特開 2022-67646 自動車構造体のための支持構造体、その実現のための処理およびパネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022067646

(43)【公開日】2022-05-06

(54)【発明の名称】自動車構造体のための支持構造体、その実現のための処理およびパネル

(51)【国際特許分類】

   B62D 29/04 20060101AFI20220425BHJP

【ＦＩ】

B62D29/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021170690

(22)【出願日】2021-10-19

(31)【優先権主張番号】20202746

(32)【優先日】2020-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】521458317

【氏名又は名称】ジーエムピー インヴェストメンツ ホールディングス リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】スティラノ ジョルジオ

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA01

3D203BA01

3D203BB04

3D203CA04

3D203CA09

3D203CA84

(57)【要約】      （修正有）

【課題】自動車のための新しい耐荷重性構造体、フロアパン、またはシャシを提供する。
【解決手段】本発明は、自動車および同等物のための耐荷重性構造体であって、シャシ、シェル、フロアパン、または他の構成要素を含み、これらの少なくともパーツ１３、１５、１６が複合ハニカムパネルを用いることによって製造される、耐荷重性構造体に関する。本発明によれば、そのようなパネルには、カーボンファイバ、アラミド繊維、ガラス繊維、または同等物などの高強度高分子材料から製造される外部補強層が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車または同等物のための耐荷重性構造体であって、シャシもしくはフレームおよび／またはシェル、フロアパン、または、外板もしくは外面同士の間に挿入された内部コアを含む複合パネルから製造された少なくとも１つのパーツを含む他の構成要素を備える耐荷重性構造体において、そのようなパネルのうちの少なくとも１つが、前記パネルの少なくとも一部の上に延在する補強層を含み、前記補強層が、カーボンファイバ、アラミド繊維、ガラス繊維、または同等物の高強度高分子材料から製造される、耐荷重性構造体。

【請求項2】

前記補強層が、前記パネルの前記外板の少なくとも１つの上に付加される、請求項１に記載の耐荷重性構造体。

【請求項3】

前記補強層が、前記パネルの外板を構成する、請求項１または２に記載の耐荷重性構造体。

【請求項4】

前記補強層が、関連付けられたパネルの縁部に沿って延在し、隣接するパネルに接続されるように適合される、請求項１～３のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体。

【請求項5】

前記補強層が、２つの隣接するパネルを接続する部分を実質的に含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体。

【請求項6】

前記補強層が、隣接するパネルに対するオス―メス接合または同等物を容易にするために、関連付けられたパネルの縁部から突出する突出部を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体。

【請求項7】

前記複合パネルが、ハニカムタイプのものであり、セルまたは同様の細分化要素のコアを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体。

【請求項8】

前記複合パネルが、高分子発泡体または同等物の発泡材料のコアを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の耐荷重性構造体のための複合パネルであって、外板または外面同士の間に挿入された内部コアを含む複合パネルにおいて、前記複合パネルの少なくとも一部の上に延在する補強層を含み、前記補強層が、カーボンファイバ、アラミド繊維、ガラス繊維、または同等物の高強度高分子材料から製造される、複合パネル。

【請求項10】

前記外板が金属プレートから成り、前記補強層が、そのようなプレートの上に付加される、請求項９に記載の複合パネル。

【請求項11】

外板または外面同士の間に挿入された内部コアを含む、請求項９または１０に記載の複合パネルを製造する方法であって、
前記複合パネルの前記外板の少なくとも一部の上、および／または前記複合パネルの縁部に沿って、延在する補強層を付加する段階であって、前記補強層が、カーボンファイバ、アラミド繊維、ガラス繊維、または同等物の高強度高分子材料から製造される、付加する段階と、
前記パネルの上に前記補強層が付加される、前記パネルをモールドに配設する段階と、
熱重合フェーズの間に前記補強層を硬化させる段階と
を備える、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は概して、フロアパン、シャシ、ボディ、およびこれらのパーツなどを含むがこれらに限定されない、自動車構造体に関する。

【0002】

以下の説明および請求項の範囲において、参照は、一般自動車またはスポーツカーいずれにせよ、自動車について行われるが、本発明は概して、自動車両に対して適用可能であり、例えば、歩行者専用道路区域、および歩行者区域における乗客輸送のための、全地形対応車、バン、貨物自動車、または電気自動車などに対して適用可能であることにまず留意されたい。

【0003】

既知のように、自動車耐荷重性構造体は、自動車耐荷重性構造体を製造するために用いる構成と材料との両方に関して、多くの革新的な段階を経てきている。

【0004】

本明細書は適切な場所ではないが明白であるので、このような進歩の話を一通り説明することなく、端的に言うと、自動車および自動車の構成要素のための耐荷重性構造体の設計および製造は、相互に必ずしも一致しているわけではないいくつか目的を達成するようにしなくてはならず、この目的は、機械的な強度および応力抵抗性（ねじれ、たわみ、振動など）、重量およびコストの低減、複雑な形状を作成する可能性および自動車両のプロフィール、工業規模での製造を含む。

【0005】

これらの理由から、いくつかの解決策が、次第に考案され、解決策は、円形、正方形、長方形の断面を有する簡易な管を接合した結果として網状構造体を形成することによって得られるシャシから、工業的な自動車製造において最も広く使用されている解決策である、スポット溶接された薄鋼板ボディを有するより複雑な構造体にわたる。

【0006】

また、特定の処理およびより高価な処理（例えば、鋳込成形）が必要とする、アルミニウムおよびマグネシウムなどの軽量材料を利用する、より進歩的な解決策もある。

【0007】

この理由から、「サンドイッチ」としても既知の、複合パネルを組み立てることによって、自動車シャシ、フロアパン、およびボディパーツを製造することが現在では一般的になっており、実施としては、これらはパネルであり、ハニカム構造体およびセル構造物から成る中央コアが、アルミニウムで製造された２つの平らな外面または「外板」の間に挿入される。

【0008】

外面は、溶接、接着、または他の同等の接合タイプによってハニカムコアに固定される、アルミニウムシートまたはアルミニウムプレートである。

【0009】

この技術は、軽量さを高荷重（特に、ピーク荷重、およびたわみ応力／ねじれ応力）に耐える力と組み合わせる、平らな構造部材を製造することを可能にする。

【0010】

しかしながら、複合パネルでは、複雑な、凹面、凸面、または、より概して言えば、湾曲形状を製造することが許されず、そのような場合には、いくつかの平らなパネルは結合される必要があり、これにより、結果として出来上がる構造体が、機械的に抵抗性が少なくなり、その理由は、不連続性を有する点を導入することによって（リベット、ねじ、または同等物を用いてしばしば実現される）接合部は構造体を全体として脆弱にするからである。

【0011】

この理由のために、本出願は、１つのアルミニウム表面またはアルミニウムプレートがいくつかの隣接するハニカムコアにわたって延在して、これらの間の接合部をなくす、解決策を提案している。

【0012】

欧州特許第１８９７７８８号に説明される、この解決策は、パネル同士の間の接合部が業界標準としてアルミニウムシートまたはアルミニウム外板によってのみ実現されるとしても、自動車シャシおよびフロアパンの機械的強度特性を向上することを可能にする。

【0013】

しかしながら、これは、大きなシャシを製造するときに危険な状態につながる場合があり、この欠点を克服するために、シャシの最も応力を受ける領域において補強部材を付加することが欧州特許第１８９７７８８号から知られる。

【0014】

そのような部材は、プレート、部分、または他の構成要素から成り、それにもかかわらず、重量および複雑性を増大し、少なくとも部分的には、複合ハニカムパネルによって提供される重量の利点を低減する。

【0015】

したがって、本発明の基礎の技術的課題は、本分野の状況の前述の説明に明らかに示した限定を克服することである。

【0016】

換言すれば、本発明は、自動車のための、新しい耐荷重性構造体、フロアパン、またはシャシを提供することを目的としており、これらは、複合ハニカムパネルを使用し、前述の既知の構造体と比べて、向上された機械的強度特性を有する。

【0017】

この問題を解決する概念は、カーボンファイバ、アラミド繊維、繊維強化プラスチック、または同等物などの、高強度高分子材料で製造された、および／または高強度高分子材料を用いて増強された、ハニカムパネルを提供することであり、これらの材料はまた、非常に軽量であるので、結果として出来上がるシャシおよびフロアパンは軽量になり、非常に強固になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明の特徴は、より詳細には、この説明に追加されている特許請求の範囲に記載される。このような特徴は、限定的ではない例として添付の図に示す、本発明の実施形態の以下の説明、および本発明の実施形態のいくつかの可能な変形形態の以下の説明に照らして、容易に認められるだろう。

【図1】本発明による自動車耐荷重性構造体を概略的に示す図である。

【図2】前述の構造体のパーツを示す図である。

【図3】図２の構造体のパーツの断面図である。

【図4】前述の構造体のハニカムパネルの斜視図である。

【図5】前述の構造体のハニカムパネルの側面図である。

【図6】前述のハニカムパネルのそれぞれの変形形態を示す図である。

【図7】前述のハニカムパネルのそれぞれの変形形態を示す図である。

【図8】本発明による自動車構造体のパーツの更なる変形形態を示す図である。

【図9(a)】特定の変形形態の断面図である。

【図9(b)】特定の変形形態の断面図である。

【図9(c)】特定の変形形態の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

前述の図１～図９（ｃ）を参照して、参照符号１は、本発明による自動車耐荷重性構造体を全体として指定する。

【0020】

構造体は、溶接または別の適切な方法（リベット締め、ろう付け、または同等物）によって相互に関連付けられた、シャシ２およびシェル３を含む。

【0021】

シャシは、「空間フレーム」網状構成による機械的に相互接続された、ビーム４、側枠５、クロスメンバ６、ピラー７、ロッド８、ストラット９、バー１０、タイロッド１１などの、多くの構造部材から成る。

【0022】

要素４～１１の間の接続部は、接続されるパーツのタイプと、形状および寸法と、応力と、当業者（すなわち、自動車技師）に既知の他の要因とに依存して、溶接、ヒンジ、継ぎ目、ボルト、または他の適切な固定手段を用いて実現される。簡易化するために、そのような固定手段は図に示していない。

【0023】

耐荷重性構造体１において、シャシ２は、シェルまたはフロアパン３と関連付けられ、すなわち、シャシ２のシェルまたはフロアパン３と連動する車両のボディ多数の構成要素と関連付けられ、この目的は、結果として出来上がる車両のたわみおよび／またはねじれ抵抗性などの機械的特性を完成および／または向上するためである。

【0024】

この場合、シェル３は、パッセンジャーコンパートメント、後方台板１５、および前壁または遮蔽部１６の、床１４で２つの側枠５の間に配設された中央クレードル１３を備える。

【0025】

前述の要素、特に薄板パーツは、好ましくは、鋼などの金属材料で製造されるが、アルミニウムおよびマグネシウムを用いてもよい。また、以下で容易に認められるように、カーボンファイバおよびアラミド繊維のような合成材料を用いてもよい。

【0026】

説明を更に進める前に、明確に理解しやすくするために、本発明による構造体１、構造体１のパーツ、および構成および／または図示は、図において、当業者に対して本発明を理解するために有用であるものに簡易化して限定されていることに留意されたい。

【0027】

本明細書で提供する情報を、自動車技師、または自動車製造業者の技術部門長などの当業者の一般的な技術知識の概要を統合することによって、本明細書に提供される情報に基づいて、本発明を実装することが可能である。

【0028】

更に、耐荷重性構造体１のパーツは、単なる例示の目的のために図で示すものに限定されないので、１つ以上の実施形態において適切と考えられるものとして構成または組み合わせられてもよい。

【0029】

したがって、「一実施形態」、「実施形態の一例」、または本説明における同様の表現は、要素を参照して説明する、特定の構成、構造体、または特徴が、本発明の少なくとも１つの可能な実施形態に含まれることを示す。

【0030】

図に示す参照符号は、単に明確さおよび説明の目的のために用いており、本発明の保護の範囲、程度、または教示を限定するものではない。

【0031】

したがって、このプリアンブルに鑑みて、構造体１、クレードル１３、後方台板１５、および前壁１６は、好ましくは、本発明によるハニカムパネル２０から製造される。

【0032】

本明細書に説明する本発明の実施形態についての前述の考慮点を考慮するときには、そうはいっても、ハニカムパネル２０は、クレードル１３、後方台板１５、および／または前壁１６の、一部のためのみに用いられてもよいことが追記されなくてはならず、その理由は、ハニカムパネル２０の、使用、数、およびサイズは、用途として意図する（例えば、道路または全地形対応の）車両のタイプ、動力、耐える必要がある応力、パネル自体のために用いられる材料などに依存するからである。

【0033】

図２～図５に示すように、ハニカムパネル２０は、２枚の、薄板または「外板」２３、２４の間に挿入された、（六角形、八角形などの）多角形の断面、または同等物を有する中央コア２１を含み、好ましくは、セル２２および表面２３、２４は、良好な強度および軽量特性を有する金属材料の薄板またはプレートから製造される。

【0034】

アルミニウムは、好ましい材料であるが、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金（例えば、ザマック）などの他の材料が用いられてもよい。

【0035】

本発明によれば、表面２３、２４は、ハニカムコア２１を越えて延在してもよく、また、複数の隣接するパネルも被覆してもよい。パネル２０の表面２３、２４、または少なくともパネル２０の表面２３、２４の、特に縁部に沿ったパーツは、高強度高分子材料から製造されるコーティング層２５、２６を用いて増強される。

【0036】

上記コーティング層２５、２６に対しては、（ケブラー（登録商標）としても商業的に既知の）カーボンファイバ、アラミド繊維、ガラス繊維、繊維強化プラスチック、または同等物を用いることが好ましい。

【0037】

より概して言えば、議論されているコーティング層２５、２６は、軽量および成形性と共に、良好な機械的強度特性を有する必要があるので、コーティング層２５、２６が付加されるパネル２０を増強することに加えて、コーティング層２５、２６はまた、パネル２０を組み立てて、耐荷重性構造体１のパーツ１３、１５、１６を得ることを容易にすると言うこともできる。

【0038】

この目的のために、図３の断面図において示すもののような可能な一実装形態では、前壁１６を形成するパネル２０は、両方の表面２３、２４上で、コーティング層２５、２６を用いて被覆され、異なるパネル２０のハニカムコア２１が集まる隅に、接続部２９を形成するように実質的に構成される。

【0039】

このようにして、相互接続されたハニカムパネル２０の組立体は、前壁１６を形成し、前壁１６は、平らな領域においてだけではなく、隅でもまた、またはあるパネル２０と次のパネルとの間の不連続性を有する点においてどのようにも、非常に良好な強度特性を有す。

【0040】

この結果は、前述の高分子材料を用いることによって、パネル２０および壁の全体としての重量を大幅に増加することなしに得られる。

【0041】

換言すれば、アルミニウム外面または同等物を有する従来のハニカムパネルを用いることによって、比較に値する結果を得るために、他のすべての条件が同じであれば、更により大きな寸法および厚さを用いることが必要となり、本発明と比べると重量を増大することをもたらすと言うことができる。

【0042】

更に、様々なパネル２０を部分２９で当該分野において既知のパネルを接続することは可能ではないので、結果として出来上がる製品（すなわち、前壁１６だけではなく、後方台板１５またはクレードル１３も）はこの点においても性能を向上することを提供することが考慮されなくてはならない。

【0043】

本発明の好ましい実施形態によれば、コーティング層２５、２６を有するハニカムパネル２０を組み立てる処理は、モールドにおいて実行され、モールドにおいて、カーボンファイバまたは別の高分子材料が配置され、熱を用いて重合されるので、要求される形状でパネル２０の外板２３、２４に固定されて留まる。

【0044】

製造される自動車耐荷重性構造体１のパーツの、応用形態、形状、および寸法に依存して、パネル２０のコーティング２５、２６は、部分的または局所的であってもよく、すなわち、パネル２０のコーティング２５、２６は、パーツ全体を被覆することなしに、一部の領域のみ被覆してもよい。

【0045】

これは、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）の例によって示す場合であり、これは、ハニカムパネル２０同士の間の接合部の詳細を示し、ハニカムパネル２０の縁部は、これらを接続するために好適に成形された高分子層２５および／または２６を用いて被覆される。

【0046】

見ることができるように、これらの変形形態において、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、高分子材料２５および／または２６は、パネル２０の縁部２０ａから突出する突出部２５ａ、２６ａを有して成形されて、これらの間のオス－メス（または、ほぞ－ほぞ穴）接続を容易にする。

【0047】

接続部は、図９（ｃ）に示すように、高分子材料２５および／または２６を、２つの隣接するパネル２０の間に延在する壁３０として付加することによって更に増強されてもよい。

【0048】

この場合、壁３０の高分子材料は、網状化フェーズの間にパネル２０に接着されるように残されてもよく、接着剤を用いて接着されてもよく、例えばハニカムコア２１を外板２３、２４における孔や開口を通って貫通することによる、継ぎ目を用いて固定されてもよい。

【0049】

これに関連して、図６に示す本発明の可能な一変形形態によれば、ハニカムパネル２０は、前述の高強度高分子材料で製造された面または外板２３、２４の間に挿入されたセル２２のコア２１を用いて実現されてもよいことに留意されたい。

【0050】

言い換えると、この変形形態によれば、炭素繊維またはアラミド繊維、ガラス繊維、または機械的強度特性を有する他の軽量高分子材料から製造された面または外板２３、２４のみを用いて増強されたハニカムパネルを用いることによって、自動車耐荷重性構造体１のいくつかのパーツを製造することを想定することができる。

【0051】

もちろん、外板２３、２４の厚さは、設計の選択によって決定されなくてはならないので、１ミリメートルの数分の１から、数ミリメートルほどまでも異なってもよい。

【0052】

高分子材料から製造された外板２３、２４を用いることによって実現されたパネル２０の一応用形態は、車両のパッセンジャーコンパートメントのフロアパン１４の断面を示す図８に見ることができ、ここで、パネル２０は、側枠または中央チャネル６に隣接するパネルの縁部２０ａに沿って延在する補強層の、突出端部２５ａ、２６ａを利用して、シャシの側枠５に接続される。

【0053】

最後に、パネル２０のコア２１はまた、ハニカムセル２２から異なってもよく、例えば、（例えば、ポリウレタン、ポリスチレンなどの発泡体）高分子発泡体、または機械的特性が自動車耐荷重性構造体における用途に適切である他の発泡材料などの材料であってもよい。

【0054】

この状態を図７に概略的に示しており、図７は、コア２１が発泡材料から製造されており、外板２３、２４が高強度高分子材料から製造されている、パネルを示す。

【0055】

しかしながら、この場合も、図３～５の例に説明するように、アルミニウムシートおよび補強層２５、２６に付加された高分子材料から製造されたアルミニウムシートおよび補強層２５、２６から成る外板２３、２４を使用してもよい。これらの変形形態のすべては、なおも以下の特許請求の範囲の範疇である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9(a)】

【図9(b)】

【図9(c)】

【外国語明細書】