JP2006110630A

JP2006110630A - 自動車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材

Info

Publication number: JP2006110630A
Application number: JP2005297797A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang Streubel; シュトロイベルヴォルフガング
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-04-27
Also published as: CZ2005623A3; DE102004049949C5; DE102004049949B4; US20080012390A1; DE102004049949A1; US20060075920A1

Abstract

【課題】構造体構成部材が、その都度の使用事例に調和された高い剛性と同時に僅かな重量を有しているようにする。
【解決手段】長さ区分１が、横方向隔壁２および／または長手方向隔壁によって補強されており、横方向隔壁２および／または長手方向隔壁が、長さ区分１の、使用条件により高く負荷される領域内に配置されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材であって、当該構造体構成部材が、鋼薄板から形成された溝状のまたは中空の長さ区分を有している形式のものに関する。

さらに、本発明は、前述した構造体構成部材を製作するための方法に関する。

このような形式の構造体構成部材の使用例は、たとえばマルチアームリヤアクスル、複合アームアクスル、フロントアクスル、個々のアーム、ドア衝突支持体またはインストルメント支持体である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２８５８２号明細書に基づき、金属成形部材を製作するための方法が公知である。この公知の方法では、金属成形部材が、連続する複数回の変形加工ステップで曲げ加工、プレス加工および／または深絞り加工によって、金属薄板から成る平らな切断片から製作される。変形加工ステップの一部の実施後に生産された中間製品は、ほぼ平行な複数の曲げ加工線と、これらの曲げ加工線に対して垂直な横断面で見て、溝状の異形材または部分異形材とを有している。中間製品がのちの変形加工ステップでほとんど強く歪み得ない程度に中間製品の曲げ剛性またはねじり剛性を増大させるためには、溝状の異形材または部分異形材が少なくとも１つの補強金属薄板で補強される。この補強金属薄板は曲げ加工線に対してほぼ垂直に異形材または部分異形材に挿入され、金属成形部材が、金属薄板に実施される後続の変形加工ステップによって完成される前に金属薄板に剛性的に固定される。付加的な補強金属薄板は、主に、異形材または部分異形材がのちの変形加工ステップでほとんど強く歪み得ないために設けられている。しかし、補強金属薄板によって、車両総重量の増加が強制的に生ぜしめられる。一部では、補強金属薄板が邪魔にさえなり、たとえばケーブル、チューブおよびこれに類するものを、補強された金属成形部材内に敷設することができるようにするために、切欠きが補強金属薄板に設けられなければならない。この補強金属薄板は、専ら変形加工の間の負荷事例に対して適合されていて、金属成形部材ののちの使用時の負荷に対しては適合されていない。

公知の構造体構成部材がボディまたは走行機構の内部で実際に有効であったにもかかわらず、種々異なる理由から、ボディまたは走行機構の各構成要素が剛性および／または強度に関して損なわれないように、さらなる重量削減が車両製造元の明確な意図である。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２８５８２号明細書

本発明の課題は、ブランクから形成された溝状のまたは中空の長さ区分を備えた、自動車、特に乗用車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材を改良して、構造体構成部材が、その都度の使用事例に調和された高い剛性と同時に僅かな重量を有しているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構造体構成部材では、長さ区分が、横方向隔壁および／または長手方向隔壁によって補強されており、横方向隔壁および／または長手方向隔壁が、長さ区分の、使用条件により高く負荷される領域内に配置されているようにした。

さらに、前記課題を解決するために本発明の方法では、まず、鋼薄板から成るブランクを、横断面で見てＵ字形のシェルに変形加工し、次いで、該シェル内に少なくとも１つの横方向隔壁および／または長手方向隔壁を挿入しならびに位置固定し、その後、シェルの、自由縁部に並んで位置する縁領域を、横方向隔壁および／または長手方向隔壁を取り囲むように曲げ加工して、管状のまたは箱状の長さ区分を形成し、次いで、縁部を少なくとも部分的に溶接するようにした。

いま、構造体構成部材がその全延在長さにわたって溝状のまたは中空の長さ区分を有しているかまたは一部長さにわたってしか溝状のまたは中空の長さ区分を有していないかにかかわらず、少なくとも１つの横方向隔壁および／または長手方向隔壁を溝状のまたは中空の長さ区分に組み込むことによって、使用条件により、より高い負荷が見込まれ得るところでのみ全く適切に補強を被る構造体構成部材を提供するために、本発明は自然に基づく認識を利用している（バイオニクス）。長さ区分の別の領域は極めて薄い肉厚を備えていてよい。重量削減のほかに、本発明の別の利点は、材料も節約することができることである。

多数の横方向隔壁および／または長手方向隔壁がどのように配置されるのかということと、場合により２つまたはそれ以上の横方向隔壁も直接相並んで配置されるかどうかまたは１つの長手方向隔壁が一貫して延びているかまたは個々の部分範囲に小分けされているかどうかということとは、構造体構成部材のその都度の負荷モードに関連している。

横方向隔壁および／または長手方向隔壁は、種々異なる形式で長さ区分内に組み込むことができる。したがって、たとえば接着またはろう付けが可能である。しかし、請求項２に相応して、横方向隔壁および／または長手方向隔壁が、長さ区分内に溶接されていると有利である。この溶接は点状にまたは線状に行われてよい。

請求項３に相応して、構造体構成部材の前述した長さ区分が、鋼薄板から成る少なくとも１つのブランクの変形加工によって形成されていると有利である。このブランクは、種々の横断面構成の溝状の長さ区分または中空の長さ区分に変形加工することができる。

請求項４の特徴によれば、溝状のまたは中空の長さ区分に変形加工されたブランクの、互いに隣り合った縁部が、少なくとも部分的に溶接によって結合されている。したがって、たとえばＵ字形の横断面を備えた２つのシェルを脚部の自由縁部に関して互いに継ぎ合わせることができ、箱状のもしくは管状の長さ区分に組み立てることができる。両シェルの組立て前には、少なくとも１つの横方向隔壁および／または長手方向隔壁が一方のシェル内に挿入され、位置固定される。しかし、ブランクが一体に管状の長さ区分に変形加工されることも可能である。この長さ区分は、円形、楕円形、方形または三角形の横断面を有している。長手方向縁部は、横方向隔壁および／または長手方向隔壁が挿入された後に互いに溶接される。

請求項５の特徴によれば、構造体構成部材の規定された剛性を生ぜしめるために、横方向隔壁および／または長手方向隔壁に、横方向または長手方向に向けられたビード、型押し加工部の形の部分的な押出し部および／または貫通部が設けられていてよい。

請求項６によれば、溝状の長さ区分が、１つの管の半径方向の型押し加工によって形成されていることも可能である。この場合、長さ区分は、２つの層から成る壁を有している。横方向隔壁および／または長手方向隔壁は、設定された箇所で長さ区分内に位置固定される。

構造体構成部材の管状のまたは箱状の長さ区分を製作するための特に有利な方法は、請求項７の特徴に認められる。これにより、まず、鋼薄板から成るブランクが、横断面で見てＵ字形のシェルに変形加工される。その後、このシェル内に少なくとも１つの横方向隔壁および／または長手方向隔壁が挿入され、位置固定される。次いで、シェルの、自由縁部に並んで位置する縁領域が、横方向隔壁および／または長手方向隔壁を取り囲むように曲げ加工されて、管状のまたは箱状の長さ区分が形成される。最後に、自由縁部が少なくとも部分的に溶接される。こうして、自然の中で成長した竹の棒に類似して、実際の使用で必要になるところで補強された構造体構成部材が提供される。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、自動車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材（詳しく図示せず）の長さ区分が符号１で示してある。この長さ区分１は円形の横断面を有している。長さ区分１内には、円形鋼薄板ブランクの形の横方向隔壁２が溶接されている。長さ区分１は、鋼薄板から成るブランクの曲げ加工によって製作されている。自由縁部３は溶接シーム４によって結合されている。

図２には、構造体構成部材（詳しく図示せず）の長さ区分５が示してある。この長さ区分５も同じく管として形成されていて、長手方向シーム溶接されている。長さ区分５を補強するためには、その内部に長手方向隔壁６が溶接されている。この長手方向隔壁６は一貫して延びて形成されていてもよいし、場合により長さにおいて互いに異なる部分範囲に区分されていてもよい。

図３には、構造体構成部材（詳しく図示せず）の、横断面で見て楕円形の長さ区分７が示してある。この長さ区分７も長手方向シーム溶接されていて、楕円形の横断面に適合された、その内部に溶接された横方向隔壁８を備えている。

この横方向隔壁８の代わりに、図２に類似の少なくとも１つの長手方向隔壁が内部に溶接されていてもよい。

図４には、構造体構成部材（詳しく図示せず）の中空の箱状の長さ区分９が示してある。この長さ区分９は、横断面で見てＵ字形の２つのシェル１０，１１から形成されている。脚部１２はその長手方向縁部１３を介して溶接されている。長さ区分９内には、横断面に関して適合された横方向隔壁１４が溶接されている。

この横方向隔壁１４の代わりに、図２に類似の少なくとも１つの長手方向隔壁が内部に溶接されていてもよい。

図５には、構造体構成部材（詳しく図示せず）の溝状の長さ区分１５が示してある。この長さ区分１５は、底部１６と、斜めに設けられた２つの脚部１７と、端部側で両脚部１７に続くフランジ１８とを備えた台形の横断面を有している。

両脚部１７と底部１６との間には横方向隔壁１９が内部に溶接されている。

図６の構成の事例には、構造体構成部材（詳しく図示せず）の溝状の長さ区分２０が示してある。この長さ区分２０は、１つの管の半径方向の型押し加工によって成形されている。これによって、長さ区分２０が、互いに接触する２つの壁２１，２２を有している。長さ区分２０内には横方向隔壁２３が溶接されている。

以下に、図１に示した長さ区分１の製作を図７につき説明する。

これにより、まず、鋼薄板（−ａ−）から成るブランク２４が、横断面で見てＵ字形のシェル２５に変形加工される（−ｂ−）。このことは、矢印ＰＦによって（−ａ−）に図示してある。

その後、Ｕ字形のシェル２５内に横方向隔壁２としての円形金属薄板ブランク（−ｃ−）が矢印ＰＦ１により嵌め込まれ、（−ｄ−）により溶接によって位置固定される。

その後、シェル２５の、自由縁部３に並んで位置する縁領域２６が、矢印ＰＦ２に相応して横方向隔壁２を取り囲むように曲げ加工される。このことは、自由縁部３が（−ｃ−）に相応して端面側で向かい合って位置するまで行われる。その後、自由縁部３が互いに溶接される。長さ区分１が完成した。

図８および図９に示した構造体構成部材の部分は、基本的な構成から、図５につき説明したような構成に相当している。そこから、互いに相応の構成部材は同じ符号を有している。溝状に形成された長さ区分１５内には横方向隔壁２７；２８が組み込まれていて、接合技術的に少なくとも脚部１７、しかし、有利には底部１６にも位置固定されている。

認められるように、図８に示した横方向隔壁２７には、画像平面で鉛直方向に向けられたビード２９が設けられている。このビード２９は横方向隔壁２７の全高さにわたって延びている。

横方向隔壁２８は、図９に示したように、長手方向に向けられた、両脚部１７の間で横方向隔壁２８の長さにわたって延びるビード３０を有している。

基本的には、ビード２９；３０の幅および深さは長さにわたって変えることができる。

図１０には、基本的な構造から、図２に示した構造体構成部材に相当する構造体構成部材の部分が示してある。長さ区分５内には長手方向隔壁３１が溶接されている。この長手方向隔壁３１には、貫通部３２，３３と、長手方向隔壁３１の材料から押出し変形加工よって押し出された型押し加工部３４とが設けられている。

横方向隔壁２７，２８に設けられたビード２９，３０ならびに長手方向隔壁３１に設けられた貫通部３２，３３および型押し加工部３４によって、構造体構成部材の剛性特性と、静的なかつ動的な負荷特性とに、規定された特徴を付与することができる。

構造体構成部材の長さ区分の第１の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第２の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第３の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第４の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第５の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第６の構成の概略的な斜視図である。図１の長さ区分を製造するためのフローチャートの概略的な斜視図であり、（−ａ−）には、ブランクが示してあり、（−ｂ−）には、Ｕ字形のシェルが示してあり、（−ｃ−）には、円形金属薄板ブランクが示してあり、（−ｄ−）には、Ｕ字形のシェル内に円形金属薄板ブランクが溶接によって位置固定された状態が示してあり、（−ｅ−）には、長さ区分が完成した状態が示してある。構造体構成部材の長さ区分の第７の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第８の構成の概略的な斜視図である。構造体構成部材の長さ区分の第９の構成の概略的な斜視図である。

符号の説明

１長さ区分、２横方向隔壁、３自由縁部、４溶接シーム、５長さ区分、６長手方向隔壁、７長さ区分、８横方向隔壁、９長さ区分、１０，１１シェル、１２脚部、１３長手方向縁部、１４横方向隔壁、１５長さ区分、１６底部、１７脚部、１８フランジ、１９横方向隔壁、２０長さ区分、２１，２２壁、２３横方向隔壁、２４ブランク、２５シェル、２６縁領域、２７，２８横方向隔壁、２９，３０ビード、３１長手方向隔壁、３２，３３貫通部、３４型押し加工部、ＰＦ，ＰＦ１，ＰＦ２矢印

Claims

自動車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材であって、当該構造体構成部材が、鋼薄板から形成された溝状のまたは中空の長さ区分（１，５，７，９，１５，２０）を有している形式のものにおいて、長さ区分（１，５，７，９，１５，２０）が、横方向隔壁（２，８，１４，１９，２３，２７，２８）および／または長手方向隔壁（６，３１）によって補強されており、横方向隔壁（２，８，１４，１９，２３，２７，２８）および／または長手方向隔壁（６，３１）が、長さ区分（１，５，７，９，１５，２０）の、使用条件により高く負荷される領域内に配置されていることを特徴とする、自動車のボディまたは走行機構に用いられる構造体構成部材。
横方向隔壁（２，８，１４，１９，２３，２７，２８）および／または長手方向隔壁（６，３１）が、長さ区分（１，５，７，９，１５，２０）内に溶接されている、請求項１記載の構造体構成部材。
長さ区分（１，５，７，９，１５）が、鋼薄板から成る少なくとも１つのブランク（２４）の変形加工によって形成されている、請求項１または２記載の構造体構成部材。
溝状のまたは中空の長さ区分（１，５，７，９，１５）に変形加工されたブランク（２４）の、互いに隣り合った縁部（３，１３）が、少なくとも部分的に溶接によって結合されている、請求項３記載の構造体構成部材。
横方向隔壁（２７，２８）および／または長手方向隔壁（３１）にビード（２９，３０）、型押し加工部（３４）および／または貫通部（３２，３３）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の構造体構成部材。
溝状の長さ区分（２０）が、１つの管の半径方向の型押し加工によって形成されている、請求項１または２記載の構造体構成部材。
請求項１から５までのいずれか１項記載の構造体構成部材を製作するための方法において、まず、鋼薄板から成るブランク（２４）を、横断面で見てＵ字形のシェル（２５）に変形加工し、次いで、該シェル（２５）内に少なくとも１つの横方向隔壁（２）および／または長手方向隔壁（６）を挿入しならびに位置固定し、その後、シェル（２５）の、自由縁部（３）に並んで位置する縁領域（２６）を、横方向隔壁（２）および／または長手方向隔壁（６）を取り囲むように曲げ加工して、管状のまたは箱状の長さ区分（１）を形成し、次いで、縁部（３）を少なくとも部分的に溶接することを特徴とする、構造体構成部材を製作するための方法。