(57)【要約】【課題】車両への取付部における締結部品の軸力やトルクを確保する。取付部における剛性を向上させる。【解決手段】中空に形成された中空材２と、該中空材２の一部であってプレス加工されて偏平状となり、締結部品により車両へ取り付けられる取付部３と、当該補強部材１のうち少なくとも取付部３が形成される部分に形成されており、当該部分がプレス加工された際に突っ支いとなって当該プレス後の変形を抑止する変形抑止部４と、を備える。変形抑止部４は、プレス加工された際に折り重なるような蛇腹形状に形成されたリブであることが好ましい。また、リブは、取付部３における締結部品の位置を中心として対称に配置されていることも好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の強度を向上させるための車両用補強部材において、
中空に形成された中空材と、
該中空材の一部であってプレス加工されて偏平状となり、締結部品により前記車両へ取り付けられる取付部と、
当該補強部材のうち少なくとも前記取付部が形成される部分に形成されており、当該部分がプレス加工された際に突っ支いとなって当該プレス後の変形を抑止する変形抑止部と、
を備えることを特徴とする車両用補強部材。
【請求項２】
前記変形抑止部は、プレス加工された際に折り重なるような蛇腹形状に形成されたリブであることを特徴とする請求項１に記載の車両用補強部材。
【請求項３】
前記リブは、前記取付部における前記締結部品の位置を中心として対称に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用補強部材。
【請求項４】
前記締結部品はボルトであり、前記リブは少なくともその一部が前記ボルトの頭部またはこの頭部と前記車両との間に介在する座金と重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用補強部材。
【請求項５】
前記リブは、当該リブの全体が前記ボルトの頭部または前記座金と重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の車両用補強部材。
【請求項６】
前記リブは、当該車両用補強部材の長手方向に沿って連続して形成されているものである請求項２から５のいずれか一項に記載の車両用補強部材。
【請求項７】
前記中空材は断面矩形の中空形状であるとともに、角部には外側に向かって延びるフランジ状の突縁部が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用補強部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用補強部材に関する。さらに詳述すると、本発明は、サイドドアインパクトビームをはじめとする補強部材の構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の衝突安全性を向上させるものの一つに、側面衝突時の衝撃から乗員を守るためサイドドアに設けられているサイドドアインパクトビームがある。
【０００３】
このようなサイドドアインパクトビームとしては、衝撃荷重を受けても簡単に破断しないだけの剛性を備え、尚かつ軽量であるということが要求される。そこでこのような相反する課題を克服するため、中空のアルミニウム材をインパクトバーとして利用し、その中空部を通過するようにボルトを通してサイドドアに締結しているものがある。この場合、当該アルミ中空材の底面にブラケットが重ねられ、ナットとブラケットとが溶接されているものもある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、鋼製のサイドドアインパクトビームとして、断面が中空の矩形（口字形断面）をしており、その長手方向の両端末部分がプレスあるいは圧延等の塑性加工によって偏平な形状とされ、本体部分と端末部分とが一体成形された構造のものもある（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２５４３４４号公報
【特許文献２】実用新案登録第２６０６５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したように中空材の中空部に通したボルトを締め付けてビーム本体と他部材（例えばブラケット）とを締結している構造の場合、ボルトが緩む可能性がある。特に、展延性に富むアルミニウム合金を材質としているアルミ製サイドドアインパクトビームの場合には、ボルトを通した部分が荷重を受けて陥没したかのようになり、締付力（トルク）が維持できなくなることがある。
【０００６】
また、上述したように両端が潰された形状のサイドドアインパクトビームの場合には、当該潰し部分を利用した取付部（支持点）において高い剛性を確保し難い。このため、当該サイドドアインパクトビームの中央に荷重が加わったときの支持点における剛性が十分でなく、たわみ量の増加、荷重の低下、取付部の破断などが起こりうる。
【０００７】
そこで、本発明は、車両への取付部における締結部品の軸力やトルクを確保することができ、尚かつ取付部における剛性を向上させることができる車両用補強部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。例えばボルトとナットを使って部材を取り付けたり締め付けたりする場合、当該ボルトとナットの間が中空状だと当該部材に撓みや塑性変形による陥没を来たし、結果としてボルト等が緩んで締付力の低下を招くようなことが起こりうる。また、このような緩みを防止するべくボルトやナットの溶接が行われる場合があるが、例えば一般的な車両におけるサイドドアインパクトビームの場合、十分に接合するためには少なくとも１５ｍｍ程度の溶接長さは必要であり、手間や時間を要する。しかも、十分に接合されている場合であってもボルトとナットの間が中空状であれば当該補強部材（例えばサイドドアインパクトビーム）が撓んだり変形したりしてがたつきが生じるおそれはある。
【０００９】
また、プレスにより補強部材の一部（例えば端部）を十分に潰せば中空部をなくすことは可能であるが、その一方で十分に潰れるまで加工すると薄くなりすぎて曲げに対する剛性が低下することが多い。このため、取付後の強度や剛性といった面からすれば取付部を薄くしすぎることは望ましくない。
【００１０】
以上のような観点からさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く知見を得るに至った。本発明はかかる知見に基づくものであり、車両の強度を向上させるための車両用補強部材において、中空に形成された中空材と、該中空材の一部であってプレス加工されて偏平状となり、締結部品により車両へ取り付けられる取付部と、当該補強部材のうち少なくとも取付部が形成される部分に形成されており、当該部分がプレス加工された際に突っ支いとなって当該プレス後の変形を抑止する変形抑止部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
このような車両用補強部材においては、中空材の一部を潰すようにプレスした際、中空部にあらかじめ形成されている変形抑止部が当該補強部材のフレーム間に挟まれた状態となり、当該中空部内にて突っ支いとなり、撓み等の変形を抑止する変形抑止部として機能する。このため、当該取付部を例えばボルトなどの締結部品にて車両に取り付けた際に締結力が作用しても、当該取付部において上下フレームが撓むなど変形するのを抑えることができる。したがって、締結部品を通した部分が荷重を受けて陥没したかのようになるのを抑え、ボルト等の締結部品が緩むのを回避して軸力やトルクを維持することが可能である。
【００１２】
しかも、中空部に形成された変形抑止部が突っ支いとなるから、プレス加工の際に取付部においてある程度以上の厚みが確保される。このため、このような構造の車両用補強部材は、十分に偏平状となるまでプレスされて薄くなった従前の補強部材よりも曲げ剛性が増すなど強度と剛性が向上したものとなる。
【００１３】
ここで、変形抑止部は、プレス加工された際に折り重なるような蛇腹形状に形成されたリブであることが好ましい。当該車両用補強部の一部を潰すようにプレスした場合、このように蛇腹形状（別の表現をすれば左右へと交互に屈曲したようなジグザグ形状）である変形抑止部が折り重なるように潰れていわば肉溜まりとなり、上下フレームの変形を抑止する変形抑止部として機能する。
【００１４】
この場合、リブは、取付部における締結部品の位置を中心として対称に配置されていることが好ましい。このように対称的に設けられたリブは、締結部品による締結荷重（軸力、トルク）を均等に受け、取付部におけるフレームが撓むのを効果的に抑制する。
【００１５】
また、上述の締結部品がボルトである場合に、リブは少なくともその一部がボルトの頭部またはこの頭部と車両との間に介在する座金と重なる位置に設けられていることも好ましい。例えばボルトとナットからなる締結部品を締め付けた場合に特にボルト頭部（または座金）とナットとの間で作用する締結力（軸力）を、このように少なくとも一部がボルトの頭部等と重なるように設けられたリブによって受けることができる。この場合、リブのすべてによって締付力（軸力）を受けるという観点からすれば、リブは、当該リブの全体がボルトの頭部または座金と重なる位置に設けられていることがさらに好ましい。
【００１６】
また、本発明にかかる車両用補強部材において、リブは、当該車両用補強部材の長手方向に沿って連続して形成されているものとなっている。このような車両用補強部材によれば、一端側から他端側までリブが連続して形成された構造となっていることにより、重量増加の割に高い断面二次モーメントを実現することが可能である。このため、例えば当該車両用補強部材の中央付近に衝撃荷重を受けた場合に、取付部が破断に至るまでの最大荷重やたわみ量、エネルギー吸収量を向上させることができる。なお、このようなリブは例えば押出し成形によって形成することができる。
【００１７】
さらに、上述のような車両用補強部材において、中空材は断面矩形の中空形状であるとともに、角部には外側に向かって延びるフランジ状の突縁部が形成されていることも好ましい。こうした場合、フレームが座屈して折れ曲がる際に当該左右の各フレームを外側へと誘導するような力を作用させ、座屈して折れ曲がる際の方向を決めることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる車両用補強部材によれば、車両への取付部における締結部品の軸力やトルクを確保し、尚かつ取付部における剛性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１〜図６に本発明にかかる車両用補強部材の実施形態を示す。本発明にかかる車両用補強部材１は車両の強度を向上させるための補強メンバーであり、中空材２と、取付部３と、変形抑止部４とを備えた構造となっている。このような車両用補強部材１は乗用車など各種車両におけるあらゆる補強部材として適用可能であるが、以下においては乗用車のサイドドアインパクトビーム（以下、符号１を付して説明する）に適用した場合について説明する。サイドドアインパクトビーム１は車両の側面衝突時の衝撃から乗員を守るための補強部材としてサイドドア８に内蔵される補強材で、真横からの衝突の際の衝撃時に当該サイドドア８の変形を防いで乗員を保護する。一般に、乗用車のフロントやリアの衝突の場合にはボンネットやフェンダー、バンパーなどが変形して衝撃を吸収するが側面衝突から乗員を守るのは原則としてサイドドア８しかない。そこで、サイドドアインパクトビーム１をサイドドア８に内蔵して補強しておき、側面衝突時に車室（キャビン）が変形するのを防いで衝撃から乗員を守ることとしている。
【００２１】
サイドドアインパクトビーム１は例えば断面略矩形のパイプからなる構造材である（図３等参照）。例えば本実施形態のサイドドアインパクトビーム１は、重量増加を抑えつつ、衝撃荷重を受けても簡単に破断するようなことがない剛性を実現するためアルミ製の中空材２によって成形されている。アルミ製のサイドドアインパクトビーム１は例えば押出し成形されたアルミ材によって構成することができる。さらに、本実施形態ではこのサイドドアインパクトビーム１を、上下左右の４つの辺を形成する枠（フレーム）、リブ４および突縁部５を備えた断面形状となるように形成している（図３参照）。なお、図３においては、図中における上下のフレームを符号Ｆ１，Ｆ２、左右のフレームを符号Ｆ３，Ｆ４によって便宜的に示している（図３参照）。
【００２２】
突縁部５は、断面が略矩形であるサイドドアインパクトビーム１の四隅において外側に向かって延びるフランジ状の突起である（図３参照）。これら突縁部５は、サイドドアインパクトビーム１の一部（例えば長手方向端部）を潰すようにプレスした際、フレームＦ３，Ｆ４が座屈して折れ曲がる際の方向を決めるように機能する。すなわち、例えば本実施形態のように上下左右４つのフレームＦ１〜Ｆ４からなる略矩形のサイドドアインパクトビーム１を上下のフレームＦ１，Ｆ２を挟み込むようにしてプレスする場合、左右外側に突出した各突縁部５が、左右の各フレームＦ３，Ｆ４を外側へと誘導するような力を作用させる。したがって、サイドドアインパクトビーム１の一部がプレス成形されてなる取付部３においては、左右のフレームＦ３，Ｆ４がそれぞれ外側へ向けて曲がった断面形状となっている（図４参照）。なお、このような突縁部５は、サイドドアインパクトビーム１の断面２次モーメント（断面係数）を増加させてもいる。
【００２３】
リブ４は、上述のようなサイドドアインパクトビーム１の中空部に形成されているものであり、当該サイドドアインパクトビーム１の一部（例えば長手方向の両端部）がプレス加工された際に突っ支いとなって当該プレス後の変形を抑止する変形抑止部４として機能するものである（図１等参照）。たとえば本実施形態のリブ４は、サイドドアインパクトビーム１の一部（取付部３となる部分）がプレス加工された際に折り重なるような蛇腹形状に形成されている（図３参照）。このような蛇腹形状（別表現をすれば左右へと交互に屈曲したようなジグザグ形状）のリブ４は、サイドドアインパクトビーム１が上下方向からプレス加工された際に折り重なるように潰れて肉溜まりとなり、上下フレームＦ１，Ｆ２の変形を抑止するいわばストッパとして機能する（図４参照）。したがって、ボルト（押さえボルトとしての単一のボルト、あるいはナットと組み合わされて使用されるボルト）６により取付部３をサイドドア８に取り付けた場合に、軸力（トルクによる締付力）が作用したとしてもストッパとしてのリブ４が上下フレームＦ１，Ｆ２の変形（潰れ）を抑止する。このため、当該取付部３におけるボルト６の軸力やトルクを確保することが可能となっている。
【００２４】
しかも、プレス成形後、上下フレームＦ１，Ｆ２に挟まれた状態で折り重なった状態となるリブ４は、プレス加工された取付部３の厚みを一定以上に保つようにも機能する。すなわち、このようなリブ４が設けられていない従前のサイドドアインパクトビームであればプレス加工によって上下のフレームがくっ付き合う状態にまで潰れて薄くなる結果、サイドドア８へ取り付けた場合の当該取付部３における剛性（取付面剛性）が得られ難かったのが（図７参照）、本実施形態の場合にはリブ４が介在する分だけ取付部３の厚みが一定以上に保たれており（図５参照）、サイドドア８に採り付けた場合に当該取付部３において従前よりも高い剛性を得ることができる。
【００２５】
加えて、本実施形態のサイドドアインパクトビーム１によれば、上述のごとく取付部３において一定以上の厚みが保たれることに加え、中空部にリブ４が介在することによって断面２次モーメント（断面係数）が増加した構造となっている。この結果、取付面剛性が向上していることに加えて曲げ剛性も向上することから、外部からの衝撃荷重に対する剛性に優れたものとなる。したがって本実施形態のサイドドアインパクトビーム１はサイドドア８に内蔵される補強部材として特に好適である。
【００２６】
ここで、リブ４は、取付部３における締結部品（例えば本実施形態におけるボルト６）の位置を中心として対称に配置されていることが好ましい。このように対称的に設けられたリブ４は、締結部品（例えばボルト６）による締結荷重（トルク、軸力）を均等に受け、上下フレームＦ１，Ｆ２が撓むのを効果的に抑制する。
【００２７】
上述のようにしてプレス加工されて偏平状となる取付部３には、締結部品としてのボルト６を通すための透孔９が設けられる（図１、図４参照）。例えば本実施形態では、上フレームＦ１および下フレームＦ２に対して取付部３の略中央となる位置に透孔９を設け、ボルト６のねじ部をこの透孔９に通すこととしている。なお、本実施形態においては中空材２の上フレームＦ１および下フレームＦ２に対してほぼ均一となるように荷重を作用させてプレス加工した後、このような透孔９を設けることとしている。
【００２８】
さらに、本実施形態においてはリブ４の少なくとも一部がボルト６の頭部または座金７と重なるように（例えば、ボルト６とナットの間の領域にリブ４が位置するように）当該リブ４を配置している（図４参照）。例えばボルト（押さえボルトとしての単一のボルト、あるいはナットと組み合わされて使用されるボルト）６を締め付けた場合にボルト６の頭部による締付力、あるいは座金７を介しての締付力を、このように少なくとも一部がボルト６の頭部または座金７と重なるように設けられたリブ４によって受けることができるから、締付力によって取付部３における上フレームＦ１や下フレームＦ２が変形するのを効果的に抑止することが可能である。また、このように上フレームＦ１や下フレームＦ２の変形を抑止することによりボルト６が緩まないようにして軸力やトルクを確保することが可能であり、ひいては当該取付部３におけるがたつきを抑えて取付剛性を維持することが可能である。この場合、リブ４のすべてによって締付力（軸力）を受けるという観点からすれば、リブ４は、その全体がボルト６の頭部または座金７と重なる位置に設けられていることがさらに好ましい。
【００２９】
なお、以上のように取付部３におけるボルト６の軸力やトルクを確保するという観点からすれば、リブ４はサイドドアインパクトビーム１のうち少なくとも取付部３が形成される部分に形成されていれば足りるが、アルミ材を押出し成形している本実施形態に場合には、サイドドアインパクトビーム１の長手方向に沿って一端から他端まで連続して形成されている（図１等参照）。このように長手方向に連続しているリブ４は、サイドドアインパクトビーム１の重量増加をある程度に抑えながらもその断面２次モーメント（あるいは断面係数）を増加させるから、補強材としてのサイドドアインパクトビーム１の強度（曲げ剛性）を向上させるという点でも好ましい。当該サイドドアインパクトビーム１の例えば長手方向中央付近に衝撃荷重を受けたような場合に、取付部３が破断に至るまでの最大荷重やたわみ量、エネルギー吸収量を向上させることができる。
【００３０】
ここで、本実施形態のサイドドアインパクトビーム１の剛性について従前の場合と比較して説明すると以下のとおりである（図６参照）。すなわち、サイドドアインパクトビーム１の中央に荷重を加えた場合の３点曲げ評価をした場合、従前のもの（１点鎖線）に比べて本実施形態（２点鎖線）のサイドドアインパクトビーム１の方が弾性限度に至るまでの変形量あたりの荷重が大きいことがわかる。つまり、本実施形態のサイドドアインパクトビーム１は従前のものよりも弾性係数が大きい。また、受けうる最大荷重の差から、本実施形態のサイドドアインパクトビーム１は極限強さも従前のものより大きくなっている。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のサイドドアインパクトビーム１によれば重量増加を抑えつつも高い剛性および強度を実現することができるため、車両用の補強部材として好適である。すなわち、例えば両端が潰された形状の従前のサイドドアインパクトビームの場合には、当該サイドドアインパクトビームの中央に荷重が加わったときの支持点における剛性が十分でなく、たわみ量の増加、荷重の低下、取付部３の破断などが起こりうるものであったのに対し、リブ４が変形抑止部として機能する本実施形態のサイドドアインパクトビーム１は、取付部３におけるボルト６の軸力やトルクを確保し、尚かつ取付部３における剛性を向上させることが可能であるから、さらに大きな荷重に耐えうる高い剛性を発揮することができる。
【００３２】
また、上述したようにリブ４が変形抑止部４として機能する結果、ボルト６やナット等の締結部品が緩んで締付力が低下するのを効果的に抑止することが可能であるから、このような緩みを防止するため従前行われていたようなボルト６等の溶接作業を省略することも可能である。
【００３３】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では、車両衝突時の衝撃から乗員を保護するため設けられるサイドドアインパクトビーム１に本発明を適用した場合について説明したが、車両の強度を向上させるための種々の補強材として適用することももちろん可能である。例示すれば、ボデーとストラットとの間に取り付けられて剛性を高めるストラットタワーバー、燃料タンクの補強材、ブレースロッド用の部材などに適用することもできる。
【００３４】
また、本実施形態においては棒状であるサイドドアインパクトビーム１に本発明を適用した例について説明したが、例えば上述したストラットタワーバーなどのように途中で曲がった形状の補強部材に本発明を適用することも可能である。例示すれば、プレス加工の後に曲げ加工を施すことによって途中が曲折した車両用補強部材を形成することができる。さらには、上述したように中空材（インパクトバー）２の両端をプレス加工して取付部３を形成するばかりでなく、両端以外の途中部分をプレス加工して取付部３を形成することも可能である。例示すれば、中空材２の長手方向中央付近をプレス加工し、３点あるいはこれより多い箇所に車両への取付部３を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる車両用補強部材の一実施形態を示す斜視図で、サイドドアインパクトビームの端部における構造を概略的に表したものである。
【図２】サイドドアインパクトビームの外形を概略的に示す側面図である。
【図３】プレス加工前におけるサイドドアインパクトビーム（中空材）の断面構造を示す図である。
【図４】図２のIV-IV線における断面図である。
【図５】サイドドアに取り付けられた状態の本実施形態にかかるサイドドアインパクトビームを示す図である。
【図６】本実施形態のサイドドアインパクトビームの剛性について従前の場合と比較して説明するためのグラフで、１点鎖線が従前、２点鎖線が本実施形態のものを表している。
【図７】サイドドアに取り付けられた状態の従前のサイドドアインパクトビームの一例を比較のために示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…サイドドアインパクトビーム（車両用補強部材）、２…中空材、３…取付部、４…リブ（変形抑止部）、５…突縁部、６…ボルト（締結部品）、７…座金（締結部品）、８…サイドドア（車両）
【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】
2008120110.tif 000008
【図７】
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