車両用衝突補強材
【課題】衝突荷重の入力時に断面崩れを起こしにくく、衝突時のエネルギー吸収性能に優れた車両用衝突補強材を提供する。
【解決手段】開放断面型の衝突補強材は、中央板部１１の幅方向両端において一対の第１折り畳み補強部２０を備えている。各第１折り畳み補強部２０は、中央板部１１に連続する外側連結端２１、第２折り畳み補強部３０を介して腹板部の前端部１２ａに連続する内側連結端２２、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端２３を有し、外側及び内側の両連結端が隣接するように折り返し端２３にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部として構成されている。一対の第１折り畳み補強部２０は、それぞれに対応する腹板部の前端部１２ａの外面側に接触するように中央板部１１に対して折り曲げられている。
【解決手段】開放断面型の衝突補強材は、中央板部１１の幅方向両端において一対の第１折り畳み補強部２０を備えている。各第１折り畳み補強部２０は、中央板部１１に連続する外側連結端２１、第２折り畳み補強部３０を介して腹板部の前端部１２ａに連続する内側連結端２２、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端２３を有し、外側及び内側の両連結端が隣接するように折り返し端２３にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部として構成されている。一対の第１折り畳み補強部２０は、それぞれに対応する腹板部の前端部１２ａの外面側に接触するように中央板部１１に対して折り曲げられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、例えばドアビームやバンパービームに代表されるような車両用衝突補強材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアビーム等に用いられる車両用衝突補強材には、その本体部が丸パイプ等で形成された閉断面タイプと、鋼板のプレス成形により本体部が横断面コ字状に形成された開放断面タイプとが知られている（例えば特許文献１参照）。部材の軽量化や意匠に合わせた形状設定の柔軟性等の理由から、今日では開放断面タイプが主流となっている。
【０００３】
ただし、一般に開放断面タイプの衝突補強材は、衝突荷重の入力時に荷重入力部が座屈して断面崩れ（断面形状の安易な変形）を起こし易く、衝突エネルギーの吸収性能が低下し易いという欠点がある。かかる欠点を補うべく、荷重入力位置に対応させて追加の補強部材を設けるといった対策が提案されている。例えば特許文献２の車両用バンパービームによれば、ビーム本体の内側には、前縦壁（１２）と平行な補強部材（８）がその上端及び下端を上壁及び下壁に隅肉溶接することにより設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９５５９号公報
【特許文献２】特開平６−３２８９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２における追加の補強部材（８）は、荷重受承面としての前縦壁（１２）から離間して設けられている。また、その補強部材（８）とビーム本体との一体化は前記溶接部に限定されている。それ故、衝突補強材の座屈や断面崩れの防止効果が十分とは言えなかった。特にビーム本体と追加補強部材との間の乖離は、断面崩れの防止にはマイナス要因となる（本発明と対比される後記比較例２で後ほど詳述する）。
【０００６】
本発明の目的は、衝突荷重の入力時に断面崩れを起こしにくく、衝突時のエネルギー吸収性能に優れた車両用衝突補強材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、長手方向に延びる中央板部と、その中央板部の幅方向両端部にそれぞれ位置する一対の腹板部とを備えると共に、前記中央板部の内面側に開口する開放断面形状が付与された車両用衝突補強材であって、前記中央板部の幅方向両端部と前記一対の腹板部の前端部とをそれぞれに連結する一対の第１折り畳み補強部を備えており、前記一対の第１折り畳み補強部の各々は、前記中央板部の幅方向端部に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に対して直接又は間接的に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、前記一対の第１折り畳み補強部は、それぞれに対応する前記腹板部の前端部の外面側に接触するように前記中央板部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、中央板部の外面（前面）が衝突荷重を直接受け止める荷重受承面となる。中央板部に衝突荷重が加わるとき、一対の腹板部は互いに離間する方向に開こうとする。しかし、本発明の車両用衝突補強材では、それぞれの腹板部の前端部の外面側には第１折り畳み補強部が接触配置されており、しかもその第１折り畳み補強部は、少なくともその外側連結端が中央板部の幅方向端部に連続した二枚重ね構造の金属板部として構成されている。このため、衝突荷重の入力時、それぞれの第１折り畳み補強部には、両腹板部を離間させようとする作用に対抗して両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力が生じる。また、その反力に基づいて開脚を阻止又は抑制された両腹板部により、中央板部には衝突荷重と逆向きの反力が生じる。これらの反力により当該衝突補強材の断面崩れが効果的に抑制される結果、衝突時のエネルギー吸収性能が高められる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用衝突補強材であって、その車両用衝突補強材は更に、前記一対の第１折り畳み補強部にそれぞれ連続する一対の第２折り畳み補強部を備えており、前記一対の第２折り畳み補強部の各々は、前記第１折り畳み補強部の内側連結端に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、前記一対の第２折り畳み補強部は、前記中央板部の内面側に接触するように前記第１折り畳み補強部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１折り畳み補強部に連続する第２折り畳み補強部が二枚重ね構造の金属板部として構成されると共に、中央板部の内面側に接触配置される。この第２折り畳み補強部が追加的に存在することにより、腹板部の前端部の外面側に接触配置された第１折り畳み補強部の曲げ剛性が更に高まり、衝突荷重入力時に第１折り畳み補強部に生ずるところの、両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力が高められる。また、二枚重ね構造の金属板部としての第２折り畳み補強部が中央板部の内面側に接触配置されることで、中央板部が補強され、衝突荷重に対する中央板部の剛性が更に高められる。特に第１及び第２折り畳み補強部が併設されていることで、衝突荷重の入力に伴い中央板部の湾曲変位が進行したとしても、中央板部と第２折り畳み補強部との接触状況が維持されて両者間に乖離が生じず、その結果、当該衝突補強材の断面崩れが効果的に抑制される。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用衝突補強材において、前記一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触していることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触することで、両折り返し端の接触点が荷重伝達の架橋点となり得る。この架橋点を介して一方の側の第１及び第２折り畳み補強部と、他方の側の第１及び第２折り畳み補強部とが、中央板部の幅方向に沿った方向で互いに支え合うことができる。従って、車両用衝突補強材全体の強度や剛性が向上する。
【００１３】
なお、一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触すると共に、当該接触点に溶接を施して両折り返し端を連結することは更に好ましい。かかる溶接により一対の第２折り畳み補強部を連結することで、前述の両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力を更に高めることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材であって、その車両用衝突補強材は更に、前記一対の腹板部の後端部にそれぞれ連結された一対のフランジ部を備えており、前記一対の腹板部は、それらの後端部間の間隔（Ｗ２）が前記中央板部の幅（Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部に対し非直角に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、一対の腹板部の後端部間の間隔（Ｗ２）が中央板部の幅（Ｗ１）よりも広くなるように各腹板部が中央板部に対し非直角に設けられている場合よりも更に、衝突時のエネルギー吸収性能が向上する（後記実施形態２参照）。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材において、前記一対の腹板部の各々は、その前端部と後端部との間に段差部を有しており、この段差部は、当該腹板部の前端部に接触配置された前記第１折り畳み補強部の外面と当該腹板部の後端部の外面とがほぼ面一となるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、熱間プレス加工（加熱された被加工材に対して相対的に低温のプレス型を用いて付形と焼入れとを同時に行うプレス加工）によって、車両用衝突補強材に開放断面形状を付与する場合でも、第１折り畳み補強部の外面と腹板部の後端部の外面とがほぼ面一になっていることにより、これらの部位に対し均等且つ同時にプレス型を接触させることができ、従って、焼入れの効果を衝突補強材の全体に満遍なく及ぼすことができる（後記実施形態３参照）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用衝突補強材によれば、衝突荷重の入力時に断面崩れを起こしにくく、衝突時のエネルギー吸収性能に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を車両用衝突補強材の一種であるドアビームに具体化したいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、一般にドアビームは、本体部と、その両端位置において車両のドアパネルに対し溶接されるブラケット部とを備えるが、以下ではブラケット部には言及せず、本体部に的を絞ってその構造、作用及び効果を説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１及び図２に示すように、本実施形態のドアビームは、当該ビームの長手方向に延びる比較的長尺な本体部１０を備えている。ドアビームの本体部１０は、中央板部１１、一対の腹板部１２（「ウェブ」ともいう）及び一対のフランジ部１３を具備し、その横断面形状は、中央板部１１の内面側（後面側）に開口する開放断面形状をなしている。
【００２１】
中央板部１１は、本体部１０の長手方向の全体にわたって延びており、中央板部１１の外面（前面又は正面）は当該ドアビームにおける主たる衝突面を提供する。一対の腹板部１２は、中央板部１１の幅方向両端部にそれぞれ位置しており、中央板部１１は両腹板部１２の前端部１２ａ同士を連結する。但し、中央板部１１の幅方向端部１１ａは、後述する第１折り畳み補強部２０及び第２折り畳み補強部３０を介して、それに対応する腹板部の前端部１２ａに連結されている。
【００２２】
一対のフランジ部１３は、前記中央板部１１と略平行な長板状をなすと共に、両腹板部１２の後端部１２ｂから外方向（中央板部１１の幅方向外側）に向けて延出するように設けられている。これら一対のフランジ部１３は、ドア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ビームにあっては、衝突時に腹板部前端側（衝突面側、圧縮側）の応力よりも後端側（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腹板部前端側に片寄り易いという事情がある。この点、各腹板部の後端部１２ｂにフランジ部１３を追加設定することで、衝突時における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腹板部１２の高さ方向中程に設定でき、ドアビーム全体での曲げ剛性の向上を図ることが可能になる。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態のドアビームは、中央板部１１の幅方向両端部１１ａと各腹板部１２の前端部１２ａとの間において、これらを連結する第１折り畳み補強部２０及び第２折り畳み補強部３０を更に具備している。なお、本実施形態では、第１及び第２折り畳み補強部２０，３０は互いに連続すると共に、中央板部１１及び腹板部１２の双方に一体化されている。
【００２４】
第１折り畳み補強部２０は、二枚重ね構造の金属板部であって、中央板部の幅方向端部１１ａに連続する外側連結端２１、腹板部の前端部１２ａに対し第２折り畳み部３０を介して間接的に連続する内側連結端２２、及び、これら外側及び内側連結端２１，２２からほぼ等距離に位置する折り返し端２３を有している。この第１折り畳み補強部２０における二枚重ね構造は、当初はストレートな単一の金属板部を、外側連結端２１と内側連結端２２とが外内に隣接するように折り返し端２３にて折り曲げることにより形成されている。そして、各々の第１折り畳み補強部２０は、それぞれに対応する腹板部の前端部１２ａの外面側に接触するように前記中央板部１１に対して折り曲げられている。このように腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０は、両腹板部１２が互いに離間する方向への開脚的変形を防止するための主たる補強手段として機能する。
【００２５】
第２折り畳み補強部３０は、二枚重ね構造の金属板部であって、第１折り畳み補強部２０の内側連結端２２に連続する外側連結端３１、腹板部の前端部１２ａに連続する内側連結端３２、及び、これら外側及び内側連結端３１，３２からほぼ等距離に位置する折り返し端３３を有している。この第２折り畳み補強部３０における二枚重ね構造は、当初はストレートな単一の金属板部を、外側連結端３１と内側連結端３２とが外内に（図２では上下に）隣接するように折り返し端３３にて折り曲げることにより形成されている。そして、二つの第２折り畳み補強部３０は、中央板部１１の内面側に接触するように、それぞれ対応する第１折り畳み部２０に対して折り曲げられている。この第２折り畳み補強部３０は、腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０の曲げ剛性を向上させて、第１折り畳み補強部２０による腹板部１２の開脚的変形防止機能を高めるための従たる補強手段として機能する。また、この第２折り畳み補強部３０は、それが接触する中央板部１１を補強してその剛性を高めるための中央板部補強手段としても機能する。
【００２６】
なお、図１（ｃ）及び図２に示すように、本実施形態では、一方の第２折り畳み補強部の折り返し端３３と他方の第２折り畳み補強部の折り返し端３３とが相互接触しており、二つの第２折り畳み補強部３０によって中央板部１１の内面（後面）が覆い隠されている。両折り返し端３３の相互接触は、左右一対の第１及び第２折り畳み補強部２０，３０同士の支え合いを可能とし、ドアビーム本体部１０の全体強度及び剛性を向上させる。
【００２７】
次に、本実施形態のドアビームの製造手順を図３に基づいて説明する。
【００２８】
先ず、正面視又は平面視が比較的長尺な長方形状で且つ板厚の均一な金属板材Ｍを準備する（図３（ａ）参照）。金属板材Ｍとしては例えば、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板などが使用可能である。そして、両板端から等距離に位置する二つの曲げ点Ｐ１において、各板端部ｍ１を９０°上向きに折り曲げて起立させる（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
次に、金属板材Ｍの水平な中央部ｍ２をほぼ四等分する等分点に対応する二つの曲げ点Ｐ２において、各曲げ点Ｐ２よりも外側のＬ字状部ｍ３を下向きに折り曲げて１８０°反転させる（図３（ｃ）参照）。そして、前記二つの曲げ点Ｐ１が隣り合わせに接触すると共に、前記水平な中央部ｍ２の中心位置から下垂する二つの部位ｍ４が背中合わせに接触する状況を作り出す。最後に、これら二つの下垂する部位ｍ４をそれぞれ対応する前記曲げ点Ｐ１において、外方向に９０°折り曲げて水平状態とする（図３（ｄ）参照）。
【００３０】
こうして、図３（ｄ）に示すようなドアビームの前駆成形体９を得る。この前駆成形体９は、その水平な中央部ｍ２において金属板部が三枚重ねされた構造を有している。この前駆成形体９に対し、例えばプレス加工機を用いたプレス成形を施すことにより、図１及び図２に示すようなドアビームの本体部１０が得られる。なお、前駆成形体９における曲げ点Ｐ１は、ドアビーム本体部１０における第２折り畳み補強部３０の折り返し端３３に対応し、曲げ点Ｐ２は、第１折り畳み補強部２０の折り返し端２３に対応する。
【００３１】
本実施形態のドアビーム本体部１０をドア内部に取り付けた状態での側面衝突を想定して、図４に示すような三点曲げ試験に基づく性能評価を行った。具体的には、所定間隔を隔てた二つの支脚６間に評価対象物（ドアビーム本体部１０）を架け渡すと共に（図４（ａ）参照）、両支脚６の中間位置にてドアビーム本体部１０に対し略蒲鉾型の押圧具７を用いて上から下に向かう垂直荷重を入力し、本体部１０を湾曲変形させた（図４（ｂ）及び（ｃ）参照）。こうして計測されたドアビーム本体部１０の性能特性を図１１のグラフに実線（実施形態１）で示す。
【００３２】
図１１のグラフは、評価対象物の垂直荷重に対する反力の大きさ（「荷重」という）と、押圧点における評価対象物の変形ストローク量（「変位」という）との関係を示す。このグラフからわかるように実施形態１によれば、荷重が最大値に達した後も、変位の増大に伴う荷重の落ち込みの程度は比較的小さい。つまり、側面衝突時にドアビームの変形量が増大していった場合でも、衝突エネルギーの吸収性能が急には低下せず、衝突エネルギー吸収性能を安定的に維持することができる。
【００３３】
本実施形態が上述のように優れた性能特性を有する理由（効果発現のメカニズム）については、図５のように説明することができる。即ち、中央板部１１の正面（外面）に荷重Ｆが入力されると、中央板部１１が内向き（図では下向き）に凹もうとするのみならず、その両側の腹板部１２が外向きに開こうとする（図５（ａ）参照）。しかし、各腹板部１２の前端部１２ａの外面側には第１折り畳み補強部２０が接触配置されているため、各第１折り畳み補強部２０には、腹板部１２の外開きに対抗する反力Ｆ２（つまり両腹板部１２を内閉じさせようとする力Ｆ２）が発生する（図５（ｂ）参照）。これらの反力Ｆ２は、腹板部１２の外開きを阻止又は抑制しようとするものである。なお、荷重入力時、反力Ｆ２のおかげで腹板部の前端部１２ａと第１折り畳み補強部２０とは相互密着状態を保持し、両者の間に乖離による隙間が生ずることはないので、反力Ｆ２による腹板部１２の外開き阻止・抑制効果も十分に発揮される。
【００３４】
更に、第１折り畳み補強部２０と第２折り畳み補強部３０とは連続的に一体化されているため、各第１折り畳み補強部２０での内向き反力Ｆ２に呼応して、それに対応する各第２折り畳み補強部３０には中央板部１１を外向きに押す反力Ｆ３が同時発生する（図５（ｃ）参照）。これらの反力Ｆ３は、入力荷重Ｆに対抗して中央板部１１の陥没変形を阻止又は抑制しようとするものである。なお、荷重入力時においても、反力Ｆ３のおかげで中央板部１１と各第２折り畳み補強部３０とは相互密着状態を保持し、両者の間に乖離による隙間が生ずることはないので、反力Ｆ３による中央板部１１の陥没変形阻止・抑制効果も十分に発揮される。
【００３５】
このように本実施形態によれば、中央板部１１への荷重入力時に、第１折り畳み補強部２０による内向き反力Ｆ２および第２折り畳み補強部３０による外向き反力Ｆ３が発生することで、腹板部１２及び中央板部１１の安易な変形（つまり断面崩れ）が効果的に抑制される。従って、実施形態１は、変位が増大しても衝突エネルギー吸収性能が比較的安定しているという優れた特性を有する。
【００３６】
［実施形態２］
図６に示す実施形態２のドアビーム本体部４０は、上記実施形態１のドアビーム本体部１０と基本的構成を同じくするものの、次の点で実施形態１と異なる。即ち、一対の腹板部１２は、それらの後端部１２ｂ間の間隔Ｗ２が前記中央板部１１の幅Ｗ１（即ち腹板部の前端部１２ａ間の間隔Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部１１に対し非直角に設けられている。つまり、各腹板部１２は、中央板部１１に直交する直交線に対して鋭角θだけ内側に傾斜している。これに伴い、一対の第１折り畳み補強部２０も、それぞれの折り返し端２３が互いに接近する方向に（内向きに）傾斜形成されることで、腹板部前端部１２ａの外側面への接触配置状況を維持している。
【００３７】
実施形態２のドアビーム本体部４０を前記三点曲げ試験に基づいて性能評価した結果を図１１のグラフに実線（実施形態２）で示す。グラフから分かるように、実施形態２は実施形態１よりも優れた特性を示した。その理由として次の二つが考えられる。第１の理由としては、実施形態２では二つの腹板部１２が鋭角θで内向き傾斜していることで、二つの腹板部１２が外向き傾斜した実施形態１に比べて、本来的に両腹板部１２が外開きしにくいことがあげられる。第２の理由としては、実施形態２では、二つの腹板部１２の内向き傾斜に付随して二つの第１折り畳み補強部２０も内向き傾斜していることで、荷重入力時の反力Ｆ２の向きが、実施形態１での反力Ｆ２の向き（図５（ｂ）参照）よりも中央板部１１を指向していることがあげられる。つまり図６（ｂ）に示すように、実施形態２では反力Ｆ２が若干上向きとなるため、その分だけ、中央板部１１を押し戻そうとする第２折り畳み補強部３０の反力Ｆ３が強化される。以上のような複合的要因により、実施形態２は実施形態１よりも優れた特性を示したものと思われる。
【００３８】
［実施形態３］
図７（ａ）に示す実施形態３のドアビーム本体部５０は、上記実施形態１のドアビーム本体部１０と基本的構成を同じくするものの、次の点で実施形態１と異なる。即ち、各腹板部１２には、その前端部１２ａと後端部１２ｂとの間に段差部１２ｃ（「せぎり」ともいう）が設定されている。この段差部１２ｃは、その前端部側が相対的に内側に窪み、後端部側が相対的に外側に張り出すような段差形状をなしている。そして、段差部１２ｃの前端部側において腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０の外面と、当該腹板部の後端部１２ｂの外面とがほぼ面一となっている。
【００３９】
実施形態３のドアビーム本体部５０は、図３（ｄ）に示す前駆成形体９に対し熱間プレス加工を施すことにより製造される。即ち、加熱炉等で前駆成形体９をその構成金属にとっての焼入れ可能温度にまで加熱する。加熱後速やかに、前駆成形体９を図７（ｂ）に示すような成形型（５５，５６）にセットする。この成形型は、被加工物９を載置する天面の両側に前記段差部１２ｃを成形するための凹み５５ａを有する固定型５５（下型）と、その固定型５５に対応する可動型５６（上型）とから構成されている。図７（ｃ）に示すように、相対的に低温度の成形型で高温状態の前駆成形体９をプレス加工することで、付形と焼入れとが同時に施された、実施形態３のドアビーム本体部５０が得られる。
【００４０】
実施形態３によれば、熱間プレス加工によって前駆成形体９に開放断面形状を付与する場合に、第１折り畳み補強部２０の外面と腹板部後端部１２ｂの外面とがほぼ面一になっていることで、これらの部位に対し均等且つ同時に成形型（５５，５６）を接触させることができる。従って、焼入れの効果をドアビーム本体部５０の全体に満遍なく及ぼすことができる。
【００４１】
以下に述べる比較例１及び２のドアビームは、従来技術の範疇に属するものである。
【００４２】
［比較例１］
図８（ａ）に示す比較例１は、特別な補強構造を持たない従来の開放断面タイプのドアビームである。比較例１のドアビームに対し上記三点曲げ試験を施した結果を図１１のグラフに破線で示す。比較例１では三点曲げ試験の過程で、図８（ｂ）に示すように両腹板部１２の前端部１２ａ付近に座屈が生じたのみならず、座屈の発生は比較的荷重が低い段階から観察された。このような局所的な座屈による断面崩れはドアビーム全体への荷重分散を阻害するため、比較例１の衝突エネルギー吸収性能は、実施形態１，２及び３の各場合よりも明らかに劣る。
【００４３】
［比較例２］
図９（ａ）及び（ｂ）に示す比較例２は、比較例１のドアビームに対して補強部材としてのパッチ６１を追加したものである。即ち、鋼板を切断加工して中央板部１１と同程度に長尺としたパッチ６１が中央板部１１の内面に溶接６２により固着されている。溶接６２はアーク溶接又はスポット溶接であって、パッチ６１の各長辺に沿い所定間隔を隔てた複数箇所にそれぞれ施されている。パッチ６１の各長辺に沿った連続溶接（例えばレーザー溶接）を採用しなかったのは、パッチ６１の全長にわたって連続溶接を施すと、熱変形による反りがドアビームに生じるからである。
【００４４】
比較例２のドアビームに対し上記三点曲げ試験を施した結果を図１１のグラフに一点鎖線で示す。比較例２は、パッチ６１が追加されている分、比較例１の場合よりも断面崩れが抑制されており、それゆえ比較例１よりも変位増大に伴う荷重の落ち込みが少ないという良好な特性を示した。しかし、比較例２では三点曲げ試験の過程で、図９（ｃ）及び図１０に示すように、溶接箇所６２以外での部材間剥離が観察された。即ち、ドアビームの湾曲変位が進むにつれて、対面接触していた中央板部１１及びパッチ６１のうちのパッチ６１が下凸状に湾曲変形する一方、中央板部１１が上凸状に湾曲変形し、両者１１，６１間に隙間Ｓが発生した。このような部分的な隙間Ｓの発生も断面崩れを助長する。それゆえ、比較例２の衝突エネルギー吸収性能は、実施形態１，２及び３の各場合よりも明らかに劣る。
【００４５】
［まとめ］
図１１のグラフに示すように、本発明の実施形態によれば、荷重入力に伴い変位が次第に増大していった場合でも、衝突エネルギーの吸収性能が急に低下することがなく、衝突エネルギー吸収性能を安定的に維持することができる。
【００４６】
実施形態１〜３では、それぞれの腹板部の前端部１２ａの外面側には第１折り畳み補強部２０が接触配置され、且つ、その第１折り畳み補強部２０は、外側連結端２１が中央板部１１の幅方向端部１１ａに連続した二枚重ね構造の金属板部として構成されている。このため、衝突荷重の入力時、それぞれの第１折り畳み補強部２０には、両腹板部１２を離間させようとする作用に対抗して両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力Ｆ２が生じ、更にはその反力Ｆ２に基づいて、中央板部１１には衝突荷重と逆向きの反力Ｆ３が生じる。これらの反力Ｆ２，Ｆ３によりドアビーム本体部の断面崩れが効果的に抑制される結果、衝突時のエネルギー吸収性能が高められる。
【００４７】
また、第１折り畳み補強部２０に連続する第２折り畳み補強部３０が二枚重ね構造の金属板部として構成されると共に、中央板部１１の内面側に接触配置されているため、腹板部の前端部１２ａの外面側に接触配置された第１折り畳み補強部２０の曲げ剛性が更に高まり、衝突荷重入力時に第１折り畳み補強部２０に生ずるところの、両腹板部１２の開脚（開き）を阻止せんとする反力Ｆ２が高められる。また、二枚重ね構造の金属板部としての第２折り畳み補強部３０が中央板部１１の内面側に接触配置されることで、中央板部１１が補強され、衝突荷重に対する中央板部１１の剛性が高められる。特に、第１及び第２折り畳み補強部２０，３０が併設されていることで、衝突荷重の入力に伴い中央板部１１の湾曲変位が進行したとしても、中央板部１１と第２折り畳み補強部３０との接触状況が常に維持されて両者間に乖離（又は隙間）が生じないので、ドアビームの断面崩れを効果的に抑制することができる。
【００４８】
［変更例］
上記実施形態１〜３において、一対の第２折り畳み補強部３０の折り返し端３３が相互接触した接触点に溶接を施して両折り返し端３３を連結してもよい。また、上記実施形態１〜３において、一対の第２折り畳み補強部３０のそれぞれの折り返し端３３を接触させないように構成してもよい。更に、上記実施形態１〜３において、第２折り畳み補強部３０をなくし、第１折り畳み補強部２０の内側連結端２２に対し腹板部１２の前端部１２ａを直接連結するように構成してもよい。なお、上記実施形態１〜３では、本発明をドアビームに具体化したが、バンパービーム等のその他の車両用衝突補強材に本発明を具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、実施形態１の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下側又は上側の側面図、（ｃ）はＡ−Ａ線での拡大横断面図。
【図２】図２は、図１（ｃ）の一方側半部を更に拡大した断面図。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、一連の折り畳み工程を示す図。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、三点曲げ試験の概要を示す図。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、衝突補強材における反力の発生を説明する図。
【図６】図６は、実施形態２の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は反力の発生を説明する図。
【図７】図７は、実施形態３の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）及び（ｃ）はプレス加工工程を示す図。
【図８】図８は比較例１を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は三点曲げ試験時の横断面図。
【図９】図９は比較例２を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は三点曲げ試験時の横断面図。
【図１０】図１０は、比較例２の三点曲げ試験時の側面図及び一部拡大縦断面図。
【図１１】図１１は衝突荷重の吸収特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
１１…中央板部、１１ａ…幅方向端部、１２…腹板部、１２ａ…腹板部の前端部、１２ｂ…腹板部の後端部、１２ｃ…段差部、１３…フランジ部、２０…第１折り畳み補強部、２１…外側連結端、２２…内側連結端、２３…折り返し端、３０…第２折り畳み補強部、３１…外側連結端、３２…内側連結端、３３…折り返し端。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、例えばドアビームやバンパービームに代表されるような車両用衝突補強材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアビーム等に用いられる車両用衝突補強材には、その本体部が丸パイプ等で形成された閉断面タイプと、鋼板のプレス成形により本体部が横断面コ字状に形成された開放断面タイプとが知られている（例えば特許文献１参照）。部材の軽量化や意匠に合わせた形状設定の柔軟性等の理由から、今日では開放断面タイプが主流となっている。
【０００３】
ただし、一般に開放断面タイプの衝突補強材は、衝突荷重の入力時に荷重入力部が座屈して断面崩れ（断面形状の安易な変形）を起こし易く、衝突エネルギーの吸収性能が低下し易いという欠点がある。かかる欠点を補うべく、荷重入力位置に対応させて追加の補強部材を設けるといった対策が提案されている。例えば特許文献２の車両用バンパービームによれば、ビーム本体の内側には、前縦壁（１２）と平行な補強部材（８）がその上端及び下端を上壁及び下壁に隅肉溶接することにより設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９５５９号公報
【特許文献２】特開平６−３２８９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２における追加の補強部材（８）は、荷重受承面としての前縦壁（１２）から離間して設けられている。また、その補強部材（８）とビーム本体との一体化は前記溶接部に限定されている。それ故、衝突補強材の座屈や断面崩れの防止効果が十分とは言えなかった。特にビーム本体と追加補強部材との間の乖離は、断面崩れの防止にはマイナス要因となる（本発明と対比される後記比較例２で後ほど詳述する）。
【０００６】
本発明の目的は、衝突荷重の入力時に断面崩れを起こしにくく、衝突時のエネルギー吸収性能に優れた車両用衝突補強材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、長手方向に延びる中央板部と、その中央板部の幅方向両端部にそれぞれ位置する一対の腹板部とを備えると共に、前記中央板部の内面側に開口する開放断面形状が付与された車両用衝突補強材であって、前記中央板部の幅方向両端部と前記一対の腹板部の前端部とをそれぞれに連結する一対の第１折り畳み補強部を備えており、前記一対の第１折り畳み補強部の各々は、前記中央板部の幅方向端部に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に対して直接又は間接的に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、前記一対の第１折り畳み補強部は、それぞれに対応する前記腹板部の前端部の外面側に接触するように前記中央板部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、中央板部の外面（前面）が衝突荷重を直接受け止める荷重受承面となる。中央板部に衝突荷重が加わるとき、一対の腹板部は互いに離間する方向に開こうとする。しかし、本発明の車両用衝突補強材では、それぞれの腹板部の前端部の外面側には第１折り畳み補強部が接触配置されており、しかもその第１折り畳み補強部は、少なくともその外側連結端が中央板部の幅方向端部に連続した二枚重ね構造の金属板部として構成されている。このため、衝突荷重の入力時、それぞれの第１折り畳み補強部には、両腹板部を離間させようとする作用に対抗して両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力が生じる。また、その反力に基づいて開脚を阻止又は抑制された両腹板部により、中央板部には衝突荷重と逆向きの反力が生じる。これらの反力により当該衝突補強材の断面崩れが効果的に抑制される結果、衝突時のエネルギー吸収性能が高められる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用衝突補強材であって、その車両用衝突補強材は更に、前記一対の第１折り畳み補強部にそれぞれ連続する一対の第２折り畳み補強部を備えており、前記一対の第２折り畳み補強部の各々は、前記第１折り畳み補強部の内側連結端に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、前記一対の第２折り畳み補強部は、前記中央板部の内面側に接触するように前記第１折り畳み補強部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１折り畳み補強部に連続する第２折り畳み補強部が二枚重ね構造の金属板部として構成されると共に、中央板部の内面側に接触配置される。この第２折り畳み補強部が追加的に存在することにより、腹板部の前端部の外面側に接触配置された第１折り畳み補強部の曲げ剛性が更に高まり、衝突荷重入力時に第１折り畳み補強部に生ずるところの、両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力が高められる。また、二枚重ね構造の金属板部としての第２折り畳み補強部が中央板部の内面側に接触配置されることで、中央板部が補強され、衝突荷重に対する中央板部の剛性が更に高められる。特に第１及び第２折り畳み補強部が併設されていることで、衝突荷重の入力に伴い中央板部の湾曲変位が進行したとしても、中央板部と第２折り畳み補強部との接触状況が維持されて両者間に乖離が生じず、その結果、当該衝突補強材の断面崩れが効果的に抑制される。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用衝突補強材において、前記一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触していることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触することで、両折り返し端の接触点が荷重伝達の架橋点となり得る。この架橋点を介して一方の側の第１及び第２折り畳み補強部と、他方の側の第１及び第２折り畳み補強部とが、中央板部の幅方向に沿った方向で互いに支え合うことができる。従って、車両用衝突補強材全体の強度や剛性が向上する。
【００１３】
なお、一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触すると共に、当該接触点に溶接を施して両折り返し端を連結することは更に好ましい。かかる溶接により一対の第２折り畳み補強部を連結することで、前述の両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力を更に高めることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材であって、その車両用衝突補強材は更に、前記一対の腹板部の後端部にそれぞれ連結された一対のフランジ部を備えており、前記一対の腹板部は、それらの後端部間の間隔（Ｗ２）が前記中央板部の幅（Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部に対し非直角に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、一対の腹板部の後端部間の間隔（Ｗ２）が中央板部の幅（Ｗ１）よりも広くなるように各腹板部が中央板部に対し非直角に設けられている場合よりも更に、衝突時のエネルギー吸収性能が向上する（後記実施形態２参照）。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材において、前記一対の腹板部の各々は、その前端部と後端部との間に段差部を有しており、この段差部は、当該腹板部の前端部に接触配置された前記第１折り畳み補強部の外面と当該腹板部の後端部の外面とがほぼ面一となるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、熱間プレス加工（加熱された被加工材に対して相対的に低温のプレス型を用いて付形と焼入れとを同時に行うプレス加工）によって、車両用衝突補強材に開放断面形状を付与する場合でも、第１折り畳み補強部の外面と腹板部の後端部の外面とがほぼ面一になっていることにより、これらの部位に対し均等且つ同時にプレス型を接触させることができ、従って、焼入れの効果を衝突補強材の全体に満遍なく及ぼすことができる（後記実施形態３参照）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用衝突補強材によれば、衝突荷重の入力時に断面崩れを起こしにくく、衝突時のエネルギー吸収性能に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を車両用衝突補強材の一種であるドアビームに具体化したいくつかの実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、一般にドアビームは、本体部と、その両端位置において車両のドアパネルに対し溶接されるブラケット部とを備えるが、以下ではブラケット部には言及せず、本体部に的を絞ってその構造、作用及び効果を説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１及び図２に示すように、本実施形態のドアビームは、当該ビームの長手方向に延びる比較的長尺な本体部１０を備えている。ドアビームの本体部１０は、中央板部１１、一対の腹板部１２（「ウェブ」ともいう）及び一対のフランジ部１３を具備し、その横断面形状は、中央板部１１の内面側（後面側）に開口する開放断面形状をなしている。
【００２１】
中央板部１１は、本体部１０の長手方向の全体にわたって延びており、中央板部１１の外面（前面又は正面）は当該ドアビームにおける主たる衝突面を提供する。一対の腹板部１２は、中央板部１１の幅方向両端部にそれぞれ位置しており、中央板部１１は両腹板部１２の前端部１２ａ同士を連結する。但し、中央板部１１の幅方向端部１１ａは、後述する第１折り畳み補強部２０及び第２折り畳み補強部３０を介して、それに対応する腹板部の前端部１２ａに連結されている。
【００２２】
一対のフランジ部１３は、前記中央板部１１と略平行な長板状をなすと共に、両腹板部１２の後端部１２ｂから外方向（中央板部１１の幅方向外側）に向けて延出するように設けられている。これら一対のフランジ部１３は、ドア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ビームにあっては、衝突時に腹板部前端側（衝突面側、圧縮側）の応力よりも後端側（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腹板部前端側に片寄り易いという事情がある。この点、各腹板部の後端部１２ｂにフランジ部１３を追加設定することで、衝突時における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腹板部１２の高さ方向中程に設定でき、ドアビーム全体での曲げ剛性の向上を図ることが可能になる。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態のドアビームは、中央板部１１の幅方向両端部１１ａと各腹板部１２の前端部１２ａとの間において、これらを連結する第１折り畳み補強部２０及び第２折り畳み補強部３０を更に具備している。なお、本実施形態では、第１及び第２折り畳み補強部２０，３０は互いに連続すると共に、中央板部１１及び腹板部１２の双方に一体化されている。
【００２４】
第１折り畳み補強部２０は、二枚重ね構造の金属板部であって、中央板部の幅方向端部１１ａに連続する外側連結端２１、腹板部の前端部１２ａに対し第２折り畳み部３０を介して間接的に連続する内側連結端２２、及び、これら外側及び内側連結端２１，２２からほぼ等距離に位置する折り返し端２３を有している。この第１折り畳み補強部２０における二枚重ね構造は、当初はストレートな単一の金属板部を、外側連結端２１と内側連結端２２とが外内に隣接するように折り返し端２３にて折り曲げることにより形成されている。そして、各々の第１折り畳み補強部２０は、それぞれに対応する腹板部の前端部１２ａの外面側に接触するように前記中央板部１１に対して折り曲げられている。このように腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０は、両腹板部１２が互いに離間する方向への開脚的変形を防止するための主たる補強手段として機能する。
【００２５】
第２折り畳み補強部３０は、二枚重ね構造の金属板部であって、第１折り畳み補強部２０の内側連結端２２に連続する外側連結端３１、腹板部の前端部１２ａに連続する内側連結端３２、及び、これら外側及び内側連結端３１，３２からほぼ等距離に位置する折り返し端３３を有している。この第２折り畳み補強部３０における二枚重ね構造は、当初はストレートな単一の金属板部を、外側連結端３１と内側連結端３２とが外内に（図２では上下に）隣接するように折り返し端３３にて折り曲げることにより形成されている。そして、二つの第２折り畳み補強部３０は、中央板部１１の内面側に接触するように、それぞれ対応する第１折り畳み部２０に対して折り曲げられている。この第２折り畳み補強部３０は、腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０の曲げ剛性を向上させて、第１折り畳み補強部２０による腹板部１２の開脚的変形防止機能を高めるための従たる補強手段として機能する。また、この第２折り畳み補強部３０は、それが接触する中央板部１１を補強してその剛性を高めるための中央板部補強手段としても機能する。
【００２６】
なお、図１（ｃ）及び図２に示すように、本実施形態では、一方の第２折り畳み補強部の折り返し端３３と他方の第２折り畳み補強部の折り返し端３３とが相互接触しており、二つの第２折り畳み補強部３０によって中央板部１１の内面（後面）が覆い隠されている。両折り返し端３３の相互接触は、左右一対の第１及び第２折り畳み補強部２０，３０同士の支え合いを可能とし、ドアビーム本体部１０の全体強度及び剛性を向上させる。
【００２７】
次に、本実施形態のドアビームの製造手順を図３に基づいて説明する。
【００２８】
先ず、正面視又は平面視が比較的長尺な長方形状で且つ板厚の均一な金属板材Ｍを準備する（図３（ａ）参照）。金属板材Ｍとしては例えば、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板などが使用可能である。そして、両板端から等距離に位置する二つの曲げ点Ｐ１において、各板端部ｍ１を９０°上向きに折り曲げて起立させる（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
次に、金属板材Ｍの水平な中央部ｍ２をほぼ四等分する等分点に対応する二つの曲げ点Ｐ２において、各曲げ点Ｐ２よりも外側のＬ字状部ｍ３を下向きに折り曲げて１８０°反転させる（図３（ｃ）参照）。そして、前記二つの曲げ点Ｐ１が隣り合わせに接触すると共に、前記水平な中央部ｍ２の中心位置から下垂する二つの部位ｍ４が背中合わせに接触する状況を作り出す。最後に、これら二つの下垂する部位ｍ４をそれぞれ対応する前記曲げ点Ｐ１において、外方向に９０°折り曲げて水平状態とする（図３（ｄ）参照）。
【００３０】
こうして、図３（ｄ）に示すようなドアビームの前駆成形体９を得る。この前駆成形体９は、その水平な中央部ｍ２において金属板部が三枚重ねされた構造を有している。この前駆成形体９に対し、例えばプレス加工機を用いたプレス成形を施すことにより、図１及び図２に示すようなドアビームの本体部１０が得られる。なお、前駆成形体９における曲げ点Ｐ１は、ドアビーム本体部１０における第２折り畳み補強部３０の折り返し端３３に対応し、曲げ点Ｐ２は、第１折り畳み補強部２０の折り返し端２３に対応する。
【００３１】
本実施形態のドアビーム本体部１０をドア内部に取り付けた状態での側面衝突を想定して、図４に示すような三点曲げ試験に基づく性能評価を行った。具体的には、所定間隔を隔てた二つの支脚６間に評価対象物（ドアビーム本体部１０）を架け渡すと共に（図４（ａ）参照）、両支脚６の中間位置にてドアビーム本体部１０に対し略蒲鉾型の押圧具７を用いて上から下に向かう垂直荷重を入力し、本体部１０を湾曲変形させた（図４（ｂ）及び（ｃ）参照）。こうして計測されたドアビーム本体部１０の性能特性を図１１のグラフに実線（実施形態１）で示す。
【００３２】
図１１のグラフは、評価対象物の垂直荷重に対する反力の大きさ（「荷重」という）と、押圧点における評価対象物の変形ストローク量（「変位」という）との関係を示す。このグラフからわかるように実施形態１によれば、荷重が最大値に達した後も、変位の増大に伴う荷重の落ち込みの程度は比較的小さい。つまり、側面衝突時にドアビームの変形量が増大していった場合でも、衝突エネルギーの吸収性能が急には低下せず、衝突エネルギー吸収性能を安定的に維持することができる。
【００３３】
本実施形態が上述のように優れた性能特性を有する理由（効果発現のメカニズム）については、図５のように説明することができる。即ち、中央板部１１の正面（外面）に荷重Ｆが入力されると、中央板部１１が内向き（図では下向き）に凹もうとするのみならず、その両側の腹板部１２が外向きに開こうとする（図５（ａ）参照）。しかし、各腹板部１２の前端部１２ａの外面側には第１折り畳み補強部２０が接触配置されているため、各第１折り畳み補強部２０には、腹板部１２の外開きに対抗する反力Ｆ２（つまり両腹板部１２を内閉じさせようとする力Ｆ２）が発生する（図５（ｂ）参照）。これらの反力Ｆ２は、腹板部１２の外開きを阻止又は抑制しようとするものである。なお、荷重入力時、反力Ｆ２のおかげで腹板部の前端部１２ａと第１折り畳み補強部２０とは相互密着状態を保持し、両者の間に乖離による隙間が生ずることはないので、反力Ｆ２による腹板部１２の外開き阻止・抑制効果も十分に発揮される。
【００３４】
更に、第１折り畳み補強部２０と第２折り畳み補強部３０とは連続的に一体化されているため、各第１折り畳み補強部２０での内向き反力Ｆ２に呼応して、それに対応する各第２折り畳み補強部３０には中央板部１１を外向きに押す反力Ｆ３が同時発生する（図５（ｃ）参照）。これらの反力Ｆ３は、入力荷重Ｆに対抗して中央板部１１の陥没変形を阻止又は抑制しようとするものである。なお、荷重入力時においても、反力Ｆ３のおかげで中央板部１１と各第２折り畳み補強部３０とは相互密着状態を保持し、両者の間に乖離による隙間が生ずることはないので、反力Ｆ３による中央板部１１の陥没変形阻止・抑制効果も十分に発揮される。
【００３５】
このように本実施形態によれば、中央板部１１への荷重入力時に、第１折り畳み補強部２０による内向き反力Ｆ２および第２折り畳み補強部３０による外向き反力Ｆ３が発生することで、腹板部１２及び中央板部１１の安易な変形（つまり断面崩れ）が効果的に抑制される。従って、実施形態１は、変位が増大しても衝突エネルギー吸収性能が比較的安定しているという優れた特性を有する。
【００３６】
［実施形態２］
図６に示す実施形態２のドアビーム本体部４０は、上記実施形態１のドアビーム本体部１０と基本的構成を同じくするものの、次の点で実施形態１と異なる。即ち、一対の腹板部１２は、それらの後端部１２ｂ間の間隔Ｗ２が前記中央板部１１の幅Ｗ１（即ち腹板部の前端部１２ａ間の間隔Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部１１に対し非直角に設けられている。つまり、各腹板部１２は、中央板部１１に直交する直交線に対して鋭角θだけ内側に傾斜している。これに伴い、一対の第１折り畳み補強部２０も、それぞれの折り返し端２３が互いに接近する方向に（内向きに）傾斜形成されることで、腹板部前端部１２ａの外側面への接触配置状況を維持している。
【００３７】
実施形態２のドアビーム本体部４０を前記三点曲げ試験に基づいて性能評価した結果を図１１のグラフに実線（実施形態２）で示す。グラフから分かるように、実施形態２は実施形態１よりも優れた特性を示した。その理由として次の二つが考えられる。第１の理由としては、実施形態２では二つの腹板部１２が鋭角θで内向き傾斜していることで、二つの腹板部１２が外向き傾斜した実施形態１に比べて、本来的に両腹板部１２が外開きしにくいことがあげられる。第２の理由としては、実施形態２では、二つの腹板部１２の内向き傾斜に付随して二つの第１折り畳み補強部２０も内向き傾斜していることで、荷重入力時の反力Ｆ２の向きが、実施形態１での反力Ｆ２の向き（図５（ｂ）参照）よりも中央板部１１を指向していることがあげられる。つまり図６（ｂ）に示すように、実施形態２では反力Ｆ２が若干上向きとなるため、その分だけ、中央板部１１を押し戻そうとする第２折り畳み補強部３０の反力Ｆ３が強化される。以上のような複合的要因により、実施形態２は実施形態１よりも優れた特性を示したものと思われる。
【００３８】
［実施形態３］
図７（ａ）に示す実施形態３のドアビーム本体部５０は、上記実施形態１のドアビーム本体部１０と基本的構成を同じくするものの、次の点で実施形態１と異なる。即ち、各腹板部１２には、その前端部１２ａと後端部１２ｂとの間に段差部１２ｃ（「せぎり」ともいう）が設定されている。この段差部１２ｃは、その前端部側が相対的に内側に窪み、後端部側が相対的に外側に張り出すような段差形状をなしている。そして、段差部１２ｃの前端部側において腹板部の前端部１２ａに接触配置された第１折り畳み補強部２０の外面と、当該腹板部の後端部１２ｂの外面とがほぼ面一となっている。
【００３９】
実施形態３のドアビーム本体部５０は、図３（ｄ）に示す前駆成形体９に対し熱間プレス加工を施すことにより製造される。即ち、加熱炉等で前駆成形体９をその構成金属にとっての焼入れ可能温度にまで加熱する。加熱後速やかに、前駆成形体９を図７（ｂ）に示すような成形型（５５，５６）にセットする。この成形型は、被加工物９を載置する天面の両側に前記段差部１２ｃを成形するための凹み５５ａを有する固定型５５（下型）と、その固定型５５に対応する可動型５６（上型）とから構成されている。図７（ｃ）に示すように、相対的に低温度の成形型で高温状態の前駆成形体９をプレス加工することで、付形と焼入れとが同時に施された、実施形態３のドアビーム本体部５０が得られる。
【００４０】
実施形態３によれば、熱間プレス加工によって前駆成形体９に開放断面形状を付与する場合に、第１折り畳み補強部２０の外面と腹板部後端部１２ｂの外面とがほぼ面一になっていることで、これらの部位に対し均等且つ同時に成形型（５５，５６）を接触させることができる。従って、焼入れの効果をドアビーム本体部５０の全体に満遍なく及ぼすことができる。
【００４１】
以下に述べる比較例１及び２のドアビームは、従来技術の範疇に属するものである。
【００４２】
［比較例１］
図８（ａ）に示す比較例１は、特別な補強構造を持たない従来の開放断面タイプのドアビームである。比較例１のドアビームに対し上記三点曲げ試験を施した結果を図１１のグラフに破線で示す。比較例１では三点曲げ試験の過程で、図８（ｂ）に示すように両腹板部１２の前端部１２ａ付近に座屈が生じたのみならず、座屈の発生は比較的荷重が低い段階から観察された。このような局所的な座屈による断面崩れはドアビーム全体への荷重分散を阻害するため、比較例１の衝突エネルギー吸収性能は、実施形態１，２及び３の各場合よりも明らかに劣る。
【００４３】
［比較例２］
図９（ａ）及び（ｂ）に示す比較例２は、比較例１のドアビームに対して補強部材としてのパッチ６１を追加したものである。即ち、鋼板を切断加工して中央板部１１と同程度に長尺としたパッチ６１が中央板部１１の内面に溶接６２により固着されている。溶接６２はアーク溶接又はスポット溶接であって、パッチ６１の各長辺に沿い所定間隔を隔てた複数箇所にそれぞれ施されている。パッチ６１の各長辺に沿った連続溶接（例えばレーザー溶接）を採用しなかったのは、パッチ６１の全長にわたって連続溶接を施すと、熱変形による反りがドアビームに生じるからである。
【００４４】
比較例２のドアビームに対し上記三点曲げ試験を施した結果を図１１のグラフに一点鎖線で示す。比較例２は、パッチ６１が追加されている分、比較例１の場合よりも断面崩れが抑制されており、それゆえ比較例１よりも変位増大に伴う荷重の落ち込みが少ないという良好な特性を示した。しかし、比較例２では三点曲げ試験の過程で、図９（ｃ）及び図１０に示すように、溶接箇所６２以外での部材間剥離が観察された。即ち、ドアビームの湾曲変位が進むにつれて、対面接触していた中央板部１１及びパッチ６１のうちのパッチ６１が下凸状に湾曲変形する一方、中央板部１１が上凸状に湾曲変形し、両者１１，６１間に隙間Ｓが発生した。このような部分的な隙間Ｓの発生も断面崩れを助長する。それゆえ、比較例２の衝突エネルギー吸収性能は、実施形態１，２及び３の各場合よりも明らかに劣る。
【００４５】
［まとめ］
図１１のグラフに示すように、本発明の実施形態によれば、荷重入力に伴い変位が次第に増大していった場合でも、衝突エネルギーの吸収性能が急に低下することがなく、衝突エネルギー吸収性能を安定的に維持することができる。
【００４６】
実施形態１〜３では、それぞれの腹板部の前端部１２ａの外面側には第１折り畳み補強部２０が接触配置され、且つ、その第１折り畳み補強部２０は、外側連結端２１が中央板部１１の幅方向端部１１ａに連続した二枚重ね構造の金属板部として構成されている。このため、衝突荷重の入力時、それぞれの第１折り畳み補強部２０には、両腹板部１２を離間させようとする作用に対抗して両腹板部の開脚（開き）を阻止せんとする反力Ｆ２が生じ、更にはその反力Ｆ２に基づいて、中央板部１１には衝突荷重と逆向きの反力Ｆ３が生じる。これらの反力Ｆ２，Ｆ３によりドアビーム本体部の断面崩れが効果的に抑制される結果、衝突時のエネルギー吸収性能が高められる。
【００４７】
また、第１折り畳み補強部２０に連続する第２折り畳み補強部３０が二枚重ね構造の金属板部として構成されると共に、中央板部１１の内面側に接触配置されているため、腹板部の前端部１２ａの外面側に接触配置された第１折り畳み補強部２０の曲げ剛性が更に高まり、衝突荷重入力時に第１折り畳み補強部２０に生ずるところの、両腹板部１２の開脚（開き）を阻止せんとする反力Ｆ２が高められる。また、二枚重ね構造の金属板部としての第２折り畳み補強部３０が中央板部１１の内面側に接触配置されることで、中央板部１１が補強され、衝突荷重に対する中央板部１１の剛性が高められる。特に、第１及び第２折り畳み補強部２０，３０が併設されていることで、衝突荷重の入力に伴い中央板部１１の湾曲変位が進行したとしても、中央板部１１と第２折り畳み補強部３０との接触状況が常に維持されて両者間に乖離（又は隙間）が生じないので、ドアビームの断面崩れを効果的に抑制することができる。
【００４８】
［変更例］
上記実施形態１〜３において、一対の第２折り畳み補強部３０の折り返し端３３が相互接触した接触点に溶接を施して両折り返し端３３を連結してもよい。また、上記実施形態１〜３において、一対の第２折り畳み補強部３０のそれぞれの折り返し端３３を接触させないように構成してもよい。更に、上記実施形態１〜３において、第２折り畳み補強部３０をなくし、第１折り畳み補強部２０の内側連結端２２に対し腹板部１２の前端部１２ａを直接連結するように構成してもよい。なお、上記実施形態１〜３では、本発明をドアビームに具体化したが、バンパービーム等のその他の車両用衝突補強材に本発明を具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、実施形態１の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下側又は上側の側面図、（ｃ）はＡ−Ａ線での拡大横断面図。
【図２】図２は、図１（ｃ）の一方側半部を更に拡大した断面図。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、一連の折り畳み工程を示す図。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、三点曲げ試験の概要を示す図。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、衝突補強材における反力の発生を説明する図。
【図６】図６は、実施形態２の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は反力の発生を説明する図。
【図７】図７は、実施形態３の車両用衝突補強材を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）及び（ｃ）はプレス加工工程を示す図。
【図８】図８は比較例１を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は三点曲げ試験時の横断面図。
【図９】図９は比較例２を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は三点曲げ試験時の横断面図。
【図１０】図１０は、比較例２の三点曲げ試験時の側面図及び一部拡大縦断面図。
【図１１】図１１は衝突荷重の吸収特性を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
１１…中央板部、１１ａ…幅方向端部、１２…腹板部、１２ａ…腹板部の前端部、１２ｂ…腹板部の後端部、１２ｃ…段差部、１３…フランジ部、２０…第１折り畳み補強部、２１…外側連結端、２２…内側連結端、２３…折り返し端、３０…第２折り畳み補強部、３１…外側連結端、３２…内側連結端、３３…折り返し端。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる中央板部と、その中央板部の幅方向両端部にそれぞれ位置する一対の腹板部とを備えると共に、前記中央板部の内面側に開口する開放断面形状が付与された車両用衝突補強材であって、
前記中央板部の幅方向両端部と前記一対の腹板部の前端部とをそれぞれに連結する一対の第１折り畳み補強部を備えており、
前記一対の第１折り畳み補強部の各々は、前記中央板部の幅方向端部に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に対して直接又は間接的に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、
前記一対の第１折り畳み補強部は、それぞれに対応する前記腹板部の前端部の外面側に接触するように前記中央板部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項２】
前記車両用衝突補強材は更に、前記一対の第１折り畳み補強部にそれぞれ連続する一対の第２折り畳み補強部を備えており、
前記一対の第２折り畳み補強部の各々は、前記第１折り畳み補強部の内側連結端に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、
前記一対の第２折り畳み補強部は、前記中央板部の内面側に接触するように前記第１折り畳み補強部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突補強材。
【請求項３】
前記一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触していることを特徴とする請求項２に記載の車両用衝突補強材。
【請求項４】
前記車両用衝突補強材は更に、前記一対の腹板部の後端部にそれぞれ連結された一対のフランジ部を備えており、
前記一対の腹板部は、それらの後端部間の間隔（Ｗ２）が前記中央板部の幅（Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部に対し非直角に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材。
【請求項５】
前記一対の腹板部の各々は、その前端部と後端部との間に段差部を有しており、
この段差部は、当該腹板部の前端部に接触配置された前記第１折り畳み補強部の外面と当該腹板部の後端部の外面とがほぼ面一となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材。
【請求項１】
長手方向に延びる中央板部と、その中央板部の幅方向両端部にそれぞれ位置する一対の腹板部とを備えると共に、前記中央板部の内面側に開口する開放断面形状が付与された車両用衝突補強材であって、
前記中央板部の幅方向両端部と前記一対の腹板部の前端部とをそれぞれに連結する一対の第１折り畳み補強部を備えており、
前記一対の第１折り畳み補強部の各々は、前記中央板部の幅方向端部に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に対して直接又は間接的に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、
前記一対の第１折り畳み補強部は、それぞれに対応する前記腹板部の前端部の外面側に接触するように前記中央板部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする車両用衝突補強材。
【請求項２】
前記車両用衝突補強材は更に、前記一対の第１折り畳み補強部にそれぞれ連続する一対の第２折り畳み補強部を備えており、
前記一対の第２折り畳み補強部の各々は、前記第１折り畳み補強部の内側連結端に連続する外側連結端、前記腹板部の前端部に連続する内側連結端、及び、これら外側及び内側連結端からほぼ等距離に位置する折り返し端を有すると共に、前記外側及び内側の両連結端が隣接するように前記折り返し端にて折り曲げ形成された二枚重ね構造の金属板部であり、
前記一対の第２折り畳み補強部は、前記中央板部の内面側に接触するように前記第１折り畳み補強部に対して折り曲げられている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突補強材。
【請求項３】
前記一対の第２折り畳み補強部のそれぞれの折り返し端が相互接触していることを特徴とする請求項２に記載の車両用衝突補強材。
【請求項４】
前記車両用衝突補強材は更に、前記一対の腹板部の後端部にそれぞれ連結された一対のフランジ部を備えており、
前記一対の腹板部は、それらの後端部間の間隔（Ｗ２）が前記中央板部の幅（Ｗ１）よりも狭くなるように前記中央板部に対し非直角に設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材。
【請求項５】
前記一対の腹板部の各々は、その前端部と後端部との間に段差部を有しており、
この段差部は、当該腹板部の前端部に接触配置された前記第１折り畳み補強部の外面と当該腹板部の後端部の外面とがほぼ面一となるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用衝突補強材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１９６４８８（Ｐ２００９−１９６４８８Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９９６６（Ｐ２００８−３９９６６）
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
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