JP2000280929A

JP2000280929A - 自動車用の補強部材及びその成形方法

Info

Publication number: JP2000280929A
Application number: JP11093281A
Authority: JP
Inventors: Sadao Nagai; 節生長井; Susumu Nishimoto; 進西本; Tatsuji Shimizu; 達司清水
Original assignee: ASKA KK; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: ASKA KK; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3860357B2

Abstract

(57)【要約】【課題】骨格部材を構成する部品点数を低減して構造
の簡素化を図り、コストの低減及び軽量化を図るように
した自動車用の補強部材を提供する。【解決手段】一枚の板金を所定形状に切断したブラン
ク材１１を折り曲げプレス成形して長手方向に沿って断
面形状が変化した閉断面形状に成形し、折り曲げた幅方
向の両側縁部１１ｇ、１１ｇを互いに当接させて接合部
１１ｄとして骨格部材１１を形成する。骨格部材１１
は、各部での断面の大きさに応じて断面積を大きくする
ことができ、強度の向上が図られる。この骨格部材１１
は、自動車のサイドシル又はセンタピラー又はサイドル
ーフレールの一部とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の補強部
材及びその成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、自動車の骨格部材の構造例え
ば、センタピラーの骨格構造を示す。図１３において、
センタピラー１は、アウタパネル２、第２アウタリンフ
ォース３、第１アウタリンフォース４、シートベルトリ
ンフォース５、ベルトラインリンフォース６、インナリ
ンフォース７、インナパネル８等の各部材を順に重ねて
溶着固定されており、強度を持たせた構造とされてい
る。尚、各部品は、分かり易くするために詳細部を省い
て描いてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のセンタピラーにおいては、多数の部品（７部品）で
構成されているために、各部品の製造工程が多くなり、
プレス成形型等の準備費が高くなり、これに伴いコスト
が高くなる。また、第２アウタリンフォース３、シート
ベルトリンフォース５、ベルトラインリンフォース６、
インナリンフォース７、インナパネル８等の多数の部品
（５部品）により骨格部材としてのリンフォースを構成
しているために、リンフォースの強度を一定とした場合
に１部品当たりの重量が増加し、リンフォース全体の重
量が増加する等の問題がある。

【０００４】また、ハイドロフォーミング工法によりパ
イプ状の素材から長手方向に沿って断面形状が変化した
閉断面構造のリンフォースを一体成形することも考えら
れるが、ハイドロフォーミング工法は、設備費が非常に
高くなるという大きな問題がある。このため、本発明で
は、骨格部材を構成する部品点数を低減して構造の簡素
化を図り、コストの低減及び軽量化を図るようにした自
動車用の補強部材及びその成形方法を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１では、一枚の板金を折り曲げて長
手方向に沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形
し、その折り曲げた幅方向の両側縁部を互いに当接させ
て接合部として骨格部材を形成する。骨格部材は、各部
での断面の大きさに応じて断面積を大きくすることがで
き、強度の向上が図られる。

【０００６】請求項２の発明では、骨格部材は、自動車
のサイドシル又はセンタピラー又はサイドルーフレール
の一部とし、接合部を自動車の車外側に設けて外側から
衝撃荷重が加わった際の強度の向上を図る。請求項３の
発明では、板金素材を所定形状のブランク材に切断し、
ブランク材の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませて
底面を成形すると共に、その幅方向両端部を長手方向に
沿って上方に折り曲げて一対の側縁部を成形する。次い
で、両側縁部が向かい合うように底面と側縁部の中間部
分を折り曲げ、前記一対の側縁部を先端から当接させな
がら押圧して長手方向に沿って断面形状が変化した閉断
面形状に成形する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。図１は本発明の
実施形態として自動車用の補強部材を適用したセンタピ
ラーの組立斜視図を示し、図２は図１に示すセンタピラ
ーの骨格部材としてのリンフォースの車外側から見た組
立斜視図、図３は図１に示すリンフォースの車内側から
見た組立斜視図、図４は図２に示すリンフォースの正面
図、図５は図４に示すリンフォースの側面図、図６は図
１に示すリンフォースの各部位における断面図である。
尚、図１３と同一部材には同一の符号を付してある。

【０００８】図１において、センタピラー１０は、アウ
タパネル２と、第１アウタリンフォース（以下単に「ア
ウタリンフォース」という）４と骨格部材としてのリン
フォース１１とにより構成されている。リンフォース１
１は、１部品により形成されており、前述した図１２に
示す第２アウタリンフォース３、シートベルトリンフォ
ース５、ベルトラインリンフォース６、インナリンフォ
ース７、及びインナパネル８により形成されるリンフォ
ースに相当している。

【０００９】図２乃至図６に示すように、リンフォース
１１は、長方形状の板金により一体に成形されており、
アウタリンフォース４の内面に略沿うように長手方向に
沿って断面形状が変化した閉断面形状に成形されてい
る。即ち、リンフォース１１は、インナパネルに相当す
る内側の底面１１ａ、この底面１１ａの両側が夫々外側
に折り曲げられて形成された側部１１ｂ、１１ｂ、これ
ら両側部１１ｂ、１１ｂの上部が夫々内側に折り曲げら
れて形成された上面１１ｃ、１１ｃ、及びこれら上面１
１ｃ、１１ｃの各側縁部１１ｇ、１１ｇが夫々内側に折
り曲げられて上部中央で互いに当接されて接合部１１ｄ
とされた閉断面構造とされている。そして、接合部１１
ｄの適宜の箇所（例えば、図４に折れ線で示す箇所）が
アーク溶接により溶着されている。

【００１０】リンフォース１１の底面１１ａの所定位置
には、シートベルトアンカボルトを螺合させるための孔
１１ｅが穿設されており（図３）、内側からナット１２
（図６（ｃ））が溶着されている。図６（ａ）〜（ｇ）
は、図１に示すリンフォース１１の部位Ａ〜Ｇにおける
断面形状を示す。また、リンフォース１１の基端部１１
ｆは、その断面形状が急変することで、プレス成形によ
り一体成形することが困難であるために、別途プレス成
形により形成された補強部材１３が溶着されて閉断面構
造とされている。従って、リンフォース１１の基端部の
１１ｆの断面形状がなだらかに変化する場合には、一体
にプレス成形することが可能である。

【００１１】次に、図７を参照してリンフォース１１の
成形方法について説明する。先ず、第１工程（ブランク
＆ピアス）において図示しないコイル材（鋼材）から所
定形状（リンフォース１１の展開形状）のリンフォース
としてのブランク材１１を切断し、必要な加工例えば、
シートベルトアンカボルトを螺合させるための溶着ナッ
ト１２を取り付ける孔１１ｅを穿設する等の加工を施
す。この第１工程は、ブランク材１１が平板であること
で孔明け等の加工を容易に行うことができる。次に、第
２工程（フォーム）においてプレス機３０によりブラン
ク材１１の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませてイ
ンナパネルに相当する底面１１ａを成形すると共に、幅
方向両側縁部１１ｇ、１１ｇを上方にフランジ状に折り
曲げ成形する。リンフォース１１は、図４に示すように
正面視略直線状をなし、図５に示すように側面視湾曲を
なしている。即ち、リンフォース１１は、二次元的に湾
曲している。そこで、この第２工程においてブランク材
１１に前記湾曲した形状に沿うように反り（キャンバ）
が付与される。

【００１２】次に、第３工程（フォーム）において底面
１１ａの両側を立ち上げると共に、底面１１ａと両側縁
部１１ｇ、１１ｇとの各中間部分を折り曲げて両側部１
１ｂ、１１ｂと上面１１ｃ、１１ｃが成形される。更
に、側部１１ｂ、１１ｂと各上部を所定の角度をなして
内側に折り曲げて、側縁部１１ｇ、１１ｇを僅かに離隔
対向させる。そして、第３工程の成形が終了した後、第
１工程において穿設した孔１１ｅに内側からシートベル
トアンカボルトを螺合させるためのナット１２を溶着す
る。これにより、上面に穴を設けることなく閉断面内に
ナット１２を容易に、且つ強固に溶着することができ
る。

【００１３】次に、最終工程である第４工程（フォー
ム）において、上面１１ｃ、１１ｃを徐々に押し付けて
内側に折り曲げる。このとき、側縁部１１ｇ、１１ｇが
互いに先端部から徐々に当接しながら押し付けられるこ
とで、これらの側縁部１１ｇ、１１ｇの当接する先端同
士に反力が作用し、両側部１１ｂ、１１ｂ、上面１１
ｃ、１１ｃが外方に膨らむ力を受け、潰れることなく所
定の断面形状に成形される。尚、分かり易くするために
側縁部１１ｇ、１１ｇは離れて描いてあるが、実際には
圧接している。このようにして、アウタリンフォース４
の内側に沿うように長手方向に沿って断面形状が変化し
た閉断面形状をなすリンフォース１１が成形される。次
いで、側縁部１１ｇ、１１ｇの合わせ部である接合部１
１ｄの適宜箇所を溶着する（図４、図６参照）。

【００１４】尚、図７に示す成形方法は、リンフォース
の基本工法を説明するためのものであり、最終工程であ
る第４工程において成形されたリンフォース１１の断面
形状は、図１乃至図６に示すリンフォース１１の断面形
状と多少異なっているが、プレス機の型が異なるだけで
あり、成型方法は同じである。このようにリンフォース
１１は、アウタリンフォース４の内側に沿うように長手
方向で断面形状を変化させているので、各部位での断面
の大きさに応じて断面積を大きくすることができ（図
６）、強度の向上が図られる。また、リンフォース１１
は、一枚の板金を折り曲げて閉断面構造とすることで、
重量の低減、設計の自由度が大きくなる。更に、前述し
たように成形途中でナット１２等を内側から溶着するこ
とができるために後加工が不要となり、成形後における
変形等が防止できると共に、作業性の向上が図られる。

【００１５】また、リンフォース１１は、折り曲げプレ
ス成形することで、炭素量の多い材料や、高張力鋼板等
の素材を使用してセンタピラーの骨格部材のように厚板
のものでも容易に成形することが可能である。また、炭
素量の多い材料を使用することができるために成形後に
高周波焼入を行うことで十分な硬化が期待でき、更なる
強度の向上を図ることが可能となる。

【００１６】更に、リンフォース１１は、プレス成形に
より形成することで異種の素材（材料）を接合すること
が可能となり、骨格部材の部位に応じて板厚を変えた
り、或いは高張力鋼板を使用する等により、骨格部材全
体の重量を増加させることなく、十分な強度を確保する
ことが可能となる。また、図８、図９に示すようにリン
フォース１１は、成形途中例えば、図７の第３工程と第
４工程との間において補強用の内部リンフォース１４
や、バルクヘッド１５等を設けることが可能であり、効
率的に局部補強を行うことができる。更に、図１０に示
すように底面１１ａの一部に屈曲部１１ａ’を設けて底
面を上部に接合するようにしてもよい。この場合、屈曲
部１１ａ’がリンフォース１１の断面変形を防止する効
果がある。

【００１７】次に、組付手順について説明する。図１１
に示すように骨格部材の一部をなすアウタ部材としての
アウタリンフォース４の車体側内側にリンフォース１１
を装着する。このときリンフォース１１の接合部１１ｄ
が車外側に位置するようにアウタリンフォース４の内側
に向けて装着する。そして、アウタリンフォース４の開
口端両側部４ａ、４ａとリンフォース１１の両側部１１
ｂ、１１ｂとをアーク溶接１７、１７により溶着する。
このようにアウタリンフォース４とリンフォース１１と
を接合してリンフォースアセンブリを形成する。アウタ
リンフォース４とリンフォース１１とをアーク溶接する
ことで、衝撃荷重が加わった際の溶接部の剥離が大幅に
低減する。また、リンフォース１１の接合部１１ｄを車
外側に向けることで、外側から衝撃荷重が加わった際に
は接合部１１ｄには圧縮荷重が作用するため接合部１１
ｄの口開きが抑制される。

【００１８】次いで、前記リンフォースアセンブリとア
ウタパネル２とを接合する。即ち、アウタパネル２の車
体内側にリンフォースアセンブリのアウタリンフォース
４を配設し、当該アウタリンフォース４に設けられてい
るフランジ４ｂ、４ｂとアウタパネル２に設けられてい
るフランジ２ａ、２ａとをスポット溶接により溶着して
センタピラー１０を構成する。尚、前記リンフォースア
センブリを作成後の溶接工程は、従来のスポット溶接で
よく、溶接設備の変更の必要が無く、量産性が損なわれ
ることがない。また、リンフォース１１の接合部１１ｄ
は、アウタ部材としてのアウタリンフォース４やアウタ
パネル２に覆われているため、溶接部の表面を仕上げる
必要もなく、更には、必要に応じて断続的に溶接しても
水の侵入等のシール性の問題がなく、製造コストを低減
することができる。

【００１９】リンフォース１１は、従来構造におけるイ
ンナパネルも一体に形成した構造とされているので、セ
ンタピラー１０の断面積に占める断面積の割合が大きく
なり、当該リンフォース１１による補強効果が高くな
る。また、リンフォース１１は、アウタパネル２に溶着
された状態において車体内側の底面１１ａが室内壁を構
成しており、且つ外側がアウタリンフォース４に沿うよ
うに形成されていることで、シートベルトアンカボルト
は、強度の高いリンフォース１１に直接固定される。こ
れにより、ブラケット類が不要となる。

【００２０】尚、図１２に示すようにリンフォース１１
の室内側にインナパネル２１を設け、フランジ２１ａ、
２１ａをアウタリンフォース４のフランジ４ｂ、４ｂと
アウタパネル２のフランジ２ａ、２ａと共にスポット溶
接により溶着してもよい。このようにインナパネル２１
を設けてリンフォース１１を覆うことで、室内側から乗
員が衝突した際の衝撃荷重等が加わった際にエネルギ吸
収即ち、クッション機能を持たせることができ、好まし
い。更に、２点鎖線で示すようにインナパネル２１の室
内側にトリム２２を設けてもよい。トリム２２は、車室
内の装飾やクッション機能等を持たせる上で好ましい。

【００２１】尚、上記実施例においては、骨格部材とし
てセンタピラーのリンフォースに適用した場合について
記述したが、これに限るものではなく、他の部位の骨格
部材例えば、フロントピラー、リヤピラー、フロアの側
部に設けられ車両前後方向に延びるサイドシル、ルーフ
の周囲に設けられるサイドルーフレール等の骨格部材に
も適用できることは勿論である。尚、サイドシル、サイ
ドルーフレール等においては、インナパネルは特に必要
ではない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明で
は、一枚の板金を折り曲げて長手方向に沿って断面形状
が変化した閉断面形状に成形し、その幅方向の両側縁部
を当接させて接合部として骨格部材を形成することで、
部品点数の大幅な低減が図られ、コストの低減、軽量化
が図られる。また、各部位における断面の大きさに応じ
て断面積を大きくすることができ、強度の向上が図られ
る。

【００２３】請求項２の発明では、接合部を車外側に設
けることで、外側からの曲げ荷重に対して接合部には圧
縮荷重が作用するので接合部が口開きを起こしにくく強
度が向上する。また、接合部をアウタ部材で覆っている
ため、接合部の見栄え、シーク性が問題とならず、製造
コストが低減できる。請求項３の発明では、一枚の板金
を折り曲げて長手方向に沿って断面形状が変化した閉断
面形状に成形して骨格部材を形成することで、現有の設
備により製造可能となり、設備費の低減、コストの低減
が図られる。また、成形途中において、シートベルトの
アンカボルトを螺合するためのナットを溶着したり、補
強部材としてのバルクヘッドや、リンフォース等を内部
に設けることが可能であり、作業性の向上や、強度の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車用の補強部材を適用したセ
ンタピラーの組立斜視図である。

【図２】図１に示すリンフォースの車外側から見た組立
斜視図である。

【図３】図１に示すリンフォースの車内側から見た組立
斜視図である。

【図４】図２に示すリンフォースの正面図である。

【図５】図４に示すリンフォースの側面図である。

【図６】図１に示すリンフォースの各部位における断面
図である。

【図７】本発明に係る補強部材の成型方法具体的には、
図１に示す骨格部材としてのリンフォースの成形方法の
説明図である。

【図８】図１に示す閉断面構造のリンフォースの内部に
補強部材としてのリンフォースを設けた場合の説明図で
ある。

【図９】図１に示す閉断面構造のリンフォースの内部に
補強部材としてのバルクヘッドを設けた場合の説明図で
ある。

【図１０】図１に示すリンフォースの他の実施例を示す
斜視図である。

【図１１】図１に示すセンタピラーを組み付けた状態に
おける矢線XI−XIに沿う断面図である。

【図１２】図１１に示すセンタピラーにインナパネルを
設けた場合の断面図である。

【図１３】従来の自動車の骨格部材としてのセンタピラ
ーの組立斜視図である。

【符号の説明】

２アウタパネル４アウタリンフォース１０センタピラー（補強部材）１１リンフォース（骨格部材）１１ｄ接合部１２ナット（溶着ナット）１３補強部材１４リンフォース１５バルクヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西本進東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者清水達司愛知県刈谷市一里山町東吹戸11番地アスカ株式会社内Ｆターム(参考） 3D003 AA01 AA04 AA10 BB01 CA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車の骨格部材の一部を構成する補強
部材であって、一枚の板金を閉断面形状に折り曲げ、該板金の折り曲げ
た幅方向両側縁部を互いに当接させて接合部を形成し、
且つ長手方向に沿って断面形状が変化した形状に成形さ
れていることを特徴とする自動車用の補強部材。
【請求項２】前記自動車の骨格部材がサイドシル又は
センタピラー又はサイドルーフレールであり、前記接合
部が車外側に設けられ、且つ該接合部が前記骨格部材の
一部をなすアウタ部材により覆われていることを特徴と
する請求項１に記載の自動車用の補強部材。
【請求項３】板金素材を所定形状のブランク材に切断
する第１工程と、該ブランク材の中央部を長手方向に沿って下方に凹ませ
て底面を成形すると共に該ブランク材の幅方向両端部を
上方に折り曲げて一対の側縁部を成形する第２工程と、前記底面と前記側縁部の中間部分を折り曲げて側部と上
面を成形する第３工程と、前記側部と上部を内方に折り曲げて前記一対の側縁部を
互いに当接させると共に長手方向に沿って断面形状が変
化した閉断面形状に成形する第４工程とから成ることを
特徴とする自動車用の補強部材の成形方法。