机动车门加强部件的制作方法
【专利摘要】机动车门加强部件，其由管状部件构成，该管状部件被安装于机动车的门而对所述门进行加强，对于包括管长度方向中央部且具有管全长的1/3至4/5的长度的所述中央部位，具有管轴垂直截面上的车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状。
【专利说明】机动车门加强部件
【技术领域】
[0001]本发明涉及机动车门加强部件(automobile door impact beam),其安装于机动车门处，提高耐碰撞性能(collis1n safety)。
【背景技术】
[0002]机动车门加强部件(车门防撞梁)是以提高机动车的耐侧面碰撞性能(Lateralcollis1n safety)为目的而设置在门内部的部件。
[0003]如例如专利文献1、2公开的那样，以往的机动车门加强部件通常是隔着托架而在门主体处安装在全长范围具有圆形的均一的截面形状的管的结构。
[0004]此外，专利文献3公开了一种方法，由于要求机动车门加强部件的长度方向的中央部的强度，因此在管内部放入加强材料来对一部分进行加强。
[0005]此外，专利文献4公开了一种机动车门加强部件，通过将中央部大径化，从而提高中央部的强度。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平09-263127号公报
[0009]专利文献2:日本特开平11-254969号公报
[0010]专利文献3:日本特开2008-6935号公报
[0011]专利文献4:日本特开平11-321316号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的课题
[0013]对机动车门加强部件要求以下特性:
[0014]对于来自机动车侧面的物体的碰撞具有足够强度；
[0015]在发生来自侧面的碰撞时，能够从较早阶段挡住碰撞而吸收足够的能量；
[0016]具有在发生来自机动车前后方向的碰撞时用于抑制门变形的足够强度；
[0017]分量足够轻。
[0018]此外，关于机动车门加强部件的针对侧面碰撞的强度，从保护乘坐人员的角度而言，特别地要求在门前后方向的中央部有高强度。并且，为了从较早阶段挡住碰撞，优选机动车门加强部件配置在靠近门外板的位置。
[0019]专利文献1、2中公开的那样的具有均一的截面形状的机动车门加强部件虽然在易于生产方面优异，但从针对侧面碰撞的强度和轻量化(weight reduct1n)的角度而言，不能说是最适合的形状。即，若要提高针对侧面碰撞的强度，则需要在全长范围使机动车门加强部件大径化，因此，重量变重。即，专利文献1、2中公开的加强部件不是能够实现侧面碰撞强度和轻量化的形状。此外，若加强部件是在全长范围截面均一并且是笔直的形状，则相对于在机动车的车宽方向上具有凸曲面的门外板(door outer panel),还存在这样的问题:在机动车门加强部件的长度方向中央部处，门外板与机动车门加强部件之间的间隙变大，与该间隙相应地，挡住碰撞的时机延迟。
[0020]此外，根据专利文献3公开的在构成机动车门加强部件的管的长度方向中央部中放入加强材料，虽然在提高中央部的耐碰撞性能这样的角度上能够得到改善，但由于重量增加相当于放入加强材料的量，因此无法兼顾提高耐碰撞性能和轻量化。此外，由于专利文献3公开的机动车门加强部件也是外形在长度方向上均一，因此，在发生侧面碰撞时也无法期待在早期挡住碰撞而充分地进行能量吸收这样的效果。
[0021]此外，在专利文献4公开的将机动车门加强部件的中央部大径化的结构中，与直径增大相应地重量增加，与专利文献3同样地无法兼顾提高耐碰撞性能和轻量化。
[0022]并且，在专利文献4记载的结构中，由于是在大径的中央部与端部之间设置锥状的部位这样的复杂的截面形状，因此还存在生产成本变高这样的问题。
[0023]如上所述，以往的机动车门加强部件中不存在兼顾提高耐碰撞性能和轻量化的性能的加强部件。此外，更不存在除了这些性能以外还兼具在发生侧面碰撞时能够在早期挡住碰撞而进行充分的能量吸收的性能、及抑制针对机动车前后方向的碰撞的门的变形的性能的加强部件。
[0024]本发明为了解决上述课题而完成，其目的在于:得到具备提高耐碰撞性能和轻量化这两个性能的机动车门加强部件，并且得到除了具备这些性能以外还兼具能够在发生侧面碰撞时在早期挡住碰撞而进行充分的能量吸收的性能、以及抑制针对机动车前后方向的碰撞的门的变形的性能的机动车门加强部件。
[0025]用于解决课题的手段
[0026]在机动车门加强部件中，最需要耐碰撞强度的部位是长度方向的中央部，随着远离中央部，要求强度变低。
[0027]关于这点，在现有文献3中，将加强部件插入到中央部中，此外，在现有文献4中，将中央部大径化，从而分别谋求将中央部的强度增大这样的方法。
[0028]但是，如上所述的任一方法均无法兼顾耐碰撞性能的提高和轻量化。
[0029]对该原因进行了研究，以往认为:与碰撞力作用的方向无关，在于提高机动车门加强部件的中央部的管轴垂直截面的所有半径方向的强度这点。机动车门加强部件被要求在其中央部处有高强度是指，相对于来自中央部截面的车宽方向的碰撞载荷的强度，车高方向的强度也可以不一定变高。
[0030]因此，发明人考虑:通过构成与车高方向相比车宽方向的截面惯性矩(geometrical moment of inertia)变高的形状,从而能够兼顾提高耐碰撞性能和轻量化。
[0031]此外，通过采用与车高方向相比车宽方向的截面惯性矩变高的形状，中央部向门外板侧突出，因此能够将机动车门加强部件配置在与门外板靠近的位置，还能够从更早的阶段起吸收碰撞能量。
[0032]本发明正是基于上述考虑而完成的，具体而言，由以下的结构构成。
[0033](I) 一种机动车门加强部件，其由管状部件构成，该管状部件被安装于机动车的门而对所述门进行加强，其中，对于包括管长度方向中央部且具有管全长的1/3至4/5的长度的所述中央部位，具有管轴垂直截面的车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状。
[0034](2)根据(I)所述的机动车门加强部件，其中，所述扁平形状随着朝向管端部侧而扁平程度变小。
[0035](3)根据(I)所述的机动车门加强部件，其中，所述扁平形状的管轴垂直截面是椭圆。
[0036](4)根据(I)至(3)中的任一项所述的机动车门加强部件，其中，沿着管长度方向观察，管轴垂直截面的中心位置处于同一直线状。
[0037](5)根据(I)至(3)中的任一项所述的机动车门加强部件，其中，在管轴垂直截面中，所述扁平形状的车宽方向直径的长度是车高方向直径的长度的三倍以下、且超过一倍。
[0038](6)根据(I)至(3)中的任一项所述的机动车门加强部件，其中，所述机动车门加强部件是将管轴垂直截面为圆形的管状部件从上下压扁而成形的。
[0039]发明效果
[0040]在本发明中，一种机动车门加强部件，其由管状部件构成，该管状部件被安装于机动车的门而对所述门进行加强，其中，对于包括管长度方向中央部且具有管全长的至少1/3的长度的部位，构成管轴截面截面上的车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状，因此，能够兼顾提高耐碰撞性能和轻量化，并且能够在碰撞时从较早阶段起吸收碰撞能量。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是本实施方式的机动车门加强部件的立体图。
[0042]图2是说明本实施方式的机动车门加强部件的安装状态下的配置关系的说明图。
[0043]图3是说明本实施方式的机动车门加强部件的制造方法的说明图。
[0044]图4是说明通过图3中的制造方法制造的机动车门加强部件的说明图。
[0045]图5是说明实施例的实验对象材料的说明图(其一)。
[0046]图6是说明实施例的实验方法的说明图。
[0047]图7是说明实施例的效果的说明图(其一)。
[0048]图8是说明实施例的实验对象材料的说明图(其二)。
[0049]图9是说明实施例的效果的说明图(其二)。
【具体实施方式】
[0050]根据图1至图4对本实施方式的机动车门加强部件I进行说明。
[0051]如图1所示，本实施方式的机动车门加强部件I由管状部件构成。并且，在将机动车门加强部件I沿着管长度方向(车前后方向)分成中央部Ia和两端部Ib这三个部分时，中央部Ia的长度具有全长的1/3以上(参照图4)，如图1、图2和图4所示，中央部Ia的管轴垂直截面(pipe axis orthogonality sect1n)成为下述这样的截面形状:车宽方向直径长于车高方向直径，并且中央部比两端部向门外板3侧突出(配置在与门外板3靠近的位置)。
[0052]另外，如图1所示，在两端部Ib处具有用于向门主体上安装的安装托架5。
[0053]下面，对机动车门加强部件I的截面形状进行说明。
[0054]< 中央部 la>
[0055]如图1和图4所示，中央部Ia的扁平状态为:管长度方向中央部或包括该中央部在内的附近最大，随着朝向端部Ib侧而变小,端部Ib的截面形状为圆形。
[0056]通过使中央部Ia成为车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状，从而，与周长和每单位长度的重量相同的圆形截面的部件相比，车宽方向的耐碰撞强度变高。即，车宽方向长度超过车高方向长度的一倍。这是由于，与圆形的情况相比，车宽方向的截面惯性矩(geometrical moment of inertia)高。
[0057]此外，若使车宽方向的耐碰撞强度相同，贝1J关于本实施方式的机动车门加强部件，将板厚减少、或者缩短周长(减小截面面积)，能够使部件轻量化。
[0058]另外，通常，机动车门加强部件在发生碰撞时截面形状发生变化，随着该变化而发生截面惯性矩降低、即耐碰撞强度降低。在这方面，由于本实施方式的机动车门加强部件I是扁平截面形状，因此，与圆形截面形状相比，受到车宽方向载荷时的截面形状不容易发生变化，因此，还具有强度不易降低这样的效果。
[0059]另外，若过于增大朝向车宽方向的扁平状态，则变得容易朝向车高方向发生压曲。因此，优选的是，车宽方向长度是车高方向长度的三倍以下。
[0060]并且,为了确保机动车门的刚性,在利用乳胶封闭剂(mastic sealer)将门夕卜板3(参照图2)和机动车门加强部件I结合的情况下，优选机动车门加强部件I的靠门外板3侧的部分是某种程度平坦的。在该方面，若过于增大扁平状态，则横向的端部变成尖的形状，因此，在该意义上也优选使车宽方向长度为车高方向长度的三倍以下。更优选的是，使车宽方向长度为车高方向长度的1.5倍以上且2.5倍以下。
[0061]此外，使截面形状关于车高方向对称，从而能够抑制朝向车高方向的变形并确保碰撞吸收性能，因此更优选。
[0062]另外，在本实施方式的图1中，使中央部Ia的长度为机动车门加强部件I的全长的4/5，但中央部Ia的长度至少有全长的1/3即可。需要使中央部Ia的长度至少为全长的1/3，原因如下:
[0063]在其它机动车等从侧面发生碰撞的情况下，由于在机动车门的前后有车体的框架，因此，在门的前后由框架承受载荷。另一方面，由于在门的中央部没有框架，因此需要主要由机动车门加强部件I承受所述载荷，由此来保护乘坐人员。为了使机动车门加强部件I发挥这样的功能，需要针对全长的至少1/3的长度提高对车宽方向载荷的耐碰撞强度。
[0064]〈端部lb>
[0065]如图1和图4所示，端部Ib的截面形状为圆形。这是由于以下原因:
[0066]如图2所示，有时门外板3的车宽方向呈凸状地弯曲。在这样的情况下，仅使中央部Ia为扁平截面形状而形成向门外板3侧突出的形状，使端部Ib为圆形截面形状，从而能够以沿着门外板3的曲面形状的方式安装机动车门加强部件1，能够将门外板3与中央部Ia之间的间隙缩小。因而，在对机动车门的中央部碰撞的情况下，能够从碰撞的更早阶段起利用中央部Ia来吸收碰撞能量。
[0067]此外，通常，沿着车高方向观察，门外板3向车外侧弯曲。另一方面，有时不是水平而是斜着安装机动车门加强部件。
[0068]在这样的情况下，在机动车门加强部件在轴向上截面形状相同的情况下，在门外板与机动车门加强部件之间产生间隙。
[0069]在这方面，如本实施方式的机动车门加强部件I这样，仅中央部Ia为向门外板3侧突出的形状，使端部Ib为圆形截面形状，从而能够将门中央部处的与门外板3之间的间隙缩小，能够与上述同样地从碰撞的更早阶段起吸收碰撞能量。
[0070]另外,通过使端部Ib的截面形状为圆形,从而对于车宽方向载荷的碰撞性能比中央部Ia差，但由于在机动车门的前后有车体的框架，对于机动车门加强部件1，随着远离中央，耐碰撞强度的要求强度变低，因此没有问题。
[0071]如上所述，根据本实施方式的机动车门加强部件1，能够起到提高在中央部Ia处相对于车宽方向的碰撞载荷的强度(耐碰撞强度)(collis1n strength)的效果,并且能够轻量化，并且，缩小地设置与门外板3之间的间隙，能够起到在发生碰撞时能够从较早阶段起吸收碰撞能量(collis1n energy)这样的效果。
[0072]此外，根据本实施方式的机动车门加强部件1，如图1所示，沿着长度方向观察，管轴垂直截面的中心位置处于同一直线状，因此，即使在施加有车前后方向的碰撞载荷的情况下，也不容易压曲，因而还起到这样的效果:能够抑制机动车门变形，能够有效地进行朝向车前后方向的载荷传递。
[0073]下面，根据图3来对上述这样的机动车门加强部件I的制造方法的一个示例进行说明。
[0074]如图3所示，机动车门加强部件I以通常的圆形截面形状的管状部件7(参照图3(a))作为坯料，采用冲压机(未图示)和冲压模具9从上下将其压扁(参照图3(b))，从而能够容易地成形(参照图3 (C))。
[0075]在本实施方式的一个示例中，上下的冲压模具9采用同形状的模具，如图3(b)所示，从侧面观察时，冲压面为圆弧状。上侧的冲压模具9为向下凸的圆弧，下侧的冲压模具9为向上凸的圆弧。
[0076]在本例中，冲压模具9的圆弧部的长度(从圆弧的一端到另一端的直线距离)为作为坯料的管状部件7的全长的4/5。
[0077]当采用冲压模具9从上下对管状部件7进行冲压时，管状部件7的中央部变成由圆弧的顶点部压得最扁而大幅地扁平的截面形状，随着靠近端部Ib侧而变成扁平更小的椭圆截面形状。这样形成机动车门加强部件I的中央部la。
[0078]图4中示出了从斜上方观察冲压成形后的机动车门加强部件I的形状。被冲压模具9压扁的部分是中央部la，随着朝向端部Ib侧而扁平程度变小，在本例中，中央部Ia的长度为全长的4/5。如图4所示，两端部Ib为圆形截面形状。
[0079]适当地将安装托架5焊接于这样地冲压成形的机动车门加强部件I (参照图1)。
[0080]如上所述，根据本实施方式的机动车门加强部件I的制造方法，能够容易地制造机动车门加强部件I。
[0081]另外，在上述的实施方式中，使中央部Ia的长度为全长的1/3?4/5，并使两端部为截面是圆形的端部lb，但也可以在全长范围使车宽方向直径长于车高方向直径，并且使中央部为比两端部向门外板3侧突出的截面形状。
[0082]并且，在上述的实施方式中，作为车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状的示例，也可以为椭圆形状或沿着车宽方向扁平的长圆形那样的形状。
[0083]实施例
[0084]关于本发明的机动车门加强部件I的作用效果，根据具体的实施例来进行说明。
[0085]首先，对于图5所示的形状a、形状b、形状c这三个形状进行关于通过使中央部Ia的截面形状为椭圆截面形状而使车宽方向的耐碰撞强度提高的确认实验。
[0086]形状a是成为还料的管状部件7的原形状,如图5(a)所示,为直径是22.2mm的正圆截面形状。
[0087]形状b为:使形状a扁平，如图5(b)所示那样地为长轴是25.3_、短轴为19.3mm的椭圆截面形状。
[0088]形状c为:使形状b更加扁平，如图5(c)所示那样地为长轴是28.9mm、短轴为15.1mm的椭圆截面形状。
[0089]这样，由于以形状a的截面为基准而成形形状b和形状C，因此各形状的每单位长度的重量大致一定(0.72g/mm)。
[0090]针对于上述每个形状a?C，如图6所示，在利用支承部11按预定的间隔支承的状态下，进行对长度方向中心从上方用冲头13施加载荷的试验，求出耐碰撞强度。在椭圆截面形状(形状b、形状c)的情况下，假定在安装于机动车门的安装状态下的车宽方向的碰撞载荷，将截面形状的长轴支承成直立的状态，使载荷方向与长轴方向一致(参照图5中的箭头)。另外，试验采用有限要素法解析(finite element analysis)软件(LSTC社制造的LS-DYNA版本971)并采用动态显式算法(dynamic explicit method)来实施计算。
[0091]图7中示出了试验结果。图7是说明每个形状的最大载荷的图。在图7中，横轴示出了图5中的各形状，纵轴示出了最大载荷(kN)。
[0092]如图7所不，关于最大载荷，形状a是8.6kN、形状b是9.8kN、形状c是11.lkN。由此，能够证实:在每单位长度的重量一定的情况下，通过使中央部Ia为管轴垂直截面上的车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状，从而耐碰撞强度提高。
[0093]此外，由于形状c示出了比形状b高的值，因此能够证实:通过使管轴方向截面的长轴比短轴进一步增长，从而耐碰撞强度提高。
[0094]根据上述的试验，可证实:即使每单位长度的重量一定，若为车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状的椭圆形状截面，则耐碰撞强度提高。此外，根据该试验结果可知，若为车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状(例如椭圆形状截面)，则通过在维持与以往的圆形截面的情况相同程度的耐碰撞强度的情况下将作为机动车门加强部件I的坯料的管状部件7薄壁化或者小径化(减小截面面积)，从而能够轻量化。
[0095]为了具体地确认这点，研究了如下情况:在维持与上述形状a相同程度的耐碰撞强度的情况下，将作为坯料的管状部件7在板厚一定(板厚t = 1.4mm)的状态下小径化从而轻量化。
[0096]研究的结果是，作为椭圆形状假定如图8(b)所示的形状。该形状的每单位长度的重量是0.62g/mm,与形状a(参照图8(a))的0.72g/mm相比,减重约14%。
[0097]关于图8(b)所示的形状的部件，实施了与图6所示的同样的与耐碰撞强度有关的试验。图9中示出了试验结果。在图9中，横轴示出了冲头13的行程(mm)，左边的纵轴示出了载荷(kN)，右边的纵轴示出了碰撞吸收能量(kj)。
[0098]图中的具有空心四边形或者黑色菱形的图标的折线图表示出了每个行程的载荷，空心四边形示出了本发明例(图8(b))，黑色菱形示出了比较例(图8(a))。
[0099]另一方面，用灰色线或者黑色线表示的图表示出了每个行程的碰撞吸收能量，灰色线示出了本发明例(图8(b))，黑色线示出了比较例(图8(a))。
[0100]观察每个行程的载荷，在行程约40mm以后，本发明例示出了高于比较例的值，由此，在本发明例中，为了增加行程，需要大的载荷，耐碰撞强度高。
[0101]此外，观察每个行程的吸收能量，可知:直到行程约55mm为止，本发明例和比较例大致相同，在行程约55mm以后，本发明例超过比较例，吸收了更多的能量。
[0102]综上所述，根据本发明，能够证实:能够在维持耐碰撞强度的同时实现机动车门加强部件I的轻量化。
[0103]标号说明
[0104]I机动车门加强部件
[0105]3门外板
[0106]5安装托架
[0107]7管状部件
[0108]9冲压模具
[0109]11支承部
[0110]13 冲头
【权利要求】
1.一种机动车门加强部件，其由管状部件构成，该管状部件被安装于机动车的门上而对所述门进行加强，其中， 对于包括管长度方向中央部且具有管全长的1/3至4/5的长度的所述中央部位，具有管轴垂直截面上的车宽方向直径长于车高方向直径的扁平形状。
2.根据权利要求1所述的机动车门加强部件，其中， 所述扁平形状随着朝向管端部侧而扁平程度变小。
3.根据权利要求1或2所述的机动车门加强部件，其中， 所述扁平形状的管轴垂直截面是椭圆。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车门加强部件，其中， 沿着管长度方向观察，管轴垂直截面的中心位置处于同一直线状。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车门加强部件，其中， 在管轴垂直截面中，所述扁平形状的车宽方向直径的长度是车高方向直径的长度的三倍以下且超过一倍。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车门加强部件，其中， 所述机动车门加强部件是将管轴垂直截面为圆形的管状部件从上下压扁而成形的。
【文档编号】B60J5/00GK104284790SQ201380023741
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年5月7日
【发明者】卜部正树 申请人:杰富意钢铁株式会社