JP2004521001A - 自動車用ルーフフレーム構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、前部、後部（９）および２つの側部ルーフフレーム（１０）、およびハッチバックヒンジ（２４、４４）と少なくとも１つのガス圧スプリング（２１、２２、４７）とを備えた、自動車後部ハッチバックドア用支持装置を具備し、それによって少なくとも側部ルーフフレーム（１０）が内部シェル（１２）と、それに接続された外部シェル（１１）とを具備し、内部シェル（１２）と外部シェル（１１）との間にキャビティを形成する、自動車用ルーフフレーム構造（８）に関する。本発明によれば、可能な限り少ない製造公差で場所を取らない簡単な方法で製造でき、ここではそれほど大きな密封要件も不要であり、それによって側部ルーフフレームの後部端領域は、キャビティを包囲し、ヒンジ（２４、４４、５０）および／またはガス圧スプリング（２１、２２、４７）が内部に配置される、ハウジングを形成する、一体成形の周囲密封中空成形体（１４、３６、５１）として具化される、剛性を増したルーフフレーム構造が開示される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のルーフフレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車、特に、いわゆるステーションワゴンでは、ルーフフレームは、接合されて内部シェルおよび外部シェルを形成する多数の個々の板金プレス部品を具備し、これらのシェルは、それらの部品が、接合され、特に溶接されて、形成される中空空間を有する中空成形体を形成する。上方に旋回できるテールゲート用の支持装置は、一端で後部ルーフフレームに締結されるヒンジによって形成される。加えて、テールゲートも、一端で車体の後部ポストに結合され、他端でテールゲートに直に結合されるガス充填スプリングによって支持される。未仕上げ状態で後部に開いている特に側部ルーフフレームの端部領域における車体の防水性を確保するために、これらのシェルは、フランジ領域において外側に対し複雑且つ慎重に密封されなければならず、これには環境に不適合なシーリング剤がしばしば必要となる。さらに、製造される中空成形体断面を十分に増加させないで比較的大きな構造的空間を必要とするので、必要な溶接フランジにより、提供されるべき構造的空間に関して不都合が生じる。さらに、ねじれによって影響を受けるマルチパートの特性や溶接接合部は、後部ルーフフレームへの接続に対して、構造の密封性をも阻害する製造公差に関する問題を誘発し、ルーフフレーム構造を整列させるのが困難となる。
【０００３】
さらに、ルーフフレーム構造は特許文献１で開示されており、ルーフフレームの全体の設計は、特に議論されないが、フラップ開口部の上部コーナの後部端に中空空間を有し、前記中空空間は、後部ポストの板金、ルーフフレームの板金、およびルーフそれ自体によって形成される。自動車のテールゲート用の支持装置は、この中空空間内で保持され、垂直方向旋回可能に締結されるガス充填圧縮スプリングは、テールゲートヒンジに蝶番で動くように接続される。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第２７ ４４ ９２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡単且つ空間を取らないように、可能な限り少ない製造公差で製造され、防水対策に比較的大きな出費を伴わない、剛性を増したルーフフレーム構造を提供する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の特徴に従い本発明によって達成される。
【０００７】
未仕上げ状態で後部に開いている、側部ルーフフレームの後部端領域が一体成形の周囲を閉じた中空成形体を有するおかげで、フレームの剛性が、シェル型構造と比べて特に簡単に高められ、これは、エネルギー吸収効果のため、特に側突時や、自動車が転倒した場合に著しく有利なものとなる。溶接フランジは、もはや製造に不可欠なものではなく、防水対策を考えるともはや重要ではない。ギャップや溶接フランジが存在しないと、本発明による中空成形体は、いかなる防水問題も起こさないことを意味し、製造を、マルチパートシェル型構造における場合よりも実質的に少ない公差で行うことができるようになる。この筒状形態のため非常に大きな剛性が得られるので、構造的空間および重量を減らせる壁の厚みの低減を僅かな剛性の低下でできる。占有空間の節減およびそれを収容する保護性に関して好都合に、中空成形体は、ヒンジおよび／またはガス充填圧縮ばねが取り付けられる受容ハウジングを有する。ブランク（ｂｌａｎｋ）として、中空成形体は、例えば、押出輪郭または引抜き管であるか、または鋼片から切断され、続いて折り曲げまたはロール曲げ作業後に長手方向シーム部で溶接されても良い。
【０００８】
請求項２による有利な展開において、中空成形体はルーフフレームの中空空間内に保持される。シェル型構造の場合は必ず側部ルーフフレームの全長にわたって延びるが、その結果、後部端領域は、保持された中空成形体に関し、フレームに特別の安定性および剛性を与える板金の二重の重なりとなる。中空成形体は、後部からシェルの溶接アセンブリ内にほとんど遊びも無く押し込まれ、次いで接合または溶接による、機械的に適当な方法で溶接アセンブリに接続されるか、または側部ルーフフレームの後部端領域のシェルによって緊密に収容され、クランプ作用を達成し、次いで、前記シェルが互いに溶接される。
【０００９】
本発明の他の有利な改良は、従属請求項からも理解されるが、図で示された多くの典型的実施形態を参照して本発明を以下詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、Ａピラー３、Ｂピラー４、Ｃピラー５およびＤピラー６を備えた側壁２、ルーフ７、ならびにルーフフレーム構造８を具備する自動車の本体シェル１の一部を例示する。ルーフフレーム構造８は、前部ルーフフレーム（図示せず）、後部ルーフフレーム９、および２つの側部ルーフフレーム１０（その右手の方はある程度までしか図示せず）を含む。側部ルーフフレーム１０は、その一部が、ピラー３〜６の上部閉領域によって、および閉領域の接続ウエブによって少なくとも部分的に形成される外部シェル１１によって、および溶接によって外部シェル１１とルーフ７とに接続され、フレーム１０を頑丈にする中空空間を囲む内部シェル１２によって形成される。
【００１１】
周囲を閉じた中空成形体１４は、後部端領域１３として自動車後部に向かう側部ルーフフレーム１０のこのように形成されたシェル構造に隣接し、前記中空成形体は、その内部空間１５によって、側部ルーフフレーム１０の中空空間を延ばす。中空成形体１４は、一方で、外部シェル１１上にあり、他方で、その前部端において内部シェル１２のクランプリム１６によって囲まれ、前記リムは自動車の後部に向かって突出している。これによって、側突の際に、本体シェルの他の構造体への特に望ましい力の誘導が達成される。この包囲体では、中空成形体１４は、外部シェル１１およびクランプリム１６にさらに溶接または接合されても良い。このタイプの中空成形体１４がシェル構造体の代わりに使用される場合、任意の溶接フランジが簡単に不必要に提供されるので、側部ルーフフレーム１０はより小さな構造的空間をそこに占有することになるか、あるいは構造的空間が使用される場合、フレーム１０の断面は、溶接フランジによって占有された構造的空間に従って増加し、その剛性が、より大きな中空断面のおかげで著しくより高くなる。溶接フランジが省かれるので、ルーフフレームの重量を減少させることがここでも強調されるべきである。さらに、シェル型構造の複雑な溶接作業が、側部ルーフフレーム１０の後部端領域１３の製造にもはや不要となる。さらに、ルーフフレーム構造の組立用の多数の部品は、端部領域１３のシェルが単一部品、すなわち中空成形体１４と置き換えられるので有利に低減される。
【００１２】
シェル型構造で形成される後部ルーフフレーム９は、中空成形体１４の端部側に取り付けられる。中空成形体１４は、筒状ブランクから製造され、そのブランクは、円形断面からほぼ長方形断面に締め付けられ、内部高圧成形型内で締め付けられた後に設置される。さらに、締め付けが投入操作によって経済的なプロセスで行われても良いこの型では、流体内部高圧は内部空間１５内に生成され、中空成形体１４を膨張させ、型の彫り込みの曲線に正確に従うようにそれ自体を位置決めさせる。深絞り部品の実質的な無スプリングバック特性および内部高圧によって成形された部品の高精度成形のおかげで、側部ルーフフレーム１０の後部端領域１３の実質的に無公差の構造が、確実に且つそれを継続して再生できるように得られ、その結果、先の議論の密封問題が特に巧く改善される。有利な方法では、内部高圧成形プロセス中、実質的に任意の所望形状の締め付け表面１７は、それを後部ルーフフレーム９に、およびその構造体が、図２で見られるように、中空成形体１４と隣接する、側部ルーフフレーム１０のシェル構造体に取り付ける目的で、中空成形体１４の要求通りに比較的簡単に成形される。さらに、成形プロセスに続いて、締結および／または設置穴１８が、経済的に、および型内で一体化される打ち抜きパンチによって既存の内部高圧で型内で簡単に製造される。
【００１３】
図２による中空成形体１４の一変形例において、前記中空成形体は、その後部端１９において、周囲に隆起２０を有し、後部ルーフフレーム９に面する前記隆起は、内部高圧成形プロセスによって形成され、後部ルーフフレーム９の輪郭を締結するための本質的に平面の締結表面１７を支持する。ガス充填圧縮ばね２１および２２、自動車のテールゲートと関係なく旋回または傾斜されるリヤウインドウに接続されるリヤウインドウヒンジ２３、およびテールゲートヒンジ２４は、スプリングホルダを形成する中空成形体１４の内部空間１５内に配置される。ガス充填圧縮ばね２１および２２、およびヒンジ２３および２４は、取り付け易い小型の空間を取らない構造のユニットを形成し、個々の構造構成要素は支持ブロック２５で保持される。ガス充填圧縮ばね２１および２２は、それらが垂直方向にのみ旋回され、下方に向くヒンジレバー２７に結合されるようにヒンジから遠い方のそれらの端部２６で支持ブロック２５に締結される。つめ状ヒンジ２３および２４は、下部ヒンジつめ２８によって上方に突出する支持ブロック２９に横方向に取り付けられ、旋回できるようにそこに搭載される。支持ブロック２９は、ストリップ状に延び、例えば、溶接または接合によるか、または機械的に、特定のネジで構成要素を締結することによって、フロントおよびバックフット３０、３１で中空成形体１４の底部３２に固定される支持ブロック２５に一体的に接続される。この予備組立構造ユニットは、中空成形体１４内に容易に導入され、所望軸方向位置に配置される。締結または設置は、中空成形体１４の周囲に形成される前記設置穴１８を介してある時点で行われる。密封プレート３４は、それが側部ルーフフレーム１０のシェル構造体に接続される領域内に水分が侵入するのを防止するために、前部端３３において中空成形体１４に溶接され、接合される。密封プレート３４は、供給ケーブルストランド、および／または可撓管（ここでは図示せず）が突出し、ゴムシールによって、設置開口部１８のように、同様に最後に閉じられる開口部３５を有する。
【００１４】
個別の支持ブロックが共通支持ブロック２５の代わりに各ガス充填圧縮ばね２１および２２に割り当てられることもさらに考えられる。さらに、ガス充填圧縮ばね２１および２２は、必ずしもヒンジに結合されなければならないことはなく、むしろテールゲートおよびリヤウインドウのそれぞれに移動可能に直に取り付けることができる。
【００１５】
このように中空成形体１４の一変形例が図３に示される。そこでの中空成形体３６は、接続技術に関して好ましいように、後部ルーフフレーム９上の自動車後部の近くのその後部端３７に、その中空成形体が好ましくは同じように内部高圧成形によって形成される後部ルーフフレーム９の中空成形体３９がその対面端部４０によって係合するノッチ３８を有し、ノッチ３８の縁部４１は中空成形体３９によって包囲される。この目的で、中空成形体３９は端部側で上に曲げられるので、溶接フランジのように領域４２は、中空成形体の端部の全周囲に形成され、ノッチ縁部４１を包囲するとき、扱い易くなるように、２つの中空成形体３６および３９が溶接、好ましくはスポット溶接される重複ゾーン４３を提供できる。確実な密封のため、中空成形体３６および３９はまたそこで接合され、接合プロセスは溶接後に行われる。接着剤は、中空成形体３６を囲み、もうすでに溶接されている中空成形体３９の端部の直ぐ隣の中空成形体３６に塗布された後、尚も液状である接着剤が中空成形体３６および３９の間の接合ギャップでの毛細管効果によって重複ゾーン４３内の広範囲に渡って覆われ、次ぎに硬化する。ノッチ３８による中空成形体３６の剛性の弱化が、後部ルーフフレーム９の中空成形体３９への、記載した直角の取付方法によりこの時点における剛性に対して単に補正されるだけではない。加えて、側突の場合のような、外部から作用する力が、後部ルーフフレーム９内に広範囲にわたって導入されることで他のルーフフレームに非常に容易に移されるので、高耐衝突性を達成できる。
【００１６】
図４において、中空成形体３９は、後部に少なくとも部分的に開口しており、この関連において、水平に走るスロット５７を示す。中空成形体の後部端側４６の内部４５にネジ止めにより中空成形体３９に締結されるテールゲートヒンジ４４は、スロット５７を通って側部に延びる。ヒンジから独立して動作するたった一本のガス充填圧縮ばね４７、およびここでは詳しく例示しない支持ブロック上に搭載されたモータ駆動式液圧シリンダ４８は、中空成形体３６内に配置され、一方で、自動的に、他方で、制御されてレバーアーム４９を介してテールゲートを支持するように使用される。この場合、液圧シリンダ４８が、ガス充填圧縮ばね４７と完全に置き換えられても良い。ガス充填圧縮ばねとヒンジとの分離により、ルーフフレーム構造、特に側部ルーフフレームをより細い構造にできる。テールゲートが乗員室からロック解除された後、液圧シリンダ４８が使用されて、万が一フラップが突然跳ねて開いた場合に怪我をする危険性もなく、制御された状態でテールゲートを旋回させる。
【００１７】
図５および６によるさらに短縮した変形例において、テールゲートヒンジ５０は中空成形体５１内に一端で取り付けられる。ヒンジ５０は、その一部が、中空成形体５１に隣接する側部ルーフフレーム１０のシェル構造体内に配置されるガス充填圧縮ばねに結合される。中空成形体５１は、ニー形状に曲げられ、次ぎに多角形断面構造体に、好ましくは内部高圧成形型内で締め付けられ、最後にプロセス中に生じるシンクマークを除去するため、および所望の無公差外部凹凸を得るために彫り込みに従う流体内部高圧によって膨張させられる。それは、成形変形を達成するために、中間焼鈍によって中断される多数のステップで膨張させることも可能である。複数の開口部５３および５４は、ニー領域５２内に切り抜かれ、それらの２つの開口部５３（図６）はヒンジ５０の締結用に使用される。開口部５４を通して、ヒンジ５０は、ガス充填圧縮ばねのピストンロッドに接続され、そのピストンロッドは前記開口部を通って突出し、その後その開口部５４はゴムキャップで密封される。中空成形体５１の一端５５は、その自然の管開口部のおかげで簡単に後部ルーフフレーム９への正確な取付が確保されるが、端部５６は、締結されるべきシールに課せられる公差条件を満たすためにレーザによる三次元トリムが最後に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】側部および後部ルーフフレーム、および自動車の側壁の一部が側部ドアおよび側部ウインドウを直接囲む、本発明によるルーフフレーム構造の一部を斜視図で示す。
【図２】図１の本発明によるフレーム構造の中空成形体を、中空成形体に締結されたヒンジおよびガス充填スプリングと共に、斜視断面図で示す。
【図３】ガススプリングおよびヒンジ無しで後部ルーフフレームの中空成形体と共に組み立てられた図１のフレーム構造の中空成形体を、斜視断面図で示す。
【図４】ガス充填スプリングを備え、ヒンジを包含する後部ルーフフレームの中空成形体と共に組み立てられた図１のフレーム構造の中空成形体を、斜視断面図で示す。
【図５】締結されたテールゲートヒンジを備え、ガス充填スプリング無しでニー形状のフレーム構造の側部ルーフフレームの本発明による中空成形体を、斜視図で示す。
【図６】図５の中空成形体を、背面図で示す。

Claims (15)

1. 前部、後部（９）および２つの側部ルーフフレーム（１０）を有し、テールゲートヒンジ（２４、４４）と少なくとも１つのガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）とを具備する自動車のテールゲート用の支持装置を有する自動車用のルーフフレーム構造（８）であって、少なくとも前記側部ルーフフレーム（１０）は内部シェル（１２）と該内部シェル（１２）に接続された外部シェル（１１）を収容し、中空空間は前記内部シェル（１２）と前記外部シェル（１１）の間に形成され、前記側部ルーフフレーム（１０）の後部端領域（１３）は、そこで前記中空空間を包囲し、受容ハウジングを形成し、内部に前記ヒンジ（２４、４４、５０）および／または前記ガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）が据え付けられる一体成形の周囲を閉じた中空成形体（１４、３６、５１）を有することを特徴とする、ルーフフレーム構造（８）。
2. 前記中空成形体（１４、３６、５１）は前記側部ルーフフレーム（１０）の中空空間内に保持されることを特徴とする、請求項１に記載のルーフフレーム構造。
3. 前記中空成形体（１４、３６、５１）は前記後部端領域（１３）として前記側部ルーフフレーム（１０）のシェル構造体に隣接し、前記後部端領域（１３）の中空空間は前記中空成形体（１４、３６、５１）の内部空間（１５）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載のルーフフレーム構造。
4. 前記中空成形体（１４、３６、５１）は前記内部シェル（１２）および前記外部シェル（１１）のクランプリム（１６）によって囲まれ、前記リムは自動車後部に向かって突出していることを特徴とする、請求項３に記載のルーフフレーム構造。
5. 前記中空成形体（１４、３６、５１）は内部高圧によって部分成形されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
6. 前記テールゲートヒンジ（２４、４４、５０）は、前記中空成形体（１４、３６、５１）内の端部に取り付けられ、前記中空成形体（１４、３６、５１）に隣接する前記側部ルーフフレーム（１０）のシェル構造体内に配置されるガス充填圧縮ばね（２２、４７）に結合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
7. 前記中空成形体（５１）はニー形状に曲げられ、開口部（５４）は、ニー領域（５２）内に形成され、それを通して前記ガス充填圧縮ばね（２２、４７）が、開口部（５４）を通過して突出するピストンロッドによって前記ヒンジ（２４、４４、５０）に接続されることを特徴とする、請求項６に記載のルーフフレーム構造。
8. 前記ガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）および前記テールゲートヒンジ（２２、４４、５０）の両方が、前記中空成形体（１４、３６、５１）内に配置され、前記ガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）は前記ヒンジの一端（２７）に結合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
9. 前記ガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）および前記ヒンジ（２４、４４、５０）は、支持ブロック（２５）上で保持される構造的ユニットを形成し、前記ガス充填圧縮ばね（２１、２２、４７）は、前記ヒンジが垂直方向のみに旋回されるように該ヒンジから遠い方のその端部（２６）によって前記支持ブロック（２５）に締結され、前記ヒンジ（２４、４４、５０）は前記支持ブロック（２５）上に一端で枢着され、前記支持ブロック（２５）は前記側部ルーフフレーム（１０）に固定されることを特徴とする、請求項８に記載のルーフフレーム構造。
10. さらなるガス充填圧縮ばね（２１）は、前記側部ルーフフレーム（１０）の前記中空成形体（１４、３６、５１）内に追加的に配置され、自動車の前記テールゲート内に枢着されるかまたは傾斜可能に取り付けられるリヤウインドウを支持することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
11. さらなるガス充填圧縮ばね（２１）は、前記テールゲートヒンジ（２４）とは別個のリヤウインドウヒンジ（２３）に結合されることを特徴とする、請求項１０に記載のルーフフレーム構造。
12. 前記後部ルーフフレーム（９）の中空成形体（３９）は、前記側部ルーフフレーム（１０）の前記中空成形体（１４、３６、５１）に接続され、前記中空成形体（３９）は後部が少なくとも部分的に開いており、前記テールゲートヒンジ（４４）はその中に配置され、前記ガス充填圧縮ばね（４７）は、それが前記ヒンジ（４４）から独立して動作するように前記中空成形体（１４、３６、５１）内に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
13. 前記支持装置は、前記ガス充填圧縮ばね（２２、４７）の代わりにモータ駆動液圧シリンダ（４８）を収容することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
14. 前記中空成形体（１４）は、その後部端（１９）において、前記後部ルーフフレーム（９）に向く隆起（２０）を有し、前記後部ルーフフレーム（９）に締結する略平面の締結表面（１７）を有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。
15. 前記側部ルーフフレーム（１０）の周囲を閉じた前記中空成形体（３６）は、その後部端（３７）において、ノッチ（３８）を有し、該ノッチ(３８)の縁部（４１）は、前記後部ルーフフレーム（９）の前記中空成形体（３９）によって包囲され、そこで該中空成形体（３９）に溶接されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のルーフフレーム構造。