JP2007302104A - 自動車用ドアビーム - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体を補強部材により補強したドアビームにおいて、ドアビームの断面２次モーメント（断面係数）を効率的に増大させ、これによりドアビームの曲げ剛性を効率的に向上させる。
【解決手段】補強部材２３を、ドアビーム本体２２の長手方向中央部の上側又は／及び下側に、ドアビーム本体２２の長手方向に沿って配置し、固定する。ドア内部では比較的スペースに余裕があるドアビーム本体２２の上側又は／及び下側に補強部材２３が位置するため、ドアビーム本体２２及び補強部材２３の断面形状を比較的自由に設計でき、断面２次モーメントを効率的に増大させ、曲げ剛性を効率的に向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体の長手方向中央部を補強部材で補強した自動車用ドアビームに関する。

アルミニウム合金押出材からなる自動車用ドアビーム１は、図７に示すように、典型的には外側フランジ２と内側フランジ３及び両フランジ２，３を連結する一対のウエブ４，５からなり、ドア６の内部において、アウターパネル７と窓ガラス８の間に配置されている。ドアビーム１の外側フランジ２とアウターパネル７の間には、アウターパネル７の張り剛性を確保する目的で一般に接着剤（マスチックシーラント）が充填されるため、外側フランジ２とアウターパネル７の隙間Ｓ１は、ドアビームの長手方向に沿ってほぼ一定の小さい値に設定されている。ドアビーム１の内側フランジ３の内側は窓ガラス８が上下するため、内側フランジ３の内側にも一定の隙間Ｓ２を確保する必要がある。なお、ドアビーム１は同一質量で大きい曲げ剛性と曲げ強度を確保するため、アウターパネル７と窓ガラス８の間の狭いスペースにおいて、ドア６の厚み方向（内外方向）にみた断面寸法が許容される範囲で最大になるように設計される。

一方、特許文献１には、アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体の長手方向中央部に、アルミニウム合金押出材からなる補強部材を嵌合したドアビーム（ガードバー）が記載されている。この発明は、ドアビーム本体の長手方向中央部に補強部材を嵌合することにより、大きい質量増加を伴うことなく、衝突時に最も大きい曲げモーメントが発生する中央部を補強し、その部分の曲げ剛性を高めようとしたものである。なお、補強部材として、ドアビーム本体の全周に嵌合する中空断面の補強部材と、ドアビーム本体の両フランジ及び両ウエブ間の中空部に嵌入するＨ形断面の補強部材が記載されている。

実開平７−２３６１７号公報 特開２００４−２６２３００号公報

しかし、特許文献１に記載された補強部材付きドアビームを、図７に示すドア６に対して適用する場合、実際には種々の問題が生じる。まずドアビーム本体とその全周に嵌合する補強部材からなるドアビームの場合、ドアビームとアウターパネル７の間及びドアビームと窓ガラス８の間に同じ隙間Ｓ１，Ｓ２を確保するためには、ドアビーム本体の断面寸法（特にドア６の厚み方向の高さ寸法）を補強部材の厚み分だけ小さく設定せざるを得ず、その断面２次モーメント（断面係数）が小さくなるから、ドアビームの曲げ剛性と曲げ強度を向上させる手段としては非効率である。また、図８に示すように、ドアビーム１１（ドアビーム本体１２、補強部材１３）とアウターパネル７の隙間が、補強部材１３が嵌合していない箇所で大きくなるため（隙間Ｓ３）、当該箇所で接着剤（マスチックシーラント）の充填が困難になる。一方、ドアビーム本体とその中空内部に嵌合する補強部材からなるドアビームの場合、嵌合し得る補強部材の断面寸法が限定されるため、その断面２次モーメントが小さく、これもドアビームの曲げ剛性と曲げ強度を向上させる手段としては非効率である。

本発明は、アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体を補強部材により補強したドアビームに関する前記従来の問題点を解決するためになされたもので、ドアビーム本体及び補強部材の断面２次モーメント（断面係数）を効率的に増大させ、これによりドアビームの曲げ剛性を効率的に向上させることを目的とする。

ところで、ドアビームに関する発明ではないが、前記特許文献２には、バンパーリインフォース本体とその長手方向中央部に固定した補強部材からなるバンパーリインフォースにおいて、以前はバンパーリインフォースの衝突面側に固定していた補強部材を、バンパーリインフォースの上側か下側に固定する発明が記載されている。この発明は、自動車車体の設計上、バンパーリインフォースの衝突面側には一般的にスペースの余裕がないが、バンパーリインフォースの上側又は下側には比較的スペースの余裕があることに着目してなされたもので、自動車車体の設計変更を伴うことなく、既存のバンパーリインフォースを効率的に補強することができる。
一方、本発明者らがドアビームが固定されるドア内部の構造を詳細に検討した結果、ガラス窓より外側にはドアビーム以外の部品がなく、ドアビームの上下に比較的スペースの余裕があり、ここに補強部材を収容可能であることが分かった。本発明は自動車のドアの構造に関するこの知見に基づいてなされたものである。

本発明に係る自動車用ドアビームは、アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体と、該ドアビーム本体より短尺で、該ドアビーム本体の長手方向中央部の上側又は／及び下側に該ドアビームの長手方向に沿って配置されかつ固定された補強部材からなることを特徴とする。補強部材はアルミニウム合金押出材が望ましいが、アルミニウム合金板や鋼板等により形成することもできる。ドアビーム本体に対する補強部材の取り付けは、溶接あるいはボルト締め等の機械的固定手段を利用できる。

前記ドアビーム本体は、典型的には、外側フランジと内側フランジ及び前記両フランジを連結する１又は２以上のウエブからなるが、これに限定されない。ドアビーム本体が前記内外フランジ及び１又は２以上のウエブからなる場合、ドアビーム本体の上側又は／及び下側に外側フランジ、内側フランジ及びウエブにより囲まれた凹溝が構成され（断面形状をみたとき両フランジの端部がウエブから上下に張り出している）、その凹溝に前記補強部材の一部が嵌合していることが望ましい。さらに、前記ドアビーム本体の凹溝内に凸条又はキー溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合していることが望ましい。特に前記ドアビーム本体の凹溝内の外側フランジ及び内側フランジに凸条又は凹溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合していることが望ましい。

本発明によれば、ドア内部では比較的スペースに余裕があるドアビーム本体の上側又は／及び下側に補強部材が位置するため、補強部材の断面形状を比較的自由に設計することができる。また、ドアビーム本体の断面形状（特にドアの厚み方向の高さ寸法）を変更しなくても、ドアビームとアウターパネル７の間及びドアビームと窓ガラス８の間に所定の隙間Ｓ１，Ｓ２を確保できる。従って、ドアビーム本体及び補強部材の双方について断面２次モーメント（断面係数）を効率的に増大させ、これによりドアビームの曲げ剛性を効率的に向上させることができる。同時に、上下する窓ガラスとドアビームの干渉が防止され、接着剤（マスチックシーラント）の充填にも支障が生じない。
本発明に係るドアビームにおいて、ドアビーム本体の上側又は／及び下側に形成された凹溝に前記補強部材の一部を嵌合させたときは、簡単な固定手段でもドアビーム本体と補強部材の一体化が強固となる利点がある。

さらに、前記ドアビーム本体の凹溝内に凸条又はキー溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合している場合、ドアビーム本体部と補強部材の一体化がさらに強固となり、強度向上への寄与が大きい。特に前記ドアビーム本体の凹溝内の外側フランジ及び内側フランジに凸条又は凹溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合している場合、曲げ変形を受けたとき凸条と溝部が互いに嵌入し合い、ドアビーム本体と補強部材の結合がより強固になる効果がある。これは、変形後の結合強度が低下する溶接やボルト締めにはない効果である。

以下、図１〜図６を参照して、本発明に係るドアビームを具体的に説明する。図１〜５において、図７に示すドアビーム１と実質的に同じ部位には一部同じ番号を付与している。
図１に示すドアビーム２１は、ドアビーム本体２２と補強部材２３からなる。ドアビーム本体２２は、図７に示すドアビーム１と全く同じ断面形状のアルミニウム合金押出材を切断したもので、外側フランジ２と内側フランジ３及び両フランジ２，３を連結する一対のウエブ４，５からなる。ドアビーム本体２２の両端部は内側フランジ３の側が長くなるように斜めに切断されている。ドアビーム本体２２の断面をみたとき、内側フランジ３の方が外側フランジ２よりやや幅広に設定され、両フランジ２，３の両端部がウエブ４，５から上下に張り出し、ドアビーム本体２２の上側に外側フランジ２、内側フランジ３及びウエブ４により囲まれた凹溝２４が構成され、下側に外側フランジ２、内側フランジ３及びウエブ５により囲まれた凹溝２５が構成されている。
補強部材２３は、外壁２６、内壁２７，上壁２８、下壁２９からなる断面矩形のアルミニウム合金押出材を、ドアビーム本体２２より短尺に切断したもので、両端部は下壁２９側が長くなるように斜めに切断されている。

補強部材２３は、内外方向の幅がドアビーム本体２２の凹溝２４の幅とほぼ同一とされ、上下方向高さが前記凹溝２４の深さより高く形成され、ドアビーム本体２２の凹溝２４内に嵌合し、ドアビーム本体２２のほぼ中央部に長手方向に沿って配置され、溶接又はボルト締め等によりドアビーム本体２２の上側に固定される。溶接の場合、溶接箇所としては、外側フランジ２の上側端面と外壁２６のなすコーナー（矢印Ａ）及び内側フランジ３の上側端面と内壁２７のなすコーナー（矢印Ｂ：図２（ａ）参照）、あるいはウエブ４と下壁２９の端面のなすコーナー（矢印Ｃ：図１に片側だけ示す）等に対し、全長にわたる溶接又は適切な間隔を設けたいわゆる千鳥溶接が好適である。ボルト締めの場合、下壁２９の両端部近傍箇所（矢印Ｄ：図１に片側だけ示す）とウエブ４の対応箇所にボルト穴を形成し、前記下壁２９とウエブ４をボルト締めすることが考えられる。なお、補強部材２３の両端部が下壁２９側が長くなるように斜めに切断されていることから、ボルト締めしやすく、かつ長い下壁２９側がドアビーム本体２２に取り付けられて、同じ質量であれば押出方向に垂直に切断する場合より両者の接合長さが大きくなり、衝突荷重が付加されたときに応力集中が生じにくい利点がある。

図３及び図４は、図１に示すドアビーム１をドア６内に装着した状態を示す。図３，４に示すように、ドアビーム１はドア６内で外側フランジ２を外向きにして配置され、内側フランジ３の両端が図示しないインナーパネルの取付部に固定されている。図４に示すように、補強部材２３はドアビーム本体２２の上側に固定されているため、ドアビーム本体２２の断面形状が図７に示すドアビーム１と同じであっても、図７に示すドアビーム１と同様に、ドアビーム２１とアウターパネル７及び窓ガラス８との間に、隙間Ｓ１及び隙間Ｓ２が維持されている。

図２（ｂ）〜（ｆ）は、ドアビーム本体及び補強部材の断面形状の他の例を示す図である。ここに示すドアビームでも、補強部材はドアビーム本体の上側の凹溝に嵌合し、溶接又はボルト締め等により固定される。
図２（ｂ）では、補強部材３１が断面Ｈ形のアルミニウム合金押出材からなり、外壁３２、内壁３３及びそれらを連結する横壁３４を有する。補強部材３１は内外方向の幅がドアビーム本体２２の凹溝２４の幅とほぼ同一とされ、該凹溝２４内に嵌合している。
図２（ｃ）では、補強部材３５が断面略矩形のアルミニウム合金押出材からなり、外壁３６、内壁３７、上壁３８７及び下壁３９を有する。ただし、外壁３６及び内壁３７には段差が形成され、補強部材３５は、前記段差より下の部位がドアビーム本体２２の凹溝２４とほぼ同一の幅を有して前記凹溝２４内に嵌合し、前記段差より上の部位がドアビーム本体２２とほぼ同一の幅を有する。

図２（ｄ）〜（ｆ）はドアビーム本体の凹溝に補強部材の下部が嵌合し、かつ前記凹溝内でドアビーム本体と補強部材が突条とキー溝により、長手方向に沿って嵌合している例である。この嵌合により、ドアビーム本体と補強部材の一体化がより強固となるとともに、ドアビーム本体と補強部材の固定手段を簡略化することができる。
図２（ｄ）では、ドアビーム本体４１は、図２（ａ）に示すドアビーム本体２２とほぼ同じ断面形状を有するが、凹溝４２内において外フランジ４３及び内フランジ４４に内向きのキー溝が形成されている。補強部材４５はアルミニウム合金押出材からなり、外壁４６、内壁４７、上壁４８及び下壁４９を有する。外壁４６及び内壁４７には段差が形成され、補強部材４５は、前記段差より下の部位がドアビーム本体４１の凹溝４２とほぼ同一の幅（内外方向の幅）を有して前記凹溝４２内に嵌合し、前記段差より上の部位がドアビーム本体４１とほぼ同一の幅を有する。下壁４９はちょうど外壁４６の段差の位置に形成され、外壁４６及び内壁４７の上半部と上壁４８及び下壁４９により略矩形断面が構成され、外壁４６と内壁４７の下半部が前記矩形断面から下方に突出している。また、この突出した部分の下端近傍にそれぞれ外向きの突条４６ａ，４７ａがドアビーム本体４１の前記キー溝に対応して形成され、両者が嵌り合っている。

図２（ｅ）では、ドアビーム本体５１は、図２（ａ）に示すドアビーム本体２２とほぼ同じ断面形状を有するが、凹溝５２内において外フランジ５３及び内フランジ５４の上端に内向きの突条５３ａ，５４ａが形成されている。補強部材５５は断面略矩形のアルミニウム合金押出材からなり、外壁５６、内壁５７、上壁５８及び下壁５９を有する。外壁５６及び内壁５７の下部にそれぞれ外向きのキー溝がドアビーム本体５１の前記突条５３ａ，５４ａに対応して形成され、両者が嵌り合っている。
図２（ｆ）では、ドアビーム本体６１は、図２（ａ）に示すドアビーム本体２２とほぼ同じ断面形状を有するが、凹溝６２内において外フランジ６３及び内フランジ６４の上端に内向きのキー溝が形成されている。補強部材６５はアルミニウム合金押出材からなり、外壁６６、内壁６７、上壁６８を有する。上壁６８は外壁６６より外側に突出する突出部６８ａ及び内壁６７より内側に突出する突出部６８ｂを有する。外壁６６及び内壁６７の下部にそれぞれ外向きの突条６６ａ，６７ａがドアビーム本体６１の前記キー溝に対応して形成され、両者が嵌り合っている。また、外壁６６及び内壁６７の下端にそれぞれ内向きの突出部が形成され、ドアビーム本体６１の上壁６９に当接している。

図５は本発明に係る別のドアビーム７１を示すもので、ドアビーム７１はドアビーム本体７２と補強部材７３からなる。ドアビーム本体７２は、断面矩形のアルミニウム合金押出材を切断したもので、外側フランジ７４と内側フランジ７５及び両フランジ７４，７５を連結する一対のウエブ７６，７７からなる。ドアビーム本体７２の両端部は内側フランジ７５の側が長くなるように斜めに切断されている。このドアビーム本体７２には、図１に示すドアビーム本体２２の凹溝２４，２５に相当するものは形成されていない。補強部材７３は、断面矩形のアルミニウム合金押出材を切断したもので、外壁７８、内壁７９、上壁８０、下壁８１からなり、その内外方向の幅はドアビーム本体７２の内外方向の幅よりやや狭く設定されている。補強部材７３はドアビーム本体７２のほぼ中央部に長手方向に沿って配置され、ドアビーム２１と同様に、溶接又はボルト締め等によりドアビーム本体７２の上側（ウエブ７６上）に固定される。ドアビーム本体７２と補強部材７３の間に嵌合部分はない。
このドアビーム７１も、ドア内で外側フランジ７４を外向きにして配置され、内側フランジ７４の両端がインナーパネルの取付部に固定される。

以上説明したドアビームは、いずれも補強部材をドアビーム本体の上側に取り付けている。例えばドアビーム２１は、図６（ａ）に示すように、ドアビーム本体２２の上側に補強部材２３を取り付けている。しかし、図６（ｂ）に示すように、ドアビーム本体２２の下側にも補強部材８３を取り付けることもでき、あるいは、図示を省略するがドアビーム本体の下側にのみ補強部材を取り付けることもできる。補強部材をドアビーム本体の上側又は下側に取り付け、あるいはその両方に取り付けるかは、想定される衝突荷重やドア内の許容スペースに応じて選択すればよい。

また、以上説明したドアビームでは、補強部材の内外方向の幅をドアビーム本体の幅（ドアの厚み方向の高さ寸法）と同一又はドアビーム本体の幅より狭く設定していたが、ドアのアウタープレートとの間又は窓ガラスとの間に必要なスペースが確保できるのであれば、ドアビーム本体の幅を越える幅に設定することも可能である。
また、以上説明したドアビームでは、補強部材としてアルミニウム合金押出材を用いていたが、アルミニウム合金板又は鋼板等をプレス成形したものを用いることもできる。
また、以上説明したドアビームは、ドアビーム本体の両端又は片端をブラケットを介してインナーパネルの取り付け箇所に取り付けることもできる。

本発明に係るドアビームの構造を示す斜視図である。 その断面図（ａ）及び本発明に係る他のドアビームの断面図（ｂ）〜（ｆ）である。 図１に示すドアビームをドア内に取り付けた状態を示す斜視図である。 その縦断面図である。 本発明に係る他のドアビームの構造を示す斜視図である。 図１に示すドアビームの正面図（ａ）及び 本発明に係る他のドアビームの正面図（ｂ）である。 従来のドアビームをドア内に取り付けた状態を示す断面図である。 そのＡ−Ａ矢視断面図である。

符号の説明

２１ ドアビーム
２２ ドアビーム本体
２３ 補強部材
２４，２５ 凹溝
２ 外側フランジ
３ 内側フランジ
４，５ウエブ

Claims (6)

1. アルミニウム合金押出材からなるドアビーム本体と、該ドアビーム本体より短尺で、該ドアビーム本体の長手方向中央部の上側又は／及び下側に該ドアビームの長手方向に沿って配置されかつ固定された補強部材からなることを特徴とする自動車用ドアビーム。
2. 前記ドアビーム本体が、外側フランジと内側フランジ、及び前記両フランジを連結する１又は２以上のウエブからなることを特徴とする請求項１に記載された自動車用ドアビーム。
3. 前記ドアビーム本体の上側又は／及び下側に外側フランジ、内側フランジ及びウエブにより囲まれた凹溝が構成され、該凹溝に前記補強部材の一部が嵌合していることを特徴とする請求項２に記載された自動車用ドアビーム。
4. 前記ドアビーム本体の凹溝内に凸条又はキー溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合していることを特徴とする請求項３に記載された自動車用ドアビーム。
5. 前記ドアビーム本体の凹溝内の外側フランジ及び内側フランジに凸条又は凹溝が形成され、これが前記補強部材に形成されたキー溝又は凸条と長手方向に沿って嵌合していることを特徴とする請求項４に記載された自動車用ドアビーム。
6. 前記補強部材がアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された自動車用ドアビーム。

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