JP5094623B2 - Automobile roof structure - Google Patents
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Description
本発明は、車室内を囲む鋼製ボデーの一部である左右のルーフサイドレールに、車体幅方向に延在するルーフリインフォースを接合した自動車のルーフ構造に関する。 The present invention relates to an automobile roof structure in which roof reinforcements extending in the vehicle body width direction are joined to left and right roof side rails that are part of a steel body surrounding a vehicle interior.
ルーフリインフォースは、ルーフ構造において車体幅方向への剛性及び強度を確保し、かつルーフパネル材の張り剛性を確保するため、ルーフパネル材に近接して車体幅方向に延在し、両端に固定又は一体成形されたブラケットを介して、車体前後方向に延在する左右のルーフサイドレールと接合される。
ルーフリインフォースは、従来、鋼板のプレス成形品が用いられていたが、車両を軽量化する目的で、ルーフリインフォースに関して、アルミニウム合金板のプレス成形品や種々の断面形状を有するアルミニウム合金押出材の使用が提案されている（特許文献１〜３参照）
The roof reinforcement extends in the vehicle body width direction in the vicinity of the roof panel material to secure rigidity and strength in the vehicle body width direction in the roof structure and to secure the tension rigidity of the roof panel material. It is joined to the left and right roof side rails extending in the longitudinal direction of the vehicle body via the integrally formed bracket.
Conventionally, roof reinforcements have been made of steel sheet press-molded products, but for the purpose of reducing the weight of the vehicle, the use of aluminum alloy sheet press-formed products and aluminum alloy extruded materials with various cross-sectional shapes for roof reinforcement. Has been proposed (see
図６，７はこのようなルーフリインフォースの例（片側半部のみ示す）である。図６，７において、ルーフリインフォース１は、いずれもアルミニウム合金板を断面ハット状にプレス成形したもので、その両端に平板状のブラケット２が一体成形されている。そのほか、アルミニウム合金板をプレス成形したルーフリインフォースや、特許文献２に記載されているように押出形材からなるルーフリインフォースに、別途成形した（別体の）ブラケットを固定したもの提案されている。
6 and 7 show examples of such roof reinforcement (only one half is shown). 6 and 7, the
鋼製ボデーのルーフサイドレールに、アルミニウム合金製のルーフリインフォースを接合する場合、焼き付け塗装工程時にアルミニウム合金材と鋼材の熱膨張差に起因して、両者の接合箇所及びその近傍に熱変形（塑性歪み）が生じ、この熱変形が焼き付け塗装後も残留し、ルーフパネル（鋼板製とアルミニウム合金板製の両方がある）の形状精度に悪影響を与えることがある。以下、この熱変形について説明する。 When joining roof reinforcement made of aluminum alloy to the roof side rail of steel body, due to the difference in thermal expansion between the aluminum alloy material and the steel material during the baking coating process, thermal deformation (plastic Distortion) occurs, and this thermal deformation remains even after baking and may adversely affect the shape accuracy of the roof panel (both made of steel plate and aluminum alloy plate). Hereinafter, this thermal deformation will be described.
まず、図８（ｂ）に従来のルーフ構造の一部（ルーフサイドレールとルーフリインフォースの片側半部）を示す。図８（ａ）はその平面図である。このルーフ構造において、ルーフサイドレール４が車体前後方向に延在し、ルーフリインフォース１が車体幅方向に延在し、ルーフリインフォース１の端部に一体成形されたブラケット２がルーフサイドレール４のフランジ４ａに接合されている。また、ルーフリインフォース１の上をルーフパネル５（一点鎖線で示す）が覆い、端部のフランジがルーフサイドレール４のフランジ４ａに接合されている。
First, FIG. 8B shows a part of a conventional roof structure (one side half of a roof side rail and a roof reinforcement). FIG. 8A is a plan view thereof. In this roof structure, the
図９は、図８に示すルーフ構造を有する鋼製ボデーを焼付塗装炉に装入して１７０〜２００℃に加熱し、続いて室温まで冷却させたときの、ルーフ構造の形状変化を示す。図９（ａ）は焼き付け塗装前の形状であり、図９（ａ）→（ｂ）→（ｃ）はルーフリインフォース１が鋼材からなる場合、図９（ａ）→（ｄ）→（ｅ）はルーフリインフォース１がアルミニウム合金材からなる場合の形状変化（いずれも平面視）を示す。
FIG. 9 shows a change in the shape of the roof structure when the steel body having the roof structure shown in FIG. 8 is charged into a baking coating furnace, heated to 170 to 200 ° C., and subsequently cooled to room temperature. FIG. 9 (a) shows the shape before baking painting, and FIG. 9 (a) → (b) → (c) shows the case where the
ルーフリインフォース１が鋼材からなる場合、鋼製ボデーを加熱すると、図９（ａ）に示すルーフ構造は、図９（ｂ）の実線に示すように（破線は加熱前の形状）、ルーフ構造全体が車体幅方向に均一に熱膨張し、熱変形（塑性歪み）が生じず、加熱後冷却すると、図９（ｃ）に示すように、均一に収縮して当初の形状に戻る。
一方、ルーフリインフォース１がアルミニウム合金材からなる場合、鋼製ボデーを加熱すると、アルミニウム合金材の熱膨張率が鋼材より大きいため、ルーフリインフォース１の車体幅方向の伸びがルーフサイドレール４の車体幅方向の伸びより大きく、図９（ｄ）の実線に示すように（破線は加熱前の形状）、ルーフサイドレール４のルーフリインフォース１との接合箇所及びその近傍（フランジ４ａ）に、ルーフリインフォース１に押されて熱変形（塑性歪み）が生じ、加熱後冷却しても、図９（ｅ）に示すように当初の形状に戻らず、熱変形（塑性歪み）が残留する。
When the
On the other hand, when the
このように、焼き付け塗装時及び焼き付け塗装後にルーフサイドレール４に熱変形（塑性歪み）が生じることにより、ルーフパネル５（図８参照）の形状にも歪みの発生などの悪影響が及ぶ。この点は、ルーフパネル５が鋼板製でもアルミニウム合金板製でも同じである。
本発明は、鋼製ボデーのルーフサイドレールにアルミニウム合金製のルーフリインフォースを接合したルーフ構造における、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、焼き付け塗装によってルーフサイドレールに熱変形（塑性歪み）が発生するのを防止し、ルーフパネルに歪みの発生などの悪影響が及ばないようにすることを目的とする。
As described above, thermal deformation (plastic strain) occurs in the
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art in a roof structure in which an aluminum alloy roof reinforcement is joined to a roof side rail of a steel body. It is intended to prevent the occurrence of distortion) and prevent the roof panel from having an adverse effect such as the occurrence of distortion.
本発明は、車室内を囲む鋼製ボデーの左右のルーフサイドレールに車体幅方向に延在するアルミニウム合金製ルーフリインフォースが接合された自動車のルーフ構造において、前記ルーフリインフォースが両端にブラケットを有し、前記ブラケットを介して前記ルーフサイドレールに接合され、前記ブラケットに前記ルーフサイドレールとルーフリインフォースの車体幅方向の熱膨張の差を吸収する伸縮部が形成され、前記ルーフリインフォースがアルミニウム合金押出材からなり、前記ブラケットが別体で成形されたもので前記ルーフリインフォースの両端に固定され、前記ルーフリインフォースがルーフパネルの下で上方に凸に湾曲して車体幅方向に延在し、さらに、前記アルミニウム合金押出材が、後述する［アルミニウム合金押出材の断面形状］の欄に記載した断面形状を有することを特徴とする。
前記ブラケットの伸縮部は、例えば車体幅方向に沿って波状又は溝状に成形され、車体幅方向の剛性がルーフリインフォース及びブラケットの中で最も小さく、ルーフリインフォースとルーフサイドレールの間に車体幅方向の圧縮又は引張荷重が掛かったとき、他の部分に優先して伸縮変形する。
The present invention relates to an automobile roof structure in which aluminum alloy roof reinforcement extending in the vehicle body width direction is joined to left and right roof side rails of a steel body surrounding a vehicle interior, wherein the roof reinforcement has brackets at both ends. The bracket is connected to the roof side rail, and the bracket is formed with an expansion / contraction portion that absorbs a difference in thermal expansion between the roof side rail and the roof reinforcement in the vehicle width direction, and the roof reinforcement is made of an aluminum alloy extruded material. The bracket is formed as a separate body and fixed to both ends of the roof reinforcement, the roof reinforcement is convexly curved upward and extends in the vehicle body width direction under the roof panel, and Aluminum alloy extruded material is described later [Aluminum alloy extruded material Characterized in that it has a cross-sectional shape described in the column of the cross-sectional shape.
The expansion / contraction part of the bracket is formed into a wave shape or a groove shape, for example, along the vehicle body width direction, and the rigidity in the vehicle body width direction is the smallest among the roof reinforcement and the bracket, and the vehicle width direction is between the roof reinforcement and the roof side rail. When a compression or tensile load is applied, it stretches and deforms in preference to other parts.
なお、本発明において車室内を囲むボデーとは、ルーフサイドレール、ピラー、サイドシル、フロアパネル及びヘッダーパネルからなる枠体であり、鋼製ボデーとはこれらの構成要素の全部又は大部分が鋼材からなることを意味する。なお、ヘッダーパネルは、車両のフロント、リアのウインドウ開口上縁に沿って車幅方向に延設される部材である。左右のルーフサイドレールの車体幅方向の熱膨張は、これらの構成要素のうち車幅方向に延在するフロアパネル及びヘッダーパネルの車体幅方向の熱膨張に支配されるから、少なくともフロアパネル及びヘッダーパネルは鋼材からなるものとする。 In the present invention, the body surrounding the vehicle interior is a frame made of a roof side rail, a pillar, a side sill, a floor panel, and a header panel, and the steel body is all or most of these components made of steel. It means to become. The header panel is a member that extends in the vehicle width direction along the upper edges of the front and rear window openings of the vehicle. Since the thermal expansion in the vehicle body width direction of the left and right roof side rails is governed by the thermal expansion in the vehicle body width direction of the floor panel and the header panel extending in the vehicle width direction among these components, at least the floor panel and the header Panels shall be made of steel.
本発明によれば、鋼製ボデーの左右のルーフサイドレールに車体幅方向に延在するアルミニウム合金製のルーフリインフォースが接合された自動車ルーフ構造において、焼き付け塗装時に生じる熱変形（塑性歪み）をルーフリインフォースのブラケット内に留め、ルーフサイドレールに熱変形（塑性歪み）が生じるのを防止して、ルーフパネルに歪みの発生などの悪影響が及ばないようにすることができる。 According to the present invention, in an automobile roof structure in which an aluminum alloy roof reinforcement extending in the vehicle body width direction is joined to the left and right roof side rails of a steel body, the thermal deformation (plastic strain) that occurs during baking is applied to the roof. It can be retained within the reinforcement bracket to prevent the roof side rail from being thermally deformed (plastic strain) and to prevent the roof panel from being adversely affected by the occurrence of strain.
［ルーフ構造］
以下、図１〜図５を参照して、本発明に係るルーフ構造について具体的に説明する。
図１（ａ）に本発明に係るルーフ構造の一部（ルーフサイドレールとルーフリインフォースの片側半部）を示す。このルーフ構造において、鋼製ボデーの一部であるルーフサイドレール４が車体前後方向に延在し、アルミニウム合金製のルーフリインフォース１１が車体幅方向に延在し、ルーフリインフォース１１がブラケット１２を介してルーフサイドレール４のフランジ４ａに接合されている。ルーフリインフォース１の上をルーフパネル５（仮想線で示す）が覆い、端部のフランジがルーフサイドレール４のフランジ４ａに接合されている。
[Roof structure]
Hereinafter, the roof structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 (a) shows a part of a roof structure according to the present invention (one side half of a roof side rail and a roof reinforcement). In this roof structure, the
ルーフリインフォース１１の両端に溶接、ボルト締結等によりブラケット１２が固定されている。ブラケット１２は車体幅方向に沿って三角形の波状に成形された伸縮部１２ａを有する。伸縮部１２ａの車体幅方向の断面は車体前後方向のどの位置でも同一である。この伸縮部１２ａの車体幅方向の剛性はルーフリインフォース１１及びブラケット１２の中で最も小さく、ルーフリインフォース１１とフールサイドレール４の間に車体幅方向の圧縮又は引張荷重が掛かったとき、他の部分に優先して伸縮変形する。
図１（ａ）に示すルーフ構造を有する鋼製ボデーを、焼付塗装炉に装入して１７０〜２００℃に加熱したときの状態を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）に示すように（破線は加熱前の形状）、鋼製ボデーは熱膨張し、このときアルミニウム合金製のルーフリインフォース１１の車体幅方向の伸びΔＥ１がルーフサイドレール４の車体幅方向の伸びΔＥ２より大きく、ルーフリインフォース１１とルーフサイドレール４の間に車体幅方向の圧縮荷重が掛かり、ブラケット１２の伸縮部１２ａがΔＥ１−ΔＥ２相当分だけ縮んで、ルーフリインフォース１１とルーフサイドレール４との車体幅方向の熱膨張の差（ΔＥ１−ΔＥ２）を吸収する。従って、ルーフサイドレール４に熱変形（塑性歪み）が生じるのが防止される。
続いてこの鋼製ボデーを室温まで冷却させると、ルーフリインフォース１１とルーフサイドレール４が熱収縮し、これに伴いルーフリインフォース１１とルーフサイドレール４の間に車体幅方向の引張荷重が掛かり、ブラケット１２の伸縮部１２ａが熱収縮の差（ΔＥ１−ΔＥ２）相当分だけ伸びて、図１（ｃ）に示すように、当初の形状に戻り、ルーフサイドレール４に熱変形（塑性歪み）が残留することも防止される。
FIG. 1B shows a state when the steel body having the roof structure shown in FIG. 1A is charged in a baking coating furnace and heated to 170 to 200 ° C. As shown in FIG. 1B (dashed line is the shape before heating), the steel body is thermally expanded. At this time, the elongation ΔE1 in the vehicle body width direction of the roof reinforcement 11 made of aluminum alloy is the vehicle body width of the
Subsequently, when the steel body is cooled to room temperature, the roof reinforcement 11 and the
図２〜図４に、本発明に係るルーフリインフォースをより具体的に例示する（片側半部のみ示す）。ただし、図２，３は参考例を示す。
図２に示すルーフリインフォース２１は、アルミニウム合金板を断面ハット状にプレス成形したもので、その端部近傍ではハット状断面が浅くなり、一体成形されたブラケット２２に続いている。ブラケット２２は車体幅方向に沿って三角形の波状に成形された伸縮部２２ａを有する。
2 to 4 illustrate the roof reinforcement according to the present invention more specifically (only one half is shown). 2 and 3 show reference examples.
The
図３に示すルーフリインフォース３１は、アルミニウム合金板を断面ハット状にプレス成形したもので、その端部近傍ではハット状断面が浅くなり、端部にアルミニウム合金板をプレス成形した別体のブラケット３２が固定されている。ブラケット３２は車体幅方向に沿って三角形の波状に成形された伸縮部３２ａを有する。
図４に示すルーフリインフォース４１は、略水平な上下フランジと、それらを接続する上下方向に向く一対のリブからなる中空断面を有するアルミニウム合金押出材からなり、その端部に、アルミニウム合金をプレス成形した別体のブラケット４２が固定されている。ブラケット４２は車体幅方向に沿って三角形の波状に成形された伸縮部４２ａを有する。
The
The
図５は、種々の伸縮部形状を有するブラケットの斜視図である。図５（ａ）のブラケットの伸縮部形状は、図１（ａ）に示すものと同じ三角形の波状、図５（ｂ）はその上下対称形状、図５（ｃ）は三角形の溝状、図５（ｄ）はその上下対称形状、図５（ｅ）は湾曲した波状、図５（ｆ）はその上下対称形状、図５（ｇ）は台形の溝状、図５（ｈ）はその上下対称形状、図５（ｉ）は湾曲した溝状、図５（ｊ）はその上下対称形状の伸縮部である。これらの伸縮部は、いずれも車体幅方向に沿って波状又は溝状に成形され、伸縮部の車体幅方向の断面は車体前後方向のどの位置でも同一である。 FIG. 5 is a perspective view of a bracket having various stretchable part shapes. 5A is the same triangular wave shape as that shown in FIG. 1A, FIG. 5B is a vertically symmetrical shape thereof, FIG. 5C is a triangular groove shape, FIG. 5 (d) is a vertically symmetrical shape thereof, FIG. 5 (e) is a curved wave shape, FIG. 5 (f) is a vertically symmetrical shape thereof, FIG. 5 (g) is a trapezoidal groove shape, and FIG. FIG. 5 (i) is a curved groove shape, and FIG. 5 (j) is a vertically symmetrical expansion / contraction part. Each of these extendable parts is formed into a wave shape or a groove shape along the vehicle body width direction, and the cross section of the expandable part in the vehicle body width direction is the same at any position in the vehicle body longitudinal direction.
なお、本体部とブラケットが一体成形されたルーフリインフォース（図２参照）については、アルミニウム合金板をプレス成形したものを具体的に示したが、アルミニウム合金押出材の端部を潰し加工したり、一部を切除することでブラケットを一体成形することも可能である。
また、別体のブラケットを固定したルーフリインフォースの場合、ブラケットをアルミニウム合金製だけでなく、鋼製とすることもできる。
In addition, about the roof reinforcement (refer FIG. 2) by which the main-body part and the bracket were integrally molded, what showed press molding of the aluminum alloy board was shown concretely, but the end part of an aluminum alloy extrusion material is crushed, It is also possible to integrally mold the bracket by cutting away a part.
In addition, in the case of roof reinforcement with a separate bracket fixed, the bracket can be made of steel as well as aluminum alloy.
［アルミニウム合金押出材の断面形状］
ところで、ルーフリインフォースは、一般に自動車のルーフパネルの下で上方に凸に湾曲して車体幅方向に延在し、車両側面からの車幅方向（ルーフリインフォースの軸方向）への圧縮荷重に対する高い変形強度が求められている。軸方向圧縮に対する変形強度を向上させる対策として閉断面化することが一般的であり、アルミニウム合金押出材は閉断面化に適するため、ルーフリインフォース用として閉断面を含む種々の断面形状が提案されている。
[Cross sectional shape of extruded aluminum alloy]
By the way, roof reinforcement generally curves upward and extends in the vehicle body width direction under the roof panel of an automobile, and is highly deformed against a compressive load in the vehicle width direction (axial direction of the roof reinforcement) from the side of the vehicle. Strength is required. As a measure to improve the deformation strength against axial compression, it is common to make a closed cross section, and since aluminum alloy extruded materials are suitable for closed cross section, various cross sectional shapes including closed cross section have been proposed for roof reinforcement. Yes.
一方、特開２００６−２４０５４３号公報の段落０００８に記載されているように、ルーフリインフォースにおいて軸方向圧縮に対する変形強度は、車体上下方向への曲げ変形が発生する強度により規定される。つまり、ルーフリインフォースの軸方向圧縮に対する変形強度を高めるためには、車体上下方向への曲げ強度を高くすることが有効である。前記特開２００６−２４０５４３号公報の段落００２５には、上下一対のフランジとこれを垂直に接続する一対のウエブからなるアルミニウム合金押出材において、各フランジが閉断面部から左右（車体前後方向）に突き出した断面（同公報の図１）は、閉断面部のみからなる断面（同公報の図３）に比べると、同一断面積であれば車体上下方向への曲げ強度が高く、軸方向圧縮に対する変形強度が高いことが記載されている。 On the other hand, as described in paragraph 0008 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-240543, the deformation strength against axial compression in roof reinforcement is defined by the strength at which bending deformation in the vehicle body vertical direction occurs. That is, in order to increase the deformation strength against axial compression of the roof reinforcement, it is effective to increase the bending strength in the vertical direction of the vehicle body. In paragraph 0025 of JP-A-2006-240543, in an aluminum alloy extruded material composed of a pair of upper and lower flanges and a pair of webs that connect the flanges vertically, each flange extends from the closed cross section to the left and right (vehicle longitudinal direction). The protruding cross section (FIG. 1 of the same publication) has higher bending strength in the vertical direction of the vehicle body than the cross section consisting of only the closed cross section (FIG. 3 of the same publication), and against axial compression. It is described that the deformation strength is high.
さらに、図１０に示すように、上方に凸に湾曲して車体幅方向に延在するルーフリインフォース５１に対し軸方向に圧縮荷重が掛かり、ルーフリインフォース５１が軸方向に押し込まれて（押込量δ）、曲げ変形が生じる際（破線→実線）、ルーフリインフォース５１の横断面には軸力Ｐと曲げ力Ｆの合力が作用し、これによりルーフリインフォース５１の車体幅方向中央部において上下高さ方向の下縁側に最大圧縮荷重が発生する。従って、ルーフリインフォース５１の断面形状として、その上下高さ方向の下縁側に発生する応力を低くできる形状が有効である。この知見に基づけば、アルミニウム合金押出材の断面形状として、上下方向の曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置することが望ましい。
Further, as shown in FIG. 10, a compressive load is applied in the axial direction to the
以上をまとめると、ルーフリインフォース用として望ましいアルミニウム合金押出材の断面形状（押出方向に垂直な断面）は、互いに略平行な上下一対のフランジとこれを略垂直に接続する一対のウエブからなり、各フランジが略矩形の閉断面部から左右（車体前後方向）に突き出し、上下方向の曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置する、と表現することができる。一対のフランジは車体上側及び下側に配置され、一対のウエブは車体上下方向を向いて配置される。前記断面において、閉断面部に両端が両フランジに連結し、かつ両フランジに対し略垂直な１以上の中ウエブが形成されていてもよい。 In summary, the cross-sectional shape (cross-section perpendicular to the extrusion direction) of the aluminum alloy extruded material that is desirable for roof reinforcement consists of a pair of upper and lower flanges that are substantially parallel to each other and a pair of webs that connect them substantially vertically. It can be expressed that the flange protrudes left and right (vehicle body longitudinal direction) from the substantially rectangular closed cross section, and the neutral axis of the vertical bending is located below the center of the height of the cross section. The pair of flanges are arranged on the upper side and the lower side of the vehicle body, and the pair of webs are arranged facing the vertical direction of the vehicle body. In the cross section, one or more medium webs may be formed in the closed cross section at both ends connected to both flanges and substantially perpendicular to both flanges.
図１１，１２に上記の望ましい断面形状を、図１３に従来の断面形状（前記特開２００６−２４０５４３号公報の図１参照）を例示する。
まず、図１１（ａ），（ｂ）に示す断面は、いずれも、互いに平行で車体上側及び下側に配置される一対のフランジ６１，６２と、両フランジ６１，６２に対し垂直で車体上下方向を向く一対のウエブ６３，６４からなる。フランジ６１，６２及びウエブ６３，６４はそれぞれ均一な板厚を有する板である。フランジ６１，６２及びウエブ６３，６４により略矩形の閉断面部６５が構成され、かつ各フランジ６１，６２は閉断面部６５から車体前後方向に突き出し、突出フランジ部６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂが形成されている。
FIGS. 11 and 12 illustrate the above desired cross-sectional shape, and FIG. 13 illustrates a conventional cross-sectional shape (see FIG. 1 of JP-A-2006-240543).
First, the cross sections shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) are a pair of
さらに、図１１（ａ）の断面は、両フランジ６１，６２の板幅（車体前後方向幅）Ｌ１，Ｌ２が同一で、下側フランジ６２の板厚Ｔ２が上側フランジ６１の板厚Ｔ１より大きく（Ｔ２＞Ｔ１）、図１１（ｂ）の断面は、両フランジ６１，６２の板厚Ｔ１，Ｔ２が同一で、下側フランジ６２の板幅Ｌ２が上側フランジ６１の板幅Ｌ１より大きく（Ｌ２＞Ｌ１）、そのため、それぞれの断面において、上下方向の曲げの中立軸Ｘｃが断面の高さ中央のラインＨよりも下方に位置している。
一方、図１３に示す従来断面は、両フランジ６１，６２の板幅（車体前後方向幅）、及び両フランジ６１，６２の板厚が同一で、曲げの中立軸Ｘｃと断面の高さ中央のラインＨが一致している。
Further, in the cross section of FIG. 11A, the plate widths (widths in the longitudinal direction of the vehicle body) L1 and L2 of both
On the other hand, the conventional cross section shown in FIG. 13 has the same plate width (width in the longitudinal direction of the vehicle body) of both
図１２（ａ）〜（ｃ）に示す断面は、それぞれ図１１（ａ），（ｂ）に示す断面の変形例であり、いずれも上下方向の曲げの中立軸Ｘｃが断面の高さ中央のラインＨよりも下方に位置している。
図１２（ａ），（ｂ）の断面は、いずれも、閉断面部６５の内部にウエブ６３，６４に平行な中ウエブ６６が形成されている点で図１１（ａ），（ｂ）の断面と異なる。この中ウエブ６６も均一な肉厚を有する板である。中ウエブ６６は、閉断面部６５の車体前後方向幅が比較的広い場合に、フランジ６１，６２の座屈を防止するため必要に応じて形成される。
The cross sections shown in FIGS. 12A to 12C are modifications of the cross sections shown in FIGS. 11A and 11B, respectively, and the neutral axis Xc in the vertical direction is the center of the cross section height. It is located below the line H.
12 (a) and 12 (b) is the same as that shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) in that an
また、図１２（ｃ）の断面は、下側フランジ６２の突出フランジ部６２ａ，６２ｂのみ、その板厚ｔ２を小さくし（Ｔ２＞ｔ２）、その分、下側フランジ６２の板幅Ｌ２を上側フランジの板幅Ｌ１より大きくした（Ｌ２＞Ｌ１）点で、図１１（ａ）の断面と異なる。前記特開２００６−２４０５４３号公報の段落００１０の記載からみると、突出フランジ部６２ａ，６２ｂの板厚を小さくし、板幅を大きくする方が、高い曲げ強度及び軽量化のために効率的である。
12C, only the projecting
［解析１］
アルミニウム合金押出材の断面形状が、互いに平行な一対のフランジと、前記フランジに対し垂直な一対のウエブからなり、両フランジが矩形の閉断面部から左右に突出する突出フランジ部を有する場合に、上下方向の曲げの中立軸Ｘｃが断面の高さ中央のラインＨよりも下方に位置していることの効果を検討するために、ＦＥＭ解析を用いて軸方向圧壊時の軸圧縮荷重−変位曲線の解析を行った。
解析条件は、図１４に示すように、上方に凸に湾曲させた（曲率半径１２０００ｍｍ）長さ１０００ｍｍの供試材（ルーフリインフォース７１）の両端部に、側突荷重を模擬した軸圧縮荷重Ｐを与えて曲げ変形させるものとし、軸圧縮荷重Ｐ−圧縮変形量δの関係を求めた。供試材として耐力３１０ＭＰａ、強度３６５ＭＰａ、延び１４％を有する７０００系アルミニウム合金押出形材を想定し、供試材の断面形状を図１５のように仮定し、フランジ及びウエブの板厚（ｔｆ１，ｔｆ２，ｔｗ）をパラメータとした。ＦＥＭ解析には汎用の有限要素解析コードＡＢＡＱＵＳを用いた。
[Analysis 1]
When the cross-sectional shape of the aluminum alloy extrudate consists of a pair of flanges parallel to each other and a pair of webs perpendicular to the flanges, both flanges have projecting flange portions that project left and right from a rectangular closed cross-section portion, In order to examine the effect of the neutral axis Xc of the vertical bending being positioned below the center line H of the cross section, the axial compression load-displacement curve at the time of axial crushing using FEM analysis Was analyzed.
As shown in FIG. 14, the analysis condition is that an axial compression load P simulating a side impact load is applied to both ends of a specimen (roof reinforcement 71) having a length of 1000 mm that is curved upward (curvature radius 12000 mm). The relationship between the axial compression load P and the amount of compressive deformation δ was determined. Assuming a 7000 series aluminum alloy extruded profile having a yield strength of 310 MPa, a strength of 365 MPa, and an elongation of 14% as the test material, the cross-sectional shape of the test material is assumed as shown in FIG. 15, and the plate thickness (tf1, tf2, tw) were used as parameters. A general-purpose finite element analysis code ABAQUS was used for the FEM analysis.
各供試材ＣＡＳＥ１〜３について、板厚ｔｆ１，ｔｆ２，ｔｗの値及び重量を表１に示す。ＣＡＳＥ１は上側フランジと下側フランジの板厚が同一で、曲げの中立軸が断面の高さ中央に位置し、ＣＡＳＥ２，３は下側フランジの板厚が上側フランジに比べて厚く形成され、曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置する。
Table 1 shows the values and weights of the plate thicknesses tf1, tf2, and tw for each of the sample materials CASE1 to CASE3.
表１のＣＡＳＥ１〜３の各供試材について、解析で得られた圧縮荷重Ｐ−圧縮変形量δの関係を図１６に示す。図１６に示す軸圧縮荷重Ｐ−圧縮変形量δの関係から求めた変形強度（最大圧縮荷重）を表１に合わせて示す。
表１に示すように、曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置するＣＡＳＥ２，３は、曲げの中立軸が断面の高さ中央に位置するＣＡＳＥ１に比べて軽量であるにも関わらず、同等以上の変形強度を有する。
FIG. 16 shows the relationship between the compression load P and the amount of compressive deformation δ obtained by analysis for each specimen of
As shown in Table 1,
［解析２］
次に供試材の断面形状を図１７のように仮定し、下側フランジの前後突出フランジ部の板幅（Ｌｕ）と板厚（ｔ）をパラメータとし、他は解析１と同じ条件で軸方向圧壊時の軸圧縮荷重−変位曲線の解析を行った。
各供試材ＣＡＳＥ４〜７について、板幅Ｌｕと板厚ｔの値及び重量を表２に示す。ＣＡＳＥ４は上側フランジと下側フランジの板幅が同一で、曲げの中立軸が断面の高さ中央に位置し、ＣＡＳＥ５〜７は下側フランジの板幅が上側フランジに比べて大きく形成され、曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置する。なお、供試材の上下フランジ及び前後ウエブの板厚は同一とした。
[Analysis 2]
Next, assuming that the cross-sectional shape of the specimen is as shown in FIG. 17, the plate width (Lu) and plate thickness (t) of the front and rear protruding flanges of the lower flange are used as parameters, and the other conditions are the same as those in
Table 2 shows the values and weights of the plate width Lu and the plate thickness t for each of the sample materials CASE4 to CASE7. In CASE4, the upper flange and the lower flange have the same plate width, the neutral axis of bending is located at the center of the cross section, and in CASE5-7, the lower flange has a plate width larger than that of the upper flange. The neutral axis is located below the center of the height of the cross section. The thickness of the upper and lower flanges and the front and rear webs of the test material were the same.
表２のＣＡＳＥ４〜７の各供試材について、解析で得られた圧縮荷重Ｐ−圧縮変形量δの関係を図１８に示す。図１８に示す軸圧縮荷重Ｐ−圧縮変形量δの関係から求めた変形強度（最大圧縮荷重）を表２に合わせて示す。
表２に示すように、曲げの中立軸が断面の高さ中央よりも下方に位置するＣＡＳＥ５〜７は、曲げの中立軸が断面の高さ中央に位置するＣＡＳＥ４に比べて軽量であるにも関わらず、同等以上の変形強度を有する。
FIG. 18 shows the relationship between the compression load P and the amount of compressive deformation δ obtained by analysis for each sample material of
As shown in Table 2, CASE5 to 7 where the neutral axis of bending is positioned below the center of the cross section is lighter than CASE4 where the neutral axis of bending is positioned at the center of the cross section. Nevertheless, it has a deformation strength equal to or greater than that.
このように、互いに平行な一対のフランジと、前記フランジに対し垂直な一対のウエブからなり、両フランジが矩形の閉断面部から左右に突出する突出フランジ部を有するアルミニウム合金押出材において、上下方向の曲げの中立軸Ｘｃが断面の高さ中央のラインＨよりも下方に位置している場合に、高い曲げ強度が得られ、又は軽量化が可能である。従って、このアルミニウム合金押出材をルーフリインフォースとして用い、ルーフパネルの下で上方に凸に湾曲して車体幅方向に延在させたとき、圧縮荷重に対する高い強度が得られ、又は軽量化が可能である。 Thus, in an aluminum alloy extruded material comprising a pair of flanges parallel to each other and a pair of webs perpendicular to the flanges, both flanges projecting left and right from a rectangular closed cross-section, When the neutral axis Xc of the bending is positioned below the center line H of the cross section, a high bending strength can be obtained or the weight can be reduced. Therefore, when this aluminum alloy extruded material is used as a roof reinforcement and curved upwards and extends in the vehicle body width direction under the roof panel, high strength against compressive load can be obtained, or weight reduction is possible. is there.
１１ ルーフリインフォース
１２ ブラケット
１２ａ 伸縮部
４ ルーフサイドレール
５ ルーフパネル
11 Roof Reinforce 12
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