフロントピラー３０内を上下に区画する中空金属球移動規制部材５４を設ける。この中空金属球移動規制部材５４は、中空金属球移動規制部材４３と同様に中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６３の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。
【００４１】
これにより、剛性要求範囲３０Ｂに、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、中空金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空閉断面構造の中空金属球充填部５６を形成する。フロントピラーインナパネル３２における中空金属球充填部５６の若干上方に粒状の中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔５７が開口する。
【００４２】
そして、センタピラー２０に配置される中空金属球移動規制部材４４及びフロントピラー３０内に配置される中空金属球移動規制部材５４が未装着状態で、図７及び図８に図２及び図３に対応する作業説明図を示すように、センタピラー２０のセンタピラーインナパネル２２に開口する材料供給孔４７から未発泡の発泡樹脂材料６３をセンタピラー２０内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔４７から供給された未発泡の発泡樹脂材料６３は筒状に形成されたセンタピラーアウタパネル２１及びセンタピラーインナパネル２２の内面に沿って流下及び滴下して中空金属球移動規制部材４３を通過して、センタピラー２０の下部及びセパレータ４１、４２によって仕切られたサイドシル１０によって中空Ｔ字状に区画形成された発泡材充填部４５内に滞留する。
【００４３】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔４７から中空金属球６１をセンタピラー２０内に供給し、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２、中空金属球移動規制部材４３によって区画形成された中空金属球充填部４６内に充填する。この粒状の中空金属球６１が充填された中空金属球充填部４６の上方を中空金属球移動規制部材４４によって閉じる。また、このように単一の材料供給口４７から中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給することから、中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給口をそれぞれ個別に形成する場合に比べセンタピラーインナパネル２２等の形状の簡素化は得られる。
【００４４】
なお、粒状の中空金属球６１は、中空にして比重を軽減したものであって、図９に断面を示すように、例えば直径ｄが１〜５ｍｍで、肉厚ｔが７０〜１００μｍで見かけの密度が０．８〜０．９ｇ／ｃｍ３の軽量な中空鉄球によって構成される。この中空鉄球は、例えば特開２００９−１２１５９９号公報に開示されるように、発泡樹脂球の表面に、酸化鉄を含むスラリを噴霧して皮膜を付け、得られた皮膜付発泡樹脂材を焼結することで得られる。
【００４５】
同様に、フロントピラー３０のフロントピラーインナパネル３２に開口する材料供給孔５７から未発泡の発泡樹脂材料６３をフロントピラー３０内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔５７から供給された発泡樹脂材料６３はフロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２によって筒状に形成されたフロントピラー３０の内面に沿って流下及び滴下して中空金属球移動規制部材５３を通過してフロントピラー３０、サイドシル１０、セパレータ５１、中空金属球移動規制部材５３によって区画されたサイドシル１０の前部にＬ字状に区画形成された発泡材充填部５５内に滞留する。また、単一の材料供給口５７から中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給することから、中空金属球６１及び発泡樹脂材料６３を供給する材料供給口をそれぞれ別個に形成する場合に比べフロントピラーインナパネル３２の形状の簡素化は得られる。
【００４６】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔５７から中空金属球６１をフロントピラー３０内に供給し、フロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２、中空金属球移動規制部材５３によって区画形成された中空金属球充填部５６内に充填する。この中空金属球６１が充填された中空金属球充填部５６の上方を中空金属球移動規制部材５３によって閉じる。
【００４７】
しかる後、組み立てられた車体は塗装され、この塗装乾燥工程における熱源により発泡材充填部４５、５５に供給された発泡樹脂材料６３を加熱発泡させる。このように塗装乾燥工程における熱源によって発泡材充填部４５、５５に供給された発泡樹脂材料６３を加熱発泡させることで、加熱発泡のための専用の加熱手段が不要になる設備及び製造コストの抑制が得られる。
【００４８】
この発泡樹脂材料６３の発泡膨張により、図２及び図３に示すように、センタピラー２０の下部、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、対向するセパレータ４１、４２及び金属球移動規制部材４３によってＴ字状に区画された発泡材充填部４５内が発泡した発泡樹脂材６２で満たされ、更に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材が金属球移動規制部材４３を通過して図３及び図４のＶ部拡大図を図５に示すように、センタピラーアウタ２１、センタピラーインナパネル２２及び金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入して中空金属球充填部４６内が粒状の中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって充填される。
【００４９】
この発泡充填に伴う発泡材充填部４５及び中空金属球充填部４６内に残留する空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡樹脂材６２が中空金属球移動規制部材４４を介して放出され、発泡材充填部４５及び中空金属球充填部４６内に残留ガスが滞留することが回避されて、ボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保できる。
【００５０】
同様に、サイドシル１０の前端に形成された発泡材充填部５５内の発泡樹脂材料６３の発泡膨張に伴い、フロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２によって形成されたフロントピラー３０の下部、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、セパレータ５１及び中空金属球移動規制部材５３によって区画された発泡材充填部５５内が発泡された発泡樹脂材６２で満たされ、更に図２及び図６に示すように中空金属球移動規制部材５３を通過してフロントピラーアウタパネル３１、フロントピラーインナパネル３２及び金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空金属球充填部５６内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１とフロントピラー３０の内面との間の隙間に侵入して中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって中空金属球充填部５６を充填する。
【００５１】
この発泡充填に伴う発泡材充填部５５及び中空金属充填部５６内の空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡材５２が金属球移動規制部材５４を介して放出されて、発泡材充填部５５及び中空金属充填部５６内に残留ガスの滞留がなくなりボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保できる。
【００５２】
このようにサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａにおいて、サイドシル１０、セパレータ４１、４２、センタピラー２０の下部、及び金属球移動規制部材４３によって中空Ｔ字状に区画された発泡材充填部４５内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２で構成されるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａの断面変形が抑制されて剛性が確保されて潰れにくくなる。これにより、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａに荷重が作用した際に、入力された荷重を吸収しつつ受け止めることができる。更に、サイドシルアウタパネル１１、サイドシルインナパネル１２、対向するセパレータ４１、４２、センタピラー２０の下部によって中空Ｔ字状に区画された発泡材充填部４５内に発泡樹脂材６２が充填されて、サイドシル１０とセンタピラー２０との連結部分２０Ａにおける制振及び遮音効果が得られる。
【００５３】
一方、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２及び金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入し、中空金属球充填部４６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されてセンタピラーアウタパネル２１とセンタピラーインナパネル２２によって中空筒状に形成されたセンタピラー２０の断面変形が抑制されて比較的大きな剛性が確保される。また、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５４】
更に、センタピラー２０にドアヒンジや外方から荷重が加わる際には、荷重が入力される部分、例えば図４及び図５に矢印Ｐで示す荷重がセンタピラーアウタパネル２１部分に入力すると、センタピラーアウタパネル２１が撓み乃至変形し、この撓み乃至変形に伴ってセンタピラーアウタパネル２１の撓み乃至変形発生範囲に接する中空金属球６１が隣接する中空金属球６１に圧接して摩擦力による荷重吸収及び分散し、個々の中空金属球６１が次々に隣接する中空金属球６１に圧接して荷重を吸収分散してセンタピラーアウタパネル２１及びセンタピラーインナパネル２２の広い範囲に荷重分散すると共に、各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に介在する発泡樹脂材６２の変形によって荷重が吸収され、センタピラー２０の変形に伴う大きな抗力が確保される。
【００５５】
また、センタピラーアウタパネル２１、センタピラーインナパネル２２及び中空金属球移動規制部材４３、４４によって区画された中空金属球充填部４６内に中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に侵入し、中空金属球充填部４６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されることから、中空金属充填部４６内において中空金属球６１の移動が規制され、安定した状態で各中空金属球６１が保持される。
【００５６】
同様に、サイドシル１０とフロントピラー３０との接合部３０Ａにおいて、サイドシル１０の前部、セパレータ５１、フロントピラー３０の下部、及び金属球移動規制部材５３によって中空Ｌ字状に区画された発泡材充填部５５内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで、サイドシル１０とフロントピラー２０との接続部３０Ａの断面変形が抑制されて剛性が確保される。これにより、サイドシル１０とフロントピラー３０との接合部３０Ａに荷重が作用した際に、入力された荷重を吸収しつつ受け止めることができる。更に、サイドシル１０、フロントピラー３０、セパレータ５１及び中空金属球移動規制部材５３によって中空Ｌ字状に区画された発泡材充填部５５内に発泡樹脂材６２が充填されて、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５７】
一方、フロントピラー３０及び金属球移動規制部材５３、５４によって区画された中空金属球充填部５６内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１とフロントピラー３０の内面との間の隙間に発泡樹脂材６２が侵入して中空金属球充填部５６内に中空金属球６１と発泡樹脂材６２が充填されることで、フロントピラーアウタパネル３１とフロントピラーインナパネル３２によって中空筒状に形成されたセンタピラー２０の断面変形が抑制されて剛性が確保される。また、該部範囲における遮音及び振動抑制が得られる。
【００５８】
更に、フロントピラー３０にドアヒンジや外方から荷重が加わると、荷重が作用する部分、例えば、フロントピラーアウタパネル３１に作用すると、フロントピラーアウタパネル３１が撓み乃至変形し、この撓み乃至変形発生範囲に接する中空金属球６１が隣接する中空金属球６１に圧接して摩擦力による荷重吸収及び分散し、個々の中空金属球６１が次々に隣接する中空金属球６１に圧接して荷重を吸収分散してフロントピラーアウタパネル３１及びフロントピラーインナパネル３２の広い範囲に荷重分散すると共に、各中空金属球６１間及び中空金属球６１とセンタピラー２０の内面との間の隙間に介在する発泡樹脂材６２の変形によって荷重が吸収され、フロントピラー３０の変形に伴う大きな抗力が確保される。
【００５９】
従って、制振及び遮音が要求されるサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ内をセパレータ４１、４２及びメッシュ等の金属球移動規制部材４３によって区画して連結部２０Ａに発泡材充填部４５及びセンタピラー２０の下部範囲に中空金属球充填部４６を形成し、発泡材充填部４５内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部４６に中空金属球６１を充填し、同様に振動及び遮音が要求されるサイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０Ａ内をセパレータ５１及びメッシュ等の金属球移動規制部材５３によって区画して連結部３０Ａに発泡材充填部５５及びフロントピラー３０の下部範囲に中空金属球充填部５６を形成し、発泡材充填部５５内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部５６に中空金属球６１を充填し、塗装乾燥の際の乾燥熱で発泡樹脂材料６３を発泡膨張させることで、発泡材充填部４５、５５に発泡樹脂材６２が充填されて、中空金属球充填部４６、５６に中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されることから、簡単な構成及び作業で効率的にサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０の連結部３０Ａにおける遮音効果が得られ、かつセンタピラー２０及びフロントピラー３０の剛性が確保できる。
【００６０】
また、サイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０及びサイドシル１０とセンタピラー２０との連結部２０Ａ及びサイドシル１０とフロントピラー３０との連結部３０を含むサイドシル１０、センタピラー２０、フロントピラー３０等におけるリンホース等の補剛部材等の削減や省略が可能になり構造構成部品の増加を招くことなくこれらの車体構造の簡素化及び形状等の制限が緩和されると共に、製造コスト、質量の増加を招くことなく、車体構造の効率的な剛性及び遮音効果が得られる。
【００６１】
なお、以上説明では、センタピラー２０に開口する材料供給孔４７から供給された発泡樹脂材料６３が中空金属球充填部４６を経由して発泡材充填部４５に供給される場合を例に説明したが、図２及び図7に４７ａで示すようにサイドシルインナパネル１２に材料供給孔を形成し、中空金属充填部４６を経由することなく、発泡材充填部５５に発泡樹脂材料６３を供給するようにすることもできる。これにより、中空金属球充填部４６に材料供給口４７から中空金属球６１を供給し、発泡材充填部４５に材料供給口４７ａから発泡樹脂材料６２を供給することで、効率的に中空金属球６１を金属球充填部４６内に供給し、発泡樹脂材料６３を発泡材充填部４５に供給することができる。
【００６２】
また、サイドシル１０とセンタピラー２０の連結部２０Ａ及びセンタピラー２０、及びサイドシル１０とフロントピラー３０の連結部３０Ａ及びフロントピラー３０を対象に説明したが、サイドレール６や車体フレーム等の他の中空断面構造に適用することができる。更に、中空金属球６１は、中空にして比重を軽減したものであって球形に限定されるものではなく、立方体等の球形に類似した形状でよく、素材は鉄、炭素鋼、ステンレス鋼等の鉄系金属や他の金属によって構成することができる。
【００６３】
（第２実施の形態）
図１０は、車体下面に配設されてデファレンシャル装置及びリヤサスペンションを支持するサブフレーム７０の斜視図、図１１はサブフレーム７０の一部破断説明図である。
【００６４】
サブフレーム７０は、中央部範囲７２が隆起し両側部範囲７３、７４が水平に延在するように湾曲して車体幅方向に延在する中空状の前フレームメンバ７１と、前サフレームメンバ７１に対して後方に離間して車体幅方向に延在する後フレームメンバ７５と、後フレームメンバ７５の前側に結合されて車体幅方向に延在するサポートメンバ７６と、車体前後方向に延在して前フレームメンバ７１の各側端部範囲７３、７４とサポートメンバ７６の各端部に結合する縦フレームメンバ７７とを有する井桁状に一体構成される。前フレームメンバ７１の両端に取付部材７１ａが取り付けられて封止される。同様に後フレームメンバ７５の両端に取付部材７５ａが取り付けられて封止される。
【００６５】
前フレームメンバ７１の隆起した中央部範囲７２の両端下面にリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂが取り付けられると共にサポートメンバ７６の中央部にリヤデフ支持部７８ｃが設けられる。これらリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂに図示しないデファレンシャル装置が取り付けられ、かつリヤデフ支持部７８ｃにデファレンシャル装置の後端が支持される。各縦フレームメンバ７７にサスペンション装置を支持するサスペンション支持ブラケット７９が取り付けられる。
【００６６】
このように構成されたサブフレーム７０は、前フレームメンバ７１の両端に取り付けられた取付部７１ａ及び後フレームメンバ７５の両端に取り付けられた取付部７５ａが図示しない弾性ブッシュ等を介して車体９０の下面の両側に沿って車体前後方向に延在する車体フレーム９１に取り付けられる。
【００６７】
ここで、前フレームメンバ７１の縦フレームメンバ７７の結合部７７Ａにはサスペンション装置から荷重が縦フレームメンバ７７を介して繰り返し入力され、かつ前フレームメンバ７１の端部には比較的大きな荷重が入力されることから、前フレームメンバ７１には端部から結合部７７Ａに連続する側端部範囲７３、７４にはサスペンション装置の支持剛性を確保するために大きな剛性が要求される一方、デファレンシャル装置からのリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂを介して振動が入力される中央部範囲７２には制振及び遮音が要求される。
【００６８】
この前フレームメンバ７１内を制振及び遮音が要求される遮音要求範囲となる中央部範囲７２と、比較的要求剛性の大きな剛性要求範囲である側端部範囲７３、７４との間を中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画する。これにより、前部フレームメンバ７１が中空断面構造の発泡材充填部８３と中空金属球充填部８４、８５が形成される。中空金属球移動規制部材８１、８２は第１実施の形態における中空金属球移動規制部材４３、４４、５３、５４等と同様に、例えば直径１〜５ｍの中空金属球６１の通過を阻止する一方、未発泡の発泡樹脂材料６２の通過移動及び流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過が可能な多孔板或いはメッシュ等によって構成する。また、前フレームメンバ７１における側端部範囲７３、７４の下面に前フレームメンバ７１内に中空金属球６１及び未発泡の発泡樹脂材料６３を供給する材料供給孔８６、８７が開口する。
【００６９】
そして、図１２に作業説明図を示すように、サブフレーム７０を上下反転させた状態で、前フレームメンバ７１に開口する材料供給８６、８７から未発泡の発泡樹脂材料６３を前フレームメンバ７１内に予め設定された量だけ供給する。材料供給孔８６、８７から供給された未発泡の発泡樹脂材料６３は前フレームメンバ７１の内面に沿って流下して中空金属球移動規制部材８１、８２を通過して、下方に湾曲する中央部範囲の底部、即ち発泡材充填部８３内に滞留する。
【００７０】
この発泡樹脂材料６３の供給に続いて、材料供給孔８６及び８７からそれぞれ中空金属球６１を供給して中空金属球充填部８４、８５内に中空金属球６１を充填する。
【００７１】
しかる後、サブフレーム７０を電着塗装及び乾燥を行うと共に、この乾燥熱で発泡材充填部８３内の発泡樹脂材料６３を発泡膨張させる。
【００７２】
この発泡樹脂材料６３の発泡膨張により中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された発泡材充填部８３内、換言すると前フレームメンバ７１の中央部範囲７２内が発泡された発泡樹脂材６２で満たされ、更に中空金属球移動規制部材８１、８２を通過して中空金属球充填部８４、８５内に充填された各中空金属球６１間及び中空金属球６１と前フレームメンバ７１の内面との間の隙間に侵入して中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって中空金属球充填部８４、８５に充填される。この発泡充填に伴う発泡材充填部８３及び中空金属充填部８４、８５内に残留する空気及び発泡ガス、或いは余剰の発泡材６２は材料供給孔８６、８７から放出されて、発泡材充填部８３及び中空金属充填部８６、８７内に残留ガスが滞留することがなくなりボイドの発生が抑制されて円滑な発泡充填が確保される。
【００７３】
このように、前フレームメンバ７１において中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された発泡材充填部８３内に充填された発泡樹脂材６２を備えることで中央部範囲７２の断面変形が抑制されて剛性が確保され、かつ中空金属球移動規制部材８１、８２によって区画された中空金属球充填部８６、８７内に比較的剛性の高い中空金属球６１が充填され、かつ各中空金属球６１間及び中空金属球６１と前フレームメンバ７１の内面との間の隙間に侵入し、側端部範囲７３、７４内が中空金属球６１と発泡樹脂材６２によって充填され、中空筒状に形成された側端部範囲７３、７４の断面変形が抑制されて剛性が確保されて前フレームメンバ７１の剛性が向上し、サブフレーム７０全体の剛性が向上する。
【００７４】
特に、前フレームメンバ７１の車体フレーム９１に連結される端部と縦フレーム７７が結合される結合部７７Ａとの間の中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されて側端部範囲７３、７４の剛性が確保されてサスペンション支持剛性が向上する一方、デファレンシャル装置からのリヤデフ取付部７８ａ、７８ｂを介して振動が入力される中央部範囲７２においては該部に発泡樹脂材６２が充填されて振動が抑制されると共に遮音される。
【００７５】
従って、制振動及び遮音が要求される前フレームメンバ７１の中央部範囲７２と剛性が要求される側端部範囲７３、７４との間を金属球移動規制部材８１、８２により区画して発泡材充填部８３と中空金属球充填部８４、８５を形成し、発泡材充填部８３内に発泡樹脂材料６３を供給し、かつ中空金属球充填部８４、８５に中空金属球６１を充填し、塗装乾燥の際の乾燥熱で発泡樹脂材料６３を発泡膨張させることで、発泡材充填部８３に発泡樹脂材６２が充填されて、中空金属球充填部８４、８５に中空金属球６１及び発泡樹脂材６２が充填されることから、簡単な構成及び作業で中央部範囲７２における制振及び遮音効果が得られ、かつ側端部範囲７３、７４の剛性が確保できる。また、中空金属球６１が軽量で安価に得られることと相俟って製造コスト及び質量の増加を回避することができる。
【００７６】
なお、以上説明では、前フレームメンバ７１の側端部範囲７３、７４に開口する材料供給孔８６か、８７ら供給された発泡樹脂材料６３を中空金属球充填部８４、８５を経由して発泡材充填部８３に供給する場合を例に説明したが、図１２に８６ａで示すように中央部範囲７２に材料供給孔を形成し、中空金属充填部８４、８５を経由することなく、発泡材充填部８３に発泡樹脂材料６３を供給するようにすることもできる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 車体
１０ サイドシル（中空閉断面構造）
１１ サイドシルアウタパネル
１２ サイドシルインナパネル
２０ センタピラー（中空閉断面構造）
２０Ａ サイドシルとセンタピラーとの連結部（遮音要求範囲）
２０Ｂ 剛性要求範囲
２１ センタピラーアウタパネル
２２ センタピラーインナパネル
３０ フロントピラー（中空閉断面構造）
３０Ａ サイドシルとフロントピラーとの連結部（遮音要求範囲）
３１ フロントピラーアウタパネル
３２ フロントピラーインナパネル
４１、４２ セパレータ
４３ 中空金属球移動規制部材
４４ 中空金属球移動規制部材
４５ 発泡材充填部
４６ 中空金属球充填部
４７ 材料供給孔
５１ セパレータ
５３ 中空金属球移動規制部材
５４ 中空金属球移動規制部材
５５ 発泡材填部
５６ 中空金属球充填部
５７ 材料供給孔
６１ 中空金属球
６２ 発泡樹脂材
６３ 発泡樹脂材料
７０ サブフレーム
７１ 前フレームメンバ（中空閉断面構造）
７２ 中央部範囲
７３、７４ 側端部範囲
７５ 後フレームメンバ
７６ サポートメンバ
７７ 縦フレームメンバ
７７Ａ 前フレームメンバと縦フレームメンバの結合部
９１ 車体フレーム
７８ａ、７８ｂ リヤデフ取付部
８１、８２ 中空金属球移動規制部材
８３ 発泡材充填部
８４、８５ 中空金属球充填部
８６、８７、８６ａ 材料供給孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、
上記中空断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部内を発泡樹脂材で充填することを特徴とする車体構造の製造方法。
【請求項２】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球の充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、
上記発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部を発泡樹脂材で充填することを特徴とする車体構造の製造方法。
【請求項３】
上記発泡樹脂材料が加熱発泡型の発泡樹脂材料であって、
塗装乾燥工程における熱源により加熱発泡させることを特徴とする請求項１または２に記載の車体構造の製造方法。
【請求項４】
中空金属球充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を中空断面構造内に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法。
【請求項５】
中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法。
【請求項６】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状中空金属球の充填によって補剛する車体構造であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を充填する上記中空金属球と、
上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び上記発泡材充填部内を充填する発泡樹脂材とを備えたことを特徴とする車体構造。
【請求項７】
上記中空閉断面構造が
中空閉断面形状で車体前後方向に延在するサイドシル及び該サイドシルに下端が連結された中空閉断面形状のピラーであって、
上記発泡材充填部が、中空状で連結するサイドシルとピラーとの連結部であって、
上記中空金属球充填部が、該連結部に連続するピラーであることを特徴とする請求項６の車体構造。
【請求項８】
車幅方向に延在して両端が車体フレームに取り付けられる後フレームメンバ及び、該後フレームメンバと離間して車体幅方向に延在する中空状で中央部範囲にデファレンシャル装置を支持するリヤデフ取付部を備え側端部範囲に後端が後フレームメンバに連結されて前後方向に延在する縦フレームメンバが結合されて両端が車体フレームに取り付けられる前フレームメンバとを備えたサブフレームを備え、
上記中空断面構造が上記前フレームメンバであって、
上記発泡材充填部が上記前フレームメンバの中央部範囲、金属球充填部が側端部範囲であることを特徴とする請求項６の車体構造。
【請求項１】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、
上記中空断面構造内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部内を発泡樹脂材で充填することを特徴とする車体構造の製造方法。
【請求項２】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状の中空金属球の充填によって補剛する車体構造の製造方法であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を上記中空金属球で充填し、
上記発泡材充填部内で発泡樹脂材料を発泡膨張させて上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び発泡材充填部を発泡樹脂材で充填することを特徴とする車体構造の製造方法。
【請求項３】
上記発泡樹脂材料が加熱発泡型の発泡樹脂材料であって、
塗装乾燥工程における熱源により加熱発泡させることを特徴とする請求項１または２に記載の車体構造の製造方法。
【請求項４】
中空金属球充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料及び中空金属球を中空断面構造内に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法。
【請求項５】
中空金属球充填部に開口する材料供給口から中空金属球を中空金属球充填部内に供給し、発泡材充填部に開口する材料供給口から発泡樹脂材料を発泡材充填部内に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造の製造方法。
【請求項６】
中空閉断面構造内において発泡樹脂材料を発泡膨張させた発泡樹脂材及び粒状中空金属球の充填によって補剛する車体構造であって、
上記中空金属球の通過を阻止すると共に流動性を有する未硬化状態の発泡樹脂材の通過を許容する中空金属球移動規制部材によって上記中空閉断面内を発泡材充填部と中空金属球充填部とに区画し、
該中空金属球充填部内を充填する上記中空金属球と、
上記充填された中空金属球間の隙間を含む中空金属球充填部内及び上記発泡材充填部内を充填する発泡樹脂材とを備えたことを特徴とする車体構造。
【請求項７】
上記中空閉断面構造が
中空閉断面形状で車体前後方向に延在するサイドシル及び該サイドシルに下端が連結された中空閉断面形状のピラーであって、
上記発泡材充填部が、中空状で連結するサイドシルとピラーとの連結部であって、
上記中空金属球充填部が、該連結部に連続するピラーであることを特徴とする請求項６の車体構造。
【請求項８】
車幅方向に延在して両端が車体フレームに取り付けられる後フレームメンバ及び、該後フレームメンバと離間して車体幅方向に延在する中空状で中央部範囲にデファレンシャル装置を支持するリヤデフ取付部を備え側端部範囲に後端が後フレームメンバに連結されて前後方向に延在する縦フレームメンバが結合されて両端が車体フレームに取り付けられる前フレームメンバとを備えたサブフレームを備え、
上記中空断面構造が上記前フレームメンバであって、
上記発泡材充填部が上記前フレームメンバの中央部範囲、金属球充填部が側端部範囲であることを特徴とする請求項６の車体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８９７８１（Ｐ２０１１−１８９７８１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５５５０１（Ｐ２０１０−５５５０１）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【Ｆターム（参考）】
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