JPH10507983A - 耐応力アセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車体において用いるための耐応力アセンブリが開示されている。アセンブリは、発泡プラスチックの層（１８）によって隔てられている少なくとも一対の方向付けされた繊維マット（１４、１６）からなる複合積層樹脂硬化構造体（１２）と、この複合構造体に取り付けられる少なくとも一つの閉ループ構造体（２０）とを備えている。マットは、好ましくは、ガラス繊維、カーボン繊維あるいは織物を含み、複合構造体は、有利には、自動車の床構造体を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 耐応力アセンブリ 技術分野： 本発明は、車体に用いるための耐応力アセンブリに関する。 発明の背景： 許容可能な標準性能を維持しつつ、自動車の重量を減少させ、それによってよ り燃料有効なエンジンの使用を可能にすることは、モータ産業における共通の目 標である。 現在製造されている乗用車の大多数は、スチール製の車体を有している。複雑 な形状への形成が比較的容易であり、そのような材料からなる構成部品およびパ ネルは溶接によって容易に接合され得るので、スチールは好ましい材料である。 さらに、プレス加工されたスチールパネルは塗装され、非常に良好な表面仕上げ を提供し得る。スチール構成部品を成形し接合する能力があるということは、車 体が所望される程度の剛性を提供し、重要なことには、事故の場合に漸進的なへ こみ性を提供するように設計され得ることを意味している。しかし、スチールの 主な欠点は、重いことである。 スチールの代替物として、アルミニウムが、主に低応力車体パネルとして、あ る種の車体構成において長い間用いられてきた。より近年では、アルミニウムパ ネルが取り付けられる相互接続されたアルミニウム部材のスペースフレームを備 える自動車が製造されている。アルミニウムには、接合が比較的困難であり、相 対的に高価であるという欠点がある。 ガラス繊維強化プラスチックのような複合材料からなる車体が公知である。こ れらの複合体車体の耐応力性は低いので車体の耐応力性は低く、従って、そのよ うな車体を備える自動車は、走行ギアを支持するシャーシも用いなければならな い。 自動車プラットホームとして用いるための耐応力複合構造体は、スエーデン国 特許出願公告第326 894号に記載されている。この構造体は、一対の互いに接合 されているシェルからなる閉じられた中空の本体から構成されることが述べられ ている。この本体は硬質発泡プラスチックで充填されている。十分な強度を構造 体の所望の領域に与えるために、発泡プラスチックの密度が増加させられる。 複合シャーシサブフレーム構造体は、欧州特許公開公報第0 594 131号に開示 されている。この構造体において、発泡コアが強化繊維プレフォームの間に挟持 され、さらに付加的な強化繊維布で巻かれている。サスペンションとその他のシ ャーシ構成部品とを結合するためのスチールインサートも巻かれ、発泡コアに固 定されている。次いで、挟持され巻かれた発泡コアは、鋳型の中に配置され、プ ラスチック樹脂が注入され、それによって繊維に樹脂を含浸させる。 マグネシウムは自動車産業において、特に小型構成部品に長い間用いられてき たが、近年まで、重量が軽いというマグネシウムの利点は、腐食され易さを克服 することができないことによって相殺されていた。 自動車両の製造を合理化するために、標準化された構成部品を利用し得ること 、すなわち、できるだけ多くの数の共通の構成部品を異なるモデルにおいて用い られることが非常に望ましい。 上記を考慮すると、本発明は、適切な剛性を提供しつつ、従来のアセンブリよ りも軽く、異なるモデルの自動車に容易に適合され得る、車体構成において用い られ得る耐応力アセンブリの必要性を確認した。 発明の要旨： この必要性は、請求項１による耐応力アセンブリによって満たされる。 好ましくは、耐応力アセンブリの一部を形成する複合構造体は、自動車の床構 造を構成する。そのような適用例において、耐応力アセンブリは、従属する請求 項に詳細に記載されているように、複数の異なる車体構成部品のキャリアとして 用いられ得る。 図面の簡単な説明： 本発明は、ただ単なる例としてのみ、添付の図面を参照して以下に記載される 。 図１は、本発明による耐応力アセンブリを備えた車体構成の概略分解斜視図で ある。 図２は、図１に示される車体構成に用いられ得る車体パネルの一部の概略斜視 断面図である。 図３は、図１に示される車体構成に用いられ得る車体ボンネットの一部の概略 斜視断面図である。 図４は、図１に示される車体構成に用いられ得るフロントサスペンションサブ フレームアセンブリの概略斜視図である。 図５は、図１の車体構成に用いられ得るリアサスペンション配置の概略斜視図 である。 好ましい実施態様の詳細な説明： 図１において、参照符号１０は、本発明による耐応力アセンブリを備えた車体 を大まかに示している。より詳細には、耐応力アセンブリは、方向付けされ得、 発泡プラスチックの層１８によって分離される、少なくとも一対の繊維マット１ ４および１６から構成される複合積層樹脂硬化構造体１２と、該複合構造体１２ に取り付けられる少なくとも一つの閉ループ構造体２０とを備えている。マット １４および１６は、ガラス繊維、カーボン繊維あるいは織物を含み得る。複合構 造体は、マット中の繊維の方向付けを行い、第１のモールド半体に一方のマット を配置し、第２のモールド半体に他方のマットを配置し、それらのマットの間に 発泡プラスチックを添加し、モールド中にマトリックス材を注入することによっ て達成される。本発明はここに含まれる材料のタイプに限定されず、そのような 材料は、マトリックス材としてポリエステルあるいはエポキシを含み、発泡プラ スチックとしてポリウレタン、ポリプロピレンあるいはポリエステルを含み得る 。 図１から明らかなように、複合構造体１２は、自動車の床構造を構成する。床 構造体の平均厚さよりも大きい深さを有する囲い込み箱セクションが実質的に床 セクションの周囲に設けられるように複合構造体を成形することによって、全体 的な剛性が床に与えられる。複合構造体１０により大きい剛性の局所的領域を設 けることが所望である場合は、例えば、マットの数を増加させることによってマ ットの厚さを厚くするか、あるいは発泡プラスチックの密度が増加され得る。お そらくは、例えばスチール板あるいはビームの形態の金属補強材が複合構造体に 組み込まれ得る。 有利には、閉ループ構造体２０はマグネシウムから成り、乗客ケージの一部と なる。閉ループ構造体は、横切って延びるバーあるいはプレート部材２１によっ て閉じられるほぼ逆Ｕ字型フープの形態である。閉ループ構造体２０は、中空の 閉セクション、開チャネルセクションあるいはそれらの組み合わせとして圧搾鋳 造あるいは真空成形され得る。 図１に示されるように、図示される車体構造は、それぞれＡポスト、Ｂポスト およびＣポストとなる３つの閉ループを備えている。図１から明らかなように、 各ループ構造体の横断して延びるバーあるいはプレート部材２１は、床構造１２ に対して異なる高さで配置され得る。実際の高さは、例えば、どのような力をル ープ構造体が受けるかに依存する。例えば、側部衝撃衝突における自動車の乗客 に対する保護性を高めるために、床構造体１２上の約３０ｃｍの高さに横断して 延びるバーあるいはプレート部材を配置することが有利であり得る。好ましくは 、閉ループ構造は、接着剤によって床構造体１２に接合される。 上記のような耐応力アセンブリを設けるということは、単一モデルの床構造体 １２が広範な自動車に用いられ得ることを意味している。例えば、閉ループ構造 体２０に適した位置を選択することによって、ツードアモデルあるいはフォード アモデルが同一の床構造体上に構成され得る。さらに、同一の床構造体の後方端 に第４の閉ループセクションを設けることによって、ライトバン車体が構成され 得る。長いホイールベース型の自動車が望まれるならば、これは、ただ単にホイ ールベース内の位置で床構造体を分割し、延長材を挿入することによって達成さ れ得る。 ルーフ領域において隣接する閉ループ構造体をリンクすることによって、例え ば、あるループ構造体から次のループ構造体にバーを橋渡しすることによって、 乗客ケージにより大きい強度が与えられる。あるいは、床構造体１２と同様に製 造されたルーフパネル２２が用いられ得る。このルーフパネルは、閉ループ構造 体２０と閉ループ構造体２０に亘ってそれらとの間に延びる。また、ルーフパネ ルを閉ループ構造体に固定するために接着剤が用いられ得る。床構造体１２と同 様に、ルーフパネルの周囲に延びる一体型ボックスセクションを設けることによ って、剛性がルーフパネルに与えられる。このように、例えば、サンルーフのた めの開口部が、パネルの剛性に大きな影響を与えずにルーフパネルに切りあけら れ得る。 超低重量を維持しつつ乗客ケージの強度をさらに高めるために、閉ループ構造 体２０は複数のドア構造体２４を支持することが意図される。この目的のために 、各ドア構造体は、好ましくは、マグネシウムからなる内側フレーム２６と、外 側パネル２８とを備えている。このドア構造体は、閉位置にあるとき、乗客ケー ジの一部を形成する。内側フレーム２６は、ドアロックメカニズム、窓ワインデ ィングメカニズム、ドアヒンジなどの付属アイテムを保持するように適合される 。 図２において最も明確に図示されているように、ドア構造体の外側パネル２８ は、有利に、金属箔の外側層３４に接着されている繊維強化プラスチックの内側 層３２からなる複合体３０を有している。例えばＧＭＴである繊維強化プラスチ ックの内側層は、強化領域３６および／または取付け領域３８を提供するように 成形される。強化が必要でない場合、繊維強化プラスチックは比較的多孔性であ り得、それによって音吸収機能を提供する。そのような多孔性領域は、図２にお いて参照符号４０で示される。繊維強化プラスチックの内側層３２は、モールド 内で金属箔３４の層に接着される。該モールド内には、まず金属箔が配置され、 次いで、繊維強化プラスチックが付加され、成形可能になる温度まで加熱し、そ の後、金属箔および繊維強化プラスチックは互いに押圧される。外側箔３４の層 は、スチールあるいはアルミニウムなどの金属であり、ドア構造体２４に高水準 な外側表面仕上げを提供するように選択され、それによって外側パネルが従来の 方法で塗装され得る。 上記され図２に示される外側パネル構成は、車体のフロントフェンダおよびリ アフェンダにも用いられ得る。 車体ボンネットと、それより程度は劣るがトランクふたとに対する要望は、車 体を構成するその他のパネルに対する要望よりも大きい。ボンネットも、衝突事 故における緩衝およびエネルギー散逸において重要な役割を果たすからである。 さらに、ボンネットは、エンジンのノイズを消すための音吸収特性も有していな ければならない。このことを念頭において、本発明の発明者は、図３に示される ボンネット構成の使用を提案する。すなわち、ボンネットは金属のシート４２を 備え、このシートには繊維強化プラスチックのライナ４４が離れた位置で取り付 けられている。ライナ４４は、ライナの密度に依存して、強化材および音吸収材 のいずれとしても機能する。好ましくは、金属シートはアルミニウムあるいはス チールからなり、繊維強化プラスチックライナはＧＭＴである。図３から明らか なように、ライナ４４は、強化が要求される領域においてはより密度が高く、音 吸収性が望まれる領域においてはより密度が低くされている。有利には、ライナ ４４は、ライナとシートとが結合されている領域を除くすべての領域で金属シー ト４２から距離を置くように形成される。好ましくは、ライナとシートとは互い に接着される。 上記したような本体構成を用いる自動車の重量を減少させるさらなる試みにお いて、本発明の発明者は、図４および図５を参照して以下に記載されるサスペン ションシステムの使用を提案している。 図４において、参照符号５０は、サブフレーム５２と、ほぼオメガ型のばねと ホイール位置決め部材との組み合わせ複合体５４とを備えている、フロントおよ び／またはリアサスペンションアセンブリを示している。サブフレーム５２は、 スチールから製造されるか、あるいはアルミニウムまたはマグネシウムの鋳造で あり得る。あるいは、繊維強化プラスチックは、サブフレーム５２と、ばねとホ イール位置決め部材との組み合わせ５４の両方に用いられ得る。ばねとホイール 位置決め部材との組み合わせは、サブフレームに２つのピボット位置５６で回動 可能に取り付けられ、各位置はフロントホイール５８のすぐそばに隣接している 。ピボット位置５６とホイール５８との間に延びる部材５４の領域は、正確で一 定のホイール整合を確実に行うために非常に剛性でなければならず、ループ状に 延びる部材５４の部分はねじれ可能に柔軟性にされ、それによってサスペンショ ンアセンブリのばねとして機能する。ばねとホイール位置決め部材との組み合わ せ５４の剛性／柔軟性特性は、複合構造体を構成する繊維の層の方向付けおよび 厚さを様々に変えることによって達成される。このように、ばねとホイール位置 決め部材との組み合わせ５４は、回転防止バーとして機能するようにも設計され 得 る。 ばねとホイール位置決め部材との組み合わせ５４をはねとして作用させること を可能にするために、２つのピボット位置５６から実質的に等距離にある少なく とも一つの場所でサブフレーム５２によってばねは弾性的に支持されている。図 ４において、２つのそのような弾性支持体が図示され、参照符号６０によって示 されている。これらの弾性支持体は、好ましくは、ゴムブシュあるいはそれと類 似の形態である。 ピボット位置５６の周りでのばねとホイール位置決め部材との組み合わせ５４ の垂直方向の動きを制動するために、一対の緩衝材６２が設けられる。 サスペンションアセンブリ５０全体は、サブフレーム５２によって図１に図示 される車体構成に取り付けられるように設計される。 前記した車体構成とともに用いるための別の可能なリアサスペンションアセン ブリは図５に図示され、参照符号７０で大まかに示されている。フロントサスペ ンションアセンブリのように、リアアセンブリ７０は、ばねとホイール位置決め 部材との複合組み合わせを備え、この組み合わせは７２で示される。各ホール７ ４の領域において、部材７２はほぼ環状である。ばねとホイール位置決め部材と の組み合わせは、車の床構造体に固定されることが意図される一対のほぼ平坦な リーフ部材７６を備えている。該リーフ部材７６は、ばねとホイール位置決め部 材との組み合わせ７２にばね特性を与えるように設計される。部材７２の剛性の 程度は、ホイール７４のすぐ近傍においては高く、リーフ部材においてはより低 くなるように変えられる。さらに、回転防止特性は、リーフばねを相互接続する 部材の領域７８の剛性の程度を注意深く選択することによって与えられ得る。床 構造体に対するホイールの垂直方向の変位を可能にするために、この領域７８は ねじれ変位を許容するように設計されなければならない。これを実行するために 、部材のプロファイルはほぼＵ字型で、この領域において開口している。 このリアサスペンションが嵌合され得る自動車に所望の取扱い特性を与えるた めに、ばねとホイール位置決め部材との組み合わせ７２のリーフ７６は、車体シ ャーシ上の図示されないガイドチャネルと協同することが意図されるガイドフラ ンジ８０を備え得る。適切なブシュおよび間隙を選択することによって、オーバ ーステアに対する自己ステア特性は、リアサスペンションアセンブリに組み込ま れ得る。 一対の緩衝材８２は、はねとホイール位置決め部材との組み合わせの垂直方向 の動きを制動するために設けられる。 様々なパネルおよびサスペンション構成部品が、特定の床構造に関連して上記 されているが、様々なパネルおよび構成部品は、様々に異なる床構造を有する車 に組み込まれてもよいことが理解されるべきである。 本発明は、上記され図示された実施態様に限定されるものとは考えられず、添 付の請求項の範囲内で変更され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車体（１０）で用いるための耐応力アセンブリであって、該アセンブリは、 発泡プラスチックの層（１８）によって隔てられている少なくとも一対の繊維マ ット（１４、１６）からなる複合積層樹脂硬化構造体（１２）を備え、該耐応力 アセンブリが、該複合構造体（１２）に取り付けられている少なくとも一つの閉 ループ構造体（２０）をさらに備え、該閉ループ構造体は、横断して延びるバー あるいはプレート部材（２１）によって閉じられているほぼ逆Ｕ字形フープの形 態であることを特徴とする、耐応力アセンブリ。 ２．前記マット（１４、１６）が、ガラス繊維、カーボン繊維あるいは織物を含 むことを特徴とする、請求項１に記載の耐応力アセンブリ。 ３．前記複合構造体（１２）は、自動車の床構造体を構成することを特徴とする 、請求項１または２に記載の耐応力アセンブリ。 ４．前記少なくとも一つの閉ループ構造体（２０）は、少なくとも２つであり、 マグネシウムからなり、自動車乗客ケージの一部として機能することを特徴とす る、請求項３に記載の耐応力アセンブリ。 ５．発泡プラスチックの層によって隔てられている少なくとも一対の方向付けさ れた繊維マットからなる複合積層樹脂硬化パネルが前記閉ループ構造体（２０） にわたってそれらの間に延び、それによってルーフパネル（２２）を形成するこ とを特徴とする、請求項４に記載の耐応力アセンブリ。 ６．前記閉ループ構造体（２０）がドア構造体（２４）を支持するように意図さ れており、該ドア構造体は、マグネシウムからなる内側フレーム（２６）と、外 側パネル（２８）とを備え、該ドア構造体が閉位置にあるとき前記乗客ケージの 一部を形成することを特徴とする、請求項４または５に記載の耐応力アセンブリ 。 ７．前記ドア構造体の前記外側パネル（２８）は、金属箔の外側層（３４）に接 着されている繊維強化プラスチックの内側層（３２）からなる複合体（３０）を 備えていることを特徴とする、請求項６に記載の耐応力アセンブリ。 ８．前記外側箔の層（３４）は、スチールあるいはアルミニウムであることを特 徴とする、請求項７に記載の耐応力アセンブリ。 ９．前記耐応力アセンブリは、繊維強化プラスチックのライナ（４４）が離れた 位置で取り付けられる金属のシート（４２）を備える車体パネルを支持し、該ラ イナは、該ライナの密度に応じて強化材および音吸収材のいずれにもなることを 特徴とする、請求項３から８のいずれかに記載の耐応力アセンブリ。 １０．前記耐応力アセンブリが、サブフレーム（５２）と、ほぼオメガ形のばね とホイール位置決め部材との組み合わせ複合体（５４）とを備えたサスペンショ ンアセンブリ（５０）を支持することを特徴とする、請求項３から８のいずれか に記載の耐応力アセンブリ。 １１．前記ばねとホイール位置決め部材との組み合わせ（５４）が、２つのピボ ット位置（５６）で前記サブフレーム（５２）に回動可能に取り付けられ、各該 位置はフロントホイール（５８）のすぐそばに隣接していることを特徴とする請 求項１０に記載の耐応力アセンブリ。 １２．前記ばねとホイール位置決め部材との組み合わせ（５４）が、前記２つの ピボット位置（５６）から実質的に等距離にある少なくとも一つの位置（６０） で前記サブフレーム（５２）によって弾性的に支持されていることを特徴とする 、請求項１１に記載の耐応力アセンブリ。 １３．前記耐応力アセンブリが、ばねとホイール位置決め部材との組み合わせ複 合体（７２）を備えたリアサスペンションアセンブリ（７０）を支持することを 特徴とする、請求項３から１２のいずれかに記載の耐応力アセンブリ。