JPH1094844A

JPH1094844A - 中空複合部材

Info

Publication number: JPH1094844A
Application number: JP8275447A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamashita; 浩之山下
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-25
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3628821B2

Abstract

(57)【要約】【課題】閉断面形状の押出形材を製造するときに問題
となる押出速度の低下、材料選択上の制限、冷却の不均
一等の問題がなく、また、取付工程が簡単で十分な取付
強度を確保できる車両用ドアビームを得る。【解決手段】溝形のアルミニウム押出形材３１とそれ
より長尺のアルミニウム押出形材３２をスライド嵌合さ
せ、押出形材３１の長尺部分を押し広げ、この部分をド
アに対する取付部とする。押出形材３１と３２はいずれ
も溝型の開断面であるため、高強度材でも容易に押し出
すことができ、均一冷却も可能である。また、長尺部分
を単に押し広げるだけでこれを取付部とすることがで
き、同時に押出形材３２の長手方向へのスライドを止め
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の金属製形材が
互いに嵌合して形成され、例えば車両のドアビーム等に
好適に使用される中空複合部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両には、安全対策の一貫として、衝突
時の衝撃から乗員を保護する各種の緩衝部材が装着され
ているが、近年自動車用の緩衝部材として、例えば側面
からの衝突の衝撃から乗員を保護するため、ドア内部に
補強用の横梁（ドアビーム）が装着されるようになって
きた。ドアビームは主にドアの内側への障害物の侵入を
極力防止しようというもので、高剛性で衝突時のエネル
ギを吸収する能力の高いことが要求され、軽量化の要請
もあり、一般的にはアルミニウム合金の中空押出形材が
適用されている。

【０００３】このような中空押出形材は、例えば、図７
に示すように、部材長に切断した後、この押出形材４の
両端に鉄製のブラケット５を固定し、ブラケット５を介
してボルト６によりドアへ装着する。あるいは、図８に
示すように、部材長に切断した後（図８（ａ））、両端
部を斜めに切断し（図８（ｂ））、次いで一方のフラン
ジ部にボルト穴を形成し、ドアへ装着する。

【０００４】しかし、従来の閉断面の中空部を有するア
ルミニウム押出形材をドアビームとして適用する際に
は、一般に次のような問題点がある。（ア）閉断面形状は押出抵抗が大きいため、押出速度が
遅く、生産性に劣る。また、押出抵抗が大きいため、７
０７５（超々ジュラルミン）などの高強度合金による製
造が難しく、合金選択の幅が限定される。断面形状がよ
り複雑になれば、さらにこの傾向は強まる。（イ）押出材として熱処理型のアルミニウム合金を用い
る場合、焼入れを必要とするが、閉断面形状であること
から焼入れ時の冷却速度に違いが生じやすく、そのた
め、断面を構成する部位により材料強度のバラツキがで
る。強度のバラツキが大きくなると元々設定した材料特
性と異なることになり、当然所定の性能を得ることがで
きないため、歩留りは悪くなる。特に軽量化のため高強
度材を使用して薄肉としたものや水冷により焼きを入れ
るもの、あるいは断面形状がより複雑なものでは、その
傾向が強まる。

【０００５】（ウ）ドアビームのドアへの装着を、図７
に示すようなブラケット方式で行う場合、部品点数が多
くなり、ブラケット５の加工も必要であるので製造工程
が多くなり、それがドアビームのトータルコストを押し
上げる。一方、図７に示すような切断方式で行う場合、
斜め切断の工程が必要であり、また、ブラケット方式に
比べドア側との接地面積が少なく、十分な取付強度が得
られない場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上、従来の閉断面押
出形材の問題点をドアビームを例に挙げて説明したが、
これらの問題点は、閉断面の押出形材を製造する場合、
及びその押出形材を何らかの構造部材として適用する場
合に共通する問題点でもある。すなわち、本発明は、例
えばドアビーム等に適用される閉断面の押出形材に共通
する上記問題点を解決するためになされたもので、より
具体的には、閉断面形状の押出形材を製造するときに問
題となる押出速度の低下、材料選択上の制限、冷却の不
均一等の問題がない閉断面形状部材を得ることを目的と
する。また、例えば構造部材として使用する際、他の部
材への取り付けのための工程が従来より少なくてすみ、
必要に応じて十分な取り付け強度を確保できる閉断面形
状部材を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の金属製
形材が断面の少なくとも２箇所で長手方向に沿って嵌合
し、かつ嵌合した金属製形材同士の間に長手方向に沿っ
て中空閉断面が構成されていることを特徴とする中空複
合部材に関する。ここで、金属製形材とは、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金やその他の金属の押出形材のほ
か、圧延又は折り曲げにより製造した形材も含む。ま
た、本発明でいう嵌合とは、後述するばね嵌合又はスラ
イド嵌合を意味する。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記中空複合部材を構成する複数
の形材は、嵌合したとき形材同士の間に長手方向に沿っ
て中空閉断面が構成される限りにおいて、閉断面部を有
する形材でも、開断面の形材（閉断面部を有さない形
材）でもあり得る。それぞれの形材は、例えば、互いに
対向する複数のリブを有し、その先端部で互いに嵌合
し、その間に中空閉断面を構成する。これらのリブは、
好ましくは想定される荷重の方向に平行とされ、スライ
ド嵌合の場合、それぞれの形材の互いに嵌合するリブは
断面でみて同一直線上に設けられるのが望ましい（断面
でみて左右にずれていると、荷重を受けたときモーメン
トがかかり弱い）。

【０００９】図１は、このような中空複合部材の典型例
を模式的に示したもので、それぞれフランジ部とそれに
垂直な一対のリブからなり溝形の開断面を有する２つの
金属製押出形材（１、２）、（１１、１２）が、互いに
凹部側を相手側に向け、凹部の両側のリブの先端部で長
手方向に沿って嵌合しており、両形材の間には長手方向
に沿って、図に示すとおりの中空閉断面が構成されてい
る。

【００１０】図１（ａ）は両形材１、２がばね嵌合して
いる例である。ばね嵌合は、剛性の弱いばね側を弾性変
形させることによって嵌合したもので、はまった状態で
は両形材のリブの先端部が弾性的な付勢力により係合
し、形材の長手方向にもそれに垂直方向にも簡単には動
かない。図１（ｂ）は両形材１１、１２がスライド嵌合
している例であり、形材の長手方向からスライドさせて
嵌合させることができる。スライド嵌合は長手方向に垂
直な方向には係止され、また、ばね嵌合に比べて剛性が
強いが、嵌合した後も長手方向には拘束されていないの
で、両形材が長手方向にずれないようにするためには何
らかの拘束手段（例えば、溶接）が必要である。この例
では、想定される荷重方向は図において上下方向であ
り、両形材のリブ１１ａ、１１ｂは、荷重方向に平行
で、かつ断面でみて同一直線状にある。

【００１１】図２は、一方の金属製押出形材２１が一部
に中空閉断面部２１ａを含む例であり、押出形材２１の
溝形の開断面部２１ｂの凹部側と他方の押出形材２２の
凹部側が互いに相手側に向き、凹部の両側のリブの先端
部で形材の長手方向に沿ってスライド嵌合しており、両
形材の間には長手方向に沿って、図に示すとおりの中空
閉断面が構成されている。

【００１２】図１の例では、中空複合部材を構成する２
つの押出形材はいずれも溝型の開断面であり、両者が嵌
合することで、疑似口型をなす閉断面の中空複合部材が
形成される。開断面の形材は押出が容易であり、このよ
うな口型閉断面の中空押出形材を従来どおり一体ものと
して製造する場合に比べ、高い押出速度が実現され、材
料選択上の制限も少なく、冷却の均一性も確保される。
また、図２の例では、中空複合部材を構成する２つの押
出形材のうち一方は閉断面部を有し、両者が嵌合するこ
とで、２つの閉断面部を有する中空複合部材が形成され
る。この場合も、２つの閉断面部を有する中空押出形材
を従来どおり一体ものとして製造する場合に比べ、押出
が容易である。

【００１３】本発明に係る中空複合部材では、嵌合した
金属製形材同士の間に長手方向に沿って構成された中空
閉断面の内側に、必要に応じて樹脂を設けることができ
る。例えば嵌合前のいずれか一方又は双方の形材の凹部
（凹部は図１又は図２参照）に樹脂を貼り付け、そのま
ま両形材を嵌合させる。従来の中空押出形材では、狭い
中空部内側に樹脂を貼り付ける等は困難であるが、本発
明に係る中空複合部材では容易になし得る。樹脂として
ＦＲＰなどの補強用樹脂を貼り付ければ、その分形材を
薄肉化することで軽量化が図れ、そのほか、制振、断
熱、防音等、目的に応じた樹脂を適宜貼り付けることが
できる。

【００１４】本発明に係る中空複合部材では、複数の金
属製形材のいずれかが他の金属製形材より長尺である
と、この長尺部分を他の部材に対する取付部として利用
できる。特に開断面の形材の場合、長尺の形材の一方又
は両方の長尺部分を押し広げると、平らで広い接合面積
を確保でき、取り付け強度を向上させることができ、さ
らに、特にスライド嵌合の場合は、押し広げられた部分
が他の形材の長手方向のスライドを防止し、溶接等の固
定手段が不要となる。

【００１５】図３は、本発明に係る中空複合部材をドア
ビームに適用し、両側の長尺部分を押し広げた例であ
る。このドアビームは、図１（ｂ）で説明したものと本
質的に同じ断面形状の２つのアルミニウム押出形材３
１、３２からなり、一方の形材３２が他方の形材３１よ
り長尺で、一方の形材３２の他方の形材３１より長く延
びた部分（長尺部分）が両側に押し広げられ、両端部で
は平らにされている。図４は、このドアビームをドアフ
レームに取り付けた様子を示す。なお、本発明のドアビ
ームは、前面からの耐衝突性をもたせる必要があるトラ
ック用ドアビームとしても利用できる。

【００１６】このように長尺部分を押し広げることで、
溶接の場合は広い溶接接合面積が確保でき、ボルトやリ
ベット等で接合する場合は、ボルトやリベットの数を増
やしたり、ボルト穴同士の間隔を広くしてボルト穴周り
の応力集中を緩和することができる。同時に、押し広げ
られた長尺部分によって他方の形材３１の長手方向への
スライドが止められ、両形材３１、３２は互いに固定さ
れる。

【００１７】なお、特開平５−２７０２６３号公報に、
外向き凸条を有する長尺のビーム本体の外周に内向き凹
条を有する短尺の補強材を嵌合し、ドアビームを形成す
ることが記載されている。しかし、この公報の発明に
は、中空閉断面のドアビームを２つの開断面の形材を嵌
合することで得るという技術思想は含まれていない。従
って、この公報の発明は押出形材に関する前記従来技術
の問題点を何ら解決するものではない。また、この公報
の発明では、長尺形材の外面と短尺形材の内面がほぼぴ
ったり嵌合しているので、断面係数を増加させて曲げ荷
重に対する抵抗力を向上させるためには大きな重量増を
伴うが、本発明では、はるかに効率的に断面係数を増加
させることができる。さらに、上記公報のドアビームで
は、長尺の形材は閉断面であり、長尺部分を押し広げて
これを取り付け部に利用するようなことは不可能であ
る。

【００１８】また、図３の例では、長尺側の形材３２の
下側コーナー部を角部としたが、図５に示す例では、長
尺側の溝形形材３２’の下側コーナー部に適当なＲ（丸
み）を付けることにより、長尺部を押し広げて平らに成
形するときの成形性が向上し、フラット（平ら）性のよ
い取付部を得ることができる。

【００１９】これまでの説明では、本発明に係る中空複
合部材を構成する複数の形材は、それぞれ１つの形材か
らなるもの（つまり、複数の形材の１つ１つ、例えば形
材３１と形材３２はそれぞれが一本の形材である）であ
ったが、これを必要に応じて複数の任意の断面形状の形
材（ただし、嵌合部は同一形状）を組み合わせて構成す
ることができる。いいかえれば、中空複合部材を構成す
る１つの形材に、その嵌合部を共用する複数の形材を嵌
合させるということである。

【００２０】これにより、何らかの付加機能をもたせる
ことができる。例えば図６は、図３と同じようなドアビ
ームの例であるが、長尺側の形材４２が図３の形材３２
と同じ形状の一本の形材からなるのに対し、短尺側が３
つの形材４１ａ、４１ｂ、４１ａ（４１ａは図３の形材
３１と同じ断面形状）からなり、いずれも長尺側の形材
４２にスライド嵌合している。短尺側の形材４１ｂは、
両側の短尺側形材４１ａが形材４２の押し広げられた長
尺部分により固定されているので、固定のための溶接等
は不要である。この形材４１ｂの左右に延長したプレー
ト部分は、例えば、ワイヤーハーネス、ウインドウレギ
ュレータ、オートロック装置等のドア内部品を取り付け
るためのブラケットとして利用できる。むろん、形材４
１ａや４１ｂの形状は、車種やドア厚み、目的等に応じ
て任意に変更できる。

【００２１】本発明に係る中空複合部材では、複数の金
属製形材のうちいずれかの形材の材質を他の形材の材質
と異ならせることも自在にできる。例えば、材質の異な
るアルミニウム合金の組み合せでもよいし、アルミニウ
ム合金と他の金属との組み合せでもよい。この材質に
は、ヤング率や材料組織のほか、調質や成分によって変
えることのできる種々の特性が含まれることはいうまで
もない。こうすることで、異なる特性を合わせ持った中
空複合部材（疑似クラッド材的な意味合いを持つ）を得
ることができる。また、その変形例として、中空複合部
材を構成する１つの形材に、その嵌合部を共用する複数
の形材を嵌合させる場合（段落００１９参照）におい
て、該複数の形材の材質を互いに異ならせるという適用
の仕方も考えられる。

【００２２】形材の材質を変える１つの例として、例え
ば図１（ｂ）に示す断面形状の中空複合部材を建築構造
材としての梁部材に適用した場合、梁部材の両端部が支
持され中央に上から曲げ荷重がかかるとすれば、圧縮力
がかかる上側（曲げの内側）に高強度材、引張力がかか
る下側（曲げの外側）に高延性材を使用すると、曲げを
受けたときの外側の割れを遅らせることができ、その結
果、安全部材として必要なエネルギー吸収量を稼ぐこと
ができる。

【００２３】また、他の例として、溶接性に優れた形材
と耐食性に優れた形材を組み合せ、溶接性に優れた形材
を内側に向けて他の部材に対し溶接により固定し、耐食
性に優れた形材を外的環境にさらされる外側に向けると
いうことも考えられる。さらに、例えば同じアルミニウ
ム合金であっても、ヤング率の異なる材料からなる形材
を組み合わせることで、断面の中立軸を材料面からコン
トロールすることも可能となり、具体的には、例えば中
立軸を断面中央より引張側に近い方に偏らせれば、同じ
曲率の曲げがかかったとしたとき、中立軸が断面中央に
ある場合に比べ、引張側の応力及び歪の負荷を軽減して
割れを抑えることができる。

【００２４】本発明に係る中空複合部材は、通常の押出
形材と同様に、これを曲げ加工用部材として各種用途に
利用することもできる。この場合、嵌合部は曲げの中立
軸上にもってくることが望ましい。これは、曲げの中立
軸上では、理論上、圧縮、引っ張りの応力や歪がゼロで
あり、嵌合部によけいな負荷がかからず、嵌合部が外れ
にくいためである。また、圧縮力がかかる曲げの内側に
高強度材、引張力がかかる曲げの外側に高延性材を使用
すると、曲げを受けたときの外側の割れを遅らせること
ができ、その結果、曲げ加工性が向上し、より小さいＲ
で曲げることができるようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る中空
複合部材では、閉断面形状の押出形材を製造するときに
問題となる押出速度の低下、材料選択上の制限、冷却の
不均一等の問題が解決される。また、これを構造部材と
して使用する際、例えばいずれかの形材を長尺としてお
けば、これを他の部材への取付部として利用でき、特に
開断面の長尺の形材の長尺部分を押し広げてこれを取付
部とすれば、十分な取付強度を確保できる。さらに、本
発明に係る中空複合部材は、中空閉断面の内側に樹脂を
設けることも容易であるし、嵌合する複数の形材の材質
を変えることで、異なる特性を合わせ持った疑似クラッ
ド材とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空複合部材の断面の模式図であ
り、それぞれ、ばね嵌合（ａ）、スライド嵌合（ｂ）を
示す。

【図２】同じく、本発明に係る中空複合部材の断面の模
式図である。

【図３】本発明を車両のドアビームに適用した例であ
る。

【図４】その取付状態を示す図である。

【図５】本発明に係るドアビームの他の例を示す図であ
る。

【図６】本発明に係るドアビームの他の例を示す図であ
る。

【図７】従来のドアビームの装着工程を説明する図であ
る。

【図８】同じく、従来のドアビームの装着工程を説明す
る図である。

【符号の説明】

１、２、１１、１２、２２開断面の押出形材１１ａ、１１ｂ押出形材のリブ２１閉断面部を有する押出形材２１ａ中空閉断面部２２ｂ溝形の開断面部３１、４１ａ、４１ｂドアビームの短尺側の押出形材３２、４２ドアビームの長尺側の押出形材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の金属製形材が断面の少なくとも２
箇所で長手方向に沿って嵌合し、かつ嵌合した金属製形
材同士の間に長手方向に沿って中空閉断面が構成されて
いることを特徴とする中空複合部材。
【請求項２】それぞれの金属製形材が互いに対向する
複数のリブを有し、それらのリブの先端部で互いに嵌合
することを特徴とする請求項１に記載された中空複合部
材。
【請求項３】上記中空閉断面の内部に樹脂が設けられ
たことを特徴とする請求項１又は２に記載された中空複
合部材。
【請求項４】複数の金属製形材の少なくとも１つ又は
全部が、開断面の形材であることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載された中空複合部材。
【請求項５】複数の金属製形材のいずれかが、他の金
属製形材より長尺であることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載された中空複合部材。
【請求項６】長尺の金属製形材が開断面の形材であ
り、その形材の一方又は両方の長尺部分を押し広げて他
の部材との取付部としたことを特徴とする請求項５に記
載された中空複合部材。
【請求項７】車両用構造部材であることを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載された中空複合部材。
【請求項８】ドアビームであることを特徴とする請求
項７に記載された中空複合部材。
【請求項９】曲げ加工用部材であることを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載された中空複合部材。
【請求項１０】複数の金属製形材のうち少なくとも１
つの金属製形材の材質が、他の金属製形材の材質と異な
ることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載され
た中空複合部材。