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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年5月31日
【発行日】2020年11月19日
(54)【発明の名称】はり部材
(51)【国際特許分類】
   B62D 25/08 20060101AFI20201023BHJP
   B60R 16/02 20060101ALI20201023BHJP
【FI】
   B62D25/08 J
   B60R16/02 623U
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】25
【出願番号】特願2019-556164(P2019-556164)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2018年11月1日
(31)【優先権主張番号】特願2017-224517(P2017-224517)
(32)【優先日】2017年11月22日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000183406
【氏名又は名称】住友電装株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100147
【弁理士】
【氏名又は名称】山野 宏
(74)【代理人】
【識別番号】100111567
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 寛
(72)【発明者】
【氏名】弘 栄介
(72)【発明者】
【氏名】沼野 正禎
(72)【発明者】
【氏名】西村 哲也
(72)【発明者】
【氏名】池田 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】横井 基宏
(72)【発明者】
【氏名】江端 大輔
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼倉 龍太
【テーマコード(参考)】
3D203
【Fターム(参考)】
3D203BB37
3D203CA04
3D203CA05
3D203CA57
3D203CA67
3D203CA73
3D203CA75
3D203CB05
3D203CB06
3D203CB09
3D203CB10
3D203CB26
3D203CB39
3D203DA20
(57)【要約】
ワイヤーハーネスと、前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うように設けられた中空金属管とを備え、前記中空金属管は、前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆う本体部と、前記本体部の外側に前記中空金属管の長手方向に沿って突出する一対の張出部を固定してなるフランジ部と、前記本体部の長手方向の途中に前記ワイヤーハーネスの引出口となる開口部を有し、前記中空金属管の構成材料の0.2%耐力をα、前記中空金属管の内部空間を除く前記中空金属管の横断面積をβ、α×βで求められる前記中空金属管の軸方向許容負荷をγ、前記中空金属管と前記内部空間の合計横断面積をδ、γ/δで求められる前記中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重をεとするとき、ε≧17N/mmを満たすはり部材。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワイヤーハーネスと、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うように設けられた中空金属管とを備え、
前記中空金属管は、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆う本体部と、
前記本体部の外側に前記中空金属管の長手方向に沿って突出する一対の張出部を固定してなるフランジ部と、
前記本体部の長手方向の途中に前記ワイヤーハーネスの引出口となる開口部を有し、
前記中空金属管の構成材料の0.2%耐力をα、前記中空金属管の内部空間を除く前記中空金属管の横断面積をβ、α×βで求められる前記中空金属管の軸方向許容負荷をγ、前記中空金属管と前記内部空間の合計横断面積をδ、γ/δで求められる前記中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重をεとするとき、
ε≧17N/mmを満たすはり部材。
【請求項2】
前記ワイヤーハーネスは、前記引出口に嵌め込まれたコネクタ、及び、前記引出口から前記本体部の外側に引き出された引出部の少なくとも一方を有する請求項1に記載のはり部材。
【請求項3】
前記引出口は、前記本体部の鉛直下方に開口する下方側引出口を有する請求項1又は請求項2に記載のはり部材。
【請求項4】
前記中空金属管は、2つの分割片を組み合わせて構成され、1つの前記本体部と、互いに反対方向側に突出する2つの前記フランジ部とを有し、
前記各分割片は、
前記本体部の一部を構成する周壁部と、
前記周壁部の両端から互いに反対方向側に突出して、前記各フランジ部の一部を構成する2つの前記張出部とを有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のはり部材。
【請求項5】
前記中空金属管は、2つの分割片を組み合わせて構成され、1つの前記本体部と、互いに同一方向側に突出する2つの前記フランジ部とを有し、
前記各分割片は、
前記本体部の一部を構成する周壁部と、
前記周壁部の両端から互いに同一方向側に突出して、前記各フランジ部の一部を構成する2つの前記張出部とを有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のはり部材。
【請求項6】
前記引出口は、前記本体部における前記フランジ部の突出方向と同一方向側で、かつ2つの前記フランジ部同士の間に開口する突出側引出口を有し、
前記ワイヤーハーネスは、前記突出側引出口に嵌め込まれたコネクタを有する請求項5に記載のはり部材。
【請求項7】
前記中空金属管の構成材料は、純マグネシウム、マグネシウム合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純鉄、及び鉄合金から選択される1種の金属である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のはり部材。
【請求項8】
前記フランジ部は、互いに対向配置される前記張出部同士が摩擦撹拌接合された摩擦撹拌接合部を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のはり部材。
【請求項9】
更に、前記ワイヤーハーネスと前記中空金属管との間に介在されて、前記摩擦撹拌接合に伴う熱から前記ワイヤーハーネスを保護する断熱材を備える請求項8に記載のはり部材。
【請求項10】
更に、互いに対向配置される前記張出部同士をその積層方向に締め付ける締付部材を有し、
前記各張出部は、前記締付部材が挿通される貫通孔を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のはり部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示ははり部材に関する。本出願は、2017年11月22日に出願した日本特許出願である特願2017−224517号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【0002】
はり部材として、特許文献1の自動車の操縦室支持構造が知られている。この支持構造は、押出成形された2つのチューブ状異形材を有するクロスメンバ(はり部材の一種)を備える。2つのチューブ状異形材は、互いに溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2013−28337号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示に係るはり部材は、
ワイヤーハーネスと、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うように設けられた中空金属管とを備え、
前記中空金属管は、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うを形成する本体部と、
前記本体部の外側に前記中空金属管の長手方向に沿って突出する一対の張出部を固定してなるフランジ部と、
前記本体部の長手方向の途中に前記ワイヤーハーネスの引出口となる開口部を有し、
前記中空金属管の構成材料の0.2%耐力をα、前記中空金属管の内部空間を除く前記中空金属管の横断面積をβ、α×βで求められる前記中空金属管の軸方向許容負荷をγ、前記中空金属管と前記内部空間の合計横断面積をδ、γ/δで求められる前記中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重をεとするとき、ε≧17N/mmを満たす。
【図面の簡単な説明】
【0005】
図1図1は、実施形態1に係るはり部材の概略を示す斜視図である。
図2図2は、図1に示すはり部材の(II)−(II)切断線で切断した状態を示す横断面図である。
図3図3は、図1に示すはり部材の(III)−(III)切断線で切断した状態を示す横断面図である。
図4図4は、実施形態1に係るはり部材の他の例の概略を示す斜視図である。
図5図5は、実施形態2に係るはり部材の概略を示す斜視図である。
図6図6は、図5に示すはり部材の(VI)−(VI)切断線で切断した状態示す横断面図である。
図7図7は、図5に示すはり部材の(VII)−(VII)切断線で切断した状態示す横断面図である。
図8図8は、図5に示すはり部材の(VIII)−(VIII)切断線で切断した状態示す横断面図である。
図9図9は、試料No.1〜No.4の中空金属管を示す横断面図である。
図10図10は、試料No.5の中空金属管を示す横断面図である。
図11図11は、試料No.101,No.102の中空金属管を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
[本開示が解決しようとする課題]
自動車などの輸送機器には、電気機器の配線として複数の電線を束ねたワイヤーハーネスが利用されている。ワイヤーハーネスは、一般に、自動車のインストルメントパネルよりも内側(エンジンルーム側)ではクロスメンバの軸方向に沿ってクロスメンバの外周面にバンドやテープなどを用いて取り付けられている。近年、自動車の高性能化や高機能化に伴って搭載される電気機器などの増加により、電線(ワイヤーハーネス)も増加傾向にある。
【0007】
ワイヤーハーネスは、電線が増加すると曲げ難くなり、配索が難しくなる。クロスメンバの周辺には種々の部材が配置されるため、スペースが限られているからである。また、電線が増加すると周辺部材と接触し易くなるため、その接触に伴う電線の損傷を防止する保護部材(カバーなど)が必要になり、限られたスペースが更に少なくなる虞がある。
【0008】
そこで、省スペース化を図れるはり部材を提供することを目的の一つとする。
[本開示の効果]
上記はり部材は、省スペース化を図れる。
【0009】
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様の内容を列記して説明する。
【0010】
(1)本開示の一態様に係るはり部材は、
ワイヤーハーネスと、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うように設けられた中空金属管とを備え、
前記中空金属管は、
前記ワイヤーハーネスの少なくとも一部を覆うを形成する本体部と、
前記本体部の外側に前記中空金属管の長手方向に沿って突出する一対の張出部を固定してなるフランジ部と、
前記本体部の長手方向の途中に前記ワイヤーハーネスの引出口となる開口部を有し、
前記中空金属管の構成材料の0.2%耐力をα、前記中空金属管の内部空間を除く前記中空金属管の横断面積をβ、α×βで求められる前記中空金属管の軸方向許容負荷をγ、前記中空金属管と前記内部空間の合計横断面積をδ、γ/δで求められる前記中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重をεとするとき、ε≧17N/mmを満たす。
【0011】
上記の構成によれば、省スペース化を図れる。ワイヤーハーネスを内部に収納する中空金属管を備えることで、ワイヤーハーネスを中空金属管の外周面にバンドやテープなどを用いて取り付けなくてもよいからである。その上、ワイヤーハーネスと中空金属管とを一体物として取り扱い易いため、部品点数を低減できる。
【0012】
また、ワイヤーハーネスの損傷を抑制し易い。ワイヤーハーネスが中空金属管内に収納されることで、ワイヤーハーネスを外部環境から機械的に保護できるからである。
【0013】
更に、中空金属管がその途中に引出口を備えることで、ワイヤーハーネスの配索の自由度が高い。引出口の位置を適宜調整すれば、任意の箇所からワイヤーハーネスを引き出せるからである。
【0014】
そして、中空金属管は、本体部に引出口があっても機械的強度(剛性)の低下を抑制できる。フランジ部を備えること、及び上記許容荷重εが17N/mm以上であることにより、機械的強度(剛性)を向上できるからである。
【0015】
(2)上記はり部材の一形態として、
前記ワイヤーハーネスは、前記引出口に嵌め込まれたコネクタ、及び、前記引出口から前記本体部の外側に引き出された引出部の少なくとも一方を有することが挙げられる。
【0016】
引出口に嵌め込まれたコネクタにより、ワイヤーハーネスの中空金属管内での動きを抑制し易いため、ワイヤーハーネスと中空金属管とを一体物として取り扱い易い。引出口から引き出された引出部は、本体部の外側で動きが規制されずある程度自在に扱える。そのため、引出部を種々の方向に向け易いので、相手側のワイヤーハーネスのコネクタと接続し易い。
【0017】
(3)上記はり部材の一形態として、
前記引出口は、前記本体部の鉛直下方に開口する下方側引出口を有することが挙げられる。
【0018】
上記の構成によれば、中空金属管の内部の水蒸気が結露して水滴が生成されても、水滴が重力で下方側へ流れて下方側引出口から本体部の外側に排出され易い。このように下方側引出口を水抜き孔に利用できるため、中空金属管の内部に水滴が溜まり難く、ワイヤーハーネスへの水滴の付着を抑制し易い。
【0019】
(4)上記はり部材の一形態として、
前記中空金属管は、2つの分割片を組み合わせて構成され、1つの前記本体部と、互いに反対方向側に突出する2つの前記フランジ部とを有し、
前記各分割片は、
前記本体部の一部を構成する周壁部と、
前記周壁部の両端から互いに反対方向側に突出して、前記各フランジ部の一部を構成する2つの前記張出部とを有することが挙げられる。
【0020】
上記の構成によれば、2つのフランジ部が互いに同一方向側に突出する場合に比較して、各フランジ部の固定作業を行ない易い。本体部同士を押さえることで、両フランジ部を接触状態に保持でき、フランジ部の固定を片側ずつ行う場合でも、一方のフランジ部の固定時に他方のフランジ部の接触状態がずれたり離れたりし難いからである。その上、固定手法にもよるが、2つのフランジ部の固定作業を同時に行うこともできる。
【0021】
(5)上記はり部材の一形態として、
前記中空金属管は、2つの分割片を組み合わせて構成され、1つの前記本体部と、互いに同一方向側に突出する2つの前記フランジ部とを有し、
前記各分割片は、
前記本体部の一部を構成する周壁部と、
前記周壁部の両端から互いに同一方向側に突出して、前記各フランジ部の一部を構成する2つの前記張出部とを有することが挙げられる。
【0022】
上記の構成によれば、同一方向から各フランジ部の固定作業を行うことができる。
(6)同一方向側に突出する2つのフランジ部を有する上記はり部材の一形態として、
前記引出口は、前記本体部における前記フランジ部の突出方向と同一方向側で、かつ2つの前記フランジ部同士の間に開口する突出側引出口を有し、
前記ワイヤーハーネスは、前記突出側引出口に嵌め込まれたコネクタを有することが挙げられる。
【0023】
上記の構成によれば、2つのフランジ部で突出側引出口からのコネクタの露出箇所をある程度囲むことができるため、その露出箇所を機械的に保護し易い。そのため、コネクタの損傷を抑制し易い。
【0024】
(7)上記はり部材の一形態として、
前記中空金属管の構成材料は、純マグネシウム、マグネシウム合金、純アルミニウム、アルミニウム合金、純鉄、及び鉄合金から選択される1種の金属であることが挙げられる。
【0025】
純マグネシウムやマグネシウム合金であれば、軽くて曲げ剛性に優れる上に、耐衝撃性に優れる。純アルミニウムやアルミニウム合金であれば、軽くて機械的強度に優れる上に、形状自由度を高め易い。純鉄や鉄合金であれば、剛性に優れる上に、機械的強度に優れる。
【0026】
(8)上記はり部材の一形態として、
前記フランジ部は、互いに対向配置される前記張出部同士が摩擦撹拌接合された摩擦撹拌接合部を有することが挙げられる。
【0027】
上記の構成によれば、張出部同士を強固に接合でき、フランジ部の機械的強度を高められる。そのため、曲げ剛性を高め易い。また、張出部同士を強固に接合できるため、外力の付加により対向する張出部同士の間が開き難い。摩擦撹拌接合であれば、フランジ部を長手方向に亘る長い範囲、好ましくは全長を強固に接合できる。
【0028】
(9)摩擦撹拌接合部を有する上記はり部材の一形態として、
更に、前記ワイヤーハーネスと前記中空金属管との間に介在されて、前記摩擦撹拌接合に伴う熱から前記ワイヤーハーネスを保護する断熱材を備えることが挙げられる。
【0029】
上記の構成によれば、ワイヤーハーネスに備わる電線の絶縁体が摩擦撹拌接合で生じる熱で損傷することを抑制できる。
【0030】
(10)上記はり部材の一形態として、
更に、互いに対向配置される前記張出部同士をその積層方向に締め付ける締付部材を有し、
前記各張出部は、前記締付部材が挿通される貫通孔を有することが挙げられる。
【0031】
上記の構成によれば、張出部同士の固定が締付部材による機械的な固定であるため、摩擦撹拌接合に比較して、張出部同士の固定作業を容易に行える。その上、一旦固定した張出部同士の分解作業を容易に行えるため、ワイヤーハーネスの交換などの際に、ワイヤーハーネスを中空金属管内から容易に取り出せる。
【0032】
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
【0033】
《実施形態1》
〔はり部材〕
図1図4を参照して、実施形態1に係るはり部材1Aを説明する。実施形態1に係るはり部材1Aは、中空金属管2と中空金属管2の内部に収納されるワイヤーハーネス6とを備える。はり部材1Aの特徴の一つは、中空金属管2がその外側に突出するフランジ部4とワイヤーハーネス6の引出口5とを有し、中空金属管2の特定の物性が特定の範囲を満たす点にある。以下、中空金属管2,ワイヤーハーネス6の順に説明する。図1は、はり部材1Aを鉛直下方側から見た斜視図を示している。説明の便宜上、図1図4では、ワイヤーハーネス6に備わる複数の電線61を纏めて一つのものとして簡略化して示し、図3では、コネクタ65の横断面を簡略化して示している。
【0034】
[中空金属管]
中空金属管2は、ワイヤーハーネス6が内部に収納される内部空間を有する。この内部空間は、中空金属管2の後述する引出口5を除く領域では、中空金属管2の周方向に亘って閉鎖された閉空間である。即ち、中空金属管2は、その周方向に亘って内部を閉鎖する中空閉断面部を有している。中空金属管2の軸方向の両端は、本例のように開口していてもよいし、閉鎖されていてもよい。中空金属管2の形状は、用途に応じて適宜選択でき、本例では長尺筒状体(図1)としている。長尺筒状体は、本例のような長手方向に沿う直線状の他、円弧状や蛇行状、長手方向に局所的に屈曲する屈曲部を有するZ字状などが挙げられる。この中空金属管2は、本体部3とフランジ部4と引出口5とを備える。
【0035】
(本体部)
本体部3は、中空金属管2のうちフランジ部4を除く領域で、実質的に上記内部空間を形成する。この本体部3の横断面形状(内部空間の横断面形状)は、本例のように図2図3に示すような円環状(円形状)の他、後述の実施形態2のように図6図8に示すような矩形環状(矩形状)などの多角環状(多角形状)、図示は省略するが半円環状(半円状)、楕円環状(楕円形状)などが挙げられる。本体部3の横断面形状は、本例のように中空金属管2の軸方向に亘って一様な形状としてもよいし、複数の異なる形状を有していてもよい。例えば、本体部3は、その横断面形状が円環状の部分と矩形環状の部分とを有していてもよい。本体部3の横断面形状(内部空間の横断面形状)の大きさは、軸方向に一様な大きさでもよいし、部分的に異なる大きさの部分を有していてもよい。例えば、本体部3は、局所的に内部空間の横断面積の大きい拡大部、及び局所的に内部空間の横断面積の小さい縮小部の少なくとも一方を有していてもよい(いずれも図示略)。
【0036】
(フランジ部)
フランジ部4は、中空金属管2のうち本体部3の外側に突出する部分であり、中空金属管2の曲げ剛性を高める(図2図3)。フランジ部4は、互いに対向配置されて固定されてなる一対の張出部(第一張出部41及び第二張出部42)を有する。フランジ部4の大きさ(長さ、幅、厚さ)は、適宜選択できる。
【0037】
中空金属管2の軸方向におけるフランジ部4の長さは、長いほど、中空金属管2の曲げ剛性を高め易い。中空金属管2の軸方向におけるフランジ部4の形成領域(長さ)は、本例では中空金属管2の軸方向の全長に亘る領域(長さ)としている(図1)。フランジ部4の長さは、その軸方向の少なくとも一部の領域(長さ)としてもよい。フランジ部4の形成領域を中空金属管2の軸方向の一部の領域とする場合、例えば、フランジ部4は中空金属管2の軸方向に複数に分割して設けてもよい。その場合、フランジ部4同士の間に、フランジ部4が形成されず、本体部3のみの領域が存在する。フランジ部4の幅は、本例ではフランジ部4の長手方向に一様な幅としているが、異なる幅を有していてもよい。フランジ部4が異なる幅を有する場合、例えば、フランジ部4は、局所的に幅の狭い幅狭部(切欠部)、及び局所的に幅の広い幅広部の少なくとも一方を有することが挙げられる。フランジ部4の厚さは、本例ではその長手方向に一様な厚さとしているが、異なる厚さを有していてもよい。
【0038】
フランジ部4の数は、本例では2つ(複数)としているが、3つ以上でもよいし、勿論1つ(本体部3がC字状)でもよい。中空金属管2の周方向における2つのフランジ部4の形成箇所は、本例のように互いに反対方向側となる位置としてもよいし(図2図3)、後述する実施形態2のように互いに同一方向側となる位置としてもよい(図6図8)。2つのフランジ部4の突出方向を互いに反対方向側とすれば、2つのフランジ部が互いに同一方向側に突出する場合に比較して、各フランジ部4の固定作業を行ない易い。本体部3同士を押さえることで、両フランジ部4を接触状態に保持でき、フランジ部4の固定を片側ずつ行う場合でも、一方のフランジ部4の固定時に他方のフランジ部4の接触状態がずれたり離れたりし難いからである。その上、固定手法にもよるが、例えば、摩擦撹拌接合やレーザー溶接の場合、2つのフランジ部4の固定作業を同時に行うこともできる。2つのフランジ部4の突出方向を互いに同一方向側とする場合の効果は、実施形態2で説明する。本例の両フランジ部4は、同一平面上に位置している。
【0039】
フランジ部4の数を複数とする場合、第一張出部41と第二張出部42とは、互いに独立する部材で構成することが挙げられる。即ち、中空金属管2は、フランジ部4の数と同数の分割片(後述)を組み合わせて構成することが挙げられる。
【0040】
ここでは、中空金属管2は、本体部3と2つのフランジ部4とを備え、同一形状かつ同一サイズからなる2枚の板状の分割片(第一分割片P1と第二分割片P2)を組み合わせて構成される。第一分割片P1は、横断面が半円弧状の周壁部31と、周壁部31の両端から径方向外方へ突出する一対の第一張出部41とで構成され、第二分割片P2は、第一分割片P1と同様の周壁部32と一対の第二張出部42とで構成される。中空金属管2は、第一分割片P1及び第二分割片P2の側面が揃うように、一方の第一張出部41及び第二張出部42が互いに対向配置され、他方の第一張出部41及び第二張出部42が互いに対向配置されている。即ち、中空金属管2の本体部3は、両周壁部31,32で構成され、一方のフランジ部4は、一方の第一張出部41と一方の第二張出部42とを備え、他方のフランジ部4は、他方の第一張出部41と他方の第二張出部42とを備える。
【0041】
第一張出部41と第二張出部42の固定手法は、適宜選択できる。固定手法は、例えば、摩擦撹拌接合(図2図3)、溶接(例えば、レーザ)、締付部材8による機械的な締め付け(図4)などが挙げられる。これらのうち複数の固定手法を用いてもよい。
【0042】
本例では、両フランジ部4のそれぞれが、第一張出部41と第二張出部42の各構成材料が摩擦撹拌接合されてなる摩擦撹拌接合部43を有する(図2図3)。摩擦撹拌接合部43の形成領域が大きいほど第一張出部41と第二張出部42との接合強度を高められ、中空金属管2の曲げ剛性を高められる。摩擦撹拌接合であれば、フランジ部4を長手方向に亘る長い範囲、好ましくは全長を強固に接合できる。
【0043】
なお、固定手法がレーザー溶接の場合、フランジ部4は、レーザー溶接で接合することで形成されるレーザー接合部を有する。レーザー溶接部は、両張出部41,42の側面に線状に形成される。レーザー溶接部が線状に形成されることで、張出部41,42同士を強固に溶接できる。
【0044】
固定手法が、締付部材8による機械的な締め付けの場合、両張出部41,42は、締付部材8が挿通される貫通孔44を有することが挙げられる(図4)。締付部材8は、例えば、ボルト81とナット82の他、リベット(図示略)でもよい。ボルト81を貫通孔44に挿通させてナットで締め付けることで張出部41,42同士をその積層方向に締め付けることができる。一方、リベットを貫通孔44に挿通させてかしめることで張出部41,42同士をその積層方向に締め付けることができる。締付部材8及び貫通孔44の数は複数とし、多いほど張出部41,42同士を強固に固定できる。複数の締付部材8及び貫通孔44は、フランジ部4の長手方向に等間隔に設けることが挙げられる。張出部41,42同士の固定が締付部材8による機械的な固定であるため、摩擦撹拌接合に比較して、張出部41,42同士の固定作業を容易に行える。その上、固定された分割片P1,P2同士の分解作業を容易に行えるため、ワイヤーハーネス6の交換などの際に、ワイヤーハーネス6を中空金属管2内から容易に取り出せる。
【0045】
(引出口)
引出口5は、ワイヤーハーネス6を引き出すために開口する貫通孔である。ワイヤーハーネス6を引き出すとは、ワイヤーハーネス6に備わる複数の電線61の一部を本体部3の外側に引き出すこと(図1紙面左側、図2)は勿論、別の電線を本体部3の外側からワイヤーハーネス6に接続可能な状態(図1紙面右側、図3)とすることも含む。後者の具体例には、ワイヤーハーネス6に備わるコネクタ65(後述)を引出口5に嵌め込むことで、そのコネクタ65を別の電線との接続箇所とすることが挙げられる。引出口5の数は、一つの場合もあるが、通常は複数とすることが挙げられる。引出口5の形成箇所は、フランジ部4ではなく、本体部3である。そうすれば、フランジ部4が開口しないことで、中空金属管2の機械的強度(剛性)の過度な低下を抑制できる。
【0046】
本体部3の軸方向における引出口5の形成箇所は、本体部3の長手方向の途中が挙げられる。本体部3の長手方向の途中とは、本体部3の両端以外の箇所、特に本体部3の両端から100mm以上内側の領域を言う。本体部3の周方向における引出口5の形成箇所は、フランジ部4の突出方向などにもよって適宜選択できる。本体部3の周方向における引出口5の形成箇所は、本例のようにフランジ部4の突出方向が互いに反対方向側でかつ鉛直方向と交差(直交)する方向の場合、鉛直下方やその反対の鉛直上方が挙げられる。本体部3の周方向における引出口5の形成箇所を鉛直下方とすれば、中空金属管2の内部の水蒸気が結露して水滴が生成されても、水滴が重力で下方側へ流れて引出口5から本体部3の外側に排出させ易い。このように引出口5を水抜き孔に利用できるため、中空金属管2の内部に水滴が溜まり難く、ワイヤーハーネス6への水滴の付着を抑制し易い。複数の引出口5を有する場合、本体部3の周方向における各引出口5の形成箇所は、互いに同一方向側であってもよいし、互いに反対方向側となるように異なる方向側でもよい。
【0047】
引出口5の大きさは、複数の電線61自体を引出口5から引き出す場合、コネクタ65の大きさよりも大きくすることが挙げられる。そうすれば、複数の電線61の先端に取り付けられるコネクタ65を引出口5から引き出すことができて、複数の電線61自体を引出口5から引き出せる。引出口5の大きさは、コネクタ65を嵌め込む場合、コネクタ65の大きさと同等程度とすることが挙げられる。そうすれば、コネクタ65が引出口5から抜けたりしない。中空金属管2の軸方向における引出口5の長さは、コネクタ65の大きさにもよるが、例えば、中空金属管2の軸方向の全長に対して40%以下の長さとすることが好ましい。引出口5の数が複数の場合、引出口5の長さとは、複数の引出口5の合計長さとする。そうすれば、中空金属管2の強度(剛性)の過度な低下を抑制し易い。引出口5の長さは、中空金属管2の軸方向の全長に対して35%以下の長さとすることが好ましく、更に30%以下の長さとすることが好ましい。
【0048】
本例では、引出口5は、本体部3の鉛直下方に開口する2つの下方側引出口51を有する。一方の下方側引出口51(図1紙面左側、図2)は、ワイヤーハーネス6における複数の電線61の一部である引出部63(後述)が引き出されており、他方の下方側引出口51(図1紙面右側、図3)は、ワイヤーハーネス6におけるコネクタ65が嵌め込まれている。引出部63が引き出される下方側引出口51は、通常、その開口とワイヤーハーネス6との間に隙間が形成されているため、その隙間を水抜き孔とすることができる。
【0049】
(物性)
中空金属管2は、その占有横断面積当たりの許容荷重εがε≧17N/mmを満たすことが挙げられる。上記許容荷重εは、中空金属管2の構成材料の0.2%耐力をα、内部空間を除く中空金属管2の横断面積をβ、α×βで求められる中空金属管2の軸方向許容負荷をγ、中空金属管2と内部空間の合計横断面積をδとするとき、γ/δで求められる。ここでいう上記許容荷重εとは、中空金属管2に引出口5が形成されておらず、第一張出部41と第二張出部42とが全域に亘って接合されていると仮定したときの値をいう。なお、中空金属管2に引出口5が形成されていても、上記許容荷重εは17N/mm以上を満たす。例えば、引出口5における横断面において、引出口5の合計周長が中空金属管2の周長の40%以下であれば、上記許容荷重εは17N/mm以上を満たす。上記許容荷重εが17N/mm以上であることで、中空金属管2の機械的強度(剛性)が高い。上記許容過重εは、20N/mm以上であってもよい。上記許容荷重εは、更に、25N/mm以上が好ましく、特に30N/mm以上が好ましい。なお、上記許容過重εは、例えば、930N/mm以下である。
【0050】
(構成材料)
中空金属管2の構成材料は、純Mg、Mg合金、純Al、Al合金、純鉄、及び鉄合金から選択される1種の金属が挙げられる。純MgやMg合金で構成すれば、軽くて曲げ剛性に優れる上に、耐衝撃性に優れる。純AlやAl合金は、軽くて機械的強度に優れる上に、形状自由度を高め易い。純鉄や鉄合金は、曲げ剛性に優れる機械的強度に非常に優れる。
【0051】
Mg合金には、Mgに添加元素を含有した種々の組成のもの(残部:Mg及び不可避的不純物)が挙げられる。特に、添加元素に少なくともAlを含有するMg−Al系合金とすることが好ましい。Alの含有量が多いほど、耐食性に優れる上に、強度、耐塑性変形性といった機械的特性にも優れる傾向にある。従って、本開示では、Alを3質量%以上含有することがより好ましく、特に、7.3質量%以上、更には、8質量%以上含有すると一層好ましい。但し、Alの含有量が12質量%を超えると塑性加工性の低下を招くことから、上限は12質量%とする。Alの含有量は、特に11質量%以下、更に、8.3質量%以上9.5質量%以下が好ましい。
【0052】
Al以外の添加元素には、Zn、Mn、Si、Be、Ca、Sr、Y、Cu、Ag、Sn、Ni、Au、Li、Zr、Ce及び希土類元素(Y、Ceを除く)から選択された1種以上の元素が挙げられる。このような元素を含む場合、その含有量は、合計で0.01質量%以上10質量%以下、好ましくは0.1質量%以上5質量%以下が挙げられる。これら添加元素のうち、Si、Sn、Y、Ce、Ca、及び希土類元素(Y、Ceを除く)から選択される少なくとも1種の元素を合計0.001質量%以上、好ましくは合計0.1質量%以上5質量%以下含有すると、耐熱性、難燃性に優れる。希土類元素を含有する場合、その合計含有量は0.1質量%以上が好ましく、特に、Yを含有する場合、その含有量は0.5質量%以上が好ましい。不純物は、例えば、Feなどが挙げられる。
【0053】
Mg−Al系合金のより具体的な組成は、例えば、ASTM規格におけるAZ系合金(Mg−Al−Zn系合金、Zn:0.2質量%以上1.5質量%以下)、AM系合金(Mg−Al−Mn系合金、Mn:0.05質量%以上0.5質量%以下)、AS系合金(Mg−Al−Si系合金、Si:0.3質量%以上4.0質量%以下)、Mg−Al−RE(希土類元素)系合金、AX系合金(Mg−Al−Ca系合金、Ca:0.2質量%以上6.0質量%以下)、AZX系合金(Mg−Al−Zn−Ca系合金、Zn:0.2質量%以上1.5質量%以下、Ca:0.1質量%以上4.0質量%以下)、AJ系合金(Mg−Al−Sr系合金、Sr:0.2質量%以上7.0質量%以下)などが挙げられる。中でもAZ系合金である、AZ10,AZ31,AZ61,AZ63,AZ80,AZ81,AZ91が好ましく、特に、AZ91合金(Alを8.3質量%以上9.5質量%以下、Znを0.5質量%以上1.5質量%以下含有するMg−Al系合金)は、他のAZ系合金に比べても、比強度が高く、耐食性、機械的特性に優れて好ましい。
【0054】
Al合金は、例えば、A5052合金(5000系合金)などが挙げられる。
鉄合金は、例えば、鋼などが挙げられる。具体的な鋼としては、一般構造用圧延鋼材(JIS G 3101:2010)や高張力鋼などが挙げられる。
【0055】
本例のように2つ(複数)の分割片P1,P2を組み合わせて中空金属管2を構成する場合、2つ(全て)の分割片P1,P2を同じ材質で構成してもよいし、一方(少なくとも一つ)の分割片P1の構成材料と他方(その他)の分割片P2の構成材料とを異なる材料としてもよい。例えば、一方の分割片P1をMg合金で構成し、他方の分割片P2をAl合金で構成することもできる。
【0056】
2つ(全て)の分割片P1,P2は板材で構成してもよいし、一方(少なくとも一つ)の分割片P1は板材で構成し、他方(一つ)の分割片P2はブロック材で構成してもよい。板材は、所定の形状のダイカスト材を用いてもよいし、平板状の鋳造材や圧延材に所定の形状となるようにプレス成形などを施したプレス材を用いてもよい。ブロック材は、ダイカスト材、押出材、又は鍛造材などが挙げられる。
【0057】
[ワイヤーハーネス]
ワイヤーハーネス6は、複数の電線61とコネクタ65とを有する。各電線は、例えば、導体と絶縁体とを備える被覆電線が利用できる。コネクタ65は、相手側のワイヤーハーネスのコネクタなどと接続される。コネクタ65は、複数の電線61の両端部に設けられる。このワイヤーハーネス6は、公知のものを利用できる。
【0058】
本例の複数の電線61は、その長手方向の一部が本体部3の内部に収納される収納部62と、長手方向の他部が下方側引出口51から本体部3外に引き出される引出部63とで構成されている。コネクタ65は、収納部62の先端と引出部63の先端のそれぞれに設けられる。収納部62の先端のコネクタ65は、他方の下方側引出口51に嵌め込まれ、引出部63の先端のコネクタ65は、一方の下方側引出口51から本体部3外に引き出されている。収納部62の先端のコネクタ65は、引出口5に嵌め込まれた際、引出口5の周縁部に機械的に係合して引出口5から抜けないようにする係合機構を備える。この係合機構は、例えば、スナップフィットなどが挙げられる。下方側引出口51に嵌め込まれたコネクタ65により、ワイヤーハーネス6の中空金属管2内での動きを抑制し易いため、ワイヤーハーネス6と中空金属管2とを一体物として取り扱い易い。下方側引出口51から引き出された引出部63は、本体部3の外側で動きが規制されずある程度自在に扱える。そのため、引出部63を種々の方向に向け易く、引出部63の先端のコネクタ65と相手側のワイヤーハーネスのコネクタとを接続し易い。
【0059】
[その他]
はり部材1Aは、第一張出部41と第二張出部42との固定手法として所定温度以上の熱が発生する手法を用いる場合には、その熱からワイヤーハーネス6を保護する断熱材7(図1図3)を備えることが好ましい。その固定手法は、例えば、摩擦撹拌接合やレーザー溶接などが挙げられる。断熱材7を備えることで、上記熱で各電線の絶縁体が損傷することを抑制できる。断熱材7の種類は、上記熱に耐えられるものであれば特に限定されず適宜選択でき、例えばロックウールやグラスウールが挙げられる。断熱材7は、ワイヤーハーネス6と中空金属管2との間に介在される。断熱材7の配置箇所は、少なくともワイヤーハーネス6におけるフランジ部4(摩擦撹拌接合部43)側とすることが挙げられる。本例の断熱材7は、収納部62の外周全周を囲むように設けている。なお、本体部3の内周面に配置されていてもよい。この断熱材7は、複数の電線61を束ねる結束材としても利用できる。断熱材7は、複数の電線61を内部に収納可能な筒状体で構成してもよいし、テープ材を巻き付けて形成してもよい。
【0060】
[製造方法]
はり部材1Aの製造は、準備工程と固定工程とを備えるはり部材の製造方法により行える。
【0061】
準備工程では、第一分割片P1と引出口5が形成された第二分割片P2とワイヤーハーネス6とを準備する。第一分割片P1及び第二分割片P2は、例えば、打抜加工により平板を所定の形状に打ち抜いた板材(例えば長尺の帯状材)に対して、所定の形状となるようにプレス成形する成形工程により作製できる。第二分割片P2の引出口5は、板材を作製する上記打抜加工の際に合わせて打ち抜くことで形成できる。なお、各分割片P1,P2は、ダイカストにより作製してもよい。
【0062】
固定工程は、ワイヤーハーネス6を第一分割片P1と第二分割片P2の内部に収納し、張出部41,42同士を対向配置させて張出部41,42同士を固定する。張出部41,42同士を固定する前に、予めコネクタ65は引出口5に嵌め込んだり引出口5から引き出したりしておくとよい。引出口5の位置が決まっているため、コネクタ65の引出口5への嵌め込みや引出口5からの引き出しは、自動化できる。第一張出部41と第二張出部42の側面が揃うように第一張出部41と第二張出部42とを重ねる。そして、ショルダとプローブとを有する摩擦撹拌接合用のツール(図示略)を回転させ、第一張出部41の表面を加圧しながら第一張出部41の長手方向に移動させることで張出部41,42同士を摩擦撹拌接合する。
【0063】
〔用途〕
実施形態1に係るはり部材1Aは、自動車の剛性を要するビーム材に好適に利用できる。特に、はり部材1Aは、ステアリングホイールを支持するステアリングサポートメンバ(リーンフォースメント)に好適に利用できる。このステアリングサポートメンバは、自動車のインストルメントパネル(ダッシュボートパネル)よりも内側(エンジンルーム側)で、Aピラー(ダッシュサイドパネル)間に架け渡される。
【0064】
〔作用効果〕
実施形態1に係るはり部材1Aは、省スペース化を図れる。ワイヤーハーネス6を内部に収納する中空金属管2を備えることで、ワイヤーハーネス6を中空金属管2の外周面に取り付けなくてもよいからである。その上、ワイヤーハーネス6と中空金属管2とを一体物として取り扱えるため、部品点数を低減できる。また、ワイヤーハーネス6が中空金属管2内に収納されることで、ワイヤーハーネス6を外部環境から機械的に保護できるため、ワイヤーハーネス6の損傷を抑制し易い。更に、中空金属管2がその途中に引出口5を備えることで、引出口5の位置を適宜調整すれば、任意の箇所からワイヤーハーネス6を引き出せるため、ワイヤーハーネス6の配索の自由度が高い。中空金属管2は、フランジ部4を備えること、及び上記許容荷重εが17N/mm以上であることにより、機械的強度(剛性)を向上できるため、本体部3に引出口5が形成されていてもあっても機械的強度(剛性)の低下を抑制できる。本体部3の周長を後述する実施形態2に係るはり部材1Bの本体部3と同じ周長とする場合、本体部3の内部空間の横断面積を小さくできるため、省スペース化し易い。
【0065】
《実施形態2》
〔はり部材〕
図5図8を参照して、実施形態2に係るはり部材1Bを説明する。はり部材1Bは、主として、本体部3の横断面形状(内部空間の横断面形状)が矩形環状(矩形状)である点と、2つのフランジ部4が同一平面上に存在せず同一方向側に突出する点とが、実施形態1のはり部材1Aと相違する。2つのフランジ部4は、鉛直方向と直交する方向に突出している点は、実施形態1のはり部材1Aと同様であるが、鉛直方向下方や上方に突出していてもよい。以下、実施形態1との相違点を中心に説明し、同様の構成は説明を省略する。
【0066】
[中空金属管]
(本体部・フランジ部)
第一分割片P1と第二分割片P2とは、類似形状であり、いずれも3つの平面で囲まれた樋状の板材で構成されている。第一分割片P1の横断面形状の大きさは、第二分割片P2の横断面形状の大きさよりも大きい。
【0067】
第一分割片P1は、3つの平面で囲まれた樋状の周壁部31と、周壁部31の両端から直線状に延びる一対の第一張出部41とを備える。周壁部31の屈曲部の数は2つであり、周壁部31は、2つの平行な平面と、その2つの平面に直交し、2つの平行な平面の一端同士を繋ぐ平面とを有する。一対の第一張出部41は、互いに平行である。第二分割片P2は、周壁部32と、周壁部32の両端から周壁部32に対して交差(本例では直交)するように径方向外側へ突出する一対の第二張出部42とを備える。一対の第二張出部42は、互いに平行であり、一対の第一張出部41とも互いに平行である。両張出部41,42が共に平板状で平行に配置されることで、両者を面接触できる。なお、2つのフランジ部4は、互いに非平行であってもよい。
【0068】
第一分割片P1と第二分割片P2とは、互いの開口部が同一側に向いていて、一対の第一張出部41の内側に一対の第二張出部42が配置されるように組み合わされている。即ち、本体部3を形成する横断面矩形の4辺のうち、3辺が第一分割片P1の周壁部31で構成され、残りの1辺が第二分割片P2の周壁部32で構成されている。一方の第一張出部41と第二張出部42とは互いに対向配置され、他方の第一張出部41と第二張出部42とは互いに対向配置されている。
【0069】
2つのフランジ部4の間隔は、本例のように2つのフランジ部4の間に突出側引出口52(後述)を設けてその突出側引出口52にコネクタ65を嵌め込む場合、コネクタ65と干渉しない程度のサイズとすることが好ましい。また、2つのフランジ部4の間隔及び各フランジ部4の幅は、第一張出部41と第二張出部42の固定手法が摩擦撹拌接合の場合、摩擦撹拌接合用のツールやフランジ部4を挟んで上記ツールに対向する支持部材を、他方のフランジ部4に干渉することなく一方のフランジ部4に配置できるサイズとすることが好ましい。両フランジ部4がはり部材1Bの同一方向に突出していることで、同一方向から各フランジ部4の接合作業を行うことができる。本例では、第一分割片P1と第二分割片P2の側面同士は揃っているが、フランジ部4の幅方向に相対的にずれていてもよい。
【0070】
なお、本体部3の横断面形状(内部空間の横断面形状)は、矩形環状(矩形状)の他の多角環状(多角形状)、半円環状(半円形状)、弦と弧とで構成される弓形環状(弓形形状)などとすることができる。多角環状(多角形状)には、例えば、三角環状(三角形状)、五角環状(五角形)、六角環状(六角形状)、八角環状(八角形状)などが挙げられる。
【0071】
(引出口)
本体部3の周方向における引出口5の形成箇所は、本例のようにフランジ部4の突出方向が互いに同一方向側でかつ鉛直方向と交差(直交)する方向の場合、鉛直下方、その反対の鉛直上方、フランジ部4の突出方向、フランジ部4の突出方向とは反対方向が挙げられる。本例の引出口5は、下方側引出口51(図5図7)と突出側引出口52(図6)と反対側引出口53(図8)とを有する。これら引出口51〜53の数は、いずれも1つとしているが、複数としてもよい。突出側引出口52は、本体部3におけるフランジ部4の突出方向と同一方向側で、かつ2つのフランジ部4同士の間に開口する。反対側引出口53は、本体部3におけるフランジ部4の突出方向と反対側に開口する。即ち、反対側引出口53と突出側引出口52とは、互いに反対方向側に開口する。
【0072】
本例の下方側引出口51は、ワイヤーハーネス6の引出部63が引き出されており、突出側引出口52及び反対側引出口53はいずれも、ワイヤーハーネス6のコネクタ65が嵌め込まれている。突出側引出口52に嵌め込まれているコネクタ65は、その突出側引出口52からの露出箇所が2つのフランジ部4により囲まれているため、機械的に保護し易い。そのため、コネクタ65の損傷を抑制し易い。
【0073】
なお、2つのフランジ部4は、鉛直方向と直交する方向に突出しているが、鉛直方向下方や上方に突出していてもよい。例えば、2つのフランジ部4が鉛直方向下方に突出している場合、突出側引出口52は下方側引出口51でもある。
【0074】
[ワイヤーハーネス]
ワイヤーハーネス6における複数の電線61は、その長手方向の途中で二股に分かれている。この複数の電線61のうち、二股の根元側(二股とは反対側)の部分と二股の一方とは、本体部3内に収納される収納部62であり、二股の他方は、下方側引出口51を通って本体部3外に引き出される引出部63である。コネクタ65は、収納部62の両端と引出部63の先端との合計3箇所に設けられている。収納部62における一端側(二股の先端)のコネクタ65は、突出側引出口52に嵌め込まれており、収納部62における他端側(二股の反対側の先端)のコネクタ65は、反対側引出口53に嵌め込まれている。これらのコネクタ65はいずれも、スナップフィットなどの係合機構により各引出口5から抜けないように各引出口52,53の周縁部に係合されている。引出部63の先端のコネクタ65は、下方側引出口51から本体部3外に引き出されている。収納部62の外周には、略全長に亘って断熱材7が設けられている。
【0075】
〔作用効果〕
実施形態2に係るはり部材1Bは、実施形態1に係るはり部材1Aと同様の効果を奏する上に、本体部3の内部空間の横断面積を実施形態1に係るはり部材1Aの本体部3と同じ内部空間の横断面積とする場合、本体部3の周長を短くできるため、軽量化し易い。
【0076】
《試験例1》
図9に示す試料No.1〜No.4の中空金属管と、図10に示す試料No.5の中空金属管と、図11に示す試料No.101,No.102の中空金属管の機械的強度(剛性)をシミュレーションにより評価した。シミュレーションは、市販のシミュレーションソフト(ソリッドワークス・ジャパン株式会社製 SOLIDWORKS)を用いて行った。
【0077】
[試料No.1〜No.4]
図9の試料No.1〜No.4の中空金属管は、引出口が形成されていない点を除き、図1図4を参照して説明した実施形態1に係るはり部材1Aの中空金属管2と同様である。即ち、第一分割片及び第二分割片は、同一形状・同一サイズからなり、横断面半円弧状の周壁部と一対の張出部とを備える。一方及び他方の第一張出部と第二張出部とは、側面同士が揃うように互いに対向配置されている。一方及び他方の第一張出部と第二張出部とは、互いの対向領域の全域に亘って接合されているものと仮定する。各分割片の材質と図9に示す寸法A〜Dは、表1に示す通りとした。試料No.4の鋼は、高張力鋼(440MPa級)である。寸法Aはフランジ部の厚さ、寸法Bは各分割片の厚さ(=A/2)、寸法Cは中空金属管の高さ(本体部の高さ(外径))、寸法Dはフランジ部の幅である。
【0078】
[試料No.5]
図10の試料No.5の中空金属管は、引出口が形成されていない点を除き、図5図8を参照して説明した実施形態2に係るはり部材1Bの中空金属管2と同様である。即ち、第一分割片及び第二分割片は、類似形状であり、互いに大きさが異なり、3つの平面で囲まれた樋状の板材で構成されている。具体的には、第一分割片の横断面形状の大きさが第二分割片の横断面形状の大きさよりも大きい。第一分割片は、3つの平面で囲まれた樋状の周壁部と、周壁部の両端から互いに平行となるように直線状に延びる一対の第一張出部とを備える。第二分割片は、直線状の周壁部と、周壁部の両端から周壁部に対して直交するように径方向外側へ突出する一対の第二張出部とを備える。一対の第一張出部と一対の第二張出部とは互いに平行である。一方及び他方の第一張出部と第二張出部とは、側面同士が揃うように互いに対向配置されている。一方及び他方の第一張出部と第二張出部とは、互いの対向領域の全域に亘って接合されているものと仮定する。各分割片の材質と図10に示す寸法A〜Fは、表1に示す通りとした。寸法Aはフランジ部の厚さ、寸法Bは各分割片の厚さ(=A/2)、寸法Cは中空金属管の高さ(本体部の高さ)、寸法Dはフランジ部の幅、寸法Eは中空金属管の幅(本体部とフランジ部の合計幅)、寸法Fは本体部の幅方向の内寸(E−B×2−D)である。
【0079】
[試料No.101,No.102]
図11の試料No.101,No.102の中空金属管は、その周方向に継ぎ目のない矩形筒である。この中空金属管の材質と図11に示す寸法B,C,Eは、表1に示す通りとした。試料No.101,No.102の鋼は、試料No.4の鋼と同じとした。寸法Bは中空金属管の厚さ、寸法Cは中空金属管の高さ、寸法Eは中空金属管の幅である。
【0080】
[強度の評価]
各試料の強度の評価は、中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重εを求めることで行った。上記許容荷重εは、中空金属管の構成材料の0.2%耐力α、内部空間を除く中空金属管の横断面積β、α×βで求められる中空金属管の軸方向許容負荷γ、中空金属管と内部空間の合計横断面積δとするとき、γ/δで求められる。上記許容荷重εは、中空金属管に引出口が形成されておらず、第一張出部と第二張出部とが全域に亘って接合されていると仮定したときの値である。その結果を表1に示す。
【0081】
【表1】
【0082】
表1に示すように、試料No.1〜No.5の中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重εは17N/mm以上であることが分かった。一方、試料No.101,No.102の中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重εは10N/mm未満であることが分かった。即ち、試料No.1〜No.5の中空金属管は、試料No.101,No.102の中空金属管に比較して、非常に高強度(高剛性)であることが分かった。
【0083】
特に、AZ91からなる第一分割片及び第二分割片で構成される試料No.1〜No.3、No.5の中空金属管は、上記許容荷重εが30N/mm以上、更には50N/mm以上であり、中には90N/mm2以上、100N/mm以上のものもあって特に高強度(高剛性)であることが分かった。鋼からなる第一分割片及び第二分割片で構成される試料No.4の中空金属管は、上記許容荷重εは、30N/mm以上であり、非常に高強度(高剛性)であることが分かった。
【0084】
《試験例2》
試験例1における試料No.1,No.4の中空金属管の本体部に引出口を形成した試料No.11,No.12の中空金属管の強度(剛性)を、試験例1と同様にして、シミュレーションにより評価した。試料No.11,No.12の中空金属管の引出口はそれぞれ、引出口における横断面において、引出口の周長が中空金属管の周長の40%となるように形成した。
【0085】
各試料の強度の評価は、中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重ε´を求めることで行った。試料No.11,No.12の中空金属管の上記許容荷重ε´は、試料No.1,No.4の中空金属管の上記許容荷重εと同様、γ´/δ´、即ち、α´×β´/δ´で求められる。試料No.11,No.12の中空金属管の構成材料における0.2%耐力α´は、試料No.1,No.4の中空金属管の構成材料における0.2%耐力αと同じである。試料No.11,No.12の中空金属管の横断面積β´は、試料No.1,No.4の横断面積βから更に引出口の横断面積分を除いた値である。試料No.11,No.12の中空金属管の軸方向許容負荷γ´は、上記試料No.1,No.4と同様、α´×β´で求められる。試料No.11,No.12の中空金属管と内部空間と引出口との合計横断面積δ´は、試料No.1,No.4の中空金属管の上記合計断面積δと同じである。
【0086】
試料No.11の中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重ε´は、35N/mmであり、試料No.12の中空金属管の占有横断面積当たりの許容荷重ε´は、23N/mmであった。このように、試料No.11,No.12の中空金属管は、試料No.101,No.102の中空金属管に比較して、非常に高強度(高剛性)であることが分かった。
【0087】
試験例1,2より試料No.1〜No.5,No.11,No.12の中空金属管は、強度(剛性)に優れるため、自動車の剛性を要するビーム材、特にステアリングサポートメンバに好適に利用できると考えられる。そして、中空金属管の内部にワイヤーハーネスを収納すれば、中空金属管に外力が作用しても、中空金属管の強度(剛性)に優れる中空金属管が損傷し難く、中空金属管の損傷に伴う内部のワイヤーハーネスの損傷を抑制し易いと考えられる。
【0088】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0089】
1A,1B はり部材、2 中空金属管、3 本体部、31,32 周壁部、4 フランジ部、41 第一張出部、42 第二張出部、43 摩擦撹拌接合部、44 貫通孔、5 引出口、51 下方側引出口、52 突出側引出口、53 反対側引出口、6 ワイヤーハーネス、61 複数の電線、62 収納部、63 引出部、65 コネクタ、7 断熱材、8 締付部材、81 ボルト、82 ナット、P1 第一分割片、P2 第二分割片
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
【国際調査報告】