JP4104530B2 - Door beam - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のドア内部に設置されるドアビームに関する。 The present invention relates to a door beam installed inside a door of an automobile.
自動車の緩衝部材として、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)が装着されている。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ーを吸収する能力の高いことが要求され、また、軽量化の要請もあり、アルミニウム合金製ドアビームが使用されるようになってきた。 As a shock-absorbing member of an automobile, a reinforcing lateral beam (door beam) is mounted inside the door in order to protect an occupant from the impact of a collision from the side. The door beam is mainly intended to prevent obstacles from entering the door as much as possible. It is required to have high rigidity and high ability to absorb energy at the time of collision. Made door beams have come to be used.
現在国内で量産車に使用されているアルミニウム合金製ドアビームは、1つの中空押出形材で構成され、両端の取付部を除いて長手方向に均一な断面形状を有している。しかし、ドアビームを曲げモーメントを受ける梁として捉えた場合、長手方向で均一な断面である必要はなく、両端部の曲げ剛性を中央部の曲げ剛性より小さく設定して重量低減を図る余地がある。例えば下記特許文献1〜5に記載されたドアビームは、このような考えに基づいて提案されたものである。
一方、中空押出形材を押し出す場合、押出速度の低下、材料選択上の制限、冷却の不均一などの問題がある。これを解決するものとして、下記特許文献6には、長さの異なる押出形材を長手方向に沿って嵌合し、嵌合した押出形材同士の間に長手方向に沿って中空閉断面を構成し、さらに長い方の押出形材の端部に取付部を形成したドアビームが記載されている。
An aluminum alloy door beam currently used in mass-produced vehicles in Japan is composed of a single hollow extruded shape, and has a uniform cross-sectional shape in the longitudinal direction except for attachment portions at both ends. However, when the door beam is regarded as a beam that receives a bending moment, it is not necessary to have a uniform cross section in the longitudinal direction, and there is room for reducing the weight by setting the bending rigidity at both ends to be smaller than the bending rigidity at the center. For example, the door beam described in the following Patent Documents 1 to 5 has been proposed based on such an idea.
On the other hand, when extruding a hollow extruded shape, there are problems such as a decrease in extrusion speed, limitations on material selection, and uneven cooling. In order to solve this, in
本発明は、特許文献6に記載されたタイプのドアビームにおいて、長さ方向の中央部の曲げ剛性を大きくしドアビーム全体の重量低減を図るとともに、その最適構造を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a door beam of the type described in
本発明は、ベースになる長尺形材の長手方向に沿って複数の短尺のアルミニウム合金押出形材が一列に嵌合し、かつ短尺のアルミニウム合金押出形材の端面同士が互いに当接し、嵌合した長尺形材と短尺のアルミニウム合金押出形材の間に中空断面が構成され、さらに前記長尺形材の両端に取付部が形成されたドアビームにおいて、短尺のアルミニウム合金押出形材は互いに斜めに切断された端面で当接し、短尺のアルミニウム合金押出形材の合計長さをLとしたとき、長さLの範囲内において両端部の断面形状と中央部の断面形状が異なり、さらに、前記両端部の断面2次モーメントをIとしたとき、前記中央部の断面2次モーメントがIより大きく設定されていることを特徴とする。 In the present invention, a plurality of short aluminum alloy extruded shapes are fitted in a line along the longitudinal direction of the long shape base material, and the end surfaces of the short aluminum alloy extruded shapes are in contact with each other. In the door beam in which a hollow cross section is formed between the combined long shape member and the short aluminum alloy extruded shape and mounting portions are formed at both ends of the long shape member, the short aluminum alloy extruded shape members are mutually connected. When the total length of the short aluminum alloy extruded shape is L, the cross-sectional shape of both ends and the cross-sectional shape of the central portion are different within the range of the length L. The cross-sectional secondary moment at the center is set to be larger than I, where I is the cross-sectional secondary moment at both ends.
前記ドアビームの具体的形態として、(1)中央部の断面2次モーメントを大きくするため、ドアの厚み深さ方向にみたときの中央部の高さを両端部の高さより大きく設定すること、(2)短尺のアルミニウム合金押出形材の数は少なくとも3つであること、(3)長尺形材と短尺のアルミニウム合金押出形材を、例えばかしめや接着により接合して長さ方向にずれないようにすること、等が挙げられる。
また、長尺形材としては、形鋼(プレス成形した形鋼や圧延形鋼)又はアルミニウム合金押出形材が望ましく、短尺のアルミニウム合金押出形材の材質、合金種を変えることもできる。
As a concrete form of the door beam, (1) in order to increase the cross-sectional secondary moment of the central part, the height of the central part when viewed in the thickness depth direction of the door is set to be larger than the heights of both ends. 2) The number of short aluminum alloy extruded shapes is at least three. (3) The long shape material and the short aluminum alloy extruded shape are joined by, for example, caulking or bonding so that they do not shift in the length direction. And so on.
Further, as the long shape material, a shape steel (press-formed shape steel or rolled shape steel) or an aluminum alloy extruded shape is desirable, and the material and alloy type of the short aluminum alloy extruded shape can be changed.
本発明によれば、長さ方向の中央部の曲げ剛性を大きくし、ドアビーム全体の重量低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the bending rigidity of the central portion in the length direction and to reduce the weight of the entire door beam.
以下、図1〜図4を参照して、本発明に係るドアビームについてより具体的に説明する。
図1(a)に示すドアビーム1は、4つのアルミニウム合金押出形材を組み合わせたものであり、両端に取付部2aが形成された長尺のアルミニウム合金押出形材2(以下、形材2という)、形材2の長手方向に沿って一列に嵌合した短尺のアルミニウム合金押出形材3〜5(以下、それぞれ形材3、形材4、形材5という)からなる。長尺の形材2と短尺の形材3〜5は2カ所で長手方向に沿って嵌合し、この例では4つの形材2〜5は各々はいずれも開断面であるが、嵌合した形材2と形材3〜5により構成される断面は中空の閉断面となる。嵌合後、形材2と形材3〜5をかしめや接着により接合して、長さ方向にずれないようにするのが望ましい。
Hereinafter, the door beam according to the present invention will be described more specifically with reference to FIGS.
A door beam 1 shown in FIG. 1 (a) is a combination of four aluminum alloy extruded profiles, and is a long aluminum alloy extruded profile 2 (hereinafter referred to as a profile 2) having
このドアビーム1において、両端部の形材3,5は同じ断面形状とされ、中央部の形材4の断面形状は両端部の形材3,5と比べドアの厚み深さ方向(水平面内)の高さhが高く設定される。これにより、両端部の形材の3,5の断面2次モーメントをIeとしたとき、中央部の形材4の断面2次モーメントIcをIeより大きく設定することができる。ただし、Icは2Ieより小さく設定することが望ましい。これは、中央部の形材4の断面2次モーメントIcが高くなるとその曲げ剛性が高くなり初期剛性が高くなるが、これが高すぎると中央部の曲げ剛性に両端部の形材3,5が追随できず、境界部で断面崩壊や破断を生じるからである。なお、Ic=Ieでは均一断面と同じになり、結果として重量軽減効果がなくなる。
一方、短尺の形材3〜5の合計長さをLとしたとき、中央部の形材4の長さLcは(3/8〜5/8)Lの範囲に設定するのが望ましい。これは、Lcを小さくする方が重量低減を図ることができるが、これが小さすぎると中央部の形材4と両端部の形材3,5との境界部が曲げに耐えられなくなり、断面崩壊や破断を生じるからであり、大きすぎると均一断面に近くなり重量軽減効果が少なくなるからである。
In this door beam 1, the
On the other hand, when the total length of the
なお、形材4の断面2次モーメントIcを高くする方法として、図1のようにドアの厚み深さ方向の高さを高くする方法と、上下方向(鉛直面内)に幅広くする方法がある。前者は、重量増を最小限にしつつ断面2次モーメントを上げる効果が大きく、また、図2及び図3に示すように、均一断面のものに比べ、ドアのアウターパネル6とドアビームのアウター側の距離が縮まる(X0→X1)ため、衝突時に荷重Pが掛かったときのドアビーム1が衝突エネルギーを吸収し始めるまでの距離、すなわち空走距離が縮まり、同じ変位量であればエネルギー吸収量が多くなる。特にドアのアウターパネル6が外向きに凸形状の場合、空走距離を縮める効果が大きい。後者は、側面衝突時に受ける荷重面を大きく取ることになるので、荷重を分散させる効果がある。いずれの方法も適宜個別に又は組み合わせて使うことができる。
In addition, as a method of increasing the cross-sectional secondary moment Ic of the
図4に示すドアビームは、短尺の押出形材の各種平面視形状を示すもので、(a),(b)は形材3と4,形材4と5の当接する端面を斜めに切断したもの、(c)は中央の形材4の突出した箇所の両端を斜めに切断したもの、(d)はその両方を斜めに切断したものである。形材3と4,形材4と5の当接する端面を斜めに切断することにより、両者の接触長さが増し、両者が一体として変形しやすくなる利点がある。また、中央の形材4の突出した箇所の両端を斜めに切断することにより、長手方向の断面2次モーメントの変化、すなわち曲げ剛性の変化を緩和し、境界部での断面崩壊や破断の発生を抑制することができる。(d)のようにすれば、両方の利点を享受できる。
The door beam shown in FIG. 4 shows various planar shapes of a short extruded shape, and (a) and (b) are obtained by obliquely cutting the abutting end surfaces of the
長尺の形材2は、インナー側に位置するので、衝突時は曲げの引張側となり、破断しやすいため、短尺の形材3〜5より延性の高い材料が望ましい。その意味で、アルミニウム合金押出形材であれば繊維状組織を有することが望ましい。あるいは、形材2として絞り性の高い鋼板の成型品にすることもできる。その場合、アルミニウム合金押出形材からなる短尺の形材3〜5との接合には、電食を防止するため、亜鉛メッキ鋼板を用いたり、構造接着剤を塗布して直接接触する部分を少なくすることが望ましい。このような接着剤による接合はせん断部の接合強度を稼ぐ効果もある。
Since the
図1に示すように長尺のアルミニウム合金押出形材2を車体側(通常、ドアのインナーパネル側)への取付に直接使用する場合(ブラケットレス)、加工性及び耐SCC(対応力腐食)性の観点から6000系アルミニウム合金からなるのが望ましい。また、人工時効した強度の強い状態(T5,T6)より、焼き入れ後状態(T1,T4)の方が望ましく、また繊維状組織であることが望ましい。取り付ける車体側がアルミニウムの場合、溶接も考えられるが、溶接性の観点からも繊維状組織の方がよい。
なお、これまで短尺のアルミニウム合金押出形材が3つの例のみ示したが、長さLの範囲内における中央部の形材4を複数個で形成することも可能である。
As shown in Fig. 1, when using a long aluminum alloy extruded
Although only three examples of the short aluminum alloy extruded shape have been shown so far, it is also possible to form a plurality of the
1 ドアビーム
2 長尺の形材
3〜5 短尺の形材
6 ドアのアウターパネル
7 ドアのインナーパネル
1 Door beam
2 Long profile
3-5 short profile
6 Door
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