JP4393874B2 - ビークルの支持フレーム用のｙ形ガセット構造 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ビークル用の支持フレームのＹ形ガセット構造、及びその製造方法に関する。

ビークル支持フレームに対するガセット構造の種々のデザインが、実際の適用から公知である。ビークル支持フレームの衝突安全性は、その幾何学的配置、すなわち、支持フレームの部材（一般的に中空形材）の相互の関わりに関する位置、及びガセット構造の剛性により、明確に決定される。特に、乗員室に前部及び後部の縦通材が連結する領域（この領域は、特に負荷がかかるクラッシュゾーンを意味する）においては、Ｙ形ガセット構造を用いて、クラッシュ動作の間に乗員室に加えられる縦方向の力の有利な分散を達成することが好ましい。中空形材がガセット構造の領域において崩壊する危険性を最小化するために、前記ガセット構造は、最大の剛性が得られるように設計される。この効果のために、従来の設計解決策は、更なる補強部材の使用を必要とし、ビークル支持フレームの全体重量における望ましくない増加をもたらす解決策である。特に、内部高圧金属形成法（これは、溶接フランジを欠くことにより、重量を切り詰める）を用いると、支持板を用いるだけで、ガセット構造の適切な剛性を達成することができる。これは、この解決法により達せられる重量増加を、或る程度無効化する。

ＥＰ０５６８２５１Ｂ１公報には、ビークル用の支持フレームであって、中空形材からなる組立部品いくつかを含む、前記支持フレームが開示されている。前記中空形材は、直線の位置又は直角の位置において、種々のタイプのガセット構造によって相互に連結する。相互に直角に配置されている形材の連結、例えば中柱（Ｂ−ピラー）と側方シルとの間の連結は、Ｔ形ガセット構造によって実施する。前記Ｔ形ガセット構造によると、直角交差形材の第１の中空形材の１つの末端が２つの形材（前記形材は、Ｃ形の断面を有する）を含み、これらの形材は、相互に同じ高さで配置されていて且つ９０°に折り曲げられている。ここで、第２中空形材を、これら２つの形材に対して接触するように配置させて、それらに溶接させることができる。

前記態様と類似のガセット構造が、ＤＥ３７２６０７９Ａ１公報から公知である。この公開された公報には、実用車、特にバス又はコーチ用のドアフレーム構造が記載されている。この設計の中心的構成要素も、相互に直角に配置されている中空形材２つを連結するためのＴ形ガセット構造から構成されている。このアレンジメントでは、一方の中空形材の対向する側面が、もう一方の形材の方を向いている末端で縦方向に切りあけられており、２つのＵ形連結片を形成していることによって、これらの連結片を成形して所望の遷移輪郭を構成することができ、そして、連結されるべき形材に向かって配置させることができる。前記の両方の公開された公報において、それぞれ記載されているフレーム構造は、大部分又は殆ど、Ｔ形ガセット構造に基づく。Ｙガセット構造〔これは、それらの衝突作用が関連する限り有利である〕による中空形材の連結に関する記載はない。

従って、本発明の課題は、冒頭に記載のタイプのガセット構造であって、最大の剛性を有し、そして更なる支持部材を必要としない前記ガセット構造を提供すること、並びにその製造方法を提供することにある。

この課題は、冒頭に記載のタイプのガセット構造であって、前記ガセット構造が、２つの中空形材を含み、その第１中空形材が、平坦な側面を少なくとも１つ有し、及びその外周に沿って、前記平坦な側面中に位置するウェブ以外の部分が切りあけられており、及び前記ウェブの周囲で曲げ開かれており、そして第２中空形材の表面が、第１中空形材の切りあけ工程及び曲げ開き工程によって生成されている対向末端中に挿入されており、前記第１中空形材の前記対向末端の一部である端部領域が、前記第２中空形材と一体的に連結している、前記ガセット構造によって解決される。

第２中空形材の両側壁（ここで、両側壁は隔壁板によって、第１中空形材の末端中に挿入されている）が内側からガセット構造を補強することによって、前記ガセット構造の最良の剛性が保証される点で、このアレンジメントは特定の有利性を生じる。このことは、衝突の結果、ガセット構造の領域において中空形材が崩壊する危険性を最小化する。従って、もはやガセット構造を補強するための追加の部材を取り付ける必要がない（支持フレームの全重量を減少させるのに寄与する特徴）。

本発明の有利な態様においては、前記の２つの中空形材の輪郭が、溶接可能な程度で相互に隣接している。その結果として、衝突の場合において、前記ガセットから二またに分かれる中空形材上への、ガセット構造上の縦方向の力の分散が、改良される。特に、前記中空形材が積極的固定法で相互に隣接するので、局所化された負荷ピークの発生を防ぐことができる。

本発明の別の態様によれば、第１中空形材の対向末端は、ウェブの反対側に位置する曲げ開き端部領域を含む。この端部領域は、第２中空形材に対して平らに載置される。これらの端部領域は連結領域を形成し、溶接、はんだ付け、又はその他の連結法によって２つの中空形材を連結するために容易に使用することができる。

前記ガセット構造がビークルの支持フレームの特に負荷がかかる領域において使用される場合には、第１中空形材が切りあけられる位置であって、平坦な側面に隣接する側面上であれば、どこであっても、本質的に長方形の小片を、前記切りあけ部に関して対称的に切り出すことが有利である。これにより、第１中空形材の対向末端の角において、負荷により誘発される任意のストレス集中を、かなり防ぐことができる。これに関連して、切り出された小片が丸められた角を有する場合に、特に有利であることが分かった。前記ガセット構造がビークルの支持フレームの負荷が少ない領域において使用される場合には、この設計特徴を、経済的製造の目的なしで実施することができる。

更に、前記の課題は、以下の工程、すなわち：
（ａ）平坦な側面上に位置するウェブを除く外周に沿って、前記第１中空形材を切りあけ；
（ｂ）部分的に切りあけられている前記第１中空形材を、前記平坦な側面に位置するウェブの周囲で折り曲げ；
（ｃ）切りあけ及び折り曲げによって得られている、第１中空形材の対向末端中に、前記第２中空形材を挿入し；そして
（ｄ）前記第２中空形材と前記第１中空形材とを、第１中空形材の前記対向末端の一部である端部領域で一体的に連結させる
工程を含む、本発明によるガセット構造の製造方法によって解決される。

第１中空形材が曲げられた結果として、前記ガセット構造の幾何学的配置を、過度の製造技術を使用せずに多様に設計することができる。前記曲げ工程の結果として、切りあけられた第１中空形材の両末端の間で小さな角度を達成することができるという点で、このアレンジメントは、特別な利点を提供する。衝突の際に発生する縦方向の力は、前記角度が小さい場合には僅かにしかゆがめられないので、前記利点は、ガセット構造の荷重能力に正の効果がある。

本発明の方法の別の態様は、第１中空形材を切りあける前に第１中空形材の外周の一部に沿って形成されるべき第１中空形材を提供し、及び前記外側隆起の中間を介して実施される前記の切りあけを提供する。この方法では、切りあけ作業によって、第１中空形材の対向末端において突き出る端部領域を、適当な方法で製造することができる。前記端部領域は、第２中空形材の壁面に直接的に隣接しており、従って、２つの中空形材の一体的連結に対して、また、従って、それらの荷重支持能力に関しても、好都合な幾何学的条件を形成する。このアレンジメントでは、前記外部隆起を、好ましくは内部高圧金属形成によって第１中空形材に形成する。

前記方法の更に有利な態様は、切りあけられるべき第１中空形材を、レーザービーム切断により提供する。その結果、端部が正確に切断されることとなり、その結果として、中空形材の一体的な連結も助長される。

前記中空形材は、溶接又ははんだ付けにより連結することができる。ここで、溶接又ははんだ付けに再びレーザービーム技術を用いると、特に有利である。

以下において、一態様を示す以下の図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
図１：ビークル用支持フレームのＹ形溶接されたガセット構造（このガセット構造は中空形材を含む）の平面図；
図２：図１のガセット構造の斜視図；
図３：溶接シームが記載されていない、図１に記載のガセット構造の平面図；
図４：図３のガセット構造の、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図；
図５：図３のガセット構造の、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図；
図６：図３のガセット構造の、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図；
図７：図３のガセット構造の、図３のＤ−Ｄ線に沿った断面図；
図８ａ〜ｅ：図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程。

図１の平面図に記載のガセット構造は、断面が正方形である２つの中空形材（１，２）を含み、この中空形材（１，２）は、一緒になってＹ形を形成し、そして正の及び一体的な嵌め合わせを有する相互連結がなされている。第１中空形材は、その外周に沿って、ウェブ１ｃ以外の部分が切りあけられており、そして前記ウェブ１ｃの周囲で折り曲げられており、そのため、中空形材１の対向末端（１ａ，１ｂ）が形成されている。前記末端（１ａ，１ｂ）の中に、別の中空形材２の末端〔この末端は、Ｖ形の切り口を有する〕を、第１中空形材１の２つの末端（１ａ，１ｂ）に共通する内部１ｄに中空形材２の正面２ａが溶接可能な程度で隣接するように、挿入する。前記の２つの末端（１ａ，１ｂ）は、曲げ開き端部領域１ｆ〔これは、ウェブ１ｃの反対側であり、また、孔が設けられた平面の端部領域１ｅに隣接している〕を含む。ここで、前記曲げ開き端部領域１ｆは、側壁２ｃに載置され、孔が設けられた平面の端部領域１ｅは、中空形材２の上面及び底面２ｂに載置される。孔が設けられた平面の端部領域１ｅ上で、中空形材１の２つの末端（１ａ，１ｂ）が、溶接シーム３ａによって、中空形材２の上面及び底面２ｂに連結する。曲げ開き端部領域１ｆ上で、中空形材１の末端（１ａ，１ｂ）が、溶接シーム３ｂによって、中空形材２の側面２ｃに連結する。

図４〜７は、前記ガセット構造の種々の断面を示す。これらの図面において、溶接シーム（３ａ，３ｂ）は、明瞭性のため図示されていない。

図８ａ〜ｅは、前記ガセット構造を製造するための個々の作業工程を示す。図８ａに記載のとおり、最初に、内部高圧金属形成によって、中空形材１の外周に沿って、中空形材１の側面に外側隆起１ｘを設ける。次いで、中空形材１を、その外周〔ウェブ１ｃ以外の部分〕に沿って、好ましくはレーザービーム切断によって切りあける。前記ウェブ１ｃは、前記外側隆起１ｘの反対側である。前記切断ツールは、最初に、外側隆起１ｘの中間を介して切りあけを実施し、次に、ウェブに隣接するそれぞれの側面上において、その切りあけ部に関して対称的に、長方形の小片１ｇを切り出すように案内する（図８ｂ）。この方法で、ウェブ１ｃの反対側に曲げ開き端部領域１ｆを形成し、そして前記ウェブに隣接する側面上に、孔が設けられた平面の端部領域１ｅを形成する。続いて、中空形材１を、ウェブ１ｃの周囲において、曲げ角度αで折り曲げる（図８ｃ）。次の工程において、切りあけること及び続いての中空形材１の対向末端（１ａ，１ｂ）の折り曲げによって得られる末端内に、中空形材２の正面２ａ（この正面２ａは、前記曲げ角度αに従って、輪郭成形されている）が前記の２つの末端（１ａ，１ｂ）の共通する内部１ｄに溶接可能な程度で載置されるように、中空形材２を挿入する（図８ｄ）。図８ｅに示す最後の工程において、中空形材１の対向末端（１ａ，１ｂ）の上部及び下部の孔が設けられた端部領域１ｅ（図５参照）を、中空形材２の上面及び底面２ｂと溶接する。更に、突出している末端領域１ｆ（末端１ａ，１ｂ）を、中空形材２の側面２ｃに溶接する。

ビークル用支持フレームのＹ形溶接されたガセット構造（このガセット構造は中空形材を含む）の平面図である。 図１のガセット構造の斜視図である。 溶接シームが記載されていない、図１に記載のガセット構造の平面図である。 図３のガセット構造の、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のガセット構造の、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図３のガセット構造の、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図３のガセット構造の、図３のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程を示す説明図である。 図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程を示す説明図である。 図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程を示す説明図である。 図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程を示す説明図である。 図１のガセット構造を製造する方法に関連する工程を示す説明図である。

１・・・第１中空形材；
１ａ，１ｂ・・・末端；１ｃ・・・ウェブ；１ｄ・・・内部；
１ｅ・・・孔が設けられた端部領域；
１ｆ・・・曲げ開き端部領域；１ｘ・・・外部隆起；
２・・・第２中空形材；
２ａ・・・正面；２ｂ・・・上面及び底面；２ｃ・・・側面；
３ａ，３ｂ・・・溶接シーム；

Claims (11)

1. ビークル用支持フレームのＹ形ガセット構造であって、
   中空形材から製造されるＹ形ガセット構造が、２つの中空形材（１，２）を含み、その第１中空形材（１）が、平坦な側面を少なくとも１つ有し、及び外周に沿って、前記平坦な側面中に位置するウェブ（１ｃ）以外の部分が切りあけられており、及び前記ウェブ（１ｃ）の周囲で曲げ開かれていること、並びに、第２中空形材（２）の表面が、第１中空形材（１）の切りあけ及び曲げ開き工程によって生成されている対向末端（１ａ，１ｂ）中に挿入されており、前記第１中空形材（１）の端部領域（１ｅ）は、前記第２中空形材（２）と一体的に連結しており、そして、前記端部領域（１ｅ）の各々は、前記対向末端（１ａ，１ｂ）の各々の一部であることを特徴とする、前記ガセット構造。
2. 前記の２つの中空形材（１，２）の輪郭が、溶接可能な程度で相互に隣接することを特徴とする、請求項１に記載のガセット構造。
3. 第１中空形材（１）の対向末端（１ａ，１ｂ）が、前記第２中空形材（２）に隣接する突出している端部領域（１ｆ）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のガセット構造。
4. 前記の平坦な側面に隣接する各々の側面上で、第１中空形材（１）が切りあけられている位置において、長方形の小片（１ｇ）が、前記切りあけ部に関して対称的に切り出されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガセット構造。
5. 前記の切り出された小片（１ｇ）が、丸みのある角を有することを特徴とする、請求項４に記載のガセット構造。
6. 請求項１に記載のガセット構造を製造する方法であって、方法に関連する以下の工程、すなわち：
   （ａ）第１中空形材（１）を、平坦な側面上に位置するウェブ（１ｃ）以外の部分の外周に沿って切りあけ；
   （ｂ）部分的に切りあけられている第１中空形材（１）を、前記平坦な側面に位置するウェブ（１ｃ）の周囲で折り曲げ；
   （ｃ）切りあけ及び折り曲げによって得られている、第１中空形材（１）の対向末端（１ａ，１ｂ）中に、第２中空形材（２）を挿入し；そして
   （ｄ）第２中空形材（２）と第１中空形材（１）とを、第１中空形材の端部領域（１ｅ）で一体的に連結させ、そして、前記端部領域（１ｅ）の各々は、前記対向末端（１ａ，１ｂ）の各々の一部である
   工程を特徴とする、前記方法。
7. 第１中空形材（１）を切りあける前に、第１中空形材の外周の回りに外側隆起（１ｘ）を設け、そして前記外側隆起（１ｘ）の中間を介して前記の切りあけを実施することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 内部高圧金属形成によって、第１中空形材（１）に前記外側隆起（１ｘ）を設けることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. レーザービーム切断によって前記第１中空形材（１）を切りあけることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
10. 溶接又ははんだ付けによって前記中空形材（１，２）が連結することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
11. レーザービーム技術を用いて溶接又ははんだ付けを実施することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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