CN112004723B - 保险杠构造体 - Google Patents

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CN112004723B CN201980023551.0A CN201980023551A CN112004723B CN 112004723 B CN112004723 B CN 112004723B CN 201980023551 A CN201980023551 A CN 201980023551A CN 112004723 B CN112004723 B CN 112004723B
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Abstract

一种保险杠构造体(100)，包括加强件(10)、能量吸收构件(30a、30b)、中间构件(50a、50b)。加强件(10)的倾斜部(12a、12b)与能量吸收构件(30a、30b)和中间构件(50a、50b)连接。中间构件(50a、50b)通过与能量吸收构件(30a、30b)相接的第一部分(51)、与加强件(10)相接的第二部分(52)、以及连接第一部分(51)和第二部分(52)的部分，以形成四边形的方式连接。

Description

保险杠构造体
技术领域
本发明涉及保险杠构造体。
背景技术
汽车中主要在前部、后部配备用于吸收碰撞时的冲击的保险杠构造体。保险杠构造体一般而言包括加强件和能量吸收构件。保险杠构造体是通过加强件接收碰撞，能量吸收构件变形，从而抑制对车身的损伤的结构。
当前，所述保险杠构造体被寻求轻型化，但被寻求受车辆的外观设计上的限制、或微小重叠性能等比迄今为止更多的功能。因此，可以想到比至今的保险杠构造体形状进一步减小保险杠加强件的设计曲率半径等。保险杠加强件的曲率半径减小时，随着所述能量吸收构件的倾斜，碰撞时，在保险杠加强件和能量吸收构件前端，引起应力集中。其结果，在能量吸收构件的压曲变形前，保险杠加强件引起压曲或断裂，可能无法效率良好地进行能量吸收。
专利文献1中，以效率良好地吸收碰撞能量为目的，提出了一种配置中间构件的保险杠构造体。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特许第5180950号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
专利文献1的保险杠构造体诱发加强件的压曲，难以进行近年来所要求的那样的效率优良的能量吸收。另外，可以想到因加强件压曲，会难以进行保险杠的控制，因此可能会使后部构件损伤。
本发明是鉴于相关背景而提出的，其目的在于提供一种抑制加强件断裂及压曲，可以效率良好地进行能量吸收的保险杠构造体。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了达成上述目的，本发明的第一观点涉及的保险杠构造体，其特征在于，包括：
加强件，在车辆的车宽方向上延伸，
能量吸收构件，连结车辆框架部和所述加强件，以及
中间构件，被配置在所述加强件和所述能量吸收构件之间，与所述加强件和所述能量吸收构件的各个接合；
所述加强件与所述能量吸收构件和所述中间构件的各个接合。
也可以是，所述中间构件包括：
与所述能量吸收构件接合的第一部分，
与所述加强件接合的第二部分，以及
连结所述第一部分和所述第二部分的第三部分及第四部分；
所述第一部分、所述第二部分、所述第三部分及所述第四部分以形成四边形的方式连接，
相对于所述第一部分与所述第二部分之间的角度，所述第三部分与所述第四部分之间的角度大，所述第二部分和所述第三部分之间的角度与所述第四部分和所述第一部分之间的角度是相等的。
也可以是，所述中间构件包括：
与所述能量吸收构件接合的第一部分，
与所述加强件接合的第二部分，以及
连结所述第一部分和所述第二部分的第三部分及第四部分；
所述第一部分的线长度与所述第二部分的线长度是相等的，所述第三部分的线长度与所述第四部分的线长度是相等的。
[发明效果]
根据本发明，可以提供一种抑制加强件的断裂及压曲，可以效率良好地进行能量吸收的保险杠构造体。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的保险杠构造体的立体图。
图2是在图1的箭头II的方向观察保险杠构造体的主视图。
图3的(a)是在图2的IIIa的方向观察保险杠构造体的图。图3的(b)是在图2的IIIb的方向观察保险杠构造体的图。
图4是沿图2的IV-IV线切断保险杠构造体的加强件的剖视图。
图5是沿图2的V-V线切断保险杠构造体的能量吸收构件的剖视图。
图6是将保险杠构造体的中间构件放大示出的图。
图7的(a)是示出FEM(Finite Element Method：有限元法)分析中使用的本发明例的保险杠构造体的模型的主视图。图7的(b)是示出比较例1的保险杠构造体的模型的主视图。图7的(c)是示出比较例2的保险杠构造体的模型的主视图。
图8是示出本发明例、比较例1和比较例2的FEM分析的结果的、荷重-行程线图的曲线图。
具体实施方式
以下，示出本发明的代表性的实施方式，进一步具体明确本发明。但是，无需说明的是，本发明并不因这样的实施方式的记载而受到任何限制。另外，应当理解的是，对于本发明，在以下的实施方式之外，在上述的具体描述之外，只要不脱离本发明的思想，可以基于本领域技术人员的知识而施以各种变更、修正、改良等。
首先，参照图1～图4，主要针对本实施方式的保险杠构造体100的结构进行说明。在以下的说明中，将X轴方向作为车辆的车宽方向，将Y轴方向作为车辆的前后方向，将Z轴方向作为车辆的高度方向。另外，保险杠构造体100被设置于车辆的前侧，+Y方向为车辆前方。
如图1所示，保险杠构造体100包括加强件10、能量吸收构件30a、30b、中间构件50a、50b。各构件彼此相接的位置通过焊接等的方法接合。
加强件10由具有图4中后述的剖面的铝合金的挤出型材形成。加强件10是通过直线状的挤出型材在弯曲部13a、13b被弯曲而形成的。由此，如图2所示，加强件10包括车辆外侧的直线部11和倾斜部12a、12b。
能量吸收构件30a、30b被称为溃缩盒，是碰撞时变形并吸收碰撞能量的构件。能量吸收构件30a、30b是相同形状的铝合金的构件，左右对称地配置。能量吸收构件30a、30b分别由具有图5中后述的剖面的铝合金的挤出型材形成。
如图2所示，能量吸收构件30a、30b分别包括前端部31、倾斜部32、后端部33。
前端部31以朝向车辆的外侧的方式定位，具有与加强件10的直线部11平行的端面。
倾斜部32从前端部31连续，接于加强件10的倾斜部12a、12b的里侧。
后端部33以朝向车辆的里侧的方式定位，具有与加强件10的直线部11平行的端面。
图2所示的中间构件50a、50b是相同形状的铝合金的构件，左右对称地配置。中间构件50a、50b分别包括第一部分51、第二部分52。
第一部分51是接于能量吸收构件30a、30b的前端部31的板状的部分。因此，中间构件50a、50b相比于能量吸收构件30a、30b位于更靠车辆外侧。
第二部分52接于加强件10的倾斜部12a、12b的里侧。第二部分52与倾斜部12a、12b的接触面与倾斜部32和倾斜部12a、12b的接触面相邻。
第一部分51和第二部分52在接近能量吸收构件30a、30b的倾斜部32的位置连接。另外，第一部分51和第二部分52在各自的相反侧的端部附近，通过在图6中说明的部分连结。
如图3所示，能量吸收构件30a、30b具有比加强件10的车辆内侧的面即背面板15的宽度稍小的Z轴方向上的宽度。另外，能量吸收构件30a、30b在X轴方向上被配置在背面板15的最外侧的位置与中间构件50a、50b的最靠近中心的位置之间。
中间构件50a、50b在Z轴方向上具有比背面板15的宽度稍大的宽度。
接着，进一步详细地说明上述各构件的剖面形状等。
加强件10具有图4所示的剖面形状。加强件10包括正面板14、背面板15、连结板16a、16b、交点部17a、17b、交点部18a、18b。
正面板14和背面板15被形成为分别在Z轴方向上平行的板状。车辆外侧的正面板14具有与车辆内侧的背面板15的宽度相比稍窄的宽度。另外，背面板15具有与正面板14的板厚相比稍薄的板厚。
正面板14和背面板15在交点部17a、17b和交点部18a、18b处，通过连结板16a、16b连结。正面板14侧的交点部17a、17b的间隔比背面板15侧的交点部18a、18b稍窄。在图示的例子中，连结板16a、16b的板厚比正面板14的板厚稍薄，比背面板15的板厚稍厚。但是，各构件的板厚并不限定于此。交点部17a、17b和交点部18a、18b被形成为相对于连结板16a、16b的板厚在其各自的两侧加厚的形状。
能量吸收构件30b具有图5所示的剖面形状。能量吸收构件30a还具有与能量吸收构件30b相同的剖面形状。能量吸收构件30a、30b包括侧壁34a、34b、侧壁35a、35b、角部36a、36b、36c、36d、肋部37a、37b、中空部38a、38b、38c。侧壁34a、34b、侧壁35a、35b、角部36a、36b、36c、36d、肋部37a、37b是均具有相同板厚的薄板。但是，各构件的板厚并不限定于此。
侧壁34a、34b是在X轴方向上平行对置的一对侧壁。侧壁35a、35b是在Z轴方向上平行对置的一对侧壁。在图5中，侧壁34a、34b具有比侧壁35a、35b的宽度更广的宽度。通过侧壁34a、34b及侧壁35a、35b，能量吸收构件30a、30b的剖面具有大致矩形的剖面形状。
角部36a被配置在侧壁34a和侧壁35a的边界部。角部36b被配置在侧壁34a和侧壁35b的边界部。角部36c被配置在侧壁34b和侧壁35a的边界部。角部36d被配置在侧壁34b和侧壁35b的边界部。角部36a、36b、36c、36d被以将能量吸收构件30a、30b的剖面形状在四个角部取倒角的方式倾斜配置。
侧壁34a、34b在两个位置，通过肋部37a、37b连接。肋部37a、37b与侧壁35a、35b并行配置。通过肋部37a、37b，在能量吸收构件30a、30b的剖面形状上，形成有中空部38a、38b、38c。中空部38a和中空部38c具有相同的剖面面积，相对于沿着Z轴方向的中心轴对称地配置。中空部38a和中空部38c之间的中空部38b具有比中空部38a、38c的剖面面积稍小的剖面面积。
能量吸收构件30a、30b沿着Y轴方向具有图5那样的剖面，从而在车辆的碰撞时压曲变形，吸收碰撞能量。
放大图2所示的中间构件50b，如图6所示，包括第一部分51、第二部分52、第三部分53、第四部分54、交点部55a、55b。中间构件50a也包括与中间构件50b相同的各部分。中间构件50a、50b沿着作为车辆的高度方向的Z轴方向，具有图6所示的形状的剖面。
如前所述，第一部分51接于能量吸收构件30a、30b的前端部31。另外，第二部分52接于加强件10的倾斜部12a、12b。照此，第一部分51和第二部分52以形成规定的锐角的方式连接。
第三部分53是接续于与第一部分51相反侧的第二部分52的端部的部分。第二部分52与第三部分53以形成规定的钝角的方式连接。
第三部分53和第一部分51在与各自的第二部分52相反侧的端部的较近的交点部55a、55b，通过第四部分54连结。第三部分53和第四部分54，以及第一部分51和第四部分54分别形成钝角连接。第一部分51和第四部分54之间的角度大于第三部分53和第四部分54之间的角度。另外，通过第三部分53和第一部分51的连结，第一部分51、第二部分52、第三部分53、第四部分54在图5所示的方向上作为不规则形状的四边形连接。
换言之，接于能量吸收构件30a、30b的第一部分51与接于加强件10的第二部分52通过第三部分53和第四部分54连结。
第一部分51及第二部分52的线长度被形成为比第三部分53及第四部分54的线长度长。第一部分51的线长度与第二部分52的线长度同等。另外，第三部分53的线长度与第四部分54的线长度同等。在此，线长度的同等并不需要为相同。第一部分51的线长度比第二部分52的线长度稍短，第三部分53的线长度比第四部分54的线长度稍短，但并不必须限定于此。
第一部分51、第二部分52、第三部分53均具有相同的厚度。第四部分54具有比其他部分稍薄的板厚。但是，各构件的板厚并不限定于此。另外，第一部分51、第二部分52、第三部分53、第四部分54沿着图3的(a)、(b)的Z轴方向均具有相同的宽度。
在本实施方式中，在加强件10和能量吸收构件30a、30b之间，配置有挤出型材的中间构件50a、50b。中间构件50a、50b抑制带有倾斜的能量吸收构件30a、30b的前端与加强件10的接合部的应力集中。由此，可以在中间构件50a、50b、能量吸收构件30a、30b及加强件10的三岔路设置加强件10的变形的起点。此外，能量吸收构件30a、30b与加强件10的接合部的整体接触，荷重传播良好。因此，能够效率良好地进行能量吸收。
在本实施方式中，第一部分51、第二部分52、第三部分53及第四部分54以形成四角形的方式连接。另外，相对于第一部分51和第二部分52之间的角度，第三部分53和第四部分54之间的角度大。并且，第二部分52和第三部分53之间的角度与第四部分54和第一部分51之间的角度是同等的。由此，低荷重下的变形变得容易，从而在能量吸收构件30a、30b的荷重区域，可以活用能量吸收构件30a、30b具有的剖面特性。因此，根据本实施方式，在车辆碰撞时的荷重-行程线图中，可以更早地启动能量吸收构件承受的荷重。
在本实施方式中，在图6所示的中间构件50b的四角形中，第一部分51的线长度与第二部分52的线长度是同等的。另外，第三部分53的线长度与第四部分54的线长度是同等的。即，在中间构件50a、50b中，将与能量吸收构件30a、30b相接的第一部分51的面的线长度与加强件10相接的第二部分52的面的线长度设为同等。由此，形成不会引起所谓的壁厚堆积地折叠中间构件50a、50b的变形。因此，不会在局部集中应力，在能量吸收构件30a、30b的更广的面进行荷重传播，从而可以进一步提高能量吸收的效率。
此外，上述的板厚之外，针对各构件的尺寸，可以在本发明的思想的范围内自由设定。
另外，也可以是，保险杠构造体100被设置在车辆的后侧，+Y方向为车辆后方。
实施例
以下，示出本发明的代表性的实施例，进一步具体明确本发明。但是，并不通过这些实施例限定本发明。
图7的(a)中，示出本发明例的模型的主视图。本发明例的保险杠构造体100具有实施方式中说明的结构。
图7的(b)中，示出比较例1的模型的主视图。比较例1的保险杠构造体200包括与能量吸收构件30a、30b不同形状的能量吸收构件230a、230b。另外，保险杠构造体200中，不设置相当于中间构件50a、50b的构件。因此，能量吸收构件230a、230b没有相当于能量吸收构件30a、30b的前端部31的部分。在图7的(b)的宽度方向整体上，在能量吸收构件230a、230b设置有倾斜部232。
图7的(c)中，示出比较例2的模型的主视图。比较例2的保险杠构造体300设置有中间构件350a、350b来代替中间构件50a、50b。
中间构件350a、350b包括第一部分351、第二部分352、第三部分353。第一部分351、第二部分352具有与中间构件50a、50b的第一部分51、第二部分52同等的线长度。第三部分353与中间构件50a、50b的第三部分53及第四部分54不同。第三部分353被配置使得形成与第一部分351和第二部分352之间的角度为接近直角的锐角的三角形。
在图7的(a)～(c)的各模型中，将作为车宽方向的X轴方向上的总宽设为1454mm，将作为车辆前后方向的Y轴方向上的总宽设为313mm。
针对本发明例的模型、以及脱离本发明的范围的比较例1及比较例2的模型，实施了假定车辆的完全重叠正面碰撞的FEM分析。
在FEM分析的材料模型中，加强件是由铝合金挤出型材构成的。关于能量吸收构件及中间构件，是由0.2％屈服强度为180MPa的6000系铝合金挤出型材构成的。
FEM分析采用了通用的有限元分析软件RADIOSS(注册商标)。关于能量吸收构件端部的约束条件，假定通过焊接设置单板的情况，约束压溃方向以外的变位和旋转，设为刚体压入的情况。
在图8中用荷重-行程线图表示分析结果。用实线示出本发明例的模型。用虚线表示比较例1的中间构件形成的模型。通过单点划线示出将比较例2的中间构件设为三角形的模型。
在比较例1和比较例2中，都是在行程中期的能量吸收构件区域，荷重急剧增加，之后降低。
根据比较例1及比较例2的荷重-行程线图的结果，在行程中期的能量吸收构件区域中，均在保险杠加强件的纵壁部发生变形、断裂。若像这样在能量吸收构件的压曲前，保险杠加强件发生压曲或断裂，则难以进行变形后期的稳定的能量吸收。
相对于此，在本发明例中，没有看到在行程中期的能量吸收构件区域中急剧的荷重增加及荷重降低，形成稳定的荷重-行程线图。
根据该荷重-行程线图的结果，在本发明例的保险杠构造体100中，将中间构件50a、50b设为四边形的模型不存在加强件10处的压曲或断裂。由此，可以形成直至行程后期为止都稳定的变形。通过设定为这样的中间构件50a、50b，成为可以流畅地进行应力传播的结果。
本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下可以有各种实施方式及变形。另外，上述的实施方式是用于说明该发明的，并不在于限定本发明的范围。即，本发明的范围并不通过实施方式，而是通过权利要求书表示。并且，在权利要求书的范围内及与其同等的发明意义的范围内实施的各种变形，视为该发明的范围内。
本申请基于2018年3月30日提交的日本国专利申请特愿2018-068241号。在本说明书中，将日本国专利申请特愿2018-068241号的说明书、权利要求书、附图全部内容作为参照援引至此。
[工业上的可利用性]
本发明的保险杠构造体适于作为汽车等的车辆用保险杠的结构构件使用。
[附图标记说明]
10加强件
11直线部
12a、12b倾斜部
13a、13b弯曲部
14正面板
15背面板
16a、16b连结板
17a、17b交点部
18a、18b交点部
30a、30b、230a、230b能量吸收构件
31前端部
32、232倾斜部
33后端部
34a、34b侧壁
35a、35b侧壁
36a、36b、36c、36d角部
37a、37b肋部
38a、38b、38c中空部
50a、50b、350a、350b中间构件
51、351第一部分
52、352第二部分
53、353第三部分
54第四部分
55a、55b交点部
100、200、300保险杠构造体

Claims (2)

1.一种保险杠构造体，其特征在于，包括：
加强件，在车辆的车宽方向上延伸，
能量吸收构件，连结车辆框架部和所述加强件，以及
中间构件，被配置在所述加强件和所述能量吸收构件之间，与所述加强件和所述能量吸收构件分别接合；
所述加强件与所述能量吸收构件和所述中间构件分别接合，
所述中间构件包括：
与所述能量吸收构件接合的第一部分，
与所述加强件接合的第二部分，以及
连结所述第一部分和所述第二部分的第三部分及第四部分；
所述第一部分、所述第二部分、所述第三部分及所述第四部分以形成四边形的方式连接，
相对于所述第一部分和所述第二部分之间的角度，所述第三部分和所述第四部分之间的角度大，所述第二部分和所述第三部分之间的角度与所述第四部分和所述第一部分之间的角度同等。
2.根据权利要求1所述的保险杠构造体，其特征在于，
所述第一部分的线长度与所述第二部分的线长度是同等的，所述第三部分的线长度与所述第四部分的线长度是同等的。
CN201980023551.0A 2018-03-30 2019-03-29 保险杠构造体 Active CN112004723B (zh)

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