JP2015147490A - アルミニウム合金押出形材からなるドアビーム - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム合金押出形材からなるドアビームの長さ方向の一部の領域に潰し加工を行う場合に、ドアビームの断面性能が低下するのを防止する。
【解決手段】アルミニウム合金押出形材の長さ方向に垂直な断面が、アウターフランジ１３、インナーフランジ１４、アウターフランジとインナーフランジの間に配置された中間フランジ１５、アウターフランジと中間フランジを連結する複数のアウターウエブ１６、及びインナーフランジと中間フランジを連結する複数のインナーウエブ１７からなる。潰し加工を行った領域Ａにおいてアウターウエブ１６が曲げ変形して中間フランジからアウターフランジまでの高さが元の高さｈ２より減少し、インナーフランジから中間フランジまでの高さが元の高さｈ１に維持されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車、トラック等の自動車のドアの補強材として使用されるドアビームに関し、より詳しくは、アルミニウム合金押出形材からなり、長さ方向の一部の領域に潰し加工を施したドアビームに関する。

アルミニウム合金押出形材からなるドアビームが、自動車の側面が衝突したときに乗員を保護する目的で、ドア内部（アウターパネルとインナーパネルの間）に取り付けられている。従来のドアは、一般に外観（アウタパネルの形状）が車両の前後方向及び上下方向に丸みを帯びているため、図５（ａ）に示すように、曲がりのない直線状のドアビーム１とアウターパネル２の間には隙間が生じる。この隙間を埋めるために、ドアビーム１の長さ方向の一定間隔毎に、ドアビーム１とアウターパネル２の間にマスチック接着剤が充填されている。アウターパネル２の丸みが大きく、ドアビーム１とアウターパネル２の隙間が一定以上に大きくなる場合は、マスチック接着剤の充填が困難となる。そのような場合、図５（ｂ）に示すように、ドアビーム１を緩やかに（小さい曲率で）曲げ加工し、ドアビーム１とアウターパネル２の間の隙間を減らしている。

一方、特許文献１には、アルミニウム合金押出形材からなるドアビームの両端部に潰し加工を施し、同両端部を取付部とすることが記載されている。特許文献２，３には、アルミニウム合金押出形材からなるドアビームの長さ方向の一部の領域に潰し加工を施し、これにより、ドア内にモータ等の部品の収納スペースを確保することが記載されている。なお、アルミニウム合金押出形材からなる従来のドアビームは、一般にアウターフランジ、インナーフランジ及び両フランジを連結する複数のウエブからなる。

特許３４６５８６２号公報 特許３９１９５６２号公報 特許４１１１６５１号公報

近年の自動車のドアは、外観となるアウターパネルが、単に外向きに緩く湾曲しているだけでなく、比較的大きい曲率で内向きに湾曲する曲面形状を一部に有するデザイン（図１のアウターパネル１２参照）となってきている。このようなデザインのアウターパネルに対し、ドアビームを曲げ加工して、ドアビームとアウターパネルの間の隙間を減らすには、ドアビームをアウターパネルのデザインに合わせた大きい曲率で複雑に曲げ加工する必要がある。しかし、アルミニウム合金押出形材からなるドアビームは、アルミニウム合金の中でも高強度材が使用されているため、曲げ加工に際して割れが生じやすく、大きい曲率で曲げ加工するのは困難である。

これに対し、特許文献１〜３に記載されているように、ドアビームに潰し加工を施すのであれば、アウターパネルの曲面形状に合わせてドアビームを変形させ、ドアビームとアウターパネルの間の隙間を減らすことができる。
しかし、アルミニウム合金押出形材からなる従来のドアビームに対し、長さ方向の一部の領域に潰し加工を行うと、同領域においてドアビームの断面性能が低下する。潰しの程度（断面高さの低減割合）が大きい場合、ドアビームの断面係数が大きく減少し、潰しの程度が小さい場合でも、屈曲させたウエブは衝突時に曲げ変形しやすく、いずれにしてもドアの補強材としての機能は大きく低下する。

本発明は、アルミニウム合金押出形材からなるドアビームの長さ方向の一部の領域に潰し加工を行う場合に、ドアビームの断面性能が低下するのを抑えることを目的とする。

本発明は、アルミニウム合金押出形材からなり、長さ方向の一部の領域に潰し加工が施されたドアビームの改良に係り、前記アルミニウム合金押出形材の長さ方向に垂直な断面が、アウターフランジ、インナーフランジ、アウターフランジとインナーフランジの間に配置された中間フランジ、アウターフランジと中間フランジを連結するアウターウエブ、及びインナーフランジと中間フランジを連結するインナーウエブからなり、前記領域においてアウターウエブが曲げ変形してアウターフランジから中間フランジのまでの高さが元の高さより減少し、インナーフランジから中間フランジまでの高さが元の高さに維持されていることを特徴とする。
前記アルミニウム合金押出形材のインナーフランジから中間フランジまでの高さをｈ１とし、中間フランジからアウターフランジまでの高さをｈ２としたとき、０．２≦ｈ２／ｈ１≦０．５であることが好ましい。

本発明に係るドアビームは、長さ方向の一部の領域において、アウターフランジと中間フランジの間が潰し加工で潰されて断面高さ（中間フランジからアウターフランジまでの高さ）が減少している。これにより、前記領域において、ドアビームの高さをアウターパネルの曲面形状に合わせ、ドアビームアウターパネルの間の隙間を減らし、又はアウターパネルとの間に部品を設置するための収納スペースを確保することができる。
一方、同領域において、インナーフランジと中間フランジの間は潰されず、断面高さ（インナーフランジから中間フランジまでの高さ）は、元のアルミニウム合金押出形材の高さｈ１を維持し、インナーウエブは潰し加工で曲げ変形していない。このため、インナーフランジから中間フランジまでの部分は、元のアルミニウム合金押出形材と同じ断面性能を維持している。従って、前記領域においてドアビーム全体としての断面性能が低下することが抑えられる。

ドアのアウターパネルとその内側に配置されたアルミニウム合金押出形材からなる本発明に係るドアビームの平面図である。 図１のＩ−Ｉ断面におけるドアビームの断面図である。破線は図１のＩＩ−ＩＩ断面におけるアウターウエブ及びアウターフランジの断面を示す ドアのアウターパネルとその内側に配置されたアルミニウム合金押出形材からなる本発明に係る別のドアビームの平面図である。 本発明に係るアルミニウム合金押出形材の断面形状（長さ方向に垂直）の他の形態を示す断面図である。 ドアのアウターパネルとその内側に配置されたアルミニウム合金押出形材からなる従来のドアビームの平面図（左側の図）、及び前記ドアビームの断面図（右側の図）である。（ａ）は曲がりのないドアビームの例、（ｂ）は緩く曲げ加工されたドアビームの例である。

以下、図１〜４を参照して、本発明に係るドアビームについて詳細に説明する。
図１，２において、ドアビーム１１はアルミニウム合金押出形材を所定長さに切断し、潰し加工を行ったものである。図２に実線で示すように、アルミニウム合金押出形材の断面（潰し加工されていない箇所）は、いずれも平板状で、互いに平行なアウターフランジ１３、インナーフランジ１４及び中間フランジ１５と、各フランジに垂直な各一対のアウターウエブ１６及びインナーウエブ１７からなる。アウターフランジ１３、インナーフランジ１４及び中間フランジ１５は、いずれも両端に、ウエブから左右に突出した突出フランジを有する。アウターウエブ１６はアウターフランジ１３と中間フランジ１５を連結し、インナーウエブ１７はインナーフランジ１４と中間フランジ１５を連結し、アウターウエブ１６とインナーウエブ１７は一列に連なっている。

アルミニウム合金押出形材は、トータルの断面高さがｈ、内側高さ（インナーフランジ１４の内端から中間フランジ１５までの高さ）がｈ１、外側高さ（中間フランジ１５からアウターフランジ１３の外端までの高さ）がｈ２、ｈ＝ｈ１＋ｈ２である。
ドアビーム１１は、ドアのアウターパネル１２の内側に、アウターフランジ１３を車幅方向外側に向け、インナーフランジ１４を車幅方向内側に向け、略鉛直面内に配置されている。ドアビーム１１の両端は、ドアの図示しないインナーパネルに直接、又は図示しないブラケット（特許文献１の図５参照）を介して固定される。アウターパネル１２は、全体として外向きに緩く湾曲し、その一部が比較的大きい曲率で内側に湾曲している（湾曲部１８）。

ドアビーム１１は、全体として曲がりのない直線状であり、長さ方向の一部の領域Ａに、アウターフランジ１３側からインナーフランジ１４側に向けて潰し加工が施されている。この領域Ａはアウターパネル１２の湾曲部１８にほぼ対応する領域である。
この潰し加工により、領域Ａにおいて、アウターフランジ１３と中間フランジ１５の間が潰され、図１の破線に示すように、ドアビーム１１の内側高さが元のｈ２から最も高さの小さい箇所でｈ３へと減少している。なお、潰し加工の程度（ｈ３の大きさ）は任意に選択できる。領域Ａでは、アウターウエブ１６が曲げ変形して外側に折れ曲がっている。一方、領域Ａにおいて、中間フランジ１５とインナーフランジ１４の間は潰されず、ドアビーム１１の内側高さは、元のアルミニウム合金押出形材の高さｈ１を維持している。また、インナーウエブ１４は曲げ変形していない。

図３に示すドアビーム２１は、ドアビーム１１と同じ断面形状（図２参照）のアルミニウム合金押出形材からなり、ドアのアウターパネル１２の内側に配置されている。ドアビーム２１は、ドアビーム１１と同様に、一部の領域（領域Ｂ）においてアウターフランジ１３から中間フランジ１５までの間が潰し加工されている。一方、ドアビーム２１は、全体として小さい曲率で曲げ加工されて外向きに緩く湾曲している点でドアビーム１１と異なり、これにより、アウターパネル１２との隙間が、ドアビーム１１に比べて減少し、かつ長手方向に沿って均一となっている。

また、ドアビーム２１は、一方の端部２２が斜めに切り落とされ、かつ他方の端部２３がアウターフランジ１３側からインナーフランジ１４側に向けて潰し加工されている点で、ドアビーム１１と異なる。端部２３において、アウターフランジ１３と中間フランジ１５の間、及び中間フランジ１５とインナーフランジ１４の間が潰され、かつアウターウエブ１６及びインナーウエブ１５は共に曲げ変形して外側に折れ曲がっている。端部２２は特開平１０−９４８４４号公報の図８に記載されているように、端部２３は特許文献１の図５に記載されているように、それぞれドアの図示しないインナーパネルに対する取付部となる。このような端部２２，２３を形成することにより、ドアビーム２１をブラケットレス化できる。

本発明に係るドアビームにおいて、トータルの断面高さｈ（＝ｈ１＋ｈ２）が大きいと、アウターフランジ及びインナーフランジの断面中立軸からの距離が大きくなる。このため、衝突時にドアビームが曲げ変形したとき、アウターフランジ及びインナーフランジに掛かる圧縮力及び引張力が大きくなり、破断しやすくなる。従って、断面高さｈ（＝ｈ１＋ｈ２）は余り大きくできない。
本発明に係るドアビームにおいて、アルミニウム合金押出形材の外側高さｈ２が大きすぎると、衝突時にドアビームがねじれ変形する可能性がある。また、上記のようにトータルの断面高さｈに制限がある中で、外側高さｈ２が大きいと、相対的に内側高さｈ１が小さくなり、ドアビームの断面性能が低下し、ドア補強材としての機能が低下する。一方、外側高さｈ２が小さすぎると、潰し加工が困難となり、また、潰し加工後に所定の形状を出しにくい。
以上の点を総合的に判断して、本発明に係るアルミニウム合金押出形材は、断面の内側高さｈ１と、外側高さｈ２の比（ｈ２／ｈ１）を、０．２≦ｈ２／ｈ１≦０．５に設定することが好ましい。

本発明に係るドアビーム用アルミニウム合金押出形材の断面形状は、図２に示すもののほか、種々の形態を取り得る。例えば、アウターフランジは他のフランジに対し平行でなくてもよく、各フランジに突出フランジが形成されていなくてもよい。アウターウエブは各フランジに垂直でなくてもよく、インナーウエブは複数本必要であるが、アウターウエブは１本でも複数本でもよい。また、アウターウエブとインナーウエブはドアの内外方向に一列に連なっていなくてもよく、インナーウエブは当初から屈曲又は湾曲した形状でもよい。

図４（ａ）〜（ｉ）に、本発明に係るドアビーム用アルミニウム合金押出形材の断面形状の他の例を示す。これらの断面形状は、図２に示すアルミニウム合金押出材と同じく、アウターフランジ、インナーフランジ、中間フランジ、一対のアウターウエブ、及び一対のインナーウエブにより構成される。図４において、図２に示す断面形状と実質的に同じ部位には、同じ番号を付与している。

図４（ａ）に示す断面形状は、アウターフランジ１３がインナーフランジ１４と中間フランジ１５に対し傾斜している点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｂ）に示す断面形状は、アウターウエブ１６が当初から外向きに湾曲している点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｃ）に示す断面形状は、一対のアウターウエブ１６，１６の間隔が一対のインナーウエブ１７，１７の間隔より広く設定されている点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｄ）に示す断面形状は、インナーウエブが３本であり、一対のアウターウエブ１６，１６の間隔が両側のインナーウエブ１７，１７の間隔より狭く設定されている点で、図２に示す断面形状と異なる。

図４（ｅ）に示す断面形状は、一対のアウターウエブ１６，１６の間隔が一対のインナーウエブ１７，１７の間隔より広く設定され、アウターフランジ１３に突出フランジが形成されていない点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｆ）に示す断面形状は、一対のアウターウエブ１６，１６の間隔が一対のインナーウエブ１７，１７の間隔より狭く設定され、アウターフランジ１３に突出フランジが形成されていない点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｇ）に示す断面形状は、アウターウエブ１６，１６が共に傾斜している点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｈ）に示す断面形状は、アウターウエブ１６，１６が共に傾斜し、アウターフランジ１３に突出フランジが形成されていない点で、図２に示す断面形状と異なる。
図４（ｉ）に示す断面形状は、アウターウエブ１６が１本である点で、図２に示す断面形状と異なる。

本発明に係るドアビーム用アルミニウム合金押出形材の材料として、６０００（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（−Ｃｕ））系又は７０００（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（−Ｃｕ））系の熱処理型アルミニウム合金が好ましい。このアルミニウム合金を所定の断面形状に押出成形した後、例えば次の工程によりドアビームを作製する。アルミニウム合金押出形材を、必要に応じてドアのアウターパネルの形状に対応した曲率で曲げ加工した後、自然時効硬化した材料を通常の時効硬化処理温度より高い温度に加熱して軟化させる復元処理を施し、成形性を向上させたうえで潰し加工を行い、時効硬化処理を施す。

１１，２１ ドアビーム
１２ ドアのアウターパネル
１３ アウターフランジ
１４ インナーフランジ
１５ 中間フランジ
１６ アウターウエブ
１７ インナーウエブ

Claims (4)

1. アルミニウム合金押出形材からなり、長さ方向の一部の領域に潰し加工が施されたドアビームであり、前記アルミニウム合金押出形材の長さ方向に垂直な断面が、アウターフランジ、インナーフランジ、アウターフランジとインナーフランジの間に配置された中間フランジ、アウターフランジと中間フランジを連結するアウターウエブ、及びインナーフランジと中間フランジを連結する複数のインナーウエブからなり、前記領域においてアウターウエブが曲げ変形して中間フランジからアウターフランジまでの高さが元の高さより減少し、インナーフランジから中間フランジまでの高さが元の高さに維持されていることを特徴とするドアビーム。
2. 前記アルミニウム合金押出形材のインナーフランジから中間フランジまでの高さをｈ１とし、中間フランジからアウターフランジまでの高さをｈ２としたとき、０．２≦ｈ２／ｈ１≦０．５であることを特徴とする請求項１に記載されたドアビーム。
3. 長さ方向に垂直な断面が、アウターフランジ、インナーフランジ、アウターフランジとインナーフランジの間に配置された中間フランジ、アウターフランジと中間フランジを連結するアウターウエブ、及びインナーフランジと中間フランジを連結する複数のインナーウエブからなるドアビーム用アルミニウム合金押出形材。
4. 前記アルミニウム合金押出形材のインナーフランジから中間フランジまでの高さをｈ１とし、中間フランジからアウターフランジまでの高さをｈ２としたとき、０．２≦ｈ２／ｈ１≦０．５であることを特徴とする請求項３に記載されたドアビーム用アルミニウム合金押出形材。

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