JP3847854B2

JP3847854B2 - 自動車用ドアのガードビーム

Info

Publication number: JP3847854B2
Application number: JP21368096A
Authority: JP
Inventors: 光雄増田; 拓男佐野
Original assignee: Unipres Corp
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 1996-08-13
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH1058972A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ドアのガードビームに関し、特に、アウターパネルとインナーパネルとで構成される自動車用ドアの内部空間に衝突時の乗員保護のための手段として設けられる補強用のガードビームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車に対する安全性の要求により、衝突時に乗員を保護するための手段として自動車用ドアの内部空間にガードビームと呼ばれる補強材を装着するようにしている。この様なガードビームとしては、軽量化が要求されると共に、側面方向からの衝突に対して乗員を保護するための剛性が必要であり、特に、衝撃に対しては、衝撃エネルギーを吸収する衝撃荷重吸収特性が優れていることが要求される。
【０００３】
このような従来の自動車用ガードビームとしては、十分な引張強度を有するよう引張強度が６０〜１００ｋｇｆ／ｍｍ² の高張力鋼板を用いて、図８に示すようにスポット溶接により組合せて断面を箱状に形成されたもの（特開平４−２０８６３３号公報の図４参照）や、図９に示すように、管状体の両端にパーム部を溶接して形成したもの等が知られている。
【０００４】
図８に示すガードビーム１０は心材１１として３山の凹凸形状にプレス加工したものの両面に、当板１２およびパッチ４板１３をスポット溶接で溶着接合して箱状に構成したものである。そこで、このように構成されたガードビーム１０を心材１１の山谷がほぼ水平方向に保たれるようにして自動車用ドアの内部空間に架設することで、衝突時の衝撃力をできるだけ吸収させるようにしている。
【０００５】
また、図９に示すガードビーム２０はその基体２１を引張り強さが１００〜１８０Ｋｇｆ／ｍｍ² といった高張力鋼あるいは焼入れ鋼からなる管材としたもので、２２は基体２１の両端部に溶接などで取付けられているパーム部（以下で取付板という）である。なお、図８あるいは図９に示すようなガードビーム１０，２０は、例えば、図１０に示すように自動車用ドア３０のインナーパネル３１両袖部間に掛け渡す形態でビーム端部がパネル３１に溶接されている。３２はドア３０を構成しているアウターパネルである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すように箱状に構成されたガードビーム１０では、そのスパンの中央部に集中荷重をかけて圧壊試験を行うと、最高荷重に到達した時点で心材１１が座屈し、このあと急激に加重が低下するので衝撃吸収特性の点からすると十分でない。
【０００７】
また、図９に示す基体２１を管材とするものにおいては、基体２１の断面が中心対称形状であるために、どの方向からの荷重に対しても同じ破壊条件となるが、基体２１と取付板２２との間の溶接部を境として断面２次モーメントＩおよび断面係数Ｚが急激に変化し、取付板２２の方が変形し易い上、基体２１の両端部近傍は衝撃荷重の吸収に比較的関係の無い材料が使われていることになる。また、焼入れを行ったのではガードビーム２０自体に反りが発生し易い。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決するために、溶接部がなく、かつ成形が容易で、しかも優れた衝撃荷重吸収特性が得られる廉価な自動車用ドアのガードビームを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、底板部と、前記底板部の両縁部のそれぞれから折り曲げられた２つの側板部と、前記２つの側板部のそれぞれの縁部から折り曲げられた２つの支柱板部と、によって、断面がほぼ三角形の山形の部分が２つ並ぶ形状をなすビーム部と、該ビーム部の両端部のそれぞれに位置して、ドア側に固定されるパーム部と、を有し、前記ビーム部および前記パーム部は高張力鋼による１枚のブランク材を折り曲げ加工することにより一体成形され、前記２つの支柱板部は、非溶接状態で対峙することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、外方からの衝撃力がビーム部の頂点部を介して伝達されるが、このビーム部の断面においては、頂点部を中心として支柱板部および側板部が主として衝撃力を分担して、特に頂点部周りと支柱板部とが外部からの衝撃力に対して強い抵抗力を有するように形成されていて、座屈に対しても抗力があり、優れた衝撃荷重吸収特性を保持させることができる。
【００１１】
また、ビーム部およびパーム部を高張力鋼板のブランク材を用いて一体成形が可能な構成としたことにより、厚さや寸法等を適切に選択することで、軽量かつ廉価にガードビームを作成することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細かつ具体的に説明する。
【００１３】
図１の（Ａ）は本発明の特徴を最も良く表わす基本的な構成図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は衝撃荷重が本発明ガードビームに伝達される経路を示す。図１の（Ａ）に示すように、本発明によるガードビーム１は薄鋼板から打抜きなどによって切り出されたブランク材を後述するようにして成形加工するだけで得られるものである。成形加工により仕上げられたガードビーム１はその両端部に末広がりの形状をなすパーム部２を有し、パーム部２間のビーム部３はその断面が（Ｂ）および（Ｃ）に示すように折曲げ加工されている。
【００１４】
すなわち、断面の大体の形状はほぼ正三角形型に形成されると共に、ビーム部３の車体外部に向けられる頂点部側から底板部の中心に向けて２枚の板同士が左右から重ね合わされた状態で支柱板部４を形成している。なお、支柱板部４と底板部５との間に連続的に形成される頂点部両側の傾斜部分を以下では側板部６と呼称する。
【００１５】
このように構成したガードビーム１では、ドアの外部から（Ｂ）に示すように底板部５に対して鉛直方向の衝撃荷重Ｐが加わった場合、荷重Ｐはビーム部３で矢印で示すように支柱板部４と側板部６，６とに分散して伝達されることにより応力が集中せず、図４に曲線Ｃ１として示すように急激な座屈を生じることなく効果的に衝撃荷重を吸収する効果が得られる。また、図１の（Ｃ）に示すように衝撃荷重Ｐが外部から斜め方向に加わった場合でも、この図に示すようにビーム部２の左半分が主として荷重Ｐを担持するが、その分力の大半が支柱板部４によって担持されることになり断面全体として衝撃荷重吸収に十分な断面２次モーメントを保たせることができる。
【００１６】
ついで、図２に従い、図１に示したようなガードビーム１の成形手順の一例について説明する。
【００１７】
まず、図２の（Ａ）に示すように第１雄型７Ａ，第１雌型７Ｂの間にガードビーム１全体を展開した形状のブランク材を位置決めして、これを中心線１００対称のコの字型１Ａにプレス加工する。次にこの加工材１Ａを（Ｂ）に示すように第２雄型７Ｃおよび第２雌型７ＤによりほぼＷ次型１Ｂにプレス加工する。（Ｃ），（Ｄ）および（Ｅ）は続いて行う曲げ工程であり、（Ｃ）の曲げ工程で、まず、押し型７Ｅにより（Ａ）の工程で得られた湾曲部１ＡＡの折曲角を更に鋭角とすべく押し曲げ加工した上、（Ｄ）の曲げ工程で押し型７Ｆを用いて支柱板部４となる両端部を内側に押込むようにする。（Ｅ）の曲げ工程は平板型７Ｇと押し型７Ｈとにより更に支柱板部４となる両端部をほぼ対峙すると形状する最終曲げ工程である。
【００１８】
かくして（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経て得られた加工材１Ｃを（Ｆ）のプレス工程で仕上げ状態のビーム部３断面に仕上げるもので、（Ｆ）において７Ｋおよび７Ｌは仕上げ用の合せ型である。すなわち、合せ型７Ｋおよび７Ｌの間に加工材１Ｃを保持させ加工することにより、図１の（Ｂ），（Ｃ）に示したような断面のビーム部３を形成仕上げることができる。
【００１９】
図３は本発明の他の実施の形態を示す。このうち、（Ａ），（Ｂ）に示す実施の形態は両側の側板部６を頂点部で互いに内側に折曲げて形成される支柱板部４Ａの端部を底板部５に当接させることなく三角形状をなすビーム内空間に留めるようにしたものである。なお、支柱板部４Ａの長さは自在に設定可能であるが、長さが短いほど図４に曲線Ｃ２（破線），Ｃ３（２点鎖線）として示すように耐えられる最大荷重が低くなるかわりに、その変位点が変位量の高くなる方向に移行する。このことは、ビーム部３が荷重の割りに撓み易いが撓み量の多い時点までビームとして耐えられることを意味する。
【００２０】
図５は本発明による自動車用ドアのガードビーム仕上品の一例を示す。すなわち、仕上品としては、例えばこの図に示すようにビーム部３の断面を（Ｂ）のように成形すると共に、両側のパーム部２にはプレス加工時に（Ｃ）および（Ｄ）に示すように凸型の補強ビード９を形成する。更にまた、側板部６の一部を延在させる形で残存させることが望ましい。このように形成することで、パーム部２自体の補強と共に、ビーム部３とパーム部２との間に急激な強度の変化が生じないようにすることができる。
【００２１】
なお、両側のパーム部２をドアのインナーパネル３１等に取付けるにあったては、従来のようにパーム部端部２Ａとインナーパネル３１とを複数のスポットウエルドで溶着するか、あるいは、パーム部２に設けたボルト孔２Ｂを利用してインナーパネル３１にボルト締めするか更には双方を併用することも可能である。
【００２２】
また、パーム部２の形状やパーム部２に設けられる補強ビード９の形状および形成範囲については図５に示した例に限られるものではない。更にまた、ブランク材自体の強度や厚さ，寸法等については、想定される衝撃荷重に対応すべく適切に設定されればよいことはいうまでもない。
【００２３】
更にまた、ビーム部３の成形についても、図２に（Ａ）〜（Ｆ）として示した工程に限られるものではなく、どのような絞り込みあるいはプレス工法であってもよく、要は図１ないし図３に示したような均一の断面が長さ方向に対して得られればよい。
【００２４】
更にまた、図３の（Ｃ）または（Ｄ）に示すように、支柱板部４または４Ａにおいて、その形成する部分の各下端部を互いに９０°外方に向けて折曲げるように形成することで最大荷重を一層高めるようにすることも可能である。
【００２５】
図６の（Ａ）は本発明の自動車用ドアのガードビームの第一の発明の実施の形態を示す斜視図で、（Ｂ）はその断面図である。図示される様に、本発明の自動車用ドアのガードビーム１は、高張力鋼板から打ち抜き等によって切り出されたブランク材を図示の様に折曲加工して成るもので、両端部に末広がりの形状のパーム部２を有し、これらパーム部２の間に図示の断面形状のビーム部３を有するように折曲加工して形成されている。すなわち、図６の（Ｂ）に示される様に、ガードビーム１は２つの三角形状の山形部分が並んだ形の断面と成るように適宜な型を用いて折り曲げて造られる。
【００２６】
先ず、図７（Ａ）に示す様に、第１雄型９Ａ、第１雌型９Ｂの間にガードビーム１全体を展開した形状のブランク材を位置決めして、中心線Ａを対称としてコの字型１Ａにプレス加工する。次に、この加工材１Ａを（Ｂ）に示す様に第２雄型９Ｃおよび第２雌型９ＤによりほぼＷ字型１Ｂにプレス加工する。（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は続いて行う曲げ工程で、押し型９Ｅにより（Ａ）の工程で得られた湾曲部１ａの折曲角を更に鋭角に押し曲げ加工し、（Ｄ）の曲げ工程で押し型９Ｆを用いて内側板部７と成る両端部を内側に押込むようにする。（Ｅ）の曲げ工程は平板型９Ｇと押し型９Ｈとにより更に内側板部７となる両端部をほぼ対峙する形状とする最終曲げ工程である。
【００２７】
この様にして、（Ａ）〜（Ｅ）の工程で得られた加工材１Ｃを（Ｆ）のプレス工程で仕上げ状態のビーム部３の断面に仕上げるもので、（Ｆ）において９Ｋ，９Ｌの仕上げ用の合わせ型の間に加工材１Ｃを保持させて加工することによって、図６の（Ｂ）に示した様な断面のビーム部３を形成仕上げることが出来る。
【００２８】
この様な本発明の自動車用ドアのガードビーム１は、上述の加工工程によって、高張力鋼板のブランク材を図６（Ｂ）の如く断面形状が、２つの三角形状の山形部分が並んだ、所謂双耳峰の形に折曲加工して造られており、底板部４の両側から外側板部５が上方に向かい合う方向に傾斜して延び、中程で内側に折り曲げられて、間隔を置いて位置する２つの頂点部６を形成して、更に、これら頂点部６においてそれぞれ内側に向かって傾めに折り曲げて内側板部７を下方に向かって傾斜するよう延ばして、両方の端部が底板部４付近にて一緒に成り、２つの三角形状の山形部分の間にＶ字形の窪み８が形成されるよう構成されている。
【００２９】
この様に構成されたガードビーム１は、例えば自動車のドアのアウターパネルの内側に、ガードビーム１の底板部４を溶接して取り付けられて頂点部６が内側を向いて、これら頂点部６の間に窪み８が形成されるので、自動車のドアの内部を電着塗装する際に、このガードビーム1 の窪み８をも十分に塗装することが出来、ガードビーム1 の内側部分に未塗装が残る等の不都合が生じることが無く、従って、ガードビーム１が全体的に良好に塗装される。
【００３０】
図６の（Ｃ）および（Ｄ）は本発明の別の実施の形態を示すもので、図６（Ｃ）では頂点部６から内側に傾斜して延びる内側板部７の端部が互いに幾分離れていると共に、また底板部４からも幾らか離れており、図６（Ｄ）では頂点部６から等しく間隔を置いて互いに平行に延びている。この様に、図６（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示される如く２つの三角形状の山形部分の間に窪み８が形成されるのが好適であり、従って、電着塗装の際にこの様な窪み８に十分に塗料が塗着されて、未塗装部分を生じることが無く、良好な電着塗装を行うことが出来る。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、断面がほぼ三角形の形状をなし、外方に向けられた前記三角形の頂点部から底板部に向けて延びる支柱板部と、該支柱板部の前記頂点部側を前記底板部の両縁部に連続させる側板部とから成るビーム部と、該ビーム部の両端部にそれぞれドア側に固定支持するためのパーム部とを有し、前記ビーム部は断面が、２つのほぼ三角形状の山形の部分が並んで位置して成り、前記ビーム部および前記パーム部を高張力鋼による１枚のブランク材により加工したので、比較的軽量でしかも十分な耐衝撃荷重吸収力と安定した強度を有し、廉価で得られるガードビームの提供が可能となった。
【００３２】
また、ブランク材から溶接工程によらず、プレス加工を主体とする成形が可能なことから溶接熱による反りなどの変形や材料強度の低下をもたらす虞がなく、更にまた、材料の選定やその厚さおよび寸法等を想定衝撃荷重に対応して自在に設定することができる。
【００３３】
また、ビーム部が、断面が２つのほぼ三角形状の山形の部分が並んで位置してこれら三角形状の山形の部分の間に窪みが形成されるように折曲して成るので、静電塗装等の電着塗装の際に塗料が山形部分の間の窪みに良好に塗着して未塗装部分を生じる様なことが無く、好適に塗装を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガードビームの基本的構成例を全体の斜視図（Ａ）、ビーム部の断面（Ｂ），（Ｃ）によって示す説明図である。
【図２】本発明によるガードビームの成形手順を（Ａ）〜（Ｆ）の工程別に従ってビーム断面で示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施の形態によるビーム部の構成を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の４形態で示す断面図である。
【図４】本発明による荷重一変位の関係を示す特性曲線図である。
【図５】本発明にかかる仕上製品の詳細を全体の斜視図（Ａ）、（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図（Ｂ）、（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図（Ｃ）および（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図（Ｄ）によって示す説明図である。
【図６】本発明の自動車用ドアのガードビームを示す図で、（Ａ）は斜視図で、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図で、（Ｃ），（Ｄ）は別の実施の形態の断面図である。
【図７】本発明の自動車用ドアの成形手順を（Ａ）〜（Ｆ）の工程別に従ってビーム断面で示す断面図である。
【図８】従来例による主要部分の構成を示す斜視図である。
【図９】他の従来例に依る構成を示す斜視図である。
【図１０】従来例によるガードビームのドア内への取付状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ガードビーム
１Ａ，１Ｂ（プレス）加工材
１ＡＡ湾曲部
２パーム部
２Ａパーム部端部
３ビーム部
４，４Ａ支柱板部
５底板部
６側板部
７Ａ第１雄型
７Ｂ第１雌型
７Ｃ第２雄型
７Ｄ第２雌型
７Ｅ押し型
７Ｆ押し型
７Ｇ平板型
７Ｈ押し型
７Ｋ合せ型
７Ｌ合せ型
９補強ビード

Claims

底板部と、前記底板部の両縁部のそれぞれから折り曲げられた２つの側板部と、前記２つの側板部のそれぞれの縁部から折り曲げられた２つの支柱板部と、によって、断面がほぼ三角形の山形の部分が２つ並ぶ形状をなすビーム部と、
該ビーム部の両端部のそれぞれに位置して、ドア側に固定されるパーム部と、
を有し、
前記ビーム部および前記パーム部は高張力鋼による１枚のブランク材を折り曲げ加工することにより一体成形され、
前記２つの支柱板部は、非溶接状態で対峙することを特徴とする自動車用ドアのガードビーム。
前記２つの支柱板部の前記底板部側の端部は前記底板部に当接することを特徴とする請求項１に記載の自動車用ドアのガードビーム。
前記２つの三角形の山形の部分の間に窪みが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用ドアのガードビーム。
前記２つの支柱板部の端部は、前記底板部に向かって互いに収斂する方向に延びたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動車用ドアのガードビーム。
前記２つの支柱板部は、それぞれの間に等しい間隔を置いた状態で、前記底板部に向けて平行に延びたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動車用ドアのガードビーム。