JP4484437B2

JP4484437B2 - 車両用補強部材

Info

Publication number: JP4484437B2
Application number: JP2003043461A
Authority: JP
Inventors: 秀和高橋; 正晃鈴木; 彰敏伊藤
Original assignee: Kamitsu Seisakusho Ltd
Current assignee: Kamitsu Seisakusho Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004249868A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両のボディ等を強化するために取付けられる補強部材構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８及び図９は、補強部材が配設されている自動車ドア２１を示す。ドア２１は、車体外側に配設したアウターパネル２２と内側に配設したインナーパネル２３とを備え、それらのパネル２２，２３間には、車体の前後方向にかつドア２の前端側から後端側にわたって、補強部材２４が配設されている。図１０は、その補強部材２４の斜視図であり、図１１は図１０のＢ−Ｂ線方向における補強部材の断面図である。補強部材２４は、プレス成形により平板を一体成形して形成し、その長手方向の両端部にパネル２２，２３への取付部２５を形成している。これらの左右取付部２５の間は、図１１に示すように、中央部をＵ字断面形状に形成したビーム部２６が設けられ、そのＵ字形断面の開口側の両端部から外側へ延びるフランジ部２７を設けている。このような補強部材は、車両の側面衝突に対する安全面の観点から、ドアの圧壊抵抗を設けるために配設されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１９５５９号公報（要約、図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのようなＵ字断面を有する補強部材は、フランジ部２７の基準面から、頂部までの長さが大きくなり、ドアにスペースがないような場合は、十分な役割を果たすことができない。補強部材の肉厚を厚くすることが考えられるが、製品重量が重くなり、車体の軽量化の要請に反するのみならず材料コストも高くなる。また、補強部材をプレスにより一体成形する場合に、材料として高張力鋼材を用いると、加工性が悪くなり、コスト高となる。さらに、プレス機の金型構造が複雑になるうえ、大型のプレス機を必要とする。また、補強部材として円形パイプを用いるものもあるが、コストが高く製品重量が重くなってしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コストが安く成形が容易であって、しかもビーム部に剛性の大きな高張力鋼材を用いても小型のプレス機により成形できる車両用補強部材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、車体外面に沿った２部位間に架設され、前記２部位間に車体外部から作用する衝撃荷重に対する圧壊抵抗を補強するための車両用補強部材であって、前記２部位間に延在するビーム（５）と、前記ビームの両端部（５ｄ）に溶接接合され、前記ビームを前記２部位に取付けるための一対の取付金具（６，７）とを備え、前記ビームが、高張力鋼板をプレス成形してなる長手方向に一様な断面形状を有する成形材で構成され、中央頂壁部（５ａ）と、該中央頂壁部の両側に断面円弧状の第１曲げ部（ｒ）を介して連続する一対の側壁部（５ｂ，５ｂ）と、該各側壁部の前記中央頂壁部と反対側に断面円弧状の第２曲げ部（Ｒ）を介して連続し相互に離反する方向に延出した一対のフランジ部（５ｃ，５ｃ）とを有し、前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形によって、前記中央頂壁部（５ａ）を、長手方向に一様な断面凹円弧形状（１０ａ）とし、かつその両側の前記第１曲げ部から前記側壁部および前記第２曲げ部を経て前記フランジ部に至る幅方向各側部分を、相互に内向きに傾倒した長手方向に一様な断面Ｓ字形状部分および断面逆Ｓ字形状部分としてから、前記中央頂壁部の断面凹円弧形状（１０ａ）を前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形で平坦にすることにより、前記第２曲げ部間の間隔（Ｌ２）が、前記第１曲げ部間の間隔（Ｌ１）より狭く、前記一対の側壁部が、前記第１曲げ部から前記第２曲げ部に向かうにつれて相互に近接する逆傾斜を有するように形成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる補強部材構造を採用している自動車の斜視図である。
自動車１には、フロントドア２とリアドア３が設けられ、各ドア２，３には、ドアの前端側から後端側にわたって、ほぼ水平方向に配設した補強部材４を取付けている。図２に示すフロントドア２の断面図のように、補強部材はドア２のアウターパネル２ａとインナーパネル２ｂとで形成されている閉断面空間に配設されている。各ドア２，３に配設した補強部材４の形状は、ドアの取付部の形状が異なるのみで基本的には同じである。よって、一方のフロント側のドア２に配設した図３及び図４に示す補強部材４について詳細に説明する。
【０００８】
補強部材４は、一方向に長いビーム５と、ビーム５の両端部に溶接により固定されている取付金具６，７とから構成されている。図５は、ビーム５の長手方向に対して直角に交差する方向の断面形状である。ビーム５は、平たい形状の頂部５ａと、頂部５ａの両端部からビーム５の内側に湾曲するｒ部を介して隣接する一対の線対称形の壁部（胴部）５ｂを備えている。そして、これらの壁部５ｂの両端部からは、ビーム５の外側に湾曲するＲ部を介して頂部５ａの面と平行に延びるフランジ部５ｃを設けている。よって、頂部５ａからフランジ部５ｃまでの形状は、Ｓ字形状となる。図５に示すように、壁部５ｂの頂部５ａ側の間隔Ｌ１は、壁部５ｂのフランジ部５ｃ側の間隔Ｌ２よりも大きくなるように形成している。ビーム５の両端部には、フランジ部５ｃよりもさらに外側に延びる平板状の取付板５ｄを形成している。
【０００９】
ビーム５は、高張力鋼材をプレス成形したものであって、両端部に取付板５ｄを形成したことを除けば、図５に示すように長手方向に一様な断面形状である。また、本実施の形態では、曲率ｒ、Ｒは、ほぼ同じ曲率に形成したが、曲率が異なる場合もある。このようなビーム５は、図６Ａ〜Ｄに示すような成形手順により、高張力鋼材を使用しても３００トン以下のプレス機で成形が可能である。
【００１０】
先ず、図６のＡに示すように、高張力鋼材で形成されている平板１０を、図６のＢに示すダイ１１上に載置し、パンチ１２によりプレスする。ダイ１１の凹部の底部両端側のＲ形湾曲凹部１１ａと、これに対応するパンチ１２の先端両側のＲ形湾曲凸部１２ａにより、平板（以下、成形材とする）１０に曲率Ｒを形成するとともに、ダイ１１の凹部１１ｂと、パンチ１２の凸部１２ｂとにより、成形材１０の中央部に下向きのへこみ部１０ａを形成する。次いで、図６のＣに示すように、ダイ１３のｒ形湾曲凸部１３ａと、これに対応するパンチ１４のｒ形湾曲凹部１４ａにより、前工程で形成した成形材１０のへこみ部１０ａの両側に曲率ｒを形成する。このプレスの際に、ｒ−Ｒ間においてビーム５の胴部５ｂが形成され、フランジ部５ｃがやや傾斜して形成される。
【００１１】
図６のＤに示すように、プレスの最終工程では、ダイ１５の凸部１５ａと、パンチ１６の凹部１６ａで成形材１０のへこみ部１０ａをプレスする。パンチ１６の凹部１６ａの湾曲により、へこみ部１０ａが逆側に突出するように成形されるが、成形材１０のスプリング効果により突出部１０ａが平らになって頂部１０ｂ（５ａ）が形成される。なお、成形材１０全体がスプリング効果により縮まるので、プレスの際にはパンチ１６から成形材１０を容易に抜くことができる。
【００１２】
図４に示す補強部材４の取付金具６，７はいずれも平板をプレス加工して形成したものである。取付金具６，７は、ビーム５の取付板５ｄに対応した平板部６ａ，７ａを含みビーム５と略同一断面形状をなす接合部と、フロントドア２の取付部位に対応した取付部とを備え、高張力鋼材であれば加工が困難であるが、取付金具６，７の材質に低張力鋼材を使用することで３００トン以下のプレス機で成形が可能となる。そして、取付金具６，７の平板部６ａ，７ａと、ビーム５の取付板５ｄを溶接により接合して補強部材４が作製される。補強部材４は、図２に示すように、ビーム５の頂部５ａを車体の外側に向けて、フロントドア２の前端側に取付金具６を、後端側に取付金具７を、それぞれ溶接又はボルトで固定することにより、フロントドア２の内部に配設される。
【００１３】
図７は、補強部材４の両端部を固定し、ビーム５の中心位置に荷重を付加した場合に、ビーム５の撓みを測定した結果を示す。実線ａは本実施の形態における補強部材４であり、点線ｂはＵ字形材料であり、両者ともに材質は同じである。縦軸に荷重（ｋＮ）を示し、横軸にビーム５の中心部の撓み量（ｍｍ）を示している。試料としての補強部材４と従来例の補強部材は、各々の高さを一致させている。図に示すように、本実施の形態の補強部材４の方が、Ｕ字形状のものより荷重に対して撓みが少ないのが分かる。したがって、自動車の側部衝突に対する変形抵抗が大きくなる。
【００１４】
補強部材４は、ビーム５の頂部５ａを平らに形成しているので、高さの割に大きな変形エネルギを吸収することができ、厚みの薄いドアに適用可能である。また、厚いドアであっても、他の構造部品との兼ね合いによるレイアウトの幅が広くなる利点がある。補強部材４は、強度を必要とするビーム５を高張力鋼材で形成し、加工が困難である取付金具６，７をそれよりも強度の小さい張力鋼材を用いて形成した。このように、ビーム５と取付金具６，７を分割して形成したので、成形作業の全てを、小型プレス機を用いて補強部材４を製作することができ、設備の安価とコストの低減を図ることができる。
【００１５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。例えば、本実施の形態では、フロント及びリアドア２，３に補強部材４を配設したが、その他、フロントバンパー、リアバンパー等にも適用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、車体外面に沿った２部位間に架設され、前記２部位間に車体外部から作用する衝撃荷重に対する圧壊抵抗を補強するための車両用補強部材であって、前記２部位間に延在するビーム（５）と、前記ビームの両端部（５ｄ）に溶接接合され、前記ビームを前記２部位に取付けるための一対の取付金具（６，７）とを備え、前記ビームが、高張力鋼板をプレス成形してなる長手方向に一様な断面形状を有する成形材で構成され、中央頂壁部（５ａ）と、該中央頂壁部の両側に断面円弧状の第１曲げ部（ｒ）を介して連続する一対の側壁部（５ｂ，５ｂ）と、該各側壁部の前記中央頂壁部と反対側に断面円弧状の第２曲げ部（Ｒ）を介して連続し相互に離反する方向に延出した一対のフランジ部（５ｃ，５ｃ）とを有し、前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形によって、前記中央頂壁部（５ａ）を、長手方向に一様な断面凹円弧形状（１０ａ）とし、かつその両側の前記第１曲げ部から前記側壁部および前記第２曲げ部を経て前記フランジ部に至る幅方向各側部分を、相互に内向きに傾倒した長手方向に一様な断面Ｓ字形状部分および断面逆Ｓ字形状部分としてから、前記中央頂壁部の断面凹円弧形状（１０ａ）を前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形で平坦にすることにより、前記第２曲げ部間の間隔（Ｌ２）が、前記第１曲げ部間の間隔（Ｌ１）より狭く、前記一対の側壁部が、前記第１曲げ部から前記第２曲げ部に向かうにつれて相互に近接する逆傾斜を有するように形成されているので、補強部材の曲げ剛性が大きくなり、ビームに荷重が負荷した時に、大きな変形抵抗を得ることができる。また、上記頂部をほぼ平坦な形状に形成して自動車ドアの補強部材として用いると、高さが小さくなり、ドアの狭い箇所にも容易に取付けることができる。また、上記補強部材は、上記中央頂壁部からフランジ部に至る形状がＳ字形状に形成されているので、大きな圧壊抵抗を得ることができる。さらに、上記補強部材は、上記ビームを上記取付金具の材質よりも硬い高張力鋼材で成形するにもかかわらず、補強部材全体を小型のプレス機（３００トン）で作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における補強部材構造をドアに採用している自動車の斜視図である。
【図２】図１の矢印Ｃ−Ｃ線方向のフロントドアの断面図である。
【図３】図１の自動車のフロントドアに配設されている補強部材の斜視図である。
【図４】図３の補強部材の拡大分解斜視図である。
【図５】図３の矢印Ｄ−Ｄ線方向における補強部材の拡大断面図である。
【図６】図３の補強部材のビームの成形手順を示す図であり、Ａは成形前の平板を示す断面図であり、Ｂは第１段階の金型による成形を示す断面図であり、ＣはＢの次の段階の成形を示す断面図であり、Ｄは最終段階の成形を示す断面図である。
【図７】本実施の形態の補強部材と従来品の補強部材の荷重とたわみ試験結果の線図である。
【図８】従来例における補強部材構造を採用しているドアを自動車の側面方向から見た図である。
【図９】図８の矢印Ａ−Ａ線方向のフロントドアの断面図である。
【図１０】図８のドアに配設している一体成形ものの補強部材の斜視図である。
【図１１】図１０の矢印Ｂ−Ｂ線方向における補強部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
１自動車
２，３ドア
４補強部材
５ビーム
５ａ頂部
５ｂ壁部
５ｃフランジ部
５ｄ取付板
６，７取付金具
６ａ，７ａ平板部

Claims

車体外面に沿った２部位間に架設され、前記２部位間に車体外部から作用する衝撃荷重に対する圧壊抵抗を補強するための車両用補強部材であって、前記２部位間に延在するビームと、前記ビームの両端部に溶接接合され、前記ビームを前記２部位に取付けるための一対の取付金具とを備え、
前記ビームが、高張力鋼板をプレス成形してなる長手方向に一様な断面形状を有する成形材で構成され、中央頂壁部と、該中央頂壁部の両側に断面円弧状の第１曲げ部を介して連続する一対の側壁部と、該各側壁部の前記中央頂壁部と反対側に断面円弧状の第２曲げ部を介して連続し相互に離反する方向に延出した一対のフランジ部とを有し、前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形によって、前記中央頂壁部を、長手方向に一様な断面凹円弧形状とし、かつその両側の前記第１曲げ部から前記側壁部および前記第２曲げ部を経て前記フランジ部に至る幅方向各側部分を、相互に内向きに傾倒した長手方向に一様な断面Ｓ字形状部分および断面逆Ｓ字形状部分としてから、前記中央頂壁部の断面凹円弧形状を前記中央頂壁部と直交する方向のプレス成形で平坦にすることにより、前記第２曲げ部間の間隔が、前記第１曲げ部間の間隔より狭く、前記一対の側壁部が、前記第１曲げ部から前記第２曲げ部に向かうにつれて相互に近接する逆傾斜を有するように形成されていることを特徴とする車両用補強部材。