(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長尺でかつ長尺方向に対して垂直な方向における断面が略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体を形成し、前記長尺中空体の相対向する一対の壁面である第１平坦面部と、前記第１平坦面部に直交する一対の壁面である第２平坦面部と、前記第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジと、前記第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部との稜線領域において両平坦面部を結合する結合曲面部とを備え、前記第１平坦面部の中間から結合曲面部に亘る領域において、前記長尺方向に対して直交する方向に伸長しかつ中空内部に向けてプレス成形された衝撃エネルギ吸収用の凹部を有する自動車の車体構造部材であって、
前記第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が、前記凹部の深さの１．５倍以上である、
ことを特徴とする自動車の車体構造部材。
【請求項２】
前記結合曲面部が、一定の半径からなる単一曲率の曲面であり、前記第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が前記半径に等しい、ことを特徴とする請求項１記載の自動車の車体構造部材。
【請求項３】
前記結合曲面部が、複数の異なる半径からなる複数の曲率をもつ曲面である、ことを特徴とする請求項１記載の自動車の車体構造部材。
【請求項４】
一方向に長尺でかつ長尺方向に対して垂直な方向における断面が略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体を形成し、前記長尺中空体の相対向する一対の壁面である第１平坦面部と、前記第１平坦面部に直交する一対の壁面である第２平坦面部と、前記第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジと、前記第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部との稜線領域において前記第１平坦面部及び第２平坦面部に対して傾斜した状態で両平坦面部を結合する結合平坦面部とを備え、前記第１平坦面部の中間から結合平坦面部に亘る領域において、前記長尺方向に対して直交する方向に伸長しかつ中空内部に向けてプレス成形された衝撃エネルギ吸収用の凹部を有する自動車の車体構造部材であって、
前記第２平坦面部と結合平坦面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が、前記凹部の深さの１．５倍以上である、
ことを特徴とする自動車の車体構造部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のフレームを構成する車体構造部材に関し、特に、衝突時等の衝撃エネルギを吸収するための凹状の潰れビードを備えた中空閉断面形状をなす自動車の車体構造部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車における従来の衝撃吸収用の車体構造部材としては、例えば、図７に示すように、車体１の前方に設けられるフロントサイドメンバ２、車体１の後方に設けられるリアサイドメンバ３等がある。
【０００３】
上記フロントサイドメンバ２等は、アルミニウム材の押し出し成形により、断面が図８及び図９（図８中のＡ−Ａ部における断面図）に示すように、片側にフランジを有し、略矩形形状の中空閉断面をなす長尺な中空体として形成され、垂直面部２ａ、水平面部２ｂ、垂直面部２ａと水平面部２ｂとの稜線領域を滑らかに結合する一定半径Ｒｏからなる曲率をもつ曲面部２ｃとにより、その基本輪郭が画定されるものである。そして、この長尺な中空体を形成する壁面すなわち垂直面部２ａの一部には、図８及び図１０（図８中のＢ−Ｂ線における断面図）に示すように、自動車が衝突した際の衝突エネルギ、特に衝突初期のピーク荷重を吸収するための凹状潰れビード４が、例えば、特開平６−３３６１７８号公報、特開平７−３９９７７号公報等に示されたプレス加工方法により、垂直面部２ａの中間から曲面部２ｃの領域まで伸長するように形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の車体構造部材にあっては、図９及び図１１（図８中のＣ−Ｃ部における断面図）に示すように、水平面部２ｂと曲面部２ｃとの境界位置Ｐｏから凹状潰れビード４を形成する垂直面部２ａ内側面までの距離Ｈｏ、すなわち、半径Ｒｏが、凹状潰れビード４の深さＤｏの１．２５倍以下という小さい値となっていたため、上記プレス加工により凹状潰れビード４を成形した際に、曲面部２ｃが大きく変形させられ、この曲面部２ｃ領域に割れ５等が発生し、この不良品により歩留りが悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、凹状潰れビードをプレス加工により成形した場合の素材の割れを防止し、製品の歩留りを向上させると共に、製造ラインの稼働率の向上をもたらすような自動車の車体構造部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る自動車の車体構造部材は、一方向に長尺でかつ長尺方向に対して垂直な方向における断面が略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体を形成し、前記長尺中空体の相対向する一対の壁面である第１平坦面部と、前記第１平坦面部に直交する一対の壁面である第２平坦面部と、前記第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジと、前記第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部との稜線領域において両平坦面部を結合する結合曲面部とを備え、前記第１平坦面部の中間から結合曲面部に亘る領域において、前記長尺方向に対して直交する方向に伸長しかつ中空内部に向けてプレス成形された衝撃エネルギ吸収用の凹部を有する自動車の車体構造部材であって、前記第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が、前記凹部の深さの１．５倍以上である、構成となっている。
【０００７】
本発明の請求項２に係る自動車の車体構造部材は、請求項１に係る自動車の車体構造部材において、前記結合曲面部が、一定の半径からなる単一曲率の曲面であり、前記第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が前記半径に等しい、構成となっている。
【０００８】
本発明の請求項３に係る自動車の車体構造部材は、請求項１に係る自動車の車体構造体において、前記結合曲面部が、複数の異なる半径からなる複数の曲率をもつ曲面である、構成となっている。
【０００９】
本発明の請求項４に係る自動車の車体構造部材は、一方向に長尺でかつ長尺方向に対して垂直な方向における断面が略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体を形成し、前記長尺中空体の相対向する一対の壁面である第１平坦面部と、前記第１平坦面部に直交する一対の壁面である第２平坦面部と、前記第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジと、前記第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部との稜線領域において前記第１平坦面部及び第２平坦面部に対して傾斜した状態で両平坦面部を結合する結合平坦面部とを備え、前記第１平坦面部の中間から結合平坦面部に亘る領域において、前記長尺方向に対して直交する方向に伸長しかつ中空内部に向けてプレス成形された衝撃エネルギ吸収用の凹部を有する自動車の車体構造部材であって、前記第２平坦面部と結合平坦面部との境界位置から前記第１平坦面部内側面までの距離が、前記凹部の深さの１．５倍以上である、構成となっている。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る自動車の車体構造部材によれば、衝撃エネルギ吸収用の凹部を形成する第１平坦面部、この第１平坦面部と直交する第２平坦面部、第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジ、第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部の稜線領域を結合する結合曲面部等を備える構成において、第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から第１平坦面部内側面までの距離がプレス成形される凹部の深さの１．５倍以上となっていることから、第１平坦面部の中間から結合曲面部に亘る領域においてプレス成形により凹部を成形しても、この結合曲面部は大きく変形して潰されることはなく、滑らかに変形する。これにより、この変形部分に割れ等を生じることなく、所定の凹部を有する高品質の車体構造部材を提供することができ、又、プレス加工等の製造ラインにおいても生産性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る自動車の車体構造部材によれば、衝撃エネルギ吸収用の凹部を形成する第１平坦面部とこの第１平坦面部と直交する第２平坦面部とを結合する結合曲面部を、一定の半径すなわち単一の曲率をもつ曲面とすることから、アルミニウム材の押し出し成形等により素材としての長尺中空体を成形する際に、結合曲面部を画定する成形型の寸法のみを所望の値に調節することで、第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から第１平坦面部内側面までの距離を凹部の深さの１．５倍以上とし、請求項１の効果同様凹部のプレス成形後も割れ等を生じない車体構造部材を容易に提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項３に係る自動車の車体構造部材によれば、衝撃エネルギ吸収用の凹部を形成する第１平坦面部とこの第１平坦面部と直交する第２平坦面部とを結合する結合曲面部を、複数の異なる半径からなる複数の曲率をもつ曲面とすることから、請求項２の効果同様に、結合曲面部を画定する成形型の寸法のみを調節することで、第２平坦面部と結合曲面部との境界位置から第１平坦面部内側面までの距離を凹部の深さの１．５倍以上とし、請求項１の効果同様凹部のプレス成形後も割れ等を生じない車体構造部材を容易に提供することができる。
【００１３】
また、第１平坦面部と第２平坦面部との稜線領域の形状設計の自由度を増加させつつ、上記請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項４に係る自動車の車体構造部材によれば、衝撃エネルギ吸収用の凹部を形成する第１平坦面部、この第１平坦面部と直交する第２平坦面部、第１平坦面部を片側へ延長した状態のフランジ、第１平坦面部と反フランジ側の第２平坦面部の稜線領域を傾斜した状態で結合する結合平坦面部等を備える構成において、第２平坦面部と結合平坦面部との境界位置から第１平坦面部内側面までの距離がプレス成形される凹部の深さの１．５倍以上となっていることから、第１平坦面部の中間から傾斜した結合平坦面部に亘る領域においてプレス成形により凹部を成形しても、この結合平坦面部は大きく変形して潰されることはなく、滑らかに変形する。これにより、この変形部分に割れ等を生じることなく、所定の凹部を有する高品質の車体構造部材を提供することができ、又、プレス加工等の製造ラインにおいても生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、第１平坦面部と第２平坦面部の稜線領域を結合する部分が、両平坦面部に対して傾斜した結合平坦面部となっていることから、レイアウト上の形状設計の自由度の増加等を達成しつつ、上述の如き高品質の車体構造部材を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１及び図２は、本発明に係る車体構造部材の第１の実施例を示すものであり、図１は図８中のＡ−Ａ部に相当する位置での断面図、図２は図８中のＣ−Ｃ部に相当する位置での断面図を示すものである。
【００１８】
この車体構造部材１０は、アルミニウム材の押し出し成形により、一方向に長尺でその長尺方向に対して垂直な方向における断面が、図１に示すように、略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体として形成されている。そして、この長尺中空体は、第１平坦面部としての相対向する一対の垂直面部１１と、この垂直面部１１に直交する第２平坦面部としての相対向する一対の水平面部１２と、図１中で左側の第１平坦面部（垂直面部１１）を片側（上側）へ延長した状態のフランジと、垂直面部１１と反フランジ側（図１中で下側）の水平面部１２との稜線領域において、一定の半径Ｒ１からなる曲率（１／Ｒ１）をもって両者を滑らかに結合する結合曲面部１３等によりその基本形状が構成されている。
【００１９】
また、相対向する両垂直面部１１上には、図２に示すように、その中間から長尺中空体の長尺方向に対して直交する方向で下向きに伸長しかつ結合曲面部１３まで至るように、衝撃エネルギ吸収用の凹部としての潰れビード１４が形成されており、又、この潰れビード１４は長尺方向において複数個配列するように形成されている。この潰れビード１４は、この潰れビード１４の成形型となる凹状型面を有する中子ダイ（不図示）及び凸状型面を有するポンチ（不図示）をお互いに近づけて、垂直面部１１をプレス加工することにより、図２に示すように中空内部に向けて窪むように成形されるものである。
【００２０】
ここで、上記プレス加工により得られる潰れビード１４の深さＤ１と、結合曲面部１３の曲率半径Ｒ１、すなわち、水平面部１２と結合曲面部１３との境界位置Ｐ１から垂直面部１１内側面１１ｉまでの距離Ｈ１との関係が、
Ｈ≧１．５×Ｄ１
の条件を満たすように形成されている。
【００２１】
上記の条件を満たすように構成されることで、垂直面部１１及び結合曲面部１３の領域に、プレス加工により潰れビード１４を成形しても、この結合曲面部１３は滑らかに変形して、この領域における割れ等の欠陥の発生を防止できることになる。これにより、成形不良品の発生が抑制されて、製品の歩留りが向上し、所望の衝撃エネルギ吸収機能を有する車体構造部材がもたらされることになる。
【００２２】
次に、結合曲面部１３の曲率半径Ｒ１（すなわち、水平面部１２と結合曲面部１３との境界位置Ｐ１から垂直面部１１内側面１１ｉまでの距離Ｈ１）及び凹部である潰れビード１４の深さＤ１の比率（Ｒ１／Ｄ１）と、プレス成形された際に発生する結合曲面率１３の割れとの関係について試験を行った結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
0004042139.tif 000002
表１に示す結果から明らかなように、距離Ｈ１（Ｄ１）が潰れビード１４の深さＤ１の１．５０倍よりも小さい値、すなわち、１．２５、０．８５となるように車体構造部材を形成した場合は、結合曲面部１３の内側部分が大きく変形して潰され、製造欠陥である割れ等が発生した。
【００２４】
一方、距離Ｈ１（Ｄ１）が潰れビード１４の深さＤ１の１．５０倍以上の値、すなわち、１．５０、１．７５、２．００、２．３０となるように車体構造部材を形成した場合は、結合曲面部１３が大きく潰されることもなく滑らかに変形して割れ等は発生しなかった。また、この値（Ｒ１／Ｄ１）を２．００以上とした場合は、結合曲面部１３がより一層滑らかに成形されて、成形品質もより優れたものであった。
【００２５】
図３及び図４は、本発明に係る車体構造部材の第２の実施例を示すものであり、図３は図８中のＡ−Ａ部に相当する位置での断面図、図４は図８中のＣ−Ｃ部に相当する位置での断面図を示すものである。
【００２６】
この車体構造部材２０は、アルミニウム材の押し出し成形により、一方向に長尺でその長尺方向に対して垂直な方向における断面が、図３に示すように、略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体として形成されている。そして、この長尺中空体は、第１平坦面部としての相対向する一対の垂直面部２１と、この垂直面部２１に直交する第２平坦面部としての相対向する一対の水平面部２２と、図３中で左側の第１平坦面部（垂直面部２１）を片側（上側）へ延長した状態のフランジと、垂直面部２１と反フランジ側（図３中で下側）の水平面部２２との稜線領域において、半径Ｒ２からなる曲率（１／Ｒ２）と半径Ｒ３からなる曲率（１／Ｒ３）との複数の曲率をもって両者を滑らかに結合する結合曲面部２３等によりその基本形状が構成されている。
【００２７】
また、相対向する両垂直面部２１上には、図４に示すように、その中間から長尺中空体の長尺方向に対して直交する方向で下向きに伸長しかつ結合曲面部２３まで至るように、衝撃エネルギ吸収用の凹部としての潰れビード２４が形成されており、又、この潰れビード２４は長尺方向において複数個配列するように形成されている。この潰れビード２４は、前述実施例同様に中子ダイ及びポンチ等の成形型を用いたプレス加工により、図４に示すように、中空内部に向けて窪むように成形されるものである。
【００２８】
ここで、上記プレス加工により得られる潰れビード２４の深さＤ２と、結合曲面部２３のうち曲率半径Ｒ３で形成される側の部分と水平面部２２との境界位置Ｐ２から垂直面部２１内側面２１ｉまでの距離Ｈ２との関係が、
Ｈ２≧１．５×Ｄ２
の条件を満たすように形成されている。
【００２９】
上記の条件を満たすように構成されることで、垂直面部２１及び結合曲面部２３の領域に、プレス加工により潰れビード２４を成形しても、この結合曲面部２３は滑らかに変形して、この領域における割れ等の欠陥の発生を防止できることになる。これにより、成形不良品の発生が抑制されて、製品の歩留りが向上し、所望の衝撃エネルギ吸収機能を有する車体構造部材がもたらされることになる。
【００３０】
本実施例で示すように、垂直面部２１と水平面部２２との稜線領域を結合する結合曲面部は、単一の曲率半径からなる曲率をもつ曲面だけではなく、異なる曲率半径からなる複数の曲率をもつ複合曲面として形成される場合でも、上述距離Ｈ２及び深さＤ２の関係が前述の条件式を満たすように形成することで、割れ等の成形欠陥のない所望の車体構造部材を提供することができる。
【００３１】
尚、本実施例の場合も同様に、水平面部２２と結合曲面部２３との境界位置Ｐ２から垂直面部２１内側面２１ｉまでの距離Ｈ２が、潰れビード２４の深さＤ２の２．０倍以上となるようにすれば、この結合曲面部２３はより一層滑らかに変形するようにプレス成形され、これにより、割れ等の欠陥がない品質の高い車体構造部材を提供することができる。
【００３２】
図５及び図６は、本発明に係る車体構造部材の第３の実施例を示すものであり、図５は図８中のＡ−Ａ部に相当する位置での断面図、図６は図８中のＣ−Ｃ部に相当する位置での断面図を示すものである。
【００３３】
この車体構造部材３０は、アルミニウム材の押し出し成形により、一方向に長尺でその長尺方向に対して垂直な方向における断面が、図１に示すように、略矩形形状の中空閉断面をなす長尺中空体として形成されている。そして、この長尺中空体は、第１平坦面部としての相対向する一対の垂直面部３１と、この垂直面部３１に直交する第２平坦面部としての相対向する一対の水平面部３２と、図５中で左側の第１平坦面部（垂直面部３１）を片側（上側）へ延長した状態のフランジと、垂直面部３１と反フランジ側（図５中で下側）の水平面部３２との稜線領域において、垂直面部３１及び水平面部３２に対して傾斜した状態で両面部３１，３２を結合する結合平坦面部としての傾斜面部３３等によりその基本形状が構成されている。
【００３４】
また、相対向する両垂直面部３１上には、図６に示すように、その中間から長尺中空体の長尺方向に対して直交する方向で下向きに伸長しかつ傾斜面部３３まで至るように、衝撃エネルギ吸収用の凹部としての潰れビード３４が形成されており、又、この潰れビード３４は長尺方向において複数個配列するように形成されている。この潰れビード３４は、前述実施例同様に中子ダイ及びポンチ等の成形型を用いたプレス加工により、図６に示すように、中空内部に向けて窪むように成形されるものである。
【００３５】
ここで、上記プレス加工により得られる潰れビード３４の深さＤ３と、傾斜面部３３と水平面部３２との境界位置Ｐ３から垂直面部３１内側面３１ｉまでの距離Ｈ３との関係が、
Ｈ３  ≧１．５×Ｄ３
の条件を満たすように形成されている。
【００３６】
上記の条件を満たすように構成されることで、垂直面部３１及び傾斜面部３３の領域に、プレス加工により潰れビード３４を成形しても、この傾斜面部３３は滑らかに変形して、この領域における割れ等の欠陥の発生を防止できることになる。これにより、成形不良品の発生が抑制されて、製品の歩留りが向上し、所望の衝撃エネルギ吸収機能を有する車体構造部材３０がもたらされることになる。尚、本実施例の場合も同様に、水平面部３２と傾斜面部３３との境界位置Ｐ３から垂直面部３１内側面３１ｉまでの距離Ｈ３が、潰れビード３４の深さＤ３の２．０倍以上となるようにすれば、この傾斜面部３３はより一層滑らかに変形するようにプレス成形され、これにより、割れ等の欠陥がない品質の高い車体構造部材を提供することができる。
【００３７】
以上述べた実施例においては、自動車の車体構造部材としてのものを示したが、同様に衝撃吸収用の凹状潰れビードが形成されるものであれば、これらに限定されるものではなく、鉄道車両等の衝突の際の衝撃吸収構造部材に、あるいは、その他の衝撃吸収構造物にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第１の実施例を示す潰れビードのない部分での断面図である。
【図２】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第１の実施例を示す潰れビードのある部分での断面図である。
【図３】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第２の実施例を示す潰れビードのない部分での断面図である。
【図４】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第２の実施例を示す潰れビードのある部分での断面図である。
【図５】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第３の実施例を示す潰れビードのない部分での断面図である。
【図６】  本発明に係る自動車の車体構造部材の第３の実施例を示す潰れビードのある部分での断面図である。
【図７】  自動車における衝撃吸収用の車体構造部材の配置位置を示す概略斜視図である。
【図８】  従来の車体構造部材を示す斜視図である。
【図９】  図８中のＡ−Ａ部における断面図である。
【図１０】  図８中のＢ−Ｂ部における断面図である。
【図１１】  図８中のＣ−Ｃ部における断面図である。
【符号の説明】
１０  車体構造部材
１１  垂直面部（第１平坦面部）
１１ｉ  内側面
１２  水平面部（第２平坦面部）
１３，１３´  結合曲面部
１４  潰れビード（凹部）
２０  車体構造部材
２１  垂直面部（第１平坦面部）
２１ｉ  内側面
２２  水平面部（第２平坦面部）
２３，２３´  結合曲面部
２４  潰れビード（凹部）
３０  車体構造部材
３１  垂直面部（第１平坦面部）
３１ｉ  内側面
３２  水平面部（第２平坦面部）
３３，３３´  傾斜面部（結合平坦面部）
３４  潰れビード（凹部）
【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】
0004042139.tif 000009
【図８】
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【図９】
0004042139.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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