JPH06219321A - 車体装架フレームの製造方法およびこの方法により製造された車体装架フレーム - Google Patents

車体装架フレームの製造方法およびこの方法により製造された車体装架フレーム

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JPH06219321A
JPH06219321A JP5254472A JP25447293A JPH06219321A JP H06219321 A JPH06219321 A JP H06219321A JP 5254472 A JP5254472 A JP 5254472A JP 25447293 A JP25447293 A JP 25447293A JP H06219321 A JPH06219321 A JP H06219321A
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joint
mounting frame
pillar
vehicle body
body mounting
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Walter E Spaeth
エー．シュペート ヴァルター
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 車体装架フレーム製造方法およびこの方法に
より製造された車体装架フレームを提供する。 【構成】 Ａピラー１をルーフ・サイドレール２と素材
上一体に接合し、連続成形部品１，２として適切に湾曲
形成するものである。Ｂピラー４もＡクロスビーム７，
８等その他の成形部品は、接合ジョイント１１によりこ
の連続成形部品１，２と接合される。装架フレーム１６
は、電子ビーム溶接装置において、複数の負圧チャンバ
１，２を通過して、最後に溶接室３で、互いに合わせて
正確に調整した接合ジョイント１１が数値制御で自在に
移動しうる任意の電子ビームガンにより真空中で接合さ
れる。 【効果】 サイドレールは、電子ビーム溶接により、局
部的にきわめて限定された部分で正確に他の装架フレー
ム成形材と接合されるので、特に優れた力学的特性を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車体装架フレームの製
造方法およびこの方法により製造された車体装架フレー
ムに係る。
【０００２】
【従来の技術】スペースフレーム型支持構造とも呼ばれ
る、いわゆるスペースフレームは公知となっている。公
知の車体装架フレームでは、Ａピラーはこれに続くサイ
ドレールとは別部材となっており、またこのサイドレー
ルもこれに続くＣピラーとは別部材となっている。さら
に従来技術ではルーフ・サイドレールが連続した１つの
部品でなく、２つの部品から成り立って、その２つの間
にＢピラーが連結している。
【０００３】それぞれの成形材の連結はいわゆる結節部
材により行われる。これは例えば、外部からの単独の部
品として上記部材（Ａピラー、ルーフ・サイドレール、
Ｃピラー、場合によってＢピラー等）に連結される鋳造
結節部材である。この種の鋳造結節部材またはその他の
結節部材を使用した場合、車体装架フレームの重量が高
まることは避けられず、また同時に鋳造結節材、総じて
装架フレーム自体の製造費も高価となるという欠点があ
る。
【０００４】さらに公知車体装架フレームにおいては、
必要な溶接箇所が多数あるため、製造費が大きく上昇す
るという欠点もある。また上記溶接箇所で上記成形材等
に連結された結節ジョイントは、それ自体の剛性が高い
ため、これに接続した成形材等とは異なる破壊特性を示
す外部部品と見なされ、特に衝突試験や事故の際には好
ましくない力学特性が示される。さらに、比較的剛性の
高い結節部品と、これに連結するＡピラー、ルーフ・サ
イドレール、Ｃピラー等の弾性成形材とがぶつかり合っ
て、フレームの破壊を来たす恐れがある。
【０００５】またこうした組み合わせ型構造では、様々
な加工素材が用いられているため、リサイクルの点でも
実施が困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、公知の車体装架フレームを改変して、製造価格が
安価で簡素であり、しかも重量の低減と力学特性の向上
を実現した構成を達成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上設定した課題を解決
するために、本発明方法は、第１の工程において、Ａピ
ラーをルーフ・サイドレールと、素材上一体の成形材部
品として湾曲形成し、この連続一体の成形材を、これに
連結する他の成形材部品と接合ジョイントを介して接続
することを特徴とする。
【０００８】したがって本発明方法によれば、従来用い
られた結節成形品は使用せず、少なくともＡピラーは、
これに接続するルーフ・サイドレールと一体の（素材上
単一の）成形部品を形成し、これによって、この部分に
結節成形部材を使用せざるを得ない公知技術の欠点を回
避するものである。連結するルーフ・サイドレールと素
材上一体に結合した連続型Ａピラーは、結節成形部材が
ないので大幅に重量を削減可能で、このため驚くほど大
きな利点が得られる。
【０００９】これにより、従来技術で必要とされた接合
ジョイントはほとんど除去することができる。さらに本
発明方法の変形例においては、Ａピラーが、これと一直
線につながるルーフ・サイドレールと素材上一体の部品
を構成するにとどまらず、Ｃピラーも上記２つのサイド
メンバーと素材上一体の部品を形成している。
【００１０】すなわち本発明によれば、Ａピラーと、こ
れにつながるルーフ・サイドレールと、これにつながる
Ｃピラーとが素材上一体で湾曲した成形材部品を形成し
た車体装架フレームが構成されるものである。この車体
装架フレームの構成では、本発明に基づき、Ｃピラーも
ルーフ・サイドレールの一部であり、したがってＡピラ
ーの一部でもあり、上記部品が単一の連続成形材を形成
するので、さらに、製造費用の節約につながる。
【００１１】またこの車体装架フレームの構成では、フ
レームが力学的に比較的弾性の高い一体部品を変形させ
ることが可能で、従来技術と違ってその間に比較的剛性
の高い鋳造成形部品を挿入する必要がないので、力学特
性の点でも大きな利点を提供する。同時に車体装架フレ
ームの重量が低減するとともに、車体装架フレームに単
独の素材が用いられているので、リサイクルの上でも有
利な構成となっている。さらに連続の成形材が、ウィン
ドスクリーンの支承、リアウィンドウの支承、各種ルー
フ部材の支承、Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラー間の各種
ドア部材の支承など多様な機能を担う点も重要である。
このため成形材には、上記部品の当接部として形成した
各種フランジを設ける。
【００１２】さらにドアシールとドア当接部を受けるジ
ョイントと条溝を設ける。また成形材に水抜きガッタを
形成してもよい。また同時に、成形材の一部表面は車体
の外観面を構成するため、デザイン要素として利用して
もよい。したがって部品全体が、素材上一体で連続的で
あることが重要であり、第１の実施例では少なくともＡ
ピラーがルーフ・サイドレールと素材上一体の部品を成
す一方、第２の実施例ではＡピラーがルーフ・サイドレ
ールおよびこれにつながるＣピラーとも素材上一体を成
している。
【００１３】上記の成形材部品にはさらに、対応する接
合ジョイントを介して対応する上下クロスメンバーが連
結されている。接合ジョイントとは、結節結合部を使用
せず、これにつながる成形材を当接部で連結するもの
で、接合部はコーナージョイント、丸形ジョイントまた
は尖端ジョイントとして形成してもよい。その他本発明
によるジョイント結合方法は、請求項１５に示す。
【００１４】接合ジョイント製造には、様々の方法があ
る。すべての接合ジョイントに共通なのは、必ずという
ことではないが、原則として中空成形材として成形した
相互に当接する成形材部品を、直接相互に当接させ、接
合技術により相互に結合するという点である。本発明方
法の所望実施例においては、電子ビーム溶接、レーザー
ビーム溶接、プラズマ溶接等公知のビーム溶接方法の適
用を前提とする。すなわち溶接助剤を使用せずに実施可
能で、高温に晒される部分が少ない溶接方法とする。ま
た高エネルギーのビーム接合方法を使用するものとす
る。
【００１５】本発明方法による接合技術としては、特に
ミグ、ウィグ、ティグ溶接等の溶接法を用いることが望
ましい。以上述べた溶接接合方法のほかに、接着、ネジ
留め、リベット接合等の方法並びに高温プレス溶接、火
災突合せ溶接等の方法も考えられる。本発明において
は、ジョイント接合部での負荷が少なく、したがって車
体装架フレーム全体の力学特性があまり変化しない、電
子ビーム溶接方法が特に好ましい。
【００１６】高温を受ける部分が限られているため、素
材の強度特性に大きな影響を及ぼすことがなく、したが
って車体装架フレームの力学特性が最適となる。本発明
による成形材の素材としては、特にアルミニウムやアル
ミ合金等、軽金属中空成形材が望ましい。また上記成形
管は、マグネシウム、チタン、アルミ−リチウム、その
他の特殊合金で形成することも可能である。
【００１７】さらに肉薄で強度の高い鋼製の成形材を使
用してもよく、この場合は本発明で所望される閉じた中
空断面の代わりに、以上の組成で一部解放の成形材を使
用することもできる。本発明の対象は、個々の特許請求
項に限らず、個々の特許請求項を相互に組み合わせた結
果からも明らかになるものである。添付資料とその組み
合わせに開示されたすべての情報と特徴、特に図面に図
示された空間構成は、個別または組み合わせにおいて公
知技術に対して新規であり、発明性を有するとして請求
しうるものである。
【００１８】
【実施例】以下、それぞれ一つの実施例を図示する図面
に基づいて、本発明を詳しく説明する。なお、発明性を
有する発明の特徴および長所は、さらに図面およびその
記載より明らかになる。図１の車体装架フレーム１６に
おいて、Ａピラー１はルーフ・サイドレール２と素材上
一体部品を形成し、また後者はＣピラー３と素材上一体
の部品を形成している。
【００１９】上記部品１，２，３はしたがって、連続し
た１つの湾曲成形材として形成されている。車体装架フ
レーム１６の反対側側面も同様に構成されている。車体
縦方向両側の両方の成形部品１，２，３はそれぞれ横方
向に延びる部材により相互に連結されている。ここで、
フロント・ルーフフレームは下側Ａクロスビーム８と上
側Ａクロスビーム７より形成され、これらクロスビーム
７，８は該当のジョイント部１１を介して成形部品１，
２に接続している。このジョイント部１１はアングル・
ジョイント１２として構成することが望ましい。
【００２０】リヤ・ルーフフレーム６も同様に、上側Ｃ
クロスビーム９と下側Ｃクロスビーム１０より成り立っ
ている。この部分でも、ジョイント部１１はアングル・
ジョイント１２として構成する。さらにＢピラー４があ
り、Ｔジョイント３を介してルーフ・サイドレール２に
係着されている。図２にはもう一つの実施例が示されて
おり、ここではＡピラー１はルーフ・サイドレールと一
体の連続成形材を構成する一方、Ｃピラー３は上側Ｃク
ロスビーム９と素材上一体に構成され、したがって連続
したリヤ・フレームを形成している。この実施例の場合
もやはり、クロスビーム７，８，９，１０は該当するク
ロス・ジョイントまたはＴジョイント１３を介して、縦
方向に延びる関連成形部品に接続している。
【００２１】さらにルーフ・サイドレールと並行して延
びる１つまたは複数の縦ビーム１４を設けてもよく、こ
の縦ビームは該当のジョイントを介して、これに垂直に
延びる成形部品に接続している。車体装架フレーム１７
はシャーシ・フレーム１５の上に架載するが、後者も装
架フレームと同様の構成としてもよい。連結はやはり上
記ジョイントにより行われる。
【００２２】図３は、Ａピラー、ルーフ・サイドレール
またはＣピラーとして形成しうる成形材を一実施例とし
て示すものである。この成形材１８は横フランジ１９を
備え、ルーフ面またはガラス面等として形成する接続面
２７がこれに接続している。中空成形材はまた、補強の
ために間壁２０を有する。ドア２５を接続するために、
所定の条溝２１，２３にシール剤２６を装入するととも
に、この条溝がそれぞれ側方係止部を形成する。
【００２３】図４乃至図６に接合ジョイントの第１の実
施例を示すが、ここでは成形部品１，２を関連のＡクロ
スビーム７に接続した例が示されている。ここでＡクロ
スビーム７は横フランジ２８を備え、第１の実施例（実
線）では、以下のように示されている。すなわちＡクロ
スビーム７に突起部２９を設け、これと対応する凹陥部
を成形部品１，２に設けることにより、接合ジョイント
１１を形成するものである。突起部２９は成形部品１，
２の凹陥部３１に係入しているため、両部品は相互に同
質の接触面を形成して、その部品に前述のような接合技
術を施すようになっている。
【００２４】第２の実施例では、成形部品７の先端突起
部２９の接合部を丸型に成形し、接合ジョイント３３も
同様に成形している。相互に直角に当接しているフラン
ジ１９，２８は互いにぴったり重なり、この部分に前述
のような接合技術を施すようになっている。図７乃至図
９は他の接合ジョイント３４を示すもので、ここでは矩
形の突起部３２が成形部品（上側Ａクロスビーム）が形
成され、これが成形部品１，２の対応する凹陥部に係入
するようになっている。
【００２５】図１０乃至図１２はさらに他の接合ジョイ
ント３５を示すもので、ここでは成形部品７が成形部品
１，２とほぼ同様の形状とされ、したがって両成形材が
同じ構成となっている。このため突起部３６は非対称の
成形材に適合しており、図１０に示す成形材の背面で、
先端の尖った突出部３７が成形材１，２の下に係入する
ようになっている。
【００２６】ここでも両フランジが相互に接続するが、
その接合部は図１０に実線で示すような方法で構成して
もよいし、または下から延びるフランジ部分１９がフラ
ンジ部分５３で上へ続いていくようにしても差し支えな
い。この場合には横方向に当接するフランジ１９のフラ
ンジ部分５４は要らなくなる。図１３には、本発明によ
る車体装架フレームの製造工程を詳しく説明する。
【００２７】フレーム４０は詳しく図示しない組立ジグ
３８により組み立てられ、矢印方向４１に装置に搬入で
きる可動式台車３９に載せられている。装置は、接合ジ
ョイント１１，３３，３４，３５を電子ビーム溶接法で
接合するためのものである。この種の溶接方法は概して
真空中で行われるので、それぞれエアーロック４６〜５
０により隔成された一連のチャンバ４２〜４５が設けら
れている。まずチャンバ４６では２つのエアーロック４
６，４７の間で予備負圧が生成され、その後台車３９は
チャンバ４３内に送られ、ここでエアーロック４７，４
８の間で負圧が高まる。
【００２８】チャンバ４４に搬入されると、接合ジョイ
ントが電子ビーム溶接法により接合されるが、ここで１
つまたは複数の溶接ステーション５１，５２が、チャン
バ４４の負圧内で動作するこの溶接ステーション５１，
５２は電子ビーム・ガンとして構成され、該当する接合
ジョイントを相互に接合するため、任意の方向に移動す
ることができる。
【００２９】フレーム４０の成形部品をそれぞれ接合す
ると、台車はチャンバ４５に運ばれ、ここで徐々に真空
が解除されるので、エアーロック５０から搬出されるフ
レーム４０は完成品とされる。したがって大量生産に適
した一貫工程が実現できる。図１４は本発明のさらに他
の実施例を示すもので、ここでは上記接合ジョイントに
よる結節成形部品の介挿なく、直接上下Ａクロスビーム
７，８と接合されている。
【００３０】本発明方法は、すべての軽量フレーム装架
構造、すなわち乗用車のシャーシ部分、鉄道車両、飛行
機、バス、ケーブルカーのキャビン等あらゆる種類の乗
り物の乗員スペースに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例による本発明車体装架フレームの
斜視側面を示す概略図である。
【図２】第２の実施例による車体装架フレームの図であ
る。
【図３】ドアおよびルーフまたはガラス部分との結合部
をもつＡピラーの断面図である。
【図４】本発明によるジョイント接合部の第１と第２の
実施例を示す平面図である。
【図５】図４によるジョイントの側面図である。
【図６】図４によるジョイントの正面図である。
【図７】本発明によるジョイント接合部の第３実施例を
示す前面図である。
【図８】図７による側面図である。
【図９】図７による正面図である。
【図１０】隣接部分の挿入がない突合せジョイントとし
て構成した、接合ジョイントの第４の実施例を示す前面
図である。
【図１１】図１０によるジョイントの側面図である。
【図１２】図１０によるジョイントの正面図である。
【図１３】本発明による車体装架フレームの製造装置を
示す図である。
【図１４】オープンカーによる車体装架フレームを用い
た他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ Ａピラー ２ ルーフ・サイドレール ３ Ｃピラー ４ Ｂピラー ５ ルーフフレーム（フロント） ６ ルーフフレーム（リヤ） ７ Ａクロスビーム上 ８ Ａクロスビーム下 ９ Ｃクロスビーム上 １０ Ｃクロスビーム下 １１ 接合ジョイント １２ アングル・ジョイント １３ クロスジョイント １４ 縦ビーム １５ シャーシフレーム １６，１７ 車体装架フレーム １８ 成形材 １９ フランジ ２０ 間壁 ２１，２３ 条溝 ２２，２４ 係止部 ２５ ドア ２６ シール ２７，３６ 接合面 ２８ フランジ ２９ 接合部（嵌め合い部） ３０ 当接部 ３１ 接合部（縦ビーム１，２） ３２ 接合部（直角） ３３，３４，３５ 接合ジョイント ３７ 係合部 ３８ 組立ジグ ３９ 台車 ４０ フレーム ４１ 矢印方向 ４２ チャンバ１ ４３ チャンバ２ ４４ チャンバ３ ４５ チャンバ４ ４６，４７ エアーロック１ ４８ エアーロック２ ４９ エアーロック３ ５０ エアーロック４ ５１，５２ 溶接ステーション ５３，５４ フランジ部

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）各装架フレーム成形材を所定の長さ
    に裁断し、 ｂ）各装架フレーム成形材を、接合ジョイント用切断加
    工を含め、組立可能な最終形状に成形し、 ｃ）各装架フレーム成形材を組立ジグ上に載置し、 ｄ）各装架フレーム成形材を組み立てる各工程を有する
    車体装架フレーム製造方法において、 ｅ）工程ａ）とｂ）にさらに加えて、Ａピラー（１）を
    ルーフ・サイドレール（２）と素材上一体の成形部品
    （１，２）として湾曲形成し、 ｆ）工程ｄ）にさらに加えて、この成形材（１，２）
    を、これに連結する装架フレーム成形材（３，４，７，
    ８，9 ，１０）に、接合ジョイント（１１）を介して接
    合することを特徴とする車体装架フレームの製造方法。
  2. 【請求項２】 Ａピラー（１）がルーフ・サイドレール
    （２）およびＣピラー（３）と素材上一体の成形材
    （１，２，３）として湾曲形成されていることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 成形材（１，２，３）に当接部（３１）
    が形成され、これが、接続する装架フレーム成形材の端
    部に形成された当接部（３２）と相互に対応して、相互
    に対置された装架フレーム成形材（１，２，３，４）
    が、共通の裁断曲線をもつ接合ジョイント（１１）を形
    成することを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 相互に接合される装架フレーム成形材
    は、接合ジョイント（１１）に沿って、融接、レーザー
    ビーム溶接、高温突合せ溶接、プラズマ溶接、またはは
    んだ接合、接着、リベット接合、ネジ留めなどで接合す
    ることを特徴とする請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 接合ジョイント（１１）は電子ビーム溶
    接方法により相互に接合されるもので、このとき接合ジ
    ョイントは、予備負圧チャンバ（４２）、真空チャンバ
    （４３）、１つまたは複数の溶接室（４４）、最後に１
    つまたは複数の空気室（４５）の順に順次通過すること
    を特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 組立ジグ（３８）全体が、予め加工し、
    予め組み立てた装架フレーム成形材とともに、可動台車
    （３９）により、矢印方向（４１）に相前後して設けら
    れたチャンバ（４２，４３，４４，４５）を通過するこ
    とを特徴とする請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの台車（３９）は、ほぼ
    静止的なサイクルをもつ通過工程でそれぞれのチャンバ
    （４２，４３，４４，４５）を通過することを特徴とす
    る請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 チャンバ（４２，４３，４４，４５）
    は、台車（３９）の通過の際適宜開閉するエアーロック
    （４６，４７，４８，４９，５０）によりそれぞれ、空
    気を通さず内破を生じることなく封鎖されることを特徴
    とする請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 溶接室（４４）には負圧が形成され、電
    子ビームガンを備えた少なくとも１つの溶接ステーショ
    ン（５１）が設けられ、該電子ビームガンは、接合ジョ
    イント（１１）を相互に接合するために、任意の方向に
    可動であることを特徴とする請求項５記載の方法。
  10. 【請求項１０】 溶接ガンの運動は任意にプログラムさ
    れていることを特徴とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 Ａピラー（１）、Ｂピラー（４）、Ｃ
    ピラー（３）、ルーフ・サイドレール（２）、下側Ａク
    ロスビーム（８）、上側Ａクロスビーム（７）、上側Ｃ
    クロスビーム（９）および下側Ｃクロスビーム（１０）
    を構成し、さらに場合によってＢクロスビームを有する
    各種湾曲装架フレーム成形材より成る、縦軸に対して対
    称の構成を備えた、請求項１に記載した方法により製造
    された車体装架フレームにおいて、 −少なくともＡピラー（１）とルーフ・サイドレール
    （２）は素材上一体の成形部品（１，２）として構成さ
    れ、 −この連続成形部品（１，２）は、これに接続する成形
    部品（３，４，７，８，９，１０）に接合ジョイント
    （１１）を介して接合されていることを特徴とする車体
    装架フレーム。
  12. 【請求項１２】 Ａピラー（１）とルーフ・サイドレー
    ル（２）とＣピラー（３）は、素材上一体のものとして
    湾曲成形部品（１，２，３）を形成することを特徴とす
    る請求項１１記載の車体装架フレーム。
  13. 【請求項１３】 相互に接合される装架フレーム成形材
    （３，４，７，８，９，１０）は接合ジョイント（１
    １）直接当接し、接合技術により相互に接合しうること
    を特徴とする請求項１１記載の車体装架フレーム。
  14. 【請求項１４】 接合ジョイント（１１）は、連続成形
    部品（１，２）の当接部（３１）としても、成形部品の
    端部に設けた当接部（３２）としても構成可能で、同じ
    接合ジョイント（１１）の当接部（３１，３２）は共通
    の裁断曲線をもつことを特徴とする請求項１３記載の車
    体装架フレーム。
  15. 【請求項１５】 接合ジョイント（１１）の形状は、例
    えば嵌め合いジョイント、半円ジョイント、直角ジョイ
    ント、突き合わせジョイント等の挿入ジョイントでも、
    コーナー・ジョイント、丸型ジョイント、尖端ジョイン
    トでも、幾何学的に自由に選定できることを特徴とする
    請求項１４記載の車体装架フレーム。
  16. 【請求項１６】 少なくとも素材上一体の成形部品
    （１，２）は側方フランジ（１９）を備えることを特徴
    とする請求項１１記載の車体装架フレーム。
  17. 【請求項１７】 Ａピラー（１）、下側Ａクロスビーム
    （８）、上側Ａクロスビーム（７）を構成する各種湾曲
    装架フレーム成形材より成る、縦軸に対して対称の構成
    を備えた、請求項１に記載した方法により製造された車
    体装架フレームにおいて、Ａピラー（１）は、これに接
    続する上下のＡクロスビーム（７，８）に接合ジョイン
    ト（１１）を介して接合されていることを特徴とする車
    体装架フレーム。
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