CN112424057A - 车辆用构造构件 - Google Patents

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Abstract

一种车辆用构造构件(1)，其中，该车辆用构造构件具备：金属制的空心构件(10)，其具备沿着构件长边方向配置有多个的具有缺口(13)的缺口形成部(12)；以及多个加强构件(20)，该多个加强构件与空心构件(10)接合并且分别覆盖各缺口形成部(12)的缺口(13)，该多个加强构件(20)由FRP构成，在以空心构件(10)的垂直于构件长边方向的截面的重心(O)为原点的坐标轴中，在将截面惯性矩最小的主轴称为第1轴线(A1)，将垂直于第1轴线(A1)的方向的轴线称为第2轴线(A2)，并且将以第1轴线(A1)或第2轴线(A2)为分界而分割出的空心构件(10)的两个区域中的一个区域称为第1区域(R1)，将另一个区域称为第2区域(R2)时，在第1区域(R1)具有缺口(13)的第1缺口形成部(12a)与在第2区域(R2)具有缺口(13)的第2缺口形成部(12b)沿着空心构件(10)的构件长边方向交替地配置。

Description

车辆用构造构件
技术领域
本发明涉及车辆用构造构件。
本申请以在2018年7月20日于日本提出了申请的日本特愿2018-136977号为基础主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
近年，从地球环境保护的观点来看，要求改善汽车的燃油消耗。另一方面，要求维持或提高车辆的碰撞安全性。为了满足这些要求，正在推进高强度且轻量的车身构造的开发。针对作为车辆用构造构件且是形成车身的骨架的框架而言也是，为了维持以往的碰撞性能并且实现车身构造的轻量化，正在推进形成框架的钢板的高强度化和薄壁化。
另外，为了提高车辆的碰撞安全性，要求提高也被称为“缓冲区域(crushablezone)”的车辆的前部和后部的能量吸收性能。例如，前部的缓冲区域主要由被称为前纵梁的部件和配置于其顶端的被称为冲撞盒的部件构成。在此，作为提高车辆的前部的能量吸收性能的技术，在专利文献1中公开了将FRP(纤维增强树脂)应用于车身前部的冲撞盒(保险杠梁延伸部)的技术。另外，作为提高车辆的后部的能量吸收性能的技术，在专利文献2中公开了将FRP应用于车身后部的冲撞盒(防撞梁)的技术。
而且，在专利文献3中，作为设于空心构件的内侧的主加强构件，例示出碳纤维。另外，在专利文献4中公开了将构成用作汽车的构造构件的冲击吸收构件的面构件设为片状纤维增强构件的层叠构造的情况。另外，在专利文献5中公开了在车辆用冲击吸收构件的金属板材设置多个加强肋的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/042211号
专利文献2：国际公开第2014/112265号
专利文献3：日本国特开2017-159894
专利文献4：日本国特开2012-218503
专利文献5：日本国特许第4118263号
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1和专利文献2中公开的技术是在冲撞盒应用FRP，提高冲撞盒自身的能量吸收性能的技术。然而，冲撞盒是以例如低速下的碰撞时等时候的输入载荷较小的碰撞(所谓的轻碰撞)的能量的吸收为目的的构件，例如在高速下的碰撞时等时候的输入载荷较大的碰撞的情况下，在变形初期冲撞盒完全压溃，之后通过使前纵梁变形从而吸收能量。与前纵梁相比，冲撞盒的能量吸收量相对较小，因此在设想高速下的碰撞时的大载荷的情况下，利用冲撞盒只能够发挥有限的能量吸收性能。另一方面，未发现FRP(纤维增强树脂)应用于在高速碰撞时主要承担能量吸收的前纵梁的应用例。其原因在于，FRP的延性很小，因此相对于高速碰撞时的大载荷而言在变形初期FRP会断裂，无法得到期望的能量吸收量。
另外，在专利文献3～5所公开的技术中也是，相对于高速碰撞时的大载荷而言期望进一步的能量吸收性能。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于在车辆用构造构件中实现轻量化并且维持或提高车辆碰撞时的能量吸收性能。
用于解决问题的方案
解决上述课题的本发明的一个技术方案是车辆用构造构件，其特征在于，该车辆用构造构件具备：金属制的空心构件，其具备沿着构件长边方向配置有多个的具有缺口的缺口形成部；以及多个加强构件，该多个加强构件与所述空心构件接合并且分别覆盖各缺口形成部的所述缺口，该多个加强构件由FRP构成，在以所述空心构件的垂直于构件长边方向的截面的重心为原点的坐标轴中，在将截面惯性矩最小的主轴称为第1轴线，将垂直于所述第1轴线的方向的轴线称为第2轴线，并且将以所述第1轴线或所述第2轴线为分界而分割出的所述空心构件的两个区域中的一个区域称为第1区域，将另一个区域称为第2区域时，在所述第1区域具有所述缺口的第1缺口形成部与在所述第2区域具有所述缺口的第2缺口形成部沿着所述空心构件的构件长边方向交替地配置。
在上述车辆用构造构件中，在高载荷从构件长边方向输入时，能够增加空心构件弯折的弯折点。在载荷输入时，空心构件的弯折点进行塑性变形从而有助于能量吸收，但弯折点以外的部分几乎不发生塑性变形，对能量吸收的帮助度较低。因此，能够通过增加弯折点从而增加相对于载荷输入而发生塑性变形的区域并且提高能量吸收性能。
发明的效果
根据本发明，在车辆用构造构件中能够实现轻量化并且能够维持或提高车辆碰撞时的能量吸收性能。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的车辆用框架与其他构件接合的状态的立体图。
图2是表示该实施方式的车辆用框架与其他构件接合的状态的俯视图。
图3是表示该实施方式的车辆用框架与其他构件接合的状态的侧视图。
图4是表示该实施方式的车辆用框架的概略结构的立体图。
图5是图4中的a-a剖视图。
图6是图4中的b-b剖视图。
图7是表示缺口和加强构件的配置例的剖视图。图7的(a)是相当于图4中的a-a截面的图。图7的(b)是相当于图4中的b-b截面的图。
图8是表示缺口和加强构件的配置例的剖视图。图8的(a)是相当于图4中的a-a截面的图。图8的(b)是相当于图4中的b-b截面的图。
图9是表示缺口和加强构件的配置例的剖视图。图9的(a)是相当于图4中的a-a截面的图。图9的(b)是相当于图4中的b-b截面的图。
图10是用于说明缺口和加强构件的第2配置例的表示车辆用框架的概略结构的立体图。
图11是图10中的a-a剖视图。
图12是表示加强构件的配置例的、相当于图10中的a-a截面的图。
图13是表示加强构件的配置例的、相当于图10中的a-a截面的图。
图14是表示比较例(构造1)的车辆用框架的变形状态的俯视图。
图15是表示比较例(构造1)的车辆用框架的变形状态的侧视图。
图16是表示比较例(构造3)的车辆用框架的变形状态的俯视图。
图17是表示比较例(构造3)的车辆用框架的变形状态的侧视图。
图18是表示发明例(构造4)的车辆用框架的变形状态的俯视图。
图19是表示发明例(构造4)的车辆用框架的变形状态的侧视图。
图20是表示比较例(构造5)的车辆用框架的变形状态的俯视图。
图21是表示比较例(构造5)的车辆用框架的变形状态的侧视图。
图22是表示发明例(构造6)的车辆用框架的变形状态的俯视图。
图23是表示发明例(构造6)的车辆用框架的变形状态的侧视图。
图24是对碰撞模拟中的各分析模型的能量吸收性能进行比较的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能结构的要素标注相同的附图标记并省略重复说明。
<1.车辆用构造构件的应用对象>
在对作为车辆用构造构件的一例的车辆用框架的结构进行说明之前，对该车辆用构造构件的应用对象进行说明。设于一般的汽车等车辆的车身能够分为前构造(FRONT)、后构造(REAR)以及座舱构造(CABIN)。
前构造和后构造承担在车辆碰撞时通过该构造自身压溃来吸收并缓和对车辆的冲击的功能(冲击吸收功能)。即，在车辆碰撞时，为了确保搭乘于座舱的乘员的安全，要求前构造和后构造是尽可能地吸收因碰撞而产生的能量(碰撞能量)的构造。因此，要求构成前构造和后构造的框架即使在碰撞时产生弯曲、压溃的时候也大量地吸收碰撞能量。用于该前构造和后构造的框架例如是前纵梁、后纵梁等。前纵梁包括构成后端部的前纵梁后部和构成比该后端部靠前侧的部分的前纵梁前部。后纵梁包括构成后端部的后纵梁后部和构成比该后端部靠前侧的部分的后纵梁前部。
另外，为了兼顾车辆的碰撞安全性的维持与轻量化，正在推进形成车身构造的钢板的高强度化和薄壁化。对于构成上述的前构造、后构造以及座舱构造的框架而言也正在推进替换为薄壁化的高强度钢板。具体来说，以碰撞能量吸收量和耐载荷性能中的至少任一者与利用以往的钢板形成的框架等同的方式，将利用高强度钢板形成的框架的板厚设定为比利用以往的钢板形成的框架薄。由此，能够将高强度框架的碰撞性能维持为与以往的框架等同并且能够降低框架的重量。
<2.车辆用框架的结构>
(框架的构成要素)
图1是表示本发明的一个实施方式的车辆用框架1与其他构件接合的状态的立体图。图2是该状态下的俯视图，图3是该状态下的侧视图。图1～图3所示的例子中的车辆用框架1是前纵梁，前纵梁的前端借助冲撞盒30接合于保险杠梁50。通常，前纵梁在座舱部的前方以左右对称的方式配置有两根，图1～图3仅显示其单侧。此外，车辆用框架1是车辆用构造构件的一例，以下仅记载为框架1。框架1优选为应用于前构造和后构造的构件，但也能够将车辆用框架1应用于座舱构造的构件。另外，该车辆用构造构件不仅能够应用于汽车，也能够应用于其他车辆以及能够自行行驶的机械。其他车辆以及能够自行行驶的机械例如包括二轮车辆、公共汽车或牵引车等大型车辆、拖车、铁道车辆、建筑机械、矿山机械、农业机械、一般机械以及船舶等。
如图4～图6所示，本实施方式的框架1具备金属制的空心构件10和与空心构件10的内表面接合的加强构件20。此外，在本实施方式中，加强构件20与空心构件10的内表面接合，但加强构件20也可以与空心构件10的外表面接合。
本实施方式的空心构件10是纵长的构造构件的一例，是垂直于构件长边方向(在本实施方式中为X方向)的截面的形状为矩形的构件。本实施方式的空心构件10是形成为一体物的方管状的构件，但空心构件10也可以例如通过将平板状的封闭板与截面为帽状的构件接合而构成。即，空心构件10只要构成为垂直于构件长边方向X的截面是闭合截面，其结构就没有特别的限定。例如在本实施方式中，空心构件10的形状是作为多边形的一例的矩形，但空心构件10也可以是矩形以外的多边形。
本实施方式的空心构件10具有4个平面部11a～11d，在以后的说明中，在这4个平面部11a～11d之中，将在图5中位于上侧的平面部称为顶面部11a，将位于右侧的平面部称为侧面部11b，将位于下侧的平面部称为底面部11c，将位于左侧的平面部称为侧面部11d。另外，将成为顶面部11a与侧面部11b的分界的部分即两平面部11a、11b的连接部称为棱线部11e，将成为侧面部11b与底面部11c的分界的部分即两平面部11b、11c的连接部称为棱线部11f，将成为底面部11c与侧面部11d的分界的部分即两平面部11c、11d的连接部称为棱线部11g，将成为侧面部11d与顶面部11a的分界的部分即两平面部11d、11a的连接部称为棱线部11h。
空心构件10由金属板形成。金属板的种类没有特别的限定，但例如优选为由钢板等金属板形成。另外，从碰撞性能的观点来看，空心构件10的板厚在公共汽车等大型的车辆大量使用的框架构造中优选为6.0mm以下，在通常尺寸的车辆大量使用的单壳构造车辆中优选为3.2mm以下。另外，空心构件10的拉伸强度没有特别的限定。但是，为了补足可能因轻量化而降低的框架1的整体强度，空心构件10的拉伸强度优选为590MPa以上。另外，空心构件10的拉伸强度更优选为980MPa以上。
在空心构件10沿着构件长边方向X设有多个缺口13。在本说明书中，在空心构件10的垂直于构件长边方向X的截面内设有缺口13的情况下，如图2～图4所示，将空心构件10的构件长边方向X上的该截面所处的部分称为“缺口形成部12”。空心构件10的缺口形成部12沿着构件长边方向X配置有多个。此外，本说明书的“缺口”是贯通空心构件10的孔。本实施方式的缺口13具有长边方向成为空心构件10的垂直于构件长边方向X的截面中的构件周向C的形状。缺口13在空心构件10成形后利用机械加工等而形成。缺口13的配置见后述。
如图4所示，加强构件20设有多个，各加强构件20与空心构件10的形成有缺口13的内表面接合，从而各加强构件20覆盖各缺口形成部12的缺口13。加强构件20在空心构件10的构件周向C上的长度比缺口13在构件周向C上的长度足够长，加强构件20在构件长边方向X上的长度比缺口13在构件长边方向X上的长度足够长。在本实施方式的框架1中，在空心构件10的缺口13的位置配置有加强构件20，由1个加强构件覆盖1个缺口13。因此，在从空心构件10的外侧观察缺口13时，处于能够看到与空心构件10的内表面接合的加强构件20那样的状态。加强构件20的配置见后述。
(加强构件的例子)
用作加强构件的FRP构件是指由基质树脂和含在该基质树脂中并且复合化的增强纤维材料形成的纤维增强树脂构件。
作为增强纤维材料，例如能够使用碳纤维、玻璃纤维。此外，作为增强纤维材料，也能够使用硼纤维、碳化硅纤维、芳族聚酰胺纤维等。在用于FRP构件的FRP中，作为成为增强纤维材料的基材的增强纤维基材，例如能够使用如下材料等：使用了短切纤维的无纺布基材、使用了连续纤维的布材料、单向增强纤维基材(UD材料)。这些增强纤维基材能够根据增强纤维材料的取向性的需要而恰当选择。
CFRP构件是将碳纤维用作增强纤维材料的FRP构件。作为碳纤维，例如能够使用PAN系或沥青系的碳纤维。通过使用碳纤维从而能够高效地提高相对于重量而言的强度等。
GFRP构件是将玻璃纤维用作增强纤维材料的FRP构件。虽然与碳纤维相比机械特性较差，但能够抑制金属构件的电蚀。
作为用于FRP构件的基质树脂，能够使用热固性树脂和热塑性树脂中的任一者。作为热固性树脂，能列举出环氧树脂、不饱和聚酯树脂以及乙烯基树脂等。作为热塑性树脂，能列举出聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)及其酸改性物、尼龙6以及尼龙66等聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳族聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚氯乙烯、聚苯乙烯等苯乙烯系树脂以及苯氧基树脂等。此外，基质树脂也可以由多种树脂材料形成。
在考虑对金属构件的应用时，从加工性、生产率的观点出发，优选使用热塑性树脂作为基质树脂。而且，通过使用苯氧基树脂作为基质树脂从而能够提高增强纤维材料的密度。另外，苯氧基树脂与作为热固性树脂的环氧树脂的分子构造非常相似，因此具有与环氧树脂相同程度的耐热性。另外，通过进一步添加硬化成分从而还能够应用于高温环境。在添加硬化成分的情况下，考虑对增强纤维材料的浸渍性、FRP构件的脆性、生产节拍时间以及加工性等而恰当确定其添加量即可。
(粘接树脂层)
在加强构件由FRP等形成的情况下，也可以在FRP构件与金属构件(在上述实施方式中是空心构件10)之间设有粘接树脂层，利用该粘接树脂层将FRP构件与金属构件接合。
形成粘接树脂层的粘接树脂组合物的种类没有特别限定。例如，粘接树脂组合物可以是热固性树脂和热塑性树脂中的任一者。热固性树脂和热塑性树脂的种类没有特别限定。例如，作为热塑性树脂，能够使用从聚烯烃及其酸改性物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳族聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚苯硫醚、聚甲醛、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮以及聚醚酮酮等中选择出的一种以上树脂。另外，作为热固性树脂，例如能够使用从环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂中选择出的一种以上树脂。
粘接树脂组合物能够根据构成FRP构件的基质树脂的特性、加强构件的特性或金属构件的特性而恰当选择。例如，通过使用具有有极性的官能团的树脂、实施了酸改性等的树脂来作为粘接树脂层从而能使粘接性提高。
这样，通过使用上述的粘接树脂层将FRP构件粘接于金属构件，从而能够提高FRP构件与金属构件的密合性。这样，能够提高向金属构件输入载荷时的FRP构件的变形追随性。在该情况下，能够更可靠地发挥针对金属构件的变形体而言的FRP构件的效果。
此外，为了形成粘接树脂层而使用的粘接树脂组合物的形态能够设为例如粉末、清漆等液体、膜等固体。
另外，也可以在粘接树脂组合物中混合交联固化性树脂和交联剂从而形成交联性粘接树脂组合物。由此使粘接树脂组合物的耐热性提高，因此能够在高温环境下应用。作为交联固化性树脂，例如能够使用双官能性以上的环氧树脂、结晶性环氧树脂。另外，作为交联剂，能够使用胺、酸酐等。另外，在不损害粘接树脂组合物的粘接性、物理性质的范围内，也可以在粘接树脂组合物中混合各种橡胶、无机填料、溶剂等其他添加物。
FRP构件与金属构件的复合化能利用各种方法来实现。例如，通过利用上述的粘接树脂组合物将成为FRP构件的FRP或其前体即FRP成形用预浸料与金属构件粘接并且使该粘接树脂组合物固化(或硬化)而得到。在该情况下，例如能够通过进行加热压接从而使FRP构件与金属构件复合化。
上述FRP或FRP成形用预浸料与金属构件的粘接能够在部件成形前、成形中或成形后进行。例如也可以在将作为被加工材料的金属材料成形为金属构件之后将FRP或FRP成形用预浸料粘接于该金属构件。另外也可以在通过加热压接将FRP或FRP成形用预浸料加热压接粘接于被加工材料后对粘接有FRP构件的该被加工材料进行成形从而得到复合化的金属构件。如果FRP构件的基质树脂是热塑性树脂，则也能够对粘接有FRP构件的部分进行弯曲加工等成形。另外，在FRP构件的基质树脂是热塑树脂的情况下，也可以进行使加热压接工序与成形工序成为一体的复合一次成形。
此外，FRP构件与金属构件的接合方法不限于上述的由粘接树脂层实现的粘接。例如，FRP构件与金属构件也可以机械性地接合。更具体来说，也可以是，在FRP构件与金属构件的各自对应的位置形成有紧固用的孔，利用螺栓、铆钉等紧固手段借助该孔将它们紧固，从而将FRP构件与金属构件接合。此外也可以利用公知的接合手段将FRP构件与金属构件接合。另外，也可以利用多个接合手段将FRP构件与金属构件复合地接合。例如，也可以复合使用由粘接树脂层实现的粘接和由紧固手段实现的紧固。
(金属构件及其表面处理)
可以对本发明的金属构件进行镀敷。由此使耐腐蚀性提高。特别在金属构件是钢材的情况下更为适宜。镀敷的种类没有特别限定，能够使用公知的镀敷。例如，作为镀敷钢板(钢材)，能够使用热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板、镀Zn-Al-Mg系合金钢板、镀铝钢板、电镀锌钢板、电镀Zn-Ni系合金钢板等。
另外，也可以在金属构件的表面覆盖被称为化学转化处理的皮膜。由此使耐腐蚀性进一步提高。作为化学转化处理，能够使用一般公知的化学转化处理。例如，作为化学转化处理，能够使用磷酸锌处理、铬酸盐处理、无铬处理等。另外，上述皮膜也可以是公知的树脂皮膜。
另外，金属构件也可以是实施了一般公知的涂装的构件。由此使耐腐蚀性进一步提高。针对涂装而言，能够使用公知的树脂。例如针对涂装而言，能够使用将环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂或氟基树脂等作为主树脂的材料。另外在涂装中，也可以根据需要添加一般公知的颜料。另外，涂装也可以是未添加颜料的透明涂装。该涂装可以在对FRP构件进行复合化之前预先对金属构件实施，也可以在对FRP构件进行复合化之后对金属构件实施。另外，也可以预先对金属构件实施涂装之后对FRP构件进行复合化，再之后实施涂装。用于涂装的涂料可以是溶剂系涂料、水系涂料或粉末涂料等。作为涂装的施工方法，可应用一般公知的方法。例如，作为涂装的施工方法，可使用电沉积涂装、喷涂涂装、静电涂装或浸渍涂装等。电沉积涂装适合覆盖金属构件的端面、间隙部，因此涂装后的耐腐蚀性优异。另外，通过在涂装前对金属构件的表面实施磷酸锌处理、氧化锆处理等一般公知的化学转化处理从而使涂膜密合性提高。
<3.缺口以及加强构件的配置例>
(第1配置例)
如图4所示，在第1配置例中，空心构件10的缺口形成部12沿着构件长边方向X设有4个。在此，图5、图6是空心构件10的垂直于构件长边方向X的截面，图5、图6中的轴线A1是在以该截面的重心O为原点的坐标轴中截面惯性矩最小的主轴。轴线A2是该截面中的垂直于轴线A1的轴，且是截面惯性矩最大的主轴。在以后的说明中将上述轴线A1称为“第1轴线”，将上述轴线A2称为“第2轴线”。另外，在以第1轴线A1为分界将空心构件10分割为两个区域时，将一个区域称为“第1区域R1”，将另一个区域称为“第2区域R2”。在本实施方式中为了便于说明，在图5、图6中，将比第1轴线A1靠右侧的区域称为第1区域R1，将比第1轴线A1靠左侧的区域称为第2区域R2，但是即使将比第1轴线A1靠右侧的区域称为第2区域R2，将比第1轴线A1靠左侧的区域称为第1区域R1，也是没有差异的。
在本配置例中，在4个缺口形成部12中的最靠近空心构件10的前端10a的缺口形成部12处，如图5所示，在第1区域R1的棱线部11e、11f形成有缺口13。另一方面，在图5所示的缺口形成部12中，在空心构件10的第2区域R2未设置缺口13。在本配置例中，将像这样在第1区域R1具有缺口13的缺口形成部12称为“第1缺口形成部12a”。在图4所示的第1配置例中，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是第1缺口形成部12a。在第1缺口形成部12a处，以从空心构件10的内表面侧覆盖棱线部11e、11f的缺口13的方式设有加强构件20。即，在第1缺口形成部12a处，仅在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20。
图6是与上述第1缺口形成部12a不同位置的缺口形成部12的剖视图。在该缺口形成部12处，与第1缺口形成部12a不同，在空心构件10的第2区域R2的棱线部11g、11h设有缺口13，在第1区域R1未设置缺口13。在第1配置例中，将像这样在第2区域R2具有缺口13的缺口形成部12称为“第2缺口形成部12b”。在图4所示的配置例中，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是第2缺口形成部12b。在第2缺口形成部12b处，以从空心构件10的内表面侧覆盖棱线部11g、11h的缺口13的方式设有加强构件20。即，在第2缺口形成部12b处，仅在第2区域R2配置有缺口13和加强构件20。
在第1配置例中，第1缺口形成部12a与第2缺口形成部12b沿着空心构件10的构件长边方向X交替地配置。此外，在本实施方式中，最靠近相当于空心构件10的载荷输入侧的端部的空心构件10的前端10a的缺口形成部12是第1缺口形成部12a，但也可以将最靠近前端10a的缺口形成部12设为第2缺口形成部12b并且使第2缺口形成部12b与第1缺口形成部12a交替地配置。
如后述的实施例所示，在未设置上述的缺口13和加强构件20的情况下，在高载荷向空心构件的端部输入时会在空心构件的前端附近产生轴压溃变形，之后在空心构件的前端与后端之间的1点产生弯曲变形。由于会在该弯折点的前后各产生1个成为弯曲的节点的弯折点，因此空心构件整体上会产生3个弯折点。在空心构件产生弯折的情况下，弯折点以外的部分几乎不发生塑性变形，应变较小，因此弯折点以外的部分会成为对能量吸收几乎没有帮助的部分。
另一方面，在设有缺口13和加强构件20的本实施方式的框架1中，在空心构件10的缺口形成部12能够引起弯折从而能够增加弯折点。由此，能够使有助于载荷输入时的空心构件10的能量吸收性能的部分增多，从而能够提高框架1整体上的能量吸收性能。
另外，即使在空心构件10形成有缺口13，在未设置覆盖缺口13的加强构件20的情况下，也会存在载荷输入时的变形模式不稳定，在缺口形成部12处不产生弯折的情况。例如在图4那样的形成有缺口13的空心构件10的情况下，如果未设置加强构件20，则在载荷向空心构件10的前端10a输入时，存在不是在最靠近前端10a的第1缺口形成部12a先产生弯折而是在后方的第2缺口形成部12b先产生弯折的情况。在这样的情况下，第1缺口形成部12a成为对能量吸收性能没有帮助的部分。另外，在第2缺口形成部12b处先产生弯折的情况下，在位于比该第2缺口形成部12b靠前方的位置的第1缺口形成部12a处难以产生弯折。因此，从能量吸收性能的观点来看，优选为空心构件10的在各缺口形成部12处的弯折从载荷输入侧的端部(在本实施方式中为前端10a)向另一端部(在本实施方式中为后端10b)依次发生。
在本实施方式的框架1中，用作加强构件20的FRP的延性较小，因此会因载荷输入时的空心构件10的变形导致加强构件20断裂，但是在断裂前加强构件20在缺口13的位置与空心构件10接合，从而能使空心构件10像未形成缺口13的构件那样发挥功能。另一方面，当高载荷向空心构件10的前端10a输入时，在最靠近空心构件10的前端10a的第1缺口形成部12a处会在位于靠后方的位置的第2缺口形成部12b之前产生与载荷输入相伴的变形。因此，配置于最靠近前端10a的第1缺口形成部12a的加强构件20会比配置于其他缺口形成部12的加强构件20先断裂。其结果为，在靠近前端10a的第1缺口形成部12a处由加强构件20实现的加强效果丧失，另一方面，在其他缺口形成部12处依然维持由加强构件20实现的加强效果。由此，最靠近前端10a的该第1缺口形成部12a成为空心构件10整体在强度上最弱的部分，在该第1缺口形成部12a处最先产生弯折。
之后，当空心构件10的变形进一步进行时，位于产生了弯折的第1缺口形成部12a的后方的第2缺口形成部12b开始变形。与此相伴地，配置于该第2缺口形成部12b的加强构件20也发生变形。由此，位于该第2缺口形成部12b的加强构件20断裂，与已经产生弯折的第1缺口形成部12a相继地在该第2缺口形成部12b处产生弯折。这样的与弯折相伴的空心构件10的变形模式在后续的第1缺口形成部12a和第2缺口形成部12b处也依次发生，因此配置于空心构件10的各缺口形成部12会沿着构件长边方向X依次弯折。
像以上那样，在空心构件10不仅设有缺口13还设有覆盖缺口13的加强构件20，从而能够稳定地引起各缺口形成部12处的弯折。
为了更稳定地在各缺口形成部12处引起弯折，优选为像第1配置例那样，使第1缺口形成部12a与第2缺口形成部12b沿着空心构件10的构件长边方向X交替地配置。
例如，在第1配置例中，当高载荷向空心构件10的前端10a输入时，在最靠近空心构件10的前端10a的第1缺口形成部12a(第1缺口形成部12a)处仅在第1区域R1配置有缺口13，因此成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另一方面，在以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处仅在第2区域R2配置有缺口13，因此成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。同样地，在以空心构件10的前端10a为起点的第3个缺口形成部12(第1缺口形成部12a)处成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另外，在以空心构件10的前端10a为起点的第3个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。由此，配置于空心构件10的各缺口形成部12以沿着构件长边方向X交错(左右交错)的方式弯曲。其结果为，能够使框架1整体的能量吸收性能稳定地提高。
另外，第1配置例的缺口13和加强构件20的配置不限定于图4～图6所示的例子，例如也可以像图7的(a)、图7的(b)～图9的(a)、图9的(b)那样配置。
在图7的(a)所示的配置例中，空心构件10的沿着构件长边方向X设有缺口形成部12的4个部位的缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是第1缺口形成部12a。并且，在第1缺口形成部12a处仅在空心构件10的第1区域R1将缺口13形成于侧面部11b并且以覆盖该缺口13的方式在侧面部11b接合有加强构件20。另外，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是第2缺口形成部12b。并且，在第2缺口形成部12b处仅在空心构件10的第2区域R1将缺口13形成于侧面部11d并且以覆盖该缺口13的方式在侧面部11d接合有加强构件20。
在该图7的(a)、图7的(b)所示的配置例中，当高载荷向空心构件10的前端10a输入时，在最靠近空心构件10的前端10a的第1缺口形成部12a(第1缺口形成部12a)处仅在第1区域R1配置有缺口13，因此成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另一方面，在以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处仅在第2区域R2配置有缺口13，因此成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。同样地，在以空心构件10的前端10a为起点的第3个缺口形成部12(第1缺口形成部12a)处成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另外，在以空心构件10的前端10a为起点的第4个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。由此，与图4～图6所示的例子同样地，配置于空心构件10的各缺口形成部12以沿着构件长边方向X交错(左右交错)的方式弯曲。其结果为，能够使框架1整体的能量吸收性能稳定地提高。
在图8的(a)、图8的(b)所示的配置例中，在以第2轴线A2为分界而将空心构件10分割为两个区域时，一个区域(在图8的(a)、图8的(b)的例子中是比第2轴线A2靠上方的区域)是第1区域R1，另一个区域(在图8的(a)、图8的(b)的例子中是比第2轴线A2靠下方的区域)是第2区域R2。此外，即使将比第2轴线A2靠上方的区域称为第2区域R2，将比第2轴线A2靠下方的区域称为第1区域R1，也是没有差异的。
在该图8的(a)、图8的(b)所示的配置例中，空心构件10的沿着构件长边方向X设有缺口形成部12的4个部位的缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是第1缺口形成部12a。并且，在第1缺口形成部12a处，在空心构件10的位于第1区域R1的棱线部11e、11h形成有缺口13并且以覆盖该缺口13的方式接合有加强构件20。另外，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是第2缺口形成部12b。并且，在第2缺口形成部12b处，在空心构件10的位于第2区域R1的棱线部11f、11g形成有缺口13并且以覆盖该缺口13的方式接合有加强构件20。
在该图8的(a)、图8的(b)所示的配置例中，当高载荷向空心构件10的前端10a输入时，在最靠近空心构件10的前端10a的第1缺口形成部12a(第1缺口形成部12a)处仅在第1区域R1配置有缺口13，因此成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另一方面，在以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处仅在第2区域R2配置有缺口13，因此成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。同样地，在以空心构件10的前端10a为起点的第3个缺口形成部12(第1缺口形成部12a)处成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另外，在以空心构件10的前端10a为起点的第4个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。由此，与图4～图6所示的例子同样地，配置于空心构件10的各缺口形成部12以沿着构件长边方向X交错(上下交错)的方式弯曲。其结果为，能够使框架1整体的能量吸收性能稳定地提高。
在图9的(a)、图9的(b)所示的配置例中，在以第2轴线A2为分界而将空心构件10分割为两个区域时，一个区域(在图9的(a)、图9的(b)的例子中是比第2轴线A2靠上方的区域)是第1区域R1，另一个区域(在图9的(a)、图9的(b)的例子中是比第2轴线A2靠下方的区域)是第2区域R2。此外，即使将比第2轴线A2靠上方的区域称为第2区域R2，将比第2轴线A2靠下方的区域称为第1区域R1，也是没有差异的。
在该图9的(a)、图9的(b)所示的配置例中，空心构件10的沿着构件长边方向X设有缺口形成部12的4个部位的缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是第1缺口形成部12a。并且，在第1缺口形成部12a处，在空心构件10的位于第1区域R1的顶面部11a形成有缺口13并且以覆盖该缺口13的方式在顶面部11a接合有加强构件20。另外，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是第2缺口形成部12b。并且，在第2缺口形成部12b处，在空心构件10的位于第2区域R1的底面部11c形成有缺口13并且以覆盖该缺口13的方式在侧面部11c接合有加强构件20。
在该图9的(a)、图9的(b)所示的配置例中，当高载荷向空心构件10的前端10a输入时，在最靠近空心构件10的前端10a的第1缺口形成部12a(第1缺口形成部12a)处仅在第1区域R1配置有缺口13，因此成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另一方面，在以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处仅在第2区域R2配置有缺口13，因此成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。同样地，在以空心构件10的前端10a为起点的第3个缺口形成部12(第1缺口形成部12a)处成为第1区域R1压缩并且第2区域R2拉伸的变形模式。另外，在以空心构件10的前端10a为起点的第4个缺口形成部12(第2缺口形成部12b)处成为第2区域R2压缩并且第1区域R1拉伸的变形模式。由此，与图4～图6所示的例子同样地，配置于空心构件10的各缺口形成部12以沿着构件长边方向X交错(上下交错)的方式弯曲。其结果为，能够使框架1整体的能量吸收性能稳定地提高。
此外，第1缺口形成部12a中的缺口13和加强构件20的配置以及第2缺口形成部12b中的缺口13和加强构件20的配置优选为以第1轴线A1或第2轴线A2为对称轴的轴对称。
(第2配置例)
在上述的缺口和加强构件的第1配置例中，在第1缺口形成部12a处，在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20但在第2区域R2未配置缺口13和加强构件20，另外相反地，在第2缺口形成部12b处，在第2区域R2配置有缺口13和加强构件20但在第1区域R1未配置缺口13和加强构件20。然而，在本发明中，在第1缺口形成部12a处，只要在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20即可，在第2区域R2未配置缺口13和加强构件20的情况不是必须的。另外，在第2缺口形成部12b处，只要在第2区域R2配置有缺口13和加强构件20即可，在第1区域R1未配置缺口13和加强构件20的情况不是必须的。即，在第1缺口形成部12a处，也可以在第2区域R2也配置缺口13和加强构件20。另外同样地，在第2缺口形成部12b处，也可以在第1区域R1也配置缺口13和加强构件20。
于是，对加强构件20的第2配置例进行说明。如图10所示，在本配置例中也是，第1缺口形成部12a与第2缺口形成部12b沿着空心构件10的构件长边方向X交替地配置。即，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是第1缺口形成部12a。另外，第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是第2缺口形成部12b。
在该第2配置例中，第1缺口形成部12a处的缺口13和加强构件20的配置与第2缺口形成部12b处的缺口13和加强构件20的配置实质上是相同的。即，如图11所示，在第1缺口形成部12a和第2缺口形成部12b处都是在第1区域R1的棱线部11e、11f和第2区域R2的棱线部11g、11h这两者设有缺口13并且以覆盖各缺口13的方式分别设有加强构件20。换言之，在第1缺口形成部12a中，在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20并且在第2区域R2也配置有缺口13和加强构件20。另外，在第2缺口形成部12b处，在第2区域R2配置有缺口13和加强构件20并且在第1区域R1也配置有缺口13和加强构件20。在这样的第2配置例的情况下也是，在载荷从空心构件10的构件长边方向X输入时，能够在各缺口形成部12(第1缺口形成部12a和第2缺口形成部12b)处稳定地引起弯折。
另外，在第2配置例中，在第1缺口形成部12a和第2缺口形成部12b处例如也可以像图12、图13那样配置有缺口13和加强构件20。在图12所示的配置例中，在第1缺口形成部12a和第2缺口形成部12b处都是在空心构件10的一对侧面部11b、11d配置有缺口13和加强构件20。另外，在图13所示的配置例中，在空心构件10的顶面部11a和底面部11c配置有缺口13和加强构件20。在上述图12、图13的配置例中都是，在以第1轴线A1为分界而分割出的两个区域中的两个区域R1、R2和以第2轴线A2为分界而分割出的两个区域中的两个区域R3、R4存在缺口13和加强构件20。在缺口13和加强构件20像这样配置的情况下，也能够更稳定地引起空心构件10在各缺口形成部12处的弯折。
以上，对空心构件10的缺口13和加强构件20的配置例进行了说明。此外，在空心构件10的缺口形成部12中，设有缺口13会导致空心构件10的刚度降低，但通过像本实施方式那样在缺口13的位置配置加强构件20，从而能够确保与在空心构件10未设置缺口13的情况等同的刚度。
为了更稳定地在各缺口形成部12处产生弯折，优选为配置于各缺口形成部12的加强构件20的强度随着从空心构件10的一端朝向另一端去而变大。例如在框架1是前纵梁的情况下，优选为加强构件20的强度随着从空心构件10的前端10a朝向后端10b去而变大，在框架1是后纵梁的情况下，优选为加强构件20的强度随着从空心构件10的后端10b朝向前端10a去而变大。由此，越是靠近载荷输入侧的端部的加强构件20越容易断裂，易于在沿着空心构件10的构件长边方向X配置的各缺口形成部12处依次产生空心构件10的弯折。此外，例如能够通过使用板厚、杨氏模量不同的构件来变更加强构件20的强度。
另外，形成于空心构件10的缺口13、加强构件20的配置、缺口形成部12的数量和配置没有特别的限定，能适当变更从而能够根据框架1的形状、结构等使空心构件10沿所期望的弯折方向弯折。为了有效地提高能量吸收性能，缺口形成部12优选为4个以上。另外，缺口的形状不限定于四边形，也可以是圆形、椭圆形等。
另外，加强构件20的FRP的纤维方向优选取向为与构件长边方向X平行。由此能够提高高载荷输入时的初始反作用力。此外，在工业上，在使纤维方向在一个方向上对齐的情况下，实际的纤维的纤维方向的分布相对于该一个方向分布在-5°～5°的范围内。即使是在工业上像那样分布的状态，与理想地使所有纤维方向在该一个方向上对齐的情况相比机械性质也可以判断为实质上相同。另外，加强构件内的纤维方向的分布能够利用微聚焦X射线CT(X-ray computed tomography)系统来观察，并且能够对所得到的三维图像进行计算机分析来进行识别。
以上，参照附图对本发明的实施方式详细地进行了说明，但本发明不限定于该例子。显而易见的是，只要是具有本发明所属的技术领域的常识的人，在权利要求书所记载的技术思想的范畴内就能够想到各种变更例或修正例，并且可以理解的是这些当然也属于本发明的保护范围。
实施例
为了评价本发明的框架的能量吸收性能而实施了碰撞模拟。分析模型由图1～图3所示那样的保险杠梁和框架构成，空心构件的截面成为矩形。另外，在下述表1所示的条件下制作多个分析模型。此外，表1中的轻量化率是以构造1的重量对各构造的重量进行标准化而得到的值。另外，表1中的刚度比是以构造2的刚度值对各构造的刚度值进行标准化而得到的值。
[表1]
Figure BDA0002895543010000211
上述表1的构造1和构造2是空心构件10的未设置缺口和加强构件20的构造，构造2是相对于构造1实现了薄板化和高强度化的构造。构造3是具有设有图4所示的缺口的空心构件10的构造，但未设置加强构件20。构造4是图4所示的构造。在构造4中，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是在图5中说明的第1缺口形成部12a，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是在图6中说明的第2缺口形成部12b。构造5是具有设有图10所示的缺口的空心构件10的构造，但未设置加强构件20。构造6是图10所示的构造。在构造6中，4个缺口形成部12全部如图11中说明的那样，在第1区域R1和第2区域R2这两个区域配置有缺口13和加强构件20。
构造7是图4所示的构造。在构造7中，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是在图5中说明的第1缺口形成部12a，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是在图6中说明的第2缺口形成部12b。另外在构造7中，配置于各缺口形成部12的加强构件20的拉伸强度随着从空心构件10的前端10a朝向后端10b去而变大。在构造7中，配置于以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12的加强构件20的板厚为2.0mm，配置于第2个缺口形成部12的加强构件20的板厚为2.4mm，配置于第3个缺口形成部12的加强构件20的板厚为2.8mm，配置于第4个缺口形成部12的加强构件20的板厚为3.2mm。
构造8是图4所示的构造。在构造7中，4个缺口形成部12中的以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12和第3个缺口形成部12是在图5中说明的第1缺口形成部12a，以空心构件10的前端10a为起点的第2个缺口形成部12和第4个缺口形成部12是在图6中说明的第2缺口形成部12b。另外，在构造8中，配置于各缺口形成部12的加强构件20是GFRP。
在构造9中，4个缺口形成部12全部是在图5中说明的第1缺口形成部12a。即，在构造9中，在以空心构件10的前端10a为起点的最初的缺口形成部12、第2个缺口形成部12、第3个缺口形成部12以及第4个缺口形成部12处，都是仅在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20，在第2区域R2未设置缺口13和加强构件20。
在构造4和构造6中用作加强构件20的CFRP的机械特性如下所示。
Vf(纤维体积含量)：50％
杨氏模量：102GPa
断裂强度：1500MPa
断裂伸长率：1.5％
在构造86中用作加强构件20的GFRP的机械特性如下所示。
Vf(纤维体积含量)：50％
杨氏模量：13GPa
断裂强度：200MPa
断裂伸长率：3％
在构造3～构造9中，各缺口的尺寸是宽度5mm×长度40mm。另外，在构造4、构造6～构造9中，各加强构件的尺寸是宽度25mm×长度70mm。各构造的刚度值根据向前纵梁顶端施加横向1mm的位移时的反作用力求出。
本模拟是对汽车的正面碰撞试验进行的模拟，通过使质量200kg的刚体壁以12m/s向图1～图3所示的保险杠梁50碰撞来进行实施。此外，各分析模型中的空心构件10的后端10b被约束。
图14是表示碰撞模拟中的构造1的分析模型的变形状态的俯视图，图15是其侧视图。如图14所示，在构造1中，变形时的空心构件的弯折点为3个。像这样的空心构件的弯折在构造2中也产生了。
图16是表示碰撞模拟中的构造3的分析模型的变形状态的俯视图，图17是其侧视图。如图16所示，在构造3中，在空心构件设有缺口但在位于最靠近空心构件的前端的位置的缺口处未产生弯折而是在后方的缺口先产生了弯折。弯折点也保持为3个。
另一方面，图18是表示碰撞模拟中的构造4的分析模型的变形状态的俯视图，图19是其侧视图。如图18所示，在构造4中弯折点成为4个，相对于构造1增加了弯折点。特别地，在缺口的位置设有加强构件20的构造4中，缺口的位置成为弯折点，其结果与仅设有缺口的构造3不同。另外，以沿着构件长边方向交错的方式弯曲能够使框架整体的能量吸收性能稳定地提高。
图20是表示碰撞模拟中的构造5的分析模型的变形状态的俯视图，图21是其侧视图。如图20所示，在构造5中，在空心构件设有缺口，但在位于最靠近空心构件的前端的位置的缺口未产生弯折而是在后方的缺口先产生弯折，弯折点也为2个。
另一方面，图22是表示碰撞模拟中的构造6的分析模型的变形状态的俯视图，图23是其侧视图。如图22所示，在缺口的位置设有加强构件20的构造6中，在缺口位置处压溃，压溃点为4个点。压溃点与弯折点等同或者其塑性变形区域比弯折点的塑性变形区域宽，有助于能量吸收，因此能够视为与弯折点等同。因此，相对于构造5增加了弯折点。在构造6中，弯折点处的压溃变形是连续产生的，因此构件整体上产生了与所谓的轴压溃变形同样的变形。
接着，根据使刚体壁进行碰撞时的载荷-行程线图来计算刚体壁的800mm行程时的能量吸收量，并且比较各分析模型的能量吸收性能。在图24中示出其结果。此外，图24的图表的纵轴是各构造的能量吸收量与构造1的能量吸收量的比。
如图24所示，在构造4和构造6～构造8中，能量吸收性能相对于构造1而言维持或提高。如上述表1所示，构造4和构造6～构造8相对于构造1而言的轻量化率也较大，因此在本发明的车辆用构造构件中能够实现轻量化并且能够实现能量吸收性能的维持或提高。另外，如上述表1所示，在构造4和构造6～构造8中，与未设置加强构件的构造3和构造5相比刚度比有所提高，确保了与未设置缺口的构造2等同的刚度。
4个缺口形成部12全部仅在第1区域R1配置有缺口13和加强构件20并且在第2区域R2未设置缺口13和加强构件20的构造9的能量吸收性能较差。
附图标记说明
1、框架；10、空心构件；10a、空心构件的前端；10b、空心构件的后端；11a、空心构件的顶面部；11b、11d、空心构件的侧面部；11c、空心构件的底面部；11e～11h、空心构件的棱线部；12、缺口形成部；12a、第1缺口形成部；12b、第2缺口形成部；13、缺口；20、加强构件；30、冲撞盒；50、保险杠梁；A1、空心构件的截面的第1轴线；A2、空心构件的截面的第2轴线；O、空心构件的截面的重心；R1、第1区域；R2、第2区域；R3、第3区域；R4、第4区域。

Claims (7)

1.一种车辆用构造构件，其中，
该车辆用构造构件具备：
金属制的空心构件，其具备沿着构件长边方向配置有多个的具有缺口的缺口形成部；以及
多个加强构件，该多个加强构件与所述空心构件接合并且分别覆盖各缺口形成部的所述缺口，该多个加强构件由FRP构成，
在以所述空心构件的垂直于构件长边方向的截面的重心为原点的坐标轴中，在将截面惯性矩最小的主轴称为第1轴线，将垂直于所述第1轴线的方向的轴线称为第2轴线，并且将以所述第1轴线或所述第2轴线为分界而分割出的所述空心构件的两个区域中的一个区域称为第1区域，将另一个区域称为第2区域时，在所述第1区域具有所述缺口的第1缺口形成部与在所述第2区域具有所述缺口的第2缺口形成部沿着所述空心构件的构件长边方向交替地配置。
2.根据权利要求1所述的车辆用构造构件，其中，
对于在所述第1区域具有所述缺口的第1缺口形成部而言，在所述第2区域不具有所述缺口，
对于在所述第2区域具有所述缺口的第2缺口形成部而言，在所述第1区域不具有所述缺口。
3.根据权利要求1所述的车辆用构造构件，其中，
对于在所述第1区域具有所述缺口的第1缺口形成部而言，在所述第2区域具有所述缺口，
对于在所述第2区域具有所述缺口的第2缺口形成部而言，在所述第1区域具有所述缺口。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用构造构件，其中，
配置于各缺口形成部的所述加强构件的强度随着从所述空心构件的构件长边方向的一端朝向另一端去而变大。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用构造构件，其中，
所述加强构件的纤维方向的取向与所述空心构件的构件长边方向平行。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆用构造构件，其中，
所述FRP是CFRP或GFRP。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的车辆用构造构件，其中，
所述空心构件的拉伸强度是980MPa以上。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11541933B2 (en) * 2018-04-09 2023-01-03 Nippon Steel Corporation Automotive structural member
JP6729762B1 (ja) * 2019-05-28 2020-07-22 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車用衝突エネルギー吸収部品およびその製造方法
US11603134B2 (en) * 2020-10-08 2023-03-14 GM Global Technology Operations LLC Energy attenuating longitudinal frame member for a vehicle including asymmetric crash response

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0585402A (ja) * 1991-09-27 1993-04-06 Toyota Motor Corp 車両の衝撃吸収フレーム
CN103407494A (zh) * 2013-08-27 2013-11-27 长城汽车股份有限公司 用于车架的纵梁
DE102013202609A1 (de) * 2013-02-19 2014-08-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugträgeranordnung
CN105923048A (zh) * 2015-02-27 2016-09-07 马自达汽车株式会社 车辆用车架
JP2017159894A (ja) * 2016-03-03 2017-09-14 新日鐵住金株式会社 車両用構造部材
CN107719473A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 长沙义和车桥有限公司 一种具有双变形吸能效果的车架结构
CN107933704A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 奇瑞汽车股份有限公司 一种中通道加强支架结构

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3217894A (en) * 1963-10-03 1965-11-16 Arcan Eastern Ltd Locking mechanism
JP2795010B2 (ja) * 1991-10-18 1998-09-10 トヨタ自動車株式会社 自動車のフロントサイドメンバ
US8347794B2 (en) * 2000-04-11 2013-01-08 Nextreme, Llc Fire resistant pallet
JP4118263B2 (ja) 2004-07-15 2008-07-16 本田技研工業株式会社 自動車用衝撃吸収部材
JP4655916B2 (ja) * 2005-12-15 2011-03-23 パナソニック株式会社 電気掃除機
ATE429375T1 (de) * 2006-12-05 2009-05-15 Henkel Ag & Co Kgaa Verstärkungsbauteil
JP2012218503A (ja) 2011-04-05 2012-11-12 Honda Motor Co Ltd 車両用衝撃吸収部材
WO2014042211A1 (ja) 2012-09-13 2014-03-20 本田技研工業株式会社 自動車の車体前部構造
JP5881131B2 (ja) 2013-01-15 2016-03-09 本田技研工業株式会社 自動車の車体構造
US9758193B2 (en) * 2015-02-10 2017-09-12 Honda Motor Co., Ltd. Structural reinforcement member for a vehicle body

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0585402A (ja) * 1991-09-27 1993-04-06 Toyota Motor Corp 車両の衝撃吸収フレーム
DE102013202609A1 (de) * 2013-02-19 2014-08-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugträgeranordnung
CN103407494A (zh) * 2013-08-27 2013-11-27 长城汽车股份有限公司 用于车架的纵梁
CN105923048A (zh) * 2015-02-27 2016-09-07 马自达汽车株式会社 车辆用车架
JP2017159894A (ja) * 2016-03-03 2017-09-14 新日鐵住金株式会社 車両用構造部材
CN107719473A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 长沙义和车桥有限公司 一种具有双变形吸能效果的车架结构
CN107933704A (zh) * 2017-11-28 2018-04-20 奇瑞汽车股份有限公司 一种中通道加强支架结构

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