JP4515388B2 - Aluminum alloy door beam and automobile door structure - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のドア補強用部材として使用されるアルミニウム合金製ドアビーム及び自動車のドア構造に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy door beam used as an automobile door reinforcing member and an automobile door structure.
下記特許文献1には、アルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面において、図5に示すように、圧縮側フランジ1と引張側フランジ2を一対のウエブ3、4により連結した断面形状を有し、かつ圧縮側フランジ1の中心線aと引張側フランジ2の中心線bがずれているドアビームが記載されている。なお、中心線a、bは、長手方向に垂直な断面において各フランジの中心(長さの中心)を通り荷重Pの方向に引いた線である。なお、図2のドアビームの両フランジ1、2はそれぞれ均一な厚さをもち、かつ互いに平行であるから、中心線a、bの方向は両フランジ1、2に垂直である。
The following
このドアビームは、荷重Pが圧縮側フランジ1に均等にかかったと仮想したときの荷重の作用線(圧縮側フランジ1の中心線aと同じ位置、矢印で表示)が引張側フランジの中心線bとずれているため、曲げ荷重Pを受けたとき、ビーム断面がひしゃげるように座屈変形(ウエブが倒れる)を起こしやすく、割れが生じるほど引張側に歪みが蓄積される前に荷重が大きく低下し、その結果、前記公報に記載されたように、引張側フランジ2側の負荷が緩和され、引張側に割れが発生し難くなり、圧縮側にも割れが発生しにくくなる。これにより、破断変位を大幅に改善することができ、短いビーム長でも大きい破断変位を得ることができ、同時に重量を増やすことなく必要な最大荷重及びエネルギー吸収量を稼ぐことができる。
This door beam has a load acting line (in the same position as the center line a of the
ドアビームは、剛性向上、振動騒音防止等のために、フランジとドアのアウターパネルを1乃至複数箇所で接着剤を介して接着しておく場合があるが、フランジは湾曲していないため湾曲したアウターパネルとの隙間が一定でなく、接着しにくいという不利がある。本発明は、この点を改良することを第1の目的とする。
また、実際の荷重方向が想定している方向(中心線a、bと平行)から斜めにずれた場合、フランジがその荷重を垂直に受けることができないという問題がある。本発明は、この点を改良することを他の目的とする。
For door beams, the flange and the outer panel of the door may be bonded at one or more locations via an adhesive to improve rigidity, prevent vibration and noise, etc., but since the flange is not curved, the curved outer There is a disadvantage that the gap with the panel is not constant and it is difficult to adhere. The first object of the present invention is to improve this point.
Further, when the actual load direction is obliquely deviated from the assumed direction (parallel to the center lines a and b), there is a problem that the flange cannot receive the load vertically. Another object of the present invention is to improve this point.
本発明に係るアルミニウム合金製ドアビームは、一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、圧縮側フランジが外側に湾曲していることを特徴とする。
また、本発明に係るアルミニウム合金製ドアビームは、一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、圧縮側フランジが外側に湾曲し、その曲率をドアのアウターパネルの曲率に合わせたことを特徴とする。
さらに、本発明に係るアルミニウム合金製ドアビームは、一対のフランジが一対のウエブにより連結されたアルミニウム合金押出材からなり、長手方向に垂直な断面をみたとき、圧縮側フランジが外側に湾曲し、前記アウターパネルとの隙間がほぼ一定であることを特徴とする。
前記ドアビームとアウターパネルの内側を、1乃至複数箇所において、接着剤で接着することができる。
The aluminum alloy door beam according to the present invention is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of flanges are connected by a pair of webs, and the compression side flange is curved outward when viewed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. Features.
Further, the aluminum alloy door beam according to the present invention is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of flanges are connected by a pair of webs, and when viewed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the compression side flange is curved outward. The curvature is matched to the curvature of the outer panel of the door.
Further, the aluminum alloy door beam according to the present invention is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of flanges are connected by a pair of webs, and when viewed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the compression side flange is curved outward, The gap with the outer panel is substantially constant.
The inside of the door beam and the outer panel can be bonded with an adhesive at one or more places.
本発明のドアビームの場合、長手方向に垂直な断面において圧縮側フランジが外側に湾曲していることに基づき、その曲率を湾曲したアウターパネルと合わせて隙間を一定にすることにより、フランジとアウターパネルの接着剤による接着がしやすくなるという利点がある。また、実際の荷重方向が想定している方向から斜めにずれた場合でも、フランジがその荷重を垂直に受けることができるという利点がある。 In the case of the door beam of the present invention, based on the fact that the compression side flange is curved outward in the cross section perpendicular to the longitudinal direction, the gap and the outer panel are made constant by combining the curvature with the curved outer panel. There is an advantage that it is easy to bond with the adhesive. Further, even when the actual load direction is obliquely deviated from the assumed direction, there is an advantage that the flange can receive the load vertically.
図1にドアビームの一例(長手方向に垂直な断面)を示す。このドアビームは、一対のフランジ11、12が一対のウエブ13、14により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ11、12は互いに平行で同じ厚み(c=d)、同じ幅(e=f)を有し、両ウエブ13、14は両フランジに垂直で同じ厚み(g=h)、同じ長さを有する。また、長手方向に垂直な断面において、フランジ11の両張出幅e1、e2はフランジ12の両張出幅f1、f2と等しくされ(e1=f1、e2=f2)、フランジ11の中心線aとフランジ12の中心線bは左右にずれている。なお、中心線a、bは各フランジ11、12の中心(長さの中心)を通り荷重Pの方向に引いた直線であり、各フランジ11、12に対し垂直である。
両中心線a、bが左右にずれていることは、曲げの中立軸i及び図心Oを通り該曲げの中立軸iに垂直な軸jのいずれに対しても非対称であることを意味する。そして、上記ドアビームの断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Oを対称中心として対称である。すなわち図心Oを中心として180゜回転しても同形状となる。
FIG. 1 shows an example of a door beam (cross section perpendicular to the longitudinal direction). This door beam is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of flanges 11 and 12 are connected by a pair of
The fact that both the center lines a and b are shifted to the left and right means that they are asymmetric with respect to both the neutral axis i of bending and the axis j passing through the centroid O and perpendicular to the neutral axis i of bending. . The sectional shape of the door beam is symmetric with the centroid O as the center of symmetry in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In other words, the same shape is obtained even when the centroid O is rotated by 180 ° around the centroid O.
なお、図5に示すドアビームのように、その断面形状において、両フランジ1、2の幅が異なり(e≠f)、対角上の張出幅が異なり(e1≠f1、e2≠f2)、あるいは厚みが異なる(c≠d)など、断面形状が図心Oを中心として対称でない場合は、図4(a)に示すように、(1)まず押出材の断面に垂直な面Aで所定長さに切断し、続いて各々の押出材の両端を斜めの面B、Cで切断する、又は(b)垂直な面Aで切断することなく、斜めの面B、Cのみで切断する、等の方法を採用している。しかし、いずれの方法でも、図4(a)にドットで示した部分が歩留まり落ち(製品に利用されない部分)となり、歩留まりが低下する。
As in the door beam shown in FIG. 5, in the cross-sectional shape, the widths of the
これに対し、図1に示すドアビームは、図4(b)に示すように、上記断面を有する長尺のアルミニウム合金押出材の長手方向に対して傾斜した面B(断面におけるフランジ11、12の幅が最小となる面)と、面Bとは逆に傾斜した面C(同じく断面におけるフランジ11、12の幅が最小となる面)で、前記押出材の長手方向に沿ってドアビームの長さ毎に交互に切断する。なお、この押出材では、面B、Cと押出材のフランジ面(フランジ11、12の表面)が交わる交線の向きは押出材の長手方向に垂直となる。
この押出材の断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Oを対称中心として対称であるから、切断された各押出材21、22、23、24・・・は全て同じ断面及び立体形状であり、そのままドアビームとして利用することができ、歩留り落ちが少ない。また、この製造方法によれば切断工程の数が少なくなり、生産性が向上する。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the door beam shown in FIG. 1 has a surface B (of the flanges 11 and 12 in the cross section) inclined with respect to the longitudinal direction of the long aluminum alloy extruded material having the above cross section. The width of the door beam along the longitudinal direction of the extruded material on the surface C having the smallest width) and the surface C inclined oppositely to the surface B (similarly, the surface having the smallest width of the flanges 11 and 12 in the cross section). Cut alternately every time. In this extruded material, the direction of the intersecting line where the surfaces B and C intersect with the flange surfaces of the extruded material (surfaces of the flanges 11 and 12) is perpendicular to the longitudinal direction of the extruded material.
The cross-sectional shape of the extruded material is symmetric about the centroid O in the cross-section perpendicular to the longitudinal direction, so that each of the cut extruded
図2に示すのは、別のドアビームの例である(同じく長手方向に垂直な断面)。このドアビームは、一対のフランジ31、32が一対のウエブ33、34により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ31、32は互いに平行で同じ厚み(c=d)、同じ幅(e=f)を有し、両ウエブ33、34は互いに平行で両フランジに対し同方向に傾斜し同じ厚み(g=h)、同じ長さを有する。また、長手方向に垂直な断面において、フランジ31の両張出幅e1、e2はフランジ32の両張出幅f1、f2と等しくされ(e1=f1、e2=f2)、フランジ31の中心線aとフランジ32の中心線bは左右にずれている。なお、中心線a、bは各フランジ31、32に対し垂直である。
FIG. 2 shows another example of a door beam (also a cross section perpendicular to the longitudinal direction). This door beam is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of
このドアビームの断面形状は、曲げの中立軸i及び図心Oを通り該曲げの中立軸iに垂直な軸jに対して非対称である。そして、上記ドアビームの断面形状は、長手方向に垂直な断面において、図心Oを対称中心として対称である。すなわち図心Oを中心として180゜回転しても同形状となる。
なお、このドアビームも、図4(b)に示すように、上記断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を切断して製造することができる。
The cross-sectional shape of the door beam is asymmetric with respect to the bending neutral axis i and the axis j passing through the centroid O and perpendicular to the bending neutral axis i. The sectional shape of the door beam is symmetric with the centroid O as the center of symmetry in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In other words, the same shape is obtained even when the centroid O is rotated by 180 ° around the centroid O.
In addition, this door beam can also be manufactured by cutting a long aluminum alloy extruded material having the cross-sectional shape as shown in FIG.
図3に示すのは、本発明に係るドアビームの例である(同じく長手方向に垂直な断面)。このドアビームは、一対のフランジ41、42が一対のウエブ43、44により連結されたアルミニウム合金押出材からなり、両フランジ41、42が湾曲している点で図1に示すドアビームとは異なる。
しかし、図1に示すドアビームと同じく、両フランジ41、42は同じ幅及び厚みを有し、両ウエブは互いに平行で同じ長さ及び厚みを有し、押出材の長さ方向に垂直な断面において、フランジ41の中心線aとフランジ42の中心線bは左右にずれている。この中心線a、bは各ウエブ43、44と平行である。また、その断面形状は、曲げの中立軸i及び図心Oを通り該曲げの中立軸iに垂直な軸jに対して非対称であり、かつ図心Oを対称中心として対称である。すなわち図心Oを中心として180゜回転しても同形状となる。
このドアビームも、図4(b)に示すように、上記断面形状を有する長尺のアルミニウム合金押出材を切断して製造することができる。
FIG. 3 shows an example of a door beam according to the present invention (also a cross section perpendicular to the longitudinal direction). This door beam is made of an aluminum alloy extruded material in which a pair of flanges 41 and 42 are connected by a pair of webs 43 and 44, and differs from the door beam shown in FIG. 1 in that both flanges 41 and 42 are curved.
However, like the door beam shown in FIG. 1, both flanges 41 and 42 have the same width and thickness, and both webs are parallel to each other and have the same length and thickness, and in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the extruded material. The center line a of the flange 41 and the center line b of the flange 42 are shifted left and right. The center lines a and b are parallel to the webs 43 and 44, respectively. The cross-sectional shape is asymmetric with respect to an axis j passing through the bending neutral axis i and the centroid O and perpendicular to the bending neutral axis i, and is symmetric with respect to the centroid O as the center of symmetry. In other words, the same shape is obtained even if rotated 180 ° about the centroid O.
As shown in FIG. 4B, this door beam can also be manufactured by cutting a long aluminum alloy extruded material having the above cross-sectional shape.
このドアビームはフランジ41、42が外側に湾曲しているので、その曲率をドアのアウターパネルの曲率に合わせておけば、接着剤でフランジとアウターパネルの内側を接着する場合に(剛性向上、振動騒音防止等のために予めフランジとアウターパネルを1乃至複数箇所で接着剤を介して接着しておく場合がある)、隙間がほぼ一定であるので接着しやすく有利である。この場合、接着剤とドアビームの密着性を高めるため、ドアビームに表面処理等を適宜行うこともできる。表面処理としては、例えばアルマイト処理、水和酸化物皮膜の形成等が挙げられる。また、フランジ41、42が湾曲していることで、実際の荷重方向が想定している方向(中心線a、bと平行)から多少斜めにずれた場合でも、フランジがその荷重を垂直に受けることができる。 In this door beam, the flanges 41 and 42 are curved outward. Therefore, if the curvature is matched to the curvature of the outer panel of the door, when the inner side of the flange and the outer panel is bonded with an adhesive (increase in rigidity, vibration In some cases, the flange and the outer panel may be bonded in advance through one or more locations to prevent noise, etc.), and since the gap is substantially constant, it is easy to bond. In this case, in order to enhance the adhesiveness between the adhesive and the door beam, the door beam can be appropriately subjected to surface treatment or the like. Examples of the surface treatment include alumite treatment and formation of a hydrated oxide film. Further, since the flanges 41 and 42 are curved, even when the actual load direction is slightly inclined from the assumed direction (parallel to the center lines a and b), the flange receives the load vertically. be able to.
なお、本発明に係るドアビームには、各種アルミニウム合金がいずれも適用できるが、特にZn:4〜9%(質量%、以下同じ)、Mg:0.8〜2%を含有するAl−Zn−Mg系アルミニウム合金、Mg:0.4〜1.3%、Si:0.2〜1.5%を含有するAl−Mg−Si系アルミニウム合金が好適であり、一般的な合金として、例えば7N01、6061、6063、6N01等が挙げられる。 Various aluminum alloys can be applied to the door beam according to the present invention. In particular, Al—Zn— containing Zn: 4 to 9% (mass%, the same applies hereinafter) and Mg: 0.8 to 2%. An Mg-based aluminum alloy, an Al-Mg-Si-based aluminum alloy containing Mg: 0.4 to 1.3%, Si: 0.2 to 1.5% is preferable. As a general alloy, for example, 7N01 , 6061, 6063, 6N01 and the like.
1 圧縮側フランジ
2 引張側フランジ
3、4、13、14、33、34、43、44 ウエブ
11、12、31、32、41、42 フランジ
a、b 中心線
O 図心
1
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