車両ボディのための軽量構成部品

专利摘要:
本発明は、少なくとも１つの閉じたフレームを形成している、車両ボディのための軽量構成部品に関する。このフレームのサイド部は鋳造構成部品として仕上げられ、少なくとも、サイド部の間に配置されている１つの補強プロファイルを使って接続され、補強プロファイルの終端部は材料結合及び形状結合的に鋳造構成部品によって鋳包まれている。本発明はさらに、そのような軽量構成部品の製造方法に関する。
公开号:JP2011516335A
申请号:JP2011503355
申请日:2009-03-17
公开日:2011-05-26
发明作者:コンラット・アイッパー
申请人:ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ；
IPC主号:B60J5-00

专利说明:

[0001] 本発明は、請求項１の前段に従った車両ボディ（車体）のための軽量構成部品に関する。]
[0002] 特に車両ボディの構造のために、部分的にプロファイル構造が選択され、このプロファイル構造では個々のプロファイル構成部品が鋳造結合部によって互いに結合されている。プロファイル部品と鋳造結合部の間の結合は基本的に接着や溶接のような一般に行われている接合法で行われる。]
[0003] これは多くの課題を有する。まず部分的に製造が困難な接合面を個々の構成部品作る必要がある。その一方で使用される接合方法に従って接合ゾーン範囲の強度及び材料特性に影響が生じる。こうして例えば溶接部にいわゆる熱影響部が生じ、溶接された金属部材の格子構造が変化し、一般には材料応力の発生が高くなる結果となる。このことは同様に材料強度の低減をもたらす。さらに、一般には、達成可能な製造上の公差が、使用される接合法によって限定される。最後に多数のプロファイル部品及び鋳造部品から成るボディ部品を組み立てることで、製造時にプロセス技術的に多くの手間のかかる結果となる。]
[0004] 特許文献１から軽量構造の車両構造が公知である。ここではボディ部品の鋳造部品内に成形ポケットが備えられ、その中にボディのプロファイル構成部品を固定することができる。]
先行技術

[0005] 独国特許出願公開第１９９３１７４１Ａ１号明細書]
発明が解決しようとする課題

[0006] 本発明の課題は、車両ボディのための軽量構成部品を提供することである。この軽量構成部品は鋳造結合部とプロファイル要素から成る軽量構造の利点を利用しつつ、鋳造要素とプロファイル要素の接合において不利な影響が生じるのを回避する。]
課題を解決するための手段

[0007] このような課題は、請求項１の特徴を備えた軽量構成部品によって解決される。]
[0008] 本発明に従った車両ボディのための軽量構成部品は、１つの閉じたフレームとして構成され、このフレームは鋳造構成部品として仕上げられた複数のサイド部、及び該複数のサイド部の間に配置されている少なくとも１つの補強プロファイル又は構成部品を有し、補強プロファイルの両端の終端部が少なくとも１つの側でサイド部内に鋳包まれている。]
[0009] そのような構成部品、例えばドアキャリアフレームや、トランクリッド、エンジンフード又はルーフのためのキャリアフレームは、唯一つの手順工程で事前準備されたプロファイル構成部品又はプレート構成部品を鋳包むことによって製造される。構造的な役割に従って、鋳包むべき構成部品がプロファイル様又はプレート様に形成され、その結果プロファイル形状又はプレート形状の補強部が形作られる。複雑に形成された接合面はもはや必要ない。なぜなら鋳包むことによってすでに個々の構成部品間の材料結合及び形状接合が得られるからである。さらには、この構成部品を鋳包む際の融解物とプロファイル構成部品との間で大きな面積にわたって熱が伝達されることにより、他の接合法でもたらされるような熱影響部及び材料応力の発生が回避される。またさらに、プロファイル構成部品を対応するくぼみ内に事前に位置決めすることで、従来技術に従った製造方法の場合よりも小さい公差で構成部品の位置が正確な製造が可能になる。]
[0010] 好ましい一実施形態では、少なくとも１つのプロファイル構成部品がクロスメンバ又はサイドメンバとして本発明に従った軽量構成部品内に配置されている。それによってモノコックボディ構成部品内で特に有利な力伝達が得られる。]
[0011] 本発明のその他の一実施形態では、少なくとも１つの補強プロファイルが軽量構成部品のクロスメンバ又はサイドメンバの間に斜めに伸びている。そのような斜めに伸びるプロファイルは、物体の衝突の際にこのような構成部品に生じる力を側方に配置されている鋳造結合部に導くことで、ボディ構成部品の衝突安全性を有利なやり方で高める。]
[0012] 本発明の別の一実施形態では、使用される鋳造部品が一体成型され、両方のサイド部、及びサイド部の間の横方向接続部の少なくとも１つが、鋳込型の唯一の空洞内に鋳造される。ボディ構成部品をさらに補強するため、補強プロファイル又は補強プレートの形で少なくとも１つの横方向接続部が備えられ、それらの終端部が鋳造されたサイド部内に鋳包まれる。鋳造構成部品の一体成型の実施形態は、接合領域がさらに削減されることによって材料応力がさらに回避されることで、結果として特に頑丈な実施形態となる。さらに、そのような部品の製造は特に簡単である。なぜなら多数の空洞を持つ複雑な鋳込型を用意する必要がないからである。]
[0013] 別の一実施形態では、軽量構成部品の鋳造部分がツーピースに形成されており、ここでは構成部品のサイド部だけが鋳造され、少なくとも２つの補強プロファイルによって互いに接続されている。少なくとも２つの空洞を持つ鋳込型内へ鋳造することは手間がかかるが、製造された軽量構成部品の重量面での利点によって有利である。]
[0014] 好ましい一実施形態では、軽量構成部品がドアキャリアフレームとして形成され、ここでは上部にあるウィンドウフレームが補強プロファイルを形成するのに対して、フレームの残りの部分は一体型の鋳造構成部品として仕上げられる。このような構造は、高負荷領域は機械的強度を高くし、低負荷領域は材料重量を小さくするという有利な妥協を提供する。]
[0015] 別の一実施形態では、軽量構成部品がドアフレームとして形成され、このドアフレームでは２つの別々に鋳造されたサイド部が３つの補強プロファイルによって接続される。そのような配置は特に側面衝突の際に、ピラー側に配置されている鋳造構成部品のプロファイル構成部品を経由して、作用する力を有利に他の方向へ導く。]
[0016] その他の一実施形態では、軽量構成部品がドアキャリアフレームとして形成され、ここでは２つの側方の鋳造構成部品が横方向接続部として形成された３つのプロファイル構成部品によって接続され、及び少なくとも１つの別の補強プロファイルが下部と中央のプロファイル構成部品の間に斜めに配置されている。このことによって、有利にはさらに高い側面衝突強度が得られる。]
[0017] 特に好ましい一実施形態では、フレームの鋳造された部品がアルミニウム又はマグネシウムダイカスト鋳造構成部品として仕上げられる。これによって材料重量と機械的材料特性との間の特に有利な妥協が得られる。]
[0018] その他の好ましい一実施形態では、補強プロファイルがアルミニウム合金又はマグネシウム合金の押し出し成形プロファイル又は鋳造プロファイルとして仕上げられる。このような実施形態は、製造の容易さ、低重量性、接合領域の最適な特性を兼ね備えている。なぜなら補強プロファイルが基本的に鋳造構成部品と同じ材料から構成されるからである。]
[0019] 別の一実施形態では、補強プロファイルはプロファイル化された鋼板又は鋳鋼から構成されている。この実施形態では、例えば機械的に危険な領域でより高い強度を得るために、補強プロファイルの重量がより重くなる。]
[0020] 特に好ましい一実施形態では、軽量構成部品がフレーム構成部品として仕上げられ、軽量合金プレート製、鋼板製又はプラスチック製の板張りを取り付けるための接合面が備えられている。プロセス技術的に特に簡単なひとつの手順の組立で、例えば用意されたフレームへのボディ部品の外面板張りが可能になる。]
[0021] 本発明に従ったボディ構成部品を製造するために、請求項１２に従った発明に基づく方法が使用される。そのような方法の場合、補強プロファイル終端部が鋳型の空洞内に突き出し、かつ鋳造時に融解物で鋳包まれるように、少なくとも１つの補強プロファイルが軽量構成部品のための鋳型内に挿入される。少なくとも１つの補強プロファイルを鋳型内に事前に位置決めすることにより、有利には特に優れた製造上の公差が得られる。本発明に従った構成部品の鋳造した部分と補強プロファイルとの間に生じた形状結合及び材料結合は、鋳物マスとプロファイル間で大面積にわたって熱が移動するために、特に優れた材料特性、特に非常に小さい材料応力を備える。]
[0022] 本方法の特に好ましい一実施形態では、ダイカスト鋳造はアルミニウムマグネシウムダイカスト鋳造合金を使用して実施される。そのような方法により、特に非常に薄壁の、それにもかかわらず形状が安定した鋳造部品が作り出される。]
[0023] 本方法のその他の一実施形態では、すでに１つの鋳造空洞が備えられた鋳型が使用され、その結果サイド部、及び軽量構成部品の少なくとも１つの横向きに伸びる結合部品が一体鋳造される。これによって、軽量構成部品の鋳造部品のツーピースの実施形態と比べて鋳造工程が簡単になる。なぜなら、唯一の空洞、及びそれゆえに唯一の湯口系を用意するだけでよいからである。]
[0024] 本方法のその他の一変形形態では、終端部間にある補強プロファイルの中間部品は、鋳造時に少なくとも部分的に鋳包まれる。それによってより複雑な構成部品形状が可能になり、及び本方法で特に頑丈な軽量構成部品の製造が達成できる。]
[0025] 本発明に従った軽量構成部品の有利な実施形態は、添付の図を使用してさらに詳しく述べられる。]
図面の簡単な説明

[0026] 自動車ドアとして仕上げられた、本発明に従った軽量構成部品の側面図である。
自動車ドアとして仕上げられた、本発明に従った軽量構成部品の側面図である。
自動車ドアとして仕上げられた、本発明に従った軽量構成部品の側面図である。
自動車ドアとして仕上げられた、本発明に従った軽量構成部品の側面図である。
本発明に従って仕上げられた、エンジンフード又はトランクリッドのキャリア構造を示す図である。
本発明に従って仕上げられたトランクリッドの概略側面図である。]
実施例

[0027] 図１は、本発明に従った軽量構成部品として仕上げられたドアキャリアの概略側面図である。全体において１０の符号が付けられたドアキャリアは、鋳造部品として仕上げられた２つのサイド部１２及び１４から成り、ここではサイド部１２が完成したドアにおいてヒンジ要素を介して自動車のＡピラーに固定され、サイド部１４は取り付けられた状態で自動車のＢピラーに重なり合う。サイド部１２及び１４は、補強プロファイルを介して互いに接続され、その際に上部の補強プロファイル１６はウィンドウアッパーエッジの領域に伸び、中央の補強プロファイル１８はサイド部１２及び１４を側板エッジの高さで接続し、下部の補強部２０はドアキャリアの縦方向へドア下部エッジの高さより上に伸びる。補強プロファイル１６、１８、２０の終端部２２は、鋳造部品１２及び１４によって鋳包まれ、それによって材料結合及び形状結合的にこれらと結合している。ここで鋳造部品１２及び１４は側板エッジの領域を超えて伸び、特に鋳造部品１２はミラー取付けアングル部２４も含んでいる。] 図１
[0028] ここで鋳造部品１２及び１４は、自動車のドアの別の構成要素のための固定装置に使用できるように仕上げられている。特に、外面板張りとインテリアトリムを固定するための、図示していない接合フランジが備えられている。車両のＡピラーに向いた鋳造部品１２には、ヒンジのドア側部品のための固定領域が備えられている。]
[0029] 図２は、本発明に従ったドアキャリアの別の実施形態である。ここではサイド領域にもドア下部エッジに沿っても、及び側板エッジの高さにも伸びる横方向補強材が、一体の鋳造部品２６として仕上げられている。補強プロファイル１６は、サイド部の上部終端部をドア上部エッジの高さで接続し、及びその終端部２２が鋳造構成部品２６内に鋳包まれている。] 図２
[0030] 図３は両方のサイド部、及びドア下部エッジに沿って伸びる横方向補強材が、一体の鋳造部品２８として仕上げられている、ドアキャリアの実施形態である。ドア上部エッジの高さ及び側板エッジの高さに、補強プロファイルとして仕上げられている別の横方向補強材１６及び１８が配置されており、その終端部２２が鋳造構成部品２８内に鋳包まれている。] 図３
[0031] 図４はドアキャリアの別の一実施形態であり、この場合はサイド部が別々の鋳造構成部品として仕上げられている。自動車のＡピラーに向いた鋳造構成部品３０は、ここでは若干の角度をつけて仕上げることができ、及びその下部領域３４でドア下部エッジに沿って伸びる横方向補強材の一部を構成する。Ｂピラーに向いた鋳造構成部品３２は、その上部領域３６で側板エッジからわずかに突き出ているだけであり、鋳造構成部品３２の下部領域３８もやはり曲げられ、ドア下部エッジに沿って伸びる横方向補強材の一部を構成する。補強プロファイル２０は、その終端部２２が鋳造構成部品３０、３２の下部領域３４、３８内に鋳包まれており、下部ドアエッジに沿って伸びる横方向補強材を補って完全なものにしている。２つのさらなる補強プロファイル１８、２８は、サイド部３０及び３２を側板エッジの高さで、又はウィンドウ上部エッジに沿って接続している。ウィンドウ上部エッジに沿って伸びる補強プロファイル２８はその際に曲げられ、垂直に伸びる領域４０と共にＢピラーに向いているサイド部の一部を形成している。垂直に延びる部分４０の終端領域２２は、鋳造構成部品３２の上部領域３６内に鋳包まれている。] 図４
[0032] 鋳造構成部品が分かれている状態でも、原則として鋳造部品の１つだけに鋳包まれたプロファイル又はプレート部分をはめ込むことができる。]
[0033] 図５は、エンジンフードのためのキャリアフレーム構造として設計された、本発明に従った軽量構成部品である。２つの鋳造構成部品４２及び４４は、縦方向に伸びる補強プロファイル４６を介して接続され、その際に補強プロファイル４６の終端部２２は鋳造構成部品４２及び４４に材料結合及び形状結合的に鋳包まれている。エンジンフードキャリアのヒンジ側鋳造構成部品４２には、突出部４８が形成され、補強プロファイル４６のさらなる領域を取り囲み、それだけ一層の安定化が達成される。鋳造構成部品４２及び４４には、図示していない固定エレメント、特に、エンジンフード又はトランクリッドの外面板張り用接合フランジ、並びに同一の補強された内部構造のための固定装置が配置されている。ヒンジ側の鋳造構成部品４２はフードヒンジのための固定領域を、車両前方に向いた鋳造構成部４４は対応するフードロックのための固定エレメントを支えている。] 図５
[0034] 図６は、トランクリッドフレームとして設計された本発明に従った軽量構成部品の実施例である。これは鋳造構成部品５０及び５２から成り、鋳造構成部品５２はそれ自体閉じたフレームとして仕上げられ、開口部５４を取り囲んでいる。２つの鋳造構成部品５０及び５２は、縦方向に伸びた補強プロファイル５６を介して接続され、その際に補強プロファイルの終端部２２は鋳造構成部品５０及び５２に、材料結合及び形状結合的に鋳包まれている。構成部品はトランクリッドウィンドウ用支持部として使用される開口部５８を取り囲んでいる。外面板張り、インテリアトリム、リッドヒンジ並びにリッドロックにここでも同じく取り付けられる固定部品の他に、この配置では追加的に開口部５８に合わせて調整されたリヤウィンドウを密閉して取り付けるためのシールフランジが備えられる。] 図６
[0035] 当然ながら、当業者は本発明による軽量構成部品のためのボディ製造におけるさらなる応用可能性、例えばルーフキャリアフレーム、車両後部ドア、又はウィンドウのないトランクリッドなどをも理解しうるであろう。]

权利要求:

請求項1
軽量構成部品が閉じたフレームを形成し、少なくとも部分的に鋳造構成部品として仕上げられたサイド部（１２、１４）及び少なくとも１つの、これらのサイド部の間に配置されている補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）を含む、自動車のボディ又はボディ構成部品のための軽量構成部品において、補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）の両端にある終端部（２２）が鋳包みによって材料結合及び形状結合的に少なくとも１つのサイド部（１２、１４）と結合していることを特徴とする軽量構成部品。
請求項2
少なくとも１つの補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）がボディに関してクロスメンバ又はサイドメンバとして配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項3
少なくとも１つの別の補強プロファイル又は補強板が前記クロスメンバ又はサイドメンバの間に斜めに伸びていることを特徴とする、請求項２に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項4
前記サイド部（２６）及び前記サイド部間の少なくとも１つの横方向接続部が一体鋳造されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項5
２つの別々に鋳造されたサイド部（１２、１４）が複数の補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）を介して互いに接続されていることを特徴とする、請求項１〜４に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項6
軽量構成部品（１０）がドアキャリアフレームとして形成され、ウィンドウ上部エッジ付近に伸びるクロスメンバが補強プロファイル又は補強板（１６）として形成されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項7
２つの鋳造されたサイド部（１２、１４）が、ドア下部エッジの高さに伸びる補強プロファイル（２０）、及び側板エッジの高さに伸びる補強プロファイル又は補強板（１８）、及びウィンドウ上部エッジ付近に伸びる補強プロファイル（１６）を介して接続されることを特徴とする、請求項６に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項8
別の１つの補強プロファイル又は補強板が、下部の及び中央のクロスメンバの間に斜めに配置されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項9
前記軽量構成部品の前記鋳造された部分がアルミニウム又はマグネシウムダイカスト鋳造合金から成ることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項10
前記補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）が、アルミニウム又はマグネシウム合金製の押し出し成形プロファイル又は鋳造プロファイルとして仕上げられていることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項11
前記補強プロファイル又は補強板（１６、１８、２０）がプロファイル化された鋼板又は鋳鋼プロファイルとして仕上げられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項12
前記軽量構成部品がキャリアフレームとして仕上げられ、前記キャリアフレームには接合面の上に軽合金板、鋼板又はプラスチック製の板張りが取り付けられることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の軽量構成部品（１０）。
請求項13
自動車のボディのための軽量構成部品（１０）を製造するための方法であって、軽量構成部品（１０）が、少なくとも２つのサイド部を備えた少なくとも１つの閉じたフレームを含み、以下の工程：少なくとも１つのプロファイル形状又は板形状の軽合金又は鋼による補強部（を製作する工程少なくとも１つの補強部の終端部（２２）が鋳型内の少なくとも１つの鋳造空洞に突き出るように、少なくとも１つの補強部を、軽量構成部品の鋳造した部分のための少なくとも１つの鋳造空洞を内蔵する鋳型内に入れる工程少なくとも１つの補強部の前記終端部（２２）が形状結合及び材料結合的にサイド部内に鋳包まれるように、軽合金を流し込む工程を含む方法。
請求項14
ダイカスト鋳造法としてアルミニウム又はマグネシウムダイカスト鋳造合金の流し込みを実行することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
請求項15
１つの軽量構成部品（１０）のサイド部及びこのサイド部と接続しているクロスメンバ又はサイドメンバ要素が一体鋳造されていることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
請求項16
前記終端部（２２）の間にある補強部の中間部が少なくとも部分的に鋳包まれていることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。