JPH06171362A

JPH06171362A - アルミニウム合金製自動車用補強部材

Info

Publication number: JPH06171362A
Application number: JP32583392A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamashita; 浩之山下; Sunao Aiura; 直相浦; Osamu Takezoe; 修竹添; Yoshinori Yasuda; 善則安田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1994-06-21
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3029514B2

Abstract

(57)【要約】【目的】耐荷重（最大荷重）が従来と略同等であっ
て、曲げ特性を従来に比してより一層向上させることが
できるアルミニウム合金製自動車用補強部材を提供す
る。【構成】単位重量をｗ（kg/m）、その弾性図心をｙ
_c 、断面が２軸対称である場合の弾性図心をｙ_c0、スパ
ンが 950mmのときの崩壊荷重に対する横座屈強度比をｋ
としたとき、0.89≦ｙ_C ／ｙ_C0≦0.93であり、且つｗと
ｋとの関係を、1.0≦ｗ＜1.1 のときには 4.0≦ｋ≦5.0
、 1.1≦ｗ＜1.3 のときには 4.2≦ｋ≦5.0 、 1.3≦
ｗ＜1.5 のときには 4.4≦ｋ≦5.3 、 1.5≦ｗ＜1.7 の
ときには4.7≦ｋ≦5.5 、 1.7≦ｗ＜1.9 のときには 5.
2≦ｋ≦6.2 、 1.9≦ｗ＜2.0 のときには 5.5≦ｋ≦6.5
を満足するようにその断面形状を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は側面衝突に対して乗員を
保護するために設けられる自動車ドア用補強部材等とし
て使用されるアルミニウム合金製自動車用補強部材に関
し、特に、エネルギー吸収量を高めたアルミニウム合金
製自動車用補強部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車ドアには、図７，８に示す
ように、その側面衝突に対して乗員を保護するために、
補強部材（インパクトビーム）１０が内設されるように
なってきた。そして、自動車の軽量化の要求に応じて、
この補強部材１０にもアルミニウム合金が使用されてい
る。

【０００３】図９は従来の自動車ドア用補強部材の縦断
面図である。この補強部材１０は、その長手方向の両端
が支持された状態で自動車ドアの内部に設けられ、水平
に延びその面が垂直に配置される外側側面用フランジ１
と、このフランジ１と平行で同一幅の内側側面用フラン
ジ２と、フランジ１及びフランジ２を連結する１対のウ
ェッブ３とにより構成されている。この補強部材１０
は、図８に示すように、フランジ１を外側に、フランジ
２を内側にしてドア内に配設される。

【０００４】このように構成される補強部材１０には、
自動車が衝突した際（即ち、長手方向に対して直交する
方向から衝撃力を受けたとき）の曲げ強度（耐荷重）が
高いことと、衝突を吸収するエネルギーが高いことが要
求される。例えば、自動車用補強部材としては、車に取
り付けた状態で車重の２倍以上の耐荷重があることが必
要である。一方、この補強部材の形状としては、自動車
ドアの内部に設置されるものであるため、ドアの幅に制
約を受けて補強部材の高さｈが一定値（例えば32mm）以
下であることが必要である。また、自動車の軽量化のた
めには、補強部材の全重量は一定値以下に規定されてお
り、従って、その断面積も一定値以下に規制されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルミニウム合金製自動車用補強部材においては、負荷
荷重が印加されて変位量が一定値を超えると、内側側面
用フランジ２側に破断が発生し、安全性及び衝撃吸収エ
ネルギーが満足できるものでないという問題点がある。
即ち、補強部材の両端部を支持した状態で、フランジ１
側から衝撃力が印加された場合に、補強部材が図１０に
示すように湾曲し、フランジ１と、ウェッブ３における
中立軸よりもフランジ１側の部分には圧縮力が作用し、
フランジ２と、ウェッブ３における中立軸よりもフラン
ジ２側の部分には引張力が作用する。そして、この衝撃
力が大きい場合は、引張応力が材料の破断限界値を超え
てしまい、図１１に示すように引張部側に破断が生じて
しまう。

【０００６】従来の補強部材においては、所定の耐荷重
（破断するときの最大荷重）を得ようとすると、補強部
材は比較的小さな変位（例えば 150乃至170mm ）で破断
が生じてしまう。断面積及び重量に制約がある補強部材
において、この破断変位を高めようとすると、材料自体
の強度を低下させる必要がある。そうすると、所定の耐
荷重を得ることができなくなる。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、従来と略同等の耐荷重であると共に、破断
変位（破断ストローク）を従来よりも著しく増大するこ
とができるアルミニウム合金製自動車用補強部材を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金製自動車用補強部材は、荷重を受けたときに圧縮
力が作用する側の圧縮フランジ及び引張力が作用する側
の引張フランジを１対のウェッブにより連結した断面形
状を有するアルミニウム合金製自動車用補強部材におい
て、単位重量をｗ（kg/m）、その弾性図心をｙ_C 、断面
が２軸対称である場合の弾性図心をｙ_C0、スパンが950m
m のときの崩壊荷重に対する横座屈強度比をｋとしたと
き、0.89≦ｙ_C ／ｙ_C0≦0.93であり、且つｗとｋとの関
係が下記数式に示す関係を満足するようにその断面形状
を設定したことを特徴とする。

【０００９】1.0≦ｗ＜1.1 のとき 4.0≦ｋ≦5.0 1.1≦ｗ＜1.3 のとき 4.2≦ｋ≦5.0 1.3≦ｗ＜1.5 のとき 4.4≦ｋ≦5.3 1.5≦ｗ＜1.7 のとき 4.7≦ｋ≦5.5 1.7≦ｗ＜1.9 のとき 5.2≦ｋ≦6.2 1.9≦ｗ＜2.0 のとき 5.5≦ｋ≦6.5

【００１０】

【作用】本願発明者等は、断面積及び重量に規制がある
自動車用補強部材において、十分に高い耐荷重（最大荷
重）を確保しつつ、破断変位を増大させて、破断に至ま
でに吸収できるエネルギーを増大させるべく種々実験研
究を行なった。その結果、補強部材の断面において引張
力と圧縮力とが釣り合う位置が連続して構成される中立
軸を断面中央よりも引張側に移すことにより引張側フラ
ンジに対する歪みが緩和して破断変位を増大でき、この
ように中立軸を断面中央よりも引張部側に移すために
は、補強部材断面図形における重心点（以下、図心とい
う）を断面中央よりも引張部側に移せばよいことを見い
出した。また、最大曲げ強度を達成した後の変形が大き
い領域にては、引張側の応力歪みが限界値を超える前に
圧縮側部材に局部座屈を誘発して、引張側フランジにか
かる応力を急激に下げることが必要不可欠であるとの知
見を得た。

【００１１】なお、本発明においては、自動車用補強部
材であることを考慮して、フランジ及びウェッブの厚さ
はいずれも押出により容易に形成することができる厚さ
（1.5mm 以上）であると共に、全長が 700mm以上であ
り、高さｈが30乃至35mm、圧縮側フランジ厚ｔf に対す
るウェッブ厚ｔw の比が1.2 ≦ｔf ／ｔw ≦2.3 である
こととする。

【００１２】図１２は補強部材の最大荷重及び破断変位
を求めるための曲げ試験方法を示す模式図である。間隔
が例えば950mm の１対の支点５上に、補強部材１０を、
その荷重を受ける圧縮側のフランジ１１を上方にし、引
張側のフランジ１２を下方にし、これらのフランジ１
１，１２を連結するウェッブ１３の面を垂直にして載置
する。そして、１対の支点５間の中央にて、曲率（図面
半径）が例えば150mm のポンチ６を介して補強部材１０
に対して下方に荷重を印加し、補強部材１０の荷重印加
点の変位δと荷重Ｐとの関係を測定する。

【００１３】構造部材の理論においては、このような状
況は基本的には集中荷重を受ける両端支持はりと考えら
れる。この両端支持はりの場合、特に、軽量化に伴なっ
て断面を構成する板要素（フランジ及びウェッブ）が薄
くなってくると、部材全体の終局強度は、その断面要素
の局部座屈により決定される。このため、本願発明者等
は、補強部材の強度を表すパラメータとして、図心、板
要素の幅厚比及び破断ストロークについて考察した。

【００１４】図心図心は、断面のモーメントの釣り合いを保つ中心であ
り、図心が引張側に下がると、応力及び歪みは、引張側
で緩和され、圧縮側に集中する。

【００１５】板要素の幅厚比より高い曲げ強度を得るためには、塑性断面係数を可及
的に高くすることが有効である。このため、断面積が一
定の場合には、なるべくフランジに肉をもってくること
が必要である。しかし、ウェッブが薄肉になってきた場
合は、局部座屈を考慮に入れて評価する必要がある。そ
こで、薄板要素で構成される箱型断面の曲げ強度を評価
するために一般的に用いられている幅厚比パラメータを
基にして、補強部材の断面形状を求める。

【００１６】この幅厚比パラメータＲf （フランジ部
分）及びＲw （ウェッブ部分）は夫々下記数式１，２に
て示す。

【００１７】

【数１】Ｒf ＝｛（ｂ−ｔw ）／ｔf （圧）｝・｛１２
（１−ν² ）／（４π² ）｝^1/2・（σ_y ／Ｅ）^1/2

【００１８】

【数２】Ｒw ＝［｛ｈ−（ｔf （圧）＋ｔf （引））／
２｝／ｔw ］・［｛１２（１−ν² ）｝／２３．９π
² ］^1/2 ・（σ_y ／Ｅ）^1/2

【００１９】但し、νはポアソン比（＝0.33）、Ｅは縦
弾性係数（＝7300）、σ_y は耐力（≧43kgf/mm² ）であ
る。また、ｂ、ｔf （圧）、ｔf （引）、ｔw は夫々図
９に示す部分の寸法である。

【００２０】破断ストローク破断ストロークを従来に比して大幅に改善するために
は、負荷により変形が進み所定の耐荷重を超えた後に、
ウェッブ及びフランジの局部座屈が誘発されて、下部フ
ランジにかかる応力及び歪みの負荷が低減されることが
必要である。この破断ストロークにはウェッブの位置が
関係しており、ウェッブ間の距離Ｗ（図９参照）が大き
い場合は、フランジ中央部ｂが座屈しやすくなる。一
方、ウェッブ間の距離Ｗが小さい場合は、フランジ端部
ａ₁ ，ａ₂ が座屈しやすくなる。

【００２１】そこで、Ｗ／Ｂ（圧）に関係するパラメー
タとして、下記数式３に示す横ねじれ座屈強度Ｐcrを用
いる。

【００２２】

【数３】Ｐcr＝ 16.93・（ＥＩ_y Ｃ）^1/2 ／Ｌ² 但し、Ｉ_y は断面２次モーメント、Ｌはスパン、Ｃはね
じりこわさである。このねじりこわさＣは、下記数式４
により表される。

【００２３】

【数４】Ｃ＝［｛２ｔf ｔw Ｗ² ｈ² ／（Ｗｔw ＋ｈｔ
f ）｝＋１／３（２ａ₁ ｔf ³ ＋２ａ₂ ｔf ³ ）］・Ｇ但し、Ｇはせん断弾性係数（＝2600）である。

【００２４】基本的には、Ｗが小さければＰcrも小さ
く、Ｗが大きくなればＰcrも大きくなるが、Ｐcrには曲
げこわさ、ねじりこわさ及びスパン等の影響を受けるの
で、このＰcrを基に、破断ストロークを記述できるパラ
メータを求めた。

【００２５】図１３，１４は図１２に示す曲げ試験にお
いて、夫々フランジ及びウェッブの幅厚比Ｒf ，Ｒw に
対する断面曲げ強度γ｛＝（Ｒmax ・Ｌ）／（４σ_y Ｚ
p ）｝を示したものである。但し、１≦ｔf ／ｔw ≦2.
3 である。

【００２６】この図１３，１４において、幅厚比Ｒf 及
びＲw は変曲点（図ではＲf ＝0.55、Ｒw ＝0.32）以上
では弾性域での局部座屈が発生して、断面本来の曲げ強
度を満足しないことを意味する。

【００２７】断面としての幅厚比パラメータは、フラン
ジ及びウェッブの相関を考慮したもので考えなければな
らないが、自動車用補強部材の場合、Ｒw は局部座屈が
問題にならない領域（Ｒw ≦0.32）であるので、Ｒf の
範囲をＲf ≦0.55となるように、ウェッブの位置、即ち
フランジ中央部の長さｂを定めればよい。

【００２８】次に、本発明において達成すべき特性（以
下、要求特性という）を従来技術に対する比として以下
に説明するように規定する。但し、最大曲げ強度及び破
断変位の規定値は、試験スパン及び部材を搭載すべき車
種によっても異なるが、現在自動車用補強部材として使
用されている部材（高張力鋼）の重量を基にして、下記
表１に示すように、単位重量が1.1kg/m （タイプＡ）及
び2.0kg/m （タイプＢ）の部材を従来材とし、この従来
材との比により規定する。

【００２９】

【表１】

【００３０】要求特性として、最大曲げ強度、破断スト
ローク及び衝撃吸収エネルギーを以下に示すように規定
する。

【００３１】最大曲げ強度Ｐは、従来の0.90倍以上とす
る。即ち、最大曲げ強度比Ｐ／Ｐ₀は、Ｐ／Ｐ₀ ≧0.90
とする。

【００３２】また、破断ストロークは、従来の2.5 倍以
上とする。即ち、破断ストローク比Ｓ／Ｓ₀ は、Ｓ／Ｓ
₀ ≧2.5 とする。

【００３３】更に、衝撃吸収エネルギーＥは、従来の1.
5 倍以上とする。即ち、衝撃吸収エネルギー比Ｅ／Ｅ₀
は、Ｅ／Ｅ₀ ≧1.5 とする。

【００３４】これらの特性を満足するために、以下のパ
ラメータを導入する。即ち、図１５（ａ）は従来の補強
部材を示す模式的断面図、図１５（ｂ）は図心を引張側
に移動させた補強部材を示す模式的断面図である。この
図１５（ｂ）に示す補強部材が上述の要求特性を満足す
るパラメータを規定する。本発明においては、このパラ
メータとして、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを用いる。但し、この
ｙ_C は補強部材の弾性図心であり、ｙ_C0は断面形状が２
軸対称である場合（従来の補強材）の弾性図心である。
また、ｋは崩壊荷重Ｐcrに対する横座屈強度Ｐmax の比
（Ｐcr／Ｐmax）である。なお、ｋには、試験材のスパ
ンＬが関係するが、試験材のスパンＬは950mmであると
する。

【００３５】図１６は、横軸にパラメータｋをとり、縦
軸にパラメータｙ_C ／ｙ_C0をとって、単位重量ｗ（kg/
m）が 1.0≦ｗ＜1.1 であり、且つ前述の要求特性を満
足する部材の分布を示すグラフ図である。また、図１７
乃至２１は、夫々単位重量ｗ（kg/m）が 1.1≦ｗ＜1.3
、 1.3≦ｗ＜1.5 、 1.5≦ｗ＜1.7 、 1.7≦ｗ＜1.9
、1.9≦ｗ＜2.0 であり、且つ前述の要求特性を満足す
る部材の分布を示すグラフ図である。但し、これらの図
中に○で示すものは前述の要求特性を満足するものであ
り、×で示すものは前述の要求特性を満足できないもの
である。

【００３６】図１６乃至２１において斜線で示す範囲が
前述の要求特性を満足する。この斜線で示す範囲内にお
いて、断面の局部座屈を表す指標になるＲf パラメータ
は全てＲf ≦0.32を満たしている。従って、Ｒf に関し
ては規定する必要はない。

【００３７】また、図２２，２３は、図１６において
，，，で示す試験材を曲げ試験して得た荷重−
変位特性を示すグラフ図である。図１６に斜線で示す範
囲内にあるの試験材は、最大荷重が比較的大きいと共
に、破断するまでの変位が大きい。一方、図１６に斜線
で示す範囲から外れる，，の試験材は、いずれも
破断するまでのエネルギー吸収量が十分でない。なお、
エネルギー吸収量は、図２２に斜線で示すように、荷重
−変位特性を示す曲線により囲まれた面積に比例する。

【００３８】以上の理由により、本発明においては、パ
ラメータｙ_C ／ｙ_C0が0.89≦ｙ_C ／ｙ_C0≦0.93であり、
横座屈強度比ｋを単位重量ｗ（kg/m）に応じて下記表２
及び図２４に示すように規定する。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【実施例】次に、本発明の実施例について、特許請求の
範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００４１】図１は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.0≦ｗ＜
1.1 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
その断面が２軸対称である比較例３の値を１とし、この
比較例３に対する比として示した。また、補強部材の高
さはいずれも32mmである。更に、図１のパラメータの欄
においては、パラメータｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の特許
請求の範囲内である場合を○、特許請求の範囲を外れて
いる場合を×で示した。更にまた、曲げ特性の欄におい
ては、要求特性を満足する場合を○、要求特性を満足し
ない場合を×で示した。そして、これらの結果から、自
動車用補強部材として極めて優れている場合を○、自動
車用補強部材として満足できるものでない場合を×とし
て、評価の欄に示した。

【００４２】この図１に示すように、本発明の実施例１
は、最大曲げ強度Ｐが比較例３と略等しく、且つ破断ス
トロークＳ及び衝撃吸収エネルギーＥが夫々比較例３の
2.6倍及び 1.7倍と極めて大きな値を有している。これ
に対し、比較例２，４はいずれも衝撃吸収エネルギーＥ
が夫々比較例３の 1.3倍以下と十分でない。

【００４３】図２は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.1≦ｗ＜
1.2 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
その断面が２軸対称である比較例６の値を１とし、この
比較例６に対する比として示した。また、補強部材の高
さはいずれも32mmである。更に、図２のパラメータの欄
においては、パラメータｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の特許
請求の範囲内である場合を○、特許請求の範囲を外れて
いる場合を×で示した。更にまた、曲げ特性の欄におい
ては、要求特性を満足する場合を○、要求特性を満足し
ない場合を×で示した。そして、これらの結果から、自
動車用補強部材として極めて優れている場合を○、自動
車用補強部材として満足できるものでない場合を×とし
て、評価の欄に示した。

【００４４】この図２に示すように、本発明の実施例５
は、最大曲げ強度Ｐが比較例６と略等しく、且つ破断ス
トロークＳ及び衝撃吸収エネルギーＥが夫々比較例６の
2.6倍及び1.7 倍と極めて大きな値を有している。これ
に対し、比較例７は破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥが夫々比較例６の 1.3倍及び 1.4倍と十分でな
い。

【００４５】図３は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.3≦ｗ＜
1.5 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
その断面が２軸対称である比較例９の値を１とし、この
比較例９に対する比として示した。また、補強部材の高
さはいずれも32mmである。更に、図３のパラメータの欄
においては、パラメータｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の特許
請求の範囲内である場合を○、特許請求の範囲を外れて
いる場合を×で示した。更にまた、曲げ特性の欄におい
ては、要求特性を満足する場合を○、要求特性を満足し
ない場合を×で示した。そして、これらの結果から、自
動車用補強部材として極めて優れている場合を○、自動
車用補強部材として満足できるものでない場合を×とし
て、評価の欄に示した。

【００４６】この図３に示すように、本発明の実施例８
は、最大曲げ強度Ｐが比較例９と略等しく、且つ破断ス
トロークＳ及び衝撃吸収エネルギーＥが夫々比較例９の
2.6倍及び 1.6倍と極めて大きな値を有している。これ
に対し、比較例１０は、破断ストロークＳ及び衝撃吸収
エネルギーＥは大きいものの、最大曲げ強度Ｐが十分で
ないものであった。

【００４７】図４は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.5≦ｗ＜
1.7 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
その断面が２軸対称である比較例１３の値を１とし、こ
の比較例１３に対する比として示した。また、補強部材
の高さはいずれも32mmである。更に、図４のパラメータ
の欄においては、パラメータｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の
特許請求の範囲内である場合を○、特許請求の範囲を外
れている場合を×で示した。更にまた、曲げ特性の欄に
おいては、要求特性を満足する場合を○、要求特性を満
足しない場合を×で示した。そして、これらの結果か
ら、自動車用補強部材として極めて優れている場合を
○、自動車用補強部材として満足できるものでない場合
を×として、評価の欄に示した。

【００４８】この図４に示すように、本発明の実施例１
１，１２は、いずれも最大曲げ強度Ｐが比較例１３と略
等しく、且つ破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネルギー
Ｅが夫々比較例１３の 2.5倍及び1.5 倍以上と極めて大
きな値を有している。

【００４９】図５は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.7≦ｗ＜
1.9 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
比較例１５の値を１とし、この比較例１５に対する比と
して示した。また、補強部材の高さはいずれも32mmであ
る。更に、図５のパラメータの欄においては、パラメー
タｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の特許請求の範囲内である場
合を○、特許請求の範囲を外れている場合を×で示し
た。更にまた、曲げ特性の欄においては、要求特性を満
足する場合を○、要求特性を満足しない場合を×で示し
た。そして、これらの結果から、自動車用補強部材とし
て極めて優れている場合を○、自動車用補強部材として
満足できるものでない場合を×として、評価の欄に示し
た。

【００５０】この図５に示すように、本発明の実施例１
４は、最大曲げ強度Ｐが比較例１５と略等しく、且つ破
断ストロークＳ及び衝撃吸収エネルギーＥが夫々比較例
１５の 2.5倍及び1.5 倍と極めて大きな値を有してい
る。これに対し、比較例１６は破断ストロークＳ及び衝
撃吸収エネルギーＥは十分に大きいものの、最大曲げ強
度Ｐが低いものであった。

【００５１】図６は、単位重量ｗ（kg/m）が 1.9≦ｗ＜
2.0 であり、断面形状欄に示す寸法を有する補強部材に
ついて、ｙ_C ／ｙ_C0及びｋを種々変更して、曲げ特性
（最大曲げ強度Ｐ、破断ストロークＳ及び衝撃吸収エネ
ルギーＥ）を測定した結果を示す。但し、曲げ特性は、
その断面が２軸対称である比較例１８の値を１とし、こ
の比較例１８に対する比として示した。また、補強部材
の高さはいずれも32mmである。更に、図６のパラメータ
の欄においては、パラメータｙ_C ／ｙ_C0及びｋが本願の
特許請求の範囲内である場合を○、特許請求の範囲を外
れている場合を×で示した。更にまた、曲げ特性の欄に
おいては、要求特性を満足する場合を○、要求特性を満
足しない場合を×で示した。そして、これらの結果か
ら、自動車用補強部材として極めて優れている場合を
○、自動車用補強部材として満足できるものでない場合
を×として、評価の欄に示した。

【００５２】この図６に示すように、本発明の実施例１
７は、最大曲げ強度Ｐが比較例１８と略等しく、且つ破
断ストロークＳ及び衝撃吸収エネルギーＥが夫々比較例
１８の 2.5倍及び 1.8倍と極めて大きな値を有してい
る。これに対し、比較例１９は最大曲げ強度Ｐ及び破断
ストロークＳが低いものであった。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、弾
性図心ｙ_Cと断面が２軸対称である場合の弾性図心をｙ
_C0との比及び崩壊荷重に対する横座屈強度比をｋを単位
重量ｗに応じて所定範囲に設定するから、従来の0.90倍
以上の最大曲げ強度を確保しつつ、破断ストローク及び
衝撃吸収エネルギーを夫々従来の 2.5倍以上 1.5倍以上
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図２】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図３】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図４】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図５】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図６】本発明の実施例の曲げ特性を比較例と比較して
示す図である。

【図７】自動車用補強部材の配設位置を示す模式的平面
図である。

【図８】自動車用補強部材の配設位置を示す模式的断面
図である。

【図９】自動車用補強部材の縦断面図である。

【図１０】補強部材に衝撃力が印加された状態を示す模
式図である。

【図１１】補強部材の破断状態を示す模式図である。

【図１２】補強部材の曲げ試験方法を示す模式図であ
る。

【図１３】幅厚比パラメータＲf の適正範囲を示すグラ
フ図である。

【図１４】幅厚比パラメータＲw の適正範囲を示すグラ
フ図である。

【図１５】（ａ）は従来の補強部材の図心ｙ_C0を示す模
式図、（ｂ）は断面形状が２軸対称でない場合の図心ｙ
_C を示す模式図である。

【図１６】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図１７】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図１８】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図１９】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図２０】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図２１】ｙ_C ／ｙ_C0及びｋの最適範囲を示すグラフ図
である。

【図２２】要求特性を満足する補強部材の荷重−変位特
性を示すグラフ図である。

【図２３】要求特性を満足しない補強部材の荷重−変位
特性を示すグラフ図である。

【図２４】要求特性を満足する補強部材を得ることがで
きる範囲を横座屈強度比ｋ及び単位重量ｗをパラメータ
として示すグラフ図である。

【符号の説明】

１，２，１１，１２；フランジ３，１３；ウェッブ１０；補強部材

フロントページの続き (72)発明者安田善則山口県下関市長府港町14番１号株式会社神戸製鋼所長府製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷重を受けたときに圧縮力が作用する側
の圧縮フランジ及び引張力が作用する側の引張フランジ
を１対のウェッブにより連結した断面形状を有するアル
ミニウム合金製自動車用補強部材において、単位重量を
ｗ（kg/m）、その弾性図心をｙ_C、断面が２軸対称であ
る場合の弾性図心をｙ_C0、スパンが950mm のときの崩壊
荷重に対する横座屈強度比をｋとしたとき、0.89≦ｙ_C
／ｙ_C0≦0.93であり、且つｗとｋとの関係が下記数式に
示す関係を満足するようにその断面形状を設定したこと
を特徴とするアルミニウム合金製自動車用補強部材。 1.0≦ｗ＜1.1 のとき 4.0≦ｋ≦5.0 1.1≦ｗ＜1.3 のとき 4.2≦ｋ≦5.0 1.3≦ｗ＜1.5 のとき 4.4≦ｋ≦5.3 1.5≦ｗ＜1.7 のとき 4.7≦ｋ≦5.5 1.7≦ｗ＜1.9 のとき 5.2≦ｋ≦6.2 1.9≦ｗ＜2.0 のとき 5.5≦ｋ≦6.5