JP2010521346A - 一体成形された挟み込みフランジを備えたルーフレール - Google Patents

Abstract

【解決手段】自動車のための支持レールが開示され、それはＡピラー部及びルーフレール部を有する。ルーフレール及びＡピラーは、管状ボディ部と長手方向に延びる支持フランジとを備えて構成される。支持フランジは、二重厚みのフランジを提供すべく、ハイドロフォーム処理の間に素材を挟み込むことによって形成される。ウィンドシールド支持フランジ、ルーフ支持フランジ、及び、ドア開口フランジは、管状ボディ部から外方に延びるように形成される。前側及び後側管連結部が設けられ、それは、溶接を容易にするための盲穴又はノッチを含み得る。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車のルーフ及びウィンドシールドのための構造レインフォースメントに関連する。

自動車には、その自動車のルーフ及びウィンドシールドを支持するのに用いられるアウタボディパネルの内側に、構造部材が組み立てられる。自動車のルーフを支持すべく、ルーフレールが設けられるのが一般的であり、それは、ルーフ圧砕抵抗基準を満たす必要がある。自動車のウィンドシールドは、一部分において、Ａピラーと通常呼ばれているものによって支持される。ルーフを支持する他のピラーは、Ｂピラー、Ｃピラー、及び、自動車設計の幾つかにおいて、Ｄピラーと呼ばれている。近年、高められたルーフ圧砕抵抗基準が設定されており、それは、自動車の設計及び製造方法にとって課題を引き起こす。

従来のＡピラー及びルーフレールは、抵抗溶接又はスポット溶接の製造工程により合わせられた複数の型打ち部材の組立体によって構成される。

ルーフの強度を増大する手段の幾つかは、高強度鋼に置き換えることにより、従来の製造技術を用いて得られる場合があるものの、この取組みは自動車のコストを増大させる。

ハイドロフォーム成形されたルーフレールとハイドロフォーム成形されたＡピラーとが提案されており、これらは、管状部材の特色をなして、管状部材の閉断面に起因して製造上の課題をもたらす。ハイドロフォーム成形された構造部材は、管状構造部材が本来備えている荷重支持能力に関する利点を提供する。ルーフの強度性能を最適化するためには、構造部材の荷重支持能力が重要である。

相当な大きさのアクセス穴が管状支持体の壁に設けられる必要があり、それを通して抵抗溶接ガンが使用されて、管を別部材に溶接する場合がある。しかしながら、管状部材の壁にアクセス穴を形成することは、それが管状部材の強度を低減するので、ハイドロフォーム成形された管状部材の使用目的をくつがえす。

代替構造として、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接のような片面（ｓｉｎｇｌｅ ｓｉｄｉｎｇ）溶接技術が、ブラケット及び別部材を管状フレーム部材に溶接するのに用いられる場合がある。片面溶接技術の使用は、更なる設備投資と、片面溶接を行なってその溶接の完全性を検証するのに関する費用とを必要とする。

ハイドロフォーム成形された管状Ａピラー又はルーフレールに取り付けられた型打ちブラケットは、ウィンドシールドヘッダー（ｗｉｎｄｏｗｓｈｉｅｌｄ ｈｅａｄｅｒ）及びウィンドシールドの領域において、僅かの公差の範囲内で組み立てられる必要がある。ハイドロフォーム成形された管状部材を自動車に固定するための型打ちブラケットは、自動車に対して重量を付加する。

従来のルーフレール及びＡピラー組立体、並びに、ハイドロフォーム成形された管状支持体に関する上述の課題は、本出願人の発明によって取り組まれ得る。本出願人の発明によって解決され得るこれら及び他の課題が、後で要約される。

本発明の一つの観点によると、自動車のための支持レールが提供される。支持レールは、壁によって構成される管状ボディと、ボディの壁の挟み込み部によって構成され、管状ボディの少なくとも一部に沿ってボディから外方に延びる少なくとも一つのフランジとを備える。壁の挟み込み部は、それが二枚の壁の厚みを有するように構成される。フランジは、支持レールを自動車の別部材に溶接するのを容易にすべく、少なくとも一枚の壁の厚みが取り除かれた局部を有する場合がある。

本発明の別の観点によると、二つのフランジが、管状ボディの全長の少なくとも第一部分に沿って形成され得る。管状ボディの長手に沿って形成される二つのフランジの一方は、管状ボディの一部にのみ広がり、管状ボディの長手に沿って中間部にて終端する。他方のフランジは、管状ボディの少なくとも第二部分に沿って継続する。管状ボディは中空断面を有する。管の全長の第一部分に沿う管状ボディの中空断面は、管の全長の第二部分における管状ボディの中空断面よりも小さい。

本発明の他の観点によると、一体型の終端連結部が、管状部材の端部に設けられ得る。終端連結部は、レールの端部を自動車の別部材に溶接するのを容易にすべく、終端連結部の反対側部分へのアクセスを提供する、壁に形成されたノッチを規定し得る。支持レールは、Ａピラーとルーフレールとの結合体を備え、そこにおいて、二つのフランジは、Ａピラーの前端において、Ａピラーの前部からドア開口に延びる場合がある。二つのフランジの一方は、ドア開口の上方位置から、他方のフランジを超えて、自動車の後部に向けて延びる場合がある。二つのフランジの一方はウィンドシールド支持フランジであって、他方のフランジはドア開口フランジであり得る。

本発明の別の観点によると、ウィンドシールド及びルーフを有する自動車のためのルーフレールは、ウィンドシールドの側部から、ルーフの側部に沿って延びる。ルーフレールは、ウィンドシールドの近傍に配置され、フロントドア開口フランジ及びウィンドシールド支持フランジを有するＡピラーを備える。フロントドア開口フランジ及びウィンドシールド支持フランジは、管状部の放射状に間隔をあけた部位から外方に延びる。ルーフレールの中間部は、Ａピラーの後方への継続部として形成され、それは、ルーフの前部近傍に配置され得る。中間部は、フロントドア開口フランジを前部から継続すると共に、ルーフ支持フランジも有する。フロントドア開口フランジ及びルーフ支持フランジは、管状部の放射状に間隔をあけた部位から外方に延びる。ルーフレールの後部は、ルーフの後部近傍に配置される。後部は、管状部から外方に延びるリアドア開口フランジを有する。後部の管状部の上面は、ルーフを支持する。

本発明の他の観点によると、それらがルーフレールに関連するときに、管連結部は、ルーフレールの前部の前端に一体成形され得る。管連結部は、単一壁の厚みの管状部に溶接するのを容易にすべく、単一壁の厚みの管連結部へのアクセスを提供するノッチを管状部に有する場合がある。同様にして、管連結部は、ルーフレールの後部の後端に一体成形され得る。管連結部は、溶接を容易にすべく、単一壁の厚みの管連結部へのアクセスを提供するノッチを管状部に有する場合がある。

一般的な抵抗溶接装置を用いて自動車に組み立てられ得る、ロバストなＡピラー及びルーフレール支持体のニーズが存在する。加えて、自動車のスタイリングに悪影響を及ぼさずに、パッケージ上の考慮すべき事項に適応する必要性に起因して、一般的な型打ち支持組立体（ｓｔａｍｐ ｓｕｐｐｏｒｔ ａｓｓｅｍｂｌｙ）の断面に合致するルーフレール及びＡピラーのニーズが存在する。上述の課題及びニーズは、添付図面及び図示された実施形態の以下記述を考慮して理解され得るように、本出願人の発明によって取り組まれる。

図１は、自動車の近傍部材と共に示されるＡピラー及びルーフレールの部分分解斜視図である。 図２は、本発明のＡピラー及びルーフレールの部分前面図である。 図３は、図１における線３−３に沿って得られる断面図である。 図４は、図１における線４−４に沿って得られる断面図である。 図５は、図１における線５−５に沿って得られる断面図である。 図６は、溶接を容易にすべく、その挟み込みフランジ部から単一厚みの金属を取り除いた、自動車のためのハイドロフォーム成形された支持レールを示す概略断面図である。

図１を参照すると、結合されたルーフレール及びＡピラー１０が、ウィンドシールド１２及びルーフ１４に関連する位置に示されている。フロントドア開口１６及びリアドア開口１８は、ルーフレール及びＡピラー１０の近傍に組み付けられるであろうドア（不図示）のために設けられる。

ルーフレール及びＡピラー１０は、中空断面を有する管状ボディ部２０、ウィンドシールド支持フランジ２２、ルーフ支持フランジ２４、及び、ルーフ支持面２６を含む。フロントドア部分３０及びリアドア部分３２を含むドア開口フランジ２８もまた、管状ボディ部２０上に設けられる。これらフランジは、ハイドロフォーム処理にて、管状ボディ部２０を構成するために用いられる管状素材から形成される。これらフランジは、ハイドロフォーム処理の間に、管状素材の一部を挟み込むこと（ｐｉｎｃｈｉｎｇ）によって、形成される。その素材を挟み込むことによって形成された二重壁の金属厚み領域はロバストかつ耐久性のあるフランジを提供し、それに対して、他のボディパネル又はブラケットは、抵抗溶接処理を用いて溶接され得る。

図２を参照すると、前側管連結部３６が、ルーフレール及びＡピラー１０の一部として、ルーフレール及びＡピラー１０の前端３８に一体成形されている。第一及び第二盲穴４０及び４２が、ウィンドシールド支持フランジ２０、及び、ドア開口フランジ２８のフロントドア部分３０に示されている。ノッチ４４もまた、前側管連結部３６の一部として示されている。盲穴４０、４２は、金属厚みの数を最大三枚の金属厚みに低減して、別部材を前側管連結部３６に溶接するのを容易にするように設けられる。ノッチ４４は、別部材へのアクセスを可能にするように設けられる。

後側管連結部４８は、概略的に図１に示され、盲穴、又は、必要に応じて、ルーフレール及びＡピラー１０の後端においてルーフレール及びＡピラー１０を自動車に溶接するためのアクセスを提供するノッチを含んで、前側管連結部３６と同様のやり方で形成され得る。

図３を参照すると、ルーフレール及びＡピラー１０の一部が示され、それは、ウィンドシールド支持フランジ２２とドア開口フランジ２８のフロントドア部分３０とを含む。

図４を参照すると、ルーフレール及びＡピラー１０の断面図がフロントドア開口１６の上方に示され、それは、管状ボディ部２０と、ルーフ支持フランジ２４と、ドア開口フランジ２８のフロントドア部分３０とを含む。

図５を参照すると、ルーフレール及びＡピラー１０の断面が示され、それは、リアドア開口１８の上方に配置されている。ドア開口フランジ２８のリアドア部分３２は、ルーフレール及びＡピラー１０の下部に示される。ルーフ支持面２６が、ルーフレール及びＡピラー１０の上面に設けられる。管状ボディ部２０の高さは、図３に示すルーフレール及びＡピラー１０のその部分から増大され、それは図４に示すように徐々に増加して、図５に示す最大高さに至ることに留意すべきである。ルーフレール及びＡピラー１０の中空断面の高さを増加することは、ルーフレール及びＡピラー１０の強度を増大し、ルーフの圧砕性能を向上する。ウィンドシールド近傍の管状部の断面を縮小することによって、より小さいＡピラー部が設けられ、それは、スタイリング向上の可能性を提供する場合がある。

図６を参照すると、支持レール４８が示され、それは、略長方形状であって、互いに反対に向いた第一及び第二フランジ５０、５２を有する。第一フランジ５０は、一枚の厚みのフランジ５０を貫く盲穴５４を有し、フランジ５０の近傍に配置された単一厚みの金属５６への溶接を容易にする。他のフランジ５２は盲穴６０を有し、フランジ５２の反対面に配置された二枚の厚みの板金６２、６４への溶接を容易にする。

本発明を実施する最良の形態を詳述してきたが、この発明が関連する技術分野の当業者は、特許請求の範囲により規定される発明を実施するための種々の代替設計及び実施形態を理解するであろう。

Claims (14)

1. 自動車のための支持レールであって、
   壁によって構成される管状ボディ、及び
   上記ボディの上記壁の挟み込み部によって構成され、上記管状ボディの少なくとも一部に沿って上記ボディから外方に延びる少なくとも一つのフランジを備え、
   上記壁の上記挟み込み部は、二枚の壁の厚みを有するように構成され、
   上記フランジは、上記支持レールを上記自動車の別部材に溶接するのを容易にすべく、少なくとも一枚の壁の厚みが取り除かれた局部を有する、支持レール。
2. 二つのフランジが、上記管状ボディの全長の少なくとも第一部分に沿って形成される、請求項１の支持レール。
3. 上記二つのフランジの一方は、上記管状ボディの一部にのみ広がり、上記管状ボディの長手に沿って中間部にて終端し、
   上記二つのフランジの他方は、上記管状ボディの少なくとも第二部分に沿って継続する、請求項２の支持レール。
4. 上記管状ボディは中空断面を有し、
   上記管の全長の第一部分における上記管状ボディの中空断面は、上記管の全長の第二部分における上記管状ボディの中空断面よりも小さい、請求項３の支持レール。
5. 上記管状部材の端部に設けられた一体型の終端連結部を更に備え、
   上記終端連結部は、上記レールの端部を上記自動車の別部材に溶接するのを容易にすべく、上記終端連結部の反対側部分へのアクセスを提供する、上記壁に形成されたノッチを規定する、請求項１の支持レール。
6. 上記支持レールはＡピラーとルーフレールとの結合体であって、
   上記二つのフランジは、上記Ａピラーの前端において、上記Ａピラーの前部からドア開口に延びる、請求項１の支持レール。
7. 上記二つのフランジの一方は、上記ドア開口の上方位置から、他方のフランジを超えて、上記自動車の後部に向けて延びる、請求項６の支持レール。
8. 上記管状ボディは中空断面を有し、
   上記管に上記二つのフランジが形成された場所における上記管状ボディの中空断面は、上記一方のフランジが上記他方のフランジを超えて延びた場所における上記管状ボディの中空断面よりも小さい、請求項７の支持レール。
9. 上記二つのフランジの一方は、ウィンドシールド支持フランジであって、
   他方のフランジは、ドア開口フランジである、請求項６の支持レール。
10. ウィンドシールド及びルーフを有する自動車のためのルーフレールであって、
    上記ルーフレールは、上記ウィンドシールドの側部から、上記ルーフの側部に沿って延び、
    上記ウィンドシールドの近傍に配置され、フロントドア開口フランジ及びウィンドシールド支持フランジを有するＡピラー、
    上記Ａピラーの後方への継続部として形成され、上記ルーフの前部近傍に配置され、上記フロントドア開口フランジを上記前部から継続すると共にルーフ支持フランジを有する上記ルーフレールの中間部、及び、
    上記ルーフの後部近傍に配置され、上記ルーフを支持すべく、リアドア開口フランジと管状部の上面とを有する上記ルーフレールの後部を備え、
    上記フロントドア開口フランジ及び上記ウィンドシールド支持フランジは、上記管状部の放射状に間隔をあけた部位から外方に延び、
    上記フロントドア開口フランジ及び上記ルーフ支持フランジは、上記管状部の放射状に間隔をあけた部位から外方に延び、
    上記リアドア開口フランジは、上記管状部から外方に延びる、ルーフレール。
11. 上記ルーフレールの前部の前端に一体成形された管連結部を更に備え、
    上記管連結部は、単一壁の厚みの上記管状部に溶接するのを容易にすべく、単一壁の厚みの上記管連結部へのアクセスを提供するノッチを上記管状部に有する、請求項１０のルーフレール。
12. 上記ルーフレールの後部の後端において一体成形された管連結部を更に備え、
    上記管連結部は、単一壁の厚みの上記管状部に溶接するのを容易にすべく、単一壁の厚みの上記管連結部へのアクセスを提供するノッチを上記管状部に有する、請求項１０のルーフレール。
13. 上記ルーフレールの後部の後端に一体成形された管連結部を更に備え、
    上記管連結部は、一緒に溶接される金属厚みの数を低減すべく、上記管状部に開口を有する、請求項１０のルーフレール。
14. 上記管状ボディは中空断面を有し、
    上記管の全長の第一部分における上記管状ボディの中空断面は、上記管の全長の第二部分における上記管状ボディの中空断面よりも小さい、請求項１０の支持レール。

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