(57)【要約】【課題】  本発明は従来よりも更に優れた曲げ特性を発揮することができる自動車用補強部材を提供するものである。【解決手段】  外側の断面形状が正方形もしくは長方形であり、コーナー部の外側にはＲが設けられてないか肉厚の５倍以下のＲが設けられており、内側の断面形状が外側の断面と同心である真円あるいは、外側の断面と同心かつ外側の断面の辺に平行な中心軸を持つ楕円形状であることを特徴とする自動車用補強部材用の角型管。【選択図】      図１
2005112032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側の断面形状が正方形もしくは長方形であり、コーナー部の外側にはＲが設けられてないか肉厚の５倍以下のＲが設けられており、内側の断面形状が外側の断面と同心である真円あるいは、外側の断面と同心かつ外側の断面の辺に平行な中心軸を持つ楕円形状であることを特徴とする自動車用補強部材用の角型管。
【請求項２】
請求項１記載の自動車用補強部材用の角型管において、その断面形状が下記の条件を満たすことを特徴とする自動車用補強部材用の角型管。
２ｍｍ≦（Ｌ1−Ｄ1）≦１０ｍｍ
２ｍｍ≦（Ｌ2−Ｄ2）≦１０ｍｍ
ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4≧１ｍｍ
Ｒ≦5×ｔmin
Ｌ1；１辺の外側の辺長さ（ｍｍ）
Ｌ2；当該１辺と垂直な外側の辺長さ（ｍｍ）
Ｄ1；当該１辺と平行な方向の内側の内径（ｍｍ）
Ｄ2；当該１辺と垂直方向の内側の内径（ｍｍ）
ｔ1、ｔ3；Ｄ2と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）
ｔ2、ｔ4；Ｄ1と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）
ｔmin；ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4の最小値（ｍｍ）
Ｒ；外側コ−ナ−曲率半径（ｍｍ）
【請求項３】
請求項１または２記載の自動車用補強部材用の角型管のうち、隣り合う辺の最小肉厚が異なるものを、該最小肉厚のより厚い辺が曲げ入力方向に平行となるように配置したことを特徴とする自動車用補強部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は優れた変形初期の曲げ反力特性を発揮することができる自動車用補強部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車業界では衝突安全性を確保しつつ、環境問題の観点から自動車の燃比向上が指摘されており、車両の軽量化が大きな課題となっている。衝突安全性の観点から、例えば特許文献１に開示されているように、自動車の側面衝突事故において、車両内の乗員の安全を確保するために自動車ドア補強材用角管が提案されている。これは角管のコ−ナ−部の外側にはＲを設けないか或るは板の肉厚未満の大きさのＲを設け、内面には外側より大きいＲを設けるというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７８４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車業界において衝突安全性の基準がさらに厳しくなり、従来の曲げ性能を有する部材では基準を満足することが困難となりつつある。上記に述べた角管は、曲げ特性は確かに有利ではあるが、今後、ますます自動車の衝突性能向上のニーズが高まるとの観点から、上記に述べた角管に比較してより優れた曲げ特性を有する部材が要求されつつある。本発明は従来よりも更に優れた曲げ特性を発揮することができる自動車用補強部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、従来の角管と異なり外側が正方形もしくは長方形で、内側の形状が真円あるいは楕円形状なので各辺に肉厚一定の部位がなくコ−ナ−部が最も肉厚が厚く、以下辺の中央部に向かって徐々に肉厚が小さくなる形状である。そうすることによってコ−ナ−部の肉厚を厚くし、外側断面は角型であることで変形初期の曲げ反力特性に優れ、かつ内側断面を円形状もしくは楕円形状とすることで変曲部が無く動的な応力波を分散することで局部座屈を抑制することができ優れた曲げ特性を発揮可能とした自動車用補強部材及びそれに供する角型管を得ることが出来る。
【０００６】
本発明は以下の構成を要旨とするものである。
【０００７】
（１）  外側の断面形状が正方形もしくは長方形であり、コーナー部の外側にはＲが設けられてないか肉厚の５倍以下のＲが設けられており、内側の断面形状が外側の断面と同心である真円あるいは、外側の断面と同心かつ外側の断面の辺に平行な中心軸を持つ楕円形状であることを特徴とする自動車用補強部材用の角型管。
【０００８】
（２）  上記（１）項の自動車用補強部材用の角型管において、その断面形状が（１）〜（４）式の条件を満たすことを特徴とする自動車用補強部材用の角型管。
２ｍｍ≦（Ｌ−Ｄ1）≦１０ｍｍ        ・  ・  ・（１）
２ｍｍ≦（Ｌ−Ｄ2）≦１０ｍｍ        ・  ・  ・（２）
ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4≧１ｍｍ            ・  ・  ・（３）
Ｒ≦５・ｔmin                        ・  ・  ・（４）
Ｌ1；１辺の外側の辺長さ（ｍｍ）、Ｌ2；当該１辺と垂直な外側の辺長さ（ｍｍ）、Ｄ1；当該１辺と平行な方向の内側の内径（ｍｍ）、Ｄ2；当該１辺と垂直方向の内側の内径（ｍｍ）、ｔ1、ｔ3；Ｄ2と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）、ｔ2、ｔ4；Ｄ1と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）、ｔmin；ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4の最小値（ｍｍ）、Ｒ；外側コ−ナ−曲率半径（ｍｍ）
【０００９】
（３）  上記（１）または（２）項の自動車用補強部材用の角型管のうち、隣り合う辺の最小肉厚が異なるものを、該最小肉厚のより厚い辺が曲げ入力方向に平行となるように配置したことを特徴とする自動車用補強部材。
【発明の効果】
【００１０】
以上の本発明の自動車用補強部材は、動的な曲げ入力に対して断面扁平しにくく丸鋼管や角鋼管に対して大きな初期の反力特性を有することで、従来の鋼管よりも軽量にすることが可能になる。また本発明は、アルミ管のような押し出し材や鋳造材、アルミやマグネシウム等のダイキャスト材等でも有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本願発明を詳細に説明する。
【００１２】
一般に角管と言われるものに、その断面が正方形のものと長方形のものとがある。本願発明では製造の容易さという観点から正方断面の角管が望ましいが、長方断面であっても構わない。
【００１３】
角管を自動車用の例えばドア用ビームに使用する場合などは、角管に対し曲げの力が働く。通常、角管を曲げた場合、曲げ入力方向と平行な辺の入力側のコ−ナ−部に直接その荷重が負荷されるが、角管では曲げ入力を受ける面に対し外側断面の縦壁に当たる部位が垂直であることが有効であるため、丸管やその他の多角形に比較して断面偏平を起こしにくい構造となっている。角型管のコ−ナ−部を強化し、さらに曲げ特性を向上させるためには、コ−ナ−部の肉厚を増加させることが効果的である。角型管の断面形状を外側が正方形あるいは長方形で、内側が真円あるいは楕円形状にすることで、コ−ナ−部の肉厚を厚くし、各辺もコ−ナ−部に近いほど肉厚を厚くするので合理的な曲げ特性を有するとともに、内側に変曲点を有さないため動的曲げ入力を効果的に分散し受け止めることが出来る自動車用補強部材用の角型管が得られる。
【００１４】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本願発明の実施例である角型管の断面を示した図である。
【００１５】
図１（ａ）は、外側断面が正方形で内側断面が円形、図１（ｂ）は外側断面が長方形で内側断面が円形、図１（ｃ）は外側断面が正方形で内側断面が楕円形、図１（ｄ）は外側断面が長方形で内側断面が楕円形、そして図１（ｅ）は外側断面が長方形で内側断面が円形である角型管をそれぞれ示している。そして図１（ｂ）（ｄ）は長方形の長手方向が曲げ方向となる例で、図１（ｅ）は長方形の長手方向と直角方向が曲げ方向となる例である。
【００１６】
図１に示すこれらの角型管は、以下の条件を満足している。
２ｍｍ≦（Ｌ1−Ｄ1）≦１０ｍｍ
２ｍｍ≦（Ｌ2−Ｄ2）≦１０ｍｍ
ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4≧１ｍｍ
Ｒ≦５・ｔmin
ここで、Ｌ1；１辺の外側の辺長さ（ｍｍ）、Ｌ2；当該１辺と垂直な外側の辺長さ（ｍｍ）、Ｄ1；当該１辺と平行な方向の内側の内径（ｍｍ）、Ｄ2；当該１辺と垂直方向の内側の内径（ｍｍ）、ｔ1、ｔ3；Ｄ2と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）、ｔ2、ｔ4；Ｄ1と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）、ｔmin；ｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4の最小値（ｍｍ）、Ｒ；外側コ−ナ−曲率半径（ｍｍ）である。なお、ｔＲはコーナー部の板厚（ｍｍ）を示している。
【００１７】
上記条件を満足することが好ましい理由を以下に述べる。
【００１８】
（Ｌ1−Ｄ1）および（Ｌ2−Ｄ2）は、互いに向かいあった一対の辺の最小板厚の合計値を示す。この値が１０ｍｍより大きい場合、コ−ナ−部の肉厚、各辺の最小肉厚が大きくなり、曲げ特性は向上するものの、部材重量が増加し、軽量化の要請には十分応えることが難しくなる。また逆に、２ｍｍよりも小さい場合は最小肉厚部位置で座屈が発生し、十分な曲げ特性が得られにくくなる。また、あまりにも肉厚が小さいと製造時最小肉厚部位置で破断し易くなる。更に同様の理由でｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4それぞれの肉厚を１ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００１９】
次に、外側コ−ナ−曲率半径Ｒは各辺のｔ1、ｔ2、ｔ3、ｔ4の中で最も小さい肉厚ｔminの５倍以下とする。この理由は、外側コ−ナ−曲率半径Ｒはできるだけ小さい方が曲げ特性には有利であるが、逆にＲがｔminの５倍より大きくなると、曲げ力がコ−ナ−部に直接負荷されず、辺の中央部のみが押され中央部周辺で座屈が発生し易くなり、優れた曲げ特性が得られにくくなるからである。従って、その影響の小さい範囲としてＲ≦５・ｔminとする。
【００２０】
もちろん本発明の角型管の自動車への配置は曲げ特性を最大限に発揮するように取り付け方向を考慮することが更に望ましい。内側が楕円形状の角型管の場合、自動車へ取り付けたときの動的曲げ入力に対し変形が厳しく制限される部位に使用される場合、曲げ入力側の両端のコ−ナ−の肉厚が厚く、かつ曲げ入力方向と平行な辺の肉厚をできるだけ厚くなるように配置することが望ましいので、例えば楕円の内側断面を有する場合に長軸方向が曲げ入力方向と一致するように取り付ける等、最小肉厚が隣り合う辺で異なる場合に、より厚い辺が曲げ入力方向に平行となるように取り付けることが有利である。一方、変形がある程度許容され衝撃を吸収すべき部位に使用される場合、逆に楕円の短軸方向が曲げ入力方向と一致するように配置する等、最小肉厚がより薄い辺が曲げ入力方向に平行となるように取り付けることが有利である。
【００２１】
本発明の自動車用補強部材である角型管を製造する方法としては、引き抜き、押し出し、鍛造、ロ−ル成形等があり、いずれでも製造可能であり、本願発明を限定するものではない。また、本発明の自動車用補強部材を形成する材料としては、鋼材やアルミニウム、チタン、マグネシウムやそれぞれの合金の軽金属材料等の軽量材料を用いても製造可能である。
【実施例】
【００２２】
自動車の側面衝突事故等において、車両内の乗員の安全を確保するための自動車用補強部材としては、乗員に対する進入を押さえる必要があり、曲げ特性としては特に初期座屈開始反力が重要であることから鋼管の断面座屈反力を動的に調べることを行った。試験条件は、試験片の長手方向長さＬ＝１５０ｍｍで落錘試験機により落下速度１３．９ｍ／ｓｅｃ、落重重量３００ｋｇ、曲げスパン長さＬ＝１２０ｍｍとし両端の支持部は自由端とした。
【００２３】
表１に示す各種の自動車用補強部材試験片を示す。本発明の比較材として、材料強度を高めたドアガードバー等によく使用されている高周波焼入れにより引張強度１５０ｋｇf／ｍｍ3とした丸鋼管と角型鋼管を用意した。試験条件及び試験結果等を併せて表１に示す。
【００２４】
表１に示す実施例１〜２は、図２に示すように比較例１〜２の正方断面角鋼管に対しても、比較例３丸断面鋼管に対しても、大きな初期の反力を示しており、単位質量当りの反力特性が優れていると言える。
【００２５】
【表１】
2005112032.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明での角型管の断面図及び角型管の曲げ方向を示す図である。
【図２】３点曲げでの初期の反力を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｌ1  １辺の外側の辺長さ（ｍｍ）
Ｌ2  当該１辺と垂直な外側の辺長さ（ｍｍ）
Ｄ1  当該１辺と平行な方向の内側の内径（ｍｍ）
Ｄ2  当該１辺と垂直方向の内側の内径（ｍｍ）
ｔ1、ｔ3  Ｄ2と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）
ｔ2、ｔ4  Ｄ1と平行な辺の最小肉厚（ｍｍ）
Ｒ  外側コ−ナ−曲率半径（ｍｍ）
ｔＲ  コーナー部の板厚（ｍｍ）
【図１】
2005112032.tif 000004
【図２】
2005112032.tif 000005