(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体に取り付けられて車体を補強する車両用補強部材において、
鋼板を材料とし、該鋼板の幅端縁を突き合わせて横断面略円形に形成された外管部と、該外管部の内側に該外管部と一体に連なって形成され、前記外管部の軸線に対して、前記突合部の反対側から立ち上げられた管状のリブとを有する二重管状のビーム部を具備したことを特徴とする車両用補強部材。
【請求項２】
前記リブは、先端に略円形のヘッドを備えることを特徴とする請求項１記載の車両用補強部材。
【請求項３】
前記リブは、当該リブの立ち上げ点とヘッドの間に直線部を有することを特徴とする請求項２記載の車両用補強部材。
【請求項４】
鋼板を材料とし、横断面略円形に形成された外管部の内側に、該外管部と一体に連なるリブを有するビーム部を備えた車両用補強部材の製造方法であって、
前記鋼板の幅中央部に前記リブのヘッドを形成した後、前記鋼板の側辺部を前記ヘッド方向に折り返して断面略Ｗ形状とする第１の工程と、これをキャビティが円筒状の上下金型の間に挿入し、前記Ｗ形状の両側辺部を断面略円形の外管部に成形する第２の工程とにより前記ビーム部を形成することを特徴とする車両用補強部材の製造方法。
【請求項５】
車体に取り付けられて車体を補強する車両用補強部材において、
鋼板を材料とし、該鋼板の幅端縁を突き合わせて横断面略円形に形成された外管部と、該外管部の内側に該外管部と一体に連なって形成され、前記外管部の軸線に対して前記突合部の反対側から立ち上げられ、ヘッドを半円形とし直線部を有するＵ字形状のリブとを有するビーム部を具備したことを特徴とする車両用補強部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員を保護するため、例えば、自動車のドアの内部に取り付けられるサイドインパクトビーム等の車両用補強部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、一般に、側面から衝突された場合に発生するドアの車室内への陥入を防止して乗員を保護するため、ドアの内部にドア自体を補強するサイドインパクトビームを取り付けている。車両用補強部材としてのサイドインパクトビームは、燃費を向上させるために、所要の品質規格を満足する限りにおいて、軽量かつ安価であることが要求されている。
【０００３】
従来、軽量化および低コスト化を図るため、高張力鋼板の帯板を使用し、ビーム部を断面円形状にプレス成形するとともに、その両端のドアに対する取付ブラケット部をビーム部と一体にプレス成形したサイドインパクトビームが特開平４−２３８７２５号公報に開示されている。
【０００４】
ところが、上記のサイドインパクトビームは、ビーム部の横断面が円形状に成形されたものであるため、衝撃吸収特性としてのエネルギー吸収量をさらに上昇させる場合には、材料の板厚を厚くしなければならなかった。そして、材料の板厚を厚くすると、部品としてのサイドインパクトビームの重量が上昇する等の不都合が発生するため、板厚の増大によってビーム部の強度の向上を図るには限界があった。
【０００５】
上記のような円管状のビーム部７０に負荷Ｐを加えたときの変形状況が図１０に示されている。これによると、荷重Ｐが加わった側７１は大きく変形するが、荷重Ｐが加わらなかった側７２は殆ど変形していない。すなわち、荷重方向に対して近い側の断面形状が局部座屈による荷重低下の開始点に影響を与え、荷重が加わらなかった側は、耐座屈特性には寄与しないという結果が得られている。
【０００６】
これを踏まえて、補強パイプを異形断面に形成し、衝撃吸収特性を向上させたものが特開平６−４８１７７号、特開平６−１０６９７８号公報に開示されている。
特開平６−４８１７７号公報に開示の補強パイプは、横断面四角形または台形の荷重を受ける側の一辺が、丸パイプより小さい曲率の略半円状に形成されたものである。これにより、略半円形の一辺側から荷重を受けたときの耐座屈特性を向上させ、一方、反対側を四角形状にすることによって、断面係数を増加させて最高荷重を向上させようとするものである。
【０００７】
また、特開平６−１０６９７８号公報に開示の補強パイプは、側部が直線又は内側に凸に、荷重を受ける側を外方に凸、反対側を外方に凸又は直線に形成された小判型または瓢箪型パイプである。この側部としての縦辺により、丸管と同断面積の場合は丸管より断面２次モーメントを大きくでき、かつ座屈しにくくなるため、曲げ吸収エネルギーを大きくできるというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものは、座屈開始点が上昇され、座屈が遅れて発生するという所定の効果は得られているが、なお一層の吸収エネルギー増大の必要があり、さらに開発されることが要請されていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みて開発されたもので、材料の板厚を厚くすることなく、エネルギー吸収量をさらに増大させて強度を向上させた車両用補強部材を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る車両用補強部材は、鋼板の幅端縁を突き合わせて横断面略円形に形成された外管部の内側に、外管部の軸線に対して突合部と反対側から、外管部と一体に管状のリブを立ち上げた二重管状のビーム部を備えたものである。
【００１１】
上記リブは、先端に略円形のヘッドを備えていることが好ましい。
【００１２】
また、上記リブは、当該リブの立ち上げ点とヘッドとの間に直線部を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る車両用補強部材の製造方法は、鋼板を材料とし、第１の工程により、該鋼板の幅中央部にリブのヘッドを形成した後、前記鋼板の側辺部を前記ヘッド方向に折り返して断面略Ｗ形状とし、第２の工程により、Ｗ形状の鋼板をキャビティが円筒状の上下金型内に挿入してその側辺部を断面略円形の外管部に成形し、外管部の内側に、外管部と一体に連なるリブを有するビーム部を形成するものである。
【００１４】
【作用】
本発明に係る車両用補強部材は、外管部の内側に、外管部と一体に連なって形成した管状のリブによりビーム部が二重管状に形成されるので、鋼板の板厚を厚くすることなく、ビーム部におけるリブ側の断面係数が増大される。これにより、ビーム部のエネルギー吸収量が増大される。
【００１５】
また、上記リブが、該リブの立ち上げ点と略円形のヘッドとの間に直線部を有すると、リブ側の断面係数がさらに増大される。
【００１６】
また、上記リブが、該リブの立ち上げ点と半円形のヘッドとの間に直線部を有するＵ字形状としても、鋼板の板厚を厚くすることなくリブ側の断面係数が増大される。これにより、ビーム部のエネルギー吸収量が増大される。
【００１７】
また、本発明に係る車両用補強部材の製造方法によれば、第１の工程により、鋼板の幅中央部にリブのヘッドを形成した後、側辺部を前記ヘッド方向に折り返して断面略Ｗ形状に形成し、第２の工程により、外管部を断面略円形に成形するから、鋼板を材料として、外管部の内側に、該外管部と一体に連なるリブを有するビーム部が簡単に形成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車のドアの内側に取り付けるサイドインパクトビームに適用した実施例について、図面を参照して説明する。
図１は実施例のサイドインパクトビームの取付け状態を示す図であり、サイドインパクトビーム２は、ドア１の内部の略中央部に地面と平行に取り付けられ、ドア１側面からの衝撃に対して、ドア１が車両内側に陥入するのを防止している。
【００１９】
図２はサイドインパクトビーム２の外観図である。サイドインパクトビーム２は、鋼板を材料として、中央部のビーム部３と、ビーム部３の両端部の取付ブラケット部４、５とがそれぞれ一体にプレス成形され、取付ブラケット部４、５が夫々ドア１の前端部および後端部に固定される。ここで、ビーム部３は、外観が円管状であって、図３に示すように、横断面が略円形の外管部３Ａの内側に外管部３Ａと連なるリブ６が一体にプレス成形され、二重管状になっている。リブ６はヘッド６Ａが円管状に形成され、リブ立ち上げ点Ｈが、外管部３Ａの軸線に対して、突合部７の反対側に形成され、ドア１の外側を向くように取り付けられる。そして、突合部７は溶接を不用としている。
【００２０】
次に、ビーム部３の成形工程を、第１の工程を示す図４、第２の工程を示す図５により説明する。
図４はリブ６の予備成形工程を示す図、図５はビーム部３の成形工程を示す図である。すなわち、ビーム部３は、図４に示すように、鋼板３０を材料とし、リブ６のヘッド６Ａが予め形成された後、図５に示すように、外形略円形状にプレス成形される。
【００２１】
まず、図４の（ａ）に示すように、鋼板３０の幅中央部にリブ６のヘッド６Ａを形成する。これは、ヘッド６Ａ内径に相当する所定寸法の凸部１２を中央部に設けた下型１１と、その凸部１２の両側に位置する凸部１４、１４を設けた上型１３とから成るリブ出し金型１０を使用する。
【００２２】
次いで、図４の（ｂ）に示すように、鋼板３０をＷ状に成形する。これは、前工程と同形状の上型１３’と、前工程の下型１１と同様に中央部に凸部１２’が、さらに、上型の凸部１４’、１４’に対応する両側の位置に凸部１７、１７が配置された下型１６とから成るＷ曲げ金型１５を使用する。そして、両側の側辺部３１、３１を折り曲げ、ヘッド６Ａの両側に折り曲げ部６Ｂ、６Ｂを形成してＷ状の鋼板３０’を得るものである。
その後、図４の（ｃ）に示すように、Ｗ状に成形した鋼板３０’の両側の側辺部３１、３１が、互いに略平行になるように開きを矯正する。
【００２３】
次に、図５に示すように、キャビティ２３が円筒状に形成された上型２１と下型２２とから成るビーム部成形用金型２０を使用して、ビーム部３を成形する。まず、図５の（ａ）に示すように、Ｗ状に成形した鋼板３０’を、開いた上型２１と下型２２とのキャビティ２３内に、ヘッド６Ａが上型２１側に位置するように挿入する。
【００２４】
次いで、図５の（ｂ）〜（ｊ）に示すように、ビーム部成形用金型２０を閉じて、ビーム部３を横断面円形状に成形するとともに、リブ６をビーム部３の内側に折り込むものである。
すなわち、上型２１が下降するに従って、図５の（ｂ）に示すように、略平行状態にあった平板部３１、３１の先端が下型２２の内周面に沿って接近し、図５の（ｃ）に示すように、接触した状態となる。さらに、上型２１の下降に従って、図５の（ｄ）に示すように、両側の平板部３１、３１が外側に湾曲し、図５の（ｅ）に示すように、両側の平板部３１、３１がキャビティ２３の内周面に接近する。また、ヘッド６Ａの両側の折り曲げ部６Ｂ、６Ｂが上型２１の内周面に沿って接近し、ついには、図５の（ｆ）に示すように、接触状態となる。
【００２５】
引き続く上型２１の下降に従って、図５の（ｇ）に示すように、平板部３１、３１の中央部がキャビティ２３の内周面に接触した後、図５の（ｈ）に示すように、平板部３１、３１の下部がキャビティ２３の内周面に沿った形状に成形される。そして、上型２１と下型２２とが閉じられたとき、図５の（ｊ）に示すように、平板部がキャビティ２３の内周面全面に接触して外管部３Ａが横断面円形状に、リブ６が外管部３Ａに連なってそのヘッドが内管状に成形され、二重管状のビーム部３が形成される。
【００２６】
次に、強度試験の結果について図６〜図８により説明する。図６は測定方法を示す図であり、スパンＬを９００ｍｍとして試料５０の両端を支持部５１、５１で支持し、先端Ｒ＝１５０ｍｍの負荷子５２により試料５０の中央部に負荷Ｐを与えている。本実施例によって作製した試料を試験した場合は、図に示すように、リブ５６を上側に配置し、上方向から荷重Ｐを加えている。
【００２７】
図７は測定結果を示す図で、荷重（ｋｇｆ）と変位（ｍｍ）との関係を表わしている。試料は、一例として、引張り強さ８０ｋｇｆ／ｍｍ２、板厚１. ６ｍｍの高張力鋼板を用い、外管部外径Ｄ＝３５ｍｍに成形した丸管Ａと本実施例によって作製した試料Ｂが使用されている。図８は丸管Ａ、試料Ｂおよび板厚１. ２ｍｍのみを変えて本実施例と同形状に作製した試料Ｃの強度比較を示す図である。
【００２８】
まず、図７により、丸管Ａは、荷重が変位７０ｍｍ位で急に下降して座屈が開始しているのに対して、試料Ｂは、荷重が変位の増大によっても変化しないで略一定に保たれ、座屈が発生しないでエネルギー吸収量が増大している。図７、図８により、丸管Ａは、単位重量が１．３５３ｋｇ／ｍで、最大荷重が６１５ｋｇｆ、試料Ｂは、単位重量が１．５６３ｋｇ／ｍで、最大荷重が６５４ｋｇｆである。したがって、最大荷重においては、試料Ｂが丸管Ａより６％上昇している。
【００２９】
また、丸管Ａは、エネルギー吸収量および単位重量あたりのエネルギー吸収量が、０〜１５０ｍｍ間で６５ｋｇｆ・ｍ、および４８ｋｇｆ・ｍ２／ｋｇであり、０〜２００ｍｍ間で７７ｋｇｆ・ｍ、および５７ｋｇｆ・ｍ２／ｋｇである。これに対して、試料Ｂは、エネルギー吸収量および単位重量あたりのエネルギー吸収量が、０〜１５０ｍｍ間で８６ｋｇｆ・ｍ、および５５ｋｇｆ・ｍ２／ｋｇであり、丸管Ａより夫々３２％および１５％上昇、０〜２００ｍｍ間で１１４ｋｇｆ・ｍ、および７３ｋｇｆ・ｍ２／ｋｇであり、丸管Ａより夫々４８％および２８％上昇している。
試料Ｃは、単位重量が１．１７２ｋｇ／ｍで、丸管Ａより１３％軽量化されているにも拘わらず、エネルギー吸収量および単位重量あたりのエネルギー吸収量が、０〜１５０ｍｍ間で６６ｋｇｆ・ｍ、および５６ｋｇｆ・ｍ２／ｋｇであり、丸管Ａより夫々２％および１７％上昇している。
【００３０】
さらに、丸管Ａにおいて、同重量でのエネルギー吸収量が６５ｋｇｆ・ｍであるのに対し、試料Ｂの同重量でのエネルギー吸収量は７４ｋｇｆ・ｍであり、試料Ｂが丸管Ａより１４％上昇、試料Ｃの同重量でのエネルギー吸収量は７６ｋｇｆ・ｍであり、試料Ｃが丸管Ａより１７％上昇している。
【００３１】
以上説明したように、横断面略円形の外管部内に、その外管部に連なるリブを一体に成形してビーム部を二重管状に形成したから、板厚が同じ材料を使用した場合、リブ立ち上げ部方向からの荷重に対する最大荷重、エネルギー吸収量、および単位重量あたりのエネルギー吸収量が上昇する。これにより、衝撃荷重に対する強度が上昇される。そして、必要に応じて、板厚の薄い材料を使用しても、従来例と同等以上の強度のビーム部が得られるため、ビーム部を軽量化でき、コストの低減を図ることができる。
【００３２】
さらに、ビーム部は該当部分のみの単純なプレス成形で形成されるから、両側に取付ブラケット部４、５も一体にプレス成形できる。これにより、取付ブラケット部を別体に形成して溶接するものに比べて、製造が容易であり、コストを低減することができる。
【００３３】
なお、予備成形におけるリブ出し金型、Ｗ曲げ金型の形状を所望に異ならせることにより、リブに種々の形状をもたせることができる。図９の（ａ）〜（ｃ）はその変形例を示すものである。
【００３４】
図９の（ａ）に示すビーム部３０Ａのリブ６０Ａは、ヘッド６１Ａを前記実施例におけるヘッド６Ａより小径の円管状に形成し、その軸心Ｏ１を外管部３１Ａの軸心Ｏに対して、突合部７の反対側に位置させている。また、前記の実施例に比べて、ヘッド６１Ａの首部の曲げ半径Ｒ１やリブ立ち上げ点Ｈの曲げ半径Ｒ２を小さくし、ヘッド６１Ａとリブ立ち上げ点Ｈとの間に直線部分６３Ａを形成し、その直線部分６３Ａを互いに接触させている。
【００３５】
図９の（ｂ）に示すビーム部３０Ｂのリブ６０Ｂは、図９の（ａ）と同様にヘッド６１Ｂを円管状に形成し、その軸心Ｏ１を外管部３１Ｂの軸心Ｏと同じ位置に形成している。これにより、図９の（ａ）に示す実施例に比べて、ヘッド６１Ｂとリブ立ち上げ点Ｈとの間の直線部分６３Ｂを長くしている。他の構成は、図９の（ａ）に示す実施例と同じである。
【００３６】
図９の（ｃ）に示すビーム部３０Ｃのリブ６０Ｃは、ヘッド６１Ｃを半円としたＵ字状に形成され、立ち上げ点Ｈから軸心に向かう溝形状としたものである。
【００３７】
この変形例において、特に、（ａ）、（ｂ）に示すビーム部３０Ａ、３０Ｂは、ヘッド６１Ａ、６１Ｂの首部の曲げ半径Ｒ１やリブ立ち上げ点Ｈの曲げ半径Ｒ２を小さくして、リブ６０Ａ、６０Ｂ両側の接触部分、すなわち荷重を受ける方向の直線部分６３Ａ、６３Ｂが長く形成されているので、リブ６０Ａ、６０Ｂを形成した側の断面係数がとくに増大し、エネルギー吸収量をさらに向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る車両用補強部材は、横断面略円形に形成された外管部の内側に、外管部と一体に連なる管状のリブを、外管部の軸線に対して、鋼板の突合部の反対側から立ち上げた二重管状のビーム部を備えたものとしたから、鋼板の板厚を厚くすることなく、ビーム部におけるリブ側の断面係数が増大されてエネルギー吸収量を増大することができ、ビーム部の強度を向上させることができる。そして、鋼板の板厚を薄くしても、従来の丸管と同等または同等以上の強度を有するビーム部を得ることができるので、コストの低減を図ることができる。
【００３９】
また、上記リブが、リブの立ち上げ点と略円形のヘッドとの間に直線部を有すると、リブ側の断面係数がさらに増大され、ビーム部の強度をさらに向上させることができる。
【００４０】
なお、上記リブを、リブの立ち上げ点と半円形のヘッドとの間に直線部を有するＵ字形状としても、鋼板の板厚を厚くすることなくリブ側の断面係数が増大されてエネルギー吸収量を増大することができ、ビーム部の強度を向上させることができる。そして、鋼板の板厚を薄くしても、従来の丸管と同等または同等以上の強度を有するビーム部を得ることができるので、コストの低減を図ることができる。
【００４１】
また、本発明に係る車両用補強部材の製造方法によれば、鋼板を材料とし、第１の工程により、鋼板の幅中央部にリブのヘッドを形成した後、その側辺部を前記ヘッド方向に折り返してＷ形状に成形し、第２の工程により、これをキャビティが円筒状の上下型内に挿入し、その側辺部を断面略円形の外管部に成形して、外管部の内側に一体に連なるリブを形成したビーム部を得るものであるから、荷重を受ける側の断面係数を増大したビーム部が容易に形成できる。そして、リブの形状を異ならせることにより、所望の断面係数を有するビーム部を得ることができるので、所望のエネルギー吸収量を有するビーム部を備えた車両用補強部材を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例におけるサイドインパクトビームの取付け状態を示す図である。
【図２】サイドインパクトビームの外観図である。
【図３】サイドインパクトビームのビーム部の横断面図である。
【図４】サイドインパクトビームのビーム部におけるリブの予備成形工程を示す図である。
【図５】サイドインパクトビームのビーム部の成形過程を示す図である。
【図６】試料の測定方法を示す図である。
【図７】試料における測定結果としての荷重と変位との関係を示す図である。
【図８】丸管と本実施例による試料との強度比較を示す図である。
【図９】実施例におけるビーム部の変形例を示す横断面図である。
【図１０】丸管に荷重を加えたときの変形状況を示す図である。
【符号の説明】
１                                ドア
２                                サイドインパクトビーム
３、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ        ビーム部
４、５                            取付ブラケット部
６、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ        リブ
７                                突合部
１０                              リブ出し金型
１５                              Ｗ曲げ金型
２０                              ビーム部成形用金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003705638.tif 000009
【図９】
0003705638.tif 000010
【図１０】
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