CN101965277B - 保险杠梁 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以抑制重量增加同时提高弯曲强度的保险杠梁。保险杠梁(1)安装于车身的前部，并沿基准线(W)延伸，其具有梁主体(2)和加强板(3)。在垂直于基准线(W)的至少一个截面中，加强板(3)呈线状延伸，梁主体(2)包括一对围成内部空间并从加强板(3)向与之交叉的方向鼓出的鼓出部(2t、2s)。设梁主体(2)的杨氏模量为Est，设密度为ρst，设加强板(3)的杨氏模量为E2，设密度为ρ2，则满足(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)这一条件。

Description

保险杠梁
技术领域
本发明涉及一种安装在汽车车身上的保险杠梁(bumper beam)。
背景技术
目前，安装在汽车车身上的汽车用保险杠梁大多采用980MPa级的钢板，且形成为与其长度方向正交的截面呈B字形。此处，在本说明书中所谓“B字形”是指：具有在该截面上沿特定方向延伸的基准壁以及从该基准壁向相对于该基准部分正交的方向鼓出且在内侧形成空间的一对鼓出部的形状。
汽车用保险杠梁的主要作用是：(i)当与冲撞对象冲撞时，自身变形，通过自身吸收冲撞时的冲击能量，以及(ii)冲撞时，将冲击载荷传递给车身左右的侧围，通过使侧围变形，可以将冲撞时的能量由侧围吸收。即，保险杠梁被设计成通过使侧围吸收冲击能量，从而抑制汽车的驾驶室的变形，保护乘员免受冲击。
关于这种保险杠梁的具体构造，公知有各种现有技术。
例如专利文献1公开了一种汽车的保险杠的支承体，其具有加强件(reinforcement)和发泡材料，加强件呈B字形截面，且具有上侧筒部以及下侧筒部，发泡材料被填充于上述各个筒部。在该支承体中，通过所述发泡材料的填充来实现轻量化以及防止所述加强件的压曲。
专利文献2公开了一种保险杠主梁，其具有构成B字形截面的上部壁、上部侧中间片、下部壁以及下部侧中间片，其中，该上部壁以及下部侧中间片朝向下方倾斜，下部壁以及上部侧中间片朝向上方倾斜。在该结构中，在车辆冲撞时，主梁的上部壁以及下部壁呈蛇腹状压曲，由此，对于冲撞的车辆的乘员以及被冲撞的车辆的人员的安全性提高。
专利文献3公开了一种汽车用保险杠的后梁，其中，其具备：两个中空部件；多个托架，所述多个托架相互连结使得所述中空部件构成B字形截面；以及加强部件，其是所述中空部件彼此的连结部分，对比较脆弱的中央部分进行局部加强。
专利文献4公开了一种汽车用保险杠加强件，其具有构成中空矩形截面的辐板(Web)和压缩凸缘以及拉伸凸缘。在该加强件中，所述辐板中比中立轴(neutral axis)更靠压缩凸缘一侧的部分的壁厚被设定得大于拉伸凸缘侧的壁厚，从而可以提高整体的弯曲强度。
专利文献5公开了一种具有三根肋的保险杠加强件。所述肋中的、中间肋的板厚被设定得大于其他肋的板厚，由此，防止三根肋压曲时的能量吸收能力的下降。
专利文献6公开了一种具有相互平行配置的一对凸缘的构造部件。在该构造部件中，在上述两凸缘中承受弯曲载荷时被拉伸一侧的凸缘(相对于被压缩的一侧的凸缘被配置在相反侧的凸缘)的表面设有FRP材料，且上述的被压缩的一侧的凸缘的宽度和厚度之比在12以下，这样提高构造部件的能量吸收量。
专利文献7公开了一种具有钢管及插入于该钢管中的加强管的复合构造部件。所述加强管具有沿所述钢管的内壁的外侧形状，且在该加强管的内部形成有肋。由此，可以得到足够的强度。
专利文献8公开了一种具有中空部件以及插入于该中空部件内部的填充材料的填充构造体。所述填充材料的能量吸收性能优越，并被固定于所述中空部件的内部。在该填充构造体中，确保良好的耐腐蚀性。
专利文献9公开了一种由强度不同的多个部件构成的车身构造部件。在该车身构造部件中，使各部件的强度具有差异，这会在车身构造部件上产生扭转力矩，使弯曲载荷分散到其他部件上。因此，车身构造部件的能量吸收效率提高。
专利文献10公开了一种具有保险杠加强材料的保险杠梁。所述保险杠加强材料具有中空部，在该中空部内配置溃坏变形防止体。该溃坏变形防止体抑制保险杠加强材料的压曲变形，提高冲击能量的吸收能力。
以上所述的现有的构造部件在作为保险杠梁使用时，存在下面的问题。
在杆状物体高速冲撞到车身的前后时，对汽车用保险杠梁要求高的弯曲强度。即，即使在杆状物体冲撞到汽车用保险杠梁上时，也要求在自身并不会较大变形的情况下将载荷传递给侧围。
但是，在钢制的汽车用保险杠梁中，有如下问题：截面性能未被充分发挥出来，在弯曲强度的提高上存在限度。截面性能未被充分发挥出来的原因在于：存在(i)凸缘(上下延伸的壁部)的弯曲，以及(ii)辐板(前后延伸的壁部)的压缩压曲。
另一方面，保险杠的弯曲强度希望能够在尽可能不增加保险杠重量的情况下得到提高。
例如，关于上述(ii)的问题，辐板的压曲载荷(buckling load)与材料的杨氏模量以及板厚的三次幂成正比，因此，为了抑制辐板的压曲，相比于使材料的强度提高，更有效的是使板厚增加，但是，板厚的增加会导致保险杠梁整体重量的显著增加。尤其对于通过滚压成型制造的钢制汽车用保险杠梁，由于保险杠梁整体的板厚均匀，所以辐板的板厚的增加会与其成正比地使梁整体的重量增加。因此，无法期望每单位重量的(相对于压曲的)耐久性能的显著提高。进而，近年来还存在着为了削减二氧化碳排放量而要求车辆整体轻量化的背景。
另外，在汽车用保险杠梁的内部安装加强材料(附加物)在制造上困难大，大加强材料的使用会导致重量显著增加以及成本上升。另一方面，以轻量化为目的而将FRP(Fiber Reinforced Plastics)用作保险杠梁的构成材料时，防止梁的压缩压曲几乎是无指望的。
专利文献1：日本特开平11-334500号公报
专利文献2：日本特开2006-218904号公报
专利文献3：日本特开2005-8146号公报
专利文献4：日本特开平11-059296号公报
专利文献5：日本特开2004-148915号公报
专利文献6：日本特开2003-129611号公报
专利文献7：日本特开2003-312404号公报
专利文献8：日本特开2005-88651号公报
专利文献9：日本特开2006-248336号公报
专利文献10：日本特开2000-52897号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种将重量增加抑制在最小限度，并且可以提高弯曲强度的保险杠梁。
本发明的第一侧面的保险杠梁，安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有梁主体和金属制的第一加强板，梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，第一加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体。而且，在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述第一加强板呈线状延伸，所述梁主体包括一对围成内部空间并从所述第一加强板向与之交叉的方向鼓出的鼓出部。
进而，所述梁主体以及所述第一加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：第一加强板的杨氏模量
ρ2：第一加强板的密度
本发明的第二侧面的保险杠梁安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有梁主体和金属制的第二加强板，梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，第二加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体。而且，在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述梁主体包括呈线状延伸的基准壁以及一对围成内部空间并从所述基准壁向与之交叉的方向鼓出的鼓出部，各鼓出部具有向相对于所述基准壁交叉的方向延伸的外侧壁部以及在比该外侧壁部更靠近另一鼓出部的位置向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的内侧壁部，所述外侧壁部以及内侧壁部沿所述基准壁排列配置。在两外侧壁部以及两内侧壁部之中的至少一个上以与其平行的姿势安装所述第二加强板。
进而，所述梁主体以及所述第二加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E3：第二加强板的杨氏模量
ρ3：第二加强板的密度
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的保险杠梁的截面图，且是表示图22的I-I线的截面的图；
图2是本发明的第二实施方式的保险杠梁的截面图；
图3是表示基于三点弯曲解析的最大弯曲力矩的模拟结果的坐标图；
图4是本发明的第三实施方式的保险杠梁的截面图；
图5是本发明的第四实施方式的保险杠梁的截面图；
图6是本发明的第五实施方式的保险杠梁的截面图；
图7是表示基于三点弯曲解析的最大弯曲力矩的模拟结果的坐标图；
图8是第一变形例的保险杠梁的截面图；
图9是第二变形例的保险杠梁的截面图；
图10是第三变形例的保险杠梁的截面图；
图11是第四变形例的保险杠梁的截面图；
图12(a)是本发明的第六实施方式的保险杠梁的截面图，图12(b)是其第一变形例的保险杠梁的截面图；
图13(a)是第二变形例的保险杠梁的截面图；图13(b)是第三变形例的保险杠梁的截面图，图13(c)是第四变形例的保险杠梁的截面图；
图14是第五变形例的保险杠梁的截面图；
图15是本发明的第七实施方式的保险杠梁的截面图；
图16是用于评价压曲载荷的样品的截面图；
图17是表示对于所述样品的试验结果的坐标图；
图18是本发明的第八实施方式的保险杠梁的截面图；
图19是表示保险杠梁的弯曲强度的评价结果的坐标图；
图20(a)是所述第八实施方式的第一变形例的保险杠梁的截面图；
图20(b)是图20(a)中由圆20B围起来的部分的放大图；
图21是所述第八实施方式的第二变形例的保险杠梁的截面图；
图22是所述第一实施方式的梁主体的立体图。
具体实施方式
【第一实施方式】
对于本发明的第一实施方式的保险杠梁1接合图1和图22进行说明。图1是本发明的第一实施方式的保险杠梁1的截面图。另外，图22是第一实施方式的梁主体的立体图。而且，图1的截面是保险杠梁1的至少一个截面(相对于基准线W垂直的截面中的至少一个)，图1表示图22的I-I线的截面。
而且，后述的图2、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、18、20以及21所示的各截面，与图1同样，相当于图22的I-I线的截面。
(保险杠梁的构成)
如图1所示，保险杠梁1具有B字形的截面，包括由钢制的板材制成的梁主体2以及由铝系材料(铝或者铝合金)制成的加强板3。如图22所示，梁主体2具有的形状是沿虚线表示的基准线W延伸，俯视时呈弯曲的弓形的形状。基准线W的方向与宽度方向C(左右方向，参考图中箭头C方向)大致一致。更详细地说，基准线W相对于宽度方向弯曲。图1表示相对于基准线W垂直的截面，但该截面也可以说是相对于宽度方向C大致垂直的截面。
加强板3相当于本发明的第一加强板，其沿梁主体2配置。该加强板3也与梁主体2同样，具有俯视时呈弯曲的弓形的形状。
通过以覆盖保险杠梁1的方式在该保险杠梁1上安装合成树脂制的保险杠盖(未图示)，形成保险杠组装体。
该实施方式的保险杠梁1安装于车身的前部。具体地说，所述梁主体2通过焊接被安装到在车身左右的位置沿车身前后延伸的梁部件即侧围S(图22)上。
在以下说明中，将车身前后方向B(参考图中箭头B)之中的前侧称为B2侧，将后侧称为B1侧。B2侧相当于沿前后方向B靠近车身一侧(车身侧)，B1侧相当于沿前后方向B远离车身的一侧。另外，车身上下方向A(参考图中箭头A方向)中上侧作为A1侧，将下侧作为A2侧。另外，以下说明中的“冲撞方向”是图1等中箭头D表示的方向，且是假设冲撞对象和车身在前后方向上冲撞的情况下的冲撞对象的相对行进方向。即，以下说明中的冲撞方向D是与前后方向一致的方向。
(梁主体)
梁主体2由板材构成，并形成为相对于基准线W垂直的截面呈B字形。具体地说，该梁主体2具有第一壁(中央凸缘)2j、第二壁(内侧辐板)2k、第三壁(后侧凸缘)2m、第四壁(外侧辐板)2a、第五壁(内侧辐板)2e、第六壁(后侧凸缘)2d、第七壁(外侧辐板)2c以及第八壁(前侧凸缘；基准壁)2b这各个壁部，并且沿着基准线W延伸。
第一壁2j位于上下方向A的中央，且沿该上下方向A延伸。第二壁2k从第一壁2j的上端沿与其正交的前后方向B延伸向B2一侧(靠近车身一侧)。第三壁2m从第二壁2k的车身侧(B2侧)的端部沿上下方向A延伸向上侧。第四壁2a从第三壁2m的上端沿前后方向B延伸向B1侧(延伸向远离车身一侧)。
第五壁2e从第一壁2j的下端沿前后方向B延伸向B2侧。第六壁2d从第五壁2e的车身侧的端部延伸向下方。第七壁2c从第六壁2d的下端沿前后方向B延伸向B1侧。
第八壁2b沿上下方向A延伸，对第四壁2a的B1侧的端部和第七壁2c的B1侧的端部进行连结。
第一壁2j以及第八壁2b以各自的表面彼此密接的方式通过焊接而被形成一体。另外，构成梁主体2的各个壁部沿基准线W延伸(参考图22)。
在本实施方式中，第一壁2j、第三壁2m、第六壁2d以及第八壁2b相对于前后方向B正交，第二壁2k、第四壁2a第五壁2e以及第七壁2c相对于前后方向B平行(相对于上下方向A正交)。将相对于前后方向B正交的壁部作为凸缘，另外，将平行于前后方向B的壁部作为辐板，此时，第一壁2j、第三壁2m、第六壁2d以及第八壁2b相当于凸缘，第二壁2k、第四壁2a、第五壁2e以及第七壁2c相当于辐板。
第四壁2a以及第七壁2c是与冲撞方向平行的外侧的辐板。另外，第五壁2e以及第二壁2k是与冲撞方向平行的内侧的辐板。第一壁2j对第五壁2e和第二壁2k进行连结。第八壁2b位于箭头D表示的冲撞方向的上游侧，第八壁2b的B1侧的面构成冲撞面(与冲撞方向正交的面)。
在该实施方式中，梁主体2中的各凸缘以及各辐板的板厚是1.4mm。另外，构成梁主体2的钢材的杨氏模量是21000MPa，密度是7874kg/m3。
在垂直于基准线W的任意的截面中，所述加强板3沿上下方向A延伸。所述第四壁2a、第三壁2m以及第二壁2k构成上侧鼓出部2t，上侧鼓出部2t相比于所述第一壁2j位于上侧，并从所述加强板3向前后方向B的B2侧鼓出，第五壁2e、第六壁2d以及第七壁2c构成下侧鼓出部2s，下侧鼓出部2s相比于所述第一壁2j位于下侧并且从所述加强板3向前后方向B的B2侧鼓出。各鼓出部2t、2s在其内侧围成内部空间。
第四壁2a以及第七壁2c分别构成鼓出部2t、2s的外侧壁部(在梁主体2的两外侧从加强板3向与其正交的方向延伸的壁部)，第二壁2k以及第五壁2e分别构成鼓出部2t、2s的内侧壁部(在比外侧壁部更靠近另一鼓出部的位置从加强板3向与其正交的方向延伸的壁部)。这四个壁部(第四壁2a、第二壁2k、第五壁2e以及第七壁2c)沿相对于加强板3交叉的方向即前后方向B延伸，并沿上下方向A排列。
另外，在表示垂直于基准线W的截面的图1中，各壁部如下所示。
第二壁2k从第一壁2j的一端(A1侧的端部)沿与第一壁2j交叉的方向(前后方向B)延伸。第三壁2m从第二壁2k的B2侧的端部(与第一壁2j相反一侧的端部)沿与第二壁2k交叉的方向延伸。第三壁2m从第二壁2k的B2侧的端部向A1侧(相对于第二壁2k而言与第一壁2j相反一侧)延伸。第四壁2a从第三壁2m的A1侧(与第二壁2k相反一侧)的端部沿与第三壁2m交叉的方向延伸。第四壁2a从第三壁2m的A1侧的端部向B1侧(相对于第三壁2m而言第二壁2k的一侧)延伸。
第五壁2e从第一壁2j的另一端(A2侧的端部)沿与第一壁2j交叉的方向延伸。另外，第五壁2e从第一壁2j的A2侧的端部向B2侧(相对于第一壁2j而言与第二壁2k相同的一侧)延伸。第六壁2d从第五壁2e的、B2侧(与第一壁2j相反一侧)的端部，沿与第五壁2e交叉的方向延伸。第六壁2d从第五壁2e的B2侧的端部向A2侧(相对于第五壁2e而言与第一壁2j相反一侧)延伸。第七壁2c从第六壁2d的、A2侧(与第五壁2e相反一侧)的端部沿与第六壁2d交叉的方向延伸。第七壁2c从第六壁2d的、A2侧的端部向B1侧(相对于第六壁2d而言第五壁2e的一侧)延伸。
第八壁2b构成基准壁。即，沿着与加强板3平行的方向即上下方向A延伸，一边堵塞所述各鼓出部2t、2s的内侧的内部空间，一边将作为外侧壁部的第四壁2a的端部中与所述第三壁2m相反一侧的端部和同样作为外侧壁部的第七壁2c的端部中与所述第六壁2d相反一侧的端部连结起来。另外，第八壁2b沿着第一壁2j延伸的方向延伸。
(加强板)
加强板3沿基准线W延伸，在相对于基准线W正交的任意截面中沿上下方向A延伸，并且以相对于前后方向B垂直的方式安装在梁主体2上。加强板3安装于梁主体2的B1侧的端部(远离车身一方的端部)。具体地说，加强板3配置于梁主体2的冲撞面侧(B1侧)，并且以各个表面彼此密接的方式通过焊接而安装于所述梁主体2的第八壁2b。
该实施方式的加强板3安装在第八壁2b的前表面的整体上，由此，对第八壁2b进行加强。即，本实施方式的加强板3作为梁主体2的加强材料、尤其作为第八壁2b的加强材料起作用。该实施方式的加强板3的板厚是2.0mm。构成加强板3的铝系材料的杨氏模量是6900MPa，密度是2700kg/m3。而且，加强板3并不限定于铝系材料，还可以由其他金属材料形成。
另外，在表示垂直于基准线W的截面的图1中，加强板3沿第一壁2j延伸的方向(上下方向A)呈线状延伸，且在垂直于第一壁2j的方向(前后方向B)上，加强板3被安装于梁主体2的、B1侧(与第三壁2m及第六壁2d相反一侧)的端部。
【第二实施方式】
下面，对于本发明的第二实施方式的保险杠梁21结合图2进行说明。而且，对于与上述实施方式相同的部分，在图中标注相同的符号，省略其说明。图2是第二实施方式的保险杠梁21的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式同样的事项省略其说明。
该实施方式的保险杠梁21也具备梁主体22和加强板3。如图2所示，梁主体21虽然形成为截面呈B字形，但与上述梁主体2不同，本实施方式的梁主体22(相当于上述的梁主体2)上未设置第八壁2b，第四壁2a以及第七壁2c的各自的B1侧的端部是自由端。这些端部的根部分弯曲，构成从所述第四壁2a以及该第七壁2c的另一部分朝向内侧突出的突出部2f。第四壁2a以及第七壁2c的各个突出部2f分别朝向下侧(A2侧)以及上侧(A1侧)突出。而且，加强板3以表面彼此密接的方式通过焊接而安装于所述两突出部2f的、B1侧的面。
加强板(第一加强板)3的B1侧的面构成冲撞面。在该保险杠梁21中，加强板3作为梁主体2的第八壁2b的替代部件起作用，并作为梁主体22整体的加强材料起作用。
(关于杨氏模量以及密度)
下面，对于第一实施方式以及第二实施方式中的杨氏模量以及密度的关系进行说明。在此，作为代表例，说明保险杠梁21的构造。
现在设梁主体22的杨氏模量为Est，设梁主体22的密度为ρst，设加强板3的杨氏模量为E2，设加强板3的密度为ρ2。在保险杠梁21中，Est、E2、ρst以及ρ2满足下述式(1)所示的条件。换言之，选择作为梁主体22的材料的钢材以及作为加强板3的材料的铝系材料，以满足该条件。
Est/ρst 3＜E2/ρ2 3…(1)
以下，说明按照式(1)选择各材料的理由。当假设加强板3的压曲长度(buckling length)一定时，若设加强板3的板厚为t，设加强板3的杨氏模量为E，则加强板的压曲载荷Pcr以下述式2表示。
Pcr∝E·t3…(2)
根据式(2)，当设梁主体22的杨氏模量为Est，设梁主体22的板厚为tst，设加强板3的杨氏模量为E2，设加强板3的板厚为t2时，通过满足下述的式(3)的关系，对梁主体22有效地进行加强。
Est·tst 3＜E2·t2 3…(3)
另一方面，关于某种材料的重量W，当设材料的密度为ρ时，其以下述式(4)表示。
W∝ρ·t  …(4)
在此，为了使梁主体22的“被安装部位”的重量与加强板3的重量变相同，在设置加强板3时，满足下述的式(5)的关系。而且，被安装部位的面积和加强板的面积相同。
ρst·tst＝ρ2·t2    …(5)
在此，所谓“被安装部位”是指：(i)如第一实施方式那样加强板3作为基准壁即第八壁2b的加强材料而安装于该第八壁2b上时，指该第八壁2b。相对于此，(ii)如第二实施方式那样实际不存在第八壁2b，作为该第八壁2b的替代部件起作用时(参考第二实施方式)，假想决定一个相当于厚度与第一壁乃至第七壁相同的第八壁的基准壁，该假想壁相当于所述被安装部位。
从该式(5)以及所述式(3)导出上述式(1)的关系。因此，只要用满足式(1)的条件的材料来对梁主体22的B1侧进行加强，就能够有效提高每单位重量的压曲载荷(Pcr/W)。
进而，对于所述各实施方式进行具体说明。
(i)在加强板3作为第八壁2b的加强材料起作用的第一实施方式中，例如在重量与“第八壁2b”大致相同的加强板3被安装于梁主体2的情况下，第八壁2b以及加强板3的重量是第八壁2b的重量的大约2倍，另一方面，第八壁2b以及加强板3的压曲载荷比第八壁2b的压曲载荷的2倍大。
(ii)在加强板3作为第八壁2b的替代部件起作用的第二实施方式中，例如，在重量与“第八壁2b”大致相同的加强板3被安装于梁主体22的情况下，与由梁主体22以及加强板3构成的保险杠梁21的前壁相当的加强板3的重量，与相当于梁主体2前壁的第八壁2b大致相同，另一方面，加强板3的压曲载荷比梁主体2的第八壁2b的压曲载荷大。
在上述的两个实施方式中，Est＝21000MPa、E2＝6900MPa、ρst＝7874kg/m3、ρ2＝2700kg/m3。
由于
Est/ρst 3＝4.30×10^(-8)[MPa·m/kg3]
E2/ρ2 3＝3.51×10^(-7)[MPa·m/kg3]
所以满足式(1)的条件。
而且，保险杠梁只要至少满足式(1)所示的条件即可，并不一定必须满足式(5)所示的条件。
(弯曲力矩的模拟结果)
下面，对于保险杠梁的弯曲力矩的评价结果进行说明。在此，对于五种保险杠梁(板厚互不相同的钢单体的保险杠梁、凸缘钢加强的保险杠梁、凸缘铝加强(1)的保险杠梁、凸缘铝加强(2)的保险杠梁)，通过三点弯曲解析算出最大弯曲力矩。
所谓“钢单体的保险杠梁”是不具有加强板3的保险杠梁、相当于梁主体2。所谓“凸缘钢加强的保险杠梁”是在图1所示的保险杠梁1中，加强板3是钢制的。所谓“凸缘铝加强(1)的保险杠梁”是指第一实施方式的保险杠梁1，所谓“凸缘铝加强(2)的保险杠梁”是指图2所示的第二实施方式的保险杠梁21。而且，三点弯曲解析是分别以第六壁2d的中央部以及第三壁2m的中央部为支点，且以加强板3的中央部为载荷点进行的。
在此，保险杠梁1以及保险杠梁21可以看作是其两端(在宽度方向C上的两端)附近的部位被侧围支承的梁。因此，相对于冲撞时保险杠梁承受的载荷，加强材料通过弯曲的作用(弯曲作用为支配性的状态下)阻抗。因此，保险杠梁可负担(可耐久)的最大弯曲力矩越大，保险杠梁的弯曲强度越高。
在此，作为构成梁主体2以及梁主体22的板材，采用屈服强度(Yp)是1200MPa的1470MPa级钢板，作为加强板3，采用屈服强度(Yp)是310MPa的7000系铝合金。构成梁主体的钢板的屈服强度以及板厚、以及构成加强板的铝系材料的屈服强度以及板厚如表1所示。
【表1】
Figure BPA00001216487600131
将基于所述三点弯曲解析的最大弯曲力矩的模拟结果做成坐标图在图3表示。在图3的坐标图中，横轴表示以板厚1.4mm的钢材的重量为基准(1.0)的重量比，纵轴表示以板厚1.4mm的钢材的最大弯曲力矩(压曲时的弯曲力矩)为基准的最大弯曲力矩比。另外，在图3中，表示关于钢单体的结果的两点之中重量比为1.43的是表示关于板厚2.0mm的保险杠梁的结果。
从图3的坐标图可知，关于板厚1.4mm的钢单体的保险杠梁(以下称为保险杠梁BS)，通过使钢板的板厚从其的1.4mm向2.0mm增加，最大弯曲力矩变大，另外，保险杠梁整体的重量增大。另外，在凸缘钢加强的保险杠梁中，可知由于第八壁2b被钢板加强，所以与保险杠梁BS相比，最大弯曲力矩比变大(弯曲力矩比：约1.2)，保险杠梁整体的重量也相应增大钢板的量(重量比：约1.25)。
另外，从图3的坐标图可知，在凸缘铝加强(1)的保险杠梁1中，由于第八壁2b被加强板3加强，所以与保险杠梁BS相比，最大弯曲力矩比变大(弯曲力矩比：约1.1)，保险杠梁整体的重量也相应增大加强板3的量(重量比：约1.08)。
相对于此，在凸缘铝加强(2)的保险杠梁21中，可知由于未设置第八壁2b，因此与保险杠梁BS相比，重量减小(重量比：约0.91)，但对于最大弯曲力矩比而言，和保险杠梁BS等同(弯曲力矩比：约1.05)
如上所述，通过在由钢形成的梁主体的B1侧固定由铝或钢材形成的加强板，从而有效地对保险杠梁进行加强。另外，梁主体以及加强板的杨氏模量以及密度满足式(1)所示的条件就可以在将重量增加抑制在最小限度的同时可以使弯曲强度提高。
(本实施方式的概要)
再次说明第一实施方式以及第二实施方式的保险杠梁的概要。在此，作为代表性的构造，对于图2所示的保险杠梁21进行说明。保险杠梁21是安装于车身前部并沿基准线W延伸的部件，其具有：由钢制的板材形成且沿基准线W延伸的梁主体22；沿基准线W延伸且安装于梁主体22上的铝制的加强板(第一加强板)3。
在该保险杠梁21的垂直于基准线W的任意截面内，(a)所述加强板3呈线状延伸，(b)所述梁主体22具有围成内部空间且同时从所述加强板3向与其交叉的方向鼓出的上侧鼓出部2t以及下侧鼓出部2s。即，该截面呈B字形。而且，梁主体22以及加强板3满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：加强板的杨氏模量
ρ2：加强板的密度
在该保险杠梁21中，通过在所述梁主体22的前部配置由铝系材料形成的加强板3，从而对梁主体22进行加强。另外，梁主体22以及加强板3的杨氏模量以及密度满足上述条件就可以在将保险杠梁21的重量增加抑制在最小限度的同时可以使保险杠梁21的弯曲强度提高。换言之，只要按照满足上述条件的方式来制造保险杠梁，就能够在将保险杠梁21的重量增加抑制在最小限度的同时可以使保险杠梁21的弯曲强度提高。该制造方法包括在梁主体22上安装加强板3的安装工序。
【第三实施方式】
下面，结合图4对于本发明的第三实施方式的保险杠梁31进行说明。而且，对于与上述实施方式相同的部分，在图中标注相同的符号，省略其说明。图4是第三实施方式的保险杠梁的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式同样的事项省略其说明。
(保险杠梁的构成)
保险杠梁31具有钢制的板材构成的梁主体32以及铝制的加强板(第一加强板)33。如图4所示，保险杠梁31形成为截面呈B字形。本实施方式的梁主体32(相当于上述的梁主体2)与梁主体22同样，不具有第八壁2b。另外，在第四壁2a以及第七壁2c的各自的B1侧的端部形成有呈直线突出的突出部2g。第四壁2a以及第七壁2c的两个突出部2g分别朝向上方以及下方、并且朝向B 1侧突出。即，两个突出部2g相对于前后方向B以及上下方向A双方倾斜。而且，加强板33安装于两个突出部2g的、B1侧的前端。
加强板33是通过对铝系材料进行挤压成形而形成的，加强板33的B1侧的面构成冲撞面。在保险杠梁31中，加强板33作为图1所示的梁主体2的第八壁2b的替代部件起作用，并且作为梁主体32的加强材料起作用。
加强板33具有主体部33b以及从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部(第一凸部)33a。
主体部33b沿基准线W延伸，并且沿上下方向A延伸，具有大约10mm的板厚。
所述两凸部33a被配置成沿前后方向B突出并且在车身的上下方向A上从两外侧夹着第二壁2k以及第五壁2e(即各鼓出部2t、2s的内侧壁部)。两凸部33a的突出方向是相对于加强板33交叉的方向，在图示例中是与该加强板33正交的方向。但是，该突出方向并不一定必须相对于加强板33正交，也可以是相对于加强板33的法线倾斜的方向。所述两凸部33a分别位于由主体部33b和两个内侧辐板即第二壁2k以及第五壁2e形成的角部，从而对该内侧辐板进行加强。
另外，当设梁主体32的杨氏模量为Est，设梁主体32的密度为ρst，设加强板33的杨氏模量为E2，设加强板33的密度为ρ2时，Est、E2、ρst以及ρ2满足上述式1。
(关于保险杠梁31的效果)
在上述保险杠梁31中，从加强板33向相对于其交叉(在图中是正交)的方向突出的两个凸部(第一凸部)33a从两外侧夹着第二壁2k以及第五壁2e，从而抑制所述第二壁2k以及第五壁2e的压曲(第二壁2k的中间部位以及第五壁2e的中间部位向相互离开的方向变形的压曲)，由此使保险杠梁的弯曲强度进一步提高。
所述两凸部33a可以通过焊接或粘接等接合于各内侧辐板上。
【第四实施方式】
下面，结合图5说明本发明的第四实施方式的保险杠梁41。而且，对于与上述实施方式相同的部分，在图中标注相同的符号，省略其说明。图5是第四实施方式的保险杠梁41的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式同样的事项省略其说明。
所述保险杠梁41具有梁主体32以及铝制的加强板(第一加强板)43。如图5所示，保险杠梁41具有B字形截面。
加强板43(相当于上述的加强板33)是通过挤压成形而形成的，并具有冲撞面。在保险杠梁41中，加强板43作为梁主体2中的第八壁2b的替代部件起作用，并作为梁主体32的加强材料起作用。
加强板43具有主体部33b以及从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部(第二凸部)43a。所述凸部43a被配置成沿前后方向B突出并且在车身的上下方向A上从两外侧夹着第四壁2a以及第七壁2c(即鼓出部2t、2s的外侧壁部)。两凸部43a的突出方向是相对于加强板43交叉的方向，在图示例中是相对于该加强板43正交的方向，但是，该突出方向也可以相对于加强板43的法线倾斜。两凸部43a分别位于由主体部33b和两个外侧辐板即第四壁2a以及第七壁2c形成的角部，从而对各外侧辐板进行加强。
在所述各凸部43a的根部分的内侧形成有倾斜面(相对于上下方向A以及前后方向B倾斜的面)43b，所述倾斜面43b具有可分别与所述梁主体32的两突出部2g面接触倾斜角度，这些倾斜面43b的表面与分别对应的突出部2g的表面以相互密接的方式形成一体。如此，加强板43被安装于梁主体32中的、B1侧的端部即各突出部2g。
另外，当设梁主体32的杨氏模量为Est，设梁主体32的密度为ρst，设加强板43的杨氏模量为E2，设加强板43的密度为ρ2时，Est、E2、ρst以及ρ2满足上述式(1)。
(关于保险杠梁41的效果)
在所述保险杠梁41中，从加强板43向相对于其交叉(在图中是正交)的方向突出的两个凸部(第二凸部)43a从两外侧夹着第四壁2a以及第七壁2c，从而抑制所述第四壁2a以及第七壁2c的压曲(第四壁2a的中间部位以及第七壁2c的中间部位向相互离开的方向变形的压曲)，由此使保险杠梁的弯曲强度进一步提高。
所述两凸部43a可以通过焊接或粘接等接合于各外侧辐板上。
【第五实施方式】
下面，结合图6说明本发明的第五实施方式的保险杠梁51。而且，对于与上述实施方式相同的部分，在图中标注相同的符号，省略其说明。图6是第五实施方式的保险杠梁51的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式同样的事项省略其说明。
如图6所示，所述保险杠梁51具有梁主体32以及铝制的加强板(第一加强板)53，并具有B字形截面。
加强板53(相当于上述的加强板33)是通过挤压成形而形成的，并具有冲撞面。在保险杠梁51中，加强板53作为梁主体2中的第八壁2b的替代部件起作用，并作为梁主体32的加强材料起作用。加强板53具有主体部33b以及从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部43a。在由这些凸部43a夹着的区域内形成有从所述内侧面突出的两个凸部33a。即，该实施方式的加强板53并有：相对于一对第一凸部的凸部33a以及相对于一对第二凸部的凸部43a。
在此，当设梁主体32的杨氏模量为Est，设梁主体32的密度为ρst，设加强板53的杨氏模量为E2，设加强板53的密度为ρ2时，Est、E2、ρst以及ρ2满足上述式1。
(弯曲力矩的模拟结果)
下面，对于保险杠梁的弯曲力矩的评价结果进行说明。在此，使用五种保险杠梁(板厚互不相同的两种钢单体的保险杠梁、凸缘铝加强(3)的保险杠梁、凸缘铝加强(4)的保险杠梁、凸缘铝加强(5)的保险杠梁)，通过三点弯曲解析算出各保险杠梁的弯曲力矩。
所谓“钢单体的保险杠梁”是不具有加强板3的保险杠梁、相当于梁主体2。所谓“凸缘铝加强(3)的保险杠梁”是图4所示的保险杠梁31，所谓“凸缘铝加强(4)的保险杠梁”是指图5所示的保险杠梁41，所谓“凸缘铝加强(5)的保险杠梁”是指图6所示的保险杠梁51。而且，三点弯曲解析是以第六壁2d的中央部以及第三壁2m的中央部的两点为支点，且以加强板的中央部为载荷点进行的。
在此，作为构成梁主体2以及梁主体32的板材，采用屈服强度(Yp)是1200MPa的1500MPa级钢板，作为加强板33(加强板43、加强板53)，采用屈服强度(Yp)是310MPa的7000系铝合金。构成梁主体的钢板的屈服强度以及板厚、以及构成加强板的铝系材料的屈服强度以及板厚如表2所示。
【表2】
Figure BPA00001216487600181
将基于三点弯曲解析的最大弯曲力矩的模拟结果做成坐标图在图7表示。从图7的坐标图可知，与图3一样，在钢单体的保险杠梁中，当使钢板的板厚增加时，最大弯曲力矩比变大，并且保险杠梁整体的重量增大。
另外，从图7可知，在凸缘铝加强(3)、(4)及(5)的保险杠梁(保险杠梁31、保险杠梁41及保险杠梁51)中，与板厚1.4mm的钢单体的保险杠梁相比，保险杠梁的重量大致相等(重量比：约1.0～1.5)，对于最大弯曲力矩比，与板厚2.0mm的钢单体的保险杠梁相等。即，明确了在以同一重量比(约1.0)进行比较时，凸缘铝加强(3)、(4)以及(5)的最大弯曲力矩比大于保险杠梁BS的最大弯曲力矩。
如上所述，通过在由钢形成的梁主体32的B1侧配置由铝形成的加强板，从而对保险杠梁进行加强。另外，梁主体以及加强板的杨氏模量以及密度满足式(1)所示的条件就可以在将重量增加抑制在最小限度的同时可以使弯曲强度提高。
(变形例)
保险杠梁的具体的构造并不限定于上述情况，例如也可以是图8～图11所示。以下，对于图8～图11所示的变形例进行说明。而且，对于与上述实施方式相同的部分在图中标注相同的符号并省略其说明。图8是第一变形例的保险杠梁61的截面图。图9是第二变形例的保险杠梁71的截面图。图10是第三变形例的保险杠梁81的截面图。图11是第四变形例的保险杠梁91的截面图。以下，以不同于上述第三～第五实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述第三～第五实施方式同样的事项省略其说明。
图8所示的保险杠梁61具备梁主体2以及铝制的加强板(第一加强板)63，并具有B字形的截面。
在保险杠梁61中，加强板63安装在第八壁2b的前表面的整体上，对第八壁2b进行加强。即，本实施方式的加强板63作为第八壁2b的加强材料起作用。加强板63以各个表面彼此密接的方式通过焊接而安装于第八壁2b。
加强板63具有主体部33b以及从该主体部33b的内侧面(与冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部(第二凸部)63a。两凸部63a(相当于上述的凸部43a)被形成为沿前后方向B突出并且在车身的上下方向A上从两外侧夹着第四壁2a以及第七壁2c(即各鼓出部2t、2s的外侧壁部)。另外，两凸部63a分别位于由主体部33b和两个外侧辐板即第四壁2a以及第七壁2c形成的角部，从而对外侧辐板进行加强。
图9所示的保险杠梁71具备梁主体22和加强板63，加强板63通过各个表面彼此密接的方式被安装于梁主体22的两个突出部2f的、B1侧的面，并且以第四壁2a的上表面以及第七壁2c的底面与两个凸部63a的内表面密接的方式被安装于梁主体22。
图10所示的保险杠梁81是通过组合梁主体32和加强板63而成的。
图11所示的保险杠梁91具有梁主体92和加强板63。梁主体92除了第四壁2a以及第七壁2c的形状以外与梁主体22相同。具体地说，梁主体92的第四壁2a以及第七壁2c不具有突出部2f，在从B2侧的端部到B1侧的端部的整个区域中相对于前后方向B平行。另外，图11所示的保险杠梁91中，可以取代加强板63而配置所述的加强板33、加强板43或加强板53。
在图8～图11所示的任一个保险杠梁中，当设其梁主体的杨氏模量为Est，设梁主体的密度为ρst，设加强板的杨氏模量为E2，设加强板的密度为ρ2时，Est、E2、ρst以及ρ2满足上述式(1)所示的条件。
【第六实施方式】
下面，参考图12(a)(b)对本发明的第六实施方式的保险杠梁进行说明。而且，关于与上述实施方式同样的部分在图中标注相同符号并省略其说明。图12(a)是第六实施方式的保险杠梁的截面图，图12(b)是其第一变形例的保险杠梁的截面图。而且，在本实施方式中，保险杠梁由于关于图12(a)(b)中的左右方向对称，所以在图12(a)(b)中仅表示图的中心线(点划线)的左侧，省略右侧的说明。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式相同的事项省略其说明。
(保险杠梁的构成)
如图12(a)所示，本实施方式的保险杠梁具备梁主体92以及铝制的加强板(第一加强板)73。第七壁2c的B1侧的端部2h与前后方向B平行。还可以取代所述端部2h而在该第七壁2c上形成图2所示的突出部2f或图4所示的突出部2g。
所述加强板73(相当于所述加强板33)是通过挤压形成的，并具有冲撞面。该加强板73作为第八壁2b的替代部件起作用。
该加强板73具有：主体部33b、从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部33a以及两个凸部63a。所述各凸部33a分别位于由主体部33b和两个内侧辐板(第二壁2k以及第五壁2e)形成的角部，从而对各内侧辐板进行加强。所述各凸部63a分别位于由主体部33b和两个内侧辐板(第四壁2a以及第七壁2c)形成的角部，从而对各外侧辐板进行加强。
第四壁2a以及第七壁2c的各自的前端部(端部2h)与两个凸部63a分别通过焊接而形成一体，并形成有图12(a)所示的焊接焊道部73W。但是，将加强板73和梁主体92形成一体的方法并不限定于焊接，例如如图12(b)所示，也可以通过粘接将第四壁2a以及第七壁2c的前端部和两个凸部63a一体化(利用介于两者之间的粘接剂73Y)。
(关于本实施方式的保险杠梁的效果)
在本实施方式的保险杠梁中，加强板73的从主体部33b向与其正交的方向突出的两个凸部(第二凸部)63a从两侧夹着第四壁2a以及第七壁2c，并且通过与所述第四壁2a及第七壁2c的前端部固定，起到如下效果。
(a)抑制向外侧鼓出的压曲(朝第四壁2a的中间部分以及第七壁2c的中间部位相互离开的方向变形的压曲)。其理由是：(i)通过与两个凸部63a的接触抑制第四壁2a以及第七壁2c的变形，另外(ii)通过使第四壁2a以及第七壁2c和两个凸部63a形成一体，所述第四壁2a以及第七壁2c的压曲载荷增大。
(b)抑制向内侧收缩的压曲(朝第四壁2a的中间部分以及第七壁2c的中间部位相互接近的方向变形的压曲)。其理由是：通过使第四壁2a以及第七壁2c和两个凸部63a形成一体，所述第四壁2a以及第七壁2c的压曲载荷增大。
所述各凸部63a的突出方向只要在垂直于基准线W的一截面内是相对于加强板73交叉的方向即可，例如可以相对于加强板73的法线倾斜。
(变形例)
该第六实施方式的保险杠梁并不限定于上述构造，作为变形例可以是图13以及图14分别所示的例子。对于该变形例进行说明。而且，对于与上述实施方式相同的部分在图中标注相同的符号并省略其说明。图13(a)是第二变形例的保险杠梁的截面图，图13(b)是第三变形例的保险杠梁的截面图，图13(c)是第四变形例的保险杠梁的截面图，图14是第五变形例的保险杠梁的截面图。
以下，以不同于上述第六实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述第六实施方式同样的事项省略其说明。另外，所述各变形例的保险杠梁由于具有相对于图13以及图14中左右方向对称的形状，因此在图13以及图14中仅表示图的中心线(点划线)的左侧，省略对于右侧的说明。
图13(a)的保险杠梁具备由铝系材料构成的加强板73B(相当于加强板73)和梁主体92。在加强板73B中在各凸部63a的根部分的内侧分别形成有凹部73c。所述凹部73c分别收容第四壁2a以及第七壁2c的前端(端部2h的前端)，并配置于由两个凸部63a夹着的区域内，并且从主体部33b的B2侧的面向B1侧凹陷。
图13(b)的保险杠梁具备铝系材料构成的加强板73C(相当于加强板73)和梁主体22。在加强板73C中在各凸部63a的根部分的内侧分别形成有凹部73d。所述凹部73d分别收容第四壁2a以及第七壁2c的前端(突出部2f的前端)，并配置于由两个凸部63a夹着的区域内，并且从主体部33b的B2侧的面向B1侧凹陷。
图13(c)的保险杠梁具备铝系材料构成的加强板73D(相当于加强板73)和梁主体32。加强板73D具有：主体部33b，其具有冲撞面；从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)突出的两个凸部33a以及两个凸部43a。在各凸部43a的根部分的内侧分别形成有凹部73e。所述凹部73e分别收容第四壁2a以及第七壁2c(各鼓出部2t、2s的外侧壁部)的前端(突出部2g的前端)，并配置于由两个凸部43a夹着的区域内，并且从主体部33b的B2侧的面向B1侧凹陷。
(关于各变形例的保险杠梁的效果)
以图13(a)所示的保险杠梁为代表来说明所述各变形例的效果。在该保险杠梁中，在加强板73B的两个凸部63a的根部分的内侧分别形成的凹部73c分别收容第四壁2a以及第七壁2c的前端，从而抑制凸部63a和第四壁2a及第七壁2c的剥离(在两者的一体化部分即焊接焊道部73W的剥离引起的分解)，可以将加强板73B和梁主体92一体化的状态至少保持到梁主体92压曲变形。由此，抑制第四壁2a的以及第七壁2c的向内侧的压曲(朝第四壁2a的中间部分以及第七壁2c的中间部位相互靠近的方向变形的压曲)。
图14的保险杠梁具备由铝系材料构成的加强板83(相当于上述的加强板73)和梁主体92。加强板83具有：主体部33b，其具有冲撞面；从该主体部33b的内侧面(与所述冲撞面相反一侧的面)沿前后方向B突出的两个凸部33a以及两个凸部(第三凸部)83b。
在两个凸部83b的根部分的外侧分别形成有凹部83c。所述凹部83c通过分别收容第四壁2a以及第七壁2c的前端而限制各端部2h朝向A1侧以及A2侧的移动，并且被形成于从上下方向A的两外侧夹着两个凸部83b的位置，并从主体部33b的B2侧的面向B1侧凹陷。所述凹部83c分别位于由主体部33b和两个外侧辐板(第四壁2a以及第七壁2c)形成的角部，从而从内侧对外侧辐板进行加强。
第四壁2a以及第七壁2c的各自的前端部(端部2h)与加强板83通过焊接而形成一体，并形成有图14所示的焊接焊道部83W。该焊接焊道部83W的一部分位于凹部83c的内部。两个凸部83b分别从内侧抵接于外侧辐板，由此抑制各外侧辐板向内侧压曲。
当设图13以及图14的梁主体的杨氏模量为Est，设梁主体的密度为ρst，设加强板的杨氏模量为E2，设加强板的密度为ρ2时，杨氏模量Est、E2以及密度ρst，ρ2满足上述式1。
(关于本构成的效果)
说明图14的变形例的效果。在图14的保险杠梁中，在加强板83中由第四壁2a以及第七壁2c(鼓出部2t、2s的外侧壁部)夹着的位置，形成有向相对于主体部33b交叉的方向突出的两个凸部(第三凸部)83b，所述凸部83b抑制第四壁2a以及第七壁2c的压曲(朝第四壁2a的中间部分以及第七壁2c的中间部位相互靠近的方向变形的压曲)，由此进一步提高保险杠梁的弯曲强度。
另外，由于所述各凸部83b分别固定于第四壁2a以及第七壁2c的前端部(端部2h)并形成一体，因此抑制第四壁2a以及第七壁2c的、向外侧鼓出的压曲以及向内侧凹陷的压曲。
另外，在加强板83的所述各凸部83b的根部分的外侧分别形成的凹部83c分别收容第四壁2a以及第七壁2c的前端，从而抑制一体化部分(焊接焊道部83W)的剥离(分解)，可以将加强板83和梁主体92一体化的状态至少保持到梁主体92压曲变形。由此，抑制向其内侧的压曲(朝第四壁2a的中间部分以及第七壁2c的中间部位相互靠近的方向变形的压曲)。
所述各凸部83b的突出方向只要在垂直于基准线W的一截面内是相对于加强板83交叉的方向即可，例如可以相对于加强板83的法线倾斜。
【第七实施方式】
下面，参考图15对本发明的第七实施方式的保险杠梁121进行说明。而且，关于与上述实施方式同样的部分在图中标注相同符号并省略其说明。图15是第七实施方式的保险杠梁121的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式相同的事项省略其说明。
(保险杠梁121的构成)
如图15所示，保险杠梁121具备梁主体2以及两张加强板(第二加强板)4，并具有B字形的截面。
所述各加强板4是通过对铝系材料进行挤压成形而制造的，并分别被安装于第四壁2a以及第七壁2c的外侧面。具体地说，各加强板4相对于第四壁2a以及第七壁2c分别平行配置，并且相对于前后方向B平行配置。所述加强板4和梁主体2通过焊接而相互形成一体，各加强板4的表面和第四壁2a以及第七壁2c的表面分别密接。所述两加强板4被配置成在上下方向A中从两外侧夹着第四壁2a以及第七壁2c。具体地说，一方的加强板4被固定于第七壁2c的下表面，另一方的加强板4被固定于第四壁2a的上表面。
两加强板4被安装于两个外侧辐板即第四壁2a以及第七壁2c的外表面整体，从而对该外侧辐板进行加强。即，两加强板4分别作为第四壁2a以及第七壁2c的加强材料起作用。该实施方式的各加强板4的板厚是2.0mm，构成该加强板4的铝系材料的杨氏模量是6900MPa，密度是2700kg/m3。
(关于杨氏模量以及密度)
下面，对于第七实施方式中的杨氏模量以及密度的关系进行说明。当设梁主体2的杨氏模量为Est，设梁主体2的密度为ρst，设加强板4的杨氏模量为E3，设加强板4的密度为ρ3时，Est、E3、ρst、ρ3满足下述的式(6)所示的条件。
Est/ρst 3＜E3/ρ3 3    …(6)
另外，设定加强板4的板厚t3以满足下述式(7)所示的条件。tst是梁主体2的板厚。
t3＜(ρst/ρ3)×tst    …(7)
进而，为了使加强板4可以发挥足够的加强效果，设定加强板4的板厚t3以满足下述式(8)所示的条件。
0.3×tst＜t3  …(8)
以下对于各材料满足所述式(6)～(8)所示的条件的有效性进行说明。当设加强板4的压曲长度为L、设加强板4的板厚为t、设加强板4的杨氏模量为E时，加强板4的压曲载荷Pcr以下述的式(9)表示。
Pcr∝(E·t3)/L2  …(9)
在此，当假定L为一定时，式9以下述的式(10)表示。
Pcr∝E·t3    …(10)
根据式(10)，当设梁主体2的杨氏模量为Est，设梁主体2的板厚为tst、设加强板4的杨氏模量为E3，设加强板4的板厚为t3时，通过满足下述的式(11)所示的条件来达成梁主体2的有效的加强。
Est·tst 3＜E3·t3 3   …(11)
另一方面，某材料的重量W和密度ρ的关系由式(12)表示。
W∝ρ·t  …(12)
因此，通过设计加强板4使得梁主体2的“被安装部位(后述)”的重量和加强板4的重量相同，使下述的式(13)的关系成立。
ρst·tst＝ρ3·t3    …(13)
在此，被安装部位的面积和加强板面积相同。“被安装部位”相当于本实施方式的第四壁2a以及第七壁2c。如后所述，在加强板4安装于第二壁2k(或第五壁2e)上时，该第二壁2k(或第五壁2e)相当于“被安装部位”。
根据所述式(13)以及(11)导出上述的式(6)的关系。因此，用满足式(6)的材料对梁主体2进行加强可以有效提高每单位重量的压曲载荷(Pcr/W)。
进一步具体说明。例如，在与第四壁2a大致相同重量的加强板4被安装于梁主体2上时，第四壁2a以及加强板4的重量是第四壁2a的重量的大约2倍，另一方面，第四壁2a以及加强板3的压曲载荷变得比第四壁2a的压曲载荷的2倍大。这对于加强板4安装于第七壁2c上的情况也同样。在本实施方式中，Est＝21000MPa、E3＝6900MPa、ρst＝7874kg/m3、ρ3＝2700kg/m3，且
Est/ρst 3＝4.30×10^(-8)[MPa·m/kg3]
E3/ρ3 3＝3.51×10^(-7)[MPa·m/kg3]
因此，满足式(6)。
进而，在本实施方式中，tst＝1.4mm，t3＝2.0mm，且
(ρst/ρ3)×tst＝4.08mm＞t3(＝2.0mm)
因此，也满足式(7)。另外，
由于
0.3×tst＝0.42mm＜t3(＝2.0mm)
因此也满足式(8)。
而且，本实施方式的保险杠梁也不一定必须满足式(13)。
(压曲载荷的模拟结果)
下面说明压曲载荷的评价结果。在此，使用图16所示的样品10算出压曲载荷。样品10由钢板12a以及铝板(铝系材料制成的板材)13构成，钢板12a由铝板13加强。这些铝板13以及钢板12a相互平行配置，并且以其表面彼此密接的方式被固定。
在此，在以下条件下算出样品10的压曲载荷，所述条件是使沿着平行于铝板13以及钢板12a的方向的力、同时是相互反向的力(参考图中箭头方向)作用在样品10的上端以及下端的条件。在此，钢板12a相当于图15的第七壁2c，铝板13相当于图15的加强板4。因此，通过算出样品10的压曲载荷，了解保险杠梁121的第七壁2c(以及第四壁2a)的压曲载荷。
所述钢板12a由980MPa级构成，所述铝板13由7000系铝合金构成。钢板12a的板厚以及铝板13的板厚、重量比、板厚比以及压曲载荷比如表3所示。
【表3】
Figure BPA00001216487600271
图17是将表3的结果坐标化的坐标图。在图17的坐标图中，横轴表示以板厚1.4mm的钢材(无加强)的重量为基准(1.0)的重量比，纵轴表示以板厚1.4mm的钢材(无加强)的压曲载荷为基准的压曲载荷比。另外，所谓图17的坐标图中的“钢板”表示未用铝板13进行加强的钢板12a，“钢板+铝板”表示样品10。
(1)板厚为2.5mm、且没有由铝板13加强的钢板12a的重量比是1.79，压曲载荷比是5.69。另一方面，(2)板厚为1.4mm的钢板、且由板厚3.0mm的铝板13加强了的钢板的重量比是1.74，虽然与(1)的钢板的重量比大致相等，但是压曲载荷比是16.63，是(1)的钢板的压曲载荷比的大约3倍。
从上述(1)以及(2)的例子，以及表3及图17的坐标图可知，相比于增加钢板12a的板厚，用铝板13对钢板12a进行加强则可以有效地增大压曲载荷。
【第八实施方式】
下面结合图18对于本发明的第八实施方式的保险杠梁131进行说明。而且，
关于与上述实施方式同样的部分在图中标注相同符号并省略其说明。图18是第八实施方式的保险杠梁131的截面图。以下，以不同于上述实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述实施方式相同的事项省略其说明。
该实施方式的保险杠梁131是在所述的图15所示的保险杠梁121上进一步追加两个加强板(第二加强板)5。各加强板5是与所述加强板4相同的部件，用于对两个内侧辐板(第二壁2k以及第五壁2e)分别进行加强。具体地说，两个加强板5分别以平行的姿势安装于第二壁2k以及第五壁2e，并被配置成相对于前后方向B平行。两加强板5和梁主体2通过焊接形成一体，两加强板5的表面和第二壁2k以及第五壁2e的表面分别密接。两加强板5被第二壁2k以及第五壁2e从上下方向A的两外侧夹着，一方的加强板5被固定于第五壁2e的上表面，另一方的加强板5被固定于第五壁2e的下表面。
两个加强板5分别安装在内侧辐板即第二壁2k以及第五壁2e的外表面整体上，从而对各内侧辐板进行加强。
(弯曲强度的模拟结果)
下面对于保险杠梁的弯曲强度的评价结果进行说明。在此，对于四种保险杠梁(图15所示的保险杠梁121；图18所示的保险杠梁131；以及钢板的板厚互不相同的两种保险杠梁、它们并不具有加强板4(未图示))算出弯曲强度。具体地说，在各保险杠梁的中央部(上下方向A上的中央部)被沿着前后方向B从前方侧向后方侧加压(参考图15以及图18的箭头方向)这样一种条件下算出弯曲强度。梁主体(钢板)2的板厚以及加强材料(铝系材料构成的板材)的有无、重量比以及最大弯曲力矩如表4所示。
【表4】
Figure BPA00001216487600291
图19是将表4的结果坐标化的坐标图。在该坐标图中，横轴表示以板厚1.4mm的钢材(无加强)的重量为基准(1.0)的重量比，纵轴表示以板厚1.4mm的钢材(无加强)的最大弯曲力矩为基准的最大弯曲力矩比。图19的坐标图中的“钢板”表示未用铝系材料制成的板材进行加强的钢板，“钢板+铝板”表示保险杠梁121以及保险杠梁131。
根据图19的坐标图可知，当将保险杠梁的加强部位的数量从两处(保险杠梁121；重量比1.10)增加到四处(保险杠梁131；重量比1.19)时，弯曲强度增大。
另外，仅仅是由板厚2.0mm的钢板形成的梁主体2构成的保险杠梁的最大弯曲力矩比是1.75，相对于此，保险杠梁131的最大弯曲力矩比是1.67。因此，保险杠梁131的最大弯曲力矩比与2.0mm厚的钢板制成的梁主体2相比毫不逊色。另一方面，关于重量比，2.0mm厚的钢板制成的梁主体2的重量比是1.41(重量增加率：40％)，相对于此，保险杠梁131的重量比被抑制得较低，是1.19(重量增加率：20％)。
如上所述，由钢形成的梁主体2的外侧辐板以及内侧辐板通过在其整个面上固定由铝形成的加强板，从而有效地被加强。另外，梁主体以及加强板的杨氏模量以及密度满足式(6)所示的条件，则可以在将重量增加抑制在最小限度的同时，提高弯曲强度。
(变形例)
第八实施方式的保险杠梁并不限定于上述构造。其变形例如图20以及图21所示。而且，对于与上述实施方式同样的部分在图中标注相同的符号并省略其说明。图20(a)是第八实施方式的第一变形例的保险杠梁141的截面图，图20(b)是图20(a)所示的由圆20B围起来的部分的放大图。图21是第八实施方式的第二变形例的保险杠梁151的截面图。以下，以不同于上述第八实施方式的部分为中心进行说明，对于与上述第八实施方式同样的事项省略其说明。
图20(a)所示的保险杠梁141具有梁主体2、两个加强板(第二加强板)14以及加强板复合体15。两个加强板14以及加强板复合体15由在适当部位弯曲的板材(铝系材料构成的板材)构成。
各加强板14(相当于上述的加强板4)在相对于基准线W正交的任意的截面内呈L字形。具体地说，如图20(b)所示，其由加强板主体14a和突出壁14c构成，所述突出壁14c从所述加强板主体14a的一方的端部向相对于该加强板主体14a正交的方向(在该实施方式中沿上下方向A的方向)突出。
另一方面，在梁主体2的前表面的两端部(上下端部)形成有图20(b)所示的凹陷部2b’。如放大图所示，凹陷部2b’从梁主体2的其他部分的前表面向后侧凹陷。
所述加强板14之中的加强板主体14a被固定于外侧辐板的外表面整体，另一方面，突出壁14c以嵌入第八壁2b的凹陷部2b’的状态被固定于该第八壁2b上。该突出壁14c向凹陷部2b’的嵌入使突出壁14c的前表面位置与第八壁2b的前表面位置一致，并使突出壁14c的前表面和第八壁2b的前表面在同一平面上连续。
所述加强板复合体15被安装于梁主体2的中间部分，并具有两张加强板5和将它们的一方的端部彼此连结起来的中央壁15c。中央壁15c与上下方向A平行延伸，并以密接于第一壁2j的面整体的方式被固定于该第一壁2j。两加强板5分别以密接于第二壁2k以及第五壁2e的表面整体的状态被固定于该表面上。
形成加强板14以及加强板复合体15的金属材料只要满足上述的式(6)所示的条件即可，并不特别限定。
在图20(a)(b)所示的构造中，由少数的加强板进行梁主体2的有效的加强。另外，由于加强板14以及加强板复合体15相对于梁主体2的定位容易，所以保险杠梁的制作效率提高。
图21所示的保险杠梁151具备梁主体2和两个加强板24。各加强板24由在适当部位弯曲的、铝系材料制成的板材构成，并具有加强板主体24a以及分别形成于其两端的突出壁24c。各加强板24中，所述加强板主体24a被固定于对应的外侧辐板的外表面上，另一方面，所述各突出壁24c相对于第八壁2b的前表面的一部分以及第三壁2m(或第六壁2d)的后表面的一部分分别以密接的状态被固定。
与前述的保险杠梁141同样，也可以在第八壁2b的两端分别形成与前述的凹陷部2b’同样的凹陷部。另外，还可以在第三壁2m以及第六壁2d的端部(上下方向A上的端部)沿前后方向B形成凹陷的凹陷部。通过分别在这四个凹陷部嵌入计四个突出壁24c，从而前侧的两个突出壁14c的前表面位置可以与第八壁2b的前表面位置一致，并且后侧的两个突出壁14c的后表面位置可以与第三壁2m以及第六壁2d的后表面位置一致。
(第七实施方式以及第八实施方式的概要)
说明第七实施方式以及第八实施方式的保险杠梁的概要。在此，作为代表性的构造，对于图15所示的保险杠梁121进行说明。该保险杠梁121是安装于车身前部并沿基准线W延伸的部件，其具有：由钢制的板材形成且沿基准线W延伸的梁主体2；沿基准线W延伸且安装于所述梁主体2上的铝系材料制成的两个加强板(第二加强板)4。
梁主体2在垂直于基准线W的任意的截面内具有(a)呈线状延伸的第八壁(基准壁)2b和(b)围成内部空间且同时向与第八壁2b交叉的方向鼓出的上侧鼓出部2t以及下侧鼓出部2s，它们构成B字形的截面。在该截面中，所述上侧鼓出部2t具有外侧壁部即第四壁2a和内侧壁部即第二壁2k，所述下侧鼓出部2s具有内侧壁部即第五壁2e和外侧壁部即第七壁2c。这四个壁部沿相对于所述第八壁2b交叉的方向(图中是正交的方向)延伸，并沿第八壁2b排列配置。
加强板4以平行的姿势分别安装于外侧壁部即第四壁2a以及第七壁2c。进而，这些加强板4以及梁主体2满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E3/ρ3 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E3：第二加强板的杨氏模量
P3：第二加强板的密度
由铝系材料(铝或铝合金)制成的板材形成的两个加强板4分别被配置于梁主体的两个外侧辐板(第四壁2a以及第七壁2c)，从而有效地加强梁主体2。所述加强板4以及梁主体2的杨氏模量以及密度满足上述条件，就能够在将保险杠梁的重量增加抑制在最小限度的同时可以使保险杠梁的弯曲强度提高。
进而，所述保险杠梁121满足下述条件。
t3＜(ρst/ρ3)×tst
t3：加强板4的板厚
tst：梁主体2的板厚
这可以将所述各加强板4的附加引起的该加强板4的安装对象部分的重量增加抑制为不到安装加强板4的壁部(第四壁2a或第七壁2c)的重量的2倍。例如，关于加强板4向第四壁2a安装的安装对象部分的重量(加强板4以及第四壁2a的重量)小于第四壁2a的重量的2倍。
另外，所述保险杠梁121还满足下述条件。
0.3×tst＜t3
满足该条件的加强板4可靠地使保险杠梁的弯曲强度提高。
换言之，只要制造保险杠梁以满足上述各条件，就能够在将保险杠梁121的重量增加抑制在最小限度的同时可以使该保险杠梁121的弯曲强度提高。该制造方法包括在梁主体2上安装加强板4的安装工序。
(各实施方式的变形例)
上述实施方式只不过是具体例子，本发明并不特别限定于此。对于本发明的具体结构可以进行设计变更。另外，上述实施方式记载的作用以及效果只不过是列举从上述实施方式产生的最佳作用以及效果，本发明的作用以及效果并不限定于上述实施方式记载的内容。
例如，上述的凸部33a、凸部43a、凸部63a、凸部83a以及凸部83b都可以是不与加强板的主体部一体形成。例如，这些凸部可以由不同于构成加强板的主体部的板材的其他部件形成，并且通过焊接等固定到该板材上。
所述加强板可以不在各辐板的整个面上结合。例如，可以使加强板的表面面积小于辐板的表面面积，将加强板的表面和辐板的表面的一部分结合起来，还可以将加强板的表面的一部分和辐板的表面的一部分结合起来。
向辐板上安装加强板的方法并不限定于将两者的表面彼此接合起来的方法。例如，也可以在辐板表面埋入加强板。
与冲撞对象的冲撞方向可以不与前后方向一致，可以相对于前后方向倾斜。即，该冲撞方向可以不相对于第一加强板或第八壁2b正交。
第二加强板可以不安装于梁主体的外侧而可以安装于内侧。例如，图15所示的加强板4可以不安装于第四壁2a以及第七壁2c的外侧面而安装于内侧面(图15中第四壁2a的左侧的面以及第七壁2c的右侧的面)。
本发明的保险杠梁并不限定于所述各实施方式那样安装于车身的前部，还可以安装于车身的后部。
所述各实施方式的保险杠梁的相对于基准线W正交的截面在该保险杠梁的长度方向上是均匀的，但本发明的保险杠梁并不限定于具有均匀截面的结构，对于相对于所述基准线W正交的至少一个截面，只要对于到此为止说明了的梁主体以及加强板的形状的条件得到满足即可。
如上所述，本发明提供一种能够将重量增加抑制在最小限度，并且使弯曲强度提高的保险杠梁。
(1)本发明的第一侧面的保险杠梁安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有梁主体和金属制的第一加强板，梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，第一加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体。而且，在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述第一加强板呈线状延伸，所述梁主体包括一对围成内部空间并从所述第一加强板向与之交叉的方向鼓出的鼓出部。
进而，所述梁主体以及所述第一加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：第一加强板的杨氏模量
ρ2：第一加强板的密度
该保险杠梁只要以所述第一加强板位于所述梁主体的外侧(前侧保险杠的情况下是梁主体的前侧，后侧保险杠的情况下是梁主体的后侧)的方式安装在车身上即可。由此，第一加强板就能够对梁主体进行加强。另外，梁主体以及第一加强板的杨氏模量以及密度满足上述条件就能够在将保险杠梁的重量增加抑制在最小限度的同时可以使该保险杠梁的弯曲强度提高。所述梁主体以及第一加强板的材料可以是相互相同的材料，也可以是不同的材料。作为“梁主体-第一加强板”的材料的适当组合，例如可举出“钢-铝”、“钢-钢”、“钢-铜”、“铜-铜”。
形成前述那样的截面形状这件事，也就是说，所述第一加强板呈线状延伸，所述梁主体包括一对从所述第一加强板向与之交叉的方向鼓出的鼓出部，各鼓出部和所述第一加强板一起分别围成内部空间这件事，只要对于垂直于所述基准线的截面之中的至少一个成立即可，没必要在保险杠梁的所有截面中都存在所述的截面形状。
保险杠梁延伸的方向(基准线的方向)可以相对于车身的宽度方向平行，也可以相对于宽度方向倾斜。另外，基准线可以是直线也可以是曲线(例如弓形以外的弯曲的形状的线)。另外，上述的“交叉”的角度不限定于直角，可以是小于直角的角度。
(2)具体地说，所述(1)的保险杠梁包括如下结构，在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述各鼓出部具有：向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的外侧壁部以及在比该外侧壁部更靠另一鼓出部的位置向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的内侧壁部，所述外侧壁部以及内侧壁部沿所述第一加强板排列配置。所述各内侧壁部以及所述各外侧壁部构成的四个壁部可以相对于车身的前后方向平行，也可以倾斜。另外，这些壁部和所述第一加强板交叉的角度可以是直角，也可以是比其小的角度。
(3)另外，在所述(2)的保险杠梁中，优选在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从外侧夹着两内侧壁部的第一凸部。这些第一凸部抑制所述各内侧壁部的压曲(所述内侧壁部的中间部位朝向外侧即朝向相互分开的方向变形的压曲)，由此，进一步提高保险杠梁的弯曲强度。
(4)另外，在所述(2)的保险杠梁中，优选在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从外侧夹着两外侧壁部的第二凸部。这些第二凸部抑制所述各外侧壁部的压曲(所述外侧壁部的中间部位朝向外侧即朝向相互分开的方向变形的压曲)，由此，进一步提高保险杠梁的弯曲强度。
(5)在所述(4)的保险杠梁中，所述各外侧壁部固定于各自对应的第二凸部上更优选。这会更有效地抑制所述各外侧壁部的内外两方向的压曲。具体地说，各外侧壁部向外侧鼓出的压曲(该外侧壁部的中间部位朝向外侧即朝向相互分开的方向变形的压曲)的抑制通过如下两方面达成，(i)所述各第二凸部与对应于其的外侧壁部接触，抑制该外侧壁部的变形，以及(ii)各外侧壁部和对应于其的第二凸部的一体化使压曲载荷增大。另外，各外侧壁部向内侧凹陷的压曲(该外侧壁部的中间部位朝向内侧即朝向相互接近的方向变形的压曲)的抑制通过如下方面达成：各外侧壁部和对应于其的第二凸部的一体化使压曲载荷增大。
在此，将所述各外侧壁部固定于与其对应的第二凸部上的手段包括粘接、焊接、螺栓固定等。
(6)进而，在所述(5)的保险杠梁中，更优选在所述第一加强板中的所述各第二凸部的根部分的内侧位置分别形成用于收容对应的外侧壁部的前端的凹部。在这些凹部内收容所述外侧壁部的前端会抑制该外侧壁部和第二凸部在它们的接合部分剥离，会将第一加强板和梁主体一体化的状态至少保持到该梁主体压曲变形为止。由此，抑制各外侧壁部向内侧的压曲(各外侧壁部的中间部位向相互接近的方向变形的压曲)。
(7)另外，在所述(2)的保险杠梁中，还优选在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从内侧约束两外侧壁部的第三凸部，在各第三凸部上固定与其对应的外侧壁部。这些第三凸部抑制所述各外侧壁部向内侧压曲(所述外侧壁部的中间部位朝向内侧即朝向相互接近的方向变形的压曲)，由此，进一步提高保险杠梁的弯曲强度。另外，各外侧壁部和第一加强板的一体化会抑制该外侧壁部的、向外侧鼓出的压曲以及向内侧收缩的压曲。
(8)对于所述第三凸部，也是更优选在所述第一加强板中的所述各第三凸部的根部分的外侧位置分别形成用于收容对应的外侧壁部的前端的凹部。在这些凹部内收容所述外侧壁部的前端会抑制该外侧壁部和第三凸部在它们的接合部分剥离，会将第一加强板和梁主体一体化的状态至少保持到该梁主体压曲变形为止。由此，抑制各外侧壁部向内侧的压曲(各外侧壁部的中间部位向相互接近的方向变形的压曲)。
在此，将所述各外侧壁部固定于与其对应的第三凸部上的手段包括粘接、焊接、螺栓固定等。
(9)在本发明的保险杠梁中，作为所述第一加强板的材料，例如，铝或者铝合金(硬铝等)合适。通过使用这些材料，可得到轻量的第一加强板。另外，使用铝合金与使用纯铝的情况相比，可以使第一加强板的强度变高。
(10)本发明的第二侧面的保险杠梁安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有梁主体和金属制的第二加强板，梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，第二加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体。而且，在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述梁主体包括呈线状延伸的基准壁以及一对围成内部空间并从所述基准壁向与之交叉的方向鼓出的鼓出部。各鼓出部具有向相对于所述基准壁交叉的方向延伸的外侧壁部以及在比该外侧壁部更靠近另一鼓出部的位置向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的内侧壁部，所述外侧壁部以及内侧壁部沿所述基准壁排列配置。在两内侧壁部以及两外侧壁部之中的至少一个上以与其平行的姿势安装所述第二加强板。
进而，所述梁主体以及所述第二加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：第二加强板的杨氏模量
ρ2：第二加强板的密度
在该保险杠梁中，通过将由金属材料形成的第二加强板安装于至少一个壁部上，从而可以对梁主体进行加强。另外，梁主体以及加强板的杨氏模量以及密度满足上述条件就能够在将保险杠梁的重量增加抑制在最小限度的同时可以使该保险杠梁的弯曲强度提高。
所述梁主体以及加强板的材料可以是相互相同的材料，也可以是不同的材料。作为“梁主体-第二加强板”的材料的适当组合，例如可举出“钢-铝”、“钢-钢”、“钢-铜”、“铜-铜”。
形成前述那样的截面形状这件事，也就是说，所述梁主体包括呈线状延伸的基准壁以及一对围成内部空间且同时从所述基准壁向与之交叉的方向鼓出的鼓出部，各鼓出部具有向相对于所述基准壁交叉的方向延伸的内侧壁部和外侧壁部，各内侧壁部以及各外侧壁部沿所述基准壁排列配置，在两内侧壁部以及两外侧壁部之中的至少一个上以与其平行的姿势安装所述第二加强板这件事，只要对于垂直于所述基准线的截面之中的至少一个成立即可，没必要在保险杠梁的所有截面中都存在所述的截面形状。
保险杠梁延伸的方向(基准线的方向)可以相对于车身的宽度方向平行，也可以相对于宽度方向倾斜。另外，基准线可以是直线也可以是曲线(例如弓形以外的弯曲的形状的线)。另外，上述的“交叉”的角度不限定于直角，可以是小于直角的角度。
所述各壁部可以相对于前后方向平行，也可以倾斜。另外，这些壁部和基准壁交叉的角度不限定于直角。
第二加强板可以是一张，也可以是多张。例如，可以是合计两张第二加强板分别安装于两外侧壁部，也可以是合计四张第二加强板分别安装于两外侧壁部以及两内侧壁部。
另外，可以在第二加强板的前端或后端形成向相对于第二加强板的其他部分正交的方向突出的突出壁。另外，第二加强板可以安装在梁主体的外表面，也可以安装在内表面。
连结梁主体和第二加强板并形成一体的手段包括焊接、螺钉固定、粘接等。
(11)所述(10)的保险杠梁更优选满足下述条件。
t3＜(ρst/ρ3)×tst
tst：梁主体的板厚
t3：第二加强板的板厚
在满足该条件的保险杠梁中，第二加强板的重量以及安装该第二加强板的壁部的重量之总和被抑制成小于该壁部单独的重量的2倍。即，安装第二加强板的壁部的包括该第二加强板在内的重量小于该壁部的重量的2倍。
(12)另外，所述(10)的保险杠梁更优选满足下述条件。
0.3×tst＜t3
通过使保险杠梁满足上述条件，可靠地提高其弯曲强度。
(13)在所述(10)的保险杠梁中，作为所述第二加强板的材料，例如，铝或者铝合金(硬铝等)合适。通过使用这些材料，可得到轻量的第一加强板。另外，使用铝合金与使用纯铝的情况相比，可以使第一加强板的强度变高。
(14)另外，用于解决所述问题的保险杠梁安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有金属制的梁主体和金属制的第一加强板，所述梁主体沿所述基准线延伸，并具有第一壁、第二壁、第三壁、第四壁、第五壁、第六壁及第七壁，所述第一加强板沿所述基准线延伸，并且用于解决所述问题的保险杠梁满足下述条件A以及B。
A、在垂直于所述基准线的至少一个截面中，满足下述的条件(a)～(g)。
(a)所述第二壁从所述第一壁的一端向与所述第一壁交叉的方向延伸。
(b)所述第三壁从所述第二壁的、与所述第一壁相反一侧的端部向与所述第二壁交叉的方向，且相对于所述第二壁向与所述第一壁相反一侧延伸。
(c)所述第四壁从所述第三壁的、与所述第二壁相反一侧的端部向与所述第三壁交叉的方向，且相对于所述第三壁向所述第二壁一侧延伸。
(d)所述第五壁从所述第一壁的另一端向与所述第一壁交叉的方向，且相对于所述第一壁向与所述第二壁相同的一侧延伸。
(e)所述第六壁从所述第五壁的、与所述第一壁相反一侧的端部向与所述第五壁交叉的方向，且相对于所述第五壁向与所述第一壁相反一侧延伸。
(f)所述第七壁从所述第六壁的、与所述第五壁相反一侧的端部向与所述第六壁交叉的方向，且相对于所述第六壁向所述第五壁一侧延伸。
(g)所述加强板沿所述第一壁延伸的方向延伸，并且在垂直于所述第一壁的方向上安装在所述梁主体的、与所述第三壁以及所述第六壁相反一侧的端部。
B、所述梁主体以及所述加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：加强板的杨氏模量
ρ2：加强板的密度
在该保险杠梁中，第二壁、第四壁、第五壁以及第七壁相对于前后方向可以平行也可以倾斜。第一壁、第三壁以及第六壁相对于上下方向可以平行也可以倾斜。另外，第一壁至第七壁分别在垂直于基准线的至少一个截面中可以呈直线延伸，也可以呈曲线延伸。另外，对于所有的“交叉”，其交叉角度不限定于直角。
在梁主体上可以有也可以没有第八壁(对第四壁的、与第三壁相反一侧的端部以及第七壁的、与第六壁相反一侧的端部进行连结，并且沿第一壁延伸的方向延伸的壁部)。
在梁主体上没有第八壁的情况下，在第四壁或第七壁的端部(第四壁的、与第三壁相反一侧的端部以及第七壁的、与第六壁相反一侧的端部)也可以形成有向相对于第四壁以及第七壁正交的方向延伸的突出部。另外，在有第八壁的情况下，第八壁相对于上下方向可以平行也可以倾斜。另外，在垂直于基准线的至少一个截面中，第八壁可以呈直线延伸或者可以呈曲线延伸。
在梁主体上没有设置第八壁的情况下，加强板可以安装于第四壁以及第七壁，也可以安装于第一壁的表面。在梁主体上设有第八壁的情况下，加强板可以安装于第八壁的表面。另外，对梁主体和加强板进行连结而形成一体的手段包括焊接、螺钉固定、粘接等。
(15)另外，用于解决所述问题的保险杠梁安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其具有金属制的梁主体和金属制的第二加强板，所述梁主体沿所述基准线延伸，并具有第一壁、第二壁、第三壁、第四壁、第五壁、第六壁、第七壁以及第八壁，所述第二加强板沿所述基准线延伸，并且用于解决所述问题的保险杠梁满足下述条件C以及D。
C、在垂直于所述基准线的至少一个截面中，满足下述的条件(a)～(g)。
(a)所述第二壁从所述第一壁的一端向与所述第一壁交叉的方向延伸。
(b)所述第三壁从所述第二壁的、与所述第一壁相反一侧的端部向与所述第二壁交叉的方向，且相对于所述第二壁向与所述第一壁相反一侧延伸。
(c)所述第四壁从所述第三壁的、与所述第二壁相反一侧的端部向与所述第三壁交叉的方向，且相对于所述第三壁向所述第二壁一侧延伸。
(d)所述第五壁从所述第一壁的另一端向与所述第一壁交叉的方向，且相对于所述第一壁向与所述第二壁相同的一侧延伸。
(e)所述第六壁从所述第五壁的、与所述第一壁相反一侧的端部向与所述第五壁交叉的方向，且相对于所述第五壁向与所述第一壁相反一侧延伸。
(f)所述第七壁从所述第六壁的、与所述第五壁相反一侧的端部向与所述第六壁交叉的方向，且相对于所述第六壁向所述第五壁一侧延伸。
(g)所述第八壁对所述第四壁的、与所述第三壁相反一侧的端部以及所述第七壁的、与所述第六壁相反一侧的端部进行连结，并且沿所述第一壁延伸的方向延伸，所述第二加强板以平行的方式安装在所述第二壁、所述第四壁、所述第五壁以及所述第七壁之中的至少一个上。
D、所述梁主体以及所述第二加强板满足下述条件。
(Est/ρst 3)＜(E3/ρ3 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：第二加强板的杨氏模量
ρ2：第二加强板的密度
第二壁、第四壁、第五壁以及第七壁相对于前后方向可以平行也可以倾斜。第一壁、第三壁、第六壁以及第八壁相对于上下方向可以平行也可以倾斜。另外，第一壁至第八壁分别在垂直于基准线的至少一个截面中可以呈直线延伸，也可以呈曲线延伸。另外，对于上述所有的“交叉”，其交叉角度不限定于直角。
第二加强板可以是一张，也可以是多张。例如，可以是合计两张第二加强板分别安装于第四壁以及第七壁，也可以是合计四张第二加强板分别安装于第二壁、第四壁、第五壁以及第七壁。
例如，分别安装于第二壁以及第五壁上的第二加强板彼此可以由连结板(沿第一壁延伸的方向延伸的板)连结。另外，还可以是在第二加强板的前端或后端形成相对于第二加强板的其他部分垂直延伸的突出壁。另外，第二加强板可以安装于梁主体的外表面，也可以安装于内表面。

Claims (13)

1.一种保险杠梁，其安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其中，
所述保险杠梁具有梁主体和金属制的第一加强板，所述梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，所述第一加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体，
在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述第一加强板呈线状延伸，所述梁主体包括一对围成内部空间并从所述第一加强板向与之交叉的方向鼓出的鼓出部，
所述梁主体以及所述第一加强板满足下述条件：
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E2：第一加强板的杨氏模量
ρ2：第一加强板的密度。
2.如权利要求1所述的保险杠梁，其中，
在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述各鼓出部具有：向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的外侧壁部以及在比该外侧壁部更靠近另一鼓出部的位置向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的内侧壁部，所述外侧壁部以及内侧壁部沿所述第一加强板排列配置。
3.如权利要求2所述的保险杠梁，其中，
在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从外侧夹着两内侧壁部的第一凸部。
4.如权利要求2或3所述的保险杠梁，其中，
在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从外侧夹着两外侧壁部的第二凸部。
5.如权利要求4所述的保险杠梁，其中，
所述各外侧壁部固定于各自对应的第二凸部上。
6.如权利要求5所述的保险杠梁，其中，
在所述第一加强板中的所述各第二凸部的根部分的内侧位置分别形成有用于收容对应的外侧壁部前端的凹部。
7.如权利要求2、3、5或6所述的保险杠梁，其中，
在所述第一加强板上设置从该第一加强板向相对于其长度方向交叉的方向突出并从内侧约束两外侧壁部的第三凸部，在各第三凸部上固定与其对应的外侧壁部。
8.如权利要求7所述的保险杠梁，其中，
在所述第一加强板中的所述各第三凸部的根部分的外侧位置分别形成有用于收容对应的外侧壁部前端的凹部。
9.如权利要求1、2、3、5、6或8所述的保险杠梁，其中，
所述第一加强板的材料是铝或者铝合金。
10.一种保险杠梁，其安装于车身的前部或后部，并沿基准线延伸，其中，
所述保险杠梁具有梁主体和金属制的第二加强板，所述梁主体由金属制的板材构成，并沿所述基准线延伸，所述第二加强板沿所述基准线延伸，并安装于所述梁主体，
在垂直于所述基准线的至少一个截面中，所述梁主体包括呈线状延伸的基准壁以及一对围成内部空间并从所述基准壁向与之交叉的方向鼓出的鼓出部，
各鼓出部具有向相对于所述基准壁交叉的方向延伸的外侧壁部以及在比该外侧壁部更靠近另一鼓出部的位置向相对于所述第一加强板交叉的方向延伸的内侧壁部，各外侧壁部以及各内侧壁部沿所述基准壁排列配置，
在两外侧壁部以及两内侧壁部之中的至少一个上以与其平行的姿势安装所述第二加强板，
所述梁主体以及所述第二加强板满足下述条件：
(Est/ρst 3)＜(E2/ρ2 3)
Est：梁主体的杨氏模量
ρst：梁主体的密度
E3：第二加强板的杨氏模量
ρ3：第二加强板的密度。
11.如权利要求10所述的保险杠梁，其中，还满足下述条件：
t3＜(ρst/ρ3)×tst
t3：第二加强板的板厚
tst：梁主体的板厚。
12.如权利要求10或11所述的保险杠梁，其中，还满足下述条件：
0.3×tst＜t3
t3：第二加强板的板厚
tst：梁主体的板厚。
13.如权利要求10或11所述的保险杠梁，其中，
所述第二加强板的材料是铝或者铝合金。
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