CN109496183A - 汽车的外装板 - Google Patents

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Abstract

同时弥补抗拉刚度不足和碰撞性能不足。本发明的汽车的外装板具备：外装材(110)；加强构件(120)，其沿着外装材(110)的汽车内侧面与该外装材(110)接触，在与该加强构件(120)的长度方向正交的截面中，该加强构件(120)的与所述外装材正交的方向上的截面惯性矩是15000mm4以下。根据该结构，加强构件(120)的与长度方向正交的方向上的截面惯性矩成为15000mm4以下，因此，能够同时弥补抗拉刚度不足。

Description

汽车的外装板
技术领域
本发明涉及一种汽车的外装板。
背景技术
以往，在例如下述的专利文献1记载有设想了以下内容的技术：提供一种能够进行零部件自身的轻量化，且车身外板的面刚度提高效果较高的汽车用车身外板的加强构件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-251624号公报
发明内容
发明要解决的问题
近来，由于轻量化等要求，汽车的外装板等所使用的外装材存在被更薄壁化的倾向，但存在由于薄壁化而抗拉刚度降低的问题。由此，在例如用手按压了门板等的情况下，存在外装材容易变形的问题。
更详细地说明，通过外装材的板厚、形状(曲率面等)、特征线以及以往的加强零部件相对于抗拉刚度最弱的部位(例如面板中央)的设置，以往的外装板的抗拉刚度满足了所需性能。另一方面，若实施以轻量化为目的的外装材的薄壁化，则仅凭这样的除了板厚以外的对策难以弥补抗拉刚度的不足量。
相对于此，例如，如上述专利文献1那样存在想要从提高抗拉刚度的观点改善以往的加强零部件的技术，但若例如从外装材的原本厚度0.7mm薄壁化至0.5mm以下那样增大薄壁化的程度，则存在如下问题：为了在作为对象的外装板整体上弥补抗拉刚度的不足量，加强零部件的所需数量变多，轻量化效果折损。另外，由于这些加强零部件的所需数量变多，反而甚至存在导致重量增加的情况。
如以上那样，在以往的外装板的构造中，难以弥补使外装材薄壁化之际的抗拉刚度不足，且难以获得作为外装材薄壁化的本来的目的的轻量化效果。
因此，本发明是鉴于上述问题而做成的，本发明的目的在于提供一种能够弥补抗拉刚度不足的汽车的外装板。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的某一观点，提供一种汽车的外装板，该汽车的外装板具备：外装材；加强构件，其沿着所述外装材的汽车内侧面与所述外装材接触，在与该加强构件的长度方向正交的截面中，该加强构件的与所述外装材正交的方向上的截面惯性矩是15000mm4以下。
也可以是，所述加强构件的屈服应力是500MPa以上。
另外，也可以是，在所述加强构件设置有交叉部，在从所述交叉部延伸的所述加强构件的与长度方向正交的截面中，与所述外装材正交的方向上的截面惯性矩是15000mm4以下。
另外，也可以是，所述交叉部设置有两处以上。
另外，也可以是，所述加强构件以全长的1/3以上的区域与所述外装材密合。
另外，也可以是，所述外装材具有从汽车的外侧看来弯曲成凹状的凹弯曲部，所述加强构件的与所述凹弯曲部重叠的部分与所述外装材密合。
另外，也可以是，所述加强构件横过所述外装材。
另外，也可以是，所述加强构件与所述外装材接合。
另外，也可以是，所述加强构件在以如下线段为直径的圆的内侧通过，该线段是将连结所述外装材的轮廓上的任意的两点的线段中的最长的线段三等分而获得的3个线段中的位于中央的线段。
另外，也可以是，在所述外装材的相对的第1边与第2边之间配置有多个所述加强构件，至少1个所述加强构件配置于比所述第1边与所述第2边的中间线靠所述第1边侧的位置，至少1个所述加强构件配置于比所述中间线靠所述第2边侧的位置，所述加强构件中的各个加强构件的延伸方向是沿着所述第1边和所述第2边中的靠近该加强构件的那一个边的方向，相邻的两个所述加强构件间的第1距离比从所述第1边或所述第2边到最近的所述加强构件的第2距离短。
另外，也可以是，所述加强构件与所述第1边和所述第2边中的靠近所述加强构件的那一边之间的夹角是30°以内。
另外，也可以是，所述第1距离是相邻的两个所述加强构件与连结所述第1边的中点和所述第2边的中点的线段交叉的两点间的距离。
另外，也可以是，所述第2距离是所述第1边的中点与如下交叉点之间的距离，该交叉点是最靠近所述第1边的所述加强构件与连结第1边的中点和所述第2边的中点的所述线段交叉的点。
另外，也可以是，所述第2距离是所述第2边的中点与如下交叉点之间的距离，该交叉点是最靠近所述第2边的所述加强构件与连结第1边的中点和所述第2边的中点的所述线段交叉的点。
发明的效果
如以上说明那样，根据本发明，可弥补抗拉刚度不足。
附图说明
图1是表示从背侧观察本实施方式的汽车的外装板的状态的示意图。
图2是为了比较而表示以往构造的示意图，且是表示在外装材的内侧配置有门冲击杆和加强件的结构的示意图。
图3是表示加强构件的配置的变形例的示意图。
图4是表示加强构件的配置的变形例的示意图。
图5是表示加强构件的配置的变形例的示意图。
图6是表示加强构件的配置的变形例的示意图。
图7是表示加强构件的配置的变形例的示意图。
图8是表示加强构件的结构的立体图。
图9是表示沿着外装材的上下方向配置有第1加强构件、沿着外装材110的前后方向配置有第2加强构件的外装板(门板)的示意图。
图10是表示从图9的箭头A方向观察的状态的示意图。
图11是详细地表示图9中的第1加强构件与第2加强构件的交叉部的立体图。
图12是详细地表示图9中的第1加强构件与第2加强构件的交叉部的立体图。
图13是表示在图9的结构中第1加强构件和第2加强构件的与长度方向正交的方向的截面结构的示意图。
图14是表示针对图9和图10通过用于对外装板的抗拉刚度进行评价的模拟实验获得的压头140的施加载荷与变位量之间的关系的特性图。
图15是表示设想汽车的侧面的碰撞(侧撞)并利用载荷赋予构件对外装板赋予了施加载荷的状态的示意图。
图16是表示在图9的结构中通过用于对外装板的侧面碰撞的性能进行评价的模拟实验获得的利用载荷赋予构件300施加了载荷的情况下的行程与载荷之间的关系的特性图。
图17是表示在将汽车的门板设为外装板的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件之际的配置位置的示意图。
图18是表示在将汽车的门板设为外装板的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件之际的配置位置的另一个例子的示意图。
图19是表示在将汽车的顶板(顶棚)设为外装板的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件之际的配置位置的示意图。
图20是表示使板材的端部分别向与图13所示的结构相反的一侧弯折了的例子的示意图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边详细地说明本发明的优选的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能构成的构成要素，通过标注相同的附图标记，省略重复说明。
首先，参照图1，对本发明的一实施方式的汽车的外装板的结构进行说明。图1是表示从背侧(汽车的内侧)观察本实施方式的汽车的外装板100的状态的示意图。在此，例示门板作为外装板100，但外装板100也可以是挡泥板、引擎盖、顶板等汽车的其他部位的面板。
如图1所示，外装板100由外装材110和加强构件120形成。作为一个例子，外装材110由厚度是0.4mm左右的钢板构成。外装材110以表侧成为凸面的方式弯曲。另外，弯曲的曲率沿着汽车的车高方向(上下方向)。
加强构件120包括沿着上下方向配置的第1加强构件122和沿着汽车的车长方向(水平方向)配置的第2加强构件124。第1加强构件122与外装材110的曲率相仿地弯曲。第2加强构件124延伸成大致直线状，但在外装材110弯曲的情况下，设为与弯曲相仿的形状。第1加强构件122和第2加强构件124都与外装材110密合，优选与外装材110接合(粘接)。
图2是为了比较而表示以往构造的示意图。在图2中，在外装材110的内侧配置有门冲击杆300和加强件310。图3～图7是将本实施方式的汽车的门板表示为外装板100的图。图3～图7是表示加强构件120的配置的变形例的示意图。在图3所示的例子中，示出有在外装板100仅设置有沿着上下方向配置的第1加强构件122的例子。
另外，在图4所示的例子中，示出有在外装板100仅设置有沿着前后方向配置的第2加强构件124的例子。另外，在图5所示的例子中，示出有在外装板100设置有沿着上下方向配置的第1加强构件122和沿着前后方向配置的第2加强构件124的例子。另外，在图6所示的例子中，示出有在外装板100呈放射状配置有加强构件120的例子。另外，在图7所示的例子中，示出有在外装板100以倾斜地交叉的方式配置有加强构件120的例子。
图8是表示加强构件120的结构的立体图。第1加强构件122和第2加强构件124的基本的结构能够设为相同。在图8中，也示出有加强构件120的与长度方向正交的截面结构。加强构件120具有矩形截面。加强构件120是使板材130弯折而制造的。在图8所示的例子中，加强构件120是正方形的截面形状，其一边是6mm～10mm左右。另外，作为一个例子，构成加强构件120的板材130的板厚是0.8mm左右。作为板材130，能够使用钢板。
如图8所示，在弯折后的板材130的端部130a与端部130b之间设置有预定的间隙。另一方面，端部130a和端部130b也可以密合。另外，端部130a和端部130b也可以通过焊接、粘接等接合在一起。优选加强构件120以与端部130a、130b所位于的面相反的那一侧的面与外装材110密合的方式配置。由此，在端部130a、130b未接合在一起的结构中，在加强构件120被从外装板100的外侧方向按压而弯曲了的情况下，能够防止截面从端部130a、130b张开而截面形状坍塌，因此，能够进一步提高外装板100的刚度。另外，在加强构件120和外装材110被接合在一起的情况下，也可以以加强构件120的端部130a、130b所位于的面与外装材110接合的方式配置。其原因在于，通过与外装材110接合，能够防止截面从端部130a、130b张开而截面形状坍塌。此外，加强构件120的截面结构并不限定于图8那样的闭合截面的结构，例如截面也可以是与外装材110相反的那一侧的面敞开的槽型(通道)形状、图20所示的帽形状。
如以上那样，在本实施方式中，第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接触。由此，由第1加强构件122和第2加强构件124、以及外装材110的轮廓围成的各区域的面积比外装材110整体的面积小，因此，在外力作用到外装材110的情况下，张力易于较早产生，因此，能够提高外装材110的抗拉刚度。而且，更优选将外装材110和加强构件120接合在一起，能够在外装材110变形了之际利用相邻的加强构件120之间的区域的外装材110使张力更早产生，进一步提高抗拉刚度。
加强构件120的与长度方向正交的方向的截面惯性矩设为15000mm4以下，更优选设为12000mm4以下。为了满足该条件，适当设定加强构件120的板材130的材质、板厚和截面形状。通过满足该条件，能够将加强构件120设为较小的截面形状，即使在为了提高抗拉刚度而配置有多根第1加强构件122和第2加强构件124的情况下，也不会导致较大的重量增加，能够高效地提高抗拉刚度。加强构件120的与长度方向正交的方向的截面惯性矩较小的做法能够缩小截面形状，能够减轻加强构件120的每1根的重量，因此，能够提高用于提高抗拉刚度的加强构件120的根数、配置的自由度，更高效地提高抗拉刚度，但若考虑将加强构件120组装于外装板100之际的施工性，则所述的截面惯性矩也可以设为10mm4以上。
另外，加强构件120的屈服应力设为500MPa以上。由此，即使在外力作用到加强构件120的情况下，也能够防止产生塑性变形，因此，能够有效地确保抗拉刚度而实现轻量化。
另外，加强构件120的一定程度以上的长度沿着外装材110配置。具体而言，加强构件120以全长的1/3以上的区域与外装材110密合。通过使加强构件120与外装材110密合配置，即使在外装材110的薄壁化的程度较大的情况(例如从原本厚度0.7mm向0.5mm以下的薄壁化)下，也能够提高外装板100的抗拉刚度。进一步优选通过将加强构件120和外装材110密合并接合在一起，能够在外装材110的变形时使拉伸力作用于外装材110而使外装板100的抗拉刚度进一步提高。
尤其是，第1加强构件122沿着外装材110的曲率的方向在上下方向上配置。由此，能够提高以朝向汽车的外侧伸出的方式弯曲了的凸弯曲部的抗拉刚度。另外，外装材110具有从汽车的外侧看来以朝向内侧伸出的方式弯曲了的凹弯曲部，加强构件120的与凹弯曲部重叠的部分与外装材110密合。与凸弯曲部相比，凹弯曲部针对来自汽车的外侧的载荷的抗拉刚度变差，因此，通过将加强构件120与该部位密合配置，能够有效地提高外装板整体的抗拉刚度。
另外，加强构件120以横过(横贯)外装材110的方式构成。在本实施方式中，加强构件120的截面惯性矩较小，屈服应力较高(弹性变形域较大)。因此，为了提高外装板100的整体上的抗拉刚度，优选加强构件120尽可能长。
在图5所示的例子中，设置有第1加强构件122和第2加强构件124交叉的交叉部。并且，从交叉部延伸的加强构件120的与长度方向正交的方向的截面惯性矩设为15000mm4以下。若存在交叉部，则被从交叉部延伸的加强构件120夹着的外装材的区域的面积比外装板整面的面积小，板厚相对于被加强构件120夹着的面积的比率相对地增加，因此，能够进一步提高抗拉刚度。因而，通过设置交叉部，能够有效地提高抗拉刚度。
另外，通过将交叉部设为两处以上，外装材110的被相邻的加强构件120夹着的各个区域进一步变小，板厚相对于各个区域的面积的比率相对地增加，因此，能够进一步提高抗拉刚度。由此，能够有效地提高抗拉刚度
另外，在交叉部中，通过如随后论述那样在第1加强构件122和第2加强构件124设置有凹部122a、124a，第1加强构件122和第2加强构件124的与外装材110正交的方向的厚度减少。由此，在包括交叉部在内的附近的区域中，也能够使第1加强构件122以及第2加强构件124和外装材110密合并接合在一起，能够有效地提高抗拉刚度。
接着，对用于提高外装材110的抗拉刚度的加强构件120的优选的配置进行说明。在外装材110中，在其周缘处，连结有其他构件，或被其他构件支承，因此，抗拉刚度比较高。另一方面，若外装材110的中央部分未被其他构件支承，则抗拉刚度较低。因而，抗拉刚度的确保变得重要的主要是外装材110的中央部分。图17是表示与图3～图7同样地在将汽车的门板设为外装板100的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件120之际的配置位置的示意图。
如图17所示，在外装板100的外装材110的中央设定有加强构件120通过的假想圆C。假想圆C是以将图17所示的长度D的线段L三等分而获得的3个线段中的位于中央的线段为直径(＝D/3)的圆。线段L是将设定于外装材110的轮廓(外周的缘)的任意的两个点连结而获得的线段中的最长的线段。在外装板100是门板的情况下，如图17所示，线段L成为将门板的对角连结的对角线。
在设定了以上那样的假想圆C的基础上，本实施方式的加强构件120以在假想圆C的内侧通过的方式配置。通过以通过假想圆C的方式配置加强构件120，即使外装板100是挡泥板(前部或后部)、引擎盖、门板、顶板、后备箱等任意面板，加强构件120也在外装材110的中央附近通过。因而，在外装材110的中央附近，能够提高抗拉刚度。
即使是配置多个加强构件120的情况下，至少1个加强构件120也以在假想圆C的内侧通过的方式配置。另外，通过将两个以上的加强构件120以在假想圆C的内侧通过的方式配置，也能够进一步提高外装材110的中央附近处的抗拉刚度。
图18是表示在将汽车的门板设为外装板100的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件120的位置的另一个例子的示意图。
在图18所示的例子中，在外装材110的相对的两个边112、114之间配置有多个加强构件120。此外，在图18中，在两个边112、114之间配置有两个加强构件120，但也可以配置有3个以上的加强构件120。另外，在图18中，将外装材110的相对的两个边112、114作为门板的车长方向的边，但也可以作为车高方向的边。至少1个加强构件120相对于位于边112与边114之间的中间的中间线L0配置于比中间线L0靠边112侧的位置。另外，至少1个加强构件120相对于中间线L0配置于比中间线L0靠边114侧的位置。并且，各个加强构件120的延伸的方向是沿着边112和边114中的靠近该加强构件120的那一个边的方向。
并且，在本实施方式中，在图18所示的加强构件120的配置中，相邻的两个加强构件120之间的距离D1比从边112到最近的加强构件120的距离D2短。另外，相邻的两个加强构件120之间的距离D1比从边114到最近的加强构件120的距离D3短。
通常，外装板100利用其轮廓与其他构件连结，或被其他构件支承。因此，外装材110的距轮廓比较近的区域被其他构件保持，抗拉刚度变得比较高。因而，即使使从边112到最近的加强构件120的距离D2比较长，也能够确保沿着边112的区域的抗拉刚度。同样地，即使使从边114到最近的加强构件120的距离D3比较长，也能够确保沿着边114的区域的抗拉刚度。
另一方面，外装材110的中央的中间线L0的附近距边112或边114较远，因此，抗拉刚度比沿着边112或边114的区域的抗拉刚度易于降低。因此，通过使相邻的两个加强构件120之间的距离D1比从边112到最近的加强构件120的距离D2短，在外装材110的中央的中间线L0的附近，能够提高抗拉刚度。同样地，通过使相邻的两个加强构件120之间的距离D1比从边114到最近的加强构件120的距离D3短，在外装材110的中央的中间线L0的附近，能够提高抗拉刚度。
在图18中，在边112与边114并不平行的情况下，设想距离D1、D2、D3的值根据进行测定的位置而变化的情况。因此，设定将边112的中点P1和边114的中点P2连结的线段LP1-P2，求出将P1和P2连结的线段LP1-P2与各加强构件120交叉的点P3、P4，D1是P3-P4间的距离，D2是P1-P3间的距离，D3是P4-P2间的距离。
另外，在图18中，示出了加强构件120与边112和边114大致平行地配置的情况，但加强构件120也可以不与边112、114平行。在本实施方式中，靠近边112的加强构件120与边112之间的夹角是30°以内。另外，靠近边114的加强构件120与边114之间的夹角是30°以内。通过如此将加强构件120与边112、边114中的靠近加强构件120的边之间的夹角设为30°以内，能够提高边112或边114的附近处的抗拉刚度。
图19是表示在将汽车的顶板(顶棚)设为外装板100的情况下为了确保抗拉刚度而配置加强构件120之际的配置位置的示意图。在顶板这样的配置于汽车的上表面的面板的情况下，在面板上并不存在车高方向。门板这样的配置于汽车的侧面的面板的车高方向(上下方向)相当于顶板这样的配置于汽车的上表面的面板的车宽方向(左右方向)。在图19所示的例子中，与图18同样地，在外装材110的相对的两个边112、114之间配置有3个加强构件120。另外，相对于位于边112与边114之间的中间的中间线L0，至少1个加强构件120配置于比中间线L0靠边112侧的位置。另外，相对于中间线L0，至少1个加强构件120配置于比中间线L0靠边114侧的位置。并且，各个加强构件120的延伸的方向是沿着边112和边114中的靠近该加强构件120的那一个边的方向。
与图18同样，在图19所示的加强构件120的配置中，相邻的两个加强构件120之间的距离D6、D7也比从边112到最近的加强构件120的距离D8短。另外，相邻的两个加强构件120之间的距离D6、D7比从边114到最近的加强构件120的距离D9短。
在图19中，外装材110的距轮廓比较近的区域也被与轮廓连结或支承轮廓的其他构件保持，抗拉刚度变得比较高。因而，即使从边112到最近的加强构件120的距离D8比较长，也能够确保沿着边112的区域的抗拉刚度。同样地，即使从边114到最近的加强构件120的距离D9比较长，也能够确保沿着边114的区域的抗拉刚度。
另一方面，外装材110的中央的中间线L0的附近距边112或边114较远，因此，抗拉刚度比沿着边112或边114的区域的抗拉刚度易于降低。因此，通过使相邻的两个加强构件120之间的距离D6、D7比从边112到最近的加强构件120的距离D8短，在外装材110的中央的中间线L0的附近，能够提高抗拉刚度。同样地，通过使相邻的两个加强构件120之间的距离D6、D7比从边114到最近的加强构件120的距离D9短，在外装材110的中央的中间线L0的附近，能够提高抗拉刚度。
在图19中，也设定将边112的中点P1和边114的中点P2连结的线段LP1-P2，求出将P1和P2连结的线段LP1-P2与各加强构件120交叉的点P4、P5、P6。并且，D6设为P4-P5间的距离，D7设为P5-P6间的距离，D8设为P1-P4间的距离，D9设为P6-P2间的距离。
另外，在图19中，也通过将靠近加强构件120的边112、114与加强构件120之间的夹角设为30°以内，能够提高边112或边114的附近处的抗拉刚度。
图13是表示第1加强构件122和第2加强构件124的与长度方向正交的方向的截面结构的示意图。如图13所示，第1加强构件122和第2加强构件124具有长方形的截面形状，作为一个例子，是纵16mm左右、横10mm左右。与图8同样，第1加强构件122和第2加强构件124是通过板材130的弯折构成的，端部130a和端部130b相对。此外，第1加强构件122和第2加强构件124也可以不必是相同的截面形状(即截面惯性矩)，也可以是，例如一个加强构件是图13所示那样的长方形的截面形状，另一个加强构件是图8所示那样的正方形的截面形状。另外，在第1加强构件122和第2加强构件124分别配置有多根的情况下，第1加强构件122也可以分别不必是相同的截面形状，同样地第2加强构件124也可以分别不必是相同的截面形状，其原因在于，能够进一步效率良好地获得外装板100的抗拉刚度提高的效果和轻量化的效果。
在图13所示的结构中，长方形的截面形状的短边侧与外装材110密合。由此，为了确保所期望的截面惯性矩，能够构成具有效率最好的截面形状的加强构件120。
图20是表示使板材130的端部130a和端部130b分别向与图13所示的结构相反的一侧弯折了的例子的示意图。将图20的形状称为帽形状。
在图20所示的结构中，长方形的截面形状的短边侧也与外装材110密合。由此，为了确保所期望的截面惯性矩，能够构成具有效率最好的截面形状的加强构件120。
图14是表示在图9和图10的结构例中为了对抗拉刚度进行评价通过模拟实验获得的压头140的施加载荷与变位量之间的关系的特性图。图9是表示沿着外装材110的上下方向配置有第1加强构件122、沿着外装材110的前后方向配置有第2加强构件124的外装板100(门板)的示意图，详细地示出了图5的结构。另外，图10是表示从图9的箭头A方向观察的状态的示意图。在图9中，示出了从表侧(从汽车的外侧)观察外装板100的状态，但以透视了外装材110的状态示出了第1加强构件122和第2加强构件124。另外，图9所示的压头140是在图14所示的模拟实验中按压外装板100的构件。在图14所示的模拟实验结果中，示出了外装材110的厚度是0.4mm且未将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合的情况(发明例1、以实线表示的特性)、以及将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合了的情况(发明例2、以双点划线表示的特性)。另外，在图14所示的模拟实验结果中，为了比较，还示出了外装材110的厚度是0.7mm且没有加强构件的情况的特性(单点划线)、外装材110的厚度是0.4mm且没有加强构件的情况的特性(虚线)。
当前所用的一般的汽车的外装板的厚度是0.7mm左右，相当于单点划线的特性。如图14所示，若将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合了的发明例2(双点划线)与外装材110的厚度是0.7mm且没有加强构件的情况的特性(单点划线)相比较，则获得了针对施加载荷的变位量是同等以上的结果。尤其是，在发明例2中，若载荷超过80[N]，则针对施加载荷的变位量相对于单点划线的特性降低。另外，对于未将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合的发明例1的特性(实线)，针对施加载荷的变位量比单点划线的特性稍大，但若施加载荷成为200[N]左右，则与单点划线的特性同等。因而，根据本实施方式，即使是将外装材110的厚度设为0.4mm而比现状大幅减薄的情况下，也能够抑制抗拉刚度降低。由此，能够使外装材110的厚度降低到例如0.4mm左右，能够使外装板100轻量化。
另外，如在图14中以虚线的特性所示那样，对于外装材110的厚度是0.4mm且没有加强构件的情况的特性，针对施加载荷的变位量比其他特性明显增大。这表示若按压外装板，则外装材110大幅度变形。因而，在厚度是0.4mm且没有加强构件的情况下，难以用作汽车的外装板。
如以上说明那样，根据本实施方式的加强构件120，能够可靠地提高外装材110的抗拉刚度。而且，根据本实施方式的加强构件120，也能够提高碰撞时的耐冲击性能。以下，对由本实施方式的加强构件120带来的耐碰撞性能的提高进行说明。
如前述那样，加强构件120的与长度方向正交的方向的截面惯性矩设为15000mm4以下，更优选设为12000mm4以下。为了满足该条件，适当设定加强构件120的板材130的材质、板厚和截面形状。在满足该条件的过程中，也存在如下情况：不仅获得前述那样的与抗拉刚度的提高有关的效果，也获得与耐碰撞性能的提高有关的效果。即，通过满足前述的截面惯性矩的条件，提高加强构件120的塑性压曲极限，在受到了碰撞载荷的输入之际不容易引起塑性压曲，能够将由弹性变形产生的反作用力有效地灵活运用于耐碰撞性能。由弹性变形产生的反作用力的针对变形的反作用力增量相对较大，在塑性变形中，针对变形的反作用力增量较小。因而，能够将由弹性变形产生的反作用力作为耐碰撞性能有效地灵活运用。此外，若增大截面惯性矩，则即使是较小的弯曲，也易于产生塑性压曲。在以往构造中，门冲击杆300的截面惯性矩设为18000mm4左右，以发挥基于塑性变形的耐碰撞性能为前提。另一方面，在本实施方式中，截面惯性矩的上限值如上述那样被设定，其结果，受到了碰撞载荷的输入之际加强构件120的塑性压曲得到抑制，能够发挥基于弹性变形的耐碰撞功能。
另外，加强构件120的屈服应力设为500MPa以上。由此，能够提高加强构件120的塑性压曲极限，更有效地灵活运用由弹性变形产生的反作用力，因此，能够有效地提高耐碰撞性能。
另外，加强构件120即使由较细的构件构成，通过使其交叉，也能成为实用性的冲击吸收构件。另外，若如以往构造那样门冲击杆300仅是1根，则由于赋予碰撞载荷的位置不同，存在空击(日文：空振り)的可能性。另外，若设置多根门冲击杆300作为空击对策，则导致大幅的重量增加。根据本实施方式，能够将比以往轻量的加强构件120大范围地配置于外装板100的整个面，因此，能够抑制重量增加，同时也避免空击。而且，作为加强构件120，第1加强构件122和第2加强构件124相连，因此，施加到一个加强构件的碰撞载荷也向另一个加强构件传播，能够一起吸收冲击。
而且，在外装材110和加强构件120被接合在一起的情况下，能够抑制在碰撞变形时加强构件120的变形较大的情况下的加强构件120的倒入(旋转)，能够进一步提高耐碰撞性能。另外，在碰撞变形时在相邻的加强构件120之间的区域的外装材产生张力这点也有效。若减薄外装材110，则刚度消失，容易凹陷(挠曲)而对冲击吸收不起作用，但通过将外装材110和加强构件120接合而约束外装材110，在加强构件120变形了的情况下，变形了的部位的周围的外装材110被沿着面内方向拉伸。外装材110即使没有厚度方向的刚度，也存在面内方向的抗拉强度，因此，能够抗拒拉伸的变形，提高冲击吸收构件的性能。
根据以上内容，本实施方式的外装板100不仅能够提高抗拉刚度，也能够提高耐碰撞性能。因此，通过简化或者省略以往的耐碰撞零部件，能够获得进一步的轻量化效果。另外，在使用以往的耐碰撞零部件的情况下，能够有助于进一步提高碰撞安全性能。
另外，第1加强构件122沿着外装材110的曲率的方向在上下方向上配置，从而能够提高以朝向汽车的外侧伸出的方式弯曲了的凸弯曲部的耐碰撞功能。
另外，加强构件120以横过(横贯)外装材110的方式构成。在本实施方式中，加强构件120的截面惯性矩较小，屈服应力较高(弹性变形域较大)。因此，构件整体上承接外装板100的碰撞时的载荷、冲击，因此，优选加强构件120尽可能长。另外，通过使加强构件120以横过外装材110的方式构成，能够提高受到碰撞载荷的加强构件120用于获得反作用力的支点(相对于以往其他零部件的接触点)的设定自由度。另外，通过使加强构件120尽可能长，能够使碰撞时承接冲击的范围变宽，能够提高耐碰撞性能。
以下，对由设置有加强构件120带来的外装板100的耐碰撞功能的提高进行说明。图9是表示如前述那样以第1加强构件122的长度方向成为外装材110的上下方向的方式配置、以第2加强构件124的长度方向成为外装材110的水平方向的方式配置的外装板100(门板)的示意图，详细地表示图5的结构。
在图9中，第1加强构件122由配置于外装板100的上下方向两端的支承部220支承。另外，第2加强构件124由配置于外装板100的上下方向两端的支承部230支承。更具体而言，第1加强构件122的两端被外装材110和支承部220夹持而被支承。同样地，第2加强构件124的两端被外装材110和支承部230夹持而被支承。另外，在图9中，第1加强构件122和第2加强构件124的交叉部内的位于车辆的上下方向外侧或前后方向外侧的交叉部与由支承部220或支承部230支承的第1加强构件122或第2加强构件124的被支承部之间的距离是第1加强构件122或第2加强构件124的长度的1/3以内。由此，在由碰撞产生的载荷施加到加强构件120的情况下，施加到例如第2加强构件124的载荷从交叉部施加于第1加强构件122，从交叉部到由支承部220支承的第1加强构件122的被支承部的距离较近，因此，能够利用弹性变形效率良好地承接由碰撞产生的载荷。
在图9中，示出有如下例子：通过在第1加强构件122和第2加强构件124的交叉部设置凹部122a、124a并使凹部122a、124a交叉，将第1加强构件122和第2加强构件124配置到同一平面。另外，在图9中，构成为，以编织的方式配置第1加强构件122和第2加强构件124，在相邻的交叉部中，第1加强构件122和第2加强构件124的上下的配置不同。
若以编织的方式配置第1加强构件122和第2加强构件124，则第1加强构件122和第2加强构件124彼此的载荷传递的效率变佳。由此，能够在碰撞时利用第1加强构件122和第2加强构件124有效地确保冲击吸收功能。
图11和图12是详细地表示图9中的第1加强构件122和第2加强构件124的交叉部的立体图。图11与图9所示的交叉部C1相对应，图12与图9所示的交叉部C2相对应。在交叉部C1处，第2加强构件124相对于第1加强构件122位于车辆的外侧方向(外装材110侧)。由此，能够以编织的方式配置第1加强构件122和第2加强构件124。通过在第1加强构件122设置凹部122a，在第2加强构件124设置凹部124a，第1加强构件122和第2加强构件124配置于同一平面。另外，在交叉部C2处，第1加强构件122相对于第2加强构件124位于车辆的外侧方向。在交叉部C2处，也通过在第1加强构件122设置凹部122a，在第2加强构件124设置凹部124a，第1加强构件122和第2加强构件124配置于同一平面。
此外，省略图示，但第1加强构件122和第2加强构件124未必需要以编织的方式配置，出于向外装板100组装时的施工上的理由等，也可以相对于第2加强构件124的全部将第1加强构件122的全部配置于外装板侧，另外，相反也可以相对于第1加强构件122的全部将第2加强构件124的全部配置于外装板侧。
另外，如上述那样从交叉部延伸的加强构件120的与长度方向正交的方向的截面惯性矩是15000mm4以下。通过设置交叉部，能够缩短在输入碰撞载荷时向加强构件120赋予的弯曲变形的支点与作用点之间的距离，因此，能够进一步提高针对变形的反作用力增量。因而，通过设置有交叉部，可有效地提高碰撞性能。
另外，通过将交叉部设为两处以上，能够进一步缩短在输入碰撞载荷时向加强构件120赋予的弯曲变形的支点与作用点之间的距离，因此，能够进一步提高针对变形的反作用力增量。另外，能够使冲击载荷向其他多个加强构件120传播而承接，因此，能够获得更高的反作用力。由此，碰撞性能进一步提高。
另外，在交叉部中，通过在第1加强构件122和第2加强构件124设置有凹部122a、124a，第1加强构件122和第2加强构件124的与外装材110正交的方向的厚度减少。由此，在包括交叉部在内的附近的区域中，也能够使第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110密合并接合在一起，提高碰撞性能。
而且，通过设置交叉部，在交叉部处，第1加强构件122和第2加强构件124相互约束。由此，在例如加强构件120的截面是长方形、短边侧与外装材110密合的情况下，能够抑制受到碰撞之际加强构件120产生倒伏而长边侧接近外装材110的情况。另外，通过将第1加强构件122和第2加强构件124以编织的方式配置，能够抑制受到碰撞之际加强构件120产生倒伏而长边侧接近外装材110的情况。如果缩短交叉部的间隔，则以较短的间隔实现旋转抑制的约束，因此，第1加强构件122和第2加强构件124更难以倒伏。由此，能够抑制由加强构件120的倒伏引起的截面惯性矩的降低，能够抑制耐碰撞性能的降低。
作为冲击吸收构件，需要被某个构件支承而承接冲击载荷，以使冲击吸收构件不相对于载荷输入方向进行刚体移动。载荷从外装材110输入，因此，承接冲击载荷的支承部220、230设置于加强构件120的与外装材110相反的那一侧。此时，对加强构件120输入载荷的载荷输入点(交叉部)和支承部220、230靠近的情况能以较少的变形获得较高的反作用力。此外，在外装板100是门板的情况下，支承部220、230相当于与门内板、前支柱、中心支柱、侧边梁等抵接的部位。另外，在除了门以外的外装板100的情况下，也可以使支承部220、230抵接而支承于其他主体构造材。如果是例如顶板的面板，则与车顶边梁、前车顶梁、后车顶梁等抵接的部位相当于支承部220、230。另外，支承部220、230与这些主体构造材的抵接也可以设置别的支承零部件而借助该支承零部件来抵接并支承。
在加强构件120中，支承于支承部220、230的被支承部是加强构件120的端部。通过如此支承加强构件120的端部，能够将加强构件120的整体灵活运用于冲击吸收。另外，通过将被支承部与除了外装材以外的其他零部件接合，能够也在除了载荷输入方向以外的方向上约束被支承部，能够提高碰撞性能，并且也有助于加强构件120的倒入防止等。另外，被支承部也可以设置于加强构件120的除了端部以外的部位。
接着，基于图15和图16，针对本实施方式的外装板100，对考虑碰撞时而评价了弯曲强度的结果进行说明。图15是表示在图9的结构中设想汽车的侧面的碰撞(侧撞)并利用载荷赋予构件300对外装板100施加了施加载荷的状态的示意图。
图16是表示在图9的结构中利用载荷赋予构件300施加了载荷的情况下的行程与载荷之间的关系的特性图。在图16中，示出有如下情况：为了评价耐碰撞功能，施加比图14大的载荷，产生相当于碰撞时的行程。在图16中，以虚线表示的特性表示为了比较而以相同的条件评价了图2所示的以往构造的情况的特性。另外，以实线表示的特性对应于未将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合的发明例1，以双点划线表示的特性对应于将第1加强构件122和第2加强构件124与外装材110接合了的发明例2。
如图16所示，在发明例1的结构中，特别是在行程为50mm以上的情况下，载荷比以往构造变高，能够获得比以往构造高的冲击吸收性能。另外，在发明例2的结构中，在行程的大致整个区域中，载荷比以往构造变高，能够获得比发明例1更高的冲击吸收性能。如上述那样在以往构造中，以使门冲击杆300等耐冲击构件塑性变形为前提，因此，随着行程变大而产生塑性变形，与行程的增加相伴的载荷的增加率比发明例1、发明例2变低。另一方面，在本实施方式的发明例1、发明例2中，在弹性变形的范围吸收冲击，因此，与行程的增加相伴的载荷的增加率比以往构造变得更大。因而，根据图9的结构例，即使是在产生了例如电线杆等与门板碰撞的侧面柱碰撞的情况下，也可获得充分的冲击吸收性能。
对于模拟实验的结果，根据图9的结构，对于发明例1、发明例2中任一者，即使也使行程达到75mm左右，也不产生塑性压曲。因而，根据本实施方式，能够将加强构件120作为弹性构件而吸收碰撞的冲击。此外，在发明例1中，在行程65mm左右处，载荷暂时降低，其原因在于，由于未将加强构件120与外装材110接合，在加强构件120的局部产生了倒伏。然而，通过如发明例2那样将加强构件120和外装材110接合，或者，通过如上述那样在加强构件120设置交叉部或将方向不同的加强构件120以编织的方式配置，能够抑制这样的加强构件120的倒伏。
此外，第1加强构件122和第2加强构件124也可以不是单独的构件，也可以将例如1张钢板加工成格子状且截面较薄的压制成型品，使第1加强构件122和第2加强构件124一体化。在该情况下，分支的部位成为交叉部。
另外，外装材110和加强构件120并不限定于钢材，也可以由例如铝等非铁金属等构成。而且，也可以由例如CFRP形成外装材110，在外装材110的背侧配置相当于第1加强构件122和第2加强构件124的肋。在该情况下，相当于第1加强构件122和第2加强构件124的肋也可以一体成型。在该情况下，将分支的部位(十字状的部位)视作交叉部。而且，相当于第1加强构件122和第2加强构件124的肋也可以与外装材110一体成形，在该情况下，相当于第1加强构件122和第2加强构件124的肋视作与外装材110接合的构件。
如以上进行了说明那样根据本实施方式，通过针对由0.4mm左右的薄板构成的外装材110配置加强构件120并与外装材110密合，能够大幅度地提高抗拉刚度。由此，即使在使用者触碰了由薄板构成的外装板100、或使用者推压了外装板100的情况下，也能够抑制外装板100的变形。
另外，若根据需要将多个第1加强构件122和多个第2加强构件124配置成格子状并使它们与外装材110密合，利用弹性变形主体吸收碰撞载荷，则也能够提高耐碰撞性能。因而，能够提供达成轻量化、并且抗拉刚度提高且耐碰撞性能也优异的汽车的外装板。
以上，一边参照附图，一边详细地说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于该例子。只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人，在权利要求书所记载的技术思想的范畴内就能想到各种变更例或修正例，这是显而易见的，可以理解这些也当然属于本发明的保护范围。
附图标记说明
100、外装板；110、外装材；120、加强构件；122、第1加强构件；124、第2加强构件。

Claims (14)

1.一种汽车的外装板，其具备：
外装材；以及
加强构件，其沿着所述外装材的汽车内侧面与所述外装材接触，在与该加强构件的长度方向正交的截面中，该加强构件的与所述外装材正交的方向上的截面惯性矩是15000mm4以下。
2.根据权利要求1所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件的屈服应力是500MPa以上。
3.根据权利要求1或2所述的汽车的外装板，其中，
在所述加强构件设置有交叉部，在从所述交叉部延伸的所述加强构件的与长度方向正交的截面中，与所述外装材正交的方向上的截面惯性矩是15000mm4以下。
4.根据权利要求3所述的汽车的外装板，其中，
所述交叉部设置有两处以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件以全长的1/3以上的区域与所述外装材密合。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的汽车的外装板，其中，
所述外装材具有从汽车的外侧看来弯曲成凹状的凹弯曲部，所述加强构件的与所述凹弯曲部重叠的部分与所述外装材密合。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件横过所述外装材。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件与所述外装材接合。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件在以如下线段为直径的圆的内侧通过，该线段是将连结所述外装材的轮廓上的任意的两点的线段中的最长的线段三等分而获得的3个线段中的位于中央的线段。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的汽车的外装板，其中，
在所述外装材的相对的第1边与第2边之间配置有多个所述加强构件，至少1个所述加强构件配置于比所述第1边和所述第2边的中间线靠所述第1边侧的位置，至少1个所述加强构件配置于比所述中间线靠所述第2边侧的位置，所述加强构件中的各个加强构件的延伸方向是沿着所述第1边和所述第2边中的靠近该加强构件的那一个边的方向，相邻的两个所述加强构件间的第1距离比从所述第1边或所述第2边到最近的所述加强构件的第2距离短。
11.根据权利要求10所述的汽车的外装板，其中，
所述加强构件与所述第1边和所述第2边中的靠近所述加强构件的那一个边之间的夹角是30°以内。
12.根据权利要求10所述的汽车的外装板，其中，
所述第1距离是相邻的两个所述加强构件与连结所述第1边的中点和所述第2边的中点的线段交叉的两点间的距离。
13.根据权利要求12所述的汽车的外装板，其中，
所述第2距离是所述第1边的中点与如下交叉点之间的距离，该交叉点是最靠近所述第1边的所述加强构件与连结第1边的中点和所述第2边的中点的所述线段交叉的点。
14.根据权利要求12所述的汽车的外装板，其中，
所述第2距离是所述第2边的中点与如下交叉点之间的距离，该交叉点是最靠近所述第2边的所述加强构件与连结第1边的中点和所述第2边的中点的所述线段交叉的点。
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