(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両骨格部材内及び／又は車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に粉粒体を充填した構造において、
前記粉粒体を第１の粉粒体と中空の第２の粉粒体とで構成し、第１の粉粒体同士を第２の粉粒体で結合したことを特徴とする車両骨格構造。
【請求項２】
車両骨格部材内及び／又は車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に固形化粉粒体を満たす際に、第１の粉粒体と、樹脂からなる中空の第２の粉粒体とを混合する工程と、前記第２の粉粒体の表面を融解させることでこの第２の粉粒体と前記第１の粉粒体とを結合する工程とから固形化粉粒体を形成することを特徴とした固形化粉粒体の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、より大きな衝撃エネルギーを効率良く吸収し、容易に軽量で大型の固形化粉粒体を形成できる車両骨格構造及び固形化粉粒体の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両骨格構造及び固形化粉粒体の形成方法としては、例えば、▲１▼米国特許第４６１０８３６号公報「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＲＥＩＮＦＯＲＣＩＮＧ  Ａ      ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ  ＭＥＭＢＥＲ」、▲２▼粉粒体を樹脂材にて固形にする技術、▲３▼粉粒体を架橋液膜にて固形にする技術、▲４▼粉粒体自体により固形にする技術が知られている。
【０００３】
上記▲１▼の図２には、接着剤をコーティングしたガラス製の小球体２４（符号については、同公報に記載されているものを使用した。以下同じ。）をガラス繊維製のクロス２０で包み、骨格部材１０に満たした構造が記載されている。
米国特許第４６９５３４３号公報にも同様の構造が記載されている。
【０００４】
上記▲２▼を図９及び図１０で説明する。
図９は従来の車両骨格構造を示す断面図であり、骨格構造を構成する骨格部材１００内に固形化粉粒体１０１を満たした構造部材１０２を示す。
【０００５】
図１０は従来の車両骨格構造の拡大断面図であり、固形化粉粒体１０１は、粉粒体１０３…（…は複数個を示す。以下同じ。）と、これらの粉粒体１０３…を固形にするために粉粒体１０３…のそれぞれの間に満たした樹脂材１０４とからなる。
【０００６】
上記▲３▼を図１１で説明する。
図１１は従来の車両骨格構造の骨格部材内に満たす固形化粉粒体を示す第１断面図であり、固形化粉粒体１１０は、粉粒体１０３同士を架橋液膜１１１で結合したものであり、粉粒体１０３に水分等を含ませた後、加圧、加熱により架橋液膜１１１を形成し、固形化粉粒体１１０を形成する。
【０００７】
図１２は従来の骨格構造の骨格部材内に満たす固形化粉粒体を示す第２断面図であり、固形化粉粒体１２０は、粉粒体１０３…の表面を融解させることで粉粒体１０３同士を結合したものである。なお、１２１…は粉粒体１０３の表面が融解後に固化した固化部である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼の構造は、各小球体２４が接着剤で結合するため、全体として剛性の高い固形物を形成できるが、例えば、骨格部材１０に衝撃が作用したときに、各小球体２４の変形が小さいと、骨格部材１０に生じる荷重が急激に上昇し、衝撃エネルギーを十分に吸収できない。
【０００９】
上記▲２▼では、図９及び図１０において、粉粒体１０３を樹脂材１０４で固形にしたことで、構造部材１０２の剛性は高まるが、樹脂材１０４の量が多くなって構造部材１０２の重量が増す。
【００１０】
上記▲３▼では、図１１において、粉粒体１０３同士の架橋液膜１１１による結合は、表面張力によるものであるため、結合力が弱く、大きな固形化粉粒体１１０を形成することは難しい。
【００１１】
上記▲４▼では、図１２において、粉粒体１０３自体の表面融解にて固形にするため、粉粒体１０３同士を強固に結合できるが、粉粒体１０３が、例えば、ガラス、二酸化けい素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）等のセラミックスの場合には、非常に高温で粉粒体１０３を加熱するしなければならず、また、特別な設備を必要とするため、固形化粉粒体１２０を形成するのは容易ではない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、車両骨格構造及び固形化粉粒体の形成方法を改良することで、固形化粉粒体を満たした車両骨格構造でより大きな衝撃エネルギーを効率良く吸収することができるようにするとともに、容易に軽量で大型の固形化粉粒体を形成できるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、車両骨格部材内及び／又は車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に粉粒体を充填した構造において、粉粒体を第１の粉粒体と中空の第２の粉粒体とで構成し、第１の粉粒体同士を第２の粉粒体で結合したことを特徴とする。
【００１４】
中空とした第２の粉粒体で第１の粉粒体同士を結合することで、車体骨格構造の軽量化を図ることができ、また、第１の粉粒体同士の結合を強固にすることができるとともに、車両骨格部材が衝撃を受けたときに、第２の粉粒体を崩壊させることができ、より大きな衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。
【００１５】
請求項２は、車両骨格部材内及び／又は車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に固形化粉粒体を満たす際に、第１の粉粒体と、樹脂からなる中空の第２の粉粒体とを混合する工程と、前記第２の粉粒体の表面を融解させることでこの第２の粉粒体と第１の粉粒体とを結合する工程とから固形化粉粒体を形成することを特徴とする。
【００１６】
樹脂からなる中空の第２の粉粒体の表面を融解させて第１の粉粒体と第２の粉粒体とを強固に結合することができ、軽量で大型の固形化粉粒体を形成することができる。また、樹脂製の第２の粉粒体の表面を低温度で融解させることができるため、特別な設備を必要とせず、容易に固形化粉粒体を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車両骨格構造の構造部材を示す斜視図であり、構造部材１０は、車両の骨格構造を形成する部材に相当するものであり、骨格部材１１内に、粉粒体を固形にした固形化粉粒体（不図示）を満たしたものである。なお、１３，１３は骨格部材１１の端部を塞ぐ閉塞部材である。
【００１８】
図２は本発明に係る車両骨格構造の構造部材内に満たす固形化粉粒体を示す断面図であり、固形化粉粒体１５は、中実の第１粉粒体１６…と、これらの各粉粒体１６を結合させた中空で樹脂製の第２粉粒体１７…とからなる。実際には、第１粉粒体１６間をほぼ密に近い状態で第２粉粒体１７が満たすが、説明の都合上、粗くした。
【００１９】
図３は本発明に係る車両骨格構造の固形化粉粒体の拡大図であり、固形化粉粒体１５は、第１粉粒体１６と隣り合う第１粉粒体１６とを、第２粉粒体１７を融解させた後に固化させることで結合した部材である。なお、１７ａは第２粉粒体１７の中空部、１８…は第２粉粒体１７が固化することによりできた固化部である。
【００２０】
以上に述べた固形化粉粒体１５の変形の作用を次に説明する。
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る固形化粉粒体の変形の作用を示す作用図である。
（ａ）において、車両衝突時に、構造部材１０に外部から荷重Ｐが作用すると、（ｂ）に示すように、骨格部材１１を介して固形化粉粒体１５に荷重Ｐが伝わり、固形化粉粒体１５は変形する。
【００２１】
即ち、固形化粉粒体１５の変形の初期では、第１粉粒体１６及び第２粉粒体１７がわずかに変形するが、更に変形が進行すると、第１粉粒体１６はほとんど変形しないが、中空の第２粉粒体１７の変形が大きくなって、構造部材１０の荷重を付加した部位に近い第２粉粒体１７は崩壊する。また、更に継続して荷重Ｐを作用させると、第２粉粒体１７の崩壊は次第に構造部材１０の下部側でも発生するようになる。
【００２２】
第２粉粒体１７が崩壊してできた崩壊部１７ｂは、隣接する崩壊部１７ｂや隣接する第１粉粒体１６とで大きな摩擦力を発生させる。
この摩擦力は、固形化粉粒体１５の変形の際の大きな抵抗になって、衝突時のより大きな衝撃エネルギーを吸収することができる。また、第２粉粒体１７の崩壊は徐々に移動するから、衝撃エネルギーを安定して効率良く吸収することができる。
【００２３】
図５は本発明に係る構造部材の圧潰試験の内容を示す説明図であり、（ａ）において、構造部材１０の軸方向に圧縮荷重である荷重Ｐを加えて、このときの構造部材１０の変位量λを求める。（ｂ）は荷重Ｐと変位量λとの関係を示すグラフであり、縦軸は荷重Ｐ、横軸は変位量λを示す。
【００２４】
比較例１は、骨格部材内に中実の粉粒体のみを充填した構造部材であり、粉粒体を固形にしていない。
このような比較例１に対して、本発明の固形化粉粒体１５（図２参照）を満たした構造部材１０である実施例では、荷重Ｐが増加しており、衝撃エネルギーの吸収性能が向上していることがわかる。
【００２５】
図６は本発明に係る構造部材の重量を示すグラフであり、比較例１（図５に示した中実の粉粒体のみを充填した構造部材）の重量Ｗを１とすると、固形化粉粒体１５（図２参照）を満たした実施例の重量Ｗは、１をわずかに超えるだけであり、比較例１に対する重量の増加は小さい。
比較例２は、ウレタン系樹脂を内部に充填した構造部材であり、比較例１に対する重量Ｗの増加は大きい。
【００２６】
図７は本発明に係る第１粉粒体の別の実施の形態を示す断面図である。
（ａ）に示す第１粉粒体２１は、それぞれ独立した孔部２２を複数有する不定形な多孔質体である。
（ｂ）に示す第１粉粒体２４は、連通する孔部２５…を有する不定形な多孔質体である。
【００２７】
（ｃ）に示す第１粉粒体２７は、それぞれ独立した孔部２２を複数有する定形な多孔質体である。
（ｄ）に示す第１粉粒体２９は、連通する孔部２５…を有する定形な多孔質体である。
【００２８】
（ｅ）に示す第１粉粒体３１は、中空部３２を有する星形のものである。
（ｆ）に示す第１粉粒体３４は、中空部３５を有するパイプ状のものである。
（ｇ）に示す第１粉粒体３７は、中空部３８を有する球状のものである。
【００２９】
このように、第１粉粒体２１，２４，２７，２９を多孔質粉粒体とし、第１粉粒体３１，３４，３７を中空粉粒体とすることで、これらを結合する第２粉粒体１７（図２参照）とから、構造部材のより一層の軽量化を図ることができる。
【００３０】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両骨格構造を適用した構造部材を示す斜視図である。
（ａ）において、本発明の車両骨格構造は、車体前部のエンジン両側方下方に配置するフロントサイドフレーム４１，４１、車室の両側方下部に配置するサイドシル４２，４２、左右のサイドシル４２，４２間に渡したフロントフロアクロスメンバ４３、サイドシル４２，４２から立ち上げたセンタピラー４４，４４、サイドシル４２，４２から後方へ延ばしたリヤフレーム４５，４５に適用する。
【００３１】
また、（ｂ）において、本発明の骨格構造は、フロントピラー５１，５１、フロントドア（不図示）内及びリヤドア（不図示）内にそれぞれ配置したドアビーム５２，５３、ルーフの両側部に設けたルーフサイドレール５４，５４、左右のルーフサイドレール５４，５４に渡したルーフレール５５，５６，５７に採用する。
【００３２】
更に、上記した車両骨格構造の骨格部材内でなく、例えば、センタピラー４４、フロントピラー５１などの車室側に取付けるパネル部材としてのピラーガーニッシュとセンタピラー４４（又はフロントピラー５１）との間に本発明の固形化粉粒体１５（図２参照）を満たしてもよい。
また、更に、上記したパネル部材とセンタピラー４４等の骨格部材との間の空間に加え、骨格部材内の空間に本発明の固形化粉粒体１５を満たしてもよい。
【００３３】
以上の図１、図２及び図４で説明したように、本発明は第１に、骨格部材１０内及び／又は車両骨格部材１０とその周囲のパネル部材としてのピラーガーニッシュ等とで囲まれる空間に粉粒体を充填した構造において、粉粒体を第１粉粒体１６と中空の第２粉粒体１７とで構成し、第１粉粒体１６同士を第２粉粒体１７で結合したことを特徴とする。
【００３４】
中空とした第２粉粒体１７で第１粉粒体１６同士を結合することで、構造部材１０の軽量化を図ることができ、また、第２粉粒体１７の融解によって、第１粉粒体１６同士の結合を強固にすることができるとともに、骨格部材１０が衝撃を受けたときに、第２粉粒体１７を崩壊させることができ、この第２粉粒体１７が崩壊してできた崩壊部１７ｂにより固形化粉粒体１５が変形するときに摩擦力を発生させて大きな抵抗を得ることができて、より大きな衝撃エネルギーを吸収できるとともに、第２粉粒体１７が徐々に移動するため、衝撃エネルギーを安定して効率良く吸収することができる。
【００３５】
本発明は第２に、骨格部材１０内及び／又は車両骨格部材１０とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に固形化粉粒体１５を満たす際に、第１粉粒体１６と、樹脂からなる中空の第２粉粒体１７とを混合する工程と、第２粉粒体１７の表面を融解させることでこの第２粉粒体１７と第１粉粒体１６とを結合する工程とから固形化粉粒体１５を形成することを特徴とする。
【００３６】
樹脂からなる中空の第２粉粒体１７の表面を融解させて第１粉粒体１６と第２粉粒体１７とを強固に結合することができ、軽量で大型の固形化粉粒体１５を形成することができる。また、樹脂製の第２粉粒体１７の表面を低温度で融解させることができるため、特別な加熱装置等の設備を必要とせず、容易に固形化粉粒体１５を形成することができる。
【００３７】
尚、本発明では、固形化粉粒体を骨格部材内に満たす際に、固形化粉粒体を所定の形状に形成した後に、固形化粉粒体を骨格部材内に挿入してもよいし、第１・第２の粉粒体を混合した後に、これらを骨格部材内に充填し、この後、骨格部材を加熱することで固形化粉粒体を形成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の車両骨格構造は、粉粒体を第１の粉粒体と中空の第２の粉粒体で構成し、第１の粉粒体同士を第２の粉粒体で結合したので、中空の第２の粉粒体によって骨格部材の軽量化を図ることができ、また、第１の粉粒体同士の結合を強固にすることができるとともに、骨格部材が衝撃を受けたときに、第２の粉粒体を崩壊させることができ、より大きな衝撃エネルギーを効率良く吸収することができる。
【００３９】
請求項２の固形化粉粒体の形成方法は、車両骨格部材内及び／又は車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に固形化粉粒体を満たす際に、第１の粉粒体と、樹脂からなる中空の第２の粉粒体とを混合する工程と、第２の粉粒体の表面を融解させることでこの第２の粉粒体と第１の粉粒体とを結合する工程とから固形化粉粒体を形成するので、樹脂からなる中空の第２の粉粒体の表面を融解させて第１の粉粒体と第２の粉粒体とを強固に結合することができ、軽量で大型の固形化粉粒体を形成することができる。また、樹脂製の第２の粉粒体の表面を低温度で融解させることができるため、特別な設備を必要とせず、容易に固形化粉粒体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両骨格構造の構造部材を示す斜視図
【図２】本発明に係る車両骨格構造の構造部材内に満たす固形化粉粒体を示す断面図
【図３】本発明に係る車両骨格構造の固形化粉粒体の拡大図
【図４】本発明に係る固形化粉粒体の変形の作用を示す作用図
【図５】本発明に係る構造部材の圧潰試験の内容を示す説明図
【図６】本発明に係る構造部材の重量を示すグラフ
【図７】本発明に係る第１粉粒体の別の実施の形態を示す断面図
【図８】本発明に係る車両骨格構造を適用した構造部材を示す斜視図
【図９】従来の車両骨格構造を示す断面図
【図１０】従来の車両骨格構造の拡大断面図
【図１１】従来の車両骨格構造の骨格部材内に満たす固形化粉粒体を示す第１断面図
【図１２】従来の骨格構造の骨格部材内に満たす固形化粉粒体を示す第２断面図
【符号の説明】
１０，４１，４２，４３，４４，４５，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７…構造部材、１１…骨格部材、１５…固形化粉粒体、１６，２１，２４，２７，２９，３１，３４，３７…第１粉粒体、１７…第２粉粒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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