輸送機械用骨格構造部材及び同骨格構造部材の製造方法
中空の骨格部材（１１）内に複数の粉粒体（１８）を充填した骨格構造部材（１２，３８，５０）が提供される。骸骨格部材内に離隔した隔壁形成材（２１，２３，２６，３５，４２）が配設され、該隔壁形成材と骨格部材とで閉空間（１６，３７）が形成される。該閉空間内に上記複数の粉粒体が充填される。隔壁形成材を加熱して膨脹させることで隔壁部材（１５，３６）が形成され、閉空間の内圧が増大する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、鉄道車両、産業車両、船舶、航空機、自動車、自動二輪車等の輸送機械用骨格構造部材及び同骨格構造部材の製造方法に関する。
【背景技術】
骨格構造部材として、骨格部材に粉粒体を充填した技術が、例えば、特開２００２−１９３６４９公報、米国特許第４６１０８３６号明細書、及び米国特許第４６９５３４３号明細書において知られている。
図１０は、特開２００２−１９３６４９公報に開示された骨格構造部材を構成する固形化粉粒体を示している。
この固形化粉粒体２００は、複数の粉粒体２０１と、これらの粉粒体２０１を固形にするために複数の粉粒体２０１のそれぞれの間に満たした樹脂、又は接着剤からなるバインダ２０２とで構成され、複数の粉粒体を結合して固めたものである。粉粒体２０１を密にした状態で型に投入した後、バインダ２０２を流し込んで固形化粉粒体２００を形成する。この固形化粉粒体２００は、車体等の骨格部材内に挿入することで骨格構造部材が形成され、車体の強度、剛性の向上を図っている。
図１１は、米国特許第４６１０８３６号明細書、及び米国特許第４６９５３４３号明細書に記載された骨格構造部材を構成する固形化粉粒体を示している。
上記固形化粉粒体２１０は、接着剤２１１をコーティングした粉粒体としてのガラス製の複数の小球体２１２からなる。これらの小球体２１２をガラス繊維製のクロスで包み、骨格部材内に満たすことで骨格構造部材が形成される。
しかし、図１０に示した固形化粉粒体２００では、粉粒体２０１のみの場合に比べてバインダ２０２の分だけ重量が増す。図１１に示した固形化粉粒体２１０も同様に、小球体２１２のみの場合よりも接着剤２１１の分だけの重量が増す。このため、これらの固形化粉粒体２００，２１０を用いた骨格構造部材の重量が大きくなる。
また、粉粒体２０１又は小球体２１２を密にすれば、固形化粉粒体２００，２１０の剛性が高められるが、閉空間に粉粒体２０１又は小球体２１２を満たすには、外部から加圧する等の手段を講じなければならず、容易ではない。
次に、上記の固形化粉粒体２００，２１０を用いた骨格構造部材を曲げ試験で強制的に曲げ変形させて、骨格構造部材の吸収エネルギー量を求める。
図１２は、骨格構造部材の曲げ試験の方法を示している。曲げ試験は、骨格構造部材２２０を２つの支点２２１，２２１で支え、これらの支点２２１，２２１間の中央位置に対応する骨格構造部材２２０の上面に曲げ試験機の押圧片２２２を介して下向きの荷重Ｆを加えて行う。記号δは押圧片２２２のストローク量、即ち下方への変位量である。参照番号２２３は、骨格構造部材２２０内に挿入した固形化粉粒体である。
図１３は、骨格構造部材の曲げ試験の結果として得られる荷重と変位量との関係を示したグラフであ。縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。
このグラフでは、変位量δが小さいうちは、荷重Ｆは直線的に急激に立ち上がり、最大荷重ｆ１が発生する。この後、変形量δが大きくなるにつれて、荷重Ｆは次第に減少し、やがてほぼ一定になる。
立ち上がりの直線部の上端の荷重をＬ、直線の角度をαとすると、角度αが大きいほど、また、荷重Ｌが大きい（即ち、直線部が長い）ほど骨格構造部材の剛性は大きい。更に、荷重ｆ１が大きいほど、骨格構造部材の強度は大きい。
このグラフ上の線と横軸とで囲まれた部分の面積は、仕事量、即ち骨格構造部材の変形による吸収エネルギー量であり、例えば、車両の骨格構造における衝突時の吸収エネルギー量を求める場合に使用する。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、骨格構造部材の曲げ試験の結果として得られる荷重Ｆと変位量δとの関係、及び吸収エネルギー量を示したグラフである。
図１４Ａに示したグラフ中の試料１は、図１３に示した骨格構造部材と同一の部材で、例えば中空の四角形断面とし、内部に固形化粉粒体を挿入していない骨格構造部材である。
試料２は、試料１の最大の荷重ｆ１となる変位量より大きい変位量では、試料１よりも荷重Ｆが大きくなる。
試料３は、試料１の荷重ｆ１となる変位量より大きい変位量では、試料２よりも荷重Ｆが大きくなる。
これらの試料１〜試料３の吸収エネルギー量は、図１４Ｂに示される。
図１４Ｂは、縦軸が吸収エネルギー量Ｅを表す。試料１〜試料３の各吸収エネルギー量をｅ１〜ｅ３とすると、ｅ１＜ｅ２＜ｅ３となる。
図１４Ｃにおいて、試料４は、試料１よりも立ち上がりの角度α（図１３参照）を大きくし、且つ試料１の荷重ｆ１よりも大きな荷重ｆ２を最大値とするものであり、荷重ｆ２のときの変位量よりも大きな変位量δでは、次第に試料１に重なる。
試料５は、試料４よりも立ち上がりの角度α（図１３参照）を大きくし、且つ試料４の荷重ｆ２よりも大きな荷重ｆ３を最大値とするものであり、荷重ｆ３のときの変位量よりも大きな変位量δでは、次第に試料１に重なる。
これらの試料１、試料４及び試料５の吸収エネルギー量は、図１４Ｄに示される。
図１４Ｄは、縦軸が吸収エネルギー量Ｅを表す。試料４、試料５の各吸収エネルギー量をｅ４、ｅ５とすると、ｅ１＜ｅ４＜ｅ５となる。
図１４Ａ〜図１４Ｄにより、荷重Ｆの最大値が大きくなっただけでは吸収エネルギー量の増加は小さいが、荷重Ｆの最大値を大きくするとともに、最大荷重発生後の荷重を高く維持すれば、吸収エネルギー量の増加を大きくすることができることが判る。
図１５は、従来の骨格構造部材の曲げ試験におれる変形状態を示している。
例えば、固形化粉粒体２００（図１０も参照）を挿入した骨格構造部材２０５を曲げ試験で変形させた場合、固形化粉粒体２００を挿入した部分はほとんど変形せず、固形化粉粒体２００の端部側が大きく変形した。参照番号２０６は大きく変形して屈曲した骨格部材２０７の屈曲部である。
これは、充填率の高い粉粒体とバインダとによる強い結合のために、固形化粉粒体２００を挿入した部分の強度が非常に高まり、固形化粉粒体２００以外の部分に歪みが集中したと考えられる。
図１６は、比較例１〜３として示した各骨格構造部材の曲げ試験を行ったグラフであり、縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。各データの最大の変位量δは、変位量δを次第に増していき、急激に荷重Ｆが低下する直前の値を示している。
破線で示した比較例１は、中空の四角形断面を有する骨格構造部材で固形化粉粒体を挿入していないものであり、最大の変位量ｄ５は大きいが、最大の荷重ｆ５は小さい。
一点鎖線で示した比較例２は、図１０及び図１５に示した骨格構造部材、即ち中実の粉粒体をバインダで結合した固形化粉粒体を備えたものであり、粉粒体の結合が強固であるために最大の荷重ｆ６は大きくなるが、曲げ試験の早期に固形化粉粒体以外の部分が局部的に大きく変形することにより最大の変位量ｄ６は小さくなる。
二点鎖線で示した比較例３は、図１１に示した骨格構造部材、即ち中実の粉粒体に接着剤をコーティングして結合した固形化粉粒体を備えたものであり、粉粒体の結合が強固なために最大の荷重ｆ７は比較例２よりも大きくなるが、比較例２と同様に局部的な変形が大きいため、最大の変位量ｄ７は小さい。
図１７は、図１６に示した各骨格構造部材（比較例１〜比較例３）の吸収エネルギー量を示す。縦軸は吸収エネルギー量Ｅを示す。
比較例１の吸収エネルギー量を１．０としたとき、比較例２の吸収エネルギー量は比較例１よりも小さく、比較例３は比較例１とほぼ同等の値となった。
このように、比較例２及び比較例３では、粉粒体が強固に結合するために骨格構造部材の粉粒体充填部分の強度が過度に高まり、曲げ試験の早期に局部崩壊が発生して荷重が急激に低下した結果、吸収エネルギー量は比較例１に対して向上しなかった。
そこで、粉粒体の固形化に伴う重量増を抑え、また骨格部材内に粉粒体を容易に充填でき、しかも骨格構造部材の吸収エネルギー量を増大させる輸送機械用骨格構造部材及び該骨格構造部材の製造方法が望まれる。
【発明の開示】
本発明においては、輸送機械に用いられる骨格構造部材であって、骨格部材と、該骨格部材内及び骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれた空間に充填された複数の粉粒体と、前記複数の粉粒体を充填する閉空間を形成するため、前記骨格部材内及び又は前記空間に設けられた少なくとも１つの隔壁形成材を膨張させることで形成された隔壁部材と、を備えた輸送機械用骨格構造部材が提供される。
このように、隔壁形成材を膨張させることで隔壁を形成するため、容易に閉空間を形成することができるとともに、外部から加圧しなくても、簡単に閉空間内に粉粒体を満たした状態にすることができる。従って、閉空間に内圧を発生させることができ、この内圧によって、例えば、骨格構造部材の縦壁部の変形を抑えることができ、骨格構造部材の剛性及び強度を増すことができる。この結果、大きな変位量まで大きな荷重を支えることができ、従来の骨格構造部材に比較して、骨格構造部材の吸収エネルギー量を増大させることができる。
前記隔壁形成材は、好適には、前記複数の粉粒体が膨張するよりも速く膨張する。隔壁形成材が膨張して隔壁部材が形成された後に、粉粒体の膨張が完了すれば、粉粒体によって閉空間に内圧をより確実に発生させることができる。
上記隔壁形成材を、例えば発泡樹脂材料のように膨張しやすい材料にすれば、隔壁部材の重量が小さくなり、骨格構造部材の軽量化を図れるので好ましい。
さらに、本発明においては、骨格部材内及び骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填した輸送機械に用いられる骨格構造部材の製造方法であって、前記骨格部材内及び／又は前記空間に隔壁部材を形成するための複数の隔壁形成材を容器又は袋の内部に離間して配置する工程と、前記複数の隔壁形成材間に前記粉粒体を投入する工程と、前記容器ごと又は前記袋ごと前記骨格部材内及び／又は前記空間に配置する工程と、容器ごと又は袋ごと加熱する工程と、を含む輸送機械用骨格構造部材の製造方法が提供される。
容器又は袋に隔壁形成材及び粉粒体を入れることで、骨格部材内及び／前記空間に隔壁形成材及び粉粒体を配置する作業が容易になり、骨格構造部材の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る輸送機械用骨格構造部材の斜視図である。
図２は、図１の２−２線に沿った第１実施例に係る骨格構造部材の断面図である。
図３は、図１の３−３線に沿った第１実施例に係る骨格構造部材の断面図である。
図４Ａ〜図４Ｄは、第１実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図５Ａ〜図５Ｃは、第２実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験時の変形状態を示した図である。
図７は、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験を示すグラフである。
図８Ａ〜図８Ｃは、第３実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、第４実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図１０は、従来の骨格構造部材を構成する第１の固形化粉粒体の断面図である。
図１１は、従来の骨格構造部材を構成する第２の固形化粉粒体の断面図である。
図１２は、骨格構造部材の曲げ試験の方法を示した図である。
図１３は、骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係を示したグラフである。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係、及び吸収エネルギー量を示したグラフである。
図１５は、従来の骨格構造部材の曲げ試験における変形状態を示した図である。
図１６は、比較例１〜３の各骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係を示したグラフである。
図１７は、図６に示した各骨格構造部材の曲げ試験における吸収エネルギー量を示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、中空とした骨格部材１１内に固形化粉粒体を充填した輸送機械用骨格構造部材１２（以下、単に「骨格構造部材１２」と記す。）を示している。参照番号１３，１３は骨格部材１１の両端を塞ぐ端部閉塞部材である。
図２に示した骨格構造部材１２は、骨格部材１１と、該骨格部材１１内に離間するよう設けられた２つの隔壁部材１５，１５と、これらの隔壁部材１５，１５の間の閉空間１６に充填された熱可塑性樹脂からなる複数の粉粒体１８とから構成される。ここでは、前記粉粒体１８を骨格構造部材１２の長手方向の中央に配置した。前記粉粒体１８は、実際には外径が１０μｍ〜５．０ｍｍである。
隔壁部材１５は、発泡樹脂からなり、後述する発泡樹脂材料を発泡させたものである。発泡樹脂材料は、常温で又は熱を加えた状態で発泡する性質を有する材料である。
図３は、中空の四角形断面とした骨格部材１１内に複数の粉粒体１８を充填した状態を示す。
上記したように、発泡樹脂で隔壁部材１５，１５（図２参照）を形成すると、発泡樹脂材が膨張して隔壁部材１５，１５となるときに、発泡樹脂材が粉粒体１８を押圧しながら膨張するため、隔壁部材１５が出来た後では、閉空間１６は内圧が発生した状態となる。このように粉粒体１８は骨格部材１１を押圧するため、骨格部材１１の縦壁部１１ａ，１１ａは外部からの力によって変形しにくくなる。例えば、骨格構造部材１２に上下方向の荷重が作用した場合、骨格部材１１内に何も充填せず骨格部材１１のみでその荷重を支えるのに比べて、本実施例では、より大きな荷重を支えることができる。
なお、本実施例では、図３に示したように、骨格部材として、断面閉空間を有する四角形状の部材を示しているが、本発明においてはこれに限らず、例えば断面Ｕ字状の開放部分を有する骨格部材と、開放部分を閉鎖する骨格部材周辺のパネル部材とで閉空間を形成するようにしてもよい。すなわち、本発明においては、骨格部材内及び又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填する。
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第１実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図４Ａにおいて、発泡樹脂材からなる一方の隔壁形成材２１を骨格部材１１内に配置する。このときの骨格部材１１の内面と隔壁形成材２１との嵌合状態は、すきまばめでもよいし、しまりばめでもよい。
図４Ｂにおいて、粉粒体１８を詰めた袋２２を骨格部材１１内に投入する。
図４Ｃにおいて、発泡樹脂材からなる他方の隔壁形成材２３を骨格部材１１内に配置し、粉粒体１８を隔壁形成材２１，２３で挟み込む。
そして、粉粒体１８及び隔壁形成材２１，２３を骨格部材１１ごと加熱する。
この結果、図４Ｄに示すように、隔壁形成材２１，２３（図４Ｃ参照）は発泡して膨張し、隔壁部材１５，１５になる。骨格部材１１の壁面とともに閉空間１６が形成される。粉粒体１８は、閉空間１６内に充満した状態になる。このとき、袋２２は、加熱によって融解又は消失する。
この後、骨格部材１１を冷却する。これで、骨格構造部材１２が完成する。
このように、粉粒体１８を予め袋２２に入れ、袋２２を骨格部材１１内に投入することで、粉粒体１８をそのまま骨格部材１１内に投入するよりも投入作業を簡単に行え、作業性及び粉粒体１８の取り扱い性が向上する。
また、図４Ｃ及び図４Ｄにおいて、粉粒体１８に替えて、例えば、芯物質（液体又は固体）を微粒化し、この芯物質を被膜で被覆した（即ち、殻で包み込んだ）粉粒体、いわゆる「マイクロカプセル」を骨格部材１１内に投入するようにしてもよい。このマイクロカプセルは、加熱することで、芯物質が気化し被膜（即ち、殻）が軟化して膨張することで中空の粉粒体となる。
上記の被膜（殻）の組成物としては、熱可塑性樹脂、即ち、（１）アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸及びこれらの酸のエステル類、（２）アクリルニトリルやメタクリルニトリル等のニトリル類、（３）塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル化合物、（４）塩化ビニリデン等のビニリデン化合物、（５）スチレン等のビニル芳香族類、（６）その他としてエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メタ）アクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、１，９ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、平均分子量２００〜６００のポリエチレングリコールのジアクリレート、平均分子量２００〜６００のポリエチレングリコールのジメタクリレート、トリメチルプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチルプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリストールテトラアクリレート、ジペンタエリストールアクリレート、ジペンタエリストールヘキサアクリレート等、及び上記の単量体の重合物やそれらの組み合わせによる共重合物が好適である。
芯物質としては、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、オクタン、イソオクタン等の低沸点炭化水素、クロロフルオロカーボンが好適である。
更に、上記のマイクロカプセルと前記隔壁形成材２１，２３とを骨格部材１１内に配置した場合には、マイクロカプセルが膨張するよりも速く隔壁形成材２１，２３を膨張させるようにする。これにより、隔壁形成材２１，２３が膨張して隔壁部材１５，１５が出来た後に、マイクロカプセルの膨張が完了すれば、閉空間１６に内圧をより確実に発生させることができる。
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の第２実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図５Ａにおいて、隔壁形成材２６，２６と、底板２７と、蓋２８とからなる容器３１に複数の粉粒体１８を入れ、該容器３１ごと骨格部材１１内に挿入する。
図５Ｂにおいて、骨格部材１１及び容器３１を加熱する。
図５Ｃにおいて、図５Ｂに示した隔壁形成材２６，２６は発泡して膨張し、隔壁部材１５，１５になることで、骨格部材１１の壁面とともに閉空間１６が形成される。粉粒体１８は閉空間１６内に充満した状態になる。このとき、容器３１の底板２７及び蓋２８は、加熱によって融解又は消失する。
この後、骨格部材１１を冷却する。これで、骨格構造部材１２が完成する。
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験時の変形状態を示している。図１２に示したのと同じ方法で骨格構造部材１２の曲げ試験を実施し、そのときの骨格構造部材１２の変形、詳しくは、固形化粉粒体１６の変化について説明する。
図６Ａにおいて、骨格構造部材１２に荷重Ｆを加える。参照番号３２は荷重Ｆを加えた骨格部材１１上の加重点である。
図６Ｂにおいて、骨格構造部材１２が撓み、加重点３２近傍の粉粒体１８では、該粉粒体１８は矢印で示すように隔壁部材１５，１５方向に移動し、骨格部材１１の内部圧力が激増するのを抑える。
図６Ｃにおいて、骨格構造部材１２の撓みが更に大きくなると、粉粒体１８は更に矢印で示すように隔壁１５，１５側へ移動し、歪みを拡散させる。
従って、骨格構造部材１２は局部的に変形せず、ほぼ均一に変形するため、大きな荷重を維持しつつ流動によって大きな変位量まで安定して変形することができる。
図７は、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験を示すグラフであり、縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。
実施例（中実粉＋発泡隔壁）の骨格構造部材１２のデータ（実線で示す。）は、立ち上がり角度、その立ち上がりの直線部の長さ、及び変位量ｄ９での荷重ｆ９が、前述の比較例２及び比較例３とほぼ同等であり、剛性及び強度の点で大きな差は見られない。更に、大きな変位量δまで大きな荷重Ｆ、即ち荷重ｆ９に近い荷重を維持している。これらのことから、本発明の骨格構造部材１２では、比較例１〜比較例３に比べて吸収エネルギー量をより増大させることができる。
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の第３実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図８Ａにおいて、複数の粉粒体１８と、これらの粉粒体１８を間に挟み込んだ断面視Ｕ字状の隔壁形成材３５，３５とを骨格部材１１内に配置する。そして、粉粒体１８及び隔壁形成材３５，３５を骨格部材１１ごと加熱する。
図８Ｂは、図８Ａに示された隔壁形成材３５，３５が加熱によって発泡して膨張し、隔壁部材３６，３６になることで、骨格部材１１の壁面とともに閉空間３７が形成されたことを示す。参照番号３８は完成した骨格構造部材である。粉粒体１８は閉空間３７内に充満した状態になる。
図８Ｃは、図８Ａに示した実施の形態の変形例である。容器４１内に断面Ｕ字状の２つの隔壁形成材４２，４２を離して配置するとともに、これらの隔壁形成材４２，４２の間に複数の粉粒体１８を投入し、前記容器４１を骨格部材１１内に挿入する。骨格部材１１を介して容器４１内の隔壁形成材４２，４２を加熱する。この結果、前述した図８Ｂに示したようになる。このとき、容器４１は、加熱によって融解する。このように、隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を容器４１に入れておけば、この容器４１を骨格部材１１内に容易に挿入することができる。
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の第４実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図９Ａにおいて、側壁部４４，４４、底板４５及び蓋４６からなる隔壁形成材としての容器４７を発泡樹脂材料で形成し、該容器４７内に複数の粉粒体１８を充填し、該容器４７を骨格部材１１内に配置する。そして、骨格部材１１を介して容器４７を加熱する。
図９Ｂは、図９Ａで示した容器４７が加熱によって発泡して膨張し、密閉容器状の隔壁部材４８になることで、該隔壁部材４８内に閉空間４９を形成したことを示す。参照番号５０は完成した骨格構造部材である。
図４で説明したように、本発明の骨格構造部材は、複数の粉粒体１８を充填する閉空間１６を形成するために、骨格部材１１内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に隔壁形成材２１，２３を膨張させることで形成された隔壁部材１５，１５を設けたことを特徴とする。
従って、隔壁形成材２１，２３を膨張させることで隔壁部材１５，１５を形成するため、容易に閉空間１６を形成することができるとともに、外部から加圧しなくても、簡単に閉空間１６内に複数の粉粒体１８を満たした状態にすることができる。よって、閉空間１６に内圧を発生させることができ、この内圧によって、例えば、骨格構造部材１２の縦壁部１１ａ（図３参照）の変形を抑えることができ、骨格構造部材１２の剛性及び強度を増すことができる。この結果、大きな変位量まで大きな荷重を支えることができ、従来の骨格構造部材に比較して、本実施例の骨格構造部材１２の吸収エネルギー量は増大する。
また、隔壁形成材２１，２３を、例えば発泡樹脂材料等の膨張しやすい材料にすれば、隔壁部材１５の重量を小さくすることができ、骨格構造部材１２の軽量化を図ることができる。
更に、本発明は、隔壁形成材２１，２３を、粉粒体（例えば、マイクロカプセル）が膨張するよりも速く膨張させるようにしたことを特徴とする。
隔壁形成材２１，２３が膨張して隔壁１５，１５が出来た後に、粉粒体の膨張が完了すれば、粉粒体によって閉空間１６に内圧をより確実に発生させることができる。
更にまた、本発明は、図８Ｂ及び図８Ｃに示したように、骨格部材１１内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に隔壁部材３６，３６を形成するための複数の隔壁形成材４２，４２を容器４１（又は袋）の内部に離して配置する工程と、前記隔壁形成材４２，４２間に複数の粉粒体１８を投入する工程と、容器４１ごと（又は袋ごと）骨格部材１１内及び／又は前記空間に配置する工程と、容器４１ごと（又は袋ごと）加熱する工程と、から構成したことを特徴とする。
容器４１（又は袋）に隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を入れることで、骨格部材１１内に隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を配置する作業が容易になり、骨格構造部材３８の生産性を高めることができる。
本発明の実施例においては、隔壁形成材を発泡樹脂材料としたが、これに限らず、隔壁形成材を前述したマイクロカプセルとしてもよい。該マイクロカプセルを加熱することで、膨張するとともに表面が融解してマイクロカプセル同士が結合し隔壁を形成する。
さらに、図２に示した実施例では、隔壁部材１５を２個設けたが、これに限らず、隔壁１５を１個としてもよい。この場合、骨格部材１１内で、粉粒体１８を一方の端部閉塞部材１３と１個の隔壁形成材とで挟み込んで加熱すれば、１個の隔壁１５を形成するとともに、閉空間を形成することができ、閉空間内に内圧を発生させることができる。
更に、図４の（ｂ）に示した袋としては、例えば、ゴム製、ポリエチレン等の樹脂製、紙製のものが好適である。また、袋の代わりに容器を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、上記骨格構造体は、剛性及び強度の高く、吸収エネルギー量が増大するため、各種輸送機械に用いるのに適している。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【技術分野】
本発明は、鉄道車両、産業車両、船舶、航空機、自動車、自動二輪車等の輸送機械用骨格構造部材及び同骨格構造部材の製造方法に関する。
【背景技術】
骨格構造部材として、骨格部材に粉粒体を充填した技術が、例えば、特開２００２−１９３６４９公報、米国特許第４６１０８３６号明細書、及び米国特許第４６９５３４３号明細書において知られている。
図１０は、特開２００２−１９３６４９公報に開示された骨格構造部材を構成する固形化粉粒体を示している。
この固形化粉粒体２００は、複数の粉粒体２０１と、これらの粉粒体２０１を固形にするために複数の粉粒体２０１のそれぞれの間に満たした樹脂、又は接着剤からなるバインダ２０２とで構成され、複数の粉粒体を結合して固めたものである。粉粒体２０１を密にした状態で型に投入した後、バインダ２０２を流し込んで固形化粉粒体２００を形成する。この固形化粉粒体２００は、車体等の骨格部材内に挿入することで骨格構造部材が形成され、車体の強度、剛性の向上を図っている。
図１１は、米国特許第４６１０８３６号明細書、及び米国特許第４６９５３４３号明細書に記載された骨格構造部材を構成する固形化粉粒体を示している。
上記固形化粉粒体２１０は、接着剤２１１をコーティングした粉粒体としてのガラス製の複数の小球体２１２からなる。これらの小球体２１２をガラス繊維製のクロスで包み、骨格部材内に満たすことで骨格構造部材が形成される。
しかし、図１０に示した固形化粉粒体２００では、粉粒体２０１のみの場合に比べてバインダ２０２の分だけ重量が増す。図１１に示した固形化粉粒体２１０も同様に、小球体２１２のみの場合よりも接着剤２１１の分だけの重量が増す。このため、これらの固形化粉粒体２００，２１０を用いた骨格構造部材の重量が大きくなる。
また、粉粒体２０１又は小球体２１２を密にすれば、固形化粉粒体２００，２１０の剛性が高められるが、閉空間に粉粒体２０１又は小球体２１２を満たすには、外部から加圧する等の手段を講じなければならず、容易ではない。
次に、上記の固形化粉粒体２００，２１０を用いた骨格構造部材を曲げ試験で強制的に曲げ変形させて、骨格構造部材の吸収エネルギー量を求める。
図１２は、骨格構造部材の曲げ試験の方法を示している。曲げ試験は、骨格構造部材２２０を２つの支点２２１，２２１で支え、これらの支点２２１，２２１間の中央位置に対応する骨格構造部材２２０の上面に曲げ試験機の押圧片２２２を介して下向きの荷重Ｆを加えて行う。記号δは押圧片２２２のストローク量、即ち下方への変位量である。参照番号２２３は、骨格構造部材２２０内に挿入した固形化粉粒体である。
図１３は、骨格構造部材の曲げ試験の結果として得られる荷重と変位量との関係を示したグラフであ。縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。
このグラフでは、変位量δが小さいうちは、荷重Ｆは直線的に急激に立ち上がり、最大荷重ｆ１が発生する。この後、変形量δが大きくなるにつれて、荷重Ｆは次第に減少し、やがてほぼ一定になる。
立ち上がりの直線部の上端の荷重をＬ、直線の角度をαとすると、角度αが大きいほど、また、荷重Ｌが大きい（即ち、直線部が長い）ほど骨格構造部材の剛性は大きい。更に、荷重ｆ１が大きいほど、骨格構造部材の強度は大きい。
このグラフ上の線と横軸とで囲まれた部分の面積は、仕事量、即ち骨格構造部材の変形による吸収エネルギー量であり、例えば、車両の骨格構造における衝突時の吸収エネルギー量を求める場合に使用する。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、骨格構造部材の曲げ試験の結果として得られる荷重Ｆと変位量δとの関係、及び吸収エネルギー量を示したグラフである。
図１４Ａに示したグラフ中の試料１は、図１３に示した骨格構造部材と同一の部材で、例えば中空の四角形断面とし、内部に固形化粉粒体を挿入していない骨格構造部材である。
試料２は、試料１の最大の荷重ｆ１となる変位量より大きい変位量では、試料１よりも荷重Ｆが大きくなる。
試料３は、試料１の荷重ｆ１となる変位量より大きい変位量では、試料２よりも荷重Ｆが大きくなる。
これらの試料１〜試料３の吸収エネルギー量は、図１４Ｂに示される。
図１４Ｂは、縦軸が吸収エネルギー量Ｅを表す。試料１〜試料３の各吸収エネルギー量をｅ１〜ｅ３とすると、ｅ１＜ｅ２＜ｅ３となる。
図１４Ｃにおいて、試料４は、試料１よりも立ち上がりの角度α（図１３参照）を大きくし、且つ試料１の荷重ｆ１よりも大きな荷重ｆ２を最大値とするものであり、荷重ｆ２のときの変位量よりも大きな変位量δでは、次第に試料１に重なる。
試料５は、試料４よりも立ち上がりの角度α（図１３参照）を大きくし、且つ試料４の荷重ｆ２よりも大きな荷重ｆ３を最大値とするものであり、荷重ｆ３のときの変位量よりも大きな変位量δでは、次第に試料１に重なる。
これらの試料１、試料４及び試料５の吸収エネルギー量は、図１４Ｄに示される。
図１４Ｄは、縦軸が吸収エネルギー量Ｅを表す。試料４、試料５の各吸収エネルギー量をｅ４、ｅ５とすると、ｅ１＜ｅ４＜ｅ５となる。
図１４Ａ〜図１４Ｄにより、荷重Ｆの最大値が大きくなっただけでは吸収エネルギー量の増加は小さいが、荷重Ｆの最大値を大きくするとともに、最大荷重発生後の荷重を高く維持すれば、吸収エネルギー量の増加を大きくすることができることが判る。
図１５は、従来の骨格構造部材の曲げ試験におれる変形状態を示している。
例えば、固形化粉粒体２００（図１０も参照）を挿入した骨格構造部材２０５を曲げ試験で変形させた場合、固形化粉粒体２００を挿入した部分はほとんど変形せず、固形化粉粒体２００の端部側が大きく変形した。参照番号２０６は大きく変形して屈曲した骨格部材２０７の屈曲部である。
これは、充填率の高い粉粒体とバインダとによる強い結合のために、固形化粉粒体２００を挿入した部分の強度が非常に高まり、固形化粉粒体２００以外の部分に歪みが集中したと考えられる。
図１６は、比較例１〜３として示した各骨格構造部材の曲げ試験を行ったグラフであり、縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。各データの最大の変位量δは、変位量δを次第に増していき、急激に荷重Ｆが低下する直前の値を示している。
破線で示した比較例１は、中空の四角形断面を有する骨格構造部材で固形化粉粒体を挿入していないものであり、最大の変位量ｄ５は大きいが、最大の荷重ｆ５は小さい。
一点鎖線で示した比較例２は、図１０及び図１５に示した骨格構造部材、即ち中実の粉粒体をバインダで結合した固形化粉粒体を備えたものであり、粉粒体の結合が強固であるために最大の荷重ｆ６は大きくなるが、曲げ試験の早期に固形化粉粒体以外の部分が局部的に大きく変形することにより最大の変位量ｄ６は小さくなる。
二点鎖線で示した比較例３は、図１１に示した骨格構造部材、即ち中実の粉粒体に接着剤をコーティングして結合した固形化粉粒体を備えたものであり、粉粒体の結合が強固なために最大の荷重ｆ７は比較例２よりも大きくなるが、比較例２と同様に局部的な変形が大きいため、最大の変位量ｄ７は小さい。
図１７は、図１６に示した各骨格構造部材（比較例１〜比較例３）の吸収エネルギー量を示す。縦軸は吸収エネルギー量Ｅを示す。
比較例１の吸収エネルギー量を１．０としたとき、比較例２の吸収エネルギー量は比較例１よりも小さく、比較例３は比較例１とほぼ同等の値となった。
このように、比較例２及び比較例３では、粉粒体が強固に結合するために骨格構造部材の粉粒体充填部分の強度が過度に高まり、曲げ試験の早期に局部崩壊が発生して荷重が急激に低下した結果、吸収エネルギー量は比較例１に対して向上しなかった。
そこで、粉粒体の固形化に伴う重量増を抑え、また骨格部材内に粉粒体を容易に充填でき、しかも骨格構造部材の吸収エネルギー量を増大させる輸送機械用骨格構造部材及び該骨格構造部材の製造方法が望まれる。
【発明の開示】
本発明においては、輸送機械に用いられる骨格構造部材であって、骨格部材と、該骨格部材内及び骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれた空間に充填された複数の粉粒体と、前記複数の粉粒体を充填する閉空間を形成するため、前記骨格部材内及び又は前記空間に設けられた少なくとも１つの隔壁形成材を膨張させることで形成された隔壁部材と、を備えた輸送機械用骨格構造部材が提供される。
このように、隔壁形成材を膨張させることで隔壁を形成するため、容易に閉空間を形成することができるとともに、外部から加圧しなくても、簡単に閉空間内に粉粒体を満たした状態にすることができる。従って、閉空間に内圧を発生させることができ、この内圧によって、例えば、骨格構造部材の縦壁部の変形を抑えることができ、骨格構造部材の剛性及び強度を増すことができる。この結果、大きな変位量まで大きな荷重を支えることができ、従来の骨格構造部材に比較して、骨格構造部材の吸収エネルギー量を増大させることができる。
前記隔壁形成材は、好適には、前記複数の粉粒体が膨張するよりも速く膨張する。隔壁形成材が膨張して隔壁部材が形成された後に、粉粒体の膨張が完了すれば、粉粒体によって閉空間に内圧をより確実に発生させることができる。
上記隔壁形成材を、例えば発泡樹脂材料のように膨張しやすい材料にすれば、隔壁部材の重量が小さくなり、骨格構造部材の軽量化を図れるので好ましい。
さらに、本発明においては、骨格部材内及び骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填した輸送機械に用いられる骨格構造部材の製造方法であって、前記骨格部材内及び／又は前記空間に隔壁部材を形成するための複数の隔壁形成材を容器又は袋の内部に離間して配置する工程と、前記複数の隔壁形成材間に前記粉粒体を投入する工程と、前記容器ごと又は前記袋ごと前記骨格部材内及び／又は前記空間に配置する工程と、容器ごと又は袋ごと加熱する工程と、を含む輸送機械用骨格構造部材の製造方法が提供される。
容器又は袋に隔壁形成材及び粉粒体を入れることで、骨格部材内及び／前記空間に隔壁形成材及び粉粒体を配置する作業が容易になり、骨格構造部材の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る輸送機械用骨格構造部材の斜視図である。
図２は、図１の２−２線に沿った第１実施例に係る骨格構造部材の断面図である。
図３は、図１の３−３線に沿った第１実施例に係る骨格構造部材の断面図である。
図４Ａ〜図４Ｄは、第１実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図５Ａ〜図５Ｃは、第２実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験時の変形状態を示した図である。
図７は、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験を示すグラフである。
図８Ａ〜図８Ｃは、第３実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、第４実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示した図である。
図１０は、従来の骨格構造部材を構成する第１の固形化粉粒体の断面図である。
図１１は、従来の骨格構造部材を構成する第２の固形化粉粒体の断面図である。
図１２は、骨格構造部材の曲げ試験の方法を示した図である。
図１３は、骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係を示したグラフである。
図１４Ａ〜図１４Ｄは、骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係、及び吸収エネルギー量を示したグラフである。
図１５は、従来の骨格構造部材の曲げ試験における変形状態を示した図である。
図１６は、比較例１〜３の各骨格構造部材の曲げ試験における荷重と変位量との関係を示したグラフである。
図１７は、図６に示した各骨格構造部材の曲げ試験における吸収エネルギー量を示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
図１は、中空とした骨格部材１１内に固形化粉粒体を充填した輸送機械用骨格構造部材１２（以下、単に「骨格構造部材１２」と記す。）を示している。参照番号１３，１３は骨格部材１１の両端を塞ぐ端部閉塞部材である。
図２に示した骨格構造部材１２は、骨格部材１１と、該骨格部材１１内に離間するよう設けられた２つの隔壁部材１５，１５と、これらの隔壁部材１５，１５の間の閉空間１６に充填された熱可塑性樹脂からなる複数の粉粒体１８とから構成される。ここでは、前記粉粒体１８を骨格構造部材１２の長手方向の中央に配置した。前記粉粒体１８は、実際には外径が１０μｍ〜５．０ｍｍである。
隔壁部材１５は、発泡樹脂からなり、後述する発泡樹脂材料を発泡させたものである。発泡樹脂材料は、常温で又は熱を加えた状態で発泡する性質を有する材料である。
図３は、中空の四角形断面とした骨格部材１１内に複数の粉粒体１８を充填した状態を示す。
上記したように、発泡樹脂で隔壁部材１５，１５（図２参照）を形成すると、発泡樹脂材が膨張して隔壁部材１５，１５となるときに、発泡樹脂材が粉粒体１８を押圧しながら膨張するため、隔壁部材１５が出来た後では、閉空間１６は内圧が発生した状態となる。このように粉粒体１８は骨格部材１１を押圧するため、骨格部材１１の縦壁部１１ａ，１１ａは外部からの力によって変形しにくくなる。例えば、骨格構造部材１２に上下方向の荷重が作用した場合、骨格部材１１内に何も充填せず骨格部材１１のみでその荷重を支えるのに比べて、本実施例では、より大きな荷重を支えることができる。
なお、本実施例では、図３に示したように、骨格部材として、断面閉空間を有する四角形状の部材を示しているが、本発明においてはこれに限らず、例えば断面Ｕ字状の開放部分を有する骨格部材と、開放部分を閉鎖する骨格部材周辺のパネル部材とで閉空間を形成するようにしてもよい。すなわち、本発明においては、骨格部材内及び又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填する。
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第１実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図４Ａにおいて、発泡樹脂材からなる一方の隔壁形成材２１を骨格部材１１内に配置する。このときの骨格部材１１の内面と隔壁形成材２１との嵌合状態は、すきまばめでもよいし、しまりばめでもよい。
図４Ｂにおいて、粉粒体１８を詰めた袋２２を骨格部材１１内に投入する。
図４Ｃにおいて、発泡樹脂材からなる他方の隔壁形成材２３を骨格部材１１内に配置し、粉粒体１８を隔壁形成材２１，２３で挟み込む。
そして、粉粒体１８及び隔壁形成材２１，２３を骨格部材１１ごと加熱する。
この結果、図４Ｄに示すように、隔壁形成材２１，２３（図４Ｃ参照）は発泡して膨張し、隔壁部材１５，１５になる。骨格部材１１の壁面とともに閉空間１６が形成される。粉粒体１８は、閉空間１６内に充満した状態になる。このとき、袋２２は、加熱によって融解又は消失する。
この後、骨格部材１１を冷却する。これで、骨格構造部材１２が完成する。
このように、粉粒体１８を予め袋２２に入れ、袋２２を骨格部材１１内に投入することで、粉粒体１８をそのまま骨格部材１１内に投入するよりも投入作業を簡単に行え、作業性及び粉粒体１８の取り扱い性が向上する。
また、図４Ｃ及び図４Ｄにおいて、粉粒体１８に替えて、例えば、芯物質（液体又は固体）を微粒化し、この芯物質を被膜で被覆した（即ち、殻で包み込んだ）粉粒体、いわゆる「マイクロカプセル」を骨格部材１１内に投入するようにしてもよい。このマイクロカプセルは、加熱することで、芯物質が気化し被膜（即ち、殻）が軟化して膨張することで中空の粉粒体となる。
上記の被膜（殻）の組成物としては、熱可塑性樹脂、即ち、（１）アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル安息香酸及びこれらの酸のエステル類、（２）アクリルニトリルやメタクリルニトリル等のニトリル類、（３）塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル化合物、（４）塩化ビニリデン等のビニリデン化合物、（５）スチレン等のビニル芳香族類、（６）その他としてエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メタ）アクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、１，９ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、平均分子量２００〜６００のポリエチレングリコールのジアクリレート、平均分子量２００〜６００のポリエチレングリコールのジメタクリレート、トリメチルプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチルプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリストールテトラアクリレート、ジペンタエリストールアクリレート、ジペンタエリストールヘキサアクリレート等、及び上記の単量体の重合物やそれらの組み合わせによる共重合物が好適である。
芯物質としては、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、オクタン、イソオクタン等の低沸点炭化水素、クロロフルオロカーボンが好適である。
更に、上記のマイクロカプセルと前記隔壁形成材２１，２３とを骨格部材１１内に配置した場合には、マイクロカプセルが膨張するよりも速く隔壁形成材２１，２３を膨張させるようにする。これにより、隔壁形成材２１，２３が膨張して隔壁部材１５，１５が出来た後に、マイクロカプセルの膨張が完了すれば、閉空間１６に内圧をより確実に発生させることができる。
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の第２実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図５Ａにおいて、隔壁形成材２６，２６と、底板２７と、蓋２８とからなる容器３１に複数の粉粒体１８を入れ、該容器３１ごと骨格部材１１内に挿入する。
図５Ｂにおいて、骨格部材１１及び容器３１を加熱する。
図５Ｃにおいて、図５Ｂに示した隔壁形成材２６，２６は発泡して膨張し、隔壁部材１５，１５になることで、骨格部材１１の壁面とともに閉空間１６が形成される。粉粒体１８は閉空間１６内に充満した状態になる。このとき、容器３１の底板２７及び蓋２８は、加熱によって融解又は消失する。
この後、骨格部材１１を冷却する。これで、骨格構造部材１２が完成する。
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験時の変形状態を示している。図１２に示したのと同じ方法で骨格構造部材１２の曲げ試験を実施し、そのときの骨格構造部材１２の変形、詳しくは、固形化粉粒体１６の変化について説明する。
図６Ａにおいて、骨格構造部材１２に荷重Ｆを加える。参照番号３２は荷重Ｆを加えた骨格部材１１上の加重点である。
図６Ｂにおいて、骨格構造部材１２が撓み、加重点３２近傍の粉粒体１８では、該粉粒体１８は矢印で示すように隔壁部材１５，１５方向に移動し、骨格部材１１の内部圧力が激増するのを抑える。
図６Ｃにおいて、骨格構造部材１２の撓みが更に大きくなると、粉粒体１８は更に矢印で示すように隔壁１５，１５側へ移動し、歪みを拡散させる。
従って、骨格構造部材１２は局部的に変形せず、ほぼ均一に変形するため、大きな荷重を維持しつつ流動によって大きな変位量まで安定して変形することができる。
図７は、本発明に係る骨格構造部材の曲げ試験を示すグラフであり、縦軸は荷重Ｆ、横軸は変位量δを表す。
実施例（中実粉＋発泡隔壁）の骨格構造部材１２のデータ（実線で示す。）は、立ち上がり角度、その立ち上がりの直線部の長さ、及び変位量ｄ９での荷重ｆ９が、前述の比較例２及び比較例３とほぼ同等であり、剛性及び強度の点で大きな差は見られない。更に、大きな変位量δまで大きな荷重Ｆ、即ち荷重ｆ９に近い荷重を維持している。これらのことから、本発明の骨格構造部材１２では、比較例１〜比較例３に比べて吸収エネルギー量をより増大させることができる。
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明の第３実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図８Ａにおいて、複数の粉粒体１８と、これらの粉粒体１８を間に挟み込んだ断面視Ｕ字状の隔壁形成材３５，３５とを骨格部材１１内に配置する。そして、粉粒体１８及び隔壁形成材３５，３５を骨格部材１１ごと加熱する。
図８Ｂは、図８Ａに示された隔壁形成材３５，３５が加熱によって発泡して膨張し、隔壁部材３６，３６になることで、骨格部材１１の壁面とともに閉空間３７が形成されたことを示す。参照番号３８は完成した骨格構造部材である。粉粒体１８は閉空間３７内に充満した状態になる。
図８Ｃは、図８Ａに示した実施の形態の変形例である。容器４１内に断面Ｕ字状の２つの隔壁形成材４２，４２を離して配置するとともに、これらの隔壁形成材４２，４２の間に複数の粉粒体１８を投入し、前記容器４１を骨格部材１１内に挿入する。骨格部材１１を介して容器４１内の隔壁形成材４２，４２を加熱する。この結果、前述した図８Ｂに示したようになる。このとき、容器４１は、加熱によって融解する。このように、隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を容器４１に入れておけば、この容器４１を骨格部材１１内に容易に挿入することができる。
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の第４実施例に係る骨格構造部材の製造方法を示している。
図９Ａにおいて、側壁部４４，４４、底板４５及び蓋４６からなる隔壁形成材としての容器４７を発泡樹脂材料で形成し、該容器４７内に複数の粉粒体１８を充填し、該容器４７を骨格部材１１内に配置する。そして、骨格部材１１を介して容器４７を加熱する。
図９Ｂは、図９Ａで示した容器４７が加熱によって発泡して膨張し、密閉容器状の隔壁部材４８になることで、該隔壁部材４８内に閉空間４９を形成したことを示す。参照番号５０は完成した骨格構造部材である。
図４で説明したように、本発明の骨格構造部材は、複数の粉粒体１８を充填する閉空間１６を形成するために、骨格部材１１内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に隔壁形成材２１，２３を膨張させることで形成された隔壁部材１５，１５を設けたことを特徴とする。
従って、隔壁形成材２１，２３を膨張させることで隔壁部材１５，１５を形成するため、容易に閉空間１６を形成することができるとともに、外部から加圧しなくても、簡単に閉空間１６内に複数の粉粒体１８を満たした状態にすることができる。よって、閉空間１６に内圧を発生させることができ、この内圧によって、例えば、骨格構造部材１２の縦壁部１１ａ（図３参照）の変形を抑えることができ、骨格構造部材１２の剛性及び強度を増すことができる。この結果、大きな変位量まで大きな荷重を支えることができ、従来の骨格構造部材に比較して、本実施例の骨格構造部材１２の吸収エネルギー量は増大する。
また、隔壁形成材２１，２３を、例えば発泡樹脂材料等の膨張しやすい材料にすれば、隔壁部材１５の重量を小さくすることができ、骨格構造部材１２の軽量化を図ることができる。
更に、本発明は、隔壁形成材２１，２３を、粉粒体（例えば、マイクロカプセル）が膨張するよりも速く膨張させるようにしたことを特徴とする。
隔壁形成材２１，２３が膨張して隔壁１５，１５が出来た後に、粉粒体の膨張が完了すれば、粉粒体によって閉空間１６に内圧をより確実に発生させることができる。
更にまた、本発明は、図８Ｂ及び図８Ｃに示したように、骨格部材１１内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に隔壁部材３６，３６を形成するための複数の隔壁形成材４２，４２を容器４１（又は袋）の内部に離して配置する工程と、前記隔壁形成材４２，４２間に複数の粉粒体１８を投入する工程と、容器４１ごと（又は袋ごと）骨格部材１１内及び／又は前記空間に配置する工程と、容器４１ごと（又は袋ごと）加熱する工程と、から構成したことを特徴とする。
容器４１（又は袋）に隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を入れることで、骨格部材１１内に隔壁形成材４２，４２及び粉粒体１８を配置する作業が容易になり、骨格構造部材３８の生産性を高めることができる。
本発明の実施例においては、隔壁形成材を発泡樹脂材料としたが、これに限らず、隔壁形成材を前述したマイクロカプセルとしてもよい。該マイクロカプセルを加熱することで、膨張するとともに表面が融解してマイクロカプセル同士が結合し隔壁を形成する。
さらに、図２に示した実施例では、隔壁部材１５を２個設けたが、これに限らず、隔壁１５を１個としてもよい。この場合、骨格部材１１内で、粉粒体１８を一方の端部閉塞部材１３と１個の隔壁形成材とで挟み込んで加熱すれば、１個の隔壁１５を形成するとともに、閉空間を形成することができ、閉空間内に内圧を発生させることができる。
更に、図４の（ｂ）に示した袋としては、例えば、ゴム製、ポリエチレン等の樹脂製、紙製のものが好適である。また、袋の代わりに容器を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、上記骨格構造体は、剛性及び強度の高く、吸収エネルギー量が増大するため、各種輸送機械に用いるのに適している。
【図１】
【図２】
【図３】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機械に用いられる骨格構造部材であって、
中空の骨格部材と；
該骨格部材内及び／又骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に充填された複数の粉粒体と；
前記複数の粉粒体を充填する閉空間を形成するため、前記骨格部材内及び／又は前記空間に設けられた少なくとも１つの隔壁形成材を膨張させることで形成された隔壁部材と；
を備えた輸送機械用骨格構造部材。
【請求項２】
クレーム１に記載の骨格構造部材であって、
前記隔壁形成材は、前記複数の粉粒体が膨張するよりも速く膨張することを特徴とする。
【請求項３】
クレーム１に記載の骨格構造部材であって、
前記隔壁形成材は、発泡樹脂材料からなることを特徴とする。
【請求項４】
骨格部材内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填した輸送機械に用いられる骨格構造部材の製造方法であって、
前記骨格部材内及び／又は前記空間に隔壁部材を形成するための複数の隔壁形成材を容器又は袋の内部に離間して配置する工程と、
前記複数の隔壁形成材間に前記粉粒体を投入する工程と、
前記容器ごと又は前記袋ごと前記骨格部材内及び／又は前記空間に配置する工程と、
容器ごと又は袋ごと加熱する工程と、
を含む輸送機械用骨格構造部材の製造方法。
【請求項１】
輸送機械に用いられる骨格構造部材であって、
中空の骨格部材と；
該骨格部材内及び／又骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に充填された複数の粉粒体と；
前記複数の粉粒体を充填する閉空間を形成するため、前記骨格部材内及び／又は前記空間に設けられた少なくとも１つの隔壁形成材を膨張させることで形成された隔壁部材と；
を備えた輸送機械用骨格構造部材。
【請求項２】
クレーム１に記載の骨格構造部材であって、
前記隔壁形成材は、前記複数の粉粒体が膨張するよりも速く膨張することを特徴とする。
【請求項３】
クレーム１に記載の骨格構造部材であって、
前記隔壁形成材は、発泡樹脂材料からなることを特徴とする。
【請求項４】
骨格部材内及び／又は骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に複数の粉粒体を充填した輸送機械に用いられる骨格構造部材の製造方法であって、
前記骨格部材内及び／又は前記空間に隔壁部材を形成するための複数の隔壁形成材を容器又は袋の内部に離間して配置する工程と、
前記複数の隔壁形成材間に前記粉粒体を投入する工程と、
前記容器ごと又は前記袋ごと前記骨格部材内及び／又は前記空間に配置する工程と、
容器ごと又は袋ごと加熱する工程と、
を含む輸送機械用骨格構造部材の製造方法。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００３５８９
【国際公開日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【発行日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１３４４（Ｐ２００５−５１１３４４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００９２３４
【国際出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月１３日（２００５．１．１３）
【発行日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００９２３４
【国際出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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