JP4152831B2 - 中空シル・ビーム・アセンブリおよび中空構造部材を補強部材によって組み立てる方法 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関する。更に特定的に本発明は、車両フレームの中空構造部材を補強するための補強部材または隔壁に関する。本発明は、車両フレームのサイド・シル・ビーム・アセンブリとして特定の用途を見出しており、特にそれを参照しながら説明される。しかしながら本発明は他の類似の環境および用途に関係し得ることも認められるべきである。

従来技術のシル・ビーム・アセンブリは典型的には、サイド・シル内側部材とサイド・シル補強部材または補剛部材とサイド・シル外側部材とから構成される細長い中空構造部材と、この中空構造部材を補強するための少なくとも二つの隔壁とを含んでいる。これらの内側部材と補強部材は各々、一つの溝を形成する複数の壁を持っており、内側部材と補強部材とが互いに結合されると、これらの溝は構造部材のひとつの中空領域を画定する。隔壁は、内側部材と補強部材とに対してほぼ横向きに配置される。第１の隔壁は、内側部材にしっかり固定され、第２の隔壁は補強部材にしっかり固定される。外側部材は、補強部材に結合され、通常、補強部材の周りに入れ子状になって、外側車体の一部、すなわち車両の顧客が見る外側車体パネルを形成する。

二つの隔壁の使用は、シル・ビーム・アセンブリ内で二つの機能を満足させる。第一に、隔壁は、側面衝突時に発生する可能性のあるような車体が曲ったときに内側シル部材が開くのを防止する。さらに明確に言えば内側部材にしっかり固定される第１の隔壁は、内側サイド・シル部材の溝を画定する複数の壁に数箇所で溶接され、それによって内側サイド・シル部材壁が開くのを防止、すなわち互いに引き離されるのを防止している。もし内側サイド・シル部材が開き得るのであれば、望ましくないことに車体剛性は減らされるであろう。このようにして第１の隔壁は、車両の衝突時または正常運転時にサイド・シル内側部材が開くのを防止している。

第二に隔壁は、側面衝突時にサイド・シル・アセンブリと特にサイド・シル補強部材との潰れ防止を助けている。さらに明確に言えば補強部材にしっかり固定される第２の隔壁は、サイド・シル補強部材の一つ以上の壁に溶接されているのでサイド・シル補強部材への衝撃時に第２の隔壁は折り畳まれることなく、むしろ耐衝撃性をもたらすであろう。

もし一つの隔壁を使って製造コストを過度に増加させずに上述の機能を両方とも満たすことができればコスト的重量的により効率的であることは明らかであろう。しかしながらこれまでは、単一の隔壁ではサイド・シル・ビーム・アセンブリにおいて望ましい上述の二つの機能を達成するには不十分であった。さらに明確に言えば単一の隔壁は、サイド・シル・ビーム・アセンブリの内側部材と補強部材の両者に取り付けあるいは固定することができなかった。組立てに先立って最初に単一隔壁は、サイド・シル内側部材かサイド・シル補強部材のいずれか一方に溶接によって取り付けることができる。この単一隔壁がサイド・シル内側部材、補強部材のもう一方に取り付け可能になる前に、これらのサイド・シル部材は、互いに固定されなくてはならない。一旦これら内側部材、補強部材同士が固定あるいは結合されると、隔壁にはアクセスできなくなり、したがって隔壁は、サイド・シル内側部材、補強部材のもう一方に取り付けることが妨げられる。

従来技術のシル・ビーム・アセンブリでは、内側部材と補強部材の一方にだけ取り付けられる単一の隔壁の使用では、サイド・シル・ビーム・アセンブリの前述の望ましい機能を両方とも達成することはできない。例えばもし単一隔壁が内側サイド・シル部材にだけ溶接されたとすれば、隔壁は側面衝突時のつぶれに対する抵抗力を外側サイド・シル部材に与えることはできないであろう。この単一隔壁は、補強サイド・シル部材に取り付けあるいは固定されていなかったので側面衝突時には簡単に折りたたまれるであろう。もし単一隔壁がサイド・シル補強部材にだけ取り付けられたとすれば、この隔壁は側面衝突時に発生し得るように車体が曲がった時に内側サイド・シル部材が開くのを防止できないであろう。単一隔壁は、内側サイド・シル部材に取り付けられていないのでその両サイドが互いに離れるのを防止できないであろう。

本発明は、側面衝突時にサイド・シル内側部材が開くのを防止することとサイド・シル補強部材が潰れるのを防止することとを含む前述の有利な特徴を与えながら、前述の困難さなどを克服する単一隔壁を使用した新しい改良されたシル・ビーム・アセンブリを提供する。

本発明の一態様によれば、車体構造で使用される中空シル・ビーム・アセンブリが提供される。特に本発明のこの態様によればこのシル・ビーム・アセンブリは、第１の細長いサイド・シル部材とこの第１のサイド・シル部材に組み合わされる第２の細長いサイド・シル部材とを含んでいる。これら第１、第２の細長いサイド・シル部材間に中空領域が画定される。この第２のサイド・シル部材には横向きスロットが画定されている。このスロットには補強部材がはめ込まれて第１のサイド・シル部材にしっかり固定される。

本発明の他の態様によれば、前後軸と内部空洞とを有する車両フレームの中空構造部材を補強するための補剛装置が提供される。この中空構造部材は、この空洞を共に画定する内側部材と補強部材とから形成される。特に本発明のこの態様によればこの補剛装置は、構造部材を補強するためのほぼ平面状の本体部を含んでいる。この平面状本体部は、構造部材の前後軸に近似的に垂直な角度で内部空洞にはめ込まれるように適応している。構造部材が内側部材に取り付けられるのを可能にするために内側部材の一部分の上に横たわる平面状本体部の少なくとも一方のエッジには、少なくとも一つの直立するフランジが配置されている。この平面状本体部の少なくとももう一つのエッジは、補強部材上に設けられた凹部の中に受け入れられるように適応している。

本発明のなおもう一つの態様によれば車体の外面に沿って前後方向に配置された中空サイド・シル・ビーム・アセンブリが提供される。特に本発明のこの態様によればサイド・ビーム・アセンブリは、サイド・シル内側パネルとこのサイド・シル内側パネルに結合されるサイド・シル補強パネルとを含む。このサイド・シル補強パネルには、スロットが画定されている。サイド・シル内側パネルとサイド・シル補強パネルとの間には、シル・ビーム・アセンブリの前後方向に対してほぼ横方向に隔壁が伸びている。この隔壁は、隔壁の一方のエッジをサイド・シル補強パネル上のある位置にロックするようにスロットにはめ込まれる。隔壁のもう一方のエッジはサイド・シル内側パネルにしっかり固定される。

本発明の他の態様によれば第１の半分と第２の半分とを有する中空構造部材を補強部材によって組み立てる方法が提供される。特に本発明のこの態様によれば、この方法は、中空領域の一方の部分を画定する第１の半分部材を設けるステップを含んでいる。この第１の半分部材に取り付けるための少なくとも一つの上向きフランジを有する実質的に平面状の補強部材が設けられる。この補強部材の少なくとも一つの上向きフランジは、第１の半分部材に取り付けられ、それによって第１の半分部材に近似的に垂直な角度で補強部材を第１の半分部材に結合する。中空領域のもう一方の部分を画定し、横向きスロットを有する第２の半分部材が設けられる。この第１の半分部材は、中空領域を完全に画定するために第２の半分部材と組み合わされる。第２の半分部材のスロットには、補強部材がはめ込まれる。第１の半分部材は、第２の半分部材に固定される。

本発明は、種々のコンポーネントとコンポーネントの配置とにおいて、また種々のステップとステップの配置とにおいて物理形状を取ることができる。図面は単に好適な実施形態を例示する目的のためであって、本発明を限定するものと解釈すべきではない。

図１は、本発明の第１の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材とを含む車体の側面立面図である。

図２は、図１の２−２線に沿ってとられた中空シル・ビームと補強部材との拡大された横断面図である。

図３は、中空シル・ビームのスロット内への補強部材の受け入れを示す図１の補強部材と中空シル・ビームの一方の半分部材との斜視図である。

図４は、図２の４−４線に沿ってとられた中空シル・ビームと補強部材との部分的横断面図である。

図５は、本発明の第２の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材との横断面図である。
図６は、本発明の第３の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材との横断面図である。

以下、本発明の実施例を説明する。

さて、図示が単に本発明の好適な実施形態を説明するためであって本発明を限定するためではない図面を参照すれば、図１は、前部ホイールウェル（脚室）１２と後部ホイールウェル（脚室）１４との間に配置されたサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０を含む本発明の第１の好適な実施形態による車体の一方の側面を示す。このサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０は、車両右側の前後部客室ドア１６、１８の下方に位置する車両フレームの細長い中空構造部材を含んでいる。このサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０は、車体の前後方向長さにほぼ平行な前後軸に沿って画定されている。車体は、前後部ホイールウェル１２、１４間に配置され、車両左側の前後部客室ドア（図示せず）の下方に位置する同様のサイド・シル・ビーム・アセンブリ（図示せず）を含んでいる。

更に図２を参照すればこのサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０は、第１のまたは内側の細長いサイド・シル部材２０と、第２のまたは補強の細長いサイド・シル部材２２とを含む。このサイド・シル部材２２は、ここではまたサイド・シル補強パネル、細長いサイド・シル補剛材、または第２の半分部材と称される。ここではサイド・シル・ビーム・アセンブリの第１の半分部材とも呼ばれる内側パネルまたは内側部材２０は、細長い溝形構造を有している。内側部材２０は、下面または下壁２４と上面または上壁２６と基部面または基部壁２８とを有している。これらの上下面２４、２６は、基部壁２８から外に向かって伸びている。壁２４、２６、２８は共に、一般に参照数字３０によって示されるほぼＵ字形の溝を画定している。

内側部材２０は更に、上部フランジ３２と下部フランジ３４とを含む１対の相対する外側フランジを有している。上部フランジ３２は、上壁２６に近似的に垂直な角度で、基部壁２８にほぼ平行に上壁２６から延びている。同様に下部フランジ３４は、上部フランジ３２の延長部とは反対方向へ、下壁２４に近似的に垂直な角度で基部壁２８にほぼ平行に下壁２４から延びている。

補強部材２２は細長い溝形構造を有している。補強部材２２は、角度付き下面または下壁３６と上面または上壁３８と基部面または基部壁４０とを有している。上下壁３６、３８は、基部壁４０から外に向かって延びている。これらの壁３６、３８、４０は共に、一般に参照数字４２で示される溝を画定している。

補強部材２２は更に、上部フランジ４４と下部フランジ４６とを含む１対の相対する外側フランジを有している。上部フランジ４４は、上壁３８に近似的に垂直な角度で、基部壁４０にほぼ平行に上壁３８から延びている。下部フランジ４６は、上部フランジ４４の延長部とは反対方向で、基部壁４０にほぼ平行に下壁３６から延びている。

図２に示すように内側部材２０は、以下更に詳細に説明するように、補強部材２２と組み合わされて中空構造部材を形成する。内側部材２０の溝と補強部材２２の溝は共に、シル・ビーム・アセンブリ１０の長さに沿ってほぼ均一な横断面を有するシル・ビーム・アセンブリ１０の中空領域または内部空洞を画定する。

更に図３を参照すれば補強部材２２は、凹部あるいは開口部５０を有している。第１の好適な実施形態ではこの開口部５０は、幅より大きな長さを有していて、ビーム・アセンブリ１０の前後軸に対して横方向に向けられたスロット状の構造を形成している。この開口部５０は、補強部材２２の下壁３６内に画定されている。

図２を参照するとシル・ビーム・アセンブリ１０は、中空領域内に横方向にはめ込まれる、ここでは隔壁または補剛装置とも呼ばれる補強部材６０を有している。この補強部材６０は、サイズ的には内部空洞の横断面より大きくて近似的に中空領域の横断面を実質的に充填するような形に作られたほぼ平面状の本体部６２を有している。更に明確に言えば、平面状本体部の周辺部は、以下更に詳細に説明するように、前記開口部５０を通して受け入れられる補強部材６０の一部分を除いて、内側部材２０と補強部材２２の溝３０、４２に対してほぼ補完的になっている。

図２、４を参照すると補強部材６０は、一般に参照数字６４で示される打出し領域を有している。図示の実施形態ではこの打出し領域６４は、シル・ビーム・アセンブリ１０の前後軸に近似的に垂直な角度に向けられている１対の水平打出し部または水平リブ６６、６８を有している。これらのリブ６６、６８の各々は、基部壁２８に隣接する平面状本体部６２上の一方の位置から基部壁４０に隣接する平面状本体部６２上の他方の位置にまで、本体部６２の一部を横切って延びている。これらのリブ６６、６８は、たわみや曲げに耐えるように補強部材６０の平面状本体部６２を剛性にする働きがある。第１の好適な実施形態ではリブ６６、６８は、平面状本体部６２から車両の前部方向に突き出ているように示されている。しかしながらリブ６６、６８が車両の後部に向かって突き出るように配置できることも認めるべきである。更に十字パターン、単一リブ、３個以上のリブなどといった他の打出し部が考えられることも認めるべきであり、本発明の範囲内にあると考えるべきである。

更に図３を参照すれば本体部６２の周辺部には、シル・ビーム・アセンブリ１０の前後軸と近似的に平行な方向に本体部６２から上向きエッジあるいは上向きフランジ７２が延びている。この周辺フランジ７２は、補強部材６０のエッジを硬くし、更にたわみや曲げに耐えるように平面状本体部６２を剛性にする働きがある。第１の好適な実施形態では、周辺フランジは、平面状本体６２からその全周囲に亘って車両の後部方向に突き出ている連続フランジとして示されている。しかしながらこの突き出し方向は逆にできること、および／またはフランジ構成は数個の不連続フランジ、または全周囲には延びていない１個のフランジを持つように変更できることも認めるべきである。

補強部材の周囲の選ばれた位置において平面状本体部６２の形状は、周辺フランジ７２が中空領域の横断面を実質的に充填または補完するばかりでなく中空シル・ビーム・アセンブリ１０の壁に接することを可能にしている。特に上部周辺フランジ部７４は、内側シル部材２０の上壁２６に接している。同様に基部周辺フランジ部７６は、内側シル部材２０の基部壁２８に接し、下部周辺フランジ部７８は、内側シル部材２０の下壁２４に接している。

これらの選ばれた位置の各々において周辺フランジ７２は、周辺フランジ７２と同じ方向に伸びる延長フランジまたはタブ８０を有している。これらのタブ８０はまた、シル内側部材２０のそれぞれの壁２６、２８、２４に接するように適応している。この構成では、タブ８０は、内側部材２０の上に横たわっており、溶接などによって内側部材２０に適当に取り付けまたは搭載できる。このようにして搭載フランジまたは搭載タブ８０は、補強部材６０が内側部材２０の三つの壁２４、２６、２８すべてに沿って内側部材２０に固定されるのを可能にしている。

特に図４を参照すると補強部材６０は、スロットまたは開口部５０内に受け入れられる。詳細には更に図２を参照すると補強部材６０の本体部６２は、開口部５０に受け入れられるタブまたは舌片８２を有している。この舌片８２は、図２に示すように補強部材２２の下壁３６を越えて延び、または貫通し、それによって補強部材６０を前後方向に動かないように補強部材２２にロックしている。

このようにして組み立てられた構造では、サイド・シル・ビーム・アセンブリ１０は、溶接によってシル内側部材２０にしっかり取り付けられ、かつ開口部５０内に舌片８２を受け入れることによってシル補強部材２２にロックされた隔壁６０を有することになる。この構造は、シル・ビーム・アセンブリ内に２個の隔壁を持つことの必要性を除去、または減少させている。単一の隔壁６０は、車体剛性を増加させる内側部材２０の三つの面２４、２６、２８すべてにしっかり取り付けられ、それによって車体が曲がったとき内側部材が開くのを防止している。更にこの単一隔壁６０は、補強部材２２に前後方向的にロックされている、すなわち補強部材２２に対してシル・ビーム・アセンブリ１０の前後軸に沿って動くのが防止されている。隔壁６０と補強部材２２との間のロック結合（鎖錠連結）は、側面衝突時に隔壁６０が折れ曲がるのを防止して、または少なくとも隔壁６０の折れ曲がりの可能性を減少させて、それによってサイド・シル補強部材２２が潰れるのを防止する、または少なくともサイド・シル外側部材が潰れる機会を減少させる。

サイド・シル・ビーム・アセンブリ１０を組み立てるために補強部材６０は、内側部材２０に取り付けられる。更に明確に言えば内側部材２０の壁２４、２６、２８の各々に補強部材６０のタブ８０の一つが溶接される。次に補強部材２２が、内側部材２０と係合するようにされる。すなわち補強部材フランジ４４、４６、が内側部材フランジ３２、３４と接触させられる。補強部材２２が内側部材２０と組み合わせられると、または接触させられると、補強部材６０は開口部５０に位置合わせされてはめ込まれる。最後に内側部材２０と補強部材２２とが溶接といった適当な手段によって互いに固定される。

第１の代替実施形態にしたがって図５を参照するとサイド・シル・ビーム・アセンブリ１００は、大部分の点でサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０と同じである。しかしながらサイド・シル・ビーム・アセンブリ１００は、二つの受け入れ開口部を有する補強部材１０４を有している点で異なっている。更に明確に言えば、この補強部材１０４は、ほぼ矩形の隔壁１０８の角を受けるための相対する面に二つの受け入れ開口部を有する三角形の溝１０６を画定している。

第２の代替実施形態にしたがって図６を参照するとサイド・シル・ビーム・アセンブリ２００は、大部分の点でサイド・シル・ビーム・アセンブリ１０と同じである。しかしながらサイド・シル・ビーム・アセンブリ２００は、補強部材２０２の基部壁２０４に隔壁２０８の舌片２０６を受け入れるための一つの受け入れ開口部を有する補強部材２０２を有している点で異なっている。

本発明は、好適な実施形態を参照しながら説明されてきた。前述の説明を読んで理解すれば他の人々が修正や変更に思い当たるであろうことは明らかである。本発明は、このような修正や変更をすべて含むものと解釈され、その限りではこれらの修正、変更は本発明の付属の請求項および同等物の範囲内にあるものと解釈されることが意図されている。

本発明の第１の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材とを含む車体の側面立面図。 図１の２−２線に沿ってとられた中空シル・ビームと補強部材との拡大された横断面図。 中空シル・ビームのスロット内への補強部材の受け入れを示す図１の補強部材と中空シル・ビームの一方の半分部材との斜視図。 図２の４−４線に沿ってとられた中空シル・ビームと補強部材との部分的横断面図。 本発明の第２の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材との横断面図。 本発明の第３の好適な実施形態による細長い中空シル・ビームと補強部材との横断面図。

符号の説明

１０ サイド・シル・ビーム・アセンブリ
２２ 補強部材
３２ 上部フランジ
３４ 下部フランジ
４４ 上部フランジ
４６ 下部フランジ
６０ 隔壁

Claims (11)

1. 車体構造上で使用される中空シル・ビーム・アセンブリであって、
   第１の細長いサイド・シル部材と、
   前記第１のサイド・シル部材と組み合わされる第２の細長いサイド・シル部材と、
   前記第１、第２の細長いサイド・シル部材間に画定される中空領域と、
   前記第２のサイド・シル部材内に画定されるスロットと、
   前記スロットに受けられ、該第２のサイド・シル部材の長さ方向に沿う動きをロックする、前記第１のサイド・シル部材にしっかり固定される補強部材と、を含む中空シル・ビーム・アセンブリ。
2. 前記補強部材は、実質的に平面形であって前記中空領域の横断面を実質的に充填する周辺部形状をしている、請求項１に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
3. 前記補強部材は、この補強部材の曲げに耐えるための、補強部材の実質的な平面部分の上の打出し領域を含んでいる、請求項１に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
4. 前記補強部材は、この補強部材の曲げに耐えるための周辺フランジを含んでいる、請求項１に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
5. 前記補強部材は、それにしっかり固定されるための、前記第１のサイド・シル部材に隣接する少なくとも１個のフランジを含んでいる、請求項１に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
6. 前記少なくとも１個のフランジは、前記第１のサイド・シル部材に溶接される、請求項５に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
7. 車体の外面に沿って長手方向に配置された中空シル・ビーム・アセンブリにおいて、
   サイド・シル内側パネルと、
   前記サイド・シル内側パネルに連結されるサイド・シル補強パネルと、
   前記サイド・シル補強パネル内に画定されたスロットと、
   前記シル・ビーム・アセンブリの長手方向に対してほぼ横方向に前記サイド・シル内側パネルと前記サイド・シル補強パネルとの間に延びる隔壁であって、前記サイド・シル補強パネル上のある位置にこの隔壁の一方のエッジを長さ方向にロックするように前記スロット内に受けられる前記隔壁と、
   前記サイド・シル内側パネルにしっかり固定される前記隔壁の他方のエッジと、を含む前記中空シル・ビーム・アセンブリ。
8. 前記サイド・シル内側パネルにしっかり固定される前記隔壁の前記エッジは、前記エッジが前記サイド・シル内側パネルにしっかり固定されることを可能にするように前記サイド・シル内側パネルの上に横たわるフランジを含んでいる、請求項７に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
9. 前記サイド・シル内側パネルはほぼ断面Ｕ字形であって前記隔壁の三つの側面に隣接する三つの面を持っており、前記隔壁の三つの面の各々は、前記Ｕ字形サイド・シル内側パネルの前記三つの面の各々に前記隔壁を結合するための取付けフランジを含んでいる、請求項７に記載の中空シル・ビーム・アセンブリ。
10. 第１の半分部材と第２の半分部材とを有する中空構造部材を補強部材によって組み立てる方法であって、
    中空領域の一方の部分を画定する第１の半分部材を設けるステップと、
    前記第１の半分部材に取り付けるための少なくとも一つの周辺フランジを有する実質的に平面状の補強部材を設けるステップと、
    前記補強部材の前記少なくとも一つの周辺フランジを前記第１の半分部材に取り付け、それによって前記補強部材を前記第１の半分部材に近似的に垂直な角度で前記第１の半分部材に取り付けるステップと、
    中空領域の他方の部分を画定し、また横向きスロットを有する第２の半分部材を設けるステップと、
    前記第２の半分部材のスロットに前記補強部材をはめ込んで前記中空領域を完全に画定し、該第１の半分部材を第２の半分部材に関して長さ方向にロックするように前記第１の半分部材を前記第２の半分部材と組み合わせるステップと、
    前記第１の半分部材を前記第２の半分部材に固定するステップと、を含む前記方法。
11. 前記補強部材の前記周辺フランジを前記第１の半分部材に取り付けるステップは、前記少なくとも一つの周辺フランジを前記第１の半分部材に溶接するようステップを含む、請求項１０に記載の方法。

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