JP2003118367A - ドアビーム用アルミニウム合金押出材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の平行なフランジ１、２とそれらを連結
する一対のウエブ３、４からなるドアビーム用アルミニ
ウム合金押出材において、これをフランジ面に垂直な方
向にプレスで押し潰したとき、両ウエブが共に外側に座
屈又は共に内側に座屈するようにする。 【解決手段】 押出方向に垂直な断面において、ウエブ
３の高さ方向の中央部における幅方向の中心点５が、ウ
エブ３と両フランジ１、２との連結部における幅方向の
中心点７と９を結ぶ直線１１より外側にあり、かつ、ウ
エブ４の高さ方向の中央部における幅方向の中心点６
が、ウエブ４と両フランジ１、２との連結部における幅
方向の中心点８と１０を結ぶ直線１２より外側にある。
これにより、押し潰したとき両ウエブは共に外側に座屈
する。逆に前記中心点５、６が共に直線１１、１２の内
側にくる場合、両ウエブは共に内側に座屈する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車、トラック
等の自動車のドア補強用として使用されるドアビームに
用いるアルミニウム合金押出材に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両には、安全対策の一貫として、衝突
時の衝撃から乗員を保護する各種の緩衝部材が装着され
ているが、近年自動車用の緩衝部材として、例えば側面
からの衝突の衝撃から乗員を保護するため、ドア内部に
補強用の横梁（ドアビーム）が装着されるようになって
きた。ドアビームは主にドアの内側への障害物の侵入を
極力防止しようというもので、高剛性で衝突時のエネル
ギを吸収する能力の高いことが要求され、軽量化の要請
もあり、一般的にアルミニウム合金の中空押出材が適用
されている。

【０００３】特開２００１−２４０９３０にも記載され
ているように、乗員の安全を確保するため、ドアビーム
の適用車種は小型車へも広がる傾向にあり、その場合、
比較的薄いドア厚みの中にドアビーム、窓ガラス、モー
タ等の部品を同時に収納する必要が出てくる。そのた
め、ドアビーム用アルミニウム合金押出材の長さ方向の
一部に潰し加工を施して、収納スペースを確保すること
が提案されている。また、特開平９−５８３８６号公報
では、ドアビーム用アルミニウム合金押出材の長さ方向
の一部に潰し加工を施し、そこをドアへの取付部とする
ことが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ドアビーム用アルミニ
ウム合金押出材は一般的に、それぞれ板厚が均一で互い
に平行な一対のフランジと、それに垂直に連結する一対
のウエブからなり、該ウエブも板厚が均一である。従っ
て、アルミニウム合金押出材をフランジ面に垂直な方向
にプレスで平らに押し潰すと、上記断面のアルミニウム
合金押出材の場合、２つのウエブが内外（前記特開平９
−５８３８６号公報では、共に外側に座屈している）ど
ちらの方向に座屈するかはっきりせず、両方とも内側又
は外側に座屈すればよいが、もし一方が内側、他方が外
側に座屈すると、見栄えが悪いだけでなく、衝撃荷重を
受けたときの左右の耐荷重バランスが悪く、さらにそこ
に穴明け、ネジ切り等の加工を行う場合、非常にやりに
くいという問題がある。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、ドアビーム用アルミニウム合金押出材におい
て、その一部をフランジ面に垂直な方向にプレスで平ら
に押し潰すとき、両方のウエブが共に内側又は外側に座
屈するようにしたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るドアビーム
用アルミニウム合金押出材は、一対の平行なフランジと
それらを連結する一対のウエブからなり、押出方向に垂
直な断面での両ウエブの断面形状が、フランジ面に垂直
な方向に押し潰したとき共に外側に座屈又は共に内側に
座屈しやすい形状であることを特徴とする。このアルミ
ニウム合金押出材を用いて押し潰し部を有するドアビー
ムを作製する際、該アルミニウム合金押出材の長さ方向
の一部についてフランジ面に垂直な方向に押し潰すと、
両方のウエブが共に外側又は内側に座屈するので、押し
潰し部の見栄えがよく、左右の耐荷重バランスがよく、
続いて穴明け、ネジ切り等の取付部加工を行うのが容易
となる。

【０００７】より具体的に表現すると、本発明に係るド
アビーム用アルミニウム合金押出材は、押出方向に垂直
な断面での各ウエブの断面形状をみたとき、該断面での
高さ方向の中央部における幅方向の中心点が、各ウエブ
と両フランジとの連結部における幅方向の中心点を結ぶ
直線上になく、かつ両ウエブ共に前記直線より外側又は
内側にあることを特徴とする。あるいは、押出方向に垂
直な断面での各ウエブの断面形状をみたとき、該断面で
各ウエブの高さ方向に引いた該ウエブの中心線が共に外
側又は内側に張り出し、かつ各ウエブの高さ方向の中央
部に前記外側又は内側への張り出しの中央部がくること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照して、本
発明に係るドアビーム用アルミニウム合金押出材につい
て説明する。図１は押出方向に垂直な断面における押出
材の断面形状であり、互いに平行な一対のフランジ１、
２とそれらを連結する一対のウエブ３、４からなり、フ
ランジ１、２はコーナーＲが形成された左右両端部を除
いて均一厚さであり、ウエブ３、４はコーナーＲが形成
された両フランジ１、２との連結部近傍を除いて均一厚
さであり、ウエブ３、４は全体として外側に湾曲した断
面形状をなしている。

【０００９】この断面において、ウエブ３、４の高さ方
向の中央部における幅方向の中心点を５、６とし、各ウ
エブ３、４とフランジ１の連結部における幅方向の中心
点を７、８とし、各ウエブ３、４とフランジ２の連結部
における幅方向の中心点を９、１０とし、中心点７、９
を結ぶ直線を１１、中心点８、１０を結ぶ直線を１２と
すると、中心点５、６は直線１１、１２上にはなく、ウ
エブ３における中心点５は直線１１の外側、ウエブ４に
おける中心点６は直線１２の外側にある。図１において
各部の間隔がａ〜ｇの記号で示され、同じ記号が付いて
いる箇所は同じ間隔であり、ウエブ３、４の高さは２ａ
（従って、高さ方向の中央部とは高さａの位置）、中央
部における幅は２ｂ、２ｃ、フランジ１、２との連結部
における幅は２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇである。あるい
は、この断面において、各ウエブ３、４の高さ方向に引
いた該ウエブ３、４の中心線（各ウエブの幅方向の中心
を通る線・・・・一点鎖線で示す）をそれぞれ１３、１４と
すると、この中心線１３、１４は共に外側に湾曲して張
り出し、かつその張り出し（ウエブ３、４のほぼ全高さ
に及ぶ）の中央部が各ウエブ３、４の高さ方向の中央部
に位置している、ということもできる。なお、少なくと
も両ウエブ３、４については、その断面が直線Ｏ（両フ
ランジに対して垂直で両ウエブの中間にある直線）に対
して線対称であるのが望ましいが、必ずしも対称でなく
てもよい。個別にいえば、２ｂと２ｃ、２ｄと２ｆ、２
ｅと２ｇは、それぞれ等しいのが望ましいが等しくなく
てもよく、２ｄと２ｅ、２ｆと２ｇについては等しくて
もよいし等しくなくてもよい。さらに直線１１、１２は
フランジ１、２に対して垂直が望ましいが、垂直でなく
てもよい。

【００１０】この押出材は上記の断面形状を有すること
から、フランジ１、２の面に対して垂直な方向に押し潰
して各ウエブ３、４を座屈させるとき、該ウエブ３、４
は前記断面でのウエブの高さ方向の中央部から共に外側
に向けて座屈しやすい形状であり、実際、図４（ａ）に
示すようにウエブ３、４は共に外側に座屈する。この押
し潰し加工後は、これがもし取付部であれば、必要に応
じて断面の中心位置にボルト穴又はネジ穴（仮想線で示
す）を形成すればよい。なお、図１の例では、ウエブ
３、４の中心線はそのほぼ全高さにおいて湾曲して外側
に張り出しているが、後述する図２（ｄ）に示すよう
に、その高さの中央部及びその近傍のみにおいて張り出
していてもよい。

【００１１】同様の座屈形態をとる断面形状の他の例
を、図２（ａ）〜（ｅ）に模式化して簡略に示す（各部
位の番号等は図１のものを援用している）。いずれも、
一対の平行なフランジ１、２とそれらを連結する一対の
ウエブ３、４からなり、中心点５、６がそれぞれ直線１
１、１２の外側にあり、また、中心線１３、１４が湾曲
又は屈曲して外側に張り出し、かつその張り出しの中央
部が各ウエブ３、４の高さ方向の中央部に位置してい
る。さらに、直線１１、１２は両フランジ１、２に対し
て垂直であり、断面形状は両フランジ１、２の中心点を
通る直線Ｏに対して線対称である。

【００１２】図２に示す断面形状を簡単に説明すると、
（ａ）は均一な厚さの両ウエブが高さ方向の中央部を頂
点として外側に屈曲した形状のものである。（ｂ）は両
ウエブの内側面が両フランジに垂直に形成され、外側面
が高さ方向の中程において張り出し、そこでウエブが幅
方向に肉厚とされ、その結果、中心点５、６がそれぞれ
直線１１、１２の外側にくる。また、中心線１３、１４
が高さ方向の中程で外側に張り出した形になっている。
（ｃ）は両ウエブの外側面が両フランジに垂直に形成さ
れ、高さ方向の中央部に向かって内側面が引っ込み、そ
れに伴いウエブが中央部に向かって肉薄とされ、その結
果、中心点５、６がそれぞれ直線１１、１２の外側にく
る。また、中心線１３、１４が中央部で屈曲し外側に張
り出した形となっている。（ｄ）は両ウエブの内外側面
は基本的に両フランジに垂直であるが、高さ方向の中央
部において内側面に切込み状の凹部が形成されて、そこ
が薄肉とされ、その結果、中心点５、６がそれぞれ直線
１１、１２の外側にくる。また、中心線、１３、１４が
中央部で屈曲し外側に張り出した形となっている。
（ｅ）は図１に示したものと本質的に同一である。

【００１３】そのほか、図示していないが、各ウエブと
上下フランジの連結部近傍に形成されるコーナーＲの曲
率半径をウエブの左右で異なる値にすることにより、本
発明の断面形状を充足させることもできる。例えば、両
ウエブと上フランジの連結部近傍のコーナーＲについ
て、又は／及び両ウエブと下フランジの連結部近傍のコ
ーナーＲについて、それぞれ外側の曲率半径より内側の
曲率半径を大きくすればよい。むろん、両ウエブと上フ
ランジの連結部近傍のコーナーＲと両ウエブと下フラン
ジの連結部近傍のコーナーＲの両方について、それぞれ
外側の曲率半径より内側の曲率半径を大きくするのが望
ましい。これらのケースでは、両ウエブを上下フランジ
に対して垂直とし、かつ上記コーナーＲ以外では同じ厚
さとしても本発明の断面形状を実現できる。

【００１４】図３（ａ）〜（ｅ）は、別の座屈形態をと
る断面形状の例を模式的に簡略に示すものである（各部
位の番号等は図１のものを援用している）。これらは同
じく一対の平行なフランジ１、２とそれらを連結する一
対のウエブ３、４からなり、中心点５、６がそれぞれ直
線１１、１２の内側にある。また中心線１３、１４は共
に内側に屈曲又は湾曲して内側に張り出し、かつその張
り出しの中央部が各ウエブ３、４の高さ方向の中央部に
位置している。さらに、直線１１、１２は両フランジ
１、２に対して垂直であり、断面形状は両フランジ１、
２の中心点を通る直線Ｏに対して線対称である。図２と
比較するとウエブの断面形状が内外が逆になっているだ
けであるので詳細は省略する。図３に示す押出材は上記
の断面形状を有することから、フランジ１、２の面に対
して垂直な方向に押し潰して各ウエブ３、４を座屈させ
るとき、該ウエブ３、４は前記断面でのウエブの高さ方
向の中央部から共に内側に座屈しやすい形状であり、実
際、図４（ｂ）〜（ｅ）に示すようにウエブ３、４は共
に内側に座屈する。この押し潰し加工後は、これがもし
取付部であれば、必要に応じて断面の中心位置にボルト
穴又はネジ穴（仮想線で示す）を形成する。

【００１５】そのほか、図示していないが、各ウエブと
上下フランジの連結部近傍に形成されるコーナーＲの曲
率半径をウエブの左右で異なる値にすることにより、本
発明の断面形状を充足させることができる。例えば、両
ウエブと上フランジの連結部近傍のコーナーＲについ
て、又は／及び両ウエブと下フランジの連結部近傍のコ
ーナーＲについて、それぞれ内側の曲率半径より外側の
曲率半径を大きくすればよい。むろん、両ウエブと上フ
ランジの連結部近傍のコーナーＲと両ウエブと下フラン
ジの連結部近傍のコーナーＲの両方について、それぞれ
内側の曲率半径より外側の曲率半径を大きくするのが望
ましい。これらのケースでは、両ウエブを上下フランジ
に対して垂直とし、かつ上記コーナーＲ以外では同じ厚
さとしても本発明の断面形状を実現できる。

【００１６】ウエブの座屈形態が図４（ａ）のような場
合（外側に座屈）、ボルト穴やネジ穴をフランジの幅方
向中心部に形成するとき、座屈したウエブにじゃまされ
ることがないので有利である。一方、図４（ｂ）〜
（ｅ）のように内側に座屈する場合、座屈したウエブが
フランジの外にはみ出さず、座屈して湾曲したウエブの
表面のささくれが見えない（内向きであるため）ので外
観上の利点がある。そして、組付作業時などにささくれ
た表面により作業者が手をケガすることもない。なお、
図４（ａ）のようにウエブを外側へ座屈させる場合、表
面のささくれによる不利をカバーするため、ささくれた
表面を切削又は研削してきれいにするとよい。あるいは
ささくれた表面を他部材でシールしてもよい。押し潰し
部全体を熱収縮性をもつプラスチックフィルムでシール
（例えば巻いたりかぶせたりする）した場合、その後の
加熱処理（後述する時効処理を利用してもよい）で収縮
してさらにフィットする。また、ドアビームを取り付け
る相手材が異種金属（鉄など）である場合、このプラス
チックフィルムは、アルミニウム合金製のドアビームと
相手材の間に介在して電食防止機能を果たす。

【００１７】ウエブを内側に座屈させる場合において、
ネジ穴をフランジの幅方向中心部に形成するとき、
（ｄ）のように内側に座屈したウエブの湾曲した先端の
みが工具に削られるようだと、ネジ切りが精度よくでき
ないため、（ｂ）のように内側に座屈したウエブの厚み
全体が削られるように、両ウエブの湾曲部を接近又は密
着させるか、（ｃ）のように工具がウエブに当たらない
ようにすることが望ましい。一方、（ｅ）のように内側
に座屈した両ウエブの湾曲部が詰まり過ぎると、押し潰
しが不十分となる。これらの点を考慮して断面設計を行
うことが望ましい。

【００１８】図５（ａ）に示す押出材には、両ウエブ
３、４の押し潰し部位近傍に穴１６、１７を形成してい
る。この押出材を押し潰すと、座屈によって生じたキレ
ツの進展がこの穴１６、１７で止まり、またウエブ３、
４の押し潰された変形部近辺の残留応力を軽減すること
ができる。この例は端部の押し潰しの例であるが、端部
以外の押し潰しにも適用して変形部の残留応力を軽減す
ることができる。ウエブに穴を形成する方法は本発明以
外の断面の押出材にも適用できる。さらに、図６（ａ）
に示すように押し潰しに際して押出材の端部のウエブ
３、４を切欠いた後、（ｂ）のようにこれを押し潰して
もよい。図６（ａ）では端に近くなるほどウエブ３、４
の切り欠き量ｈが大きくなるという切欠き形態をとる
が、これにより、ウエブ３、４にキレツや大きい残留応
力を発生させることなく押し潰しを行うことができるよ
うになる。押し潰し部の全域にわたり又は少なくともそ
の端縁から所定距離にわたり、ウエブ３、４を実質的に
全て切欠いてもよい。この切欠きを形成する方法は本発
明の押出材にも適用できる。

【００１９】押出材の押し潰しに際しては、押出材を所
定長に切断した後、必要部位をプレスにより押し潰すよ
うにしてもよいが、特開平９−５８３８６号公報の図３
に記載されたように、長尺の押出材について、ドアビー
ムの押し潰し部必要部位に相当する位置をプレス型で押
し潰し、その後、押出材を切断することで個々の短尺の
ドアビーム材とすることができる。プレス型による押し
潰しは、熱間押出プレスから長尺の押出材を切り離した
後、すなわちオフラインで行ってもよいし、切り離すこ
となくそのままオンラインで行ってもよい。また、切断
は押し潰した後行ってもよいし、押しつぶしと同時に行
うこともできる。さらに、同じく特開平９−５８３８６
号公報の図４に記載されたように、押し潰し部の形状を
例えばドア等の取り付け部分の形状に合わせた形状とす
るため、相応する端面形状を備えるプレス型を使用する
ことも自在である。

【００２０】アルミニウム合金押出材がＡｌ−Ｍｇ−Ｓ
ｉ系やＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系等の熱処理型アルミニウム合
金押出材の場合、製造工程としては、押し潰し加工は押
出後のＴ１状態で行い、その後に時効処理を行うことが
望ましい。穴明けやネジ切りが必要な場合は時効処理後
に行えばよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、長さ方向の一部に押し
潰し部を有するドアビームを製造する場合において、ア
ルミニウム合金押出材をフランジ面に垂直な方向にプレ
スで平らに押し潰すとき、両方のウエブが共に内側又は
外側に座屈するので、見栄えがよく、衝撃荷重を受けた
ときの左右の耐荷重バランスがよく、さらに穴明け、ネ
ジ切り等の加工がやりやすいという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る端部潰しドアビーム用押出材の
断面形状を示す模式的断面図である。

【図２】 同じく簡略化して示す模式的断面図である。

【図３】 同じく簡略化して示す模式的断面図である。

【図４】 その押出材を押し潰したときの座屈形態を示
す模式的断面図である。

【図５】 押し潰しに先立つ押出材の加工形態の１つを
示すもので、押し潰し前の正面図（ａ）、押し潰し後の
正面図（ｂ）、その側面図（ｃ）及びＩ−Ｉ断面図であ
る。

【図６】 押し潰しに先立つ押出材の加工形態の１つを
示すもので、押し潰し前（ａ）、押し潰し後（ｂ）の正
面図である。

【符号の説明】

１、２ フランジ ３、４ ウエブ ５、６ ウエブの高さ方向の中央部における幅方向の中
心点 ７〜１０ ウエブとフランジの連結部における幅方向の
中心点 １１ 中心点７、９を結ぶ直線 １２ 中心点８、１０を結ぶ直線 １３、１４ ウエブの中心線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井孝人 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 相浦 直 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 Ｆターム(参考） 4E029 AA06 EA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の平行なフランジとそれらを連結す
   る一対のウエブからなるドアビーム用アルミニウム合金
   押出材であり、押出方向に垂直な断面での両ウエブの断
   面形状が、フランジ面に垂直な方向に押し潰したとき共
   に外側に座屈又は共に内側に座屈しやすい形状であるこ
   とを特徴とするドアビーム用アルミニウム合金押出材。
2. 【請求項２】 一対の平行なフランジとそれらを連結す
   る一対のウエブからなるドアビーム用アルミニウム合金
   押出材であり、押出方向に垂直な断面での各ウエブの断
   面形状をみたとき、該断面でのウエブの高さ方向の中央
   部における幅方向の中心点が、各ウエブと両フランジと
   の連結部における幅方向の中心点を結ぶ直線上になく、
   かつ両ウエブ共に前記直線より外側又は内側にあること
   を特徴とするドアビーム用アルミニウム合金押出材。
3. 【請求項３】 一対の平行なフランジとそれらを連結す
   る一対のウエブからなるドアビーム用アルミニウム合金
   押出材であり、押出方向に垂直な断面での各ウエブの断
   面形状をみたとき、各ウエブの高さ方向に引いた該ウエ
   ブの中心線が、共に外側又は内側に張り出し、かつ各ウ
   エブの高さ方向の中央部に前記外側又は内側への張り出
   しの中央部がくることを特徴とするドアビーム用アルミ
   ニウム合金押出材。