CN106660437A - 门防撞梁 - Google Patents

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Abstract

主体(2)具有：分别形成在其长条长度方向的两端部侧的门安装部、配置在这些门安装部之间的弯曲变形产生部(3)，弯曲变形产生部(3)具有：槽底部(4)、两个棱线部(5a、5b)、两个纵壁部(6a、6b)、两个曲线部(7a、7b)、两个凸缘(8a、8b)。在槽底部(4)的局部具备补强筋(13)，该补强筋(13)与向门防撞梁(1)作用的冲击载荷(F)对置地向弯曲变形产生部(3)的剖面形状的外侧以具有曲面的形状突出，且朝向主体(2)的长度方向地形成。

Description

门防撞梁
技术领域
本发明涉及一种配置在汽车的门的内部的门防撞梁。
背景技术
汽车的门是例如以通过对构成外观的外板与成为门的框架而主要维持强度的内板进行卷边加工(180°弯曲加工)而将它们组装在一起的方式构成。在外板与内板之间收纳有门锁定机构、门玻璃以及玻璃升降器等门构成部件。
在近几年的汽车中，为了提高侧面碰撞时的安全性，大多在外板与内板之间具备朝向汽车前后方向将其两端固定配置的长条的加固构件即门防撞梁。门防撞梁大致分为例如以圆管等为原料的闭合剖面型与例如具有槽形的横截面的开放剖面型，任一种门防撞梁都是在负载因侧面碰撞产生的冲击载荷时通过产生以冲击载荷输入位置为作用点的三点弯曲变形来吸收冲击能量。
像这样，需要在外板与内板之间的狭窄空间避开上述的各种门构成部件的干扰地配置门防撞梁，因此要求以小剖面高效地吸收碰撞能量。关于这样的门防撞梁，迄今为止提出了各种方案。
专利文献1中公开了如下的发明，即，一种薄钢板制的门防撞梁，其具有帽形的开放剖面形状，所述门防撞梁具有：槽底部、与该槽底部连续的两个棱线部、分别与这两个棱线部连续的两个纵壁部、分别与这两个纵壁部连续的两个曲线部、分别与这两个曲线部连续的两个凸缘，在一个纵壁部的局部～一个棱线部～槽底部～另一个棱线部～另一个纵壁部的局部配置加强板，通过对槽底部的平面～棱线部之间进行局部强化，从而抑制碰撞时的帽形的开放剖面形状的剖面塌陷，由此提高碰撞能量的吸收性能。
专利文献2中公开了如下的发明，即，一种实质上具有“U”字形的开放剖面形状的薄钢板制的门防撞梁，其中，通过在“U”字形的顶部形成朝向内部凸起的补强筋，从而提高冲击能量的吸收性能并且减小断裂的可能性。
另外，专利文献3中公开了如下的发明，即，涉及一种汽车的中柱，其中，在作为针对树脂制的外板的加强件而配置的增强件的顶部平面设有弯曲变形促进补强筋与辅助补强筋。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-196488号公报
专利文献2：日本特开2008-284934号公报
专利文献3：日本特开2005-1615号公报
发明的概要
发明所要解决的问题
在专利文献1所公开的发明中，碰撞时的帽形的开放剖面形状中，槽底部的中央部不连续因此会发生剖面塌陷，因该剖面塌陷导致载荷下降，从而碰撞能量的吸收性能容易下降。
另外，在专利文献2所公开的发明中，虽然考虑由于在“U”字形的顶部形成朝向内部凸起的补强筋，因此，因冲击载荷的负荷发生的歪曲被分散从而抑制了挠曲，但是由于在“U”字形的顶部形成朝向内部凸起的补强筋，因此会成为“U”字形的顶部起伏的不连续的形状。由此在负载冲击能量时“U”字形的顶部容易挠曲，从而在“U”字的顶部的角部(棱线相当部)歪曲容易集中。因此，特别是在通过伸长性较小的材料(例如拉伸强度为780MPa以上的高张力钢板)来构成门防撞梁时，存在发生因负载冲击能量而导致的断裂的可能性，从而存在无法得到所期望的碰撞能量吸收性能等问题。
另外，在专利文献3所公开的发明中，辅助补强筋仅具有向弯曲变形促进补强筋的载荷传递功能，而不直接参与碰撞能量吸收性能。
发明内容
用于解决问题的手段
本发明人认为，当负载有冲击载荷的具备具有帽形的开放剖面形状的主体的门防撞梁进行因弯曲而导致的变形时，会因开放剖面形状的剖面的塌陷而导致碰撞载荷下降，并且因变形局部化而导致断裂的危险性提高，为了得到对剖面的塌陷的抵抗性高并且能够分散变形的剖面形状而进行了潜心研究发现，在典型地具备由具有帽形的剖面形状的薄钢板制的成形体构成的主体的门防撞梁中，通过在主体的槽底部的局部朝向长度方向形成向其剖面形状的外侧具有曲面地突出的形状的补强筋能够解决上述课题，并进一步进行研究而完成了本发明。
本发明如以下列举的方式所述。
(1)一种门防撞梁，该门防撞梁包括金属板的成形体即长条的主体地构成，所述主体具有：分别形成在该长条长度方向的两端部侧的门安装部、配置在这些门安装部之间的弯曲变形产生部，所述弯曲变形产生部具有：槽底部、与该槽底部连续的两个棱线部、分别与该两个棱线部连续的两个纵壁部、分别与该两个纵壁部连续的两个曲线部、分别与该两个曲线部连续的两个凸缘，所述门防撞梁的特征在于，在所述槽底部的局部具备补强筋，所述补强筋与向该门防撞梁作用的冲击载荷对置地向所述弯曲变形产生部的剖面形状的外侧以具有曲面的形状突出，朝向所述主体的长度方向地形成。
(2)根据技术方案(1)所述的门防撞梁，其中，
所述弯曲变形产生部具有帽高度50mm以下的帽形的开放剖面形状，并且所述槽底部的剖面周长为10mm≤L≤35mm，
所述补强筋满足下述(1)式以及(2)式的关系，
1mm＜dh≤7mm·····(1)
0.1≤dh/L·····(2)
这里，上述(1)式以及(2)式中的符号L是槽底部的剖面周长，符号dh是所述补强筋的自所述槽底部的平面起的高度。
(3)根据技术方案(1)所述的门防撞梁，其特征在于，
在所述两个凸缘接合有背板。
(4)根据技术方案(1)所述的门防撞梁，
所述弯曲变形产生部具有在帽高度50mm以下的帽形的剖面中的所述两个凸缘接合有背板而具有闭合剖面形状，并且所述槽底部的剖面周长为10mm≤L≤50mm，
所述补强筋满足下述(3)式以及(4)式的关系，
1mm＜dh≤7mm·····(3)
0.1≤dh/L·····(4)
这里，上述(3)式以及(4)式中的符号L是槽底部的剖面周长，符号dh是所述补强筋的自所述槽底部的平面起的高度。
(5)根据技术方案(1)～(4)中任一项所述的门防撞梁，其特征在于，
所述补强筋在所述弯曲变形产生部3的长度方向的中央部附近，形成在至少遍及所述弯曲变形产生部的整个长度的5％以上的区域。
发明的效果
根据本发明，可以提供由具有规定的剖面形状的薄钢板制的成形体构成、并且抑制因碰撞时的剖面形状的塌陷而导致的载荷下降以及断裂从而能够有效地吸收碰撞能量的门防撞梁。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的门防撞梁的一例的横截面形状的剖视图。
图2(a)～(d)是示意性地表示补强筋的形状例的剖视图。
图3A是示意性地表示未在槽底部形成补强筋的以往例的门防撞梁的剖面形状的图。
图3B是表示图3A的门防撞梁的三点弯曲的解析结果的说明图，图3B(a)～(g)是表示弯曲变形的冲程为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的各自的立体图以及剖视图。
图4A是示意性地表示在槽底部形成有补强筋的本发明的第一实施方式涉及的门防撞梁的剖面形状的图。
图4B是表示图4A的门防撞梁的三点弯曲的解析结果的说明图，图4B(a)～(g)是表示弯曲变形的冲程为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的各自的立体图以及剖视图。
图5是表示对门防撞梁进行的三点弯曲试验的解析条件的说明图。
图6是表示在本发明中解析的各种门防撞梁的剖面形状的图。
图7是表示在本发明中解析的各种门防撞梁中的变形时的位移量与载荷的关系的图。
图8是表示在本发明中解析的各种门防撞梁中的将以往例的门防撞梁设为1时的每单位质量的碰撞吸收能量比的图。
图9是表示腹板面宽为10、12、14、18、22、26、30mm的各情况下的补强筋高度与能量比的关系的图。
图10是表示补强筋高度与剖面周长的比与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
图11是对于在10～40mm的范围内变更剖面周长时的剖面周长与碰撞吸收能量比的关系等一并表示本发明(有补强筋)以及以往例(无补强筋)的情况的图。
图12是在腹板面宽为10、12、14、18、22mm的情况下以1、3、5、7mm的四个水准变更补强筋高度，表示补强筋高度与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
图13是表示在腹板面宽为10、12、14、18、22mm的情况下补强筋高度和剖面周长的比与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
图14是表示本发明的第二实施方式涉及的门防撞梁的横截面形状的剖视图。
图15是表示本发明的第二实施方式涉及的门防撞梁的三点弯曲的解析结果的说明图，图15(a)～(g)是表示该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的各自的立体图以及剖视图。
图16是表示相对于本发明的第二实施方式的比较例涉及的门防撞梁的三点弯曲的解析结果的说明图，图16(a)～(g)是表示该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的各自的立体图以及剖视图。
图17是表示在腹板面宽为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的各情况下的补强筋高度与碰撞吸收能量比的关系的图。
图18是表示将补强筋高度以及剖面周长的比与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
图19是在腹板面宽为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情况下以1、3、5、7mm四个水准变更补强筋高度，表示补强筋高度dh与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
图20是表示在腹板面宽为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情况下将补强筋高度和剖面周长的比与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁设为1时的碰撞吸收能量比的关系的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的门防撞梁的适宜的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的门防撞梁1的一例的横截面形状的剖视图。另外，在本例中门防撞梁1也构成为，在构成汽车门的外板以及内板之间沿着汽车前后方向将其前后两端固定配置的长条的加强构件。
门防撞梁1由主体2构成。主体2具有沿与图1的纸面正交的方向延伸的长条的外形。主体2是金属板(在以下的说明中以钢板的情况为例进行说明，而钢板以外的金属板也同样适用。)的成形体。作为成形方法，例示了通常的低态下的冲压成形、辊轧成形，然而也可以是热压印等高温下的成形。
另外，例示了构成门防撞梁1的主体2的钢板的板厚为1.4～2.3mm左右，为了实现主体2的小型化、轻量化，优选该钢板的强度为780MPa以上，更优选980MPa以上，最优选1180MPa以上。
主体2沿长度方向具有两个门安装部(未图示)与弯曲变形产生部3。两个门安装部分别形成在主体2的长度方向(与图1的纸面正交的方向)的两端部侧。两个门安装部是用于通过适宜机构(例如利用螺栓以及螺母的紧固等)向门内板上的规定的安装位置固定的部分，固定在门内板上的汽车前后方向的前端侧以及后端侧的规定的位置。
弯曲变形产生部3配置在这两个门安装部之间。即图1表示弯曲变形产生部3处的主体2的横截面形状。另外，两个门安装部的横截面形状只要是能够可靠地向门内板上的规定的安装位置安装的形状即可，不限制成特定的形状。
弯曲变形产生部3具有：槽底部4、两个棱线部5a、5b、两个纵壁部6a、6b、两个曲线部7a、7b以及两个凸缘8a、8b。
槽底部4除后述的补强筋13以外，在接点(日文：Rとまり)9a、9b之间形成平面状。
两个棱线部5a、5b分别经由接点9a、9b与槽底部4连续地形成曲面状。
两个纵壁部6a、6b分别经由接点10a、10b与两个对应的棱线部5a、5b连续地形成平面状。
两个曲线部7a、7b分别经由接点11a、11b与两个对应的纵壁部6a、6b连续地形成曲面状。
另外两个凸缘8a、8b分别经由接点12a、12b与两个对应的曲线部7a、7b连续地形成平面状。
像这样主体2中的弯曲变形产生部3具有由槽底部4、两个棱线部5a、5b、两个纵壁部6a、6b、两个曲线部7a、7b、两个凸缘8a、8b构成的帽形的剖面形状。在本实施方式中，主体2典型地具有开放剖面形状，然而本发明不仅限定于该情况，即如后述那样也包含闭合剖面形状的情况。
门防撞梁1在槽底部4的局部具备朝向主体2的长度方向形成的补强筋13。优选补强筋13形成在槽底部4的两端即接点9a、9b之间的中央位置，然而不限定于中央位置，只要形成在接点9a、9b之间的适宜位置即可。另外，优选补强筋13形成在弯曲变形产生部3的长度方向的大致整个长度的范围内。另外，补强筋13不限定于弯曲变形产生部3的长度方向的整个长度区域，最典型的是，例如在弯曲变形产生部3的长度方向的中央部附近，形成在遍及其整个长度的5％以上的区域即可。总之，通过使补强筋13具有弯曲变形产生部3的整个长度的至少5％左右的长度，能够实现必要且充分的碰撞能量吸收性能。另外只要不阻碍向门内板上的规定的安装位置的安装，补强筋13便也可以形成在门安装部。
如图1所示，补强筋13向弯曲变形产生部3的开放剖面形状的外侧、即与向门防撞梁1作用的冲击载荷F对置地以具有曲面的形状突出形成。在此，“具有曲面的形状”包含仅由曲面构成的形状、通过曲面与平面的组合构成的形状。
图2(a)～图2(d)是示意性地表示补强筋13的形状例的剖视图。另外，图2(a)～图2(d)中的表示补强筋13的实线表示槽底部4的板厚中心位置，这些实线上标注的黑圆点标记表示接点，对各部标注的尺寸数值的单位是mm。
图2(a)以及图2(b)分别表示补强筋13由第一曲面13a、第二曲面13b以及第三曲面13c构成的情况。另外，图2(c)以及图2(d)分别表示补强筋13由第一曲面13a、第一平面13d、第二曲面13b、第二平面13e以及第三曲面13c构成的情况。
补强筋13不限制成通过特定的制法形成的形状，然而为了抑制因碰撞时的剖面形状的塌陷而导致的载荷下降以及断裂从而有效地吸收碰撞能量，优选压花成形而成的肋状的突起即所谓的构造补强筋。
门防撞梁1如图1中的留白的箭头所示，以向槽底部4上的补强筋13输入冲击载荷F的方式，即以门防撞梁1的主体2中的槽底部4位于门外板侧并且两个凸缘8a、8b位于门内板侧的方式，配置在门外板与门内板之间的规定的位置。
像这样通过在主体2的槽底部4配置补强筋13，提高了对弯曲载荷的面刚性，典型地抑制了因侧面碰撞时的剖面形状的塌陷所导致的耐载荷下降以及断裂从而能够有效地吸收碰撞能量。
对其理由进行说明。图3A是示意性地表示未在槽底部4形成补强筋的以往例的门防撞梁1A的剖面形状的图。另外，门防撞梁1A的基本结构除不具有补强筋13以外，与本发明涉及的门防撞梁1实质相同，以下根据需要对于门防撞梁1A对与本发明的门防撞梁1对应的部位适宜使用相同的符号进行说明。图3B是表示图3A的门防撞梁1A的三点弯曲的解析结果的说明图，图3B(a)～图3B(g)是分别表示该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程ST为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的立体图以及剖视图。另外，图3B中省略了门防撞梁1A的各部位的符号的图示。
图4A是示意性地表示在槽底部4形成有补强筋13的本发明的第一实施方式涉及的门防撞梁1的剖面形状的图。图4B是表示图4A的门防撞梁1的三点弯曲的解析结果的说明图，图4B(a)～图4B(g)是分别表示该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程ST为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的立体图以及剖视图。另外，图4B中省略了门防撞梁1的各部位的符号的图示。
另外，图3A以及图4A中的表示门防撞梁1A、1的实线表示它们的主体2的板厚中心位置，并且门防撞梁1A、1的槽底部4上的两个接点9a、9b(参照图1)之间的距离即腹板(web)面宽度Wh都设为12mm，门防撞梁1A、1的帽高度H都设为44.6mm。另外，主体2的板厚都设为1.6mm，主体2由拉伸强度为1500MPa级的高张力钢板构成。
图5是表示对门防撞梁1、1A进行的试验装置100的三点弯曲试验的解析条件的说明图。在该解析中设为如下的条件，即，通过半径15mm的圆柱状的支点101、101以支点间距离1000mm、而且以槽底部4位于碰撞面侧并且凸缘8a、8b位于碰撞面相反侧的方式，分别对门防撞梁1、1A进行固定支持，使半径150mm的冲击器102以碰撞速度1.8km/h与门防撞梁1、1A的长度方向的中央位置碰撞。
如图3B所示在以往例的门防撞梁1A中，当负载有冲击载荷的具备具有帽形的开放剖面形状的主体2的门防撞梁1A进行因弯曲导致的变形时，槽底部4凹陷，棱线部5a、5b向开放剖面的外侧位移，并且夹着纵壁部6a、6b而与棱线部5a、5b相反侧的曲线部7a、7b相反早期进行向内侧位移的变形。而且可知，因开放剖面形状的剖面的塌陷而导致此后碰撞载荷下降，并且因变形局部化而导致断裂的危险性提高。
对此，在本发明的门防撞梁1中，如图4B所示，随着负载有冲击载荷的具备具有帽形的开放剖面形状的主体2的门防撞梁1进行因弯曲导致的变形，补强筋13以压扁的方式即补强筋13的高度降低并且宽度变宽的方式变形。另外，槽底部4的周长(就形成有补强筋13的槽底部4而言，是通过槽底部4自身与补强筋13双方的、所谓的相当于距离的剖面周长)实质上无变化。即，通过补强筋13负载冲击载荷的一部分，特别是防止应力向棱线部5a、5b周围集中，通过像这样应力分散，从而与图3A以及图3B所示的以往例的门防撞梁1A的情况相比大幅度抑制了槽底部4的凹陷量、棱线部5a、5b的向开放剖面的外侧的位移量以及纵壁部6a、6b的向开放剖面外侧的歪斜量。因此，能够使本发明的门防撞梁1的剖面的塌陷延迟至ST：78mm，由此抑制了因碰撞时的剖面形状的塌陷导致的耐载荷下降以及断裂，从而能够有效地吸收碰撞能量。
如上所述，在本发明中，通过在槽底部4的局部具有补强筋13，从而能够有效地吸收侧面碰撞时的碰撞能量，所述补强筋13与向门防撞梁1作用的冲击载荷F对置地向弯曲变形产生部3的剖面形状的外侧以具有曲面的形状突出，且朝向主体2的长度方向地形成。
在此，基于与以往例等的关系来说明本发明的门防撞梁1的效果。图6是表示解析的各种门防撞梁的剖面形状的说明图，图6(a)表示本发明的门防撞梁1，图6(b)表示以往例的门防撞梁1A，图6(c)表示由专利文献2公开的门防撞梁1B。图6(a)～图6(c)中分别示出的实线表示构成门防撞梁1、1A、1B的主体2的钢板的板厚中心位置。
另外，形成门防撞梁1、1A、1B的钢板的板厚都是1.6mm，钢板都设为1500MPa级的高张力钢板。主体2的宽度设为47.2mm，高度设为44.6mm。
本实施方式的门防撞梁1具有压花成形而成的补强筋13，其高度设为44.6mm。另外，棱线部5a、5b的曲率半径相对于板厚中心设为5.8mm，凸缘宽度设为6mm。
对于这些门防撞梁1、1A、1B，如上所述以图5所示的解析条件进行了数值解析。
图7以及图8都是表示解析的结果的坐标图，图7表示变形时的位移量与载荷的关系。另外，图8是表示门防撞梁1、1A、1B各自的、将未形成补强筋13的以往例的门防撞梁1A设为1时的能量比(如后述那样将门防撞梁1A设为1时的每单位质量的碰撞吸收能量比)。
根据这些解析结果可以明显发现，根据本发明，通过门防撞梁1在槽底部4具有补强筋13，从而相对于门防撞梁1A、1B，如图7的坐标图所示那样直到变形的后期为止能够维持较高的载荷的值，如图8的坐标图所示那样能够提高冲击能量的吸收性能。
接下来，对本发明的门防撞梁1中其作用效果等进行更具体的解析。
槽底部4的剖面周长L根据腹板面宽Wh、补强筋高度dh而变化，然而在本发明的第一实施方式中，作为这种门防撞梁，从实用角度出发，使用所应用的剖面周长L为10mm≤L≤40mm的门防撞梁1。另外，作为门防撞梁1的帽高度H，将作为这种门防撞梁而设为标准的尺寸的50mm以下的帽高度作为本发明的适用对象。
在此，表1～表7中示出了，当使槽底部4中的腹板部的剖面周长L实质上在10～40mm的范围内变更时，在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22、26、30mm的情况下，按每个腹板面宽Wh，使补强筋高度dh以1、3、5、7四个水准进行变更，对于将补强筋高度dh和没有形成补强筋的形状即dh＝0的以往例的门防撞梁1A设为1时的碰撞吸收能量比和每单位质量的碰撞吸收能量比(以下，仅称为能量比(单位质量))的关系的解析结果。即使在相同的腹板面宽Wh的情况下，若补强筋高度dh不同，则腹板部的剖面周长L不同。由此，相对于相同的腹板面宽Wh使补强筋高度dh变化，即，针对各代表性的腹板面宽Wh使补强筋高度dh以四个水准变化地进行了解析。
[表1]
Wh＝10
[表2]
Wh＝12
[表3]
Wh＝14
[表4]
Wh＝18
[表5]
Wh＝22
[表6]
Wh＝26
[表7]
Wh＝30
图9(a)～图9(g)是表示根据表1～表7的解析结果，在腹板面宽Wh＝10、12、14、18、22、26、30mm的各情况下的补强筋高度dh与能量比(单位质量)的关系的坐标图。另外，图10(a)～图10(g)是表示根据表1～表7的解析结果在腹板面宽Wh＝10、12、14、18、22、26、30mm的各情况下的补强筋高度dh和剖面周长L的比(dh/L)与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁1A设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
表8示出了如上所述当使腹板部的剖面周长L变更时将未形成剖面周长L＝10mm的补强筋的以往例的门防撞梁1A设为1时的能量比(单位质量)等的解析结果。
[表8]
图11是一并表示将表8的解析数据中在L＝10～40mm的范围内变更剖面周长时剖面周长L与能量比(单位质量)的关系的本发明(有补强筋)以及以往例(无补强筋)的情况的坐标图。
如图11所示那样在无补强筋的以往例中，剖面周长(在该情况下，相当于腹板面宽Wh)越是比设为基准的L＝10mm长，能量比(单位质量)越减少。这意味着剖面周长越长，越会影响防撞梁的剖面的塌陷。另一方面，在本发明中，虽然因剖面周长的影响而使得剖面周长越长能量比(单位质量)越减少，然而成为与以往例同等或者以往例以上的能量比(单位质量)，即不易受到剖面周长的影响。
图11中，进一步地在补强筋高度dh＝3、5、7(图11中由白圈标记的部分)的情况下，至少在至剖面周长L＝35的范围内，本发明的门防撞梁1的能量比(单位质量)位于根据以往例的门防撞梁1A的解析值得到的特性曲线(基准线)S的上方，即相对于以往例的情况可以得到本发明的效果。因此，该情况下的本发明中的作为剖面周长的有效的适用范围是10mm≤L≤35mm，在该范围内本发明的门防撞梁1得到比以往例的门防撞梁1A高的能量吸收性能。然而，设为剖面周长L＝37mm的dh＝7mm的情况与全部的dh＝1mm的情况作为不发挥本发明的效果的情况，在图11中由黑圈来标记。另外，在补强筋高度dh＝7的情况下，存在能量比(单位质量)小于1的情况(例如L＝33mm)，这可以视为是因上述的剖面周长的长度的影响等而导致的，本发明的效果实质上得到了维持。
图12是在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22mm的情况下以1、3、5、7mm四个水准变更补强筋高度dh而进行上述的解析，表示补强筋高度dh与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁1A设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
同时参照表3～表7，在补强筋高度dh＝1mm的情况下，当腹板面宽Wh＝14mm以上时能量比(单位质量)小于1.0(试料No.112、117、122、132)，另一方面，同时参照表5～表7在补强筋高度dh＝7mm的情况下，在腹板面宽Wh＝22mm以上时能量比(单位质量)小于1.0(试料No.125、130、135)。另外，在补强筋高度dh＝3mm以及dh＝5mm的情况下，确保能量比(单位质量)为1.0以上。关于补强筋高度dh，至少是1mm＜dh，特别优选3mm≤dh≤5mm的范围。
可以认为这是由于像这样补强筋高度会影响能量比(单位质量)，然而当小到补强筋高度dh＝1mm时，对于冲击载荷的应力分散不会有效地发挥作用。
然而，在补强筋高度dh＝7mm的情况下，像以下那样处理。在本解析中，门防撞梁1的帽高度H视为恒定，因此根据补强筋高度dh的变更，纵壁部6a、6b的长度(高度)也发生变化。可以认为，特别是当大到补强筋高度dh＝7mm时，纵壁部6a、6b的长度会与其对应地缩短，因其影响导致弯曲变形产生部3整体的刚性下降。像这样因纵壁部6a、6b的长度的缩短变化的影响而导致能量比(单位质量)减少，补强筋高度自身的影响实质上不存在，因此作为本发明中的补强筋高度dh，优选1mm＜dh≤7mm的范围。另外，对此，如后述那样在本发明的第二实施方式中通过弯曲变形产生部3自身的刚性强化，从而即使在补强筋高度较大的情况(特别是dh＝7mm)下也能够提高能量吸收性能，由此也可知，补强筋高度较大不会成为能量比(单位质量)减少的直接原因。
另外图13是表示在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22mm的情况下补强筋高度dh和剖面周长L的比(dh/L)与将未形成补强筋的以往例的门防撞梁1A设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
同时参照表1～表7，当dh/L＜0.1时能量比(单位质量)小于1.0，在0.1≤dh/L时能量比(单位质量)达到1.0以上。然而，即使在0.1≤dh/L的情况下，在补强筋高度dh＝7mm的情况下，能量比(单位质量)也小于1.0(表5、表6、表7的试料No.125、130、135)。因此，关于补强筋高度dh和剖面周长L的比，优选0.1≤dh/L的范围。
像这样补强筋高度dh和剖面周长L的比dh/L会影响能量比(单位质量)，可以认为这是由于如上述那样剖面周长L越长，越影响防撞梁的剖面的塌陷，补强筋高度dh越小，越影响应力分散。
在图9～图13中示出结果的解析中，如上所述门防撞梁1需要在门的外板与内板之间的狭窄空间内避开各种门构成部件的干扰地进行配置。因此，通常来讲，门防撞梁1是小剖面的，即无法确保足够的高度而将主体2的高度限制成规定的值，因此不考虑补强筋13的有无而将主体2的高度设为44.6mm而设置得恒定。
根据表1～表8以及图9～图13的坐标图，在10mm≤L≤40mm的门防撞梁1中，剖面周长的有效的适用范围是10mm≤L≤35mm，另外其中特别优选13mm≤L≤33mm的范围(参照图11)。关于自补强筋13的槽底部4的平面的补强筋13的高度dh与补强筋高度dh和剖面周长L的比dh/L，至少1mm＜dh，并且dh≤7mm，特别优选3mm≤dh≤5mm的范围。另外，优选0.1≤dh/L的范围，在这些范围内可以得到优异的能量吸收性能。
其理由是，如图11的坐标图所示当槽底部4的剖面周长L变大时，槽底部4的面刚性降低，弯曲性能变小。另外，当剖面周长L变小时补强筋13的高度dh变小，因此如图11的坐标图所示应变不会分散而无助于断裂防止。
因此，根据本发明，即使是具有由顾及断裂那样的伸长性较小的材料(例如，拉伸强度为780MPa以上、980MPa以上或1180MPa以上)的高张力钢板构成的主体2的门防撞梁1，也能够实现门防撞梁的进一步的小型化、轻量化，并且以高次元兼顾抑制冲击载荷负荷时的断裂与高效率的能量吸收性能。
接下来，对本发明的门防撞梁的第二实施方式进行说明。图14是表示本发明的第二实施方式涉及的门防撞梁1的横截面形状的剖视图。另外，对与上述的第一实施方式的情况相同或对应的构件等使用相同的符号而进行说明。在第二实施方式中，特别是门防撞梁1在主体2的弯曲变形产生部3中在与槽底部4相反的一侧接合背板14，除像这样追加有背板14以外，第二实施方式的基本结构与第一实施方式的情况相同。
主体2自身的基本结构与第一实施方式的情况相同，即具有沿与图14的纸面正交的方向延伸的长条的外形。另外，构成主体2的钢板的板厚为1.4～2.3mm左右，为了实现主体2的小型化、轻量化，优选该钢板的强度为780MPa以上，更优选980MPa以上，最优选1180MPa以上。主体2沿长度方向具有两个门安装部(未图示)与弯曲变形产生部3。
两个门安装部分别形成在主体2的长度方向(与图14的纸面正交的方向)的两端部侧。两个门安装部是用于通过适宜机构(例如利用螺栓以及螺母的紧固等)向门内板上的规定的安装位置固定的部分，固定在门内板上的汽车前后方向的前端侧以及后端侧的规定的位置。
弯曲变形产生部3配置在这两个门安装部之间。即图14表示弯曲变形产生部3处的主体2的横截面形状。另外，两个门安装部的横截面形状只要是能够可靠地向门内板上的规定的安装位置安装的形状即可，而不限制成特定的形状。
弯曲变形产生部3具有：槽底部4、两个棱线部5a、5b、两个纵壁部6a、6b、两个曲线部7a、7b以及两个凸缘8a、8b。
槽底部4除补强筋13以外，在接点9a、9b之间形成平面状。
两个棱线部5a、5b分别经由接点9a、9b与槽底部4连续地形成曲面状。
两个纵壁部6a、6b分别经由接点10a、10b与两个对应的棱线部5a、5b连续地形成平面状。
两个曲线部7a、7b分别经由接点11a、11b与两个对应的纵壁部6a、6b连续地形成曲面状。
另外两个凸缘8a、8b分别经由接点12a、12b与两个对应的曲线部7a、7b连续地形成平面状。
背板14在与槽底部4相反的一侧的两个凸缘8a、8b的背面以横跨它们的方式以相同的宽度紧贴，例如通过点焊15等接合方式接合固定在弯曲变形产生部3。在第二实施方式中，特别是如上所述通过使背板14与弯曲变形产生部3一体化，而使得弯曲变形产生部3具有闭合剖面形状。
与第一实施方式的情况实质相同地，门防撞梁1在槽底部4的局部具备朝向主体2的长度方向形成的补强筋13。优选补强筋13形成在槽底部4的两端即接点9a、9b之间的中央位置，然而不限定于中央位置，只要形成在接点9a、9b之间的适宜位置即可。另外，优选补强筋13形成在弯曲变形产生部3的长度方向的大致整个长度的范围内。另外，补强筋13不限定于形成在弯曲变形产生部3的长度方向的整个长度区域的情况，例如在弯曲变形产生部3的长度方向的中央部附近，形成在遍及其整个长度的5％以上的区域即可。即，通过使补强筋13具有弯曲变形产生部3的整个长度的至少5％左右的长度，能够实现必要且充分的碰撞能量吸收性能。另外只要不阻碍向门内板上的规定的安装位置的安装，补强筋13便也可以形成在门安装部。
在此，作为相对于本发明的第二实施方式的比较例而设置门防撞梁1C。门防撞梁1C如图16所示在主体2的弯曲变形产生部3中在与槽底部4相反的一侧接合背板14。然而，在该比较例中，未在槽底部4上形成有补强筋13。比较例的门防撞梁1C的基本结构除未形成有补强筋13以外，与第二实施方式涉及的门防撞梁1相同。
图15是表示本发明的第二实施方式涉及的门防撞梁1的三点弯曲的解析结果的说明图，图15(a)～图15(g)是分别表示该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程ST为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的立体图以及剖视图。
图16是表示相对于本发明的第二实施方式的比较例涉及的门防撞梁1C的三点弯曲的解析结果的说明图，图16(a)～图16(g)是表示分别该三点弯曲试验的弯曲变形的冲程ST为0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm时的剖面的塌陷的状况的立体图以及剖视图。
在本发明的门防撞梁1中，如图15所示，随着负载有冲击载荷的具备闭合剖面形状的主体2的门防撞梁1进行因弯曲导致的变形 ，补强筋13以压扁的方式即补强筋13的高度降低并且宽度变宽的方式变形，因此槽底部4的周长增加。由此与作为比较例而由图16所示的门防撞梁1C的情况相比抑制了槽底部4的凹陷量、棱线部5a、5b的向闭合剖面的外侧的位移量、以及纵壁部6a、6b的向闭合剖面外侧的歪斜量。因此，能够使门防撞梁1的剖面的塌陷延迟至ST：78mm或ST：78mm以上，由此抑制了因碰撞时的剖面形状的塌陷导致的耐载荷下降以及断裂，从而能够有效地吸收碰撞能量。
另一方面，如图16所示在比较例的门防撞梁1C中，当负载有冲击载荷而进行因弯曲导致的变形时，槽底部4凹陷，棱线部5a、5b向开放剖面的外侧位移，并且夹着纵壁部6a、6b而与棱线部5a、5b相反侧的曲线部7a、7b相反早期进行向内侧位移的变形。而且可知，因剖面形状的剖面的塌陷而导致此后碰撞载荷下降，并且因变形局部化而导致断裂的危险性提高。
如上所述，在本发明中，通过在槽底部4的局部具有补强筋13，从而能够有效地吸收侧面碰撞时的碰撞能量，所述补强筋13与向门防撞梁1作用的冲击载荷F对置地向弯曲变形产生部3的剖面形状的外侧以具有曲面的形状突出，且朝向主体2的长度方向形成。
另外，在本发明的第二实施方式中，还在两个凸缘8a、8b接合背板14，这些凸缘8a、8b由背板14限制，能够强化弯曲变形产生部3的刚性。由此，当对门防撞梁1作用有冲击载荷F时，可以抑制凸缘8a、8b相互之间扩张那样的变形，从而可以抑制弯曲变形产生部3的剖面形状的塌陷，能够提高能量吸收性能。
接下来，对本发明的门防撞梁1中其作用效果等进行更具体的解析。
在本发明的第二实施方式中，槽底部4的剖面周长L根据腹板面宽Wh、补强筋高度dh而变化，然而作为这种门防撞梁，从实用角度出发，使用所应用的剖面周长L为10mm≤L≤60mm的门防撞梁1。另外，作为门防撞梁1的帽高度H，将作为这种门防撞梁而设为标准的尺寸的50mm以下的帽高度作为本发明的适用对象。
在此，表9～表17中示出了，当使槽底部4中的腹板部的剖面周长L实质上在10～60mm的范围内变更时，在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情况下，按各腹板面宽Wh使补强筋高度dh以1、3、5、7四个水准进行变更，对于将补强筋高度dh和没有形成补强筋的形状即dh＝0的比较例的门防撞梁1C设为1时的每单位质量的碰撞吸收能量比(以下，仅称为能量比(单位质量))的关系的解析结果。即使在相同的腹板面宽Wh的情况下，若补强筋高度dh不同，则腹板部的剖面周长L不同。由此，相对于相同的腹板面宽Wh使补强筋高度dh变化，即，针对各代表性的腹板面宽Wh使补强筋高度dh以四个水准变化地进行了解析。
[表9]
Wh＝10
[表10]
Wh＝12
[表11]
Wh＝14
[表12]
Wh＝18
[表13]
Wh＝22
[表14]
Wh＝26
[表15]
Wh＝30
[表16]
Wh＝40
[表17]
Wh＝50
图17(a)～图17(i)是表示根据表9～表17的解析结果，在腹板面宽Wh＝10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的各情况下的补强筋高度dh与能量比(单位质量)的关系的坐标图。另外，图18(a)～图18(i)是表示根据表9～表17的解析结果在腹板面宽Wh＝10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的各情况下的补强筋高度dh和剖面周长L的比(dh/L)与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁1C设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
图19是在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情况下以1、3、5、7mm四个水准变更补强筋高度dh而进行上述的解析，表示补强筋高度dh与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁1C设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
同时参照表9～表17，在补强筋高度dh＝1的情况下，在腹板面宽Wh＝10～50mm的范围内能量比(单位质量)全都小于1.0。因此，关于补强筋高度dh，至少1mm＜dh，特别优选1mm＜dh≤7的范围。
可以认为这是由于，像这样补强筋高度会影响能量比(单位质量)，然而当小到补强筋高度dh＝1mm时，对于冲击载荷的应力分散不会有效地发挥作用。
另外图20是表示在腹板面宽Wh为10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情况下补强筋高度dh和剖面周长L的比(dh/L)与将未形成补强筋的比较例的门防撞梁1C设为1时的能量比(单位质量)的关系的坐标图。
同时参照表9～表17，当dh/L＜0.1时能量比(单位质量)在1.0以下，在0.1≤dh/L时能量比(单位质量)达到1.0以上。因此，关于补强筋高度dh和剖面周长L的比，优选0.1≤dh/L的范围。
像这样补强筋高度dh和剖面周长L的比dh/L会影响能量比(单位质量)，可以认为这是由于如上述那样剖面周长L越长，越影响防撞梁的剖面的塌陷，补强筋高度dh越小，越影响应力分散。
根据表9～表17以及图17～图20的坐标图，在10mm≤L≤60mm的门防撞梁1中，与第一实施方式的情况相同，若剖面周长变长则处于能量比(单位质量)变小的趋势，若剖面周长L超出50mm，则像表17的试料No.243那样即使dh＝3mm也会出现能量比(单位质量)为1的情况。因此，剖面周长的有效的范围设为10mm≤L≤50mm。另外，关于自补强筋13的槽底部4的平面的补强筋13的高度dh与补强筋高度dh和剖面周长L的比dh/L，至少1mm＜dh，特别优选1mm＜dh≤7的范围。另外，优选0.1≤dh/L的范围。而且，在这些范围内可以得到优异的能量吸收性能。
特别是在本发明的第二实施方式的门防撞梁1中，通过使背板14与弯曲变形产生部3一体化从而具有闭合剖面形状。通过设置背板14从而利用与补强筋13的相乘作用而抑制了纵壁部6a、6b的向外侧的变形，缓和了与腹板面接近的一侧的棱线部5a、5b处的应变集中，由此能够减小断裂的风险。通过背板14对弯曲变形产生部3的刚性强化，从而即使在例如补强筋高度dh＝7的情况下，如表9～表17所示那样也可以确保能量比(单位质量)都达到1.0以上，具有较高的能量吸收性能。另外，即使加长槽底部4的剖面周长L也能够确保所需的刚性，能够有效地扩大本发明的适用范围。
另外，上述的全部的实施方式仅示出了实施本发明时的具体化的例子，而并非通过上述实施方式来限定和解释本发明的技术范围。即，本发明能够在不脱离其技术思想或其主要特征的范围内通过各种方式实施。
工业实用性
根据本发明，能够提供由具有规定的剖面形状的薄钢板制的成形体构成并且抑制因碰撞时的剖面形状的塌陷而导致的载荷下降以及断裂从而能够有效地吸收碰撞能量的门防撞梁。
符号说明
1 门防撞梁
2 主体
3 弯曲变形产生部
4 槽底部
5a、5b 棱线部
6a、6b 纵壁部
7a、7b 曲线部
8a、8b 凸缘
13 补强筋
14 背板

Claims (5)

1.一种门防撞梁，该门防撞梁包括金属板的成形体即长条的主体地构成，所述主体具有：分别形成在该长条长度方向的两端部侧的门安装部、以及配置在这些门安装部之间的弯曲变形产生部，所述弯曲变形产生部具有：槽底部、与该槽底部连续的两个棱线部、分别与该两个棱线部连续的两个纵壁部、分别与该两个纵壁部连续的两个曲线部、以及分别与该两个曲线部连续的两个凸缘，所述门防撞梁的特征在于，
在所述槽底部的局部具备补强筋，所述补强筋与向该门防撞梁作用的冲击载荷对置地向所述弯曲变形产生部的剖面形状的外侧以具有曲面的形状突出，朝向所述主体的长度方向地形成。
2.如权利要求1所述的门防撞梁，
所述弯曲变形产生部具有帽高度50mm以下的帽形的开放剖面形状，并且所述槽底部的剖面周长为10mm≤L≤35mm，
所述补强筋满足下述(1)式以及(2)式的关系，
1mm＜dh≤7mm·····(1)
0.1≤dh/L·····(2)
这里，上述(1)式以及(2)式中的符号L是槽底部的剖面周长，符号dh是所述补强筋的从所述槽底部的平面起的高度。
3.如权利要求1所述的门防撞梁，其特征在于，
在所述两个凸缘接合有背板。
4.如权利要求1所述的门防撞梁，
所述弯曲变形产生部具有在帽高度50mm以下的帽形的剖面中的所述两个凸缘接合有背板而具有闭合剖面形状，并且所述槽底部的剖面周长为10mm≤L≤50mm，
所述补强筋满足下述(3)式以及(4)式的关系，
1mm＜dh≤7mm·····(3)
0.1≤dh/L·····(4)
这里，上述(3)式以及(4)式中的符号L是槽底部的剖面周长，符号dh是所述补强筋的自所述槽底部的平面起的高度。
5.如权利要求1～4中任一项所述的门防撞梁，其特征在于，
所述补强筋在所述弯曲变形产生部的长度方向的中央部附近，形成在遍及至少所述弯曲变形产生部的整个长度的5％以上的区域。
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