(57)【要約】【課題】コストが安く成形が簡単であって、しかも剛性の大きく小型のプレス機により成形できる補強部材構造を提供すること。【解決手段】自動車のドアに水平方向に配設されている補強部材のビーム５の断面形状は、ハット形断面をしており、平坦形状の頂部５ａと、頂部５ａの両端にｒ部を介して隣接する一対の対称形の壁部５ｂと、これらの壁部５ｂの両端からＲ部を介して頂部５ａの面と平行に延びるフランジ部５ｃとを設けている。よって、頂部５ａからフランジ部５ｃまでの形状は、Ｓ字形状となる。そして、壁部５ｂの頂部５ａ側の幅Ｌ１よりもフランジ部５ｃ側の幅Ｌ２を狭く形成している。【選択図】      図５
2004249868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームとビームの両端に設けられている取付部とを備え、該ビームが一対の向かい合う壁部と、これらの壁部の一端部間にまたがる頂部と、それらの壁部の他端側から外側に向けて形成したフランジ部とを有するハット断面形状をした補強部材構造において、上記壁部間の頂部側の幅よりも上記フランジ部側の幅を狭くなるように形成したことを特徴とする補強部材構造。
【請求項２】
上記ビームを一体成形により形成し、上記頂部をほぼ平坦な形状に形成し、自動車ドアの補強部材として用いたことを特徴とする請求項１に記載の補強部材構造。
【請求項３】
上記頂部からフランジ部に至る形状をＳ字形状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の補強部材構造。
【請求項４】
上記ビームを上記取付部の材質よりも硬い材料で形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の補強部材構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両のボディ等を強化するために取付けられる補強部材構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９は、補強部材が配設されている自動車ドア２１を示す。ドア２１は、車体外側に配設したアウターパネル２２と内側に配設したインナーパネル２３とを備え、それらのパネル２２，２３間には、車体の前後方向にかつドア２の前端側から後端側にわたって、補強部材２４が配設されている。
図１０は、その補強部材２４の斜視図であり、図１１は図１０のＢ−Ｂ線方向における補強部材の断面図である。補強部材２４は、プレス成形により平板を一体成形して形成し、その長手方向の両端部にパネル２２，２３への取付部２５を形成している。これらの左右取付部２５の間は、図１１に示すように、中央部をＵ字断面形状に形成したビーム部２６が設けられ、そのＵ字形断面の開口側の両端部から外側へ延びるフランジ部２７を設けている。
このような補強部材は、車両の側面衝突に対する安全面の観点から、ドアの圧壊抵抗を設けるために配設されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１９５５９号公報  （要約、図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのようなＵ字断面を有する補強部材は、フランジ部２７の基準面から、頂部までの長さが大きくなり、ドアにスペースがないような場合は、頂部の高さを短くして配設することになり、その変形エネルギの吸収量が小さくなり、十分なエネルギ吸収材（緩衝材）としての役割を果たすことができない。このような場合、補強部材の肉厚を厚くすることが考えられるが、製品重量が重くなり、車体の軽量化の要請に反するのみならず材料コストも高くなる。また、補強部材をプレスにより一体成形する場合には、材料として低張力鋼材を用いる場合は、成形作業を容易に行えるが、高張力鋼材を用いて剛性を大きくすると、成形品の加工性が悪くなり、コストも高くなる。さらに、プレス機の金型構造が複雑になり、大型のプレス機を必要とする。
また、補強部材として円形パイプを用いるものもあるが、コストが高く製品重量が重くなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コストが安く成形が容易であって、しかもビーム部に剛性の大きな高張力鋼材を用いても小型のプレス機により成形できる補強部材構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、ビームとビームの両端に設けられている取付部とを備え、該ビームが一対の向かい合う壁部と、これらの壁部の一端部間にまたがる頂部と、それらの壁部の他端側から外側に向けて形成したフランジ部とを有するハット断面形状をした補強部材構造において、上記壁部間の頂部側の幅よりも上記フランジ部側の幅を狭くなるように形成した。
上記補強部材構造は、上記ビームを一体成形により形成し、上記頂部をほぼ平坦な形状に形成し、自動車ドアの補強部材として用いることができる。なお、頂部をほぼ平坦にとは、本発明の効力を有する範囲であり、多少湾曲したものも含まれるものとする。
また、上記補強部材は、上記頂部からフランジ部に至る形状をＳ字形状に形成することができる。
さらに、上記補強部材は、上記ビームを上記取付部の材質よりも硬い材料で形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる補強部材構造を採用している自動車の斜視図である。
自動車１には、フロントドア２とリアドア３が設けられ、各ドア２，３には、ドアの前端側から後端側にわたって、ほぼ水平方向に配設した補強部材４を取付けている。図２に示すフロントドア２の断面図のように、補強部材はドア２のアウターパネル２ａとインナーパネル２ｂとで形成されている閉断面空間に配設されている。各ドア２，３に配設した補強部材４の形状は、ドアの取付部のみの形状が異なるのみで基本的には同じである。よって、一方のフロント側のドア２に配設した図３及び図４に示す補強部材４について詳細に説明する。
【０００８】
補強部材４は、一方向に長いビーム５と、ビーム５の両端部に溶接により固定されている取付金具６，７とから構成されている。図５は、ビーム５の軸（長手）方向に対して直角に交差する方向の断面形状である。ビーム５は、ハット形断面をしており、平たい形状の頂部５ａと、頂部５ａの両端部からビーム５の内側に湾曲するｒ部を介して隣接する一対の線対称形の壁部（胴部）５ｂを備えている。そして、これらの壁部５ｂの両端部からは、ビーム５の外側に湾曲するＲ部を介して頂部５ａの面と平行に延びるフランジ部５ｃを設けている。よって、頂部５ａからフランジ部５ｃまでの形状は、Ｓ字形状となる。
図５に示すように、壁部５ｂの頂部５ａ側の幅Ｌ１は、壁部５ｂのフランジ部５ｃ側の幅Ｌ２よりも大きくなるように形成している。ビーム５の両端部には、フランジ部５ｃよりもさらに外側に延びる平板状の取付板５ｄを形成している。
【０００９】
ビーム５は、高張力鋼材を一体成形により形成したものであって、両端部に取付板５ｄを形成した部分以外は、図５に示すような同断面形状である。また、本実施の形態では、曲率ｒ、Ｒは、ほぼ同じ曲率に形成したが、適宜、曲率を変えて、ビーム５の剛性を変化させることができる。このようなビーム５は、単純な形状であり、高張力鋼材を使用しても３００トン以下のプレス機で成形が可能である。
【００１０】
図６Ａ〜Ｄは、ビーム５の成形手順を示す。
図６のＡに示すように、高張力鋼材で形成されている平板１０を、図６のＢに示すダイ１１上に載置し、パンチ１２によりプレスする。ダイ１１の凹部の底部両端側にあるＲ形湾曲凹部１１ａと、これに対応するパンチ１２の先端両側に、Ｒ形湾曲凸部１２ａを形成し、平板（以下、成形材とする）１０に曲率Ｒを形成する。また、成形材１０の中央部に位置させて、ダイ１１には凹部１１ｂ、パンチ１２には凸部１２ｂを形成し、成形材１０に下向きのへこみ部１０ａを形成している。
図６のＣに示すダイ１３は、前工程で形成した成形材１０のへこみ部１０ａの両側にｒ形湾曲凸部１３ａを形成し、これに対応させてパンチ１４にｒ形湾曲凹部１４ａを形成し、成形材１０に曲率ｒを形成する。このプレスの際に、ｒーＲ間においてビーム５の胴部５ｂが形成され、フランジ部５ｃがやや傾斜して形成される。
【００１１】
図６のＤに示すように、プレスの最終工程では、ダイ１５に凸部１５ａを形成し、パンチ１６の凹部１６ａで成形材１０のへこみ部１０ａをプレスする。パンチ１６の凹部１６ａは湾曲して、このままプレスすると、へこみ部１０ａが逆側に突出するように成形されるが、成形材１０のスプリング効果により突出部１０ａが平らになって頂部１０ｂ（５ａ）が形成される。
なお、成型材１０全体がスプリング効果により縮まるので、プレスの際にはパンチ１６から成形材１０を容易に抜くことができる。
【００１２】
図４に示す補強部材４の取付金具６，７はいずれも平板をプレス加工して形成したものである。取付金具６，７の形状はフロントドア２の取付部に対応させて、複雑な形状になっており、高張力鋼材であれば加工が困難である。しかしながら、取付金具６，７の材質に低張力鋼材を使用しているので、３００トン以下のプレス機で成形が可能となる。そして、取付金具６，７の一端側に形成したビーム５取付用の平板部６ａ，７ａと、ビーム５の取付板５ｄを溶接により固定して補強部材４が作製される。補強部材４は、フロントドア２の前端側に取付金具６を設け、その後端側に取付金具７を設け、両者ともに溶接又はボルトによりフロントドア２に固定される。なお、図２に示すように、補強部材４は、ビーム５の頂部５ａを車体の外側に向けて配設している。
【００１３】
図７は、補強部材４の両端部を固定し、ビーム５の中心位置に荷重を付加した場合に、ビーム５の撓みを測定した結果を示す。実線ａは本実施の形態における補強部材４であり、点線ｂはＵ字形材料であり、両者ともに材質は同じである。縦軸に荷重（ｋＮ）を示し、横軸にビーム５の中心部の撓み量（ｍｍ）を示している。試料としての補強部材４と従来例の補強部材は、各々の高さを一致させている。図に示すように、本実施の形態の補強部材４の方が、Ｕ字形状のものより荷重に対して撓みが少ないのが分かる。
塑性変形により大きなエネルギを吸収するには、初期に荷重が付加したときに変形量が少なく、荷重が大きくなるに連れて変形していくものが望ましいが、本発明の補強部材４は、そのような初期の段階で変形量が少ない曲線を描いており、ビーム５は大きな変形エネルギを吸収することができる。したがって、自動車の側部衝突に対して、変形抵抗が大きくなり、安全性の向上が確保される。
【００１４】
補強部材４は、ビーム５の頂部５ａを平らに形成しているので、高さを確保することなく、大きな変形エネルギを吸収することができ、厚みの薄いドアに適用可能である。また、厚いドアであっても、他の構造部品との兼ね合いによるレイアウトの幅が広くなる利点がある。
補強部材４は、強度を必要とするビーム５を高張力鋼材で形成し、加工が困難である取付金具６，７をそれよりも強度の小さい張力鋼材を用いて形成した。このように、ビーム５と取付金具６，７を分割して形成したので、成形作業の全てを、小型プレス機のみを用いて補強部材４を製作することができ、設備の安価とコストの低減を図ることができる。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、フロント及びリアドア２，３に補強部材４を配設したが、その他、フロントバンパー、リアバンパー、エンジンルームのクロスメンバー等にも適用することができ、その他自動車以外の車両や、車両以外のガードレール等、補強部材として幅広く適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の補強部材構造によると、ビームとビームの両端に設けられている取付部とを備え、該ビームが一対の向かい合う壁部と、これらの壁部の一端部間にまたがる頂部と、それらの壁部の他端側から外側に向けて形成したフランジ部とを有するハット断面形状をした補強部材構造において、上記壁部間の頂部側の幅よりも上記フランジ部側の幅を狭くなるように形成したので、補強部材の曲げ剛性が大きくなり、ビームに荷重が負荷した時に、大きな変形抵抗を得ることができる。
上記補強部材は、上記ビームを一体成形により形成し、上記頂部をほぼ平坦な形状に形成して自動車ドアの補強部材として用いると、高さが小さくなり、ドアの狭い箇所にも容易に取付けることができる。
また、上記補強部材は、上記頂部からフランジ部に至る形状をＳ字形状に形成することにより、大きな荷重を得ることができる。
さらに、上記補強部材は、上記ビームを上記取付部の材質よりも硬い材料で形成すると、ビームを高張力鋼材で成形するにもかかわらず、補強部材全体を小型のプレス機（３００トン）で作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における補強部材構造をドアに採用している自動車の斜視図である。
【図２】図１の矢印Ｃ−Ｃ線方向のフロントドアの断面図である。
【図３】図１の自動車のフロントドアに配設されている補強部材の斜視図である。
【図４】図３の補強部材の拡大分解斜視図である。
【図５】図３の矢印Ｄ−Ｄ線方向における補強部材の拡大断面図である。
【図６】図３の補強部材のビームの成形手順を示す図であり、Ａは成形前の平板を示す断面図であり、Ｂは第１段階の金型による成形を示す断面図であり、ＣはＢの次の段階の成形を示す断面図であり、Ｄは最終段階の成形を示す断面図である。
【図７】本実施の形態の補強部材と従来品の補強部材の荷重とたわみ試験結果の線図である。
【図８】従来例における補強部材構造を採用しているドアを自動車の側面方向から見た図である。
【図９】図８の矢印Ａ−Ａ線方向のフロントドアの断面図である。
【図１０】図８のドアに配設している一体成形ものの補強部材の斜視図である。
【図１１】図１０の矢印Ｂ−Ｂ線方向における補強部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  自動車
２，３  ドア
４  補強部材
５  ビーム
５ａ  頂部
５ｂ  壁部
５ｃ  フランジ部
５ｄ  取付板
６，７  取付金具
６ａ，７ａ  平板部
【図１】
2004249868.tif 000003
【図２】
2004249868.tif 000004
【図３】
2004249868.tif 000005
【図４】
2004249868.tif 000006
【図５】
2004249868.tif 000007
【図６】
2004249868.tif 000008
【図７】
2004249868.tif 000009
【図８】
2004249868.tif 000010
【図９】
2004249868.tif 000011
【図１０】
2004249868.tif 000012
【図１１】
2004249868.tif 000013