JPH0478720A

JPH0478720A - 車体補強用鋼管

Info

Publication number: JPH0478720A
Application number: JP18803090A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Tanabe; 田邉　弘人; Kazumasa Yamazaki; 一正山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-03-12

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鋼管、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パクトビームとし
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、車体の重量を極力増加させず、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る。

特開平１−２０５０３２号公報に記載された自動車用高
強度電縫鋼管の製造方法は、鋼管をインパクトビームと
して用いると、軽量にて高い曲げ吸収エネルギー特性が
得られるが、長手方向に均一な形状・材料強度の鋼管で
あり、以下の問題を生ずる。

■長手方向に曲げモーメントの大きな部分も小さな部分
も同一断面形状で、モーメントの少ない部分では、部分
的に断面形状を小さくすることによりさらなる軽量化は
可能である。また、モーメントの大きく負荷される部位
は、部分的に断面形状を大きく取ることにより重量増を
少なくおさえて、曲げ吸収エネルギーをさらに高く取る
ことができる。ただし、現有する可能な方法である塑性
加工法にても長手方向の形状を変化させるのは難しく工
程の複雑化、コスト高といった問題を生ずる。

■また、部品として取り付ける場合管端に対して大きな
加工を必要とする場合でも、長手方向の材質を一定とす
ると、曲げモーメントの大きな長手方向中央部の高強度
と管端の長上性の両立は非常に難しくなる。そこで、長
手方向に違った熱履歴を与え、材質を長手方向に変化さ
せ、管端は比較的低強度で加工性を優先し、曲げ中央部
は高強度とする方法が考えられるが、複雑な工程を生じ
、品質安定性・生産性・コスト上の問題を生じる。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上述の如く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落とさす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。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は、断面形状・材料強度の異なる鋼管を接
合により長手方向に接続し、長手方向の断面形状・材料
強度を変化させたことを特徴とする車体補強用鋼管であ
る。

（作　　用）本発明は、断面形状・材料強度の違った材料を接合する
ことにより容易に長手方向の断面形状・材料強度を変化
させることができ、以下のような効果が得られる。

■長手方向の断面形状を変化させることにより、効果的
な軽量化が達成できる。第１図に示すごとく、補強用鋼
管１として曲げ荷重を受ける場合を想定し、曲げモーメ
ントの大きくかがる長手方向中央部２のみ例えば厚肉化
する等断面形状を大きくし、曲げモーメントの小さい管
端部３は、薄肉化する等、断面形状を小さくすることに
よって、長手方向均等形状の鋼管に比べて、曲げ吸収エ
ネルギー特性を落とさず、軽量化を達成できる。

■両端の加工性のみ向上させることができる。

第２図に示す如く、補強用鋼管１の取り付は部は、種々
の制約より断面形状を変化させる必要を生じる場合があ
り、例えば加工性を高くする必要がある。長手方向の材
料特性を変化させることにより、曲げモーメントの高い
長手方向中央部２は高強度のままで、管端部３のみ加工
性を向上させることができ、曲げ吸収エネルギー特性を
落とさず、両端の良加工性という機能を付与できる。

■車体補強用としての鋼管取り付けの簡略化ができる。

鋼管は通常ブラケットに取り付けられ、ブラケットが、
構造体に接合されるが、第３図に示す如く、管端部３に
ブラケット構造をもった鋼管と、長手方向中央部２に曲
げモーメントに耐える高強度鋼管を接合することにより
、高エネルギー吸収特性のままで、車体取り付けをより
簡略化できる。

用途に応じて接合部材の組み合わせを選定することによ
り、■〜■のような効果を単一、あるいは複合して得る
ことができる。

尚、本発明の接合は摩擦圧接接合、アーク溶接、接若等
が考えられるが摩擦圧接接合が有利である。

また、摩擦圧接接合は、従来の溶接等の加工方法に比べ
、熱影響等素材の強度変化を引き起こす領域は極めて狭
く、加工精度は非常に高いため、接合により長手方向の
形状・強度を変化させる手段としては最適である。

第４図に摩擦圧接により長手方向の鋼管形状を変化させ
る方法を示す。

第４図（ａ）は管端部材３の薄肉鋼管と、長手方向中央
部材２を摩擦圧接することを示す。

図中一端が回転、一端より推力を付加することを示して
いるが、管端部３は、回転側、推力付加側いずれの場合
をも可能である。

第４図（ｂ）は、圧接後を示すが、接合部分には、外面
ばり４を形成する。このぼりは、回転させながらバイト
を近づけることにより容易に切除することができ、車体
補強用鋼管１の部分的な外径大型化を避ける場合、第４
図（ｃ）の如く切除を実施する。

第４図（Ｃ）中の部分Ａで示す断面外観を第４図（ｄ）
に示す。

内面ばり５は接合部分に残存するが、機能上、問題とな
らないので、そのまま使用することができる。

第４図（ｅ）は、当該摩擦圧接を２ケ所実施した補強用
鋼管１を示す。

また、摩擦圧接方法は、極めて生産性が高く、再現性の
良い技術であるため、工業的量産部品への適応は極めて
ａ用である。長手方向の形状を変化させる他の塑性加工
法に比して、形状の制約が少なく、しかも生産性が高く
、低コストである。

また、長手方向の材料強度を変化させる鋼管の部分的熱
処理方法に比して、個々に目標特性・強度を満たした材
料を接合する本方法の方が、再現性が良く、工業製品と
しての、品質安定性が高い。

（実　施　例）第１表に摩擦圧接にて長手方向の断面形状をかえた車体
補強用鋼管の例を示す。

用いた鋼管は引張り強さ　１５０キロクラスの高強度鋼
管である。実施例Ａは外径３１，８■ｌφ、肉厚２、Ｏ
ｗｔ、長さ８００ｍｍＬの鋼管の長手方向中央部２００
ｍ＋＊Ｌのみを肉厚２．６ｍｍｔと厚くした鋼管に相当
する。

接合は第４図の如く摩擦圧接により実施し、外面ぼり圧
接後切除した。

比較例Ｂ−Ｄはそれぞれ肉厚２．４−一、　２．６ｉｎ
２．０龍の長手方向に均等な断面形状をもつ鋼管である
。

表中吸収エネルギーは鋼管両端を指示し、中央部を変位
１５０＋ｕまで押し込む場合の荷重と変位の積分で現さ
れるエネルギーをさす。

実施例Ａは軽量にもかかわらず、高い曲げ吸収エネルギ
ーが得られている。比較例Ｂ、Ｃは高い吸収エネルギー
が得られるものの、実施例Ａに比して重量が重くなって
いる。比較例りは重量が実施例Ａと同程度の重量である
が、吸収エネルギーが低くなってしまっている。

第２表は管端加工性改善のため管端部近傍の強度を変化
させた場合の例である。

実施例Ｅは管端に加工性の良い材料を用いており、管端
部５は偏平にしても割れの発生はない（第５図（＋））
。また内面側に摩擦圧接バリが存在している以外は比較
例Ｆと同じ形状で、同レベルの曲げ吸収エネルギーを達
成している。比較例Ｆは長手力向均−に同強度レベルの
材料であり、管端部５は偏平加工すると、外径の２０％
程度偏（１４化した時点で亀裂６を発生した（第５図＠
）。

第３表は、車体取り付けを容易にする実施例Ｇと比較例
Ｈである。

実施例Ｇは、鋼管も端部を切り開きブラケット状の部品
としたものに熱処理の調整を実施し、高強度とした鋼管
を鋼管の両端に摩擦圧接することにより作製したもので
ある。

即ち第６図０）に示すように、中央部材２に一端開き加
工した管端部材３．３を摩擦圧接して接合部ｌＯを得た
ものである。

実施例Ｇおよび比較例Ｈは、管端部形状以外は同じで、
重量、曲げ吸収エネルギーはほぼ同じである。ただし、
実施例Ｇはただちに車体へ組み込めるのにたいして、比
較例Ｈは両端に加工もしくは溶接にてブラケットを設け
、重量増となった後、車体へ組み付けるものである（第
６図＠）。実施例Ｇは、非常にｒｒｎａに取り付けが可
能で、重量的にもメリットが大きい。

（本発明の効果）本発明は断面形状・材料強度の違う鋼管を摩擦圧接接合
により長手方向に接続することにより、容易に長手方向
の断面形状・材料強度を変化させた車体補強用鋼管を得
ることができ、■効果的な軽量化が達成できる。■両端
の加工性のみ向上させることができる。■鋼管両端部を
異型化することにより車体補強用としての鋼管取り付け
の簡略化ができる。といっな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、車体補強用鋼管にかかる曲げモーメントの長
手方向の分布と、長手方向の断面形状変化による軽量化
の可能性を示す模式図、第２図は、両端部の曲げモーメ
ントの少ない部分は強度を抑さえて、加工性を優先でき
ることを示す模式図、第３図は、管端に特殊加工を施し
た鋼管を摩擦圧接により接合し、車体補強用鋼管とする
ことを示す模式図、第４図（ａ）〜（ｅ）は、断面形状
の違った鋼管を摩擦圧接により接合し、車体補強用鋼管
とする工程の説明図、第５図（ツ、＠は本発明の詳細な
説明図、第６図ω。実施例の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

断面形状・材料強度の異なる鋼管を接合により長手方向
に接続し、長手方向の断面形状・材料強度を変化させた
ことを特徴とする車体補強用鋼管。