(57)【要約】本発明は、自動車の中空部材（１６）、特にはボティピラーを補強する装置に関する。本発明の装置は、前記中空部材（１６）内に挿入可能な長尺の形状安定的なプラスチックから形成される少なくとも１つの支持骨格（１０）を具備しており、該支持骨格が、前記中空部材（１６）の内壁（３２）に係合可能な自由支持面（１８）を具備する。
2004525813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の中空部材（１６）、特にボディピラーを補強する装置において、この装置が、
前記中空部材（１６）内に挿入可能な、長尺の形状安定的な、プラスチックから成る少なくとも１つの支持骨格（１０）を具備しており、該支持骨格が、前記中空部材（１６）の内壁（３２）に係合可能な自由支持面（１８）を有していることを特徴とする、車両の中空部材（１６）、特にボディピラーを補強する装置。
【請求項２】
前記支持骨格（１０）が、前記中空部材（１６）の内部形状に対応する包囲輪郭を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記支持骨格（１０）が、一体的な成形部分として、好ましくは射出成形部分として形成されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持骨格（１０）が、耐熱性プラスチック、好ましくはポリフェニルスルフィドから形成されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持骨格（１０）が、その全長にわたって分配された、該支持骨格の長手方向に対して横方向に延びる多数の補強リブ（１４）を有している、請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記補強リブ（１４）が、前記中空部材（１６）のそれぞれ１つの内側の内部横断面を、好ましくは全面的に覆っている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記補強リブ（１４）が、前記支持骨格（１０）の長手方向支持体（１２）全体にわたって、互いに間隔を置いて具備されている、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記支持骨格（１０）が、その長手方向で一貫して延びる少なくとも１つ、好ましくは２つの長手方向ウェブ（１２）を有しており、該長手方向ウェブが、前記補強リブ（１４）を横方向に貫通している、請求項５から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記補強リブ（１４）及び場合によっては前記長手方向ウェブ（１２）の縁部エッジが支持面（１８）として、前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）の輪郭に適合させられている、請求項５から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持骨格（１０）の構造強度が、空間的に可変の運転時の剛性及び／又はクラッシュ負荷の基準に適合させられている、請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記補強リブ（１４）及び／又は前記長手方向ウェブ（１２）の壁厚、相互間隔及び／又は配向が、前記支持骨格（１０）全体にわたって変化している、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持骨格（１０）が、横方向で開いた多数の中空室（２０）を有しており、該中空室が、前記支持骨格（１０）の長手方向で前記補強リブ（１４）によって互いに分離されている、請求項５から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記補強リブ（１４）が、前記長手方向ウェブ（１２）全体にわたって、側方で外方に向かって突出する肩部分（２４）を有している、請求項５から１２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記支持骨格（１０）が、前記中空部材（１６）内に組み込まれる機能部材、例えばベルトローラのための切欠き（２６）を有している、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記支持骨格（１０）の支持面（１８）が、前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）に形状接続的に当接している、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記支持骨格（１０）が、好ましくはその支持面（１８）に層状に付けられた結合手段（３４）を介して、摩擦接続的及び／又は材料接続的に前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）に係合可能である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
結合手段（３４）として、接着剤又は接着性発泡材料が設けられている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記接着剤又は接着性発泡材料が、熱作用下で活性化可能である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記支持骨格（１０）が、別個の機械的な結合手段を介して、前記中空部材（１６）内に固定可能である、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記支持骨格（１０）に、前記中空部材（１６）の横断面を密閉もしくは隔絶するための、発泡可能な発泡部分が配置されている、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記中空部材（１６）の全長にわたって、複数の支持骨格（１０）が分配されるように配置される、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記支持骨格（１０）が、好ましくは差込結合部又はヒンジ結合部を介して、端部側で互いに連結されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
車両の構造部材であって、該構造部材が、中空部材（１６）と、該中空部材内に挿入された、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの支持骨格（１０）と、を具備することを特徴とする、車両の構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の中空部材、特にボディピラーを補強する装置に関する。
【０００２】
このことを目的として、自動車構造においては、複合体として幾何学的に単純な支持構造と、発泡可能な材料とから成る補強部材が知られている。この支持構造は第１に、特別な輪郭適合なしに、空洞内で発泡可能な材料を保持して位置決めするのに役立つ。次いで、空洞は全容積にわたって発泡させられる。膨張させられた発泡材料は、壁に接続し、ひいては力を吸収し、荷重を分配するために伝達する。この補強効果はまた、発泡材料の材料特性に決定的に基づいている。この場合に生じる欠点は、発泡過程が化学反応を必要とし、この化学反応が特に発生温度に関して車両の製造プロセスに調和されていなければならないことである。従って補強機能は、プロセスパラメータの正確で不変な保持に依存する。別の欠点は、構造部材をもはや容易には互いに分離できず、これによりリサイクルが難しくなることにある。さらに、完全な発泡により、補強効果が多かれ少なかれ均質になり、この場合、空間的に変化する設計条件を考慮に入れることができない。
【０００３】
上記の点から出発して、本発明の根底を成す課題は、上記欠点を取り除き、特定の負荷に応じて変化可能に構成することができ、重量軽減を可能にし、かつ特別な廃棄問題を惹起することがない、容易に製造可能な空洞補強装置を提供することである。
【０００４】
この課題を解決するために、請求項１に記載の特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成及び更なる構成は、従属請求項から得られる。
【０００５】
本発明は、荷重を支持する発泡部分を含有しない軽量構成部分として、補強体を提供するという思想から出発する。これに相応して、本発明によれば、中空部材中に挿入可能な、長尺の形状安定的な、プラスチックから成る支持骨格であって、中空部材の内壁に係合可能な自由支持面を有している支持骨格が提案される。プラスチック製の骨格構造により、重量が十分に軽減されるとともに、幾何学的に複雑な形状付与及び空間的に適合させられた補強形態が実現可能になる。この場合、外側の支持面は直接的に荷重を受容することを可能にする。支持骨格は、その所与の構造に基づき、規定の機能を有している。支持骨格の組み付けは、特別な手間なしに、車両の既存の製造過程に組み入れることができる一方、廃棄時には、簡単に種類的に純粋に分離することが可能である。
【０００６】
支持骨格が、中空部材の内部形状に対応する包囲輪郭を有していて、これにより、点状の負荷が生じたときにも、十分な荷重分配が行われるようになっていると有利である。
【０００７】
支持骨格が、一体的な成形部分として、好ましくは射出成形部分として形成されていることにより、最適な構成が可能になる。この場合、支持骨格が、耐熱性プラスチック、好ましくは高性能プラスチックとしてポリフェニルスルフィドから、又はポリアミドから成っていると、車両の製造時及び使用時の形状安定性に関して有利である。
【０００８】
構造上有利な構成において、支持骨格が、その全長にわたって分配された、支持骨格の長手方向に対して横方向に延びる多数の補強リブを有している。このように構成される場合、補強リブが、中空部材のそれぞれ１つの内側の内部横断面を、好ましくは全面的に覆うことが保証されることが望ましく、これにより最適な補強が達成される。この観点における別の利点は、補強リブが、支持骨格の長手方向支持体全体にわたって、互いに間隔を置いて具備されていることにより得られる。この構成において、支持骨格が、その長手方向で一貫して延びる少なくとも１つ、好ましくは２つの長手方向ウェブを有しており、これらの長手方向ウェブが、補強リブを横方向に貫通していると有利である。
【０００９】
力の伝達を最適化するために、補強リブ及び場合によっては長手方向ウェブの縁部エッジが支持面を形成しつつ、中空部材の内壁の輪郭に適合させられていると有利である。
【００１０】
本発明の別の有利な構成において、支持骨格の構造強度は、空間的に可変の運転時の剛性及び／又はクラッシュ（破壊）負荷の基準に適合もしくはそれに従いモデル化されている。このことは、所望の変形形態に応じて、補強リブ及び／又は長手方向ウェブの壁厚、相互間隔及び／又は配向が、前記支持骨格全体にわたって変化していることにより達成することができる。
【００１１】
構造上最適に重量軽減するために、支持骨格が、横方向で開いた多数の中空室を有しており、これらの中空室が、支持骨格の長手方向で補強リブによって互いに分離されていると有利である。
【００１２】
補強リブが、長手方向ウェブ全体にわたって、側方で外方に向かって突出する肩部分を有していると有利である。
【００１３】
別の有利な構成においては、支持骨格が、中空部材内に組み込まれる機能部材、例えばベルトローラのための切欠きを有している。
【００１４】
直接的な力の伝達もしくは支持のために、支持骨格の支持面は、中空部材の内壁に形状接続的に当接することができる。運転時の剛性をさらに改善するために、支持骨格が、好ましくはその支持面に層状に取り付けられた結合手段を介して、摩擦接続的及び／又は材料接続的に中空部材の内壁に係合可能であると有利である。このためには、好ましくは熱作用下で活性化可能な接着剤又は接着性発泡材料が有利である。補足的に又はその代わりに、支持骨格は、別個の機械的な結合手段を介して、中空部材内に固定可能である。
【００１５】
支持骨格に、中空部材の横断面を密閉もしくは隔絶するための、発泡可能な発泡部分が配置されていることにより、付加的な機能が達成される。
【００１６】
許容差の問題を回避するために、中空部分がより長い場合には、複数の支持骨格が互いに前後に配置されていてよい。場合によっては、支持骨格は、好ましくは差込結合部又はヒンジ結合部を介して、端部側で互いに連結されていてよい。
【００１７】
本発明の別の観点は、車両の構造部材であって、該構造部材が、中空部材と、該中空部材内に挿入された本発明による少なくとも１つの支持骨格とから成っている、構造部材に関する。
【００１８】
以下に、図面に概略的に示した実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。
【００１９】
図１に示す長尺の支持骨格１０は、一体的なプラスチック成形部分として形成されている。このプラスチック成形部分は、骨格長手方向で互いに平行に延びる２つの長手方向ウェブ１２と、これらのウェブに対して横方向に延びる、互いに横に並んで位置する多数の補強リブ１４とから成っている。支持骨格１０によって形成される包囲輪郭は、Ｂピラー１６の内部形状、又は一般には、特に図示はしていない車両の中空部材の内部形状に対応する。従って、挿入された状態では、この支持骨格１０は構造補強を可能にし、また特に、荷重要件に適合した補強を可能にする。
【００２０】
このことを目的として、補強リブ１４及び長手方向ウェブ１２の縁部は、外方に向いた自由支持面もしくは自由支持エッジ１８を形成している。これらの自由支持面もしくは自由支持エッジ１８は中空部材に内側で、点状又は線状に係合可能である。支持骨格１０に対する空間的に変化する強度要件を満たすために、補強リブ１４の壁厚及び最小相互間隔が、相応に適合させられており、すなわち、支持骨格全体にわたって区分毎に異なる状態で形成されている。構造上の形状は、車両の運転時の負荷及びクラッシュ（破壊）負荷の計算又は実験に基づく分析を基準として設計される。
【００２１】
支持骨格１０は、軽量構造において、骨格長手方向において列状に配置されていて且つ骨格長手方向に対して横方向に開いた、多数の中空室２０を有している。これらの中空室は、補強リブ１４と長手方向ウェブ１２とによって枠組み状に互いに分離されている。複雑な空洞横断面をも全面的に覆うことができるように、補強リブ１４は、長手方向ウェブ１２相互間に延びる中央区分２２と、長手方向ウェブ１２を超えて側方に突出する肩部分２４とを有している。中空部材内に組み込まれる機能部材、例えばベルトローラ（図示せず）を収容するために、支持骨格１０は、対応する切欠き２６を備えている（図２）。
【００２２】
図３から最もよく判るように、支持骨格１０は、補完的に成形された、外方に向かって開いた、Ｂピラー１６の薄板部分２８内に挿入することができる。場合によっては、付加的な固定のために、図示していない機械的な固定手段が設けられていてよい。更なる車両組み付け中に、Ｂピラーは、外側の薄板部分３０によって、支持骨格１０を封入するように閉じる。薄板部分２８，３０は、この場合、Ｂピラー１６の幾何学的に複雑に成形された内壁３２を形成する（図４）。
【００２３】
図５〜図７は、薄板部分２８，３０と、これらの薄板部分内に配置された支持骨格１０とから形成された構造部材３４の横断面を種々様々な高さにおいて示している。補強リブ１４の支持エッジ１８は、内壁３２のそれぞれの横断面輪郭全体を、全周にわたって支持することを可能にする。これに対して、長手方向ウェブ１２の支持エッジ１８は、中空部材１６の長手方向輪郭に従う。このようにして、点状に発生する曲げ荷重及び圧縮荷重をも吸収し、支持骨格１０全体にわたる大きな支持幅を介して、これらの荷重を伝達することができる。
【００２４】
基本的に、支持骨格１０は、好適にはその支持エッジ１８に特に場所毎に付けられた結合手段を介して、摩擦接続的及び／又は材料接続的に、内壁３２に結合される。これを目的として、図５に示すように、熱作用下で発泡可能な材料３４、例えばポリエチレンを基剤とした発泡材料が取り付けられていてもよい。これにより、場合によっては生じ得る許容差及び熱膨張を吸収することができ、確実でがたつきのない結合を達成することができる。発泡は車両ボディが続いて加熱されている間に、例えば電気泳動被覆時に行われると有利である。もちろん、加熱時に生じる約150〜190℃の温度に耐えるために、支持骨格１０が相応の耐熱性材料から形成されることが保証されなければならない。
【００２５】
上述の形式の支持骨格は、自動車のボディピラー内に挿入することができるが、しかし自動車のフレーム部分、ルーフフレーム、エンジン支持体又はシャーシ部分内にも、さほどの組み付け手間をかけずに挿入することができ、これにより、低重量で極めて効果的な補強を達成することができる。構造的な形状付与は、局所的に種々異なる強度要件を考慮に入れることができる。このことは、特に、重量軽減の理由から壁厚が種々異なる薄板部分によって形成されているような中空部材において有利であることが判っている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、自動車のＢピラー内に挿入するための支持骨格を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した支持骨格の側面図である。
【図３】図３は、Ｂピラー内に形状接続的に挿入された支持骨格を示す斜視図である。
【図４】図４は、Ｂピラーの内壁と、Ｂピラー内に挿入された支持骨格とを、Ｂピラーの内壁を破断した状態で示す縦断面図である。
【図５】図５は図４において、対応した番号を付した線に沿って示す断面図である。
【図６】図６は図４において、対応した番号を付した線に沿って示す断面図である。
【図７】図７は図４において、対応した番号を付した線に沿って示す断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004525813.tif 000003
2004525813.tif 000004
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2004525813.tif 000018
2004525813.tif 000019
2004525813.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月24日(2003.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の長尺の中空部材（１６）、特にボディピラーを補強する装置であって、該装置が、前記中空部材（１６）内に挿入可能な、長尺の形状安定的な、プラスチックから成る少なくとも１つの支持骨格（１０）から成っており、該支持骨格が、前記中空部材（１６）の内壁（３２）に係合可能な自由支持面（１８）を有している形式のものにおいて、一体的な成形部材として形成された支持骨格（１０）が、その全長にわたって分配された多数の補強リブ（１４）を有しており、該補強リブ（１４）が、前記支持骨格の長手方向に対して横方向に延びていて、前記支持骨格（１０）の長手方向支持体（１２）全体にわたって、互いに間隔を置いて保持されており、前記長手方向支持体（１２）が前記中空部材（１６）の長手方向で延びており、前記補強リブ（１４）が、前記中空部材（１６）のそれぞれ１つの内側の内部横断面を全面的に覆っており、前記補強リブの縁部エッジが、支持面（１８）として全周にわたって、前記中空部材（１６）の内壁（３２）の輪郭に適合させられていることを特徴とする、車両の長尺の中空部材、特にボディピラーを補強する装置。
【請求項２】
前記支持骨格（１０）が、前記中空部材（１６）の内部形状に対応する包囲輪郭を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記支持骨格（１０）が、射出成形部分として形成されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記支持骨格（１０）が、耐熱性プラスチック、好ましくはポリフェニルスルフィドから形成されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持骨格（１０）が、その全長にわたって分配された、該支持骨格の長手方向に対して横方向に延びる多数の補強リブ（１４）を有している、請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記補強リブ（１４）が、前記中空部材（１６）のそれぞれ１つの内側の内部横断面を、好ましくは全面的に覆っている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記補強リブ（１４）が、前記支持骨格（１０）の長手方向支持体（１２）全体にわたって、互いに間隔を置いて具備されている、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記支持骨格（１０）が、その長手方向で一貫して延びる少なくとも１つ、好ましくは２つの長手方向ウェブ（１２）を有しており、該長手方向ウェブが、前記補強リブ（１４）を横方向に貫通している、請求項５から７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記補強リブ（１４）及び場合によっては前記長手方向ウェブ（１２）の縁部エッジが支持面（１８）として、前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）の輪郭に適合させられている、請求項５から８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持骨格（１０）の構造強度が、空間的に可変の運転時の剛性及び／又はクラッシュ負荷の基準に適合させられている、請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記補強リブ（１４）及び／又は前記長手方向ウェブ（１２）の壁厚、相互間隔及び／又は配向が、前記支持骨格（１０）全体にわたって変化している、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持骨格（１０）が、横方向で開いた多数の中空室（２０）を有しており、該中空室が、前記支持骨格（１０）の長手方向で前記補強リブ（１４）によって互いに分離されている、請求項５から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記補強リブ（１４）が、前記長手方向ウェブ（１２）全体にわたって、側方で外方に向かって突出する肩部分（２４）を有している、請求項５から１２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記支持骨格（１０）が、前記中空部材（１６）内に組み込まれる機能部材、例えばベルトローラのための切欠き（２６）を有している、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記支持骨格（１０）の支持面（１８）が、前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）に形状接続的に当接している、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記支持骨格（１０）が、好ましくはその支持面（１８）に層状に付けられた結合手段（３４）を介して、摩擦接続的及び／又は材料接続的に前記中空部材（１６）の前記内壁（３２）に係合可能である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
結合手段（３４）として、接着剤又は接着性発泡材料が設けられている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記接着剤又は接着性発泡材料が、熱作用下で活性化可能である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記支持骨格（１０）が、別個の機械的な結合手段を介して、前記中空部材（１６）内に固定可能である、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記支持骨格（１０）に、前記中空部材（１６）の横断面を密閉もしくは隔絶するための、発泡可能な発泡部分が配置されている、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記中空部材（１６）の全長にわたって、複数の支持骨格（１０）が分配されるように配置される、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記支持骨格（１０）が、好ましくは差込結合部又はヒンジ結合部を介して、端部側で互いに連結されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
車両の構造部材であって、該構造部材が、中空部材（１６）と、該中空部材内に挿入された、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの支持骨格（１０）と、を具備することを特徴とする、車両の構造部材。
【国際調査報告】
2004525813.tif 000021
2004525813.tif 000022
2004525813.tif 000023
2004525813.tif 000024
2004525813.tif 000025
2004525813.tif 000026