JP2022551024A - 車両ホワイトボデーおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

それぞれ少なくとも１つの係合部分を有する２つ以上の構造部材を備える車両ＢＩＷサブアセンブリ。構造部材の少なくとも２つの係合部分は、互いに組み合わせられた２つ以上のシェル部材で形成された結節点ユニットによって互いに接続される。結節点ユニットは、それぞれ構造部材の１つの１つの係合部分をぴったりと受け入れる少なくとも２つの指定ソケットを有し、前記指定ソケットの少なくとも１つは、２つ以上のシェル部材の間に形成された内部ソケットである。【選択図】図１

Description

本開示は、特に大量生産に適した車両のホワイトボデー（ＢＩＷ：ｂｏｄｙ ｉｎ ｗｈｉｔｅ）およびその製造方法に関する。

ホワイトボデー（ＢＩＷ）とは、車両ボデーの構成要素が永久的かつ固定的に接合されたアセンブリであり、エンジン、シャシーサブアセンブリ、トリム（ガラス、ロック／ハンドル付きドア、シート、室内装飾品、電子機器、その他）などの残りの構成要素を支持するように構成された車両ボデーのフレーム構造を構成するものであることは、自動車製造の技術分野で知られている。このように、車両の製造プロセス全体の中で、ＢＩＷの製造段階は、塗装や上記の残りの構成要素の組み付けなどの製造段階に先行する。

従来、ＢＩＷの構造部材は金属および合金で製造され、溶接、リベット、クリンチ、ボンディング、レーザーブレージング、その他などの従来の技術によって互いに永久的に固定される。

自動車産業での大量生産には、例えば引抜成形による複合材構造部材の製造および加工の自動化が必要とされる。

複合材構造部材、例えば複合材のビーム／ピラーを製造するための引抜成形技術は、主に金型内で含浸させた繊維を成形することからなる（含浸はオープンバス内またはインジェクションによって行われる）。金型は、加熱システム（多くの場合、熱抵抗器）によって樹脂を硬化させる役割も担う。複合材のビームは、引き出された後、所望の長さに切断することができる。このような構造部材は、従来のスチール製の構造部材よりも向上した品質を有する。

したがって、本開示は、ＢＩＷの一部を構成するように構成された車両サブアセンブリであって、結節点ユニットによって互いに接続された２つ以上の構造部材を含み、構造部材の少なくとも１つが複合材料で作られている車両サブアセンブリに言及する。

複合材料は、ＢＩＷが通常製造されている従来の材料よりもはるかに軽量であるため、自動車製造産業における複合材料の使用は非常に魅力的である。したがって、本開示は、ＢＩＷの製造において商業的に使用するのに適した解決策を提供することに向けられ、これにより、複合材料で作られた構造部材を互いに、および従来の金属および／または合金などの非複合材料で作られた構造部材に永久的に固定することが可能になる。

より詳細には、現在開示されている主題の一態様によれば、２つ以上の指定ソケットを有する共通の一体型本体を形成するために互いに留められた少なくとも２つの別個のシェル部材から組み立てられた結節点ユニットによって互いに接続された２つ以上の構造部材を含むＢＩＷを有する車両が提供され、構造部材のそれぞれは、指定ソケットの１つにぴったりと受け入れられる少なくとも１つの係合部分を有し、指定ソケットの少なくとも１つは、シェル部材が互いに留められたときにのみ完全な内部ソケットが形成されるように、シェル部材の少なくとも２つのソケット部分の間に形成された内部ソケットである。

あるいは、または上記に加えて、シェル部材の１つまたは複数はそれぞれ、構造部材の１つの係合部分を収容するように構成された独自のソケットを備えて形成することができ、この独自のソケットは、シェル部材の相互の組立とは無関係に存在する。

結節点ユニットの指定ソケットの少なくとも１つの断面は、その中にぴったりと受け入れられる構造部材のそれぞれの係合部分の断面に対応することができる。

結節点ユニットのシェル部材の各対は、嵌合構成を有する補助フランジを備えて形成することができ、この補助フランジにおいて、シェル部材を互いに固定する／留めるように構成することができ、補助フランジ間の接触エリアが対のシェル部材の全接触エリアの大部分を占めるようにする。補助フランジを互いに固定するには、溶接、リベット、クリンチ、ボンディング、レーザーブレージング、適切な接着剤を用いた接着、または任意の他の既知の固定方法などの任意の従来技術、またはそれらの組み合わせによって行うことができる。シェル部材の少なくとも補助フランジは、金属または金属合金であり得るシート材料で作ることができる。補助フランジは、シェル部材の形成中にその上に圧力を加えることを容易にするようにさらに構成することができる。

結節点ユニット全体は、プレス加工されたシート材料の形態であることができるアルミニウム、スチール、マグネシウム、その他などの金属または合金で作ることができる。あるいは、結節点ユニットのシェル部材の少なくとも１つは、複合材料で作ることができる。

結節点ユニットは、結節点ユニットのシェル部材を互いに固定するように構成された留め具をさらに備えることができる。特定の例によれば、そのような留め具は、シェル部材の補助フランジを通って延びることができる。

結節点ユニットは、複雑な結節点構造を形成するように、別の結節点ユニットに接続されるように構成することができる。

別々のシェル部材は、結節点ユニットの１つまたは複数の折り畳み線に沿って接続された２つ以上のシェル部分を備える一体部材として形成することができる。あるいは、１つまたは複数のシェル部分は、互いに一体化されていてもよい。

シェル部材の少なくとも１つは、別のシェル部材に固定される前の元の状態と、構造部材の一部をぴったりと受け入れるように構成された少なくとも１つの指定ソケットを形成するために少なくとも別のシェル部材に固定された後の変形された状態との間で変形可能であることができる。

シェル部材の少なくとも１つは、車両の壁、例えば、側壁、床壁、屋根壁、隔壁、その他など、車両のＢＩＷ以外の部分の一部に取り付けることができる、または一部を構成することができる。壁はシートメタル壁であってもよく、例えば、シート状のアルミニウム合金、シート状のスチール合金、またはシート状のマグネシウム合金で作ることができる。

このようなシェル部材は、車両ＢＩＷを、車両壁の少なくとも一部とともに層状に組み立てることを可能にする。例えば、第１の層は、第１のシェル部材に取り付けられた、または第１のシェル部材と一体化された壁を含むことができ、第２の層は、構造部材を含むことができ、一方、第３の層は、第１のシェル部材の相手方部材を構成する第２のシェル部材を含むことができる。

結節点ユニットの内部ソケット内に受け入れられる、車両の構造部材の少なくとも１つの少なくとも係合部分は、複合材料で作ることができる。

シェル部材は、その係合部分を覆った状態で互いに留めることができる。シェル部材は、対応する内部ソケットがその係合部分の形状に適合した形状になるように、少なくとも１つの係合部分に対して押し付けられるように構成することができる。

構造部材の少なくとも１つの係合部分は、構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成することができ、対応するソケットは、構造部材の側部がそこから突出するように中間係合部分をその中に受け入れるように構成された包囲型ソケットを構成することができる。包囲型ソケットは、内部ソケットとすることができる。

結節点ユニットの２つ以上の指定ソケットは、内部ソケットとすることができ、シェル部材は、対応する２つ以上の係合部分を覆った状態で互いに留められることができる。

構造部材の１つ、２つまたはそれ以上は、複合材料、例えば、ガラス繊維または炭素繊維と組み合わせた熱硬化性樹脂で作ることができる。複合構造部材は、スチール製の従来の構造部材と比較して、軽量を維持しつつ、良好な機械的特性と高い耐腐食性を有する。

一例によれば、複合材料で作られたこれらの構造部材の少なくとも一部は、引抜成形のプロセスで製造される。

構造部材は、車両ＢＩＷのビーム／ピラーであり得る。

結節点ユニットは、それによって不動式に接続された構造部材よりも大きな応力に対する反発力を有することができる。

構造部材の少なくとも１つの係合部分は、対応するシェル部材の突出した係合内側部分をその中に受け入れるように構成された指定された窪みを備えて形成することができる。

構造部材の少なくとも１つの係合部分は、構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成することができ、対応するソケットは、構造部材の側部がそこから突出するように中間係合部分を受け入れるように構成された包囲型ソケットを構成する。

包囲型ソケットは、内部ソケットとすることができる。

本開示の別の態様によれば、上記の特徴のいずれかを有する結節点ユニットによって互いに接続された２つ以上のそれぞれの係合部分を有する２つ以上の構造部材を含む車両ＢＩＷサブアセンブリが提供される。

本開示の別の態様によれば、上記の特徴のいずれかを有する結節点ユニットであって、結節点ユニットによってその２つ以上の係合部分が互いに接続される２つ以上の構造部材を備える車両ＢＩＷサブアセンブリに組み込まれるように構成された結節点ユニットが提供される。

本明細書で使用されるＢＩＷという用語は、荷重を支持するように設計された、車両の構造フレームまたはその一部を示す。この用語は、例えば、車両スペースフレーム、車両シャーシ、車両フレーム、車両モノコック、車両ユニボディ、車両ボディオンフレーム、その他を指すことができる。

本明細書で使用される構造部材という用語は、ＢＩＷの一部を構成するように構成されたいずれかの構造またはアセンブリを示す。構造部材は、３Ｄまたは２Ｄトラス、支持ビーム、シートパネルなどのユニット体であるか、または２つ以上のユニット体を備えるアセンブリであることができる。

本開示のさらに別の態様によれば、車両ＢＩＷサブアセンブリを製造するための方法が提供され、この方法は、以下のステップを含む：
（ａ）それぞれが少なくとも１つの係合部分を有する２つ以上の構造部材を提供するステップ、
（ｂ）少なくとも２つの別々のシェル部材を提供するステップであって、これらのシェル部材は、互いに組み合わされたときに、それぞれが２つ以上の構造部材の係合部分の１つをぴったりと受け入れるように構成された２つ以上の指定ソケットを有する結節点ユニットを形成し、指定ソケットのうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのシェル部材のソケット部分の間に形成された内部ソケットであるステップ、
（ｃ）構造部材の係合部分が指定ソケット内にぴったりと受け入れられることを確実にすることによって、シェル部材と構造部材を組み立てるステップ、
（ｄ）ステップ（ｃ）の組み立ては、構造部材の少なくとも１つの係合部分を覆った状態でシェル部材を互いに留め、それにより内部ソケットを形成し、この覆われた状態で留められた係合部分を結節点ユニットの内部ソケット内に不動式に固定することを含む。

任意選択的に、上記方法は、覆われた状態で留められた係合部分以外の構造部材の係合部分のうちの少なくとも１つを、前記内部指定ソケット以外の指定ソケットにぴったりと挿入し、この他の、覆われた状態で留められていない係合部分をその中に留める中間ステップ（ｅ）をさらに含むことができる。中間ステップ（ｅ）は、ステップ（ｃ）における確実にすることの一部を構成することができ、ステップ（ａ）と同時にまたはステップ（ａ）の前に実行することができる。

２つの構造部材は長手方向軸を有することができ、それらの長手方向軸が他方に対してゼロでない角度を形成するように、互いに不動式に固定することができる。

結節点ユニットを形成するために２つのシェル部材結節点ユニットを互いに留めることは、溶接、リベット、クリンチ、ねじ／ボルト、ボンディング、レーザーブレージングファスナ、接着、その他などの任意の適切な留め技術を使用して行うことができ、プレス、変形などを含むシェル部材へ力を加えることを含むことができる。

本開示の上記の態様、特に、ＢＩＷの少なくとも２つの構造部材がこれらの態様に従って接続される特定の方法は、部材の少なくとも１つの係合部分が複合材料で作られている場合に高い効果を発揮することができる。また、これらの態様は、効率的かつ費用対効果の高い方法で、このようなサブアセンブリの大量生産を本質的に促進し、かつ、従来の自動車の生産ラインまたは若干の変更を加えた自動車の生産ラインにそれらを組み込むことを本質的に促進することができる。

上記の概要は、特定の実施形態および例に限定されることなく、開示された主題の性質を全体的に理解できるように提供されている。より具体的な記載は、以下の実施形態と、実施形態のリストの後に提示された図面に示された例の詳細な記載とを参照して以下に提供される：
１．互いに組み合わされた２つ以上のシェル部材で形成された結節点ユニット結節点ユニットによって互いに接続された２つ以上のそれぞれの係合部分を有する２つ以上の構造部材を備えるＢＩＷを備えた車両であって、結節点ユニットは、それぞれが構造部材の１つの１つの係合部分をぴったりと受け入れる少なくとも２つの指定ソケットを有し、前記指定ソケットの少なくとも１つは、２つ以上のシェル部材の間に形成された内部ソケットである車両。
２．シェル部材の少なくとも１つが、車両の壁に取り付けられている、実施形態１による車両。
３．シェル部材の少なくとも１つが、車両の壁の一部を構成している、実施形態１または実施形態２による車両。
４．車両の前記壁が、シートメタル壁である、実施形態１、実施形態２または実施形態３による車両。
５．前記車両の壁が、アルミニウム合金、スチール合金、またはマグネシウム合金のうち少なくとも１つで作られている、実施形態２～４のいずれか１つによる車両。
６．前記内部ソケット内に受け入れられた少なくとも係合部分が、複合材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
７．シェル部材が、複合材料で作られた係合部分を覆った状態で互いに留められる、実施形態６による車両。
８．構造部材の係合部分の２つ以上が、複合材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
９．結節点ユニットの指定ソケットの２つ以上が、シェル部材の少なくとも２つの間に画定された内部ソケットであり、これらのシェル部材は、それぞれの係合部分を覆った状態で互いに留められる、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１０．構造部材の少なくとも１つが、複合材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１１．構造部材の少なくとも２つが、複合材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１２．構造部材が、車両ＢＩＷのビームまたはピラーである、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１３．シェル部材がシート材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１４．シェル部材が、非複合材料で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１５．シェル部材が金属で作られている、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１６．シェル部材が、少なくとも構造部材の少なくとも１つの１つの係合部分に押し付けられるように構成され、それにより、対応する内部ソケットがこの係合部分の形状に合致する形状を付与される、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１７．構造部材の少なくとも１つの係合部分が、構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成し、対応するソケットが、構造部材の側部がそこから突出するように中間係合部分を受け入れる包囲型ソケットを構成している、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
１８．包囲型ソケットが内部ソケットである、実施形態１７による車両。
１９．２つ以上の指定ソケットが、シェル部材の２つ以上の間に形成された内部ソケットである、先行実施形態のいずれか１つによる車両。
２０．それぞれが少なくとも１つの係合部分を有する２つ以上の構造部材を備える車両ＢＩＷサブアセンブリであって、構造部材のうちの少なくとも２つの係合部分が、互いに組み合わされた２つ以上のシェル部材で形成された結節点ユニットによって互いに接続され、結節点ユニットは、それぞれが構造部材のうちの１つの１つの係合部分をぴったりと受け入れる少なくとも２つの指定ソケットを有し、前記指定ソケットのうちの少なくとも１つが、２つ以上のシェル部材の間に形成された内部ソケットである、車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２１．実施形態２０による車両の一部を構成する車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２２．少なくとも前記内部ソケット内に受け入れられる係合部分が、複合材料で作られている、実施形態２０または２１による車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２３．シェル部材が、内部ソケット内にぴったりと受け入れられた係合部分を覆った状態で互いに留められる、実施形態２０～２２のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２４．構造部材の係合部分の２つ以上が複合材料で作られている、実施形態２０～２３のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２５．結節点ユニットの指定ソケットのうちの少なくとも２つが、シェル部材の間に形成された内部ソケットであり、シェル部材は、これらの内部ソケット内に受け入れられた係合部分を覆った状態で互いに留められる、実施形態２４による車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２６．構造部材の少なくとも１つが複合材料で作られている、実施形態２１～２５のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２７．構造部材の少なくとも２つが複合材料で作られている、実施形態２１～２６のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２８．構造部材が、車両のビームまたはピラーの形態である、実施形態２１～２７のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
２９．シェル部材がシート材料で作られている、実施形態２１～２８のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３０．シェル部材が非複合材料で作られている、実施形態２１～２９のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３１．シェル部材が金属で作られている、実施形態２１～３０のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３２．シェル部材が、少なくとも係合部分に対して押し付けられるように構成され、係合部分を覆った状態でシェル部材は互いに留められるように構成され、それにより、対応する内部ソケットがこの係合部分の形状に合致する形状を付与される、実施形態２１～３１のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３３．構造部材の少なくとも１つの係合部分が、構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成し、対応するソケットは、構造部材の側部がそこから突出するように中間係合部分をその中に受け入れるように構成された包囲型ソケットを構成する、実施形態２１～３２のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３４．包囲型ソケットが内部ソケットである、３３による車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３５．指定ソケットのうちの少なくとも２つが内部ソケットである、実施形態２１～３４のいずれか１つによる車両ＢＩＷサブアセンブリ。
３６．その２つ以上の係合部分が結節点ユニットによって互いに接続される２つ以上の構造部材を含む車両ＢＩＷサブアセンブリに一体化されるように構成された結節点ユニットであって、前記結節点ユニットは、互いに組み合わされた２つ以上のシェル部材で形成され、前記結節点ユニットは、構造部材のうちの１つの１つの係合部分をぴったりと受け入れるようにそれぞれ構成された少なくとも２つの指定ソケットを有し、前記指定ソケットのうちの少なくとも１つは、シェル部材のうちの少なくとも２つの間に形成された内部ソケットであり、シェル部材は、係合部分のうちの少なくとも１つを覆った状態で互いに留められ、少なくともその係合部分を結節点ユニットの内部ソケット内に不動式に固定するように構成されている結節点ユニット。
３７．シェル部材がシート材料で作られている、実施形態３６による結節点ユニット。
３８．シェル部材が非複合材料で作られている、実施形態３６または実施形態３７のいずれか１つによる結節点ユニット。
３９．シェル部材が金属で作られている、実施形態３６、実施形態３７または実施形態３８のいずれか１つによる結節点ユニット。
４０．シェル部材が、少なくとも係合部分に押し付けられるように構成され、係合部分を覆った状態でシェル部材は互いに留められるように構成され、それにより、対応する内部ソケットはこの係合部分の形状に合致する形状を付与される、実施形態３６～３９のいずれか１つによる結節点ユニット。
４１．構造部材の少なくとも１つの係合部分が、構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成し、対応するソケットは、構造部材の側部がそこから突出するように中間係合部分をその中に受け入れるように構成された包囲型ソケットを構成する、実施形態３６～４０のいずれか１つによる結節点ユニット。
４２．包囲型ソケットが内部ソケットである、実施形態４１による結節点ユニット。
４３．指定ソケットのうちの少なくとも２つが、シェル部材の少なくとも２つの間に形成された内部ソケットである、実施形態３６～４２のいずれか１つによる結節点ユニット。
４４．指定ソケットが、係合部分がその中に受け入れられたときに、係合部分がそれらの間に荷重支持界面を有するような相互の向きを有する、実施形態１～１９のいずれか１つによる車両、または実施形態２０～３５のいずれか１つによるＢＩＷサブアセンブリ、または実施形態３６～４３のいずれか１つによる結節点ユニット。
４５．荷重支持界面が、ソケット間を少なくとも部分的に分離する仕切りである、実施形態４４による車両またはサブアセンブリまたは結節点ユニット。
４６．シェル部材が接着剤によって互いに留められるように構成されている、実施形態１～１９、４４または４５のいずれか１つによる車両、あるいは実施形態２０～３５、または４４もしくは４５のいずれか１つによるサブアセンブリ、あるいは実施形態３６～４３、または４４もしくは４５のいずれか１つによる結節点ユニット。
４７．シェル部材のうちの少なくとも２つが嵌合シェル部材を構成し、２つのシェル部材が互いに留められたときに互いに係合するように構成されたそれぞれの嵌合補助フランジを備えて形成され、フランジのそれぞれが指定ソケットの２つの間に広がる、実施形態１～１９または４４～４６のいずれか１つによる車両、あるいは実施形態２０～３５または４４～４６のいずれか１つによるサブアセンブリ、あるいは実施形態３６～４３または４４～４６のいずれか１つによる結節点ユニット。
４８．少なくとも２つの嵌合シェル部材が互いに留められたときに、それらの補助フランジの接触エリアが、これらのシェル部材の全接触エリアの大部分を構成する、実施形態４７による車両またはサブアセンブリまたは結節点ユニット。
４９．前記補助フランジが接着剤によって互いに留められるように構成され、それによって、それに関連するシェル部材が互いに留められる、実施形態４７または実施形態４８による車両またはサブアセンブリまたは結節点ユニット。
５０．車両ＢＩＷサブアセンブリを製造するための方法であって、以下のステップを含む方法：
（ａ）それぞれが少なくとも１つの係合部分を有する２つ以上の構造部材を提供するステップ、
（ｂ）少なくとも２つの別々のシェル部材を提供するステップであって、これらのシェル部材は、互いに組み合わされたときに、それぞれが２つ以上の構造部材の係合部分の１つをぴったりと受け入れるように構成された２つ以上の指定ソケットを有する結節点ユニットを形成し、指定ソケットのうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのシェル部材のソケット部分の間に形成された内部ソケットであるステップ、
（ｃ）構造部材の係合部分が指定ソケット内にぴったりと受け入れられることを確実にすることによって、シェル部材と構造部材を組み立てるステップ、
（ｄ）ステップ（ｃ）の組み立ては、構造部材の少なくとも１つの係合部分を覆った状態でシェル部材を互いに留め、それにより内部ソケットを形成し、この覆われた状態で留められた係合部分を結節点ユニットの内部ソケット内に不動式に固定することを含む。
５１．任意選択的に、覆われた状態で留められた係合部分以外の構造部材の第２の係合部分のうちの少なくとも１つを、前記内部指定ソケット以外の第２の指定ソケットにぴったりと挿入し、この他の、覆われた状態で留められていない係合部分をその中で留めることをさらに含む、実施形態５０による方法。
５２．前記２つ以上のシェル部材を留めることが接着剤によって行われる、実施形態５０または実施形態５１による方法。

本明細書に開示されている主題をより深く理解し、それが実際にどのように実施され得るかを例示するために、以下、非限定的な例のみを用いて、添付の図面を参照しながら、実施形態を記載する。

現在開示されている主題による異なる結節点ユニットが使用される、車両のＢＩＷの一例の正面斜視図である。 図１に示されたＢＩＷで使用するために結節点ユニットの別のシェル部材がそれに固定される前の、関連する構造部材がそこに受け入れられた、現在開示されている主題の一例による結節点ユニットの１つのシェル部材の拡大平面図である。 図２に示したシェル部材の内部の斜視図である。 結節点ユニットを形成するために、図２に示すシェル部材に固定されるように構成された他方のシェル部材の内部の斜視図である。 図２～３Ｂにそのシェル部材が示されている結節点ユニットを組み立てた状態の側面斜視図である。 現在開示されている主題の別の例による結節点ユニットの正面斜視図である。 現在開示されている主題のさらなる例による、別の結節点ユニットに取り付けられた１つの結節点ユニットの底面斜視図である。 車両の側壁がＢＩＷの結節点ユニット用のシェル部材を構成する車両のＢＩＷの斜視図である。 現在開示されている主題のさらなる例による、独立したソケットを有する結節点ユニットの斜視図であり、３つの構造部材がそれによって接続されている状態を示している。 図７Ａに示す結節点ユニットと構造部材の線Ａ－Ａに沿った断面図である。 現在開示されている主題のなおもさらなる例による、留め具を含む結節点ユニットの平面図である。 現在開示されている主題のなおもさらなる実施形態による、折り畳み可能な結節点ユニットの平面図である。

図１は、ホワイトボデー（ＢＩＷ：Ｂｏｄｙ Ｉｎ Ｗｈｉｔｅ）と呼ばれる車両を示し、このＢＩＷは、交差／合流エリアで結節点ユニットで互いに接続されたビーム状の構造部材からなる車両スペースフレーム構造体１である。各結節点ユニットは、少なくとも２つの指定ソケット結節点ユニットを有し、そのそれぞれは、本明細書でビームの係合部分と呼ばれる異なるビームの一部をその中にぴったりと受け入れて、この係合部分、ひいてはビームを不動式に固定し、それによって、２つの異なるビームを、それらの所望の相互の向きを維持しながら、一体化された構造に結び付けるように構成されている。

図１に示すＢＩＷでは、複数のこのようなビームがあり、それらの係合部分はそれぞれの結節点ユニットに受け入れられている。簡潔にするために、１５として指定される１つの結節点ユニットと、１１および１３として指定される２つのビームのみを以下の記載で言及するが、その記載は他のすべての結節点ユニットおよびそれによって接続されたビームに完全に適用可能である。

図２の例では、各ビーム１１、１３は、係合部分１１１、１１３を備え、結節点ユニット１５は、それぞれの係合部分１１１、１１３をぴったりと受け入れるように構成された２つの指定ソケット１７、１９を備える。図２から理解できるように、係合部分１１１は、構造部材１１の側部１１ａ、１１ｂの間に配置されているため、中間の係合部分を構成している。好適には、図１に見られるように、この係合部分１１１を収容する対応するソケット１７は、２つの反対側の整列された開口部１７’および１７’’を有しているので、包囲型ソケットを構成し、ビーム１１の側部が開口部１７’および１７’’から突出することができるように、中間係合部分１１１をその中に受け入れるのに適している。

結節点ユニット１５は、図３Ａおよび３Ｂに互いに別個に示されている２つのシェル部材１５ａおよび１５ｂからなり、それらは互いに留められて、その指定ソケット１７および１９を有する結節点ユニット１５を形成するように構成されている。各シェル部材１５ａ、１５ｂは、ソケット部分１５４ａ、１５４ｂが指定のソケット１９を一緒に形成する一方、部分１５５ａ、１５５ｂが指定のソケット１７を一緒に形成するように、結節点ユニット１５の半分を構成している。これらの指定ソケットは、内部ソケット１７に関して図４Ａに最もよく見られるように、２つのシェル部材１５ａ、１５ｂの間に形成される内部ソケットである。

現在開示されている主題の他の実施形態では、少なくとも１つのソケットは、シェル部材の１つに形成された、非内部の独立したソケットであることができ、２つより多いシェル部材が、１つの内部ソケット、したがって完全な結節点ユニットを形成するために必要とされ得る。

図２に戻ると、構造部材１１および１３は、最初に、シェル部材の１つ、例えば部材１５ａの中に、それらの係合部分１１１および１１３が互いに９０度に向けられるように配置され、次に、シェル部材１５ｂが、係合部分１１１、１１３を所定の位置に不動式に固定するように、シェル部材１５ａに留められる。

図３Ａおよび３Ｂに見られるように、シェル部材１５ａおよび１５ｂは、それぞれ嵌合する一対の補助フランジ１５１ａおよび１５１ｂを備える。シェル部材１５ａ、１５ｂを一緒に組み立てて結節点ユニット１５を形成すると、補助フランジの嵌合対は互いに接触する。

２つのシェル部材１５ａ、１５ｂを上記のフランジの対に沿って互いに不動式に固定し、それによって指定のソケット１７、１９内に２つの係合部分１１１、１１３を固定するために、任意の適切な固定技術を使用することができる。その一例としては、その接触エリアに塗布可能な接着剤によって、フランジを互いに接着することが挙げられる。この例では、２つのシェル部材の補助フランジ間の接触エリアは、シェル部材間の全接触エリアの大部分を構成しており、２つのシェル部材１５ａ、１５ｂの間に強力な結合を確立するために、そこに比較的多量の接着剤を塗布することができる。

接続の完全性を高めるために、接着剤の塗布後に補助フランジ１５１ａ、１５１ｂを互いに押し付けることができ、また、シェル部材１５ａの内面およびシェル部材１５ｂの外面にそれぞれ位置する部分１５３ａおよび１５３ｂの間、ならびにソケット１７および１９内にも接着剤を塗布することができる。

上記の接続の態様により、ビーム１１および１３は、それらの係合部分１１１および１１３とともに、複合材料を含む任意の材料で作ることができる。結節点１５、すなわちシェル部材１５ａおよび１５ｂについても同様であり、この例では、プレス加工されたアルミニウムシートで作ることができる。

上記のシェル部材１５ａ、１５ｂは、所望の構成の内部を有するように予め形成されているものとして示されているが、これは必ずしもそうである必要はない。したがって、例えば、交差エリアで所望の配列に配置された対応する構造部材に平板状のアルミニウムシートを押し当てることで、シェル部材を所望の形状を受け入れるようにすることができ、それにより、係合部分１１１、１１３の形状に適合した対応する内部ソケット１７および１９が形成される。

構造部材の相互配列、その結果としての対応する結節点ユニットと係合部分の相互配列に関して、これらの部分は結節点ユニット内で互いに接触することができる。

図２に示す例では、それぞれのビーム１１および１３の係合部分１１１および１１３は、界面エリア１２で互いに接触するように、それぞれの指定ソケット１７および１９内に受け入れられる。この場合、界面１２は荷重支持界面であり、結節点ユニット１５内のビーム１１、１３間の荷重伝達を可能にする。しかしながら、結節点ユニットによって接続された２つの構造部材の間でそのような荷重伝達が望まれない場合には、例えば結節点ユニットの本体によって、それは互いに間隔を空けることができる。

上の記載では、２つのシェル部材から組み立てられた結節点ユニットによって、２つの構造部材を相互に直角な向きで隣接させることができる方法を例示した。しかしながら、現在開示されている主題による単一の結節点ユニットによって接続される構造部材の数は、任意の所望のものであり得、それらは任意の所望の相互の向きを有し得る。この選択肢の一例は、構造部材が結節点ユニット内に配置された共通の中央領域から放射状に延びる「星状」構成である。また、現在開示されている主題による結節点ユニットは、任意の数のシェル部材から組み立てることができ、および／または、互いに接続されて、組み合わせ型結節点構造を形成することができる。結節点ユニット

このような組み合わせ型結節点構造の一例は、２つの接続された結節点ユニット２５および３５を示す図５に示され、前者は、図１に示した車両ＢＩＷの２つのビーム２１および２２の係合部分を接続するように構成され、後者は、２つのビーム２３および２４の係合部分を接続するように構成されている。なお、２つの結節点ユニット間の接続は、ゾーン３０でそれらを互いに溶接または別の方法で固定することによって実施することができる。

現在開示されている主題による結節点ユニットは、接続されることができる、または車両の構成要素の一部を構成することができ、これは必ずしもそのＢＩＷの一部を構成する必要はない。

そのような選択肢の一例が図６に示されており、この図は、車両５０のＢＩＷを車両の側壁５２と共に示している。側壁５２は、結節点ユニット４５において、シェル部材５１と嵌合するように形成されたシェル部材［図示せず］と一体的に接続されている。２つのシェル部材は、構造部材５６ａ、５６ｂ、および５６ｃを覆って互いに留められ、それによって結節点ユニット４５が形成されるように構成される。

シェル部材を車両の壁５２に一体的に接続させることで、壁５２とともに車両ＢＩＷを層状に組み立てることができる。第１の層は、壁と一体化した結節点［図示せず］と一緒の壁５２を含み、第２の層は、構造部材５６ａ、５６ｂおよび５６ｃを含み、第３の層は、シェル部材５１を含む。各層は、例えば、それらの接触エリアの少なくとも一部の間に接着剤を塗布することによって、互いに組み立てることができる。

現在開示されている主題によるシェル部材を有する結節点ユニットは、シェル部材の組み立てによって形成される、上記のものなどの少なくとも１つの内部ソケットに加えて、他のどのシェル部材とも独立してシェル部材の１つの一部を構成する少なくとも１つの外部ソケットを有することができる。そのような外部ソケット内に受け入れられる構造部材または少なくともその係合部分は、内部ソケット内に受け入れられる構造部材または少なくともその係合部分が作られ得る材料とは異なる材料で作られ得る。例えば、後者の材料は金属または許容であり得、後者は複合材料であり得る。

図７Ａは、２つのシェル部材５５ａおよび５５ｂと、それぞれビーム６０、６１および６２の係合部分をぴったりと受け入れる、３つの指定ソケット５６、５７および５８とを有する、そのような結節点ユニット５５の一例を示している。ソケット５７および５８は、シェル部材５５ａおよび５５ｂの間に画定された内部ソケットであり、一方、ソケット５６は、シェル部材５５ａにのみ形成された外部の独立したソケットである。

ビーム６０、６１および６２のそのような接続を組み立てるために、まずシェル部材５５ａおよび５５ｂを組み立て、ビーム６０、６２の係合部分を覆った状態で互いに留め合って、これらのビームを内部ソケット５７および５８内に不動式に固定することができる一方、その後、ビーム６１をソケット５６内に挿入して固定することができる。

図７Ｂに見られるように、ビーム６２は垂直面に沿って配置され、界面６０’を介してビーム６１に寄りかかっているように見える一方、ビーム６１は水平面に配置され、単に結節点ユニット５５の本体に寄りかかっているように見える。この例では、結節点ユニット５５は、ビーム６１を支持することを可能にするそのような一体性を有するはずである。

上記の構造では、ビーム６１または少なくともその係合部分は金属、例えばアルミニウムで作ることができる一方、ビーム６０および６２または少なくともその係合部分は複合材料で作ることができる。

上述したように、現在開示されている主題の結節点ユニットのシェル部材は、接着剤によって互いに固定することができるが、接着剤の代わりに、または接着剤と組み合わせて、他の留め技術を使用することもできる。この選択肢の一例は図８に示されており、２つのシェル部材６５ａおよび６５ｂから組み立てられた結節点ユニット６５が、それらの補助フランジにおいて、それらを互いに不動式に固定する２つの留め具６６および６８によって互いに留められることを示している。

また、現在開示されている主題によるシェル部材は、結節点ユニットを形成するために組み立てられる前に、その一方の側で互いに接続することができることを理解することができる。このような接続は、シェル部材が、本体の２つのシェル部分が折り畳み線に沿って接続されることによって２つのシェル部材が構成される一体型の本体として形成された結果であり得る。

図９は、そのような選択肢の一例を示し、一体型結節点ユニット本体７５が、７５’に沿って接続された２つのシェル部分７５ａおよび７５ｂを備えている。図９では、結節点ユニット本体７５は、展開された状態で示されている。折り畳まれた状態では、シェル部分７５ａ、７５ｂは、結節点ユニット１５について上述したのと同様に、指定ソケットを形成する。

Claims (21)

1. 少なくとも１つの係合部分をそれぞれが有する２つ以上の構造部材を備える車両ＢＩＷサブアセンブリであって、前記構造部材の少なくとも２つの前記係合部分が、互いに組み合わされた２つ以上のシェル部材で形成された結節点ユニットによって互いに接続され、前記結節点ユニットが、それぞれが前記構造部材の１つの１つの係合部分をぴったりと受け入れる少なくとも２つの指定ソケットを有し、前記指定ソケットの少なくとも１つが、前記２つ以上のシェル部材の間に形成された内部ソケットである、車両ＢＩＷサブアセンブリ。
2. 前記内部ソケット内に受け入れられた少なくとも前記係合部分が複合材料で作られている、請求項１に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
3. 前記シェル部材が、複合材料で作られた前記係合部分を覆った状態で互いに留められる、請求項２に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
4. 前記構造部材の前記係合部分の２つ以上が複合材料で作られている、請求項１、２または３に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
5. 前記結節点ユニットの前記指定ソケットの２つ以上が、前記シェル部材の少なくとも２つの間に画定された内部ソケットであり、これらのシェル部材は、それぞれの係合部分を覆った状態で互いに留められる、請求項４に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
6. 前記構造部材の少なくとも１つが複合材料で作られている、請求項１～５のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
7. 前記構造部材の少なくとも２つが複合材料で作られている、請求項１～６のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
8. 前記構造部材が前記車両ＢＩＷサブアセンブリのビームまたはピラーである、請求項１～７のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
9. 前記シェル部材がシート材料で作られている、請求項１～８のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
10. 前記シェル部材が非複合材料で作られている、請求項１～８のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
11. 前記シェル部材が金属で作られている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
12. 前記シェル部材が、少なくとも前記構造部材の少なくとも１つの前記係合部分に押し付けられるように構成され、それにより、対応する内部ソケットがこの係合部分の形状に合致する形状を付与される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
13. 前記構造部材の少なくとも１つの前記係合部分が、前記構造部材の側部の間に配置された中間係合部分を構成し、対応するソケットが、前記構造部材の側部がそこから突出するように前記中間係合部分を受け入れる包囲型ソケットを構成している、請求項１～１２のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
14. 前記包囲型ソケットが内部ソケットである、請求項１３に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
15. 前記２つ以上の指定ソケットが、前記シェル部材の２つ以上の間に形成された内部ソケットである、請求項１～１４のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
16. 前記指定ソケットが、前記係合部分がその中に受け入れられたときに、前記係合部分がそれらの間に荷重支持界面を有するような相互の向きを有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
17. 前記荷重支持界面が、前記ソケット間を少なくとも部分的に分離する仕切りである、請求項１６に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
18. 前記シェル部材が接着剤によって互いに留められるように構成されている、請求項１～１７のいずれか一項に記載の車両ＢＩＷサブアセンブリ。
19. 車両ＢＩＷサブアセンブリを製造するための方法であって、
    （ａ）２つ以上のそれぞれの係合部分を有する２つ以上の構造部材を提供するステップ、
    （ｂ）２つ以上のシェル部材を備える結節点ユニットを提供するステップであって、これらのシェル部材は、互いに組み合わされたときに、それぞれが前記２つ以上の構造部材のそれぞれの係合部分の１つをぴったりと受け入れるように構成された少なくとも２つの指定ソケットを有する前記結節点ユニットを形成し、前記指定ソケットのうちの少なくとも１つは、前記２つ以上のシェル部材の間に形成された内部ソケットであり、前記シェル部材は前記係合部分の少なくとも１つを覆った状態で互いに留められ、少なくともその係合部分を前記結節点ユニットの前記内部ソケット内に不動式に固定するように構成されるステップ、
    （ｃ）少なくとも１つの係合部分を覆った状態で少なくとも２つのシェル部材を互いに留め、少なくともその係合部分を前記結節点ユニットの内部ソケット内で不動式に固定するステップ、
    を含む方法。
20. 第２の係合部分を第２の指定ソケットにぴったりと挿入し、この係合部分をその中で留めるステップ（ｄ）をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記２つ以上のシェル部材を留めることが接着剤で行われる、請求項１９または２０に記載の方法。

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