JP2939243B2 - アルミニウム製ドアビーム材 - Google Patents
アルミニウム製ドアビーム材Info
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- JP2939243B2 JP2939243B2 JP10157042A JP15704298A JP2939243B2 JP 2939243 B2 JP2939243 B2 JP 2939243B2 JP 10157042 A JP10157042 A JP 10157042A JP 15704298 A JP15704298 A JP 15704298A JP 2939243 B2 JP2939243 B2 JP 2939243B2
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- JP
- Japan
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- flange
- door beam
- corner
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- beam material
- Prior art date
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
- B60J5/00—Doors
- B60J5/04—Doors arranged at the vehicle sides
- B60J5/042—Reinforcement elements
- B60J5/0422—Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires
- B60J5/0438—Elongated type elements, e.g. beams, cables, belts or wires characterised by the type of elongated elements
- B60J5/0443—Beams
- B60J5/0444—Beams characterised by a special cross section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車、トラック
等の自動車のドア補強用部材として使用されるアルミニ
ウム製ドアビーム材に関する。
等の自動車のドア補強用部材として使用されるアルミニ
ウム製ドアビーム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】乗用車のドアビームは側面衝突時の衝撃
を吸収するためドアの内部に前後方向に取り付けられる
もので、インパクトビーム、インパクトバー、ガードバ
ー、サイドビーム又は単に補強部材と呼ばれることがあ
る。このドアビームには衝突時の負荷吸収性能が要求さ
れ、例えば、ＦＭＶＳＳ（米国連邦安全規格）では最終
的には実車の側面から負荷を与えたときにその負荷に対
する曲げ荷重値と、荷重−変形量関係の面積で表される
エネルギー吸収量に一定の基準値を設けているが、それ
らは実験室レベルでは一般的に、車両にかかる衝突を想
定し、図２（ａ）に示すようにドアビーム材の両端を支
持しその中央部を負荷治具で押圧する３点曲げの曲げ性
能で評価される。
を吸収するためドアの内部に前後方向に取り付けられる
もので、インパクトビーム、インパクトバー、ガードバ
ー、サイドビーム又は単に補強部材と呼ばれることがあ
る。このドアビームには衝突時の負荷吸収性能が要求さ
れ、例えば、ＦＭＶＳＳ（米国連邦安全規格）では最終
的には実車の側面から負荷を与えたときにその負荷に対
する曲げ荷重値と、荷重−変形量関係の面積で表される
エネルギー吸収量に一定の基準値を設けているが、それ
らは実験室レベルでは一般的に、車両にかかる衝突を想
定し、図２（ａ）に示すようにドアビーム材の両端を支
持しその中央部を負荷治具で押圧する３点曲げの曲げ性
能で評価される。
【０００３】図２（ｂ）は、図２（ａ）の曲げ試験によ
って得られる荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線の模式図であ
り、変位が大きくなるとやがて最大荷重に達し、途中で
荷重に耐えられず座屈変形して荷重が低下する様子を示
すものだが、一般的に、この荷重（Ｐ）−変位（δ）曲
線において、最大荷重が大きく、座屈するまでの変位が
大きく（図３の実線参照）、エネルギー吸収量（面積）
が大きい方が望ましいとされている。
って得られる荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線の模式図であ
り、変位が大きくなるとやがて最大荷重に達し、途中で
荷重に耐えられず座屈変形して荷重が低下する様子を示
すものだが、一般的に、この荷重（Ｐ）−変位（δ）曲
線において、最大荷重が大きく、座屈するまでの変位が
大きく（図３の実線参照）、エネルギー吸収量（面積）
が大きい方が望ましいとされている。
【０００４】従来のドアビームは、一般的には１５０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２クラスのハイテン鋼が使用されているが、
軽量化の観点からアルミ押出形材の適用が検討されるよ
うになった。例えば特開平５−３１１３０９号公報に
は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系アルミ合金押出形材から
なるドアビームが記載され、また、特開平７−１６４８
８０号公報には、アウター及びインナーフランジとこれ
を連結する一対のウエブからなる断面をもつアルミニウ
ム製ドアビーム材において、上フランジの幅をＲ１、下
フランジの幅をＲ２、ウエブの間の間隔をＷとしたと
き、Ｒ１＜Ｒ２、０．４×Ｒ１≦Ｗ≦０．５×Ｒ１の関
係を満足するとき、優れた特性を確保できることが記載
されている。
ｇｆ／ｍｍ２クラスのハイテン鋼が使用されているが、
軽量化の観点からアルミ押出形材の適用が検討されるよ
うになった。例えば特開平５−３１１３０９号公報に
は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系アルミ合金押出形材から
なるドアビームが記載され、また、特開平７−１６４８
８０号公報には、アウター及びインナーフランジとこれ
を連結する一対のウエブからなる断面をもつアルミニウ
ム製ドアビーム材において、上フランジの幅をＲ１、下
フランジの幅をＲ２、ウエブの間の間隔をＷとしたと
き、Ｒ１＜Ｒ２、０．４×Ｒ１≦Ｗ≦０．５×Ｒ１の関
係を満足するとき、優れた特性を確保できることが記載
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、アウタ
ー及びインナーフランジとこれを連結するウエブからな
る断面をもつアルミニウム製ドアビーム材において、重
量を増やすことなく、最大荷重が大きく、座屈するまで
の変位（座屈変位）が大きくエネルギー吸収量が大きい
ドアビーム材を得ることを目的として、アルミニウム押
出形材の断面形状を種々検討した。その結果、アウター
フランジの張り出し部の先端のアウター側コーナーＲ
（ＲＦＯ）、ウエブと両フランジが連結する箇所の外側
コーナーＲ（ＲＷＯ）の大きさが、ドアビーム材の荷重
（Ｐ）−変位（δ）曲線における座屈変位の大きさ及び
エネルギー吸収量に大きく影響することを見いだした。
本発明は、この知見をもとにその最適値を求めた点に特
徴がある。
ー及びインナーフランジとこれを連結するウエブからな
る断面をもつアルミニウム製ドアビーム材において、重
量を増やすことなく、最大荷重が大きく、座屈するまで
の変位（座屈変位）が大きくエネルギー吸収量が大きい
ドアビーム材を得ることを目的として、アルミニウム押
出形材の断面形状を種々検討した。その結果、アウター
フランジの張り出し部の先端のアウター側コーナーＲ
（ＲＦＯ）、ウエブと両フランジが連結する箇所の外側
コーナーＲ（ＲＷＯ）の大きさが、ドアビーム材の荷重
（Ｐ）−変位（δ）曲線における座屈変位の大きさ及び
エネルギー吸収量に大きく影響することを見いだした。
本発明は、この知見をもとにその最適値を求めた点に特
徴がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】まず、本発明に係るアル
ミニウム製ドアビーム材（請求項１）は、アウター及び
インナーフランジとこれを連結するウエブを有するアル
ミニウム押出形材であって、長さ方向に垂直な断面にお
いて、アウターフランジの張り出し部先端のアウター側
コーナーＲ（ＲＦＯ）が２．５ｍｍ以下で、ウエブと両
フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）が
ウエブ幅（ｔ Ｗ ）の１．５〜２倍の大きさであり、かつ
ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ
（Ｒ ＷＯ ）がいずれも２〜４ｍｍであることを特徴とす
る。また、本発明に係るアルミニウム製ドアビーム材
（請求項２）は、アウター及びインナーフランジとこれ
を連結するウエブを有するアルミニウム押出形材であっ
て、長さ方向に垂直な断面において、アウターフランジ
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（Ｒ ＦＯ ）が
２．５ｍｍ以下で、アウターフランジの張り出し部の長
さ（Ｌ Ｆ ）がウエブと両フランジが連結する箇所の外側
コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）の１〜２倍の長さであり、かつウ
エブと両フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ
ＷＯ ）がいずれも２〜４ｍｍであることを特徴とする。
なお、本発明においてアルミニウム製とは、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金製を意味する。
ミニウム製ドアビーム材（請求項１）は、アウター及び
インナーフランジとこれを連結するウエブを有するアル
ミニウム押出形材であって、長さ方向に垂直な断面にお
いて、アウターフランジの張り出し部先端のアウター側
コーナーＲ（ＲＦＯ）が２．５ｍｍ以下で、ウエブと両
フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）が
ウエブ幅（ｔ Ｗ ）の１．５〜２倍の大きさであり、かつ
ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ
（Ｒ ＷＯ ）がいずれも２〜４ｍｍであることを特徴とす
る。また、本発明に係るアルミニウム製ドアビーム材
（請求項２）は、アウター及びインナーフランジとこれ
を連結するウエブを有するアルミニウム押出形材であっ
て、長さ方向に垂直な断面において、アウターフランジ
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（Ｒ ＦＯ ）が
２．５ｍｍ以下で、アウターフランジの張り出し部の長
さ（Ｌ Ｆ ）がウエブと両フランジが連結する箇所の外側
コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）の１〜２倍の長さであり、かつウ
エブと両フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ
ＷＯ ）がいずれも２〜４ｍｍであることを特徴とする。
なお、本発明においてアルミニウム製とは、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金製を意味する。
【０００７】上記の特徴のうち、いずれか２つ乃至全部
の特徴を兼ね備えるドアビーム材がより望ましいことは
いうまでもない。また、アウターフランジＦＯ、インナ
ーフランジＦＩ、ウエブＷ、フランジ張り出し部先端の
アウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）、ウエブとフランジが
連結する箇所の外側コーナーＲ（ＲＷＯ）、ウエブ幅
（ｔＷ）、アウターフランジの張り出し部の長さ
（ＬＦ）等は、図１に示すとおりである。
の特徴を兼ね備えるドアビーム材がより望ましいことは
いうまでもない。また、アウターフランジＦＯ、インナ
ーフランジＦＩ、ウエブＷ、フランジ張り出し部先端の
アウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）、ウエブとフランジが
連結する箇所の外側コーナーＲ（ＲＷＯ）、ウエブ幅
（ｔＷ）、アウターフランジの張り出し部の長さ
（ＬＦ）等は、図１に示すとおりである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム製ドアビー
ム材は、ドア内部に取り付けられた際に乗員側に向くイ
ンナーフランジと、車外側に向き衝撃時の荷重を垂直方
向から受けるアウターフランジ、及びそれらのフランジ
を連結する１本又は複数本のウエブを有することが必須
である。また、アウターフランジ、インナーフランジに
張り出し部を設けることで最大荷重が飛躍的に向上する
ので、本発明では両フランジに張り出し部を設けてい
る。そして、インナーフランジとアウターフランジは互
いに平行に設置されるのが好ましく、両者の間に別のフ
ランジがあってもよい。例えば断面でみてインナーフラ
ンジの途中に隙間があるような形状（いわゆるセミホロ
ー形状）も本発明に含まれる。
ム材は、ドア内部に取り付けられた際に乗員側に向くイ
ンナーフランジと、車外側に向き衝撃時の荷重を垂直方
向から受けるアウターフランジ、及びそれらのフランジ
を連結する１本又は複数本のウエブを有することが必須
である。また、アウターフランジ、インナーフランジに
張り出し部を設けることで最大荷重が飛躍的に向上する
ので、本発明では両フランジに張り出し部を設けてい
る。そして、インナーフランジとアウターフランジは互
いに平行に設置されるのが好ましく、両者の間に別のフ
ランジがあってもよい。例えば断面でみてインナーフラ
ンジの途中に隙間があるような形状（いわゆるセミホロ
ー形状）も本発明に含まれる。
【０００９】本発明のアルミニウム製ドアビーム材で
は、アウターフランジＦＯの張り出し部先端のアウター
側コーナーＲ（ＲＦＯ）を２．５ｍｍ以下とした。これ
は、従来のドアビーム材は押出性を考慮してフランジ張
り出し部先端が図４に示すように丸みを帯びているが、
ここが角張っている方が座屈しにくく座屈変位及びエネ
ルギー吸収量が向上するすることを見いだしたことによ
る。ＲＦＯが２．５ｍｍより大きいとこの向上効果はな
い。ＲＦＯは小さいほど座屈変位及びエネルギー吸収量
を向上させる効果が高く、好ましくは２ｍｍ以下であ
り、より好ましくは１ｍｍ以下である。なお、押出性を
考慮した場合には０．５ｍｍ以上が好ましい。ここで、
アウターフランジの張り出し部先端のアウター側コーナ
ーが角張っている方が座屈しにくいのは、丸みを帯びて
いる場合よりも張り出し部の平均的な厚みが実質的に大
きくなり、座屈理論でいうところの幅厚比が小さくなる
ため、及び、アウターフランジの荷重を受ける面の面積
が大きくなり（丸みを帯びている場合は丸みの部分で衝
突物や治具と接触せず、接触面積が小さくなる）、荷重
をより分散して受けるようになるため、ではないかと推
測される。アウターフランジＦＯの張り出し部先端のイ
ンナー側コーナーＲ（ＲＦＩ）については、アウター側
コーナーＲ（ＲＦＯ）ほど影響せず、また両者同一であ
る必要はないが、アウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）同
様、好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに２ｍｍ以下、１
ｍｍ以下とするのがよい。なお、本発明において、座屈
するまでの座屈変位は、図５に示すように、最大荷重変
形後の変位領域において荷重値が最大荷重（ｐ）の半分
になるときの変位量（δ）によって定義される。
は、アウターフランジＦＯの張り出し部先端のアウター
側コーナーＲ（ＲＦＯ）を２．５ｍｍ以下とした。これ
は、従来のドアビーム材は押出性を考慮してフランジ張
り出し部先端が図４に示すように丸みを帯びているが、
ここが角張っている方が座屈しにくく座屈変位及びエネ
ルギー吸収量が向上するすることを見いだしたことによ
る。ＲＦＯが２．５ｍｍより大きいとこの向上効果はな
い。ＲＦＯは小さいほど座屈変位及びエネルギー吸収量
を向上させる効果が高く、好ましくは２ｍｍ以下であ
り、より好ましくは１ｍｍ以下である。なお、押出性を
考慮した場合には０．５ｍｍ以上が好ましい。ここで、
アウターフランジの張り出し部先端のアウター側コーナ
ーが角張っている方が座屈しにくいのは、丸みを帯びて
いる場合よりも張り出し部の平均的な厚みが実質的に大
きくなり、座屈理論でいうところの幅厚比が小さくなる
ため、及び、アウターフランジの荷重を受ける面の面積
が大きくなり（丸みを帯びている場合は丸みの部分で衝
突物や治具と接触せず、接触面積が小さくなる）、荷重
をより分散して受けるようになるため、ではないかと推
測される。アウターフランジＦＯの張り出し部先端のイ
ンナー側コーナーＲ（ＲＦＩ）については、アウター側
コーナーＲ（ＲＦＯ）ほど影響せず、また両者同一であ
る必要はないが、アウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）同
様、好ましくは２．５ｍｍ以下、さらに２ｍｍ以下、１
ｍｍ以下とするのがよい。なお、本発明において、座屈
するまでの座屈変位は、図５に示すように、最大荷重変
形後の変位領域において荷重値が最大荷重（ｐ）の半分
になるときの変位量（δ）によって定義される。
【００１０】一方、インナーフランジＦＩの張り出し部
先端のコーナーＲについては、ドアビームの設計思想に
従って適宜に決めることができる。例えば、インナーフ
ランジＦＩの張り出し部を車両ドアへの取り付けに利用
する場合、フラットな面を必要とするのであれば、この
コーナーＲは小さい方がよく、逆に押出性や表面性状を
重視する場合はコーナーＲは大きい方がよい。
先端のコーナーＲについては、ドアビームの設計思想に
従って適宜に決めることができる。例えば、インナーフ
ランジＦＩの張り出し部を車両ドアへの取り付けに利用
する場合、フラットな面を必要とするのであれば、この
コーナーＲは小さい方がよく、逆に押出性や表面性状を
重視する場合はコーナーＲは大きい方がよい。
【００１１】また、本発明のアルミニウム製ドアビーム
材では、ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲ（ＲＷＯ）を２〜４ｍｍとした。従来のドアビー
ム材では、このコーナーＲは押出性の観点でのみ考慮さ
れていたに過ぎないが、本発明者らはこのコーナーＲ
（ＲＷＯ）の大きさが座屈変位に大きく影響することを
見いだし、さらにこれを２〜４ｍｍの範囲に設定するこ
とで座屈変位を大きく向上させることができた。この外
側コーナーＲ（ＲＷＯ）が２ｍｍに満たない場合はアウ
ターフランジＦＯの張り出し部の座屈を防止する効果が
弱くドアビーム材の座屈変位及びエネルギー吸収量を向
上させることができない。これは、この外側コーナーＲ
（ＲＷＯ）を２ｍｍ以上に設定したとき、ＲＷＯがアウ
ターフランジＦＯの張り出し部に荷重がかかった際に張
り出し部を支える効果をもち、２ｍｍ以下では事実上そ
の効果をもたないためと推測される。また、逆に４ｍｍ
を超える場合は重量が増加する割には座屈防止効果が向
上しない。一方、内側コーナーＲ（ＲＷＩ）については
特に限定的ではないが、やはり２〜４ｍｍとするのが好
ましい。
材では、ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲ（ＲＷＯ）を２〜４ｍｍとした。従来のドアビー
ム材では、このコーナーＲは押出性の観点でのみ考慮さ
れていたに過ぎないが、本発明者らはこのコーナーＲ
（ＲＷＯ）の大きさが座屈変位に大きく影響することを
見いだし、さらにこれを２〜４ｍｍの範囲に設定するこ
とで座屈変位を大きく向上させることができた。この外
側コーナーＲ（ＲＷＯ）が２ｍｍに満たない場合はアウ
ターフランジＦＯの張り出し部の座屈を防止する効果が
弱くドアビーム材の座屈変位及びエネルギー吸収量を向
上させることができない。これは、この外側コーナーＲ
（ＲＷＯ）を２ｍｍ以上に設定したとき、ＲＷＯがアウ
ターフランジＦＯの張り出し部に荷重がかかった際に張
り出し部を支える効果をもち、２ｍｍ以下では事実上そ
の効果をもたないためと推測される。また、逆に４ｍｍ
を超える場合は重量が増加する割には座屈防止効果が向
上しない。一方、内側コーナーＲ（ＲＷＩ）については
特に限定的ではないが、やはり２〜４ｍｍとするのが好
ましい。
【００１２】また、本発明のアルミニウム製ドアビーム
材で、外側コーナーＲ（ＲＷＯ）をウエブ幅（ｔＷ）の
１．５〜２倍の大きさとしたのは、このＲＷＯがウエブ
幅（ｔＷ）の１．５〜２倍の幅を有するとき、つまり、
Ｒ ＷＯ ＝（１．５〜２）×ｔＷのとき、座屈変位及びエ
ネルギー吸収量の向上効果が大きくなるからである。し
かし、ＲＷＯがｔＷの１．５倍に満たないときはアウタ
ーフランジＦＯの張り出し部の座屈を防止する効果が弱
くドアビーム材の座屈変位及びエネルギー吸収量を向上
させることができず、逆に２倍を超えると座屈防止効果
が飽和し重量も増えるためである。一方、内側コーナー
Ｒ（ＲＷＩ）については特に限定的ではないが、やはり
（１．５〜２）×ｔＷｍｍとするのが好ましい。
材で、外側コーナーＲ（ＲＷＯ）をウエブ幅（ｔＷ）の
１．５〜２倍の大きさとしたのは、このＲＷＯがウエブ
幅（ｔＷ）の１．５〜２倍の幅を有するとき、つまり、
Ｒ ＷＯ ＝（１．５〜２）×ｔＷのとき、座屈変位及びエ
ネルギー吸収量の向上効果が大きくなるからである。し
かし、ＲＷＯがｔＷの１．５倍に満たないときはアウタ
ーフランジＦＯの張り出し部の座屈を防止する効果が弱
くドアビーム材の座屈変位及びエネルギー吸収量を向上
させることができず、逆に２倍を超えると座屈防止効果
が飽和し重量も増えるためである。一方、内側コーナー
Ｒ（ＲＷＩ）については特に限定的ではないが、やはり
（１．５〜２）×ｔＷｍｍとするのが好ましい。
【００１３】さらに、本発明のアルミニウム製ドアビー
ム材では、アウターフランジＦＯの張り出し部の長さ
（ＬＦ）をウエブとフランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲ（ＲＷＯ）と関連付け、ＬＦ＝（１〜２）×Ｒ
ＷＯ とした。ＬＦとＲＷＯが上記の関係を満たすように
断面形状を設定することで座屈変位及びエネルギー吸収
量が大きく向上する。ここで、ＬＦをＲＷＯ以上とした
のは、ＬＦがこれより短いとウエブの座屈防止効果が少
なく座屈変位を向上させることができず、２×Ｒ ＷＯ 以
下としたのは重量増の割に座屈防止効果が向上しないた
めである。なお、インナーフランジＦＩの長さ（インナ
ーフランジの張り出し部の長さ）については、これをア
ウターフランジＦＯの長さ（アウターフランジＦＯの張
り出し部の長さ）より長くして中立軸をインナー側へ偏
らせると、衝突時荷重を受けたときインナー側の割れ
（破断）が遅くなり、エネルギー吸収量が増加する利点
がある。
ム材では、アウターフランジＦＯの張り出し部の長さ
（ＬＦ）をウエブとフランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲ（ＲＷＯ）と関連付け、ＬＦ＝（１〜２）×Ｒ
ＷＯ とした。ＬＦとＲＷＯが上記の関係を満たすように
断面形状を設定することで座屈変位及びエネルギー吸収
量が大きく向上する。ここで、ＬＦをＲＷＯ以上とした
のは、ＬＦがこれより短いとウエブの座屈防止効果が少
なく座屈変位を向上させることができず、２×Ｒ ＷＯ 以
下としたのは重量増の割に座屈防止効果が向上しないた
めである。なお、インナーフランジＦＩの長さ（インナ
ーフランジの張り出し部の長さ）については、これをア
ウターフランジＦＯの長さ（アウターフランジＦＯの張
り出し部の長さ）より長くして中立軸をインナー側へ偏
らせると、衝突時荷重を受けたときインナー側の割れ
（破断）が遅くなり、エネルギー吸収量が増加する利点
がある。
【００１４】以上、アルミニウム製ドアビーム材の断面
形状の設計にあたり、考慮すべき事項として下記〜
の要件を個別に挙げた。ＲＦＯが２．５ｍｍ以下、
ＲＷＯが２〜４ｍｍ、ＲＷＯがｔＷの１．５〜２倍、
ＬＦがＲＷＯの１〜２倍これらの要件を組み合わせる
ことで座屈変位及びエネルギー吸収量の向上効果がさら
に高くなり、具体的には、＋、＋（and/or
）、＋、（and/or）＋、＋（and/or
）＋等、２〜４つの要件を兼ね備えるドアビーム材
が好ましい。なお、本発明のアルミニウム製ドアビーム
材は長さ方向に垂直な断面において左右対称である必要
はなく、例えばアウターフランジの左右の張り出し部の
長さ（ＬＦ）、両張り出し部先端のアウター側コーナー
Ｒ（ＲＦＯ）、複数本のウエブを有する場合各ウエブの
幅（ｔＷ）等は互いに異なっていてもよい。また、ウエ
ブとフランジが連結する箇所の外側コーナーＲ
（ＲＷＯ）についても、全て同一である必要はない。
形状の設計にあたり、考慮すべき事項として下記〜
の要件を個別に挙げた。ＲＦＯが２．５ｍｍ以下、
ＲＷＯが２〜４ｍｍ、ＲＷＯがｔＷの１．５〜２倍、
ＬＦがＲＷＯの１〜２倍これらの要件を組み合わせる
ことで座屈変位及びエネルギー吸収量の向上効果がさら
に高くなり、具体的には、＋、＋（and/or
）、＋、（and/or）＋、＋（and/or
）＋等、２〜４つの要件を兼ね備えるドアビーム材
が好ましい。なお、本発明のアルミニウム製ドアビーム
材は長さ方向に垂直な断面において左右対称である必要
はなく、例えばアウターフランジの左右の張り出し部の
長さ（ＬＦ）、両張り出し部先端のアウター側コーナー
Ｒ（ＲＦＯ）、複数本のウエブを有する場合各ウエブの
幅（ｔＷ）等は互いに異なっていてもよい。また、ウエ
ブとフランジが連結する箇所の外側コーナーＲ
（ＲＷＯ）についても、全て同一である必要はない。
【００１５】本発明に係るアルミニウム製ドアビーム材
として、種々のアルミニウム又はアルミニウム合金を用
いることができるが、特にドアビーム材としての強度の
観点から、Ｍｇ：０．８〜１．５％、Ｚｎ：４〜７％を
含む７０００系合金が好ましい。例えば、Ｍｇ：０．８
〜１．５％、Ｚｎ：４〜７％、Ｔｉ：０．００５〜０．
３％を含有し、さらにＣｕ：０．０５〜０．６％、Ｍ
ｎ：０．２〜０．７％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｚ
ｒ：０．０５〜０．２５％から選択された１種又は２種
以上を含有し、残部不可避不純物とＡｌからなるアルミ
合金を好ましい例として挙げることができる。なお、こ
の７０００系合金において、各元素の添加理由は次の通
りである。
として、種々のアルミニウム又はアルミニウム合金を用
いることができるが、特にドアビーム材としての強度の
観点から、Ｍｇ：０．８〜１．５％、Ｚｎ：４〜７％を
含む７０００系合金が好ましい。例えば、Ｍｇ：０．８
〜１．５％、Ｚｎ：４〜７％、Ｔｉ：０．００５〜０．
３％を含有し、さらにＣｕ：０．０５〜０．６％、Ｍ
ｎ：０．２〜０．７％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｚ
ｒ：０．０５〜０．２５％から選択された１種又は２種
以上を含有し、残部不可避不純物とＡｌからなるアルミ
合金を好ましい例として挙げることができる。なお、こ
の７０００系合金において、各元素の添加理由は次の通
りである。
【００１６】Ｍｇ、Ｚｎ Ｍｇ及びＺｎはアルミニウム合金の強度を維持するため
に必要な元素である。Ｍｇが０．８％未満、Ｚｎが４％
未満では所望の強度が得られない。また、Ｍｇが１．５
％、Ｚｎが７％を超えるとアルミニウム合金の押出性が
低下するとともに伸びも低下し、所望の特性値が得られ
なくなる。従って、Ｍｇ：０．８〜１．５％、Ｚｎ：４
〜７％とする。 Ｔｉ Ｔｉは鋳塊組織の微細化のために必須の元素である。Ｔ
ｉが０．００５％より少ないと、微細化の効果が十分で
なく、０．３％より多いと飽和して巨大化合物が発生し
てしまう。従って、Ｔｉの含有量は０．００５％〜０．
３％とする。
に必要な元素である。Ｍｇが０．８％未満、Ｚｎが４％
未満では所望の強度が得られない。また、Ｍｇが１．５
％、Ｚｎが７％を超えるとアルミニウム合金の押出性が
低下するとともに伸びも低下し、所望の特性値が得られ
なくなる。従って、Ｍｇ：０．８〜１．５％、Ｚｎ：４
〜７％とする。 Ｔｉ Ｔｉは鋳塊組織の微細化のために必須の元素である。Ｔ
ｉが０．００５％より少ないと、微細化の効果が十分で
なく、０．３％より多いと飽和して巨大化合物が発生し
てしまう。従って、Ｔｉの含有量は０．００５％〜０．
３％とする。
【００１７】Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ これらの元素はアルミニウム合金の強度を高める。ま
た、Ｃｕはアルミニウム合金の耐応力腐食割れ性を改善
し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは押出材に繊維状組織を形成して
合金を強化する作用があり、これらの中から１種又は２
種以上が適宜添加される。好適な範囲は、Ｃｕ：０．０
５〜０．６％、Ｍｎ：０．２〜０．７％、Ｃｒ：０．０
５〜０．３％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％である。そ
れぞれ下限未満では上記の作用が不十分であり、また、
上限を超えると、押出性が悪くなり、Ｃｕの場合は一般
耐食性が悪くなる。 不可避不純物 不可避不純物のうちＦｅはアルミニウム地金に最も多く
含まれる不純物であり、０．３５％を超えて合金中に存
在すると鋳造時に粗大な金属間化合物を晶出し、合金の
機械的性質を損なう。従って、Ｆｅの含有量は０．３５
％以下に規制する。また、アルミニウム合金を鋳造する
際には地金、添加元素の中間合金等様々な経路より不純
物が混入する。混入する元素は様々であるが、Ｆｅ以外
の不純物は単体で０．０５％以下、総量で０．１５％以
下であれば合金の特性にほとんど影響を及ぼさない。従
って、Ｆｅ以外の不純物として含まれる元素は単体で
０．０５％以下、総量で０．１５％以下に制限するのが
望ましい。
た、Ｃｕはアルミニウム合金の耐応力腐食割れ性を改善
し、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは押出材に繊維状組織を形成して
合金を強化する作用があり、これらの中から１種又は２
種以上が適宜添加される。好適な範囲は、Ｃｕ：０．０
５〜０．６％、Ｍｎ：０．２〜０．７％、Ｃｒ：０．０
５〜０．３％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％である。そ
れぞれ下限未満では上記の作用が不十分であり、また、
上限を超えると、押出性が悪くなり、Ｃｕの場合は一般
耐食性が悪くなる。 不可避不純物 不可避不純物のうちＦｅはアルミニウム地金に最も多く
含まれる不純物であり、０．３５％を超えて合金中に存
在すると鋳造時に粗大な金属間化合物を晶出し、合金の
機械的性質を損なう。従って、Ｆｅの含有量は０．３５
％以下に規制する。また、アルミニウム合金を鋳造する
際には地金、添加元素の中間合金等様々な経路より不純
物が混入する。混入する元素は様々であるが、Ｆｅ以外
の不純物は単体で０．０５％以下、総量で０．１５％以
下であれば合金の特性にほとんど影響を及ぼさない。従
って、Ｆｅ以外の不純物として含まれる元素は単体で
０．０５％以下、総量で０．１５％以下に制限するのが
望ましい。
【００１８】
【実施例】（実施例１） 図６Ａ、Ｂに示すように互いに平行なアウター及びイン
ナーフランジとそれらを垂直に連結する２つのウエブか
らなり左右対称の断面形状を持つ、Ｍｇ：１．４％、Ｚ
ｎ：６．５％、Ｃｕ：０．２％、Ｚｒ：０．１５％を含
むＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金押出形材を、ス
パン１２００ｍｍの３点曲げ試験にて３５０ｍｍ押し込
んだ。そのときの荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線を図７に
示す。また、図７から求めたそれぞれの最大荷重、座屈
変位、エネルギー吸収量を、部材単位重量とともに表１
に示す。なお、ドアビーム材Ａは、アウターフランジの
長さが３８ｍｍ、幅が４．４ｍｍ、インナーフランジの
長さが４８ｍｍ、幅が４．６ｍｍ、ウエブの長さが２８
ｍｍ、幅が２．１ｍｍであり、ドアビーム材Ａ、Ｂの断
面形状の違いは、アウターフランジの張り出し部の長さ
（ＬＦ）とアウターフランジの張り出し部先端のアウタ
ー側コーナーＲ（ＲＦＯ）のみである。
ナーフランジとそれらを垂直に連結する２つのウエブか
らなり左右対称の断面形状を持つ、Ｍｇ：１．４％、Ｚ
ｎ：６．５％、Ｃｕ：０．２％、Ｚｒ：０．１５％を含
むＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金押出形材を、ス
パン１２００ｍｍの３点曲げ試験にて３５０ｍｍ押し込
んだ。そのときの荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線を図７に
示す。また、図７から求めたそれぞれの最大荷重、座屈
変位、エネルギー吸収量を、部材単位重量とともに表１
に示す。なお、ドアビーム材Ａは、アウターフランジの
長さが３８ｍｍ、幅が４．４ｍｍ、インナーフランジの
長さが４８ｍｍ、幅が４．６ｍｍ、ウエブの長さが２８
ｍｍ、幅が２．１ｍｍであり、ドアビーム材Ａ、Ｂの断
面形状の違いは、アウターフランジの張り出し部の長さ
（ＬＦ）とアウターフランジの張り出し部先端のアウタ
ー側コーナーＲ（ＲＦＯ）のみである。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１に示すように、アウターフランジＦＯ
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）が
本発明に規定する範囲内のドアビーム材Ｂを、本発明の
規定から外れるドアビーム材Ａと比較すると、同じ材質
で単位重量が同等以下であるにも関わらず、最大荷重は
同等で、座屈変位が１７％向上し、エネルギー吸収量が
１０％向上している。なお、同様の関係はＪＩＳに定め
る７Ｎ０１、６０６１、６０６３、６Ｎ０１合金、国際
登録合金である６０８２等の６０００系合金、７０００
系合金でも成立した。
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）が
本発明に規定する範囲内のドアビーム材Ｂを、本発明の
規定から外れるドアビーム材Ａと比較すると、同じ材質
で単位重量が同等以下であるにも関わらず、最大荷重は
同等で、座屈変位が１７％向上し、エネルギー吸収量が
１０％向上している。なお、同様の関係はＪＩＳに定め
る７Ｎ０１、６０６１、６０６３、６Ｎ０１合金、国際
登録合金である６０８２等の６０００系合金、７０００
系合金でも成立した。
【００２１】（実施例２） 図８Ｃ〜Ｅに示すように互いに平行なアウター及びイン
ナーフランジとそれらを垂直に連結する２つのウエブか
らなり左右対称の断面形状を持つ、実施例１と同じ組成
のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金押出形材を、ス
パン９５０ｍｍの３点曲げ試験にて３００ｍｍ押し込ん
だ。なお、図８Ｃ〜Ｅの特徴点を挙げると、表２のよう
にまとめることができる。また、ドアビーム材Ｃ〜Ｅの
断面形状のうち、アウターフランジ及びインナーフラン
ジの幅と厚み、全体の高さ、両ウエブ間の距離は同一で
ある。そのときの荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線を図９に
示す。また、図９から求めたそれぞれのエネルギー吸収
量を、部材単位重量とともに表３に示す。
ナーフランジとそれらを垂直に連結する２つのウエブか
らなり左右対称の断面形状を持つ、実施例１と同じ組成
のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金押出形材を、ス
パン９５０ｍｍの３点曲げ試験にて３００ｍｍ押し込ん
だ。なお、図８Ｃ〜Ｅの特徴点を挙げると、表２のよう
にまとめることができる。また、ドアビーム材Ｃ〜Ｅの
断面形状のうち、アウターフランジ及びインナーフラン
ジの幅と厚み、全体の高さ、両ウエブ間の距離は同一で
ある。そのときの荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線を図９に
示す。また、図９から求めたそれぞれのエネルギー吸収
量を、部材単位重量とともに表３に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】表３に示すように、本発明に規定する形状
要件を全く満たさないドアビーム材Ｃを基準とすると、
Ｒ ＷＯ とＬ Ｆ ／Ｒ ＷＯ が本発明の規定を満たすドアビー
ム材Ｄは、重量比は５％増に過ぎないのにエネルギー吸
収量比は２９％増となっており、さらにＲ ＷＯ ／ｔ Ｗ が
本発明の規定を満たすドアビーム材Ｅは、重量比は９％
増に過ぎないのにエネルギー吸収量比は７３％増と著し
い向上を示している。なお、同様の関係はＪＩＳに定め
る７Ｎ０１、６０６１、６０６３、６Ｎ０１合金、国際
登録合金である６０８２等の６０００系合金、７０００
系合金でも成立した。
要件を全く満たさないドアビーム材Ｃを基準とすると、
Ｒ ＷＯ とＬ Ｆ ／Ｒ ＷＯ が本発明の規定を満たすドアビー
ム材Ｄは、重量比は５％増に過ぎないのにエネルギー吸
収量比は２９％増となっており、さらにＲ ＷＯ ／ｔ Ｗ が
本発明の規定を満たすドアビーム材Ｅは、重量比は９％
増に過ぎないのにエネルギー吸収量比は７３％増と著し
い向上を示している。なお、同様の関係はＪＩＳに定め
る７Ｎ０１、６０６１、６０６３、６Ｎ０１合金、国際
登録合金である６０８２等の６０００系合金、７０００
系合金でも成立した。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム製ドアビ
ーム材の断面形状を工夫することで、重量を増やすこと
なく座屈変位及びエネルギー吸収量を向上させることが
でき、あるいは同じエネルギー吸収量であれば重量を軽
減することができる。従って、ドアビーム材の軽量化及
び緩衝部材としての性能アップに貢献できる。
ーム材の断面形状を工夫することで、重量を増やすこと
なく座屈変位及びエネルギー吸収量を向上させることが
でき、あるいは同じエネルギー吸収量であれば重量を軽
減することができる。従って、ドアビーム材の軽量化及
び緩衝部材としての性能アップに貢献できる。
【図１】 本発明に係るドアビーム材の断面形状及び各
部の記号を示す図である。
部の記号を示す図である。
【図２】 ドアビーム材の３点曲げ試験方法を示す説明
図（ａ）及び３点曲げ試験して得られる荷重（Ｐ）−変
位（δ）曲線の模式図（ｂ）である。
図（ａ）及び３点曲げ試験して得られる荷重（Ｐ）−変
位（δ）曲線の模式図（ｂ）である。
【図３】 ドアビーム材を３点曲げ試験して得られる荷
重（Ｐ）−変位（δ）曲線の模式図である。
重（Ｐ）−変位（δ）曲線の模式図である。
【図４】 従来のアルミニウム製ドアビーム材の断面形
状を示す図である。
状を示す図である。
【図５】 ドアビーム材の座屈変位を説明する図であ
る。
る。
【図６】 実施例１に使用したドアビーム材Ａ、Ｂの断
面形状を示す図である。
面形状を示す図である。
【図７】 ドアビーム材Ａ、Ｂを３点曲げ試験して得ら
れた荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線である。
れた荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線である。
【図８】 実施例２に使用したドアビーム材Ｃ〜Ｅの断
面形状を示す図である。
面形状を示す図である。
【図９】 ドアビーム材Ｃ〜Ｅを３点曲げ試験して得ら
れた荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線である。
れた荷重（Ｐ）−変位（δ）曲線である。
ＦＯ アウターフランジ ＦＩ インナーフランジ Ｗ ウエブ ＲＦＯ アウターフランジの張り出し部先端のアウター
側コーナーＲ ＲＷＯ ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲの大きさ ｔＷ ウエブ幅 ＬＦ アウターフランジの張り出し部の長さ
側コーナーＲ ＲＷＯ ウエブと両フランジが連結する箇所の外側コー
ナーＲの大きさ ｔＷ ウエブ幅 ＬＦ アウターフランジの張り出し部の長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−246242（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164880（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−125597（ＪＰ，Ｕ) 日本鋼構造協会編，「建設用鋼材」, 株式会社コロナ社，1977年10月，ｐ567 −587 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60J 5/00 B21C 23/14 F16S 3/00 E04C 5/00 B62D 21/00
Claims (3)
- 【請求項１】 アウター及びインナーフランジとこれを
連結するウエブを有するアルミニウム押出形材であっ
て、長さ方向に垂直な断面において、アウターフランジ
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）が
２．５ｍｍ以下で、ウエブと両フランジが連結する箇所
の外側コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）がウエブ幅（ｔ Ｗ ）の１．
５〜２倍の大きさであり、かつウエブと両フランジが連
結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）がいずれも２〜
４ｍｍであることを特徴とするアルミニウム製ドアビー
ム材。 - 【請求項２】 アウター及びインナーフランジとこれを
連結するウエブを有するアルミニウム押出形材であっ
て、長さ方向に垂直な断面において、アウターフランジ
の張り出し部先端のアウター側コーナーＲ（ＲＦＯ）が
２．５ｍｍ以下で、アウターフランジの張り出し部の長
さ（Ｌ Ｆ ）がウエブと両フランジが連結する箇所の外側
コーナーＲ（Ｒ ＷＯ ）の１〜２倍の長さであり、かつウ
エブと両フランジが連結する箇所の外側コーナーＲ（Ｒ
ＷＯ ）がいずれも２〜４ｍｍであることを特徴とするア
ルミニウム製ドアビーム材。 - 【請求項３】 アルミニウム押出形材が、Ｍｇ：０．８
〜１．５％（重量％、以下同じ）、Ｚｎ：４〜７％を含
有するアルミニウム合金からなることを特徴とする請求
項１又は２に記載されたアルミニウム製ドアビーム材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157042A JP2939243B2 (ja) | 1997-06-07 | 1998-06-05 | アルミニウム製ドアビーム材 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16499597 | 1997-06-07 | ||
| JP9-164995 | 1997-06-07 | ||
| JP10157042A JP2939243B2 (ja) | 1997-06-07 | 1998-06-05 | アルミニウム製ドアビーム材 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37457498A Division JPH11314521A (ja) | 1997-06-07 | 1998-12-28 | アルミニウム製ドアビ―ム材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1148779A JPH1148779A (ja) | 1999-02-23 |
| JP2939243B2 true JP2939243B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=26484623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10157042A Expired - Lifetime JP2939243B2 (ja) | 1997-06-07 | 1998-06-05 | アルミニウム製ドアビーム材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2939243B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006205779A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両用ドア構造 |
| JP2015071365A (ja) * | 2013-10-03 | 2015-04-16 | 株式会社神戸製鋼所 | 自動車用サイドドアの補強構造 |
| US9878603B2 (en) | 2015-05-28 | 2018-01-30 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Vehicle door impact beam |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10157042A patent/JP2939243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本鋼構造協会編，「建設用鋼材」，株式会社コロナ社，１９７７年１０月，ｐ５６７−５８７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1148779A (ja) | 1999-02-23 |
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