(57)【要約】【課題】自動車の側面衝突に対する強度を確保しつつ軽量化を実現することが可能なドアビームおよびドアビームの製造方法を提供する。【解決手段】ドアビーム３は、アウタフランジ３１と、インナフランジ３２と、アッパーウェブ３３と、ロワーウェブ３４と、を備える。インナフランジ３２は、上方に突出した突出フランジ部３２Ｈを有する。突出フランジ部３２Ｈは、中央フラット部３２１と、後方傾斜部３２２と、前方傾斜部３２３とを含む。後方傾斜部３２２および前方傾斜部３２３の長さが、ドアビーム３の全長Ｌの３０％以上となるように設定されている。【選択図】図２Ａ
2020066323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のドアに装着されるドアビームであって、
前記ドアビームにおける前記自動車の車両幅方向の内側部分を画定するインナフランジと、
前記ドアビームにおける前記車両幅方向の外側部分を画定するアウタフランジと、
前記ドアビームにおける前記自動車の車両上下方向の上側部分で、前記インナフランジと前記アウタフランジとを車両幅方向に沿って接続するアッパーウェブと、
前記ドアビームにおける前記車両上下方向の下側部分で、前記インナフランジと前記アウタフランジとを車両幅方向に沿って接続するロワーウェブと、
を備え、前記インナフランジ、前記アウタフランジ、前記アッパーウェブおよび前記ロワーウェブによって、車両前後方向と交差する閉断面が形成されており、
前記インナフランジおよび前記アウタフランジのうちの少なくとも一方は、前記アッパーウェブよりも上方、または、前記ロワーウェブよりも下方に突出する突出フランジ部を有しており、
前記突出フランジ部は、
車両前方に向かうに連れて前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに近づくように傾斜した前側傾斜部と、
車両後方に向かうに連れて前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに近づくように傾斜した後側傾斜部と、
前記前側傾斜部と前記後側傾斜部とを接続するフラット部と、
を有し、
前記ドアビームの長手方向に沿った前記前側傾斜部および前記後側傾斜部の長さがそれぞれＬｆ、Ｌｒ、前記長手方向に沿った前記ドアビームの全長がＬと定義された場合、（Ｌｆ＋Ｌｒ）≧０．３×Ｌの関係が満たされている、ドアビーム。
【請求項２】
前記ドアビームが、アルミニウム合金製である、請求項１に記載のドアビーム。
【請求項３】
前記ドアビームが、耐力３５０ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金製である、請求項２に記載のドアビーム。
【請求項４】
前記ドアビームが、前記長手方向に沿った押出加工によって成形されている、請求項２または３に記載のドアビーム。
【請求項５】
請求項４に記載のドアビームの製造方法であって、
前記ドアビームの前記突出フランジ部を構成するフランジ部であって、前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに対する突出量が前記長手方向に沿って一定に保持された形状を有するフランジ部を含むように、前記押出加工によって前記ドアビームの基材を製造する押出工程と、
前記押出工程によって成形された前記ドアビームの基材に対して、前記フランジ部の前側部分および後側部分を切除することで、前記前側傾斜部および前記後側傾斜部を形成する、切除工程と、
を備える、ドアビームの製造方法。
【請求項６】
前記切除工程において、前記基材の１５％以上の質量部分を切除する、請求項５に記載のドアビームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のドアを補強するドアビームおよびドアビームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のドアに備えられるドアビームが知られている。ドアビームは、自動車の側面衝突時の安全性のために、ドアの剛性、強度を向上させる。ドアビームは、ドアを構成するインナパネルとアウタパネルとの間における車両幅方向の狭い領域に配置される。このため、ドアビームには、車両幅方向のスペースの制約が厳しく要求される。
【０００３】
上記のような自動車の側面の衝突安全性の評価方法として、各国の法規やNCAP（New Car Assessment Program）によって、多くの規定が定められている。たとえばEURO NCAP, IIHS, FMVSSなどがその一例である。なお、ドアビーム単品での性能評価では、一般に、変形モードが想定される。図１４は、ドアビーム（３）の性能評価を行うための曲げ試験の一例を示す模式図である。図１４に示すようにドアビームの両端が支持され、その中央部を負荷治具で押圧することで、３点曲げの最大荷重やエネルギ吸収量によってドアビームの性能が評価される。
【０００４】
図１５は、図１４の曲げ試験によって得られる変位δ−荷重Ｐ曲線の模式図であり、変位δが大きくなるとやがて荷重Ｐが最大荷重に達し、その後ドアビームが荷重Ｐに耐えられず座屈変形して荷重Ｐが低下する様子を示している。一般的に、この変位δ−荷重Ｐ曲線において、最大荷重が大きく、座屈、破断するまでの変位が大きく、結果としてエネルギ吸収量（面積）が大きい方が望ましいとされている。
【０００５】
特許文献１乃至３には、このようなドアビームの形状を工夫することで、ドアビームに求められる各種性能を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−３０２４５号公報
【特許文献２】特開平１１−４８７７９号公報
【特許文献３】特開平１１−２７８０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、エネルギ問題や地球温暖化問題の深刻化を背景に、自動車の燃費改善の動きが加速している。燃費改善には車体の軽量化が有効であり、鋼に比べ密度が約１／３のアルミニウム合金製の板材、押出材、鍛造材および鋳造材の採用が増加している。
【０００８】
そして、このような軽量化は、ドアに備えられたドアビームに対しても要求される傾向にある。しかしながら、特許文献１乃至３に開示されるような従来のドアビームでは、安全上要求される剛性、強度を確保するために、ドアビームの軽量化が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動車の側面衝突に対する強度を確保しつつ軽量化を実現することが可能なドアビームおよびドアビームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係るドアビームは、自動車のドアに装着されるドアビームであって、前記ドアビームにおける前記自動車の車両幅方向の内側部分を画定するインナフランジと、前記ドアビームにおける前記車両幅方向の外側部分を画定するアウタフランジと、前記ドアビームにおける前記自動車の車両上下方向の上側部分で、前記インナフランジと前記アウタフランジとを車両幅方向に沿って接続するアッパーウェブと、前記ドアビームにおける前記車両上下方向の下側部分で、前記インナフランジと前記アウタフランジとを車両幅方向に沿って接続するロワーウェブと、を備え、前記インナフランジ、前記アウタフランジ、前記アッパーウェブおよび前記ロワーウェブによって、車両前後方向と交差する閉断面が形成されており、前記インナフランジおよび前記アウタフランジのうちの少なくとも一方は、前記アッパーウェブよりも上方、または、前記ロワーウェブよりも下方に突出する突出フランジ部を有しており、前記突出フランジ部は、車両前方に向かうに連れて前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに近づくように傾斜した前側傾斜部と、車両後方に向かうに連れて前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに近づくように傾斜した後側傾斜部と、前記前側傾斜部と前記後側傾斜部とを接続するフラット部と、を有し、前記前記ドアビームの長手方向に沿った前記前側傾斜部および前記後側傾斜部の長さがそれぞれＬｆ、Ｌｒ、前記長手方向に沿った前記ドアビームの全長がＬと定義された場合、（Ｌｆ＋Ｌｒ）≧０．３×Ｌの関係が満たされている。
【００１１】
本構成によれば、自動車の側面衝突に対して必要な曲げ強度を確保しつつ、ドアビームの軽量化が実現される。
【００１２】
上記の構成において、前記ドアビームが、アルミニウム合金製であることが望ましい。
【００１３】
本構成によれば、ドアビームがアルミニウム合金製であるため、鋼製のドアビームと比較して、より軽量化が実現可能とされる。
【００１４】
上記の構成において、前記ドアビームが、耐力３５０ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金製であることが望ましい。
【００１５】
本構成によれば、他のアルミニウム材料と比較して、ドアビームが少ない重量で所望の強度を満足することができる。
【００１６】
上記の構成において、前記ドアビームが、前記長手方向に沿った押出加工によって成形されていることが望ましい。
【００１７】
本構成によれば、長手方向に沿って連続した閉断面を容易に形成することができる。このため、ドアビームの断面性能を長手方向に沿って安定して維持することができる。
【００１８】
本発明の他の局面に係るドアビームの製造方法は、上記に記載のドアビームの製造方法であって、前記ドアビームの前記突出フランジ部を構成するフランジ部であって、前記アッパーウェブまたは前記ロワーウェブに対する突出量が前記長手方向に沿って一定に保持された形状を有するフランジ部を含むように、前記押出加工によって前記ドアビームの基材を製造する押出工程と、前記押出工程によって成形された前記ドアビームの基材に対して、前記フランジ部の前側部分および後側部分を切除することで、前記前側傾斜部および前記後側傾斜部を形成する、切除工程と、を備える。
【００１９】
本方法によれば、押出工程の後に、突出フランジ部の一部を切除することで、ドアビームを軽量化することができるとともに、ドアビームの中央部の曲げ剛性（塑性断面係数）を高く維持することができる。
【００２０】
上記の方法において、前記切除工程において、前記基材の１５％以上の質量部分を切除することが望ましい。
【００２１】
本方法によれば、ドアビームが装着される自動車を大きく軽量化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、自動車の側面衝突に対する強度を確保しつつ軽量化を実現することが可能なドアビームおよびドアビームの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るドアビームを備えた自動車のドアの模式的な側面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係るドアビームの断面図であって、図２Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態に係るドアビームの断面図であって、図２Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図２Ｄ】本発明の第１実施形態に係るドアビームの断面図であって、図２Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図３】自動車の側面衝突時にドアビームに要求される理想的な塑性断面係数の分布を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態に係るドアビームの塑性断面係数の分布を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態に係るドアビームにおける遷移部の長さと質量増加率との関係を示すグラフである。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態に係るドアビームと比較される他のドアビームにおける遷移部の長さと質量増加率との関係を示すグラフである。
【図６】自動車の側面衝突時にドアビームに掛かる外力をモデル化した模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るドアビームおよび当該ドアビームと比較される他のドアビームにおける、塑性断面係数の分布を示すグラフである。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施形態に係るドアビームの断面図であって、図８Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図８Ｃ】本発明の第２実施形態に係るドアビームの断面図であって、図８Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図８Ｄ】本発明の第２実施形態に係るドアビームの断面図であって、図８Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図９Ａ】本発明の第３実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図９Ｂ】本発明の第３実施形態に係るドアビームの断面図であって、図９Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図９Ｃ】本発明の第３実施形態に係るドアビームの断面図であって、図９Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図９Ｄ】本発明の第３実施形態に係るドアビームの断面図であって、図９Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第４実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第４実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１０Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の第４実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１０Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１０Ｄ】本発明の第４実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１０Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１１Ａ】本発明の第５実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第５実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１１Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の第５実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１１Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の第５実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１１Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１２Ａ】本発明の第６実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第６実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１２Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１２Ｃ】本発明の第６実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１２Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１２Ｄ】本発明の第６実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１２Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１３Ａ】本発明の第７実施形態に係るドアビームの模式的な側面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第７実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１３Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１３Ｃ】本発明の第７実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１３Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１３Ｄ】本発明の第７実施形態に係るドアビームの断面図であって、図１３Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１４】ドアビームの性能評価を行うための曲げ試験の一例を示す模式図である。
【図１５】図１４の曲げ試験によって得られる変位σ−荷重Ｐ曲線の模式図である。
【図１６Ａ】本発明の各実施形態に係るドアビームと比較される他のドアビームの模式的な側面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａのドアビームの断面図であって、図１６Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａのドアビームの断面図であって、図１６Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ａのドアビームの断面図であって、図１６Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【図１７Ａ】本発明の各実施形態に係るドアビームと比較される他のドアビームの模式的な側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａのドアビームの断面図であって、図１７Ａの位置Ｐ−Ｐにおける断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ａのドアビームの断面図であって、図１７Ａの位置Ｑ−Ｑにおける断面図である。
【図１７Ｄ】図１７Ａのドアビームの断面図であって、図１７Ａの位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係るドアビーム３について、図面を参照しながら概説する。なお、各図に示される方向において、左（外）、右（内）は、それぞれ、左方向であって車両幅方向外側に向かう方向、右方向であって車両幅方向内側に向かう方向を意味する。図１は、本発明の一実施形態に係るドアビーム３を備えた自動車のドア２の模式的な側面図である。ドア２は、アウタパネル２１と、インナパネル２２と、ドアビーム３と、上下一対のヒンジ４と、を備える。
【００２５】
図１に示されるドア２は、不図示の自動車のフロントドア、特に、右側のフロントドアに相当する。アウタパネル２１は、ドア２の車両幅方向外側に配置される。インナパネル２２は、ドア２の車両幅方向内側に配置される。アウタパネル２１およびインナパネル２２は、例えば、鋼板プレス成形品である。ドア２の内部に所定の空間が形成されるように、アウタパネル２１およびインナパネル２２の外周縁が互いに接合される。ドア２は、自動車の不図示の車両本体（ボディ）に対して、一対のヒンジ４回りに回動可能とされる。ドアビーム３は、少なくとも自動車の車両前後方向に沿った所定の長手方向に延びるように前記自動車のドア２（アウタパネル２１とインナパネル２２との間）に装着される。図１では、ドアビーム３は、その長手方向が車両前後方向に延びるように、インナパネル２２の内壁に固定されている。詳しくは、ドアビーム３の両端部が、不図示のブラケットを介して、インナパネル２２に締結される。この際、ドア２内のスペースの制約のために、ドアビーム３の両端部には、つぶし加工等による断面形状の扁平化や斜め方向の切断加工等が施されてもよい。なお、ドアビーム３が延びる長手方向は、図１の態様に限定されるものではない。以下では、本発明に係るドアビーム３（３Ａ〜３Ｇ）を各実施形態に則して説明する。
【００２６】
まず、本発明の第１実施形態に係るドアビーム３Ａについて、詳述する。図２Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ａの模式的な側面図である。図２Ｂ乃至図２Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ａの断面図であって、それぞれ、図２Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。なお、図２Ａ乃至図２Ｄでは、説明を容易とするために、ドアビーム３Ａが車両前後方向に沿って延びる姿勢で図示している。
【００２７】
ドアビーム３Ａは、アウタフランジ３１と、インナフランジ３２と、アッパーウェブ３３と、ロワーウェブ３４と、を備える。
【００２８】
インナフランジ３２は、ドアビーム３Ａの車両幅方向内側部分を画定する。インナフランジ３２は、上下方向に所定の高さを備えるとともに、車両前後方向に沿って延びる板状部分である。換言すれば、インナフランジ３２は、車両幅方向に面している。
【００２９】
アウタフランジ３１は、車両幅方向においてインナフランジ３２に対向して配置され、ドアビーム３Ａの車両幅方向外側部分を画定する。アウタフランジ３１は、上下方向に所定の高さを備えるとともに、車両前後方向に沿って延びる板状部分である。換言すれば、アウタフランジ３１は、車両幅方向に面している。
【００３０】
アッパーウェブ３３は、ドアビーム３Ａの上側部分で、インナフランジ３２とアウタフランジ３１とを車両幅方向に沿って接続する。アッパーウェブ３３は、車両幅方向に所定の幅を備えるとともに、車両前後方向に沿って延びる板状部分である。換言すれば、アッパーウェブ３３は、上下方向に面している。
【００３１】
ロワーウェブ３４は、上下方向においてアッパーウェブ３３に対向して配置され、ドアビーム３Ａの下側部分で、インナフランジ３２とアウタフランジ３１とを車両幅方向に沿って接続する。ロワーウェブ３４は、車両幅方向に所定の幅を備えるとともに、車両前後方向に沿って延びる板状部分である。換言すれば、ロワーウェブ３４は、上下方向に面している。
【００３２】
図２Ｂ乃至図２Ｄに示すように、インナフランジ３２、アウタフランジ３１、アッパーウェブ３３およびロワーウェブ３４によって、車両前後方向と交差する閉断面が形成されている。当該閉断面は、車両前後方向に沿って連続的に形成されている。
【００３３】
更に、本実施形態では、ドアビーム３Ａのインナフランジ３２が、上下一対の突出フランジ部３２Ｈを有している。なお、後記の他の実施形態のように、本発明に係るドアビーム３では、インナフランジ３２およびアウタフランジ３１のうちの少なくとも一方が、アッパーウェブ３３よりも上方、または、ロワーウェブ３４よりも下方に突出する突出フランジ部３２Ｈを有していればよい。
【００３４】
図２Ａ乃至図２Ｃに示すように、インナフランジ３２のうち上側の突出フランジ部３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、インナフランジ３２のうち下側の突出フランジ部３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。各突出フランジ部３２Ｈは、ドアビーム３Ａの前端部よりも後方の位置から、ドアビーム３Ａの後端部よりも前方の位置まで、ドアビーム３Ａの長手方向に沿って連続して延びている（図２Ａ）。
【００３５】
更に、各突出フランジ部３２Ｈは、中央フラット部３２１（フラット部）と、後側傾斜部３２２と、前側傾斜部３２３と、を有する。
【００３６】
中央フラット部３２１は、ドアビーム３Ａの長手方向の中央部に配置され、アッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に対する突出量が前記長手方向に沿って一定に保持された部分である。また、中央フラット部３２１は、突出フランジ部３２Ｈの中でアッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に対する突出量が最も大きい部分である。
【００３７】
前側傾斜部３２３は、中央フラット部３２１の前端部に接続され、車両前方に向かうに連れてアッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に近づくように傾斜した部分である。換言すれば、前側傾斜部３２３のアッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に対する突出量は、前側部分ほど小さく設定されている。
【００３８】
後側傾斜部３２２は、中央フラット部３２１の後端部に接続され、車両後方に向かうに連れてアッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に近づくように傾斜した部分である。換言すれば、後側傾斜部３２２のアッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に対する突出量は、後側部分ほど小さく設定されている。なお、インナフランジ３２の両端部のフランジ端部３２４には、突出フランジ部３２Ｈが配置されていない。
【００３９】
本実施形態では、このようなドアビーム３Ａが、アルミニウム合金製からなり、より詳しくは、アルミニウム合金の押出加工によって成形される。この際、図２Ｂ乃至図２Ｄに示される閉断面を形成するために、ドアビーム３Ａは、その長手方向に沿って押出加工される。当該閉断面は、車両前後方向に沿って同じ面積となるように形成されている。このため、ドアビーム３Ａの断面性能も長手方向に沿って一定とされる。
【００４０】
図３は、自動車の側面衝突時にドアビーム３に要求される理想的な塑性断面係数の分布を示すグラフである。図４は、本実施形態に係るドアビーム３Ａの塑性断面係数の分布を示すグラフである。図５Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ａにおける遷移部（後記の後側傾斜部３２２、前側傾斜部３２３）の長さと各ドアビームの質量増加率との関係を示すグラフである。また、図５Ｂは、本実施形態に係るドアビーム３Ａと比較される他のドアビーム３Ｚ１、３Ｚ２における遷移部（後記の後側傾斜部３２２、前側傾斜部３２３）の長さと各ドアビームの質量増加率との関係を示すグラフである。なお、当該質量増加率とは、対象となるドアビームの質量の増加率であって、後記の理想分布と同じ形状を有するドアビームの質量に対する増加率を言う。図６は、自動車の側面衝突時にドアビーム３に掛かる外力をモデル化した模式図である。図７は、本実施形態に係るドアビーム３Ａおよび当該ドアビーム３Ａと比較される他のドアビーム３Ｚ１、３Ｚ２における、塑性断面係数の分布を示すグラフである。
【００４１】
更に、図１６Ａは、上記の他のドアビーム３Ｚ１の模式的な側面図である。また、図１６Ｂ乃至図１６Ｄは、図１６Ａのドアビーム３Ｚ１の断面図であって、それぞれ、図１６Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。同様に、図１７Ａは、上記の他のドアビーム３Ｚ２の模式的な側面図である。また、図１７Ｂ乃至図１７Ｄは、図１７Ａのドアビーム３Ｚ２の断面図であって、それぞれ、図１７Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。なお、図１６、図１７では、本実施形態に係るドアビーム３Ａの各部分と類似する構造部分については、ドアビーム３Ａの符号と同じ符号の末尾にＺ１、Ｚ２を付している。
【００４２】
ここで、前述のようにドアビームは自動車の側面衝突において車室への侵入を防ぐ目的でドア２の内部に配置される。ドアビームには、曲げ荷重（図１４）によって生じる曲げ強度が求められる。自動車の側面衝突時のドアビームは、図６のようにモデル化することができる。図６において、Ｐは荷重であり、Ｒ１およびＲ２はドアビームの両端部において発生する反力である。また、Ｌは長手方向におけるドアビームの全長であり、ｘはドアビームの一端部から荷重点までの距離である。ドアビームの位置ｘにおける曲げモーメント分布Ｍ（ｘ）は、式１のように示される。
【００４３】
【数１】
2020066323.tif 000003
【００４４】
ここで、降伏応力をσｙとし、ドアビームの塑性断面係数をＺｐとすると、ドアビームの全塑性モーメントＭｐはＭｐ＝σｙ×Ｚｐで表すことができる。このため、塑性断面係数Ｚｐが以下の式２を満足するとき、任意の入力位置xにおける最大荷重Ｐｍａｘが互いに等しくなる。この結果、ドアビームに均一な荷重が付与されるとともに、ドアビームを最も理想的かつ最軽量な形状に設定することができる.
【００４５】
【数２】
2020066323.tif 000004
【００４６】
式２の関係をグラフに示したものが図３である。両端支持構造とされた理想的なドアビームでは、長手方向の中央部において最も塑性断面係数が大きく設定されるとともに、中央部から両端部に向かって緩やかに塑性断面係数が小さくなることが望ましい。しかしながら、前述のような押出加工によって、図３のような塑性断面係数を備えさせることは困難である。このため、本発明の発明者は、前述のようなドアビーム３Ａの形状を工夫することによって、ドアビーム３Ａの塑性断面係数を図３の理想的な塑性断面係数に近づけることを新たに知見した。
【００４７】
前述のように、ドアビーム３Ａは、アウタフランジ３１、インナフランジ３２、アッパーウェブ３３およびロワーウェブ３４を備えている。更に、インナフランジ３２は、一対の突出フランジ部３２Ｈを有する。そして、一対の突出フランジ部３２Ｈは、それぞれ、中央フラット部３２１と、後側傾斜部３２２と、前側傾斜部３２３と、を有する。このようなドアビーム３Ａの塑性断面係数が、図４に示される。中央フラット部３２１は、理想的な塑性断面係数の中央部に近い係数を有している。また、前後一対の後側傾斜部３２２、前側傾斜部３２３は、理想的な塑性断面係数のカーブに沿うような係数を有している。このため、自動車の側面衝突に対して必要な塑性断面係数を維持しながら、過剰な肉厚部分を削減することが可能となる。
【００４８】
ここで、ドアビーム３Ａにおいて、後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３の長手方向における長さをそれぞれａとすると、ドアビーム３Ａの全長Ｌに対するａ（遷移部の長さ）の比率（ａ／Ｌ）と、理想的な塑性断面係数分布を有するドアビームに対するドアビーム３Ａの質量増加率との関係（試算結果）が、図５Ａに示されている。なお、当該試算では、塑性断面係数Ｚｐとドアビーム３Ａの断面積がほぼ比例すると仮定した。図５Ａに示されるように、後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３の長さａが、ドアビーム３Ａの全長Ｌの０．１３以上０．２９以下の範囲に含まれるときに、理想的な塑性断面係数分布に近い塑性断面係数を維持しつつ、ドアビーム３Ａの質量増加率が約２５％以下に保持されることが知見された。換言すれば、ドアビーム３Ａの長手方向に沿った前側傾斜部３２３および後側傾斜部３２２の長さがそれぞれＬｆ、Ｌｒ、前記長手方向に沿ったドアビーム３Ａの全長がＬと定義された場合、（Ｌｆ＋Ｌｒ）≧０．３×Ｌの関係が満たされていることが望ましい。
【００４９】
また、図５Ｂには、本実施形態に係るドアビーム３Ａと比較されるドアビーム３Ｚ１（図１６Ａ〜図１６Ｄ）、ドアビーム３Ｚ２（図１７Ａ〜図１７Ｄ）の試算結果が示されている。なお、図５Ｂでは、図５Ａのドアビーム３Ａをドアビーム３Ｚ１、３Ｚ２に置き換えたときのドアビーム３Ａに対する質量増加率（仮想質量増加率）が縦軸に示されている。また、本実施形態に係るドアビーム３Ａに加え、ドアビーム３Ｚ１およびドアビーム３Ｚ２の塑性断面係数の分布が、それぞれ図７に示される。図７において、ドアビーム３Ｚ１および３Ｚ２とドアビーム３Ｚとの面積の差が、それぞれ、図５Ｂにおける仮想質量増加率に相当する。
【００５０】
ドアビーム３Ｚ１は、本実施形態に係るドアビーム３Ａの中央フラット部３２１を有していない。また、ドアビーム３Ｚ２は、車両前後方向に沿って中央フラット部３２１と同様のフランジ部分が長い領域に亘って配置されるとともに、本実施形態に係るドアビーム３Ａの後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３を有していない。図５Ｂを参照して、ドアビーム３Ｚ１およびドアビーム３Ｚ２では、本実施形態に係るドアビーム３Ａと比較して、ドアビームの質量増加率を２５％以下に抑制することが困難な結果となった。一方、本実施形態に係るドアビーム３Ａでは、後側傾斜部３２２、前側傾斜部３２３の比率ａ／Ｌが０．２２５近傍に設定された場合に、質量増加率が１２％程度に維持され最もドアビーム３Ａを軽量化することができる。
【００５１】
そして、本実施形態では、上記のような形状を備えたドアビーム３Ａがアルミニウム合金の押出加工によって成形される。図２Ａには、押出加工直後に、ドアビーム３Ａの基材が備えていた被切除部Ｘが破線で示されている。当該被切除部Ｘは、図２Ａのドアビーム３Ａの四隅にそれぞれ配置される。換言すれば、ドアビーム３Ａの全長に亘って同じ突出高さの一対のフランジ部を備えたドアビームが成型された後、当該ドアビームの四隅（Ｘ）がプレスによるトリム加工によって切除されることで、本実施形態に係るドアビーム３Ａが製造される。このため、自動車の側面衝突に対して高い曲げ強度が必要な部分にインナフランジ３２の突出フランジ部３２Ｈを配置させつつ、アルミニウム合金による軽量化に加え、４箇所の被切除部Ｘに対応してドアビーム３Ａの軽量化が実現される。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、ドアビーム３Ａが、アウタフランジ３１と、インナフランジ３２と、アッパーウェブ３３と、ロワーウェブ３４と、を備える。そして、インナフランジ３２は、上下一対の突出フランジ部３２Ｈを有する。各突出フランジ部３２Ｈは、中央フラット部３２１と、後側傾斜部３２２と、前側傾斜部３２３と、を有する。また、ドアビーム３Ａの長手方向に沿った前側傾斜部３２３および後側傾斜部３２２の長さがそれぞれＬｆ、Ｌｒ、前記長手方向に沿ったドアビーム３Ａの全長がＬと定義された場合、（Ｌｆ＋Ｌｒ）≧０．３×Ｌの関係が満たされている。このため、自動車の側面衝突に対して必要な曲げ強度を確保しつつ、ドアビーム３Ａの軽量化が実現される。また、ドアビーム３Ａが備えられる自動車の側面衝突の安全性能に適応するように、突出フランジ部３２Ｈの形状（中央フラット部３２１、後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３の長さ、突出量）を設定することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、ドアビーム３Ａがアルミニウム合金製であるため、鋼製のドアビームと比較して、より軽量化が実現可能とされる。特に、ドアビーム３Ａが、耐力３５０ＭＰａ以上の７０００系アルミニウム合金製であることが望ましい。この場合、他のアルミニウム材料からなるドアビームと比較して、ドアビーム３Ａが少ない重量で所望の強度を満足することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、ドアビーム３Ａが、長手方向に沿った押出加工によって成形されている。このため、長手方向に沿って連続した閉断面を容易に形成することができる。このため、ドアビーム３Ａの断面性能を長手方向に沿って安定して維持することができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る３Ａの製造方法は、ドアビーム３Ａの突出フランジ部３２Ｈを構成するフランジ部であって、アッパーウェブ３３またはロワーウェブ３４に対する突出量が長手方向に沿って一定に保持された形状を有するフランジ部（図２Ａの突出フランジ部３２Ｈと被切除部Ｘとを足し合わせた部分）を含むように、押出加工によってドアビーム３Ａの基材を製造する押出工程と、前記押出工程によって成形された前記ドアビームの基材に対して、突出フランジ部３２Ｈの前側部分および後側部分を切除することで、前側傾斜部３２３および後側傾斜部３２２を形成する、切除工程と、を備える。この場合、押出工程の後に、フランジ部の一部を切除することで、ドアビーム３Ａを軽量化することができるとともに、ドアビーム３Ａの中央部の曲げ剛性（塑性断面係数）を高く維持することができる。この際、切除工程において、前記基材の１５％以上の質量部分を切除することが望ましい。この場合、ドアビーム３Ａが装着される自動車を大きく軽量化することができる。
【００５６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図８Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｂの模式的な側面図である。図８Ｂ乃至図８Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｂの断面図であって、それぞれ、図８Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。なお、図８Ａ乃至図８Ｄにおいても、説明を容易とするために、ドアビーム３Ｂが車両前後方向に沿って延びる姿勢で図示している。また、当該実施形態では、先の第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。以後の実施形態においても同様である。
【００５７】
図８Ａ乃至図８Ｄに示されるドアビーム３Ｂでは、インナフランジ３２が突出フランジ部３２Ｈを備えている。突出フランジ部３２Ｈは、インナフランジ３２の下側部分に配置され、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。このような構成の場合、ドア２内のスペースに制約がある場合であっても、ドアビーム３Ｂを配置することが可能となる。また、押出加工によって成形するドアビーム３Ｂの基材は、下方にのみ突出するフランジ部を備えている。このため、押出工程後の切除工程におけるフランジ部の切除箇所も前後の２箇所となり、先の第１実施形態と比較して加工工数が低減する。
【００５８】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｃの模式的な側面図である。図９Ｂ乃至図９Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｃの断面図であって、それぞれ、図９Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【００５９】
図９Ａ乃至図９Ｄに示されるドアビーム３Ｃでは、インナフランジ３２が上下一対の突出フランジ部３２Ｈを備えている。上側の突出フランジ部３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、下側の突出フランジ部３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。また、上側の突出フランジ部３２Ｈの突出量および長手方向における長さは、下側の突出フランジ部３２Ｈの長さよりも小さい。特に、遷移部ａ２（上側の突出フランジ３２Ｈの後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３）の長さは遷移部ａ１（下側の突出フランジ３２Ｈの後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３）の長さよりも小さい。このような構成の場合、ドア２内のスペースのうち、上方の空間に制約がある場合であっても、ドアビーム３Ｃを配置することが可能となる。すなわち、ドア２内のレイアウトの制約に応じて、各突出フランジ部３２Ｈの形状は変化させてもよい。
【００６０】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１０Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｄの模式的な側面図である。図１０Ｂ乃至図１０Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｄの断面図であって、それぞれ、図１０Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【００６１】
図１０Ａ乃至図１０Ｄに示されるドアビーム３Ｄでは、インナフランジ３２およびアウタフランジ３１がそれぞれ上下一対の突出フランジ部３２Ｈおよび突出フランジ部３１Ｈを備えている。上側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、下側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。また、上側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈの突出量および長手方向における長さは互いに同じである。下側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈの突出量および長手方向における長さも互いに同じである。各突出フランジ部３２Ｈは、中央フラット部３２１と、後側傾斜部３２２と、前側傾斜部３２３と、を有する。同様に、各突出フランジ部３１Ｈは、中央フラット部３１１と、後側傾斜部３１２と、前側傾斜部３１３と、を有する。なお、インナフランジ３２の両端部のフランジ端部３２４には、突出フランジ部３２Ｈが配置されていない。同様に、なお、アウタフランジ３１の両端部のフランジ端部３１４には、突出フランジ部３１Ｈが配置されていない。このような構成の場合、ドアビーム３Ｄの曲げ剛性、強度を高く設定しつつ、断面性能の効率をアップすることができる。ここで断面性能について付言すると、前述の図９Ｂに示されるドアビーム３Ｃでは、車両幅方向の外側部分と内側部分との間で形状が大きく異なっている。この場合、ドアビーム３Ｃの車両幅方向の中心に対して、ドアビーム３Ｃの曲げ中立軸が車両幅方向内側にずれた位置に配置される。なお、曲げ中立軸とは、図９Ｂに示される断面のうち車両幅方向内側の面積と車両幅方向外側の面積とが互いに等しくなるように、ドアビーム９Ｃを左右に分断する仮想的な直線に相当する。一方、図１０Ｂに示されるドアビーム３Ｄでは、車両幅方向の外側部分と内側部分との間で形状が近似している。この場合、ドアビーム３Ｄの車両幅方向の中心に対して、ドアビーム３Ｄの曲げ中立軸が前記中心に近い位置に配置される。このため、ドアビーム３Ｄの両端部の断面性能が高く保持される。更に、図１０Ａに示されるように、アウタフランジ３１の両端部のフランジ端部３１４には、突出フランジ部３１Ｈが配置されていないため（図１０Ｄ）、ドアビーム３Ｄの両端部の断面性能が更に高く保持される。
【００６２】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図１１Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｅの模式的な側面図である。図１１Ｂ乃至図１１Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｅの断面図であって、それぞれ、図１１Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【００６３】
図１１Ａ乃至図１１Ｄに示されるドアビーム３Ｅでは、インナフランジ３２およびアウタフランジ３１がそれぞれ上下一対の突出フランジ部３２Ｈおよび突出フランジ部３１Ｈを備えている。上側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、下側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。また、上側の突出フランジ部３１Ｈの突出量および長手方向における長さは、上側の突出フランジ部３２Ｈの突出量および長手方向における長さよりも大きい。同様に、下側の突出フランジ部３１Ｈの突出量および長手方向における長さは、下側の突出フランジ部３２Ｈの突出量および長手方向における長さよりも大きい。特に、遷移部ａ２（インナフランジ３２の突出フランジ３２Ｈの後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３）の長さは遷移部ａ１（アウタフランジ３１の突出フランジ３１Ｈの後側傾斜部３１２および前側傾斜部３１３）の長さよりも小さい。更に、本実施形態では、突出フランジ部３２Ｈの肉厚よりも突出フランジ部３１Ｈの肉厚の方が大きく設定されている。このような構成の場合、側面衝突時に曲げ応力が発生した際のドアビーム３Ｅの初期剛性が高く保持される。また、突出フランジ部３１Ｈが座屈しやすいため、突出フランジ部３２Ｈの破断が防止される。具体的に、車両外側フランジ３１Ｈが座屈すると、ドアビーム３Ｅの断面の幅寸法が低下する。この結果、曲げ外側に相当する車両幅方向内側のひずみが緩和されるため、突出フランジ部３２Ｈの破断が防止される。
【００６４】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図１２Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｆの模式的な側面図である。図１２Ｂ乃至図１２Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｆの断面図であって、それぞれ、図１２Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【００６５】
図１２Ａ乃至図１２Ｄに示されるドアビーム３Ｆでは、インナフランジ３２およびアウタフランジ３１がそれぞれ上下一対の突出フランジ部３２Ｈおよび突出フランジ部３１Ｈを備えている。上側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、下側の突出フランジ部３１Ｈ、３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。また、上側の突出フランジ部３１Ｈの突出量および長手方向における長さは、上側の突出フランジ部３２Ｈの突出量および長手方向における長さよりも小さい。同様に、下側の突出フランジ部３１Ｈの突出量および長手方向における長さは、下側の突出フランジ部３２Ｈの突出量および長手方向における長さよりも小さい。特に、遷移部ａ２（アウタフランジ３１の突出フランジ３１Ｈの後側傾斜部３１２および前側傾斜部３１３）の長さは遷移部ａ１（インナフランジ３２の突出フランジ３２Ｈの後側傾斜部３２２および前側傾斜部３２３）の長さよりも小さい。更に、本実施形態では、突出フランジ部３２Ｈの肉厚よりも突出フランジ部３１Ｈの肉厚の方が大きく設定されている。このような構成においても、側面衝突時に曲げ応力が発生した際のドアビーム３Ｆの初期剛性がアウタフランジ３１Ｈの肉厚によって高く保持されるとともに、ドアビーム３Ｆに対して効率的な最大荷重を設けることができる。また、突出フランジ部３１Ｈが座屈しやすいため、突出フランジ部３２Ｈの破断が防止される。
【００６６】
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図１３Ａは、本実施形態に係るドアビーム３Ｇの模式的な側面図である。図１３Ｂ乃至図１３Ｄは、それぞれ、本実施形態に係るドアビーム３Ｇの断面図であって、それぞれ、図１３Ａの位置Ｐ−Ｐ、位置Ｑ−Ｑおよび位置Ｒ−Ｒにおける断面図である。
【００６７】
図１３Ａ乃至図１３Ｄに示されるドアビーム３Ｇでは、インナフランジ３２が上下一対の突出フランジ部３２Ｈを備えている。上側の突出フランジ部３２Ｈは、アッパーウェブ３３よりも上方に突出している。また、下側の突出フランジ部３２Ｈは、ロワーウェブ３４よりも下方に突出している。また、上下一対の突出フランジ部３２Ｈの前側傾斜部３２３および後側傾斜部３２２は互いに異なる形状を備えている。具体的に、前側傾斜部３２３の長手方向における長さａ１は、後側傾斜部３２２の長手方向における長さａ２よりも小さい。なお、ドアビーム３Ｇがこのような前後非対称の突出フランジ部３２Ｈを備える場合でも、ドアビーム３Ｇの長手方向に沿った前側傾斜部３２３および後側傾斜部３２２の長さがそれぞれＬｆ（＝ａ１）、Ｌｒ（＝ａ２）、前記長手方向に沿ったドアビーム３Ｇの全長がＬと定義された場合、（Ｌｆ＋Ｌｒ）≧０．３×Ｌの関係が満たされていることが望ましい。ドアビーム３Ｇでは、ドア２の内部のレイアウトの制約が多い場合でも、ドアビーム３Ｇの配置の自由度を増すことができる。
【符号の説明】
【００６８】
２  ドア
２１  アウタパネル
２２  インナパネル
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ  ドアビーム
３１  アウタフランジ
３２  インナフランジ
３２１  中央フラット部（フラット部）
３２２  後側傾斜部
３２３  前側傾斜部
３２４  フランジ端部
３１Ｈ、３２Ｈ  突出フランジ部
３３  アッパーウェブ
３４  ロワーウェブ
４  ヒンジ
【図１】
2020066323.tif 000005
【図２Ａ】
2020066323.tif 000006
【図２Ｂ】
2020066323.tif 000007
【図２Ｃ】
2020066323.tif 000008
【図２Ｄ】
2020066323.tif 000009
【図３】
2020066323.tif 000010
【図４】
2020066323.tif 000011
【図５Ａ】
2020066323.tif 000012
【図５Ｂ】
2020066323.tif 000013
【図６】
2020066323.tif 000014
【図７】
2020066323.tif 000015
【図８Ａ】
2020066323.tif 000016
【図８Ｂ】
2020066323.tif 000017
【図８Ｃ】
2020066323.tif 000018
【図８Ｄ】
2020066323.tif 000019
【図９Ａ】
2020066323.tif 000020
【図９Ｂ】
2020066323.tif 000021
【図９Ｃ】
2020066323.tif 000022
【図９Ｄ】
2020066323.tif 000023
【図１０Ａ】
2020066323.tif 000024
【図１０Ｂ】
2020066323.tif 000025
【図１０Ｃ】
2020066323.tif 000026
【図１０Ｄ】
2020066323.tif 000027
【図１１Ａ】
2020066323.tif 000028
【図１１Ｂ】
2020066323.tif 000029
【図１１Ｃ】
2020066323.tif 000030
【図１１Ｄ】
2020066323.tif 000031
【図１２Ａ】
2020066323.tif 000032
【図１２Ｂ】
2020066323.tif 000033
【図１２Ｃ】
2020066323.tif 000034
【図１２Ｄ】
2020066323.tif 000035
【図１３Ａ】
2020066323.tif 000036
【図１３Ｂ】
2020066323.tif 000037
【図１３Ｃ】
2020066323.tif 000038
【図１３Ｄ】
2020066323.tif 000039
【図１４】
2020066323.tif 000040
【図１５】
2020066323.tif 000041
【図１６Ａ】
2020066323.tif 000042
【図１６Ｂ】
2020066323.tif 000043
【図１６Ｃ】
2020066323.tif 000044
【図１６Ｄ】
2020066323.tif 000045
【図１７Ａ】
2020066323.tif 000046
【図１７Ｂ】
2020066323.tif 000047
【図１７Ｃ】
2020066323.tif 000048
【図１７Ｄ】
2020066323.tif 000049