JP2000505395A - 本体下方部分と本体上方部分とからなる自動車本体及びそのような自動車本体の本体上方部分の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本願発明は、前方部分（４）、後方部分（６）、床用皿状体（８）、本体側面（１０，１２）及び屋根部分からなる自家用車本体（５２）に関する。前記本体は、本体下部（５４）と、梁構造（５８）を有する本体上部構造（５６）とから構成されており、前記梁構造は前記本体上部構造上に堅牢に溶接されている。この梁構造は、回転成形によって造られ、互いに一体的に溶接された閉断面を有する薄壁状のフランジ無し輪郭部分から構成されている。前記梁構造の構成部分は硬化するため、構成輪郭部分では、材料は硬化可能な高強度鋼或いはホウ素鋼であり、900〜1100N/mm²程度の降伏点を有する。硬化は、前記輪郭部分を前記梁構造へ一体溶接する以前或いは以後に生じる。前記本体上部構造は、前記本体下部へ装着される以前に、屋根板、窓、内装品等を有する完結した一構成部分として製造される。

Description

【発明の詳細な説明】 本体下方部分と本体上方部分とからなる自動車本体及びそのような自動車本体の 本体上方部分の製造方法 本願発明は、床用皿状体とドア用開口を有する本体側面を通じて一体接合され る前方部分及び後方部分と、前記前方部分及び前記後方部分及び前記本体側面に 中空柱を通じて構造的に接続されている屋根部分とを含む特に自家用車用の自動 車本体であって、前記本体が、前記本体の窓開口のガラス下端を有する或いは前 記ガラス下端の下側における仮想分離面水準領域で相互に接合されている２つ主 要構造体部分で構成されていて、前記分離面の下部の前記主要構造体部分が前記 床用皿状体、前記前方部分、後方部分及び本体側面下部から構成される本体下方 部分である前記自動車本体に関する。 本願発明はまた、上記記載の型の自動車本体用の軽量で完結している本体上部 構造の製造方法に関する。 この型の本体はJP61-92965から既知である。前記本体上部構造は、この場合、 A-柱、C-柱から構成されているが、それらの製造設計は記載されていない。 DE4018592もまた、下部と上部構造から成る自動車本体に関し、上部構造の梁 構造が従来の押し出し成形アルミニウムの中空梁の輸郭から成る前記自動車本体 に触れている。 AUB37074/89は、上部構造の梁構成が一体的に溶接されている補強材部分と共 に金属薄板輪郭から構成されている従来の中空梁輪郭から成っている自動車本体 について記載している。 エンジン歯車箱、動力伝達機及び車両懸架装置が本体の梁及び或いは補強材に 取付けられていることは自己支持本体を有した車両にとって重要なことである。 自己支持本体は、一般に、点溶接によって一体的に接合されるプレス鋼板(プレ ス軟鋼では)から製造される。この場合、薄板の一般的な厚みは、0.7mm〜2.5mm である。一体溶接の後に、本体は防腐処理がなされ、次に塗装される。 環境に対する配慮は、自動車産業界にとって、数ある中でもより効果のある排 気清浄を意味し、排気量を減少した。より厳しい排出要件と増大した燃料価格は 、違った方法において、自動車の燃料消費を減少させる推進力となっている。こ のことは、低燃費のエンジンを製造することと、車体重量を軽減すること、つま り、現場において軽量の新本体の製造を意味する新たな製造上の解決手段とによ って実現される。しかしながら、軽量化は向上した衝突安全要件（寸法的に堅固 な乗員室空間のための厳しい要求に対応する）と一緒に考慮されなければならず 、現在開発が進められている新たな製造による本体は、今まで利用されていた型 の物よりも軽くて堅牢でなくてはならない。 したがって、本願発明の主目的は、新しくてより軽量な自動車本体を製造する ことにあり、それは更に、本体が、本体下部と、要求された重量軽減を与えるだ けでなく、同時に本体の強度と剛性の増大に寄与する梁構造を有する本体上部構 造とから形成されると言う点においてより柔軟な製造方法を提供するものであ る。 この点に関し、本願発明の基本思想は、前記本体上部構造の前記梁構造におい て強度に関してより有効な断面と材料を使用すること、よってより軽量な構造素 子を使用することにある。 このことは、材料的には、高強度鋼或いは従来の鋼薄板よりも非常に高強度の 鋼合金の使用によって達成される。この場合、前記鋼薄板は、一般に、プレスし た本体部分であるそれぞれの薄板に使われ、そしてそれらは、たとえば点溶接の 金属薄板フランジ付き梁の製造に使用されるものである。上記記載の目的は、請 求項１の特徴部分に記載の特徴を有する本体を利用した前段部分に記載された型 の自動車本体によって達成される。この場合、本質的な特徴は、上部に位置する 主要構造体が、回転成形により形成され、溶接により一体的に接合された薄壁状 輪郭部分からなる梁構造を有する本体上部構造であり、前記薄壁状輪郭部分はフ ランジの全く無い閉断面を有し、ホウ素鋼或いは硬化可能な同様な高強度鋼から 作られており、それが、前記梁構造を形成するために前記溶接以前或いは以後に 硬化し、硬化後は少なくとも９００〜１１００N/mm²の降伏点を有していて、そ のため、普通の高強度鋼よりも２〜３倍高く、本体の製造に一般に使用されてい るプレス鋼よりも４〜５倍高いと言うところにある。 前記記載の高強度鋼の降伏点は、たとえば軟プレス鋼の降伏点、たとえば150 〜180N/mm²や、ある梁等に使われる特殊鋼（HSS鋼のような）の降伏点、たとえ ば280〜350N/mm²と比較することが出来る。 本願発明による梁構造を有した本体上部構造の利点の中で、以下の点が挙げら れる。 - 本体上部構造の重量の減少化は、完成した本体、つまり自動車の重心を低く することへと導いてくれる。 - たとえばA-柱、B-柱、C-柱を本願発明による輪郭付けの部分とすることによ って、前記柱はそれらの強度を損なうこと無く非常に薄く造ることが出来る。 - 本体上部構造は、それが、本体下部上に置かれたり、溶接されたり、或いは 、他の方法（たとえば、ボルトやリベットによって）で取付けられる以前に比較 的完結した構成部分として製造され得る。 - 本体を、本体下部と本体上部構造とから形成することによって、本体側面下 部及び本体側面上部の両方から構成される従来の大きな本体全側面に対する要求 は回避される。このことは、低価格なプレス機へと導いてくれるより簡単なプレ ス上の要件と、本体側面の製造の際の材料の向上した使用とを意味する。更に、 ドアは、ドアフレーム無しで製造でき、ドア側面及び本体側面の両方の製造に対 する柔軟性が向上する。 - 前記本体上部構造の強固な前記梁構造は、本体下部と一体的に乗員室の辺り に「安全な鳥篭」を形成する。 - 本体上部構造の前記梁構造は、前方の衝突荷重だけでなく、後方や側方の衝 突荷重もまた前記本体上部構造を通じて導き、そして、たとえばヘラジカからの 衝撃や屋根崩壊荷重（転倒回転時の）を受け、それを耐え得るための能力という のが非常に向上していることを意味する。 梁や柱を薄壁状のフランジ無し輪郭部として形成することによって、従来の梁 や柱に見られ、好適には点溶接した縦方向フランジ接合部にプレス鋼の１枚或い はそれ以上が一体的に接合された鋼板の輪郭から形成される空間を必要とし、重 量を増大させる溶接フランジを回避することが出来る。 前記本体上部構造の梁構造の輪郭部分は、好ましくはホウ素鋼の帯の回転成形 によって製造される。このように、一定の閉断面は、回転成形過程の中の連続溶 接、継ぎ合わせやその他によって達成される。変化する断面及び或いは長さに沿 って曲げを伴った中空輸郭部分は、たとえば、いわゆる油圧成形によって製造さ れ得る。輪郭部の硬化（要望された降伏点を達成させるための）は実際の輪郭形 状生成後に生じる。それぞれの輪郭部の硬化は、輪郭部が、たとえば曲げ或いは 他の方法で要望どおりの形態へ導かれるか或いは、言い換えれば、輪郭部分の完 全な縦の範囲において要望どおりの最終の全体形状へと導かれた後に最初に生じ る。輸郭部が硬化し、それによって、材料の降伏点が900N/mm²よりも大きな値に 達する。本願発明の自動車本体の更なる特徴は、従属請求項２から１０に与えら れており、請求項１１と１２には、請求項１に記載の自動車本体用の軽量で完結 した上部構造の製造方法について記載されている。 もう１つの実施態様では、自動車上部構造内において構成される輪郭部分は、 意図した梁構造を形成するために最初に溶接され、その後においてのみ要望され た硬化を受ける。 本願発明は、下記の添付図面に示された実施態様を参照しながらより詳細に説 明される。 図１は、従来の自己支持をしている自家用車本体の斜視図である。 図２は、本願発明による自家用車本体の側面の略図である。 図３は、本願発明による本体の上部構造の梁構造の斜視図である。 図４は、本願発明による本体のＢ−柱の横断面図である。 図５は、図４に示されている柱に対応する従来の点溶接した金属薄板フランジ 型の柱の横断面図である。 図６は、図２に示されている本体のＡ−柱の横断面図である。 図７は、従来の点溶接した金属薄板フランジ型のＡ−柱の横断面図である。 図１は、既知の自家用車用の本体２である。ドア無しで示されている前記本体 は、衝突時の衝撃エネルギーの大部分を吸収するための変形領域として形成され た前方部分４と後方部分６とから構成されている。前記前方部分と後方部分とは 、床用皿状体８及び本体全側面１０、１２を通じて相互に接合されている。自動 車用ドアの開口を有する、一体的に溶接された大きなプレス鋼板からなる前記 本体全側面は、垂直方向において本体１４から屋根１６まで延在している。この 場合、本体全側面は、A-、B-、C-、D-柱１８、２０、２２、２４からなる。これ らの柱は、一体的に接合されたプレス柱部分から形成される。図１は、相互に直 交する一対の分離線P₁とP₂を示しており、それら分離線は、本体２とそのドア（ ここには示されていない）の窓開口のガラス下端を有する仮想分離面P₁-P₂水準 の位置を示すことを目的としている。屋根の下枠１６は、交差梁２６,２８,３０ 及び屋根板（ここでは示されていない）によって相互に接合されている。 次に、本願発明によるドアを装備した自家用車本体５２の略図である図２を参 照する。この場合、本体５２は、２つの構造的な主要本体部分から構成されるも のと想定され、それら２つ主要本体部分は、図１、２に示されている仮想分離面 P₁-P₂の領域において相互に接合されている。分離面P₁-P₂の下部に位置する１つ の主要本体部分は、床用皿状体（図１の床用皿状体８に対応する）と、前方部分 及び後方部分４、６と、本体下枠１４から分離面P₁-P₂まで延在する本体側面下 部とから構成される本体下側部分５４である。分離面P₁-P₂の上部に位置するも う一方の主要本体部分は本体上部構造５６であって、それは、本願発明による新 しく、本質的な特徴から成る本体５２の一部をなしている。 引き続き本体上部構造５６を説明するために、図３を参照することとし、そこ では、前記上部構造が、閉断面を有する一体溶接された中空輪郭部分から成る梁 構造５８を有していることが分かる。これら輸郭部分は、薄壁状であって、外部 或いは内部の溶接されたフランジを持たない。前記輪郭部分が造られる材料は高 強度鋼であって、好ましくはホウ素鋼である。前記輪郭部分は、ホウ素鋼の帯に ついてのいわゆる回転成形によって製造され、前記ホウ素鋼の帯は硬化後の溶接 が可能でもある。硬化させる手段によって、前記輪郭部分の材料の降伏点を少な くとも900N/mm²から1100N/mm²まで、好ましくは1050N/mm²まで上昇させることが 可能となる。 図３に示されている梁構造５８は、本体上部構造５６の縦方向の側端に配列さ れた２つの湾曲した中空輪郭部分６０と６２からなる。これら２つの輪郭部分の 各々について、本体の縦方向に見られる前方部分は、A-柱60A、62Aをそれぞれ形 成し、それは下端において本体下部５４の前方部分４に堅牢に溶接されてい る。後方部では、輸郭部分６０、６２はC-柱60C、62Cをそれぞれ形成し、それは 下端において前記本体下部の後方部分６に堅牢に溶接されている。それらの中央 上方部分では、輪郭部分６０、６２の各々は屋根下枠60B、62Bをそれぞれ形成し 、それらには梁構造５８のB-柱６４、６６の上方端部分が堅強に溶接されている 。 前記本体上部構造の梁構造５８は、更に、輪郭部分６０と６２との間に固定さ れていて、輪郭部分６０、６２及びB-柱６４、６６と同じ一般的な型の適切な数 量の、好ましくは３〜５個の薄壁状のフランジ無し輪郭部分からなる。図３では ５本の交差梁が、６８、７０、７２、７４及び７６で指示されており、これらも またホウ素鋼から造られる。 択一の実施態様によれば、交差梁６８、７０、７４、７６は輪郭形成がなされ た横断面を有する開いた輪郭部分から造られる。 交差梁６８と７０は、自動車の風防ガラス用開口の水平下端と水平上端との位 置に置かれるように梁構造５８内に配設されている。交差梁７４と７６は、本体 上部構造５６の自動車の後部ガラス用に意図された開口の上端と下端に位置され る。これら全ての交差梁６８、７０、７４、７６は、前部ガラスと後部ガラスの ための接触面と共に形付けられる。上部構造５６の中央の交差梁７２は、B-柱６ ４と６６が延在するところの前記本体上部構造に関して垂直の横断平面とほぼ同 じ垂直の横断平面内に位置する。 一体となって梁構造５８を形成する部分６０と６２、柱６４と６６及び梁６８ 〜７６は、好ましくはそれらが一体的に溶接される以前に全て別々に硬化する。 しかしながら、輪郭部分６０と６２、B-柱６４と６６及び交差梁６８、７０、７ ２、７４、７６を、構成材料の降伏点を、この場合はホウ素鋼を要望される降伏 値、たとえば1050N/mm²へと上昇させる硬化過程へと導く前に、梁構造５８をな すように溶接することもまた可能である。前部ガラスと後部ガラスの上部に位置 する前記本体の屋根下枠６０B、６２B及び前記交差梁には、前記本体上へ溶接さ れるか或いは接着される適切な材料の、たとえば、金属薄板、アルミニウム或い はプラスチック等の屋根板用の接触表面が配設される。前記屋根板はまた、サン ルーフ付きの完全な屋根もまた形成する。 図３のドアアーチを持たない車両ドアは、本体上部構造５６と梁構造５８と共 に使用され得る。 図４は、本願発明による本体（図２を参照）のＢ−柱７８の横断面形状（S−S における）の一例を示す。柱７８と接触している前部と後部のドアガラスはそれ ぞれ参照番号８０、８２で示されている。たとえば、特別な横断面輪郭形状がい わゆる油圧成形によって与えられたであろう柱７８は、見て分かるように、継ぎ 目無しで、薄壁状の輪郭部分を形成していて、それには、空間を取ってしまう一 体溶接された金属薄板素子フランジが全く存在しない。比較のために、図５を参 照する。そこには、３つの金属薄板素子から造れらた従来の中空梁が示され、そ れらは、フランジ領域８４と８６とにおいて一体溶接されている。ガラス８０は 、この場合、ドアフレーム８８を有するドアの一部である。図６は、図２の本体 のＡ−柱９０の横断面（図２のT-Tにおける）を示す。前記風防ガラスと前部ド アのガラスは点線で示され、参照番号９２と９４とでそれぞれ示されている。柱 ９０は、風防ガラス９２用の接触面９６と、ケーブル用の溝として使用可能な溝 ９８とを有する。 図７は、（図６と同様に）Ａ-柱の横断面を示しているが、それはこの場合、 従来の柱１００であって、フランジ領域１０２と１０４とにおいて一体接合され た縦方向のフランジ部分と共に３個の輪郭形成された金属薄板素子から造られて いる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 床用皿状体（８）とドア用開口を有する本体側面（１０、１２）とを通じ て相互に接合されている前方部分（４）及び後方部分（６）と、前記前方部分、 後方部分（４，６）及び本体側面（1０，１２）とに中空柱を通じてそれぞれ構 造的に接続されている屋根部分とからなる特に自家用車用の自動車本体（５２） であって、前記本体は、前記本体の窓開口のガラス下端を有する或いは前記ガラ ス下端の下側の仮想分離面（P₁-P₂）水準領域において相互に接合されている２ つ主要構造体部分で構成されていて、前記分離面の下方に位置する前記主要構造 体部分は、前記床用皿状体（８）、前記前方部分と後方部分（４，６）及び本体 側面下方部分から構成される本体下方部分（５４）からなる特に自家用車用の前 記自動車本体（５２）において、前記分離面の上方に位置する前記主要構造体が 、回転成形により形成され、溶接により一体的に接合された薄壁状輪郭部分（６ ０〜７６）からなる梁構造（５８）を有する本体上部構造（５６）であり、前記 薄壁状輪郭部分は全くフランジの無い閉断面を有し、ホウ素鋼或いは硬化性の同 様な高強度鋼から作られており、それは、前記梁構造を形成するために前記溶接 以前或いは以後に硬化し、硬化後は少なくとも９００〜１１００N/mm²の降伏点 を有しており、そのため、普通の高強度鋼よりも２〜３倍高く、本体の製造に一 般に使用されているプレス鋼よりも４〜５倍高いことを特徴とする前記自動車本 体。 ２． 前記本体上部構造の前記梁構造（５８）の前記輪郭部分（６０〜７６）が 、ホウ素鋼の帯から作られる輪郭部分の回転成形から形成され、また前記ホウ素 鋼の帯は、たとえば曲げを通して要望する最終形態へ導かれた後に続いて、１０ ５０N/mm²程度の降伏点を有する硬化状態へと導かれることを特徴とする請求項 １に記載の自動車本体。 ３． 前記本体下方部分（５４）に接続されるべき少なくとも輪郭部分（６０， ７６）が、変化する断面或いはたとえばいわゆる油圧成形と呼ばれる補完成形を 通じて長さ方向に沿った曲げを伴って最終形状に導かれることを特徴とする請求 項１或いは２に記載の自動車本体。 ４． 前記本体上部構造の前記梁構造（５８）が、前記本体上部構造（５６）の 縦方向側端に沿って、要望される本体形状へと曲げられるか或いは形付けられた 薄壁状のフランジ無し閉断面の輪郭部分（６０，６２）からなることを特徴とす る請求項１から３のいずれか１つに記載の自動車本体。 ５． 前記本体上部構造（５６）の縦方向側端上の前記屈曲輪郭部分（６０、６ ２）が、前端部では、前記本体の縦方向に見られるA-柱（６０A、６２A）を形成 し、底部では前記本体下方部分（５４）の前記甫方部分（４）に堅牢に取付けら れ、後端部では、C-柱（６０C，６２C）を形成し、そして、底部では前記本体下 方部分の前記後方部分(6)に堅牢に取付けられていることを特徴とする請求項４ に記載の自動車本体。 ６． 前記本体上部構造の前記梁構造（５８）はまた、薄壁状のフランジ無し閉 断面輪郭の形状を持つ交差梁（６８〜７６）からなり、それら交差梁は、前記本 体上部構造の前記縦方向側端における前記湾曲状に曲った輪郭部分（６０，６２ ）の間で横断的に延在し、これらの端部は前記２つの輪郭部分（６０、６２）に 堅牢に溶接されていることを特徴とする請求項４或いは５に記載の自動車本体。 ７． 前記本体上部構造の前記梁構造（５８）はまた、開断面を有する薄壁状の 輪郭の形状を持つ交差梁（６８〜７６）からなり、それら交差梁は、前記本体上 部構造の前記縦方向側端における湾曲状に曲った輸郭部分（６０，６２）の間で 横断的に延長し、これらの端部は前記２つの輪郭部分（６０、６２）に堅牢に溶 接されていることを特徴とする請求項４成いは５に記栽の自動車本体。 ８． 前記交差梁が、前記本体上部構造（５６）の前記前方或いは後方のガラス 用の開口部の少なくとも水平下端と水平上端に配列されている横断的輸郭部分 （６８、７０、７４、７６）からなり、それによって前記輪郭部分は前記前部と 後部のガラスのための接触面（９６）と共に形作られることを特徴とする請求項 ６或いは７に記載の自動車本体。 ９． 前記構成輪郭部分の１つ或いは幾つかが、前記輪郭部分の壁の外側にある 縦方向の溝（９８）を伴って形付けられ、前記溝は前記壁内の縦方向補強材を形 成し、それがたとえばケーブル溝として利用されることを特徴とする請求項１か ら８のいづれか１つに記載の自動車本体。 １０． 前記本体の屋根の下枠（６０B、６２B）と前記風防ガラス及び後部ガラ スの上部に位置する交差梁とが屋根板用の接触面を有することを特徴とする請求 項６、７及び８のいずれか１つに記載の自動車本体。 １１． 請求項１に記載の自動車本体に関し、前記本体上部構造（５６）の梁構 造（５８）が、その外側の輪郭と屋根を定形する閉輪郭の形状にある多くの梁か ら作られていて、それにより、前記自動車本体のガラス板用の開口に関連して配 置される前記輸郭と前記屋根の前記外側仕切り面とは、これら構成部分の装着及 び或いは取付けを促進するために、ガラス板と屋根板用の接触面（たとえば９６ ）と共に形成されることを特徴とする前記自動車本体用の軽量で完結した本体上 部構造の製造方法。 １２． 前記本体上部構造（５６）には屋根板が設けられ一方で、前記屋根板は 、他方では、サンルーフ、ガラス板、内装品及び他の補足的装備からなるかもし れず、そして、完結した最終構成部分としての前記本体上部構造は前記本体下方 部分（５４）上に装着され、それは前記本体上部構造と一体となって自動車の本 体を形成することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。