JPH0648177A - 衝撃吸収特性に優れた軽量なドア補強パイプ - Google Patents

衝撃吸収特性に優れた軽量なドア補強パイプ

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JPH0648177A
JPH0648177A JP21974892A JP21974892A JPH0648177A JP H0648177 A JPH0648177 A JP H0648177A JP 21974892 A JP21974892 A JP 21974892A JP 21974892 A JP21974892 A JP 21974892A JP H0648177 A JPH0648177 A JP H0648177A
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JP
Japan
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pipe
door
reinforcing
reinforcing pipe
cross
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JP21974892A
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English (en)
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Motoyuki Miyahara
宮原征行
Fukuteru Tanaka
田中福輝
Kenichi Watanabe
渡辺憲一
Shinji Sawaki
澤木慎路
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Kobe Steel Ltd
Sango Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Sango Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃吸収特性に優れた軽量なドア補強パイプ
を提供する。 【構成】 この補強パイプ4は、四角形又は台形の一辺
がその両側の辺に連続した曲率Rのほゞ半円からなる上
部5を有する断面形状を持ち、かつ各部の寸法が次式、
0.02×L≦H、0.8≦H/B≦1.4、0.6×B/
2.0≦R≦B/2.0、5.0×t≦R≦8.5×t、t
≦r≦0.3×H(ここで、L:ドア補強パイプの長
さ、H:ドア補強パイプの高さ、B:ドア補強パイプの
底辺の幅、R:ドア補強パイプの上部の外側曲率、r:
ドア補強パイプの底辺角部の外側曲率、t:ドア補強パ
イプの板厚)を満足する寸法の異形パイプである。パイ
プの引張強さは980N/mm2以上が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、衝撃吸収特性に優れた
ドア補強パイプに係り、より詳しくは、特定の断面形状
を有し、パイプの引張強さが980N/mm2以上である
衝撃吸収特性に優れると共に軽量なドア補強用異形パイ
プに関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が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
内部に図2に示すようなドアインパクトビームと呼ばれ
る補強ビームの装着が進められている。
【0003】従来、ドアインパクトビームには、引張強
さ588〜980N/mm2の高強度鋼板を用い、図3に
示すような断面形状の3山タイプのドアインパクトビー
ムが使用されてきた。このタイプのドアインパクトビー
ムは、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。
【0004】しかし、このような高強度鋼板を用いた3
山タイプのドアインパクトビームであっても、図4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。
【0005】更に、自動車の燃費規制により自動車車体
の軽量化への要求が高まっているが、このように補強部
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。
【0006】すなわち、このようなドアインパクトビー
ムには、軽量化を図ると共に、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。
【0007】そして、この要求に対して、引張強さ58
8N/mm2級の鋼板をパイプに造管後、焼入れ処理によ
り引張強さを1275N/mm2以上に向上させてドアイ
ンパクトビームとして用いられる場合(以下、「熱処理
パイプ」と呼ぶ)がある。この場合は焼入れ時に反りが
発生し易いという問題が生じ、また、造管後に焼入れ処
理を行うため焼入れコストが高いという問題点がある。
更に、この熱処理パイプの場合、O断面形状であるの
で、圧壊特性、軽量化の面で改善の余地を残している。
【0008】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
ア補強パイプを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは先に、例えば、特願平2−25338
5号、同2−253386号に示されるように、連続焼
鈍設備によって水焼入れを行い、引張強さを980N/
mm2以上に向上させた冷延鋼板を用い、造管することに
よりO断面形状のパイプを得てドア補強パイプ(以下、
「非熱処理パイプ」と呼ぶ)とすることにより、熱処理
パイプと同等の圧壊特性を持ち、かつ、焼入れコストを
低減できることを見い出し提案した。
【0010】そして、本発明者らは、これらのドア補強
パイプの断面形状を異形化することにより圧壊特性を向
上させ、かつ、軽量化するために、更に研究を重ねた結
果、パイプを圧壊試験する場合に、衝突方向に対して近
い側の断面形状が局部座屈による荷重低下の開始点に強
い影響を与え、その反対側の断面形状が最高荷重に強い
影響を与えることを見い出した。
【0011】そこで、このドア補強パイプを異形化する
ことにより、その形状を、圧壊方向に対して近い側の断
面形状を丸パイプより小さいRを持つ形状として耐座屈
特性を向上させ、一方、その反対側の断面形状を四角形
状にすることによって断面係数を増加させ、最高荷重を
向上させることにより、圧壊特性に優れると共に、軽量
化が可能であるドア補強パイプ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。
【0012】すなわち、本発明に係る補強パイプは、四
角形又は台形の一辺がその両側の辺に連続した曲率Rの
ほゞ半円からなる上部を有する断面形状を持ち、かつ各
部の寸法が次式、 0.02×L≦H …(1) 0.8≦H/B≦1.4 …(2) 0.6×B/2.0≦R≦B/2.0 …(3) 5.0×t≦R≦8.5×t …(4) t≦r≦0.3×H …(5) ここで、 L:ドア補強パイプの長さ H:ドア補強パイプの高さ B:ドア補強パイプの底辺の幅 R:ドア補強パイプの上部の外側曲率 r:ドア補強パイプの底辺角部の外側曲率 t:ドア補強パイプの板厚 を満足する寸法の異形パイプであることを特徴とし、ま
た、パイプの引張強さが980N/mm2以上であること
を特徴とするものである。
【0013】以下に本発明を更に詳述する。
【0014】
【作用】
【0015】まず、本発明におけるパイプは、図1に示
すような四角形又は台形の断面形状に異形化された異形
パイプ4であり、上部5と両側辺6と底辺7からなる。
素材としては、高強度鋼板として引張強さが980N/
mm2以上のものが好ましく、このような高強度鋼板をO
断面形状のパイプに造管、すなわち非熱処理パイプを造
管後、異形化することが望ましいが、熱処理パイプを異
形化しても、異形化の後に水焼入れにより強度を向上さ
せても、何ら本発明の効果に変化はない。また、異形化
する方法は引き抜きダイスを用いる方法など、どの様な
方法を用いても問題はない。
【0016】なお、パイプの引張強さが980N/mm2
未満では、異形化を行ってもドア補強パイプとして乗員
保護のために要求される強度レベルを充分には満足する
ことができない恐れがあるので好ましくない。
【0017】異形化に際しては、ドア補強パイプの高さ
H、並びにこの高さHと底辺の幅Bの比H/Bを、次式
を満足するように調整することが必要である。 0.02×L≦H …(1) 0.8≦H/B≦1.4 …(2)
【0018】ここで、Lはドア補強パイプの全長であ
り、この値は装着されるドアの寸法によって規制される
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、最高荷重が低くなり、ドア補強パイプとして
要求される強度を満足させることができない。なお、高
さHは特にその上限を規定しないが、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。
【0019】また、H/Bの比が(2)式の左辺より小さ
いときには、要求される強度を満足させることができ
ず、他方、右辺より大きいときには圧壊時にパイプ自体
の横倒れの危険性が生じ、所定の圧壊特性を得ることが
できない。
【0020】更に、本発明においては、圧壊方向に対し
て近い側の断面形状をR形状として異形化する。その
際、このドア補強パイプの上部の外側曲率Rは、次式を
満足するように調整することが必要である。 0.6×B/2.0≦R≦B/2.0 …(3) 5.0×t≦R≦8.5×t …(4)
【0021】すなわち、Rが(3)式の左辺より小さいと
きには、このドア補強パイプの中立軸が底辺に近づくた
め、このパイプを圧壊するときに、Rの領域にパイプ長
手方向に強い圧縮力が作用し、この圧縮力によりRの領
域が早期に破壊することとなる。このため、このドア補
強パイプの最高荷重、吸収エネルギーが共に低くなる結
果となる。他方、右辺より大きいときには、この領域の
R形状による荷重低下の開始点を遅らせる効果が十分に
得られないと共に、R領域の下につながる縦壁がパイプ
の外側方向に傾斜することになるため、このパイプの圧
壊時に、縦壁が早期に外側に倒れる結果となり、その結
果、最高荷重が低くなる結果となる。
【0022】また、Rが(4)式の左辺より小さいときに
は、このR領域の圧縮強度が不足し、(3)式の場合と同
様に、このドア補強パイプの最高荷重、吸収エネルギー
が共に低くなる結果となる。他方、右辺より大きいとき
には、この領域のR形状による荷重低下の開始点を遅ら
せる効果が十分に得られない結果となる。
【0023】更に、本発明においては、パイプの底辺角
部の外側曲率rを、次式を満足するように調整すること
が必要である。 t≦r≦0.3×H …(5)
【0024】すなわち、rが(5)式の左辺より小さいと
きは、角部の割れなどの問題により異形化が困難にな
り、圧壊時においてもこの位置が割れの起点になる危険
性が生じる。他方、右辺より大きいときは、底部を四角
形状にすることにより断面係数を増加させている効果を
十分に得ることができず、最高荷重が低下する結果とな
る。
【0025】なお、本発明によるドア補強用異形パイプ
を圧壊するときに、上部のR部にかかる応力を縦壁に対
して平行に伝えることが望ましい。したがって、上部の
Rと縦壁のつなぎ目には角部を設けずに、滑らかな曲線
で結ぶことが望ましい。
【0026】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補強用異形パイプを得ること
ができる。
【0027】次に本発明の実施例を示す。
【0028】
【実施例】表1に示す種々の寸法緒元を有するドア補強
パイプを製造した。これらのドア補強パイプについて、
図4の試験方法で圧壊試験を行った結果を図5(荷重変
位曲線)に示す。
【0029】
【表1】
【0030】図5において、従来のドア補強パイプ(従
来例:非熱処理パイプA)と比較して、比較例B、Eは
ほゞ同等の最高荷重を有している。しかしながら、両者
とも早期に荷重低下が開始している。また、比較例C、
Dは、最高荷重が低い結果となっている。これに対し、
本発明例Fは、非熱処理パイプAより低いパイプ高さで
同等の最高荷重を示し、また荷重低下の開始点を遅らせ
ている。また、本発明例Gは、非熱処理パイプA以上の
最高荷重を有している。
【0031】図6は、製品重量(非熱処理パイプAとの
断面積比)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までの荷重
変位曲線で囲まれる面積で表わしている。図6より、本
発明例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。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ドア補強パイプにおいて、四角形又は台形の上辺をその
両側の辺に連続した曲率Rのほゞ半円からなる上部を有
する断面形状に適切に異形化することにより、衝撃吸収
特性に優れると共に軽量なドア補強パイプを得ることが
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】
【図1】本発明によるドア補強用異形パイプ断面の形状
を示す図である。
【図2】従来のドアインパクトビームを自動車用ドアに
装着した状態を示す説明図である。
【図3】従来の3山タイプのドアインパクトビームの横
断面を示す図である。
【図4】ドアインパクトビーム(ドア補強パイプ)の圧壊
試験の要領を示す図である。
【図5】ドア補強パイプの圧壊試験後の荷重変位曲線を
示す図である。
【図6】ドア補強パイプの圧壊試験後の製品重重と吸収
エネルギーの関係を示す図である。
【符号の説明】
4 異形パイプ 5 上部 6 側辺(縦壁) 7 底辺
フロントページの続き (72)発明者 渡辺憲一 兵庫県加古川市金沢町1番地株式会社神戸 製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 澤木慎路 愛知県名古屋市熱田区六野1丁目3番1号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側面衝突に対する保護のため自動車用ド
    ア内部に取り付けられる補強パイプにおいて、四角形又
    は台形の一辺がその両側の辺に連続した曲率Rのほゞ半
    円からなる上部を有する断面形状を持ち、かつ各部の寸
    法が次式、 0.02×L≦H …(1) 0.8≦H/B≦1.4 …(2) 0.6×B/2.0≦R≦B/2.0 …(3) 5.0×t≦R≦8.5×t …(4) t≦r≦0.3×H …(5) ここで、 L:ドア補強パイプの長さ H:ドア補強パイプの高さ B:ドア補強パイプの底辺の幅 R:ドア補強パイプの上部の外側曲率 r:ドア補強パイプの底辺角部の外側曲率 t:ドア補強パイプの板厚 を満足する寸法の異形パイプであることを特徴とする衝
    撃吸収特性に優れる軽量なドア補強用パイプ。
  2. 【請求項2】 パイプの引張強さが980N/mm2以上
    であることを特徴とする請求項1に記載のドア補強用パ
    イプ。
JP21974892A 1992-07-27 1992-07-27 衝撃吸収特性に優れた軽量なドア補強パイプ Withdrawn JPH0648177A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068232A1 (fr) * 2001-02-26 2002-09-06 Nippon Steel Corporation Composant d'une automobile et corps d'automobile le comprenant
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JP2018513050A (ja) * 2015-04-17 2018-05-24 シェイプ・コープShape Corp. 車両のサイドドアの侵入阻止のための衝撃ビーム

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Effective date: 19991005