JP3916687B2

JP3916687B2 - 自動車用インパクトビーム

Info

Publication number: JP3916687B2
Application number: JP10751496A
Authority: JP
Inventors: 泰一下山; 弘明鵜之澤; 正美島田
Original assignee: Unipres Corp
Current assignee: Unipres Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09290698A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の側面衝突安全対策としてドア内部に設定され、自動車が側面衝突を受けたとき、このインパクトビームが衝突荷重を受けてドアの車体内部への変形を防止して乗員の安全スペースを確保する自動車用インパクトビームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のものとしては、例えば特開平４ー２６０８１５号公報、特開平７ー２１５０５９号公報に記載の図４及び図５に示すようなものがある。
【０００３】
これは、自動車の車幅方向外側から衝撃荷重を受けた場合、乗員に対して自動車用ドアの侵入を少なくする必要からドア内部に自動車用インパクトビーム１０，１０Ａを格納する構造としたものである。
【０００４】
この自動車用インパクトビーム１０，１０Ａは、自動車用ドアの略前端部から後端部に渡る長さに成形され、プレス成形した長手方向の前後両端にブラケット部１１、１１ａを設け、ドアのインナパネルに溶接して固着するようしている。
【０００５】
図４（ａ）は、このインパクトビーム１０の構造を示しており、両ブラッケット部１１間のビーム部１２は、合わせ面が溶接または圧接によって結合された結合部１２ａを設けている。この結合部１２ａの内周にはビーム部１２の長手方向に沿って隆起部１２ｂが設けられ、結合部１２ａの強度の向上を図っている（図４(b)参照）。また、図５（ａ）には、合わせ面を溶接せず圧接によって結合された結合部１３ａとしたインパクトビーム１０Ａを示している。
【０００６】
この二つのインパクトビーム１０，１０Ａは、ビーム部１２、１３の結合部１２ａ、１３ａが車幅方向外側となるようにドアに取り付けられ、衝撃荷重を受けた場合には結合部１２ａ，１３ａを圧縮変形側となるようにしている。
【０００７】
この結果、インパクトビーム１０においては、従来は結合部１２ａである溶接の強度不足を鋼板の板厚を上げることで対応していたものが、隆起部１２ｂの形成で溶接面積が広がり溶接強度が上がるので鋼板の板厚を上げる必要が無くなり、重量の大幅な増加をともなうことなくビーム部の曲げ強度を向上させることができるとしている。
【０００８】
また、インパクトビーム１０Ａにおいては、引張強さ１４０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上の鋼板を使用し、パイプ状にプレス加工をして端末の突合せ部を溶接しないで軽量化とコスト低減を図ることができるとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、断面が円形であるので、車幅方向外側から衝撃荷重を受けると、負荷中心部でビーム部１２，１３の管状断面が凹み偏平化し、圧縮側と引張側共に歪が増え、ついには負荷中心部で圧縮側に局部的に座屈が発生し、耐荷重が急激に低下し、衝撃荷重をインパクトビーム全体に分散して受け止めることができなくなる。
【００１０】
従って、鋼板の板厚を上げ、ビーム部１２，１３の変形や座屈をくい止めなければならないという問題があった。
【００１１】
但し、現在の高張力鋼板の板厚の製造範囲は、最大で約２ｍｍであるので、座屈対策はある程度しか効果は期待できない。
【００１２】
また、ドア内部の限られたスペース内で円形にしているため、インパクトビームの性能向上対策は、若干の外径を大きくして耐荷重を上げるか、径を小さくして、座屈までの変位を大きくして、荷重の低下を防ぐ方法が考えられるが、径を大きくすると座屈が早い時期で発生して、急激な荷重低下を起こし、径を小さくすると耐荷重が上がらないという問題があり、いずれの対策も大きな効果が得られず、その対策に大巾な型改造費用と日数を要するという問題もあった。
【００１３】
また、図４（ａ）（ｂ）に示すものは、高張力鋼板で隆起部１２ｂを作るために合わせ面を強くプレス加工するので残留応力が大きく残り、この合わせ面に遅れ破壊が発生し易くなっている。そのうえにこの隆起部１２ｂを有する合わせ面を溶接してビーム部とするのでので、更に溶接による応力割れを助長するという問題があった。
【００１４】
また、図５（ａ）（ｂ）に示すものは、引張強さ１４０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上の鋼板を使用するのでプレス加工性が極めて悪い上に、遅れ破壊の感受性が強くなり遅れ破壊を起こす危険性を増すという問題を抱えている。
【００１５】
そこで、この発明は、車幅方向からの衝撃荷重に対するビーム部断面形状に注目してなされたもので、側突荷重を受けてもインパクトビームの断面変形が少なく、衝撃エネルギ吸収量が大きく車室内へのドアの侵入を少なく押えることができる。また、ドア内部の限られたスペース内に装着できるように、インパクトビームの外形寸法を変えることなく耐荷重性能の調整ができ、同一金型で製作できる自動車用インパクトビームを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、引張強さ（Ｔｓ）＝１００〜１４０ｋｇｆ／ｍｍ² の高張力鋼板をプレス成形し、該プレス成形した長手方向の両端にドア組込み用の取付部を設け、該両取付部の間をプレス成形してビーム部を形成し、該ビーム部は、少なくとも一部を平面とする筒形状とすると共に、
長手方向に直交する断面で見て、前記平面としての底面部に連続する両側面部と、該各側面部に連続する両端縁部を内方へ向けて一方の端縁部が他方の端縁部の上側になるように円弧状に曲げた重合部と、を形成して前記重合部のみを二重とし、該重合部を車外側に向けて装着し、前記重合部は、前記車外側からの荷重を受けると、前記一方の端縁部と前記他方の端縁部とが互いの重合量が大きくなる方向に円弧状に沿って滑動して重合量を大きくすることによりエネルギ吸収する構造とされていることを特徴としている。
【００１７】
このようなものにあっては、ビーム部の両側面部は自動車の側突荷重を垂直に受け、またビーム部の両端縁部は円弧状に重合されているので、圧縮側である重合側の断面係数が大きくとれ、座屈の発生する圧縮側の変位を少なくし座屈を押える効果を持たせると共に両端縁部を円弧状で開放した形で荷重を受けるので、衝突物の侵入に伴い図１（ｃ）の両端縁はｘ，ｙ方向に移動しｈ寸法が徐々に小さくなる挙動を示す。
【００１８】
このｘ，ｙ方向の移動量は荷重中心部が最大であり、荷重中心部より離れるにつれ移動量は小さくなり、ｈ寸法は元の寸法に戻る。すなわち、両端縁部をフリーで円弧状にして持たせているので、衝突物の侵入に伴う変位が、荷重中心部付近の領域全体の変形を受け持つ形になっている。
【００１９】
また、本発明形状は、図３に示すようなプレス成形型で＃１、＃２のような異なる展開長を持つプレス板材の投入が可能である。プレス完成品はｈ寸法が同じで、重合量が異なる＃１、＃２のような断面形状のものの加工ができ、図２中＃１、＃２のような耐荷重性能が異なったインパクトビームが生産可能となる。
【００２０】
したがって、プレス成形型の改造をしなくても、インパクトビームの設置場所が確保でき、耐荷重等の要求性能に柔軟に対応でき、設計変更等にも型改造費用が発生しないで日数をかけずに対応できる。
また、プレス加工形状として、鋭角な曲げ部がなく溶接部もなく、１００〜１４０kg/mm²の引張強さであるので、遅れ破壊等を起こす危険は極めて少ない。さらに、プレス加工のみで成形できる形状であるので生産性がよい。
【００２１】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の自動車用インパクトビームにおいて、前記重合部は、前記ビーム部の中央に近づくに従って重合量が大きくなり、前記ビーム部では、前記車外側からの荷重により前記重合部の重合量が大きくなることに伴って長手方向で見て重合する個所が増加されることを特徴としている。
【００２２】
このようなものにあっては、インパクトビームに側突荷重を受けた際、中央の耐荷重値が高いので変位が少なく車両側への侵入量が小さく押さえることができる。また、中央から遠ざかるほど重なりを少なくしているので、重量の軽減が図れる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図３はこの発明の実施の形態を示すものである。なお、従来と同一ないし均等な部位又は部材には同一符号を付して説明する。
【００２５】
まず、構成を説明すると、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、符号２１は自動車用インパクトビームであり両端の取付部２２と、この両取付部２２との間のビーム部２３より構成され、両端の取付部２２はドアインナ１ｂに溶接されドアアウタ１ａに覆われるように組み付けられて自動車用ドア１に装着されている。
【００２６】
この自動車用インパクトビーム２１は、高張力鋼板をプレス成形し筒形状のビーム部２３とこのビーム部２３の両端で偏平に変化させて略扇状とした取付部２２を設けてインナパネル１ｂへの溶接組み付けを行なっている。
【００２７】
また、図１（ｂ）に示すようにビーム部２３は、端縁部２６ａ，２６ｂが中央に行くに従って重なり量を多くし中央の耐荷重を向上させた筒形状としている。
【００２８】
また、図１（ｃ）の断面図に示すように、平らな底面部２４と、その両側で略垂直の側面部２５と、この両側面部２５の端縁部２６ａが適宜な高さ位置から、互いに相手方に向けて円弧状に重合するように形成された重合部２６とからなっている。そして、Ｔ矢印方向からの側面荷重を受けると、二重に重なった円弧状の板材である重合部で荷重を受けると同時に、一方の端縁部２６ａはｘ方向に、また他の端縁部２６ｂはｙ方向に円弧状に沿って滑動する構造としている。
【００２９】
このインパクトビーム２１は、図３に示すように上型３１と下型３２との間にビーム部２３となる鋼平板を挟みプレス型締めすることによってビーム部２３を成形する。すなわち、両側面の端縁部２６ａ，２６ｂは円弧状に重なり上下型が型締め完了するまで滑動し成形される。この時＃１及び＃２の異なる展開長のものも同一金型で成形できる。＃１の成形では端縁部が金型面一杯に展開しているのに対し、＃２のものは展開長を短くしており、端縁部が金型の途中で止まってプレス成形を完了している。
【００３０】
そして、このようにインパクトビームスパンにより展開長を変えて重合量を調整し、プレス成形された自動車用インパクトビーム２１は、自動車のドアのインナパネル１ｂに溶接され、アウタパネル１ａに覆われて両パネルの間に組み付けられ、自動車が側面衝突を受けた際には、ドアの変形を防止し乗員スペースを確保するように作用する。
【００３１】
【実施例】
図２に示すように、各種の断面形状を有する自動車用インパクトビームを比較試験した結果、本願発明品の断面形状のものは、初期耐荷重が高い上に、変位が大きくなっても高荷重を維持し、エネルギ吸収量が大きい。
【００３２】
よって、自動車用インパクトビームの断面形状として適切であることが確認できた。
【００３３】
●試供インパクトビーム
材質
・高張力鋼板:引張強さ（Ｔｓ）＝１２５ｋｇ／ｍｍ² ，板厚（ｔ）＝２．０ｍｍ
試料
＃１・・本願発明品：高さ（ｈ）＝３２ｍｍ，重合量大，ｔ＝２．０ｍｍ
＃２・・本願発明品：ｈ＝３２ｍｍ，重合量小，ｔ＝２．０ｍｍ
＃３・・従来品で突合溶接のプレス品：ｈ＝３２ｍｍ，ｔ＝２．０ｍｍ
＃４・・従来品で突合溶接なしプレス品：ｈ＝３２ｍｍ，ｔ＝２．０ｍｍ
＃５・・従来品であるパイプ品：ｈ＝３２ｍｍ，ｔ＝２．０ｍｍ
（本品のみＴｓ＝１５５ｋｇ／ｍｍ²）
●荷重変位結果：
試験方法
・三点荷重方式
結果
・図２に示すように、荷重ー変位曲線図で結果を現わした。
【００３４】
結果として、従来品（＃３，＃４，＃５）よりも耐荷重もエネルギ吸収量も優れている。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明によれば、両側面部は自動車の側突荷重を垂直に受け、また両端縁部は円弧状に二重に重なっているので側突荷重を受けても変形し難く、また円弧状で受けた荷重は側面部方向にに伝達され分散される。
【００３６】
したがって、耐荷重は高く、分散されて部分的な座屈が生じることなく変位が大きくなっても高耐荷重を維持し続け、同一のｈ寸法で比較した、本願発明品である＃１，＃２と従来品＃３，＃４とでは、エネルギ吸収量で大きな差がある。また、従来から使用されてきた試料＃５に示す引張強さ１５５ｋｇ／ｍｍ²のパイプ品よりもエネルギの吸収量が大きく断面形状効果が現われている点を示している。このことは、側突荷重に耐え乗員の安全スペースを確保する効果に優れていることである。
【００３７】
また、同じプレス成形型を使用して、図３中の＃１，＃２のようにビーム部の展開長を変え重合量に差を付けるだけで異なった特性が得られる。したがって、この成形法ではプレス成形型の改造をすることなく、同一金型で各種の耐荷重を持ったインパクトビームのプレス成形ができる。よって、車種に合わせて適切なプレス成形ができ、設計変更にもタイムリーに対応できる。
【００３８】
また、プレス加工形状として鋭角の曲面がなく溶接もないので残留応力が少ない。したがって、自動車を長年使用しても時効割れ等を考慮する必要がない。
【００３９】
また、この自動車用インパクトビームの成形に当たっては、プレス曲げ加工のみで形成できるので生産性がよく、製作工数の削減が図れ、インパクトビームのコスト低減が図れる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、耐荷重を最も必要とするインパクトビームスパンの中央部の重合量が中央で大きくなっているので、側突を受けたとき変位は少なく車室内への侵入が防止できる。また、中央から遠ざかるほど重合量を少なくしているので重量軽減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の自動車用インパクトビームの装着状態を示す説明図である。
（ｂ）は、本発明の実施の形態を示す自動車用インパクトビームの斜視図である。
（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図２】同実施の形態を示す自動車用インパクトビームのスパン1000mm三点曲げ荷重ー変位曲線図である。
【図３】本発明のプレス成形型である。
【図４】（ａ）は、従来例の自動車用インパクトビーム（溶接部を有する）の斜視図である。
（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】（ａ）は、従来例の自動車用インパクトビーム（溶接部なし）の斜視図である。
（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
２１…自動車用インパクトビーム
２２…取付部
２３…ビーム部
２４…底面部
２５…側面部
２６…重合部
２６ａ…一方の端縁部
２６ｂ…他方の端縁部

Claims

高張力鋼板をプレス成形し、該プレス成形した長手方向の両端にドア組込み用の取付部を設け、該両取付部の間をプレス成形してビーム部を形成し、該ビーム部は、少なくとも一部を平面とする筒形状とすると共に、
長手方向に直交する断面で見て、前記平面としての底面部に連続する両側面部と、該各側面部に連続する両端縁部を内方へ向けて一方の端縁部が他方の端縁部の上側になるように円弧状に曲げた重合部と、を形成して前記重合部のみを二重とし、該重合部を車外側に向けて装着し、前記重合部は、前記車外側からの荷重を受けると、前記一方の端縁部と前記他方の端縁部とが互いの重合量が大きくなる方向に円弧状に沿って滑動して重合量を大きくすることによりエネルギ吸収する構造とされていることを特徴とする自動車用インパクトビーム。
前記重合部は、前記ビーム部の中央に近づくに従って重合量が大きくなり、前記ビーム部では、前記車外側からの荷重により前記重合部の重合量が大きくなることに伴って長手方向で見て重合する個所が増加されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用インパクトビーム。