JP3015835B2 - 衝撃吸収特性に優れた軽量なドアガードバー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、衝撃吸収特性に優れたドアガードバーに係
り、より詳しくは、特定の形状を有し、本体に引張り強
さ80kgf/mm²以上の鋼板を使用し、衝撃吸収特性に優れ
ると共に軽量なドアガードバーに関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題） 近年、自動車業界においては、自動車への安全性の要
求の高まりにより、高強度鋼板を用い、衝突時に乗員を
保護するための補強部材の採用が進められている。この
中で、自動車側面への衝突に対する乗員の保護のために
は、ドア内部に第３図に示すようなドアガードバーと呼
ばれる補強ビームの装着が進められている。

従来、ドアガードバーには、引張り強さ60〜100kgf/m
m²の高強度鋼板を用い、第４図に示すような断面形状の
３山タイプのドアガードバーが使用されてきた。このタ
イプのドアガードバーは、３山の形状をプレス加工によ
り成形し、その上下面に当板をスポット溶接により接合
したものである。

しかし、このような高強度鋼板を用いた３山タイプの
ドアガードバーであっても、第５図に示すような圧壊試
験を行った場合、最高荷重に達した後、急激に荷重が低
下し、衝撃吸収特性が低下するという問題がある。

更に、自動車の燃費規制により自動車車体の軽量化へ
の要求も高まっているが、このような補強部材に対して
も軽量化を進めることが強く求められている。

すなわち、このようなドアガードバーには、軽量化す
ると共に、側面方向からの衝突に対して乗員を保護する
ために、剛性・強度が要求されるのみならず、その衝撃
吸収特性が優れていること、換言すれば、その吸収エネ
ルギーが大きいことが要求されているのである。そし
て、この要求に対して、焼入れ処理を施したパイプ構造
によるドアガードバーが用いられる場合があるが、この
場合は全長にわたり同一形状となり、端部付近において
過剰な材料を有し、また、焼入れ時に反りが発生し易い
という問題が生じる。

そこで、このようなドアガードバーにはプレス加工に
よる軽量化が望まれているのである。

本発明は、かゝる要請に応えるべくなされたものであ
って、衝撃吸収特性に優れると共に軽量なドアガードバ
ーを提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者らは、前述の３山
タイプのドアガードバーを軽量化すると共に、剛性・強
度に優れ、かつ、衝撃吸収特性に優れたドアガードバー
を得るべく、鋭意研究した結果、本体が第６図に示すよ
うな断面形状の１山タイプのドアガードバーにおいて
も、その板厚、素材強度、形状（H/W）や寸法を調整す
ることにより、従来のものと同等の剛性・強度を持つド
アガードバーを得ることができることを見い出した。

しかしながら、この１山タイプのドアガードバーにお
いても、なお、前述のような圧壊試験を行なった場合、
座屈現象により、まず、第６図中の本体R1部が内側に倒
れ込み、その後、当板（平板）が本体内側方向に折れ込
むことにより、急激に荷重が低下し、その結果、衝撃吸
収特性が低下するという改善の余地が残されていること
が判明した。

そこで、本研究者らは、この荷重の急激な低下を防止
し得る方策について更に研究を重ねた結果、当板の曲げ
剛性を高めると共に、本体R1部に生じる座屈の位置を荷
重点近傍のみならずバー長手方向に分散させることによ
り、衝撃吸収特性に優れたドアガードバーを得ることが
できることを見い出した。すなわち、第１図に示すよう
に当板も下方に凸形状（逆凸形状）に成形することによ
り、当板の曲げ剛性を高めると共に本体内側方向への折
れ込みを防止することが可能になり、更に、当板の凸部
が本体R1部の内側への倒れ込みを倒れ込み途中で防止す
ると共に、その発生位置をバー長手方向に分散すること
が可能となり、その結果、前記問題点を解決することが
でき、更に、当板を本体の全フランジ部に接合するので
はなく、中央部にのみ設けることにより軽量化と共に吸
収エネルギーを改善できることを見い出した。かくし
て、衝撃吸収特性に優れると共に軽量なドアガードバー
を得ることができることを見い出して、ここに本発明を
なしたものである。

すなわち、本発明は、要するに、逆凸形状の凸部とそ
の両側のフランジ部とからなる横断面形状の本体と逆凸
状の凸部とその両側のフランジ部とからなる横断面形状
の当板とが、本体凸部の内側空間に当板凸部が入るよう
に配置されており、かつ、各部の寸法が次式 0.02×L1≦Ｈ ……（１） 0.5≦H/W≦3.0 ……（２） 1.1×R1≦dH≦0.45H ……（３） 1.5×t₁W−dW≦6.0×t₁ ……（４） ここで、 L1:ドアガードバー全長 H:ドアガードバー高さ dH:当板凸部外側高さ W:本体の凸部外側幅 dW:当板の凸部外側幅 R1:本体の凸部の立上り個所の外側曲率 t₁:本体の板厚 を満足する寸法であり、しかも、本体として引張り強さ
が80kgf/mm²以上、降伏比が0.65以上の鋼板が使用され
ていることを特徴とする衝撃吸収特性に優れる１山タイ
プのドアガードバーを要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳述する。

（作用） まず、本発明においては、本体として引張り強さ80kg
f/mm²以上で降伏比0.65以上の高強度鋼板を用い、これ
をプレス加工により第１図に示す断面形状の本体を成形
する。本体１の横断面形状は、１山タイプで、逆凸状の
凸部1₁とその両側のフランジ部1₂とからなる形状であ
る。

なお、本体の引張強さが80kgf/mm²未満では、ドアガ
ードバーとして、乗員保護のために要求される強度レベ
ルを満足することができない結果となり、また降伏比が
0.65未満では圧壊時に小さい変位でバーが塑性領域に入
るため、座屈開始が早まり、その結果、強度・吸収エネ
ルギーが低下することとなるので、好ましくない。

その際、ドアガードバーの高さＨ、及びこの高さＨと
本体凸部の幅Ｗの比、H/Wが次式を満足するように調整
することが必要である（第２図参照）。

0.02×L1≦Ｈ ……（１） 0.5≦H/W≦3.0 ……（２） ここで、L1はドアガードバーの全長であり、この値は
装着されるドアの寸法によて規制されるものである。そ
して、高さＨが（１）式の左辺より小さいときには、圧
壊荷重が低くなり、ドアガードバーとして要求される強
度を満足することができない。なお、高さＨは特に上限
の規定はしないが、ドア内部に装着できる範囲で最も大
きな値を選択することが望ましい。

また、H/W（２）式の左辺より小さいときには、同様
に、要求される強度を満足することができず、他方、右
辺より大きいときにはプレス加工が困難になると共に圧
壊時にバー自体の横倒れの危険性が生じる。

また、本発明においては、当板も第１図に示す逆凸形
状の断面形状に成形する。すなわち、当板２は、１山タ
イプで、逆凸状の凸部2₁とその両側のフランジ部2₂とか
らある断面形状である。

その際、当板の高さdH、及び本体の凸部幅Ｗと当板の
凸部幅dWの差が次式を満足するように調整することが必
要である。

1.1×R1≦dH≦0.45H ……（３） 1.5×t₁≦Ｗ−dW≦6.0×t₁ ……（４） すなわち、dHが（３）式の左辺より小さいときには、
本体R1部の内側への倒れ込み防止の効果が得られない。
他方、右辺より大きい場合は、当板凸部が曲げ中立軸に
近づくため、剛性の低下が生じると共に最高荷重の低下
も生じることとなる。

また、Ｗ−dWが（４）式の左辺より小さい場合は、最
高荷重は増加するが、本体R1部の内側への倒れ込み発生
位置をバー長手方向に分散することができず、荷重が急
激に低下し、衝撃吸収性も低下する。他方、右辺より大
きい場合は、本体と当板の隙間が広くなりすぎ、本体R1
部の内側への倒れ込みを防止する効果を得ることができ
ない。

なお、上記効果を十分得るためには、当板の曲げ部の
外側曲率R1′は本体の曲げ部の外側曲率R1以下であるこ
とが望ましい。

更に、本発明においては、当板凸部の底部を平面に成
形しているが、この部分を第10図に示すように、波型又
は段付き形状に成形すれば、本発明の効果を損なうこと
なく、更に当板の曲げ剛性を向上させることが可能とな
る。

また、圧壊時の当板の凸部の変形を防止するために、
第２図に示すようなパッチ３を設けることが望ましい。
この場合、パッチの長さL3は当板の変形の防止が目的で
あるため、 L3≧0.15×L1 で十分である。しかし、当板の板厚t₂を本体の板厚t₁以
上（t₁≦t₂）とするか、又は当板の強度TS₂を本体の強
度TS₁以上（TS₁≦TS₂）に調整する場合には、当板の剛
性を充分確保できるため、パッチを設けなくても本発明
の効果を得ることができる。

また、本発明において、当板を本体の全長に接合せ
ず、当板の長さL2を次式 0.25×L1≦L2≦0.80×L1 ……（６） の範囲に調整することにより、圧壊時における荷重点近
傍のびずみを緩和することができるため、上述の効果に
加えて、更に吸収エネルギーを改善することが可能にな
ると共に、軽量化が可能となる。

すなわち、L2が（６）式の左辺より小さいときには、
当板と接合されていない領域で座屈が生じ、本発明の効
果を得ることができない。他方、右辺より大きい場合に
は、上述の効果において何ら問題はないが、L2を短縮す
ることによる吸収エネルギーの改善効果を得ることがで
きない。

かくして、本発明によれば、衝撃吸収特性に優れると
共に軽量なドアガードバーを得ることができる。

なお、本発明による１山タイプのドアガードバーを成
形する場合、第２図（ｂ）に示すＡ−Ａ断面の横断面形
状がバー長手方向に一様に延在する形状でも何ら問題は
ないが、軽量化を行う場合、第２図（ａ）に示すように
バーの長さ方向の両端を絞った形状にすることが望まし
い。そして、両端を絞った後のバー底部（凸部）の長さ
L4は、バー全体の強度に影響を与えないために L4≧0.6×L1 とすることが望ましい。

また、本体と当板及びパッチを接合する方法は、スポ
ット溶接、TIG溶接、レーザー溶接等、どのような溶接
方法を用いても問題はないが、工業的に最も利用される
スポット溶接を用いる場合は、圧壊時の本体と当板の口
開きによる強度低下を防止するために、その溶接ピッチ
を50mm以下とすることが望ましい。

以下に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に種々の寸法緒元を有するドアガードバーを示
す。

これらのドアガードバーについて、第５図の試験方法
で圧壊試験を行った結果の例を第７図（荷重変位曲線）
に示す。

第７図において、従来の３山タイプのドアガードバー
（従来例Ａ）と比較して、比較例Ｂは同等の強度を有し
ている。しかしながら、両者とも最高荷重に達した後、
急激に荷重が低下している。これに対し、本発明例Ｅ
は、最高荷重に達した後、急激に荷重が低下せず、最高
荷重に近い荷重が持続している。

また、当板の形状が異なる比較例Ｃは最高荷重が低
く、同様に、比較例Ｄは急激に荷重が低下している。

第８図は製品重量と吸収エネルギーの関係を示した図
である。ここで、吸収エネルギーは、変位が150mmまで
に荷重変位曲線で囲まれる面積で表わしている。

第８図より、本発明例Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、いずれも軽
量であると共に、衝撃吸収特性に優れていることが明ら
かである。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、逆凸形状の１
山タイプのドアガードバーにおいて、本体の形状を調整
すると共に、当板も逆凸形状に成形する等により、衝撃
吸収特性に優れると共に軽量なドアガードバーを得るこ
とができる。したがって、自動車の安全性、軽量化に寄
与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による１山タイプのドアガードバーの形
状を説明する斜視図、 第２図は本発明による１山タイプのドアガードバーの端
部の形状を示す図で、（ａ）は縦側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、 第３図はドアガードバーを自動車ドアに装着した状態を
示す説明図、 第４図は従来の３山タイプのドアガードバーの横断面を
示す図、 第５図はドアガードバーの圧壊試験の要領を示す説明
図、 第６図は１山タイプのドアガードバー（但し、当板は平
板）の横断面図、 第７図はドアガードバーの圧壊試験後の荷重変位曲線を
示す図、 第８図はドアガードバーの圧壊試験後の製品重量と吸収
エネルギーの関係を示す図、 第９図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれドア
ガードバーの異なる断面形状を示す図、 第10図（ａ）、（ｂ）は当板底部の他の断面形状を説明
する図である。 １……本体、1₁……本体凸部、1₂……本体フランジ部、
２……当板、2₁……当板凸部、2₂……当板フランジ部、
３……パッチ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−17719（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183635（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−168413（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−37417（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−65521（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60J 5/00 B21D 53/86

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側面衝突に対して自動車用ドア内部に取り
   付けられる補強ビーム（以下、「ドアガードバー」とい
   う）において、逆凸形状の凸部とその両側のフランジ部
   とからなる横断面形状の本体と逆凸状の凸部とそのフラ
   ンジ部とからなる横断面形状の当板とが、本体凸部の内
   側空間に当板凸部が入るように配置されており、かつ、
   各部の寸法が次式 0.02×L1≦Ｈ ……（１） 0.5≦H/W≦3.0 ……（２） 1.1×R1≦dH≦0.45H ……（３） 1.5×t₁≦Ｗ−dW≦6.0×t₁ ……（４） ここで、 L1:ドアガードバー全長 H:ドアガードバー高さ dH:当板凸部外側高さ W:本体の凸部外側幅 dW:当板の凸部外側幅 R1:本体の凸部の立上り個所の外側曲率 t₁:本体の板厚 を満足する寸法であり、しかも、本体として引張り強さ
   が80kgf/mm²以上、降伏比が0.65以上の鋼板が使用され
   ていることを特徴とする衝撃吸収特性に優れる１山タイ
   プのドアガードバー。
2. 【請求項２】当板が中央部付近に設けられ、かつ、当板
   として次式 t₁≦t₂又はTS₁≦TS₂ ……（５） ここで、 t₂:当板の板厚 TS₁:本体の引張り強さ TS₂:当板の引張り強さ を満足する鋼板が使用されている請求項１に記載のドア
   ガードバー。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載のドアガードバーに
   おいて、当板の長さL2が次式 0.25×L1≦L2≦0.80×L1 ……（６） を満足する寸法である請求項１又は２に記載のドアガー
   ドバー。