JP2012001024A - 自動車の車体メンバー部材 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度鋼板の板厚のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施すことなく、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して所望の寸法精度を発揮すると共に、カルマンの有効理論による軸圧壊性能をも十分発揮し得る。
【解決手段】軸直角断面が大略コの字状に形成された長尺状の本体４の両縦壁２、２における壁面２ｃ、２ｃにその長手方向全長に渡って階段状に延在するステップビード６をそれぞれ形成するとともに、ステップビード６が構成する稜線６ａを分断しないように両縦壁２、２の壁面２ｃ、２ｃに形状凍結ビード８をそれぞれ形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車車体のサイドメンバー、クロスメンバー、ピラー或いはサイドシル等の車体骨格部品を構成する自動車の車体メンバー部材に関する。

この種の車体メンバー部材は、一般に、軸直角断面が大略コの字状に形成された長尺状の本体と、該本体の長手方向両端部に長手方向に延びる一対のフランジ部が形成された軸直角断面が略ハット型を呈して構成されている。

近年、自動車車体の衝突安全性の向上及び環境保護（軽量化による燃費性能の向上）への要求の高まりに従って、自動車骨格部材を中心に通常ハイテン材と呼ばれている高強度鋼板を使用するケースが増加しつつある。

かかることから、自動車骨格部材の一つである車体メンバー部材は、高強度鋼板が使用されており、かかる高強度鋼板をプレス成形して軸直角断面ハット型に形成することによって構成している。

このように高強度鋼板によって構成された車体メンバー部材は、プレス成形時に、ある程度の残留応力歪みを発生させつつ曲げ荷重によって成形を行う必要がある。このために、車体メンバー部材は、成形後プレス金型から離型すると、スプリングバックや口開き或いは反り等により変形してしまい、寸法精度不良を起こしてしまうことになる。

かかる点に鑑み、従来の技術においては、長尺状の本体を構成すべく軸直角で略断面ハット型に形成された本体における一対の縦壁或いは該両縦壁の端部に両側端がそれぞれ連設する横壁の壁面に、本体の長手方向軸線に交叉するように延在するビード部（形状凍結ビード）を形成して、かかるビード部によって、スプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して、成形後の寸法精度の向上を図っていた。

そして、自動車の車体メンバー部材、例えばサイドメンバーは、車体に対して前後方向に延在するように設置されて、自動車の衝突事故などの遭遇した際、車体前後方向軸線に対して軸圧壊変形を起こさせて、衝撃を抑制するように構成されている。

しかしながら、かかるサイドメンバーに対する衝突事故等による衝撃力の入力方向は、必ずしもサイドメンバーの車体前後方向軸線に沿って及ぼされるだけではなく、自動車の斜め衝突などにおいては、サイドメンバーへの衝撃が車体前後方向軸線に対して交差する方向になってしまい、サイドメンバーを折曲させようとする方向の力として働いてしまうことがあり、かかる場合、ビード部（形状凍結ビード）の存在により、サイドメンバーは、ビード部を折曲変形のきっかけとして中間部において折曲変形して、軸方向の突っ張り力を充分果たし得ず、所望の軸圧壊性能を発揮し得ないことにもなり兼ねない。

そこで、上記従来の技術においては、本体を構成する縦壁の壁面に、形状凍結ビードを設けるとともに、その全長に渡ってステップビードを設けて稜線を加えることによって、軸圧壊性能の向上を図っているものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００５−１０３６１３号公報（図８参照）

しかしながら、かかる従来の技術は、縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードがステップビード部の稜線の一部を切断するように形成されていることから、衝撃力の入力方向によっては、形状凍結ビード部が折曲変形のきっかけとなってしまい、カルマンの有効理論による軸圧壊性能を充分発揮させるためには、形状寸法等の設計上の複雑なチューニングを要することになり、かかるチューニングも自ずと限界があることから、かかる点を克服するために、高強度鋼板の板厚アップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施しているのが現状であり、かかる対策は、車体メンバー部材の質量のアップやコスト上昇の要因となって、結局、高強度鋼板採用によるメリットを十分発揮し得ないことになってしまう。

上記のような従来の技術における課題に鑑み、本発明は、高強度鋼板の板厚のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施すことなく、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して所望の寸法精度を発揮すると共に、カルマンの有効理論による軸圧壊性能をも十分発揮し得る自動車の車体メンバー部材を提供することを目的としている。

本発明に係る自動車の車体メンバー部材は、軸直角断面が大略コの字状に形成された長尺状の本体と、該本体を構成する一対の縦壁における各一端側側端部にそれぞれ長手方向に延在して形成されたフランジ部とにより断面略ハット型に構成される自動車の車体メンバー部材であって、前記両縦壁の壁面にその長手方向全長に渡って階段状に延在するステップビードをそれぞれ形成するとともに、該ステップビードが構成する稜線を分断しないように前記両縦壁の壁面に形状凍結ビードをそれぞれ形成したことを特徴とするものである。

かかる構成を有する本発明は、両縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードにより成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して所望の寸法精度を発揮すると共に、やはり、両縦壁の壁面に長手方向全長に渡ってステップビードを形成ししかも該ステップビードが構成する稜線を凍結ビードが長手方向全長に渡って分断しない構成を有することから、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を充分向上し得ることができ、かかる結果、高強度鋼板の板厚のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施す必要がないことになり、結果的に、車体メンバー部材の質量のアップやコスト上昇を抑制しつつ、高強度鋼板採用によるメリットを十分発揮し得ることになる。

また、本発明における前記形状凍結ビードは、実施の形態として、前記ステップビードを間にして、前記両縦壁の他端側側端部同士を共に連結する横壁側又は前記フランジ部側の少なくとも一方側に形成するようにしている。

かかる構成を有する本発明は、記両縦壁の他端側側端部同士を共に連結する横壁側又はフランジ部側の少なくとも一方側に形成した全長に渡って分断しないステップビードが存することにより、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能をも十分発揮し得ることができる。

また、本発明における前記縦壁の前記壁面における前記横壁側に形成した前記形状凍結ビードは、実施の形態として、前記ステップビード近傍におけるビード深さ寸法を、前記ステップビードを構成する階段部の高さ寸法の１／２に設定することにより、前記ステップビードが構成する前記稜線を分断しないように構成している。

かかる構成を有する本発明は、形状凍結ビードがステップビード近傍におけるビード深さ寸法を、ステップビードを構成する階段部の高さ寸法の１／２に設定することにより、ステップビードが全長に渡って分断することがなく、ステップビードの全長に渡って稜線が存することになり、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を十分向上させることができる。

また、本発明における前記ステップビードより前記横壁側に延在するように前記両縦壁の前記壁面に形成した形状凍結ビードは、実施の形態として、ビード底面を前記ステップビード側から前記横壁側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面として構成している。

かかる構成を有する本発明は、ステップビードより横壁側に延在するように両縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードのビード底面をステップビード側から横壁側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面としたために、両縦壁と横壁とが構成する稜線を分断しないことになって、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を十分発揮し得ることができる。

また、本発明における前記ステップビードより前記フランジ部側に延在するように両縦壁の前記壁面に形成した形状凍結ビードは、実施の形態として、ビード底面を前記フランジ部側から前記ステップビード側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面として構成している。

かかる構成を有する本発明は、ステップビードよりフランジ部側に延在するように両縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードのビード底面をフランジ部側からステップビード側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面としたために、ステップビードが構成する稜線を分断しないことになって、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を十分発揮し得ることができる。

また、本発明における前記形状凍結ビードは、実施の形態として、前記縦壁の前記壁面の外方に向かって凸形状になして構成するか、又は、前記縦壁の外方に向かって凹形状になして構成している。

また、本発明における前記前記ステップビードは、実施の形態として、前記両縦壁の前記壁面に複数条形成して構成している。

かかる構成を有する本発明は、両縦壁の壁面に形成した複数条のステップビードにより、両縦壁の壁面には稜線が追加されることになって、カルマンの有効理論による両縦壁の壁面における面剛性を高めて軸圧壊性能のさらなる向上を果たし得ることになる。

また、た本発明における前記形状凍結ビードは、実施の形態として、前記両縦壁の前記壁面に複数条形成した前記ステップビードのうち、互いに隣り合う前記ステップビードの間に形成するようにしている。

かかる構成を有する本発明は、ステップビード間に形成された形状凍結ビードによって、プレス成形における寸法精度をさらに高めるべく設計の自由度を確保することができる。

また、本発明の前記両縦壁の前記壁面における互いに隣り合う前記ステップビードの間に形成した形状凍結ビードは、実施の形態としてこれらステップビードが構成する稜線を分断しないように形成して構成してもよい。

かかる構成を有する本発明は、ステップビードの間に存する形状凍結ビードによりステップビードが構成する稜線を長手方向全長に渡って分断することがないので、カルマンの有効理論による両縦壁の壁面における面剛性を高めて軸圧壊性能を十分発揮し得ることができる。

上記する本発明によれば、両縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードにより成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して所望の寸法精度を発揮すると共に、やはり、両縦壁の壁面に長手方向全長に渡ってステップビードを形成ししかも該ステップビードが構成する稜線を凍結ビードが長手方向全長に渡って分断しない構成を有することから、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を充分向上し得ることができ、かかる結果、高強度鋼板の板厚のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施す必要がないことになり、結果的に、車体メンバー部材の質量のアップやコスト上昇を抑制しつつ、高強度鋼板採用によるメリットを十分発揮し得ることになる。

本発明に係る実施例１を採用した自動車の車体メンバー部材であるサイドメンバーを描画した概略斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る実施例２を採用した自動車の車体メンバー部材であるサイドメンバーを描画した概略斜視図である。 本発明に係る実施例３を採用した自動車の車体メンバー部材であるサイドメンバーを描画した概略斜視図である。 本発明に係る実施例４を採用した自動車の車体メンバー部材であるサイドメンバーを描画した図２と同様の断面図である。 本発明に係る実施例４を採用した自動車の車体メンバー部材であるサイドメンバーを描画した図３と同様の断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

まず、図１乃至図３を用いて、本発明に係る車体メンバー部材である実施例１としての自動車の車体後部側に配置されるサイドメンバー(一般に、リアサイドメンバー等と称されている)について説明する。

サイドメンバー１は、一対の縦壁２、２と、縦壁２、２の一端側側端部２ａ、２ａ同士をそれぞれ連結する横壁３とによって、軸直角断面が大略コの字状に形成された長尺状の本体４と、本体４を構成する一対の縦壁２、２における各他端側側端部２ｂ、２ｂにその長手方向に延在するように形成された外方に突出するフランジ部５、５とで、断面ハット型に構成されている。

サイドメンバー１は、フランジ部５、５を取付け部としてスポット溶接等により、二点鎖線示する車体９に装着されて、閉断面を持つ強度部材を構成している。

そして、サイドメンバー１の両縦壁２、２の壁面２ｃ、２ｃには、その長手方向全長に渡って外方に凸形状となる階段状に延在するステップビード６、６がそれぞれ形成されている。

さらに、各壁面２ｃ、２ｃにおけるステップビード６、６と各縦壁２、２の一端側側端部２ａ、２ａ及び横壁３が形成する稜線７と、の間には、長手軸線方向に複数個の形状凍結ビード８、８が並んで形成されている。

形状凍結ビード８、８は、外方に向かって凸形状を呈して本体４の軸線方向Ｘに対して交差するように壁面２ｃ、２ｃにそれぞれ延在している。
形状凍結ビード８、８のビード底面８ａ、８ａは、それぞれ、ステップビード６側から横壁３側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面に形成されており、しかも、形状凍結ビード８、８は、ステップビード６、６近傍におけるビード深さ寸法を、ステップビード６を構成する階段部６ｂ、６ｂの高さ寸法の１／２に設定して構成している。

上記のように構成する本発明のサイドメンバー１は、縦壁２、２の各壁面２ｃに、外方に向けて凸状の形状凍結ビード８が形成されているために、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制することができ、成形後所望の寸法精度を発揮することができる。

と共に、サイドメンバー１は、両縦壁２、２の壁面２ｃ、２ｃにそれぞれ長手方向全長に渡ってステップビード６、６を形成しており、しかも、形状凍結ビード８におけるステップビード６、６近傍におけるビード深さ寸法を、ステップビード６を構成する階段部６ｂ、６ｂの高さ寸法の１／２に設定して構成していることから、ステップビード６、６が構成する稜線６ａが形状凍結ビード８によって分断されないことになって、カルマン理論による両縦壁２、２における面剛性を高め軸圧壊性能を充分向上し得ることができ、かかる結果、サイドメンバー１の素材である高強度鋼板の板圧のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施す必要がないことになり、結果的に、質量アップやコスト上昇を抑制しつつ、高強度鋼板採用によるメリットを充分発揮し得ることになる。

しかも、サイドメンバー１は、形状凍結ビード８がステップビード６側から横壁３側に従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面に形成されていることから、縦壁２、２と横壁３とが形成する稜線７を分断しないことになり、この点からも、カルマン理論による両縦壁２、２における面剛性を高めて軸圧壊性能を向上させることができる。

次に、図４を用いて、本発明に係る実施例２について説明する。

図４に示す実施例２に係るサイドメンバー１は、形状凍結ビード８が各壁面２ｃ、２ｃにおける外方に凸となるステップビード６、６と縦壁２、２の他端側側端部２ｂ及びフランジ部５、５が形成する稜線７ａと、の間にも、複数個長手軸線方向に並んで形成して構成している他は、上記実施例１と同様の構成を有している。

そして、形状凍結ビード８は、やはり、外方に向かって凸形状を呈して本体４の軸線方向Ｘに対して交差するように壁面２ｃ、２ｃにそれぞれ延在しており、また、 ビード底面８ａ、８ａが、それぞれ、フランジ部５側からステップビード６側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面に形成されており、しかも、形状凍結ビード８、８は、フランジ部５、５近傍におけるビード深さ寸法を、フランジ部５、５の高さ寸法の１／２に設定して構成している。

実施例２によるサイドメンバー１は、上記実施例１によるサイドメンバー１の構成に加えて、形状凍結ビード８を各壁面２ｃ、２ｃにおけるステップビード６、６と縦壁２、２の他端側側端部２ｂ及びフランジ部５、５が形成する稜線７ａとの間にも形成したことにより、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制することができ、成形後所望の寸法精度のさらなる向上が期待できる。

しかも、かかる形状凍結ビード８は、ビード底面８ａがフランジ部５側からステップビード６側に行くに従ってビード深さ寸法を徐減された傾斜面に形成されて構成しているために、ステップビード６が形成する稜線６ａが長手方向全長に渡って分断されることがないことになり、カルマンの有効理論による両縦壁の壁面における面剛性を高めて軸圧壊性能のさらなる向上を果たし得ることになる。

次に、図５を用いて、本発明に係る実施例３について説明する。

図５に示す実施例３に係るサイドメンバー１は、図４に示す実施例２の変形ともいうべきもので、ステップビード６の他に、縦壁２、２の壁面２ｃ、２ｃにおいて、ステップビード６とフランジ部５側における稜線７ａとの間において長手方向に外方に凸となって延在するステップビード６-２をさらに形成し、ステップビード６とステップビード６-２との間における壁面２ｃに、さらに、形状凍結ビード８を長手軸線方向に並んで複数個形成して、かかる形状凍結ビード８は、ビード底面がそれぞれ、ステップビード６-２側からステップビード６側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面に形成されていると共に、ステップビード６-２近傍におけるビード深さ寸法を、ステップビード６-２を構成する階段部６-２ｂの高さ寸法の１／２に設定して構成している点を除き、上記実施例２の構成と同様の構成を有している。

したがって、実施例３に係るサイドメンバー１は、実施例２の構成に加えて、形状凍結ビード８を各壁面２ｃ、２ｃにおけるステップビード６の稜線６ａとステップビード６-２の稜線６-２ａとの間にも形成したことにより、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制することができ、成形後所望の寸法精度のさらなる向上が期待できる。

しかも、かかる形状凍結ビード８は、ビード底面がステップビード６-２側からステップビード６側に行くに従ってビード深さ寸法を徐減された傾斜面に形成されているために、ステップビード６が形成する稜線６ａが長手方向全長に渡って分断されることがないことになり、カルマンの有効理論による両縦壁の壁面における面剛性を高めて軸圧壊性能のさらなる向上を果たし得ることになる。

さらには、ステップビード６-２近傍におけるビード深さ寸法が、ステップビード６-２の階段部６-２ｂの高さ寸法の１／２に設定して構成していることから、ステップビード６-２が構成する稜線６-２ａが長手方向全長に渡って分断されることがないことになり、カルマンの有効理論による両縦壁の壁面における面剛性を高めて軸圧壊性能のさらなる向上を果たし得ることになる。

次に、図６及び図７を用いて、本発明に係る実施例４について説明する。

図６及び図７に示す実施例４に係るサイドメンバー１は、上記実施例１の変形であり、実施例１においては外方に向かって凸形状に形成しているのに対し、外方に向かって凹形状を呈して構成した点相違するも、その他の点同一構成を採るものである。

上記のように構成する本発明のサイドメンバー１は、縦壁２、２の各壁面２ｃに、凹状の形状凍結ビード８が形成されているために、成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制することができ、成形後所望の寸法精度を発揮することができる。

と共に、サイドメンバー１は、両縦壁２、２の壁面２ｃ、２ｃにそれぞれ長手方向全長に渡ってステップビード６、６を形成しており、しかも、形状凍結ビード８におけるステップビード６、６近傍におけるビード深さ寸法を、ステップビード６を構成する階段部６ｂ、８ｂの高さ寸法の１／２に設定して構成していることから、ステップビード６、６が構成する稜線６ａが形状凍結ビード８によって分断されないことになって、カルマン理論による両縦壁２、２における面剛性を高め軸圧壊性能を充分向上し得ることができ、かかる結果、サイドメンバー１の素材である高強度鋼板の板圧のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施す必要がないことになり、結果的に、質量アップやコスト上昇を抑制しつつ、高強度鋼板採用によるメリットを充分発揮し得ることになる。

なお、上記実施例においては、ステップビード６或いは６-２は、いずれも縦壁２における壁面２ｃに対して外方に凸となる階段状に形成しているが、これに限定されることなく、内方に凸となる階段状に形成するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、両縦壁の壁面に形成した形状凍結ビードにより成形時における残留応力によるスプリングバックや口開き或いは反り等による変形を抑制して所望の寸法精度を発揮すると共に、やはり、両縦壁の壁面に長手方向全長に渡ってステップビードを形成ししかも該ステップビードが構成する稜線を凍結ビードが長手軸線方向の全長に渡って分断されしていないことから、カルマンの有効理論による両縦壁における面剛性を高めて軸圧壊性能を充分向上し得ることができ、かかる結果、高強度鋼板の板厚のアップや別構成のレインフォースの追加等の対策を施す必要がないことになり、結果的に、車体メンバー部材の質量のアップやコスト上昇を抑制しつつ、高強度鋼板採用によるメリットを十分発揮し得ることになる。

したがって、本発明は、自動車車体のサイドメンバー、クロスメンバー、ピラー或いはサイドシル等の車体骨格部品を構成する自動車の車体メンバー部材
に好適である。

１ サイドメンバー(車体メンバー部材)
２ 縦壁
２ａ 一端側側端部
２ｂ 他端側側端部
２ｃ 壁面
３ 横壁
４ 本体
５ フランジ部
６、６-２ ステップビード
６ａ、６-２ａ 稜線
６ｂ、６-２ｂ 階段部
７、７ａ 稜線
８ 形状凍結ビード
８ａ 底面

Claims (10)

1. 軸直角断面が大略コの字状に形成された長尺状の本体と、該本体を構成する一対の縦壁における各一端側側端部にそれぞれ長手方向に延在形成されたフランジ部とにより断面略ハット型に構成される自動車の車体メンバー部材であって、前記両縦壁の壁面にその長手方向全長に渡って階段状に延在するステップビードをそれぞれ形成するとともに、該ステップビードが構成する稜線を分断しないように前記両縦壁の前記壁面に形状凍結ビードをそれぞれ形成したことを特徴とする自動車の車体メンバー部材。
2. 前記形状凍結ビードは、前記ステップビードを間にして、前記両縦壁の前記壁面の他端側側端部同士を共に連結する横壁側又は前記フランジ部側の少なくとも一方側に形成したことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体メンバー部材。
3. 前記縦壁の壁面における前記横壁側に形成した前記形状凍結ビードは、前記ステップビード近傍におけるビード深さ寸法を、前記ステップビードを構成する階段部の高さ寸法の１／２に設定することにより、前記ステップビードが構成する前記稜線を分断しないように構成したことを特徴とする請求項３に記載の自動車の車体メンバー部材。
4. 前記ステップビードより前記横壁側に延在するように前記両縦壁の前記壁面に形成した形状凍結ビードは、ビード底面を前記ステップビード側から前記横壁側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面としたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一に記載の自動車の車体メンバー部材。
5. 前記ステップビードより前記フランジ部側に延在するように前記両縦壁の前記壁面に形成した形状凍結ビードは、ビード底面を前記フランジ部側から前記ステップビード側に行くに従ってビード深さ寸法が徐減する傾斜面としたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一に記載の自動車の車体メンバー部材。
6. 前記形状凍結ビードは、前記縦壁の前記壁面の外方に向かって凸形状になしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の自動車の車体メンバー部材。
7. 前記形状凍結ビードは、前記縦壁の前記壁面の外方に向かって凹形状になしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の自動車の車体メンバー部材。
8. 前記ステップビードは、前記両縦壁の前記壁面に、複数条形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の自動車の車体メンバー部材。
9. 前記形状凍結ビードは、前記両縦壁の前記壁面における互いに隣り合う前記ステップビードの間に形成したことを特徴とする請求項８に記載の自動車の車体メンバー部材。
10. 前記両縦壁の前記壁面における互いに隣り合う前記ステップビードの間に形成した形状凍結ビードは、これらステップビードが構成する稜線を分断しないように形成したことを特徴とする請求項９に記載の自動車の車体メンバー部材。

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