JP2014527475A - 自動車用継手構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用継手構造の製造方法に関し、少なくとも２つの形材要素（２０、２２）が金型（２８）内に挿入され、プラスチック結節部要素（３８）によって互いに接続され、このプラスチック結節部要素は金型（２８）内で硬化される製造方法において、−形材要素（２０、２２）の対応する接続範囲（１６、１８）のための各アタッチメント（１２、１４）を備えた繊維半製品（１０）を製造する工程と、−形材要素（２０、２２）の前記接続範囲（１６、１８）を繊維半製品（１０）の各アタッチメント（１２、１４）と接続する工程と、−プラスチックをトランスファー成形プロセス中にそのために備えられた金型（２８）のフォルム範囲（３６）内に射出することでプラスチック結節部要素（３８）を製造する工程とを有する。さらに本発明は、このような方法で製造された継手構造に関する。

Description

本発明は、請求項１の前段に従った自動車用継手構造の製造方法に関する。さらに本発明は、請求項６の前段に従った自動車用継手構造に関する。

このような継手構造又はこのような継手構造の製造方法は、すでに特許文献１で公知である。ここではまず中空形材キャリアが、圧縮されることのない中空のインサート内に差し込まれることで、複数の中空形材キャリアがそれぞれの結節部で互いに接続される。その後で、インサート、及び中空形材キャリアのキャリア端部が中に差し込まれる、インサートのキャリア開口部が、吸収性及び硬化性の繊維性材料、特に繊維マットで取り巻かれる。このために液状のプラスチックをしみ込ませた繊維性材料が成形金型内に挿入される。その後、成形金型が閉じられ、温度影響下で液状のプラスチックを吸収した繊維性材料が硬化される。これによって各プラスチック結節部（インサート及び対応する繊維性材料製埋包部から構成されている）が作られ、この結節部によって中空形材キャリアが互いに接続される。

独国特許出願公開第１０２００６０２６３８５Ａ１号明細書

本発明の課題は、単純化された構造を備え軽量化された継手構造を作り出せるように、方法及び冒頭に挙げた種類の継手構造を発展形成することである。

この課題は本発明に従い、請求項１又は６の特徴を備えた継手構造によって解決される。有利な実施形態は、目的に合わせた発展形態と共に、従属請求項によってもたらされる。

単純化された構造を備え軽量化された、冒頭に挙げられた種類の継手構造を製造する方法を作り出すため、まず少なくとも１つの繊維半製品が作られ、この繊維半製品によって少なくとも２つの形材要素が互いに接続される。これに関して、各繊維半製品は、形材要素の対応する接続範囲のための対応するアタッチメントを備えている。

繊維半製品の製造に続いて、これが次の手順工程で各形材要素と、例えば形材要素の適切な接続範囲が繊維半製品の対応するアタッチメントに差し込まれることで、接続される。

差込み又は同等の方法による形材要素と対応する繊維半製品との接続の後、このアセンブリが金型内に入れられ、金型が閉じられる。本発明の範囲として、各形材要素と対応する繊維半製品との接続は、金型へ挿入して初めて、又は挿入によっても、実施可能であると見なされることが含まれる。

構成部品が対応する形状を備えた金型のフォルム内に挿入され、金型が閉じられた後、各プラスチック結節部要素を製造するために、プラスチック、特に樹脂が、そのために備えられており、繊維半製品が位置決めされている金型のフォルムのフォルム範囲に射出される。これはトランスファー成形プロセスで行なわれ、このプロセスは通常ＲＴＭプロセスとも呼ばれる。

最後に別の手順工程で各プラスチック結節部要素の硬化が金型内で、すなわち好ましくは対応する加熱及び／又は加圧によって行なわれる。

全体としてこのように、特に各プラスチック結節部要素の造形の種類によって特徴づけられる、継手構造が作り出される。これは、説明されたように、トランスファー成形プロセス中に対応する繊維半製品を使用して作り出される。このようなプラスチック結節部要素は例えば、卓越した方法で、ボディ構造の形材要素又はインテグラルサポート又は例えばアクスルキャリアのような他の車両構成部品と形材要素とを互いに接続することに適しているほどに、堅固で高剛性に形成され得るという利点を持っている。その際、このようなプラスチック結節部要素は特に簡単に製造可能であり、その結果これは特に軽量複合構造を作るために適している。このようなプラスチック結節部要素の別の利点は、これが高い製造精度で複製可能に製造できることにある。なぜなら特に各繊維半製品はそれ自体がすでに高精度で製造され得るからである。形材要素も、通常非常にわずかな許容誤差で製造可能であり、その結果全体として高精度の継手構造が作られる。

本発明の別の有利な実施形態では、金型の対応するフォルム範囲に射出するためのプラスチックとして、樹脂又は繊維強化プラスチックが使用される。このような樹脂又はプラスチックは、特に本願のトランスファー成形プロセスに適しており、このために極めて高剛性で堅固なプラスチック結節部要素を作ることができる。

本発明のさらに有利な実施形態では、アタッチメントとして各アタッチメント開口部が繊維半製品内に設けられることが企図される。このアタッチメント開口部は、すでに各繊維半製品又はテキスタイルの形成によって備えられていてよい。しかし、繊維半製品の変形の際にテキスタイル内に（織物層の間に又は押し破っても）ねじ込まれるそれぞれ１つの対応するピンが作られることも考えられる。ピンが入り込む深さにより、各テキスタイル又は繊維半製品のアタッチメント開口部の開口部深さを必要性に合わせて変化させることが可能である。

本発明のさらに有利な実施形態では、形材要素として開いた形材又は中空形材を使用することが企図される。このような形材又は形材要素は、簡単な方法で、例えば引抜き成形法又は押し出し成型法によって製造することができる。

最後に、各プラスチック結節部要素が、各形材要素の接続における機能だけに限定されず、さらに特に自動車ボディの、又は例えばドア、フラップ又はフード又はそれに類した可動の開き扉のフレーム要素として形成される場合に有利であることが明らかになる。こうして例えば、自動車ボディのボディピラーが少なくとも１つのこのようなプラスチック結節部要素を備えて形成され、このプラスチック結節部要素によってさらに各形材要素が互いに接続されることが考えられる。これは簡単で迅速に、剛性又は耐衝撃性を犠牲にすることなく、非常に軽量なボディを製造することを可能にする。製造は、ただ１つの大型の金型内で行なわれ得、この金型は例えば車体前部から車体後部までの側面構造全体を含むことが可能である。その際１つ又は複数の形材要素を備えたピラーのようなモジュール構造も考えられ、これは、それに続くさまざまなアセンブリの組立で、個々の軽量構造ベースモジュールによる幅広く多様なバリエーションを達成する道を開く。

本発明に従った方法に関連して上述された利点は、請求項６に従った継手構造にも開示される。

本発明のその他の利点、特徴、及び詳細については、下記の好ましい実施例の説明及び図面を参照して行う説明を通して明らかにする。

自動車用継手構造を製造するための金型の模式的断面図であり、２つの形材要素が各接続範囲で繊維半製品の対応するアタッチメントに差し込まれ、及びこのアセンブリが金型内に挿入され、その次にプラスチック結節部要素がプラスチックの射出によってトランスファー成形プロセス中にこのために備えられた金型フォルムのフォルム範囲で、繊維半製品の範囲に生成され、及びその際射出されたプラスチックと繊維半製品を含んでいるプラスチック結節部要素が、続いて適切な加熱及び／又は加圧によって金型内で硬化される。 第一の実施形態による自動車用継手の構造模式的側面図であり、この実施形態では継手構造が可動の開き扉のフレーム構造としてサイドドアの形で形成されている。 自動車用継手構造の第二の実施形態の模式的平面図であり、この継手構造はこの場合はサポートキャリアとして、例えばインテグラルサポート又はアクスルキャリアとして、自動車ボディに固定するために形成されている。 継手構造の第三の実施形態の模式的側面図であり、この継手構造はここでは各形材要素を備えた、乗用車のボディ構造として形成され、この形材要素は各プラスチック結節部要素で互いに接続されている。

図１には、以下に詳述される自動車用継手構造を製造するための金型の模式的断面図が示されている。これに関して、この継手構造を製造するための対応する方法は以下に説明される。

まず、継手構造は少なくとも１つの繊維半製品１０を含み、この繊維半製品は通常以下にさらに詳述される方法に関連して、いわゆるプリフォームと呼ばれる。この繊維半製品１０は、例えば炭素繊維又はガラス繊維から構成され、これらは別の製造工程で又は上流側の製造工程で生成され、特に事前に固化されていてもよい。この繊維半製品１０を製造する際に、適切なアタッチメント１２、１４には対応する接続範囲１６、１８にそれぞれ形材要素２０、２２が備えられている。本実施例では、形材要素２０、２２は例えばパイプ形材として対応する接続範囲１６、１８を備えて形成されており、この接続範囲にはアタッチメント開口部として形成されたアタッチメント１２、１４が実質的に形状に忠実に適合されている。しかしこの形状に忠実な適合は、必ず必要というわけではない。それゆえに、アタッチメント１２、１４はここでは中空の、穴形状のアタッチメント開口部として、全体として同じく中空の繊維半製品１０内に形成され、その際例えば各ストッパー２４、２６はアタッチメント１２、１４をその差込み深さに制限し、その結果このことによって極めて正確に再現可能な差込み深さが各形材要素２０、２２に生じる。ここで補足すると、繊維半製品１０は言うまでもなく複数で、可能な実施形態で形成され得る。アタッチメント開口部の代わりに、アタッチメント１２、１４が形成されてもよく、これらアタッチメントは、例えば相応するジャーナルとして形成される。同様に繊維半製品１０は一体型に形成されていることに限定されない。マルチピース構造の形態も同様に考え得るだろう。これに関して、相応するアタッチメント１２、１４の各部分が、繊維半製品１０の各部分要素によって形成され、及び繊維半製品１０の組立時に各アタッチメント１２、１４の組立ももたらされることが考えられ得るだろう。

各形材要素２０、２２が繊維半製品１０の対応するアタッチメント１２、１４内に差し込まれると、これらが共に図１に示された金型２８に挿入され、及び続いて２つのフォルム部片３０、３２が閉じられる。これに関して、各形材要素２０、２２と各繊維半製品１０が金型２８内に挿入されて初めて互いに結合され又は必要に応じて留め合わされることが当然原則として考え得るだろうことが言及される。

金型２８を閉じた後、次の手順工程において、通常ＲＴＭ（ｒｅｓｉｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｕｌｄｉｎｇ）方法とも呼ばれるトランスファー成形プロセスで、繊維半製品１０はプラスチック、特に樹脂又は繊維強化プラスチックを受けることができる。ここでは樹脂として特にホルムアルデヒド樹脂又は反応性樹脂が適している。プラスチックの射出は、この場合は１つ又は複数の射出チャンネル３４から行なわれ、この射出チャンネルは、フォルム範囲３６で相応する選択方位を備えており、金型２８のフォルムに合流している。この、金型のフォルムのフォルム範囲３６は、各プラスチック結節部要素３８の雌型を形成し、この雌型はさらに図２〜図４で詳述されている。相応するトランスファー成形プロセスで、プラスチックが繊維半製品１０の範囲に挿入され又はこの繊維半製品１０がそれに加えられるプラスチックを受け入れることによって各プラスチック結節部要素３８が形成されることが確認できる。

プラスチック、特に樹脂がこれに関して備えられたフォルム範囲３６に（この範囲に繊維半製品１０が入れられる）射出されると、続いて別の手順工程でプラスチック又は樹脂の硬化が適切な熱供給及び／又は適切な加圧によって金型２８のフォルム範囲３６の範囲で行なわれる。

こうして全体として、各形材要素２０、２２を接続するための、１つ又は複数のプラスチック結節部要素３８が作られ、このプラスチック結節部要素は極めて堅固で及び簡単に製造可能である。加えて、この個々のプラスチック結節部要素３８は特に重量的に有利であり、及び非常に良好に再現可能に製造できる。

以下では、図２〜図４を使用して、図１に関連して説明された方法に従って製造された、対応する継手構造のための各使用範囲が記述される。

図２には、自動車用継手構造の第一の実施形態の模式的側面図が示され、この継手構造は、この場合フレーム構造４０として乗用車のサイドドアのために形成されている。同様にフード、フラップ又は他のドアのような他の開き扉要素又は可動の開き扉も、このようなフレーム構造４０を備えることができる。ここでは、この場合３つの形材要素４１、４２及び４３がそれぞれ、車両横方向に伸びるキャリア要素又は上方の実質的にＵ字形状の、対応するドアウィンドウを取り巻くキャリア要素を形成していること、及び２つのプラスチック結節部要素４４、４５が形材要素４１、４２、４３と互いに接続していることが確認できる。プラスチック結節部要素４４、４５、又はフレーム構造４０として形成されている継手構造は、ここでは図１において上に説明されている方法で製造されている。

この場合の特徴はさらに、プラスチック結節部要素４４、４５がここでは各形材要素４１、４２、４３の接続の機能に限定されるのではなく、追加的に各フレーム要素又はそれと同様のものとして可動開き扉の機能要素がサイドドアの形で形成されていることである。このことは、ドアキャリアとして形成されているフレーム構造４０の簡単で迅速な製造を可能にする。加えて、全体として剛性又は耐衝撃性を犠牲にすることなくドアの重量が非常に軽量になる。対応するプラスチック結節部要素４４、４５は、ここで簡単な方法で必要性に合わせて、つまり例えば中空形材として又は開いた形材として形成されることができ、その際アタッチメント、固定箇所又はそれと同様の機能エリアが統合されていてよい。

図３は、別の継手構造の模式的平面図であり、この継手構造は図１に説明されている継手構造に従い、又はそのような方法によって製造されている。この継手構造は図３に従い、ここではサポートキャリア４６として、インテグラルサポート又はアクスルキャリアの形で形成され、その下側が乗用車のボディの前部構造又は後部構造の構造要素のキャリア又はそれと類似のものに固定可能である。その際本実施例ではサポートキャリア４６は４つの各形材要素４７を含み、これら形材要素は４つの対応する、全体としてフレーム形状のサポートキャリア４６の各エッジ範囲に、相応するプラスチック結節部要素４８で互いに接続されている。

最後に、図４は継手構造の別の考えられる実施形態の模式的側面図を示しており、この場合は少なくとも実質的に乗用車のボディ５０が全体として形成されている。車体前部又は前部構造５２の範囲には、複数の形材要素５３、５４が備えられ、この形材要素は特にプラスチック結節部要素５５によって、ストラットドーム５６の形で含まれている結合部品と互いに接続されている。前部構造５２全体又は車体前部全体は、ここでは車体前部モジュールとして形成され得る。

類似の実施形態は、車体後部又は後部構造５８にある。ここでも複数の形材要素６０、６１が備えられており、これら形材要素は各プラスチック結節部要素６２によって形成されている。本実施例ではこのプラスチック結節部要素６２内へ（その他の点に関しては前部構造５２と同様である）それぞれ連結エレメントの機能だけが引受けられることが可能であるが又はしかし追加的に利点として、又は各構造のフレーム要素として形成されていてよい。これに関する例として、この場合リヤアクスルの上部のサイドメンバ６３が挙げられ、このサイドメンバは同様にプラスチック結節部要素６２として形成され、このプラスチック結節部要素は対応する、図１に関連して記述された方法で説明されている種類の射出プロセス方法で作られている。

ボディ５０のパッセンジャーセル６４の範囲には、同様に複数の形材要素が備えられている。こうして例えば各形材要素６５、６６がルーフフレームの範囲に備えられている。特に前側の形材要素６５はここでは適切に発泡されていてよい。ここでは各サイドシルの範囲で、それぞれ相応する形材要素６７、６８が備えられていてよい。記述された形材要素６５〜６８はここでは各プラスチック結節部要素６９、７０、７１を備えており、この場合これらプラスチック結節部要素はＡピラーとして、Ｂピラーとして、Ｃピラーとして形成される。図２に記述された例と類似して、ここでもボディのフレーム要素又はピラー要素が企図され、これらは相応する継手構造のプラスチック結節部要素６９、７０、７１によって形成される。このことは簡単で迅速に、剛性又は耐衝撃性を犠牲にすることなく、非常に軽量なボディを製造することをやはり可能にする。ここでは製造はただ１つの大型の金型２８内で行なわれ得、この金型は例えば車体前部から車体後部まで又は前部構造５２から後部構造５８までの側面構造全体を含んでいる。１つ又は複数の形材要素を備えた、例えば対応するピラー又はフレーム要素から成るモジュール構造も考えられ、これは、それに続くさまざまなアセンブリの組立で、個々の軽量構造ベースモジュールによる幅広く多様なバリエーションを達成する道を開く。

形材要素自体は、特に引抜き成形材として繊維強化プラスチック又は軽金属材料から製造可能である。しかし、他の製造方法も考え得る。各繊維半製品１０は、その使用範囲に応じて、対応する繊維方向を備えることができ、その結果各プラスチック結節部は、力損失に応じて需要又は負荷に個別にぴったり合わせて適合される。

本願の継手構造は、開き扉の対応するフレーム構造４０、各サポートキャリア４６又はボディ５０全体又はその部品に適しているだけでなく、さらに例えばピラー要素及びフレーム要素、ファイアウォールクロスメンバ又はカウルのクロスメンバのようなパーツアセンブリ又はモジュールにも適している。

Claims (10)

1. 自動車用継手構造の製造方法であって、少なくとも２つの形材要素（２０、２２）が金型（２８）内に挿入され、プラスチック結節部要素（３８）によって互いに接続され、該プラスチック結節部要素が前記金型（２８）内で硬化される製造方法において、
   −前記形材要素（２０、２２）の対応する接続範囲（１６、１８）のための各アタッチメント（１２、１４）を備えた繊維半製品（１０）を製造する工程と、
   −前記形材要素（２０、２２）の前記接続範囲（１６、１８）を繊維半製品（１０）の各アタッチメント（１２、１４）と接続する工程と、
   −プラスチックをトランスファー成形プロセス中にそのために備えられた前記金型（２８）のフォルム範囲（３６）内に射出することで前記プラスチック結節部要素（３８）を製造する工程とを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記金型（２８）のフォルム範囲（３６）に射出するためのプラスチックとして樹脂又は繊維強化プラスチックが使用されることを特徴とする、方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、
   アタッチメント（１２、１４）として各アタッチメント開口部が前記繊維半製品（１０）内に備えられていることを特徴とする、方法。
4. 請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の方法であって、
   形材要素（２０、２２）として開いた形材又は中空形材が使用されることを特徴とする、方法。
5. 請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の方法であって、
   前記プラスチック結節部要素（３８）が特に自動車ボディ（５０）又は可動の開き扉のフレーム要素として形成されることを特徴とする、方法。
6. 少なくとも２つの形材要素（２０、２２）を備え、該形材要素が硬化したプラスチック結節部要素（３８）によって互いに接続されている自動車用継手構造であって、前記プラスチック結節部要素がトランスファー成形プロセス中にプラスチックを有する繊維半製品（１０）によって形成されることを特徴とする、継手構造。
7. 請求項６に記載の継手構造であって、前記繊維半製品（１０）の各アタッチメント（１２、１４）が前記形材要素（２０、２２）の対応する接続範囲（１６、１８）と直接接続されていることを特徴とする、継手構造。
8. 請求項６又は７に記載の継手構造であって、
   前記形材要素（２０、２２）が開いた形材又は中空形材から形成されていることを特徴とする、継手構造。
9. 請求項６〜８のうちのいずれか一項に記載の継手構造であって、
   前記形材要素（２０、２２）が、金属合金、特に軽金属合金又は特に繊維強化プラスチックから形成されていることを特徴とする、継手構造。
10. 請求項６〜９のうちのいずれか一項に記載の継手構造であって、
    前記プラスチック結節部要素（３８）が特に自動車ボディ（５０）又は可動の開き扉のフレーム要素として形成されていることを特徴とする、継手構造。

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