JP7200167B2 - 車両用強度部材 - Google Patents

Description

本発明は、車体のルーフセンタ、フロントバンパ等に用いられる車両用強度部材に関する。

車両のルーフで、左右のセンタピラーに挟まれる位置には、ルーフの強度部材としてルーフセンタが設けられている（特許文献１参照）。係るルーフセンタは、概ね断面ハット形状であり、左右のセンタピラー間に延びて長尺に形成されている。しかも、ルーフセンタは、長手方向の複数箇所に折れ部を備え、長手方向の中央部で車両フロアからの高さが高くなるように湾曲形状とされている。

特開２０１９－７７３８１号公報

上記ルーフセンタは、鋼板をプレス成形することにより形成される。しかし、プレス成形時にスプリングバックが生じ、製品を精度良く製造できない問題があった。

本発明の課題は、長手方向の複数箇所に折れ部を備えるルーフセンタ等の車両用強度部材において、折れ部を含む部位の面剛性を高めることにより、プレス成形時のスプリングバックを抑制することにある。

本発明の第１発明は、長尺の板材を断面ハット形状に形成されており、そのハット形状の天板中央に長手方向に延びる凹部を備えることによって前記ハット形状の天板両側に前記長手方向に延びる突条を備え、短手方向に延びる折れ線によって屈曲された折れ部を長手方向に複数備えて、全体として長手方向に湾曲されている車両用強度部材であって、前記各折れ部と対応する部位に、前記突条の突出方向と同方向に突出して、前記凹部内で前記短手方向に延びる凸ビードを備え、該凸ビードの両端は、前記突条の側部に結合されて一体化されている。

本発明の第２発明は、上記第１発明において、前記突条の前記各折れ部と対応する部位で、前記長手方向に沿って所定長さだけ延び、前記各突条の短手方向の中央部の突出量を少なくする側に窪ませて形成された凹ビードをそれぞれ備える。

本発明の第３発明は、上記第２発明において、前記各凸ビードは、前記短手方向で対向配置された前記凹ビード同士間で、前記折れ部の折れ線の延長線上に１本ずつ備える。

本発明の第４発明は、上記第１～第３発明のいずれかにおいて、前記凸ビードの天板面は、前記折れ線を持った前記折れ部が形成されず、平坦面とされている。

本発明の第５発明は、上記第２発明において、前記凸ビードは、前記短手方向で対向配置された前記各凹ビード同士間に２本ずつ備え、前記２本の凸ビードは、長手方向で前記折れ部を挟んで配置されている。

本発明の第６発明は、上記第１～第５発明のいずれかにおいて、前記折れ部により屈曲されることにより前記天板が円弧の内側となるように形成されたルーフセンタである。

本発明によれば、断面ハット形状の天板の各突条の折れ部に対応する部位が凸ビードによって結合されている。そのため、折れ部を含む部位の面剛性が高められ、プレス成形時のスプリングバックを抑制することができる。その結果、製品を精度良く製造することができる。

本発明をルーフセンタに適用した第１実施形態を示す斜視図である。 上記第１実施形態の拡大斜視図である。 上記第１実施形態の折れ部の拡大斜視図である。 図２のＩＶ矢視図である。 図２のＶ－Ｖ線断面矢視図である。 図３のＶＩ－ＶＩ線断面矢視図である。 本発明の第２実施形態の図３に対応する拡大斜視図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面矢視図である。 本発明の第３実施形態の平面図である。 本発明の第４実施形態の図３に対応する拡大斜視図である。 上記第１実施形態におけるスプリングバック量を、従来技術である比較例に対比して示す説明図である。 上記第１実施形態におけるスプリングバック量を、凸ビードの天板面に折れ線がある場合に対比して示す説明図である。 上記第２実施形態におけるスプリングバック量を、従来技術である比較例に対比して示す説明図である。 上記第３実施形態におけるスプリングバック量を、従来技術である比較例に対比して示す説明図である。

＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明をルーフセンタに適用した第１実施形態を示す。図１は、車体上部の骨格構造を示す。図１のように、車両１の左右両側にはそれぞれルーフサイドレール２を備える。左右の各ルーフサイドレール２は、それぞれ左右一対のフロントピラー（図示略）、センタピラー６及びリヤピラー７により下方から支持されている。左右の各ルーフサイドレール２間で、左右のセンタピラー６に挟まれる部位には、ルーフセンタ３が固定されている。また、ルーフセンタ３の前後で、左右の各ルーフサイドレール２間には、フロントヘッダ４及びリヤヘッダ５が固定されている。左右の各ルーフサイドレール２間で、フロントヘッダ４、ルーフセンタ３及びリヤヘッダ５の上には、ルーフパネル８が被せられて固定されている。

図２～６は、ルーフセンタ３を単品で示す。図２～６では、説明の都合上、図１に対してルーフセンタ３を上下逆転して図示している。図１のように、ルーフセンタ３は、左右方向に長尺に形成されており、図２のように、概ね断面ハット形状に形成されている。ルーフセンタ３は、長手方向の複数箇所に折れ線によって屈曲された折れ部１５を備える。その結果、図１のように車両に固定された状態で、ルーフセンタ３は、長手方向の中央部で車両フロアからの高さが最も高くなるように、長手方向に湾曲形状とされている（図２、４参照）。

ルーフセンタ３は、長尺の高張力鋼板（例えば、引張強度が１１８０ＭＰａ程度で、板厚が１．２～１．６ｍｍ程度のハイテン材）を素材として、断面ハット形状にプレス成形により形成されている（図２、５参照）。従って、ルーフセンタ３は、天板１０、縦壁１３及びフランジ部１４を備えて形成されている。また、断面ハット形状の天板１０の短手方向中央部には、長手方向に延びる凹部１１が形成されている。それにより、断面ハット形状の天板１０の短手方向両側には、長手方向に延びる突条１２が形成されている。

各折れ部１５は、ルーフセンタ３の長手方向に所定間隔を空けて形成されている。所定間隔は、通常一定間隔とされるが、車両構造によっては一定間隔に限定されない。折れ部１５では、折れ線に沿ってルーフセンタ３が所定角度θだけ屈曲されている（図６参照）。所定角度は、ルーフセンタ３が全体として必要な湾曲形状となるように決められている。なお、折れ線には角丸め処理（ＣＡＤ形状におけるフィレット処理）が施されており、折れ線が明確な線とならないようにされている。係る構成のルーフセンタ３は、天板１０が円弧の内側となるように湾曲形成され、天板１０を下方に向けた状態で両ルーフサイドレール２間に固定される。

各突条１２の各折れ部１５に対応する部位には、所定長さで長手方向に延びる凹ビード１６が形成されている。凹ビード１６は、各突条１２の短手方向の中央部の突出量を少なくする側に窪ませることにより形成されている。凹ビード１６は、ルーフセンタ３の折れ部１５を含む部位の面剛性を高める機能を有する。

凹部１１の各折れ部１５に対応する部位には、各突条１２の突出方向と同方向に突出する凸ビード１７が形成されている。凸ビード１７は、折れ部１５の折れ線の延長線上にルーフセンタ３の短手方向に延びて形成され、その両端が各突条１２の側部に結合されて一体化されている。従って、凸ビード１７は対向配置された凹ビード１６同士間に挟まれて配置されている。このように凸ビード１７が形成されることにより、ルーフセンタ３の折れ部１５を含む部位の面剛性が更に高められる。図２のように、ルーフセンタ３の長手方向の両端部には、折れ部１５は設けられていないが、上記凸ビード１７と同様の凸ビード１７が形成されている。従って、ルーフセンタ３の長手方向の両端部の面剛性が高められている。なお、図３、６のように、凸ビード１７には、折れ部１５の折れ線が形成されないようにされている。こうすることにより、凸ビード１７に折れ部１５の折れ線が形成された場合に比べて、ルーフセンタ３の折れ部１５を含む部位の面剛性は若干高められる。

＜第１実施形態の作用効果＞
図１１は、上記第１実施形態のルーフセンタ３をプレス成形した際のスプリングバック量を、従来技術である比較例と対比して示す。比較例は、上述の凹ビード１６及び凸ビード１７を備えない例である。図１１では、中心線より左側が比較例を示し、右側が第１実施形態を示す。図１１の右端に示す数値は、中心線で各ルーフセンタ３を固定した状態でのＣＡＥ解析の結果を示す。この場合、ルーフセンタ３は、引張強度が１１８０ＭＰａのハイテン材で、長手方向長が１０００ｍｍ、短手方向長が１７５ｍｍ、板厚が１．４ｍｍのものとした。表示していないが、図１１の左端でも、右端と同様の解析結果を得ることができる。この数値から第１実施形態のルーフセンタ３では、比較例に対してスプリングバック量が中心線の片側で２．８ｍｍ程度少なくなることが判る。従って、第１実施形態では、従来技術に比べてルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

図１２は、図１１の場合と同様の対比を、凸ビード１７に折れ線が形成されたものを比較例とした場合を示す。図１２において、中心線より左側が比較例を示し、右側が第１実施形態を示す。ＣＡＥ解析の条件及び結果の見方は、図１１の場合と同様であり、図１２の右端の数値から第１実施形態のルーフセンタ３では、比較例に対してスプリングバック量が中心線の片側で０．３５ｍｍ程度少なくなることが判る。従って、凸ビード１７に折れ線が形成されない第１実施形態では、凸ビード１７に折れ線が形成された場合に比べてルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

＜第２実施形態の構成＞
図７、８は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、各凸ビード１７を２本の凸ビード１７Ａ、１７Ｂにより構成した点である。その他の構成は、第２実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

図７、８のように、２本の凸ビード１７Ａ、１７Ｂは、ルーフセンタ３の長手方向で折れ部１５を挟んで配置されている。２本の凸ビード１７Ａ、１７Ｂの各端部は、各突条１２の側部に結合されて一体化されている。その結果、２本の凸ビード１７Ａ、１７Ｂが凹部１１上で占有する長手方向の寸法Ｌ１は、凹ビード１６の長手方向の寸法Ｌ２と同程度とされている。

＜第２実施形態の作用効果＞
図１３は、第２実施形態のルーフセンタ３をプレス成形した際のスプリングバック量を、従来技術である比較例と対比して示す。比較例は、上述の凹ビード１６及び凸ビード１７を備えない例である。図１３では、中心線より左側が比較例を示し、右側が第２実施形態を示す。図１３の右端に示す数値は、中心線で各ルーフセンタ３を固定した状態でのＣＡＥ解析の結果を示す。ＣＡＥ解析の条件及び結果の見方は、図１１の場合と同様であり、表示していないが、図１３の左端でも、右端と同様の解析結果を得ることができる。この数値から第２実施形態のルーフセンタ３では、比較例に対してスプリングバック量が中心線の片側で２．３ｍｍ程度少なくなることが判る。従って、第２実施形態でも、従来技術に比べてルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

＜第３実施形態の構成＞
図９は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、凹ビード１６を無くした点である。その他の構成は、第３実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

図９のように、第３実施形態においても第１実施形態と同様の凸ビード１７が折れ部１５に対応して形成されている。

＜第３実施形態の作用効果＞
図１４は、第３実施形態のルーフセンタ３をプレス成形した際のスプリングバック量を、従来技術である比較例と対比して示す。比較例は、上述の凹ビード１６及び凸ビード１７を備えない例である。図１４では、中心線より左側が比較例を示し、右側が第３実施形態を示す。図１４の右端に示す数値は、中心線で各ルーフセンタ３を固定した状態でのＣＡＥ解析の結果を示す。ＣＡＥ解析の条件及び結果の見方は、図１１の場合と同様であり、表示していないが、図１４の左端でも、右端と同様の解析結果を得ることができる。この数値から第３実施形態のルーフセンタ３では、比較例に対してスプリングバック量が中心線の片側で０．８ｍｍ程度少なくなることが判る。従って、第３実施形態でも、従来技術に比べてルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

＜第４実施形態の構成＞
図１０は、本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、各凸ビード１７を凹部１１の折れ部１５上で交わるＸ字形状の凸ビード１７Ｃとした点である。その他の構成は、第４実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

図１０のように、Ｘ字形状の凸ビード１７Ｃは、凹部１１の折れ部１５上で交わるＸ字形状であり、Ｘ字形状の各端部は、各突条１２の側部に結合されて一体化されている。その結果、凸ビード１７Ｃが凹部１１上で占有する長手方向の寸法Ｌ３は、凹ビード１６の長手方向の寸法Ｌ４より僅かに大きいが概ね同程度とされている。

＜第４実施形態の作用効果＞
第４実施形態のルーフセンタ３をプレス成形した際のスプリングバック量は、図示を省略したが、第２実施形態の場合と同程度となる。従って、第４実施形態でも、従来技術に比べてルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、車両強度部材をルーフセンタとする例を説明したが、フロントバンパの強度部材等としてもよい。

＜各発明に対応する上記実施形態の作用効果＞
最後に上述の「課題を解決するための手段」における第１発明以降の各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。

第１発明によれば、折れ部１５に対応して凸ビード１７が形成されるため、折れ部１５を含む部位の面剛性が高められる。そのため、車両用強度部材（ルーフセンタ３）がプレス成形される際のスプリングバック量が、凸ビード１７を形成しない場合に比べて抑制され、しかも、スプリングバック量のばらつき幅が小さくなる。その結果、車両用強度部材を精度良く製造することができる。

第２発明によれば、折れ部１５に対応して突条１２に凹ビード１６が更に形成されるため、折れ部１５を含む部位の面剛性が更に高められる。そのため、車両用強度部材（ルーフセンタ３）がプレス成形される際のスプリングバック量が、凹ビード１６を形成しない場合に比べて更に抑制され、しかも、スプリングバック量のばらつき幅が小さくなる。その結果、車両用強度部材を更に精度良く製造することができる。

第３発明によれば、各凹ビード１６間で折れ部１５の折れ線の延長線上に１本の凸ビード１７が形成されるため、凸ビード１７が確実に機能して折れ部１５を含む部位の面剛性が確実に高められる。そのため、車両用強度部材（ルーフセンタ３）がプレス成形される際のスプリングバック量が少なくなり、車両用強度部材を精度良く製造することができる。

第４発明によれば、凸ビード１７の天板面が平坦面とされているため、凸ビード１７の天板面に折れ部１５の折れ線が形成される場合に比べて折れ部１５を含む部位の面剛性が更に高められる。そのため、車両用強度部材（ルーフセンタ３）がプレス成形される際のスプリングバック量が、凸ビード１７の天板面に折れ線が形成される場合に比べて更に抑制され、しかも、スプリングバック量のばらつき幅が小さくなる。その結果、車両用強度部材を更に精度良く製造することができる。

第５発明によれば、凹部１１に折れ部１５の折れ線が形成される場合でも、この折れ線を挟んで２本の凸ビード１７Ａ、１７Ｂを形成するので、折れ部１５を含む部位の面剛性を高めることができる。そのため、車両用強度部材（ルーフセンタ３）がプレス成形される際のスプリングバック量が、凸ビード１７Ａ、１７Ｂを形成しない場合に比べて抑制され、しかも、スプリングバック量のばらつき幅が小さくなる。その結果、車両用強度部材を精度良く製造することができる。

第６発明によれば、ルーフセンタ３の折れ部１５に対応して凸ビード１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃが形成されるため、ルーフセンタ３がプレス成形される際のスプリングバック量を抑制して、ルーフセンタ３を精度良く製造することができる。

１ 車両
２ ルーフサイドレール
３ ルーフセンタ
４ フロントヘッダ
５ リヤヘッダ
６ センタピラー
７ リヤピラー
８ ルーフパネル
１０ 天板
１１ 凹部
１２ 突条
１３ 縦壁
１４ フランジ部
１５ 折れ部
１６ 凹ビード
１７、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ 凸ビード

Claims (6)

1. 長尺の板材を断面ハット形状に形成されており、そのハット形状の天板中央に長手方向に延びる凹部を備えることによって前記ハット形状の天板両側に前記長手方向に延びる突条を備え、短手方向に延びる折れ線によって屈曲された折れ部を前記長手方向に複数備えて、全体として前記長手方向に湾曲されている車両用強度部材であって、
   前記各折れ部と対応する部位に、前記突条の突出方向と同方向に突出して、前記凹部内で前記短手方向に延びる凸ビードを備え、
   該凸ビードの両端は、前記突条の側部に結合されて一体化されている
   車両用強度部材。
2. 請求項１において、
   前記突条の前記各折れ部と対応する部位で、前記長手方向に沿って所定長さだけ延び、前記各突条の前記短手方向の中央部の突出量を少なくする側に窪ませて形成された凹ビードをそれぞれ備える
   車両用強度部材。
3. 請求項２において、
   前記各凸ビードは、前記短手方向で対向配置された前記凹ビード同士間で、前記折れ部の折れ線の延長線上に１本ずつ備える
   車両用強度部材。
4. 請求項３において、
   前記凸ビードの天板面は、前記折れ線を持った前記折れ部が形成されず、平坦面とされている
   車両用強度部材。
5. 請求項２において、
   前記凸ビードは、前記短手方向で対向配置された前記各凹ビード同士間に２本ずつ備え、
   前記２本の凸ビードは、前記長手方向で前記凹部の前記折れ部を挟んで配置されている
   車両用強度部材。
6. 請求項１～５のいずれかにおいて、
   前記折れ部で屈曲されることにより前記天板が円弧の内側となるように形成されたルーフセンタである
   車両用強度部材。

Images