(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのシール面が独立して設けられた閉断面中空部を有する押出材製の車体骨格部材において、
前記閉断面中空部で、前記２つのシール面間に設けられた対向している両面部の中立軸上の対称位置に、三次元ねじれ方向での内部応力を吸収するねじれ応力吸収部を形成することを特徴とする押出材製の車体骨格部材。
【請求項２】
前記ねじれ応力吸収部は、少なくとも前記両面部の一部を部分的に薄肉にしたスリットにより形成することを特徴とする請求項１記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項３】
ねじれ応力吸収部が、閉断面中空部における少なくとも一面部の一部を部分的に面外方向へ突出させた溝部である請求項１又は２に記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項４】
溝部が閉断面中空部の内側へ向けて形成されている請求項３記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項５】
溝部内をミグ溶接で埋めた請求項３又は請求項４記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項６】
溝部内をくさび部材で埋めた請求項３又は請求項４記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項７】
溝部以外の部分を溝部よりも厚肉に形成した請求項３〜６のいずれか１項に記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項８】
スリットが閉断面中空部の内面側に形成されている請求項２記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項９】
スリットが閉断面中空部の内面角部に形成されている請求項８記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項１０】
シール面が閉断面中空部から突出させたフランジの片面に形成されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の押出材製の車体骨格部材。
【請求項１１】
閉断面中空部内に各フランジを連結する補強リブが形成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の押出材製の車体骨格部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は押出材製の車体骨格部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ合金等の軽合金による押出材で、自動車の車体の骨格部材を形成することは、例えば、特開平９−１１８２５３号で知られている。この種の車体は、一般にスペースフレームと呼ばれる構造で、各種ピラー、ルーフレール、サイドメンバ等の骨格部材が全て押出材で形成されている。この押出材は、閉断面中空部を主体としており、この閉断面中空部から、各種部品を取付けるためのフランジを突出させた断面形状を呈している。また、このような押出材には、他の部品との面精度が特に要求されるシール面が設定されている。すなわち、このシール面は、ガラスやドアに対応する面であり、このシール面の精度が悪いと、車体の気密性及び水密性が保たれなくなり、走行時に風切音が発生したり、或いは、水もれが発生するおそれがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、押出材で車体の骨格部材を形成する場合は、車体のデザインがどうしても直線的になり、プレス成形による車体のような曲線的デザインを得ることができない。なぜならば、車体の骨格部材には、前述のように、気密性及び水密性を保つためのシール面が設定されているため、押出材の曲げ加工としては、一定方向に曲げるだけの二次元的曲げ加工しか行うことができず、ねじれを伴うような三次元的曲げ加工を行うことができないからである。つまり、押出材に対してねじれを伴うような三次元的曲げ加工を行おうとすると、曲げ加工時に内部応力が在留し、加工後に、その内部応力に起因したスプリングバックが発生するため、シール面の精度確保が非常に困難となる。
【０００４】
この発明はこのような従来の技術に着目してなされたものであり、曲線的な車体デザインが得られる押出材製の車体骨格部材を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、請求項１記載の発明では、２つのシール面が独立して設けられた閉断面中空部を有する押出材製の車体骨格部材において、前記閉断面中空部で、前記２つのシール面間に設けられた対向している両面部の中立軸上の対称位置に、三次元ねじれ方向での内部応力を吸収するねじれ応力吸収部を形成している。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、前記ねじれ応力吸収部は、少なくとも前記両面部の一部を部分的に薄肉にしたスリットにより形成している。
【０００８】
請求項３記載の発明は、ねじれ応力吸収部が、閉断面中空部における少なくとも一面部の一部を部分的に面外方向へ突出させた溝部である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、溝部が閉断面中空部の内側へ向けて形成されている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、溝部内をミグ溶接で埋めたものである。
【００１１】
請求項６記載の発明は、溝部内をくさび部材で埋めたものである。
【００１２】
請求項７記載の発明は、溝部以外の部分を溝部よりも厚肉に形成したものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、スリットが閉断面中空部の内面側に形成されている。
【００１５】
請求項９記載の発明は、スリットが閉断面中空部の内面角部に形成されている。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、シール面が閉断面中空部から突出させたフランジの片面に形成されている。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、閉断面中空部内に各フランジを連結する補強リブが形成されている。
【００１８】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、２つのシール面の間に、三次元ねじれ方向での内部応力を吸収するねじれ応力吸収部が設けられているため、押出材にねじれを伴う三次元的な曲げ加工が施されても、各シール面を精度良く確保することができる。すなわち、押出材を三次元的に曲げ加工する際に、押出材のねじれ応力吸収部が塑性変形することにより内部応力が吸収されるため、加工後においてスプリングバック等のもどり変形が無くなり、各シール面を精度良く確保することができる。従って、押出材に対して、ねじれを伴う三次元的曲げ加工を施すことができ、車体を曲線的なデザインで仕上げることができる。
また、この請求項１記載の発明によれば、ねじれ応力吸収部を互いに向かい合う両面部に形成しているため、片面部だけに形成する場合に比べて、２つのシール面を変形させる自由度が高まる。
また、この請求項１記載の発明によれば、ねじれ応力吸収部が断面の中立軸上の対称位置に形成されているため、各シール面がねじれ応力吸収部を挟んだ状態で、あたかも独立した２つの部材に設けられたようになり、２つのシール面を変形させる自由度が高まる。
【００１９】
また、請求項２記載の発明によれば、ねじれ応力吸収部が、少なくとも前記両面部の一部を部分的に薄肉にしたスリットであるため、ねじれ応力吸収部の形成が容易である。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、ねじれ応力吸収部が、閉断面中空部における少なくとも一面部の一部を部分的に面外方向へ突出させた溝部であるため、ねじれ応力吸収部の形成が容易である。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、溝部が閉断面中空部の内側へ向けて形成されているため、溝部が他の部材と干渉しづらく、骨格部材のレイアウト自由度が向上する。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、溝部内をミグ溶接で埋めるため、三次元的変形後における骨格部材の形状凍結を行うことができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、溝部内をくさび部材で埋めた、三次元的変形後における骨格部材の形状凍結を行うことができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、溝部以外の部分を溝部よりも厚肉に形成したため、溝部での変形容易性を確保したたま、閉断面中空部の全体剛性を高めることができる。
【００２７】
請求項８記載の発明によれば、スリットが閉断面中空部の内面側に形成されているため、スリットが外から見えず、外観品質の面で有利である。
【００２８】
請求項９記載の発明によれば、スリットが閉断面中空部の内面角部に形成されているため、閉断面中空部の変形度合いが大きい。
【００２９】
請求項１０記載の発明によれば、シール面が閉断面中空部から突出させたフランジの片面に形成されているため、シール面の角度変更が容易である。
【００３０】
請求項１１記載の発明によれば、閉断面中空部内に各フランジを連結する補強リブが形成されているため、断面中空部の全体的剛性を高めると共に、閉断面中空部から突出している各フランジの剛性を高めることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１〜図１０は、この発明の第１実施形態を示す図である。図１は、この実施形態に係る車体の全体図を示す図で、本実施形態の車体は、アルミ合金による押出材を骨格部材にした小型車体で、全体的に丸みをおびた曲線的なデザインになっている。この車体は、骨格部材として押出材を使用しており、この押出材を連結部材によりつなぐことにより全体が構成されている。また、該車体は、全体が丸い曲線的なデザインになっているため、骨格部材を構成する押出材を曲線的に加工する必要がある。
【００３３】
特に、前後のピラーには、車体前後方向の曲げと、車幅方向の曲げの組み合わされた三次元的な曲率を付す必要があり、しかも、車体にはドア等の開閉体が取付けられるため、このような開閉体と車体との間にはシール面を確保する必要がある。更に、ドアがサッシュレスタイプの場合は、ドアガラスとのシール面を車体に確保する必要もある。
【００３４】
このような押出材による骨格部材の構造を、図２に示すフロントピラー１を例にして、以下説明する。
【００３５】
このフロントピラー１は、第２図に示すような前後・左右に傾斜した形状をしており、図２の断面線Ａ〜Ｅを示す図３のように、フロントガラス２及びドア３の位置が漸次変化するため、この変化に対応すべく、曲げとねじれが合成された三次元的曲線を呈している。
【００３６】
このため、フロントピラー１の断面は、図４のＡ′〜Ｅ′に示すように、平面視において、後から前に向かって僅かに車幅方向外側に湾曲しながらねじれている。また、図５に示すように、側面視において、前側であるＡ′（図示せず）が後側であるＥ′より下側に大きく湾曲しながらねじれている。そして、図６に示す正面図では、フロントピラー１の前側であるＡ′が、後側であるＥ′に比べ、下側に大きく曲がり且つ車幅方向外側にも僅か湾曲しながらねじれている。
【００３７】
更に当該フロントピラー１にあっては、上述したねじれに加えてフロントガラスとドアとでそれぞれ別個にシールを確保する必要があり、図７に示すような断面形状をしている。このフロントピラー１を実際に車体に組み込んだ場合の断面形状を示しているのが、図８である。
【００３８】
これらの図に示すようにフロントピラー１は、基本的に断面六角形の閉断面中空部４を主体としており、この閉断面中空部４の上下角部に２つのフランジ５、６を長手方向に沿って形成した形状をしている。
【００３９】
前側のフランジ５はＬ形に曲折しており、その先端側の前面にシール面５ａが形成されている。このシール面５ａは、フロントガラス２に対するものであり、このシール面５ａの精度をフロントガラス２に対して正確に保つことにより、フロントガラス２の気密性及び水密性を確保することができる。フロントピラー１の形状によっては、フランジ５、６を設けずに、閉断面中空部４に直接シール面５ａ、６ａが形成される場合もある。
【００４０】
後側のフランジ６は直線形状であり、このフランジ６の片面にもシール面６ａが形成されている。このフランジ６にはウエザストリップ７が取付けられている。ウエザストリップ７は、ドア３のサッシ部に対して内側から当接し、ドア３の気密性及び水密性を保つものである。尚、このドア３のサッシ部にはドアガラス８が保持されている。この後側のシール面６ａの精度も、ドア３に対して正確に保つことで、ドア３の気密性及び水密性を確保することができる。
【００４１】
尚、フロントピラー１における閉断面中空部４の前側の外側面、及びフランジ５には、２種類のブラケット９ａ、９ｂが溶着されており、該ブラケット９ａ、９ｂには、フロントガラス２の端部を固定するモール１０と、ドア３の端部に当接するウエザストリップ１１が取付けられている。
【００４２】
そして、このフロントピラー１の閉断面中空部４で対向している両面部には、それぞれ断面Ｖ形をした「ねじれ応力吸収部」としての溝部１２が形成されている。
【００４３】
フロントピラー１は、以上のような断面形状を有しているため、その結果として、断面中心Ｓは閉断面中空部４の略中央部に位置している（図７参照）。そして、この断面中心Ｓを通る中立軸Ｌと前記溝部１２とは一致している。
【００４４】
次に、このフロントピラー１を曲げ加工した場合における応力発生メカニズムを、図９及び図１０の模式図に基づいて説明する。
【００４５】
図９に示すような中実角材１３を一定方向に折り曲げた場合、折り曲げた「背」において引っ張り力が発生し、「腹」において圧縮力が発生する。中立軸Ｌでは、どちらの力も生じない。そして、この角材１３における最大曲げ応力は図９のようになる。また、図９のような円柱１４を一定方向に捩じる場合、その円柱１４における最大剪断応力は、図９のようになる。
【００４６】
このような一般的形状における最大応力の発生の仕方をふまえて、図１０に示すような閉断面構造１５を曲げた場合の応力を検討すると、この種の閉断面構造１５は、前記の角材１３と同様に、「背」において引っ張り力が発生し、「腹」において圧縮力が発生し、中立軸Ｌではどちらの力も生じない。
【００４７】
次に、このような閉断面構造１５の中立軸Ｌに本実施形態のような溝部１２を形成すると、溝部１２に応力集中し、この溝部１２において早期に塑性変形が生じ、そこでの歪みが促される。図１０中の線Ｌ′は、溝部１２を形成したことにより生じた２つの仮想中立軸である。このように、対向する２つの溝部１２を形成することは、閉断面構造１５をそれぞれ半分の大きさをもつ部材１６に分割することと同様になり、その時に発生する最大応力を小さくすることが可能になる。
【００４８】
そのため、この実施形態では、前記図７及び図８に示すような溝部１２を、フロントピラー１に形成している。このような溝部１２を形成したことにより、この溝部１２を塑性変形させて、内部応力を吸収することができる。従って、フロントピラー１にねじれを伴う三次元的な曲げ加工が施されても、各シール面５ａ、６ａを精度良く確保することができる。すなわち、フロントピラー１を三次元的に曲げ加工を施した後において、該フロントピラー１にスプリングバック等のもどり変形が無くなり、各シール面５ａ、６ａを精度良く確保することができる。これにより、フロントピラー１のねじれ吸収性と、シール性と、デザイン性の３つの自由度を両立させることができる。
【００４９】
尚、この実施形態で、溝部１２として、閉断面中空部４の内側に突出させる例を示しが、場合によっては、外側に突出させても良い。
【００５０】
図１１は、この発明の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態では、溝部１２と、ドア側のフランジ６との間に、別な一対の溝部１７を追加形成したものである。このようにすることにより、ドア側のシール面６ａの変形自由度が増し、該シール面６ａの精度を更に高めることができる。
【００５１】
図１２は、この発明の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態では、フロントピラー１の閉断面中空部１８内に、前後のフランジ１９、２０を連結する補強リブ２１を設けたものである。このようにすることにより、閉断面中空部２２の全体的剛性を高めることができると共に、個々のフランジ１９、２０の剛性を高めることができ、各フランジ１９、２０に設定されたシール面１９ａ、２０ａの安定性が向上する。
【００５２】
図１３は、この発明の第４実施形態を示す図である。この第４実施形態では、フロントピラー２３における閉断面中空部２４の、溝部１２以外の部分を厚肉形成したものである。このようにすることにより、溝部１２での変形容易性を確保したたま、閉断面中空部２４の全体剛性を高めることができる。
【００５３】
図１４は、この発明の第５実施形態を示す図である。この第５実施形態では、図１２で示したフロントピラー１８の溝部１２内をミグ溶接２５により埋めたものである。このようにすることにより、変形後におけるフロントピラー１８の形状凍結を行うことができる。
【００５４】
図１５は、この発明の第６実施形態を示す図である。この第６実施形態では、図１４で示したフロントピラー１８の開く方の溝部１２内に、溶接で同じ材料製のくさび部材２６を埋めたものである。ミグ溶接２５で全て埋めるよりも、溝部１２を埋める作業が容易である。
【００５５】
図１６は、この発明の第７実施形態を示す図である。この第７実施形態では、フロントピラー２７における閉断面中空部２８の内面に、部分的に薄肉にした「ねじれ応力吸収部」としてのスリット２９を形成した。このスリット２９は、前側のフランジ１９に対応する角部と、車室内側の２つの角部と、車外側の前方角部の計４カ所に形成した。この第７実施形態によれば、スリット２９を形成したことが外観的に分からないため、フロントピラー２７の外観品質の面で優れている。また、スリット２９が閉断面中空部２８内における角部に形成されているため、閉断面中空部４の変形度合が大きい。
【００５６】
尚、外観品質を特に気にしなければ、スリット２９は閉断面中空部２８の外面に形成しても良く、内面及び外面の両方に形成しても良い。
【００５７】
尚、以上の各実施形態では、１つのフロントピラーに、対向する２つ以上のねじれ応力吸収部を設ける例を示したが、ねじれ応力吸収部が１つでも良い。また、フロントピラーの閉断面中空部における中立軸上の対称位置に設ければ効果的であるが、必ずしもそのようにする必要はない。
【００５８】
【発明の効果】
この発明によれば、２つのシール面の間に、三次元ねじれ方向での内部応力を吸収するねじれ応力吸収部が設けられているため、押出材にねじれを伴う三次元的な曲げ加工が施されても、各シール面を精度良く確保することができる。すなわち、押出材を三次元的に曲げ加工する際に、押出材のねじれ応力吸収部が塑性変形することにより内部応力が吸収されるため、加工後においてスプリングバック等のもどり変形が無くなり、各シール面を精度良く確保することができる。従って、押出材に対して、ねじれを伴う三次元的曲げ加工を施すことがき、車体を曲線的なデザインで仕上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る車体を示す全体図。
【図２】フロントピラー部分を示す拡大斜視図。
【図３】フロントピラー部分の連続断面図。
【図４】フロントピラー部分を示す平面図。
【図５】フロントピラー部分を示す側面図。
【図６】フロントピラー部分を示す正面図。
【図７】フロントピラーの拡大断面図。
【図８】図１中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う断面図。
【図９】一般的形状部材の応力発生を示す図。
【図１０】閉断面中空部の応力発生を示す図。
【図１１】この発明の第２実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【図１２】この発明の第３実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【図１３】この発明の第４実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【図１４】この発明の第５実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【図１５】この発明の第６実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【図１６】この発明の第７実施形態に係るフロントピラーの断面図。
【符号の説明】
１  フロントピラー（骨格部材）
４  閉断面中空部
５、６  フランジ
５ａ、６ａ  シール面
１２  溝部（ねじれ応力吸収部）
【図１】
0003656402.tif 000002
【図２】
0003656402.tif 000003
【図３】
0003656402.tif 000004
【図４】
0003656402.tif 000005
【図５】
0003656402.tif 000006
【図６】
0003656402.tif 000007
【図７】
0003656402.tif 000008
【図８】
0003656402.tif 000009
【図９】
0003656402.tif 000010
【図１０】
0003656402.tif 000011
【図１１】
0003656402.tif 000012
【図１２】
0003656402.tif 000013
【図１３】
0003656402.tif 000014
【図１４】
0003656402.tif 000015
【図１５】
0003656402.tif 000016
【図１６】
0003656402.tif 000017