JP2001106119A - 強化軽量自動車ボンネット - Google Patents

強化軽量自動車ボンネット

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JP2001106119A
JP2001106119A JP2000269515A JP2000269515A JP2001106119A JP 2001106119 A JP2001106119 A JP 2001106119A JP 2000269515 A JP2000269515 A JP 2000269515A JP 2000269515 A JP2000269515 A JP 2000269515A JP 2001106119 A JP2001106119 A JP 2001106119A
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Jean-Marc Devin
ジャン−マルク・ドヴァン
Francis Schmit
フランシス・シュミット
Olivier Brun
オリヴィエ・ブラン
Pascal Deprez
パスカル・デプレ
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USINOR SA
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 軽量で、強度が強く、廉価なボンネット
を提供する。 【解決手段】 5N/mm以上のねじり強度と、55N
/mmよりも大きな曲げ強度とを有する自動車ボンネッ
トであって、シェル(1)はスチールシート性の2枚の
外面とポリマー材料性の均一な厚みのコアとの積層複合
シートからなり、シェルに取りつけられる内部強化手段
(2)はシェルと内部強化手段との総重量の40%より
も軽い重量である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の前方又は
後方におけるコンパートメントを覆うボンネットに関す
る。これらのボンネットは、一般的に、「エンジン」コ
ンパートメントを覆う。
【0002】
【従来の技術】自動車ボンネットは、一般的に、外部シ
ェル及びこの外部シェルを強化する内部強化手段を備え
る。
【0003】強化手段としては、英国特許第2,26
8,130号明細書(FORD)に記載されているような部
分的ライニング、米国特許第5,605,371号明細
書(INLAND STEEL)に記載されているような構造部材の
アセンブリ、ドイツ特許第4,419,218号明細書
(OPEL)に記載されているような外部シェルの周縁を取
り巻く中空区域を用いることが一般的である。
【0004】さらに、自動車ボンネットは、慣用的に、
ヒンジ、ストッパ及び閉鎖手段などのアクセサリを備え
る。強化手段の主要な機能の一つは、特にねじり及び曲
げに対してボンネットを剛性にすることであり、4個の
コーナーを有する矩形のボンネットに対して、採用され
る基準は、典型的には以下の通りである。
【0005】ねじりに対して:3個のコーナー上に水平
方向に保持されているボンネットでは、保持されていな
いコーナーに対して100Nの垂直方向力をかけること
によって、「標準」ねじり負荷が与えられる。ねじり規
準に合致させるためには、この「標準」ねじり負荷から
の結果としての保持されていないコーナーの変位を約2
0mm以下に保持することが必要である。剛性は、結果
的な変位に対して与えられる負荷の比率として表現され
る。ねじり剛性は、5N/mm以上でなければならな
い。
【0006】曲げに対して:4個のコーナーにおいて安
定した態様で水平方向に保持されているボンネットで
は、「標準」曲げ負荷がボンネットの2個のコーナーの
間に110Nの垂直方向力を与えることによってかけら
れる。曲げ規準に合致させるためには、この「標準」曲
げ負荷からの結果としての変位が2mmを越えないよう
にすることが必要で、これは55N/mm以上の曲げ剛
性に対応する。
【0007】経済的理由及び機械的強度上の理由から、
ボンネットのシェル及び強化材は、一般的にステンレス
スチールから作られる。軽量化目的のためには、薄いス
チール及びポリマー材料に基づく厚いコアの2面を具備
する積層シートから製造することが知られている。仏国
特許第2,726,802号明細書(SOLLAC)は、「サ
ンドイッチ」構造を有するボンネット、すなわち、滑ら
かな上面と、リブ付の下面と、上記上面及び下面の間並
びにリブに付与されたエポキシ接着剤とを有するボンネ
ットを記載する。面のリブゆえに、コアの厚みは、均一
ではない。シートのリブゆえに、ボンネットを強化する
他の手段を設ける必要がない。
【0008】軽量ボンネットを得るために、アルミニウ
ムシートを用いることが知られているが、この場合には
比較的高価になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軽量
で、強度で、廉価であるボンネットを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外部シェルと上記外部シェルに締結され
ている内部強化手段とを備え、5N/mm以上のねじり
強度と55N/mmよりも大きい曲げ強度とを有する自
動車ボンネットであって、上記外部シェルがスチールシ
ート製の2枚の外面及びポリマー材料の均一な厚みのコ
アを備える積層複合シートからなり、上記内部強化手段
の重量は、上記外部シェル及び上記内部強化手段の総重
量の40%、好ましくは20%よりも軽いことを特徴と
するボンネットを提供する。
【0011】本発明は、さらに、以下の特徴を有する。
上記コアの厚みは、0.8mm以上であることが好まし
い。上記面の厚みは、0.25mm以下であることが好
ましい。
【0012】上記強化手段は、少なくとも、外部シェル
の一方の縁部から他方の縁部まで延在するV字形支え部
材からなることが好ましい。より好ましくは、ボンネッ
トは、V字形支え部材のV字端部に取りつけられている
ヒンジと、V字の基部に取りつけられている閉鎖手段と
を有する。
【0013】上記強化手段は、少なくとも、ボンネット
の最大寸法に対応するシェルの両側縁部に沿って付与さ
れている2個の独立の横断方向強化材からなることが好
ましい。
【0014】上記強化材及び外部シェルは、クリンプに
より及び接着結合によって一緒に締結されていることが
好ましく、より好ましくは、横断方向強化材の両端部
が、外部シェルの対応するフランジ縁にリベットによっ
て締結されているフランジ縁を有する。
【0015】上記強化手段は、少なくとも、外部シェル
の4個の縁に沿って付与されている周縁フレームからな
り、上記フレーム及び外部シェルは少なくとも部分的に
クリンプにより、フレームの内縁に沿って接着結合なし
に、一緒に締結されていることが好ましい。
【0016】
【好ましい実施形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。
【0017】本発明によるボンネット、特に、外部シェ
ル及びその形成、内部強化手段及び内部強化手段への外
部シェルの接合について、以下に説明する。本発明によ
れば、積層複合シートは、シェルに用いられる。このシ
ートは、スチールシート製の2枚の外面と、ポリマー材
料性の均一な厚みのコアとを含む。
【0018】ポリマー材料としては、例えば、PET
(ポリエチレンテレフタレート)などのポリプロピレン
に基づく材料又はポリエステルに基づく材料などを用い
ることができる。
【0019】強い引っ張り強度面(スチール)と十分な
圧縮強度のコアとの組み合わせは、積層複合シートに、
必要な機械的強度を与える。コアに対して充分に強い圧
縮強度を与えるために、ポリマー材料の空隙率は非常に
低くすることが必要で、特に、容積比で25%未満にす
ることが必要である。他方、仏国特許第2,760,9
83号明細書(SOLLAC)に示されているように、ボンネ
ットを製造するために必要な作業、すなわち、積層複合
シートの形成作業(例えば、引き抜き、曲げ、エッジ拡
幅)、接合作業(例えば、クリンプ)を促進するため
に、最小の空隙率が必要である。
【0020】このタイプの積層複合シートは、欧州特許
第019,835号明細書(DOW)、欧州特許第11
5,103号明細書(SUMITOMO)及び欧州特許第47
8,039号明細書(HOOGOVENS)に記載されている。
【0021】この積層複合シートは、特に、コアの厚み
が高い場合及びスチール面の厚みが小さい場合に、非常
に優れた曲げ剛性/重量比率を有する。下記表1に、こ
の利点を説明する。
【0022】
【表1】 上記表1によれば、厚い(1.5mm)のコアを有する
積層体は、0.7mm厚みのスチールプレートとほぼ同
じ重量であるが、その曲げ剛性は約12倍ほど高いこと
がわかる。
【0023】したがって、0.8mm以上の厚みのコア
を有する積層体は、本発明を実施する上で特に好まし
い。よって、好ましくは、コアの厚みは、0.8mm以
上であり、面の厚みは0.25mm以下である。
【0024】ボンネットのシェルは、特に、引き抜きな
どの慣用の手段によって形成される。積層材料の形成方
法は、欧州特許第479,369号明細書(HOOGOVEN
S)や欧州特許第598,428号明細書(HOOGOVENS)に
記載されている。
【0025】積層複合シートのコアの厚みは、仏国特許
第2,760,983号明細書に記載されているよう
に、形成作業又は接合作業の結果として、変形領域にお
いて局部的に変化してもよい。これらの局部的な厚みの
変化にもかかわらず、本発明によるボンネットのシェル
は、均一な厚みのコアを有する。
【0026】シェルは、フランジ縁を有するものでもよ
く、特に、これらのフランジ縁の高さが15mm以上で
ある場合に、ボンネットの曲げ剛性及びねじり剛性を増
加させる補助となる。慣用的には、スタイル及び外観上
の理由によって、シェルの前方縁及び後方縁は一般的に
クリンプ(圧着)される。
【0027】シェルは、さらに、周縁全体のまわりでク
リンプ(圧着)されてもよい。次に、スチールシートに
よりボンネットを強化する内部手段が、従来技術におけ
る慣用の手段を用いて設けられる。本発明によれば、こ
れらの内部手段の重量は、シェルと内部手段との総重量
の40%よりも軽く維持される。
【0028】これらの強化手段を構成するために用いら
れるスチールシートの厚みは、一般的に、0.5mm〜
0.9mmの間にある。特に、絞り性(drawability)、
機械的強度及び取り付け可能な強化材のスポット溶接に
よる接合に関する規準として、0.5mmが合理的な下
限である。これらの強化手段に用いられるスチールのグ
レードは、慣用の引き抜き可能(drawable)なグレード
であるが、ボンネットは構造的成分ではないから特に高
い降伏応力を有しない。
【0029】これらの強化手段は、一般に、引き抜き法
によって製造される。このタイプのシート及びこのタイ
プのスチールを強化手段として用いるためには、本発明
の重量制限を満たし、さらに要求される曲げ強度及びね
じり強度を有するボンネットを得ることができる形状を
選択することが必要である。
【0030】この目的のために、慣用のモデル化手法を
用いる。実施例1〜実施例3は、これらの強化手段とし
ての非常に異なる形状を示す。実施例3は、非常に慣用
的な「フレームタイプ」形状であるが、実施例1及び実
施例2は、新規な形状を説明する。
【0031】次に、強化手段及びシェルは、接着結合や
クリンプ又はリベット止めなどの慣用の手法によって、
一緒に結合される。以下、実施例を用いて本発明を説明
する。
【0032】
【実施例1】この実施例の目的は、本発明の第1実施形
態を説明することである。ここで、ボンネットの寸法
は、1375mm×1360mmの矩形(面積1.5m
2)である。
【0033】図1を参照すれば、ボンネットは、積層複
合シート製のシェル1と、強化手段としてのV字形支え
部材2と、を備える。このボンネットは、シェルの外殻
に沿ってさえも他の支え部材を有していない。
【0034】V字形支え部材2は、強化されるべきシェ
ルの一方の縁から他方の縁まで延在する。この場合、シ
ェルの前部が、V字の基部に対応し、シェルの後縁の各
端部が、V字の一方の端部に対応する。
【0035】この支え部材2のV字形は、ヒンジ及びボ
ンネットを閉鎖するための手段を取りつける場合には、
特に有利である。なぜなら、ヒンジはシェルの同じ縁に
沿って、V字の各端部に取りつけられ、閉鎖手段はシェ
ルの反対側の縁の中央部においてV字の基部に取りつけ
られるからである。
【0036】支え部材2は、全体の形状が断面U字形
で、最大高さが0.25mm、平均幅が30mmとなる
ように引き延ばされた0.8mm厚みのスチールシート
から作られる。
【0037】シェル1として用いられる積層複合シート
は、それぞれ0.25mm厚みのスチールシートから作
られた2枚の面と、1.5mmの均一な厚みを有するポ
リプロピレンベースのコアと、を含む。
【0038】シェルの縁は、拡幅(フランジ化)され又
はクリンプ(圧着)される。フランジ化された縁の場合
には、縁の高さは15mmよりも高く、約23mmであ
る。ヒンジ及び閉鎖手段などのアクセサリを除外する
と、このボンネットの総量は、9.6kgであり、シェ
ルが7.9kg、シェルの強化手段が1.8kgであ
る。強化手段の重量は、アクセサリを除くボンネットの
重量の20%よりも軽い。慣用の匹敵する機械的特性の
ボンネット(シェルはスチールシート製であり、支え部
材はライニングの形態である)と比較すると、重量は3
5%以上軽量化されている。なぜなら、シェルの面及び
支え部材はスチールから作られていて、ボンネットは廉
価に維持されているからである。
【0039】次に、得られる機械的特性は以下の通りで
ある。 ねじりに関して:3コーナーで水平方向に保持されてい
るボンネットでは、「標準」ねじり負荷は、保持されて
いないコーナーに100Nの垂直方向力を加えることに
よって、与えられる。このコーナーの変位量は、約20
mmであることが観察されたので、ねじり剛性は約5N
/mmである。
【0040】曲げに関して:4コーナーで安定な態様で
水平方向に保持されているボンネットで、「標準」曲げ
負荷は、ボンネットの2コーナーの間に110Nの垂直
方向力を加えることによって与えられる。曲げ形態がい
かなるものであっても、観察された変位量は2mmより
も小さいので、曲げ剛性は55N/mmよりも大きい。
【0041】
【実施例2】この実施例の目的は、本発明の第2の実施
形態を説明することである。ここで、ボンネットの寸法
は、670mm×1520mmである。
【0042】図2を参照すれば、ボンネットは、積層複
合シート製のシェル1’と、ボンネットの最大寸法に対
応してシェルの互いに反対側の2つの縁に沿って付与さ
れた2個の横断方向強化材3,3’と、を備える。この
ボンネットは、他の支え部材を有していない。
【0043】横断方向強化材3,3’は、最大深さが2
0mmまで引き延ばされた0.6mm厚みのスチールシ
ートから作られている。シェル1’として用いられる積
層複合シートは、それぞれが0.25mmの厚みを有す
るスチールシート製の2枚の面と、1mmの均一な厚み
を有するポリプロピレンベースのコアと、を備える。
【0044】シェルの縁は、拡幅(フランジ化)され又
はクリンプ(圧着)される。フランジ化された縁の場
合、縁の高さは、15mmよりも大きく、約18mmで
ある。支え部材及びシェルは、以下のように組み立てら
れる。
【0045】封止用マスチックや接着剤を用いて、強化
材3,3’の外縁4,4’をシェル1’の前縁及び後縁
上に引き寄せて重ね合わせる。強化材の内縁5,5’は
溝を有するので、シェル1’に強化材を接合させるため
に、この溝に接着剤を塗布する。
【0046】強化材3,3’の各端部6,7;6’、
7’において、これらの端部のフランジ化された縁とシ
ェル1’のフランジ化された縁との間に、リベットを取
りつける。
【0047】これらの結合手段の組み合わせは、ボンネ
ットの機械的特性を有利に改良する。ボンネットを閉鎖
する手段並びに適宜のストッパが、前方横断方向強化材
3に取りつけられる。
【0048】ボンネットのヒンジ強化材は、後方横断方
向強化材3’に取りつけられる。ヒンジ強化材、閉鎖手
段及びストッパなどのアクセサリを除外して、このボン
ネットの総量は、7.96kgであり、シェルは4.8
7kg、シェルを強化する手段は3.09kgである。
強化手段の重量は、アクセサリを除くボンネットの重量
の40%よりも軽い。匹敵する機械特性の慣用のボンネ
ット(シェルはスチールシートからなり、支え部材はラ
イニングの形態である)と比較すると、重量は30%軽
量化されている。なぜなら、シェルの面及び支え部材は
スチール製であり、ボンネットは廉価に維持されている
からである。
【0049】得られた機械特性は以下の通りである。 ねじれに関して:3コーナーで水平方向に保持されてい
るボンネットで、「標準」ねじれ負荷は、保持されてい
ないコーナーに100Nの垂直方向力を加えることによ
って、与えられる。保持されていないコーナーは、14
mmの変位を受けるので、ねじれ剛性は5N/mmより
も大きい。
【0050】曲げに関して:4コーナーで安定した態様
で水平方向に保持されているボンネットで、「標準」曲
げ負荷は、ボンネットの2コーナーの間に110Nの垂
直方向力を加えることによって与えられる。いかなる曲
げ形状であっても、観察された変位は、2mmよりも小
さいので、曲げ剛性は55N/mmよりも大きい。
【0051】
【実施例3】この実施例の目的は、本発明の第3のより
慣用的な実施形態を説明することにある。ここで、ボン
ネットの寸法は、670mm×1520mmである。
【0052】図3を参照すれば、ボンネットは、積層複
合シート製のシェル1”と、シェルの周縁の周りに付与
されたフレーム形状の強化材8と、を備える。このボン
ネットは他の支え部材を有していない。
【0053】このフレームは、最大深さ25mmまで引
き延ばされた0.6mm厚みのスチールシートから作ら
れる。シェル1”として用いられる積層複合シートは、
それぞれが0.25mm厚みのスチールシート製の2枚
の面と、1mmの均一な厚みを有するポリエステルベー
スのコアと、を備える。
【0054】シェルの縁は、フランジ化される側方の縁
を除いて、クリンプ(圧着)される。フランジ化された
縁の高さは、15mmよりも高く、約18mmである。
支えフレーム及びシェルは、以下のように、一緒に接合
される。
【0055】接着剤及び封止用マスチックを用いて、強
化材8の外縁9,9’をシェル1”の前縁及び後縁上に
クリンプ(圧着)する。強化材8の内縁10,10’は
溝を有するので、溝はシェル1”に接着剤によっては結
合されない。こうして、ボンネットのシェル1”をマー
キングするリスクを有利に排除することができる。ボン
ネットのこれら2つの構成要素の間の振動によって生じ
る異質のノイズを避けるため、強化材及びシェルの間
に、可撓性材料のシートを挿入することが好ましい。こ
の振動緩衝シートは、強化材に有利に結合することがで
きる。
【0056】強化材8の各端部において、これらの端部
のフランジ化された縁とシェル1”のフランジ化された
縁との間に、リベットを取りつける。これらの結合手段
の組み合わせは、ボンネットの機械特性を有利に改良す
る。
【0057】ボンネットを閉鎖する手段並びにボンネッ
トのすべてのストッパ及びヒンジ強化材は、強化材8に
取りつけられる。アクセサリを除外して、このボンネッ
トの総量は、8.1kgであり、シェルは4.87kg
であり、シェルを強化する手段は3.23kgである。
強化手段の重量は、アクセサリを除くシェルの重量の4
0%よりも軽い。匹敵する機械特性の慣用のボンネット
(スチールシートからなるシェルと、ライニングの形態
である支え部材)と比較すると、重量は28%ほど軽量
化されている。なぜなら、シェルの面及び支え部材はス
チール製であり、ボンネットは廉価だからである。
【0058】得られた機械特性は、以下の通りである。 ねじれに関して:3コーナーで水平方向に保持されてい
るボンネットで、「標準」ねじれ負荷は、保持されてい
ないコーナーに100Nの垂直方向力を加えることによ
って与えられる。保持されていないコーナーは、8mm
の変位を生じる。よって、ねじれ剛性は、5N/mmよ
りも大きい。
【0059】曲げに関して:4コーナーで安定な態様で
水平方向に保持されているボンネットで、「標準」曲げ
負荷は、ボンネットの2コーナーの間に110Nの垂直
方向力を加えることによって与えられる。観察された変
位は、2mmよりも小さい。よって、曲げ剛性は55N
/mmよりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、V字形支え部材を有する本発明の第1
の実施形態を示す拡大斜視図である。
【図2】図2は、2本の独立の長手方向支え部材を有す
る本発明の第2の実施形態を示す底面図である。
【図3】図3は、慣用のフレーム形状支え部材を有する
本発明の第3の実施形態を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
1,1’、1”:シェル 2,3,3’、8:内部強化手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599003084 Immeuble “La Pacifi c”,La Defense 7,11−13 Cours Valmy,92800 PU TEAUX,France (72)発明者 フランシス・シュミット フランス国 60250 アンサック,リュ ー・ヴァル 541 (72)発明者 オリヴィエ・ブラン フランス国 93120 ラ・クールヌーヴ, リュー・ヴィラ・デ・イリース 30 (72)発明者 パスカル・デプレ フランス国 57000 メッツ,リュー・ガ ブリエル・ピエルネ 22

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部シェル(1;1’;1”)と上記外
    部シェルに締結されている内部強化手段(2;3,
    3’;8)とを備え、5N/mm以上のねじれ強さ及び
    55N/mmよりも大きい曲げ強さを有する自動車ボン
    ネットであって、 上記外部シェルは、スチールシート製の2枚の外面と、
    ポリマー材料製の均一な厚さのコアと、を備える積層複
    合シートからなり、 上記内部強化手段の重量は、上記外部シェル及び上記内
    部強化手段の総重量の40%よりも軽い、ことを特徴と
    する自動車ボンネット。
  2. 【請求項2】 請求項1の自動車ボンネットであって、
    前記コアの厚さは、0.8mm以上であることを特徴と
    する自動車ボンネット。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2の自動車ボンネッ
    トであって、前記外面の厚さは、0.25mm以下であ
    ることを特徴とする自動車ボンネット。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1の自動
    車ボンネットであって、前記内部強化手段(2;3,
    3’;8)の重量は、前記外部シェル及び前記内部強化
    手段の総重量の20%よりも軽いことを特徴とする自動
    車ボンネット。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれか1の自動
    車ボンネットであって、前記内部強化手段は、少なくと
    も前記外部シェル(1)の一方の縁から他方の縁まで延
    在するV字形支え部材(2)からなることを特徴とする
    自動車ボンネット。
  6. 【請求項6】 請求項5の自動車ボンネットであって、
    前記V字形支え部材(2)のV字の端部に取りつけられ
    ているヒンジと、上記V字の基部に取りつけられている
    閉鎖部材と、を含むことを特徴とする自動車ボンネッ
    ト。
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項4のいずれか1の自動
    車ボンネットであって、前記内部強化手段は、少なくと
    も、自動車ボンネットの最大寸法に対応する前記外部シ
    ェル(1’)の2個の両側の縁に沿って付与されている
    2個の独立した横断方向の強化材(3,3’)からなる
    ことを特徴とする自動車ボンネット。
  8. 【請求項8】 請求項7の自動車ボンネットであって、
    前記強化材(3,3’)及び前記外部シェル(1’)
    は、クリンプにより及び接着結合によって、一緒に締結
    されていることを特徴とする自動車ボンネット。
  9. 【請求項9】 請求項7又は請求項8の自動車ボンネッ
    トであって、前記横断方向強化材(3,3’)の端部
    (6,7,6’、7’)は、フランジ縁を有し、上記フ
    ランジ縁は、前記外部シェル(1’)の対応するフラン
    ジ縁に対してリベットによって締結されていることを特
    徴とする自動車ボンネット。
  10. 【請求項10】 請求項1〜請求項4のいずれか1の自
    動車ボンネットであって、前記内部強化手段は、少なく
    とも、前記外部シェル(1”)の4個の縁に沿って付与
    されている周縁フレーム(8)からなることを特徴とす
    る自動車ボンネット。
  11. 【請求項11】 請求項10の自動シャボンネットであ
    って、前記周縁フレーム(8)及び前記外部シェル
    (1”)は、上記周縁フレーム(8)の内縁(10,1
    0’)に沿って、クリンプにより、接着結合なしに、一
    緒に締結されることを特徴とする自動車ボンネット。
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