(57)【要約】【課題】  アルミニウム押出形材製のインパクトビームを設置したサイドドアに対し、側面デフォーマブルバリア衝突時にバリアが車室内へ侵入するのを抑制する。インパクトビームとブラケットの高い接合強度を得ると同時に、生産コストの上昇、部品点数の増加、重量アップを抑制する。【解決手段】  インパクトビーム１１は、閉断面部１２，１３とこれを連結する板状リブ１５からなり、板状リブ１５に接合用のブラケット１６がボルト１７及びナット１８により固定される。インパクトビーム１５はドア内部において閉断面部１２，１３が車体上下方向に位置するように配置され、ブラケット１６を介してインナパネルにボルト接合される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のサイドドアのインナパネルに接合されてドア内部に配置されるアルミニウム押出形材製のインパクトビームであり、複数の閉断面部と前記複数の閉断面部を連結するソリッドな板状リブからなり、前記ドア内部において前記複数の閉断面部が車体上下方向に位置するように配置されることを特徴とする自動車のサイドドア用インパクトビーム。
【請求項２】
前記板状リブにインナパネルとの接合用のボルト穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された自動車のサイドドア用インパクトビーム。
【請求項３】
前記板状リブに前記インナパネルとの接合用のブラケットが固定されていることを特徴とする請求項１に記載された自動車のサイドドア用インパクトビーム。
【請求項４】
各閉断面部が、車室側に配置される内側フランジ、その外側に配置される外側フランジ、及び車幅方向に略平行に配置され前記内側及び外側フランジを連結する複数のウエブにより構成され、前記内側フランジ同士又は外側フランジ同士が前記板状リブを介して接続し平板状に連なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された自動車のサイドドア用インパクトビーム。
【請求項５】
アウタパネルとインナパネルの間にインパクトビームが配置され、前記インパクトビームは複数の閉断面部と前記複数の閉断面部を連結するソリッドな板状リブからなり、前記インパクトビームが前記インナパネルに接合され、前記インパクトビームの複数の閉断面部が車体上下方向に位置するように配置されていることを特徴とする自動車のサイドドア構造。
【請求項６】
前記インパクトビームが前記板状リブに形成された穴を介して前記インナパネルにボルト接合されていることを特徴とする請求項５に記載された自動車のサイドドア構造。
【請求項７】
前記板状リブに前記インナパネルとの接合用のブラケットが固定され、前記インパクトビームが前記ブラケットを介して前記インナパネルに接合されていることを特徴とする請求項５に記載された自動車のサイドドア構造。
【請求項８】
各閉断面部が、車室側に配置される内側フランジ、その外側に配置される外側フランジ、及び車幅方向に略平行に配置され前記内側及び外側フランジを連結する複数のウエブにより構成され、前記内側フランジ同士又は外側フランジ同士が前記板状リブを介して接続し平板状に連なっていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載された自動車のサイドドア構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のサイドドア内部に配置されるアルミニウム押出形材製のインパクトビーム、及びそのインパクトビームが設置されたサイドドア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年自動車の燃費規制が強化される中で、各自動車メーカにおいては、車体の軽量化が急務となっている。こうした流れから、自動車の外板部品であるサイドドアなどを軽量化することが検討され、例えば側面衝突時の乗員の安全性を高めるためにドア内部に設置するインパクトビームとして、軽量なアルミニウム押出形材を使用するようになってきた。アルミニウム押出形材製のインパクトビームは、主として矩形断面を有し、下記特許文献１〜３に見られるように、押出形材の端部にブラケットを固定し（ブラケット方式）、あるいは押出形材の端部において車幅方向への潰し加工を行うか端部を斜め切断してブラケットを介さずにインナパネルにボルト接合され（ブラケットレス方式）ている。また、ブラケットレス方式の一種として、押出形材の端部をインナパネルに溶接接合することもある。
【０００３】
一方、自動車の衝突安全性に関する国内外の安全基準も年々厳しくなっており、ドアを含む車体側部構造に関していえば、側面へのデフォーマブルバリア衝突時の安全基準を満足することが求められている。
デフォーマブルバリア側面衝突時の乗員の安全性を高めるためには、バリアの車室内への侵入を抑えることが必要となる。その実現方法として、（１）ドアの衝突面側をインパクトビームのような強固な部材で覆い、また二次的には（２）バリヤを圧縮変形させることで衝突エネルギを吸収する方法も用いられる。しかし、従来一般に用いられてきた略矩形断面のインパクトビームでは、ビームの衝突方向の投影面積が小さいため、ビームに覆われないドアの部分からバリアが車室内に侵入することを十分防げなかった。また、ビームの投影面積が小さく、ビーム反力によるバリアの圧縮変形が狭い範囲にしか生じないため、バリア変形によるエネルギ吸収が十分起こらず、やはり車室内へのバリアの侵入が大きくなる傾向があった。
【０００４】
図７（ａ），（ｂ）は、略矩形断面のインパクトビーム１を内部に設置したサイドドア２に、他車両を模したデフォーマブルバリア３が側面衝突した（白抜き矢印が衝突方向）ときのサイドドア２の変形状態を模式的に示すものである。図７（ｂ）に、インパクトビーム１で覆われていないドア部分において、デフォーマブルバリア３の車室内への侵入が大きくなることが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５８３８６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０１４６２号公報
【特許文献３】特開２００７−３９００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のアルミニウム押出形材製インパクトビームは、一般に、互いに略平行な内側及び外側フランジと、前記内側及び外側フランジを略垂直に連結する複数個のウエブにより構成され、押出方向に垂直な断面の断面形状は略矩形で、同断面における両フランジの幅はそれほど大きくないため、デフォーマブルバリア側面衝突時に、バリヤの車室内への侵入が大きくなる。これに対し、アルミニウム押出形材の両フランジの幅を大きくし、その幅に応じてウエブの数を増やせば（図８参照）、ドアの衝突面側をインパクトビームにより上下方向に広く覆うことができ、かつ曲げ変形に対する強度が増大するので、デフォーマブルバリアが車室内へ侵入するのを、より有効に防止できると考えられる。しかし、重量がその分大きくなって、軽量化の効果が減少するという問題がある。
【０００７】
さらに、略矩形断面のアルミニウム押出形材をインパクトビームとして用いる場合、次のような問題点がある（特開２００６−２４０４２０号公報参照）。
（１）アルミニウム押出形材の内側及び／又は外側フランジの端部に、他部品（例えばブラケット）を取り付ける穴をプレス打抜き加工で形成する場合、プレス方向に平行なウエブが変形する。この変形を抑制するためには、形材の中空内部に中子（あるいは芯金）と呼ばれる工具を挿入する必要があり、生産コストが高くなる。
（２）図８に示すように、押出形材４を他部品（例えばブラケット）５とボルト接合（ボルト６ａ，ナット６ｂ）する場合、図８（ｂ）のように、ボルト接合時の締め付け力により、押出形材４の断面が変形し、所定の接合強度が得られない。これを防止するには、図９に示すように、切断加工により、一方のフランジ４ａの一部を切除して作業穴７を形成し、他方のフランジ４ｂでボルト接合すればよいが、作業穴７及びボルト穴８の２箇所の穴を設ける必要があり、生産コストが高くなる。
さらには図１０に示すように、ボルト接合部にスリーブ状の別部品９を挿入し、ボルト接合時の潰れを防止することも考えられるが、部品点数の増加、重量アップにつながるという問題がある。
（３）ブラケットレス方式で端部に潰し加工を行ったり、端部を斜め切断する場合、潰し加工を行うとウエブに極端な曲げ変形が加わって破断したり、この部位の曲げ変形抵抗が極端に低くなるという問題があり、斜め切断は生産コストが高くなるという問題がある。
また、ブラケットレス方式で内側フランジをインナパネルに溶接（例えば隅肉溶接）する場合、外側フランジが溶接作業の妨げになるという問題がある。
【０００８】
本発明は、閉断面部を有するアルミニウム押出形材をインパクトビームとして用いる場合に生じる上記問題点に鑑みてなされたものであり、サイドドアへの側面デフォーマブルバリア衝突時において、デフォーマブルバリアが車室内へ侵入するのをより有効に抑制できるインパクトビームを提供することを主たる目的とする。さらにサイドドアの重量アップを抑制すること、インパクトビームとブラケット（ブラケット方式）又はインパクトビームとインナパネル（ブラケットレス方式）の高い接合強度を得ること、生産コストの上昇及び部品点数の増加を抑えること等を他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインパクトビームは、自動車のサイドドアのインナパネルに接合されてドア内部に配置されるアルミニウム押出形材製のインパクトビームであり、このインパクトビームは、複数の閉断面部と前記複数の閉断面部を連結するソリッドな板状リブからなり、前記ドア内部において前記複数の閉断面部が車体上下方向に位置するように配置されることを特徴とする。
前記インパクトビームとインナパネルの具体的な接合形態としてはブラケットレス方式とブラケット方式があり、ブラケットレス方式として、例えば前記板状リブにインナパネルとの接合用のボルト穴が形成され、このボルト穴を介して前記インナパネルにボルト接合されるもの、ブラケット方式として、前記板状リブに前記インナパネルとの接合用のブラケットが固定され、前記インパクトビームが前記ブラケットを介して前記インナパネルに接合されるものが挙げられる。ブラケットレス方式では溶接接合も考えられる。
また前記インパクトビームの具体的形態として、例えば、各閉断面部が、車室側に配置される内側フランジ、その外側に配置される外側フランジ、及び車幅方向に略平行に配置され前記内側及び外側フランジを連結する複数のウエブにより構成され、前記内側フランジ同士又は外側フランジ同士が前記板状リブを介して接続し平板状に連なっていることが挙げられる。なお、本発明において内側とは一般に車室側、外側とはその反対側を意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るインパクトビームは、複数個の閉断面部を板状リブで連結したものであり、複数の閉断面部が車体上下方向に位置するように配置されることから、インパクトビームのドア衝突方向への投影面積を大きくすることができ、ドアの衝突面側の広い面積がインパクトビームでカバーされ、かつ複数個の閉断面部を有することで曲げ変形に対して高い強度を有し、これにより車室方向へのデフォーマブルバリアの侵入を抑制できる。なお、板状リブの箇所では閉断面でないため、全体が閉断面のものに較べてその分軽量化され、かつ衝突時の曲げ変形に対する強度は実質的に低下しない。
【００１１】
そして、このインパクトビームは、複数個の閉断面部をソリッド（中実）な板状リブで連結したものであるから、ボルト締結等によるブラケット（ブラケット方式）やインナパネル（ブラケットレス方式）の固定ポイントをこの板状リブに設定することにより、中子などの工具を用いたり、一方のフランジに作業穴を形成する必要がなく、板状リブをプレス成形することで容易にブラケットを固定し又はインナパネルに接合するための穴を形成可能であり、低コストのインパクトビームを提供できる。いうまでもなく、閉断面をボルト締結するときに問題となるインパクトビーム断面の変形はないし、部品点数の増加や余分な重量増加もない。
ブラケットをセルフピアシングリベット（ＳＰＲ）等、他の固定手段により固定する場合も同様で、固定ポイントを板状リブに設定することにより、一方のフランジに作業穴を形成する必要等がなく、容易にブラケットの固定が実施できるようになる。また、インパクトビームを溶接等によりインナパネルに接合する場合でも、板状リブの部分に外側フランジがないため、治具や溶接棒を溶接箇所に向けやすくなり作業性が改善する。
板状リブが全体的に平らか一部に平らな箇所があることが望ましい。当該箇所にブラケットを固定し又は当該箇所をインナパネルに接合する場合、ブラケット自体の構造も少なくとも板状リブへの取付部に関しては例えば平板に穴を開けただけの簡単な構造で済ますことができ、低コスト化できるという利点があり、インナパネルとの接合（ブラケットレス方式）も平面同士の単純な形状となる利点がある。
【００１２】
本発明に係るインパクトビームにおいて、各閉断面部の内側フランジ同士又は外側フランジ同士が前記板状リブを介して接続し平板状に連なっている（全体が１枚の平板のようになっている）場合、板状リブが曲げの中心（インパクトビームの厚さの中心）から離れた位置に配置されることになり、その分インパクトビームの曲げ強度が向上する。また、板状リブが内側フランジ又は外側フランジと連なることで押出性が改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１〜６を参照し、本発明に係るインパクトビーム及びサイドドア構造について、より具体的に説明する。
図１に示すインパクトビーム１１はアルミニウム押出形材を所定長さに切断したもので、その断面形状は、間隔を置いて形成された２つの閉断面部１２，１３と、両閉断面部１２，１３を連結するソリッドな板状リブ１５からなり、両端部において板状リブ１５にボルト穴（図示せず）が形成され、そこにブラケット１６がボルト締結される（ボルト１７，ナット１８）。なお、本発明においてアルミニウム押出形材とはアルミニウム合金押出形材を含む意味で用いられる。一方、ブラケットは例えば鋼板製であるが、他の材質のものを用いることもできる。
【００１４】
閉断面部１２，１３は同形状の矩形で、それぞれ互いに平行な外側フランジ１２ａ，１３ａと内側フランジ１２ｂ，１３ｂ、及びそれらに垂直なウエブ１２ｃ，１３ｃ，１２ｄ，１３ｄからなり、各フランジ及びウエブはそれぞれ均一な厚さを有し基本的に平らである。板状リブ１５も均一な厚さを有し平らで、内側フランジ１２ｂ，１３ｂに接続し平板状に連なっている。板状リブ１５及び両内側フランジ１２ｂ，１３ｃがあたかも１つの平らな板のようであり、この板（板状リブ１５及び両内側フランジ１２ｂ，１３ｃ）を１つの内側フランジとみることもできる。板状リブ１５のブラケット１６が固定される内側の面は、両内側フランジ１２ｂ，１３ｂの内側の面と面一な平面となっている。なお、白抜き矢印は衝突方向を示す。
【００１５】
インパクトビーム１１は、サイドドア２（図２参照）内部に、定法通り長さ方向を車体前後方向に向け、かつ閉断面部１２，１３を車体上下方向に位置させて配置し、ブラケット１５を介してサイドドア２のインナパネル２ａにボルト接合（ブラケット１６とインナパネル２ａにはそれぞれボルト穴が形成されている）される。インパクトビーム１１は、板状リブ１５及び両内側フランジ１２ｂ，１３ｂからなる板（内側フランジ）の片面側に、２つの閉断面部１２，１３が形成された形態を有するから、上記のように配置すれば車幅方向の厚みが小さく、従来のインパクトビームとほぼ同様に狭いドア内部に無理なく設置することができる。
【００１６】
このサイドドア構造によれば、インパクトビーム１１のドア衝突方向への投影面積が大きく、サイドドア２の広い面積がカバーされ、かつインパクトビーム１１は２個の閉断面部１２，１３を有することで曲げ変形に対して高い強度を有することから、車室方向へのデフォーマブルバリア３の侵入を有効に抑制できる。また、板状リブ１５を形成したことで重量増加を抑えることができる。図２に、インパクトビーム１１が設置されたサイドドア２に対し、デフォーマブルバリア３が側面衝突したときのサイドドア２の変形状態が模式的に示されている。
また、ブラケット１６が固定される板状リブ１５はソリッドで平らであるため、プレスによってボルト穴を容易に形成でき、ブラケット１６も少なくとも板状リブ１５への取付部に関しては、平板に単に穴開けしただけの簡単な構造のものを用いることができるので製造が容易であり、いずれも低コスト化が可能で、板状リブ１５とブラケット１６のボルト締結にも全く問題は生じない。板状リブ１５にブラケット１６をセルフピアシングリベットで固定する場合も、同様に容易に施工できる。
【００１７】
図３〜６にインパクトビームの断面形状の他の例を示す。
図３（ａ）に示すインパクトビーム２１は、閉断面部２２，２３と板状リブ２５の位置関係はインパクトビーム１１と同じであるが、閉断面部２２，２３の内側フランジ２２ｂ，２３ｂがそれぞれ外向き（内側フランジ２２ｂでは車体上方向、内側フランジ２３ｂでは車体下方向））に延長されている。ブラケットは板状リブ２５の内側の面に固定される。
図３（ｂ）に示すインパクトビーム３１は、閉断面部３２，３３の外側フランジ３２ａ，３３ａ及び内側フランジ３２ｂ，３３ｂがそれぞれ外側に延長されている。ブラケットは板状リブ３５の内側の面に固定される。
図３（ｃ）に示すインパクトビーム４１は、閉断面部４２，４３の外側フランジ４２ａ，４３ａがそれぞれ外向き及び内向き（外側フランジ４２ａでは車体下方向、外側フランジ４３ａでは車体上方向）に延長され、かつ内側フランジ４２ｂ，４３ｂがそれぞれ外向きに延長されている。ブラケットは板状リブ４５の内側の面に固定される。
このように各フランジの延長部を形成することにより、曲げ変形に対する座屈強度を向上させることができる。
【００１８】
図４（ａ）に示すインパクトビーム５１は、３つの閉断面部５２〜５４と２つの板状リブ５５ａ，５５ｂを有し、上下方向長さがインパクトビーム１１より長くなっている。ブラケットは板状リブ５５ａ，５５ｂのいずれか一方又は双方の内側の面に固定される。インパクトビーム５１は上下方向長さが長く、サイドドアを上下方向に広く覆うことができ。
図４（ｂ）に示すインパクトビーム６１は、閉断面部６２，６３の外側フランジ６２ａ，６３ａが半円形の形態を有する点でインパクトビーム１１と異なる。ブラケットは板状リブ６５の内側の面に固定される。図４（ｃ）に示すインパクトビーム７１は、閉断面部７２，７３の外側フランジ７２ａ，７３ａとウエブ７２ｃ，７２ｄ，７３ｃ，７３ｄの連結部（コーナー部）の曲率半径が大きく形成されいる点で、インパクトビーム１１と異なる。ブラケットは板状リブ７５の内側の面に固定される。インパクトビーム６１，７１は、外側フランジ６２ａ，６３ａ，７２ａ，７３ａのコーナーが丸く形成されていることにより、サイドドアのアウタパネルとの隙間を小さくでき、衝突時の反力の立ち上がりが早くなる。
【００１９】
図５（ａ）に示すインパクトビーム８１は、閉断面部８２，８３，８４の外側フランジフランジ８２ａ，８３ａ，８４ａが全体として円弧状に湾曲している点で、インパクトビーム５１と異なる。ブラケットは板状リブ８５ａ，８５ｂのいずれか一方又は双方の内側の面に固定される。図５（ｂ）に示すインパクトビーム９１は、閉断面部９２，９３の外側フランジ９２ａ，９３ａが全体として円弧状に湾曲している点で、インパクトビーム１１と異なる。ブラケットは板状リブ９５の内側の面に固定される。インパクトビーム８１，９１の外側フランジ８２ａ，８３ａ，８４ａ，９２ａ，９３ａは、それぞれインパクトビーム５１，１１の外側フランジ５２ａ，５３ａ，５４ａ，１２ａ，１３ａに較べて、サイドドアのアウターパネルの内面形状に沿った形状であり、サイドドアのアウタパネルとの隙間を小さくでき、衝突時の反力の立ち上がりが早くなる。なお、円弧状に限らず、サイドドアのアウタパネル内面形状に沿った形状にすることで同様の作用を得ることができる。
【００２０】
図６（ａ）に示すインパクトビーム１０１は、断面形状自体はインパクトビーム１１と同じであるが、サイドドア内部での設置の向きが逆になっている。すなわち、板状リブ１０５が閉断面部１０２，１０３の外側フランジ１０２ａ，１０３ａに接続し平板状に連なっている。板状リブ１０５及び両外側フランジ１０２ａ，１０３ａにより１つの板が構成され、この板（板状リブ１０５及び両内側フランジ１０２ｂ，１０３ｃ）を１つの外側フランジとみることができる。ブラケットは板状リブ１０５の内側の面に固定される。
図６（ｂ）に示すインパクトビーム１１１は、インパクトビーム１０１と同じく板状リブ１１５が閉断面部１１２，１１３の外側フランジ１１２ａ，１１３ａに接続しているが、板状リブ１１５の中央部が内側に台形状に屈曲している。中央部の台形の頂辺に相当する箇所は平らな平坦部１１５ａであり、ここにボルト穴（図示せず）が形成され、その内側の面にブラケット１１６が固定されている。インパクトビーム１０１の場合、ボルト（又はナット）の一部が板状リブ１０５の外表面より外側に突出するが、インパクトビーム１１１では板状リブ１０５の外側面の内側に納めることができ、その点で狭いドア内部に配置するのに有利である。
このように、インパクトビームは、板状リブを外側フランジに接続して車体外側に位置するように配置してもよいし、また全体が直線的（平板状）でなくてもよい。
なお、図６（ａ），（ｂ）に示すインパクトビーム１０１，１１１のように、板状リブが外側フランジに連なる方が、衝突時の受圧面積を大きくできるがボルト結合（ブラケットの固定、インナパネルへの接合の両方）しにくく、逆に、板状リブが内側フランジに連なるもの（インパクトビーム１１〜９１）は、受圧面積が若干小さくなるが、ボルト結合しやすい。
【００２１】
以上の例では、ブラケット方式のインパクトビームについて説明したが、各インパクトビームは、そのままブラケットレス方式（直接インナパネルにボルト接合又は溶接）のインパクトビームとして用いることができる。また、以上の例では、ブラケットはインパクトビームの板状リブにボルト結合されたが、例えばセルフピアシングリベット（ＳＰＲ）等、他の固定手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るインパクトビームの端面図である。
【図２】本発明に係るインパクトビームを設置したサイドドアにデフォーマブルバリアが側面衝突したときの変形形態を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る他のインパクトビームの端面図である。
【図４】本発明に係る他のインパクトビームの端面図である。
【図５】本発明に係る他のインパクトビームの端面図である。
【図６】本発明に係る他のインパクトビームの端面図である。
【図７】従来のインパクトビームを設置したサイドドアにデフォーマブルバリアが側面衝突したときの変形形態を説明する衝突前（ａ）と衝突後（ｂ）の断面図である。
【図８】略矩形断面のアルミニウム押出形材と他部品とのボルト接合時の問題点を説明する断面図である。
【図９】アルミニウム押出形材にボルト穴をプレス成形する場合の問題点を説明する斜視図である。
【図１０】略矩形断面のアルミニウム押出形材と他部品をボルト接合する場合の問題点を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１０２  インパクトビーム
１２，１３、２２，２３，３２，３３，４２，４３，５２，５３，５４，６２，６３，７２，７３，８２，８３，８４，９２，９３，１０２，１０３，１１２，１１３  閉断面部
１２ａ，１３ａ、２２ａ，２３ａ，３２ａ，３３ａ，４２ａ，４３ａ，６２ａ，６３ａ，７２ａ，７３ａ，８２ａ，８３ａ，８４ａ，９２ａ，９３ａ，１０２ａ，１０３ａ，１１１２ａ，１１１３ａ  外側フランジ
１２ｂ，１３ｂ、２２ｂ，２３ｂ，３２ｂ，３３ｂ，４２ｂ，４３ｂ  内側フランジ
１５,２５，３５，４５，５５ａ，５５ｂ，６５，７５，８５ａ，８５ｂ，９５，１０５，１１５  板状リブ
１６，１１６  ブラケット
【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】
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【図９】
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【図１０】
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