JP3489462B2 - インパクトビーム - Google Patents

インパクトビーム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車事
故発生時の車内にいる乗員の安全を保護するため、衝突
などによる衝撃力を吸収してドアの大きな変形を防止す
るためのインパクトビームに関し、特に高強度化構造の
インパクトビームに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車ドアの強度を高めるため、ドアの
内側に取り付けられる自動車ドア用のインパクトビーム
が種々提案されている。インパクトビームの従来例とし
ては、例えば特開平−104302号公報のものを挙
げることができる。従来のインパクトビーム100は、
図11に示すように円筒形状のパイプ部101と、その
軸方向両端にエキステンション部102とを備えたもの
であり、これらを1枚の金属板から一体成形されたもの
である。これは、エキステンション部102によって自
動車ドア内に固定され、パイプ部101によってドアに
加わる衝撃力が吸収される。そして、衝撃力を吸収する
パイプ部101の断面は、図11のB−B断面を示す図
12のように接合部111で溶接され、金属板の両縁に
設けた第1屈曲部103及び第2屈曲部104が互いに
当接し、更に第2屈曲部104の先端が延長してパイプ
部101内面に当接している。このようなインパクトビ
ーム100は、図12に示すパイプ部101に例えばP
方向の衝撃力が加わったとすると、第2屈曲部104が
支えとなって衝撃力を吸収し、パイプ部の断面形状の変
形を抑えてインパクトビーム100自体の強度を増す効
果を果たしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インパクトビーム100は、一枚の金属板から成形され
ているために第2屈曲部104の肉厚がパイプ部101
及びエキステンション部102の肉厚と同一で、肉厚を
上げて高い強度を得ようとすればインパクトビーム10
0全体の重量が重くなってしまう。ところが、インパク
トビーム100は強度を上げることが望まれる一方で軽
量化の要求もある。そのため、強度を高めようとすれば
肉厚が厚くなり軽量化の要求に反することとなる一方、
軽量化しようとすれば金属板が薄いものとなって第2屈
曲部104の強度、即ちパイプ部101の強度を十分に
上げることができなくなる。ところで、前記従来例で
は、パイプ部101の軸方向全域に第2屈曲部104が
形成されているが、これが仮に軸方向の所定部分にのみ
存在する場合でも、前述したようにパイプ部の肉厚との
関係から強度と軽量化の問題は解消しない。インパクト
ビームは大部分をパイプ部が占めるため、その肉厚が厚
くなってしまえば軽量化はできないからである。
【0004】そこで、本発明は、かかる問題点を解消す
べく、強度を高めるとともに軽量化したインパクトビー
ムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるインパク
トビームは、金属板の幅方向両端部を中央側に巻き込
み、該両端部を接合して成形する略円筒形状のパイプ部
と、そのパイプ部の軸方向両端に設けた固定用のエキス
テンション部とを備えるもので、前記パイプ部には、前
記金属板の幅方向両端部の接合部でパイプ部内に折り曲
げた屈曲部が形成され、前記パイプ部の軸方向中央部分
に、前記屈曲部の間で挟まれるようにして支持され、か
つ前記パイプ部断面を2分割するように当該直径方向に
配置された衝撃吸収部材を有することを特徴とする。よ
って、本発明のインパクトビームでは、衝撃が加わって
パイプ部が湾曲するように歪められるとき、加えられた
衝撃エネルギがパイプ部及びパイプ部の軸方向中央部分
に挿入された衝撃吸収部材で吸収されるが、パイプ部を
構成する金属板よりも衝撃吸収部材によって大きなエネ
ルギが吸収されるので、パイプ部の肉厚を薄くしてイン
パクトビームの軽量化を図るとともに、別部材として設
けた衝撃吸収部材を自由に設計変更することによって強
度を高めることができる。
【0006】また、本発明にかかるインパクトビーム
は、前記衝撃吸収部材が、長方形状の板部材であって、
四隅にRが付けられたものであることを特徴とする。よ
ってこのインパクトビームでは、別部材として設けた衝
撃吸収部材が応力を受けて変形する際にパイプ部の金属
板を破るといった問題を起こすことなく適正に衝撃力を
吸収し、インパクトビームの強度が高められる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明にかかるインパクト
ビームの一実施の形態を図面を参照して具体的に説明す
る。図1は、本実施の形態のインパクトビームを示した
断面斜視図である。このインパクトビーム1は、これま
でのものと同様に直接衝撃を吸収するためのパイプ部2
と、その軸方向両端にある固定用のエキステンション部
3(図面上では一方のみ示してある)とから構成される
ものである。インパクトビーム1は、1枚の金属板11
からプレス成形されるものであって、パイプ部2は、金
属板11を対称的に巻き込んで成形し、端部を直線上に
突き合わせた接合部4をアーク溶接でつなぎ合わせて図
示するような略円筒形状にしたものである。更に、接合
部4で突き合わせる金属板11の端部は、円筒内に折り
曲げられた屈曲部5,5が当接されている。
【0008】そして、本実施の形態のインパクトビーム
1では、更にパイプ部2の軸方向中央部分に衝撃吸収部
材であるリンフォース6が挿入されている。リンフォー
ス6は、所定幅の肉厚をもった長方形状の板材であっ
て、四隅にはRが付けられている。リンフォース6の肉
厚及び材質は任意に選択可能であって、パイプ部2を構
成する金属板11の肉厚、パイプ部2の径や長さなどを
考慮に入れてインパクトビーム1に要求される強度や軽
さに応じて決定することができる。リンフォース6は、
図1のA−A断面を示す図2に見られるように、屈曲部
5、5の間に挟まれるようにして支持され、パイプ部2
断面を2分割するように直径方向に配設されいる。そ
して、リンフォース6の一辺がパイプ部2の内周面に軸
方向にわたって当接され、図1に破線で示すようにエキ
ステンション部3の平面とほぼ垂直に位置決めされてい
る。
【0009】次に、インパクトビーム1のパイプ部2に
おける成形過程を段階的に説明する。図3乃至図9は、
パイプ部2となる金属板11の断面と、その金属板11
からパイプ部を成形するための上下の金型断面を示した
図である。パイプ部2は、第1ステップ(図3)で金属
板11の両端に屈曲部5,5が成形され、その第1ステ
ップから第2ステップ(図4)及び第3ステップ(図
5)にかけて、パイプ部2を歪みのない円筒形とするた
めに両側に対称的に湾曲部が成形される。そのため、下
型21,22,23の凹部は工程が進むに従って大きく
湾曲するよう形成されており、金属板11には徐々に丸
みが付けられるように成形されていく。
【0010】続いて、第4ステップ(図6)から第5ス
テップ(図7)及び第6ステップ(図8)にかけて、丸
みが付けられた金属板11が内側に巻き込まれていく。
このとき、上型31,32,33から下方に突設された
凸部は、工程が進むに従って幅が狭められるよう形成さ
れ、屈曲部5,5の幅が徐々に狭められて内側に巻き込
まれていく。そして、第7ステップ(図9)では、上型
34の凸部がなくなり、屈曲部5,5が当接されて金属
板11が略円筒状に成形される。
【0011】このようにして図9で示すステップ7で円
筒形状に成形されたパイプ部2には、屈曲部5、5の間
からリンフォース6が挿入される。ステップ7で成形さ
れたパイプ部2の屈曲部5,5は型内では共に接してい
るが、金属板11ハイテン材(高抗張力鋼板)用い
られているため型から取り出されると弾性力によって若
干開きが生じる。そのため、その開いた部分にリンフォ
ース6が挿入され、その後屈曲部5、5同士がリンフォ
ース6を挟んで押し付けられる。そして、一直線状の接
合部4に図1及び図2に示すようにアーク溶接を施すこ
とで開きが閉じられて略円筒形状のパイプ部2が完成さ
れる。
【0012】次に、このようにして形成されたインパク
トビーム1のパイプ部2を図10に示すように両端支持
して、その中央部に負荷子41によって垂直方向の荷重
を加える曲げ試験を行った。インパクトビーム1は、自
動車ドアにおける側突を想定してリンフォース6が衝撃
による荷重方向、即ち水平方向になるよう取り付けれら
れる。そこで、曲げ試験では、リンフォース6が上下方
向になるよう接合部4を上にして配置したパイプ部2に
対して負荷子41を垂直に下降させて行った。その結
果、負荷子41から中央に集中荷重を受けたパイプ部2
は、その荷重を受けた中央で湾曲し、その両側では円筒
状の断面形状がほとんど歪むことなく軸方向にも直線形
状が保たれていた。一方、リンフォース6のない円筒形
状パイプで同様に試験した場合には、荷重点でパイプ断
面が潰れて折れ曲がってしまい荷重方向の変位が大きく
なった。そのため、本実施の形態のインパクトビーム1
では、リンフォース6がパイプ部2の潰れ及び折れ曲が
りを防止するよう歪みエネルギを吸収し、荷重方向の変
位を小さくしていると考えられる。
【0013】ここで、物体を変形させるのに要する歪み
エネルギは、応力が弾性限度をこえると永久歪みを生
じ、永久歪みに関する歪みエネルギの大部分は塑性変形
の間に摩擦熱として散逸し、残りの部分が物体内のゆが
んだ結晶格子に蓄えられる。そこで、本実施の形態のイ
ンパクトビーム1の場合には、パイプ部2の肉厚を薄く
してもリンフォース6の肉厚を厚くしたり剛性の高い材
料を使用することによって、リンフォース6が塑性変形
する間に多くの摩擦熱を散逸し物体内に多くのゆがんだ
結晶格子を蓄え、曲げ試験において十分な結果を得るこ
とができたものと考えられる。そのため、応力の集中す
る箇所でリンフォース6が歪みエネルギを十分に吸収
し、荷重点の変位量を抑えて荷重受けによる強度を確保
することができた。従って、インパクトビーム1の強度
を高めるには、パイプ部2の強度を上げるよりもリンフ
ォース6の強度を上げることがより有効的である。な
お、リンフォース6がパイプ2を突き破ってしまったの
では、歪みエネルギを効果的に吸収できないが、前述し
たようにリンフォース6の四隅にはRが取られているた
め、パイプ2の肉厚が薄くなってもその変形に従って適
正な曲げが生じる。
【0014】しかるに、図11、図12で示した従来の
インパクトビーム100は、第2屈曲部104がリンフ
ォース6の如く役割を果たすものであるが、それは前記
課題で述べたように全体重量との関係から、中央部分に
かかる荷重のみを考慮して肉厚を決定することができな
かった。また、片側から折り込んだ第2屈曲部104の
構成では、本実施例のものと比べて成形型の構造が複雑
になり、加工工数の増加及びコストアップにもなる。更
に、荷重方向に対して第2屈曲部104をバランス良く
成形することが困難であり、第2屈曲部104が図示す
るよう直立状態をなすことができずにパイプ部101の
変形とともに倒れ込んでしまうことがある。そうする
と、第2屈曲部104が、本実施の形態のインパクトビ
ーム1のリンフォース6のように、直立状態のまま変形
して衝撃力を受けることができず、パイプ部101の変
形を大きくしてしまう。
【0015】よって、本実施の形態のインパクトビーム
1は、パイプ部2内に衝撃力を効果的に吸収することが
できるリンフォース6を別体のものとして設けること
で、パイプ部2の軽量化を図るとともに、パイプ部2と
は無関係にリンフォース6を材質及び肉厚の点から強度
を上げることができ、インパクトビーム1の軽量化と高
強度を実現することができた。また、リンフォース6を
別部材としたことにより、一枚の金属板からリンフォー
ス6の如き部材を一体成形するものに比べ材料の無駄を
無くすことができる。
【0016】なお、本発明は、前期実施の形態のものに
限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で
様々な変更が可能である。例えば、リンフォース6の材
質は、パイプ部2などを成形する金属板と同一或いは異
なるもののいずれでもよく、またリンフォース6の形状
は、軸方向断面が、アーク溶接されてエネルギ吸収のよ
い接合部4側の幅を狭くし、パイプ部2内面との当接面
側を広くした台形形状であってもよい。また、歪みエネ
ルギを効率良く吸収できるようにすれば、インパクトビ
ーム1を更に軽量化するために、リンフォース6を単純
な板材とすることなく、それに穴空けなどするようにて
もよい。
【0017】
【発明の効果】本発明は、金属板の幅方向両端部を中央
側に巻き込み、該両端部を接合して成形する略円筒形状
のパイプ部と、そのパイプ部の軸方向両端に設けた固定
用のエキステンション部とを備えるもので、前記パイプ
部には、前記金属板の幅方向両端部の接合部でパイプ部
内に折り曲げた屈曲部が形成され、前記パイプ部の軸方
向中央部分に、前記屈曲部の間で挟まれるようにして支
持され、かつ前記パイプ部断面を2分割するように当該
直径方向に配置された衝撃吸収部材を有する構成とした
ので、強度を高めるとともに軽量化したインパクトビー
ムを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるインパクトビームの一実施の形
態を示した断面斜視図である。
【図2】図1のA−A断面を示した図である。
【図3】パイプ部2を成形する第1ステップの金型断面
を示した図である。
【図4】パイプ部2を成形する第2ステップの金型断面
を示した図である。
【図5】パイプ部2を成形する第3ステップの金型断面
を示した図である。
【図6】パイプ部2を成形する第4ステップの金型断面
を示した図である。
【図7】パイプ部2を成形する第5ステップの金型断面
を示した図である。
【図8】パイプ部2を成形する第6ステップの金型断面
を示した図である。
【図9】パイプ部2を成形する第7ステップの金型断面
を示した図である。
【図10】曲げ試験のインパクトビームを示した図であ
る。
【図11】従来のインパクトビームを示した平面図であ
る。
【図12】図11のB−B断面を示した図である。
【符号の説明】
1 インパクトビーム 2 パイプ部 3 エキステンション部 4 接合部 5 屈曲部 6 リンフォース 11 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−315048(JP,A) 特開 平8−216684(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60J 5/00 B21D 5/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板の幅方向両端部を中央側に巻き込
    み、該両端部を接合して成形する略円筒形状のパイプ部
    と、そのパイプ部の軸方向両端に設けた固定用のエキス
    テンション部とを備えるインパクトビームにおいて、 前記パイプ部には、前記金属板の幅方向両端部の接合部
    でパイプ部内に折り曲げた屈曲部が形成され、前記パイ
    プ部の軸方向中央部分に、前記屈曲部の間で挟まれるよ
    うにして支持され、かつ前記パイプ部断面を2分割する
    ように当該直径方向に配置された衝撃吸収部材を有する
    ことを特徴とするインパクトビーム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のインパクトビームにお
    いて、 前記衝撃吸収部材は、長方形状の板部材であって、四隅
    にRが付けられたものであることを特徴とするインパク
    トビーム。
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