JP4263608B2 - ブランク、車体部品、及び前記車体部品の製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、車体部品用の外側シートパネル製造用のブランク、前記車体部品、特に、自動車ドア、及び前記車体部品の製造方法に関する。

自動車乗員の保護における要求の増大により、車体の側面部分も、別の車両との衝突又は物との衝突の場合の衝撃からさらに強く保護されるようになった。通常、この目的で、いわゆる「側面衝撃支持体」（Ｓｅｉｔｅｎａｕｆｐｒａｌｌｔｒａｅｇｅｒ）が、車両ドアの内側に取り付けられている。

これらの支持体は、通常、衝撃の場合の高いエネルギー吸収能を有する高張力鋼からなっている。車両乗員の保護は、前記側面衝撃支持体を用いることにより実質的に改良されてきた。しかしながら、前記側面衝撃支持体は、ドアの重量をかなり増加させた。

後者は、一般に追及されている車体の軽量化に関して特に不利である。更に、側面衝撃支持体の取り付けは、車体の製造の間に他の製造工程に追加して実施されなければならないいくつかの製造工程を必要とした。この車体の通常の製造は、各ケースにおいて、シートメタル・ブランクを冷間成形して、例えば窓開口部に必要なくぼみをモールドすることにより、各車両ドアの内側シートパネル及び外側シートパネルを製造することを含む。引き続いて、ボンディング又は溶接により、側面衝撃支持体を、外側シートパネルに対応付けられた内側シートパネルの側面に取り付ける。最後に、側面衝撃支持体を備えた前記内側シートパネル上に、外側シートパネルを配置し、そして両方のシートパネルを、その境界領域をかしめることによって一緒に結合する。同様にして、横方向の衝撃の場合に対して、乗客室を囲む車体側面部品の近くに車体の他の外側シートパネルを補強することができる。

内側及び外側に金属表面を有する車両ドアの外側シートパネルを形成することにより、自動車ドア強度を向上しようとする試みがなされた（ＤＥ３９３４５９０Ｃ２）。この場合の内側及び外側の金属表面は、それぞれプレスされたシート部品として一体成形することができる。更に改良された衝撃保護は、内側金属表面の製造の間に、衝撃の危険にさらされるドアの領域において内側金属表面が側面衝撃支持体を形成し、次いで前記内側金属表面が外側金属表面に対して横たわるように内側金属表面を異形化することにより、達成することができる。前記の二重表面構造の結果として、車両ドアの強化を達成することができる。しかしながら、前記ドアの製造に必要な費用は相当なものである。このことに加えて、内側層が側面衝撃支持体も含む場合には必ず、この側面衝撃支持体の強度は、内側層を製造するのに用いるシートメタルの延性に関して課される要求により制限されるという事実がある。従って、ＤＥ３９３４５９０Ｃ２から公知である車両ドアの製造に関連した費用も、相当なものである。

本発明の課題は、側面衝撃の場合に車両の乗員に良好な保護を提供する、車体部品用の外側シートパネル、特に、自動車ドアを経済的に製造することができるようにすることにある。

この課題は、第一の選択的解決により、すなわち、自動車車体の車体部品用の、特に車両ドア用のシートパネルを冷間成形により製造するためのブランクであって、高延性シートメタルからなり、そして冷間成形の間に、程度の高い変形を受ける２つの変形セクション、及び前記の２つの変形セクションの間に配置され、そして冷間成形の間に、程度の低い変形のみを受け、そしてブランクの形成後に各車体部品に側面衝撃支持を与え、剛性の、特に、高張力の材料から形成されている支持体セクションを有する、前記ブランクによって達成される。

同じ思想に従って、前記課題に対する第二の解決は、
薄肉のシートメタル材料から形成される上部セクション、
剛性の、特に、高張力の材料から形成され、前記上部セクションに剛性的に結合されており、そしてドアの幅にわたり延びている支持体セクション、並びに
より薄いシートメタルから同様に形成され、そして前記支持体セクションに剛性的に結合している下部セクション
を有するシートパネル少なくとも１つを有する、車両ドアを含む。

最後に、前記課題の第三の選択的解決は、自動車の車体部品用の外部シートパネルの製造方法、特に、本発明によって形成される車両ドアの外側シートパネルの製造方法であって、前記方法において、高延性シートメタルからなる変形セクションを、剛性のシートメタル材料から形成される支持体セクションのそれぞれの長手方向側上に取り付けることによりブランクを形成し、そして前記方法において、前記ブランクから車体部品のシートパネルを冷間成形する、前記製造方法を含む。

本発明の種々の変形の基礎となっている共通の思想は，それぞれの車体部品の製造に必要なブランクにおける、側面衝撃支持体の機能を果たす支持体セクションを挿入するべき適切な位置にある。この支持体セクションは、増大した強度及び特に良好なエネルギー吸収能を有しており、そしてそれ自体が、それが意図される目的に関して、すなわち、横方向の衝撃の場合に車両乗員の保護を保証することに関して、最適化されている。他方で、前記支持体セクションに取り付けられるシートパネル・セクションは、前記シートパネル・セクションをそれぞれ所望の車体形状に最適に冷間成形することができるように、それらの材料特性及び構成に関して設計することができる。

本発明によって形成される車体部品の製造用の本発明によって同様に製造されるブランクを、それぞれが異なる材料特性を有するシートメタル・セクションから、いわゆる「テーラードブランク」の方法で、この目的用に形成する。このように、ブランク材料の挙動及びその特性分布を、製造の間に課される種々の要求及び完成した形成されたブランクの使用において生じる要求の両方に適合させることができる。

更に、前記支持体セクションを、関与するシートパネルに組み込むことにより、現在まで常に必要とされてきた、それぞれの車体部品へ側面衝撃支持体を取り付ける工程が省略される。更に、前記側面衝撃支持体を車両の前記の外側表面と組み合わせることにより、従来の製造方法の場合に車両乗員の安全性を増すために個々の支持体を取り付ける結果として考慮に入れなければならなかった重量が、低減される。

本発明の更なる利点は、本発明によって製造されるシートパネルの座屈抵抗が向上するという事実から得られる。この利点は、本発明によって製造されるパネルが車体の外側シートパネルに関係している場合に、特に明白である。支持体セクションを、前記支持体セクションに取り付けられる外側シートパネルの上部及び下部セクションと直接的に結合することにより、前記支持体セクションは、それぞれの場合に、車体部品のより延性の高いセクションを支持することができる。このようにして、極めて薄く、それゆえに軽量で延性の高いシートパネルを、支持体セクションに結合する変形セクションとして、用いることができる。また、このことは、改善された加工性及び本発明によって製造される車体部品の最少化された重量の両方に寄与する。

また、支持体セクションを、高い変形度に付されるその隣接セクションに直接的に結合する結果として、側面衝撃支持体の通常の取り付けに一様に必要とされる厚膜接着（Ｄｉｃｋｓｃｈｉｃｈｔｋｌｅｂｕｎｇ）が、必要ない。

最後に、本発明のブランクから及び／又は本発明によって製造される車体部品は、向上した快適特性を有している。従って、支持体セクションと本発明によるそれぞれの車体部品の外部シートパネルとを組み合わせる結果として、車両振動により外側シートパネルが側面衝撃支持体にぶつかることを起こらないようにすることができる。このようにして、不快なガタつき音は容易に防がれる。同様に、内側パネル及び外側パネルによって囲まれた本発明の車体パネルの空間における個々に組み立てられた側面衝撃支持体の除去の結果として、余分の取り付け空間を利用することができ、必要により、車両乗員の追加の快適性に供する部品を収容するのに用いることができる。

本発明は、車両ドアの製造に特に有効である。正確には、これらの車体構成部品は、成形条件を選択することができるようにし、そして製造の基礎となるブランクの個々のセクションの異なる延性を特定の利点に用いることができるように支持体セクションを配置することができるようにするから、本発明の用途に特に適している。

本発明の第一の有利な構成によれば、変形セクション及び支持体セクションを一緒に一体的に結合、特に、相互に溶接する。このように、本発明によるブランクの個々のセクションは、剛性複合体を形成し、前記複合体は、一方で、製造の間、高度に及び確実に制御することができ、そしてもう一方で、最終の組み立てられた状態で予測することができる挙動を示す。

前記支持体セクションの保護効果は、一方で、前記支持体セクションの製造に用いられる材料の特性により決定される。更に、衝撃の際の支持体セクションの強度及びエネルギー吸収能は、適切な形成によっても制御することができる。従って、本発明の好ましい１つの態様によれば、支持体セクションは異形化（ｐｒｏｆｉｌｉｅｒｅｎ）されている。このように、例えば、支持体セクションを、ロール成形又は同等の加工処理によって、或る形状に製造することができ、その結果として、支持体セクションの強度が強化される。この目的に対して、例えば、補強用波形部少なくとも１つを支持体セクション内にモールドすることができる。しかしながら、この補強用波形部は、好ましくは、各ブランクの全幅にわたって延びているものではない。その代わり、支持体セクションが、その狭幅の側部のそれぞれにおいて、異形化されていない境界領域を有し、そしてこれらの異形化されていない境界領域の間に、補強用波形部が延びていることが、有利である。このようにして、支持体セクションの各横側末端の部分が利用可能であり、その部分で車体構成部品のそれぞれの隣接するシートパネルを常法により結合することができる。

原則として、一方で必要な成形能を有しており、他方で支持体セクションの保護効果に関して課される要件を満たす強度を有している材料であれば、任意の材料でも本発明を実現するのに用いることができる。特に有利な方法においては、一方で、顕著な延性を有する変形セクションを製造することができ、そして他方で、高い剛性及び衝撃の際における最高レベルのエネルギー吸収能を有する支持体セクションを製造することができる鋼材料によって、要件基準が満たされる。

基本的には、異形化された支持体セクションを用いる場合、本発明による車両ドアのシートパネルの外側に向いた表面上の異形化に関連する不均一性を、適切な表面コーティングによって隠すこともできる。この費用は、本発明の特に実際的な構成によって、組み立てられた状態において外側方向に向かう状態になる支持体セクションの外面上で、保護ストリップを用いて、前記支持体セクションを隠蔽することにより、回避することができる。

このことは、ブランクの冷間成形の間に、支持体セクションが本質的に全く変形を受けない場合に、特に有利である。このように、強度の増加につれて支持体セクションの延性が漸減するという事実に留意する。従って、このような状況を認識することにより、車両乗員に対して特に良好な保護を保証する支持体セクションに対して、特に剛性の材料を使用することができる。

以下において、一態様を示す図面に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。示した図は以下のとおりである。
図１：
１ａ：変形されていない状態の、車両ドア製造用のブランクを製造する際においてまだ相互に離れているシートパネル・セクションの正面図；
１ｂ：１ａに記載のＡ−Ａ線に沿った輪郭で示した１ａのセクション；
２ａ：１ａに示したセクションから形成されたブランクの正面図；
２ｂ：２ａに記載のＢ−Ｂ線に沿った輪郭で示した２ａのブランク；
３ａ：車両ドア用の２ａに示したブランクから冷間成形された外側シートパネルの正面図；
３ｂ：３ａに記載のＣ−Ｃ線に沿った輪郭で示した３ａの外側シートパネル；
図２：車両ドアの斜視図；
図３ａ：変形されていない状態の、図２に示した車両ドアの外側シートパネルの製造に用いるブランクの部分図；
図３ｂ：図３ａに示したブランクの最初の成形後の図２に示した車両ドアの外側及び内側シートパネルの部分図；
図３ｃ：更なる製造工程後の図２に示した車両ドアの外側シートパネルの部分図；
図４：図３ｃに記載のＤ−Ｄ線に沿った輪郭の、外側シートパネル。

図１の２ａ、２ｂに示したブランクを、上部変形セクション２、前記上部変形セクション２に取り付けられた支持体セクション３及び前記支持体セクション３の下側に取り付けられた第二の下部変形セクション４から製造する。

上部変形セクション２は、顕著な延性を有する極めて薄い鋼材料からなる。本発明の一実施態様によれば、変形セクション２内に開口部５をモールドし、これは、ブランク１の最終的な変形状態において、仕上げられた車両ドア６の外側シートパネル１１の窓開口部を与える。上部変形セクション２は、例えばレーザ溶接によって、支持体セクション３の上側に一体的に結合する。

支持体セクション３は、衝撃から生じる変形の際に高いエネルギー吸収能を有する高張力鋼からなる。支持体セクション３は、長く延びた幅の狭い形状を有しており、そして横方向の衝撃の場合に、最も高い確率で最大の力が働く場所に取り付けられ、車両ドア６の幅にわたりストリップ状に延びている。自家用車用に意図された車両ドアの場合、支持体セクション３が、自動車バンパーの通常の高さの領域に位置されるように支持体セクション３を配置する。

本発明の一実施態様において、支持体セクション３の幅は、仕上げされた状態で車両ドア６の幅に一致し、そして変形されていない状態（図１の２ａ、２ｂ；図３ａ）では、支持体セクション３に取り付けられた上部及び下部の変形されていない変形セクション２及び／又は４の幅より不足寸法Ｕの分だけ小さいので、車両ドア６の最終組み立て前の変形セクション２、４は、支持体セクション３の端を横方向に越えて突き出ている。

支持体セクション３の幅方向に延びている２つの補強用波形部７、８を、ロール成形によって、相互に平行に支持体セクション３にモールドする。それによって、補強用波形部７、８はそれぞれ、支持体セクション３の幅方向に認められる前記セクション３の横側端部の直前で終わるので、それぞれの場合に、変形されていない状態のブランク１の支持体セクション３が実質的に平らに形成されている変形されていない境界領域９、１０が、そこに存在する。

下部変形セクション４を、支持体セクション３の下方端部に溶接する。第一の変形セクション２とまったく同様に、前記変形セクション４は、薄い、特に、高い延性の鋼材料からなる。

このようにして製造したブランク１を、プレス（図示せず）によって、外側に曲がった形状を有する外側シートパネル１１に冷間成形する。この状態において、ブランク１の、変形されていない状態の支持体３を越えて横に突き出ている変形セクション２、４の境界部分を、外側シートパネル１１の外面１２に対して実質的に直角に位置合わせする（図１の３ａ、３ｂ及び図３ｂ）。この場合には、ブランク１の冷間成形を、支持体セクション３が実質的に変形しないままであるように実施する。

別個の製造工程において製造された自動車ドア６の内側シートパネル１３（本明細書中で更に説明せず）を、このようにして製造された外側シートパネル上に置き、そしてブレーシングする。この場合、補強用波形部７、８を含まない境界領域９、１０は、そこにあてがわれた内側シートパネル１３の、それらがそれぞれ実質的に平らに位置する境界面と接触した状態になる。続いて、支持体セクション３を、レーザ溶接又は別の適切な溶接方法によって、内側シートパネル１３に結合させる。他方で、変形セクション２、４の自由境界領域を、内側シートパネル１３の端部を囲むようにかしめ、そして内側シートパネル１３と一緒に溶接又は接着する（図３ｃ）。

外側シートパネル１１の外面１２を塗装した後、外側シートパネル１１にモールドされた開口部内に達する相当する突起により現在公知の方法で外側シートパネル１１とかみ合う保護ストリップ１４によって、支持体セクション３を隠蔽する。

《参照番号》
１：ブランク
２，４：変形セクション
３：支持体セクション
５：開口部
６：車両ドア
７，８：補強用波形部
９，１０：変形されていない境界領域
１１：外側シートパネル
１２：外側シートパネル１１の外面
１３：自動車ドア６の内側シートパネル
１４：保護ストリップ
Ｕ：不足寸法

１ａは、変形されていない状態の、車両ドア製造用のブランクを製造する際においてまだ相互に離れているシートパネル・セクションの正面図である。１ｂは、前記１ａに記載のＡ−Ａ線に沿った輪郭で示した１ａのセクションの側面図である。２ａは、前記１ａに示したセクションから形成されたブランクの正面図である。２ｂは、前記２ａに記載のＢ−Ｂ線に沿った輪郭で示した２ａのブランクの側面図である。３ａは、車両ドア用の前記２ａに示したブランクから冷間成形された外側シートパネルの正面図である。３ｂは、前記３ａに記載のＣ−Ｃ線に沿った輪郭で示した３ａの外側シートパネルの側面図である。 車両ドアの斜視図である。 変形されていない状態の、図２に示した車両ドアの外側シートパネルの製造に用いるブランクの部分図である。 図３ａに示したブランクの最初の成形後の図２に示した車両ドアの外側及び内側シートパネルの部分図である。 更なる製造工程後の図２に示した車両ドアの外側シートパネルの部分図である。 図３ｃに記載の線Ｄ−Ｄに沿った輪郭で示した外側シートパネルの部分断面図である。

符号の説明

１・・・ブランク；２，４・・・変形セクション
３・・・支持体セクション；５・・・開口部
６・・・車両ドア；７，８・・・補強用波形部
９，１０・・・変形されていない境界領域
１１・・・外側シートパネル；１２・・・外側シートパネル１１の外面
１３・・・自動車ドア６の内側シートパネル；１４・・・保護ストリップ
Ｕ・・・不足寸法

Claims (15)

1. 自動車ドア（６）用のシートパネル（１１）を冷間成形によって製造するためのブランクであって、
   − 高延性のシートメタルから成り、そして冷間成形の間に、程度の高い変形を受ける２つの変形セクション（２，４）、及び
   − 前記の２つの変形セクション（２，４）の間に配置され、そして剛性材料から形成されており、冷間成形の間に、程度の低い変形のみを受け、そしてブランク（１）の形成後に自動車ドアの側面衝撃支持を提供する支持体セクション（３）
   を有する、前記ブランク。
2. 前記変形セクション（２，４）及び支持体セクション（３）が、一体的に一緒に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載のブランク。
3. 前記変形セクション（２，４）及び支持体セクション（３）が、一緒に溶接されている、請求項２に記載のブランク。
4. 前記支持体セクション（３）が、異形化されていることを特徴とする、前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のブランク。
5. 補強用波形部が前記支持セクション（３）にモールドされていることを特徴とする、前記請求項１〜４のいずれか一項に記載のブランク。
6. 前記支持体セクション（３）が、その狭幅の側部のそれぞれに、異形化されていない境界領域（９，１０）を有することを特徴とする、請求項４又は５に記載のブランク。
7. 前記変形セクション（２，４）及び支持体セクション（３）が鋼材料製である、前記請求項１〜６のいずれか一項に記載のブランク。
8. 薄肉のシートメタル材料から形成される上部セクション（２）、前記上部セクション（２）に剛性的に結合し、そしてドアの幅にわたって延びており、剛性材料から形成されている支持体セクション（３）、並びに、より薄いシートメタル材料から同様に形成され、そして前記支持体セクションに剛性的に結合している下部セクション（４）を有する、少なくとも１つのシートパネル（１１）を有する、自動車ドア。
9. 前記上部セクション（２）が窓開口部（５）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の自動車ドア。
10. 前記支持体セクション（３）が、組み立てられた状態において外側方向に向かう状態になる、その外面（１２）上で、保護ストリップ（１４）によって隠蔽されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の自動車ドア。
11. 前記シートパネルが、外側シートパネル（１１）であることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の自動車ドア。
12. 請求項８〜１１のいずれか一項に記載の自動車ドア（６）のシートパネル（１１）の製造方法であって、
    前記方法において、剛性シートメタル材料から形成された支持セクション（３）の各長手方向側に、高延性シートメタルからなる変形セクション（２，４）を取り付けることにより、ブランク（１）を形成し、そして前記方法において、自動車ドアのシートパネル（１１）を、前記ブランク（１）から冷間成形する、
    前記製造方法。
13. 前記支持体セクション（３）を、変形セクション（２，４）に一体的に結合させることを特徴とする、請求項１２に記載の製造方法。
14. 前記支持体セクション（３）を、変形セクション（２，４）に溶接することを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記支持体セクション（３）が、ブランク（１）の冷間成形の間に、変形を本質的に全く受けないことを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の製造方法。

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