JP2019051931A - 吸収システムと空気力学的システムとを備えるフロントブロックを形成するモノブロック部品 - Google Patents

吸収システムと空気力学的システムとを備えるフロントブロックを形成するモノブロック部品 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品(10)に関する。【解決手段】 モノブロック部品(10)は、エネルギー吸収システムを形成する構造部(20)と、少なくとも空気力学的システム(40)を形成する、成形された準構造部(30)とを備え、準構造部(30)は、構造部(20)上にオーバーモールドされる。【選択図】 図2

Description

本発明は、自動車の分野に関する。特に、本発明は、自動車のフロントブロックモジュール(front block module)に関する。
自動車のフロントブロックは、特に、冷却システム(ラジエータ)、バンパースキン(bumper skin)、又は光学素子(optical elements)等の機能的要素を支持するテクニカルフロントエンド(technical front-end)と、エネルギー吸収システムとを備えるが、このようなフロントブロックは、従来技術において、特に国際公報第WO2006/100379号パンフレットにおいて既に知られている。
エネルギー吸収システムは、少なくともバンパービームを備え、その力を自動車の縦ビームへと伝達する。このようなビームは、一般に「トップバンパービーム」又は「アッパーバンパービーム」と呼ばれ、テクニカルフロントエンドの前方に位置する。通常、エネルギー吸収システムはまた、歩行者衝撃保護システム(上部構造アブソーバー及び下部構造スチフナー)を備える。
従って、このフロントブロック構造は、それぞれが特定の特徴を有する別個の部品、とりわけ、構造的な役割を果たすバンパービームと、より機能的な役割を果たすテクニカルフロントエンドとを含む。このことにより、部品を組み立てる際に困難が生じる可能性があり、又、これにより自動車のスタイルが制約される可能性がある。例えば、バンパースキンのスタイルは、バンパービームの位置に影響され、バンパービームがエア・インレットの開口部から見えないようになされる。
CO2の排出量を低減させるために、この環境が、1以上のフレーム(通常プラスチック製)を含むこともあり、その際、フレーム上に、エア・インレットシャッターと呼ばれるモバイルエレメントが取り付けられている。モバイルエレメントは、アクティブな空気力学的システムの一部であり、この中で、アクチュエータが、モバイルエレメントの動きを制御する。その機能は、流入する空気がバンパーグリルを流通することを可能にし、又、自動車速度によっては、バンパーグリルをブロックすることである。
このタイプのフレームは、バンパービームに対して、下方、上方、或いは下方及び上方に組み付けられ、これにより、種々の要素が、更に複雑化して、フロントブロック上に組み付けられることになる。
加えて、このタイプのフロントブロック構造は、特定の機能が冗長となっており、これにより、多数の部品が用いられることとなり、それ故にフロントブロックが、より重くなる。例えば、フレームは、水平壁部を備え、このことは、バンパースキンと冷却システムとの間のエアガイドについても同様である。他の例はまた、モバイルシャッターのフレームに関連する。このフレームは、モバイルシャッターのための構造物として機能する。一方で、この環境においては、バンパービームと歩行者下部構造スチフナーも1つの構造物として機能する。
従って、我々は、知られたフロントブロックが数多くの要素を備え、それらは、自動車に組み付けられる際に、多少の差こそあれ数多くの複雑な工程において組み付けられなければならないこと、及び、これらの要素の幾つかによって果たされる数多くの機能は、冗長であり、その為組付けが複雑化し、且つフロントブロックが、より重くなっていることを認識している。
本発明の主な目的は、軽量で組付けが簡便な、自動車用フロントブロックモジュールを形成する、モノブロック部品を提案することである。従って、本発明は、フロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品に関し、ここで、空気力学的機能(コントロールドシャッター用フレーム)が、隣接する他の空気力学的機能(モバイルシャッター)と関連して、バンパービーム自体によって部分的に形成された構造フレーム中のバンパービームに統合される。
本発明は、自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品に関する。モノブロック部品は、エネルギー吸収システムを形成する構造部と、少なくとも空気力学的システムを形成する、成形された準構造部とを備える。準構造部は、構造部上にオーバーモールドされる。
本発明によるフロントブロックモジュールを形成する、モノブロック部品は、特に以下の利点を有する:
‐自動車の部品数が少なくなり、従って、コンパクトなシステムの提供、部品の参照が数少なくなることによる、よりシンプルなロジスティクスの流れ、並びに、製造業者にとって、よりシンプルな、工場内での組付け(自動車に取り付けられるべき部品はただ1つである)が可能となる;
‐使用される材料がより少ない為、より軽量で純粋な空気力学的機能がもたらされる。又、他の機能の為に存在する部品に既に設計されているフレームの部分と冗長となるフレームを製造する必要がない。更に、フロントブロックの要素間のアタッチメントを不要としたことにより、重量の軽減が図られている。例えば、コントロールドシャッターのフレーム構造は、モノブロック部品によって直接的に作成されており(コントロールドシャッターは、モノブロック部品上に直接留められている)、準構造部は、壁部とエアガイドとして直接的に作用可能である。
更に、モノブロック部品は、以下の特徴のうちの1つ以上を単独で或いは組み合わせて備えていてもよい:
‐空気力学的システムは、以下の要素:コントロールドシャッター用のフレーム、エアガイド、サブフレームディフレクター、及びプレートのうちの少なくとも1つを単独で或いは組み合わせて備える;
‐準構造部は、以下の機能的要素:冷却システム、バンパースキン、及び光学素子のうちの少なくとも1つを支持するようになされている;
‐準構造部は、以下の製品:ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、並びにポリカーボネート及びポリブチレンテレフタレート(PC−PBT)のうちの少なくとも1つをベースとする熱可塑性材料で作られている;
‐熱可塑性材料は、補強要素によって補強されている;
‐準構造部は、2つの材料で作られており、且つエラストマー系材料のリップを備える;
‐構造部は、以下の要素:バンパービームバー、「クラッシュボックス」タイプのショックアブソーバー、及び歩行者衝撃保護システムのうちの少なくとも1つを備える;
‐構造部は、鋼鉄製、アルミニウム製、又は複合材料製のバンパービームバーを備える;
‐準構造部は、バッテリー充電器及び/又は電子制御装置(ECU)を支持する。
本発明はまた、本発明によるモノブロック部品と、以下の機能的要素:冷却システム、バンパースキン、及び光学素子のうちの少なくとも1つとの組立品に関する。
本発明はまた、本発明による自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品の製造方法に関する。この方法において、エネルギー吸収システムを形成する構造部が製造され、次いで、モールドとプラスチック材料とを用いて、構造部上に準構造部がオーバーモールドされ、準構造部は、少なくとも空気力学的システムを形成するようになされる。
この製造方法は更に、以下の特徴のうちの1つ以上を単独で或いは組み合わせて備えてもよい:
‐モールドは、射出成形である;
‐構造部は、以下の方法、すなわち:ロールフォーミング、ハイドロフォーミング、冷間引抜き、及び熱間引抜きの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、鋼鉄製のバンパービームバーを製造することによって生産される;
‐構造部は、以下の方法、すなわち:引抜き及び押出しの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、アルミニウム製のバンパービームバーを製造することによって生産される;
‐構造部は、以下の方法、すなわち:熱圧縮、打抜き、押出し、及び引抜成形の中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、複合材料製のバンパービームバーを製造することによって生産される;
‐バンパービームバーは、オーバーモールドされるべきインサートとしてモールド内に導入される;
‐構造部と準構造部との間の機械的接着性は、オーバーモールド前に構造部に孔をあけ、プラスチック製のオーバーモールド材料が孔を流通出来るようになされることによって向上する;
‐構造部と準構造部との間の化学的接着性は、以下の工程のうちの少なくとも1つを経ることによって向上する:接着剤を、構造部に添加する工程であって、オーバーモールド前に、粉ふき、スプレー、糊付け、及び/又は薄膜で覆うことによってなされる、工程;接着剤を、無水マレイン酸等の、プラスチック材料の樹脂に添加する工程;
‐準構造部は、単一のオーバーモールド工程で作られる;
‐準構造部は、2つの材料で作られ、且つ、そのうちの1つは、エラストマー系材料である;
‐オーバーモールド工程の後、コントロールドシャッター、モーター機構、ワイヤ、電子機器、及びセンサ等の二次的な機能的要素が、モノブロック部品上に組み付けられる。
本発明は、添付の図面を参照すると、より良く理解することが出来るであろう。但し、これらの図面は、例示の為にのみ提供されるものであり、如何なる意味合いにおいても本発明を制限するものではない。
図1は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品の構造部の第1実施例を示す。 図2は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品の第1実施例を示し、図1の構造部を含む。 図3は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品の構造部の第2実施例を示す。 図4は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品の第2実施例を示し、図3の構造部を含む。 図5は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品の第3実施例を示す。 図6は、本発明によるモノブロック部品を備えた自動車の前方部分を示す。
図2、4、5、及び6に図示されているように、本発明によるモノブロック部品10は、自動車のフロントブロックを形成し、構造部20及び準構造部30を備える。
構造部20は、以下の要素、すなわち:バンパービームバー22、「クラッシュボックス」タイプのショックアブソーバー24、及び歩行者衝撃保護システム26(上部構造アブソーバー及び下部構造スチフナー)のうちの少なくとも1つを備える。
構造部20がバンパービームバー22を備える場合、バンパービームバー22は、有利には、鋼鉄製、アルミニウム製、又は複合材料製である。
図1及び図3に図示されているように、構造部20は、エネルギー吸収システムを形成する。上記の「構造」という用語は、自動車がこうむる衝撃を吸収するようになされた要素を意味する。
準構造部30は、特に、射出成形法によって成形される。この射出成形の間中、準構造部30は、構造部20上にオーバーモールドされる。構造部20は、インサートとして作用する。このようにして、2つの部分、すなわち構造部20と準構造部30とが、単一のモノブロック部品10を形成する。上記の「準構造」という用語は、二次的機能を支持する要素を意味し、低エネルギー衝撃(歩行者の衝撃および駐車時の衝撃)以外の衝撃を吸収するようには意図されていない。
準構造部30は、少なくとも空気力学的システム40を形成する。空気力学的システムとは、自動車が空気力学的機能を果たすようになされる、すなわち、そのような機能に寄与する、一組の形材を意味する。従って、そのような形材は、例えば、エアガイド、コントロールドシャッター用のフレーム、又はサブフレームディフレクターに対応してもよい。従って、準構造部30は、成形によって、以下の要素、すなわち:コントロールドシャッター用のフレーム42、エアガイド44、サブフレームディフレクター46のうちの少なくとも1つを形成する。
このように、自動車のフロント部分における空気の流れを制御するために自動車で使用されるコントロールドシャッターは、(成形されたフレーム42において)成形された準構造部30上に直接配置される。その結果、フレーム上に、コントロールドシャッターを取り付ける必要は最早無く、それ自体がフロントブロックに組み付けられる。加えて、バンパービーム22が衝撃を受けた際に後方に移動する場合、コントロールドシャッターも自動車の後部に向かって動く。
このように、準構造部は、自動車の空気力学的システム全体にとって有用な要素を形成する。
一実施形態によると、準構造部30は、以下の機能的要素50、すなわち:ラジエータ等の冷却システム52(図5参照)、バンパースキン54(図6参照)、及び光学素子56(図6参照)のうちの少なくとも1つを、単独で或いは組み合わせて、支持する。
有利には、準構造部30は、バッテリー充電器を支持する。この配置は、自動車が電気自動車である場合、特に有利である。このバッテリー充電器は、準構造部30内に直接統合されてもよく、準構造部30は、例えばバッテリー充電器をオーバーモールドしてもよい。
有利には、準構造部30は、電子制御装置(ECU)を支持する。このような電子制御装置(ECU)は、通常、箱からなり、この場合、準構造部30によって支持されている。この電子制御装置は、準構造部30内に直接統合されてもよく、準構造部30は、例えば、電子制御装置(ECU)をオーバーモールドしてもよい。
1つの実施例によると、モノブロック部品10は、バンパー補強機能を含む。このように、モノブロック部品10は、有利には、自動車製造業者に供給される前に、事前にバンパーと組み付けられてもよい。
1つの実施例によると、モノブロック部品10は、バンパー剛性補強機能を含む。従って、有利には、モノブロック部品10は、プレート48を含んでもよい。
このように、モノブロック部品10は、自動車の多様性に対して、より良好に対応出来る:例えば、基本的なバージョンの自動車に対しては、コントロールドシャッター58が、モノブロック部品10上に取り付けられることは必ずしも必要ではなく、準構造部30上に存在するコントロールドシャッター58のフレーム42は、この場合、ラジエータに向かってエアガイドとして作用する。より高級なバージョンの自動車の場合は、モールド工程の後に、構成部品を後から組み付けることによって生産することも可能であろう。
有利には、準構造部30は、熱可塑性材料、例えば、以下の製品、すなわち:ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、及び、ポリカーボネートとポリブチレンテレフタレート(PC−PBT)のうちの少なくとも1つをベースとする材料で作られている。
プラスチック材料は、有利には、グラスファイバー、カーボンファイバー、無機充填剤、又は、タルク等の天然の充填剤のような補強要素によって補強される。
図2は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品10の第1実施例を示す。図1に図示されているように、モノブロック部品10は、構造部20を備える。図から分かるように、バンパービーム22の下方に位置するコントロールドシャッター58のフレーム42の剛性は、上部構造内のバンパービーム22及び下部構造内の歩行者スチフナーによってもたらされる。上部構造と下部構造との間の材料が直接関連することによって、応力集中を引き起こす傾向がある組立品よりも、良好な機械的強度がもたらされる。
図4は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品10の第2実施例を示す。図3に図示されているように、モノブロック部品10は、構造部20を備える。モノブロック部品10の下部は、特にリブが加えられている場合、モバイルシャッター用のアッパーガイドとして作用し、下部において、下部構造収束部が、バンパーとコントロールドシャッターとの間の空気をガイドする。エア・インレットの面積は、特に、頂部(ビーム)及び底部(収束部)で最大となる。
図5は、本発明によるフロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品10の第3実施例を示す。
本発明はまた、本発明による自動車用フロントブロックを形成する、モノブロック部品10の製造方法に関する。
この方法によると、エネルギー吸収システムを形成する構造部20が製造され、次いで、モールドとプラスチック材料とを用いて、構造部20上に準構造部30がオーバーモールドされる。オーバーモールドが実行されることにより、準構造部30は、少なくとも空気力学的システム40を形成する。
射出成形は、好ましくは、オーバーモールド作業のために用いられる。
構造部20は、少なくとも1つのバンパービームバー22を製造することによって作られる。このバンパービームバー22は、次いで、オーバーモールドされるべきインサートとしてモールド内に導入される。バンパービームバー22の製造には、使用される材料に応じて、種々の技法が使用可能である。
第1実施形態によると、以下の方法、すなわち:ロールフォーミング、ハイドロフォーミング、冷間引抜き、及び熱間引抜きの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、鋼鉄製のバンパービームバー22が作られる。
第2実施形態によると、以下の方法、すなわち:引抜き及び押出しの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、アルミニウム製のバンパービームバー22が作られる。
第3実施形態によると、以下の方法、すなわち:熱圧縮、打抜き、押出し、及び引抜成形の中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、複合材料製のバンパービームバー22が作られる。
本発明によるモノブロック部品10は、このように、フロントブロックモジュールを形成するモノブロック部品に関し、ここで、空気力学的機能が、構造フレーム中のバンパービームに統合される。構造フレームは、バンパービーム自体によって部分的に形成される。
従って、構造部20と準構造部30とが、良好な結合性を有することは重要である。構造部20と準構造部30は、特に、自動車が衝撃を受けた場合でも分離しない。
このようにするために、1実施形態によると、構造部20と準構造部30との間の機械的接着性は、オーバーモールド前に構造部20に孔をあけ、プラスチック製のオーバーモールド材料が孔を流通するようになされることによって向上する。
構造部20と準構造部30との間の結合性を向上させるために、構造部20と準構造部30との間で、化学的接着性が、以下の工程のうちの少なくとも1つの工程を経ることによって向上するか、或いは、補足され得る:
‐接着剤を、構造部20に添加する工程であって、オーバーモールド前に、粉ふき、スプレー、糊付け、及び/又は薄膜で覆うことによってなされる、工程;
‐接着剤を、無水マレイン酸等の、プラスチック材料の樹脂に添加する工程。
1実施形態によると、準構造部30は、射出の間中、単一の工程で作られる。言い換えれば、準構造部30によって支持される全ての機能は、同時に成形される。このように、種々の機能が、モノブロック部品内で直接統合され、追加の組立を必要としない。従って、単一のオーバーモールド工程の間中、センサ支持体、成形されたエアガイド、モバイルシャッター用フレーム等が、オーバーモールドされ得、追加の支持体を取り付ける必要がない。
第2実施形態によると、準構造部30は、射出工程の間中、2つの材料で作られる。この方法により、バンパー及び/又はエンジン冷却システムとのシール性を向上させる、可撓性を有するリップを統合することが出来るという利点がもたらされる。可撓性を有するリップは、エラストマー系材料で作られ得る。
当然ながら、オーバーモールド工程の後に組み付けられた、コントロールドシャッター58、モーター機構、ワイヤ、電子機器、及びセンサ等の要素50によって、モノブロック部品10の機能が、完全なものとされ得る。
10: 自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品
20: モノブロック部品10の構造部
22: 構造部20のバンパービームバー
24: 構造部20の「クラッシュボックス」タイプのショックアブソーバー
26: 構造部20の歩行者衝撃保護システム
30: モノブロック部品10の準構造部
40: 準構造部30の空気力学的システム
42: 空気力学的システム40のコントロールドシャッター用フレーム42
44: 空気力学的システム40のエアガイド44
46: 空気力学的システム40のサブフレームディフレクター
48: モノブロック部品10のプレート
50: オーバーモールド工程後、モノブロック部品10上に組み付けられ、準構造部30によって支持された機能的要素50
52: 機能的要素50の冷却システム
54: 機能的要素50のバンパースキン
56: 機能的要素50の光学素子
58: コントロールドシャッター

Claims (21)

  1. 自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品(10)であって、モノブロック部品(10)は、エネルギー吸収システムを形成する構造部(20)と、少なくとも空気力学的システム(40)を形成する、成形された準構造部(30)とを備え、準構造部(30)は、構造部(20)上にオーバーモールドされる、モノブロック部品(10)。
  2. 請求項1に記載のモノブロック部品(10)であって、空気力学的システム(40)は、以下の要素:コントロールドシャッター用のフレーム(42)、エアガイド(44)、サブフレームディフレクター(46)、及びプレート(48)のうちの少なくとも1つを、単独で或いは組み合わせで備える、モノブロック部品(10)。
  3. 請求項1〜2のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、準構造部(30)は、以下の機能的要素(50):冷却システム(52)、バンパースキン(54)、及び光学素子(56)のうちの少なくとも1つを支持するようになされている、モノブロック部品(10)。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、準構造部(30)は、以下の製品:ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、及び、ポリカーボネートとポリブチレンテレフタレート(PC−PBT)のうちの少なくとも1つをベースとする熱可塑性材料で作られている、モノブロック部品(10)。
  5. 熱可塑性材料は、補強要素によって補強されている、請求項4に記載のモノブロック部品(10)。
  6. 請求項1〜5のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、準構造部(30)は、2つの材料で作られており、且つエラストマー系材料のリップを備える、モノブロック部品(10)。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、構造部(20)は、以下の要素:バンパービームバー(22)、「クラッシュボックス」タイプのショックアブソーバー(24)、及び歩行者衝撃保護システム(26)のうちの少なくとも1つを備える、モノブロック部品(10)。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、構造部(20)は、鋼鉄、アルミニウム、又は複合材料で作られたバンパービームバー(22)を備える、モノブロック部品(10)。
  9. 請求項1〜8のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)であって、準構造部は、バッテリー充電器及び/又は電子制御装置(ECU)を支持する、モノブロック部品(10)。
  10. 請求項1〜9のいずれか1つに記載のモノブロック部品(10)と、以下の機能的要素(50):冷却システム(52)、バンパースキン(54)、及び光学素子(56)のうちの少なくとも1つとの組立品。
  11. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の自動車用フロントブロックを形成するモノブロック部品(10)の製造方法であって、エネルギー吸収システムを形成する構造部(20)が製造され、次いで、モールドとプラスチック材料とを用いて、構造部(20)上に準構造部(30)がオーバーモールドされ、その結果、準構造部(30)は少なくとも空気力学的システム(40)を形成するようになされる、製造方法。
  12. モールドは、射出成形である、請求項11に記載の製造方法。
  13. 構造部(20)は、以下の方法:ロールフォーミング、ハイドロフォーミング、冷間引抜き、及び熱間引抜きの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、鋼鉄製のバンパービームバー(22)を製造することによって生産される、請求項11又は12に記載の製造方法。
  14. 構造部(20)は、以下の方法:引抜き、及び押出しの中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、アルミニウム製のバンパービームバー(22)を製造することによって生産される、請求項11又は12に記載の製造方法。
  15. 構造部(20)は、以下の方法:熱圧縮、打抜き、押出し、及び引抜成形の中から、単独で或いは組み合わせて選択された方法を用いて、複合材料製のバンパービームバー(22)を製造することによって生産される、請求項11又は12に記載の製造方法。
  16. バンパービームバー(22)は、オーバーモールドされるべきインサートとしてモールドに導入される、請求項11〜15のいずれか1つに記載の製造方法。
  17. 構造部(20)と準構造部(30)との間の機械的接着性は、オーバーモールド前に構造部(20)に孔をあけ、プラスチック製のオーバーモールド材料が孔を流通するようになされることによって向上する、請求項11〜16のいずれか1つに記載の製造方法。
  18. 構造部(20)と準構造部(30)との間の化学的接着性は、以下の工程のうちの少なくとも1つの工程を経ることによって向上する、請求項11〜17のいずれか1つに記載の製造方法:
    ‐接着剤を、構造部(20)に添加する工程であって、オーバーモールド前に、粉ふき、スプレー、糊付け、及び/又は薄膜で覆うことによってなされる、工程;並びに
    ‐接着剤を、無水マレイン酸等の、プラスチック材料の樹脂に添加する工程。
  19. 準構造部(30)は、単一のオーバーモールド工程で作られる、請求項11〜18のいずれか1つに記載の製造方法。
  20. 準構造部(30)は、2つの材料で作られており、且つ、そのうちの1つは、エラストマー系材料である、請求項11〜19のいずれか1つに記載の製造方法。
  21. オーバーモールド工程の後、コントロールドシャッター(58)、モーター機構、ワイヤ、電子機器、及びセンサ等の二次的な機能的要素(50)が、モノブロック部品(10)上に組み付けられる、請求項11〜20のいずれか1つに記載の製造方法。
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