JP2023531973A - 車両用ロッカー補強材及びロッカー - Google Patents

Abstract

本開示は、車両用ロッカー及びロッカー補強材に関する。本開示の例は、それらの水平対角線が横水平方向と実質的に平行である2つの凸型四辺形構造を含み、凸型四辺形構造が上下方向に沿って分離されているロッカー補強材の断面である。【選択図】図6A

Description

関連出願

本出願は、2020年6月23日に出願されたEP20382553.4の利益を主張するものである。

本開示は、車両用ロッカー及びロッカー補強材、並びにロッカー補強材の製造方法及びロッカーへの取り付け方法に関するものである。

自動車のような車両は、車両がその寿命の間に受ける可能性のある全ての荷重に耐えるように設計された構造骨格を組み込んでいる。構造骨格または「ボディ・イン・ホワイト（BIW）」は、さらに、例えば他の車との衝突の場合に、衝撃に耐え、衝撃を吸収するように設計されている。また、構造骨格は、環境へのCO2などの汚染物質の排出を減らすため、あるいは電気自動車での電力消費を減らすために、できるだけ軽量になるように設計されている。

例えば自動車の構造骨格又はBIWは、バンパ、ピラー（例えばAピラー、Bピラー、Cピラー）、サイドインパクトビーム及びロッカーパネルなどを含むことができる。これら及び他の構造部材は、実質的にU字型（「ハット」型とも呼ばれる）断面を有する1つ又は複数の領域を有していてもよい。これらの構造部材は、様々な方法で製造されてもよく、様々な材料で作られてもよい。例えば、ロッカーパネルは、鋼、特に超高強度鋼（UHSS）で作られてもよく、プレス硬化によって製造されてもよい。

超高強度鋼（UHSS）は、自動車産業において、車両の構造骨格または少なくとも多数のその構成要素のために、重量単位当たりの最適化された最大強度と有利な成形特性を示す。UHSSは、少なくとも1000MPa、好ましくは最大約1500MPaまたは最大2000MPa以上の最大引張強度を有していてもよい。

自動車産業で使用されるUHSSの例としては、22MnB5鋼が挙げられる。

自動車用部品の加工は、金属板、特に鋼板に所望の形状を付与するための成形を含んでいてもよい。

自動車産業で特に使用されるプロセスの1つは、熱間成形型焼入れ（HFDQ）である。HFDQプロセスでは、鋼片をオーステナイト化温度以上、Ac1以上、又はAc3以上に加熱する。オーステナイト化温度以上に加熱した後、ブランクは熱間成形プレスに入れられる。ブランクは変形されると同時に、急冷される。冷却は通常、いわゆる臨界冷却速度以上の速度で行われることがある。HFDQの鋼材の臨界冷却速度は約27℃/秒である。焼入れの結果、変形したブランクはマルテンサイト組織を得ることができる。正確な温度と加熱時間によっては、完全なマルテンサイト組織が得られる。このようにして得られた製品は、高い硬度、それに対応する高い極限引張強度、高い降伏強度を得ることができる。一方、最大伸度（破断伸び）は比較的低くなることがある。

また、加熱や金型内冷却を工夫することで、いわゆる「ソフトゾーン」、すなわち延性が高く、極限引張強度や降伏強度が低い領域を確保することができる。これらの領域の微細構造は、完全なマルテンサイトでなくてもよい。熱処理によって、マルテンサイト、ベイナイト、フェライト、パーライトのうちの1つまたは複数から構成される場合がある。HFDQ後の熱処理は、加熱、冷却の他に、部分的な熱処理も可能である。例えば、レーザの誘導加熱装置を用いて、プレス硬化体の一部分を局所的に熱処理することができる。延性、硬度、降伏強度など所望の機械的特性および対応する微細構造を得るために、加熱時間、最高温度および冷却速度を適合させることができる。

ロッカーパネル（ロッカー）は、車両の側面に沿って、ドアの開口部の下方にあり、前輪の開口部と後輪の開口部の間に延びている。ロッカーは、一般に、ロッカーの長手方向（ひいては車両の長手方向も）に沿って対応するフランジで互いに接合される2つの部分又はパネル、すなわち内側ロッカーパネル及び外側ロッカーパネルを含む。内側ロッカーパネルは車室内に面し、外側ロッカーパネルは車室外に面する。ロッカーは、衝突時、特に横方向の衝突時に、車両側面の過度の侵入を避けつつ、十分なエネルギを吸収するために重要である。また、ロッカーは乗員保護だけでなく、電気自動車の一つ又は複数のバッテリボックスの保護にも有効である。ロッカーの性能は、例えばエネルギ吸収や侵入の観点から、例えばユーロNCAP試験で試験することができる。

ロッカーの適切な変形レベルを提供しながらエネルギ吸収を強化する方法として、ロッカーに、例えば内側ロッカーパネルと外側ロッカーパネルの間に補強材を追加することが考えられる。ロッカー補強材をロッカーに取り付ける材料、形状、及び手段を最適化することは、軽量な部品を維持しながら、衝突時のエネルギ吸収及びロッカーの完全性を改善するために重要である。

本開示は、ロッカー補強材の改良を提供することを目的とする。

本開示を通じて、長手方向、上下方向、および横水平方向は、ロッカーおよびロッカーに取り付けられたロッカー補強材の空間的配向を提供するために定義される。これらの方向は、それらの間で実質的に直交している。したがって、ロッカーは、長手方向に沿った長さ、上下方向に沿った高さ、および横水平方向に沿った幅を有し、ロッカーの断面は、長手方向に実質的に垂直な平面によって定義され、したがって上下方向および横水平方向が含まれる。同様に、ロッカー補強材は、長手方向に沿った長さ、上下方向に沿った高さ、及び横水平方向に沿った幅を有し、ロッカー補強材の断面は、長手方向に対して実質的に垂直であり、上下方向及び横水平方向を含んでいる。

従って、ロッカーが衝撃を受けるとき、例えば道路での車両衝突のとき、標準化された衝突試験において、側面衝撃は実質的に横水平方向であると仮定することができる。実際には、少なくとも衝撃は、水平方向と実質的に平行な成分を含んでいてもよい。

前面衝突、又はSORB試験（「Small Overlap Rigid Barrier」）において、衝撃は、上記の定義に従って、実質的に長手方向に沿っていると仮定されてもよい。本開示では、主に側面衝突に焦点を当てる。

第1の態様では、ロッカーの補強材が提供される。補強材は、細長いプロファイルで作られており、長手方向に沿って配置されるように構成されている。上下方向は、長手方向に垂直な方向として定義され、横方向は、長手方向及び上下方向の両方に対して垂直な方向として定義される。

プロファイルは、ロッカーの外側パネルの衝撃を受けるように構成された外側部と、上側水平対角線と上側傾斜対角線とを有する上部凸型四辺形構造と、下側水平対角線と下部傾斜対角線とを有する下部凸型四辺形構造とからなる内側部とを備えている。上下の水平対角線は横方向に実質的に平行であり、上下の凸型四辺形構造は上下方向に沿って分離している。

凸型四辺形構造は、2つの対角線、例えば、水平対角線と傾斜対角線とを有する。ここで、傾斜対角線は、対応する水平対角線に対して傾斜しており、これに対して垂直であってもよいことが理解されるものとする。斜線の一方が実質的に横水平方向にある場合、ロッカーが衝撃を受けると、衝撃の水平成分の方向がより上下方向に変更されるように、凸型四辺形構造が圧縮される可能性がある。言い換えれば、このような構造の対角線を横水平方向に配置することにより、衝突時に、実質的に水平な応力を実質的に上下方向の応力、または少なくともより上下方向の応力に変換することができる。従って、エネルギがバッテリボックスから逸れて、場合によっては乗員や安全性が向上する可能性がある。

これらの構造のうち2つを上記のように配向させたロッカー補強材を有することにより、エネルギ吸収が増大し、実質的に水平な応力が（より）上下方向の応力に変換される。ここで、2つの凸型四辺形構造は、衝突時に上下方向に沿った2つの構造の変形が生じ得るように分離されている。一例では、空のスペースが、上部の凸型四辺形構造と下部凸型四辺形構造とを分離してもよい。

いくつかの例では、水平対角線は、対応する傾斜対角線よりも長い。これにより、水平応力の上下方向の応力への変換をより大きくすることができる。これは、より長い水平対角線がエネルギを吸収するためのより長い経路を提供し、より短い上下方向の対角線が実質的に上下方向に沿ったより多くの拡張を可能にするという事実によるものである。四辺形構造の高さ及び幅は、本開示の範囲内で変化させることができる。

いくつかの例では、傾斜対角線は、水平対角線に対して垂直であり、すなわち、上側傾斜対角線は上側上下方向対角線であり、下側傾斜対角線は下側上下方向対角線である。ロッカーは特に、それだけではないが、側面衝突、すなわち実質的に水平方向または少なくとも水平方向に大きな成分を有する衝撃を支持するように設計されているので、垂直な対角線を有することは、実質的に水平方向の応力の方向を実質的に上下方向へ変更することを強化する。

いくつかの例では、下部凸型四辺形構造と上部凸型四辺形構造は、実質的に同じである。すなわち、これらは、実質的に同じ形状、大きさ、厚さを有していてもよく、同じ材料で作られていてもよい。これらの例または他の例では、上側の上下方向対角線が存在する軸と下側の対角線が存在する軸とが重なり合っている。すなわち、上下方向線に沿って並んでいる、または、密接に並んでいる。この重なりによって、構造体が圧縮されたときに、2つの凸型四辺形の構造体の角が接触することが可能になり、それによって、エネルギ吸収が増大し得る。一般に、エネルギ吸収は2つの構造体が接触することで向上する場合があり、必ずしも角が接触している必要はない。しかしながら、この構成は、2つの四辺の構造体、特に構造体の角が接触する確率を増加させ得る。

いくつかの例では、補強材は、押し出し成形されたプロファイルである。他の例では、プロファイルは、ロール成形で形成されてもよい。押出成形は、閉断面を有するプロファイルにより適しているとみなすことができる。

いくつかの例では、補強材は、アルミニウムの押し出し材で作られている。これにより、ロッカー補強材の重量が低減される。ここで、アルミニウムは、アルミニウムおよびその合金を対象とすることができる。特に、アルミニウム6XXX及び7XXX（「6000」及び「7000」シリーズ）が使用されてもよい。

いくつかの例では、ロッカーの内側パネルおよび外側パネルは、超高強度鋼、具体的にはプレス硬化された超高強度鋼、例えばボロン鋼で作られている。エネルギ吸収のための軽量アルミニウムと強度のためのUHSSの組み合わせは、エネルギ吸収と耐衝撃性の良好な組み合わせにつながることができる。

いくつかの例では、補強材の厚さ、例えば断面におけるロッカー補強材の全てのセグメントの厚さは、1.5～5mm、具体的には2～4mm、より具体的には約3mmであってよい。これらの寸法は、特に押出アルミニウム製ロッカー補強材の場合、エネルギ吸収を最大化しながら、補強材に十分な強度を付与することができる。

いくつかの例では、内側部及び外側部は、それぞれ閉じた断面を形成する。これらの実施例によれば、ねじり抵抗及び強度が改善され得る。

いくつかの例では、外側部は、実質的に垂直な外壁を有していてもよい。実質的に垂直な外壁は、外側ロッカーパネルからの衝撃を受けるための表面を提供し、衝突事象中の変形における安定性を提供するのに役立つことができる。

いくつかの例では、外側部は、外壁を内側部と接続する実質的に水平セグメントを有してよく、水平セグメントは、任意にヒンジポイントを規定する。外側部の水平セグメントは、内側部が変形する前に、変形することによって衝撃エネルギを吸収することができる。ヒンジポイントを設けること、例えば、複数の水平セグメントを鈍角に接続することによって、変形の運動学的制御をより良くすることができる。

さらなる態様では、本明細書に記載のロッカー補強材が取り付けられた車両用ロッカーを製造するための方法が提供される。この方法は、内壁、外壁、下部、及び上部を含むロッカーを提供することと、押出成形によって、本開示を通じて説明される断面を有するアルミニウムロッカー補強材を提供することと、上下の水平対角線が横水平方向と実質的に平行になるように、ロッカー補強材をロッカーに機械的に取り付けることと、を含む。

この方法は、エネルギ吸収を強化し、ロッカーが衝撃を受けたときに、実質的に水平な応力を実質的に上下方向の応力、又は少なくともより上下方向の応力に変換することを可能にし得る。このようにして、乗客の安全性を高めることができる。

いくつかの例では、ロッカー補強材の端部をロッカーの外壁及び／又は内壁に取り付けるために、締結具又は取り付け点が使用される。これらの例または他の例では、締結具または取り付けポイントは、補強材のより中心的な部分をロッカーに取り付けるためにも使用され得る。締結手段は、金属ストリップ及びネジを含んでもよい。他の可能な締結手段は、接着剤または樹脂またはリベットを含んでもよい。つ以上の締結手段が用いられてもよい。一例として、リベットと接着剤が組み合わされてもよい。さらに、または代替的に、ロッカーの下部および／または上部に補強材を取り付けるために、1つまたは複数の締結具が使用されてもよい。

変形の運動を制御し、より多くのエネルギを吸収できるようにするために、ロッカーの、例えば内壁に1つ以上の「ソフトゾーン」を設けてもよい。また、ソフトゾーンは、締結具を使用した内壁への補強材の取り付けを容易にすることができる。特に、リベットは、前記取り付けを容易にすることができる。締結具の種類及び位置は、例えばロッカー補強材の長さに適合させることができる。

本開示の非限定的な実施例は、添付の図を参照しながら、以下に説明される。

図1は、ロッカー及びロッカー補強材を方向付けるために本開示を通じて使用される方向を模式的に示す図である。

図2は、実施例によるロッカー補強材の断面に含まれる2つの凸型四辺形構造を模式的に示す図である。

図3は、一実施例によるロッカー補強材の断面の一部を模式的に表す図である。

図4は、一実施例によるロッカー補強材の断面を模式的に表す図である。

図5は、一実施例によるロッカー補強材を示す図である。

図6Aは、2つの実施例によるロッカー補強材を取り付けたロッカーの断面を表す図である。 図6Bは、2つの実施例によるロッカー補強材を取り付けたロッカーの断面を表す図である。

図7は、ロッカー補強材が取り付けられた車両用ロッカーの製造方法を示すフローチャートである。

図8は、いくつかの実施例によるロッカー補強材のロッカーへの取り付け方法を表す図である。

図9は、いくつかの実施例によるロッカー補強材のロッカーへの取り付け方法を表す図である。

図10は、本明細書に開示されるようなロッカー補強材を有するロッカーの断面が衝突時に被る可能性のある変形の一例を模式的に示す図である。

図は、例示的な実施態様を参照し、請求された主題を理解するための補助としてのみ使用され、いかなる意味でも限定するものではない。

図1は、本開示を通じて使用される長手（縦）方向、上下（垂直）方向及び横水平方向を説明するために、ロッカー100及びロッカー100の内部のロッカー補強材110を模式的に表している。これらの方向は、互いに実質的に直交している。

ロッカー100とロッカー補強材110の両方の長手方向は、ロッカー補強材110を有するロッカー100が取り付けられ得る車両の長手方向にも、実質的に対応する。長手方向、上下方向、及び横水平方向に関する以下の説明は、本開示の残りの部分に一般的に適用可能である。

ロッカー100は、縦方向に沿った長さと、上下方向に沿った高さと、横水平方向に沿った幅とを有する。ロッカーの断面は、長手方向に対して実質的に垂直で、上下方向及び横方向が含まれる平面によって定義される。

同様に、ロッカー補強材110は、長手方向に沿った長さと、上下方向に沿った高さと、横水平方向に沿った幅とを有する。ロッカー補強材の断面は、長手方向に対して実質的に垂直で、上下方向及び横方向が含まれる平面によって定義される。

いくつかの例では、ロッカー補強材110の長さは、ロッカー100の長さと実質的に等しくてもよい。いくつかの他の例では、ロッカー補強材110の長さはロッカー100の長さより短くてもよいが、補強材は、それが組み込まれるロッカーの長さの少なくとも25％、又は少なくとも50％、さらには少なくとも75％の長さを有していてもよい。これらの例において、ロッカー100は、1つ又は複数のロッカー補強材110を含んでもよい。

押出プロファイルは、長い補強材が必要とされる場合に特に適している。代替的に、ロール成形が使用されてもよい。

ロッカー100は、内壁103と、外壁102と、下部101と、上部104とを含んでもよい。下部101及び上部104は、典型的には、例えば外側ロッカーパネルと内側ロッカーパネルとを互いに取り付けるため、及びロッカーを車両骨格の他の構成要素に取り付けるために、取り付けフランジを含んでもよい。

図2は、ロッカー補強材110の断面に含まれる、上部凸型四辺形構造120及び下部凸型四辺形構造130を模式的に示している。２つの凸型四辺形構造120，130は、上下方向に沿って離間している。

なお、「上」及び「下」という用語は、他方の上に正確に配置された構造120，130を制限する意味ではなく、これらの用語は、上下方向に沿って分離された2つの凸型四辺形構造を区別するために使用されているに過ぎないことを理解されたい。

凸型四辺形構造120、130は、例えば、平行四辺形であってよく、具体的には、正方形、菱形または菱形、長方形、または菱形であってもよい。例えば、図2の例では、構造120は菱形を表し、構造130は菱形を表し、いずれも平行四辺形を表している。凸型四辺形構造は、2つの対角線を含む。図2において、構造120、130は、水平対角線121、131と、傾斜対角線122、132とを含む。上側の水平対角線121及び下側水平対角線131は、横方向水平方向と実質的に平行である。このように、構造体は、横水平方向に沿った衝撃を具体的に吸収するように配置されている。

対角線122及び132は、水平対角線に対して、従って実質的に横方向水平方向に対して傾斜していることが示されている。特に、下側の傾斜した対角線132は、下側の水平な対角線131に対して実質的に垂直である。この場合、2つの対角線131、132が実質的に垂直である場合、傾斜対角線132は、上下方向の対角線132と呼ばれることがある。

２つの凸型四辺形構造120、130からなる断面を有するロッカー補強材110がロッカー100に含まれ、ロッカー100が、例えば車両事故の際に衝撃を受けると、衝撃の実質的に水平な成分がより上下方向へそれるように凸型四辺形構造120、130は圧縮されてもよい。同時に、凸型四辺形構造120、130の圧縮中にエネルギが吸収されてもよい。このように、補強材110は、衝突時にエネルギを吸収するだけでなく、エネルギをバッテリボックスから逸らすことができる。また、乗員の安全性を向上させることができる。

凸型四辺形構造120，130は、上下方向に沿って離間している。特に、構造120、130は、ロッカー100、ひいてはロッカー補強材110が衝撃を受けたときに、鉛直方向に沿って変形し得るように分離されている。一実施形態では、上側の凸型四辺形構造120と下側の凸型四辺形構造130との間を空隙が分離してもよい。

凸型構造体と横方向に沿ったそれらの位置との間の上下方向の距離は、構造体が上下方向に変形するとき、および凸型構造体が互いにぶつかるように選択されてもよい。凸構造同士がぶつかると、互いに支え合う。そのため、変形時のロッカー補強は大きなエネルギを吸収することができる。

本実施例のロッカー補強材110の断面は、図2において2つの凸型四辺形構造120、130を含むが、異なる数の凸型四辺形構造も可能である。一例では、ロッカー補強材の断面は、水平対角線が実質的に横方向に整列された3つ以上の凸型四辺形構造から構成される。

図2において、水平対角線131は、下側凸型構造130の上下方向の対角線132よりも長い。したがって、対角線131は、圧縮され得るより長い経路を提供し、したがって、エネルギ吸収が増加され得る。また、実質的に横方向の長い経路は、より多くの実質的に水平な応力を実質的に垂直な、またはより上下方向の応力に変換することを可能にする。したがって、この利点は、傾斜対角線が上下方向の対角線でない場合でも、水平対角線が傾斜対角線より長い場合にも適用される。四辺形構造の高さ及び幅は、本開示の範囲内で変化させることができる。

図3は、ロッカー補強材110の断面の一部、特にロッカー補強材の内側部分を模式的に表している。使用中のロッカー補強材の内側部は、外側ロッカーパネルよりも内側ロッカーパネルに近い位置に配置される。ロッカー補強材110は、断面において外周180を有する。本実施例では、周囲180の一部が示されている。周囲180は、上部141及び下部142と、両者を接続する上下方向のセグメント140とを含んでもよい。この例では、示された上部141及び下部142のセグメントは、横方向の水平方向と実質的に平行である。さらに、上部凸型四辺形構造120および下部凸型四辺形構造130は、ロッカー補強材の断面の上部141および下部142にそれぞれ組み込まれている。

本実施例におけるロッカー補強材の内側部分は、同じ単一の押し出し形状の一部を形成している。2つの凸型四辺形構造は、押し出し形状の上下方向のセグメントによって接続されている。それにより、2つの構造120、130は、衝突時に伸張するのに十分な上下方向の空間を有する。これはまた、実質的に水平な応力をより上下方向の応力へ変換することを強化する。

また、両凸型四辺形構造120，130の傾斜対角線122，132は、本実施例では上下方向の対角線122，132である。したがって、傾斜対角線が上下方向の対角線でない場合よりも、より実質的に上下方向への応力偏倚が得られる場合がある。

垂直対角線は、実質的に垂直な軸に沿って存在することができる。したがって、上下方向の対角線が2つ存在する場合、周囲の部品や衝突時（試験時など）に発生し得る荷重方向に適応するために、上下方向の対角線が位置する軸は一致してもよいし、正確に一致しなくてもよい。図3では、上側の上下方向の対角線が位置する軸と、下側の上下方向の対角線が位置する軸とが重なっている。この重なりにより、衝突時に、上部凸型四辺形構造120の下側角部と下部凸型四辺形構造130の上側角部とが接触することが可能となり得る。この接触は、ロッカー補強材110によるエネルギ吸収を最大化することに寄与し得る。

さらに、図3のロッカー補強材110の断面の部分は、実質的に同じ寸法、例えば対角線の長さを有する2つの凸型四辺形構造も含む。すなわち、下側の部分または凸型四辺形構造が上側の部分または上側の凸型四辺形構造に対応すると考えることができる。このような対称性は、例えば、横水平方向に対して実質的に＋20°又は－20°（すなわち、340°）の傾斜を有する衝撃に対して、横水平方向とは異なる方向から来る衝撃に対するロッカー補強材110の応答をより均質化させることができる。すなわち、衝撃が発生する前に衝撃の方向が分からないのが普通であるため、実質的に上下方向に応力を分散させる可能性は、実質的に横方向でない水平方向から来る衝撃に対しても実質的に同じであると考えられる。

図4は、実施例によるロッカー補強材110のプロファイルの断面を模式的に表している。ロッカー補強材は、外側パネル又はロッカーの外壁の近くに配置され、外側パネルの衝撃を吸収するように構成された外側部155からなる。内側部150は、外側部155に接続され、ロッカー内側パネルまたはロッカー内壁の近傍に配置される。

本実施例では、ロッカー補強材110の断面は、横水平方向に沿って内側部150及び外側部155を含む。内側部は、内側開口部又は空所を含んでもよく、外側部は、外側開口部又は空所を含んでもよい。ここで、「内側開口部」とは、内側部の開口部、すなわち、外側ロッカーパネルよりも内側ロッカーパネルに近い位置に配置される断面を指す。同様に、「外側開口部」とは、内側ロッカーパネルよりも外側ロッカーパネルに近い開口部を指す。

ロッカー補強材110の断面が横方向に沿って2つの部分を有することにより、ロッカー補強材110について、外側部155を含む部分についての第1の変形段階と、内側部150を含むロッカー補強材110の部分についての第2の変形段階の2段階を考慮することができる。圧縮の2つの段階を有することにより、ロッカー補強材110によって吸収されるエネルギのうちの1つを増加させることができる。また、2つの段階は、エネルギ吸収における異なる役割のために構成され、最適化されてもよい。外側部は、衝撃を受け、それを内側部に伝達する。外側部と内側部は、その特定の目的に適応させるために、いくつかの例では異なる厚さを有していてもよい。いくつかの例では、断面におけるロッカー補強材110のセグメントは、外側部内および内側部内でも異なる厚さを有していてもよい。

いくつかの例では、外側部155は、追加的にまたは代替的に、1つまたは複数の凸型四辺形構造120、130、例えば外側部155の上部周囲141に構造120、下部周囲143に構造130を含んでもよい。

図4はまた、横水平方向に実質的に沿った外側部155の外周が、鈍角を形成する2つのセグメント160、161を含むことを示している。セグメント160、161は、隣接するセグメントである。２つのセグメント160，161の間の鈍角は、2つのセグメント間のヒンジポイントを提供し、衝撃の場合にエネルギ吸収に寄与し、変形のキネマティクスを制御することができる。外側部155の外周のこのような構成は、それによって、例えば、外側部155及び内側部150の両方の上部外周に沿って凸型四辺形構造を配置することと比較すると、ロッカー補強材110の再現性のある圧縮挙動を可能にし得る。これは、衝撃の場合の崩壊および吸収できる対応するエネルギをより予測しにくくすることが、本発明者らによって見出された。補強材は、ロッカーの外側により近い位置に配置され、例えばロッカーの外壁に取り付けられてもよいし、補強材は、ロッカーの内側により近い位置に配置され、例えばロッカーの内壁に取り付けられてもよい。

さらに、図4において、実質的に上下方向に沿った外側部の周囲は、凹角を形成して接合された2つのセグメント170、171を含む。したがって、実質的に上下方向に沿った外側部155の周囲は、内側部150の圧縮時の2つの四辺形構造120、130の変形を妨げない一方で、外側部155の圧縮時のエネルギを吸収するのに貢献し得る。

図5は、一実施例によるロッカー補強材110を示す。ロッカー補強材110は、図4の断面のような断面を有する。ロッカー補強材110は、アルミニウムの押し出し成形品で作られてもよい。アルミニウムを使用することにより、ロッカー補強材110の重量、ひいてはロッカー100及びロッカー100が取り付けられ得る車両の重量を低減することができる。また、アルミニウムを使用することにより、押出成形によって図4及び図5に示す断面のような断面を有するロッカー補強材110を得ることが容易になる。ロッカー補強材110の断面における厚さおよび形状を適応させることも、アルミニウムおよび押出成形の使用により容易である。ロッカー補強材110の長さも、同様に、容易に調整することができる。一実施例では、ロッカー補強材110の長さは、約1m又は1.5mであってよい。 ロッカー補強材の長さは、特にロッカーの長さの関数として変化してよいが、ロッカー内部の幾何学的形状及び利用可能な空間も重要な役割を果たすことができる。

この例または他のいくつかの例では、ロッカー補強材110の全てのセグメントの断面の厚さは、1.5～5mm、具体的には約3mmであってよい。断面においてこれらの寸法を有する押出アルミニウム製のロッカー補強材110は、エネルギ吸収を最大化しつつ、ロッカー補強材110に適切な強度、例えば鋼製のロッカー補強材110の強度と同様の強度を提供することができる。

好適なアルミニウム合金には、アルミニウム6000シリーズまたはアルミニウム7000シリーズが含まれる。 好適なアルミニウム合金には、例えば6005、6060、6061、6063、6082及び6106が含まれる。

図6A及び図6Bは、締結具105を介してロッカー100に取り付けられたロッカー補強材110を有するロッカー100の断面を表している。ロッカー100は、ロッカー外側パネル202とロッカー内側パネル203を含む。ロッカー補強材110とロッカー100との間の取り付けは、図6Aと図6Bとで異なるように行われる。図6Aにおいて、締結手段105は、端部がロッカー外側パネル102の内部に接合され、他の端部がネジまたはリベットによってロッカー補強材110の外側部155に固定された鋼ストリップであってよい。

鋼ストリップは、高強度鋼、具体的には、高強度低合金鋼から作られてもよい。一例として、ArcelorMittal社によって商品化されたHSLA420が使用されてもよい。同様の鋼としては、例えば、Docol（登録商標） 420LAが挙げられる。これらの例で使用される "420 "は、鋼の最小降伏強度を示す。代替の鋼を使用することも可能であることは明らかである。

図6Bでは、鋼ストリップも使用されてよいが、ストリップの端部は、フランジに、または外側および／または内側パネル202、203のフランジに接合されてよく、別の端部は、ねじまたはリベットによってロッカー補強材110の外側部155の下部に接合されてもよい。一例では、図6Aのアタッチメントは、ロッカー補強材110の端部とロッカー100とを接合するために使用されてもよく、図6Bのアタッチメントは、ロッカー補強材110の内側（より中央の）部分をロッカー100に接合するために使用されてもよい。これは、図8～図10でさらに見ることができる。また、補強材の端部またはその近傍、および補強材のより中心的な部分でも、アタッチメントまたは接合方法を使用することができる。

図6Aおよび図6Bはまた、例えば図5に示される断面とはわずかに異なる断面を有するロッカー補強材110の断面を示している。図6A及び図6Bでは、凸型四辺形構造の内部がより丸みを帯びている。また、横方向に実質的に並んでいる四辺形構造の角は、小さな孔を含んでいる。図6A及び図6Bに図示された断面は、例えば図5に図示された断面の代替案を表している。

図6の例では、凸型四辺形構造は部分的にウェブ状であり、すなわち、材料は四辺形構造のいくつかの縁の間に少なくとも部分的に延在している。

ロッカー補強材110の一態様は、断面におけるその形状および／または寸法が、多種多様なロッカー100においてこのロッカー補強材110を使用することを可能にすることである。ロッカー補強材110をロッカー100に取り付けることができるように、ロッカー100の特定の設計を適合させる必要はない。また、ロッカー補強材110の寸法は、特定のロッカー100の形状に適合させる必要がある場合、変更することができる。したがって、ロッカー補強材110は、汎用性が高い。

図7は、ロッカー100にロッカー補強材110を取り付けた車両用ロッカー100を製造する方法700を示すフローチャートである。ロッカー100及びロッカー補強材110は、本開示を通じて例示されるロッカー100及びロッカー補強材110のいずれであってもよい。

方法700は、ブロック705において、ロッカー100を提供することを備える。図1に関して示されるように、ロッカー100は、内壁103、外壁102、下部101、及び上部104を含んでもよい。いくつかの例では、ロッカー100は、外側ロッカーパネル202及び内側ロッカーパネル203を含んでもよい。この場合、ロッカー100の上部104は、外側ロッカーパネル202の上部と内側ロッカーパネル203の上部とを含んでもよい。

ロッカー100及び／又はロッカーパネル202、203は、焼入れ鋼、例えば超高強度鋼（UHSS）で作られてもよい。UHSSは、重量単位当たりの最適化された最大強度及び有利な成形性特性を示す。UHSSは、特にプレス硬化操作の後、1500MPa、さらには2000MPa以上の高い極限引張強度を示すことがある。このような操作では、鋼鉄ブランクをオーステナイト化温度以上、特にAc3以上に加熱してブランクを実質的に完全にオーステナイト化する。この温度以上に一定時間加熱した後、ブランクはプレス加工にかけられ、ブランクは変形させられる。同時に、ブランクを急冷し、実質的に「完全硬化」させ、マルテンサイト組織が得られます。硬化鋼の例には、22MnB5鋼などのUHSSまたはUsibor（登録商標）1500が含まれ、Usibor（登録商標）はArcelor Mittalから商業的に入手可能である。

方法700は、ブロック710において、例えば図1～6のいずれかにおいて、押出成形によって本明細書に開示されるような断面を有するアルミニウムロッカー補強材110を提供することを更に含む。

そのような断面を有するアルミニウムロッカー補強材110を得るために、本明細書に開示されているような断面形状を有するダイスが最初に得られてもよい。ダイスは、鋼製であってもよい。ダイスは、ダイスを通るアルミニウムの均一な流れを促進するために、400～600℃の間の温度に予熱されてもよい。ダイスが押出プレスに装填されると、アルミニウムビレットは、例えば400～600℃の間の温度に予熱されて可鍛性にされていてもよく、ラムによってダイスに押し付けられ、ダイスを通過させられる。アルミニウム押出材は、所望の断面を持つようになる。ロッカー補強材110を得るために、アルミニウム押出材の冷却、位置合わせおよび／または切断が追加的に行われてもよい。

方法700は、ブロック715において、少なくとも2つの水平対角線121、131が横方向水平方向と実質的に平行になるように、ロッカー補強材110をロッカー100に機械的に取り付けることをさらに含む。

ロッカー補強材110をロッカー100に取り付けるために、いくつかの方法が使用され得る。いくつかの例では、ロッカー補強材110は、外側ロッカーパネル202に取り付けられてもよい。これは、図8に示されており、ロッカー補強材110と内側ロッカーパネル203とが示されている。外側ロッカーパネル202は、締結手段105が見えるように、この図から省かれている。この場合、ロッカー補強材110の端部をロッカー102の外壁202に取り付けるために、2つのブラケット105が使用されてもよい。締結手段105は、鋼ストリップ、例えばHSLA420ストリップ、及び1つ又は複数のネジ又はリベットを含んでもよい。さらに、補強材の長さに沿った取り付けブラケット105も同様に設けられてもよい。本実施例における補強材の中間部における取り付けブラケットは、内側パネル203及び／又は外側パネル202のフランジに取り付けられてもよい。

図9は、ロッカー補強材110とロッカー100を接合する別の方法を表す。この例では、ロッカー補強材110は、4つの取り付け点105で内側ロッカーパネル203に取り付けられている。そのうちの1つは、ロッカー補強材110の端部を内壁103に取り付けるために用いられ、そのうちの別の1つは、ロッカー補強材110の他端を下部101に取り付けるために用いられ、他の2つは、ロッカー補強材110を上部フランジ104に取り付けるために用いられる。一般に、任意の数の取り付け点105が、ロッカー補強材110を上部104に取り付けるために使用されてもよい。

取り付けポイントは、補強材からロッカー構造へのストリップ、ブラケット、又は他の接続要素を含んでもよい。締結具は、リベット、ネジ、ボルトだけでなく、樹脂または接着剤を含んでもよい。樹脂、接着剤または粘着剤の使用は、振動を低減することができる。

「ソフトゾーン」すなわち機械的強度の低い領域が、ロッカーのいくつかの領域に沿って設けられていてもよい。ソフトゾーンは、ロッカーの異なる領域における延性及びエネルギ吸収を改善するために設けられてもよい。

また、ソフトゾーンは、例えばロッカーがUHSS製で補強材がアルミニウム製の場合、ロッカーとロッカー補強材との間の取り付けを可能にまたは容易にするためにネジまたはリベットなどが取り付けられる、取り付け箇所に設けられてもよい。このような取り付け箇所のソフトゾーンを小さくすることで、応力集中を回避することができる。

ソフトゾーンは、例えば熱間成形のダイクエンチの後に部分的な熱処理を行うことで作ることができる。例えば、レーザまたは誘導加熱器を使用して、異なる微細構造の領域を局所的に形成することができる。

いくつかの例では、ロッカーの外側パネルおよび内側パネルのフランジまたはフランジの一部は、プレス硬化された超高強度鋼の軟質ゾーンとして形成されてもよい。フランジを軟質ゾーンとして作製すれば、フランジは、補強材と同様に、より容易に互いに接合され、接合点における応力集中を回避することができる。

図10は、本明細書の実施例に開示されるようなロッカー補強材110を有するロッカー100の断面が衝突時に被る可能性のある変形の一例を示す図である。このプロセスを示すために、時間1～5の5つの異なる瞬間が選択されている。時間1では、ロッカー100及びロッカー補強材110は、まだ圧縮されていない。時間2では、外側ロッカーパネル202が押しつぶされ始め、外側部155が歪み始め、エネルギを吸収している。セグメント160、161は、実質的に垂直方向に沿って変形しており、したがって、実質的に水平な応力を実質的に上下方向の応力に変換している。時間3において、外側部155は完全に圧縮され、セグメント170、171もエネルギを吸収している。内側部150は変形し始め、2つの凸型四辺形構造120、130もエネルギを吸収し始めた。時間4において、2つの凸型四辺形構造120、130は、実質的に水平な応力を実質的に上下方向の応力に変換していることも確認されている。時間5では、構造120の下側の角と構造130の上側の角が接触するようになり、エネルギ吸収が促進される。ロッカー100とロッカー補強材110はほぼ潰れている。

本明細書では、いくつかの例のみを開示したが、そのほかの代替、修正、使用および／または等価物が可能である。さらに、記載された実施例のすべての可能な組み合わせも対象となる。したがって、本開示の範囲は、特定の実施例によって限定されるべきではなく、後に続く特許請求の範囲の公正な読解によってのみ決定されるべきものである。

Claims (15)

1. ロッカーのための補強材であって、前記補強材は、細長いプロファイルからなり且つ長手方向に沿って配置されるように構成されており、
   上下方向は、前記長手方向に対して垂直であると定義され、
   横水平方向は、前記長手方向および前記上下方向の両方に対して垂直であると定義され、
   前記プロファイルは、
   前記ロッカーの外壁の衝撃を受けるように構成された外側部と
   上側水平対角線と上側傾斜対角線とを有する上部凸型四辺形構造を備えた内側部と、
   下側水平対角線と下側傾斜対角線を有する下部凸型四辺形構造とを有し、
   前記上側水平対角線と前記下側水平対角線は前記横水平方向と実質的に平行であり、
   前記上部凸型四辺形構造と前記下部凸型四辺形構造は前記上下方向に沿って分離されている、ロッカーのための補強材。
2. 前記補強材が押出形材、任意に押出アルミニウム形材で作られている請求項1に記載の補強材。
3. 前記上側傾斜対角線と前記下側傾斜対角線は前記上側水平対角線と前記下側水平対角線に対して垂直である請求項1または2記載の補強材。
4. 前記下部凸型四辺形構造と前記上部凸型四辺形構造が実質的に同じである請求項1～3のいずれかに記載の補強材。
5. 前記下部凸型四辺形構造と前記上部凸型四辺形構造が平行四辺形である、請求項1～4のいずれかに記載の補強材。
6. 前記補強材の厚さが1.5～5mm、具体的には2～4mm、より具体的には3mm程度である請求項1～5のいずれかに記載の補強材。
7. 前記内側部および前記外側部がそれぞれ閉断面を形成している、請求項1～6のいずれかに記載の補強材。
8. 前記外側部が、実質的に垂直な直線状の外壁を有する、請求項1～7のいずれかに記載の補強材。
9. 前記外側部は、前記外壁と前記内側部を接続する実質的な水平セグメントを有し、
   前記水平セグメントは任意にヒンジポイントを定義する、請求項8に記載の補強材。
10. 内側パネル、外側パネル、及び請求項1～9のいずれかに記載の補強材を含む車両用ロッカー。
11. 前記内側パネルと前記外側パネルは、超高強度鋼で作られている、請求項10に記載のロッカー。
12. 請求項1～11のいずれかに記載のロッカーに取り付けられたロッカー補強材を有する車両用ロッカーを製造する方法であって、
    内壁、外壁、下部、および上部を含むロッカーを提供することと、
    請求項1～11のいずれかに記載の断面を有するアルミニウム製のロッカー補強材を押出成形によって提供することと、
    少なくとも2つの水平対角線が横水平方向と実質的に平行になるように、前記ロッカー補強材を前記ロッカーに機械的に取り付けることを含む、方法。
13. 前記ロッカー補強材の端部を前記ロッカーの前記外壁または前記内壁に取り付けるために、2つ以上の取り付け点が使用される、請求項12に記載の方法。
14. 前記ロッカーの下部フランジおよび／または上部フランジに前記補強材を取り付けるために、1つ以上の取り付け点使用される、請求項12または13のいずれかに記載の方法。
15. 前記ロッカーに1つ以上のソフトゾーンを形成することをさらに含む、請求項12～14のいずれかに記載の方法。

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