JPH01163060A

JPH01163060A - 高曲げ吸収エネルギー鋼管

Info

Publication number: JPH01163060A
Application number: JP62323309A
Authority: JP
Inventors: Toru Okazawa; 岡沢　亨
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-06-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、主に補強材や緩衝材の素材として用いられる
高曲げ吸収エネルギー鋼管に関する。

〔従来の技術〕

車両関係においてはオイルショック以後、部品を軽量化
して燃費低減を図る傾向が増々強くなってきている。こ
の軽量化によって構造が一部弱くなるおそれがあるが、
強度が要求される箇所においては補強材等を取り付けて
強度低下を補ぎなうようにしている。特に軽量化が進ん
でいる乗用車においては、側面構造が他の箇所に比べて
弱く、衝突でも起れば大破しかねない。

そこで、補強材をドア内部の空間に設置して衝突、の際
のエネルギーを吸収し、運転者や同乗者を衝撃から保護
するようにしている。エネルギー吸収が大きい程高い安
全性が得られるところから、通常高張力鋼板を折り曲げ
てスポット溶接したハニカム構造のものが多く用いられ
ているが、最近においては、鋼管を組み立てたものも用
いられるようになってきている。鋼管においては、−ａ
に管径が大きく、肉厚が厚いほど、エネルギー吸収量も
大きい。

しかし、乗用車においては、ドアスペースが限られてい
る関係もあって管径が制限され、また軽量化の要望も強
いので、肉厚を厚くすることができない。この形状制限
によってエネルギー吸収量も減少するが、減少部は引張
強さを高めることによって補ぎなうようにしている。一
般に所定の安全基準を得るには１０．０〜１２０ｋｇｆ
　７ｍｍ２の引張強さが必要であると云われている。通
常、０．３０％Ｃを含む鋼管を焼入れした後、低温焼な
ましをして上記引張強さを得るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その一方において、各部品の低廉化も強く要求されてい
る。これは国際競争力の強化を狙ったものであるが、従
来の補強材用鋼管は、熱処理を行なうため、コスト的に
も高くつく傾向がみられる。

そこで、熱処理を必要としない高張力鋼管の製造法が求
められており、日夜研究もされている。−例として、高
張力鋼板を素材として電縫鋼管を製造する試みもなされ
ているが、現在のところ、８０ｋｇｆ／ｍｍ”止まりで
もあるため、実用化するに至っていない。

そこで、本発明の目的は、低コスト化を図った高曲げ吸
収エネルギー鋼管を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、管内面にリブを有
する鋼管の内部に合成樹脂を充填してなることを特徴と
する。

合成樹脂は分類の仕方によって熱可塑性、熱硬化性、あ
るいは硬質、軟質に区別されるが、本発明においては合
成樹脂を充填して鋼管の座屈を防ぎながら変形量を大き
くし、吸収エネルギーを大きくする必要があるから、硬
質でもろいものよりも、鋼管の変形に追従するやや軟質
な合成樹脂の方が望しい。この種の合成樹脂にはポリウ
レタン、軟質塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂、ナイロン
等がある。また、発泡、非発泡の区別もあるが、更に軽
量化を進めるならば、発泡型のものを用いてもよい。

〔作　用〕

電縫鋼管は、電気抵抗溶接法により帯鋼を素材として連
続的に製造されるものであるから製造コストが安価であ
る。その電縫鋼管においては８０ｋｇｆ／ｍｍ２程度の
ものしか得られていないが、本発明においてはそれ以下
の６０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ”程度であってもリブ及び合
成樹脂により座屈強度が高められるから、引張強さ１０
０〜１２０ｋｇｆ　７ｍｍ”に匹敵した効果が低コスト
で得られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して実施例を説明する。

第１図に示す高曲げ吸収エネルギー鋼管１は乗用車のド
ア内に配置する補強用鋼管として生産されたものである
。この種の補強用鋼管２においては、ドアスペースや軽
量化の要望もあって外径３１．８ｍｍφ、肉厚２．４　
ｍｍ　を程度のものが多く用いられている。鋼管２の製
造法は特に限定するものではないが、低コストの要望も
強く、本発明においては特に引張強さの高いものを必要
としないから、生産性の高い電気抵抗溶接法により製造
することが望しい。この方法では連続的に電縫管が製造
されるためコスト的にも安くつく。

通常、乗用車のドア内に配される補強用鋼管には、２０
０〜２４６ｋｇｆ　／ｒｎｍ”のエネルギー吸収が必要
であると云われている。これを電縫鋼管で得ようとする
と、引張強さ１００〜１２０　ｋｇ　ｆ　／ｍｎ＋２の
ものが必要となる。電縫管は前述したように引張強さ８
０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ”までしか実現されておらず、し
たがって通常の円形断面では、高い曲げ吸収エネルギー
が得られない。また、従来は焼入れした後、低温焼なま
しをして１００〜１２０ｋｇｆ／ｍｍ”の範囲に納まる
ようにしていたが、熱処理が加わることにもなるので、
コスト的にも高くついていた。

本発明は、上記熱処理を不要として低コスト化を図るも
ので、図にもみられるように鋼管２内には座屈強度を高
めるリブ３が設けられている。図では、鋼管２０円円形
面を２分する方向にリブ３が配向されているが、これは
側面衝突の変形方向を考慮して一方向にのみエネルギー
吸収率を高めるようにしたものである。したがって、２
方向以上においてエネルギー吸収率を高める必要がある
ときは、その方向に合わせてリプ形状も変えることが望
しい。例えば、鋼管内に内接多角形のリブを設けて対応
させることができる。

ところで、通常使用されることが多く、コスト的にも安
い、引張強さ６０　ｋｇ　ｆ　７ｍｍ２のホットコイル
を用いて、リブ無し、リブ有りの鋼管を製造した場合、
前者においては１３０ｋｇｆ／ｍ程度しかエネルギー吸
収量を示さないが、後者においては飛躍的に増大し、２
００ｋｇｆ／ｍ程度に達する。

この値はほぼ基準値に近い値を示しているが、人命を尊
ぶならばエネルギー吸収量は更に高い方が望しい。最も
手っ取り早い方法は肉厚を厚くすることであるが、あま
り厚いと軽量化の要望と逆行し、場合によっては生産能
率の高い電気抵抗溶接法の使用を妨げるもとにもなりか
ねない。

そこで、本発明は合成樹脂例えば、軽量かつコスト的に
も安いポリウレタン樹脂４を鋼管２内に充填し、更にエ
ネルギー吸収量を高めるようにしている。ポリウレタン
樹脂４には高温硬化型、中温硬化型、常温硬化型の３種
類があるが、本発明においてはいずれを使用してもよい
。ただし、高温硬化型−中温硬化型−低温硬化型の順に
高いエネルギー吸収率を示すから、用途により使い分け
ることが望しい。充填は、大気圧でも十分な効果が得ら
れるから加圧する必要はない。

次いでリブ３付き鋼管２の製造法を第２図〜第６図を参
照して説明する。リブ付き鋼管は、通常の電縫鋼管製造
ラインの成形工程にリブ成形行程を単に追加するのみで
、ホットコイルＨＣを素材として連続的に安価に製造す
ることができる。まず、第２図にみられるホットコイル
ＨＣをリブ成形用の上ロールと下ロールによりホットコ
イルＨＣの端部から管内径に相当する位置で折り曲げて
リブ３を形成する（第３図参照）。続いて鋼管２の成形
工程において胴部を円形形状に成形してゆく。第４図は
エツジベンディング法により成形してゆく過程を示した
ものであるが、これに限るものではなく、例えば、セン
タベンディング法やサーキュラベンディング法を用いて
成形してもよい。

胴部のリブ側端部は上記成形工程により、突き合わされ
る（第５図参照）が、その突き合わせ１１１１に第６図
にみられるようにコンタクトチップ５゜５を介して高周
波電流ｉを流し、一般の電縫鋼管と同様に突き合わせ溶
接を行う。溶接電流ｉの一部はリブ３側にも流れるが、
それはリブ端部と鋼管の溶接に利用される。この溶接は
仮付程度であるが、使用性能上十分と考えられる。また
図示例は抵抗方式を用いたものとなっているが、誘導方
式でもよい。外面ビードＢは一般の電縫鋼管と同様に削
除する。

次いで電縫鋼管２を８００ｍｍの長さに切断し、その中
空部にポリウレタン樹脂又は発泡ポリウレタン樹脂４を
充填する。ポリウレタン樹脂４は、高温硬化型のものが
タチネートＬ−２７０５の商品名で、中温硬化型のもの
がハイプレンＱ−５８８の商品名で、常温硬化型のもの
がタチネー）ＸＬ−Ｍ３０Ａの商品名で、発泡ポリウレ
タンは東洋ゴム工業（横のソフランーＲの商品名でそれ
ぞれ販売されているから、それらを用いることができる
。硬化剤には、それぞれＭＯＣＡ、ハイブレンＭ　Ｃ−
６２３、タチネートＸ　Ｌ−１１３０Ｂの商品名で販売
されているから、それらが用いられる。

上記ポリウレタン樹脂のうち、高温硬化型では１２０℃
、中温硬化型では６０℃の加熱が必要となるが、その充
填手段は第７図に示す処理行程にしたがって行なわれる
。図中、二点鎖線の枠で示した工程は、高温加熱型樹脂
の充填の際にとる必要工程を示したものである。ポリウ
レタン樹脂の注入は大気圧下で行ない、特に加圧する必
要もない。

上記のようにして製造した本発明に係るドア補強用高曲
げ吸収エネルギー鋼管の性能を確かめるため、第８図に
示す試験装置６を用いてエネルギー吸収量を測定したと
ころ第１表に示す結果が得られた。また、比較のため、
ポリウレタン樹脂無し、リブ無し、更に一般鋼管につい
ても測定を行った。供試材は各２０、半径３０５ｍｍの
押し具７を用いて供試材ＭをＨ＝１５０ｍｍたわませ、
そのとき必要としたエネルギーを測定した。本発明に係
る高曲げ吸収エネルギー鋼管は方向性があるので、溶接
部を曲げの外又は内に置いて行った。測定スパンＬは６
００ｍｍである。

その結果、高温型のポリウレタン樹脂の充填においては
、平均２５５ｋｇｆ−ｍ、中温型で、同２４６ｋｇｆ−
ｍ、常温型で同２２６ｋｇｆ−ｍ、発泡ポリウレタンで
同２２１ｋｇｆ−ｍのエネルギーが必要であった。一方
、リブ付鋼管では平均１９６ｋｇｆ−ｍ、リブなしの通
常鋼管が平均１２９ｋｇｆ−ｍであるから、リブ付き、
ポリウレタン樹脂の充填は、軽量かつ安価にして破壊に
対し、十分な効果があることが判る。なお、熱処理を施
した従来鋼管は平均１９４ｋｇｆ−ｍである。

なお、本発明に係る高曲げ吸収エネルギー鋼管は乗用車
のドア補強材以外にも使用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、ドア補強用鋼
管として、使用頻度の高い引張強さ６０ｋｇｆ／ｍｍ”
材を用いて必要とする高い曲げ吸収エネルギーを軽量か
つ安価に得ることができる。この高い曲げ吸収エネルギ
ーは従来熱処理により得るようにしていたが、本発明に
おいてはその必要がない。

製造においては、従来の電縫鋼管製造ラインをわずかに
手直しする程度で済むから、大量生産が可能であり、コ
スト低廉化が図れる。また、ポリウレタン樹脂等の合成
樹脂を充填するだけで更に曲げ吸収エネルギーの向上が
見込めるから、軽量化にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した斜視図、第２図〜第
６図は鋼管の製造工程を示したもので、第２図はホント
コイルの斜視図、第３図はリブ形成を示した斜視図、第
４図は成形工程を示した説明図、第５図は突き合わせ状
態を示した説明図、第６図は溶接状態を示した斜視図、
第７図はポリウレタン樹脂の充填工程を示したブロック
図、第８図は曲げエネルギーの測定で使用される試験装
置の正面図である。 ■・・・高曲げ吸収エネルギー鋼管、２・・・鋼管、３
・・・リブ、４・・・合成樹脂。第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管内面にリブを有する鋼管の内部に合成樹脂を充
填してなることを特徴とする高曲げ吸収エネルギー鋼管
。