JP4693221B2

JP4693221B2 - アルミニウム合金製ドアビーム及びその製造方法

Info

Publication number: JP4693221B2
Application number: JP2000320225A
Authority: JP
Inventors: 浩之山下; 正和平野; 秀樹石飛; 光雄日野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: JP2002127747A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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合金製ドアビーム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１１−２７８０５４号公報には、アルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面において、図５に示すように、圧縮側フランジ１と引張側フランジ２を一対のウエブ３、４により連結した断面形状を有し、かつ圧縮側フランジ１の中心線ａと引張側フランジ２の中心線ｂがずれているドアビームが記載されている。なお、中心線ａ、ｂは、長手方向に垂直な断面において各フランジの中心（長さの中心）を通り荷重Ｐの方向に引いた線である。なお、図５のドアビームの両フランジ１、２はそれぞれ均一な厚さをもち、かつ互いに平行であるから、中心線ａ、ｂの方向は両フランジ１、２に垂直である。
【０００３】
このドアビームは、荷重Ｐが圧縮側フランジ１に均等にかかったと仮想したときの荷重の作用線（圧縮側フランジ１の中心線ａと同じ位置、矢印で表示）が引張側フランジの中心線ｂとずれているため、曲げ荷重Ｐを受けたとき、ビーム断面がひしゃげるように座屈変形（ウエブが倒れる）を起こしやすく、割れが生じるほど引張側に歪みが蓄積される前に荷重が大きく低下し、その結果、前記公報に記載されたように、引張側フランジ２側の負荷が緩和され、引張側に割れが発生し難くなり、圧縮側にも割れが発生しにくくなる。これにより、破断変位を大幅に改善することができ、短いビーム長でも大きい破断変位を得ることができ、同時に重量を増やすことなく必要な最大荷重及びエネルギー吸収量を稼ぐことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このドアビームは、軽量化、レイアウト上の必要性、あるいはブラケットレスドアビームとして用いる場合にその取り付けの利便性等のため、両端部を斜めにカットして用いられることが多い（曲げモーメント分布から考えて斜めカットしても性能上支障が出ない）。その際、現在は図４（ａ）に示すように、▲１▼まず押出材の断面に垂直な面Ａで所定長さに切断し、続いて各々の押出材の両端を斜めの面Ｂ、Ｃで切断する、又は、▲２▼垂直な面Ａで切断することなく、斜めの面Ｂ、Ｃのみで切断する、等の方法を採用している。しかし、いずれの方法でも、図４（ａ）にドットを付した部分が歩留り落ち（製品に利用されない部分）となり、歩留りが低下するという問題があった。
【０００５】
従って、本発明は、一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、一方のフランジの中心線と他方のフランジの中心線がずれたドアビームにおいて、このような歩留り落ちを減らして歩留りの向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム合金製ドアビームは、一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、前記ウエブが互いに平行で前記フランジに対し同方向に傾斜し、一方のフランジの中心線と他方のフランジの中心線がずれ、かつ断面形状がその図心を対称中心として対称であることを特徴とする。
本発明において、フランジの中心線とは、アルミニウム合金押出材の長手方向に垂直な断面において、各フランジの中心（長さの中心）を通り、想定される荷重の方向に引いた直線であり、同断面においてフランジに対し垂直である。
また、本発明に係るアルミニウム合金製ドアビームの製造方法は、上記の断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材に適用されるカッティング方法であり、該押出材の長手方向に対して傾斜しかつ断面におけるフランジの幅が最小となる面と、その面とは逆に傾斜しかつ断面におけるフランジの幅が最小となる面で、該押出材の長手方向に沿ってドアビームの長さ毎に交互に切断し、前記押出材から複数本のドアビームを製造することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１に参考例に係るドアビームの一例（長手方向に垂直な断面）を示す。このドアビームは、一対のフランジ１１、１２が一対のウエブ１３、１４により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ１１、１２は互いに平行で同じ厚み（ｃ＝ｄ）、同じ幅（ｅ＝ｆ）を有し、両ウエブ１３、１４は両フランジに垂直で同じ厚み（ｇ＝ｈ）、同じ長さを有する。また、長手方向に垂直な断面において、フランジ１１の両張出幅ｅ_１、ｅ_２はフランジ１２の両張出幅ｆ_１、ｆ_２と等しくされ（ｅ_１＝ｆ_１、ｅ_２＝ｆ_２）、フランジ１１の中心線ａとフランジ１２の中心線ｂは左右にずれている。なお、中心線ａ、ｂは各フランジ１１、１２の中心（長さの中心）を通り荷重Ｐの方向に引いた直線であり、各フランジ１１、１２に対し垂直である。
両中心線ａ、ｂが左右にずれていることは、曲げの中立軸ｉ及び図心Ｏを通り該曲げの中立軸ｉに垂直な軸ｊのいずれに対しても非対称であることを意味する。そして、上記ドアビームの断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Ｏを対称中心として対称である。すなわち図心Ｏを中心として１８０゜回転しても同形状となる。
【０００８】
このドアビームは、上記断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を切断して製造することができる。図４（ｂ）に示すように、この押出材の長手方向に対して傾斜しかつ断面におけるフランジ１１、１２の幅が最小となる面Ｂと、面Ｂとは逆に傾斜しかつ断面におけるフランジ１１、１２の幅が最小となる面Ｂで、該押出材の長手方向に沿ってドアビームの長さ毎に交互に切断する。なお、この押出材では、面Ｂ、Ｃと押出材のフランジ面（フランジ１１、１２の表面）が交わる交線の向きは押出材の長手方向に垂直となる。
この押出材の断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Ｏを対称中心として対称であるから、切断された各押出材２１、２２、２３、２４・・・は全て同じ断面及び立体形状であり、そのままドアビームとして利用することができ、歩留り落ちが少ない。また、この製造方法によれば切断工程の数が少なくなり、生産性が向上する。
【０００９】
一方、図５に示すドアビームのように、その断面形状において、両フランジ１、２の幅が異なり（ｅ≠ｆ）、対角上の張出幅が異なり（ｅ_１≠ｆ_１、ｅ_２≠ｆ_２）、あるいは厚みが異なる（ｃ≠ｄ）など、断面形状が図心Ｏを中心として対称でない場合は、仮に図４（ｂ）のように切断すると、各押出材は一つおきに別形状となる。しかし、この断面形状では、フランジ１１が圧縮側、フランジ１２が引張側というように向きが定められているから、一つおきにドアビームとして利用できない押出材が製造されることになる。従って、必ず図４（ａ）のように切断しなくてはならず、必然的に多くの歩留り落ちが出る。
【００１０】
図２に示すのは、本発明に係るドアビームの例である（同じく長手方向に垂直な断面）。このドアビームは、同じく一対のフランジ３１、３２が一対のウエブ３３、３４により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ３１、３２は互いに平行で同じ厚み（ｃ＝ｄ）、同じ幅（ｅ＝ｆ）を有し、両ウエブ３３、３４は互いに平行で両フランジに対し同方向に傾斜し同じ厚み（ｇ＝ｈ）、同じ長さを有する。また、長手方向に垂直な断面において、フランジ３１の両張出幅ｅ_１、ｅ_２はフランジ３２の両張出幅ｆ_１、ｆ_２と等しくされ（ｅ_１＝ｆ_１、ｅ_２＝ｆ_２）、フランジ３１の中心線ａとフランジ３２の中心線ｂは左右にずれている。なお、中心線ａ、ｂは各フランジ３１、３２に対し垂直である。
【００１１】
このドアビームの断面形状は、曲げの中立軸ｉ及び図心Ｏを通り該曲げの中立軸ｉに垂直な軸ｊに対して非対称である。そして、上記ドアビームの断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Ｏを対称中心として対称である。すなわち図心Ｏを中心として１８０゜回転しても同形状となる。
このドアビームも、図４（ｂ）に示すように、上記断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を切断して製造することができ、歩留り落ちが少なく、生産性が向上する。
【００１２】
図３に示すのは、参考例に係る別のドアビームの例である（同じく長手方向に垂直な断面）。このドアビームは、同じく一対のフランジ４１、４２が一対のウエブ４３、４４により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ４１、４２が湾曲している点で図１に示すドアビームとは異なる。
しかし、図１に示すドアビームと同じく、両フランジ４１、４２は同じ幅及び厚みを有し、両ウエブは互いに平行で同じ長さ及び厚みを有し、押出材の長さ方向に垂直な断面において、フランジ４１の中心線ａとフランジ４２の中心線ｂは左右にずれている。この中心線ａ、ｂは各ウエブ４３、４４と平行である。また、その断面形状は、曲げの中立軸ｉ及び図心Ｏを通り該曲げの中立軸ｉに垂直な軸ｊに対して非対称であり、かつ図心Ｏを対称中心として対称である。すなわち図心Ｏを中心として１８０゜回転しても同形状となる。
このドアビームも、図４（ｂ）に示すように、上記断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を切断して製造することができ、歩留り落ちが少なく、生産性が向上する。
【００１３】
このドアビームはフランジ４１、４２が外側に湾曲しているので、その曲率をドアのアウターパネルの曲率に合わせておけば、接着剤でフランジとアウターパネルの内側を接着する場合に（剛性向上、振動騒音防止等のために予めフランジとアウターパネルを１乃至複数箇所で接着剤を介して接着しておく場合がある）、隙間がほぼ一定であるので接着しやすく有利である。この場合、接着剤とドアビームの密着性を高めるため、ドアビームに表面処理等を適宜行うこともできる。表面処理としては、例えばアルマイト処理、水和酸化物皮膜の形成等が挙げられる。また、フランジ４１、４２が湾曲していることで、実際の荷重方向が想定している方向（中心線ａ、ｂと平行）から多少斜めにずれた場合でも、フランジがその荷重を垂直に受けることができる。
【００１４】
なお、本発明及び参考例に係るドアビームには、各種アルミニウム合金がいずれも適用できるが、特にＺｎ：４〜９％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．８〜２％を含有するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系アルミニウム合金、Ｍｇ：０．４〜１．３％、Ｓｉ：０．２〜１．５％を含有するＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金が好適であり、一般的な合金として、例えば７Ｎ０１、６０６１、６０６３、６Ｎ０１等が挙げられる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、破断変位が大きく、重量を増やすことなく必要な最大荷重及びエネルギー吸収量を稼ぐことができると同時に、歩留りの向上と製造工程における生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係るドアビームの断面形状である。
【図２】本発明に係るドアビームの断面形状である。
【図３】参考例に係る別のドアビームの断面形状である。
【図４】押出材を切断してドアビームを製造する方法であり、従来方法（ａ）及び本発明方法（ｂ）である。左側の図形はそれぞれの側面図である。
【図５】従来のドアビームの断面形状である。
【符号の説明】
１圧縮側フランジ
２引張側フランジ
３、４、１３、１４、３３、３４、４３、４４ウエブ
１１、１２、３１、３２、４１、４２フランジ
ａ、ｂ中心線
Ｏ図心

Claims

一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、前記ウエブが互いに平行で前記フランジに対し同方向に傾斜し、一方のフランジの中心線と他方のフランジの中心線がずれ、かつ断面形状がその図心を対称中心として対称であることを特徴とするアルミニウム合金製ドアビーム。
請求項１に記載された断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を、前記押出材の長手方向に対して傾斜しかつ断面におけるフランジの幅が最小となる面と、その面とは逆に傾斜しかつ断面におけるフランジの幅が最小となる面で、該押出材の長手方向に沿ってドアビームの長さ毎に交互に切断し、前記押出材から複数本のドアビームを得ることを特徴とする請求項１に記載されたアルミニウム合金製ドアビームの製造方法。