インパネ補強材およびその取り付け方法
【課題】インパネ補強材に、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提に、自動車車体幅方向中央部での、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とするとともに、ステイとの接合面精度をも確保できる、低コストで生産可能なインパネ補強材およびその取り付け方法を提供することを目的とする。
【解決手段】インパネ補強材１を、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部２と、ステイ４との接合用の凹部３とを各々表面に有し、前記ステイ４との接合用の凹部３に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部４ａが接合されており、このステイ４を介してその軸方向の中央部１ｃが車体に取り付けられている。
【解決手段】インパネ補強材１を、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部２と、ステイ４との接合用の凹部３とを各々表面に有し、前記ステイ４との接合用の凹部３に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部４ａが接合されており、このステイ４を介してその軸方向の中央部１ｃが車体に取り付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用インパネ補強材に関し、インパネ補強材に中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提にした、インパネ補強材およびその取り付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車体では、車室内前方にステアリングコラムを支持するためのインパネ補強材（インパネリーンフォース、ステアリングサポートビーム、ステアリングハンバービーム、クロスカービームなどとも言う）が車体幅方向に設けられている。
【０００３】
このインパネ補強材は、周知の通り、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置され、直接あるいは車体幅方向の端部に設けられたブラケットを介して車体フレームに取り付けられる。また、これととともに、車体中央付近に設置され、車体下方向あるいは前方向に向かって延在するステイと呼ばれる部品により、車体フロアあるいはダッシュパネルと連結される。
【０００４】
このようなインパネ補強材では、種々の断面形状が選択される。また、他の車体部品との干渉を回避するために、直線状の形状ではなく、軸方向（長手方向）に曲げたり、スェージング加工などが施される場合もある。更に、軽量化、コスト、性能面から、その素材についても、鋼板、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの様々な素材が選択される。
【０００５】
インパネ補強材には高強度や高剛性であることが要求される。即ち、車体走行時のステアリングの振動を防止するために、高い剛性が要求される。また、車体の前面衝突時において、車体前方からステアリングを介して伝わる車体後方への荷重、乗員の前方移動による車体前方への荷重、加えて、側面衝突時におけるインパネ補強材の軸方向への荷重に対しても、高い強度が要求される。更に、近年では、自動車車体の軽量化の観点から、これらの強度、剛性を確保した上で、さらにインパネ補強材を軽量化することが望まれている．
【０００６】
アルミニウム合金は、従来から汎用されている鋼板に比べて軽量であることから、このようなインパネ補強材などのフレーム部品への適用も期待されている。したがって、これまでに、プレス成形あるいはロール成形で形成したアルミニウム合金板材、アルミニウム合金鋳造品あるいはアルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材が検討あるいは実用化されている。しかし、鋼板に比べて素材コストが高いことから、加工あるいは接合コストを出来るだけ抑えることが課題となる。
【０００７】
インパネ補強材のようなフレーム部品において、剛性、強度要件を満足した上でより軽量化するためには、中空断面などの閉断面構造（中空閉断面部）を採用することが望ましい。このため、アルミニウム合金板材からインパネ補強材を含むフレーム部品を製造する場合、プレスあるいはロール加工後に接合を行い、中空断面などの閉断面構造を形成することが多い。しかし、このような板材からの構造では、溶接線長が長くなるために、接合（製造）コストが高いことが問題になる。
【０００８】
インパネ補強材を鋳造により製造する場合については、他部品との取り付け部などを一体的に形成可能という利点はあるものの、前記中空閉断面部を形成することが難しいという問題がある。このため、コの字型などの開断面形状を採用し、強度、剛性確保のために補強リブを設けることが一般的であるが、この分、前記中空閉断面部品に比べて重量が重くなるという問題がある。
【０００９】
この点、アルミニウム合金押出形材は、板材のように溶接を伴わずに予め前記中空閉断面部（閉断面空間）を持った直線状部品を、押出によって一体に製造可能という大きな利点がある。そして、インパネ補強材は、重量軽減と車体幅方向の荷重を受け持つために、車体に対し略水平方向で、車幅方向に対し平行に、直線的に設けることが望まれる。このため、アルミニウム合金押出形材を適用しやすい部品といえる。
【００１０】
そこで、従来から、特許文献１などに代表されるように、長手方向に同一断面のアルミニウム合金押出形材を用いたインパネ補強材構造が提案されている。また、前記インパネ補強材の軸方向両端部を車体フレームに対して強固に接合可能で、かつ施工面や位置決め等で取り付けやすくしたインパネ補強材構造も、特許文献２、３など、種々提案されている。
【００１１】
ただ、このような直線状のアルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材を用いる場合、他の車体部品との干渉回避が問題になる。特に、インパネ補強材の車体幅方向中央部近傍では、カーナビゲーションシステムやオーディオなどの装置、あるいはエアコンユニット等が配置され、室内空間の充実と操作性確保の観点から、これらの設置位置が優先されることが多い。つまり、インパネ補強材の方に、これらの他の車体部品との干渉回避部を設けることが要求される。
【００１２】
従来から用いられていた鋼管製インパネ補強材の場合、このような干渉を回避するために、補強材の車体幅方向中央部を曲げ加工することも行われてきた．しかし、強度、剛性確保のために大型、厚肉化されてきている現在のインパネ補強材では、この曲げ加工時の破断、断面変形などの成形不良が生じやすくなっている。そして、鋼板に比べて成形性に劣るアルミニウム合金材料では、さらに、この曲げ加工が困難になるといえる。また、この曲げ加工により、インパネ補強材自体の長手方向（軸方向）の線長が長くなり、その分重量が増加するという問題もある。
【００１３】
このため、特許文献４のように，運転席側と助手席側で断面形状の異なる管材を用い、両者を互いに接合することで、他の車体部品との干渉回避と部品設計適性化の両立を図ることが一般的に行われている。しかし、この方法でも、インパネ補強材の分割による部品点数の増加によるコストアップは避けられない。
【特許文献１】特開２００３−３４２６６号公報
【特許文献２】特開２００７−８１８７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９３０９０号公報
【特許文献４】特許第３７３４６５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記した通り、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いることができれば、押出によって一体に製造可能という大きな利点があり、インパネ補強材の重量軽減と車体幅方向の荷重を受け持つという基本特性からも適用しやすい。しかし、これも前記した通り、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いる場合には、曲げ加工の難しさから、インパネ補強材他の車体部品との干渉回避と部品設計適性化の両立を図ることが難しい。
【００１５】
また、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いる場合、押出加工の特性上、ダイスの磨耗や押出冷却時の変形などにより、素材の形状精度にバラツキが生じやすく、接合部の形状精度を確保しにくいという問題もある。このため、軸方向の端部位置での形状誤差が大きくなり、前述のようなインパネ補強材を分割した場合のインパネ補強材同士の軸方向の端部位置での接合や、ステイなどの比較的長尺部品の端部との接合や取り付けが困難になることが多い。
【００１６】
このような接合面の精度を確保する方法として、アルミニウム合金押出形材を部分的に機械加工するなども行われているが、コストアップが問題になる。また、別の方法としては、ハイドロフォーミング（液圧成形）の適用により、アルミニウム合金押出形材の中空閉断面部（閉断面空間）の内側から、圧力を加えて金型に押し付けることにより、長手方向に断面形状を変化させて、干渉回避部を設けるとともに、形状精度を確保するという加工方法も行われている。しかし、加工時間の増大や、歩留まり悪化などによるコストアップが問題になり、一般に普及するには至っていない。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、インパネ補強材に、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提に、車体幅方向中央部での、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とするとともに、ステイとの接合面精度をも確保できる、低コストで生産可能なインパネ補強材およびその取り付け方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するための本発明インパネ補強材の要旨は、軸方向が自動車の車体幅方向となるように軸方向両端部が車体フレームに各々取り付けられたインパネ補強材であって、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材からなり、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイとの接合用の凹部とを各々表面に有し、前記ステイとの接合用の凹部に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部が接合されており、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられたことである。
【００１９】
ここで、前記ステイとの接合用の凹部の接合面が、前記ステイの長手方向に対して直交していることが好ましい。
【００２０】
また、上記目的を達成するための本発明インパネ補強材の取り付け方法の要旨は、インパネ補強材の取り付け方法であって、インパネ補強材を中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、この中空閉断面部をプレス成形によって変形させて、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを各々表面に形成し、インパネ補強材の軸方向が自動車の車体幅方向となるように、前記中空閉断面部からなる軸方向両端部を車体フレームに各々取り付ける一方で、前記ステイとの接合用の凹部に車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部を接合して、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けたことである。
【００２１】
ここで、前記他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを同じプレス成形工程にて形成することが好ましい。また、前記ステイとの接合用の凹部の接合面を、前記ステイの長手方向に対して直交させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、アルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材の中空閉断面部を、プレス成形によって変形させて（中空閉断面部の潰し変形によって）、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイの端部と接合する凹部とを、各々表面に一体に形成する。
【００２３】
このように、本発明では、従来のように、インパネ補強材を長手方向に曲げることで、他の車体部品との干渉防止用の空間を確保するのではなく、インパネ補強材の中空閉断面部自体を、プレス成形によって形成し、他の車体部品との干渉防止用の空間を確保する。これによって、本発明は、インパネ補強材の車体幅方向（軸方向）中央部などでの、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とする。
【００２４】
また、本発明では、ステイとの接合用凹部（ステイの端部と接合する凹部）を、同じく、インパネ補強材の中空閉断面部自体をプレス成形によって形成する。これによって、ステイとの接合面精度をも確保でき、簡便に取り付けることができる。
【００２５】
インパネ補強材におけるステイとの接合面を、従来のように、押出ままの部位とした場合、前記した押出材の特性上、ステイとの接合面の形状精度にバラツキが生じやすく、形状誤差が大きくなるという問題がある。これに対して、本発明では、インパネ補強材におけるステイとの接合面をプレス成形により形成した凹部に設ける。このため、押出ままの部位における形状精度のバラツキや形状誤差を、プレス成形によってキャンセル（除去）した上で、ステイ上端部の接合面形状に適合した形状に成形するため、ステイとの接合面精度を確保できる。この結果、インパネ補強材におけるステイとの接合面の、溶接接合での欠陥の発生頻度の低下、車体への組み付け時の寸法不良などの問題が著しく生じにくくなる。
【００２６】
しかも、これらの凹部は、いずれも、アルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材の中空閉断面部のプレス成形による変形（成形）によって作成されるために、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図を用いて、以下に詳細に説明する。先ず、図１、２を用いて、本発明の自動車用インパネ補強材の実施態様を説明する。図１は、アルミニウム合金押出中空形材からなるインパネ補強材１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。図２において、点線７（上部の半円形状および下部の斜め直線状点線）が、ステイとの接合用凹部３や干渉防止用の凹部２を成形する前の、
元の中形材形状を示している（図３、４、７、９、１０、１２、１４などの断面図でも共通）。なお、図１では、図の斜め左上側が車体前方方向、図２では図の左側が車体前方方向である。
【００２８】
インパネ補強材の基本構成：
本発明において、前提となるインパネ補強材の基本構成自体は通常のものと同じである。即ち、図１において、インパネ補強材１は、その軸方向（長手方向）が自動車の車体幅方向（図の左下方向から右上方向）に延在するように設置される。この設置の場合、インパネ補強材１の長手方向（軸方向）の両端部１ａ（運転席側）、１ｂ（助手席側）が、取り付け金具であるブラケット２０、２０を介して、図示しない車体フレームに取り付けられている。ブラケット２０、２０は、これも図示はしないが、常法では、車体フレーム側のブラケットなどを介して、車体フレームに取り付けられている。
【００２９】
また、インパネ補強材１は、これも通常通り、車体の下方向あるいは前方向に向かって、互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右のステイ４、４により、車体幅方向（軸方向、長手方向）の中央部１ｃにて、図示しない車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられている。なお、本発明で言う、前記中央部１ｃとは、軸方向の中央部一点のみではなく、図１のように、インパネ補強材が通常ステイによって支持乃至接合される範囲（領域）を含めた中央部付近の意味である。
【００３０】
前記ブラケット２０、２０は、鋼製でもよいが、アルミニウム合金であるインパネ補強材１とは異種材料となるので、電食を防止するための市販の絶縁塗装乃至絶縁皮膜が必要となる。この点で、ブラケット２０、２０は、インパネ補強材１と同じく、アルミニウム合金の鋳造材や押出材、加工材などからなることが好ましい。
【００３１】
インパネ補強材：
図１に示す通り、アルミニウム合金押出中空形材からなるインパネ補強材１は、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部を有する。このため、従来のような、他の車体部品との干渉を回避するための、車体幅方向中央部などの曲げ加工は不要である。言い換えると、インパネ補強材１は、その車体幅方向（軸方向) の全長に亙って、図１に示す通り、前記した押出形材の特徴でもある、直線状とすることができる。
【００３２】
このことが本発明の利点でもあって、インパネ補強材を前記直線状とすることで、車体に対し略水平方向で、車幅方向に対し平行に、かつ直線的に設けることができる。したがって、インパネ補強材を前記直線状とできることは、重量を軽くした上で、車体幅方向の荷重を受け持つ必要がある、インパネ補強材の基本性能を発揮させる点で有利である。ただ、本発明では、他の車体部品との干渉回避目的ではなく、車体部品や車体の設計上やデザイン上の問題で、インパネ補強材を、その車体幅方向（軸方向) に曲げ加工などによって湾曲させるあるいは曲線状とすることは許容される。また、インパネ補強材１を溶接を伴わずに長手方向に一部品で形成していることで、前記特許文献４に見られるような２部品を接合する構成に比して、比較的低コストで生産可能であるとともに、形状精度も確保しやすい。
【００３３】
また、図１、２の態様では、インパネ補強材（アルミニウム合金押出形材）１は、その車体幅方向（軸方向) の全長に亙って、下側の壁が平ら、上側の壁が半円形、車体前方側の壁が垂直状、という略円管状中空閉断面部を有する。インパネ補強材１の中空閉断面部の断面形状は、これに限らず、前記した要求される高剛性や高強度を満足でき、前記各凹部を成形できるものであれば、種々の断面形状が選択されうる。例えば、真円、楕円、半円、不定形な円などの円管状や、三角、四角、多角などの角管状、あるいは、これら以外の不定形と呼ぶべき断面形状が適宜選択されうる。また、その厚みも、汎用される１〜５ｍｍ程度の厚みが選択される。
【００３４】
ただ、後述するように、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部を形成するためには、この上向き凹部形状への、インパネ補強材１の中空閉断面部の凹部成形面のプレス成形を阻害しない断面形状が好ましい。即ち、インパネ補強材１における凹部の成形面に、角部（稜線）が無いような、あるいは角部（稜線）が来ないような、インパネ補強材（アルミニウム合金押出形材）１の断面形状が好ましい。
【００３５】
インパネ補強材用のアルミニウム合金は、後述するステイと同様に、比較的高強度なＡ６０００系あるいはＡ７０００系合金を用いることが好ましい。但し、インパネ補強材とステイとを全く同じアルミニウム合金とする必要性は必ずしも無い。
【００３６】
ステイ：
この図１では、インパネ補強材１の中央部近傍に、車体の下方向に向かって、互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右の、断面がＬ字状のステイ４、４が２本取り付けられている。このステイ４、４は、その下端部４ｂ、４ｂにおいて、図示はしない、車体の下方向に存在する車体フロアと、機械的に接合および／または溶接接合されており、インパネ補強材１を車体フロアに接続、固定する。
【００３７】
Ｌ字状ステイ４、４は、勿論、後述する図７の通り、車体の前方向に向かって延在していても良いが、この場合には、下向きの凹部の向きが、ステイの延在方向に合わせて、後述する図４の通り、車体の前方向に向かうこととなる。
【００３８】
このステイ４の形状について、直交する二辺からなる図１のＬ字状の他に、他部品との干渉回避の観点で許容される形状の範囲内で、必要な強度や剛性、あるいは接合部の形状を確保するための肉厚や形状が選択される。例えば、断面形状は、矩形断面、ハット型、コの字型などが便宜選択される。また、ステイ用のアルミニウム合金は、前記インパネ補強材用のアルミニウム合金と同じく、比較的高強度なＡ６０００系あるいはＡ７０００系合金あるいは溶接性を考慮して５０００系合金を用いることが好ましい。この場合、ステイとしては、アルミニウム合金板材をプレス成形したものを用いても、押出形材を用いても良い。また、ステイ４の厚みも、汎用される０．８〜５ｍｍ程度の厚みが選択される。
【００３９】
また、ステイ４の本数は、通常は図１のように中央部の２箇所、２本が用いられるが、本数は特に限定されず、必要本数とすれば良く、例えば、図１１にインパネ補強材の斜視図を示す通り、前記図１の内のいずれか１箇所のみに（１本のみを）ステイ４を設けても良い。
【００４０】
更に、図１２にインパネ補強材１の斜視図と、ステイ４との接合部の部分拡大断面図とを両方示す通り、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設けても良い。この上部片４ｃは、インパネ補強材１よりも車体後方側に設けられるインストルメントパネル３０との接合ブラケット（２２は上部片４ｃとインストルメントパネル３０との接合用クリップ）として利用可能である。このように、取り付けブラケットとステイを一体的に設けることで部品点数および溶接点数の削減ができる。
【００４１】
ステイとの接合用凹部：
一方、図１において、インパネ補強材１の中央部１ｃ近傍には、前記各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａに各々対応する補強材下部の位置に、ステイとの接合用凹部３が、下向きに（上に向かってへこむよう）、間隔を開けて１個設けられている。即ち、この下向きの凹部３は、車体の下方向に向かって互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右のＬ字状のステイ４、４に各々対応している。そして、この下向きの凹部３は、アルミニウム合金押出形材の中央部（近傍）の下部の位置において、その中空閉断面部を、プレス成形により断面潰し変形させ、インパネ補強材１の表面に一体に形成したものである。
【００４２】
このステイとの接合用の下向き凹部３は、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）３ａ、３ｂに挟まれた、平坦な底部３ｃからなる形状を有している。この底部２ｃは平坦でなくても、曲面（曲線状の斜面）であって良いが、要は、ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａの面形状と係合できる面形状である必要がある。
ここで、接合用凹部３の形状は、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａと係合する形状、大きさ、深さを有している。図１の態様では、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａの両方を収容して、係合しうる大きさ（面積）を有するステイとの接合用凹部３を１個、補強材１の中央部の下部に延在させている。ただ、このステイとの接合用凹部３は１個でなくとも、長手方向に並列でない位置であれば、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａに対応する形で、ふたつ以上設けても良い。
【００４３】
図２の態様のように、ステイ接合部となる下向きの凹部３の接合面３ａは、ステイとの溶接接合強度（継ぎ手強度）を確保するために、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａとの接合面の方向が、ステイ４、４の長手方向に対して直交している（垂直な面、直角な面）となるように形成されていることが好ましい。また、このように、ステイ４、４との接合用の凹部３の接合面の方向が、ステイ４、４の長手方向に対して直交（直角に）していると、ステイ４、４の端部４ａ、４ａの切削などの加工が不要となり、ステイ４、４の歩留まり向上と、端部４ａ、４ａの加工コストの低減が可能となる。
【００４４】
図２において、左右いずれかのステイ４の上端部４ａと、これに対応する下向きの凹部３の下向きの面３ａとを示すように、ステイ４の上端部４ａは、下向きの凹部３の下向きの面３ａと係合し、互いに溶接接合されている。なお、左右いずれのステイ４も、これと同様に係合し、互いに溶接接合されている。
【００４５】
図４は、Ｌ字状ステイ４が、前記した通り、車体の前方向に向かって延在しており、ステイ４は、車体前側（図の左側）のダッシュパネル（図示せず）と接合している場合を示す。この場合には、凹部３は、下向きではなく、ステイの延在方向に合わせて、図４の通り、車体の前方向側に設けられ、この前方向側に（図の左方向）に向かうこととなる。そして、図４においても、左右いずれかのステイ４の上端部４ａ（図では右端部）と、これに対応する凹部３の左向きの面３ａとを示すように、ステイ４の上端部４ａは、凹部３の左向きの面３ａと係合し、互いに溶接接合されている。
【００４６】
これらの凹部３と、ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａとの溶接接合は、ＭＩＧ溶接、レーザー溶接などの、この種の溶接に汎用される溶接方法や条件が便宜選択できる。
【００４７】
このように、ステイとの接合用凹部３を、インパネ補強材１の中空閉断面部自体のプレス成形によって潰し変形して設けるため、ステイとの接合面精度をも確保でき、簡便に取り付けることができる。しかも、ステイとの接合用凹部３は、アルミニウム合金押出形材からなる中空閉断面部のプレス成形による変形（成形）によって作成されるために、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。なお、ステイとの接合用凹部３は、接合面の形状精度が確保できれば良く、他の車体部品との干渉防止用凹部２のような大きな形状変化を設ける必要は無い。つまり、張出量自体を小さく設定してよいため、干渉防止用凹部２のような後述する折れ線（部）などを有する断面形状を採用する必要は無い。また、張出量が小さくても良いため、鋼板に比べて伸びの低いアルミニウム合金であっても、破断せずに容易に凹部を形成できる。
【００４８】
他の車体部品との干渉防止用凹部：
図１において、インパネ補強材１の車体幅方向の中央部１ｃ近傍には、他の車体部品との干渉防止用の上向きの凹部２（下に向かってへこむ）が設けられている。インパネ補強材１は、自動車車内の車体幅方向の中央部寄りの車体上側の位置に配置された室内機器（図示せず）との間に干渉が生じることが最も多い。したがって、これら室内機器である他の車体部品との干渉防止用凹部２は、図１の態様のように、インパネ補強材１の中央部１ｃ近傍であって、その断面中心に対して、車体上側あるいは後側の位置に凹部を設けることが好ましい。
【００４９】
図１の態様では、この干渉防止用の上向きの凹部２は、車体幅方向でインパネ補強材１の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）２ａ、２ｂに挟まれた、なだらかな曲面（なだらかな曲線状の斜面）を有する底部２ｃからなる、標準的な形状あるいは汎用される形状を有している。この底部２ｃは平坦であっても良いが、他の部材と接合する必要はなく、また、成形も難しいので、平坦である必要はなく、前記曲面（曲線状の斜面）であって良い。ただ、この凹部２を設ける位置や大きさ、形状、深さなどは、干渉を防止する対象となる、カーナビゲーションシステムやオーディオ装置あるいはエアコンユニット等の室内機器の配置位置や大きさ、形状などによって定まる。このため、これら室内機器の配置位置や大きさ、形状などに応じて、凹部２の配置位置や大きさ、形状、深さを選択し、これらの他の車体部品との干渉を防止（回避）した上で、インパネ補強材の、特に車体幅方向の中央部近傍などを、直線状とできる凹部２の大きさや形状、深さ、そして設ける位置が選択される。
【００５０】
干渉防止用凹部２の配置位置は、インパネ補強材１の軸方向（長手方向）の位置や、その断面中心に対する位置を設定する。このため、凹部２を設ける位置は、インパネ補強材１の車体幅方向の中央部１ｃからずれたり、その断面中心に対する位置が、車体後側の位置になる場合もある。また、この凹部２の配置位置は、インパネ補強材１への基本的な要求特性（強度、剛性）の点も考慮される。例えば、インパネ補強材１の長手方向（軸方向）では、インパネ補強材１にステアリングが接続される中央部１ｃから運転席側の端部１ａ側寄りの方が、中央部１ｃから助手席側の端部１ｂ寄りよりも、高強度、高剛性が必要である。したがって、中央部１ｃから運転席側（端部１ａ側寄りの方）の凹部２の設け方には、インパネ補強材１の高強度、高剛性の特性を低下させない制約が当然ある。一方、中央部１ｃから助手席側（端部１ｂ寄りの方）の凹部２の設け方には、インパネ補強材１の特性からの制約があまり無い。したがって、例えば、インパネ補強材１の助手席側には、中央部１ｃから助手席側の端部１ｂに亙って、大きく、長く延在するような凹部２を設けても良い。
【００５１】
干渉防止用凹部２は、アルミニウム合金押出形材からなる中空閉断面部のプレス成形による潰し変形（成形）によって作成されるために、設ける凹部２の大きさ、形状、深さには、後述する通り、中空閉断面部の大きさからくる制約や成形限界からくる制約がある。したがって、これら室内機器の大きさ、形状にも勿論よるが、設ける凹部２は１個のみとせず、数を増して複数個として、室内機器の配置位置や大きさ、形状などの設計変更も考慮しつつ、互いの干渉を防止しても良い。
【００５２】
このように、他の車体部品との干渉防止用の凹部２は、前記ステイとの接合用凹部３と同様、インパネ補強材１の中空閉断面部自体のプレス成形によって形成される。このため、干渉防止用には比較的大きな凹部２が必要である。
【００５３】
しかし、アルミニウム合金押出形材の素材伸びは、鋼板に比べて小さいため、本発明における凹部形成のための、張出変形を伴うようなプレス加工では破断が生じやすい。しかし、凹部２の変形前後の断面線長（元の形状７の断面線長）に大きな差異（変化）が無いように潰し加工すれば、アルミニウム合金押出形材であっても、破断なく成形可能である。また、凹み部２はプレス成形で形成されるため、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。
【００５４】
図３に他の車体部品との干渉防止用の凹部２の好ましい態様を、図２と同じ断面図で示す。図２と図３との凹部２の大きな違いは、図３の凹部２では、断面幅方向の両端の角部（コーナー部）に、曲率急変部＝曲率が急角度で変化する、曲げＲが小さい角部として、折れ線（折れ線部）５が形成されている点である。
【００５５】
この場合、図３に示すように、折れ線（部）５に囲まれた部分の断面形状が、断面外側に凸となる、明瞭な稜線のない曲線形状で形成されていることが望ましい。この図３の凹部２は、折れ線５の間の断面外側方向に、元の中空閉断面部の凸となる曲線部７を断面内側方向に凹ませる（潰し変形させる）ことで形成されている。
【００５６】
このような折れ線５を有する図３の断面形状の場合、プレス加工による潰し変形に際して、この折れ線を起点に変形が生じるために、折れ線よりも外側のプレス成形を施さない部分での変形が抑制される。このため、凹み部以外の部分での形状精度が確保しやすく、安定的に凹み部を形成することができる。
【００５７】
凹部の成形方法：
図５に、インパネ補強材１本体（アルミニウム合金押出形材）のプレス成形工程の態様を断面図で示す。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々プレス成形工程の時間の経過を示している。この図５の態様では、前記他の車体部品との干渉防止用の凹部２と、前記ステイとの接合用の凹部３を同じプレス成形工程にて形成している。図５では、前記２つのステイ４、４との接合用の凹部３を、各々のステイ４、４に対応する２個に分割はせずに、前記図１のように１個に統合して成形している。
【００５８】
凹部のプレス成形は、まず、図５（ａ）に示すように、素材アルミニウム合金押出形材１０の両端部１０ａ、１０ｂから、中空閉断面部内に向かって、矢印で示すように、各々、拘束工具（中子）１１ａ、１１ｂを挿入する。この中子１１ａ、１１ｂの先端部形状は、形成する凹部（２、３、４）の最も凹み変形の大きい部分と対応している。
【００５９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、押え工具（金型）１４に対して、パンチ工具１２、１３を、素材アルミニウム合金押出形材１０に対して、相対的に押し込むようにプレス成形する。これによって、この中子１１ａ、１１ｂによって、素材アルミニウム合金押出形材１０閉断面空間内部の必要な領域を拘束してプレス加工することが可能になる、この結果、素材形材１０を金型１４に押し付けるように成形でき、必要な形状精度が確保できる。また、凹部２が素材形材１０の長手方向に並列でない位置であれば、ふたつ以上あっても成形できる。
【００６０】
この結果、図５（ｃ）に示すように、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部２、およびステイとの接合用の下向き凹部３が形成される。干渉防止用の上向き凹部２は、図１で示したように、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）２ａ、２ｂに挟まれた、なだらかな曲面（曲線状の斜面）を有する平坦な底部１ｃからなる形状を有している。一方、ステイとの接合用の下向き凹部３も、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）３ａ、３ｂに挟まれた、平坦な底部３ｃからなる形状を有している。
【００６１】
図５のような工具構成とすることで、プレス成形終了後に、中子１１ａ、１１ｂを容易に引き抜くことができる。また、中子１１ａ、１１ｂは、その先端部で互いに面接触するようにしておくことで、プレス加工中に、これら中子が片持ち的に変形することなく、必要な工具剛性が確保できるため、精度の良いプレス加工が可能になる。また、凹部の形成に際して、断面外側に凸となる部位を断面内側に凹ませるようにプレス加工し、張出変形での伸びが大きくなり過ぎないように加工することもできる。
【００６２】
図６に、素材アルミニウム合金押出形材１０の長手方向に、干渉防止用の上向き凹部２を、凹部２が素材形材１０の長手方向に並列に２個並べて、分割して形成する場合の態様を断面図で示す。このような場合、中央に、凹部２、２を隔てる張出部２ｄを形成するための空間１１が、パンチ工具１２側に設けられる。張出部２ｄを設けるためは、中子８ａ、８ｂの先端に、この形状に対応した凸部を設ける必要があるが、このような凸部を設けると、プレス成形終了後に中子を引き抜くことが困難になる。したがって、干渉防止用の凹部２および前記２つのステイ４、４との接合用の凹部３については、各々のステイ４、４に対応する２個に分割はせずに、前記図１のように１個に統合して成形する方が好ましい。
【００６３】
また、凹部２や凹部３を分割して複数個設ける場合には、素材形材１０の長手方向に並列でない位置に設けることが好ましい。長手方向に並列に凹み部を設けた場合には、前述のように、中間部分を金型で支持することができなくなり、所定の形状が得られない。
【００６４】
素材アルミニウム合金押出形材の断面形状も凹部のプレス成形性に影響する。素材アルミニウム合金押出形材は、角管であるなど、角部を有していても良いが、特に、凹部２の形成部には、この角部が入ってこない断面形状を選択することが好ましい。凹部の形成部に、この角部が入った場合、この角部の部位が、プレス成形に対して抵抗することになり、成形性を低下させる。
【００６５】
図７に、素材アルミニウム合金押出形材が角管であるなど、凹部２の形成部に、角部由来の稜線を有する場合の態様を、断面図と、一部を拡大した斜視図で示す。この場合、特に干渉防止用の凹部２の形成部には、素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の角部１２に由来する、稜線１２が入っている。このため、凹部２のプレス成形時に、一部拡大斜視図に、１３で示す面ひずみ（凸変形）や、点線１４で示す稜線１２の曲げぐせなどの、形状不良が発生、残留しやすくなり、凹部２のプレス成形性を低下させる。このため、干渉防止用の凹部２を形成する素材アルミニウム合金押出形材の中空部分については、その断面形状が、明瞭な稜線の無い、緩やかな曲線形状であることが好ましい。
【００６６】
また、前記図３では、干渉防止用の凹部２の断面幅方向の両端の角部に、急角度で変化する（曲げＲが小さい）折れ線５が形成されている、好ましい態様を説明したが、この態様は、凹部２のプレス成形性を向上させる点でも好ましい。図８に、この折れ線５の無い場合の、円管状素材アルミニウム合金押出形材のプレス成形時の変形形態を示す。同図の通り、折れ線５を設けない場合には、凹み形成部の周辺部１５が、本来の凹み変形させる位置１６に対して、断面外側に意図せずに変形してしまう。このため、凹み変形させる位置を正確に規定（限定）するためには、前記図３の態様のように、凹部２を形成する、凹み変形部の断面幅方向端部に折れ線５を設けて、変形範囲を限定するようにした方が好ましい。
【００６７】
本発明のその他の実施態様：
本発明の実施態様について、他の車体部品との干渉防止用凹部２やステイとの接合用凹部３以外の部位については、他の車体部品と接合のためのフランジや、他の目的の閉断面空間が設けられていても良い。また、前記ステイの設け方や、前記凹部の設け方自体も、前記図１〜４の態様だけには限定されない。図９〜図１４に、これら本発明の他の実施態様を具体的に示す。
【００６８】
図９は、インパネ補強材とステイとの、前記図２と同様の断面図である。この図９は、インパネ補強材１を、フレームとしての強度、剛性が同等で、より軽量化することを目的に、インパネ補強材１の車体前方側に（図の左側に）閉断面空間１７を設けて、断面の外側部分の断面積を大きくしたものである。この閉断面空間１７は、別途設ける必要はなく、押出材の断面形状設計と押出工程により、インパネ補強材１に一体に設けることができる。この閉断面空間１７は一つであることが望ましい。
【００６９】
図１０も、インパネ補強材とステイとの、前記図３と同様の断面図である。この図１０は、他の車体部品と接合のためのＬ字型フランジ１８を、インパネ補強材１の車体前方側に（図の左側に）設けたものである。このＬ字型フランジ１８も、別途設ける必要はなく、押出材の断面形状設計と押出工程により、インパネ補強材１に一体に設けることができる。
【００７０】
図１１は、図１と同様のインパネ補強材とステイとの斜視図であって、前記した通り、インパネ補強材１の運転席側１箇所のみにステイ４を１本のみ設けたものである。
【００７１】
図１２も、図１と同様のインパネ補強材とステイとの斜視図であって、前記した通り、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設け、インストルパネルとの接合のためのブラケットとして利用したものである。
【００７２】
図１３、１４は、インパネ補強材１の中央部１ｃの中空閉断面部をプレス成形によって変形させ、干渉防止用の凹部２を設けるに際して、中空閉断面部に予め切り込みを設ける態様を示している。インパネ補強材１の中空閉断面部を潰し加工する場合には、形状の遷移領域が必要となる。このため、設けられる干渉防止用の凹部２の大きさや深さには限界がある。これに対して、中空閉断面部に予め、線状の切り込みを設け、その切り込み部の長さに応じてプレス成形した場合、形材軸方向に急激に断面形状を変化させることが可能である。つまり、切り込みが無い場合には、破断防止のために必要な定常部と凹み部２ｃの間の遷移領域２ａをなくすことが可能になる。
【００７３】
具体的には、図１４の断面図とともに掲載した参考図（インパネ補強材１への切り込み、潰し加工過程を示す平面図）に示すように、中空閉断面部の凹部２を設ける部位に、軸方向と直角方向に、線状の切り込み１９を２本、間隔を開けて平行に予め設ける。そして、この２本の切り込みによって挟まれた中空閉断面部の部分のプレス成形による潰し加工によって、凹部２を形成する。
【００７４】
図１３の斜視図、図１４に断面図で、ステイ４、４を取り付けた態様を示す通り、図１３、１４で示すインパネ補強材１にステイ４を取り付ける態様は、前記図１などと同じである。但し、この図１３、１４のステイ４は、図１３の部分拡大図に示す通り、前記図１２と同じく、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設けている。ただ、この図１３では、前記図１２と違って、インパネ補強材１に向かう横方向に向いた上部片４ｄを設けている。この上部片４ｄは、インパネ補強材１の凹部３とステイ４との係合に伴い、前記切り込み１９およびプレス成形で形成される開口部２ｅを塞いでいる。
【００７５】
これらの係合は、ステイ４の上部片４ｄに、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分の断面形状に適合する断面形状を有する切り込み空間４ｅを設けて、この切り込み空間４ｅ内に、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分を収容（差し込み）することによって行う。この切り込み部４ｅは、インパネ補強材１の凹部３の下向きの面３ａと係合する上端部４ａを下方に有している。このようにステイ４の上部片４ｄで、インパネ補強材１の前記開口部２ｅを塞ぎ、互いに溶接接合することによって、インパネ補強材１の必要強度が確保できる。
【００７６】
但し、ステイ４の切り込み空間４ｅ内に、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分を収容（差し込み）するには、インパネ補強材１の凹部２の断面幅方向の両端の角部を、図３のような曲率急変の折れ線部５を形成せずに、図２のように鈍角に形成している方が差し込みやすい。
【００７７】
素材アルミニウム合金：
インパネ補強材１あるいはステイ４などを構成する素材アルミニウム合金は、これら部材の断面形状や大きさ、あるいは厚みなどの形状要件に応じて、必要な曲げ強度と曲げ剛性とを確保するために高強度であることが好ましい。このため、この種構造部材用途に汎用される５０００系、６０００系、７０００系等の高強度なアルミニウム合金、押出材用アルミニウム合金が適宜選択される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、インパネ補強材に、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提に、自動車車体幅方向中央部での、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とするとともに、ステイとの接合面精度をも確保できる、低コストで生産可能なインパネ補強材およびその取り付け方法を提供することができる。したがって、本発明は、アルミニウム合金製インパネ補強材に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明インパネ補強材の取り付け例を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の別の態様の断面図である。
【図４】図１の別の態様の断面図である。
【図５】凹部をプレス成形にて形成する態様を示す断面図である。
【図６】凹部をプレス成形にて形成する別の態様を示す断面図である。
【図７】本発明の別の態様を示す断面図、一部拡大斜視図である。
【図８】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図９】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図１０】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図１１】本発明の別の態様を示す斜視図である。
【図１２】本発明の別の態様を示す斜視図、一部拡大断面図である。
【図１３】本発明の別の態様を示す斜視図である。
【図１４】本発明の別の態様を示す断面図、一部平面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１：インパネ補強材、２：干渉防止用凹部、３：ステイとの接合用凹部、4 ：ステイ、 ２０：ブラケット、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用インパネ補強材に関し、インパネ補強材に中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提にした、インパネ補強材およびその取り付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車体では、車室内前方にステアリングコラムを支持するためのインパネ補強材（インパネリーンフォース、ステアリングサポートビーム、ステアリングハンバービーム、クロスカービームなどとも言う）が車体幅方向に設けられている。
【０００３】
このインパネ補強材は、周知の通り、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置され、直接あるいは車体幅方向の端部に設けられたブラケットを介して車体フレームに取り付けられる。また、これととともに、車体中央付近に設置され、車体下方向あるいは前方向に向かって延在するステイと呼ばれる部品により、車体フロアあるいはダッシュパネルと連結される。
【０００４】
このようなインパネ補強材では、種々の断面形状が選択される。また、他の車体部品との干渉を回避するために、直線状の形状ではなく、軸方向（長手方向）に曲げたり、スェージング加工などが施される場合もある。更に、軽量化、コスト、性能面から、その素材についても、鋼板、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの様々な素材が選択される。
【０００５】
インパネ補強材には高強度や高剛性であることが要求される。即ち、車体走行時のステアリングの振動を防止するために、高い剛性が要求される。また、車体の前面衝突時において、車体前方からステアリングを介して伝わる車体後方への荷重、乗員の前方移動による車体前方への荷重、加えて、側面衝突時におけるインパネ補強材の軸方向への荷重に対しても、高い強度が要求される。更に、近年では、自動車車体の軽量化の観点から、これらの強度、剛性を確保した上で、さらにインパネ補強材を軽量化することが望まれている．
【０００６】
アルミニウム合金は、従来から汎用されている鋼板に比べて軽量であることから、このようなインパネ補強材などのフレーム部品への適用も期待されている。したがって、これまでに、プレス成形あるいはロール成形で形成したアルミニウム合金板材、アルミニウム合金鋳造品あるいはアルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材が検討あるいは実用化されている。しかし、鋼板に比べて素材コストが高いことから、加工あるいは接合コストを出来るだけ抑えることが課題となる。
【０００７】
インパネ補強材のようなフレーム部品において、剛性、強度要件を満足した上でより軽量化するためには、中空断面などの閉断面構造（中空閉断面部）を採用することが望ましい。このため、アルミニウム合金板材からインパネ補強材を含むフレーム部品を製造する場合、プレスあるいはロール加工後に接合を行い、中空断面などの閉断面構造を形成することが多い。しかし、このような板材からの構造では、溶接線長が長くなるために、接合（製造）コストが高いことが問題になる。
【０００８】
インパネ補強材を鋳造により製造する場合については、他部品との取り付け部などを一体的に形成可能という利点はあるものの、前記中空閉断面部を形成することが難しいという問題がある。このため、コの字型などの開断面形状を採用し、強度、剛性確保のために補強リブを設けることが一般的であるが、この分、前記中空閉断面部品に比べて重量が重くなるという問題がある。
【０００９】
この点、アルミニウム合金押出形材は、板材のように溶接を伴わずに予め前記中空閉断面部（閉断面空間）を持った直線状部品を、押出によって一体に製造可能という大きな利点がある。そして、インパネ補強材は、重量軽減と車体幅方向の荷重を受け持つために、車体に対し略水平方向で、車幅方向に対し平行に、直線的に設けることが望まれる。このため、アルミニウム合金押出形材を適用しやすい部品といえる。
【００１０】
そこで、従来から、特許文献１などに代表されるように、長手方向に同一断面のアルミニウム合金押出形材を用いたインパネ補強材構造が提案されている。また、前記インパネ補強材の軸方向両端部を車体フレームに対して強固に接合可能で、かつ施工面や位置決め等で取り付けやすくしたインパネ補強材構造も、特許文献２、３など、種々提案されている。
【００１１】
ただ、このような直線状のアルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材を用いる場合、他の車体部品との干渉回避が問題になる。特に、インパネ補強材の車体幅方向中央部近傍では、カーナビゲーションシステムやオーディオなどの装置、あるいはエアコンユニット等が配置され、室内空間の充実と操作性確保の観点から、これらの設置位置が優先されることが多い。つまり、インパネ補強材の方に、これらの他の車体部品との干渉回避部を設けることが要求される。
【００１２】
従来から用いられていた鋼管製インパネ補強材の場合、このような干渉を回避するために、補強材の車体幅方向中央部を曲げ加工することも行われてきた．しかし、強度、剛性確保のために大型、厚肉化されてきている現在のインパネ補強材では、この曲げ加工時の破断、断面変形などの成形不良が生じやすくなっている。そして、鋼板に比べて成形性に劣るアルミニウム合金材料では、さらに、この曲げ加工が困難になるといえる。また、この曲げ加工により、インパネ補強材自体の長手方向（軸方向）の線長が長くなり、その分重量が増加するという問題もある。
【００１３】
このため、特許文献４のように，運転席側と助手席側で断面形状の異なる管材を用い、両者を互いに接合することで、他の車体部品との干渉回避と部品設計適性化の両立を図ることが一般的に行われている。しかし、この方法でも、インパネ補強材の分割による部品点数の増加によるコストアップは避けられない。
【特許文献１】特開２００３−３４２６６号公報
【特許文献２】特開２００７−８１８７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９３０９０号公報
【特許文献４】特許第３７３４６５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記した通り、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いることができれば、押出によって一体に製造可能という大きな利点があり、インパネ補強材の重量軽減と車体幅方向の荷重を受け持つという基本特性からも適用しやすい。しかし、これも前記した通り、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いる場合には、曲げ加工の難しさから、インパネ補強材他の車体部品との干渉回避と部品設計適性化の両立を図ることが難しい。
【００１５】
また、インパネ補強材にアルミニウム合金押出形材を用いる場合、押出加工の特性上、ダイスの磨耗や押出冷却時の変形などにより、素材の形状精度にバラツキが生じやすく、接合部の形状精度を確保しにくいという問題もある。このため、軸方向の端部位置での形状誤差が大きくなり、前述のようなインパネ補強材を分割した場合のインパネ補強材同士の軸方向の端部位置での接合や、ステイなどの比較的長尺部品の端部との接合や取り付けが困難になることが多い。
【００１６】
このような接合面の精度を確保する方法として、アルミニウム合金押出形材を部分的に機械加工するなども行われているが、コストアップが問題になる。また、別の方法としては、ハイドロフォーミング（液圧成形）の適用により、アルミニウム合金押出形材の中空閉断面部（閉断面空間）の内側から、圧力を加えて金型に押し付けることにより、長手方向に断面形状を変化させて、干渉回避部を設けるとともに、形状精度を確保するという加工方法も行われている。しかし、加工時間の増大や、歩留まり悪化などによるコストアップが問題になり、一般に普及するには至っていない。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、インパネ補強材に、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提に、車体幅方向中央部での、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とするとともに、ステイとの接合面精度をも確保できる、低コストで生産可能なインパネ補強材およびその取り付け方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するための本発明インパネ補強材の要旨は、軸方向が自動車の車体幅方向となるように軸方向両端部が車体フレームに各々取り付けられたインパネ補強材であって、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材からなり、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイとの接合用の凹部とを各々表面に有し、前記ステイとの接合用の凹部に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部が接合されており、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられたことである。
【００１９】
ここで、前記ステイとの接合用の凹部の接合面が、前記ステイの長手方向に対して直交していることが好ましい。
【００２０】
また、上記目的を達成するための本発明インパネ補強材の取り付け方法の要旨は、インパネ補強材の取り付け方法であって、インパネ補強材を中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、この中空閉断面部をプレス成形によって変形させて、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを各々表面に形成し、インパネ補強材の軸方向が自動車の車体幅方向となるように、前記中空閉断面部からなる軸方向両端部を車体フレームに各々取り付ける一方で、前記ステイとの接合用の凹部に車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部を接合して、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けたことである。
【００２１】
ここで、前記他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを同じプレス成形工程にて形成することが好ましい。また、前記ステイとの接合用の凹部の接合面を、前記ステイの長手方向に対して直交させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、アルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材の中空閉断面部を、プレス成形によって変形させて（中空閉断面部の潰し変形によって）、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイの端部と接合する凹部とを、各々表面に一体に形成する。
【００２３】
このように、本発明では、従来のように、インパネ補強材を長手方向に曲げることで、他の車体部品との干渉防止用の空間を確保するのではなく、インパネ補強材の中空閉断面部自体を、プレス成形によって形成し、他の車体部品との干渉防止用の空間を確保する。これによって、本発明は、インパネ補強材の車体幅方向（軸方向）中央部などでの、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とする。
【００２４】
また、本発明では、ステイとの接合用凹部（ステイの端部と接合する凹部）を、同じく、インパネ補強材の中空閉断面部自体をプレス成形によって形成する。これによって、ステイとの接合面精度をも確保でき、簡便に取り付けることができる。
【００２５】
インパネ補強材におけるステイとの接合面を、従来のように、押出ままの部位とした場合、前記した押出材の特性上、ステイとの接合面の形状精度にバラツキが生じやすく、形状誤差が大きくなるという問題がある。これに対して、本発明では、インパネ補強材におけるステイとの接合面をプレス成形により形成した凹部に設ける。このため、押出ままの部位における形状精度のバラツキや形状誤差を、プレス成形によってキャンセル（除去）した上で、ステイ上端部の接合面形状に適合した形状に成形するため、ステイとの接合面精度を確保できる。この結果、インパネ補強材におけるステイとの接合面の、溶接接合での欠陥の発生頻度の低下、車体への組み付け時の寸法不良などの問題が著しく生じにくくなる。
【００２６】
しかも、これらの凹部は、いずれも、アルミニウム合金押出形材からなるインパネ補強材の中空閉断面部のプレス成形による変形（成形）によって作成されるために、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図を用いて、以下に詳細に説明する。先ず、図１、２を用いて、本発明の自動車用インパネ補強材の実施態様を説明する。図１は、アルミニウム合金押出中空形材からなるインパネ補強材１を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。図２において、点線７（上部の半円形状および下部の斜め直線状点線）が、ステイとの接合用凹部３や干渉防止用の凹部２を成形する前の、
元の中形材形状を示している（図３、４、７、９、１０、１２、１４などの断面図でも共通）。なお、図１では、図の斜め左上側が車体前方方向、図２では図の左側が車体前方方向である。
【００２８】
インパネ補強材の基本構成：
本発明において、前提となるインパネ補強材の基本構成自体は通常のものと同じである。即ち、図１において、インパネ補強材１は、その軸方向（長手方向）が自動車の車体幅方向（図の左下方向から右上方向）に延在するように設置される。この設置の場合、インパネ補強材１の長手方向（軸方向）の両端部１ａ（運転席側）、１ｂ（助手席側）が、取り付け金具であるブラケット２０、２０を介して、図示しない車体フレームに取り付けられている。ブラケット２０、２０は、これも図示はしないが、常法では、車体フレーム側のブラケットなどを介して、車体フレームに取り付けられている。
【００２９】
また、インパネ補強材１は、これも通常通り、車体の下方向あるいは前方向に向かって、互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右のステイ４、４により、車体幅方向（軸方向、長手方向）の中央部１ｃにて、図示しない車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられている。なお、本発明で言う、前記中央部１ｃとは、軸方向の中央部一点のみではなく、図１のように、インパネ補強材が通常ステイによって支持乃至接合される範囲（領域）を含めた中央部付近の意味である。
【００３０】
前記ブラケット２０、２０は、鋼製でもよいが、アルミニウム合金であるインパネ補強材１とは異種材料となるので、電食を防止するための市販の絶縁塗装乃至絶縁皮膜が必要となる。この点で、ブラケット２０、２０は、インパネ補強材１と同じく、アルミニウム合金の鋳造材や押出材、加工材などからなることが好ましい。
【００３１】
インパネ補強材：
図１に示す通り、アルミニウム合金押出中空形材からなるインパネ補強材１は、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部を有する。このため、従来のような、他の車体部品との干渉を回避するための、車体幅方向中央部などの曲げ加工は不要である。言い換えると、インパネ補強材１は、その車体幅方向（軸方向) の全長に亙って、図１に示す通り、前記した押出形材の特徴でもある、直線状とすることができる。
【００３２】
このことが本発明の利点でもあって、インパネ補強材を前記直線状とすることで、車体に対し略水平方向で、車幅方向に対し平行に、かつ直線的に設けることができる。したがって、インパネ補強材を前記直線状とできることは、重量を軽くした上で、車体幅方向の荷重を受け持つ必要がある、インパネ補強材の基本性能を発揮させる点で有利である。ただ、本発明では、他の車体部品との干渉回避目的ではなく、車体部品や車体の設計上やデザイン上の問題で、インパネ補強材を、その車体幅方向（軸方向) に曲げ加工などによって湾曲させるあるいは曲線状とすることは許容される。また、インパネ補強材１を溶接を伴わずに長手方向に一部品で形成していることで、前記特許文献４に見られるような２部品を接合する構成に比して、比較的低コストで生産可能であるとともに、形状精度も確保しやすい。
【００３３】
また、図１、２の態様では、インパネ補強材（アルミニウム合金押出形材）１は、その車体幅方向（軸方向) の全長に亙って、下側の壁が平ら、上側の壁が半円形、車体前方側の壁が垂直状、という略円管状中空閉断面部を有する。インパネ補強材１の中空閉断面部の断面形状は、これに限らず、前記した要求される高剛性や高強度を満足でき、前記各凹部を成形できるものであれば、種々の断面形状が選択されうる。例えば、真円、楕円、半円、不定形な円などの円管状や、三角、四角、多角などの角管状、あるいは、これら以外の不定形と呼ぶべき断面形状が適宜選択されうる。また、その厚みも、汎用される１〜５ｍｍ程度の厚みが選択される。
【００３４】
ただ、後述するように、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部を形成するためには、この上向き凹部形状への、インパネ補強材１の中空閉断面部の凹部成形面のプレス成形を阻害しない断面形状が好ましい。即ち、インパネ補強材１における凹部の成形面に、角部（稜線）が無いような、あるいは角部（稜線）が来ないような、インパネ補強材（アルミニウム合金押出形材）１の断面形状が好ましい。
【００３５】
インパネ補強材用のアルミニウム合金は、後述するステイと同様に、比較的高強度なＡ６０００系あるいはＡ７０００系合金を用いることが好ましい。但し、インパネ補強材とステイとを全く同じアルミニウム合金とする必要性は必ずしも無い。
【００３６】
ステイ：
この図１では、インパネ補強材１の中央部近傍に、車体の下方向に向かって、互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右の、断面がＬ字状のステイ４、４が２本取り付けられている。このステイ４、４は、その下端部４ｂ、４ｂにおいて、図示はしない、車体の下方向に存在する車体フロアと、機械的に接合および／または溶接接合されており、インパネ補強材１を車体フロアに接続、固定する。
【００３７】
Ｌ字状ステイ４、４は、勿論、後述する図７の通り、車体の前方向に向かって延在していても良いが、この場合には、下向きの凹部の向きが、ステイの延在方向に合わせて、後述する図４の通り、車体の前方向に向かうこととなる。
【００３８】
このステイ４の形状について、直交する二辺からなる図１のＬ字状の他に、他部品との干渉回避の観点で許容される形状の範囲内で、必要な強度や剛性、あるいは接合部の形状を確保するための肉厚や形状が選択される。例えば、断面形状は、矩形断面、ハット型、コの字型などが便宜選択される。また、ステイ用のアルミニウム合金は、前記インパネ補強材用のアルミニウム合金と同じく、比較的高強度なＡ６０００系あるいはＡ７０００系合金あるいは溶接性を考慮して５０００系合金を用いることが好ましい。この場合、ステイとしては、アルミニウム合金板材をプレス成形したものを用いても、押出形材を用いても良い。また、ステイ４の厚みも、汎用される０．８〜５ｍｍ程度の厚みが選択される。
【００３９】
また、ステイ４の本数は、通常は図１のように中央部の２箇所、２本が用いられるが、本数は特に限定されず、必要本数とすれば良く、例えば、図１１にインパネ補強材の斜視図を示す通り、前記図１の内のいずれか１箇所のみに（１本のみを）ステイ４を設けても良い。
【００４０】
更に、図１２にインパネ補強材１の斜視図と、ステイ４との接合部の部分拡大断面図とを両方示す通り、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設けても良い。この上部片４ｃは、インパネ補強材１よりも車体後方側に設けられるインストルメントパネル３０との接合ブラケット（２２は上部片４ｃとインストルメントパネル３０との接合用クリップ）として利用可能である。このように、取り付けブラケットとステイを一体的に設けることで部品点数および溶接点数の削減ができる。
【００４１】
ステイとの接合用凹部：
一方、図１において、インパネ補強材１の中央部１ｃ近傍には、前記各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａに各々対応する補強材下部の位置に、ステイとの接合用凹部３が、下向きに（上に向かってへこむよう）、間隔を開けて１個設けられている。即ち、この下向きの凹部３は、車体の下方向に向かって互いに車体幅方向に間隔を開けて延在する、左右のＬ字状のステイ４、４に各々対応している。そして、この下向きの凹部３は、アルミニウム合金押出形材の中央部（近傍）の下部の位置において、その中空閉断面部を、プレス成形により断面潰し変形させ、インパネ補強材１の表面に一体に形成したものである。
【００４２】
このステイとの接合用の下向き凹部３は、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）３ａ、３ｂに挟まれた、平坦な底部３ｃからなる形状を有している。この底部２ｃは平坦でなくても、曲面（曲線状の斜面）であって良いが、要は、ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａの面形状と係合できる面形状である必要がある。
ここで、接合用凹部３の形状は、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａと係合する形状、大きさ、深さを有している。図１の態様では、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａの両方を収容して、係合しうる大きさ（面積）を有するステイとの接合用凹部３を１個、補強材１の中央部の下部に延在させている。ただ、このステイとの接合用凹部３は１個でなくとも、長手方向に並列でない位置であれば、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａに対応する形で、ふたつ以上設けても良い。
【００４３】
図２の態様のように、ステイ接合部となる下向きの凹部３の接合面３ａは、ステイとの溶接接合強度（継ぎ手強度）を確保するために、各ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａとの接合面の方向が、ステイ４、４の長手方向に対して直交している（垂直な面、直角な面）となるように形成されていることが好ましい。また、このように、ステイ４、４との接合用の凹部３の接合面の方向が、ステイ４、４の長手方向に対して直交（直角に）していると、ステイ４、４の端部４ａ、４ａの切削などの加工が不要となり、ステイ４、４の歩留まり向上と、端部４ａ、４ａの加工コストの低減が可能となる。
【００４４】
図２において、左右いずれかのステイ４の上端部４ａと、これに対応する下向きの凹部３の下向きの面３ａとを示すように、ステイ４の上端部４ａは、下向きの凹部３の下向きの面３ａと係合し、互いに溶接接合されている。なお、左右いずれのステイ４も、これと同様に係合し、互いに溶接接合されている。
【００４５】
図４は、Ｌ字状ステイ４が、前記した通り、車体の前方向に向かって延在しており、ステイ４は、車体前側（図の左側）のダッシュパネル（図示せず）と接合している場合を示す。この場合には、凹部３は、下向きではなく、ステイの延在方向に合わせて、図４の通り、車体の前方向側に設けられ、この前方向側に（図の左方向）に向かうこととなる。そして、図４においても、左右いずれかのステイ４の上端部４ａ（図では右端部）と、これに対応する凹部３の左向きの面３ａとを示すように、ステイ４の上端部４ａは、凹部３の左向きの面３ａと係合し、互いに溶接接合されている。
【００４６】
これらの凹部３と、ステイ４、４の各上端部４ａ、４ａとの溶接接合は、ＭＩＧ溶接、レーザー溶接などの、この種の溶接に汎用される溶接方法や条件が便宜選択できる。
【００４７】
このように、ステイとの接合用凹部３を、インパネ補強材１の中空閉断面部自体のプレス成形によって潰し変形して設けるため、ステイとの接合面精度をも確保でき、簡便に取り付けることができる。しかも、ステイとの接合用凹部３は、アルミニウム合金押出形材からなる中空閉断面部のプレス成形による変形（成形）によって作成されるために、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。なお、ステイとの接合用凹部３は、接合面の形状精度が確保できれば良く、他の車体部品との干渉防止用凹部２のような大きな形状変化を設ける必要は無い。つまり、張出量自体を小さく設定してよいため、干渉防止用凹部２のような後述する折れ線（部）などを有する断面形状を採用する必要は無い。また、張出量が小さくても良いため、鋼板に比べて伸びの低いアルミニウム合金であっても、破断せずに容易に凹部を形成できる。
【００４８】
他の車体部品との干渉防止用凹部：
図１において、インパネ補強材１の車体幅方向の中央部１ｃ近傍には、他の車体部品との干渉防止用の上向きの凹部２（下に向かってへこむ）が設けられている。インパネ補強材１は、自動車車内の車体幅方向の中央部寄りの車体上側の位置に配置された室内機器（図示せず）との間に干渉が生じることが最も多い。したがって、これら室内機器である他の車体部品との干渉防止用凹部２は、図１の態様のように、インパネ補強材１の中央部１ｃ近傍であって、その断面中心に対して、車体上側あるいは後側の位置に凹部を設けることが好ましい。
【００４９】
図１の態様では、この干渉防止用の上向きの凹部２は、車体幅方向でインパネ補強材１の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）２ａ、２ｂに挟まれた、なだらかな曲面（なだらかな曲線状の斜面）を有する底部２ｃからなる、標準的な形状あるいは汎用される形状を有している。この底部２ｃは平坦であっても良いが、他の部材と接合する必要はなく、また、成形も難しいので、平坦である必要はなく、前記曲面（曲線状の斜面）であって良い。ただ、この凹部２を設ける位置や大きさ、形状、深さなどは、干渉を防止する対象となる、カーナビゲーションシステムやオーディオ装置あるいはエアコンユニット等の室内機器の配置位置や大きさ、形状などによって定まる。このため、これら室内機器の配置位置や大きさ、形状などに応じて、凹部２の配置位置や大きさ、形状、深さを選択し、これらの他の車体部品との干渉を防止（回避）した上で、インパネ補強材の、特に車体幅方向の中央部近傍などを、直線状とできる凹部２の大きさや形状、深さ、そして設ける位置が選択される。
【００５０】
干渉防止用凹部２の配置位置は、インパネ補強材１の軸方向（長手方向）の位置や、その断面中心に対する位置を設定する。このため、凹部２を設ける位置は、インパネ補強材１の車体幅方向の中央部１ｃからずれたり、その断面中心に対する位置が、車体後側の位置になる場合もある。また、この凹部２の配置位置は、インパネ補強材１への基本的な要求特性（強度、剛性）の点も考慮される。例えば、インパネ補強材１の長手方向（軸方向）では、インパネ補強材１にステアリングが接続される中央部１ｃから運転席側の端部１ａ側寄りの方が、中央部１ｃから助手席側の端部１ｂ寄りよりも、高強度、高剛性が必要である。したがって、中央部１ｃから運転席側（端部１ａ側寄りの方）の凹部２の設け方には、インパネ補強材１の高強度、高剛性の特性を低下させない制約が当然ある。一方、中央部１ｃから助手席側（端部１ｂ寄りの方）の凹部２の設け方には、インパネ補強材１の特性からの制約があまり無い。したがって、例えば、インパネ補強材１の助手席側には、中央部１ｃから助手席側の端部１ｂに亙って、大きく、長く延在するような凹部２を設けても良い。
【００５１】
干渉防止用凹部２は、アルミニウム合金押出形材からなる中空閉断面部のプレス成形による潰し変形（成形）によって作成されるために、設ける凹部２の大きさ、形状、深さには、後述する通り、中空閉断面部の大きさからくる制約や成形限界からくる制約がある。したがって、これら室内機器の大きさ、形状にも勿論よるが、設ける凹部２は１個のみとせず、数を増して複数個として、室内機器の配置位置や大きさ、形状などの設計変更も考慮しつつ、互いの干渉を防止しても良い。
【００５２】
このように、他の車体部品との干渉防止用の凹部２は、前記ステイとの接合用凹部３と同様、インパネ補強材１の中空閉断面部自体のプレス成形によって形成される。このため、干渉防止用には比較的大きな凹部２が必要である。
【００５３】
しかし、アルミニウム合金押出形材の素材伸びは、鋼板に比べて小さいため、本発明における凹部形成のための、張出変形を伴うようなプレス加工では破断が生じやすい。しかし、凹部２の変形前後の断面線長（元の形状７の断面線長）に大きな差異（変化）が無いように潰し加工すれば、アルミニウム合金押出形材であっても、破断なく成形可能である。また、凹み部２はプレス成形で形成されるため、比較的簡便に、低コストで、成形（生産) が可能である。
【００５４】
図３に他の車体部品との干渉防止用の凹部２の好ましい態様を、図２と同じ断面図で示す。図２と図３との凹部２の大きな違いは、図３の凹部２では、断面幅方向の両端の角部（コーナー部）に、曲率急変部＝曲率が急角度で変化する、曲げＲが小さい角部として、折れ線（折れ線部）５が形成されている点である。
【００５５】
この場合、図３に示すように、折れ線（部）５に囲まれた部分の断面形状が、断面外側に凸となる、明瞭な稜線のない曲線形状で形成されていることが望ましい。この図３の凹部２は、折れ線５の間の断面外側方向に、元の中空閉断面部の凸となる曲線部７を断面内側方向に凹ませる（潰し変形させる）ことで形成されている。
【００５６】
このような折れ線５を有する図３の断面形状の場合、プレス加工による潰し変形に際して、この折れ線を起点に変形が生じるために、折れ線よりも外側のプレス成形を施さない部分での変形が抑制される。このため、凹み部以外の部分での形状精度が確保しやすく、安定的に凹み部を形成することができる。
【００５７】
凹部の成形方法：
図５に、インパネ補強材１本体（アルミニウム合金押出形材）のプレス成形工程の態様を断面図で示す。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々プレス成形工程の時間の経過を示している。この図５の態様では、前記他の車体部品との干渉防止用の凹部２と、前記ステイとの接合用の凹部３を同じプレス成形工程にて形成している。図５では、前記２つのステイ４、４との接合用の凹部３を、各々のステイ４、４に対応する２個に分割はせずに、前記図１のように１個に統合して成形している。
【００５８】
凹部のプレス成形は、まず、図５（ａ）に示すように、素材アルミニウム合金押出形材１０の両端部１０ａ、１０ｂから、中空閉断面部内に向かって、矢印で示すように、各々、拘束工具（中子）１１ａ、１１ｂを挿入する。この中子１１ａ、１１ｂの先端部形状は、形成する凹部（２、３、４）の最も凹み変形の大きい部分と対応している。
【００５９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、押え工具（金型）１４に対して、パンチ工具１２、１３を、素材アルミニウム合金押出形材１０に対して、相対的に押し込むようにプレス成形する。これによって、この中子１１ａ、１１ｂによって、素材アルミニウム合金押出形材１０閉断面空間内部の必要な領域を拘束してプレス加工することが可能になる、この結果、素材形材１０を金型１４に押し付けるように成形でき、必要な形状精度が確保できる。また、凹部２が素材形材１０の長手方向に並列でない位置であれば、ふたつ以上あっても成形できる。
【００６０】
この結果、図５（ｃ）に示すように、他の車体部品との干渉防止用の上向き凹部２、およびステイとの接合用の下向き凹部３が形成される。干渉防止用の上向き凹部２は、図１で示したように、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）２ａ、２ｂに挟まれた、なだらかな曲面（曲線状の斜面）を有する平坦な底部１ｃからなる形状を有している。一方、ステイとの接合用の下向き凹部３も、車体幅方向で素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の中空閉断面部壁とつながる斜面からなる二つの周縁壁（端部壁）３ａ、３ｂに挟まれた、平坦な底部３ｃからなる形状を有している。
【００６１】
図５のような工具構成とすることで、プレス成形終了後に、中子１１ａ、１１ｂを容易に引き抜くことができる。また、中子１１ａ、１１ｂは、その先端部で互いに面接触するようにしておくことで、プレス加工中に、これら中子が片持ち的に変形することなく、必要な工具剛性が確保できるため、精度の良いプレス加工が可能になる。また、凹部の形成に際して、断面外側に凸となる部位を断面内側に凹ませるようにプレス加工し、張出変形での伸びが大きくなり過ぎないように加工することもできる。
【００６２】
図６に、素材アルミニウム合金押出形材１０の長手方向に、干渉防止用の上向き凹部２を、凹部２が素材形材１０の長手方向に並列に２個並べて、分割して形成する場合の態様を断面図で示す。このような場合、中央に、凹部２、２を隔てる張出部２ｄを形成するための空間１１が、パンチ工具１２側に設けられる。張出部２ｄを設けるためは、中子８ａ、８ｂの先端に、この形状に対応した凸部を設ける必要があるが、このような凸部を設けると、プレス成形終了後に中子を引き抜くことが困難になる。したがって、干渉防止用の凹部２および前記２つのステイ４、４との接合用の凹部３については、各々のステイ４、４に対応する２個に分割はせずに、前記図１のように１個に統合して成形する方が好ましい。
【００６３】
また、凹部２や凹部３を分割して複数個設ける場合には、素材形材１０の長手方向に並列でない位置に設けることが好ましい。長手方向に並列に凹み部を設けた場合には、前述のように、中間部分を金型で支持することができなくなり、所定の形状が得られない。
【００６４】
素材アルミニウム合金押出形材の断面形状も凹部のプレス成形性に影響する。素材アルミニウム合金押出形材は、角管であるなど、角部を有していても良いが、特に、凹部２の形成部には、この角部が入ってこない断面形状を選択することが好ましい。凹部の形成部に、この角部が入った場合、この角部の部位が、プレス成形に対して抵抗することになり、成形性を低下させる。
【００６５】
図７に、素材アルミニウム合金押出形材が角管であるなど、凹部２の形成部に、角部由来の稜線を有する場合の態様を、断面図と、一部を拡大した斜視図で示す。この場合、特に干渉防止用の凹部２の形成部には、素材アルミニウム合金押出形材１０（インパネ補強材１）の角部１２に由来する、稜線１２が入っている。このため、凹部２のプレス成形時に、一部拡大斜視図に、１３で示す面ひずみ（凸変形）や、点線１４で示す稜線１２の曲げぐせなどの、形状不良が発生、残留しやすくなり、凹部２のプレス成形性を低下させる。このため、干渉防止用の凹部２を形成する素材アルミニウム合金押出形材の中空部分については、その断面形状が、明瞭な稜線の無い、緩やかな曲線形状であることが好ましい。
【００６６】
また、前記図３では、干渉防止用の凹部２の断面幅方向の両端の角部に、急角度で変化する（曲げＲが小さい）折れ線５が形成されている、好ましい態様を説明したが、この態様は、凹部２のプレス成形性を向上させる点でも好ましい。図８に、この折れ線５の無い場合の、円管状素材アルミニウム合金押出形材のプレス成形時の変形形態を示す。同図の通り、折れ線５を設けない場合には、凹み形成部の周辺部１５が、本来の凹み変形させる位置１６に対して、断面外側に意図せずに変形してしまう。このため、凹み変形させる位置を正確に規定（限定）するためには、前記図３の態様のように、凹部２を形成する、凹み変形部の断面幅方向端部に折れ線５を設けて、変形範囲を限定するようにした方が好ましい。
【００６７】
本発明のその他の実施態様：
本発明の実施態様について、他の車体部品との干渉防止用凹部２やステイとの接合用凹部３以外の部位については、他の車体部品と接合のためのフランジや、他の目的の閉断面空間が設けられていても良い。また、前記ステイの設け方や、前記凹部の設け方自体も、前記図１〜４の態様だけには限定されない。図９〜図１４に、これら本発明の他の実施態様を具体的に示す。
【００６８】
図９は、インパネ補強材とステイとの、前記図２と同様の断面図である。この図９は、インパネ補強材１を、フレームとしての強度、剛性が同等で、より軽量化することを目的に、インパネ補強材１の車体前方側に（図の左側に）閉断面空間１７を設けて、断面の外側部分の断面積を大きくしたものである。この閉断面空間１７は、別途設ける必要はなく、押出材の断面形状設計と押出工程により、インパネ補強材１に一体に設けることができる。この閉断面空間１７は一つであることが望ましい。
【００６９】
図１０も、インパネ補強材とステイとの、前記図３と同様の断面図である。この図１０は、他の車体部品と接合のためのＬ字型フランジ１８を、インパネ補強材１の車体前方側に（図の左側に）設けたものである。このＬ字型フランジ１８も、別途設ける必要はなく、押出材の断面形状設計と押出工程により、インパネ補強材１に一体に設けることができる。
【００７０】
図１１は、図１と同様のインパネ補強材とステイとの斜視図であって、前記した通り、インパネ補強材１の運転席側１箇所のみにステイ４を１本のみ設けたものである。
【００７１】
図１２も、図１と同様のインパネ補強材とステイとの斜視図であって、前記した通り、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設け、インストルパネルとの接合のためのブラケットとして利用したものである。
【００７２】
図１３、１４は、インパネ補強材１の中央部１ｃの中空閉断面部をプレス成形によって変形させ、干渉防止用の凹部２を設けるに際して、中空閉断面部に予め切り込みを設ける態様を示している。インパネ補強材１の中空閉断面部を潰し加工する場合には、形状の遷移領域が必要となる。このため、設けられる干渉防止用の凹部２の大きさや深さには限界がある。これに対して、中空閉断面部に予め、線状の切り込みを設け、その切り込み部の長さに応じてプレス成形した場合、形材軸方向に急激に断面形状を変化させることが可能である。つまり、切り込みが無い場合には、破断防止のために必要な定常部と凹み部２ｃの間の遷移領域２ａをなくすことが可能になる。
【００７３】
具体的には、図１４の断面図とともに掲載した参考図（インパネ補強材１への切り込み、潰し加工過程を示す平面図）に示すように、中空閉断面部の凹部２を設ける部位に、軸方向と直角方向に、線状の切り込み１９を２本、間隔を開けて平行に予め設ける。そして、この２本の切り込みによって挟まれた中空閉断面部の部分のプレス成形による潰し加工によって、凹部２を形成する。
【００７４】
図１３の斜視図、図１４に断面図で、ステイ４、４を取り付けた態様を示す通り、図１３、１４で示すインパネ補強材１にステイ４を取り付ける態様は、前記図１などと同じである。但し、この図１３、１４のステイ４は、図１３の部分拡大図に示す通り、前記図１２と同じく、このステイ４のインパネ補強材１との接合部４ａから、車体上方向に延長した上部片４ｃを設けている。ただ、この図１３では、前記図１２と違って、インパネ補強材１に向かう横方向に向いた上部片４ｄを設けている。この上部片４ｄは、インパネ補強材１の凹部３とステイ４との係合に伴い、前記切り込み１９およびプレス成形で形成される開口部２ｅを塞いでいる。
【００７５】
これらの係合は、ステイ４の上部片４ｄに、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分の断面形状に適合する断面形状を有する切り込み空間４ｅを設けて、この切り込み空間４ｅ内に、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分を収容（差し込み）することによって行う。この切り込み部４ｅは、インパネ補強材１の凹部３の下向きの面３ａと係合する上端部４ａを下方に有している。このようにステイ４の上部片４ｄで、インパネ補強材１の前記開口部２ｅを塞ぎ、互いに溶接接合することによって、インパネ補強材１の必要強度が確保できる。
【００７６】
但し、ステイ４の切り込み空間４ｅ内に、インパネ補強材１の凹部２と凹部３とを設けた部分を収容（差し込み）するには、インパネ補強材１の凹部２の断面幅方向の両端の角部を、図３のような曲率急変の折れ線部５を形成せずに、図２のように鈍角に形成している方が差し込みやすい。
【００７７】
素材アルミニウム合金：
インパネ補強材１あるいはステイ４などを構成する素材アルミニウム合金は、これら部材の断面形状や大きさ、あるいは厚みなどの形状要件に応じて、必要な曲げ強度と曲げ剛性とを確保するために高強度であることが好ましい。このため、この種構造部材用途に汎用される５０００系、６０００系、７０００系等の高強度なアルミニウム合金、押出材用アルミニウム合金が適宜選択される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、インパネ補強材に、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材を用いることを前提に、自動車車体幅方向中央部での、他の車体部品との干渉回避を簡便に可能とするとともに、ステイとの接合面精度をも確保できる、低コストで生産可能なインパネ補強材およびその取り付け方法を提供することができる。したがって、本発明は、アルミニウム合金製インパネ補強材に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明インパネ補強材の取り付け例を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の別の態様の断面図である。
【図４】図１の別の態様の断面図である。
【図５】凹部をプレス成形にて形成する態様を示す断面図である。
【図６】凹部をプレス成形にて形成する別の態様を示す断面図である。
【図７】本発明の別の態様を示す断面図、一部拡大斜視図である。
【図８】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図９】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図１０】本発明の別の態様を示す断面図である。
【図１１】本発明の別の態様を示す斜視図である。
【図１２】本発明の別の態様を示す斜視図、一部拡大断面図である。
【図１３】本発明の別の態様を示す斜視図である。
【図１４】本発明の別の態様を示す断面図、一部平面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１：インパネ補強材、２：干渉防止用凹部、３：ステイとの接合用凹部、4 ：ステイ、 ２０：ブラケット、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向が自動車の車体幅方向となるように軸方向両端部が車体フレームに各々取り付けられたインパネ補強材であって、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材からなり、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイとの接合用の凹部とを各々表面に有し、前記ステイとの接合用の凹部に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部が接合されており、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられたことを特徴とするインパネ補強材。
【請求項２】
前記ステイとの接合用の凹部の接合面が、前記ステイの長手方向に対して直交している請求項１に記載のインパネ補強材。
【請求項３】
インパネ補強材の取り付け方法であって、インパネ補強材を中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、この中空閉断面部をプレス成形によって変形させて、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを各々表面に形成し、インパネ補強材の軸方向が自動車の車体幅方向となるように、前記中空閉断面部からなる軸方向両端部を車体フレームに各々取り付ける一方で、前記ステイとの接合用の凹部に車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部を接合して、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けたことを特徴とするインパネ補強材の取り付け方法。
【請求項４】
前記他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを同じプレス成形工程にて形成した請求項３に記載のインパネ補強材の取り付け方法。
【請求項５】
前記ステイとの接合用の凹部の接合面を、前記ステイの長手方向に対して直交させた請求項３または４に記載のインパネ補強材の取り付け方法。
【請求項１】
軸方向が自動車の車体幅方向となるように軸方向両端部が車体フレームに各々取り付けられたインパネ補強材であって、中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材からなり、前記中空閉断面部をプレス成形によって変形させた、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、ステイとの接合用の凹部とを各々表面に有し、前記ステイとの接合用の凹部に、車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部が接合されており、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けられたことを特徴とするインパネ補強材。
【請求項２】
前記ステイとの接合用の凹部の接合面が、前記ステイの長手方向に対して直交している請求項１に記載のインパネ補強材。
【請求項３】
インパネ補強材の取り付け方法であって、インパネ補強材を中空閉断面部を有するアルミニウム合金押出形材から構成し、この中空閉断面部をプレス成形によって変形させて、他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを各々表面に形成し、インパネ補強材の軸方向が自動車の車体幅方向となるように、前記中空閉断面部からなる軸方向両端部を車体フレームに各々取り付ける一方で、前記ステイとの接合用の凹部に車体の下方向あるいは前方向に向かって延在するステイの端部を接合して、このステイを介してその軸方向の中央部が車体フロアあるいはダッシュパネルに取り付けたことを特徴とするインパネ補強材の取り付け方法。
【請求項４】
前記他の車体部品との干渉防止用の凹部と、前記ステイとの接合用の凹部とを同じプレス成形工程にて形成した請求項３に記載のインパネ補強材の取り付け方法。
【請求項５】
前記ステイとの接合用の凹部の接合面を、前記ステイの長手方向に対して直交させた請求項３または４に記載のインパネ補強材の取り付け方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−５２４８７（Ｐ２０１０−５２４８７Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７０７８（Ｐ２００８−２１７０７８）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]