(57)【要約】  車両に用いるための構造支持ルーフピラーは、選択された弓形の長い形態を有し、且つＡ車両ピラー、Ｂ車両ピラー、およびＣ車両ピラーの少なくとも１つとの置き換えに対応する、細長い、内部が中空の、多角形形状をなすボディを含む。第１の部品支持フランジが、例えば、ロール成形ボディの端部分を重ねることによって一体的に形成され、少なくとも部分的に長手方向に延びる方法で所定の断面位置から突出する。第２の部品支持フランジが、例えば、更に溶接によって、ボディと関連した更なる断面位置に取付けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に用いるための構造物品であって、
選択された数の側面を有する、内部が中空の細長い管状ボディと、
前記ボディと一体的に形成され、且つ少なくとも部分的に長手方向に延びる方法で所定の断面位置から突出した、部品支持フランジと、を含む、
ことを特徴とする構造物品。
【請求項２】
前記一体的に形成されたフランジは、前記ボディと関連した、端延長壁を更に含む、請求項１に記載の構造物品。
【請求項３】
前記壁を一緒に固定する位置の外方の、選択された且つ当接するフランジ壁の一部分を切断することを更に含む、請求項２に記載の構造物品。
【請求項４】
前記ボディと関連した更なる断面位置に沿って取付けられた第２のフランジを更に含む、請求項１に記載の構造物品。
【請求項５】
前記ボディは、特定の形状およびサイズを有し、前記フランジは、接着剤、溶接、蝋付け、半田付け、および機械的留め具の少なくとも１つで前記ボディに取付けられている、請求項４に記載の構造物品。
【請求項６】
前記ボディは、特定の形状およびサイズを示し、鋼から製造される、請求項１に記載の構造物品。
【請求項７】
前記鋼は、更に、マルテンサイト鋼からなる、請求項６に記載の構造物品。
【請求項８】
前記ボディは、特定の形状およびサイズを示し、車両と関連したルーフピラーに組み込まれた、請求項１に記載の構造物品。
【請求項９】
前記ルーフピラー構造は、前記ボディによって構成され、内側Ａピラーパネル、外側Ａピラーパネル、Ａピラー補強部、内側サイドルーフレールパネル、外側サイドルーフレールパネル、Ａピラー延長部、およびＣピラー補強部の少なくとも１つを更に含む、請求項８に記載の構造物品。
【請求項１０】
前記ボディは、特定の形状およびサイズを示し、ロール成形法およびハイドロフォーム法の少なくとも１つによって構成される、請求項１に記載の構造物品。
【請求項１１】
前記ボディは、組み合わされた弓形の細長い形態を示し、四角形、五角形、および六角形断面形態の少なくとも１つである、請求項１に記載の構造物品。
【請求項１２】
構造物品を製造するための方法であって、
選択された厚さを有するシート鋼材料を準備するステップと、
前記シート鋼を、中空の内部を有する閉じた多角形断面形状を示す細長いボディに徐々に成形するステップと、
前記シートの関連した端延長壁を、少なくとも部分的に長手方向に延びる方法で前記ボディに沿って延びた少なくとも１つの一体フランジに同時に成形するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
壁を構成する前記一体フランジを一緒に固定するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記壁が一緒に固定される位置の外方に、フランジ壁の選択された且つ当接する部分を切断するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２のフランジを前記ボディと関連した更なる断面位置に沿って取付けるステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のフランジを、接着剤、溶接、蝋付け、半田付け、および機械的留め具の少なくとも１つによって取付けるステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記細長いボディを所望の長さに切断するための切断プレスを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
ロール成形法およびハイドロフォーム法の少なくとも１つによって前記ボディを形成するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記シート鋼から形成された前記ボディを、金属変態を引き起こすのに十分高い温度で加熱するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記加熱ステップは、前記鋼にオーステナイト変態を開始させるために、前記ボディの温度を十分な温度まで高くするステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
超高強度鋼を形成するために、前記オーステナイト化鋼を急冷槽の中に浸すステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ボディを閉じた多角形断面形状に形成する前記ステップは、更に、四角形、五角形、および六角形断面の少なくとも１つを形成するステップからなる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
車両に用いるための構造支持ルーフピラーであって、
選択された弓形の長い形態を有し、且つＡ車両ピラー、Ｂ車両ピラー、およびＣ車両ピラーの少なくとも１つとの置き換えに対応する、内部が中空で細長い多角形形状をなすボディと、
前記ボディの端部分を重ねることによって一体的に形成され、且つ少なくとも部分的に長手方向に延びる方法で所定の断面位置から突出した、第１の部品支持フランジと、
前記ボディと関連した更なる断面位置に取付けられた第２の部品支持フランジと、を含む、
ことを特徴とする構造支持ルーフピラー。
【請求項２４】
前記一体的に形成されたフランジは、前記ボディと関連した端延長壁を一緒に溶接する部分を更に含む、請求項１に記載の構造物品。
【請求項２５】
前記壁を一緒に固定する溶接位置の外方でフランジ壁の選択された且つ当接する部分の切断を更に含む、請求項２４に記載の構造物品。
【請求項２６】
前記第２のフランジは、接着剤、溶接、蝋付け、半田付け、および機械的留め具の少なくとも１つによって前記ボディに取付けられている、請求項２３に記載の構造支持ピラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府の監督機関および消費者保護団体は、転覆、側面衝撃および正面衝撃の際に、より高い性能を要求している。彼らの目標は、高速衝撃中、乗客のドア開口および客室の一体性を維持するために、座屈強度を車両重量の２．５倍に増すことにある。
【０００２】
本発明は、自動車の衝撃および構造部品の製造に関する。より詳細には、本発明は、補剛によってあるいは閉じた断面を有する中空形のフロントピラーの強度を増すためのデバイスによって、フロントピラーを補強するようになった車両のフロントピラー構造を開示する。
【背景技術】
【０００３】
典型的には、自動車の技術者は、ルーフレール、ピラーおよびボウの強度を、この構造を硬い基礎（例えば、フレームあるいは単一ボディ部品）に取付けると同時に増すように努力している。従来の解決は、通常、二次成形適性工程に限定された、強度のためにより高いゲージの、多シート金属スタンピングを加えることを含んでいた。管状製品は、常に、ねじれ剛性および強度が優れていた、しかしながら、管状製品は、うまくパッケージすることができず、あるいはピラーのような、車両の非円筒形キャビティにうまく取付けることができず、これを、本発明は解決するつもりである。
【０００４】
ルーフレール、ルーフヘッダ、ロッカー補強、フロントショットガン構造、およびラジエータ支持体の現在の構造は、伝統的に、構造的な自動車ボディの一部分を含むいくつかのスタンピングから作られている。現在、ルーフ構造およびラジエータ支持体は、ハイドロフォーム法によって作られたワンピース部品として、スタンピングに取って代わり始めてきた。
【０００５】
一対の横方向に間隔を隔てられ、且つ長手方向に延びたサイドレール構造を示すハイドロフォームスペースフレームの例が、ガビアネリ他に発行された米国特許第６，９２６，３５０号に示され、該特許は、また、各々がそれぞれのサイドレール構造に連結された一対の最前方直立構造を含み、それによって一対のＡピラーを形成する。一対のルーフレール構造が含まれ、その各々の前方端は、関連したＡピラーの上端に連結され、後方リング組立体は、その上部分が、ルーフレール構造と連結され、その下部分が、サイドレール構造と連結される。後方リング組立体は、更に、横部分および横部分の両端から下方に延びた一対の脚部分を有する、ハイドロフォームされた管状逆Ｕ形上部材と、一対のハイドロフォームされた管状側部材と、リング形成関係で側部材の第２の端間に固く連結された横構造と、を含む。
【０００６】
吉田の米国特許出願公開第２００５／００８８０１２号は、内側フレーム部材および外側フレーム部材がほぼ管状形状に結合された車両フロントピラーを教示する。内側フレーム部材の前部は、車両の前部に向けられ、衝撃吸収部分として働くように少なくとも１つの曲げ部分が内側フレーム部材の前部に形成される。内側フレーム部材の後部は、車両の後部に向けられ、閉じた断面構造の補強部材が高剛性部分として働くように内側フレーム部材の後部に取付けられる。補強部材は、円形断面形状を有していてもよいし、長方形断面形状を有していてもよい。
【０００７】
最後に、山本他の米国特許第６，６９２，０６５号は、基本フレームを形成するために車両ドア開口の内側に配置されたチューブハイドロフォーム管状フレームワークによって作られた、車両ドア開口の周りに配置するためのフレーム構造を教示する。外側パネルは、溶接によって管状フレームワークに結合される。管状フレームワークの内側は、車両内の内壁である。外側パネルに面する、管状フレームワークの外側は、補剛壁である。補剛壁は、外側パネルと内側壁との間の閉じた空間内に隠される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、細長い構造部材および関連した製造方法を開示し、該細長い構造部材は、ロール成形、押出し製造、あるいはハイドロフォーム法のいずれかによって作られ、前記構造部材は、一体的に形成された、あるいは溶接された縁を取り囲んだフランジを組み込み、追加のボディパネル、例えば、ドア、窓取付け構造あるいは他の構造パネルを構造部材にスポット溶接するためにフランジを提供する。閉じた断面の圧延された部品が、細長い構造部材を構成し、多ピーススタンピング構造を簡単な単一ピース部分と置き換え、真っ直ぐに圧延されあるいは押出され、あるいは湾曲したあるいは複雑な湾曲状況に曲げ伸ばされることができる。
【０００９】
本構造は、鋼ゲージの増加、追加の補強部材、および／または複雑な製造操作のような、個々の部品あるいは自動車衝撃および構造部品の製造工程内のステップを除去する。これらのステップは、先行技術で提供されるような在来製造工程と関連した、機械設備および取り扱いコストを増大させる。
【００１０】
典型的なルーフ構造は、車両補強のためのＡピラー、ルーフレール、およびＢまたはＣピラーを含む。本発明は、これらの一般的に個々の部材を、ワンピース構造部材に一体接合フランジを形成することによって組み合わせる。ピラー用途に加えて、本発明の細長い構造部材は、また、低ロッカーパネル用途への適用のために変更することもできる。
【００１１】
ワンピースロール成形および曲げ伸ばし部品（あるいはさもなければ取り付け成形構造部品）が、（開示された用途で）ルーフレールシステムの以下の部品に取って代わる。１）内側Ａピラーパネル、２）外側Ａピラーパネル、３）Ａピラー補強部、４）内側ルーフレールパネル、５）外側ルーフレールパネル、６）Ａピラー延長部、および７）Ｃピラー補強部、これは全て典型的なボディ構造構成に用いられる。その結果、本発明は、多くのスタンプダイ工具、溶接機械、溶接取付け具、および検査取付け具を除去する、工具の利点を有し、また、もしマルテンサイト変形例が要求されるならば、重量の利点を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
今、添付図面が参照され、以下の詳細な説明と組み合わせて読むとき、いくつかの図面を通して同一の参照番号は同一の部品を示す。
【００１３】
添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を今以下のように記載する。全体として参照番号４０で示すルーフ構造は（図１）、Ａピラー部分１０と、ルーフレール部分４２と、ＢピラーあるいはＣピラー部分６０と、を含む。
【００１４】
図２は、Ａピラー部分１０の図１に示す図の部分拡大図を示し、Ａピラー部分１０がワンピースの管状部材８および溶接フランジ部材３０を含む。ワンピースの管状部材８は、在来のＡピラーおよびルーフレールと関連した内側パネルおよび外側パネル、および追加のＡピラー延長部材に取って代わり、それによって追加の部品の製造および組み立てコスト、および形成ステップを減じる。
【００１５】
ルーフ構造４０の管状形状は、全部材の構造的一体性を増し、その結果、補強ルーフ構造４０は、追加のＡピラー補強インサートを除去する。更に前述したように、本発明の細長い構造部材は、ロッカーパネル、バンパー構造などに限定されない他の用途への組み込みにも適する。
【００１６】
更に、ワンピースの管状部材は、全体のルーフ構造４０の長さにわたって用いられることに限定されない。ルーフ構造４０の変形では、ワンピースの管状部材８は、長さがＡピラー部分１０、ルーフレール部分４２、および／またはＢあるいはＣピラー部分６０に限定されてもよい。上述したこれらの部分を別々に形成することは、部材を一緒に結合するために追加の溶接および／またはその後の結合ステップを要求し、これは、製造コストを増大させる。
【００１７】
更に図４（並びに図３の斜視図）を参照すると、ルーフ構造４０（図１−２）のＡ−Ａ線に沿った断面図であるＡピラー部分１０の横断面図は、再びワンピースの管状部材８および溶接フランジ部材３０を示し、その各々は鋼で形成される。ワンピースの管状部材８（図４）は、頂壁２４と、外側パネル２６と、内側パネル２８と、を含み、これらは典型的にはワンピース部材として形成され、次いでその後ピラー構造を閉じるように曲げられる。外側パネル２６は、更に、側壁１４と、底壁１８と、フランジ壁２０と、を含み、内側パネル２８は、更に、側壁１４’および１４”と、底壁１５’と、フランジ壁１２と、を含み、頂壁１６が外側パネルと内側パネルを結合する。
【００１８】
ロール成形のシートメタルのその後の曲げ後、得られたワンピースの管状部材１０は、参照番号２２で参照されるように例えば溶接によって、閉じた、それによって多角形形状、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形などの断面を含む、どのような多面物品のような、を示し、これは、更に、それぞれの外側フランジ壁２０と内側フランジ壁１２との間に、車両部品を支持するための一体フランジを作る。そうすることで、ワンピースの管状部材１０は、更に全体的に参照番号５０で参照されるように第１の選択された且つ一体に形成された（例えば、ドアシール）フランジを形成する。ドアシールフランジ５０は、外側フランジ壁２０および内側フランジ壁１２を囲むドアシール５２（再び図４を参照）を含む。
【００１９】
ワンピースの管状部材８の頂壁１６（図４）は、更に、ワンピースの管状部材８の頂壁１６と溶接フランジ部材３０の底壁３２との間に加えられた溶接部２４により、溶接フランジ部材３０の底壁３２に結合される。その結果、溶接フランジ部材３０の関連した脚部は、更に、ワンピースの管状部材１０から上方に延び、これにより側壁３４が形成され、ガラス窓（図示せず）が側壁３４で支持され、更に、その後の製造ステップで、側壁３４はワンピースの管状部材８に加えられるのがよい。
【００２０】
もし、ワンピースの管状部材８の長さがＡピラー部分１０に限定され、すなわちルーフ構造４０の全長に延びないならば（図１）、第２の（溶接）フランジ部材３０のその後の取付けステップをも除去することができる。前述の好ましい実施形態は、単一の形成および一体フランジ（参照番号５０で示され、形成部分１２および２０によって作られるような）は、所望の鋼シート材料のロール成形によって作ることができることを示す。
【００２１】
更に再び図３で参照されるように、壁１２か２０のいずれかの（および軸線方向に延びる点線２３によって画定された壁部分１２’によって参照された）選択部分が、溶接位置２２に沿って、且つその外側で切断されるのが望ましい。こうする目的は、フランジ壁の全体の厚さを減じるためであり（すなわち２つの肉厚から単一肉厚に減じ）、これは改善された構造的一体性を提供するためである、なぜならば、２層溶接組立体は、３層構造と比較して優れた保持特性を示すからである。
【００２２】
更にロール成形技術と関連した限定を考えると、典型的には、どのような追加のフランジ（例えば、参照番号３０で示されるような）も例えば溶接によって別々に取付けられることが理解される。しかしながら、本発明は、本発明によって作られる細長い構造部材にフランジ以外が一体的に形成されてもよい、成形構造および／または用途（ロール成形、ハイドロフォーミングなど）を示す。
【００２３】
ワンピースの管状部材１０の多角形断面（再び図４）は、再び、本発明の好ましい実施形態に限定されない。車のスタイルの常に変化する要求のために、より強い車両部材およびより小さいパッケージの必要が必須である。その結果、多くの場合、可変断面および異なる外側および内側ピラーパネルが非常に望まれる。望ましい成形技術の中で、ロール成形は、外側および内側ピラーパネル構造の変化を許容し、かつ可能にする。
【００２４】
上述の構造の記載を考慮に入れて、ルーフ構造４０（再び図１）の成形方法を、今、簡単に要約する。ワンピース管状部材および溶接フランジ部材は、好ましくは薄い鋼シートで形成され、ロール成形工程中、該薄い鋼シートは、大きなコイルから供給されるほぼ連続的なシートである。鋼シートの幅は、単一あるいは複数部材を同時に作ることができるように、管状および溶接フランジ部材の所望の最終寸法に基づいて選択される。かくして、コイルで提供されるように、平らな鋼シートの最初の幅は、平らな状態に打ち延ばされたならば、所定の量の部材の幅にほぼ対応する。
【００２５】
平らにされた鋼シートは、コイルからロール成形ミルに供給され、該ロール成形ミルは、平らな鋼シートがミルを通るとき、在来のおよび既知の方法で、平らな鋼シートを徐々に改変し、平らな鋼シートは、ミルを去ると、長手方向に成形される。次いで、連続波形シートが、切断プレスに送られ、切断プレスは、連続波形シートを最終ルーフ構造の所望の長さに対応する所望の間隔を隔てた距離で切断する。
【００２６】
更なるステップでは、ルーフ構造は、その中に取付けられた金属部材に金属変態を引き起こすのに十分高い温度で加熱される。好ましい方法では、この金属変態は、オーステナイト変態であり、その点において、部品は９００℃を超える温度に加熱される。
【００２７】
適当な加熱処理に続いて、ルーフ構造は急冷される。冷却流体は、典型的には液体であり、一般的には水主体の液体であるが、他の冷却媒体を当該技術に用いてもよい。急冷ステップは、金属を硬くし、成形（ロール成形）ステップによってかけられた形状に固定する。得られた構造部材は、超高強度鋼（ＵＨＳＳ）からなり、それ故により小さいゲージ厚さを有し、より重要なことには、より少ないパッケージスペースを要求する。その結果、ＵＨＳＳピラーは、より効率的に車両衝撃基準に適合し、在来の先行技術の低強度鋼部材は、同じ車両基準に適合するために、より厚いゲージおよび／または追加の補強構造を要求する。
【００２８】
本発明の特定の好ましい実施形態を例示の目的で詳細に開示してきたが、部品の再配置を含む、開示した装置の変形あるいは変更は、添付した特許請求の範囲から逸脱することなしに本発明の範囲内にあることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一体化溶接フランジを有するワンピースの管状部材の側面図である。
【図２】一体化溶接フランジを有するワンピースの管状部材の側面図を示す図１の拡大図である。
【図３】追加の溶接フランジを有するワンピースの単一フランジ管状ピラーの斜視図である。
【図４】本発明による追加の溶接フランジを有するワンピースの単一フランジ管状ピラーの図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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