(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の中柱補強体（１）であって、該中柱補強体（１）を自動車の屋根領域（１４）に結合する上方領域（１ａ）と、中柱補強体（１）を自動車の床支持体（１５）に結合する下方領域（１ｂ）とを有し、金属で作られた少なくとも１つの中空異型材を有し、該中空異型材は中柱補強体（１）の上方および下方領域（１ａ、１ｂ）を形成し、中空異型材の上方領域（１ａ）は少なくとも一部が台形の横断面（５）を有し、中空異型材の下方領域（１ｂ）は少なくとも一部が中空のＵ型の横断面（６）を有し、下方領域（１ｂ）の方が上方領域（１ａ）より幅広の横断面を有している中柱補強体（１）において、実質的に台形の形状（５）から中空のＵ型の形状（６）への横断面の変化は、少なくとも自動車の客室（１６）に面する中空異型材の側面が、中空異型材の長手方向に変化する横断面形状を有することを特徴とする中柱補強体。
【請求項２】
前記台形横断面（５）を有する中空異型材の領域において、台形横断面（５）の平行な側面のうちの短い方の側面が、客室（１６）から遠い側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の中柱補強体。
【請求項３】
前記中空のＵ型横断面（６）を有する中空異型材の領域において、Ｕ型横断面の側面は、客室（１６）に向かって開口するように配置されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の中柱補強体。
【請求項４】
前記中空異型材は、少なくとも一部が台形の横断面（５）を有する閉型異型材から作られ、かつ閉型異型材の領域（１ｂ）の少なくとも１つの凹みにより、少なくとも一部が二重壁になったＵ型異型材として形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の中柱補強体。
【請求項５】
前記閉型異型材は、管状でかつ異型材から作られることを特徴とする請求項４記載の中柱補強体。
【請求項６】
前記中空異型材は、少なくとも一部が開放したＵ型異型材（２）および閉塞板（３）により形成され、該閉塞板（３）は、一領域（１ａまたは１ｂ）において少なくとも一部が平らな横断面形状を有しかつ他領域（１ｂまたは１ａ）において、客室（１６）に向かって開口した少なくとも一部がＵ型の横断面形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の中柱補強体。
【請求項７】
前記Ｕ型横断面形状の領域において、Ｕ型異型材（２）がＵ型シルクハット状異型材であり、および／または閉塞板（３）がＵ型シルクハット状異型材であることを特徴とする請求項６記載の中柱補強体。
【請求項８】
前記Ｕ型異型材（２）および／または閉塞板（３）は、テーラードブランクとして構成された２つの対応する個々のブランクから作られていることを特徴とする請求項６または７記載の中柱補強体。
【請求項９】
湾曲した形態で長手方向に延びていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の中柱補強体。
【請求項１０】
前記上方領域（１ａ）においてシートベルトデフレクタ用連結要素（７）が一体化されおよび／または下方領域（１ｂ）においてシートベルトリトラクタ（９）が一体化されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の中柱補強体。
【請求項１１】
前記シートベルトデフレクタの連結要素（７）の領域および／またはシートベルトリトラクタ（９）の領域には補強体（８）が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の中柱補強体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の中柱補強体（B-pillar reinforcement, B-Saeulenverstaerkung（英、独訳））であって、該中柱補強体を自動車の屋根領域に結合する上方領域と、中柱補強体を自動車の床支持体に結合する下方領域とを有し、金属、より詳しくは鋼で作られた少なくとも１つの中空異型材を有し、該中空異型材が中柱補強体の上方および下方領域を形成している中柱補強体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、前扉開口と後扉開口との間に、通常中柱と呼ばれている中央の柱を有している。中柱の機能は、自動車の屋根領域を床支持体上に支持し、かつふさわしい場合には、前扉および後扉の支持体を形成することにある。同時に、中柱は、自動車の外板の目に見える部分でもある。また、側面衝突の場合に、自動車の挙動は、中柱によって大きい影響を受ける。したがって、中柱は、通常、中柱の内部に設けられる中柱補強体を有し、該中柱補強体は、中柱の直接目に見える部分である少なくとも１つの外板からなる。中柱の異なる荷重領域に応えると同時に、重量を最小にするため、異なる強度をもつ鋼板から中柱補強体を、上方領域、中央領域および下方領域に作ることが下記特許文献１から知られている。この中柱補強体は、その全長に亘って実質的に台形の横断面形状を有している。しかしながら、この中柱補強体の場合には、中柱補強体の重量および製造コスト、および中柱の他のコンポーネンツとの一体化に関し、改善すべき余地が依然として残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０３１５６２８（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術に鑑み、本発明の目的は、一方では最小重量を有し、かつ荷重にふさわしい形状に関して最適化され、他方では中柱の付加コンポーネンツと非常に有効に一体化できる改善された中柱補強体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、中空異型材が、上方領域および下方領域のうちの一方の領域に、少なくとも幾分実質的に台形の横断面を備え、かつ他方の領域に、少なくとも一部がＵ型の横断面を備えている構成の自動車の汎用の中柱補強体により達成される。
【０００６】
中柱補強体の横断面形状を変化させることにより中柱補強体の曲げ強度が改善されて、より薄い厚さの鋼板を使用できる。また、両領域（したがって中柱補強体）は、領域ごとに異なる変形挙動を有し、中柱補強体の荷重にふさわしい形態で使用できる。これにより、コストを節約しかつ重量を低下させることが可能になる。
【０００７】
本発明の中柱補強体の第１形態によれば、実質的に台形からＵ型への横断面の変化は、少なくとも自動車の客室に面する中空異型材の側面が、中空異型材の長手方向に変化する横断面形状をもつようにすることにより達成される。客室に面する側面の横断面形状の変化は、例えば、この側面を中柱補強体の外側に凹ませることにより作られる。
【０００８】
実質的に台形の横断面の領域では、台形横断面の平行な側面のうちの短い方の側面が、中空異型材の客室から遠い側に配置されるのが好ましい。したがって、側面衝突の場合に、中柱補強体の台形横断面を有する領域の客室側への変形は、台形横断面の平行側面のうちの長い方の側面の引っ張り応力に変換され、このため、中柱補強体は、客室側に押される中柱の剛性が特に大きくなるように構成される。
【０００９】
Ｕ型横断面の側面が客室に向かって開口するように配置されることにより、中柱補強体の曲げ抵抗性が僅かに小さくなる構成が容易に達成される。中柱補強体のこれらの領域は、例えば、非常に大きい衝撃エネルギを吸収できるようにするため特殊な変形挙動が要求されるところに設けられる。
【００１０】
他の実施形態によれば、本発明による中柱補強体は、中空異型材が、少なくとも幾分台形の横断面を有する閉型異型材から作られ、かつ閉型異型材の領域の少なくとも１つの凹みにより、少なくとも幾分かは二重壁になったＵ型異型材として形成されている。二重弁壁Ｕ型異型材として構成された領域は、二重壁により、変形に関して特に高い曲げ強度を有し、このため、中空異型材の壁厚は必要な曲げ荷重に適合させ、小さくすることができる。閉型異型材から中柱補強体の中空異型材を作ることにより、無フランジ閉型異型材を形成する場合に、中柱補強体として無フランジ中空異型材を容易に作ることもできる。
【００１１】
本発明の中柱補強体の他の実施形態によれば、閉型異型材は、管状でかつ任意であるが長手方向に溶接された異型材、より詳しくは「モジュラチューブ（modular tubes, modular Tube（英、独訳））」から作られる。一方では、中柱補強体の製造コストは、管状異型材の結合工程が管状状態で行われ、したがって一層容易に行われるために低減される。このことは、「モジュラチューブ」を使用する間に、閉型異型材に種々の材料厚さおよび／または材料品質を使用すべきときにも適用できる。長手方向溶接は、管状異型材の特にコスト有効性に優れた製造を提供する。
【００１２】
本発明の中柱補強体の他の実施形態によれば、少なくとも一部が開放したＵ型異型材および閉塞板により中空異型材を形成する場合に、一領域において少なくとも幾分平らな横断面形状を有しかつ他領域において客室に向かって開口した少なくとも幾分Ｕ型の横断面形状を有するフランジ付き中空異型材を特に簡単な方法で作ることができる。フランジは、例えば、中柱の他のコンポーネンツを中柱補強体に結合するのに使用できる。閉塞板およびＵ型異型材は、通常２箇所の溶接を必要とする結合方法により結合しなければならないが、本発明の閉塞板およびその成形方法では、中柱補強体の特に簡単な方法で種々の横断面を作ることができる。本発明による中柱補強体のこの実施形態のＵ型異型材は、例えば、ブランクの深絞りにより作ることができる。
【００１３】
Ｕ型横断面形状の領域において、Ｕ型異型材はシルクハット状異型材であり、および／または閉塞板はシルクハット状異型材で構成するのが好ましい。シルクハット状異型材はフランジ付き領域が既に形成されているため、一方では、他の要素および閉塞板を容易に結合できるという有利性がある。他方では、フランジ付き領域はまた、シルクハット状異型材の曲げ強度を増大させる機能を有している。
【００１４】
閉塞板および少なくとも一部がＵ型の異型材からなる本発明による中柱補強体の中空異型材の構造は、種々の特殊な荷重状況に特に容易に適合できる。これは、Ｕ型異型材および／または閉塞板が、テーラードブランク（tailored blanks, Tailored Blanks（英、独訳））として構成された２つの対応する個々のブランクから作られていることによる。テーラードブランクは、種々の材料厚さおよび／または材料品質を有する金属シートでありかつＵ型異型材または閉塞板を製造するための半成品として使用される。
【００１５】
本発明の中柱補強体の次の形態によれば、中空異型材の上方領域は、少なくとも一部が台形の横断面を有し、中空異型材の下方領域は、少なくとも一部がＵ型の横断面を有している。少なくとも一部が台形の横断面を有する中空異型材の部分は、通常、屋根フレーム領域に要求される大きい曲げ強度を有するという特徴を有している。一方、中柱補強体の中空異型材の下方領域の少なくとも一部がＵ型の横断面を有する部分は、下方の中柱領域に優れた変形挙動を確保することができる。なぜならば、下方の中柱領域は、特殊に調節された変形挙動により、衝撃エネルギを吸収できかつ該衝撃エネルギを変形エネルギに変換できるからである。
【００１６】
同じ目的から、中柱補強体は、湾曲した形態で長手方向に延びておりかつ下方領域の方が上方領域より幅広の横断面を有することが有利である。中柱補強体が湾曲した形態であると、中柱または中柱補強体が客室内に入り込むことが防止される。
【００１７】
また、本発明による中柱補強体は、上方領域においてシートベルトデフレクタ用連結要素が一体化されおよび／または下方領域においてシートベルトリトラクタが一体化されるように有利に構成できる。特に、中空異型材の上方領域の台形横断面の構成と組み合わせると、閉塞板の客室側の孔または中空異型材の側面の孔により、シートベルトデフレクタの使用が簡単に行える。更に、シートベルトリトラクタは、中空異型材の下方領域の、客室の方向に開口したＵ型横断面内に、省スペース態様で配置または一体化できる。
【００１８】
最後に、シートベルトデフレクタの連結要素の領域および／またはシートベルトリトラクタの領域には補強体を設けるのが好ましい。例えば、シートベルトデフレクタの場合には、これらの補強体は、ねじ、スリーブまたは付加補強パッチとして構成できる。補強パッチは金属シートで作られ、中空異型材の特定領域の壁厚を選択的に増大させるべくこれらの領域を補強するため、例えば溶接、はんだ付けおよび／または接着等の材料結合方法で中空異型材に結合される。
【００１９】
以下、実施形態を示す添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による中柱補強体を示す斜視図である。
【図２】本発明による中柱補強体の第１実施形態のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図（図２ａ）およびＢ−Ｂ線に沿う概略横断面図（図２ｂ）である。
【図３】本発明による中柱補強体の第２実施形態のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図（図３ａ）およびＢ−Ｂ線に沿う概略横断面図（図３ｂ）である。
【図４】付加的に一体化されたコンポーネンツを備えた図２の実施形態のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図（図４ａ）およびＢ−Ｂ線に沿う概略横断面図（図４ｂ）である。
【図５】本発明による中柱補強体の第３実施形態のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図（図５ａ）およびＢ−Ｂ線に沿う概略横断面図（図５ｂ）である。
【図６】本発明の第４実施形態による中柱補強体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、上方領域１ａおよび下方領域１ｂを備えた本発明による中柱補強体１を示す斜視図である。本発明による中柱補強体１の第１実施形態は長手方向の湾曲通路を示し、Ａ−Ａ線に沿う中柱補強体の横断面は、Ｂ−Ｂ線に沿う横断面より小さい。Ａ−Ａ線より上方には自動車の屋根支持体１４が配置され、中柱補強体１は屋根支持体１４に結合される。中柱補強体１の下方領域１ｂは、同じく概略的に示す床支持体１５に結合されている。また図１には客室１６が示されており、該客室１６は、屋根支持体１４と、床支持体１５と、車体の両側の中柱補強体１とにより画定されている。
【００２２】
図１の実施形態は、Ｕ型シルクハット状異型材２および閉塞板３から構成されている。前述のように、Ｕ型シルクハット状異型材２と一緒に閉塞板３を使用して、これらの部材２、３によりフランジ４を設けることにより、本発明による中柱補強体１を特に簡単に製造できる。閉塞板３およびＵ型開シルクハット状異型材２の両者により、簡単な成形方法で必要な形状を得ることができる。
【００２３】
図２は、図１の実施形態のＡ−Ａ線に沿う概略横断面図（図２ａ）およびＢ−Ｂ線に沿う概略横断面図（図２ｂ）である。中柱補強体１の上方領域１ａでは、Ａ−Ａ線に沿う実質的に台形の横断面５が、閉塞板３およびＵ型開シルクハット状異型材２により形成されている。中柱補強体１は、通常、台形横断面５の領域（ここでは中柱補強体１の上方領域）では、横断面５の平行な側面のうち短い方の側面は客室１６から遠い側に位置している。
【００２４】
台形横断面５の領域では、中柱補強体１が客室１６の方向に変形すると、閉塞板３（該閉塞板３は、フランジ４の領域で、好ましくは溶接のような材料結合方法でＵ型異型材２に結合されている）には引っ張り荷重が発生する。したがって、客室１６方向への変形に対して中柱補強体１の上方領域１ａが特に高い剛性を有するように、閉塞板３はテンションプレートとして作用する。
【００２５】
図２ｂは、図１の中柱補強体１の下方領域のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。Ｕ型横断面６が明瞭に示されており、該Ｕ型横断面６は、閉塞板３を、中柱補強体１の上方領域１ａの平板から下方領域１ｂのシルクハット状異型材２の中に成形することにより作られる。この領域は、中柱補強体１の上方領域のような曲げ抵抗性を有するものではなく、変形の結果として側面衝突の衝撃エネルギを吸収できるように構成されている。
【００２６】
図３は、本発明による中柱補強体１の無フランジ型の第２実施形態を示す概略横断面図であり、図３ａはＡ−Ａ線に沿う横断面図および図３ｂはＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。本発明による中柱補強体１のこの実施形態の出発点は、少なくとも幾分台形の横断面５（図３ａ）を有する無フランジの閉型中空異型材である。閉型中空異型材の一部をプレス加工することにより、下方領域にＵ型横断面６および上方領域に台形横断面５を有する二重壁のＵ型異型材が作られる。この実施形態はフランジが無く、したがって重量に関して最適化される。この中空異型材は、例えばＵ−Ｏ成形法により作ることができる。また、この実施形態の製造に「モジュラチューブ」（例えば「モジュラチューブ」は種々の異なる横断面を有する）を用いる結果として、装着された状態で特定荷重に反応することができる。
【００２７】
図４ａおよび図４ｂは、図２の実施形態を示す。しかしながら、図２とは異なり、ねじの形態をなすシートベルトデフレクタ用の連結要素７が示されている。連結要素７は、例えばスリーブ８を用いて強化される。
【００２８】
図４ｂは、本発明による中柱補強体１の下方領域１ｂにおいて、中柱補強体１により形成される装着スペース内に一体化されたシートベルトリトラクタ９の構造のＢ−Ｂ切断線に沿う断面を示す。図４ａおよび図４ｂから理解されようが、シートベルトデフレクタ用連結要素７の一体化およびシートベルトリトラクタ９の一体化は、本発明による中柱補強体１内に特に簡単な態様で構成されている。
【００２９】
最後に、図５は、本発明による中柱補強体１の第３実施形態のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。前述の実施形態とは異なり、特に、Ａ−Ａ線に沿う上方領域の曲げ抵抗形状は、付加補強異型材１０を用いる結果として、Ｕ型横断面６が設けられた上方領域の補強体により達成される。Ｂ−Ｂ線に沿う断面図に示すように、中柱補強体１の下方領域には台形横断面５が設けられ、上方領域の曲げ強度に適合する曲げ強度が付与される。
【００３０】
図６は、本発明による中柱補強体１２を示す斜視図である。上方領域１２ａおよび下方領域１２ｂを備えた中柱補強体１２は、２つの異なるブランク１３ａ、１３ｂからなるテーラードブランクから作られる。ブランク１３ａ、１３ｂは、異なる材料厚さおよび／または品質にすることができ、かつ溶接１７（通常、レーザ溶接）により一体接合される。テーラードブランクは、一般に、ワンピースシートのように加工され、本発明による中柱補強体の種々の条件に適合させることができる。例えば、中柱補強体１２の下方部分１３ｂを比較的柔軟で変形可能な鋼から形成し、変形挙動を向上させることも考えられる。同様に、中柱補強体１２の上方領域１２ａを高強度鋼から形成することもできる。また、領域１２ａ、１２ｂの壁厚を変えることにより、中柱補強体１２の変形挙動および重量を最適化することもできる。これと同じことは、テーラードブランクを成形して作られる閉塞板（図６には示されていない）にも適用できる。また、中柱補強体１２が装着されたときに、中柱補強体１２をより特殊な荷重に適合させるため、ツーピーステーラードブランクのみならず、多ピース（例えばスリーピース）テーラードブランクを用意することを考えることもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１、１２  中柱補強体
１ａ、１２ａ  上方領域
１ｂ、１２ｂ  下方領域
２  Ｕ型シルクハット状異型材
３  閉塞板
４  フランジ
５  台形横断面
６  Ｕ型横断面
７  連結要素
１０  付加補強異型材
１７  溶接
【図１】
0005927187.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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