JPWO2005058624A1 - 車体補強用金属管およびこれを用いた車体補強用部材 - Google Patents
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Abstract
Description
上記図1に示す補強用部材では、その管端部に車体との接合に用いられるブラケットを設け、ブラケットを車体と接合させる構造であるが、その他の構成として、補強用部材の両端にブラケットを設けることなく、補強用部材の端部と車体とを直接に結合する、いわゆるブラケットレス構造のものも採用される。
例えば、特許第2811226号公報では、自動車の側面衝突時の運転者の安全性を確保するためのドア補強用鋼管であるドアインパクトバー、またはバンパー用芯材等として、引張強さ120kgf/mm2(1180MPa)以上、伸び10%以上の強度を有する車体補強用鋼管が提案されている。これらの鋼管特性によれば、使用条件に対する鋼管形状を選定することにより、車体補強用鋼管として軽量化を図ることができると共に、効果的に衝突エネルギーを吸収できるとしている。
このように、従来の鋼管を用いた車体補強用部材は、ある程度の高強度化や軽量化を図っているものの、真直管を用いることが前提とされていた。しかし、真直管を用いた従来の補強用部材は、軽量化と、衝突特性の向上に限界が見られるようになっている。
すなわち、車体補強用部材に要求される耐衝撃性には、補強用部材が外部からの衝突で変形する際に、荷重立ち上がり勾配、最高荷重および吸収エネルギーが大きいこと、特に変形開始時の負荷特性として荷重立ち上がり勾配が大きいことが必要とされる。このため、図2(a)は耐衝撃性に優れた鋼管の変形挙動を示しており、図2(b)は(a)に比べ耐衝撃性が劣る鋼管の変形挙動を示している。
従来から、補強用部材に真直管を用いたことの例外として、特開平4−280924号公報には、曲がり管の製造に関する記載がある。具体的には、直線状の鉄鋼製パイプを直接通電加熱により加熱すると共に、この鉄鋼製パイプが所望の曲がり形状となるように型を押し付けながら冷却水を噴射し焼入れする方法を開示する記載もある。
さらに、特開平4−280924号公報に記載のドアガードビームは、本発明に関し後述するように、湾曲したパイプを用いて変形開始時の負荷荷重を増大させ、ひいては最大荷重を高め、吸収エネルギーを増大させることを意図するものではない。
このため、特開平4−280924号公報に記載の曲げ加工を伴うドアガードビームは、焼きムラの発生に起因して品質が不安定となり、不均一な変形が要因となり寸法精度、形状精度が得られず、製品として使用できないことがある。
しかしながら、前述の調査結果から、補強用部材の変形挙動は単純な自由支持による3点曲げ状態で評価できるものでなく、補強用部材の軸方向の拘束を考慮すべきであることに着目した。
これに対し、自動車補強用部材のうちドアインパクトバーは、前記図1に示すように、必要に応じて両端にブラケットを設け、ヒンジおよびドアブロック部を介し、ドアフレームに接合している。
同様に、ドアインパクトバーはドアフレームによる拘束を受けるため、前後方向に拡張しようとする変形は、ドアフレームによる拘束を強く受けることになる。このため、車体補強用部材の変形は、単に自由支持による3点曲げ状態に基づく解析では評価できない。したがって、車体補強用部材の変形を実体に即して評価できる方法が必要になる。
図3(a)に示す試験装置では、基礎に固定された支柱11から、リンク12を介して、受け台13が設けられている。曲げ試験材(金属管)7は、供試される車体補強用部材の管端に余長部14を設けた状態で受け台13に載置され、図示しない荷重計と変位計を有する圧子10を試験材7に押しつけて、変形中の荷重、変位を測定する。
図3(b)に示す試験装置では、さらに車体補強用部材の管端を拘束するストッパ15を有するように構成している。このように構成することによって、両端支持による3点曲げの試験装置となり、この試験装置を用いることによって、金属管の変形挙動を実体に即して評価できる。
試験材は外径31.8mm、肉厚1.8mmおよび長さ1000mmの寸法で、引張強度1500MPaとして、曲がり管の曲がり度ηを0.167%(曲率半径5000mm)とした。ただし、曲がり度ηの規定内容は後述する。
試験材は外径31.8mm、肉厚1.8mmおよび長さ1000mmの寸法で、引張強度1500MPaとした。曲げ管の曲がり度ηは4.720%、0.167%および0.042%(曲率半径は1000mm、5000mmおよび10000mm)の3種とした。
図6(a)における曲がり管7の管軸上の弧長さはS1であり、同(b)における曲がり管7の管軸上の弧長さはS2であるが、曲がり管7の両管端がストッパ15によって拘束されているため、S1>S2の関係となる。したがって、図6(a)から(b)に至る変形の間、曲がり管7には軸方向の圧縮応力が作用するため、圧子10が曲がり管7を変形させるのに過大な荷重が必要になる。
換言すると、車体補強用部材として曲がり管を採用すれば、変形開始時の荷重を増加させることができ、それにともなって吸収エネルギーも増加でき、耐衝撃性を著しく向上させることができる。
(1)耐衝撃用として自動車の車体に両端支持の構造で装着される金属管であって、全長に亘り曲がり部を有し、または部分的に曲がり部を有し、
前記金属管の弧長さをS(mm)とし、前記曲がり部の曲げ外周側から曲げ内周側に前記金属管を投影したときの投影長さをL(mm)とし、曲がり度ηを(S−L)/L×100(%)で規定する場合に、曲がり度ηが0.002%以上であり、
前記曲がり部の加工に際し、被加工材である金属管の素管を管軸方向に逐次移動させつつ、前記素管の外周に配置した高周波加熱コイルを用いて、前記金属管を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部に曲げモーメントを付与して曲がり部を形成した後急冷することを特徴とする車体補強用金属管である。
(2)上記(1)の車体補強用金属管では、さらに、両端支持の3点曲げ試験を行う場合に、真直管との荷重立ち上がり勾配の比が1.25以上に規定することができる。また、断面形状を円若しくは楕円、またはこれらに類似する形状にするのが望ましい。
(3)上記(1)、(2)のいずれかに記載の車体補強用金属管の管端部と車体との結合により前記金属管の曲がり部の外周側が車体に加わる衝撃方向に略合致するように配置されること特徴とする車体補強用部材である。
本発明の車体補強用部材は、衝突時に乗員を保護するために車体各部の構造体に配置される車体補強用金属管から構成され、例えば、ドアインパクトバー、フロントバンパービーム、リアバンパービーム、クロスメンバー、フロントピラーレインフォース、センターピラーレインフォースおよびサイドシル等として適用することができる。
(4)上記(3)の車体補強用部材では、車体補強用金属管の管端部に車体との結合に用いられるブラケットを設けることが望ましい。このとき、ドアインパクトバーとして用いる場合に、前記ブラケットが平型ブラケット、段型ブラケット、またはヒンジ一体型のいずれかとすることができる。
(5)上記(3)、(4)の車体補強用部材では、車体補強用金属管の管端部、または前記ブラケットの耐圧縮強度Fb(kN)が下記(1)式の関係を満足するのが望ましい。ただし、曲がり度ηは上記(1)の規定による。
Fb > 5η0.4 ・・・ (1)
本発明の車体補強用金属管は、単に鋼管に限定されるものではなく、ステンレス管、チタン合金管、アルミニウム合金管、マグネシウム合金管等の各種の管を列挙することができる。
これにより、本発明の車体補強用金属管および車体補強用部材は、耐衝撃性を維持しつつ、車体補強用金属管の寸法(外径、肉厚)を減少させ、形状の見直しを行うことによって車体の軽量化とともにコスト低減を図り、益々向上する車体耐衝撃性に対する要求レベルにも対応することができる。
図2は、衝突特性を説明するために鋼管の3点曲げ(両端支持)における圧子変位と荷重の関係を示す図である。
図3は、車体補強用部材に用いられる金属管の変形を解析する装置構成を模式的に示す図であり、同(a)は自由支持の3点曲げによる装置構成を示し、同(b)は両端支持の3点曲げによる装置構成を示している。
図4は、前記図3(a)に示す試験装置による、試験材として真直管と曲がり管を用いた3点曲げ試験の結果を示す図である。
図5は、前記図3(b)に示す試験装置による、試験材として真直管と曲がり管を用いた3点曲げ試験の結果を示す図である。
図6は、曲がり管の変形挙動を説明する図であり、同(a)は曲がり管7をセットした状態、同(b)は変形の途中で曲がり管が真直に近くなる状態、同(c)はさらに変形が進んだ状態、および同(d)は逆方向に曲がりが発生した状態を示す。
図7は、本発明の車体補強用金属管が有する曲がり部の形状を規定する曲がり度ηを説明する図である。
図8は、曲がり管の曲がり度ηと荷重立ち上がり勾配との関係を示す図である。
図9は、曲がり管の曲がり度ηを変化させた場合における曲がり管と真直管の最高荷重比の推移を示す図である。
図10は、曲がり管の曲がり度ηを変化させた場合における曲がり管と真直管の吸収エネルギー比の推移を示す図である。
図11は、本発明の車体補強用金属管に適用することができる断面形状を示す図であり、円または楕円の断面形状例を示す。
図12は、本発明の車体補強用金属管に適用することができる断面形状を示す図であり、円または楕円に類似する断面形状例を示す。
図13は、本発明の車体補強用金属管の曲がり部を形成する際に使用する高周波曲げ加工装置の概略構成を示す図である。
図14は、本発明の車体補強用部材が衝突時に乗員を保護するため適用されるバンパービームおよびクロスメンバーの構成を示す図である。
図15は、本発明の車体補強用部材が衝突時に乗員を保護するため適用されるフロントピラーレインフォースおよびセンターピラーレインフォースの構成を示す図である。
図16、本発明の車体補強用部材をブラケットを設けたドアインパクトバーとして用いる場合に適用できるブラケットの構成を説明する図である。
図17は、本発明の車体補強用部材をブラケットレスのドアインパクトバーとして用いる場合の構成を説明する図である。
図18は、前記図3(b)に示す3点曲げ試験装置による、曲がり管の曲がり度ηと管端に発生する最大荷重との関係を示す図である。
図19は、実施例で製作する供試鋼管の目標加工形状を示す図である。
図20は、実施例で採用した冷間曲げ加工方法を説明する図である。
図21は、実施例で採用した全長加熱による全長曲げ加工方法を説明する図である。
図22は、ビッカース硬さ試験(JIS Z 2244)による硬度分布を測定する位置を示す図である。
図23は、実施例2で採用した残留応力の測定要領を説明する図である。
図24は、実施例で採用した遅れ破壊試験装置の構成を説明する図である。
1.車体補強用金属管について
本発明の車体補強用金属管は、耐衝撃用として自動車の車体に両端支持の構造で装着される金属管であって、その全長に亘りまたは部分的に曲がり部を有することを特徴としている。
曲がり部における管軸上の弧長さをS(mm)とし、前記曲がり部の曲げ外周側から曲げ内周側に曲がり部を投影したときの投影長さをL(mm)とする場合に、曲がり度ηは下記(2)式で表される。
曲がり度η=(S−L)/L×100(%) ・・・ (2)
図8に示す関係から、荷重立ち上がり勾配は曲がり度ηに大きく依存しており、曲がり管の曲がり度ηが大きくなるほど、著しく増加することが分かる。この特性に基づいて、曲がり管の採用により最高荷重を高め、吸収エネルギーの増大が図れることを説明する。
図8および図10に示すように、曲がり管の曲がり度ηが大きくなるほど、管端部における拘束による効果が顕著となり、変形開始時の負荷荷重が増大する。これにともなって、吸収エネルギーの増大を図ることができる。具体的には、本発明の車体補強用金属管では、荷重立ち上がり勾配の比とともに、吸収エネルギー比を増加させるために、金属管の曲がり度ηを0.002%以上にするのが望ましい。
そこで、金属管の軽量化も考慮し、工業技術的に安定して確保できる強度として、引張強さ1300MPa以上を選定するのが望ましく、さらに1470MPa級以上を選定するのがより望ましい。また、ドア用車体補強用部材のように大きな塑性変形領域まで使用される場合には、金属管の全伸び量を7%以上とするのが望ましい。
前述の通り、自動車部品等の軽量化をさらに図ることが求められており、そのためには、可能な限り肉厚の薄いものが望ましいが、耐衝撃性を確保するため、所定の曲げ強度と吸収エネルギーを確保するとともに、衝突時に座屈強度が得られるように、曲げ変位に対し偏平変形し難くすることも重要である。
このような観点から、本発明の車体補強用金属管の断面形状は、円若しくは楕円、またはこれらに近似する形状にするのが望ましい。
図11(c)は4隅にRを有する矩形形状を、同(d)は小判型形状を示しており、いずれも長径側の2辺に直線部を有することで、曲げ剛性を大きく向上させることができる。
図11(e)は円による断面形状の他の例を示す図であり、車体補強用金属管7を全長に亘りスリット16を有するオープン管で構成している。この場合に、その両端にスリット16を広げて平坦面からなるブラケット部を一体形成することも容易になる。同(e)に示す断面形状の車体補強用金属管を用いれば、管製造に要する溶接工程等が不要となり、コスト低減が図れるとともに、所定の耐衝撃性を確保できる。
図12(b)は、長径側の2辺に直線部を有すると同時に、荷重を受ける面と対向する辺に直線を有する蒲鉾型形状であり、耐座屈特性を向上させて曲げ剛性を大きく向上させることができる。
図12(c)、(d)は、プレス成形品7a、7bを溶接した閉断面形状であり、所定の耐衝撃性を確保しつつ、長手方向に形状が異なる金属管、または複雑な断面形状の金属管として適用できる。
図12(e)は、複雑な閉断面形状の他の例を示しており、バンパービームやセンターピラーレインホースのように、取付スペースの制約から断面形状が限定される場合に好適である。
本発明の車体補強用金属管では、曲がり管の形成方法について各種の曲げ加工方法を採用することができ、例えば、プレス曲げ、引張曲げ、圧縮曲げ、ロール曲げ、押し通し曲げおよび偏心プラグ曲げ等を適用することができる。
引張強さが1000MPaを超えるような高強度の金属管を用いる場合があるが、この場合には上記の曲げ加工法を考慮することが重要である。一般には、引張強さ500〜700MPa程度の金属素管を出発材料として曲げ加工を行った後、熱処理によって強度を上げ、高強度の金属管を得ている。
これにより、熱間状態で曲げ加工を行うため残留応力に起因するスプリングバックが生じ難いこと、熱間加工のため塑性変形し易く曲げ加工に大きな荷重が必要でないこと、さらに成形後すぐに急冷して形状凍結することから形状精度に優れ、逐次加熱された断面を逐次均等に冷却することから、焼きムラが生じ難いため、焼きムラに起因する残留応力による変形や、強度バラツキがほとんど発生しない安定した品質を確保することができる。
このように曲げ加工された鋼管は均一な冷却が行われることから、形状凍結性がよく均一な硬さの鋼管が得られるとともに、大きな残留応力が発生し難く高強度にもかかわらず耐遅れ破壊性にも優れた特性を発揮することができる。このときの材質設計では、例えばTi(チタン)、B(ボロン)のように焼きが入り易い化学成分を含有させることにより、より高強度で硬度分布の均一性や耐遅れ破壊性に優れた鋼管を得ることができる。
したがって、本発明ではこの逐次加熱、逐次曲げ加工および逐次冷却を採用することによって、車体補強用金属管に曲がり部を形成する場合であっても、車体の耐衝撃性に対する高度な要求を満足することができる。
具体的には、曲がり部を形成すべき金属管7の外周に、環状の誘導加熱コイル21を配置して、金属管7を局部的に塑性変形可能温度に加熱する。次いで、先端クランプ23によって、この加熱部を管軸方向に相対的に移動させながら曲げモーメントを付与し、所定の曲がり度ηを有する曲がり部を逐次形成した後、冷却装置22から冷却水を噴射して焼き入れを行う。誘導加熱前の金属管7はガイドロール24、25によって保持される。
本発明の車体補強用部材は、車体補強用金属管の管端部と車体との結合により前記金属管の曲がり部の外周側が車体に加わる衝撃方向に略合致するように配置されることを特徴としている。
また、本発明の車体補強用部材では、車体補強用金属管の管端部に車体との結合に用いられるブラッケトを設けて、このブラケットの結合により前記金属管の曲がり部の外周側が車体に加わる衝撃方向に略合致するように配置してもよい。すなわち、車体補強用金属管を車体と結合するに際し、ブラケットを設ける構造でもよく、またブラケットレスの構造であってもよい。
また、自動車ドアの曲率は車体前後方向には小さく、車体上下方向に大きな曲率で構成されている。そこで、金属管の曲がり度ηが比較的大きい場合に、ドア前後方向に沿って補強用部材を配置すると、空間に無駄が生じることとなる。このような場合には、補強用部材を斜めに配置するようにし、極力、補強用部材をドアの曲面に沿わせて、ドア内部の空間を有効に利用する。
同(b)は段型ブラケットの構成を示しており、ドアインナ18に足の付いたブラケット8が溶接される構造である。
同(c)はヒンジ一体型の構成を示しており、ドアインナ18にヒンジ取付ナット5aと一体に形成されたブラケット8が溶接される構造である。
同(d)は金属管の管端部を一体に形成した車体補強部材の構成を示している。例えば、前記図11(e)に示す全長に亘りスリット16を有する金属管7と組み合わせて、その管端部を一体形成することにより、耐衝撃性を確保しつつ、溶接作業の省略や製造コストの低減を図ることができる。一体形成された管端部を上記(a)または(b)に示すように、ドアインナ18にスポット溶接等、またはボルトナット19の締結で支持するようにすればよい。
Fs = 5η0.4 ・・・ (1’)
前述の通り、車体補強用金属管の管端部、またはブラケットは、この最大荷重Fsを保持する必要がある。したがって、この管端部、またはブラケットは、圧縮応力で座屈や塑性変形、折れ曲がりを生じさせないために、下記(1)式に示す耐圧縮強度Fb(kN)を満足するのが望ましい。
Fb > 5η0.4 ・・・ (1)
なお、上記(1)式で示す耐圧縮強度Fb(kN)は、管端部、またはブラケットが圧縮応力に対して座屈および塑性変形を生じない強度、または溶接部等での破損を生じさせない強度を意味している。
本発明の車体補強用金属管の効果を確認するため、出発材料として代表成分組成が0.22%C−1.20%Mn−0.20%Cr−0.02%Ti−0.0015%Bからなる低強度(YP:450MPa、TS:555MPa、EL:23%)の素管を使用し、表1に示す外径、肉厚、長さおよび曲がり度を有し、曲げ加工後の強度が1470MPa級となる供試鋼管を製作した。供試鋼管の主な組織は、マルテンサイトおよびベイナイトであった。
準備した曲がり管および真直管の供試管を用いて、前記図3(b)に示す3点支持曲げ試験機にてスパンを1000mmとして曲げ試験を行って、荷重立ち上がり勾配、最高荷重および吸収エネルギーを測定した。荷重立ち上がり勾配、最高荷重および吸収エネルギーでの真直管と曲がり管との比を表1に示した。
表1中の形態Aは図7(a)〜(b)に示す全体にわたる曲がり部を有する曲がり管、形態Bは図7(d)に示す部分的に曲がりを有する曲がり管、形態Cは比較例である真直管である。
本発明の車体補強用金属管を曲げ加工した場合における諸特性、すなわち、引張強度、組織、硬度分布、形状凍結性、へん平度、残留応力および耐遅れ破壊性について詳細な調査を実施した。出発材料として外径が31.8mm、肉厚が2.3mmであり、成分組成が0.22%C−1.20%Mn−0.20%Cr−0.02%Ti−0.0015%Bであり、強度レベルを変動させた素管を準備した。準備した素管に曲げ加工を施し、供試鋼管を作製して、諸特性の調査を行った。素管の強度レベル、曲げ加工条件並びに供試鋼管の強度レベルおよび組織を表2に示す。
表2に示すように、曲げ加工条件は逐次加熱による逐次曲げ、冷間曲げ、および全長加熱による全長曲げの3種類とし、特性調査に供する供試鋼管を作製した。供試鋼管7の目標加工形状は図19に示す通りとし、全長を1000mmとし、目標隙間(曲がり量)Hを20mm(曲がり度η:0.107%)とした。詳細な曲げ加工条件を表3に示す。
図20は、実施例2で採用した冷間曲げ加工方法を説明する図である。同図に示すように、試験No.13、14では素管は常温のままで、両管端をチャック27で保持しながら、曲げ治具26に押し付けて管軸方向に引張曲げを行った。
図21は、実施例2で採用した全長加熱による全長曲げ加工方法を説明する図である。同図に示すように、試験No.15〜17では素管の両端に直接通電の接続端子28を接触させ素管全長に亘り加熱し、その後曲げ治具29によりプレス曲げを実施した後、急冷する場合は曲げ治具26と反対側に設けた冷却ノズル29から冷却水を鋼管7外面に噴射させ、除冷する場合は自然冷却とした。
Z 2201の11号試験片を用いて、JIS Z 2241に規定する方法で実施し、顕微鏡による組織観察はナイタルエッチした管周方向断面を500倍で観察した。
前記表2に示す結果によれば、試験No.10、11の本発明例では、マルテンサイトおよびベイナイトを主体とする組織が得られ、1470MPa級の強度を確保することができたが、試験No.12の比較例では、逐次加熱による逐次曲げの後自然冷却による除冷としたため、フェライトおよびパーライトからなる組織が主体となり、素管の強度レベルを超えることができなかった。
表4にビッカース硬さ試験(JIS Z 2244)による硬度分布の測定結果を示す。測定時の試験荷重を1kgとし、図22に示すように、測定位置を管周方向の45度ピッチの8方向で、1方向で5箇所測定し、供試鋼管当たり40箇所とした。このときのHv硬度差が30未満の場合に、硬度均一性は良好と評価した。
図24は、実施例2で採用した遅れ破壊試験装置の構成を説明する図である。供試鋼管7は0.5%酢酸+人工海水液に浸漬され、両端をスパン距離800mmで固定治具31に保持され、中央部に設けた引張治具32によって曲げ負荷応力400MPaの状態で1000Hr保持された後、目視により供試鋼管7に生じる亀裂の有無を確認した。
表8に耐遅れ破壊性の評価結果を示すが、上記の遅れ破壊試験後、目視により亀裂が確認できない場合を良好と評価した。
試験No.10、11の本発明例では、逐次加熱による逐次曲げ後の急冷により、出発材料を低強度素管とした場合でも強度レベルは1470MPa級の引張強度を十分に満足することができた。さらに、本発明例では形状凍結性に優れるとともに、全長全断面位置における硬度均一性およびへん平度が良好であり、残留応力も軽減できることから耐遅れ破壊性は著しく良好な結果が得られた。
試験No.13の比較例は、低強度の素管を冷間曲げ加工したために、若干の加工硬化による強度上昇しか認められず、冷間加工によりスプリングバックが発生し、形状凍結性およびへん平度は不良であった。
試験No.15〜17の比較例は、全長加熱による全長曲げ加工であるため曲げ形状にバラツキが大きく、形状凍結性は不良であった。試験No.15、17の比較例はいずれも高強度が得られたが、素管全体を一度に冷却する方法であるため、焼入が不均一であり硬度均一性は不良であった。また、硬度のバラツキに起因して残留応力も大きくなり、遅れ破壊特性は不良であった。試験No.16の比較例は、冷却が除冷であったため十分な強度が得られなかった。
本発明の車体補強用金属管を用いた場合における薄肉化の効果を確認するため、出発材料として代表成分組成が0.22%C−1.20%Mn−0.20%Cr−0.02%Ti−0.0015%Bからなる低強度(YP:450MPa、TS:555MPa、EL:23%)の素管を用いて、実施例1と同じ条件で、高周波加熱し、熱間で逐次曲げ加工ののち、逐次急冷を施し、表9に示す外径、肉厚、長さおよび曲がり度を有する1470MPa級の供試鋼管を製作した。製作した供試鋼管の曲がり度ηは0.262%であり、引張強さは1500MPa超えであり、主な組織はマルテンサイトおよびベイナイトであった。
表9の結果から、本発明例の曲がり管を用いることによって、真直管に比べ、薄肉化に拘わらず、荷重立ち上がり勾配の増加が図れ、優れた耐衝撃性が確保できることが分かる。
Claims (10)
- 耐衝撃用として自動車の車体に両端支持の構造で装着される金属管であって、全長に亘り曲がり部を有し、
前記金属管の弧長さをS(mm)とし、前記曲がり部の曲げ外周側から曲げ内周側に前記金属管を投影したときの投影長さをL(mm)とし、曲がり度ηを(S−L)/L×100(%)で規定する場合に、曲がり度ηが0.002%以上であり、
前記曲がり部の加工に際し、被加工材である金属管の素管を管軸方向に逐次移動させつつ、前記素管の外周に配置した高周波加熱コイルを用いて、前記金属管を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部に曲げモーメントを付与して曲がり部を形成した後急冷することを特徴とする車体補強用金属管。 - 耐衝撃用として自動車の車体に両端支持の構造で装着される金属管であって、部分的に曲がり部を有し、
前記金属管の弧長さをS(mm)とし、前記曲がり部の曲げ外周側から曲げ内周側に前記金属管を投影したときの投影長さをL(mm)とし、曲がり度ηを(S−L)/L×100(%)で規定する場合に、曲がり度ηが0.002%以上であり、
前記曲がり部の加工に際し、被加工材である金属管の素管を管軸方向に逐次移動させつつ、前記素管の外周に配置した高周波加熱コイルを用いて、前記金属管を局部的に塑性変形が可能な温度域でかつ焼入が可能な温度域に加熱し、前記加熱部に曲げモーメントを付与して曲がり部を形成した後急冷することを特徴とする車体補強用金属管。 - さらに、両端支持の3点曲げ試験を行う場合に、真直管との荷重立ち上がり勾配の比が1.25以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の車体補強用金属管。
- 前記金属管の断面形状が円若しくは楕円、またはこれらに類似する形状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車体補強用金属管。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の車体補強用金属管の管端部と車体との結合により前記金属管の曲がり部の外周側が車体に加わる衝撃方向に略合致するように配置されること特徴とする車体補強用部材。
- 前記補強用部材がドアインパクトバー、フロントバンパービーム、リアバンパービーム、クロスメンバー、フロントピラーレインフォース、センターピラーレインフォースおよびサイドシルに適用されることを特徴とする請求項5に記載の車体補強用部材。
- 前記車体補強用金属管の管端部の耐圧縮強度Fb(kN)が下記(1)式の関係を満足することを特徴とする請求項5または6に記載の車体補強用部材。
Fb > 5η0.4 ・・・ (1)
ただし、η=(S−L)/L×100(%)
S:曲がり部における管軸上の弧長さ(mm)
L:曲げ外周側から曲げ内周側に曲がり部を投影したときの投影長さ(mm) - 前記車体補強用金属管の管端部に車体との結合に用いられるブラケットが設けられていることを特徴とする請求項5に記載の車体補強用部材。
- ドアインパクトバーとして用いる場合に、前記ブラケットが平型ブラケット、段型ブラケット、またはヒンジ一体型のいずれかであることを特徴とする請求項8に記載の車体補強用部材。
- 前記ブラケットの耐圧縮強度Fb(kN)が下記(1)式の関係を満足することを特徴とする請求項8または9に記載の車体補強用部材。
Fb > 5η0.4 ・・・ (1)
ただし、η=(S−L)/L×100(%)
S:曲がり部における管軸上の弧長さ(mm)
L:曲げ外周側から曲げ内周側に曲がり部を投影したときの投影長さ(mm)
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