JP2016521656A - 牽引手段用リセプタクルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両ボディに取付け可能な支持ピースの牽引リセプタクルの構造であって、車両ボディのクロスメンバの内部キャビティ内に支持ピースが挿入される牽引手段用多コンポーネントリセプタクルの構造が、改善されたクラッシュ挙動を達成できるように更に開発することにある。【解決手段】自動車のボディに取付け可能な支持ピース（１）の牽引手段、より詳しくは牽引ラグ用の多コンポーネントからなるリセプタクルの構造を提供する。この構造では、支持ピース（１）が車両のクロスメンバ（２）のリセプタクル内に挿入され、支持ピース（１）が摩擦撹拌溶接によりクロスメンバ（２）に接合される。【選択図】図１

Description

本発明は牽引手段用リセプタクルの構造、より詳しくは自動車のボディに取付けられる支持ピースの牽引ラグ、並びにリセプタクル構造の製造方法に関する。

牽引手段用リセプタクルのこのような構造は従来技術から広く知られている。車両の牽引中に生じる力を車両ボディの長手方向部材に伝達するには、このようなリセプタクルは、前方のクロスメンバと長手方向部材とが連結される領域に配置されなければならない。さもなければ、牽引中に、過度に大きい曲げ応力がクロスメンバに発生してしまう虞がある。このため、前方クロスメンバと車両ボディの特別設計の長手方向部材との間の連結部には、いわゆるクラッシュボックスが設けられる。これらのクラッシュボックスは、特定の長手方向部材に対してクロスメンバを補強する。事故の場合に、クラッシュボックスは、発生するエネルギの一部を吸収する変形要素として機能し、低速時に長手方向部材を損傷から保護する。しかしながら、従来技術から知られているように、牽引手段用多コンポーネントリセプタクル（屈曲部材により覆われたリセプタクル）がこのようなクラッシュボックスに直接取付けられているため、屈曲要素の変形挙動は不利な態様で変化される。この結果いわゆるブロック形成（block formation）が生じ、このため屈曲キャリヤは、もはや発生エネルギを所望の度合いまで吸収できずかつ発生エネルギをクラッシュボックスに伝達することもできなくなる。

牽引手段用リセプタクルの構造は、クロスメンバにねじ連結される支持ピースを開示する下記特許文献１から知られている。

ねじ連結は、絶えず沈下挙動を呈すること、および付加コンポーネントとして使用されるねじがアセンブリを複雑化しかつ重量の付加を招くこと等の欠点を有する。

独国特許第１０２００８０５７３７９号明細書

したがって本発明の課題は、特許請求の範囲の第１項の前提部に記載の牽引手段用多コンポーネントリセプタクルの構造が、改善されたクラッシュ挙動を達成できるように更に開発することにある。

上記課題は、特許請求の範囲の第１項の前提部に記載の牽引手段用多コンポーネントリセプタクルの構造により解決される。

より詳しくは、上記課題は、自動車のボディに取付け可能な支持ピースの多コンポーネントを備えた牽引手段用リセプタクルであって、車両のクロスメンバのリセプタクル内に支持ピースが挿入され、かつ支持ピースが摩擦撹拌溶接によりクロスメンバに取付けられている構造の牽引手段用リセプタクルにより達成される。この特殊な溶接形式は、欠点のあるねじ連結を用いることなく、支持ピースと車両のクロスメンバとの非常に剛性の高い連結を得ることを可能にする。ねじ連結を省略することにより、アセンブリをより簡単で信頼性の高いものとすることができる。

有利な態様では、支持ピースは牽引ラグ用のボア孔を有している。

支持ピースにキャッチおよびフック状突出部を設けることにより、支持ピースをクロスメンバ内に簡単にスライドして正しい位置に位置決めできる形状にすることができる。

有利な態様では、支持ピースは、クロスメンバの後ろに配置される付加クラッシュボックスの取付けデバイス用スペーサとして機能する。また、支持ピースは、クロスメンバのＴ型溝内にかしめられるのが有利である。この溝は、支持ピースの組立ておよび位置決めを容易にする。

本発明の構造を製造するには、クロスメンバ全体を屈曲端形状に曲げる前または後に、支持ピースをクロスメンバ内に溶接することが有利である。

溶接は、少なくとも２つの摩擦撹拌溶接箇所により行うのが好ましい。

クロスメンバに取付けられた後の支持ピースは、更に加工すること、より詳しくは牽引ラグ用ボア孔を形成することが有利である。可能ならば、クラッシュボックスを取付けるためのボア孔を、牽引ラグ用ボア孔に対して垂直に挿入するのが有利である。

少なくとも１つの実施形態によれば、牽引される車両に牽引ラグを固定するシステムが提供される。該システムは車両の長手方向部材に連結されるクロスメンバを有し、該クロスメンバは内部キャビティと、クロスメンバの内部キャビティ内に挿入される支持ピースとを備え、支持ピースが摩擦撹拌溶接によりクロスメンバに固定されることを特徴としている。

少なくとも１つの実施形態の態様によれば、支持ピースは、牽引ラグ用ボア孔の形状のリセプタクルを呈している。

少なくとも１つの実施形態の態様によれば、支持ピースの端部にはキャッチおよびフック状突出部が形成されている。

少なくとも１つの実施形態によれば、支持ピースは、クラッシュボックスの取付けデバイス用スペーサピースとして機能する。

以下、例示態様で示す本発明を、添付図面を参照して説明する。

取付け位置にある例示実施形態を示す概略図である。 軸線Ａ-Ａ’に沿う断面図である。 軸受Ｂ-Ｂ’に沿う断面図である。

図１は、既に湾曲形態に曲げられたクロスメンバ２を示す破断図である。

図１に示すように、クロスメンバ２は少なくとも１つの内部キャビティ１０を有している。このキャビティ１０内には支持ピース１が挿入されている。支持ピース１は、押出成形体として設計されている。この方法では、剛性不連続性を低減させるＴ型溝または突出フランクのような細部を、費用を要せずして一体化できる。選択した実施形態の例では、特に図２に示すように、支持ピース１の両側にキャッチ６およびフック状構造７が設けられる。

図１にはまた、既に完全に組み立てられた支持ピース１内の牽引スリーブ３が示されている。参照番号５は摩擦撹拌溶接箇所を示し、これらの溶接箇所は牽引スリーブ３の左右に配置され、クロスメンバ２との連結部を形成する。

摩擦撹拌溶接は、材料を接合する既知の方法である。回転ピンおよびスリーブ工具が連結箇所に配置される。これにより発生された熱が、材料を塑性化できるが溶融はしない状態に変換する。回転スリーブは、「こね粉（doughy）」のような材料内に進入する。同時に「内側」ピンが工具から引き抜かれ、キャビティが形成される。このように形成されたキャビティは、押し退けられた材料を受入れる。スタンプが材料の表面上に平らに横たわり、材料が制御されない態様で逃げることを防止する。スリーブが上方シートを通って進入し、下層に到達する。

後退移動中に、スリーブが接合ゾーンから引出される。

同時にピンが塑性材料を接合領域内に押し戻し、キャビティが再び充填される。工具の簡単なリセッティングにより、材料は固化される。材料がロックした、点状で、平らな形状の連結が達成される。

図２は、切断線Ａ-Ａ’に沿う断面を示す。支持ピース１は、クロスメンバ２のキャビティ１０内のリセプタクル内で同一平面に座している。２つのコンポーネントが摩擦撹拌溶接個所５を介して互いに連結される。ボア孔８が、牽引スリーブ３を収容するための両コンポーネントを通る貫通孔を形成している。

図３は、Ｂ-Ｂ’線を通る断面を示している。図３に示すように、クラッシュボックスを収容するボア孔９が設けられる。この図面には示されていないが、クラッシュボックスはクロスメンバ２の下に配置できる。支持ピース１をねじ止めによりクロスメンバに取付けるのではなく、溶接箇所を介して所望に応じて固定することにより、潜在的に取付けられるべきクラッシュボックス用のボア孔９の配置についての問題は全くなくなる。支持ピース１の材料は、貫通ボア孔用のスペーサ４を提供する。

牽引ラグ用構造を備えたクロスメンバの最適製造方法は、押出し成形体を用いて行われる。クロスメンバ２および支持ピース１自体も、押出し成形体から製造される。

支持ピース１は、アルミニウムまたはマグネシウムの押出し成形体から製造される。或いは、支持ピース１は、鋳造方法を用いて製造することもできる。

製造過程において、両コンポーネントは一体に嵌合され、支持ピース１はクロスメンバ２内にかしめられる。次の製造工程は、溶接により両コンポーネントを接合して、コンポーネントの組合せを所望の形状に連結することである。最後の２つの製造工程は逆に行うこともできる。すなわち、組合せコンポーネントを最初に曲げ、次に支持ピース１をクロスメンバ２に溶接することもできる。

溶接および曲げの後は、ボア孔および孔を機械加工し、必要なねじ山を切削すればよい。次に、クロスメンバを組立てる他の工程が、従来技術で既に説明したように行われる。

１ 支持ピース
２ クロスメンバ
３ 牽引スリーブ（牽引ラグ）
４ スペーサ
５ 摩擦撹拌溶接箇所
６ キャッチ
７ フック状構造
８ ボア孔
９ ボア孔
１０ 内部キャビティ

Claims (15)

1. 車両ボディに取付け可能な支持ピース（１）の牽引リセプタクルの構造であって、車両ボディのクロスメンバ（２）の内部キャビティ（１０）内に支持ピース（１）が挿入される構造において、挿入された支持ピース（１）が摩擦撹拌溶接によりクロスメンバ（２）に取付けられていることを特徴とする牽引リセプタクルの構造。
2. 前記支持ピース（１）は、牽引ラグ（３）のボア孔の形態をなす牽引リセプタクルを構成していることを特徴とする請求項１記載の構造。
3. 前記支持ピース（１）の端部にはキャッチおよびフック状突出部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の構造。
4. 前記支持ピース（１）は、クラッシュボックスの取付けデバイス用スペーサピース（４）として機能することを特徴とする請求項１記載の構造。
5. 支持ピース（１）がクロスメンバ（２）のＴ型溝内にかしめられることを特徴とする請求項１記載の牽引リセプタクルの構造の製造方法。
6. 前記クロスメンバを屈曲端形状に曲げる前または後に、支持ピース（１）をクロスメンバ（２）内に溶接することを特徴とする請求項５記載の製造方法。
7. 前記支持ピース（１）は、少なくとも２つの摩擦撹拌溶接箇所（５）によりクロスメンバ（２）に連結されることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
8. 前記クロスメンバ（２）に取付けられた後の支持ピース（１）が更に加工されることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
9. 前記支持ピース（１）は、少なくとも１つの牽引ラグ（３）を収容する孔がドリル穿孔されることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
10. 前記支持ピース（１）には、牽引ラグ（３）用ボア孔に対して垂直なボア孔（９）が設けられることを特徴とする請求項９記載の製造方法。
11. 牽引ラグ（３）を受入れるリセプタクル構造を備えた自動車の前方クロスメンバ（２）を形成する方法であって、
    支持ピース（１）を受入れる内部キャビティ（１０）をクロスメンバ（２）に形成する工程と、
    支持ピース（１）を形成する工程と、
    支持ピース（１）をクロスメンバ（２）の内部キャビティ（１０）内に挿入する工程とを有する方法において、
    支持ピース（１）を摩擦撹拌溶接によりクロスメンバ（２）に取付ける工程を更に有することを特徴とする方法。
12. 前記支持ピース（１）は、クロスメンバ（２）のＴ型溝内にかしめられることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記クロスメンバ（２）は、支持ピース（１）が摩擦撹拌溶接によりクロスメンバ（２）に取付けられる前または後に、屈曲端形状に曲げられることを特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 前記支持ピース（１）は、少なくとも１つの牽引ラグ（３）を収容すべくドリル穿孔されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 前記支持ピース（１）には、牽引ラグ（３）用ボア孔に対して垂直なボア孔（９）が設けられることを特徴とする請求項１４記載の方法。

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