JPH0475715A - 車体補強用鋼管 - Google Patents

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） 本発明は特に高強度を必要とする綱萱、例えば、自動車
側面衝突時の運転者の安全性を確保するためのドア補強
用鋼管であるドアインパクトバーあるいはバンパー用芯
材等の引張強さ８０ｋｇ　ｆ　／ｄ以上及び、曲げ変形
を受けた時高い吸収エネルギーを要求される車体補強用
鋼管に関するものである。

（従来の技術） 自動車車体補強用部材たとえば、自動車の側面衝突に対
しての車体強度向上を目的としたインノくクトビームと
しては、従来高張力鋼板のプレス成形品が用いられてき
たが、該成形品は車体の重曹を大きく増加させるため、
より軽量化が図れ、かつより大きな塑性変形領域まで高
い引張応力・曲げ応力を確保できる材料・形状へのニー
ズには高いものがあった。

また、高強度な鋼管の製造方法としては、特公昭５６−
４６５３８号公報に記載された高張力電縫調音の製造方
法が知られているが、単に高強度鋼管の製法を提供した
にすぎず、車体補強用としての最適形状などについては
何ら考慮されていなかった。

（発明が解決しようとする：ＩＩＩｍ）本発明は、イン
パクトビームのように、大変形領域においても、高い曲
げ強度・引張り強度特性を確保し、車体衝突によって受
ける大変形に至るまでに衝突エネルギーを効果的に吸収
することを要求される補強材の、吸収エネルギー特性を
藩とさずに軽量化を達成した車体補強用鋼管を提供する
ものである。

（３題を解決するための手段） 本発明の要旨は、引張強さ８０ｋｇ／−以上、伸び１０
９６以上、角に丸みのある四辺形断面を有し、該角部曲
率半径ｒが最外辺長さｄに対し３／８≦ｒ　／　ｄ≦１
／４の範囲にあり、かつ肉厚ｔが０．０２≦ｔ／ｄ≦０
．１５の範囲にある車体補強用網管である。

（作　　用） 本発明は、使用条件に対する形状を選定することにより
、車体補強用鋼管として軽量にて効果的に衝突エネルギ
ーを吸収できる。

以下本発明における素材の機械的性質・形状の限定理由
について述べる。

まず、形状の限定理由であるが、ビームは北米安全規定
（ＭＶＳＳ　　魔２１４）に準拠した荷重を受けると、
３点曲げ状態となり、負荷了直下部でモーメント最大と
なって、局部的な変形を受ける。

変形の過程としては、長手方向の変形の局所的集中に相
当する屈服にて最大強度となり、その後周方向の座屈に
て急激な強度低下を生しる。

周方向の座屈に関しては、第１図に示すような角に丸み
のある形状が安定であり、角部の曲率半径が小さくなる
ほど直線辺部が座屈し易くなり、曲げ強度及び吸収エネ
ルギーが急激に低下するようになる。

角部の曲率半径がある程度大きいと、断面形状の連続的
偏平化によって屈服後も長く高い強度を保持し、座屈に
至りに＜＜、急激な強度低下を生じず、大変形まで使用
される例えば、インパクトビーム用材１１としては非常
に有効な形状となる。

しかし、断面形状が真円に近づくと断面２次モーメント
が小さくなり最大荷重が小さくなる。

そこで、ｉ＆適形状についてさらに検討した結果、角部
の曲率半径ｒを最外辺長さｄに対し、１／４≦ｒ　／　
ｄ≦３／８の範囲にすれば良いことを見い出した。ｒ　
／　ｄが１／４未満では、曲げ変形を加えると、第２図
に示すごとく直線辺部が座屈し高い吸収エネルギーが得
られない。このため、ｒ　／　ｄは１／４以上とする。

また、ｒ　／　ｄが３／８を超えると、同し断面積での
断面２次モーメントが小さくなり、高い曲げ強度が得ら
れないので、ｒ　／　ｄの上限を３／８とする。

この様子を第３図に示す。

この図かられかるように、１／４≦ｒ　／　ｄ≦３／８
の範囲で高い曲げ強度及び吸収エネルギが１萼られてい
る。

断面形状は、正方形でなくとも良く、長方形断面の場合
は、長辺側外径をｄとし、短辺側外径をｄ′とし、ｄ／
ｄ’　≦１．３であれば効果は同じなので、両辺の比は
この範囲内とする。

次に、肉厚ｔの限定理由を述べる。

ｔ／ｄが０，０２未満では、第２図に示すような座屈が
起き高い曲げ強度が得られないので０，０２を下限とし
、また、０．１５を超えると曲げ強度を高める効果が飽
和し、いたずらにＩｊｌのみが重くなり、軽量化にとっ
て不利になるので、０．１５を上限とする。

引張強さを８０ｋｇ／−以上に限定する理由は、これ未
満では十分な曲げ強度が得られず、鋼板製の補強材と比
べても軽量化の効果が少ないのでこれを下限とする。

伸びは１０％以上とする。伸びが１０％未満ては、曲げ
荷重を受けたときに曲げ外側て破断が生し、高い吸収エ
ネルギーが得られないためこれを下限とする。

（実　施　【す） 第１表に示す各種の綱答を製造した。化学成分は、Ｃ，
０，０１２〜０．２８％、Ｓ　Ｉ；０．２０〜０．３０
％、Ｍｎ；０．５０〜１．５０、Ｐ　Ｈ＜０．０２０Ｓ
Ｓ　；　＜０．０１０．　Ｎｂ；０〜０．５０、ＭＯ；
０〜０．３０である。該鋼を鋼管製造の常法に従い、転
炉にて溶製し、熱延後そのまま造管するか、あるいは冷
延後造管し、種々の材質の鋼管を製造した。

機械的性質および断面寸法を第１表に示す。

引張試験はＪＩＳＩＩ号試験片により実施した。

曲げ試験は、半径１５０ｓｍ（７）半円形圧子を１２０
ｍｍ／１ｎの速度で押し込む３点曲げ方式により行った
。

スパンは９００關とし、両喘は自由と１７た。吸収エネ
ルギーは、変位−荷重曲線を測定し、この曲線の下側の
面積占して求めｔ、：。

第１表に示す吸収エネルギーは変位１５０關までの値で
ある。また、最高荷重の値を曲げ強度とした。

第１表を見ると分かるように、本発明範囲内の鋼管は高
い曲げ強度と高い吸収エネルギーか得られている。

／ （発明の効果） 本発明によれば従来品以上の高い曲げ強度と高い吸収エ
ネルギーが得られ、車体補強鋼管の軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼管の断面図、第２図は、角形鋼管を曲
げたときの断面の座屈の状況を示す模式図、第３図は、
外径３１．８ｍｍ、引張強度１５５ｋｇ　ｆ　／−１伸
び１２％の素材を用いて、スパン９００ｍｍで曲げ試験
をしたときの曲げ荷重と吸収エネルギーを示す図表であ
る。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫曲卑半イ吊／
茶外延長す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 引張強さ８０ｋｇ／ｍｍ＾２以上、伸び１０％以上、角
   に丸みのある四辺形断面を有し、該角部曲率半径ｒが最
   外辺長さｄに対し３／８≦ｒ／ｄ≦１／４の範囲にあり
   、かつ肉厚ｔが０．０２≦ｔ／ｄ≦０．１５の範囲にあ
   る車体補強用鋼管。