車両用衝突補強材及びその製造方法
【課題】比較的安価に製造可能であると共に、衝突エネルギーの吸収量増大と軽量化とを両立させることが可能な車両用衝突補強材と、その製造方法とを提供する。
【解決手段】車両用衝突補強材の本体部１０は、長手方向に延びる中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備し、長手方向に沿って隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬを有している。開放断面部ＯＰは、中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３により中央フランジ１１と反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されている。中空な閉断面部ＣＬは更に一対の突片１４を具備し、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４により略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなすように形成されている。
【解決手段】車両用衝突補強材の本体部１０は、長手方向に延びる中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備し、長手方向に沿って隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬを有している。開放断面部ＯＰは、中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３により中央フランジ１１と反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されている。中空な閉断面部ＣＬは更に一対の突片１４を具備し、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４により略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなすように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時に乗員を保護することを目的として車両に装着される車両用衝突補強材と、車両用衝突補強材の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用衝突補強材としては例えば、車両の側面衝突時の衝撃から乗員を保護する目的でドア内部に配設されるドアインパクトビーム（サイドインパクトビーム又は安全バーとも言う）が知られている。ドアインパクトビームのような車両用衝突補強材にあっては、十分な強度があり衝突エネルギーの吸収量が大きいことが求められる一方で、燃費向上等の観点から極力軽量であることも要求される。このため、車両用衝突補強材においては、軽量化を図りながらも十分な強度を確保することが重要な技術的課題となっている。
【０００３】
この点、特許文献１は、高張力鋼板に対していわゆるＵＯ曲げ（段階的な曲げ成形の一種）を施すことにより、取付ブラケット部を除くビーム本体部が横断面円形状（正しくは横断面円環形状）の中空な閉断面構造をなす車両用サイドインパクトビームを開示する。ビーム本体部を中空な閉断面構造とすることにより、軽量化と衝突エネルギーの吸収量増大とを図っている。これに対し、横断面が閉断面形状の安全バーは製造工数が多く加工コストや防食用の表面処理コストが高くつくことから、特許文献２は、本体部が開放断面形状をなす安全バーを提案する。即ち特許文献２の安全バーは、２個のウェブ（７）によって抱かれた中央フランジ（６）と、それぞれのウェブに接続すると共にバー構造体の両側部から外方に延出する側部フランジ（８）とを備え、中央フランジ、二つのウェブ及び二つの側部フランジによって開放型の横断面形状を構築している。但し、開放断面型の安全バーにおいて必要最小限の強度を確保するためには、一般に、材料鋼板の板厚をあまり薄くしないという配慮が必要になる。
【０００４】
以上述べたように、横断面円環状の中空な閉断面構造を採用すれば、軽量化と衝突エネルギーの吸収量増大との両立を図りやすいが、製造工程が複雑化し製造コストが高くなるという欠点がある。他方、開放型の横断面構造を採用すれば、製造工程を簡素化することができるが、耐荷重性を確保するために材料鋼板の板厚をある程度厚くする等の対策が必要になり、劇的な軽量化を達成するというわけにはいかない。つまり、いずれの構造にも一長一短がある。
【０００５】
一つの車両用衝突補強材に中空な閉断面構造と開放断面構造とを取り入れ、両構造を併存させることによって両構造の長所を折衷的に生かすような設計が実現するならば、それは非常に望ましい。しかしながら、横断面円環状の中空な閉断面構造と横断面多角形状の開放断面構造とでは互いの幾何学的な形状に大きな差があるので、単純に両者を組み合わせた構造を一つの車両用衝突補強材中に具現化しようとしても、製造手順の複雑化を回避することまで考慮するとなると容易ではない。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０９５３７号公報（第００１４〜００１９段落）
【特許文献２】実開２００４−８号公報（要約、第０００３〜０００５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、複雑な製造手順を経ることなく一つの車両用衝突補強材中に中空な閉断面構造と開放断面構造との併存を容易に可能とするような構造を採用することにより、比較的安価に製造可能であると共に、衝突エネルギーの吸収量増大と軽量化とを両立させることが可能な車両用衝突補強材を提供することにある。また、そのような車両用衝突補強材を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを少なくとも具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、前記開放断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブにより中央フランジと反対側に開口した横断面形状をなすように形成されており、前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブに加えて、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材である。
【０００９】
請求項２の発明は、長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、前記開放断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジにより中央フランジと反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されており、前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジに加えて、基端部が各側部フランジの外端部につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材である。
【００１０】
［請求項１及び２の作用］
本発明の車両用衝突補強材によれば、長尺な本体部を開放断面部及び中空な閉断面部の二部構成としたことにより、特に高い耐荷重性が必要とされる部位には中空な閉断面部を配置して衝突エネルギー吸収性能を担保させ、さほど高い耐荷重性が必要とされない部位には開放断面部を配置して製造工程の簡素化に配慮することができる。その結果、従来の開放型横断面構造のみで構築された車両用衝突補強材に比べ、更なる軽量化を達成しつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができる（後記発明の実施形態中の説明参照）。また、長尺な本体部において隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部はいずれも、両部に共通した構成要素として中央フランジ及び一対のウェブ（又は中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジ）を具備するため、これら共通の構成要素を通じて開放断面部と中空な閉断面部との間には、構造的な連続性及び一部横断面形状の均質性又は相似性が存在する。故に、例えば一枚の金属板材（出発材）に対する１回のプレス加工で、開放断面部及び中空な閉断面部で構造的な共通性又は連続性のある部分（即ち中央フランジ、ウェブ、側部フランジ）を一度に形成することができる。そしてその後に、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながる一対の突片をそれぞれの先端部が互いに接近するように折り曲げるだけで、ほぼ又は完全に閉じた横断面形状の中空な閉断面部を完成させることができる。従って本発明によれば、複雑な製造手順を経ることなく、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を比較的安価に製造可能となる。
【００１１】
請求項３の発明は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを付形することにより、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各ウェブの後端部に直接又は間接的につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程とを備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法である。
【００１２】
請求項４の発明は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを付形することにより、横断面形状がハット型の開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程とを備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の車両用衝突補強材の製造方法において、前記長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部（１４ａ）と突片の先端部（１４ｂ）とがほぼ直角になるような曲げ加工を施す事前曲げ工程を更に備え、前記閉断面成形工程では、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片の基端部（１４ａ）に対し、それぞれの突片の先端部（１４ｂ）が互いに接近すると共に側部フランジと突片の基端部（１４ａ）とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すことを特徴とするものである。
【００１４】
［請求項３〜５の作用］
請求項３は、請求項１の車両用衝突補強材の製造方法に相当し、請求項４及び５は、請求項２の車両用衝突補強材の製造方法に相当する。本発明の製造方法によれば、長尺な突片付き金属板材がプレス成形の出発材として選択されると共に、開放断面成形工程において、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部の双方にとって共通の構成要素である中央フランジ及び一対のウェブ（又は中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジ）を同時成形した後、閉断面成形工程において、プレ閉断面部の各突片に対し曲げ成形を施すことによりプレ閉断面部を中空な閉断面部に変えるという手順がとられる。従って本発明によれば、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を、製造工程を複雑化することなく比較的安価に製造することができる。また、長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部と突片の先端部とがほぼ直角になるような事前の曲げ加工を施した後、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、各突片の基端部に対し側部フランジと突片の基端部とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すという段階的曲げ手順を採用することにより、中空な閉断面部における略凸字型の横断面形状を無理なく正確に成形することができる。
【００１５】
（付記）本発明の更に好ましい態様や追加的構成要件を以下に列挙する。
・請求項１〜５の車両用衝突補強材はドアインパクトビームであること。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１及び２に記載の車両用衝突補強材によれば、複雑な製造手順を経ることなく一つの車両用衝突補強材中に中空な閉断面構造と開放断面構造とを併存させることができる構造であるため、比較的安価に製造可能であると共に、衝突エネルギーの吸収量増大と軽量化とを両立させることができる。
【００１７】
請求項３〜５に記載の車両用衝突補強材の製造方法によれば、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を、製造工程を複雑化することなく比較的安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を車両用衝突補強材の一種であるドアインパクトビームに具体化した一実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。
【００１９】
本実施形態のドアインパクトビームは、後述するように金属板材に対し多段階のプレス成形を施して得たものであり、図１（Ａ）に示すように、ビームの長手方向に延びる比較的長尺な本体部１０と、その本体部１０の長手方向両端部にそれぞれ位置する一対の取付ブラケット部２０とを備えている。各取付ブラケット部２０は魚尾のような多角形状をなしており、これらは当該ビームを自動車のドアフレーム内に溶接等により固定する際の取付介在部の役目を果たす。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ドアインパクトビームの本体部１０は、その長手方向のほぼ全体にわたって延びる中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を備えている。中央フランジ１１は、その幅方向両側辺に位置する両ウェブ１２の前端部１２ａ同士を連結すると共に、前面を当該ビームでの主たる衝突面として提供するものである。各ウェブ１２は中央フランジ１１に対してほぼ直角に設けられており、これらウェブ１２の高さ及び厚さの設定値に応じてビーム本体部１０の曲げ剛性や耐荷重性能がある程度調節される。本実施形態では、二つのウェブ１２は略平行な対面関係にある。
【００２１】
更に、各ウェブ１２の後端部１２ｂには、側部フランジ１３が幅方向外側に延出するように設けられている。二つの側部フランジ１３とも中央フランジ１１と略平行な関係にある。これら一対の側部フランジ１３はドアインパクトビームの衝撃吸収性能の改善に貢献する。即ち一般に開放断面構造のドアインパクトビームにあっては、衝突時に、ウェブ前端側（衝突面側、圧縮側）の応力よりもウェブ後端側（引張側）の応力の方が大きくなる傾向にあり、曲げの中立軸の位置が衝突面側（即ち中央フランジ１１側）に片寄り易いという事情がある。この点、各ウェブの後端部１２ｂに側部フランジ１３を付加することで、圧縮側と引張側との応力差を小さくして前記曲げの中立軸をウェブ１２の高さ方向中程に設定でき、ビームの曲げ剛性の向上を図ることが可能になる。
【００２２】
図１（Ａ）及び図２に示すように、ドアインパクトビームの本体部１０は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬ（図１（Ａ）の斜線部分）を有している。中空な閉断面部ＣＬは、本体部１０のほぼ中央に位置し、その左右にはそれぞれ開放断面部ＯＰが隣接している。つまり、開放断面部ＯＰは中空な閉断面部ＣＬと取付ブラケット部２０との間に位置する。本体部１０の全長のうち約２０％〜５０％の範囲（図１では約３０％）を中空な閉断面部ＣＬが占め、残りを開放断面部ＯＰが占める。
【００２３】
図１（Ｂ）及び図２に示すように、開放断面部ＯＰは、前記中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３から構成されており、これら（１１〜１３）によって中央フランジ１１と反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されている。また、中央フランジ１１及び一対のウェブ１２により中央フランジ１１と反対側に開口したコ字型の横断面形状をなすように、開放断面部ＯＰが形成されている。
【００２４】
図１（Ｃ）及び図２に示すように、中空な閉断面部ＣＬは、前記中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備するほかに、略Ｌ字形に折り曲げ形成された一対の突片１４を具備している。各突片１４は、それぞれ対応する側部フランジ１３の外端部につながれると共に当該側部フランジ１３に対してほぼ直角に立設された基端部１４ａと、その基端部１４ａに対してほぼ直角に折り曲げられた先端部１４ｂとを有している。二つの突片の各先端部１４ｂは、それぞれの先端縁がほぼ突合せ状態で近接するように対向配置されている。本実施形態では、略Ｌ字形突片の先端部１４ｂと中央フランジ１１とは略平行な関係にある。また、略Ｌ字形突片の基端部１４ａとウェブ１２とは略平行な関係にあり、各突片の基端部１４ａは側部フランジ１３を介して各ウェブの後端部１２ｂに間接的につながっている。そして、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４によって略凸字型のほぼ閉じた横断面形状を区画するように、中空な閉断面部ＣＬが形成されている。
【００２５】
次に、上記ドアインパクトビームの製造手順を図３〜図６を参照しつつ説明する。
【００２６】
先ず、出発材となる金属板材Ｍを準備する。図３に示すように、金属板材Ｍは、長手方向に延びる比較的長尺なものであって、長手方向両端部には取付ブラケット部２０形成用の魚尾部２０’を有している。また、金属板材Ｍの略中央であってその幅方向両側には一対の突片１４’を有している。この突片付き金属板材Ｍとして使用可能な金属板材としては、ステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、アルミニウムメッキ鋼板などを例示することができる。
【００２７】
次に、上記金属板材Ｍにおける突片１４’及び魚尾部２０’以外の長尺な本体部全体に対して開放断面形状を付与する（開放断面成形工程）。具体的には図４（Ａ）に示すように、突片付き金属板材Ｍを固定型としての第１の下型４１と、可動型としての第１の上型４５との間に配置する。下型４１は、上型４５のほぼ全体が嵌入可能であると共に水平な凹部底面４２ａを有する凹部４２と、その凹部４２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部４３とを備えている。上型４５は、下型の凹部底面４２ａに対向する水平な型底面４６と、その型底面４６から下方に突出すると共に長手方向に延びる突条部４７とを備えている。そして図４（Ｂ）に示すように、第１の下型４１に対して第１の上型４５を押下することにより、両型４１，４５間で金属板材Ｍをプレス成形する。このプレス成形により、金属板材Ｍの長尺な本体部全体に対して、中央フランジ１１、ウェブ１２及び側部フランジ１３を付形する。中央フランジ１１及び一対のウェブ１２は、下型の溝部４３及び上型の突条部４７による挟圧によって形成される。また、一対の側部フランジ１３は、下型の凹部底面４２ａ及び上型の型底面４６による挟圧によって形成される。更に、下型の凹部４２の左右両隅では、下型４１と上型４５との嵌合形状に基づき、最終製品における突片１４の基端部１４ａと先端部１４ｂとの境界にあたる直角曲げ部が形成される。なお、プレス完了直後にあっては、突片１４の基端部１４ａに相当する部分は、下型の凹部底面４２ａ上に位置して側部フランジ１３と同一平面をなす。
【００２８】
このように第１の下型４１及び第１の上型４５を付形型として用いるプレス成形に基づき、中間製品としての一次成形品Ｍ１が得られる。この一次成形品Ｍ１には、突片１４’が未だ開放状態のプレ閉断面部と、そのプレ閉断面部に隣接する開放断面部ＯＰとが併存する。
【００２９】
次に、一次成形品Ｍ１のプレ閉断面部に対し中空な閉断面形状を付与する（閉断面成形工程）。この閉断面成形工程は、図５に示す予備曲げ工程と、図６に示す最終曲げ工程との二工程からなる。
【００３０】
先ず図５（Ａ）に示すように、一次成形品Ｍ１を固定型としての第２の下型５１と、可動型としての第２の上型５５との間に配置する。下型５１は、水平な凹部底面５２ａ及び左右一対の傾斜した凹部底面５２ｂを有する凹部５２と、その凹部５２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部５３とを備えている。水平な凹部底面５２ａに対する凹部底面５２ｂの傾斜角度は約４５度である。上型５５は、その型底にあって長手方向に延びる突条部５７を備えている。そして図５（Ｂ）に示すように、第２の下型５１に対して第２の上型５５を押下することにより、両型５１，５５間で一次成形品Ｍ１をプレス成形する。すると、一次成形品Ｍ１の中央フランジ１１及び一対のウェブ１２にあたる部分が上型の突条部５７に押されて下型の溝部５３に嵌入される。また、一次成形品Ｍ１の側部フランジ１３にあたる部分が下型の水平な凹部底面５２ａに押し付けられると共に、一次成形品Ｍ１の突片基端部１４ａにあたる部分が傾斜した凹部底面５２ｂに強く押し付けられる。その結果、突片基端部１４ａと側部フランジ１３とのなす角度が約１３５（＝９０＋４５）度となるように、突片基端部１４ａが側部フランジ１３に対して折り曲げられる。この折り曲げにより、二つの突片先端部１４ｂは上型５５に向かって互いに少しだけ接近する。こうして、第２の下型５１及び第２の上型５５を突片曲げ型として用いたプレス成形に基づいて、二次成形品Ｍ２が得られる。
【００３１】
続いて図６（Ａ）に示すように、二次成形品Ｍ２を固定型としての第３の下型６１と、可動型としての第３の上型６５との間に配置する。下型６１は、水平な凹部底面６２ａを有する凹部６２と、その凹部６２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部６３とを備えている。上型６５は、その型底において下方に開口した凹部６６を備えている。下型６１と上型６５との接合時、両型内には凹部６２、溝部６３及び凹部６６によって、横断面形状が略凸字型をなす成形室が構築される。そして、図６（Ａ）の状態から上型６５を下型６１に向けて徐々に押下する。この過程で、二次成形品Ｍ２の各突片の先端部１４ｂが上型の凹部６６の天井面にガイドされて互いに接近すると共に、突片基端部１４ａと側部フランジ１３とのなす角度が約１３５度から減少する方向に、それぞれの突片基端部１４ａが更に折り曲げられる。そして図６（Ｂ）のように上型６５が下型６１に接合したところで、二次成形品Ｍ２のうちで開放状態にあったプレ閉断面部が、両型６１，６５により構築される横断面略凸字型の成形室の内部形状に合致するように再成形され、左右の突片先端部１４ｂが突合せ対向状態となって、略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部ＣＬが完成される。
【００３２】
このように、二種類の突片曲げ型（５１，５５，６１，６５）を用いた二工程のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品（一次成形品Ｍ１）のプレ閉断面部の各側部フランジ１３の外端部につながった各突片１４に対し、それぞれの突片の先端部１４ｂが互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４により、略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部ＣＬが成形される。その結果、図１及び図２に示すような最終製品としてのドアインパクトビームを得ることができる。
【００３３】
［従来例との比較による性能評価］
中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備すると共に、上記開放断面部ＯＰに相当する開放断面構造のみで本体部１０の全体が構成されたドアインパクトビーム（従来例）を比較対象として準備し、これを本実施形態のドアインパクトビームと比較した。その結果、本実施形態のドアインパクトビームの各部の板厚を従来例のドアインパクトビームの各部の板厚の約８０％に薄肉化して本実施形態のドアインパクトビームを従来例よりも約２０％程度軽量化した場合でも、本実施形態のドアインパクトビームの衝突エネルギー吸収量を従来例の場合よりも約１０％程度向上させることができた。つまり、本体部１０の中央部分を中空な閉断面部ＣＬとすることで、ドアインパクトビームの軽量化を図りつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができた。
【００３４】
［実施形態の効果］
本実施形態のドアインパクトビームでは、長尺な本体部１０を中空な閉断面部ＣＬと開放断面部ＯＰとの二部構成としているため、特に高い耐荷重性が必要とされる中央部分には中空な閉断面部ＣＬを配置して衝突エネルギー吸収性能を担保させ、耐荷重要求が相対的に低い残りの部分には開放断面部ＯＰを配置して製造工程の簡素化に配慮することができる。その結果、従来の開放型横断面構造のみで構築されたドアインパクトビームよりも更なる軽量化を達成しつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができる（前段落の従来例との比較参照）。
【００３５】
本実施形態のドアインパクトビームでは、長尺な本体部１０において隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬはいずれも、両部に共通した構成要素として中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備するため、これら共通の構成要素を通じて開放断面部ＯＰと中空な閉断面部ＣＬとの間には、構造的な連続性及び一部横断面形状の均質性が存在する。それ故、一枚の突片付き金属板材Ｍに対する１回のプレス加工で、開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬで構造的な共通性又は連続性のある部分（即ち中央フランジ１１、ウェブ１２、側部フランジ１３）を一度に形成することができる。そしてその後に、プレ閉断面部における一対の突片１４をそれぞれの先端部１４ｂが互いに接近するように折り曲げるだけで、ほぼ閉じた横断面形状の中空な閉断面部ＣＬを完成させることができる。従って本実施形態によれば、比較的簡素な製造手順を経て、中空な閉断面部ＣＬと開放断面部ＯＰとが併存したドアインパクトビームを比較的安価に製造することができる。
【００３６】
［変更例］：本発明は、自動車の車室の両側に配置される車両用衝突補強材としてのセンターピラー材に具体化されてもよい。即ち図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上下に長尺な本体部１０を有するセンターピラー材において、本体部１０の高さ方向中程に中空な閉断面部ＣＬを設定すると共に、その上下両隣に開放断面部ＯＰを設定する。そして、上記実施形態と同様、開放断面部ＯＰを中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３によってハット型の横断面形状にすると共に、中空な閉断面部ＣＬを中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４によって略凸字型のほぼ閉じた横断面形状にする。
【００３７】
［変更例］：本発明の車両用衝突補強材を図８（Ａ）及び（Ｂ）のように構成してもよい。即ち、長尺な本体部１０に長手方向にそって隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬを設定する。そして開放断面部ＯＰを中央フランジ１１及び一対のウェブ１２によって略コ字型の横断面形状にすると共に、中空な閉断面部ＣＬを中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の突片１４によって略ロ字型のほぼ閉じた横断面形状にする。
【００３８】
［変更例］：図１（Ｃ）及び図２、図７（Ｃ）、並びに、図８（Ａ）及び（Ｂ）において、一対の突片１４の突合せ部分（互いに対向する端部同士）を互いに接触させて、中空な閉断面部ＣＬを完全に閉じた横断面形状としてもよい。また、更に一対の突片１４の突合せ部分を溶接して、二つの突片１４を完全連結してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態のドアインパクトビームを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面での端面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面での端面図。
【図２】図１のドアインパクトビームの一部を背面側からみた斜視図。
【図３】出発材となる突片付き金属板材の平面図。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は金属板材への最初のプレス成形の概略を示す断面図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は突片の予備曲げ工程の概略を示す断面図。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は突片の最終曲げ工程の概略を示す断面図。
【図７】センターピラー材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面での端面図、（Ｃ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線断面での端面図。
【図８】車両用衝突補強材の変更例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は中空な閉断面部の横断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…本体部、１１…中央フランジ、１２…ウェブ、１２ａ…ウェブの前端部、１２ｂ…ウェブの後端部、１３…側部フランジ、１４，１４’…突片、１４ａ…突片の基端部、１４ｂ…突片の先端部、２０…取付ブラケット部、４１…第１の下型、４５…第１の上型（４１，４５は付形型を構成する）、５１…第２の下型、５５…第２の上型、６１…第３の下型、６５…第３の上型（５１，５５，６１，６５は突片曲げ型を構成する）、ＣＬ…中空な閉断面部、ＯＰ…開放断面部、Ｍ…突片付き金属板材、Ｍ１…一次成形品（中間製品）、Ｍ２…二次成形品。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時に乗員を保護することを目的として車両に装着される車両用衝突補強材と、車両用衝突補強材の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用衝突補強材としては例えば、車両の側面衝突時の衝撃から乗員を保護する目的でドア内部に配設されるドアインパクトビーム（サイドインパクトビーム又は安全バーとも言う）が知られている。ドアインパクトビームのような車両用衝突補強材にあっては、十分な強度があり衝突エネルギーの吸収量が大きいことが求められる一方で、燃費向上等の観点から極力軽量であることも要求される。このため、車両用衝突補強材においては、軽量化を図りながらも十分な強度を確保することが重要な技術的課題となっている。
【０００３】
この点、特許文献１は、高張力鋼板に対していわゆるＵＯ曲げ（段階的な曲げ成形の一種）を施すことにより、取付ブラケット部を除くビーム本体部が横断面円形状（正しくは横断面円環形状）の中空な閉断面構造をなす車両用サイドインパクトビームを開示する。ビーム本体部を中空な閉断面構造とすることにより、軽量化と衝突エネルギーの吸収量増大とを図っている。これに対し、横断面が閉断面形状の安全バーは製造工数が多く加工コストや防食用の表面処理コストが高くつくことから、特許文献２は、本体部が開放断面形状をなす安全バーを提案する。即ち特許文献２の安全バーは、２個のウェブ（７）によって抱かれた中央フランジ（６）と、それぞれのウェブに接続すると共にバー構造体の両側部から外方に延出する側部フランジ（８）とを備え、中央フランジ、二つのウェブ及び二つの側部フランジによって開放型の横断面形状を構築している。但し、開放断面型の安全バーにおいて必要最小限の強度を確保するためには、一般に、材料鋼板の板厚をあまり薄くしないという配慮が必要になる。
【０００４】
以上述べたように、横断面円環状の中空な閉断面構造を採用すれば、軽量化と衝突エネルギーの吸収量増大との両立を図りやすいが、製造工程が複雑化し製造コストが高くなるという欠点がある。他方、開放型の横断面構造を採用すれば、製造工程を簡素化することができるが、耐荷重性を確保するために材料鋼板の板厚をある程度厚くする等の対策が必要になり、劇的な軽量化を達成するというわけにはいかない。つまり、いずれの構造にも一長一短がある。
【０００５】
一つの車両用衝突補強材に中空な閉断面構造と開放断面構造とを取り入れ、両構造を併存させることによって両構造の長所を折衷的に生かすような設計が実現するならば、それは非常に望ましい。しかしながら、横断面円環状の中空な閉断面構造と横断面多角形状の開放断面構造とでは互いの幾何学的な形状に大きな差があるので、単純に両者を組み合わせた構造を一つの車両用衝突補強材中に具現化しようとしても、製造手順の複雑化を回避することまで考慮するとなると容易ではない。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０９５３７号公報（第００１４〜００１９段落）
【特許文献２】実開２００４−８号公報（要約、第０００３〜０００５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、複雑な製造手順を経ることなく一つの車両用衝突補強材中に中空な閉断面構造と開放断面構造との併存を容易に可能とするような構造を採用することにより、比較的安価に製造可能であると共に、衝突エネルギーの吸収量増大と軽量化とを両立させることが可能な車両用衝突補強材を提供することにある。また、そのような車両用衝突補強材を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを少なくとも具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、前記開放断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブにより中央フランジと反対側に開口した横断面形状をなすように形成されており、前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブに加えて、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材である。
【０００９】
請求項２の発明は、長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、前記開放断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジにより中央フランジと反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されており、前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジに加えて、基端部が各側部フランジの外端部につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材である。
【００１０】
［請求項１及び２の作用］
本発明の車両用衝突補強材によれば、長尺な本体部を開放断面部及び中空な閉断面部の二部構成としたことにより、特に高い耐荷重性が必要とされる部位には中空な閉断面部を配置して衝突エネルギー吸収性能を担保させ、さほど高い耐荷重性が必要とされない部位には開放断面部を配置して製造工程の簡素化に配慮することができる。その結果、従来の開放型横断面構造のみで構築された車両用衝突補強材に比べ、更なる軽量化を達成しつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができる（後記発明の実施形態中の説明参照）。また、長尺な本体部において隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部はいずれも、両部に共通した構成要素として中央フランジ及び一対のウェブ（又は中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジ）を具備するため、これら共通の構成要素を通じて開放断面部と中空な閉断面部との間には、構造的な連続性及び一部横断面形状の均質性又は相似性が存在する。故に、例えば一枚の金属板材（出発材）に対する１回のプレス加工で、開放断面部及び中空な閉断面部で構造的な共通性又は連続性のある部分（即ち中央フランジ、ウェブ、側部フランジ）を一度に形成することができる。そしてその後に、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながる一対の突片をそれぞれの先端部が互いに接近するように折り曲げるだけで、ほぼ又は完全に閉じた横断面形状の中空な閉断面部を完成させることができる。従って本発明によれば、複雑な製造手順を経ることなく、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を比較的安価に製造可能となる。
【００１１】
請求項３の発明は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを付形することにより、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各ウェブの後端部に直接又は間接的につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程とを備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法である。
【００１２】
請求項４の発明は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを付形することにより、横断面形状がハット型の開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程とを備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の車両用衝突補強材の製造方法において、前記長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部（１４ａ）と突片の先端部（１４ｂ）とがほぼ直角になるような曲げ加工を施す事前曲げ工程を更に備え、前記閉断面成形工程では、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片の基端部（１４ａ）に対し、それぞれの突片の先端部（１４ｂ）が互いに接近すると共に側部フランジと突片の基端部（１４ａ）とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すことを特徴とするものである。
【００１４】
［請求項３〜５の作用］
請求項３は、請求項１の車両用衝突補強材の製造方法に相当し、請求項４及び５は、請求項２の車両用衝突補強材の製造方法に相当する。本発明の製造方法によれば、長尺な突片付き金属板材がプレス成形の出発材として選択されると共に、開放断面成形工程において、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部の双方にとって共通の構成要素である中央フランジ及び一対のウェブ（又は中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジ）を同時成形した後、閉断面成形工程において、プレ閉断面部の各突片に対し曲げ成形を施すことによりプレ閉断面部を中空な閉断面部に変えるという手順がとられる。従って本発明によれば、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を、製造工程を複雑化することなく比較的安価に製造することができる。また、長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部と突片の先端部とがほぼ直角になるような事前の曲げ加工を施した後、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、各突片の基端部に対し側部フランジと突片の基端部とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すという段階的曲げ手順を採用することにより、中空な閉断面部における略凸字型の横断面形状を無理なく正確に成形することができる。
【００１５】
（付記）本発明の更に好ましい態様や追加的構成要件を以下に列挙する。
・請求項１〜５の車両用衝突補強材はドアインパクトビームであること。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１及び２に記載の車両用衝突補強材によれば、複雑な製造手順を経ることなく一つの車両用衝突補強材中に中空な閉断面構造と開放断面構造とを併存させることができる構造であるため、比較的安価に製造可能であると共に、衝突エネルギーの吸収量増大と軽量化とを両立させることができる。
【００１７】
請求項３〜５に記載の車両用衝突補強材の製造方法によれば、中空な閉断面構造と開放断面構造とが併存した車両用衝突補強材を、製造工程を複雑化することなく比較的安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を車両用衝突補強材の一種であるドアインパクトビームに具体化した一実施形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。
【００１９】
本実施形態のドアインパクトビームは、後述するように金属板材に対し多段階のプレス成形を施して得たものであり、図１（Ａ）に示すように、ビームの長手方向に延びる比較的長尺な本体部１０と、その本体部１０の長手方向両端部にそれぞれ位置する一対の取付ブラケット部２０とを備えている。各取付ブラケット部２０は魚尾のような多角形状をなしており、これらは当該ビームを自動車のドアフレーム内に溶接等により固定する際の取付介在部の役目を果たす。
【００２０】
図１及び図２に示すように、ドアインパクトビームの本体部１０は、その長手方向のほぼ全体にわたって延びる中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を備えている。中央フランジ１１は、その幅方向両側辺に位置する両ウェブ１２の前端部１２ａ同士を連結すると共に、前面を当該ビームでの主たる衝突面として提供するものである。各ウェブ１２は中央フランジ１１に対してほぼ直角に設けられており、これらウェブ１２の高さ及び厚さの設定値に応じてビーム本体部１０の曲げ剛性や耐荷重性能がある程度調節される。本実施形態では、二つのウェブ１２は略平行な対面関係にある。
【００２１】
更に、各ウェブ１２の後端部１２ｂには、側部フランジ１３が幅方向外側に延出するように設けられている。二つの側部フランジ１３とも中央フランジ１１と略平行な関係にある。これら一対の側部フランジ１３はドアインパクトビームの衝撃吸収性能の改善に貢献する。即ち一般に開放断面構造のドアインパクトビームにあっては、衝突時に、ウェブ前端側（衝突面側、圧縮側）の応力よりもウェブ後端側（引張側）の応力の方が大きくなる傾向にあり、曲げの中立軸の位置が衝突面側（即ち中央フランジ１１側）に片寄り易いという事情がある。この点、各ウェブの後端部１２ｂに側部フランジ１３を付加することで、圧縮側と引張側との応力差を小さくして前記曲げの中立軸をウェブ１２の高さ方向中程に設定でき、ビームの曲げ剛性の向上を図ることが可能になる。
【００２２】
図１（Ａ）及び図２に示すように、ドアインパクトビームの本体部１０は、長手方向に沿って隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬ（図１（Ａ）の斜線部分）を有している。中空な閉断面部ＣＬは、本体部１０のほぼ中央に位置し、その左右にはそれぞれ開放断面部ＯＰが隣接している。つまり、開放断面部ＯＰは中空な閉断面部ＣＬと取付ブラケット部２０との間に位置する。本体部１０の全長のうち約２０％〜５０％の範囲（図１では約３０％）を中空な閉断面部ＣＬが占め、残りを開放断面部ＯＰが占める。
【００２３】
図１（Ｂ）及び図２に示すように、開放断面部ＯＰは、前記中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３から構成されており、これら（１１〜１３）によって中央フランジ１１と反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されている。また、中央フランジ１１及び一対のウェブ１２により中央フランジ１１と反対側に開口したコ字型の横断面形状をなすように、開放断面部ＯＰが形成されている。
【００２４】
図１（Ｃ）及び図２に示すように、中空な閉断面部ＣＬは、前記中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備するほかに、略Ｌ字形に折り曲げ形成された一対の突片１４を具備している。各突片１４は、それぞれ対応する側部フランジ１３の外端部につながれると共に当該側部フランジ１３に対してほぼ直角に立設された基端部１４ａと、その基端部１４ａに対してほぼ直角に折り曲げられた先端部１４ｂとを有している。二つの突片の各先端部１４ｂは、それぞれの先端縁がほぼ突合せ状態で近接するように対向配置されている。本実施形態では、略Ｌ字形突片の先端部１４ｂと中央フランジ１１とは略平行な関係にある。また、略Ｌ字形突片の基端部１４ａとウェブ１２とは略平行な関係にあり、各突片の基端部１４ａは側部フランジ１３を介して各ウェブの後端部１２ｂに間接的につながっている。そして、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４によって略凸字型のほぼ閉じた横断面形状を区画するように、中空な閉断面部ＣＬが形成されている。
【００２５】
次に、上記ドアインパクトビームの製造手順を図３〜図６を参照しつつ説明する。
【００２６】
先ず、出発材となる金属板材Ｍを準備する。図３に示すように、金属板材Ｍは、長手方向に延びる比較的長尺なものであって、長手方向両端部には取付ブラケット部２０形成用の魚尾部２０’を有している。また、金属板材Ｍの略中央であってその幅方向両側には一対の突片１４’を有している。この突片付き金属板材Ｍとして使用可能な金属板材としては、ステンレス鋼板、亜鉛メッキ鋼板、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板、アルミニウムメッキ鋼板などを例示することができる。
【００２７】
次に、上記金属板材Ｍにおける突片１４’及び魚尾部２０’以外の長尺な本体部全体に対して開放断面形状を付与する（開放断面成形工程）。具体的には図４（Ａ）に示すように、突片付き金属板材Ｍを固定型としての第１の下型４１と、可動型としての第１の上型４５との間に配置する。下型４１は、上型４５のほぼ全体が嵌入可能であると共に水平な凹部底面４２ａを有する凹部４２と、その凹部４２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部４３とを備えている。上型４５は、下型の凹部底面４２ａに対向する水平な型底面４６と、その型底面４６から下方に突出すると共に長手方向に延びる突条部４７とを備えている。そして図４（Ｂ）に示すように、第１の下型４１に対して第１の上型４５を押下することにより、両型４１，４５間で金属板材Ｍをプレス成形する。このプレス成形により、金属板材Ｍの長尺な本体部全体に対して、中央フランジ１１、ウェブ１２及び側部フランジ１３を付形する。中央フランジ１１及び一対のウェブ１２は、下型の溝部４３及び上型の突条部４７による挟圧によって形成される。また、一対の側部フランジ１３は、下型の凹部底面４２ａ及び上型の型底面４６による挟圧によって形成される。更に、下型の凹部４２の左右両隅では、下型４１と上型４５との嵌合形状に基づき、最終製品における突片１４の基端部１４ａと先端部１４ｂとの境界にあたる直角曲げ部が形成される。なお、プレス完了直後にあっては、突片１４の基端部１４ａに相当する部分は、下型の凹部底面４２ａ上に位置して側部フランジ１３と同一平面をなす。
【００２８】
このように第１の下型４１及び第１の上型４５を付形型として用いるプレス成形に基づき、中間製品としての一次成形品Ｍ１が得られる。この一次成形品Ｍ１には、突片１４’が未だ開放状態のプレ閉断面部と、そのプレ閉断面部に隣接する開放断面部ＯＰとが併存する。
【００２９】
次に、一次成形品Ｍ１のプレ閉断面部に対し中空な閉断面形状を付与する（閉断面成形工程）。この閉断面成形工程は、図５に示す予備曲げ工程と、図６に示す最終曲げ工程との二工程からなる。
【００３０】
先ず図５（Ａ）に示すように、一次成形品Ｍ１を固定型としての第２の下型５１と、可動型としての第２の上型５５との間に配置する。下型５１は、水平な凹部底面５２ａ及び左右一対の傾斜した凹部底面５２ｂを有する凹部５２と、その凹部５２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部５３とを備えている。水平な凹部底面５２ａに対する凹部底面５２ｂの傾斜角度は約４５度である。上型５５は、その型底にあって長手方向に延びる突条部５７を備えている。そして図５（Ｂ）に示すように、第２の下型５１に対して第２の上型５５を押下することにより、両型５１，５５間で一次成形品Ｍ１をプレス成形する。すると、一次成形品Ｍ１の中央フランジ１１及び一対のウェブ１２にあたる部分が上型の突条部５７に押されて下型の溝部５３に嵌入される。また、一次成形品Ｍ１の側部フランジ１３にあたる部分が下型の水平な凹部底面５２ａに押し付けられると共に、一次成形品Ｍ１の突片基端部１４ａにあたる部分が傾斜した凹部底面５２ｂに強く押し付けられる。その結果、突片基端部１４ａと側部フランジ１３とのなす角度が約１３５（＝９０＋４５）度となるように、突片基端部１４ａが側部フランジ１３に対して折り曲げられる。この折り曲げにより、二つの突片先端部１４ｂは上型５５に向かって互いに少しだけ接近する。こうして、第２の下型５１及び第２の上型５５を突片曲げ型として用いたプレス成形に基づいて、二次成形品Ｍ２が得られる。
【００３１】
続いて図６（Ａ）に示すように、二次成形品Ｍ２を固定型としての第３の下型６１と、可動型としての第３の上型６５との間に配置する。下型６１は、水平な凹部底面６２ａを有する凹部６２と、その凹部６２の幅方向中央に位置すると共に凹部内にて長手方向に延びる溝部６３とを備えている。上型６５は、その型底において下方に開口した凹部６６を備えている。下型６１と上型６５との接合時、両型内には凹部６２、溝部６３及び凹部６６によって、横断面形状が略凸字型をなす成形室が構築される。そして、図６（Ａ）の状態から上型６５を下型６１に向けて徐々に押下する。この過程で、二次成形品Ｍ２の各突片の先端部１４ｂが上型の凹部６６の天井面にガイドされて互いに接近すると共に、突片基端部１４ａと側部フランジ１３とのなす角度が約１３５度から減少する方向に、それぞれの突片基端部１４ａが更に折り曲げられる。そして図６（Ｂ）のように上型６５が下型６１に接合したところで、二次成形品Ｍ２のうちで開放状態にあったプレ閉断面部が、両型６１，６５により構築される横断面略凸字型の成形室の内部形状に合致するように再成形され、左右の突片先端部１４ｂが突合せ対向状態となって、略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部ＣＬが完成される。
【００３２】
このように、二種類の突片曲げ型（５１，５５，６１，６５）を用いた二工程のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品（一次成形品Ｍ１）のプレ閉断面部の各側部フランジ１３の外端部につながった各突片１４に対し、それぞれの突片の先端部１４ｂが互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４により、略凸字型のほぼ閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部ＣＬが成形される。その結果、図１及び図２に示すような最終製品としてのドアインパクトビームを得ることができる。
【００３３】
［従来例との比較による性能評価］
中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備すると共に、上記開放断面部ＯＰに相当する開放断面構造のみで本体部１０の全体が構成されたドアインパクトビーム（従来例）を比較対象として準備し、これを本実施形態のドアインパクトビームと比較した。その結果、本実施形態のドアインパクトビームの各部の板厚を従来例のドアインパクトビームの各部の板厚の約８０％に薄肉化して本実施形態のドアインパクトビームを従来例よりも約２０％程度軽量化した場合でも、本実施形態のドアインパクトビームの衝突エネルギー吸収量を従来例の場合よりも約１０％程度向上させることができた。つまり、本体部１０の中央部分を中空な閉断面部ＣＬとすることで、ドアインパクトビームの軽量化を図りつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができた。
【００３４】
［実施形態の効果］
本実施形態のドアインパクトビームでは、長尺な本体部１０を中空な閉断面部ＣＬと開放断面部ＯＰとの二部構成としているため、特に高い耐荷重性が必要とされる中央部分には中空な閉断面部ＣＬを配置して衝突エネルギー吸収性能を担保させ、耐荷重要求が相対的に低い残りの部分には開放断面部ＯＰを配置して製造工程の簡素化に配慮することができる。その結果、従来の開放型横断面構造のみで構築されたドアインパクトビームよりも更なる軽量化を達成しつつ衝突エネルギーの吸収量増大を図ることができる（前段落の従来例との比較参照）。
【００３５】
本実施形態のドアインパクトビームでは、長尺な本体部１０において隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬはいずれも、両部に共通した構成要素として中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３を具備するため、これら共通の構成要素を通じて開放断面部ＯＰと中空な閉断面部ＣＬとの間には、構造的な連続性及び一部横断面形状の均質性が存在する。それ故、一枚の突片付き金属板材Ｍに対する１回のプレス加工で、開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬで構造的な共通性又は連続性のある部分（即ち中央フランジ１１、ウェブ１２、側部フランジ１３）を一度に形成することができる。そしてその後に、プレ閉断面部における一対の突片１４をそれぞれの先端部１４ｂが互いに接近するように折り曲げるだけで、ほぼ閉じた横断面形状の中空な閉断面部ＣＬを完成させることができる。従って本実施形態によれば、比較的簡素な製造手順を経て、中空な閉断面部ＣＬと開放断面部ＯＰとが併存したドアインパクトビームを比較的安価に製造することができる。
【００３６】
［変更例］：本発明は、自動車の車室の両側に配置される車両用衝突補強材としてのセンターピラー材に具体化されてもよい。即ち図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上下に長尺な本体部１０を有するセンターピラー材において、本体部１０の高さ方向中程に中空な閉断面部ＣＬを設定すると共に、その上下両隣に開放断面部ＯＰを設定する。そして、上記実施形態と同様、開放断面部ＯＰを中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の側部フランジ１３によってハット型の横断面形状にすると共に、中空な閉断面部ＣＬを中央フランジ１１、一対のウェブ１２、一対の側部フランジ１３及び一対の突片１４によって略凸字型のほぼ閉じた横断面形状にする。
【００３７】
［変更例］：本発明の車両用衝突補強材を図８（Ａ）及び（Ｂ）のように構成してもよい。即ち、長尺な本体部１０に長手方向にそって隣り合う開放断面部ＯＰ及び中空な閉断面部ＣＬを設定する。そして開放断面部ＯＰを中央フランジ１１及び一対のウェブ１２によって略コ字型の横断面形状にすると共に、中空な閉断面部ＣＬを中央フランジ１１、一対のウェブ１２及び一対の突片１４によって略ロ字型のほぼ閉じた横断面形状にする。
【００３８】
［変更例］：図１（Ｃ）及び図２、図７（Ｃ）、並びに、図８（Ａ）及び（Ｂ）において、一対の突片１４の突合せ部分（互いに対向する端部同士）を互いに接触させて、中空な閉断面部ＣＬを完全に閉じた横断面形状としてもよい。また、更に一対の突片１４の突合せ部分を溶接して、二つの突片１４を完全連結してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態のドアインパクトビームを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面での端面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面での端面図。
【図２】図１のドアインパクトビームの一部を背面側からみた斜視図。
【図３】出発材となる突片付き金属板材の平面図。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は金属板材への最初のプレス成形の概略を示す断面図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は突片の予備曲げ工程の概略を示す断面図。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は突片の最終曲げ工程の概略を示す断面図。
【図７】センターピラー材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面での端面図、（Ｃ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線断面での端面図。
【図８】車両用衝突補強材の変更例を示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は中空な閉断面部の横断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…本体部、１１…中央フランジ、１２…ウェブ、１２ａ…ウェブの前端部、１２ｂ…ウェブの後端部、１３…側部フランジ、１４，１４’…突片、１４ａ…突片の基端部、１４ｂ…突片の先端部、２０…取付ブラケット部、４１…第１の下型、４５…第１の上型（４１，４５は付形型を構成する）、５１…第２の下型、５５…第２の上型、６１…第３の下型、６５…第３の上型（５１，５５，６１，６５は突片曲げ型を構成する）、ＣＬ…中空な閉断面部、ＯＰ…開放断面部、Ｍ…突片付き金属板材、Ｍ１…一次成形品（中間製品）、Ｍ２…二次成形品。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、
前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを少なくとも具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、
前記開放断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブにより中央フランジと反対側に開口した横断面形状をなすように形成されており、
前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブに加えて、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項２】
長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、
前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、
前記開放断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジにより中央フランジと反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されており、
前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジに加えて、基端部が各側部フランジの外端部につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項３】
長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、
長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、
付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを付形することにより、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、
突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各ウェブの後端部に直接又は間接的につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程と
を備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法。
【請求項４】
長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、
長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、
付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを付形することにより、横断面形状がハット型の開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、
突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程と
を備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法。
【請求項５】
前記長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部（１４ａ）と突片の先端部（１４ｂ）とがほぼ直角になるような曲げ加工を施す事前曲げ工程を更に備え、
前記閉断面成形工程では、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片の基端部（１４ａ）に対し、それぞれの突片の先端部（１４ｂ）が互いに接近すると共に側部フランジと突片の基端部（１４ａ）とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すことを特徴とする請求項４に記載の車両用衝突補強材の製造方法。
【請求項１】
長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、
前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを少なくとも具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、
前記開放断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブにより中央フランジと反対側に開口した横断面形状をなすように形成されており、
前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ及び一対のウェブに加えて、基端部が各ウェブの後端部に直接又は間接的につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項２】
長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材であって、
前記長尺な本体部は、その長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを具備すると共に、長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有しており、
前記開放断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジにより中央フランジと反対側に開口したハット型の横断面形状をなすように形成されており、
前記中空な閉断面部は、前記中央フランジ、一対のウェブ及び一対の側部フランジに加えて、基端部が各側部フランジの外端部につながると共に先端部が互いに接近するように折り曲げられた一対の突片を更に具備し、前記中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなすように形成されていることを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項３】
長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、
長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、
付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ及び当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブを付形することにより、開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、
突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各ウェブの後端部に直接又は間接的につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ及び一対の突片によりほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程と
を備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法。
【請求項４】
長手方向に沿って隣り合う開放断面部及び中空な閉断面部を有する長尺な本体部を備えた車両用衝突補強材を製造する方法であって、
長手方向に延びる金属板材の幅方向両側に一対の突片が形成されてなる長尺な突片付き金属板材を準備する板材準備工程と、
付形型を用いたプレス成形に基づいて、前記長尺な突片付き金属板材に対し、長手方向に延びる中央フランジ、当該中央フランジによって互いの前端部が連結された一対のウェブ及び各ウェブの後端部から幅方向外側に延出する一対の側部フランジを付形することにより、横断面形状がハット型の開放断面部及び未だ開放断面状態のプレ閉断面部を同時成形する開放断面成形工程と、
突片曲げ型を用いたプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片に対し、それぞれの突片の先端部が互いに接近するような曲げ成形を施すことにより、中央フランジ、一対のウェブ、一対の側部フランジ及び一対の突片により略凸字型のほぼ又は完全に閉じた横断面形状をなす中空な閉断面部を成形する閉断面成形工程と
を備えることを特徴とする車両用衝突補強材の製造方法。
【請求項５】
前記長尺な突片付き金属板材の各突片に対し、突片の基端部（１４ａ）と突片の先端部（１４ｂ）とがほぼ直角になるような曲げ加工を施す事前曲げ工程を更に備え、
前記閉断面成形工程では、二種類以上の突片曲げ型を用いた二工程以上のプレス成形に基づいて、前記開放断面成形工程で得られた中間製品のプレ閉断面部の各側部フランジの外端部につながった各突片の基端部（１４ａ）に対し、それぞれの突片の先端部（１４ｂ）が互いに接近すると共に側部フランジと突片の基端部（１４ａ）とがほぼ直角になるような曲げ成形を施すことを特徴とする請求項４に記載の車両用衝突補強材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１１２３７５（Ｐ２００７−１１２３７５Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０８２７７（Ｐ２００５−３０８２７７）
【出願日】平成１７年１０月２４日（２００５．１０．２４）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２４日（２００５．１０．２４）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
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