JP4026151B2 - フロントエンド車両構造体 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段による、自動車用、特に商用車用のフロントエンド車両構造体に関する。

従来の構成の商用車は、一般に、２つのフレーム縦材がフレーム横材に連結されて、支持フレームを形成するように構成されており、このフレーム縦材は、フロント及び／又はリヤバンパーまで伸び、一般にクラッシュボックス部品を介して末端横材及びバンパーへ連結されている。特にフロントエンドの領域では、支持フレームは、フレーム構成部品としての支持機能に加えて、さらに一体化機能、例えば、前車軸及び駆動装置を収容するための機能を確保する必要がある。

特定の全体重量に適合され、最大積載許容荷重を最適化するよう意図された構成部品のために、構成部品は、車種によって寸法が大幅に異なる。この異なる寸法決めは、結果として複雑な構成部品をもたらし、その生産には高いコストを伴う。

特許文献１は、トラックシャシ用の補助フレームについて開示している。補助フレームは、縦材の角度をつけられた部分が様々な位置に配置された様々なシャシフレームを網羅するように意図されている。補助フレームは、長手方向に異なる断面を持つ縦材を使用する。フロント領域では、縦材はＵ形断面を有し、残りの領域では、Ｚ形断面を有する。Ｚ形材の上部分出部は、Ｕ形材の上部分出部に隣接し、これに対して、Ｚ形材の下部分出部は、隣接する縦材の方を向いて正確となるよう、Ｕ形材の下部分出部に対して横方向に偏っている。従って、隣接する縦材の偏ったＺ形断面の下部分出部は、補助フレームのより狭い通過幅を形成し、隣接する縦材のＵ形断面の下部分出部は、補助フレームのより広い通過幅を形成する。異なるトラックのシャシは、従って、この補助フレームの１つの寸法を使用して網羅されることが可能である。

特許文献２は、トラック用の支持フレームについて開示している。支持フレームは、フレーム縦材と、フレーム横材と、さらに球形又は複合のリンク軸を備えている。さらに、支持フレームは、縦材の末端を越えて車両の幅にわたって伸びるフロント横材を有し、バンパーから距離を置いて配置され、フロントエンド車両モジュールとして構成される。車両の中心を向いた側では、フロントエンド車両モジュールはフレーム縦材の末端に連結され、走行方向を向いた側では、バンパーに連結される。クランク又は複合リンク軸は、角度をつけられた部分がエンジンの端部周辺に係合するように、フロントエンド車両モジュールに取り付けられる。

異なるホイールベース、動軸又は従軸の配置、及びフレーム縦材の異なる高さの結果、商用車の多様な変化形態は、組み立て段階まで生じない。フロントエンド車両モジュール自体は、比較的多い部品数で事前に組み立てられ、保管されることが可能であり、これによってコンベヤによるライン組み立てを可能にする。

特許文献３は、トラック用のシャシについて開示している。フロントエンドとリヤエンドとを備えたトラックの支持構造は、３つの部分になっており、中央支持フレーム構造と、弓形フロントフレームと、上部構造を支えるフレーム縦材構造とを備えている。中央支持フレーム構造は、駆動装置の周辺に係合し、前車輪の完全な陰に基本的に配置される。さらに、この構造は、下向きに開いたパニエ状の形をしている。そのリヤ側で、中央支持フレーム構造は、上部構造を支持するフレーム縦材構造に固定的にしかし解放可能に連結され、そのフロント側で、部分的に運転室を支えかつフロント部分を支える前面弓形フロントフレームに連結される。このような方法で、例え高さの異なるフレーム縦材構造を伴っても、様々に異なるリヤエンドが、常に標準のフロントエンドに適合されることが可能である。しかし、特許文献３にはフロントエンドの構造的詳細に関しては何も開示されていない。
特許文献４は、２つの縦材と２つのクラッシュボックス要素とを有する冒頭に述べた種類のフロントエンド車両構造体について開示している。さらに、２つの連結部材が設けられており、その各々は縦材の１つを対応するクラッシュボックス要素へ連結する。連結部材はいずれも、内側部分と、この内側部分を補強するため上側部分と下側部分とから組み立てられることが可能である。既知のフロントエンド車両構造体の場合、内側部分は中空形材で形成される一方で、下側部分及び上側部分はいずれもＬ形材で形成される。この場合、Ｌ形材は中空形材の周辺に完全に係合する。
特許文献５は、別のフロントエンド車両構造体について開示しており、その構造体においては、車両の各側で、連結部材が縦材をクラッシュボックス要素へ連結する。この場合、連結部材はいずれも複数部品の中空形材により形成され、この中空形材は補強形材を用いて補強される。補強形材は、連結部材の輪郭にほとんど適合され、連結部材の外側又はその内側に選択的に配置される。
特許文献６は、幅広のフロントエンド車両構造体を示し、その構造体においては、薄壁のフロント押し出し形材が、厚壁のリヤ押し出し形材に、連結領域で連結されている。連結領域では、Ｕ形断面又はＬ形断面又はＣ形断面の補強要素が、連結領域内のフロント及びリヤ押し出し形材の両方にわたって側方で係合するように、下からあるいは上から嵌め込まれる。これにより、連結領域は効果的に補強されることが可能である。

独国特許出願公開第 ４２ ４０ ３４４ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第 ４０ ０６ ４１８ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第 ４２ ２８ ３１４ Ａ１号明細書 米国特許第６，３２８，３７７ Ｂ１号明細書 米国特許第５，９１３，５６５号明細書 特開平１０−２８７２６９号公報

本発明は、フロントエンド車両構造体の改善された実施の形態を特定し、それによって生産工程を簡素化するという課題に関する。

この課題は、独立請求項の主題により解決される。有利な実施の形態は従属項の主題である。

本発明は、非常に複雑な構成部品、例えば事前組み立て可能なフロントエンド車両構造体等の生産が、単純なシートメタルの幾何学的形状を基にして可能となるように、自動車用、特に商用車用のフロントエンド車両構造体を構成するという全体的な構想に基づいている。

これは、２つの連結部材を設けることにより達成され、この連結部材の各々は縦材の１つを対応するクラッシュボックス要素へ連結し、連結部材はいずれも３つの部材、すなわち内側殻（内側部分）と上部殻（上側部分又は上部シートメタル片）と下部殻（下側部分又は下部シートメタル片）とから組み立てられ、上部殻及び下部殻は各々内側殻を補強する。
内側殻、上部殻、下部殻、あるいは内側部分、上側部分、下側部分は、折り曲げられたシートメタル部品として好適に構成され、上部殻及び下部殻が、基本的に内側殻の縁端に、それに対して横向きに配置される。

支持構造体の複数のシートメタル部品への分割は、シートメタル部品が折り曲げられたシートメタル部品として変形されるだけなので、製造が簡易であることを意味する。ブランクでは、左及び右の連結部材用の構成要素が同一であり、単に鏡面反転したように傾けられている。この結果、第１にシートメタル部品の簡素化された生産をもたらし、第２に単純な折り曲げ作業を用いることで、より薄いシートメタル構成部品にとっては問題となる、材料を激しく傷める圧延加工作業が回避される。

本発明は、各連結部材が、そのフロントエンドによって対応するクラッシュボックス要素へ、あるいはリヤエンドによって対応する縦材へ押し込めるように構成される場合、さらに別の利点をもたらす。前車軸の領域での支持構造体の切り離しは、連結部材の長さを適切に変化させることで、車両の全長に影響を及ぼすことを可能にする。

さらに、連結部材及び縦材が各々Ｃ形断面を有するように、かつそれぞれの連結部材の外側寸法が、組み立てられた状態で、それぞれの縦材の内側寸法に対応するように用意することが可能である。これにより、フロントエンド車両構造体の組み立てを簡素化し、その後の力の伝達に関して、例えば横方向の力の伝達について、従来の構造に比べて著しい長所を実現する。

本発明による解決策の１つの特に有利な改良の形態は、内側殻と上部殻と下部殻とが、屈曲した縁端部に沿って伸びる溶接部によって接続されていることを特徴とする。それに応じて、溶接ビードあるいは溶接継ぎ目が内側殻の屈曲した縁端部に沿って伸び、この縁端部は上部あるいは下部殻に平行に伸びかつそれを広範囲に支えており、それによって上部殻もしくは下部殻と内側殻との間にある隙間をふさぎ、こうして特に問題となる隙間の腐食を防止する。車両の支持構造体は、車両の下で発生する水しぶきに実質的に何の保護も無くさらされ、特に冬季にはこうした水がさらに塩化物にも汚染されているので、商用車の品質及びそれに関連する有効寿命は、取り囲む溶接ビートにより増加される。

本発明による解決策の１つの特に好ましい発展の形態は、内側殻、上部殻、下部殻が、同一及び／又は異なるシートメタル厚で形成できることを特徴とする。商用車は、例えば重量物の運搬又は人の輸送といったような非常に幅広い用途範囲のために製造され、これに応じて厚みの異なる支持構造体を必要とする。連結部材を形成するために同一及び／又は異なるシートメタル厚を用いることにより、特に好ましい方法で、この状況は対応される。このように、厚いメタルシートの使用は、高積載量を有する車両にとって特に好ましく、その一方で軽車両にとってはより薄いシートメタル厚で十分である。このことは、生産工程の際に比較的大きい変更を行うことなく、車両に課される要求に対する柔軟な対応を可能にする。

縁端部が切り込みによって互いに切り離されるように構成されるように、好適に用意することも可能である。内側殻の切り込みは、形成工程の簡素化をもたらし、この形成工程において内側殻の縁端部は直角に屈曲される。屈曲した縁端部は互いに平行に配置されないので、切り込みのない材料では多大な圧延加工作業及びそれによって負荷を受けることになる。こうしたことは上記の切り込みによって完全に回避されることが可能であり、このことは、上記の生産工程の簡素化に加えて、材料を保護する。

１つの有利な発展の形態は、フロントエンド車両構造体が、リジッドアクスル又は個別のホイールサスペンションを収容するために、連結部材の領域において構成されていることを特徴とする。いずれも車両のその後の使用目的によって、例えば建設現場車両としてあるいはバスとして等の目的次第で、本発明による解決策は、フロントエンド車両構造体を柔軟な方法で構成することが可能であり、従って、例えば重量車についてはリジッドアクスルを設置し、軽車両については個別のホイールサスペンションの設置を可能にする。

本発明の別の重要な特徴及び利点は、従属項、図面、及び図面を参照した図の関連する記述から明らかになる。

なお、上記の特徴及び以下に説明される特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれに述べられた組み合わせだけでなく、異なる組み合わせにおいても、又はそれ自体においても、使用されることが可能であることは言うまでもない。

本発明の好ましい例示的な実施の形態は、同一又は同様の又は機能的に同一の構成部品について同じ番号を参照して、図面に図示され、以下の記述においてより詳細に説明される。

図１によると、本発明によるフロントエンド車両構造体１は、矢印で表される車両縦方向１４に対して基本的に平行に伸びる２つの連結部材１３、１３’を示している。連結部材１３、１３’は、第１クラッシュボックス部品６の後端と右縦材３の前端との間、及び第２クラッシュボックス部品１０の後端と左縦材２の前端との間に直立して配置され、水平方向に互いに離れた間隔を置いて配置されている。

第１クラッシュボックス部品６及び第２クラッシュボックス部品１０のそれぞれの前端で、これらクラッシュボックス部品は、バンパー１１によって車両の横方向に互いに連結されている。連結部材１３、１３’は、前車軸取り付け領域を形成し、横材９によって車両の横方向に互いに連結されている。連結部材１３、１３’は、リジッドアクスル又は個別のホイールサスペンションのいずれかを収容するために構成されるようにすることも可能である。

図１及び図２に示されるフロントエンド車両構造体１の領域では、商用車の駆動装置（図示せず）は、通常２つの連結部材１３、１３’の間に配置されている。この種類の駆動装置は一般に内燃機関と変速装置とを備え、そのため連結部材１３、１３’は、商用車のフロントエンドに向けて、車両の縦方向１４に対して横方向に広げられている。

フロントエンド車両構造体１は、車両の縦方向中心を垂直に伸びる平面について鏡面反転した形に構成されているので、半分の部分の片方のみを以下に詳細に述べる。但し、従って他方の半分の部分についても同じことがあてはまる。

図３の分解図によると、連結部材１３は基本的に３つの構成部品で構成されている。

これらの構成部品は、第１に、内側殻７を備えており、該内側殻は直立に配置され、上端及び下端にそれぞれ縁端部８を有し、該縁端部はこの殻の平面に対して直角に屈曲しており、この殻の平面に伸びる座屈軸１７で、上記鏡面の方に向かって、それぞれの縁端に対して平行になる角度に曲げられている。個々の縁端部８は切り込み１５によって互いに切り離されており、この切り込みの効果により、折り曲げ作業の際、材料は１つの軸（図３の１７参照）についてのみ折り曲げられ、従って材料を非常に傷める多軸圧延加工作業は回避される。

第２に、これらの構成部品は、上部縁端部８に対して平行に伸び、それらを広範囲に支えかつそれらに接続されている上部殻５と、下部縁端部８に対して平行に伸び、それらを広範囲に支えかつそれらに接続されている下部殻４とを備えている。

上部殻５及び下部殻４は、いずれも内側殻７のそれぞれの縁端部８に対応して折り曲げられたシートメタル片とて構成されており、これらは、互いに平行に配置され互いに離れて間隔を置きかつ内側殻７の平面に対して直角に伸びる複数の屈曲軸１６で折り曲げられており、その軸の１つが例として図３に示されている（図３の１６参照）。

この場合、上部殻５及び下部殻４は、座屈軸１７と同一平面の長手方向縁端１９により、内側殻７の縁端部８の表面を平行に支えるように内側殻７に配置され、その結果、連結部材１３の外側に連続した平坦な表面を形成し、その側面は上記鏡面とは反対を向いている。

上部殻５及び下部殻４は、いずれも溶接部により内側殻７に接続され、この溶接部は縁端部８に沿って伸び、上部殻５と内側殻７との間又は下部殻４と内側殻７との間に発生し得る隙間を好適にふさいで、それによって隙間の腐食の危険性を解消する。同時に、取り囲むように配置された溶接ビードは、３つの殻４、５、７の固定接続を設けるのに使用され、この固定接続は連結部材１３の剛性を高める。

図３によると、組み立てられた連結部材１３は、内側殻７と上部殻５と下部殻４とにより形成されるＣ形断面の開放側が同一方向を指すように、すなわち連結部材１３の場合も縦材２の場合も鏡面を向くように、縦材２に押し込まれている。

この場合、連結部材１３は、正確に嵌合するように縦材２に押し込めるように組み立てられ、その結果、横向きの力とモーメントとが伝達されることが可能となる。換言すれば、連結部材１３の外側寸法が、組み立てられた状態で、左縦材２の内側寸法に対応する。

連結部材１３と縦材２との間の接続は、例えばねじ接続又は溶接（図３には図示せず）を用いて行われる。

図２によると、複数のブラケット１２が、連結部材１３又は内側殻７に配置され、上部トランスバースリンク２１の軸受け２０（図１に図示されている）を収容するため及び連結部材１３を補強するために、構成されている。内側殻７とブラケット１２との間の接続も同様に、例えばねじ接続、リベット接続、又は溶接を用いて行われる。

図３によると、内側殻７は複数の切り抜き１８を有し、これを通って車体底部構造体又はトランスバースリンク２１の構成部品が案内されることが可能である。異なる車種の場合及び／又は車両の異なる目的での使用の場合、様々に異なる負荷状況が発生するので、特に個々の殻４、５、７のシートメタル厚、及び適切な場合は、ブラケット１２のシートメタル厚を変化させることで、この異なる負荷状況に対する適応調節が行われる。

連結部材１３を上記３つの殻４、５、７に分割することにより、折り曲げられたシートメタル部品としてこれらを個別に製作することが可能であり、従ってこれらを簡易な方法で製造できる。さらに、フロントエンド車両構造体１はこれに取り付けられることが可能な構成部品と共に事前組み立て可能なユニットを形成し、このユニットは事前組み立て作業の場において事前組み立てされることが可能であり、さらに最終組み立て作業の場において縦材２、３又はクラッシュボックス部品６、１０に固定されることが可能である。

要約すると、本発明は基本的に以下のように特徴付けられることが可能である。

連結部材１３は、基本的に３つの構成部品で構成される。直立に配置され、縁端で直角に屈曲した縁端部８を有する内側殻７、並びにそれらに対して平行に沿って伸び、それらを広範囲に支える下部殻４及び上部殻５である。

上部殻５及び下部殻４は、いずれも溶接の継ぎ目によって内側殻７に接続され、この継ぎ目は取り囲むように閉じられ、縁端部８に沿って伸び、隙間の腐食の危険性を解消し、連結部材１３の剛性を高める。

組み立てられた連結部材１３は、縦材２に正確に嵌合するように押し付けることができ、それにねじ止め又は溶接されることも可能である。

連結部材１３を３つの構成部品、すなわち内側殻７、上部殻５、下部殻４に分割することで、折り曲げられたシートメタル部品としてそれらを製作し、かつ材料に多次元圧延加工作業を受けさせることなく簡易な方法でそれらを製造することが可能である。

フロントエンド車両構造体１は、リジッドアクスル又は個別ホイールサスペンションを収容するために、選択的に構成されることも可能である。異なる負荷状況に対する適応調節は、内側殻７、上部殻５及び／又は下部殻４、並びにブラケット１２のシートメタル厚を変化させることで好適に行われる。

連結部材を備えた本発明によるフロントエンド車両構造体の斜視図。 異なる視点からの図１に示す部材の図。 連結部材の１つの分解図。

Claims (9)

1. 自動車用、特に商用車用のフロントエンド車両構造体（１）であり、２つの縦材（２、３）と２つのクラッシュボックス要素（６、１０）とを備えており、
   − ２つの連結部材（１３、１３’）が設けられ、その各々は前記縦材（２、３）の１つを対応する前記クラッシュボックス要素（１０、６）へ連結し、
   − 前記連結部材（１３、１３’）が各々、内側部分（７）と、該内側部分（７）を補強するため、上側部分（５）と下側部分（４）とから組み立てられたフロントエンド車両構造体であって、
   − 前記内側部分は、基本的に直立に配置され、かつ上端部に屈曲した上部縁端部（８）及び下端部に別の屈曲した下部縁端部（８）を有する内側殻（７）であり、
   − 前記上側部分は、前記上部縁端部（８）に対して平行に伸び、それを広範囲に支えかつそれに接続された上部シートメタル片（５）であり、
   − 前記下側部分は、前記下部縁端部（８）に対して平行に伸び、それを広範囲に支えかつそれに接続された下部シートメタル片（４）である
   ことを特徴とするフロントエンド車両構造体。
2. 前記内側部分（７）、前記上側部分（５）及び前記下側部分（４）は、折り曲げられたシートメタル部品として構成され、前記上側部分（５）及び下側部分（４）が、基本的に前記内側部分（７）の縁端に、それに対して横向きに配置されることを特徴とする請求項１に記載のフロントエンド車両構造体。
3. 各連結部材（１３、１３’）は、そのフロントエンドにより対応する前記クラッシュボックス要素（１０、６）へ、及び／又はそのリヤエンドにより対応する前記縦材（２、３）へ押し込めるように構成されていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のフロントエンド車両構造体。
4. − 前記連結部材（１３、１３’）及び前記縦材（２、３）は各々Ｃ形断面を有し、
   − 前記それぞれの連結部材（１３、１３’）の外側寸法が、組み立てられた状態で、前記それぞれの縦材（２、３）の内側寸法に対応することを特徴とする請求項３に記載のフロントエンド車両構造体。
5. 前記内側部分（７）、前記上側部分（５）及び前記下側部分（４）は、前記屈曲した縁端部（８）に沿って伸びる溶接部によって接続され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フロントエンド車両構造体。
6. 前記内側部分（７）、前記上側部分（５）及び前記下側部分（４）は、同一及び／又は異なるシートメタル厚で形成でき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フロントエンド車両構造体。
7. 前記縁端部（８）は、切り込み（１５）により互いに切り離されるように構成されてい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フロントエンド車両構造体。
8. ブラケット（１２）が、前記内側殻（７）に配置され、前記連結部材（１３、１３’）を補強するために構成され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フロントエンド車両構造体。
9. 前記フロントエンド車両構造体（１）は、リジッドアクスル又は個別のホイールサスペンションを収容するために、前記連結部材（１３、１３’）の領域において構成されてい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フロントエンド車両構造体。

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