JP2005522374A - 自動車構造体の製造方法及び同方法により製造された自動車構造体 - Google Patents

Abstract

図１を参照し、本発明は、自動車構造体の製造方法であって、それぞれが少なくとも１つのソケット１４を有する複数の鋳造部材１０を金型に形成し、複数の金属レール１２，１３を形成し、金属レール１２，１３を鋳造部材１０のソケットに固定して、自動車構造体を構成する製造方法を提供する。本発明は、さらに、複数の異なる自動車構造体の製造方法であって、第１の複数の金属レールを、第１の複数の鋳造部材のソケットに固定して第１のタイプの自動車構造体を形成し、第２の複数の金属レールを、第２の複数の鋳造部材のソケットに固定して第２のタイプの自動車構造体を形成する方法を提供する。本発明は、さらに、前記方法によって製造された自動車構造体に関する。

Description

本発明は、自動車構造体の製造方法及び該方法により製造された構造体を備える自動車に関する。

自動車の構造体、例えばローリングシャーシやシャーシタブ及び他のタイプのプラットフォームを製造するための従来の方法では、プラットフォームのバリエーションを作ることは非常に難しい。共通のプラットフォームを異なる自動車で共有することはできるが、そのプラットフォーム自体の形状及び構成は固定されている。これは自動車の大量生産のニーズには適するが、既知の方法は、柔軟性に欠けるために少量生産には理想的といえない。

欧州特許出願公開第０１４６７１６号明細書 米国特許第６２９３６１８号明細書 米国特許第６１９３２７３号明細書

本発明は、第１の態様において、自動車構造体の製造方法であって、それぞれが少なくとも１つのソケットを有する複数の鋳造部材を金型に形成し、複数の金属レールを形成し、前記鋳造部材のソケットに金属レールを固定し、自動車構造体を構成する製造方法を提供する。

本発明は、第２の態様において、複数の異なる自動車構造体の製造方法であって、それぞれが少なくとも１つのソケットを有する複数の同一鋳造部材を金型に形成し、第１の選択された断面を有する第１の長さの金属を形成し、第１の長さの金属を、それぞれが同じ第１のサイドレール長さを有する、自動車用の第１の複数のサイドレールに切断し、第１の長さの金属を、それぞれが第１のサイドレール長さとは異なる同一の第２サイドレール長さを有する自動車用の第２の複数のサイドレールに切断し、第１の複数の金属レールを、第１の複数の鋳造部材のソケットに固定して、第１のタイプの自動車構造体を形成し、第２の複数の金属レールを、第２の複数の鋳造部材のソケットに固定して、第２のタイプの自動車構造体を形成する製造方法を提供する。

まず、図１を参照すると、鋳造部材１０には、車の前部バルクヘッド（隔壁）（横断レール１１Ａと、横方向に延設される支持構造１１Ｂとを含む）と、サイドレール１２及びサイドレール１３とが接合されている。横断レール１１Ａ及びサイドレール１２，１３は、通常はアルミニウム合金の押出し材である。サイドレール１２は、第１バルクヘッドの後方に延び、鋳造部材１０を別の同様の鋳造部材（図示せず）に接合する。この別の鋳造部材には、後部バルクヘッド（図示されないが、前部バルクヘッド１１Ａ及び１１Ｂと同様である）が取り付けられている。サイドレール１３は、第１バルクヘッドの前方に延び、エンジン（フロントエンジン車の場合）、車の衝撃吸収構造体（図示せず）、及び車のフロントサスペンションアセンブリの１つ（図示せず）に対する支持構造となる。サイドレール１２，１３及び横断レール１１Ａはいずれも鋳造部材１０に結合されている。

図２には、鋳造部材１０の一部が詳細に示されている。鋳造部材１０は、その一体的な特徴部として、ソケット１４を有する。ソケット１４は、２つの互いに垂直な方向に開口し、互いに間隔を有する一対の平行な平坦表面１５及び１６を有する。サイドレール１２は箱断面押出材（図３参照）であり、その前端部が、間隔を有する平行な１対の平坦表面１７及び１８が形成されるような角度で切断されている。平坦表面１８は、押出材の切断前には、もともとその箱断面押出材の内部表面であった表面の一部から形成されている。

平坦表面１７及び１８は、開口ソケット１４の平坦表面１５及び１６にそれぞれ接着される。その結果である接合部が図４に示されている。この接合部を覆ってカバー(図示せず)が固定され、一方向においてソケットを閉じる。

鋳造部材３０の第２実施形態を図５及び図６に示す。鋳造部材３０は、鋳造部材１０に比べると簡素化されている。鋳造部材３０は、不可欠な特徴部として、互いに垂直な２方向に開口したソケット部３１を有する。ソケット部３１は、サイドレールのソケット部３１に対する接着が容易になるように平坦な表面を有する。鋳造部材３０のその他の部分は、表面リブを有し、良好な強度を提供する。フランジ３２が、上端部及び前端部の周囲から延設されている。図５に明確に示されるように、鋳造部材の直後に続く鋳造部材３０のソケット部３１は、段階的な高さの特徴部を備える。すなわち、ソケット部３１の、後方端部に最も近い部分は第１の高さｈ₁を有し、この後方端部から内側部分は第２の高さｈ₂を有する。この特徴部は、鋳造部材にある程度の柔軟性を与えるべく構成されている。第１の車の設計者が第１の水平部材（sill）高さｈ₁を有するサイドレールを選択する一方で、第２の車にはより大きい水平部材高さｈ₂が必要であるかもしれない。この場合、単にソケット部を切断するだけで、開口ソケット３１を、高さｈ₁の水平部材を受けるソケットから、高さｈ₂の水平部材を受けるソケットに変換させることができる。したがって、本発明の方法では、単一の鋳造部材に複数の異なる特徴部、例えば単一の自動車構造に用いるものではないような異なるソケット高さを設けて、ソケット高さを選択することができる。

図７及び図８には、使用時の鋳造部材３０が示されている。まず、図示されるように、ソケット部のより低い部分は取り除かれている。略Ｌ字型のサイドレール３７がオープンソケット部３１に接着されている。自動車構造体の床部３３が、鋳造部材３０の下端部から延びているフランジ３４に接着されている（図８参照）。「Ａ」ピラー支持構造体３９が図７に示され、この「Ａ」ピラー支持構造体３９の前方において、シートメタルカバープレート（図示せず）が、鋳造部材３０のフランジ３２と、床部３３のフランジ端部３５（図７参照）とに接着される。したがって、箱断面のうち２つの側面は鋳造部材３０によって定められ、残り２つの側面は床部３３とカバープレート(図示せず：いずれもシートメタルで形成される)とによって定められる。さらに、図示されるように、シートメタルプレート３６が、床部３３のフランジ端部、鋳造部材３０のフランジ３２、及びＬ字型サイドレール３７の端部に接着されている。

鋳造部材３０は、車両構造体の中心に向かって内側に湾曲する形状を有する。その前端が後端から車両の横方向にずれる距離は、鋳造部材ごとに異なる。極端に言えば、そのずれは、図９に概略的に示される構造になるような距離であってもよい。図９においては、２つの鋳造部材３０により、フロアパンに「ダイアモンド型」座席配置を構成している。この配置では、ドライバ４０が最前列に座り、二人の乗客４１及び４２がドライバ４０から横方向にかつ後方にずれて座り、第３の乗客がドライバの真後ろに座る。この配置により、車両の長さ全体を極めて有効に利用することができる。図示される距離Ｌ₁により、直接的な前方の衝撃に対する十分なクランプルゾーン（衝撃吸収帯）を提供することが可能となる。中心からずれた衝撃に対しては、より長い距離Ｌ₂が要求される。一般に、ドライバと乗客が横に並ぶ従来の配置では、車両全体にわたって（前方及び後方において）、距離Ｌ₂を見込まなければならない。その結果、車両の長さは、２×Ｌ₂ ＋（ドライバとその後ろの乗客が座るための空間）の合計となる。しかしながら、本発明の新しい配置では、車両の長さが２×Ｌ₁ ＋（ドライバとその後ろに乗客が座るための空間）の合計となるため、より短くて済む。

閉じプレートによって閉じられる開口ソケットを使用することにより、高価な加工処理によってしか得ることのできない高い公差が不要になる。鋳造部材１０及び３０は、一般に、金型キャストアルミニウム合金製、おそらくはマグネシウムとの合金から製造される。鋳造部材１０及び３０は、単なる接合点としてではなく、構造体を定める部品として機能する。

本発明では、アルミニウム及びその合金を、鋳造または押出しのいずれかによって形成される部品に用いるのが最適である。これは、アルミニウム及びアルミニウム合金のプレス加工は難しいためである。従来の設計で用いられる、一方向を除きすべての方向が閉じられたソケットを有する接合点(node)は、一般にスチールプレス製品である。

サイドレールは、まず、機械固定具、例えばＥＪＯＴ社のねじまたはボルトなどによって、鋳造部材の開口ソケットの適所に固定される。続いて、所定の間隙（鋳造部材及び／または押出材の表面特性によって定められる深さを有する）に、接着材を注入する。機械固定具は適所に留まり、接着剤の剥離を防ぐ。

上記の方法によって製造された自動車構造体は、自動車に要する主要な強度を提供するセルフサポーティング構造体であり、単に外装構造体を提供するものではない。車体の外装材は、本発明により形成された構造体に接合されて支持される。

サイドレール及び横断レールは、長い押出し材を切断して形成されるので、本発明の方法によれば、自動車構造体の設計において高い柔軟性が得られる。切断部分は、選択された任意の長さにすることができる。この鋳造部材の接合点はすべての設計形状に共通である。したがって、さらなる加工費用を追加せずに、設計者は、４,５人乗り車両の前後軸方向のサイドレール用に長さの長い押出し材を選択し、一方、二人乗り車両用のサイドレール用には、より短い押出し材を選択することができる。同様に、横断レールも、車幅の変更が簡単にできるように異なる長さを選択することができる。また、上述のように、各鋳造部材に、異なるサイズのソケットが設計できるようにすることで、車高の高いオフロード車には断面の大きい押出し材を選択し、車高の低いスポーツカーには断面の小さい押出し材を選択することができる。

上記の説明では、サイドレールはアルミニウムの押出し材として形成したが、サイドレールをプレス及び／または折り曲げ（folding）によって形成することもできる。特に、スチール製のサイドレールは、プレス及び折り曲げ加工に適している。スチールを用いる場合、スポット溶接を便宜的に使用して、各サイドレールを鋳造部材に固定する。

本発明の方法による自動車構造体の第１の組立て接合箇所を示す図である。 図１に示される接合箇所の一部を示す第１の詳細図である。 図１の接合箇所の一部を示す第２の詳細図である。 図１の接合箇所の一部を示す第３の詳細図である。 本発明による製造方法に使用される構造部材を示す第１の図である。 図５の構造部材を示す第２の図である。 本発明によって製造された自動車構造体の第２の組立て接合箇所示す第１の図である。 図７の組立て接合箇所を示す第２の図である。 本発明の方法によって製造された自動車構造体の概略的な平面図であり、構造体は、図５及び図６に示されるような構造部材と、図７及び図８に示されるような接合箇所を有する。

Claims (20)

1. 自動車構造体の製造方法であって、
   それぞれが少なくとも１つのソケットを有する複数の鋳造部材を金型で形成する工程と、
   複数の金属レールを形成する工程と、
   金属レールを前記鋳造部材の前記ソケットに固定して、自動車構造体を構成する工程と、
   を含む方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   鋳造部材のうち４つが、完成した構造体において、自動車の略矩形のキャビンの四隅のそれぞれの部位に各鋳造部材が位置するように形成され、
   金属レールのうち２つは、前記キャビンの対向する側に互いに平行かつ車両前後軸方向に延設されるサイドレールであり、各サイドレールは、異なる一対の鋳造部材の間に位置し、各サイドレールは各端部が鋳造部材のソケットに固定される、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法であって、さらに、
   鋳造部材の少なくとも１つに、複数の異なるサイズのソケットを定めることができる特徴部を最初から形成する工程と、
   金属レールの断面の大きさを選択する工程と、
   少なくとも１つの鋳造部材を機械加工して、選択された金属レールに適する大きさのソケットを鋳造部材に形成する工程と、
   を含む方法。
4. 前記請求項のいずれか１項に記載の方法であって、
   複数の金属レールのそれぞれが、押出し材から形成される、方法。
5. 前記請求項のいずれか１項に記載の方法であって、
   接着剤を用いた結合によって、金属レールをソケットに固定する工程、を含む方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   金属レールをまず機械的固定具によってソケットの適所に固定し、次に、金属レールとソケットとの間に形成された間隙に接着剤を注入する、方法。
7. 前記請求項のいずれか１項に記載の方法において、
   各鋳造部材に形成された各ソケットは、互いに垂直な２方向において開口する、方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   閉じプレートを用いて、各ソケットを完成する、方法。
9. 請求項５、６、または７に記載の方法であって、
   鋳造部材の少なくとも１つに、いずれにも共通する側壁の間に延設され、互いに平行して間隔を有する一対の平坦表面を有するソケットを形成する工程と、
   矩形の断面を有する中空金属レールを形成する工程と、
   中空金属レールを構成する４つの壁のうちの３つを端部部分から切り込み、当初は中空金属レールの内側表面であった平坦表面を露出させ、金属レールの露出した平坦表面を、鋳造部材の、平行して間隔を有する平坦表面のうち一方に接着し、前記鋳造部材の平坦表面の他方には、中空レールの露出した平坦表面に平行で、かつそこから間隔をあけて位置する中空レールの外側表面の一部を接着する工程と、
   を含む方法。
10. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法において、
    各金属レールは、プレス及び／または折り曲げによってスチールから形成される、方法。
11. 請求項８に記載の方法であって、
    前記金属レールを溶接によって前記ソケットに固定する、方法。
12. 請求項１０または１１に記載の方法において、
    各鋳造部材に形成された各ソケットは、互いに垂直な２方向において開口している、方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、
    閉じプレートが各鋳造部材に溶接され、各ソケットを完成する、方法。
14. 請求項１１または１２に記載の方法であって、
    前記鋳造部材の少なくとも１つに、いずれにも共通する側壁の間に延設され、互いに平行して間隔を有する一対の平坦表面を有するソケットを形成する工程と、
    矩形の断面を有する中空金属レールを形成する工程と、
    中空金属レールを構成する４つの壁のうちの３つを端部部分から切り込み、当初は中空金属レールの内側表面であった平坦表面を露出させ、金属レールの露出した平坦表面を、鋳造部材の、平行して間隔を有する平坦表面の一方に溶接し、鋳造部材の平坦表面の他方には、中空レールの露出した平坦表面に平行で、かつそこから間隔をあけて位置する中空レールの外側表面の一部を溶接する工程と、
    を含む方法。
15. 請求項１から８または請求項１０から１３のいずれか１項に記載の方法において、
    少なくとも１つの金属レールが、開断面レールとして形成され、カバープレートが開断面レールに固定されて断面を閉じる、方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、
    開口断面レールは、さらにフロアパネルに固定され、カバープレートはフロアパネルと金属レールのいずれにも固定されて、車両の一側面に沿って延びる閉断面構造体を形成する、方法。
17. 前記請求項のいずれか１項の方法によって形成されたシャーシを含み、該シャーシは前記車両の主要な構造的剛性を提供し、該シャーシを覆う外側ボディパネルを有する、自動車。
18. 請求項１７に記載の自動車であって、
    ダイアモンド型のフロアパンと、ドライバと３人の乗客用の座席を備えたキャビンを有し、ドライバの座席は、他の座席の前方かつ車両の幅方向の中心に位置し、
    ２つの乗客用座席は、ドライバの座席の後方に、それぞれがドライバの座席から横方向外向きに離れて位置し、
    第４の乗客用座席は、他の３つの座席の後方で、かつドライバの座席の真後ろに位置する、
    自動車。
19. 複数の異なる自動車構造体の製造方法であって、
    それぞれが少なくとも１つのソケットを有する、複数の同一鋳造部材を金型で形成する工程と、
    第１の選択された断面を有する第１の長さの金属部材を形成し、
    第１の長さの金属部材を、それぞれが同一の第１サイドレール長さを有する、自動車用の第１の複数のサイドレールに切断し、
    第１の長さの金属部材を、それぞれが同一で第１サイドレール長さとは異なる、第２サイドレール長さを有する、自動車用の第２の複数のサイドレールに切断し、
    第１の複数の金属レールを、第１の複数の鋳造部材のソケットに固定して第１のタイプの自動車構造体を形成し、
    第２の複数の金属レールを、第２の複数の鋳造部材のソケットに固定して第２のタイプの自動車構造体を形成する、
    方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、
    鋳造部材のそれぞれは、第１のサイズのソケットを定める特徴部と、第１のサイズと異なる第２のサイズのソケットを定めることのできる特徴部と、を備えるよう形成され、前記方法は、さらに、
    第２の選択された断面を有する第２の長さの金属部材を形成し、
    第２の長さの金属部材を、それぞれが同一の第３サイドレール長さを有する、自動車用の第３の複数のサイドレールに切断し、
    第２の長さの金属を、それぞれが同一で第３サイドレール長さとは異なる第４サイドレール長さを有する、自動車用の第４の複数のサイドレールに切断し、
    鋳造後に、同一の鋳造部材のうちの一部を機械加工し、第２のサイズのソケットを有する第１の複数の鋳造部材を提供し、一方、同一の鋳造部材のうち残りは機械加工せずに第１のサイズのソケットを有する第２の複数の鋳造部材を提供し、
    複数の鋳造部材及び複数のサイドレールから選択し、鋳造部材のソケットのサイズがサイドレールの断面に一致する場合に、該鋳造部材のソケットにサイドレールを固定することにより、一組の元は共通である鋳造部材と金属レールから複数の異なる自動車構造体を形成する、方法。
    
    

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