JP2011510858A - コンバーチブル車 - Google Patents

Abstract

コンバーチブル車として構成された乗用車であって、中央トンネルを有するアンダーボディと、ステアリングハンドルを担持するステアリングコラムが取り付けられたコックピットキャリアとを備える乗用車。
コックピットキャリアが、互いに垂直な３方向で固定して中央トンネルにのみ取り付けられる場合に、運転の快適さを高めることができる。

Description

本発明は、コンバーチブル車として構成された乗用車に関する。

自動車では、運転中、例えば車両が凸凹の路面を走行しているときに、車両の長手方向軸の周りでねじり振動が生じることがある。コンバーチブル車では、屋根がないため、振動の中立軸または節線が比較的低い位置にあり、例えば車両のアンダーボディの領域内に生じ得るので、そのようなねじり振動がより大きく起こることがある。その結果、ねじり振動によって誘発される歪みは、対応する車両領域がアンダーボディから離れれば離れるほど大きくなる。例えば、それに対応して、ねじり振動による絶対歪みはＡピラーの上部よりもＡピラーの下部で小さくなる。「コンバーチブルジッター」とも呼ばれるこの種のねじり振動により、快適さが失われる。車両の運転者は、このジッターを、例えば車内ミラーで視覚的に、またはハンドルで触覚的に知覚することができる。ねじり振動はシャシを介して引き起こされるので、ねじり振動の周波数は、特に車両速度に依存する。

下記特許文献１が、自動車用のステアリング構成を開示し、前記ステアリング構成は、自動車の前部に固定して接続された取付部を有し、その取付部に、枢動可能に配置された支持要素が提供され、これらの支持要素は、引張り応力および／または圧縮応力を受けることがあり、またボディに接続されている。

下記特許文献２は、自動車の中央トンネルへのステアリング・システムの弾性連結に関する。

下記特許文献３は、車両ボディの補強材を記載している。

下記特許文献４は、支持フレームへの車両のステアリングコラムの剛性連結に関する。下記特許文献５は、自動車における、サイズを変えて使用可能なコックピットクロスメンバに関する。

下記特許文献６は、インストルメントパネル（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｃａｒｒｉｅｒ）用の補強部品であって、Ｈ形プロファイルとして構成された補強部品に関する。

欧州特許第０５８９２９９号明細書 欧州特許第０４４０８９８号明細書 独国特許第３４１９００２号明細書 独国特許出願公開第１９８４３２１１号明細書 独国特許出願公開第１９９２６６３６号明細書 国際公開第０１／１７８４２号パンフレット

本発明は、冒頭に記載したタイプの乗用車に関して、特に、ねじり振動の影響を運転者があまり明瞭には感じず、それにより快適さが高まることを特徴とする、改良された実施形態を特定するという問題に関わる。

本発明によれば、この問題は、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、ステアリングハンドルを担持するステアリングコラム（支柱）が取り付けられたコックピットキャリアを、車両のアンダーボディの中央トンネルに固定して接続するという全般的な考え方に基づく。ねじり振動の中立線または回転軸は、実質的に中央トンネルの領域内に延びるので、中央トンネル自体は、ねじり振動によってほとんど振動誘発されない。本発明は、この認識されている事実を利用する。正確には、ほとんど振動誘発されない中央トンネル自体は、そこに固定して接続された構成要素にわずかな振動しか伝達しない。その結果、中央トンネルに固定して接続された支持フレーム、さらにはそれに連結されたステアリングコラムは、ねじり振動によってわずかにしか振動誘発されない。それにより、快適さを阻害するステアリングハンドルでのジッターを低減することができる。

第１の解決策では、コックピットクロスメンバの連結は、中央トンネルでのみなされ、詳細には、コックピットクロスメンバは、互いに垂直な３方向で固定して中央トンネルに固着される。これら３つの方向がデカルト座標系を定義し、車両では、通常、Ｘ軸またはＸ方向は車両の長手方向によって定められ、Ｙ軸またはＹ方向は車両横方向軸によって定められ、Ｚ軸またはＺ方向は垂直高さ方向軸によって定められる。この第１の解決策では、コックピットキャリアを介するステアリングコラムの支持が中央トンネルでのみなされ、その結果、ステアリングコラム、さらにはステアリングハンドルが、ねじり振動によって誘発される他の車両構成要素の運動から切り離される。

第２の解決策では、コックピットキャリアは、３軸で固定して中央トンネルに連結されるのに加えて、さらに車両のＡピラーの少なくとも一方に、車両横方向、すなわちＹ軸方向では柔軟に取り付けられ、他の２つの方向、すなわちＸ軸およびＺ軸では固定してＡピラーに取り付けられる。この解決策は、ねじり振動によって引き起こされる車両部品の歪みが、車両横方向で最大成分を有するという認識に基づく。車両横方向での柔軟な連結により、Ａピラーは、コックピットキャリアに対して車両横方向で移動することができ、それにより、ここでは低減された振動伝達しか生じない。本発明の文脈では、「柔軟な連結」とは、互いに柔軟に接続された構成要素間の弾性的な相対移動、特にばね弾性的な相対移動を、剛性連結または固定連結よりも少なくとも大きく行うことができるようにする連結を意味すると理解されたい。このタイプの柔軟な連結は、例えばエラストマー（弾性体）結合部材によって実現することができる。

第２の解決策の特に有利な発展形態によれば、コックピットキャリアをコックピットクロスメンバとして構成することができ、このとき、コックピットクロスメンバは、２つのＡピラーに、車両横方向では柔軟に、かつ他の２つの方向では固定して取り付けられる。１つのＡピラーまたは２つのＡピラーへのコックピットキャリアの追加の連結は、クロスメンバの安定性を高め、ボディの補強に利用することができ、車両安全性を高める。

コックピットキャリアまたはコックピットクロスメンバが、２つのＡピラーをそれらの中央領域で互いに固定して接続するスカットル（ｓｃｕｔｔｌｅ）フレームに、車両横方向では柔軟に、かつ他の２つの方向では固定して取り付けられる発展形態が特に有利である。このタイプの構造により、コックピットキャリアはさらにスカットルフレームに支持され、これがさらにボディの安定性を高め、したがって車両の安全性を高める。しかし、ここでも連結がＹ軸で柔軟であるので、振動の誘発に関する切り離しが実現され、Ｙ方向で生じている振動のスカットルフレームからコックピットキャリアへの、さらにはステアリングコラムを介してステアリングハンドルへの伝達を低減する。

第３の解決策では、コックピットキャリアは、３軸で固定して中央トンネルに連結されるのに加えて、さらに車両のＡピラーの少なくとも一方に、下側（部）領域で、同様に３軸で固定して連結される。この解決策は、Ａピラーの下側領域でのねじり振動が比較的低い振幅しか有さないという知見に基づいており、したがって、コックピットキャリアがそれぞれのＡピラーの下側領域においてのみ連結される場合、コックピットキャリアへのねじり振動の伝達を大幅に低減させることができる。

本発明のさらなる重要な特徴および利点は、従属請求項、図面、および添付図面を参照した図面の説明から分かる。

上述した特徴および以下にさらに説明する特徴は、各場合に指定された組合せでのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく他の組合せでも、または単独でも使用することができることを理解されたい。

本発明の好ましい例示的な実施形態を図面に示し、以下の説明でより詳細に説明する。同じ参照符号は、同一または同様または機能的に同一の構成要素を表す。

１つの実施形態における、車両ボディのコックピットキャリアの領域での、内部から見た乗用車の非常に簡略化した概略図である。 １つの実施形態における、車両ボディのコックピットキャリアの領域での、内部から見た乗用車の非常に簡略化した概略図である。 １つの実施形態における、車両ボディのコックピットキャリアの領域での、内部から見た乗用車の非常に簡略化した概略図である。 １つの実施形態における、車両ボディのコックピットキャリアの領域での、内部から見た乗用車の非常に簡略化した概略図である。

図１〜４によると、前部ダッシュボードまたはスプラッシュボード（図示せず）の領域内にあるボディ２の部分のみが図示されている車両１が、アンダーボディ３（ここにはそのうち中央トンネル４の部分のみを見ることができる）を備える。車両１は、好適には、コンバーチブル車として構成され、すなわち取外し可能または揺動開閉式もしくは折畳み開閉式の屋根、ソフトトップまたはハードトップを有する。中央トンネル４は、図面の平面に垂直な車両長手方向Ｘに延在する。車両横方向Ｙは、車両長手方向Ｘに垂直に延び、ここでは両方向矢印によって示されている。さらに、ここで、車両高さ方向軸Ｚが両方向矢印で示され、この軸Ｚは、長手方向軸Ｘに垂直に、かつ横方向軸Ｙに垂直に延びる。互いに垂直に延びる３方向が、車両１のデカルト座標系を定義する。

ダッシュボード２の領域内では、車両の各側で、アンダーボディ３からそれぞれ１つのＡピラー６（各図に１つのみが図示されている）が延在している。それぞれのＡピラー６が、その下側領域７でアンダーボディ３に固定して接続される。２つのＡピラー６は、それらの中央領域８で、スカットルフレーム９を介して互いに固定して接続される。Ａピラー６は、それらの上側（図示せず）では、車両１のフロントガラスの側縁部を成す。

さらに、車両１は、ステアリングコラム１１を担持するためのコックピットキャリア１０を備える。コックピットキャリア１０によって保持されるステアリングコラム１１は、ステアリングハンドル（ここには図示せず）を担持し、ステアリングハンドルを介して、各車両運転者が車両１のステアリングシステムに操舵命令を投入することができる。ステアリングコラム１１は、ここには一部のみが図示されている。特に、ステアリングコラム１１はダッシュボードに突き通っている。

第１の解決策（ここには図示せず）によれば、コックピットキャリア１０は、中央トンネル４にのみ固定され、詳細には、３つの空間的方向Ｘ、Ｙ、Ｚ全てで固定して中央トンネル４に取り付けられる。連結は、例えば、それに対応して固いねじ接続によって、および／または溶接スポットによってなされる。この実施形態（図示せず）では、コックピットキャリア１０がほぼ自立している。

中央トンネル４は、車両のねじり振動によってほとんど振動誘発されないので、コックピットキャリア１０にも振動をほとんど伝達することがない。したがって、ステアリングコラム１１、さらにはそこに取り付けられたステアリングハンドルは、ねじり振動の影響から大きく保護されている。

さらに、図１〜４に示される解決策では、コックピットキャリア１０は、Ａピラー６の少なくとも一方、好ましくは運転者側のＡピラー６に取り付けられ、詳細には、車両横方向Ｙでは柔軟に、かつ車両長手方向Ｘおよび高さ方向軸Ｚでは固定してＡピラー６に取り付けられる。したがって、図１〜４は、コックピットキャリア１０が中央トンネル４に固定して連結されるのに加えて、上述したように２つのＡピラー６の一方にのみ、正確には運転者側のＡピラー６にのみ固定される実施形態をそれぞれ示す。図１〜３の実施形態では、Ａピラー６へのコックピットキャリア１０の連結が、Ａピラー６の中央領域８においてなされる。図４に示される実施形態では、Ａピラー６へのコックピットキャリア１０の連結が、Ａピラー６の下側領域７においてなされる。

それぞれのＡピラー６にコックピットキャリア１０をＹ方向で柔軟に連結することで、車両１のねじり振動によりＡピラー６に伝播されたＡピラー６の振動は、Ｙ方向でのみ低減されてコックピットキャリア１０に伝達される。ねじり振動の主成分はＹ方向を向いているので、これは、Ａピラー６とコックピットキャリア１０との間でのねじり振動の伝達をかなり低減させる。コックピットキャリア１０は、Ｙ方向で柔軟な連結により、Ａピラー６のねじり振動からある程度は切り離される。したがって、ステアリングコラム１１およびステアリングハンドルで感知されるねじり振動が低減される。

代替方法として、他の実施形態では、コックピットキャリア１０は、両方のＡピラー６に、上述したようにして、正確には、車両横方向Ｙでは柔軟に、かつ車両長手方向Ｘおよび車両高さ方向Ｚでは固定して取り付けることができる。そのようなタイプの構造では、コックピットキャリア１０は、両方のＡピラー６に支持されたコックピットクロスメンバとして構成される。

図１〜４の実施形態では、コックピットキャリア１０またはコックピットクロスメンバは、さらにスカットルフレーム９にも取り付けられる。このために、コックピットキャリア１０は、対応する連結を実現するためにブラケット１２を有する。この場合、コックピットキャリア１０とスカットルフレーム９との連結は、コックピットキャリア１０がＹ方向では柔軟に、かつＸ方向およびＺ方向では固定してスカットルフレーム９に取り付けられるようになされる。したがって、それに対応して、ここでも、スカットルフレーム９とコックピットキャリア１０との間で車両横方向Ｙに平行に伝わる振動の伝達が低減され、それにより、スカットルフレーム９のねじり振動も、コックピットキャリア１０に、さらにはステアリングコラム１１に、最終的にはステアリングハンドルに、伝達されなくなるか、または低減されてしか伝達されなくなる。

別の実施形態（ここには図示しない）では、さらにオプションとして、コックピットキャリア１０をさらにアンダーボディ３に、詳細には、ステアリングコラム１１に割り当てられた車両側、すなわち運転者側に配置された、中央トンネル４から離れたアンダーボディ３の領域（ここには図示せず）に、３方向Ｘ、Ｙ、Ｚ全てで固定して取り付けることを提供することができる。前記領域では、さらに、アンダーボディ３への運転者側Ａピラー６の下側領域７の連結も見られる。アンダーボディ３のこの領域では、ねじり振動は依然として比較的低く、したがってここでは、外乱をほとんど生じない振動がコックピットキャリア１０に伝達される。任意選択で提供されるコックピットキャリア１０のこの追加の支持は、ダッシュボード２の領域での車両ボディの剛性を改善することができる。

図１〜４によれば、コックピットキャリア１０とそれぞれのＡピラー６とのＹ方向で柔軟な連結を実現するために、接続部材１４を提供することができる。この接続部材１４は、Ｙ方向で、Ｘ方向およびＺ方向よりも低い剛性を有するように構成される。この接続部材１４は、例えば格子状の構造を有することができ、この構造は、ここでは複数のウェブ１５を備えることができ、それらのウェブ１５が一体となって格子構造を形成する。この場合、格子構造がＹ方向で他の２つの方向ＸおよびＺよりも高い弾性を有するように、これらのウェブの向きおよび寸法を定めることができる。このために、ウェブは、例えば、Ｘ方向で比較的幅広の寸法にして、Ｙ方向に関しては比較的鋭く垂直に傾けることができる。格子状の接続部材１４は、例えば押出成形プロファイル（物）であってよく、これは特にアルミニウムおよび／またはマグネシウムを含む軽量金属または軽量金属合金から製造することができる。

好適には、それぞれのＡピラー６へのコックピットキャリア１０の連結は、比較的下方で、例えばそれぞれのＡピラー６の中央領域８の下端でなされる。その結果、アンダーボディ３からの距離に依存するＹ方向で生じる振動の振幅は、Ａピラー６の内部でより小さくなり、それにより同様にコックピットキャリア１０でのねじり振動が低減される。下方に引き下げられるこの連結は、接続部材１４によって特に容易に実現することができる。ここでは２つの一点鎖線１６で図示される連結点はＺ方向で下方にずれており、コックピットキャリア１０での接続部材１４の支持は上方にずれている。

図１および４に示される実施形態では、接続部材１４は、車両横方向Ｙでばね弾性的に弾力性がある板ばね１７として構成される。このタイプの構造により、Ａピラー６とコックピットキャリア１０との間でのＹ方向での振動の伝達を特に効果的に低減させることができる。

図２に示される実施形態では、接続部材１４は、比較的剛性の連結部分１３および１５と、２つの連結部分１３、１５を互いに接続する弾性部分５とを有する。一方の連結部分１３が、コックピットキャリア１０への接続部材１４の固定連結を可能にし、他方の連結部分１５が、Ａピラー６への固定連結を可能にする。弾性部分５は、ばね状の構成であってよく、２つの連結部分１３、１５を互いにばね弾性的に結合することができるようにし、それにより連結部分１３、１５は、車両横方向Ｙでは互いに対してばね弾性的に移動可能となる一方、Ｚ方向およびＸ方向では互いに比較的堅く結合される。

一方、図４は、コックピットキャリア１０が接続部材１４を介してＡピラー６の下側領域７において連結され、それにより振動の伝達をさらに低減する変形形態を示す。それに対応して、この実施形態では、接続部材１４を全体として比較的高い剛性になるように構成することができる。Ａピラー６へのコックピットキャリア１０の連結は、ここでは下側領域７においてのみなされ、それにより、Ｙ方向で柔軟な連結を基本的にはなくすことができる。それに対応して、図４による実施形態は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向で固定されたＡピラー６へのコックピットキャリア１０の連結を示す。

さらに、図３は、コックピットキャリア１０がばね装置１８を介してＡピラー６に取り付けられる一実施形態を示す。このばね装置１８は、車両横方向Ｙでばね弾性的に弾力性があり、それにより同様にＡピラー６とコックピットキャリア１０との運動的な切り離しを実現する。特に、ばね装置１８は、格子状の構造を有する上述の接続部材１４と組み合わせることができる。同様に、コックピットキャリア１０は、図３に示されるように、ばね装置１８を介してそれぞれのＡピラー６に直接結合させることもできる。

ここで図３に示される例示的な実施形態によれば、ばね装置１８は、ピストン／シリンダ構成として構成され、それに対応してピストン１９を有することがあり、ピストン１９は、車両横方向Ｙでストロークを調整可能であるようにシリンダ２０に取り付けられる。さらに、復元ばね２１が提供され、この復元ばね２１に逆らってピストン１９がシリンダ２０内に移動する。ここに示される例では、ピストン１９はＡピラー６または接続部材１４に配設され、一方、シリンダ２０はコックピットキャリア１０内に形成される。逆の配設を実現することもできることは明らかである。

３ アンダーボディ
４ 中央トンネル
１０ コックピットキャリア
１１ ステアリングコラム

Claims (14)

1. コンバーチブル車として構成された乗用車であって、
   中央トンネル（４）を有するアンダーボディ（３）と、
   ステアリングハンドルを担持するステアリングコラム（１１）が取り付けられたコックピットキャリア（１０）と
   を備え、
   前記コックピットキャリア（１０）が、互いに垂直な３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で固定して前記中央トンネル（４）にのみ取り付けられる、乗用車。
2. コンバーチブル車として構成された乗用車であって、
   中央トンネル（４）を有するアンダーボディ（３）と、
   車両の少なくとも片側でＡピラー（６）の下側領域（７）においてのみ取り付けられたコックピットキャリア（１０）であって、ステアリングハンドルを担持するステアリングコラム（１１）が取り付けられたコックピットキャリア（１０）と
   を備え、
   前記コックピットキャリア（１０）が、互いに垂直な３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で固定して前記中央トンネル（４）に取り付けられる、乗用車。
3. 前記コックピットキャリア（１０）が、互いに垂直な３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で固定して前記Ａピラー（６）のそれぞれに、前記Ａピラー（６）の下側領域（７）において取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の乗用車。
4. コンバーチブル車として構成された乗用車であって、
   中央トンネル（４）を有するアンダーボディ（３）と、
   車両の少なくとも片側でＡピラー（６）の中央領域（８）において取り付けられたコックピットキャリア（１０）であって、ステアリングハンドルを担持するステアリングコラム（１１）が取り付けられたコックピットキャリア（１０）と
   を備え、
   前記コックピットキャリア（１０）が、互いに垂直な３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で固定して前記中央トンネル（４）に取り付けられ、
   前記コックピットキャリア（１０）が、少なくとも１つのＡピラー（６）に、車両横方向（Ｙ）では柔軟に、かつ他の２つの方向（Ｘ、Ｚ）では固定して取り付けられる乗用車。
5. 前記コックピットキャリア（１０）が、コックピットクロスメンバとして構成され、両方のＡピラー（６）に、車両横方向（Ｙ）では柔軟に、かつ他の２つの方向（Ｘ、Ｚ）では固定して取り付けられることを特徴とする、請求項２または４に記載の乗用車。
6. 前記コックピットキャリア（１０）またはコックピットクロスメンバが、２つのＡピラー（６）をそれらの中央領域（８）で互いに固定して接続するスカットルフレーム（９）に、車両横方向（Ｙ）では柔軟に、かつ他の２つの方向（Ｘ、Ｚ）では固定して取り付けられることを特徴とする、請求項２、４、または５に記載の乗用車。
7. 前記コックピットキャリア（１０）またはコックピットクロスメンバが、さらに、前記中央トンネル（４）から離れた前記アンダーボディ（３）の領域における、前記ステアリングコラム（１１）に割り当てられた車両の片側で、前記アンダーボディ（３）に全ての３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で固定して取り付けられることを特徴とする請求項２および４〜６のいずれか一項に記載の乗用車。
8. それぞれのＡピラー（６）への前記コックピットキャリア（１０）の連結が、前記中央領域（８）の下端で成されることを特徴とする請求項２および請求項４〜７のいずれか一項に記載の乗用車。
9. それぞれのＡピラー（６）への前記コックピットキャリア（１０）の連結が、車両横方向（Ｙ）で他の２つの方向（Ｘ、Ｚ）よりも低い剛性を有する接続部材（１４）を介してなされることを特徴とする請求項２および４〜８のいずれか一項に記載の乗用車。
10. それぞれの接続部材（１４）が、車両横方向（Ｙ）で他の２つの方向（Ｘ、Ｚ）よりも高い弾性を有する格子状の構造を有することを特徴とする請求項９に記載の乗用車。
11. それぞれの接続部材（１４）が押出成形プロファイルとして構成されることを特徴とする請求項９または１０に記載の乗用車。
12. 前記接続部材（１４）が、車両横方向（Ｙ）でばね弾性的に弾力性がある板ばね（１７）であることを特徴とする請求項９に記載の乗用車。
13. 前記コックピットキャリア（１０）が、車両横方向（Ｙ）でばね弾性的に弾力性があるばね装置（１８）を介してそれぞれのＡピラー（６）に直接または間接的に取り付けられることを特徴とする請求項２および請求項４〜１２のいずれか一項に記載の乗用車。
14. 前記ばね装置（１８）が、ピストン／シリンダ構成として構成され、前記ピストン（１９）が前記シリンダ（２０）内で、復元ばね（２１）に逆らって車両横方向（Ｙ）で調整可能であるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の乗用車。

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