(57)【要約】  本発明は、車両用ボディシェル構造の製造方法に関し、硬化可能なマトリクス材料を入れ込まれた平坦な布製の支持エレメントが準備され、この支持エレメントは、強化／成形エレメントの対応する位置決め後に、少なくとも１つのシェル中子の周囲に成形され、続いてマトリクス材料が硬化される。少なくとも１つのシェル中子を取り除くと、溶接接合の一体型ボディシェル構造ができる。本発明は、さらに、本方法によって製造されたボディシェル構造に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小区画から構成される車両用ボディシェル構造（５２）の製造方法であって、
ａ）硬化可能なマトリクス材料を入れ込んだ、強化繊維からなる平坦な布製の支持エレメント（１２）を準備し、
ｂ）硬化可能なマトリクス材料を入れ込んだ強化繊維製の繊維材料からなる強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）を前記支持エレメント（１２）に位置決めし、
ｃ１）小区画から構成される前記ボディシェル構造の輪郭に対応する少なくとも１つのシェル中子の周りに前記支持エレメント（１２）を成形する、特に折り曲げ、
ｃ２）互いに隣り合う全てのエレメントを接着結合して一体構造にし、
ｄ）前記マトリクス材料を硬化し、
ｅ）少なくとも１つの前記シェル中子を取り除く、
工程を備える方法。
【請求項２】
前記シェル中子の側面には、少なくとも１つの、小区画から構成される前記ボディシェル構造の側面フレームを取り付けることができ、該側面フレームには、フレーム形の側面部品（３０）と、ドアフレーム（３２）と、少なくとも１つのピラー（３４）とが含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記側面フレームが、工程ｃ２）において前記エレメントに接合され、一体型構造に組み込まれることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）の繊維材料が、スポンジ材又はハニカム構造の材料からなるサポートエレメント（５０）を少なくとも部分的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）の繊維材料が、工程ｄ）の硬化後に取り除かれる前記中子を少なくとも部分的に覆ってい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方法。
【請求項６】
前記強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）又は前記側面フレームの一部が、部分的に金属（特にアルミニウム又はスチール）から形成され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方法。
【請求項７】
前記支持エレメント（１２）を成形する際に、前記シェル中子の少なくとも１つの側面が開けられたままであ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方法。
【請求項８】
前記シェル中子が、前記強化又は成形エレメントを固定するために、ガイド手段、特に溝、エッジ又はストリップを有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの前記シェル中子の周りに前記支持エレメント（１２）を成形する前又は成形する際に、前記成形エレメントを固定する接続手段又は固定手段が取り付けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
応力をかけた状態で、前記支持エレメント（１２）を少なくとも１つの前記シェル中子の周りに成形す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方法。
【請求項１１】
工程ｃ１）とｄ）との間に、別の強化エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）を取り付けることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ドア（１６）又はウインドウ開口部（１４）又は同様のものになるトリミング部分を備える支持エレメント（１２）が用いられることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
力伝達及び応力に対して最適な形に、布製の前記支持エレメント（１２）及び／又は前記強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）の前記強化繊維が調整されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
工程ｃ１）における前記支持エレメント（１２）の成形後に、接続エレメントが、少なくとも２つの強化又は成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）間の少なくとも１つの接触箇所部分で、縫合又は接着によって少なくとも２つの強化又は成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
工程ｂ）において、前記支持エレメント（１２）に位置決めされた前記強化及び／又は成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）が、縫合及び／又は接着によって前記支持エレメント（１２）に接続されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
工程ｄ）における硬化前に、隣接する構成部品を接続する接続エレメントが前記支持エレメント（１２）に取り付けられることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
工程ｄ）の硬化後に、前記強化及び／又は成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）が空間骨組み構造を形成することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
工程ｄ）の硬化が、熱硬化及び／又は光開始によって、又は低温硬化、外部からの加圧又は圧着によって行われることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記マトリクス材料が、熱硬化性、低温硬化性又は紫外線硬化性のポリエステル、ポリウレタン、エポキシド、フェノール又はビニルエステル、特にビニルエステル・ポリウレタン・ブレンドから選択されることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
強化繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、アラマイト繊維、ポリエチレン繊維、セラミック繊維、金属繊維及び／又は天然繊維が選択されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
金属、砂、木、プラスチック又はボール紙からなる少なくとも１つのシェル中子が使用されることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
小区画から構成される車両用ボディシェル構造（５２）が、繊維複合材料からなる平坦な支持エレメント（１２）と多数の強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）との接着接合による一体型構成部品として形成されていることを特徴とするボディシェル構造。
【請求項２３】
前記強化エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）が、空間骨組み構造の形で配置されており、一体型の前記ボディシェル構造には、フレーム形の側面部品３０と、ドアフレーム３２と、少なくとも１つのピラー３４と、を備える少なくとも１つの側面フレームが含まれていることを特徴とする、請求項２２に記載のボディシェル構造。
【請求項２４】
少なくとも１つの強化エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）が、スポンジ材又はハニカム構造の材料からなる中子（５０）を含んでいることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載のボディシェル構造。
【請求項２５】
少なくとも１つの強化エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）が、内部に空洞部を有していることを特徴とする、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のボディシェル構造。
【請求項２６】
少なくとも２つの隣接する強化及び／又は成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）の間に、接続エレメントが配置されていることを特徴とする、請求項２２〜２５に記載のボディシェル構造。
【請求項２７】
請求項２２〜２６のいずれか一項に記載のボディシェル構造を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用ボディシェル構造の製造方法及びそのようなボディシェル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両ボディの軽量化構造では、繊維強化プラスチック構成部品を使用する傾向が高まっている。現在、これらの構成部品が耐荷重部分に用いられることはほとんどない。繊維強化プラスチック構成部品は製造コスト及び材料コストが高く、接合にかかる経費が大きいため、これらの軽量化構造材料は、接合作業の数が最小限に抑えられる場合のみ、費用効果的に使用される。
【０００３】
従って、ボディシェル構造、特に車両ボディの自己支持形フレーム構造を繊維強化プラスチックで製造するためには、典型的な金属の製造方法からそのまま受け継ぐことのできない新しい製造方法が必要である。ボディシェル構造とは、特に車室又はボディフレーム構造において、それぞれの場合に、内部を少なくとも部分的に取り囲む三次元構造を意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、小区画から構成される車両用ボディシェルの製造方法を提供するという課題に基づいており、この方法を用いることにより、そのようなボディシェル構造を、低コストで、工程技術的に簡単に製造することができ、特に、接合箇所の数を減らすことができる。さらに、本発明の課題は、このような種類の、繊維強化プラスチック材料からなるボディシェル構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法および請求項２２の特徴を有するボディシェル構造によって解決される。
【０００６】
本方法は、少なくとも以下の工程を含んでいる。
ａ）硬化可能なマトリクス材料を入れ込んだ、強化繊維からなる平坦な布製（繊維製）の支持エレメントを準備する。
ｂ）硬化可能なマトリクス材料を入れ込んだ強化繊維製の繊維材料からなる強化／成形エレメントを支持エレメントに位置決めする。
ｃ１）小区画から構成されるボディシェル構造の輪郭に対応する少なくとも１つのシェル中子の周りに支持エレメントを成形する、特に折り曲げる。
ｃ２）互いに隣り合う全てのエレメントを接着結合して一体構造にする。
ｄ）マトリクス材料を硬化する。
ｅ）少なくとも１つのシェル中子を取り除く。
【０００７】
本発明に基づくこのような方法では、まず初めに、硬化可能なマトリクス材料を入れ込んだ、強化繊維からなる平坦な布製の支持エレメントが準備される。ここでは、例えばプリプレグ又はＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）も用いることができる。次の工程では、ボディシェル用強化／成形エレメントが位置決めされ、これは、支持エレメント部分に、又は特に支持エレメント自体の上に位置決めされる。引き続き、必要に応じて強化／成形エレメントを取り付けた支持エレメントが、少なくとも１つのシェル中子の周りに成形され、次の段階でマトリクス材料が硬化される。続いて、少なくとも１つのシェル中子が出来上がった構造物から取り除かれる。
【０００８】
この場合、特に重要なのは、強化／成形エレメント並びに支持エレメントを、三次元の小区画から構成される構造に変形する際に、互いに隣接する部分を接着接合することによってシェル中子の周りに接続させることである。これらのエレメント及び支持構造は、まだ硬化していないマトリクス材料を有しており、柔軟に成形可能であるため、この接着接合は非常に効率的に行うことができる。マトリクス材料の硬化後は、しっかりと接合され、離れなくなるので、一体型の小区画から構成されるボディシェル構造が形成される。
【０００９】
成形され、全体的にマトリクス材料を入れ込んだ支持エレメントを硬化させることにより、全ての接合箇所が接着接合によって閉じられた一体型のボディシェル部品が作られ、このボディシェル部品には、必要な強化／成形エレメントの全て、又は少なくとも大部分がすでに組み込まれている。本発明に基づく方法により、ボディシェルを製造する際の接合工程を最大限削減できることは有利である。支持エレメントと強化／成形エレメントとの全ての面が接着接合によって接続されることにより、ボディシェル構造の潜在的な構造上の脆弱箇所が最小限になり、とりわけ安定性のある強固な構造になる。特に、最初は平坦に広げられている支持エレメントの上に強化／成形エレメントを位置決めすることは、工程技術的にとりわけ簡単な作業工程である。実際に、ボディシェル構造の三次元のエレメント配置は、次の作業工程、すなわち少なくとも１つのシェル中子の周りに支持エレメントを成形する工程において生じる。この成形は、最も単純な場合には、中子を取り囲む形で、支持エレメントに簡単な折り目をつけることによって行われるため、やはり工程技術的に極めて簡単である。マトリクス材料をあらかじめ入れ込まれた、強化繊維からなる布製の支持エレメントを用いることにより、手順がさらに簡単になるため、硬化工程では、樹脂注入又は繊維の入れ込みを行う必要はない。従って、硬化には、わずかな加工圧力しか必要としないため、状況によっては、外形用のツールが必要なくなる。
【００１０】
硬化可能なマトリクス材料が入れ込まれた強化／成形エレメントを強化繊維製の繊維材料から製造することも、特に有利である。従って、これらの構成部品を支持エレメントの上に位置決めした後に、これらの部品を支持エレメントに接合する工程が必要なくなる。硬化の際、支持エレメントと強化／成形エレメントからなる全体が、唯一の一体型構成部品に接合される。このことは、工程技術的に極めて有利であり、出来上がったボディシェル構造の安定性に関しても極めて大きなメリットをもたらす。
【００１１】
強化／成形エレメントの実施には、多くの代替の又は補足的な方法を用いることができる。大部分にマトリクス材料を入れ込んだ繊維材料からなるエレメントの他に、スポンジ材又はハニカム構造の材料からなるサポートエレメントを、強化／成形エレメントの繊維材料が少なくとも部分的に取り囲んでいるような強化／成形エレメントも使用することができる。さらに、硬化工程ｄ）の後に取り除かれる中子を、繊維材料が部分的に覆うようにこれらのエレメントを形成することも同様に可能であり、それによって、結果的に生じるボディシェル構造のこの部分を中空の形状にすることができる。この方法は、補足的に使用することができるため、ボディシェル構造のそれぞれの部分に対して、その場所に必要な重量／強度基準を最も有利な形で満たすような強化／成形エレメントの実施形態を選択することができる。この場合、その大部分を繊維材料から製造される成形エレメントは、その断面の高い繊維密度のために、最大の耐負荷能力が保証される。その他の２つの実施形態は、重量の軽減を目標にしており、スポンジ材又はハニカム構造の材料からなるサポートエレメントによって、強化又は成形エレメントをさらに安定させることができる。
【００１２】
もう１つの実施形態では、強化／成形エレメントの一部が追加的に金属（特にアルミニウム又はスチール）から形成されている。このことにより、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）とスチール又は軽金属からなる複合構造が生じる。スチール又は軽金属の成形エレメントは、特に接続エレメントとして、その他の金属製ボディシェルコンポーネントの接続にメリットがある。従って、例えば溶接などの従来的な金属接合技術も実施することができる。
【００１３】
好ましいのは、さらに、布製の支持エレメントが、ドア又はウインドウ開口部又は同様のものとなるトリミング部分を有するように、この布製の支持エレメントが形成されていることである。従って、本発明による方法では、このような開口部を作るために後から切断する必要なく、すでにこれらの開口部を一緒に設けることができる。
【００１４】
さらに、とりわけ有利であるのは、力伝達及び応力に対して最適な形に、布製の支持エレメント及び／又は強化／成形エレメントの強化繊維が調整されることである。力伝達／応力分析の情報は、ボディシェル構造を組み立てる際に直接使用される。繊維の向きを予想される力伝達及び材料応力に適合させることにより、最適に調整された繊維によって必要な強度が提供されるため、該当する構成部品をより軽く、より薄くすることが可能となる。
【００１５】
個々の成形／強化エレメント間の接触箇所をさらに安定させるため、工程ｃ）における支持エレメント成形後に、少なくとも２つの強化又は成形エレメント間のそのような接触箇所部分に少なくとも１つの追加の接続エレメントを取り付けることができる。好ましいのは、この場合、そのような接続エレメントが、縫合又は接着によって強化又は成形エレメントに接合されることである。そのような接続エレメントにより、そのようなボディシェル構造の静的及び動的耐負荷能力をさらに向上させる追加の力伝達経路が提供される。
【００１６】
工程ｂ）における強化及び／又は成形エレメントをあらかじめ位置決めされた場所に固定するため、工程ｃ）で支持エレメントをシェル中子に形成する前に、これらの強化及び／又は成形エレメントを、同様に縫合及び／又は接着によって支持エレメントに接続することができる。
【００１７】
その際、ボディシェルの種類に応じて、シェル中子を完全に取り囲まなければならない場合もあれば、部分的にのみ取り囲めばよい場合もある。支持エレメントを成形する際に、例えば、上方が塞がれていない車室に合わせて、それに対応するシェル中子の側面を開けたままにすることができる。このことは、例えば上方が開いているカブリオーレなどに当てはまる。
【００１８】
もう１つの実施形態では、シェル中子に、強化又は成形エレメントの固定手段、又は位置決め補助手段が取り付けられている。このためには、特に溝、エッジ又はストリップが重要である。これによって、工程ｃ）においてシェル中子を変形する場合、該当する強化又は成形エレメントを、非常に正確に設定ポジションにはめ込み、固定することができる。このことにより、ボディシェル構造全体にわたって、精密度を上げることができる。
【００１９】
シェル中子自体を、一体型に又は複数の部分に分けて構成することができる。有利であるのは、複数の個々のエレメントから構成される中子を、再度分解し、再び組み立てて使用可能にすることができることである。ここでは、個々の中子部品がどれくらい強く接続されているかに応じて、一体型の中子なのか、又は複数の中子なのかが問題となる。この場合、特に重要なのは、分解可能な金属製中子である。
【００２０】
さらに、少なくとも１つのシェル中子の周りに支持エレメントを成形する前又は成形する際に、成形エレメントを固定する接続手段又は固定手段を取り付けることができる。中子の溝又はくりぬき部と、外側から引き込むことができる固定用ツールとの組合せは、特に効果的である。
【００２１】
応力をかけた状態で、支持エレメントを少なくとも１つのシェル中子の周りに成形することにより、支持エレメントあるいは強化又は成形エレメントの固定はさらに向上する。好ましいのは、その際、強化又は成形エレメントが、中子内又は中子表面に取り付けられた位置決め補助手段の溝、凹部又はエッジに押し込まれることである。
【００２２】
工程ｃ）とｄ）との間に、別の強化／成形エレメントを取り付けることもできる。本方法のもう１つの実施形態では、工程ｄ）における硬化前に、隣接する構成部品を接続する追加の接続エレメントが支持エレメントに取り付けられる。それによって、次の車両組立ての際、ボディシェル構造の加工が簡単になる。この場合は、特に金属製の接続エレメントであり得る。
【００２３】
本方法の特に好ましい実施形態では、工程ｄ）の硬化後に強化及び／又は成形エレメントが空間骨組み構造を形成するように、工程ｂ）においてこれらのエレメントが位置決めされる。そのような空間骨組み又は空間フレームは一体構造ボディの基盤であり、とりわけ最適な力伝達経路を提供し、この力伝達経路は、通常の作動条件の下でも、事故の場合でも、このように組み立てられたボディシェル構造に最適な耐負荷能力を保証する。
【００２４】
工程ｄ）の硬化は、熱硬化又は光開始によって、又は低温硬化、外部からの加圧又は圧着によって行うこともできる。
【００２５】
好ましい硬化方法には、特に外部圧力を加えた状態での熱硬化が挙げられる。なぜなら、硬化中又は硬化直前に樹脂の粘性が低下するか、又は固形樹脂が溶け、その樹脂が繊維によって形成されている中間スペースの中に流れ込むためである。熱硬化は、加熱を調整することによって実施され、樹脂は、硬化前に繊維材料の硬化温度以下で溶けて、硬化温度に達すると熱架橋される。
【００２６】
特に紫外線による光開始硬化は、繊維材料に液体樹脂を使用するのが好ましい。必要に応じて、最初に光開始による架橋を行い、これに続いて熱架橋を行うことができる。
【００２７】
これによって、製造工程のサイクル時間が短縮されるため、繊維複合構成部品の製造コストを大幅に下げることができる。特に有利であるのは、強化繊維又は強化繊維束が、マトリクスの前駆体と一緒に、特に要求の多い編み上げ、製織又は接続方法に適合する、極めて優れた成形性をもつ状態で存在するという点である。
【００２８】
本発明のもう１つの有利な実施形態では、工程ｄ）に従って、繊維複合材料の硬化に、圧着、外部からの加圧及び／又は繊維複合材料の加熱が含まれている。この場合は、あらかじめ成形されたボディシェル構造を、好ましくは加熱したツールの中で圧着し、硬化させることができる。また、硬化工程において、いわゆるオートクレーブ又はマイクロ波装置を使用することも考えられる。繊維材料に外部圧力を平面的に加えるため、ボディシェル構造が、オートクレーブの中で好ましくは周知の方法で保護フォイルの中に包み込まれる。
【００２９】
マトリクス材料としては、架橋可能な、熱硬化性樹脂及び／又はエラストマー樹脂を使用することができる。
【００３０】
樹脂としては、特に熱硬化性、低温硬化性又は紫外線硬化性のポリエステル、ポリウレタン、エポキシド、フェノール又はビニルエステルが適している。ポリマーブレンドとしては、ビニルエステル・ポリウレタン・ブレンドが特に好ましい。
【００３１】
強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維（カーボン繊維）、セラミック繊維、金属繊維、天然繊維又はこれらの繊維材料の少なくとも２つを混合したものを使用するのが好ましい。その他の適合する強化繊維は、アラミド繊維又は高安定性ポリエチレン繊維である。
【００３２】
本方法の工程ｃ）において支持エレメントを成形するためのシェル中子としては、砂、木、プラスチック又はボール紙からなるシェル中子を使用するのが好ましい。
【００３３】
さらに、本発明は、平坦な支持エレメントと繊維複合材料からなる多数の強化／成形エレメントを含む車両用ボディシェル構造に関し、このボディシェル構造は、シェル中子に支持エレメント及び強化／成形エレメントを成形し、その後硬化させることによって形成される。
【００３４】
有利であるのは、このようなボディシェル構造が、冒頭で説明されているような本発明に基づく方法により、それ以上の工程を必要とせずに製造可能なことである。好ましくは、強化エレメントが空間骨組み構造の形で配置されている。
【００３５】
本方法の説明ですでに述べたように、ここでは、少なくとも１つの強化エレメントが、フォーム材又はハニカム構造の材料からなる中子を含んでいる、又は内側に空洞部を有している。そのような強化エレメントの具体的な構造は、この場合、実施的にそれらの使用場所及びこの使用場所で予想される圧縮力、曲げ応力又はねじり力に応じて調整される。実施形態を適切に選択することにより、ボディシェル構造のそれぞれの部分について、曲げ剛性とねじり剛性との間、引張性と圧縮性との間、重量と取付けスペース要求との間で、最適な形に妥協することができる。
【００３６】
有利であるのは、力伝達をさらに最適化するために、そのようなボディシェル構造が接続エレメントによって補助されることであり、この接続エレメントは、少なくとも２つの隣り合う強化及び／又は成形エレメント間に配置され、それによって、追加的な力伝達経路が提供されるのは有利である。
【００３７】
最後に、本発明は、そのようなボディシェル構造を備える車両にも関する。特に、空間骨組み構造を備える閉じられたセルとしてのボディシェル構造のボディは、そのような車両に、非常に軽量であっても極めて高い静的及び動的耐負荷能力を与える。さらに、ボディシェル構造が上述の方法に従って単純な一体型で製造されていることにより、そうした車両を、とりわけ低コストで、高い工程信頼性を維持して製造することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明を図に基づいてさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】工程ｂ）において強化／成形エレメントを位置決めした後で、平坦に展開した支持エレメントを示した図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した場合の、図１に示された構造の縦断面図である。
【図３】本発明のボディシェル構造の三次元図である。
【００４０】
本発明に基づく方法に従って、車両用ボディシェル構造を製造するため、最初に平坦な支持エレメント１２を準備する必要がある。図１に示されているように、この支持エレメントは１つの平面に広げられた布織物として提示されており、支持エレメントの輪郭が、この平面において、最終的に網目形状となるボディシェル構造の希望する輪郭を形成するように、この支持エレメントは切断されている。支持エレメント１２は、この場合、強化繊維からなる布製素材として作成されている。強化繊維は、この場合、希望する材料特性に合わせて、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、天然繊維、アラマイト繊維又は高安定性ポリエチレン繊維として実施することができる。もちろん、そのような繊維の混合物を用いることもできる。
【００４１】
支持エレメント１２を製造する際に、支持エレメント１２の強化繊維の配置を、あらかじめ実施された力伝達／応力分析に合わせて最適化することにより、その強度をさらに最適化することができる。従って、支持エレメント１２の局部的な強度は、予想される耐負荷能力によって変更されているため、支持エレメント１２のそれぞれの部分は、それぞれ最適な繊維密度を有している。これらの繊維の配置が安定するように、この支持エレメント１２は、あらかじめマトリクス材料を入れ込まれた強化繊維から製造されるのが好ましい。この場合、繊維への入れ込みには、好ましくは、熱硬化性、低温硬化性又は紫外線硬化性のポリエステル、ポリウレタン、エポキシド、フェノール又はビニルエステルから選択される硬化可能な樹脂材料が用いられる。ビニルエステル・ポリウレタン・ブレンドも、この使用に非常に適している。
【００４２】
支持エレメント１２の外部輪郭を切断する他にも、例えばウインドウ開口部１４又はドア開口部１６を用意するため、この支持エレメントを準備する際に、支持エレメント１２の内部にあるトリミング部分をあらかじめ準備することもできる。
【００４３】
図示されている実施例では、支持エレメント１２が完全な車室の輪郭を形成している。この場合、支持エレメントは、実質的に長方形の基礎部分１８からなり、この基礎部分は、後にフロントウインドウを収容する第１の部分２０と、後に車室のフロントパネル部分を形成する第２の部分２２と、後に車両フロアとなる第３の部分２４と、後にリヤモジュールの接続部となる部分２６と、後にリヤウインドウを収容する部分２８とを有している。フレームの形に実施されている２つの側面部品３０が、基礎部分１８にウイングのように広げられており、これらの部品は、完成したボディシェル構造において、ドアフレーム３２、車室のピラー３４を形成する。
【００４４】
本発明のもう１つの好ましい実施形態では、ボディシェル構造を成形する際、すなわちマトリクス材料の硬化前に、あらかじめ側面部品が組み込まれる。このために、ボディシェル構造を成形する前に、シェル中子に側面部品が装備される。シェル中子の側面には、少なくとも１つの、小区画から構成されるボディシェル構造の側面フレームを取り付けることができる。この側面フレームには、この場合、少なくとも１つのフレーム形の側面部品３０と、ドアフレーム３２と、少なくとも１つのピラー３４とが含まれている。側面フレームが工程ｃ２）においてエレメントに接合され、一体型構造に組み込まれることにより、経費のかかる追加の接合工程を省略することができる。
【００４５】
この構造が完成し、必要に応じて後付けでマトリクス材料が入れ込まれた後、第２の工程において、その他の強化／成形エレメントが支持エレメント１２に位置決めされる。図示されている例においては、これらのエレメントが、フロントのルーフクロスバー３６と、リヤのルーフクロスバー３８と、フロントパネル部分の第１のクロスメンバ４０及び第２のクロスメンバ４２と、クロスメンバ４４と、縁石の高さに通っているクロスメンバ４６とを含んでいる。さらに、車両の前後方向に通っているトンネル構造４８が設けられている。
【００４６】
図２は、線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した場合の縦断面図におけるこれら強化エレメントの配置を示している。この場合、強化エレメントは、その容積全体が、硬化可能なマトリクス材料を入れ込まれた強化繊維からなる布又は織物にすることができる。耐負荷能力と重量との間で最適な妥協点を見つけるため、この場合のように、断面図のフロントパネルクロスメンバ４０の部分に示されているように、鋳型５０を挿入することができ、この鋳型は、次に、強化繊維からなる布製材料によって取り囲まれる。この鋳型５０は、この場合、中空形状にするため、後から取り除くことのできるシェル中子として実施されることができる。他方では、後に強化エレメント内に留まって、望ましい方法で強化エレメントの材料特性に影響を及ぼす中子を選択することも可能である。このために、例えば、非常に軽量でも極めて高い機械的耐負荷能力を有するフォーム材又はハニカム材を使用することができる。
【００４７】
支持エレメント１２にも、全ての強化エレメントにも浸み込まされている、基礎接着に使用されたマトリクス材料に応じて、強化エレメントの位置決めは、単純に設置して押し付けるだけで行うことができる。位置決めの確実性を特に良くするため、これらのエレメントが布製の基材から製造される際に、これらを縫合又は接着によって支持構造１２に接合させることもできる。
【００４８】
次の工程では、ボディシェル構造の内部を形成するシェル中子が支持エレメント１２の中央部分５２に取り付けられる。固定され、あらかじめ位置決めされている強化／成形部品を備える支持エレメント１２は、次にこのシェル中子の周りに成形され、特に、簡単に折り曲げられ、最終的にボディシェル構造は図３に示されている三次元構造になる。このボディシェル構造は、次に硬化する必要があり、このことは、使用されているマトリクス材料に応じて、熱硬化、低温硬化、紫外線硬化、加圧又はそれらの方法の組合せによって行うことができる。
【００４９】
この構造は、完全なボディシェルセル５２を形成しており、このセルを支持するエレメントは、強化エレメント３６、３８、４０、４２、４４及び４６によって形成される。支持エレメント１２は、底面部分のサイドメンバ５４、ルーフサイドメンバ５６、ピラー３４、５８、６０、並びに車室の車両フロア６２、フロントパネル６４、リヤパネル６６を形成する。図示されている実施例では、ルーフ部分６８が塞がれておらず、ルーフモジュールを収容するために使用される。
【００５０】
この場合、小区画から構成されるボディシェル構造は、繊維複合材料からなる平坦な支持エレメント（１２）と多数の強化／成形エレメント（３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８）との接着接合による一体型構成部品として形成されていることが重要である。このボディシェル構造では、個々のエレメントをボディシェル構造に組み込んだ、取外しのできない構成部品になっているため、個々のエレメントが決められた形のみ配分される。
【００５１】
もちろん、この支持エレメント１２によってのみ形成されているエレメントは、工程ｂ）で位置決めされるその他の強化エレメントによって、追加的に補強することもできる。強化エレメント間に配置される接続エレメントを、追加的に設けることもできる。さらに、その後の車両の組立てを容易にする追加の接続部品、例えば、ドア、外部ボード、又は車両の機能エレメントを接続するための部品を、このボディシェルセル５２の製造時に、支持エレメント１２又は強化エレメントの１つに接続することも可能である。
【００５２】
好ましいのは、小区画から構成されるボディシェル構造に、少なくとも１つ、特に好ましいのは両側に側面フレームが取り付けられていることである。この側面フレームは、同様に、ボディシェル構造との一体部品として見なすことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１２                               支持エレメント
１４                               ウインドウ開口部
１６                               ドア開口部
１８                               基礎部分
２０、２２、２４、２６、２８              部分
３０                               側面部品
３２                               ドアフレーム
３４、５８、６０                   ピラー
３６、３８、４０、４２、４４、４６ クロスメンバ
４８                               トンネル構造
５０                               鋳型
５２                               支持エレメント１２の部分
５４、５６                         サイドメンバ
６２                               車両フロア
６４                               フロントパネル
６６                               リヤパネル
６８                               ルーフ部分
ＩＩ−ＩＩ                         線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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