JP2022530414A - 一体化された横方向補強材を有するトンネル - Google Patents

Abstract

単一の部品で製造され、主トンネル部分３と、前記主トンネル部分３の側面に配置された少なくとも１つの横方向補強要素５とを備えた自動車２用のトンネル１であって、横方向補強要素５は、高い剛性と高い衝突耐性を提供するために溝１９を備え、前記溝１９は、トンネル１の長手方向に配向された部分とトンネル１の上向きに配向された部分との間にある屈曲領域１５の少なくとも一部にわたって延在し、トンネル１の長手方向に配向された部分の前部の少なくとも一部にわたって延在する、トンネル１。

Description

本発明は、自動車用トンネルおよび前記トンネルの横方向補強構造体に関する。本発明はさらに、このようなトンネルを製造するための方法に関する。

自動車において、トンネルとは、従来の内燃機関車両の排気システムを収容する、乗員室の前部フロア補強構造体内にある中空の凹部のことである。トンネルはまた、電気自動車やハイブリッド車にも存在し得るものであり、例えば、自動車の１つまたは複数の電気モータに電力を供給する電池パックの少なくとも一部を収容するためのエリアとしても機能する。

トンネルの基本形状は、水平な上壁によって連結された２つの垂直壁からなる。また、トンネルの垂直壁の底側にはフランジを含めることもでき、トンネルとフロア構造の他の部分との間の固定エリアとして機能する。トンネルは、単一の部品で製造されることができ、またはいくつかの個別の部品を組み合わせて構成することもできる。

下側ダッシュパネルの一般的な形状に合わせるために、トンネルの垂直壁の下側輪郭は、トンネルの前端部で上方に向かって細くなり、一般にトンネルノーズと呼ばれる形状になっている。

トンネルは、自動車のフロア補強構造体の一部を形成しているため、車両全体の剛性を高め、衝突時の車両乗員の安全確保にも寄与している。

トンネルは、より具体的には、自動車メーカーの要件に従って、以下の静的荷重条件に関与している。

－白色構造における本体の全体的な曲げ剛性
－白色構造における本体の全体的なねじり剛性
トンネルは、より具体的には、以下の衝突耐性条件に関与している。

－例えば、ユーロＮＣＡＰ（Ｎｅｗ Ｃａｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ、新車アセスメントプログラム）およびＩＩＨＳ（Ｉｎｓｕｒａｎｃｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｓａｆｅｔｙ、米国道路安全保険協会）の全前面衝突試験としても知られる「前面衝突全幅剛性バリア５０ｋｍ／ｈ」などの様々な標準化された試験で説明されている前面衝突。

－ユーロＮＣＡＰ４０％オーバーラップ変形可能バリア（ＯＤＢ）で、初速が６４ｋｍ／ｈの車両が、衝突時に車両前部の４０％がオーバーラップする規格化された変形可能バリアに衝突される。

自動車の剛性目標および衝突耐性目標を満たすために、トンネルの側面が補強される必要がある。これは、トンネルノーズとトンネル後端部とを連結する屈曲エリアにおいて特に重要であるが、これは、この屈曲エリアの幾何学的特異性により、静的荷重または動的荷重がかかると特に変形しやすくなるためである。

従来技術では、横方向補強構造体をトンネルに取り付けること、特に、トンネルの後端部とノーズとの間の屈曲エリア内の垂直壁を補強することが知られている。この横方向補強構造体は、１つまたは複数の部品で構成されており、例えば、スポット溶接でトンネルに取り付けられる。

しかしながら、このような横方向補強構造体を使用する場合、製造効率や製造コストの観点からいくつかの課題がある。実際、このような追加の部品を使用すると、スタンプおよび組立てなどの車両製造中に追加の作業が必要となり、これにより全体の生産性が低下し、車両の総コストが増加する。さらにまた、これらの追加の補強部品は、車両の全体的な剛性と衝突耐性に関係するため、自動車メーカーによって安全部品として認定されており、即ち、これらは追加の品質管理手順にかけられる他、前記補強部品をトンネルに組み付けるときには特別な注意が必要となることも意味する。これらの要因により、全体の生産性がさらに低下し、自動車の総コストがさらに増加する。

本発明の目的の１つは、これらの限界を克服するために、車両の剛性および衝突耐性の要件を満たすために追加補強される必要がないトンネルを提供することである。

この目的のために、本発明は、単一の部品で製造され、主トンネル部分と、前記主トンネル部分の側面に配置された少なくとも１つの横方向補強要素とを備えた自動車用トンネルに関し、前記主トンネル部分は、
－車両後部に向かって実質的に長手方向に延びる後部下側輪郭と、
－車両前部に向かって長手方向に対して、少なくとも２０°の正の上向き角度を有する方向に延びる前部下側輪郭と、
－後部下側輪郭前端点と前部下側輪郭後端点とを接続し、長手方向に対して厳密に５°～２０°の間で正の上向き角度を有する方向に延びる屈曲領域と、
を具備する主部下側輪郭を備え、
前記横方向補強要素は、前記主部下側輪郭の少なくとも一部にわたって延在し、その長さの少なくとも一部にわたって延在する溝を備え、該溝は、
－主部下側輪郭の少なくとも一部に隣接する内側長手方向壁と、
－前記内側水平壁に隣接する内側垂直壁と、
－前記内側垂直壁に隣接する下側長手方向壁であって、溝を含むトンネルの全ての横断面において、内側長手方向壁に実質的に平行で、かつ前記内側長手方向壁よりも低い位置にあるラインを形成する下側長手方向壁と、
－前記下側長手方向壁に隣接する外側垂直壁と、
－前記外側垂直壁に隣接する外側長手方向壁であって、溝を含むトンネルの全ての横断面において、内側長手方向壁に実質的に平行で、かつ前記下側長手方向壁よりも高い位置にあるラインを形成する外側長手方向壁と、
を備え、
前記溝は、後部下側輪郭前端点から車両後部に向かって後部下側輪郭の長さ部分にわたって延在し、前記溝は、前記後部下側輪郭前端点から車両前部に向かって屈曲領域の長さ部分にわたって延在する。

本発明を適用することにより、トンネルの横方向補強構造体はトンネル自体の設計に直接に一体化され、トンネルの剛性および衝突耐性の要件を保証するために追加的な横方向補強材は不要である。さらにまた、横方向補強構造体は単一の部品に組み込まれているため、追加的な横方向補強部品を組み立てる際に特別な注意を払う必要はないが、この組立ての際には静的荷重または動的荷重の影響を受けて分解されないように、トンネルと非常に堅固に接続する必要がある。

本発明によるトンネルの他の任意の特徴次第で、単独で考慮されるか、または任意の可能な技術的組合せに従って考慮される。

－トンネルは主トンネル部分の両側に配置された２つの横方向補強構造体を備える。

－溝は前部下側輪郭の長さ部分にわたってさらに延在する。

－溝は後部下側輪郭の全長にわたって延在する。

－溝は屈曲領域の全長にわたって延在する。

－溝の前部内部容積と溝の屈曲部内部容積との合計は、溝の全内部容積の１０％より大きい。

－溝の後部表面積は、溝の後部内部容積と溝の後部長さとの比の７０％よりも大きい。

－トンネルは９００ＭＰａを超える極限引張強度を有する。

－トンネルは、重量％で、０．１５％＜Ｃ＜０．２５％、１．４％＜Ｍｎ＜２．６％、０．６％＜Ｓｉ＜１．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．０％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．４％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、残りはＦｅおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、１０％～２０％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトである微細構造を有し、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部分からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される。

－トンネルは、重量％で、０．１３％＜Ｃ＜０．２５％、２．０％＜Ｍｎ＜３．０％、１．２％＜Ｓｉ＜２．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．２２％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．５％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、Ｔｉ＜０．０５％、残りはＦｅおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、８％～１５％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトからなり、マルテンサイトとベイナイトの分率の合計が７０％～９２％である微細構造を有し、少なくとも１１８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部分からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される。

－トンネルは、少なくとも前部ブランク部分および後部ブランク部分を備えるコールドスタンプされたテイラー溶接ブランクである。

－トンネルは、前部ブランク部分の厚さが後部ブランク部分の厚さよりも厚いコールドスタンプされたテイラー溶接ブランクである。

－トンネルは、前部ブランク部分の極限引張強度が後部ブランク部分の極限引張強度よりも低いコールドスタンプされたテイラー溶接ブランクである。

－トンネルは、前部ブランク部分の厚さと前部ブランク部分の降伏強度との積が、後部ブランク部分の厚さと後部ブランク部分の極限引張強度との積以下であるコールドスタンプされたテイラー溶接ブランクである。

－トンネルは、コールドスタンプされたテイラーロールドブランクである。

本発明はまた、上記のトンネルを製造するための方法であって、
－ブランクを供給するステップと、
－冷間加工によってブランクをトンネルに形成するステップと、
を備える。

本発明による方法の他の任意の特徴次第で、単独で考慮されるか、または任意の可能な技術的組合せに従って考慮され、本方法は、
－少なくとも前部ブランク部分と、後部ブランク部分とを具備するテイラー溶接ブランクを供給するステップと、
－テイラーロールドブランクを供給するステップと、
をさらに備える。

本発明の他の態様および利点は例として与えられ、添付図面を参照して行われる以下の説明を読めば明らかになるであろう。

本発明によるトンネルを含む車両の斜視全体図である。 本発明によるトンネルの斜視上面図である。 本発明によるトンネルの斜視底面図である。 本発明によるトンネルの側面図である。 図２の軸Ａ－Ａに沿った断面図である。 図２の軸Ｂ－Ｂに沿った断面図である。 図２の軸Ｃ－Ｃに沿った断面図である。

以下の説明では、「上（ａｂｏｖｅ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）、「下方（ｄｏｗｎｗａｒｄｓ）」、「上方（ｕｐｗａｒｄｓ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｒｅａｒ）」、「横（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）」、「横（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ）」、および「長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」という用語は、搭載車両の通常の方向に従って定義されている。より具体的には、「上（ａｂｏｖｅ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｄｏｗｎｗａｒｄｓ）」および「上方（ｕｐｗａｒｄｓ）」という用語は、車両の仰角方向に従って定義され、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｒｅａｒ）」および「長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」という用語は、車両の前後方向に従って定義され、「横（ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ）」および「横の（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）」という用語は、車両の幅に従って定義されている。「右側」および「左側」という用語は、車両の通常の前方運転方向に向いている車両の乗員の基準に従って定義されている。「実質的に平行」または「実質的に垂直」とは、平行または垂直な方向から１５°未満の偏差がある可能性がある方向を意味する。

図１を参照して、自動車２用のトンネル１について説明される。トンネル１は、例えば、スポット溶接によって自動車２の他の部分に取り付けられる。特定の実施形態では、トンネル１は、前端部で下側ダッシュパネル６に取り付けられ、トンネル１の側部で前部フロアパネル４に取り付けられ、トンネル１の後端部で後部フロア構造８に取り付けられる。

図２を参照すると、本発明によるトンネル１は、単一の部品で製造され、主トンネル部分３と、前記主トンネル部分３の側面に配置された少なくとも１つの横方向補強要素５とを備える。

主トンネル部分３は、少なくとも１つの上壁９によって互いに連結された少なくとも２つの垂直壁７からなる。特定の実施形態によれば、図１に示すように、上壁９は、例えば、車両のギアボックスなどの特定の要素を収容するように設計されたいくつかの開口部１０を備える。特定の実施形態によれば、図２に示すように、垂直壁７は、例えばトンネル１の剛性を高めるように設計された１つまたは複数の幾何学的変化部分１２を含む。垂直壁７の底縁部は、主部下側輪郭１１によって区切られている。

図４を参照すると、主部下側輪郭１１は、
－車両前部に向かって長手方向と少なくとも２０°の正の上向き角度を有する方向に延在する前部下側輪郭１３と、
－車両後部に向かって実質的に長手方向に延在する後部下側輪郭１７と、
－前記前部下側輪郭１３を前記後部下側輪郭１７に接続する屈曲領域１５と、
を備える。

前部下側輪郭１３の形状は、トンネル１がその前端部で取り付けられる下側ダッシュパネル６の形状に適合するように設計される。下側ダッシュパネル６は、エンジンあるいは電気モータまたは貯蔵空間のいずれかを収容する車両の前端部と乗員室とを分離する。下側ダッシュパネル６は、例えば、その底端部で前部フロアパネル４に取り付けられ、その上端部で上側ダッシュパネルに取り付けられている。車両前部の乗員の空間、特に、足元の室内空間を最適化するために、また、前部室と乗員室の間の隔離を効率的に行うために、下側ダッシュパネル６の全体的な方向は、水平方向に対して正の上向きの角度をなし、前記下側ダッシュパネル６の底部は、前記下側ダッシュパネル６の上部よりも車両後部側に配置されている。結果として、前部下側輪郭１３は、上方に向かって、より詳細には水平方向に対して２０°よりも大きい角度をなす方向に沿って延在する。前部下側輪郭１３は、トンネル１の前端部と前部下側輪郭後端点１４との間に延在する。

なお、前部下側輪郭１３は、下側ダッシュパネル６の形状に合わせた形状であり、必ずしも直線方向に延在していなくてもよい。特定の実施形態では、下側ダッシュパネル６は湾曲した形状を有しており、前部下側輪郭１３は湾曲した方向に延在しており、前部下側輪郭１３の各点での微係数は、長手方向に対して２０°よりも大きい角度をなす方向に延在する。

後部下側輪郭１７の形状は、トンネル１がその側面に取り付けられる前部フロアパネル４の形状を支持するように設計される。前部フロアパネル４は、長手方向に実質的に平行な平面内に延在するほぼ平坦な部分であるため、後部下側輪郭１７は、実質的に長手方向に延在するほぼ直線形状を形成する。特定の実施形態では、後部下側輪郭１７は、例えば、前部フロアパネル４の形状に沿うように、図４に示すような直線形状１８から１つまたはいくつかの小さな偏差を備える。後部下側輪郭１７は、トンネル１の後端部と後部下側輪郭前端点１６との間に延在する。

屈曲領域１５は、前部下側輪郭１３と後部下側輪郭１７とを連結する主部下側輪郭１１の概ね湾曲した部分であり、例えば、屈曲領域１５の各点での微係数は、長手方向に対して厳密に５°～２０°の間の角度をなす方向に延びる。

言い換えれば、主部下側輪郭１１に沿って移動する点を追跡すると、即ち、トンネル１の前端部から始まり車両後部に向かって移動すると、
－前記点は、最初に、長手方向に対して厳密に２０°を超える角度を有する軌道に従って、前部下側輪郭１３に沿って下向きに移動し、
－次いで、前記点はその軌道と長手方向との角度が正確に２０°になる点、即ち、前部下側輪郭後端点１４に到達し、
－車両後部に向かって移動を続けると、前部下側輪郭後端点１４を通過した後、前記点は屈曲領域１５に入り、
－車両後端部に向かって移動し続けると、前記点は長手方向と軌道との角度が正確に５°になる点、即ち、後部下側輪郭前端点１６に到達し、
－車両後部に向かって移動し続けると、後部下側輪郭前端点１６を通過した後、前記点は後部下側輪郭１７に入り、
－次いで、前記点は、実質的に長手方向に沿って、後部下側輪郭１７の後端部に到達するまで、後部下側輪郭１７に沿って移動する。

主トンネル部分３は、長手方向に長い構成要素を有する開いたＵ字形であるため、そこに加わる静的荷重に対して敏感に応答することになる。例えば、主トンネル部分３の前端部と後端部との間に加えられる静的圧縮荷重は、上壁９を曲げて前記主トンネル部分３をこじ開ける、言い換えれば、垂直壁７と上壁９との間の角度が大きくなる傾向がある。長手方向の軸線を有する静的なねじり荷重を加えると、上壁９がねじられる傾向があり、その結果、垂直壁７に反りが生じる。上記の主トンネル部分３の静的荷重に対する応答は、トンネル１の全体的な剛性と関連している。トンネル１の剛性が高ければ高いほど、上記の主トンネル部分３の静的荷重下での変形に対する感度は低くなる。

主部下側輪郭１１には屈曲領域１５を具備しているので、主トンネル部分３は、トンネル１の前端部と後端部との間に加えられる、図２および図４に示されるような実質的に長手方向の動的圧縮荷重Ｆに対して敏感に応答することになる。このような動的圧縮荷重Ｆは、前面衝突時に、車両構造による衝突荷重の伝達によって、特に、トンネル１の前端部および後端部に取り付けられている部品、例えば、下側ダッシュパネル６や後部フロア構造８などによるトンネル１の圧縮の影響によって発生する。このような荷重条件下では、動的圧縮荷重Ｆにより、屈曲領域１５で集中的な破壊挙動が発生し、前部下側輪郭１３と長手方向との間の上向き角度が大きくなる傾向がある。言い換えれば、動的圧縮荷重Ｆは、主トンネル部分３のうち、前部下側輪郭１３を隣接する部分を上向きに曲げる傾向がある。屈曲領域１５に集中した破壊挙動の結果、この領域は前面衝突時にクラックの形成に敏感になり、前面衝突に対する車両の全体的な耐性に悪影響を及ぼすことになる。さらにまた、屈曲領域１５に集中した破壊挙動は、車両乗員室内へのインパクタの侵入の増加をもたらし、これは車両の許容できない安全性能につながる。

本発明では、トンネル１の剛性および前面衝突に対する耐性を向上させるために、主トンネル部分３は、少なくとも１つの横方向補強要素５によって効果的に補強されている。本発明では、主トンネル部分３と横方向補強要素５とが、トンネル１という単一の部品に一体化されている。

横方向補強要素５は、主部下側輪郭１１の少なくとも一部にわたって延在する。トンネル１の衝突耐性および剛性を高めるために、横方向補強要素５は、溝１９を備える。前記溝１９は、垂直壁と水平壁とを備え、トンネル１の全体構造を剛性化し、したがってトンネル１の剛性を効果的に高め、前面衝突の場合の抵抗力を向上させるという有利な効果がある。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示すように、溝１９は、
－主部下側輪郭１１の少なくとも一部に隣接する内側長手方向壁２１と、
－前記内側水平壁２１に隣接する内側垂直壁２３と、
－前記内側垂直壁２３に隣接する下側長手方向壁２５であって、溝１９を備えるトンネル１の全ての横断面について、前記内側長手方向壁２１と実質的に平行で前記内側長手方向壁２１よりも低い位置にあるラインを形成する下側長手方向壁２５と、
－前記下側長手方向壁２５に隣接する外側垂直壁２７と、
－前記外側垂直壁２７に隣接する外側長手方向壁２９であって、溝１９を備えるトンネル１の全ての横断面について、下側長手方向壁２５に実質的に平行で前記下側長手方向壁２５よりも高い位置にあるラインを形成する外側長手方向壁２９と、
を備える。

特定の実施形態では、横方向補強構造体５は、トンネル１と周囲の部品との間の取付エリアとして機能するフランジとしても効果的に機能する。特定の実施形態では、前部フロアパネル４は、横方向補強構造体５の上になり、例えば、スポット溶接によって内側水平壁２１および外側水平壁２９に取り付けられる。特定の実施形態では、下側ダッシュパネル６は、補強構造体５の前部の上に来て、例えば、スポット溶接によって前記補強構造体５に取り付けられる。

トンネル１の剛性を効率的に高めるために、溝１９は、後部下側輪郭１７の少なくとも一部にわたって延在する。より具体的には、溝１９は、後部下側輪郭前端点１６から車両後部に向かって、長手方向に測定したときに後部下側輪郭１７のゼロではない長さ部分にわたって延在する。

図２に示す特定の実施形態では、溝１９は後部下側輪郭１７の全長にわたって延在する。有利なことには、後部下側輪郭１７は、開いたＵ字形の主トンネル部分３の大部分を覆っており、これによりトンネル１の全体的な剛性をさらに高めることができる。

前面衝突の場合に屈曲領域１５の抵抗力を効率的に高めるために、溝１９は屈曲領域１５の少なくとも一部にわたって延在する。より具体的には、溝１９は、後部下側輪郭前端点１６から車両前部に向かって延在し、長手方向に測定したときに屈曲領域１５のゼロではない長さ部分にわたって延在する。実際、動的圧縮荷重Ｆ下でのトンネル１のクラック形成に対する感度は、後部下側輪郭前端点１６での幾何学的特異性と関連しており、この点において、後部下側輪郭１１の方向が、後部下側輪郭１７での実質的に長手方向から、屈曲領域１５での上向き角度を有する方向へ変化する。後部下側輪郭１７は、動的圧縮荷重Ｆと実質的に平行な方向に延在しているので、動的圧縮荷重Ｆの影響を受けて動くことはない。一方、屈曲領域１５および前部下側輪郭１３は、それぞれ、長手方向に向かって少なくとも５°および２０°の角度を有しているため、動的圧縮荷重Ｆは、屈曲領域１５および前部下側輪郭１３を車両後部に向かって押し出す効果を有する。後部下側輪郭１７が動かないことと、屈曲領域１５と前部下側輪郭１３の両方が後方に移動することの組合せにより、後部下側輪郭前端点１６で破壊挙動が発生し、続いてこの点に重大な荷重集中が発生する。有利なことには、後部下側輪郭前端点１６を溝１９で補強することによって、トンネル１の前面衝突時のクラック形成および乗員室内への侵入に対する耐性が向上し、それによって車両の前面衝突耐性の全体的な向上に寄与する。

特定の実施形態では、溝１９は屈曲領域１５の全長にわたって延在する。実際、上記の通り、後部下側輪郭前端点１６を補強することにより、後部下側輪郭１７と前部下側輪郭１３の動的圧縮荷重Ｆ下での拮抗した動きに起因する破壊挙動が、屈曲領域１５のより弱いエリア、特に、屈曲領域１５の溝１９によって補強されていないエリアへずれる可能性がある。特に、溝１９が終了する地点の隣にある屈曲領域１５のエリアに破壊挙動が集中する傾向があるであろう。溝１９が屈曲領域１５の全長にわたって延在するように横方向補強要素５を設計することによって、前面衝突時に屈曲領域１５にクラックが形成されるリスクが効果的にさらに減少する。

特定の実施形態では、溝１９は前部下側輪郭１３の少なくとも一部にわたって延在する。これは、前部下側輪郭１３が、長手方向に対する角度が変化する曲線部分の少なくとも一部を具備する場合に特に効果的である。実際、長手方向に対する角度が変化することにより、上記と同じ理由で、破壊挙動および荷重集中が発生する可能性がある。有利なことには、溝１９が前部下側輪郭１３の少なくとも一部にわたって、特に、前部下側輪郭１３の曲線部分にわたって延在するように横方向補強要素５を設計することによって、前面衝突の場合にクラックが形成されるリスクがさらに減少する。

溝１９の総内部容積は、内側垂直壁２３と、下側水平壁２５と、外側垂直壁２７と、下側水平壁２５より上方にあって内側水平壁２１の延長線に対応する第４の平面とによる境界内の容積として画定される。溝１９の前部内部容積は、前部下側輪郭１３にわたって延在する溝１９の断面で測定したときに溝１９の内部容積として画定される。溝１９の屈曲部内部容積は、屈曲領域１５にわたって延在する溝１９の断面で測定したときに溝１９の内部容積として画定される。

特定の実施形態では、溝１９の前部内部容積と溝１９の屈曲部内部容積との合計は、溝１９の全内部容積の１０％よりも大きい。有利なことには、最小の前部内部容積および屈曲部内部容積を有する溝１９を備えた横方向補強材５を設計することにより、前部下側輪郭１３および屈曲領域１５でのクラック形成を良好に確実に防ぐことができる。さらにまた、溝１９の前部内部容積および屈曲部内部容積の合計と溝１９の全内部容積との最小となる比率を確保することにより、前方衝突時の圧縮力の後部下側輪郭１７への伝達を効率的に防止し、それによって後部下側輪郭１７内でのクラック形成を防止することができる。溝１９の後部内部容積は、後部下側輪郭１７にわたって延在する前記溝１９の断面における溝１９の内部容積として画定される。溝１９の後部長さは、長手方向に測定したときに後部下側輪郭１７にわたって延在する溝１９の長さとして画定される。溝１９の後部表面積は、溝１９の最後部における溝１９の横断面の表面として画定される。より具体的には、前記面積は、内側垂直壁２３、下側水平壁２５、外側垂直壁２７の断面で形成される３つの物理的な線と、下側水平壁２５の上方にあって内側水平壁２１の延長線の断面に対応する第４のラインとの境界内に構成される。

特定の実施形態では、溝１９の後部表面積は、溝１９の後部内部容積と溝１９の後部長さとの比の７０％よりも大きい。有利なことには、最小の後部表面積を有する溝１９を備えた横方向補強材５を設計することにより、溝１９の補強機能と剛性化機能が溝１９の最後部まで確実に実現される。さらにまた、後部表面積と、溝１９の後部長さに対する後部内部容積の比との最小となる相対比率を確保することにより、後部下側輪郭１７にわたって延在する溝１９の部分の長さ全体において溝１９の補強作用が一貫して維持され、これにより、後部下側輪郭１７のより弱い箇所での応力集中が回避され、それにより前面衝突時のクラック形成が確実に防止される。

特定の実施形態では、トンネル１は主トンネル部分３の両側に配置された２つの横方向補強要素５を備えている。両方の横方向補強要素５は、主トンネル部分３と一体化しており、トンネル１という単一の部品を形成している。有利なことには、これにより、トンネル１の全体的な剛性と前面衝突耐性がさらに向上する。

特定の実施形態では、トンネル１は、９００ＭＰａを超える極限引張強度を有する材料で製造される。トンネルは、車両の中央構造部分であり、車両の全体的な剛性および衝突耐性性能に関与するため、例えば、９００ＭＰａを超える高い極限引張強度を有する材料を使用すると、有利なことには、トンネル１が車両の全体的な剛性および衝突性能に積極的に寄与することが可能になる。

特定の実施形態では、トンネル１を形成するために使用されるブランクの少なくとも一部は鋼を含む。

特定の実施形態では、トンネル１は、重量％で、０．１５％＜Ｃ＜０．２５％、１．４％＜Ｍｎ＜２．６％、０．６％＜Ｓｉ＜１．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．０％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．４％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、残りはＦｅおよび不可避の不純物からなる化学組成を有し、１０％～２０％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトからなる微細構造を有し、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部分からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される。有利なことには、このような特性は、高い極限引張強度のおかげで、前面衝突時に発生する荷重に対して高い剛性と高い抵抗性をもたらす。同時に、とりわけ残留オーステナイトの存在のおかげで、このような特性はまた、ブランクに高い成形性をもたらし、例えば、屈曲領域１５に溝１９があることで生じる複雑な形状の材料をスタンプすることができる。

特定の実施形態では、トンネル１は、重量％で、０．１３％＜Ｃ＜０．２５％、２．０％＜Ｍｎ＜３．０％、１．２％＜Ｓｉ＜２．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．２２％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．５％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、Ｔｉ＜０．０５％、残りはＦｅおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、８％～１５％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトからなり、マルテンサイトとベイナイトの分率の合計が７０％～９２％である微細構造を有し、少なくとも１１８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される。有利なことには、このような特性は、高い極限引張強度のおかげで、前面衝突時に発生する荷重に対して高い剛性と高い抵抗性をもたらす。同時に、とりわけ残留オーステナイトの存在のおかげで、このような特性はまた、ブランクに高い成形性をもたらし、トンネル１の形状の材料をスタンプすることができる。

特定の実施形態では、図２に示すように、トンネル１は、車両前部に向かって配置されたトンネル１の前部３１に対応する前部ブランク部分であって、少なくとも前部下側輪郭１３と屈曲領域１５とを備える少なくとも前部ブランク部分と、車両後部に向かって配置されたトンネル１の後部３３に対応する後部ブランク部分とを備える、テイラー溶接ブランクから製造される。

特定の実施形態では、前部ブランク部分は、後部ブランク部分よりも厚い材料で製造される。前部ブランク部分の厚さを厚くすることで、前面衝突時に車両の前端部から伝達される大きな力に対する抵抗力を効果的に高めるとともに、複雑な形状を有する前部３１において、特に、屈曲領域１５に隣接して溝１９を具備する横方向補強要素５のエリアにおいて成形性を高めることができる。例えば、トンネル１は、厚さ１．５ｍｍの前部ブランク部分と厚さ１．０ｍｍの後部ブランク部分とを備えるテイラー溶接ブランクで製造される。

特定の実施形態では、前部ブランク部分は、後部ブランク部分の材料よりも引張強度が低く、かつ厚さが厚い材料で製造される。有利なことには、前部ブランク部分の厚さが厚いことにより、前面衝突時に車両の前端部から伝達される大きな力に耐えることができる。有利なことには、前部ブランク部分の厚さがより厚く、引張強度がより低いことにより、前部３１の複雑な形状をスタンプすることがより容易になる。後部ブランク部分に対応する後部３３は、前面衝突時にそれほど大きな伝達力に耐える必要がないため、それほど厚い厚さを有する必要はない。さらにまた、後部３３は、スタンプするには前部３１よりも単純な形状を有しているので、引張強度が大きく成形性が低い材料で製造されることができる。前部ブランク部分に厚さがより厚い材料を配置し、後部ブランク部分に引張強度がより高く厚さがより薄い材料を配置することによって、良好な成形性、良好な衝突耐性特性、および良好な全体的剛性特性を確保しながら、トンネル１の重量を効果的に減少させることができる。

上記のように、厚さと引張強度の異なる材料を有するテイラー溶接ブランクをスタンプする場合、厚さの厚いブランク部分を形成するために必要な力が、厚さの薄いブランク部分がクラックを発生せずに耐えることができる力を超える可能性があるため、両者の間で最も弱い材料の溶接エリア周辺にクラックが発生するリスクがある。この問題を克服するためには、次の条件を検証することが１つの解決策である。つまり、特定の実施形態において、トンネル１が、後部ブランク部分の材料よりも低い引張強度と厚い厚さを有する材料で製造される前部ブランク部分であって、かつ前部ブランク部分の厚さと前部ブランク部分の降伏強度との積が後部ブランク部分の厚さと後部ブランク部分の極限引張強度との積以下となるような前部ブランク部分を有するテイラー溶接ブランクのコールドスタンプを行うことによって製造されることを検証することである。有利なことに、上記の条件を検証すると、前部ブランク部分の厚さと前部ブランク部分の降伏強度との積に関連している前部ブランク部分を形成するための最大荷重が、後部ブランク部分の厚さと後部ブランク部分の極限引張強度との積に関連しているクラックを避けるための後部ブランク部分の最大許容荷重を超えないことになる。例えば、引張強度が少なくとも９８０ＭＰａ、厚さ１．５ｍｍの鋼で製造された前部ブランク部分と、引張強度が少なくとも１１８０ＭＰａ、厚さ１．０ｍｍの鋼で製造された後部ブランク部分とを有するテイラー溶接ブランクを用いてトンネルが製造される。このような場合、前部ブランク部分は、１．５ｍｍの厚さおよび５５０ＭＰａの降伏強度を有し、後部ブランク部分は、１．０ｍｍの厚さおよび１１８０ＭＰａの極限引張強度を有する。前部ブランク部分の厚さと降伏強度との積は８２５であり、後部ブランク部分の厚さと降伏強度との積１１８０よりも小さい。

特定の実施形態では、トンネル１はテイラーロールドブランクから製造される。例えば、トンネル１は、後部ブランク部分よりも前部ブランク部分の厚さが厚いテイラーロールドブランクで製造される。例えば、前部ブランク部分は１．５ｍｍ、後部ブランク部分は１．０ｍｍの厚さである。

上記トンネルは、車両後部に向かって後部下側輪郭前端点の間で少なくともゼロではない長さにわたって延在し、かつ車両前部に向かって前記後部下側輪郭前端点の間で少なくともゼロではない長さにわたって延在する溝を含む一体化された横方向補強要素を備えており、高い剛性と前面衝突に対する高い耐性を有する単一の部品のトンネルを提供するという利点がある。

上記トンネルの別の利点は、前記トンネルを製造する方法では、完全なトンネル構造体を形成するために別個の横方向補強要素を追加で製造、組立てをする必要がなく、ただ１回の形成作業で済むことである。

本方法は、ブランクを供給するステップを含む。本方法は、冷間加工によって前記ブランクをトンネル１に形成するステップをさらに備える。

変形例によれば、本方法は、少なくとも前部ブランク部分と後部ブランク部分とを具備するテイラー溶接ブランクを供給するステップを備える。本方法は、冷間加工によって前記テイラー溶接ブランクをトンネル１に形成するステップをさらに備える。

特定の実施形態では、前部ブランク部分は、厚さ１．５ｍｍで引張強度が少なくとも９８０ＭＰａの鋼で製造され、後部ブランク部分は、厚さ１．０ｍｍで引張強度が少なくとも１１８０ＭＰａの鋼で製造される。

変形例によれば、本方法は、少なくとも前部ブランク部分と後部ブランク部分とを具備するテイラーロールドブランクを供給するステップを備える。本方法は、冷間加工によって前記テイラーロールドブランクをトンネル１に形成するステップをさらに備える。

次いで、トンネル１は、車体に固定することによって、例えば、周囲の部品にスポット溶接することによって、自動車の他の部分に組み込まれる。

この目的のために、本発明は、単一の部品で製造され、主トンネル部分と、前記主トンネル部分の側面に配置された少なくとも１つの横方向補強要素とを備えた自動車用トンネルに関し、前記主トンネル部分は、
－車両後部に向かって実質的に長手方向に延びる後部下側輪郭と、
－車両前部に向かって長手方向に対して、少なくとも２０°の正の上向き角度の方向に延びる前部下側輪郭と、
－後部下側輪郭前端点と前部下側輪郭後端点とを接続し、長手方向に対して厳密に５°～２０°の間で正の上向き角度を有する方向に延びる屈曲領域と、
を具備する主部下側輪郭を備え、
前記横方向補強要素は、前記主部下側輪郭の少なくとも一部にわたって延在し、その長さの少なくとも一部にわたって延在する溝を備え、該溝は、
－主部下側輪郭の少なくとも一部に隣接する内側長手方向壁と、
－前記内側長手方向壁に隣接する内側垂直壁と、
－前記内側垂直壁に隣接する下側長手方向壁であって、溝を含むトンネルの全ての横断面において、内側長手方向壁に実質的に平行で、かつ前記内側長手方向壁よりも低い位置にあるラインを形成する下側長手方向壁と、
－前記下側長手方向壁に隣接する外側垂直壁と、
－前記外側垂直壁に隣接する外側長手方向壁であって、溝を含むトンネルの全ての横断面において、内側長手方向壁に実質的に平行で、かつ前記下側長手方向壁よりも高い位置にあるラインを形成する外側長手方向壁と、
を備え、
前記溝は、後部下側輪郭前端点から車両後部に向かって後部下側輪郭の長さ部分にわたって延在し、前記溝は、前記後部下側輪郭前端点から車両前部に向かって屈曲領域の長さ部分にわたって延在する。

図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示すように、溝１９は、
－主部下側輪郭１１の少なくとも一部に隣接する内側長手方向壁２１と、
－前記内側長手方向壁２１に隣接する内側垂直壁２３と、
－前記内側垂直壁２３に隣接する下側長手方向壁２５であって、溝１９を備えるトンネル１の全ての横断面について、前記内側長手方向壁２１と実質的に平行で前記内側長手方向壁２１よりも低い位置にあるラインを形成する下側長手方向壁２５と、
－前記下側長手方向壁２５に隣接する外側垂直壁２７と、
－前記外側垂直壁２７に隣接する外側長手方向壁２９であって、溝１９を備えるトンネル１の全ての横断面について、下側長手方向壁２５に実質的に平行で前記下側長手方向壁２５よりも高い位置にあるラインを形成する外側長手方向壁２９と、
を備える。

特定の実施形態では、横方向補強構造体５は、トンネル１と周囲の部品との間の取付エリアとして機能するフランジとしても効果的に機能する。特定の実施形態では、前部フロアパネル４は、横方向補強構造体５の上になり、例えば、スポット溶接によって内側長手方向壁２１および外側水平壁２９に取り付けられる。特定の実施形態では、下側ダッシュパネル６は、補強構造体５の前部の上に来て、例えば、スポット溶接によって前記補強構造体５に取り付けられる。

溝１９の総内部容積は、内側垂直壁２３と、下側水平壁２５と、外側垂直壁２７と、下側水平壁２５より上方にあって内側長手方向壁２１の延長線に対応する第４の平面とによる境界内の容積として画定される。溝１９の前部内部容積は、前部下側輪郭１３にわたって延在する溝１９の断面で測定したときに溝１９の内部容積として画定される。溝１９の屈曲部内部容積は、屈曲領域１５にわたって延在する溝１９の断面で測定したときに溝１９の内容積として画定される。

特定の実施形態では、溝１９の前部内部容積と溝１９の屈曲部内部容積との合計は、溝１９の全内容積の１０％よりも大きい。有利なことには、最小の前部内部容積および屈曲部内部容積を有する溝１９を備えた横方向補強材５を設計することにより、前部下側輪郭１３および屈曲領域１５でのクラック形成を良好に確実に防ぐことができる。さらにまた、溝１９の前部内部容積および屈曲部内部容積の合計と溝１９の全内容積との最小となる比率を確保することにより、前方衝突時の圧縮力の後部下側輪郭１７への伝達を効率的に防止し、それによって後部下側輪郭１７内でのクラック形成を防止することができる。溝１９の後部内部容積は、後部下側輪郭１７にわたって延在する前記溝１９の断面における溝１９の内部容積として画定される。溝１９の後部長さは、長手方向に測定したときに後部下側輪郭１７にわたって延在する溝１９の長さとして画定される。溝１９の後部表面積は、溝１９の最後部における溝１９の横断面の表面として画定される。より具体的には、前記面積は、内側垂直壁２３、下側水平壁２５、外側垂直壁２７の断面で形成される３つの物理的な線と、下側水平壁２５の上方にあって内側長手方向壁２１の延長線の断面に対応する第４のラインとの境界内に構成される。

Claims (18)

1. 単一の部品で製造され、主トンネル部分（３）と、前記主トンネル部分（３）の側面に配置された少なくとも１つの横方向補強要素（５）とを備えた自動車（２）用トンネル（１）であって、前記主トンネル部分（３）は、
   －車両後部に向かって実質的に長手方向に延びる後部下側輪郭（１７）と、
   －車両前部に向かって長手方向に対して少なくとも２０°の正の上向き角度を有する方向に延びる前部下側輪郭（１３）と、
   －後部下側輪郭前端点（１６）と前部下側輪郭後端点（１４）とを接続し、長手方向に対して厳密に５°～２０°の間で正の上向き角度を有する方向に延びる屈曲領域（１５）と、
   を具備する主部下側輪郭（１１）を備え、
   前記横方向補強要素（５）は、前記主部下側輪郭（１１）の少なくとも一部にわたって延在し、その長さの少なくとも一部にわたって延在する溝（１９）を備え、前記溝（１９）は、
   －前記主部下側輪郭（１１）の少なくとも一部に隣接する内側長手方向壁（２１）と、
   －前記内側水平壁（２１）に隣接する内側垂直壁（２３）と、
   －前記内側垂直壁（２３）に隣接する下側長手方向壁（２５）であって、溝（１９）を含むトンネル（１）の全ての横断面において、内側長手方向壁（２１）と実質的に平行で、かつ前記内側長手方向壁（２１）よりも低い位置にある平面を形成する下側長手方向壁（２５）と、
   －前記下側長手方向壁（２５）に隣接する外側垂直壁（２７）と、
   －前記外側垂直壁（２７）に隣接する外側長手方向壁（２９）であって、溝（１９）を備えるトンネル（１）の全ての横断面において、下側長手方向壁（２５）と実質的に平行で、かつ前記下側長手方向壁（２５）よりも高い位置にある平面を形成する外側長手方向壁（２９）と、
   を備え、
   前記溝（１９）は、後部下側輪郭前端点（１６）から車両後部に向かって後部下側輪郭（１７）の長さ部分にわたって延在し、前記溝（１９）は、前記後部下側輪郭前端点（１６）から車両前部に向かって屈曲領域（１５）の長さ部分にわたって延在する、トンネル（１）。
2. 主トンネル部分（３）の両側に配置された２つの横方向補強要素（５）を備える、請求項１に記載のトンネル（１）。
3. 溝（１９）は前部下側輪郭（１３））の長さ部分にわたってさらに延在する、請求項１または２に記載のトンネル（１）。
4. 溝（１９）は後部下側輪郭（１７）の全長にわたって延在する、請求項１～３のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
5. 溝（１９）は屈曲領域（１５）の全長にわたって延在する、請求項１～４のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
6. 溝（１９）の前部内部容積と溝（１９）の屈曲内部容積との合計が、溝（１９）の全内部容積の１０％より大きい、請求項１～５のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
7. 溝（１９）の後部表面積が、溝（１９）の後部内部容積と溝（１９）の後部長さとの比の７０％よりも大きい、請求項１～６のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
8. ９００ＭＰａを超える極限引張強度を有する材料で製造された、請求項１～７のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のトンネル（１）であって、重量％で、０．１５％＜Ｃ＜０．２５％、１．４％＜Ｍｎ＜２．６％、０．６％＜Ｓｉ＜１．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．０％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．４％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、残りはＦｅおよび不可避の不純物からなる化学組成を有し、１０％～２０％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトからなる微細構造を有し、少なくとも９８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部分からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される、トンネル（１）。
10. 請求項１～８のいずれか一項に記載のトンネル（１）であって、重量％で、０．１３％＜Ｃ＜０．２５％、２．０％＜Ｍｎ＜３．０％、１．２％＜Ｓｉ＜２．５％、０．０２％＜ＡＩ＜１．０％、１．２２％＜Ｓｉ＋ＡＩ＜２．５％、Ｎｂ＜０．０５％、Ｃｒ＜０．５％、Ｍｏ＜０．５％、Ｔｉ＜０．０５％、残りはＦｅおよび不可避不純物からなる化学組成を有し、８％～１５％の残留オーステナイト、残りはフェライト、マルテンサイトおよびベイナイトからなり、マルテンサイトとベイナイトの分率の合計が７０％～９２％である微細構造を有し、少なくとも１１８０ＭＰａの引張強度を有する、少なくとも一部からなる鋼製ブランクをコールドスタンピングすることによって製造される、トンネル（１）。
11. トンネル（１）が、少なくとも前部ブランク部分に対応する前部（３１）と、後部ブランク部分に対応する後部（３３）とを備えるコールドスタンプされたテイラー溶接ブランクである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
12. 前部ブランク部分の厚さが、後部ブランク部分の厚さよりも厚い、請求項１１に記載のトンネル（１）。
13. 前部ブランク部分の極限引張強度が、後部ブランク部分の極限引張強度よりも低い、請求項１２に記載のトンネル（１）。
14. 前部ブランク部分の厚さと前部ブランク部分の降伏強度との積が、後部ブランク部分の厚さと後部ブランク部分の極限引張強度との積以下である、請求項１３に記載のトンネル（１）。
15. トンネルはコールドスタンプされたテイラーロールドブランクである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のトンネル（１）。
16. トンネル（１）の製造方法であって、
    －ブランクを供給するステップと、
    －冷間加工によってブランクをトンネル（１）に形成するステップと、
    を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
17. トンネル（１）の製造方法であって、
    －少なくとも前部ブランク部分と後部ブランク部分とからなるテイラー溶接ブランクを供給するステップと、
    －冷間加工によってテイラー溶接ブランクをトンネル（１）に形成するステップと、
    を備える、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の方法。
18. トンネル（１）の製造方法であって、
    －少なくとも前部ブランク部分と後部ブランク部分とを具備するテイラーロールドブランクを供給するステップと、
    －冷間加工によってテイラーロールドブランクをトンネル（１）に形成するステップと、
    を備える、請求項１５に記載の方法。

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