JP6712147B2 - Door beam - Google Patents
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Description
本発明は、車両のドアのインナーパネルに取り付けるドアビームに関する。 The present invention relates to a door beam attached to an inner panel of a vehicle door.
アルミニウム合金形材からなるドアビームは、一般に、車体幅方向外側に向けられるアウターフランジ、及び車体幅方向内側に向けられるインナーフランジと、両フランジを連結する一対のウエブを有する。このドアビームは、車両のドアのインナーパネルに、ブラケットなしで直接、又はブラケットを介して取り付けられる(特許文献1〜3参照)。なお、形材とは、長手方向の全長にわたり実質的に同じ断面形状を有する部材を意味し、アルミニウム合金形材は主として押出形材からなる。
A door beam made of an aluminum alloy profile generally has an outer flange directed outward in the vehicle width direction, an inner flange directed inward in the vehicle width direction, and a pair of webs connecting both flanges. This door beam is attached directly to an inner panel of a vehicle door without a bracket or via a bracket (see
ドアビームは、車両のドアの内部空間に設置する必要から、ウエブの高さを余り大きくすることができない。また、車体軽量化の要請もあり、側面衝突におけるドアビームの曲げ強度及び曲げ剛性を高くするため各部位を厚肉化することもできず、その結果、側面衝突時のエネルギー吸収量が十分とはいえない。
従って、本発明は、このようなアルミニウム合金形材からなるドアビームにおいて、重量を増やすことなく、側面衝突時のエネルギー吸収量を大きくすることを目的とする。
Since the door beam needs to be installed in the inner space of the vehicle door, the height of the web cannot be increased too much. Also, due to the demand for weight reduction of the vehicle body, it is not possible to increase the thickness of each part in order to increase the bending strength and bending rigidity of the door beam in a side collision, and as a result, the amount of energy absorbed during a side collision is not sufficient. I can't say.
Therefore, it is an object of the present invention to increase the amount of energy absorbed in a side collision without increasing the weight of a door beam made of such an aluminum alloy profile.
本発明に係るドアビームはアルミニウム合金形材からなり、互いに平行なインナーフランジ及びアウターフランジと、これらを連結する一対のウエブを有し、前記インナーフランジの幅が65〜100mm、肉厚が1.0〜5.0mmであり、断面の中立軸の高さが断面高さの20〜50%の範囲内であり、前記アウターフランジの突出部長さをdo(単位:mm)、前記一対のウエブの間隔をD(単位:mm)、前記ウエブの高さをdw(単位:mm)、前記ウエブの肉厚をtw(単位:mm)としたとき、下記不等式(1),(2)を満たすことを特徴とする。ここで、上記断面高さは、前記アルミニウム合金形材の長手方向に垂直な断面において前記インナーフランジの外側の面と前記アウターフランジの外側の面の間隔を意味する。また、前記中立軸は、前記インナーフランジの外側の面に平行な曲げの中立軸を意味し、その高さは前記インナーフランジの外側の面と前記中立軸の間隔を意味する。
1<D/do<3.5・・・(1)
6<dw/tw<22・・・(2)
The door beam according to the present invention is made of an aluminum alloy profile, and has an inner flange and an outer flange that are parallel to each other , and a pair of webs that connect them, and the inner flange has a width of 65 to 100 mm and a wall thickness of 1.0. ˜5.0 mm, the height of the neutral axis of the cross section is in the range of 20 to 50% of the cross section height, the protrusion length of the outer flange is do (unit: mm) , and the distance between the pair of webs. Is D (unit: mm) , the height of the web is dw (unit: mm) , and the wall thickness of the web is tw (unit: mm) , the following inequalities (1) and (2) are satisfied. Characterize. Here, the cross-sectional height means a distance between the outer surface of the inner flange and the outer surface of the outer flange in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy profile. Further, the neutral axis means a neutral axis of bending parallel to the outer surface of the inner flange, and the height thereof means the distance between the outer surface of the inner flange and the neutral axis.
1<D/do<3.5 (1)
6<dw/tw<22 (2)
上記ドアビームは、前記インナーフランジの突出部長さをdiとし、前記インナーフランジの肉厚をtfiとしたとき、好ましくは、さらに下記不等式(3)又は/及び(4)を満たす。
di/tfi≦15・・・(3)
di−do≧10mm・・・(4)
The door beam preferably further satisfies the following inequality (3) or/and (4) when the protrusion length of the inner flange is di and the wall thickness of the inner flange is tfi.
di/tfi≦15 (3)
di-do≧10 mm (4)
本発明に係るドアビームは、上記不等式(1),(2)を満たし、好ましくはさらに上記不等式(3)を満たすことにより、これらの不等式を満たさない場合に比べて、側面衝突時における単位重量当たりのエネルギー吸収量が高くなる。
また、上記不等式(4)を満たす場合、インナーフランジの突出部がアウターフランジの突出部より10mm以上長く設定されるため、インナーフランジの突出部(上下一対)にインナーパネル又はブラケットとの取付点を設定できる。ドアビームは、前記取付点において、ボルト−ナットやリベット、スポット溶接等の公知の手段により、インナーパネル又はブラケットに取り付けることができ、その取り付け作業の際、アウターフランジの突出部が妨げにならない。そして、インナーパネル又はブラケットへの取付点を、互いに間隔を置いた位置に複数設定できるため、取付点がウエブ間の一点しかない従来のドアビームに比べ、側面衝突の際にインナーパネル又はブラケットが取付点で破損しにくい。また、そのことによりドアビームによる衝撃の吸収が支障なく行われる。
The door beam according to the present invention satisfies the above-mentioned inequalities (1) and (2), and preferably further satisfies the above-mentioned inequalities (3), so that the unit weight per side collision at the time of a side collision is greater than that in the case where these inequalities are not satisfied. The energy absorption amount of becomes high.
When the above inequality (4) is satisfied, the protrusion of the inner flange is set to be longer than the protrusion of the outer flange by 10 mm or more, so that the protrusion of the inner flange (upper and lower pair) has a mounting point with the inner panel or the bracket. Can be set. The door beam can be attached to the inner panel or the bracket at the attachment point by a known means such as a bolt-nut, a rivet, or spot welding, and the protrusion of the outer flange does not obstruct the attachment work. And since multiple attachment points to the inner panel or bracket can be set at positions spaced from each other, the inner panel or bracket can be attached at the time of a side collision as compared with the conventional door beam where there is only one attachment point between the webs. Not easily damaged at the points. Further, as a result, the impact of the door beam can be absorbed without any trouble.
以下、図1〜10を参照して、本発明に係るドアビーム(本例ではブラケットレスドアビームを想定)について説明する。
図1に、本発明に係るドアビームの断面の一例を示す。図1に示すドアビーム1は、アルミニウム合金押出材からなり、互いに平行なインナーフランジ2とアウターフランジ3、及び両フランジに垂直な一対のウエブ4,5からなり、両フランジに垂直な軸6を中心として線対称の形状を有する。
Hereinafter, a door beam according to the present invention (a bracketless door beam is assumed in this example) will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an example of a cross section of a door beam according to the present invention. The
図1において、Hiはインナーフランジ2の幅、Hoはアウターフランジ3の幅、tfiはインナーフランジ2の肉厚、tfoはアウターフランジ3の肉厚、Wはドアビーム1の高さ、dwはウエブ4,5の高さ、twはウエブ4,5の肉厚である。また、diはインナーフランジ2の突出部2a,2bの長さ、doはアウターフランジ3の突出部3a,3bの長さ、Dはウエブ4,5の間隔である。ただし、高さWはインナーフランジ2の外側の面とアウターフランジ3の外側の面の間隔、高さdwはインナーフランジ2の内側の面とアウターフランジの内側の面の間隔、長さdiはウエブ4,5の肉厚の中心を通る中心線7,8から突出部2a,2bの先端までの距離、長さdoは前記中心線7,8から突出部3a,3bの先端までの距離、間隔Dは前記中心線7,8の間隔とする。さらに、図1に、ドアビーム1の曲げの中立軸9(インナーフランジ2に平行)を示す。hは中立軸9の高さであり、インナーフランジ2の外側の面から中立軸9までの高さ(距離)である。
In FIG. 1, Hi is the width of the
ドアビーム1において、インナーフランジ2の幅Hiは65〜100mmの範囲、インナーフランジ2の肉厚tfiは1.0〜5.0mmの範囲、中立軸9の高さhはドアビーム1の高さWの20〜50%の範囲に設定される。
インナーフランジ2の幅Hiが65mmより小さいと、側面衝突時にインナーフランジ2に割れが生じやすくなる。一方、幅Hiが100mmより大きいと、ドアビーム1の重量増加につながり、側面衝突時における単位重量当たりのエネルギー吸収量が少なくなる。このため、インナーフランジ2の幅Hiは上記の範囲とする。なお、ドア内にドアビーム1の設置スペースを確保するためにも、インナーフランジ2の幅Hiは100mm以下であることが好ましい。
In the
If the width Hi of the
インナーフランジ2の肉厚tfiが1.0mmより薄いと、ドアビーム1の製造(押出加工)が困難となる。一方、肉厚tfiが5.0mmより厚いと、ドアビーム1の重量増加につながり、側面衝突時における単位重量当たりのエネルギー吸収量が少なくなる。このため、インナーフランジ2の肉厚tfiは上記の範囲とする。なお、同様の観点から、アウターフランジ3の肉厚tfoは、インナーフランジ2と同じく1.0〜5.0mm、ウエブ4,5の肉厚twは、1.0〜3.0mmの範囲が好ましい。
If the wall thickness tfi of the
中立軸9の高さhをドアビーム1の高さWの50%以下(h≦0.5W)に設定するのは、中立軸9をドアビーム1の高さの中心からインナーフランジ2側に近づけ、側面衝突(曲げ変形)時にインナーフランジに掛かる引張荷重を低減するためである。一方、中立軸9がドアビーム1の高さの中心から離れるほど、同じ重量であれば断面二次モーメントが低下し、側面衝突時のエネルギー吸収量が低下する。その点を勘案し、中立軸9の高さhは、ドアビーム1の高さWの20%以上(h≧0.2W)に設定することが好ましい。
The height h of the
ドアビーム1において、ウエブ4,5の間隔Dとアウターフランジ3の突出部3a,3bの長さdoの比(D/do)は、1を超えかつ3.5未満(1<D/do<3.5)に設定される。この比(D/do)が小さいほど、図2Aに示すように、側面衝突(曲げ変形)時にアウターフランジ3の突出部3a,3bの変形(インナーフランジ2側への変形)が誘発されやすい。逆に、この比(D/do)が大きいほど、図2Bに示すように、側面衝突(曲げ変形)時にアウターフランジ3の中央部(ウエブ4,5間)の変形(インナーフランジ2側への変形)が誘発されやすい。側面衝突時にアウターフランジ3がこのように変形すると、ドアビーム1のエネルギー吸収量が低下するため、この比(D/do)を上記の範囲に設定する。
In the
ドアビーム1において、ウエブ4,5の幅厚比(dw/tw)は、6を超え、22未満(6<dw/tw<22)に設定される。この幅厚比(dw/tw)が大きいほど、図3に示すように、側面衝突(曲げ変形)時にウエブ4,5が曲げ変形しやすく、それがドアビーム1のエネルギー吸収量の損失につながる。逆に、この幅厚比(dw/tw)が小さいと、ドアビーム1の重量増加につながり、側面衝突時における単位重量当たりのエネルギー吸収量が少なくなる。このため、ウエブ4,5の幅厚比(dw/tw)は上記の範囲に設定する。
In the
ドアビーム1において、インナーフランジ2の突出部2a,2bの幅厚比(di/tfi)は、好ましくは15以下(di/tfi≦15)に設定される。これは、この幅厚比(di/tfi)が大きいほど、図4に示すように、側面衝突(曲げ変形)時に突出部2a,2bがアウターフランジ3側に変形しやすく、それに伴いエネルギー吸収量が低下するためである。
In the
ドアビーム1において、インナーフランジ2の突出部2a,2bの長さdiは、好ましくはアウターフランジ3の突出部3a,3bの長さdoより10mm以上長く(di−do≧10mm)設定される。これにより、従来のようにウエブ4,5の間ではなく、インナーフランジ2の突出部2a,2bに、それぞれ、ドアのインナーパネルとの取付点を設定することができる。ドアビーム1のインナーフランジ2の幅Hiを65mm以上に設定したことにより、突出部2a,2bの長さdiを上記のように設定することができる。
In the
図5に、ドアビーム1とドアのインナーパネル11を示す。ドアビーム1には、インナーフランジ2の突出部2a,2bに設定された取付点12,13に穴14が形成され、ボルト・ナットやリベット等の機械的な固定手段15により、インナーパネル11に直接取り付けられている。突出部2a,2bの長さdiが、突出部3a,3bの長さdoより10mm以上長いことにより、突出部2a,2bに穴14をプレス成形したり、工具を用いて固定手段15によりドアビーム1をインナーパネル11に固定する際に、突出部3a,3bが妨げにならない。なお、ドアビーム1をインナーパネル11に固定する際に、スポット溶接等の他の固定手段を用いることもできる。
FIG. 5 shows the
なお、上記の例では、ドアビーム1の断面形状を軸6を中心として線対称としたため、インナーフランジ2の左右の突出部2a,2bの長さ、アウターフランジ3の左右の突出部3a,3bの長さ、及び左右のウエブ4,5の肉厚は、それぞれ同じであった。しかし、これらの長さ及び肉厚は、共に本発明の規定を満たす限り、左右で異なっていてもよい。また、インナーフランジ2とアウターフランジ3は互いに平行で、ウエブ4,5は両フランジに対し垂直であったが、その点は必須ではない。
また、上記の例では、ドアビームの端部が直接ドアのインナーパネルに固定されるブラケットレスドアビームを挙げたが、本発明は、ドアビームの端部がブラケットを介してインナーパネルに固定されるブラケット付きドアビームにも適用される。
In the above example, since the cross-sectional shape of the
Further, in the above example, the bracketless door beam in which the end portion of the door beam is directly fixed to the inner panel of the door is cited, but the present invention has a bracket in which the end portion of the door beam is fixed to the inner panel via the bracket. It also applies to door beams.
本発明に係るドアビームの素材として、特に限定されないが、6000(Al−Mg−Si(−Cu))系又は7000(Al−Zn−Mg(−Cu))系の熱処理型アルミニウム合金押出材を用いることが好ましい。しかし、その他の系の熱処理型アルミニウム合金押出材、又は非熱処理型アルミニウム合金押出材を用いることもできる。 The material of the door beam according to the present invention is not particularly limited, but a heat treatment type aluminum alloy extruded material of 6000 (Al-Mg-Si(-Cu)) type or 7000 (Al-Zn-Mg(-Cu)) type is used. Preferably. However, heat-treating type aluminum alloy extruded materials of other systems or non-heat-treated type aluminum alloy extruded materials can also be used.
JIS7000系アルミニウム合金(Al−6.5質量%Zn−1.3質量%Mg−0.15質量%Cu−0.03質量%Cr)を、表1のNo.1〜10に示す種々の断面形状に押出成形し、それぞれ長さ1300mmに切断して、後述する3点曲げ試験の供試材(ドアビーム)とした。各押出形材の基本形状は図1に示されたとおりであり、互いに平行なインナーフランジとアウターフランジ、及び両フランジに垂直な一対のウエブからなり、両フランジに垂直な軸を中心として線対称の断面形状を有する。表1において、インナーフランジの幅Hi、アウターフランジの幅Ho、インナーフランジの肉厚tfi、アウターフランジの肉厚tfo、インナーフランジの突出部長さdi、アウターフランジの突出部長さdo、ドアビームの全高さW、ウエブ高さdw、ウエブ肉厚tw、ウエブ間隔D、中立軸高さhの意味は、図1に記載されたとおりである。 JIS 7000 series aluminum alloy (Al-6.5 mass% Zn-1.3 mass% Mg-0.15 mass% Cu-0.03 mass% Cr) was used as No. 1 in Table 1. Extrusion molding was performed into various cross-sectional shapes shown in 1 to 10 and each was cut into a length of 1300 mm to be a test material (door beam) for a three-point bending test described later. The basic shape of each extruded shape is as shown in Fig. 1. It consists of inner and outer flanges that are parallel to each other, and a pair of webs that are perpendicular to both flanges, and is line-symmetric about an axis that is perpendicular to both flanges. It has a cross-sectional shape of. In Table 1, the width Hi of the inner flange, the width Ho of the outer flange, the wall thickness tfi of the inner flange, the wall thickness tfo of the outer flange, the protrusion length di of the inner flange, the protrusion length do of the outer flange, and the total height of the door beam. The meanings of W, web height dw, web thickness tw, web spacing D, and neutral axis height h are as described in FIG.
表1に記載した数値に基づいて、ウエブ間隔とアウターフランジの突出部の長さの比(D/do)、ウエブの幅厚比(dw/tw)、断面高さ(全高さ)に対する中立軸の高さの割合(h/W)、インナーフランジの突出部の幅厚比(di/tfi)、インナーフランジの突出部長さとアウターフランジの突出部長さの差(di−do)を計算した。計算結果を表2に示す。 Based on the values listed in Table 1, the ratio of the web spacing to the length of the outer flange protrusion (D/do), the web width-thickness ratio (dw/tw), and the cross-sectional height (total height) neutral axis The height ratio (h/W), the width-thickness ratio of the protrusions of the inner flange (di/tfi), and the difference between the protrusion length of the inner flange and the protrusion of the outer flange (di-do) were calculated. The calculation results are shown in Table 2.
(3点曲げ試験)
No.1〜10の各供試材(ドアビーム)を、図6Aに示すように、1000mmの間隔をあけた一対のローラ台21,21(φ30mm)上に、アウターフランジ側が上側になるように、かつ左右が均等な長さとなるように載置した。続いて、ローラ台21,21の中心位置に、直径300mmの圧子22を下降させ、図6Bに示すように、供試材を曲げ変形させた。圧子22が供試材に接触してからの変位量(ストローク)は300mmとした。この3点曲げ試験により得られた曲げ荷重−ストローク線図を図7〜10に示し、変位量300mmまでのエネルギー吸収量を表2に示す。また、各供試材の単位長さ(1m)当たりの重量と、エネルギー吸収量/重量比(供試材のエネルギー吸収量を当該供試材の単位長さ当たりの重量で除したもの)を表2に示す。
(3-point bending test)
No. As shown in FIG. 6A, each of the
表1,2及び図7に示すように、断面形状が本発明の規定を満たすNo.2,3,4は、エネルギー吸収量/重量比が大きい(何れも1.6J/(g/m)以上)。これに対し、インナーフランジの幅Hiが本発明の規定より小さいNo.1は、曲げ試験の途中でインナーフランジに割れが発生し、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。また、インナーフランジの幅Hiが本発明の規定より大きく、インナーフランジの突出部の幅厚比(di/tfi)が本発明の規定範囲から外れるNo.5は、曲げ試験の途中の荷重低下が比較的大きく、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。 As shown in Tables 1 and 2 and FIG. 7, No. 2, 3 and 4 have a large energy absorption amount/weight ratio (all are 1.6 J/(g/m) or more). On the other hand, the width Hi of the inner flange is smaller than that specified in the present invention. In No. 1, the inner flange was cracked during the bending test, and the energy absorption/weight ratio became small. Moreover, greater than the provisions of the present invention the width Hi Lee N'nafuranji, width-thickness ratio of the protrusion of the inner flange (di / tfi) is out of the specified range of the present invention No. In No. 5, the load drop during the bending test was relatively large and the energy absorption/weight ratio was small.
表1,2及び図8に示すように、断面形状が本発明の規定を満たすNo.3,6は、エネルギー吸収量/重量比が大きい(何れも1.6J/(g/m)以上)。
表1,2及び図9に示すように、断面形状が本発明の規定を満たすNo.3は、エネルギー吸収量/重量比が大きい(1.6J/(g/m)以上)。これに対し、ウエブ間隔とアウターフランジ突出部の長さの比(D/do)が本発明の規定範囲から外れるNo.7は、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。また、ウエブ間隔とアウターフランジ突出部の長さの比(D/do)、及びインナーフランジの幅厚比(di/tfi)が本発明の規定範囲から外れるNo.8は、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。
As shown in Tables 1 and 2 and FIG. 8, No. 3 and 6 have a large energy absorption/weight ratio (all are 1.6 J/(g/m) or more).
As shown in Tables 1 and 2 and FIG. 9, No. 3 has a large energy absorption amount/weight ratio (1.6 J/(g/m) or more). On the other hand, the ratio (D/do) of the web interval and the length of the outer flange protruding portion is out of the specified range of the present invention. In No. 7, the energy absorption amount/weight ratio was small. Moreover, the ratio (D/do) of the web gap to the length of the outer flange protruding portion and the width/thickness ratio (di/tfi) of the inner flange are out of the specified range of the present invention. No. 8 had a smaller energy absorption/weight ratio.
表1,2及び図10に示すように、断面形状が本発明の規定を満たすNo.3は、エネルギー吸収量/重量比が大きい(1.6J/(g/m)以上)。これに対し、ウエブの幅厚比(dw/tw)が本発明の規定範囲から外れるNo.9は、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。また、ウエブの幅厚比(dw/tw)、及び全高さに対する中立軸の高さの割合(h/W)が本発明の規定範囲から外れるNo.10は、エネルギー吸収量/重量比が小さくなった。 As shown in Tables 1 and 2 and FIG. 10, No. 3 has a large energy absorption amount/weight ratio (1.6 J/(g/m) or more). On the other hand, the width/thickness ratio (dw/tw) of the web is out of the specified range of the present invention. No. 9 had a smaller energy absorption/weight ratio. Moreover, the width-thickness ratio (dw/tw) of the web and the ratio of the height of the neutral shaft to the total height (h/W) are out of the specified range of the present invention. In No. 10, the energy absorption amount/weight ratio was small.
1 ドアビーム
2 インナーフランジ
2a,2b インナーフランジの突出部
3 アウターフランジ
3a,3b アウターフランジの突出部
4,5 ウエブ
9 曲げの中立軸
1
Claims (3)
2.0≦D/do<3.5・・・(1)
6<dw/tw<22・・・(2) A door beam made of an aluminum alloy profile, having an inner flange and an outer flange that are parallel to each other , and a pair of webs connecting them, the inner flange having a width of 65 to 100 mm and a wall thickness of 1.0 to 5. 0 mm, and the interval between the outer surface of the inner flange and the outer surface of the outer flange in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the aluminum alloy profile is defined as a cross sectional height W (unit: mm), and When the distance between the outer surface and the neutral axis of the bending parallel to the outer surface of the inner flange is the height h of the neutral axis (unit: mm), the height h of the neutral axis is the sectional height W. Of the outer flange is do (unit: mm) , the distance between the pair of webs is D (unit: mm) , and the height of the web is dw (unit: mm) . mm) and the wall thickness of the web is tw (unit: mm) , the following inequalities (1) and (2) are satisfied:
2.0≦ D/do<3.5 (1)
6<dw/tw<22 (2)
di/tfi≦15・・・(3) The inequality (3) below is further satisfied when the protrusion length of the inner flange is di (unit: mm) and the wall thickness of the inner flange is tfi (unit: mm). Door beam described.
di/tfi≦15 (3)
di−do≧10mm ・・・(4) The door beam according to claim 1 or 2, further satisfying the following inequality (4).
di-do≧10 mm (4)
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