JP5021947B2 - 自動車用側面衝突ビーム - Google Patents

Description

本発明は自動車用の側面衝突ビームに関する。側面衝突ビームはインパクトビームとも称される。側面衝突ビームは、閉塞断面を有するビーム部を備えている。

このタイプの側面衝突ビームは既に公知であり、自動車のサイドドアと共に使われる。しかし、このタイプの側面衝突ビームは、その他の自動車の構成部材、特に、ボディ部材やゲート、とりわけ、テールゲートと共に使用すること可能である。ビーム部は、金属、特にスチールから成るのが好ましい。ビーム部は中空断面を有する。また、この断面はほぼ閉塞している。多くの場合、強度の理由により、完全な閉塞断面が有利又は必要である。

閉塞中空断面を有するビーム部を備えたラム保護ビームと呼ばれる側面衝突ビームが、欧州特許第１００４４６５Ａ２号に開示されている。この断面には、凹型側面ウェブによって互いに接続される圧縮フランジと引張フランジが含まれる。引張フランジは、圧縮フランジより幅が広くなるように形成されている。圧縮フランジは、凹型形状を有する。衝突の際には、圧縮フランジ上に圧縮力がかかる。圧縮力の影響で変形がすすむにつれ、圧縮フランジの膨らみが大きくなり、側面ウェブも内側に向かって膨らんでくる。最終的には、蛇腹状に折りたたまれた形状となる。

同様の自動車用衝突ビームが、独国特許第１９７５６４５９Ａ１号に開示されている。独国特許第１９７５６４５９Ａ１号においては、圧縮性の充填材、例えば、標準状態ではこの閉塞箱型断面を完全に埋めてしまうことのない発泡ウレタンを使って、閉塞箱型断面を埋めることができる。

しかしながら、側面衝突ビームの強度を増加することはできない、もしくは、このタイプの発泡プラスチックによってわずかにのみ強化することができるだけである。さらに、発泡プラスチックの導入には、多大な加工コストがかかる。

本発明の目的は、最初に挙げたタイプの側面衝突ビームを改善することにある。

この目的は、本発明により、請求項１にあげる特徴をもって達成される。本発明によって、側面衝突ビームの強度を実質的に強化することができる。挿入部はビーム部よりも強度が低いことが好ましい。挿入部はビーム部に挿入してもよいが、別の方法で挿入部をビーム部に導入してもよい。この工程では、ビーム部がまず製造され、続いて挿入部を挿入するか、別の方法で導入すればよい。ビーム部と挿入部を同時に製造することも可能である。

前記挿入部を前記ビーム部の一部の領域上に伸びるようにする。この一部の領域はビーム部の中央に位置する。

前記ビーム部はスチールから成る。スチールが少なくとも８００Ｎ／ｍｍ²の張力を有する。特定の用途において、スチールがより高い張力、特に、少なくとも１０００Ｎ／ｍｍ²の張力を有するようにすれば、有利になる。

前記ビーム部は、ロール成形によって製造されていることを特徴とする。特定の場合において、前記ビーム部がレーザ溶接によって製造されると、さらに有利である。ビーム部がロール成形と、レーザ溶接とによって製造されると、特に有利である。

前記ビーム部は一定の断面を有する。この場合、前記ビーム部が一定の断面を有さない場合でも、前記挿入部が一定の断面をもつことで利点が得られる。その断面がビーム部又は挿入部の長さ上で一定であれば、製造において、単純化できる等の利点が得られる。

前記挿入部は、前記ビーム部とは剪断抵抗的に接続していないことを特徴とする。側面衝突ビームの曲げ応力がかかる際に、ビーム部と挿入部間の相対的な動きが可能となるような接続をすることが好ましい。

本発明がさらに有利に発展した形態を従属項に記載する。

本発明をさらに有利に発展させた形態の一つは、前記挿入部は、前記ビーム部に対して固定されていてもよい。挿入部は、特に、ビーム部に接着接合していてもよい。この工程において、側面衝突ビームの曲げ応力がかかる際に、ビーム部と挿入部間の相対的な動きが可能となるように固定や接着接合の設計をしてもよい。

前記挿入部は、前記ビーム部を完全に埋めてもよい。しかし、挿入部がビーム部の断面を部分的に埋める場合も、有利である。

前記挿入部は、プラスチックから成ることが好ましい。ＰＡ（ポリアミド）が特に好適であるが、その他のプラスチック、例えば、ＰＥＴを使用してもよい。

本発明をさらに有利に発展させた形態の一つは、前記挿入部が非強化プラスチックから成ることを特徴とする。非強化プラスチックは、特に、ガラス繊維部分及び、発泡プラスチックから成る部分を有さないプラスチックである。

前記挿入部に温度耐性があると有利である。前記挿入部は温度耐性のあるプラスチックから成ることが好ましい。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図面には、以下のことを示す。図１は、内側から見た自動車のドアの骨組を示す側面図である。図２は、側面衝突ビームの模式図である。図３は、図２の側面衝突ビームの部分拡大図である。図４は、側面衝突ビームを拡大して示した模式図である。図５は、側面衝突ビームの断面図である。図６は、変形した側面衝突ビームの断面図である。

図１に示す自動車用ドアの骨組は、側面衝突ビーム２が設けられており、実質的にドアの横方向に伸びるドアボックス１を備えている。側面衝突ビーム２は、ドアボックス１の下部領域に設けられている。側面衝突ビーム２は、前方から後方に向かってわずかに高くなるように伸びる。

図２から図５に示すように、側面衝突ビーム２は、閉塞断面を有するビーム部３とビーム部３の中に設けられている挿入部４とを備える。ビーム部３はスチールから成る。ビーム部３の断面は、欧州特許第１００４４６５Ａ２号と実質的に対応している。ビーム部３は圧縮フランジ６で構成される。圧縮フランジ６は、弓型部分上で一体化して引張フランジ５となる側面ウェブ７、８に、側面弓型部分を介して接続されている。圧縮フランジ６は、平面的に設計されている。引張フランジ５は、内側に凹んだ曲線形状である。側面ウェブ７，８も同様に内側に凹んだ曲線形状である。

挿入部４はプラスチックから成る。挿入部４は、ビーム部３の一部の領域上に伸びるように、つまり、ビーム部３の中心の両側に広がるように設けられている。挿入部４の長さは、ビーム部３のほぼ４分の１から３分の１である。

図５に示すように、挿入部４は、ビーム部３の断面を完全に埋めている。

図６に示す変形例では、ビーム部３の断面は、一部のみが挿入部４によって埋められている。ビーム部３の断面は、図２から図５に示す第１の実施形態のビーム部３と実質的に対応している。挿入部４は矩形断面を有する。挿入部４は、接着接合されており、幅が狭くなっている側で、ビーム部３の断面の圧縮フランジ６の内側に接続されている。反対の位置にある、挿入部３のもう一方の幅が狭くなっている側では、ビーム部３の断面の引張フランジ５から僅かな間隔が設けてられている。ビーム部３の断面の側面ウェブ７、８は、内側に凹んだ曲線形状を有しており、挿入部４の長手方向の側面から間隔をあけて配置されている。

本発明によって、側面衝突ビームを向上することができる。挿入部は、インレー又はプラスチックインレーとも呼ばれる。挿入部の長さは、特定の仕様要求によって、ビーム部と関連付けながら決定することができる。挿入部は、側面衝突ビームの中心領域に配置するのが好ましい。挿入部は、剪断接続していてもしていなくても、前述の位置でビーム部に固定される。荷重要求に関して所望される設計によって、特に、衝突の場合の力たわみ挙動、総重量や耐温度性等の特定の荷重要求を満たすように特定の種類の材料又は特定の種類のプラスチック、及び特定のインレー配置を選択することができる。

ＰＡ（ポリアミド）は、引張強度と耐温度性に関して特定の要求を満たすため、挿入部用のプラスチック材料として特に好適である。しかし、一般的に、その他のプラスチックも使用することができる。非強化ＰＡと非強化ＰＥＴによって望ましい結果が得られることが、試験結果によって示されている。

米国のＦＭＶＳＳ２１４標準に基づいた特定の破壊要求によって、構成部材が早期に不安定になり（よじれ）、ひび割れが生じ、次いで挿入部の位置する部分やスチール部分に破壊が生じるような構成部材の不具合が起こるが、これを、元々中空である部分に、例えば、Ｄｏｃｏｌ ＤＰ １２００のような高強度スチールから成る挿入部を導入することで防止することができる。特に、挿入部が存在せず、壁厚が薄く、高張力スチールが使われたときには、上記の不具合が起こる。実際、高張力スチールは、中張力スチール又はソフトスチールに比べて耐破壊性が低く、このことが高張力スチールの特徴となっている。一方、初期の強度レベルが高い構造であり、側面衝突が起こった場合、ＦＭＶＳＳ２１４（ＯＥＭの数に関する仕様要求にしたがって直径が３００ｍｍ又は３０５ｍｍの円筒形のダイによって準静的に屈曲させること）にしたがって、高い初期エネルギーを吸収する低高強度スチールに比べ、１０００ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力スチールによると、大きな利点が得られる。このことは、パネル厚が小さい場合に、高強度スチールによって既に実現されており、したがって、重量及びコスト面における最適化に関して大きな利点がある。

挿入部を設ける代わりに、スチールパネルを厚くすることで構成部材の破壊を防止する試みを行った場合、高強度スチールの現時点で可能なパネル厚はせいぜい２ｍｍまでなので、重量及びコスト面の利点が、得られるべき位置で得られなくなってしまう。本発明によって、低パネル厚の高強度ステンレスの大きな利点が、低変形パスによって起こる早期の材料破壊といった不具合で損なわれないようにすることができる。

本発明は、側面衝突ビームや、その他の曲げ歪が目立つ部分に好適である。引張強度が最小で８００Ｎ／ｍｍ²の高強度スチールをビーム部分の材料として使用することが好ましい。より高い最小引張強度を持つ高張力スチール、特に、引張強度が最小で１０００Ｎ／ｍｍ²の高張力スチールを使用すれば、特定の場合においては有利となる。ビーム部分をプラスチックで製造してもよい。ビーム部分は、ロール成形、又は、溶接、特に、レーザ溶接によって形成できる。また、ビーム部分は、ロール成形と、溶接、特に、レーザ溶接とによって形成することが好ましい。

内側から見た自動車のドアの骨組を示す側面図である。 側面衝突ビームの模式図である。 図２の側面衝突ビームの部分拡大図である。 側面衝突ビームを拡大して示した模式図である。 側面衝突ビームの断面図である。 変形した側面衝突ビームの断面図である。

Claims (7)

1. 閉断面を有するビーム部（３）を備えた自動車用側面衝突ビームであって、
   前記ビーム部（３）内に挿入部（４）が設けられており、
   前記挿入部（４）は、前記ビーム部（３）の中央の領域上に伸びており、
   前記ビーム部（３）は、張力が少なくとも８００Ｎ／ｍｍ²のスチールから成り、ロール成形及び／又はレーザ溶接によって製造されており、
   前記ビーム部（３）及び／又は前記挿入部（４）は一定の断面を有しており、
   前記ビーム部（３）と前記挿入部（４）とは、側面衝突ビームの曲げ応力がかかる際に前記ビーム部（３）と前記挿入部（４）間の相対的な動きが可能となるように接続されている自動車用側面衝突ビーム。
2. 前記挿入部（４）は、前記ビーム部（３）に対して固定されている請求項１の自動車用側面衝突ビーム。
3. 前記挿入部（４）は、前記ビーム部（３）を完全に又は部分的に埋めている請求項１又は請求項２の自動車用側面衝突ビーム。
4. 前記挿入部（４）は、プラスチックから成る請求項１から請求項３のいずれか１つの自動車用側面衝突ビーム。
5. 前記挿入部（４）は、ＰＡから成る請求項４の自動車用側面衝突ビーム。
6. 前記挿入部（４）は、非強化プラスチックから成る請求項１から請求項５のいずれか１つの自動車用側面衝突ビーム。
7. 前記挿入部（４）は、温度耐性のある請求項１から請求項６のいずれか１つの自動車用側面衝突ビーム。

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