スペースフレームスタイルにおける自動車の支持体構造での支柱
本発明は、縦材（１ａ）及び横材（１ｂ）を備えているルーフフレーム（１）と、車両フロアのレベルで両側に配置され、そして、中空異形化エレメントからなる縦材（２ａ，２ｂ）と、ルーフフレーム（１）の縦材（１ａ，１ｂ）からフロア側上での縦材（２ａ，２ｂ）までを連結する中空異形化エレメントの形態での支柱（３，４，５）とを含む、スペースフレームスタイルにおける自動車の支持体構造に関する。本発明の支持体構造では、部材構造の対向する支柱（３，４，５）少なくとも２つ、特に、Ｂ、Ｃ、又はＤ支柱を内部高圧力下で形成されるダブルプレートとして具体化され、そして、その周辺端縁部を溶接する。周辺端縁部は、ドア／ウインドウシール用のフランジ（３ｃ，５ｃ）を形成し、支柱（３，４，５）の各々の末端部はフロア側上の縦材（２ａ，２ｂ）と、ルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）との形状に適合する連結領域（３１，５１，３２，５２）として具体化され、そして、それらは連結用に使用される。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、縦材及び横材を備えているルーフフレームと、車両フロアのレベルで両側に配置されている中空異形化エレメント（Ｈｏｈｌｐｒｏｆｉｌｅｎ）製の縦材と、そして、フロア側縦材をルーフフレームの縦材に連結する、中空異形化エレメントの形態の支柱とを有する、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造に関する。
【０００２】
スペースフレームスタイルでの自動車用の支持体構造は、中空異形化エレメントとして具体化される複数の部材及び支柱を有する。支柱の場合には、様々な形状が望まれる中空形材エレメントのために、様々な技術を利用することができる。圧延された形材エレメントとしての支柱の態様は、比較的経済的に製造できる利点を有しており、そのために、テイラードストリップと称されるものを使用することにより、使用者の仕様における厚さ及び品質に関して、使用される材料を適応させることができる。このことに加えて、多大な費用及び努力を必要とせずに、シール用のフランジを形材へ結合することができる。しかしながら、これらの利点は、変動可能な断面を圧延技術によって得ることができないという決定的な不利点により相殺される。この結果として、現代の自動車では、典型的な支柱（例えば、Ｂ、Ｃ、又はＤ支柱）は、低い領域での車両の衝撃特性に関して有利である大きな断面、及びデザインを考慮する際に望ましいウインドウブレスト上の細長い断面で代表することができない。
【０００３】
ＤＡＶＥＸ異形化エレメントと称されるもの（これは、中空異形化エレメントとして、向かい合ったベルト２つと、それらのベルトを連結するウェブ２つとからなる）を使用することにより、支柱の経済的な製造の利点が提供される。更に、製造の制約のために、いくつかのフランジを最初から備えており、シールを提供する。しかしながら、これらの異形化エレメントにより、長さ方向にわたって一定である断面の不利点も生じる。軽量構造の点から考えて受け入れがたい重量となるため、ＤＡＶＥＸ異形化エレメントを最小の材料厚さでしか製造することができない。
【０００４】
更なる公知の製造配置によると、管状の初期異形化されたエレメントを高い内部圧力で形成し、支柱を製造することができる。この場合において、支柱に沿って変化する断面を形成することは限られた範囲で可能であるが、例えば、ウインドウブレスト上の区域の、小さい断面を有する領域での材料の消費が極めて高い。この余分な材料を、次に、内側に向けられたビーディングによって隠さなくてはならないが、それによって、支柱全体の重量が過剰に高くなる。自動車の縦方向（ノード領域）へ連続している部材に対する、支柱の連結領域における支柱のより著しい変化は、高い内部圧力成形による中空異形化エレメントで製造することができない。その他の不利点は、追加の加工工程用に、シール用のフランジを中空異形化エレメント上に提供しなければならないことである。最後に、軽量構造の点から、高い内部圧力で形成される中空異形化エレメント上に、複雑な形状の連結領域を製造することは困難である。
【０００５】
その他の不利点は、シール用のフランジを追加加工工程によって中空異形化エレメント上に提供しなければならないことである。最後に、高い内部圧力で形成される中空異形化エレメント上に、複雑な形状の連結領域を製造することは困難である。
【０００６】
従って、本発明は、労力を費やすことなく、特に支柱の領域において使用者の形状仕様に適応することができ、そして、高度の剛性及び衝突安全性により特徴づけられる、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造を製造する目的に基づいている。
【０００７】
本発明によると、支持体構造の向かい合っている支柱、特にＢ、Ｃ、又はＤ支柱少なくとも２つ、を、高い内部圧力により形成されるダブルプレート（Ｄｏｐｐｅｌｐｌａｔｉｎｅｎ）により形成し、そして、周辺端縁部で溶接する、明細書の前提部に記載のタイプの支持体構造によって本発明の課題を解決する。前記支持体構造において、周辺端縁部はドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジを形成し、そして、フロア側縦材とルーフフレームの縦材とを連結するために、支柱の各々の末端部をフロア側縦材及びルーフフレームの縦材の形状に適合する連結領域として具体化する。
【０００８】
本発明の支持体構造により、高い内部圧力により形成されるダブルプレートとして形成される支柱は、それらの形状に関して優れた多様性を有する。これにより、追加の成形工程を必要とせずに、前記支柱を特定された形状に容易に製造することができる。更に、連結領域として具体化される支柱末端部を、ルーフフレームの縦材とフロア側縦材との形状及び相対位置へそれぞれ容易に適合することができる。これにより、高剛性ノード構造によって支柱から支持体構造へ確実に連結することができるので、全体としての支持体構造の衝撃安全性に対して決定的な貢献をする。
【０００９】
支柱を形成するための、高い内部圧力下で形成されるダブルプレートの周辺端縁部によって、ドア及びウインドウシール用の使用可能なフランジもすぐに提供される。フランジをシール用の接触面として使用することができるが、便宜上これらを、シールそれ自体として適応させることもできる。
【００１０】
ダブルプレート配置のプレート２つが異なる材料から製造されている場合には、支持体構造の衝撃安全性を更に改良することができる。この方法において、例えば、支柱の外側を形成するプレートは、高強力鋼製であることができる。同様に、ダブルプレート配置のプレート２つの少なくとも１つがテイラードブランク（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｂｌａｎｋ）からなる場合には、衝撃及び軽量構造を考慮した点から有利である。衝撃の際に関連性の低い領域では肉厚を減少させることにより重量を軽くすることができるのに対して、衝撃の際に特に危険な領域では、テイラードブランクを使用することにより、肉厚と、従って、支柱の剛性とを特定の方法で強化することができる。
【００１１】
本発明の支持体構造により、長さ方向に沿って変化する断面を有する支柱を形成することが可能になり、その結果、明細書の前提部に記載のように、支柱は、衝撃の際に特に危険な下側領域において大きな断面を示し、そして、例えば、ウインドウブレスト上の上側領域において、デザイン仕様に相当し、そして、小さく選択される断面を有することができる。
【００１２】
本発明の１つの態様によると、それぞれの場合において斜めに広げられるべき支柱末端部少なくとも１つを提供することができる。斜めに広がった支柱末端部によって、大容量の、そして、従って、特に剛性のノード構造を、本発明の支持体構造において製造することができる。
【００１３】
支柱を支持体構造の縦方向に延びる異形化エレメントへ連結する有利な手段は、各々場合において、そこへ配置されているフロア側縦材又はルーフフレームの縦材へ挿入され、そして、個々の縦材の対向する側面上に、特にポイントで形成されるビードで支持されている、少なくとも１つの支柱末端部からなる。前記状況において、挿入された支柱の末端部はバルクヘッドプレートの様に機能するので、特に縦材のねじり剛性（Ｔｏｒｓｉｏｎｓｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）を増加させる。フロア側縦材、例えば、フロアシルへの支柱連結部用に特に適当である前記挿入手段によって、側面衝突の場合であっても支持体構造が乗客に最適な保護を補償するので、高い剛性のノード構造が作られる。更に、クラッシュ作用とクラッシュボックスとが同じであるような方法で、ノード構造を設計することができる。つまり、変形の確定されたタイプによって、衝突の際に影響を及ぼす力を減少させることができる。
【００１４】
本発明の更なる態様によると、各々の場合において、長さ方向に切断されるべき支柱末端部少なくとも１つが提供される。適当な切断によって、前記支柱末端部でフランジが形成され、それらのフランジにより、支柱を支持体構造の縦材へ連結に至らせ、そして、それらを連結することができる。前記タイプの連結によって、特に、コンパクトなノード構造を作ることが可能になり、前記ノード構造はルーフフレームの縦材への上側列末端部の連結部用に特に適しており、そして、十分な剛性を有する。便宜上、切断された支柱少なくとも１つは、それに割り当てられているフロア側縦材か、又はルーフフレームの縦材の外側及び少なくとも１つの別の側で接触している。これにより、厳しい側面衝突の際で一方の末端部が車両の内部へ押し出される場合に乗客への被害を引き起こすことがある、例えば、溶接シーム又は同様の接合連結部の引き裂きを導く支柱のリスクを防ぐことができる。切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられている縦材をＵ字形で取り囲む場合には、特に確実な連結を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
実施態様例を示す図面に基づいて、本発明を詳しく以下に示す。
【図１】ルーフフレーム、フロア側縦材、及びルーフフレームを縦材へ連結する支柱を有する中空異形化エレメントを含むスペースフレームにおける自動車の支持体構造を示す図である。
【図２ａ−ｃ】図１の支持体構造のＢ支柱を示す、２方向からの側面図及び図２ａの線ＩＩ〜ＩＩによる断面図である。
【図３ａ−ｂ】図２のＢ支柱と図１の支持体構造のルーフフレームの縦材とを連結するノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【図４ａ−ｂ】図１の支持体構造のフロア側縦材への図２のＢ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図及び図４の線ＩＶ〜ＩＶによる断面図である。
【図５ａ−ｂ】図１の支持体構造からのＤ支柱を示す、２方向からの側面図である。
【図６ａ−ｂ】図１のルーフフレームの縦材への図５のＤ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【図７ａ−ｂ】図１の支持体構造のフロア側縦材への図５のＤ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【００１６】
図１に表される中空異形化エレメントからなる支持体構造は、縦材及び横材１ａ，１ｂを備えるルーフフレーム１と、車両フロアの高さで両側に配置される縦材２ａ，２ｂとを有する。車両の縦方向において中央に配置されている縦材２ａはフロアシルとして具体化される。縦材２ｂは、支持体構造のフロントバンパーから後方クロージャーまで延びている。更に、支持体構造は中空異形化エレメントの形態での３つのペアの支柱、つまり、Ｂ支柱３、Ｃ支柱４、Ｄ支柱５を含み、それにより、Ｂ及びＣ支柱３，４は、ルーフフレーム１と縦材２ａとを連結し、そして、Ｄ支柱５は、ルーフフレーム１と縦材２ｂとを連結する。
【００１７】
図３〜７で、Ｂ及びＤ支柱３，５の実施例と共に示されているように、支柱３，４，５は、それぞれの場合において、高い内部圧力により形成され、そして、その周辺端縁部で溶接されているダブルプレートとして具体化され、それにより、前記周辺端縁部は、ドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジ３ｃ、５ｃを形成する。前記フランジ３ｃ、５ｃそれ自体は、好ましくは、シールに適応される。詳細は示さないが、このことは、Ｃ支柱４の周辺端縁部にも適用される。
【００１８】
図２に詳細に示されているのは、支持体構造のＢ支柱３である。内部高圧力形成によって、ダブルプレート配置の２つのプレートが、共通の周辺端縁部を有する内部シェル３ａ及び外部シェル３ｂへ形成される。支柱３の２つのシェル３ａ，３ｂは、好ましくは、異なる材料からなる。この場合において、例えば、衝突の際に特に荷重を受けるＢ支柱３の外側シェル３ｂは、高強度鋼製であることができる。同様に、シェル３ａ，３ｂの１つは、又は、その両方は、それぞれの場合において、テイラードブランクからなる。このことにより、特に、衝突−感受性領域における構造を強化することができ、その一方で、肉厚を低くすることにより、衝突関連性が低い領域の重量を省くことができる。
【００１９】
特に、図２ｂに示されているように、Ｂ支柱３は、支柱３の長さ方向にわたって変化する断面を有する。Ｂ支柱３は、その上側末端で長さ方向に斜めに広げられて切断され、上側連結領域３１を形成する。図３ａ及び３ｂに詳細に示されるように、Ｂ支柱３は、切断の結果として、その上側連結領域３１において、平行で上向きに突出しているフランジ３１ａ２つを示しており、そして、前記フランジ３１ａは、支柱とルーフフレーム１とを連結するために、ルーフフレーム１の縦材１ａ（断面形態で示されている）をＵ字形に取り囲み、溶接シーム３１ｂによってこれへ連結されている。結果として、Ｂ支柱とルーフフレーム１との間に、非常に小型で、そして、適度に剛性の連結ノードが形成される。
【００２０】
特に、図２ａから明らかなように、Ｂ支柱３は、その下側末端部で斜めに広げられ、１次元での更なる連結領域３２を形成している。支持体構造の縦材２ａへのＢ支柱３の連結部を図４ａ〜ｃに示す。これによると、Ｂ支柱３は、その下側連結領域３２で、縦材２ａへ、その上側に形成されたアパーチャ２１ａを通じて挿入されている。縦材２ａにおいてＢ支柱３の安全保持を補償するために、縦材２ａは、その両側の表面上に２つのビード２２ａを有しており、それらは、一方が他方の上に配置され、縦材２ａの長さ方向に延びている。一対となって互いに対向して位置しているビード２２ａの内部上のカップは、この状況において、挿入されたＢ支柱３のシェル３ａ，３ｂでの両側において、これらのカップが遊びを有さずに接触する方法で、相互に離れて配置される。これらの接触ポイントでは、溶接シーム３２ａによって、Ｂ支柱３がフロアシル２ａへ安全に連結される。この場合において、溶接シーム３２ａを、レーザービームを用いる縦材２ａのスルー溶接（Ｄｕｒｃｈｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）によって製造することが好ましい。
【００２１】
縦材２ａへのＢ支柱３の前記タイプの連結により、縦材２ａ内にＢ支柱が挿入された末端部がバルクヘッドプレートとして機能し、前記連結によって、高度に剛性のノード構造が形成され、それにより、支持体構造は、側面衝突の場合に、乗員に高い安全性を提供する。
【００２２】
図５は、支持体構造のＤ支柱５を示す。これは、同様に、支柱３の長さ方向にわたって変化する断面を有し、そして、前記Ｂ支柱３と同じように、連結領域５１を形成するために、その上側末端部で長さ方向に斜めに広げられ切断されている。図６に詳しく示されるように、Ｄ支柱５は、その上側連結領域５１において、外側シェル５ｂ上に上向きに突出しているフランジ５１ａを有し、そして、内側シェル５ａ上にフランジ５１ｂを有しており、前記フランジ５１ｂは９０度に曲げられ、車両の内側方向を指している。断面形態で示されるように、フランジ５１ａ，５１ｂの両方はルーフフレーム１の縦材１ａをＬ字形で取り囲み、そして、溶接シーム５１ｃによってそこへ連結している。
【００２３】
図５及び図７に示すように、Ｄ支柱５の下側末端部は斜めに広げられており、そして、部分的に長さ方向に切断され、下側連結領域５２の形成している。具体的には、Ｄ支柱５の内側シェル５ａは外側シェル５ｂに対して短く切断されているので、Ｄ支柱５は下側連結領域５２とともにフロアシル２ａをＬ字形に囲んでいる。剛性連結ノードを形成するために、Ｄ支柱５を、溶接シーム５２ａによってしっかりと縦材２ａへ連結させる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、縦材及び横材を備えているルーフフレームと、車両フロアのレベルで両側に配置されている中空異形化エレメント（Ｈｏｈｌｐｒｏｆｉｌｅｎ）製の縦材と、そして、フロア側縦材をルーフフレームの縦材に連結する、中空異形化エレメントの形態の支柱とを有する、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造に関する。
【０００２】
スペースフレームスタイルでの自動車用の支持体構造は、中空異形化エレメントとして具体化される複数の部材及び支柱を有する。支柱の場合には、様々な形状が望まれる中空形材エレメントのために、様々な技術を利用することができる。圧延された形材エレメントとしての支柱の態様は、比較的経済的に製造できる利点を有しており、そのために、テイラードストリップと称されるものを使用することにより、使用者の仕様における厚さ及び品質に関して、使用される材料を適応させることができる。このことに加えて、多大な費用及び努力を必要とせずに、シール用のフランジを形材へ結合することができる。しかしながら、これらの利点は、変動可能な断面を圧延技術によって得ることができないという決定的な不利点により相殺される。この結果として、現代の自動車では、典型的な支柱（例えば、Ｂ、Ｃ、又はＤ支柱）は、低い領域での車両の衝撃特性に関して有利である大きな断面、及びデザインを考慮する際に望ましいウインドウブレスト上の細長い断面で代表することができない。
【０００３】
ＤＡＶＥＸ異形化エレメントと称されるもの（これは、中空異形化エレメントとして、向かい合ったベルト２つと、それらのベルトを連結するウェブ２つとからなる）を使用することにより、支柱の経済的な製造の利点が提供される。更に、製造の制約のために、いくつかのフランジを最初から備えており、シールを提供する。しかしながら、これらの異形化エレメントにより、長さ方向にわたって一定である断面の不利点も生じる。軽量構造の点から考えて受け入れがたい重量となるため、ＤＡＶＥＸ異形化エレメントを最小の材料厚さでしか製造することができない。
【０００４】
更なる公知の製造配置によると、管状の初期異形化されたエレメントを高い内部圧力で形成し、支柱を製造することができる。この場合において、支柱に沿って変化する断面を形成することは限られた範囲で可能であるが、例えば、ウインドウブレスト上の区域の、小さい断面を有する領域での材料の消費が極めて高い。この余分な材料を、次に、内側に向けられたビーディングによって隠さなくてはならないが、それによって、支柱全体の重量が過剰に高くなる。自動車の縦方向（ノード領域）へ連続している部材に対する、支柱の連結領域における支柱のより著しい変化は、高い内部圧力成形による中空異形化エレメントで製造することができない。その他の不利点は、追加の加工工程用に、シール用のフランジを中空異形化エレメント上に提供しなければならないことである。最後に、軽量構造の点から、高い内部圧力で形成される中空異形化エレメント上に、複雑な形状の連結領域を製造することは困難である。
【０００５】
その他の不利点は、シール用のフランジを追加加工工程によって中空異形化エレメント上に提供しなければならないことである。最後に、高い内部圧力で形成される中空異形化エレメント上に、複雑な形状の連結領域を製造することは困難である。
【０００６】
従って、本発明は、労力を費やすことなく、特に支柱の領域において使用者の形状仕様に適応することができ、そして、高度の剛性及び衝突安全性により特徴づけられる、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造を製造する目的に基づいている。
【０００７】
本発明によると、支持体構造の向かい合っている支柱、特にＢ、Ｃ、又はＤ支柱少なくとも２つ、を、高い内部圧力により形成されるダブルプレート（Ｄｏｐｐｅｌｐｌａｔｉｎｅｎ）により形成し、そして、周辺端縁部で溶接する、明細書の前提部に記載のタイプの支持体構造によって本発明の課題を解決する。前記支持体構造において、周辺端縁部はドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジを形成し、そして、フロア側縦材とルーフフレームの縦材とを連結するために、支柱の各々の末端部をフロア側縦材及びルーフフレームの縦材の形状に適合する連結領域として具体化する。
【０００８】
本発明の支持体構造により、高い内部圧力により形成されるダブルプレートとして形成される支柱は、それらの形状に関して優れた多様性を有する。これにより、追加の成形工程を必要とせずに、前記支柱を特定された形状に容易に製造することができる。更に、連結領域として具体化される支柱末端部を、ルーフフレームの縦材とフロア側縦材との形状及び相対位置へそれぞれ容易に適合することができる。これにより、高剛性ノード構造によって支柱から支持体構造へ確実に連結することができるので、全体としての支持体構造の衝撃安全性に対して決定的な貢献をする。
【０００９】
支柱を形成するための、高い内部圧力下で形成されるダブルプレートの周辺端縁部によって、ドア及びウインドウシール用の使用可能なフランジもすぐに提供される。フランジをシール用の接触面として使用することができるが、便宜上これらを、シールそれ自体として適応させることもできる。
【００１０】
ダブルプレート配置のプレート２つが異なる材料から製造されている場合には、支持体構造の衝撃安全性を更に改良することができる。この方法において、例えば、支柱の外側を形成するプレートは、高強力鋼製であることができる。同様に、ダブルプレート配置のプレート２つの少なくとも１つがテイラードブランク（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｂｌａｎｋ）からなる場合には、衝撃及び軽量構造を考慮した点から有利である。衝撃の際に関連性の低い領域では肉厚を減少させることにより重量を軽くすることができるのに対して、衝撃の際に特に危険な領域では、テイラードブランクを使用することにより、肉厚と、従って、支柱の剛性とを特定の方法で強化することができる。
【００１１】
本発明の支持体構造により、長さ方向に沿って変化する断面を有する支柱を形成することが可能になり、その結果、明細書の前提部に記載のように、支柱は、衝撃の際に特に危険な下側領域において大きな断面を示し、そして、例えば、ウインドウブレスト上の上側領域において、デザイン仕様に相当し、そして、小さく選択される断面を有することができる。
【００１２】
本発明の１つの態様によると、それぞれの場合において斜めに広げられるべき支柱末端部少なくとも１つを提供することができる。斜めに広がった支柱末端部によって、大容量の、そして、従って、特に剛性のノード構造を、本発明の支持体構造において製造することができる。
【００１３】
支柱を支持体構造の縦方向に延びる異形化エレメントへ連結する有利な手段は、各々場合において、そこへ配置されているフロア側縦材又はルーフフレームの縦材へ挿入され、そして、個々の縦材の対向する側面上に、特にポイントで形成されるビードで支持されている、少なくとも１つの支柱末端部からなる。前記状況において、挿入された支柱の末端部はバルクヘッドプレートの様に機能するので、特に縦材のねじり剛性（Ｔｏｒｓｉｏｎｓｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）を増加させる。フロア側縦材、例えば、フロアシルへの支柱連結部用に特に適当である前記挿入手段によって、側面衝突の場合であっても支持体構造が乗客に最適な保護を補償するので、高い剛性のノード構造が作られる。更に、クラッシュ作用とクラッシュボックスとが同じであるような方法で、ノード構造を設計することができる。つまり、変形の確定されたタイプによって、衝突の際に影響を及ぼす力を減少させることができる。
【００１４】
本発明の更なる態様によると、各々の場合において、長さ方向に切断されるべき支柱末端部少なくとも１つが提供される。適当な切断によって、前記支柱末端部でフランジが形成され、それらのフランジにより、支柱を支持体構造の縦材へ連結に至らせ、そして、それらを連結することができる。前記タイプの連結によって、特に、コンパクトなノード構造を作ることが可能になり、前記ノード構造はルーフフレームの縦材への上側列末端部の連結部用に特に適しており、そして、十分な剛性を有する。便宜上、切断された支柱少なくとも１つは、それに割り当てられているフロア側縦材か、又はルーフフレームの縦材の外側及び少なくとも１つの別の側で接触している。これにより、厳しい側面衝突の際で一方の末端部が車両の内部へ押し出される場合に乗客への被害を引き起こすことがある、例えば、溶接シーム又は同様の接合連結部の引き裂きを導く支柱のリスクを防ぐことができる。切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられている縦材をＵ字形で取り囲む場合には、特に確実な連結を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
実施態様例を示す図面に基づいて、本発明を詳しく以下に示す。
【図１】ルーフフレーム、フロア側縦材、及びルーフフレームを縦材へ連結する支柱を有する中空異形化エレメントを含むスペースフレームにおける自動車の支持体構造を示す図である。
【図２ａ−ｃ】図１の支持体構造のＢ支柱を示す、２方向からの側面図及び図２ａの線ＩＩ〜ＩＩによる断面図である。
【図３ａ−ｂ】図２のＢ支柱と図１の支持体構造のルーフフレームの縦材とを連結するノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【図４ａ−ｂ】図１の支持体構造のフロア側縦材への図２のＢ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図及び図４の線ＩＶ〜ＩＶによる断面図である。
【図５ａ−ｂ】図１の支持体構造からのＤ支柱を示す、２方向からの側面図である。
【図６ａ−ｂ】図１のルーフフレームの縦材への図５のＤ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【図７ａ−ｂ】図１の支持体構造のフロア側縦材への図５のＤ支柱連結用のノード構造を示す、２方向からの側面図である。
【００１６】
図１に表される中空異形化エレメントからなる支持体構造は、縦材及び横材１ａ，１ｂを備えるルーフフレーム１と、車両フロアの高さで両側に配置される縦材２ａ，２ｂとを有する。車両の縦方向において中央に配置されている縦材２ａはフロアシルとして具体化される。縦材２ｂは、支持体構造のフロントバンパーから後方クロージャーまで延びている。更に、支持体構造は中空異形化エレメントの形態での３つのペアの支柱、つまり、Ｂ支柱３、Ｃ支柱４、Ｄ支柱５を含み、それにより、Ｂ及びＣ支柱３，４は、ルーフフレーム１と縦材２ａとを連結し、そして、Ｄ支柱５は、ルーフフレーム１と縦材２ｂとを連結する。
【００１７】
図３〜７で、Ｂ及びＤ支柱３，５の実施例と共に示されているように、支柱３，４，５は、それぞれの場合において、高い内部圧力により形成され、そして、その周辺端縁部で溶接されているダブルプレートとして具体化され、それにより、前記周辺端縁部は、ドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジ３ｃ、５ｃを形成する。前記フランジ３ｃ、５ｃそれ自体は、好ましくは、シールに適応される。詳細は示さないが、このことは、Ｃ支柱４の周辺端縁部にも適用される。
【００１８】
図２に詳細に示されているのは、支持体構造のＢ支柱３である。内部高圧力形成によって、ダブルプレート配置の２つのプレートが、共通の周辺端縁部を有する内部シェル３ａ及び外部シェル３ｂへ形成される。支柱３の２つのシェル３ａ，３ｂは、好ましくは、異なる材料からなる。この場合において、例えば、衝突の際に特に荷重を受けるＢ支柱３の外側シェル３ｂは、高強度鋼製であることができる。同様に、シェル３ａ，３ｂの１つは、又は、その両方は、それぞれの場合において、テイラードブランクからなる。このことにより、特に、衝突−感受性領域における構造を強化することができ、その一方で、肉厚を低くすることにより、衝突関連性が低い領域の重量を省くことができる。
【００１９】
特に、図２ｂに示されているように、Ｂ支柱３は、支柱３の長さ方向にわたって変化する断面を有する。Ｂ支柱３は、その上側末端で長さ方向に斜めに広げられて切断され、上側連結領域３１を形成する。図３ａ及び３ｂに詳細に示されるように、Ｂ支柱３は、切断の結果として、その上側連結領域３１において、平行で上向きに突出しているフランジ３１ａ２つを示しており、そして、前記フランジ３１ａは、支柱とルーフフレーム１とを連結するために、ルーフフレーム１の縦材１ａ（断面形態で示されている）をＵ字形に取り囲み、溶接シーム３１ｂによってこれへ連結されている。結果として、Ｂ支柱とルーフフレーム１との間に、非常に小型で、そして、適度に剛性の連結ノードが形成される。
【００２０】
特に、図２ａから明らかなように、Ｂ支柱３は、その下側末端部で斜めに広げられ、１次元での更なる連結領域３２を形成している。支持体構造の縦材２ａへのＢ支柱３の連結部を図４ａ〜ｃに示す。これによると、Ｂ支柱３は、その下側連結領域３２で、縦材２ａへ、その上側に形成されたアパーチャ２１ａを通じて挿入されている。縦材２ａにおいてＢ支柱３の安全保持を補償するために、縦材２ａは、その両側の表面上に２つのビード２２ａを有しており、それらは、一方が他方の上に配置され、縦材２ａの長さ方向に延びている。一対となって互いに対向して位置しているビード２２ａの内部上のカップは、この状況において、挿入されたＢ支柱３のシェル３ａ，３ｂでの両側において、これらのカップが遊びを有さずに接触する方法で、相互に離れて配置される。これらの接触ポイントでは、溶接シーム３２ａによって、Ｂ支柱３がフロアシル２ａへ安全に連結される。この場合において、溶接シーム３２ａを、レーザービームを用いる縦材２ａのスルー溶接（Ｄｕｒｃｈｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）によって製造することが好ましい。
【００２１】
縦材２ａへのＢ支柱３の前記タイプの連結により、縦材２ａ内にＢ支柱が挿入された末端部がバルクヘッドプレートとして機能し、前記連結によって、高度に剛性のノード構造が形成され、それにより、支持体構造は、側面衝突の場合に、乗員に高い安全性を提供する。
【００２２】
図５は、支持体構造のＤ支柱５を示す。これは、同様に、支柱３の長さ方向にわたって変化する断面を有し、そして、前記Ｂ支柱３と同じように、連結領域５１を形成するために、その上側末端部で長さ方向に斜めに広げられ切断されている。図６に詳しく示されるように、Ｄ支柱５は、その上側連結領域５１において、外側シェル５ｂ上に上向きに突出しているフランジ５１ａを有し、そして、内側シェル５ａ上にフランジ５１ｂを有しており、前記フランジ５１ｂは９０度に曲げられ、車両の内側方向を指している。断面形態で示されるように、フランジ５１ａ，５１ｂの両方はルーフフレーム１の縦材１ａをＬ字形で取り囲み、そして、溶接シーム５１ｃによってそこへ連結している。
【００２３】
図５及び図７に示すように、Ｄ支柱５の下側末端部は斜めに広げられており、そして、部分的に長さ方向に切断され、下側連結領域５２の形成している。具体的には、Ｄ支柱５の内側シェル５ａは外側シェル５ｂに対して短く切断されているので、Ｄ支柱５は下側連結領域５２とともにフロアシル２ａをＬ字形に囲んでいる。剛性連結ノードを形成するために、Ｄ支柱５を、溶接シーム５２ａによってしっかりと縦材２ａへ連結させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦材（１ａ）及び横材（１ｂ）を備えているルーフフレーム（１）と、
車両フロアのレベルで両側に配置されている中空異形化エレメント製の縦材（２ａ，２ｂ）と、
フロア側縦材（２ａ，２ｂ）をルーフフレーム（１）の縦材（１ａ，１ｂ）に連結する、中空異形化エレメントの形態の支柱（３，４，５）と
を有する、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造であって、
支持体構造の向かい合っている支柱（３，４，５）、特にＢ、Ｃ、又はＤ支柱の少なくとも２つを、高い内部圧力により形成されて、そして、その周辺端縁部で溶接されるダブルプレートから形成し、それによって、前記周辺端縁部は、ドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジ（３ｃ，５ｃ）を形成し、そして、フロア側縦材（２ａ，２ｂ）とルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）との連結用に、フロア側縦材（２ａ，２ｂ）及びルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）の形状に適合させた連結領域（３１，５１，３２，５２）として、支柱（３，４，５）のそれぞれの末端部を具体化する、
ことを特徴とする、前記支持体構造。
【請求項２】
フランジ（３ｃ，５ｃ）がシールを提供することを特徴とする、請求項１に記載の支持体構造。
【請求項３】
ダブルプレート配置の２つのプレートが、異なる材料から製造されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の支持体構造。
【請求項４】
ダブルプレート配置の２つのプレートのうちの少なくとも１つが、テイラードブランクからな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支持体構造。
【請求項５】
支柱（３，４，５）が、それらの長さ方向にわたって変化する断面を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項６】
支柱末端部の少なくとも１つが、それぞれの場合において、斜めに広がっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項７】
支柱末端部の少なくとも１つを、それぞれの場合において、それに割り当てられているフロア側縦材（２ａ）又はルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）へ挿入し、そして、その場所で、それぞれの縦材（２ａ，２ｂ）の対向している側面上で、特に、その部分に形成されるビードで、支持することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項８】
支柱末端部の少なくとも１つが、それぞれの場合において、長さ方向に切断されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項９】
切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられているフロア側縦材（２ａ，２ｂ）又はルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）の外側及び少なくとも１つの別の側で接触していることを特徴とする、請求項８に記載の支持体構造。
【請求項１０】
切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられている縦材（２ａ，２ｂ，１ａ）をＵ字形で取り囲むことを特徴とする、請求項９に記載の支持体構造。
【請求項１】
縦材（１ａ）及び横材（１ｂ）を備えているルーフフレーム（１）と、
車両フロアのレベルで両側に配置されている中空異形化エレメント製の縦材（２ａ，２ｂ）と、
フロア側縦材（２ａ，２ｂ）をルーフフレーム（１）の縦材（１ａ，１ｂ）に連結する、中空異形化エレメントの形態の支柱（３，４，５）と
を有する、スペースフレームスタイルの自動車の支持体構造であって、
支持体構造の向かい合っている支柱（３，４，５）、特にＢ、Ｃ、又はＤ支柱の少なくとも２つを、高い内部圧力により形成されて、そして、その周辺端縁部で溶接されるダブルプレートから形成し、それによって、前記周辺端縁部は、ドアシール及び／又はウインドウシール用のフランジ（３ｃ，５ｃ）を形成し、そして、フロア側縦材（２ａ，２ｂ）とルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）との連結用に、フロア側縦材（２ａ，２ｂ）及びルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）の形状に適合させた連結領域（３１，５１，３２，５２）として、支柱（３，４，５）のそれぞれの末端部を具体化する、
ことを特徴とする、前記支持体構造。
【請求項２】
フランジ（３ｃ，５ｃ）がシールを提供することを特徴とする、請求項１に記載の支持体構造。
【請求項３】
ダブルプレート配置の２つのプレートが、異なる材料から製造されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の支持体構造。
【請求項４】
ダブルプレート配置の２つのプレートのうちの少なくとも１つが、テイラードブランクからな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支持体構造。
【請求項５】
支柱（３，４，５）が、それらの長さ方向にわたって変化する断面を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項６】
支柱末端部の少なくとも１つが、それぞれの場合において、斜めに広がっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項７】
支柱末端部の少なくとも１つを、それぞれの場合において、それに割り当てられているフロア側縦材（２ａ）又はルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）へ挿入し、そして、その場所で、それぞれの縦材（２ａ，２ｂ）の対向している側面上で、特に、その部分に形成されるビードで、支持することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項８】
支柱末端部の少なくとも１つが、それぞれの場合において、長さ方向に切断されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の支持体構造。
【請求項９】
切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられているフロア側縦材（２ａ，２ｂ）又はルーフフレーム（１）の縦材（１ａ）の外側及び少なくとも１つの別の側で接触していることを特徴とする、請求項８に記載の支持体構造。
【請求項１０】
切断された支柱末端部の少なくとも１つが、それに割り当てられている縦材（２ａ，２ｂ，１ａ）をＵ字形で取り囲むことを特徴とする、請求項９に記載の支持体構造。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【公表番号】特表２００７−５３３５２２（Ｐ２００７−５３３５２２Ａ）
【公表日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２４２６５（Ｐ２００６−５２４２６５）
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００８８９４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２１３６１
【国際公開日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５００１６９７８２）ティッセンクルップ スチール アクチェンゲゼルシャフト (45)
【氏名又は名称原語表記】ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００８８９４
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２１３６１
【国際公開日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（５００１６９７８２）ティッセンクルップ スチール アクチェンゲゼルシャフト (45)
【氏名又は名称原語表記】ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
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