(57)【要約】【課題】衝突時に生じる衝突エネルギーを十分かつ効率よく吸収することができる衝突特性に優れた自動車用補強材を提供すること。【解決手段】丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部１ａが丸管内壁１ｂの近傍に位置し上端部を開口部１ｃとする凹部２を形成した棒状の補強材本体１の所定個所に、樹脂補強材１０を部分的に充填した。また、前記棒状の補強材本体１の所定個所に、前記開口部１ｃの開拡を防止する開拡防止手段１１を講じたものとすることや、更に、前記棒状の補強材本体１の所定個所に樹脂補強材１０を部分的に充填するとともに、前記開口部１ｃの開拡を防止する開拡防止手段１１を講じたものとすることもできる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部が丸管内壁の近傍に位置し上端部を開口部とする凹部を形成した棒状の補強材本体の所定個所に、樹脂補強材を部分的に充填したことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材。
【請求項２】
樹脂補強材は、硬質樹脂からなる芯材と該芯材の外周を覆う粘着性樹脂からなる被覆層を有する多層構造のものである請求項１に記載の衝突特性に優れた自動車用補強材。
【請求項３】
丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部が丸管内壁の近傍に位置し上端部を開口部とする凹部を形成した棒状の補強材本体の所定個所に、前記開口部の開拡を防止する開拡防止手段を講じたことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材。
【請求項４】
開拡防止手段は、溶接による固定あるいは環状バンドによる巻き締めである請求項３に記載の衝突特性に優れた自動車用補強材。
【請求項５】
丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部が丸管内壁の近傍に位置し上端部を開口部とする凹部を形成した棒状の補強材本体の所定個所に、樹脂補強材を部分的に充填するとともに、前記開口部の開拡を防止する開拡防止手段を講じたことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材。
【請求項６】
丸管が鋼板によって形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の衝突特性に優れた自動車用補強材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝突時に生じる衝突エネルギーを十分かつ効率よく吸収することができる衝突特性に優れた自動車用補強材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、衝突時に生じる衝突エネルギーを吸収して安全性を確保するために、自動車のドア内に丸型鋼管や角型鋼管からなる自動車用補強材を装着することが知られている。しかし、単純な丸型鋼管や角型鋼管の場合は、荷重がかかった際の鋼管横断面の扁平変形により荷重負荷量が低下して衝突時に生じる衝突エネルギーを効率よく吸収することができなかった。
【０００３】
そこで、図１２に示されるように、出願人は横断面をほぼ円形とする管２０の一部に対向する内向きの湾曲縁辺部２１、２１を形成し、該湾曲縁辺部２１と連続一体化して管内に凹部２２を形成した衝突時の吸収エネルギーに優れた自動車用補強材を開発し、先に特願平１０−７８６９９号として特許出願した（特許文献１参照）。その他、特許文献２に示されるように、静的強度を低下させることなく衝突時の平均圧壊荷重を高める目的で管内全体にわたりウレタン発泡材を充填したものも提案されている。
【０００４】
しかしながら、最近の自動車の安全基準は更に厳しくなる傾向にあり、今以上に衝突エネルギーの吸収を行うことができる補強材の開発が望まれるようになってきた。しかも、軽量化の要求もあり自動車用補強材による重量増は避ける必要があるとともに、当然のことながら生産効率およびコストパフォーマンスに優れたものである必要があった。従って、特許文献１や特許文献２に示されるものでは将来の安全基準に対応することが難しくなるおそれがあり、また特許文献２に示されるものでは軽量性、生産性、低廉性を十分に満たすことができなくなるおそれがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２７８０５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６０６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、衝突時に生じる衝突エネルギーの吸収を効率よく行うことができ、また重量増加も最小限で軽量化も十分に達成することができ、更には優れた生産性および低廉性も発揮することができる衝突特性に優れた自動車用補強材を提供することを目的として完成されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部が丸管内壁の近傍に位置し上端部を開口部とする凹部を形成した棒状の補強材本体の所定個所に、樹脂補強材を部分的に充填したことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材を第１の発明とする。また、前記棒状の補強材本体の所定個所に、前記開口部の開拡を防止する開拡防止手段を講じたことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材を第２の発明とし、更に、前記棒状の補強材本体の所定個所に、前記凹部の荷重が作用する個所に樹脂補強材を部分的に充填するとともに、前記開口部の開拡を防止する開拡防止手段を講じたことを特徴とする衝突特性に優れた自動車用補強材を第３の発明とする。
【０００８】
このような構成とすることで、衝突時における補強材の変形に対して断面が崩れるのを抑制し、衝突エネルギーをより効率よく吸収することができることとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は第１の発明に係る自動車用補強材を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその拡大断面図である。図において、１は棒状の補強材本体であり、該補強材本体１は丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部１ａが丸管内壁１ｂの近傍に位置し上端部を開口部１ｃとする凹部２を形成したものとなっている。このような自動車用補強材は、図６に示されるように、バンパー、ドア、ルーフ、ピラー、ロッカー等の衝突時における衝突エネルギー吸収の向上を目的に様々な個所にセットされる。なお、この場合、補強材本体１は下端部１ａと開口部１ｃを結ぶ線が荷重方向と同じとなるようにセットされる。
【００１０】
上記形状からなる補強材本体１は、衝突荷重が作用すると先ず弾性変形して衝突エネルギーを吸収し、弾性限界を超えると補強材本体１の両サイド部１ｄ、１ｄが座屈変形を開始して衝突エネルギーを吸収し、次いで下端部１ａと丸管内壁１ｂとが接触して安定形状となって荷重を支えることにより座屈後における耐荷重性の低下を抑制し、衝突エネルギーの吸収を高めることができる。
【００１１】
そして第１の発明では、前記棒状の補強材本体１の所定個所（長手方向の荷重が作用するいずれかの個所）に樹脂補強材１０が部分的に充填されたものとなっている。即ち、樹脂補強材１０を充填して補強することにより座屈開始後における補強材断面の崩れを抑制し、耐荷重性の低下をなくして衝突エネルギーをより効率よく吸収するのである。
【００１２】
前記樹脂補強材１０としては、例えばウレタンフォームやフェノールフォームを用いることができ、圧縮強度は５ＭＰａ以上、曲げ強度は１０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、樹脂補強材１０は荷重が作用する個所のみに、管の長手方向に対し１個（図１参照）あるいは２個以上（図７参照）を部分的に充填すればよい。なお、荷重が作用する個所は、バンパーやドア等の適用個所に応じて種々のデータ解析や設計条件等から特定されることとなる。また、従来の丸管では管の長手方向全体に樹脂の充填はできても部分的に充填することは極めて困難であったのに対し、本発明では開口部１ｃから樹脂を注入することで任意の個所に容易に充填できるものである。
【００１３】
補強材の材質としては、鋼の他硬質アルミニウム、チタン合金等の非鉄合金等を用いることができる。コスト的には鋼が最も有利であり、鋼を素材とする場合は、降伏応力５００〜１３００ＭＰａ、引張強度６００〜１６００ＭＰａ、肉厚１．０〜３．０ｍｍのものが好ましい。また、鋼板を用いる場合は熱延鋼板、冷延鋼板のいずれでもよい。
【００１４】
前記樹脂補強材１０は、図５に示されるように、硬質樹脂からなる芯材１０ａと該芯材１０ａの外周を覆う粘着性樹脂からなる被覆層１０ｂを有する多層構造のものとすることもできる。この場合は、硬質の芯材１０ａによって断面の崩れをより抑制できることとなり好ましい。
【００１５】
第２の発明は、丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部１ａが丸管内壁１ｂの近傍に位置し上端部を開口部１ｃとする凹部２を形成した棒状の補強材本体１の所定個所に、前記開口部１ｃの開拡を防止する開拡防止手段を講じたものである。
【００１６】
開拡防止手段としては、図２に示されるように溶接による固定、あるいは図３に示されるように環状バンドによる巻き締めを行うことができる。なお、図において１１は溶接片、１２は管材や線材や樹脂等からなる環状バンドである。このような開拡防止手段を講じることで、荷重が作用する個所における開口部１ｃの開拡を防止して、座屈開始後における補強材断面の崩れを抑制し、耐荷重性の低下をなくして衝突エネルギーをより効率よく吸収するのである。また、この開拡防止手段は棒状の補強材本体１の荷重が作用する個所のみに、長手方向に対し１個あるいは２個以上を部分的に講ずればよいことは第１の発明と同じである。
【００１７】
第３の発明は、丸管の一部を内側へ凹ませて、下端部１ａが丸管内壁１ｂの近傍に位置し上端部を開口部１ｃとする凹部２を形成した棒状の補強材本体１の所定個所に樹脂補強材１０を部分的に充填するとともに、前記開口部１ｃの開拡を防止する開拡防止手段を講じたものである。即ち、前記の第１の発明と第２の発明を組み合わせることによって、座屈開始後における補強材断面の崩れを更に抑制し、耐荷重性の低下をなくして衝突エネルギーをより効率よく吸収するのである。
【００１８】
【実施例】
厚み２．０ｍｍのＳＴＫＭ９８０（１００ｋ鋼管）で図１（ａ）、図４（ａ）に示すような直径３８・１ｍｍの自動車用補強材を作成した。これを図８、図９に示されるような距離６００ｍｍとした支点柱３０、３０上に載置して、補強材の中央部を上からポンチ３１で押し込み、ポンチストローク量（ｍｍ）と補強材の曲げ荷重（ｋｇｆ）、および吸収エネルギー（Ｊ）の関係を測定した結果を図１０、図１１のグラフにＡ：図１（ａ）の補強材、Ｂ：図４（ａ）の補強材として示す。また、比較例１として図１２（ａ）に示す補強材、比較例２として単純な丸管からなる補強材についても同様の荷重試験を行った。更に、それそれの最高荷重と、ポンチストローク量１５０ｍｍの時の吸収エネルギーを測定した結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
この実施例からも明らかなように、本発明の自動車用補強材は座屈後における補強材断面の崩れが抑制されるためにポンチ押し込み量が大きくなっても耐荷重性の低下が小さく、大きな荷重に耐えることができ衝突エネルギーをより効率よく吸収することが確認できた。これに対して、比較例２に示す丸管からなるものは、ポンチ押し込み量が５０ｍｍを超えると耐荷重性が低下し衝突エネルギーの吸収量が小さいものであった。また、出願人の先願に係る特許文献１に示したもの（比較例１）に比べても、耐荷重性が向上していることが確認できた。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は衝突時に生じる衝突エネルギーを十分かつ効率よく吸収することができ、また重量増加も最小限で軽量化も十分に達成することができ、更には優れた生産性および低廉性も発揮することができるものである。また、補強材の外形状は単純な丸管とほぼ同一であるので、搬送・・取り付け・熱処理等を全て従来の丸管用の設備を利用して行うことができるという利点も有する。
よって本発明は従来の問題点を一掃した衝突特性に優れた自動車用補強材として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１の発明の実施の形態を示す斜視図、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図２】（ａ）は第２の発明の実施の形態を示す斜視図、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図３】（ａ）は第２の発明の実施の形態を示す斜視図、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図４】（ａ）は第３の発明の実施の形態を示す斜視図、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図５】その他の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の自動車用補強材の適用状態を示す斜視図である。
【図７】第１の発明のその他の例を示す斜視図である。
【図８】曲げ荷重試験を示す説明図である。
【図９】その他の曲げ荷重試験を示す説明図である。
【図１０】ポンチストロークと曲げ荷重の関係を示すグラフである。
【図１１】ポンチストロークと吸収エネルギーの関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は従来例を示す斜視図、（ｂ）は要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  補強材本体
１ａ  下端部
１ｂ  丸管内壁
１ｃ  開口部
２  凹部
１０  樹脂補強材
１１  溶接片
１２  環状バンド
【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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【図１１】
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【図１２】
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