JP2004358987A - ドアビーム - Google Patents
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Abstract
【課題】成形工程を実質的に単一工程化して素材の加工硬化を抑制すると共に、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができ、軽量・低コスト化を図ったドアビームを提供すること。
【解決手段】車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工により一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部２と、このビーム部２の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部３とを備え、ビーム部２の幅方向の両側にリブ部４が形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工により一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部２と、このビーム部２の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部３とを備え、ビーム部２の幅方向の両側にリブ部４が形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、一般に、側方から衝突された場合に発生するドアの車室内への陥入を防止して乗員を保護するため、ドアの内部にドア自体を補強するドアビームが装着されている。この車両用補強部材としてのドアビームは、燃費向上の観点から、所望の品質規格、すなわち、強度と耐久性を満足させると共に、軽量かつ低コストであることが要求されている。
【０００３】
図６はドアビームの取付状態を示す図で、ドア５０の内部の略中央部に地面と平行にドアビーム５１が装着され、車両の側面からの衝突に対して、ドア５０が車両内部に陥入するのを防止している。このドアビーム５１は、例えば、図７に示すように、軽量化および低コスト化を図るため、高張力鋼鈑からなる平板状の帯板を使用してビーム部５２を断面円形状に形成されると共に、ビーム部５２の両端のドア５０に対する取付ブラケット部５３、５４をビーム部５２と一体にプレス成形されている。
【０００４】
ビーム部５２は、断面円形状にプレス成形され、この突合部５５は溶接なしとし、室内側に向けて装着される。ここで、ビーム部５２の成形の際に、アーム部５６、５７の外側縁部もビーム部５２の突合部５５と同様、互いに突き合された状態とされ、ビーム部５２の端部から一直線に伸びている。そして、展開状態の時の切欠き５８の内側縁部５９が、成形状態では円形断面のビーム部５２の端部から次第に外方向に開いて断面形状移行部６０が形成されている。そして、両アーム５６、５７の端部を同一平面上に延在する取付ブラケット部５３、５４としている。
【０００５】
このドアビーム５１は、ビーム部５２が断面円形状に成形されているので、円周方向に圧縮力が加わり、板厚の全域に亘って圧縮力による塑性変形が生じ、板表面部と板内面部とで発生する引張残留応力の差が小さくなってその絶対値が減少する。これにより、ビーム部５２の引張残留応力による遅れ破壊の発生を防止することができる。
【０００６】
一方、ビーム部５２と取付ブラケット部５３間の断面形状移行部６０については、切欠き５８の内側縁部５９が車室外側を向いて立ち上がるフランジ状となっているので、実際に車室外から負荷を受けた時、内側縁部５９付近には圧縮荷重が加わることになり、内側縁部５９を裂く方向の負荷を受けない。したがって、切欠き５８を大きくすることができ、加工が容易になり、かつ複雑な引張残留応力を生じることもないから、遅れ破壊を防止することができると共に、断面形状移行部６０の長さを短くできる分だけビーム部５２を長くできるから信頼性が一層向上する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１０９５３７号公報（第３、４頁、第１図乃至第４図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断面円形状のビーム部５２を帯板から成形するには、図８に示すように、帯板を断面Ｕ字状に折り曲げる次工程に対する予備曲げ工程（ａ）、ビーム部５２の直径に形成された上型６２、下型６３とからなる金型６１による成形工程（ｂ）、次に、上型６２と下型６３との間に隙間Ｓが生じた状態に断面略円形状に成形する成形工程（ｃ）、およびこの隙間Ｓを圧縮し、上型６２と下型６３とを閉じる成形工程（ｄ）の少なくとも４工程を必要としている。
【０００９】
周知のように、高張力鋼に限らず、鋼鈑をプレス成形する場合、成形の工程数が増えるほど、加工硬化により素材の表面硬さは高くなる。したがって、素材の表面に無理な応力が発生して微小クラックを誘発する恐れがある。これでは素材の引張強さが１００ＭＰａ以上の帯板、所謂スーパーハイテン材を使用することは成形性の面から難しい。こうした状況下では、品質面だけでなく、工程数増加と相俟って金型寿命も低下し、コスト高騰を招来して好ましくない。
【００１０】
また、断面円形状のビーム部５２は断面係数が高く、曲げ荷重に対して有利な反面、このビーム部５２と取付ブラケット部５３との間の繋ぎ部、特に切欠き５８に応力集中が生じる恐れがあり、ドアビーム５１全体としての強度バランスの面からも好ましくない。さらに、ビーム部５２が断面円形状であるため、所定の仕様に適宜対応することが難しく、各仕様毎に金型を大幅に変更せざるを得ない。したがって、少品種大量生産では影響は少ないものの、多品種小量生産においては、多くの金型を準備しなければならず、また、段取り替えが増えて製品のコストに大きく影響し、低コスト化を阻害する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、成形工程を実質的に単一工程化して素材の加工硬化を抑制すると共に、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができ、軽量・低コスト化を図ったドアビームを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成された構成を採用した。
【００１３】
このように、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成されているので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止めて表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記リブ部の長手方向の中央部が、前記取付ブラケット部の平坦面から所定の曲率半径からなる繋ぎ部を介して僅かに段差をもった平坦面に形成されているので、所定の断面高さの範囲内で、ビーム部の高さを最大限に設定することができ、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を有効に高めることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記取付ブラケット部に長手方向に延びる凹溝が形成されているので、簡単な構成で取付ブラケット部の強度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記ビーム部の横断面が、所定の曲率半径からなる円弧部と、この円弧部から裾部に行くにしたがって漸次広がるテーパ部とで構成されているので、ビーム部の高さを加減することにより容易に応力を設定することができる。したがって、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記ビーム部の横断面が、その底部にフラット部が形成されているので、断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、ビーム部の横断面が、その底部の幅方向の中央部に凸条が形成されていれば、強度を低下させずに断面高さを抑えることができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、前記リブ部の縁部に、僅かに突出した折曲部が形成されているので、簡単な構成でビーム部の曲げ強度および捩り強度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るドアビームの実施形態を示す正面図、図２は平面図、図３は図１の側面図である。
【００２１】
ドアビーム１は、高張力鋼板からなる帯板（ＪＩＳ規格、ＳＡＰＨ１１８０）を素材とし、長手方向の中央部のビーム部２と、このビーム部２の両端部の取付ブラケット部３、３とがそれぞれ一体にプレス成形され、図示しないドアの内部の略中央部に地面と平行にして、取付ブラケット部３、３がドアの前端部および後端部にそれぞれ固定される。
【００２２】
ビーム部２は、その横断面形状が所定の曲率半径からなる円弧部２ａと、この円弧部２ａから裾部に行くにしたがって広がるテーパ部２ｂとで構成される略Ｕ字状をなし、幅方向の両側にリブ部４、４を備えている。これらリブ部４、４を含むビーム部２の幅寸法は、取付ブラケット部３、３の幅寸法より小さく、５０〜７０％の範囲に設定されている（図３参照）。ここで、ビーム部２はリブ部４、４を備えているため、車両の側面からの衝突に対して、曲げ強度だけでなく捩れ強度をも高めることができる。また、リブ部４、４は、図２に示すように、大きな曲率半径Ｒからなる繋ぎ部５、５を介し、長手方向の中央部が取付ブラケット部３、３の平坦面よりも僅かに高く段差（ｅ）をもって形成されている。したがって、略Ｕ字状のビーム部２は、中央部で最も深く、繋ぎ部５、５から漸次浅くなり、平坦な取付ブラケット部３、３に収束している。こうした形状に成形することにより、所定の断面高さＨの範囲内で、ビーム部２の高さｈを最大限（Ｈ≒ｈ）に設定することができ、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を有効に高めることができる。
【００２３】
一方、取付ブラケット部３、３は、図１に示すようにビーム部２のリブ部４から繋ぎ部５、５を介して長手方向に伸び、同一平面上に延在している。また、幅方向の縁部３ａ、３ａは、リブ部５、５の縁部５ａ、５ａから漸次幅広になるよう、所定の曲率半径からなる複数の円弧でもって滑らかに形成されている。この取付ブラケット部３、３には、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を高めるために、長手方向に延びる凹溝６、６が一体形成されている。これにより、簡単な構成で取付ブラケット部３、３の強度を高めることができる。また、凹溝６、６の底部の外表面は、リブ部４、４と略面一になるように設定されている。
【００２４】
本実施形態では、高張力鋼板からなる帯板素材にプレス加工による負荷を最小限に止めたシンプルな形状に設定したので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止め、プレス加工による表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【００２５】
図４は、本発明に係るドアビームにおけるビーム部の他の実施形態を示す横断面図である。なお、前述した実施形態と同一部位には同じ符号を付し、その重複した説明を省略する。
【００２６】
図４（ａ）は、断面Ｕ字状のビーム部７の底部７ａをフラットに形成したもので、断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えたものである。（ｂ）は、（ａ）の変形例で、断面Ｕ字状のビーム部８の底部８ａをフラットに形成すると共に、幅方向の中央部に凸条９を形成して断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えたものである。（ｃ）は、ビーム部１０を断面矩形に近いＵ字状に形成し、金型の製作性を向上させたものである。（ｄ）に示したビーム部１１は、前述した実施形態と基本的には同一であるが、リブ部１２、１２の縁部を僅かに突出させて折曲部１２ａ、１２ａが形成され、曲げ強度および捩り強度を向上させたものである。なお、この縁部１２ａ、１２ａは、逆方向に折り曲げても良い。
【００２７】
本出願人が実施したドアビームのＦＥＭ解析の結果、図５に示す曲げ荷重・変位曲線でも判るように、従来の断面円形状のビーム部を有するドアビームと同等の曲げ荷重・変位曲線をとることが判った。ここで、ＦＥＭ解析の設定条件として、素材の帯板の降伏点を１１８０ＭＰａ、横断面は幅方向に対称形とし、取付ブラケット部の裏面を拘束した状態で、ビーム部に所定の曲げ荷重を負荷した。
【００２８】
本発明に係るドアビーム１は、ビーム部２の凸部が車両の外側になるように装着されるため、ビーム部２の長手方向の中央部が圧縮応力、取り付けブラケット部３の裏面が引張応力となるが、ＦＥＭ解析の結果、ビーム部２の高さｈを大きくすることで、ビーム部２および取付ブラケット部３の応力が減少することが判った。また、前述した実施形態のうち、ビーム部２の応力は、図１乃至図３に示した実施形態に比べ、図４（ｂ）に示した実施形態では略３２％減少し、（ｄ）に示した実施形態では同等の結果を得た。一方、取付ブラケット部３の応力は、図１乃至図３に示した実施形態に比べ、図４（ｂ）に示した実施形態では略２８％増大し、（ｄ）に示した実施形態では略４５％減少した。また、取付ブラケット部３の縁部３ａに折り曲げ部を形成することは反って引張応力を増大させることになり好ましくないことが判った。
【００２９】
このことから、本発明に係るドアビームにおいては、ビーム部２の高さを加減することにより容易に応力を設定することができると共に、ビーム部２と取付ブラケット部３の応力は、その形状を細工することで容易に所定の応力に設定することができ、各種仕様に対応して簡単な形状変更で対応できる。すなわち、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができ、軽量・低コスト化を図ったドアビームを提供することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るドアビームは、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成されているので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止め、プレス加工による表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドアビームの実施形態を示す正面図である。
【図２】同上、平面図である。
【図３】同上、図１の側面図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係るドアビームにおけるビーム部の他の実施形態を示す横断面図である。
（ｂ）は、同上、変形例を示す横断面図である。
（ｃ）は、同上、さらに他の実施形態を示す横断面図である。
（ｄ）は、同上、さらに他の実施形態を示す横断面図である。
【図５】本発明に係るドアビームと従来品のＦＥＭ解析による曲げ荷重・変位線図である。
【図６】ドアビームの取付状態を示す図である。
【図７】従来のドアビームを示す外観斜視図である。
【図８】従来のドアビームにおけるビーム部の成形工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・ドアビーム
２、７、８、１０、１１・・・・・・・ビーム部
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・円弧部
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・テーパ部
３・・・・・・・・・・・・・・・・・取付ブラケット部
３ａ、４ａ・・・・・・・・・・・・・縁部
４、１２・・・・・・・・・・・・・・リブ部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・繋ぎ部
６・・・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
６・・・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
７ａ、８ａ・・・・・・・・・・・・・底部
９・・・・・・・・・・・・・・・・・凸条
１２ａ・・・・・・・・・・・・・・・折曲部
５０・・・・・・・・・・・・・・・・ドア
５１・・・・・・・・・・・・・・・・ドアビーム
５２、５２’・・・・・・・・・・・・ビーム部
５３、５４・・・・・・・・・・・・・取付ブラケット部
５５・・・・・・・・・・・・・・・・突合部
５６、５７・・・・・・・・・・・・・アーム部
５８・・・・・・・・・・・・・・・・切欠き
５９・・・・・・・・・・・・・・・・内側縁部
６０・・・・・・・・・・・・・・・・断面形状移行部
６１・・・・・・・・・・・・・・・・金型
６２、６２’・・・・・・・・・・・・上型
６３、６３’・・・・・・・・・・・・下型
Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・荷重
Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・断面高さ
Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・曲率半径
ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・段差
ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・ビーム部の高さ
δ・・・・・・・・・・・・・・・・・変位
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、一般に、側方から衝突された場合に発生するドアの車室内への陥入を防止して乗員を保護するため、ドアの内部にドア自体を補強するドアビームが装着されている。この車両用補強部材としてのドアビームは、燃費向上の観点から、所望の品質規格、すなわち、強度と耐久性を満足させると共に、軽量かつ低コストであることが要求されている。
【０００３】
図６はドアビームの取付状態を示す図で、ドア５０の内部の略中央部に地面と平行にドアビーム５１が装着され、車両の側面からの衝突に対して、ドア５０が車両内部に陥入するのを防止している。このドアビーム５１は、例えば、図７に示すように、軽量化および低コスト化を図るため、高張力鋼鈑からなる平板状の帯板を使用してビーム部５２を断面円形状に形成されると共に、ビーム部５２の両端のドア５０に対する取付ブラケット部５３、５４をビーム部５２と一体にプレス成形されている。
【０００４】
ビーム部５２は、断面円形状にプレス成形され、この突合部５５は溶接なしとし、室内側に向けて装着される。ここで、ビーム部５２の成形の際に、アーム部５６、５７の外側縁部もビーム部５２の突合部５５と同様、互いに突き合された状態とされ、ビーム部５２の端部から一直線に伸びている。そして、展開状態の時の切欠き５８の内側縁部５９が、成形状態では円形断面のビーム部５２の端部から次第に外方向に開いて断面形状移行部６０が形成されている。そして、両アーム５６、５７の端部を同一平面上に延在する取付ブラケット部５３、５４としている。
【０００５】
このドアビーム５１は、ビーム部５２が断面円形状に成形されているので、円周方向に圧縮力が加わり、板厚の全域に亘って圧縮力による塑性変形が生じ、板表面部と板内面部とで発生する引張残留応力の差が小さくなってその絶対値が減少する。これにより、ビーム部５２の引張残留応力による遅れ破壊の発生を防止することができる。
【０００６】
一方、ビーム部５２と取付ブラケット部５３間の断面形状移行部６０については、切欠き５８の内側縁部５９が車室外側を向いて立ち上がるフランジ状となっているので、実際に車室外から負荷を受けた時、内側縁部５９付近には圧縮荷重が加わることになり、内側縁部５９を裂く方向の負荷を受けない。したがって、切欠き５８を大きくすることができ、加工が容易になり、かつ複雑な引張残留応力を生じることもないから、遅れ破壊を防止することができると共に、断面形状移行部６０の長さを短くできる分だけビーム部５２を長くできるから信頼性が一層向上する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１０９５３７号公報（第３、４頁、第１図乃至第４図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、断面円形状のビーム部５２を帯板から成形するには、図８に示すように、帯板を断面Ｕ字状に折り曲げる次工程に対する予備曲げ工程（ａ）、ビーム部５２の直径に形成された上型６２、下型６３とからなる金型６１による成形工程（ｂ）、次に、上型６２と下型６３との間に隙間Ｓが生じた状態に断面略円形状に成形する成形工程（ｃ）、およびこの隙間Ｓを圧縮し、上型６２と下型６３とを閉じる成形工程（ｄ）の少なくとも４工程を必要としている。
【０００９】
周知のように、高張力鋼に限らず、鋼鈑をプレス成形する場合、成形の工程数が増えるほど、加工硬化により素材の表面硬さは高くなる。したがって、素材の表面に無理な応力が発生して微小クラックを誘発する恐れがある。これでは素材の引張強さが１００ＭＰａ以上の帯板、所謂スーパーハイテン材を使用することは成形性の面から難しい。こうした状況下では、品質面だけでなく、工程数増加と相俟って金型寿命も低下し、コスト高騰を招来して好ましくない。
【００１０】
また、断面円形状のビーム部５２は断面係数が高く、曲げ荷重に対して有利な反面、このビーム部５２と取付ブラケット部５３との間の繋ぎ部、特に切欠き５８に応力集中が生じる恐れがあり、ドアビーム５１全体としての強度バランスの面からも好ましくない。さらに、ビーム部５２が断面円形状であるため、所定の仕様に適宜対応することが難しく、各仕様毎に金型を大幅に変更せざるを得ない。したがって、少品種大量生産では影響は少ないものの、多品種小量生産においては、多くの金型を準備しなければならず、また、段取り替えが増えて製品のコストに大きく影響し、低コスト化を阻害する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、成形工程を実質的に単一工程化して素材の加工硬化を抑制すると共に、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができ、軽量・低コスト化を図ったドアビームを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成された構成を採用した。
【００１３】
このように、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成されているので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止めて表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記リブ部の長手方向の中央部が、前記取付ブラケット部の平坦面から所定の曲率半径からなる繋ぎ部を介して僅かに段差をもった平坦面に形成されているので、所定の断面高さの範囲内で、ビーム部の高さを最大限に設定することができ、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を有効に高めることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記取付ブラケット部に長手方向に延びる凹溝が形成されているので、簡単な構成で取付ブラケット部の強度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記ビーム部の横断面が、所定の曲率半径からなる円弧部と、この円弧部から裾部に行くにしたがって漸次広がるテーパ部とで構成されているので、ビーム部の高さを加減することにより容易に応力を設定することができる。したがって、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、前記ビーム部の横断面が、その底部にフラット部が形成されているので、断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、ビーム部の横断面が、その底部の幅方向の中央部に凸条が形成されていれば、強度を低下させずに断面高さを抑えることができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、前記リブ部の縁部に、僅かに突出した折曲部が形成されているので、簡単な構成でビーム部の曲げ強度および捩り強度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るドアビームの実施形態を示す正面図、図２は平面図、図３は図１の側面図である。
【００２１】
ドアビーム１は、高張力鋼板からなる帯板（ＪＩＳ規格、ＳＡＰＨ１１８０）を素材とし、長手方向の中央部のビーム部２と、このビーム部２の両端部の取付ブラケット部３、３とがそれぞれ一体にプレス成形され、図示しないドアの内部の略中央部に地面と平行にして、取付ブラケット部３、３がドアの前端部および後端部にそれぞれ固定される。
【００２２】
ビーム部２は、その横断面形状が所定の曲率半径からなる円弧部２ａと、この円弧部２ａから裾部に行くにしたがって広がるテーパ部２ｂとで構成される略Ｕ字状をなし、幅方向の両側にリブ部４、４を備えている。これらリブ部４、４を含むビーム部２の幅寸法は、取付ブラケット部３、３の幅寸法より小さく、５０〜７０％の範囲に設定されている（図３参照）。ここで、ビーム部２はリブ部４、４を備えているため、車両の側面からの衝突に対して、曲げ強度だけでなく捩れ強度をも高めることができる。また、リブ部４、４は、図２に示すように、大きな曲率半径Ｒからなる繋ぎ部５、５を介し、長手方向の中央部が取付ブラケット部３、３の平坦面よりも僅かに高く段差（ｅ）をもって形成されている。したがって、略Ｕ字状のビーム部２は、中央部で最も深く、繋ぎ部５、５から漸次浅くなり、平坦な取付ブラケット部３、３に収束している。こうした形状に成形することにより、所定の断面高さＨの範囲内で、ビーム部２の高さｈを最大限（Ｈ≒ｈ）に設定することができ、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を有効に高めることができる。
【００２３】
一方、取付ブラケット部３、３は、図１に示すようにビーム部２のリブ部４から繋ぎ部５、５を介して長手方向に伸び、同一平面上に延在している。また、幅方向の縁部３ａ、３ａは、リブ部５、５の縁部５ａ、５ａから漸次幅広になるよう、所定の曲率半径からなる複数の円弧でもって滑らかに形成されている。この取付ブラケット部３、３には、断面係数を上げ、曲げ荷重に対して強度を高めるために、長手方向に延びる凹溝６、６が一体形成されている。これにより、簡単な構成で取付ブラケット部３、３の強度を高めることができる。また、凹溝６、６の底部の外表面は、リブ部４、４と略面一になるように設定されている。
【００２４】
本実施形態では、高張力鋼板からなる帯板素材にプレス加工による負荷を最小限に止めたシンプルな形状に設定したので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止め、プレス加工による表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【００２５】
図４は、本発明に係るドアビームにおけるビーム部の他の実施形態を示す横断面図である。なお、前述した実施形態と同一部位には同じ符号を付し、その重複した説明を省略する。
【００２６】
図４（ａ）は、断面Ｕ字状のビーム部７の底部７ａをフラットに形成したもので、断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えたものである。（ｂ）は、（ａ）の変形例で、断面Ｕ字状のビーム部８の底部８ａをフラットに形成すると共に、幅方向の中央部に凸条９を形成して断面係数を維持した状態で、断面高さを抑えたものである。（ｃ）は、ビーム部１０を断面矩形に近いＵ字状に形成し、金型の製作性を向上させたものである。（ｄ）に示したビーム部１１は、前述した実施形態と基本的には同一であるが、リブ部１２、１２の縁部を僅かに突出させて折曲部１２ａ、１２ａが形成され、曲げ強度および捩り強度を向上させたものである。なお、この縁部１２ａ、１２ａは、逆方向に折り曲げても良い。
【００２７】
本出願人が実施したドアビームのＦＥＭ解析の結果、図５に示す曲げ荷重・変位曲線でも判るように、従来の断面円形状のビーム部を有するドアビームと同等の曲げ荷重・変位曲線をとることが判った。ここで、ＦＥＭ解析の設定条件として、素材の帯板の降伏点を１１８０ＭＰａ、横断面は幅方向に対称形とし、取付ブラケット部の裏面を拘束した状態で、ビーム部に所定の曲げ荷重を負荷した。
【００２８】
本発明に係るドアビーム１は、ビーム部２の凸部が車両の外側になるように装着されるため、ビーム部２の長手方向の中央部が圧縮応力、取り付けブラケット部３の裏面が引張応力となるが、ＦＥＭ解析の結果、ビーム部２の高さｈを大きくすることで、ビーム部２および取付ブラケット部３の応力が減少することが判った。また、前述した実施形態のうち、ビーム部２の応力は、図１乃至図３に示した実施形態に比べ、図４（ｂ）に示した実施形態では略３２％減少し、（ｄ）に示した実施形態では同等の結果を得た。一方、取付ブラケット部３の応力は、図１乃至図３に示した実施形態に比べ、図４（ｂ）に示した実施形態では略２８％増大し、（ｄ）に示した実施形態では略４５％減少した。また、取付ブラケット部３の縁部３ａに折り曲げ部を形成することは反って引張応力を増大させることになり好ましくないことが判った。
【００２９】
このことから、本発明に係るドアビームにおいては、ビーム部２の高さを加減することにより容易に応力を設定することができると共に、ビーム部２と取付ブラケット部３の応力は、その形状を細工することで容易に所定の応力に設定することができ、各種仕様に対応して簡単な形状変更で対応できる。すなわち、成形金型の大幅な変更なしに各種仕様に適宜対応することができ、軽量・低コスト化を図ったドアビームを提供することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るドアビームは、車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成されているので、シンプルな形状に設定することができ、成形工程を実質的に単一工程化することができて素材の加工硬化を抑制することができる。したがって、プレス加工による帯板素材への負荷を最小限に止め、プレス加工による表面の微小クラックを可及的に抑制することができ、品質面の向上による信頼性が一層高くなる。また、成形性の向上に伴い、素材としてスーパーハイテン材等、高張力鋼を無理なく使用することができ、工程数減少と相俟って金型寿命が向上し、一層低コスト化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドアビームの実施形態を示す正面図である。
【図２】同上、平面図である。
【図３】同上、図１の側面図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係るドアビームにおけるビーム部の他の実施形態を示す横断面図である。
（ｂ）は、同上、変形例を示す横断面図である。
（ｃ）は、同上、さらに他の実施形態を示す横断面図である。
（ｄ）は、同上、さらに他の実施形態を示す横断面図である。
【図５】本発明に係るドアビームと従来品のＦＥＭ解析による曲げ荷重・変位線図である。
【図６】ドアビームの取付状態を示す図である。
【図７】従来のドアビームを示す外観斜視図である。
【図８】従来のドアビームにおけるビーム部の成形工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・ドアビーム
２、７、８、１０、１１・・・・・・・ビーム部
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・円弧部
２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・テーパ部
３・・・・・・・・・・・・・・・・・取付ブラケット部
３ａ、４ａ・・・・・・・・・・・・・縁部
４、１２・・・・・・・・・・・・・・リブ部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・繋ぎ部
６・・・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
６・・・・・・・・・・・・・・・・・凹溝
７ａ、８ａ・・・・・・・・・・・・・底部
９・・・・・・・・・・・・・・・・・凸条
１２ａ・・・・・・・・・・・・・・・折曲部
５０・・・・・・・・・・・・・・・・ドア
５１・・・・・・・・・・・・・・・・ドアビーム
５２、５２’・・・・・・・・・・・・ビーム部
５３、５４・・・・・・・・・・・・・取付ブラケット部
５５・・・・・・・・・・・・・・・・突合部
５６、５７・・・・・・・・・・・・・アーム部
５８・・・・・・・・・・・・・・・・切欠き
５９・・・・・・・・・・・・・・・・内側縁部
６０・・・・・・・・・・・・・・・・断面形状移行部
６１・・・・・・・・・・・・・・・・金型
６２、６２’・・・・・・・・・・・・上型
６３、６３’・・・・・・・・・・・・下型
Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・荷重
Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・断面高さ
Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・曲率半径
ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・・段差
ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・・ビーム部の高さ
δ・・・・・・・・・・・・・・・・・変位
Claims (7)
- 車両のドアの内部に装着されてドアを補強し、側方からの衝突事故の際に乗員を保護するためのドアビームにおいて、
鋼鈑をプレス加工して一体に形成され、横断面が略Ｕ字状をなすビーム部と、このビーム部の長手方向の両端部に延設された平坦状の取付ブラケット部とを備え、前記ビーム部の幅方向の両側にリブ部が形成されていることを特徴とするドアビーム。 - 前記リブ部の長手方向の中央部が、前記取付ブラケット部の平坦面から所定の曲率半径からなる繋ぎ部を介して僅かに段差をもった平坦面に形成されている請求項１に記載のドアビーム。
- 前記取付ブラケット部に長手方向に延びる凹溝が形成されている請求項１または２に記載のドアビーム。
- 前記ビーム部の横断面が、所定の曲率半径からなる円弧部と、この円弧部から裾部に行くにしたがって漸次広がるテーパ部とで構成されている請求項１乃至３いずれかに記載のドアビーム。
- 前記ビーム部の横断面が、その底部にフラット部が形成されている請求項１乃至３いずれかに記載のドアビーム。
- 前記ビーム部の横断面が、その底部の幅方向の中央部に凸条が形成されている請求項１乃至３いずれかに記載のドアビーム。
- 前記リブ部の縁部に、僅かに突出した折曲部が形成されている請求項１乃至６いずれかに記載のドアビーム。
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