JP5013646B2 - 二重壁を有するバッフル - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、概して自動車車体のキャビティをシールするための熱伸張可能なバッフルに関する。より具体的には、本発明のバッフルは、ある量の熱伸張可能なシーリング材と、該シーリング材が熱伸張して、キャビティを形成する壁部（以下、単にキャビティ壁部ともいう）と接触してキャビティをシールするまでの間、該バッフルを所望の位置に保持するシーリング材用のサポートと、を含む。
【０００２】
従来技術の説明
自動車、トラックおよび同様の路上を走行する車両の製造時に、多くの車体の部品には、車体の部品を腐食を引き起こす可能性がある湿分および汚れの侵入を防止するために、シールすることが必要なキャビティを有する構造部材が存在している。これらの部材は、また、部材の長手方向に沿って、または、キャビティを通過して伝播する音を減衰させるために固定することが必要である。例えば、自動車車体の開口する各窓部を定義する垂直のポスト構造物またはピラーは、湿気や汚れがたまる可能性のある細長い通路またはキャビティを与える。さらに、このキャビティは、また、シーリング材で少なくとも部分的に充填しないと、いらいらさせる音を伝達しうる。しかし、これらのキャビティの多くは、形状が不規則で、または大きさが狭小であるため、適切にシールし、バッフルすることが困難である。
【０００３】
キャビティへのシーラントの噴霧、キャビティへのフォーム製品の導入、ガラス繊維マットの使用等、これらのキャビティをシールするために多くの試みがなされている。しかし、これらの方法は、それぞれ欠点を有している。例えば、フォーム材の設置には、キャビティへの導入時のフォームの移動を制御することが困難であるという問題を有している。さらに、キャビティは十分にシールされることを保証するため、キャビティ内に過剰の量のフォームを導入することがしばしば必要となる。最後に、キャビティの内壁に、少量でも油分が存在している場合、一般に、フォームは内壁に接着しない。
【０００４】
キャビティをシールするための試みとして、フォームではないサポート構造物を有する、または有さない独立したフォーム製品が、構造部材のキャビティに導入されている。しかし、これらの方法は、通常、大抵の場合は望ましくない構造部材への余分な重量の追加につながる。重量のより軽い、またはサポート構造物を使用しないフォーム製品を利用する試みもなされている。しかし、これらの試みは、必要なシーリング能力およびバッフル能力に欠けている。
【０００５】
最後に、他の種類のフォームまたは発泡可能な製品は、本来粘着性であり、したがって、選択されたキャビティ内のまさに必要な位置に容易に配置させることができない。そのような製品は、また、製造業者に特有の梱包上の問題を与え、設置時に特別な取り扱いを必要とする。
【０００６】
発明の概要
本発明は、キャビティ内の所定の位置に、キャビティ（自動車車体のピラーまたはレール中のようなもの）のシール用の熱伸張可能なバッフルを与えることにより、上記の問題を解決する。
【０００７】
より詳細には、バッフルは、ある量の熱伸張可能なシーリング材と、該シーリング材が伸張するまでの間、伸張可能な材料をキャビティ内の所望の位置に保持するサポートと、を含む。シーリング材は、好ましくは合成樹脂材料であり、自動車製造工程における特定の段階（例えば、工程における塗料焼き付け段階時）に実現される温度を加えられた際に伸張する。したがって、シーリング材の伸張温度は、少なくとも約１４９℃であるべきである。
【０００８】
シーリング材用のサポートは、シーリング材（ナイロンのような）の伸張温度よりも高い融点を有する材料で作成される。サポートは、好ましくは、１組の、間隔を開けて配置された、その間にシーリング材を導入するための空間を定義する壁部を含む。１組の壁部は、共通のエンド壁部により１つの端部で接続されており、１組の壁部に固定され、かつ該１組の壁部の間を通過している接続ロッド（以下、単にロッドともいう）により、他の１つの端部付近で固定されている。サポートは、またバッフルをキャビティ壁部に取り付けるファスナを含む。好ましくは、サポート全体が一体として製造されている。
【０００９】
本発明のバッフルは、使用時、キャビティ壁部の開口部にファスナを挿入することにより、キャビティ内部の所望の位置に設置される。一度バッフルが設置されると、バッフルに悪影響することなしに、様々な他の製造工程を実施することができる。自動車車体がシーリング材の伸張温度まで加熱されると、シーリング材は、バッフルから外側に、キャビティ壁部に向かって伸張し、伸張されたシーリング材は、キャビティ壁部に接着して本質的にキャビティ壁部をシールする。
【００１０】
好ましい実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、図１は、複数の中空のレール（ｒａｉｌ）部分１２およびピラー（ｐｉｌｌａｒ）１４を有する自動車車体１０を表している。レール部分１２およびピラー１４は、本発明のバッフル１６を複数含み、これらのバッフル１６は、限られた程度の構造的補強と消音を与えるように配置されている。
【００１１】
図２には、好ましいバッフル１６の一例がより詳細に示されている。図示した態様において、バッフル１６は、熱伸張可能なシーリング材１８と、サポート２０を含む。シーリング材１８は、自動車車体１０のピラー１４またはレール部分１２のキャビティ壁部２４により定義されるキャビティ２２内に配置される。シーリング材１８は、当初サポート２０により、適所に保持されている。
【００１２】
シーリング材１８は、伸張時に粘着性になる、乾燥した初期非粘着性の材料で作成される。バッフル１６を、シーリング材１８が伸張する温度まで加熱すると、シーリング材１８がキャビティ壁部２４に接着する。好ましいシーリング材は、引用することにより本明細書の一部をなすヘンリーらの米国特許第５，２６６，１３３号公報に開示されている。このシーリング材は、ミシガン州マジソンハイツのシカコーポレーション社によりＳＩＫＡＬＡＳＴＯＭＥＲ（登録商標）の商品名で販売されている。しかし、当業者は、従来の自動車車体の焼き付け温度（約１７０〜１８０℃）で十分に伸張して、それが配置されたキャビティの横断面を実質的にシールすることができる限り、いかなる他の好適なシーリング材を本発明のバッフル１６に使用してもよいと理解する。
【００１３】
図３および図４を参照すると、サポート２０は、１組の側壁部２６ａ、２６ｂと、スナップクリップであるファスナ２８と、好ましくは一体成形された接続ロッド３０と、を含む。側壁部２６ａ、２６ｂは、各々前端部３２ａ、３２ｂ、中間部分３４ａ、３４ｂおよび後端部３６ａ、３６ｂを含む。側壁部２６ａ、２６ｂは、シーリング材１８を伸張させる前は、互いに本質的に平行であり、共通のエンド壁部３５により前端部３２ａ、３２ｂで接続されており（図５参照）、かつロッド３０により後端部３６ａ、３６ｂで接続されている。ファスナ２８は、前端部３２ａ、３２ｂの近くに位置し、軸４０に集束して矢印状の先端４２を形成する弾性を持った脚部３８ａ、３８ｂを含む。
【００１４】
サポート２０は、シーリング材１８の活性化温度および自動車車体がさらされる焼き付け温度のいずれよりも高い融点を有する材料で作成される。好ましくは、サポート２０は、バッフル１６に曲げ力が加わった際に、割れまたは永久変形することのない柔軟性を有する材料で作成される。特に好ましい材料は、１．８ＭＰａでの熱たわみ温度２４０℃、および融点２６２℃を有する黒色で、熱安定化され、潤滑剤が添加され（ｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ）、３３％ガラス補強されたナイロン６６である。そのような材料は、デュポン社からＮＹＬＩＮＤ ５１ ＨＳＬＢＫ００１として市販されている。しかし、最終物であるバッフルの所望の物理特性に応じて、他の類似の材料を使用してもよいと理解される。
【００１５】
サポート２０の大きさおよび形状は、サポート２０が特定のピラー１４またはレール部分１２のキャビティ２２内に適合することができる限り特に重要ではない。サポート２０の大きさおよび形状は、シーリング材１８が焼き付け前に適所に保持されるような大きさおよび形状である。さらに、伸張時のシーリング材１８の流動は、サポート２０によって十分に誘導され、伸張されたシーリング材４６（図５参照）は、キャビティ２４と接触して、該キャビティ壁部２４に接着する。
【００１６】
適用上、バッフル１６は、自動車の製造時に所望のレール部分１２またはピラー１４のキャビティ２２内に挿入するために、予め組み立てられた状態（すなわち、伸張されていないシーリング材１８が、好ましくはサポートの側壁部２６ａ、２６ｂの間にインサートモールドされ、配置される）で自動車製造者に提供される。図２および図３を参照すると、キャビティ２２を形成するキャビティ壁部２４の１つは、ファスナ２８をそこに固定させるのに十分な大きさおよび形状の開口部４４を定義する構造を含む。すなわち、ファスナ２８の先端４２は、わずかな力で開口部４４に挿入され、脚部３８ａ、３８ｂを可逆的に、軸４０に向って偏向（ｂｉａｓ）させる。脚部３８ａ、３８ｂが開口部４４を通過した後、脚部３８ａ、３８ｂは本質的に偏向していない位置に戻り、ファスナ２８が開口部４４から取り外されることを防止し、バッフル１６をキャビティ２２内に固定して、バッフル１６の移動を実質的に防止する。組立て工程におけるこの段階において、シーリング材１８がモールドされる大きさおよび形状により、シーリング材１８は、キャビティ壁部２４の一部または全面に、接していてもよく、または接していなくてもよい。
【００１７】
バッフル１６は、キャビティ２２内に配置されると、自動車車体がシーリング材１８を活性化させ、キャビティ壁部２４に向かって伸張させるのに十分な高温（ａｎ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）にさらされるまでの間、適所に保持される。製造工程または手順のいくつかは、活性化温度にさらされた際のシーリング材の伸張能力に影響することなしに、自動車車体を焼き付けする前に実施してもよい。
【００１８】
自動車車体１０が焼き付けされ、シーリング材１８の活性化温度に到達すると、シーリング材１８は全方向に伸張を開始する。すなわち、シーリング材１８は、側壁部２６ａ、２６ｂの各周縁部に沿って伸張し、伸張されたシーリング材４６（図５参照）を形成する。下記式で計算されるシーリング材の伸張率は、通常１５０％またはそれ以上である。
伸張率＝１００×｛［（加熱前のシーリング材の比重）−（加熱後のシーリング材
の比重）］／（加熱後のシーリング材の比重）｝
そのような高い伸張率により、シーリング材１８の伸張力は、側壁部２６ａ、２６ｂを互いに押し離して、側壁部２６ａ、２６ｂを、その中間部分３４ａ、３４ｂが外側に弓形に曲がった状態（ｂｏｗ）にする。この弓形の曲がりは、本発明のバッフルにおいて、実質的に改善されたバッフルを得る上で重要である。シーリング材１８は、サポート２０上に保持されているので、シーリング材１８の流動およびキャビティ壁部２４に沿った伸張が制御され、キャビティ２２を効果的にシールする。同時に、シールリング材１８をキャビティ２２内で長手方向に伸張させて、より厚い、消音性が改善された消音フォームを提供する。この利点の組み合わせは、従来技術のバッフル装置では得ることができなかった。前端部３２ａ、３２ｂおよび３６ａ、３６ｂに対して中間部分３４ａ、３４ｂで達成された弓形の曲がりの程度は、重要である。すなわち、側壁部２６ａ、２６ｂの間の伸張されたシーリング材４６は、エンド壁部３５から“Ｄ”の約１／２の距離の位置で厚さ“Ｔ”を有する。エンド壁部３５およびロッド３０は、各々長さ“Ｌ1 ”および“Ｌ2 ”を有する。エンド壁部３５から約１／２Ｄの距離での厚さＴは、Ｌ1 またはＬ2 のうちいずれか短い方よりも長く、好ましくはＬ1 およびＬ2 のどちらよりも長い。
【００１９】
図６を参照すると、本発明のバッフルの別の１つの態様が示されている。バッフル５０は、前記したバッフル１６と類似しており、熱伸張可能なシーリング材５２およびサポート５４を含む。シーリング材５２は、ピラーまたはレール部分のキャビティ壁５８により定義されるキャビティ５６内に配置される。シーリング材５２は、当初サポート５４により適所に保持される。
【００２０】
シーリング材５２およびサポート５４は、バッフル１６について上記したものと同じ材料で作製される。さらに、サポート５４は、サポート２０のファスナ２８に類似するファスナ６０を含む。しかし、本実施形態において、サポート５４は、複数の開口部６４が形成された１組の側壁部６２ａ、６２ｂを有する。側壁部６２ａ、６２ｂは、共通のエンド壁部６８（図７参照）により前端部６６ａ、６６ｂで接続されており、接続ロッド７２により後端部７０ａ、７０ｂで接続されている。
【００２１】
バッフル５０は、使用時、バッフル１６と同様の方法で、自動車車体のピラーまたはレール部分のキャビティ５６内に設置される。しかし、自動車車体をシーリング材５２の熱伸張温度（すなわち、少なくとも約１４９℃）まで加熱した際、シーリング材５２は、キャビティ壁部５８に向かって外側に伸張するとともに、開口部６４を通過して伸張して、伸張されたシーリング材７４を形成する。さらに、異なる開口部６４を通過して流動するシーリング材５２は、側壁部６２ａ、６２ｂと平行方向にも流動して、他の開口部６４から流動してきたシーリング材５２と接触して結合し、開口部６４の間の側壁部６２ａ、６２ｂの各外側表面に沿った機械的接続を形成する。この流動のパターンは、キャビティ５６内に厚い消音フォームを形成し、消音性を改善する。
【００２２】
適切な量のシーリング材が開口部６４を通過して流動することを保障するため、開口部６４の数は制限される。すなわち、既定の側壁部６２ａ、６２ｂ上の全ての開口部６４の合計表面積は、特定の側壁部６２ａ、６２ｂの合計表面積の約５〜４０％のみを占め、好ましくは約１５〜３０％を占める。さらに、開口部６４は、側壁部６２ａ、６２ｂに沿って均一に分散されており、キャビティ５６内に長手方向に実質的に均一な厚さを有するバッフルを与える。この均一な開口部６４の配置は、開口部６４の制限された数との組み合わせで、フォーミング材の流動が適切に、キャビティ壁部５８に向かって、外側に誘導され、キャビティ５６を適切にシールすることを保障する。この実施形態は、側壁部６２ａ、６２ｂの弓形の曲がりを最小限にすることが望ましい用途において特に有用である。当業者は、開口部６４の使用が、他の用途においても利点を与えることを理解する。
【００２３】
本発明は、添付した図面に示す好ましい実施形態を参照して記載しているが、本発明の範囲から逸脱することなしに置換を実施してもよく、均等物を実施してもよい。たとえば、好ましい実施形態は、自動車車体のピラーまたはレール部分での適用に結び付けて示しているが、本発明のバッフルは、他の車両（例えば、ＳＵＶ、ピックアップトラック等）に使用してもよい。さらに、ファスナ２８および６０は、図示したバッフルの一方の端部に配置されているが、ファスナの位置および数は、特定の用途での必要性により変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車車体の透視図であり、その内部に本発明のバッフル装置を使用してもよい様々なピラーおよびレールを示している。
【図２】 本発明によるバッフルの透視図である。
【図３】 図２のバッフルの上部端面図である。
【図４】 図３のバッフルを線４−４に沿って切断した断面図である。
【図５】 シーリング材の熱伸張後の図２のバッフルの横断面図である。
【図６】 本発明のバッフルの別の態様の透視図である。
【図７】 シーリング材を熱伸張させた後の、図６のバッフルの横断面図である。

Claims (18)

1. 自動車車体のキャビティをシールするための伸張可能なバッフルであり、
   前記バッフルは、伸張可能な材料を保持する硬質のサポートと、前記サポートに保持され、かつ動作可能に接続される合成樹脂のシーリング材と、を含み、
   前記サポートは、各々隣接する第１の端部および第２の端部を有し、その間に空間を定義する、１組の、柔軟性を有する、対向して間隔を開けて配置された壁部であって、該１組の壁部の前記第１の端部が、前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけて配置されている１組の壁部と、
   前記１組の壁部の前記第１の端部の近くで、かつ前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけた位置において、前記１組の壁部を互いに固定するロッドと、
   前記１組の壁部の前記第２の端部の近くにあって、かつ前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分に設けられ、前記キャビティ内で前記バッフルを固定するファスナと、を含み、
   前記サポートは、前記ロッドと前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分との間で、前記１組の壁部の間の接続がなく、
   前記シーリング材は、前記ロッドと前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分との中間で、前記サポートの前記１組の壁部を、互いに外側に向かって凸となる弓形に曲がらせるように、少なくとも１４９℃の伸張温度に加熱された際に伸張可能であり、
   前記サポートは、前記シーリング材の伸張温度よりも高い融点を有する材料で作製されている伸張可能なバッフル。
2. 前記１組の壁部は、平行である請求項１に記載のバッフル。
3. 前記サポートはナイロンで作製されている請求項１に記載のバッフル。
4. 前記シーリング材は、伸張前には非粘着性であり、伸張時に粘着性になるように設計されている請求項１に記載のバッフル。
5. 前記シーリング剤は、少なくとも１５０％以上の伸張率を有する請求項１に記載のバッフル。
6. 前記１組の壁部は、各々の壁部を通過する複数の開口部を定義する構造を有し、前記シーリング材は、前記伸張温度まで加熱した際に、前記複数の開口部を通過して伸張する請求項１に記載のバッフル。
7. 前記各々の壁部の前記複数の開口部の合計表面積は、前記各々の壁部の合計表面積の５〜４０％である請求項６に記載のバッフル。
8. キャビティを定義する構造部材と、
   前記キャビティ内に配置されるバッフルと、を含み、
   前記バッフルは、伸張可能な材料を保持する硬質のサポートと、前記サポートに保持され、動作可能に接続される、伸張された合成樹脂のシーリング材と、を含み、
   前記サポートは、各々隣接する第１の端部および第２の端部を有し、その間に空間を定義する、１組の、柔軟性を有する、対向して間隔を開けて配置された壁部であって、該１組の壁部の前記第１の端部が、前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけて配置されている１組の壁部と、
   前記１組の壁部の前記第１の端部の近くで、かつ前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけた位置において、前記１組の壁部を互いに固定するロッドと、
   前記１組の壁部の前記第２の端部の近くにあって、かつ前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分に設けられ、前記キャビティ内で前記バッフルを固定するファスナと、を含み、
   前記サポートは、前記ロッドと前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分との間で、前記１組の壁部の間の接続がなく、
   前記伸張されたシーリング材は、前記ロッドと前記１組の壁部の前記第２の端部を相互に接続する部分との間で、前記１組の壁部をこれらの間の距離が増大するように互いに外側に向かって凸となる弓形に曲がらせ、前記構造部材と接触して前記キャビティをシールする消音構造部材。
9. 前記１組の壁部は、それぞれ、各壁部の中間部分で弓形に曲がっている請求項８に記載の消音構造部材。
10. 前記サポートは、ナイロンで作製される請求項８に記載の消音構造部材。
11. 前記シーリング材は、伸張前には非粘着性であり、伸張時に粘着性になるように設計されている請求項８に記載の消音構造部材。
12. 前記シーリング剤は、少なくとも１５０％以上の伸張率を有する請求項８に記載の消音構造部材。
13. 前記１組の壁部は、各々の壁部を貫通する複数の開口部を定義する構造を有し、前記伸張されたシーリング材の少なくとも一部は、前記複数の開口部の少なくとも１つを通過して伸張している請求項８に記載の消音構造部材。
14. 前記壁部の前記複数の開口部の合計表面積は、前記各々の壁部の合計表面積の５〜４０％である請求項１３に記載の消音構造部材。
15. 前記構造部材は、自動車車体のレールである請求項８に記載の消音構造部材。
16. 前記構造部材は、自動車車体のピラーである請求項８に記載の消音構造部材。
17. 自動車車体のキャビティのシーリング用バッフルであって、
    伸張可能な材料を保持する硬質のサポートと、前記サポートに保持され、動作可能に接続される、熱伸張されたシーリング材と、を含み、
    前記サポートは、各々隣接する第１の端部および第２の端部を有し、その間に空間を定義する、１組の、柔軟性を有する、対向して間隔を開けて配置された壁部であって、該１組の壁部の前記第１の端部が、前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけて配置されている１組の壁部と、
    前記１組の壁部の前記第１の端部の近くで、かつ前記１組の壁部の前記第２の端部から間隔をあけた位置において、前記１組の壁部を互いに固定するロッドと、
    前記１組の壁部の前記第２の端部において、前記間隔を開けて配置された前記１組の壁部を連結するエンド壁部と、を含み、
    前記サポートは、前記ロッドと前記エンド壁部との間で、前記１組の壁部の間の接続がなく、
    前記熱伸張されたシーリング材は、前記ロッドと前記エンド壁部との中間で、前記１組の壁部をこれらの間の距離が増大するように互いに外側に向かって凸となる弓形に曲がらせて前記キャビティをシールし、
    前記エンド壁部および前記ロッドは、各々長さＬ_１およびＬ_２を有し、かつ距離Ｄだけ離れており、
    前記シーリング材は、前記エンド壁部から１／２Ｄの距離の地点で、前記伸張されたシーリング材の厚さが、前記Ｌ_１および前記Ｌ_２のうちいずれか短い方よりも大きくなるように伸張されているバッフル。
18. 前記熱伸張されたシーリング材の厚さは、前記Ｌ_１および前記Ｌ_２のどちらよりも大きい請求項１７に記載のバッフル。

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