TWI573715B - Door anti-collision beam - Google Patents

Description

門防撞梁 發明領域

本發明是有關於一種配置在汽車的車門內部的門防撞梁。

發明背景

汽車的車門是由創造出外觀之車門外板和構成車門骨架且主要用於維持強度之車門內板，以例如摺邊(hemming)加工(180°彎曲加工)的方式組裝而構成。在車門外板和車門內板之間容納有門鎖機構、車門玻璃以及車窗調節器等之車門構成零件。

近年的汽車中，為了謀求側面衝撞時之安全性提升，大多在車門外板和車門內板之間會設有朝汽車前後方向將其兩端固定而配置之由長條形的補強構件形成的門防撞梁。門防撞梁大致可區分成例如，以圓管等作為原材料之閉合截面型，和例如，具有槽形橫截面之開截面型，不論是哪一種類型的門防撞梁在承受來自側面衝撞時之衝擊荷重時，都是藉由產生將衝擊荷重輸入位置作為作用點之三點彎曲變形，以吸收衝擊能量。

像這樣，因為門防撞梁必須在車門外板和車門內板之間的狹窄空間內避開上述各種車門構成零件的干涉而配置，所以會要求可以做到用小截面有效率地吸收衝擊能量。有關於這類的 門防撞梁，到目前為止也有還在執行的各種提案。

專利文獻1中所揭示的發明是，在具有槽底部、接續於這個槽底部的2個稜線部、各自接續於這2個稜線部的2個縱壁部、各自接續於這2個縱壁部的2個曲線部、以及各自接續於這2個曲線部的2個凸緣之具有帽形的開截面形狀的薄鋼板製之門防撞梁中，在其中一邊的縱壁部的一部分~其中一邊的稜線部~槽底部~另一邊的稜線部~另一邊的縱壁部的一部分配置補強板，藉由對槽底部的平面~稜線部之間進行局部強化，以抑制衝撞時帽形的開截面形狀之截面崩潰，藉以使衝撞能量的吸收性能提升。

專利文獻2中所揭示的發明是，在實質上具有U字形的開截面形狀之薄鋼板製的門防撞梁中，藉由在U字形的頂部朝向內部變成凸面的加強筋，以提高衝擊能量之吸收性能同時減少斷裂的疑慮。

再者，專利文獻3中所揭示的發明，雖然是有關汽車的中柱(center pillar)者，但是在對樹脂製的車門外板作為補強材而配置的強化板的頂部平面上，設有彎曲變形促進筋與輔助筋。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2009-196488號公報

專利文獻2：日本專利特開2008-284934號公報

專利文獻3：日本專利特開2005-1615號公報

發明概要

由專利文獻1所揭示之發明中，在衝撞時之帽形的開截面形狀中，會因為槽底部之中央部位不連續而產生截面崩潰，並因這個截面崩潰導致荷重降低，而容易造成衝擊能量的吸收性能下降。

又，由專利文獻2所揭示之發明中，雖然被認為因為在U字形的頂部形成向內部變成凸面的筋，而可將因承受衝擊荷重而產生的應變分散以抑制彎曲，但是因為在U字形的頂部形成向內部變成凸面的筋，而使得U字形的頂部變成起伏之不連續性形狀。藉此，在承受衝擊能量時，U字形的頂部會變得容易彎曲，並變得容易將應變集中在U字形頂部之角部(相當於稜線部位)。因此，特別是在以延伸性小的材料(例如拉伸強度在780MPa以上的高張力鋼板)構成門防撞梁時，就有可能發生因承受衝擊能量所導致的斷裂，而有無法獲得所要求的衝擊能量吸收性能等之問題。

此外，由專利文獻3所揭示之發明中，輔助筋僅具有往彎曲變形促進筋的荷重傳達功能，在衝擊能量吸收性能上並無直接關聯。

本發明的發明人等，在對已承受了衝擊荷重之包含具有帽形的開截面形狀的本體的門防撞梁上進行由彎曲形成的變形時，考慮到經由開截面形狀之截面崩潰會產生衝擊荷重的降低，同時會因變形局部化而提高斷裂的危險性，為了得到對截面崩潰的抵抗力高並且能分散變形的截面形狀，經致力進行檢討的結果發現，在具有典型上由有帽形的截面形狀之薄鋼板製成形體所製成的本體的門防撞梁中，在本體之槽底部的局部，藉由將往其截 面形狀之外側形成具有曲面而突出之形狀的加強筋往長邊方向形成，就可以解決上述課題，並經進一步反覆檢討而完成了本發明。

本發明如以下所述。

(1)一種門防撞梁，是包含金屬板成形體之長條形本體而構成，且為前述本體具有各自形成於其長度較長的長邊方向的兩端部側的門安裝部，和配置於這些門安裝部之間的彎曲變形產生部的門防撞梁，前述彎曲變形產生部具有槽底部、接續於該槽底部的2個稜線部、各自接續於該2個稜線部的2個縱壁部、各自接續於該2個縱壁部的2個曲線部，以及各自接續於該2個曲線部的2個凸緣，其特徵在於，該門防撞梁還包含：於前述槽底部之局部，以面對作用在該門防撞梁之衝擊荷重的方式，往前述彎曲變形產生部的截面形狀的外側以具有曲面之形狀突出，並朝向前述本體之長邊方向形成的加強筋(bead)。

(2)如(1)中所記載的門防撞梁，前述彎曲變形產生部具有帽高50mm以下之帽形的開截面形狀，同時前述槽底部之截面周長為10mm≦L≦35mm，且前述加強筋滿足下述(1)式與(2)式的關係。

1mm<dh≦7mm……(1)

0.1≦dh/L……(2)

此處，上述(1)式與(2)式中之符號L為槽底部之截面周長，符號dh為前述加強筋自前述槽底部的平面起算的高度。

(3)如(1)中所記載的門防撞梁，其特徵在於，在前述2個凸緣上接合有背板。

(4)如(1)中所記載的門防撞梁，前述彎曲變形產生部在帽高50mm以下之帽形的截面中的前述2個凸緣上接合背板而具有閉合截面形狀，同時前述槽底部之截面周長為10mm≦L≦50mm，且前述加強筋滿足下述(3)式與(4)式的關係。

1mm<dh≦7mm……(3)

0.1≦dh/L……(4)

此處，上述(3)式與(4)式中之符號L為槽底部之截面周長，符號dh為前述加強筋自前述槽底部的平面起算的高度。

(5)如(1)~(4)之任一項所記載的門防撞梁，其特徵在於，前述加強筋是在前述彎曲變形產生部的長邊方向之中央部位附近，於至少達到其全長的5%以上的區域被形成。

依據本發明提供的門防撞梁，是由具有預定的截面形狀之薄鋼板製的成形體所製成，同時可以抑制起因於衝撞時之截面形狀崩潰所造成的荷重降低以及斷裂，而可以做到有效率地吸收衝撞能量。

1、1A、1B、1C‧‧‧門防撞梁

13‧‧‧加強筋

13a‧‧‧第1曲面

13b‧‧‧第2曲面

13c‧‧‧第3曲面

13d‧‧‧第1平面

13e‧‧‧第2平面

14‧‧‧背板

15‧‧‧點熔接

100‧‧‧試驗裝置

101‧‧‧圓柱狀支點

102‧‧‧衝擊器

2‧‧‧本體

3‧‧‧彎曲變形產生部

4‧‧‧槽底部

5a、5b‧‧‧稜線部

6a、6b‧‧‧縱壁部

7a、7b‧‧‧曲線部

8a、8b‧‧‧凸緣

9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b‧‧‧R角

dh‧‧‧加強筋高度

F‧‧‧衝擊荷重

H‧‧‧帽高

L‧‧‧截面周長

ST‧‧‧行程

Wh‧‧‧腹板面寬

圖1為表示有關本發明之第1實施形態的門防撞梁之一例的橫截面形狀的截面圖。

圖2(a)~(d)為模式地表示加強筋之形狀例的截面圖。

圖3A為模式地表示槽底部未形成加強筋之習知例的門防撞梁的截面形狀之圖。

圖3B為表示圖3A之門防撞梁的三點彎曲解析結果之說明圖，圖3B(a)~(g)是將彎曲變形行程為0mm、24mm、45mm、60mm、 78mm、99mm、120mm時之截面崩潰狀況分別顯示的立體圖以及截面圖。

圖4A為模式地顯示槽底部形成有加強筋之本發明的第1實施形態的門防撞梁的截面形狀之圖。

圖4B為表示圖4A之門防撞梁的三點彎曲解析結果之說明圖，圖4B(a)~(g)是將彎曲變形行程為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時之截面崩潰狀況分別顯示的立體圖以及截面圖。

圖5為表示對門防撞梁進行之三點彎曲試驗的解析條件之說明圖。

圖6為表示本發明所解析之各種門防撞梁的截面形狀之圖。

圖7為表示本發明所解析之各種門防撞梁在變形時之位移量與荷重的關係之圖。

圖8為表示將本發明所解析之各種門防撞梁中的習知例門防撞梁設為1時之每單位質量的衝撞吸收能量比之圖。

圖9(a)~(g)是表示腹板(web)面寬分別為10、12、14、18、22、26、30mm時的加強筋高度與能量比的關係之圖。

圖10(a)~(g)是表示加強筋高度與截面周長之比，以及將未形成加強筋之習知例的門防撞梁設為1時的衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖11為針對在10~40mm內變更截面周長時之截面周長與衝撞吸收能量比的關係等，將本發明(有加強筋)以及習知例(無加強筋)合併記錄表示之圖。

圖12是在腹板面寬為10、12、14、18、22mm時以1、3、5、 7mm的4種高度水準變更加強筋高度，以表示加強筋高度與將未形成加強筋之習知例的門防撞梁設為1時之衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖13是表示在腹板面寬為10、12、14、18、22mm時，加強筋高度和截面周長之比，以及將未形成加強筋之習知例的門防撞梁設為1時之衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖14為表示有關本發明的第2實施形態之門防撞梁的橫截面形狀之截面圖。

圖15為表示本發明的第2實施形態之門防撞梁的三點彎曲解析結果之說明圖，圖15(a)~(g)是將該三點彎曲試驗的彎曲變形行程為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時之截面崩潰狀況分別顯示之立體圖以及截面圖。

圖16為表示相對於本發明的第2實施形態之比較例的門防撞梁的三點彎曲解析結果之說明圖，圖16(a)~(g)是將該三點彎曲試驗的彎曲變形行程為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時之截面崩潰狀況分別顯示之立體圖以及截面圖。

圖17(a)~(i)是表示在腹板面寬分別為10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情況中的加強筋高度與衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖18(a)~(i)是表示加強筋高度截面周長之比，以及將未形成加強筋之比較例的門防撞梁設為1時的衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖19是在腹板面寬為10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情況中以1、3、5、7mm的4種高度水準變更加強筋高度，以表 示加強筋高度與將未形成加強筋之比較例的門防撞梁設為1時的衝撞吸收能量比的關係之圖。

圖20是表示在腹板面寬為10、12、14、18、22、26、30、40、50mm時，加強筋高度和截面周長之比，以及將未形成加強筋之比較例的門防撞梁設定為1時的衝撞吸收能量比的關係之圖。

用以實施發明之形態

以下，邊參照附加之圖式，邊詳細說明依據本發明的門防撞梁之較佳的實施形態。

圖1為表示有關本發明的第1實施形態之門防撞梁1之一例的橫截面形狀的截面圖。再者，在本例中也是將門防撞梁1作為可在構成汽車車門之車門外板與車門內板之間沿汽車前後方向將其前後兩端固定而配置之長條形的補強構件而構成。

門防撞梁1是由本體2所構成。本體2具有往與圖1的紙面直交的方向延伸的長條狀的外觀。本體2是金屬板(在之後的說明中雖然是以鋼板為例，但是鋼板以外的金屬板也同樣適用。)的成形體。在成形方法上，雖然是以在一般低溫下的壓製成形以及滾軋成形為例示，但是用熱沖壓(hot stamping)等在高溫下的成形法亦可。

又，構成門防撞梁1之本體2的鋼板的板厚是例示為1.4~2.3mm左右，且為了達到本體2之小型化與輕量化，這個鋼板的強度宜在780MPa以上，較佳為在980MPa以上，更佳為在1180MPa以上。

本體2在往長邊方向上具有2個門安裝部(圖未示)與彎 曲變形產生部3。2個門安裝部各自形成於本體2之長邊方向(與圖1之紙面直交的方向)的兩端部側。2個門安裝部是用於以適當方式(例如使用螺栓以及螺帽的連結等)固定到車門內板之預定安裝位置的部分，並被固定在車門內板的汽車前後方向的前端側以及後端側的預定位置上。

彎曲變形產生部3被配置在這2個門安裝部之間。亦即圖1所示是彎曲變形產生部3中的本體2的橫截面形狀。再者，2個門安裝部之橫截面形狀，只要是能確實地安裝到車門內板之預定安裝位置的形狀即可，並不限於特定的形狀。

彎曲變形產生部3具有槽底部4、2個稜線部5a、5b、2個縱壁部6a、6b、2個曲線部7a、7b以及2個凸緣8a、8b。

槽底部4除了後述的加強筋13外，會在R角9a、9b之間形成平面狀。

2個稜線部5a、5b各自透過R角9a、9b，接續於槽底部4而形成曲面狀。

2個縱壁部6a、6b各自透過R角10a、10b，接續於2個對應的稜線部5a、5b而形成平面狀。

2個曲線部7a、7b各自透過R角11a、11b，接續於2個對應的縱壁部6a、6b而形成曲面狀。

還有2個凸緣8a、8b各自透過R角12a、12b，接續於2個對應的曲線部7a、7b而形成平面狀。

像這樣可使在本體2中的彎曲變形產生部3具有由槽底部4、2個稜線部5a、5b、2個縱壁部6a、6b、2個曲線部7a、7b以及2個凸緣8a、8b所構成之帽形的截面形狀。在本實施形態中 雖然本體2典型上具有開截面形狀，但是本發明並不受限於這種情形，亦即也可包含如後所述的閉合截面形狀之情形。

門防撞梁1具備在槽底部4的局部，朝向本體2的長邊 方向形成的加強筋13。雖然以將加強筋13形成在槽底部4兩端之R角9a、9b間的中央位置處為宜，但並不限於在中央位置者，只要形成在R角9a、9b間的適當位置上即可。又，宜將加強筋13形成為大致相當於彎曲變形產生部3之長邊方向的全長。再者，加強筋13並非僅限定於彎曲變形產生部3之長邊方向的全長區域者，最典型的是例如，於彎曲變形產生部3之長邊方向的中央部位附近，形成在涵蓋其全長的5%以上的區域中亦可。亦即，加強筋13藉由保有彎曲變形產生部3之全長的至少5%左右的長度，可以實現必要且充分的衝撞能量吸收性能。此外，只要不會阻礙往在車門內板之預定安裝位置的安裝，則也可以將加強筋13形成於門安裝部上。

如圖1所示，加強筋13是往彎曲變形產生部3之開截面 形狀的外側，亦即以面對作用在門防撞梁1上之衝擊荷重F的方式，以具有曲面之形狀突出而形成。在此，所謂「具有曲面之形狀」包含僅以曲面構成之形狀，以及由曲面與平面之組合所構成的形狀。

圖2(a)~圖2(d)為模式地表示加強筋13之形狀例的截 面圖。再者，用於表示圖2(a)~圖2(d)中之加強筋13的實線是表示槽底部4的板厚中心位置，附加在這些實線上的黑色圓點記號是表示R角，而對各部位所附加的尺寸數值之單位為mm。

圖2(a)及圖2(b)各自表示加強筋13由第1曲面13a、第2曲面13b 以及第3曲面13c所構成的情形。又，圖2(c)及圖2(d)分別表示加強筋13由第1曲面13a、第1平面13d、第2曲面13b、第2平面13e以及第3曲面13c所構成的情形。

加強筋13雖然不限定於以特定製法所形成者，但是為 了要抑制衝撞時的截面形狀崩潰為起因所導致的荷重降低與斷裂以有效率地吸收衝撞能量，以經壓印(embossing)成形所做成的肋狀突起，即所謂的結構加強筋為宜。

門防撞梁1是如圖1中之反白箭形符號所示，以可將衝 擊荷重F輸入到槽底部4的加強筋13的方式，亦即以使門防撞梁1之本體2的槽底部4位於車門外板側，同時使2個凸緣8a、8b位於車門內板側的方式，配置在車門外板與車門內板之間的預定位置處。

藉由像這樣將加強筋13配置在本體2的槽底部4，可以提高相對於彎曲荷重的表面剛性，且典型上可抑制起因於側面衝撞時之截面形狀崩潰所導致的耐荷重降低與斷裂，而可以有效率地吸收衝撞能量。

對這個理由進行說明。圖3A為模式地表示槽底部4未形成加強筋之習知例的門防撞梁1A的截面形狀之圖。再者，門防撞梁1A的基本構成，除了不具加強筋13之點外，與本發明之門防撞梁1實質上是相同的，以下對於門防撞梁1A，在與本發明之門防撞梁1對應的部位上，會依需要而使用相同的符號來進行說明。圖3B為表示圖3A之門防撞梁1A的三點彎曲解析結果之說明圖，圖3B(a)~圖3B(g)是將該三點彎曲試驗之彎曲變形行程ST為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時的截面崩潰狀 況分別顯示的立體圖以及截面圖。再者，在圖3B中將門防撞梁1A之各部位符號的圖示省略。

圖4A為模式地表示槽底部4形成有加強筋13之本發明 的第1實施形態之門防撞梁1的截面形狀之圖。圖4B為表示圖4A之門防撞梁1的三點彎曲解析結果之說明圖，圖4B(a)~圖4B(g)是將該三點彎曲試驗之彎曲變形行程ST為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時的截面崩潰狀況分別顯示的立體圖以及截面圖。再者，在圖4B中將門防撞梁1之各部位符號的圖示省略。

再者，表示圖3A及圖4A中的門防撞梁1A、1之實線是 表示該等本體2的板厚中心位置，同時為槽底部4的2個R角9a、9b(參照圖1)之間的距離的腹板(web)面寬Wh在門防撞梁1A、1中均設為12mm，帽高H在門防撞梁1A、1中均設為44.6mm。又，本體2的板厚皆設為1.6mm，本體2是由拉伸強度為1500MPa等級的高張力鋼板所構成。

圖5為表示對門防撞梁1、1A所執行之透過試驗裝置 100進行的三點彎曲試驗的解析條件之說明圖。在這個解析中，其條件為，將門防撞梁1、1A各自以半徑15mm之圓柱狀支點101、101並在支點間距離1000mm下，固定支撐成使槽底部4位於衝撞面側同時使凸緣8a、8b位於衝撞面相反側，並使半徑150mm之衝擊器102以衝撞速度1.8km/h衝撞在門防撞梁1、1A之長邊方向的中央位置上。

如圖3B所示，在習知例之門防撞梁1A上，當在已承 受衝擊荷重之所包含的本體2具有帽形的開截面形狀的門防撞梁 1A上進行由彎曲形成之變形時(ST：0mm□ST：45mm)，將會提早進行成槽底部4下凹，稜線部5a、5b往開截面的外側位移，同時隔著縱壁部6a、6b和稜線部5a、5b相反側的曲線部7a、7b反過來往內側位移的變形。並且，可以得知的是，經由因開截面形狀之截面崩潰，而在之後(ST：45mm□ST：120mm)發生衝撞荷重降低，同時使變形局部化之情形，會使斷裂之危險性提高。

相對於此，本發明之門防撞梁1則如圖4B所示，隨著 在已承受衝擊荷重之所包含的本體2具有帽形的開截面形狀的門防撞梁1上進行由彎曲形成之變形(ST：0mm□ST：45mm)，將變形成使加強筋13崩潰，亦即使加強筋13的高度變低同時使寬度變寬。再者，槽底部4之周長(可以說是在形成有加強筋13之槽底部4上，相當於通過槽底部4本身與加強筋13雙方之路徑的截面周長)實質上並無變化。亦即，將衝擊荷重的一部分由加強筋13承受，並特別防止應力集中於稜線部5a、5b周邊之情形，藉由像這樣進行應力分散，就可以讓槽底部4的凹入量、稜線部5a、5b之往開截面外側的位移量，以及縱壁部6a、6b之往開截面外側的倒塌量，比圖3A與圖3B所示之習知例的門防撞梁1A的情況更大幅度地受到抑制。因此，可以將本發明之門防撞梁1的截面崩潰延遲至ST：78mm為止，藉此便能抑制起因於衝撞時之截面形狀的崩潰所導致的耐荷重降低以及斷裂，而可以有效率地吸收衝撞能量。

如上所述在本發明中，藉由具有於槽底部4之局部， 以面對作用在門防撞梁1上之衝擊荷重F的方式，往彎曲變形產生部3之截面形狀的外側以具有曲面之形狀突出，並朝本體2之長邊方向形成的加強筋13，就可以有效率地吸收側面衝撞時之衝撞能 量。

在此，針對本發明之門防撞梁1的效果，將以和習知例等之關係來加以說明。圖6為表示所解析之各種門防撞梁的截面形狀之說明圖，圖6(a)表示本發明之門防撞梁1，圖6(b)表示習知例之門防撞梁1A，圖6(c)表示專利文獻2所公開之門防撞梁1B。各自顯示在圖6(a)~圖6(c)中的實線表示構成門防撞梁1、1A、1B之本體2的鋼板之板厚中心位置。

再者，形成門防撞梁1、1A、1B之鋼板的板厚都是1.6mm，且鋼板都是使用1500MPa等級的高張力鋼板。並將本體2的寬度做成47.2mm，高度做成44.6mm。

本實施形態之門防撞梁1具有壓印成形而成之加強筋13，並將其高度做成44.6mm。又，將稜線部5a、5b之曲率半徑做成在板厚中心為5.8mm，將凸緣寬度做成6mm。

針對這些門防撞梁1、1A、1B，是如前所述地以圖5所示之解析條件進行數值解析。

圖7及圖8都是表示解析結果之圖表，圖7表示變形時的位移量與荷重之關係。而圖8表示，門防撞梁1、1A、1B各自之，將未形成加強筋13之習知例的門防撞梁1A設為1時的能量比(為如後所述將門防撞梁1A設為1時之每單位質量的衝撞吸收能量比)。

如從這些解析結果所清楚呈現地，依據本發明，門防撞梁1可藉由在槽底部4設有加強筋13而相對於門防撞梁1A、1B，可以如圖7之圖表所示地將高荷重之值維持到變形的後期為止，且可以如圖8之圖表所示地提高衝擊能量的吸收性能。

接下來，將在依據本發明之門防撞梁1中，針對其作用效果等作更具體的解析。

雖然槽底部4的截面周長L會依腹板面寬Wh以及加強筋高度dh而變化，但是在本發明的第1實施形態中，作為這種門防撞梁，在實用上，會使用所用之截面周長L為10mm≦L≦40mm的門防撞梁1。又，門防撞梁1的帽高H，是將作為這種門防撞梁而做成標準尺寸之50mm以下者當作本發明之適用對象。

在此，表1~表7所表示的是，實質上將槽底部4之腹板部的截面周長L在10~40mm的範圍內作變更時，在腹板面寬Wh為10、12、14、18、22、26、30mm之情況中，每一腹板面寬Wh都以1、3、5、7的4種高度水準來變更加強筋高度dh，並針對加強筋高度dh和將未形成加強筋的形狀，亦即將dh=0，之習知例的門防撞梁1A設為1時之衝撞吸收能量比以及每單位質量之衝撞吸收能量比(以下，簡稱為能量比(單位質量))之關係所作的解析結果。即使是腹板面寬Wh相同的情況，當加強筋高度dh不同時，則腹板部的截面周長L也會不同。於是，便相對於相同的腹板面寬Wh讓加強筋高度dh改變，亦即就每一個代表性的腹板面寬Wh都以4種高度水準改變加強筋高度dh以進行解析。

圖9(a)~圖9(g)是根據表1~表7的解析結果，分別表示腹板面寬Wh=10、12、14、18、22、26、30mm時之加強筋高度dh與能量比(單位質量)的關係之圖表。又，圖10(a)~圖10(g)是根據表1~表7的解析結果，分別表示當腹板面寬Wh=10、12、14、18、22、26、30mm時之加強筋高度dh與截面周長L之比(dh/L)以及將未形成加強筋之習知例的門防撞梁1A設為1時之能量比(單位質量)的關係之圖表。

表8所示為，如上所述地在改變腹板部之截面周長L時，針對將截面周長L=10mm之未形成加強筋的習知例的門防撞梁1A設為1時之能量比(單位質量)等所作的解析結果。

圖11是表8的解析資料中，將截面周長在L=10~40mm 之範圍內作變更時，針對截面周長L與能量比(單位質量)之關係，將本發明(有加強筋)以及習知例(無加強筋)合併記錄所表示的圖 表。

如圖11所示，在無加強筋之習知例中，當截面周長(此時，相當於腹板面寬Wh)越變得比作為基準的L=10mm還長，則能量比(單位質量)就越減少。其代表的意義是，截面周長越長就越會影響到防撞梁之截面崩潰。另一方面，在本發明中，雖然在截面周長的影響下使得截面周長變得越長則能量比(單位質量)就越減少，但是仍可形成與習知例相同或在其以上的能量比(單位質量)，亦即不易受到截面周長之影響。

在圖11中還有在加強筋高度dh=3、5、7(圖11中以白 色圓點標記者)時，至少到截面周長L=35之範圍內，本發明之門防撞梁1的能量比(單位質量)，都在比從習知例之門防撞梁1A的解析值所得到的特性曲線(基準線)S還要上方處，亦即相對於習知例者更能達到本發明之效果。因此，在這種情形下的本發明之截面周長的有效適用範圍是10mm≦L≦35mm，在這個範圍中，本發明之門防撞梁1可以獲得比習知例之門防撞梁1A更高的能量吸收性能。然而，將截面周長做成L=37mm之dh=7mm者，與所有的dh=1mm者均為無法達到本發明之效果者，且在圖11中是以黑色圓點來標記。再者，加強筋高度dh=7時，會有能量比(單位質量)變得比1小的情況(例如L=33mm)，經考慮，這是受到上述截面周長之長度的影響等所致者，實質上仍可維持本發明之效果。

圖12是表示在腹板面寬Wh為10、12、14、18、22mm時以1、3、5、7mm的4種高度水準來變更加強筋高度dh以進行上述解析時，加強筋高度dh與將未形成加強筋之習知例的門防撞梁1A設為1時的能量比(單位質量)的關係之圖表。

也可參照表3~表7，在加強筋高度dh=1mm的情況中，當變成腹板面寬Wh=14mm以上時，則能量比(單位質量)會變成低於1.0(試料編號112、117、122、132)，另一方面，也可參照表5~表7，在加強筋高度dh=7mm的情況中，當變成腹板面寬Wh=22mm以上時，則能量比(單位質量)會變成低於1.0(試料編號125、130、135)。又，在加強筋高度dh=3mm以及dh=5mm時，可將能量比(單位質量)確保在1.0以上。因而加強筋高度dh宜至少在1mm<dh的範圍，特別以3mm≦dh≦5mm的範圍為較佳。

加強筋高度雖然會像這樣影響到能量比(單位質量)，但是經考慮可知，這是因為當小至如加強筋高度dh=1mm時，則在對衝擊荷重之應力分散上就無法有效地發揮作用之故。

然而，加強筋高度dh=7mm時，是以如下所述的方式來處理的。在本解析中，因為是將門防撞梁1的帽高H設成固定而進行，所以縱壁部6a、6b之長度(高度)也會因應加強筋高度dh的變更而變化。經考慮可知，特別是當變大至如加強筋高度dh=7mm時，縱壁部6a、6b之長度會相應地縮短，在該影響下會使彎曲變形產生部3整體的剛性降低。像這樣因縱壁部6a、6b之長度的縮短變化所產生之影響而造成能量比(單位質量)減少者，實質上並非加強筋高度本身的影響，因此，宜將本發明之加強筋高度dh設定在1mm<dh≦7mm的範圍。又，關於此點，也可以由如後所述地，在本發明之第2實施形態中透過彎曲變形產生部3本身的剛性強化，即使在加強筋高度變大時(特別是dh=7mm)還是可以提升能量吸收性能之結果而清楚得知，故可考慮成，加強筋高度大並非能量比(單位質量)減少的直接的主要原因。

此外，圖13是表示，當腹板面寬Wh為10、12、14、 18、22mm時，加強筋高度dh與截面周長L之比(dh/L)，以及將未形成加強筋之習知例的門防撞梁1A設為1時的能量比(單位質量)的關係之圖表。

也可參照表1~表7，當變成dh/L<0.1時，則能量比(單位質量)會變成低於1.0，而在0.1≦dh/L時，能量比(單位質量)會轉而變成1.0以上。然而，即使在0.1≦dh/L的情況中，加強筋高度dh=7mm時還是會有能量比(單位質量)變成低於1.0(表5、表6、表7之試料編號125、130、135)的情形。因此，關於加強筋高度dh與截面周長L之比，宜在0.1≦dh/L的範圍。

雖然加強筋高度dh以及截面周長L之比dh/L會像這樣影響到能量比(單位質量)，但是經考慮可知，這是因為如前所述，截面周長L愈長，愈會影響到防撞梁之截面的崩潰，而加強筋高度dh愈小，愈會影響到應力分散之故。

在圖9~圖13中所示之結果的解析中，如上所述，必須 將門防撞梁1在車門的外板與內板之間的狹窄空間內，一邊避開各種車門構成零件的干涉一邊進行配置。因此，由於門防撞梁1多為小截面，亦即，是在無法確保充分的高度下將本體2之高度限制在預定值的情況，所以無論有無加強筋13都會將本體2的高度以44.6mm做成固定。

透過表1~表8以及圖9~圖13的圖表，在10mm≦L≦40mm之門防撞梁1中，截面周長之有效適用範圍為10mm≦L≦35mm，且其中以13mm≦L≦33mm的範圍特別理想(參照圖11)。有關自加強筋13的槽底部4之平面起算的加強筋13之高度dh以及 加強筋高度dh與截面周長L之比dh/L，宜至少是1mm<dh，且dh≦7mm的範圍，特別以3mm≦dh≦5mm的範圍為較佳。又，以0.1≦dh/L的範圍為佳，在這些範圍內就可以獲得優異的能量吸收性能。

其理由在於，如圖11之圖表所示，槽底部4之截面周 長L變大時，槽底部4的表面剛性會變低，而使彎曲性能變小。又，從截面周長L變小則加強筋13之高度dh會變小的情形來看，如圖11之圖表所示，則是因為無法分散應變而無助於防止斷裂之故。

因此，依據本發明，即使是在具有由延伸性小而會產 生斷裂之疑慮的材料(例如，拉伸強度在780MPa以上、980MPa以上或1180MPa以上)的高張力鋼板所構成之本體2的門防撞梁1上，還是可以將謀求門防撞梁的更小型化以及輕量化，同時將承受衝擊荷重時之斷裂抑制和高效率的能量吸收性能都兼顧在高水平的結果變成可行。

接下來，說明依據本發明之門防撞梁的第2實施形態。 圖14為表示有關本發明之第2實施形態的門防撞梁1的橫截面形狀的截面圖。再者，對與前述之第1實施形態的情況相同或對應之構件等是使用相同的符號進行說明。在第2實施形態中，特別的是，門防撞梁1是在本體2的彎曲變形產生部3上，將背板14接合在與槽底部4相反側上，除了像這樣追加有背板14之點外，第2實施形態之基本構成與第1實施形態的情況是相同的。

本體2本身之基本構成與第1實施形態之情況相同，亦即其具有往與圖14之紙面直交之方向延伸的長條狀的外形。又，構成本體2之鋼板板厚在1.4~2.3mm左右，為了謀求本體2之小型 化與輕量化，這個鋼板之強度以在780MPa以上為宜，在980MPa以上更佳，在1180MPa以上是最理想的。本體2在往長邊方向上具有2個門安裝部(圖未示)與彎曲變形產生部3。

2個門安裝部各自形成於本體2之長邊方向(與圖14之 紙面直交的方向)的兩端部側。2個門安裝部是用於可藉適當方式(例如，使用螺栓以及螺帽的連結等)固定到車門內板之預定位置的部分，並可在車門內板上之汽車前後方向的前端側以及後端側的預定位置上被固定。

彎曲變形產生部3被配置在這2個門安裝部之間。亦即圖14所示是彎曲變形產生部3中的本體2的橫截面形狀。再者，2個門安裝部之橫截面形狀，只要是能確實地安裝到車門內板之預定安裝位置的形狀即可，並不限於特定的形狀。

彎曲變形產生部3具有槽底部4、2個稜線部5a、5b、2個縱壁部6a、6b、2個曲線部7a、7b以及2個凸緣8a、8b。

槽底部4除了加強筋13之外，會在R角9a、9b之間形成平面狀。

2個稜線部5a、5b各自透過R角9a、9b，接續於槽底部4而形成曲面狀。

2個縱壁部6a、6b各自透過R角10a、10b，接續於2個對應的稜線部5a、5b而形成平面狀。

2個曲線部7a、7b各自透過R角11a、11b，接續於2個對應的縱壁部6a、6b而形成曲面狀。

還有2個凸緣8a、8b各自透過R角12a、12b，接續於2個對應的曲線部7a、7b而形成平面狀。

將背板14在與槽底部4為相反側之2個凸緣8a、8b的背 面，以相同寬度貼設成橫跨在其等上，例如，可以透過點熔接15等的接合方式接合固定在彎曲變形產生部3上。在第2實施形態中，特別是如上所述地藉由將背板14在彎曲變形產生部3上做成一體化的作法，可以使彎曲變形產生部3具有閉合截面形狀。

與第1實施形態的情況實質上相同地，門防撞梁1具備 在槽底部4的局部，朝向本體2長邊方向形成的加強筋13。雖然宜將加強筋13形成在槽底部4兩端之R角9a、9b之間的中央位置上，但並不限於在中央位置者，只要形成在R角9a、9b之間的適當位置上即可。又，宜將加強筋13形成為大致相當於彎曲變形產生部3之長邊方向的全長。再者，加強筋13並非僅限於在彎曲變形產生部3之長邊方向的全長區域中都有形成的情況，例如，於彎曲變形產生部3之長邊方向的中央部位附近，形成在涵蓋其全長5%以上的區域中亦可。亦即，加強筋13可藉由保有彎曲變形產生部3之全長的至少5%左右的長度，而可以實現必要且充分的衝撞能量吸收性能。此外，只要不會阻礙到對車門內板之預定安裝位置進行的安裝，將加強筋13形成於門安裝部上亦可。

在此，作為相對於本發明之第2實施形態的比較例而 做成門防撞梁1C。門防撞梁1C如圖16所示，是在本體2之彎曲變形產生部3上，將背板14接合在與槽底部4相反側上。但是，在這個比較例中，並未在槽底部4形成加強筋13。比較例之門防撞梁1C的基本構成，除了未形成加強筋13之點外，與第2實施形態之門防撞梁1相同。

圖15為表示有關本發明的第2實施形態之門防撞梁1 的三點彎曲解析結果之說明圖，圖15(a)~圖15(g)是將該三點彎曲試驗的彎曲變形行程ST為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時的截面崩潰狀況分別顯示的立體圖以及截面圖。

圖16是表示相對於本發明之第2實施形態的比較例之門防撞梁1C的三點彎曲解析結果之說明圖，圖16(a)~圖16(g)是將該三點彎曲試驗的彎曲變形行程ST為0mm、24mm、45mm、60mm、78mm、99mm、120mm時的截面崩潰狀況分別顯示的立體圖以及截面圖。

本發明之門防撞梁1如圖15所示，隨著在已承受衝擊 荷重之包含閉合截面形狀的本體2的門防撞梁1上進行由彎曲形成之變形(ST：0mm□ST：45mm)，因為會變形成使加強筋13崩潰，亦即使加強筋13的高度變低同時使寬度變寬，所以槽底部4的周長會增加。藉此，槽底部4的凹入量、稜線部5a、5b之往閉合截面外側的位移量，以及縱壁部6a、6b之往閉合截面外側的倒塌量，會比作為比較例之圖16所示的門防撞梁1C的情況更受到抑制。因此，可以將門防撞梁1的截面崩潰延遲至ST：78mm或其以上為止，藉此便能抑制起因於衝撞時之截面形狀的崩潰所導致的耐荷重降低以及斷裂，而可以有效率地吸收衝撞能量。

另一方面，如圖16所示，讓比較例之門防撞梁1C承受 衝擊荷重以進行由彎曲形成的變形時(ST：0mm□ST：45mm)，將會提早進行成槽底部4凹入、稜線部5a、5b往開截面外側位移，同時隔著縱壁部6a、6b和稜線部5a、5b相反側之曲線部7a、7b反過來往內側位移的變形。並且，可以得知，經由因截面形狀之截 面崩潰，而在之後(ST：45mm□ST：120mm)發生衝撞荷重降低，同時使變形局部化之情形，會使斷裂的危險性升高。

如上所述，在本發明中，藉由設有於槽底部4的局部， 以面對作用於門防撞梁1上之衝擊荷重F的方式，往彎曲變形產生部3之截面狀的外側以具有曲面之形狀突出，並朝向本體2之長邊方向形成的加強筋13，就可以有效率地吸收側面衝撞時之衝撞能量。

又，在本發明的第2實施形態中，還藉由將背板14接合在2個凸緣8a、8b上，使這些凸緣8a、8b受到背板14約束，而可以做到將彎曲變形產生部3的剛性強化。藉此，當對門防撞梁1施加衝擊荷重F的作用時，就可以抑制凸緣8a、8b相互之間變寬之類的變形，並可抑制彎曲變形產生部3的截面形狀崩潰，而使能量吸收性能提升。

接著，在依據本發明之門防撞梁1中，針對其作用效果等作更具體的解析。

在本發明之第2實施形態中，雖然槽底部4的截面周長L會依腹板面寬Wh以及加強筋高度dh而變化，但是作為這種門防撞梁，在實用上，會使用所用之截面周長L為10mm≦L≦60mm的門防撞梁1。又，門防撞梁1的帽高H，是將作為這種門防撞梁而做成標準尺寸之50mm以下者當作本發明之適用對象。

在此，表9~表17所表示的是，實質上將槽底部4之腹板部的截面周長L在10~60mm的範圍內作變更時，在腹板面寬Wh為10、12、14、18、22、26、30、40、50mm的情況中，對每一腹板面寬Wh都以1、3、5、7的4種高度水準進行加強筋高度dh的變更， 並針對加強筋高度dh和將未形成加強筋的形狀，亦即dh=0，之比較例的門防撞梁1C設為1時的每單位質量的衝撞吸收能量比(以下簡稱為能量比(單位質量))之關係所作的解析結果。即使是腹板面寬Wh相同的情況，當加強筋高度dh不同時，腹板部的截面周長L也會不同。於是，便相對於相同的腹板面寬Wh讓加強筋高度dh改變，亦即就每一個代表性的腹板面寬Wh都以4種高度水準改變加強筋高度dh而進行解析。

圖17(a)~圖17(i)是根據表9~表17的解析結果，分別表 示腹板面寬Wh=10、12、14、18、22、26、30、40、50mm時之加強筋高度dh與能量比(單位質量)的關係之圖表。又，圖18(a)~圖18(i)是根據表9~表17的解析結果，分別表示腹板面寬Wh=10、12、14、18、22、26、30、40、50mm時之加強筋高度dh與截面周長L之比(dh/L)以及將未形成加強筋之比較例的門防撞梁1C設為1時之能量比(單位質量)的關係之圖表。

圖19是表示當腹板板面寬Wh為10、12、14、18、22、 26、30、40、50mm時將加強筋高度dh變更為1、3、5、7mm的4種高度水準以進行上述解析時，加強筋高度dh與將未形成加強筋之比較例的門防撞梁1C設為1時之能量比(單位質量)的關係之圖表。

也可參照表9~表17，當加強筋高度dh=1時，則在腹板面寬Wh=10~50mm的範圍內的所有能量比(單位質量)都變成低於1.0。因此，加強筋高度dh宜至少在1mm<dh的範圍，特別以在1mm< dh≦7的範圍為佳。

加強筋高度然雖會像這這樣影響到能量比(單位質量)，但是經考慮可知，這是因為當小至如加強筋高度dh=1mm時，則在對衝擊荷重的應力分散上就無法有效地發揮作用之故。

此外，圖20是表示，當腹板板面寬Wh為10、12、14、18、22、26、30、40、50mm時加強筋高度dh與截面周長L之比(dh/L)，以及將未形成加強筋之比較例的門防撞梁1C設為1時的能量比(單位質量)的關係之圖表。

也可參照表9~表17，當變成dh/L<0.1時，則能量比(單位質量)會變成在1.0以下，而在0.1≦dh/L時，能量比(單位質量)會轉而變成1.0以上。因此，關於加強筋高度dh與截面周長L之比，宜在0.1≦dh/L的範圍。

雖然加強筋高度dh以及截面周長L之比dh/L會像這樣影響到能量比(單位質量)，但是經考慮可知，這是因為如前所述，截面周長L愈長，愈會影響到防撞梁之截面的崩潰，而加強筋高度dh愈小，愈會影響到應力分散之故。

透過表9~表17以及圖17~圖20之圖表可知，在10mm≦L≦60mm之門防撞梁1中，與第1實施形態同樣地，存有截面周長變長則能量比(單位質量)變小的傾向，且當截面周長L超過50mm時則如同表17的試料編號243的情況，即使dh=3mm也會出現能量比(單位質量)為1者。因此，宜將截面周長之有效範圍設為10mm≦L≦50mm。又，關於從加強筋13的槽底部4平面起算的加強筋13高度dh以及加強筋高度dh與截面周長L之比dh/L，至少要是1mm<dh，尤以1mm<dh≦7的範圍為佳。又，以0.1≦dh/L的範 圍為佳。並且，可在這些範圍下得到優異的能量吸收性能。

特別的是，在本發明之第2實施形態的門防撞梁1中， 是藉由將背板14在彎曲變形產生部3做成一體化而具有閉合截面形狀。透過因設置背板14而和加強筋13形成的相乘作用可抑制縱壁部6a、6b往外部的變形，並可藉由減輕在靠近腹板面側之稜線部5a、5b發生的應變集中，而降低斷裂的風險。透過以背板14形成之彎曲變形產生部3的剛性強化，使得即使在例如，加強筋高度dh=7時，也可以如表9~表17所示地將所有的能量比(單位質量)都確保在1.0以上，而保有高度的能量吸收性能。又，就算將槽底部4之截面周長L加長也能確保必要的剛性，而可以有效地擴大本發明之適用範圍。

再者，上述任何一個實施形態都僅是表示實施本發明時的具體化之例，並不能以此作為將本發明的技術範圍限定解釋者。亦即，本發明可以在不脫離其技術思想，或其主要的特徵的情形下，以各種形式實施。

產業上之可利用性

依據本發明，可以提供由具有預定截面形狀之薄鋼板製的成形體所構成，同時可以抑制起因於衝撞時的截面形狀崩潰所導致之荷重降低以及斷裂以有效率地吸收衝撞能量的門防撞梁。

1‧‧‧門防撞梁

2‧‧‧本體

3‧‧‧彎曲變形產生部

4‧‧‧槽底部

5a、5b‧‧‧稜線部

6a、6b‧‧‧縱壁部

7a、7b‧‧‧曲線部

8a、8b‧‧‧凸緣

9a、9b、10a、10b、11a、11b、12a、12b‧‧‧R角

13‧‧‧加強筋

F‧‧‧衝擊荷重

Claims (3)

1. 一種門防撞梁，是包含金屬板成形體之長條狀的本體而構成，且前述本體具有各自形成於該長條狀長邊方向之兩端部側的門安裝部，和配置於該等門安裝部之間的彎曲變形產生部，前述彎曲變形產生部具有槽底部、接續於該槽底部的2個稜線部、各自接續於該2個稜線部的2個縱壁部、各自接續於該2個縱壁部的2個曲線部，以及各自接續於該2個曲線部的2個凸緣，其特徵在於：於前述槽底部之一部分，具備有以和對該門防撞梁作用之衝擊荷重相對向的方式，往前述彎曲變形產生部之截面形狀的外側以具有曲面之形狀突出，並朝前述本體之長邊方向形成的加強筋，前述彎曲變形產生部具有帽高50mm以下之帽形的開截面形狀，並且前述槽底部之截面周長為10mm≦L≦35mm，且前述加強筋滿足下述(1)式與(2)式的關係，1mm<dh≦7mm……(1) 0.1≦dh/L……(2)此處，上述(1)式與(2)式中之符號L為槽底部之截面周長，符號dh為前述加強筋自前述槽底部的平面起算的高度。
2. 一種門防撞梁，是包含金屬板成形體之長條狀的本體而構成，且前述本體具有各自形成於該長條狀長邊方向之 兩端部側的門安裝部，和配置於該等門安裝部之間的彎曲變形產生部，前述彎曲變形產生部具有槽底部、接續於該槽底部的2個稜線部、各自接續於該2個稜線部的2個縱壁部、各自接續於該2個縱壁部的2個曲線部，以及各自接續於該2個曲線部的2個凸緣，其特徵在於：於前述槽底部之一部分，具備有以和對該門防撞梁作用之衝擊荷重相對向的方式，往前述彎曲變形產生部之截面形狀的外側以具有曲面之形狀突出，並朝前述本體之長邊方向形成的加強筋，前述彎曲變形產生部在帽高50mm以下之帽形的截面中的前述2個凸緣接合背板而具有閉合截面形狀，並且前述槽底部之截面周長為10mm≦L≦50mm，且前述加強筋滿足下述(3)式與(4)式的關係，1mm<dh≦7mm……(3) 0.1≦dh/L……(4)此處，上述(3)式與(4)式中之符號L為槽底部之截面周長，符號dh為前述加強筋自前述槽底部的平面起算的高度。
3. 如請求項1或2的門防撞梁，其中，前述加強筋是在前述彎曲變形產生部的長邊方向之中央部附近，至少於橫跨其全長的5%以上的區域被形成。