CN113365905B - 车身骨架部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的车身骨架部件(1)设置于车身的侧部，在从该车身的侧方输入了碰撞载荷时，通过折弯来吸收碰撞能量，其特征在于，具有：具有顶板部(3a)和从顶板部(3a)经由冲头肩R部(3b)连续的一对纵壁部(3c)的外部件(3)；和在外部件(3)的内表面涂布的树脂(7)，该涂布的树脂(7)向夹着冲头肩R部(3b)的两侧的顶板部(3a)侧及纵壁部(3c)侧的至少规定的范围延伸，以在加热后室温下为10MPa以上的粘结强度粘结于所述内表面。

Description

车身骨架部件
技术领域
本发明涉及机动车用(automotive)的车身骨架部件(automotive frame parts)，特别是涉及碰撞载荷(crashworthiness load)从车身(automotive body)的侧方输入时，通过折弯而吸收碰撞能量(crashworthiness energy)的车身骨架部件。
背景技术
作为提高机动车的碰撞能量吸收性能(absorptive properties)的技术，存在将机动车部件(automotive parts)的形状(shape)、结构(structure)、材料(material)等最优化的较多的技术。此外，近年来，提出了使树脂(resin)(发泡树脂(foamed resin)等)发泡而填充于具有闭截面结构(closed cross section shape)的机动车部件的内部，由此同时实现该机动车部件的碰撞能量吸收性能的提高和轻量化(weigh reduction ofautomotive body)的较多技术。
例如，专利文献1公开了如下技术，在将侧梁(side sill)、地板构件(floormember)、立柱(pillar)等的帽型截面(hat-shaped cross section)部件的顶板(topportion)方向对齐并重叠凸缘(flange)而在内部形成有闭锁空间(closed space)的结构的机动车用结构构件(structural parts)中，通过向其内部填充发泡填充材料，以最小限度的重量增加来提高该机动车用结构构件的弯曲强度(bending strength)、扭转刚性(torsional stiffness)，并提高车身的刚性及碰撞安全性(collision safety)。
另外，专利文献2公开了如下技术，在向使帽型截面部件相对而将凸缘部对合的立柱等闭截面结构的内部空间内填充高刚性发泡体时，通过由填充及发泡产生的压缩反作用力(compressive counterforce)将该高刚性发泡体固定，实现抑制振动音(vibrationsound)的传递的防振性(vibration isolating performance)的提高，并提高强度、刚性、冲击能量吸收性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-240134号公报
专利文献2：日本特开2000-318075号公报
发明内容
发明要解决的课题
根据专利文献1及专利文献2公开的技术，通过向机动车部件的内部填充发泡填充材料或发泡体，能够提高该机动车部件的对于弯曲变形(bending deformation)的强度、冲击能量吸收性、以及对于扭转变形(torsional deformation)的刚性，能够抑制该机动车部件的变形(deformation)。
然而，作为对于如立柱(A柱、B柱等)、锁盒(locker)(侧梁)或上边梁(roof rail)等那样在碰撞载荷从机动车的车身的侧方输入而沿着与部件长度方向交叉的方向弯曲时，弯曲中心部发生压曲变形(buckling deformation)而吸收碰撞能量的车身骨架部件，即使适用了向该车身骨架部件的内部填充发泡树脂的技术，也存在构成部件的构件在由于碰撞而折弯的过程的中途发生断裂，碰撞能量的吸收性能未能如设想那样提高这样的课题。
本发明为了解决上述那样的课题而作出，目的在于提供一种车身骨架部件，该车身骨架部件设置于车身的侧部，能够提高在碰撞载荷从车身的侧方输入时通过折弯而吸收的碰撞能量。
用于解决课题的方案
本发明涉及的车身骨架部件设置于车身的侧部，在从该车身的侧方输入了碰撞载荷时通过折弯来吸收碰撞能量，其特征在于，具有：截面帽型构件或截面コ字状构件(U-shaped parts)，具有顶板部和从该顶板部经由冲头肩R部(punch shoulder R portion)连续的一对纵壁部(side wall portion)；及在该截面帽型构件或截面コ字状构件的内表面涂布(coating)或粘贴(patch)的树脂，该涂布或粘贴的树脂向夹着所述冲头肩R部的两侧的所述顶板部侧及所述纵壁部侧的至少规定的范围延伸，以加热之后室温下为10MPa以上的粘结强度(adhesive strength)粘结于所述内表面。
在上述发明中，本发明的车身骨架部件的特征在于，所述车身骨架部件具有防脱离构件(release prevention member)，该防脱离构件为了防止所述树脂从所述内表面脱离，以跨所述顶板部的方式配设而覆盖所述树脂的表面，并将两端部接合于所述一对纵壁部的内表面，所述树脂在室温下也以10MPa以上的粘结强度与所述防脱离构件粘结。
发明效果
根据本发明，在从车身的侧方输入了碰撞载荷时通过折弯来吸收碰撞能量的截面帽型构件或截面コ字状构件折弯的过程中，能够防止发生破裂(fracture)并提高耐耐压曲力(buckling strength)，能够提高碰撞能量的吸收性能。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的车身骨架部件的立体图。
图2是表示本发明的实施方式1的车身骨架部件的剖视图。
图3是表示在从车身的侧方向车身骨架部件输入了碰撞载荷时该车身骨架部件的折弯部处的截面形状的图。
图4是表示钢板(steel sheets)拉伸强度(tensile strength)水平和钢板的断裂极限弯曲半径(fracture limit for bending radius)与板厚之比的关系的坐标图。
图5是表示本发明的实施方式1的车身骨架部件的另一方式的剖视图(其1)。
图6是表示本发明的实施方式1的车身骨架部件的另一方式的剖视图(其2)。
图7是表示本发明的实施方式2的车身骨架部件的立体图。
图8是表示本发明的实施方式2的车身骨架部件的剖视图。
图9是表示本发明的实施方式2的车身骨架部件的另一方式的剖视图。
图10是说明实施例的实验方法的图。
图11是表示在实施例中作为发明例使用的试验体(test specimen)的结构的图(其1)。
图12是表示在实施例中作为发明例使用的试验体的结构的图(其2)。
图13是表示在实施例中作为发明例使用的试验体的结构的图(其3)。
图14是表示在实施例中作为发明例使用的试验体的结构的图(其4)。
图15是表示在实施例中作为比较例使用的试验体的结构的图。
图16是表示在实施例中作为现有例使用的试验体的结构的图。
图17是表示在实施例中使用比较例的试验体进行了实验时的碰撞载荷和行程(stroke)的测定结果和该试验体的变形状态的图。
图18是表示在实施例中使用发明例的试验体进行了实验时的碰撞载荷和行程(折弯变形量)的测定结果和该试验体的变形状态的图。
具体实施方式
关于本发明的实施方式1及2的车身骨架部件，以下，基于图1～图9进行说明。需要说明的是，在本说明书及附图中，对于实质上具有同一功能、结构的要素，通过标注同一标号而省略重复说明。
[实施方式1]
本发明的实施方式1的车身骨架部件1设置于车身的侧部，在碰撞载荷从该车身的侧方输入时通过向与长度方向交叉的方向折弯而吸收碰撞能量，如图1及图2例示那样，具备外部件(outer parts)3、内部件(inner parts)5、涂布于外部件3的内表面的树脂7。
外部件3是由金属板(metal sheet)形成的截面帽型构件，具有顶板部3a、从顶板部3a经由冲头肩R部3b而连续的一对纵壁部3c、从各纵壁部3c分别连续的凸缘部3d。
内部件5是由金属板形成为平板状的平板状构件。并且，将内部件5的侧端部与外部件3的凸缘部3d接合，形成筒状构件(tubular member)9。
外部件3那样的具有截面帽型构件的车身骨架部件1构成机动车的车身骨架的一部分。本发明以配设于车身的侧部的左右位置而构成所述车身骨架的车身骨架部件1为对象，具体而言，可列举沿车身上下方向延伸设置的A柱及B柱等、沿车身前后方向延伸设置的锁合(侧梁)、上边梁等。
作为外部件3及内部件5使用的金属板的种类，可以例示冷轧钢板(cold rolledsteel sheet)、热轧钢板(hot rolled steel sheet)、不锈钢钢板(stainless steelsheet)、锌系镀敷钢板(zinc-based coating steel sheet)、锌合金系镀敷钢板(zincalloy coating steel sheet)、铝合金系镀敷钢板(aluminum alloy coating steelsheet)、铝合金板(aluminum alloy sheet)。
如图1及图2所示，树脂7被涂布于外部件3中的顶板部3a、冲头肩R部3b及纵壁部3c的内表面。并且，涂布的树脂7以被加热之后的厚度为8mm以下，且室温下为10MPa以上的粘结强度粘结于外部件3的内表面。
关于树脂7的种类，可列举热塑系(thermoplastic resin)、热固化系(thermosetresin)或弹性体系(elastomer resin)的树脂。作为热塑系的树脂，可以例示乙烯系(vinylresin)(醋酸乙烯(vinyl acetate)、氯乙烯(vinyl chloride)等)、丙烯系(acrylicresin)、聚酰胺系(polyamide resin)、聚苯乙烯系(polystyrene resin)、氰基丙烯酸系(cyanoacrylate resin)的树脂。作为热固化系的树脂，可以例示环氧系(epoxy resin)、聚氨酯系(urethane resin)、酯系(ester resin)、酚醛系(phenolic resin)、密胺系(melamine resin)、尿素系(urea resin)的树脂。作为弹性体系的树脂，可以例示硝基橡胶系(nitro rubber resin)、丁苯橡胶系(styrene butadiene rubber resin)、改性硅酮系(modified silicone resin)、丁基橡胶系(butyl rubber resin)、聚氨酯橡胶系(urethane rubber resin)、丙烯酸橡胶系(acrylic rubber resin)的树脂。无论在哪个种类的树脂中，都优选在弯曲变形时不会断裂、崩溃的树脂。
向外部件3的内表面涂布的树脂7能够通过进行加热处理(heat treatment)而利用树脂7自身的粘结能力(adhesive capacity)粘结于外部件3。在该情况下，树脂7与外部件3的粘结强度通过以规定的温度及时间进行加热处理，即使返回室温也能够为10MPa以上。加热处理中的温度及时间只要根据树脂7的种类而适当调整即可。
需要说明的是，树脂7与外部件3的粘结强度可以设为作用在金属板与树脂的界面上的最大剪切应力(sheared stress)或平均剪切应力，该最大剪切应力或平均剪切应力例如能够根据将金属板(钢板等)与树脂粘结后的双层棱柱(double-layered squarecolumn)的碰撞实验(crashworthiness test)求出产生树脂7的剥离的边界条件，并通过基于该边界条件的碰撞解析来求出。
另外，树脂7与外部件3的粘结强度设为切出粘结后的树脂7和外部件3的一部分，将该切出的树脂7和外部件3设置于拉伸试验机(tensile testing machine)，一方夹持树脂7，另一方夹持外部件3，进行拉拽而求出的值。或者，可以将通过切出粘结后的树脂7和外部件3的一部分并设置于拉伸试验机，一方夹持树脂7，另一方夹捏将金属板制的外部件3折弯而形成的夹捏部(未图示)进行拉拽的方法所测定的值，或者通过在外部件3接合(join)夹捏部件并利用拉伸试验机夹捏该夹捏部件进行拉拽的方法所测定的值作为树脂7与外部件3的粘结强度。
需要说明的是，可以如本实施方式1的车身骨架部件1那样，在外部件3与内部件5接合而形成筒状构件9的结构中，将切出树脂7和筒状构件9的一部分的结构设置于拉伸试验机，测定树脂7与外部件3的粘结强度。
接下来，对从车身的侧方输入碰撞载荷而本实施方式1的车身骨架部件1通过折弯来吸收的碰撞能量的吸收性能提高的理由在以下进行说明。
在由钢板等金属板形成的具有截面帽型构件的以往的车身骨架部件中，从与截面帽型构件的长度方向交叉的方向输入碰撞载荷，截面帽型构件在开始弯曲变形后超过耐压曲力(折弯发生的时点时的碰撞载荷)，在顶板部沿交叉方向及长度方向延伸并且纵壁部的角度发生变化而折弯的过程(弯曲压坏(bending crush)过程)中吸收碰撞能量。
图3示出在向作为截面帽型构件的外部件3的顶板部3a输入碰撞载荷而车身骨架部件1折弯的过程中产生折弯的部位(参照后述的实施例所示的图17(b))的截面形状的示意图。如图3所示，当碰撞载荷向顶板部3a输入时，纵壁部3c以顶板部3a侧向外方扩展的方式向凸缘部3d侧被压扁，并且将顶板部3a与纵壁部3c连结的冲头肩R部3b的弯曲半径显著减小。
在该过程中，如果外部件3未产生破裂而产生折弯，则最容易吸收碰撞能量。然而，如果在折弯的过程中在外部件3产生破裂，则折弯的变形阻力减小而容易折弯，因此碰撞能量的吸收不足，无法发挥本来的能力。
在作为截面帽型构件的外部件3中，从上述的截面帽型构件的折弯过程吸收碰撞能量的能力高的部位是将顶板部3a与纵壁部3c连结的冲头肩R部3b。然而，如图3所示，冲头肩R部3b由于在外部件3折弯的过程中其弯曲半径减小，因此应力集中在外表面而容易发生破裂。特别是在外部件3是被冲压成形的截面帽型构件的情况下，冲头肩R部3b也是在冲压成形(press forming)过程中最容易受到塑性变形(plastic deformation)而加工硬化(work hardening)的部位(portion)。其结果是，在冲头肩R部3b处，由于因冲压成形时的加工硬化引起的延展性(ductility)的下降，因此与其他的顶板部3a、纵壁部3c等相比容易发生破裂。
此外，近年来，以同时实现碰撞特性和轻量化为目的而采用于机动车部件的高强度钢板(high-strength steel sheet)与以往的强度的钢板相比延展性小，因此根据表1及图4所示的钢板强度水平与钢板的断裂极限弯曲半径R/板厚t的关系(参照下述的参考文献1)，相同的板厚下，钢板的拉伸强度TS越大，则越容易在大的弯曲半径下发生断裂(破裂)。
因此，当使用了高强度钢板的具有截面帽型构件的车身骨架部件折弯时，伴随着钢板强度的增加而在截面帽型构件中的冲头肩R部容易发生破裂。
(参考文献1)长谷川浩平，金子真次郎，濑戸一洋，“对驾驶室周围的车身部件的轻量化作出贡献的高强度冷轧/合金化熔融锌镀敷(GA)钢板”，JFE技术报告，No.30(2012年8月)，p.6-12。
[表1]
[表1]
钢板强度水平 TS[MPa] R/t[-]
780MPa级 810 小于1.0
980MPa级 1020 1.0
1180MPa级 1210 1.5
1320MPa级 1330 2.0
1470MPa级 1510 2.5
其结果是，在高强度钢板向车身骨架部件的应用时，是阻碍钢板的进一步的高强度化的进展的要因。因此，在本发明中着眼于作为截面帽型构件的外部件3的冲头肩R部3b处的破裂起因于成为上述的金属板固有的小的弯曲半径以下，想到了如果在外部件3在碰撞时折弯的过程中增大冲头肩R部3b的弯曲半径，则能够防止破裂。
即，在外部件3折弯的过程中，夹持并压缩介于冲头肩R部3b的金属板与金属板之间的物品，由此能够防止冲头肩R部3b的弯曲半径成为断裂极限弯曲半径以下的情况。然而，由于追加介于金属板与金属板之间的物品而导致部件的重量增加，因此介入的物品优选尽可能轻量的物品。
因此，在本发明中，在外部件3至少在冲头肩R部3b和夹着该冲头肩R部3b向两侧延伸的部位的内表面粘结树脂7，在折弯的过程中，弯曲半径减小的部位会在金属板与金属板之间夹持树脂。由此，树脂7介入而能够使冲头肩R部3b的弯曲半径大于金属板固有的断裂极限弯曲半径，防止在外部件3的折弯部位产生破裂的情况，其结果是，能够提高碰撞能量的吸收性能。
然而，当树脂7与外部件3的内表面的粘结强度小时，在从紧接对外部件3输入碰撞载荷而弯曲变形开始之后起至折弯的结束为止的过程中，涂布于外部件3的内表面的树脂7剥离而脱离。其结果是，在折弯的过程中，树脂7无法介入冲头肩R部3b的金属板与金属板之间，产生破裂而变形阻力下降，无法提高碰撞能量吸收性能。
因此，在改变涂布于外部件3的内表面的树脂7的粘结强度而进行了研究时，发现了如果以室温下为10MPa以上的粘结强度进行粘结，则不会从外部件3的内表面剥离并脱离而会与外部件3一起折弯。
这样，涂布树脂7并设为10MPa以上的粘结强度，由此在折弯过程中，在冲头肩R部3b，在金属板与金属板之间夹有树脂7。由此，能够防止冲头肩R部3b的弯曲半径比金属板固有的断裂极限弯曲半径小的情况，防止金属板产生破裂的情况。
此外，外部件3的冲头肩R部3b是吸收碰撞能量的能力高的部位。因此，通过向外部件3的夹着冲头肩R部3b的部位的内表面涂布树脂7，能够提高在外部件3产生折弯为止的耐压曲力。
如以上所述，在本实施方式1的车身骨架部件1中，在由于从侧方输入的碰撞载荷而弯曲变形开始并折弯的过程中，通过防止折弯的变形阻力的下降并提高耐压曲力，能够提高碰撞能量的吸收性能。
需要说明的是，本发明如果如以往那样利用树脂填埋将外部件3与内部件5接合而成的筒状构件9的闭截面空间的整体，则在碰撞时筒状构件9的截面减少而体积减小，对应于此，由于树脂不会被瞬时压缩，因此树脂将接合部分破坏而喷出，使碰撞能量的吸收性能下降。因此，出于上述的理由，只要在截面帽型构件的内表面侧设置空间而使树脂存在即可。因此，在折弯的过程中为了防止破裂，必须如图5所示的车身骨架部件11那样使树脂13存在于将外部件3的顶板部3a与纵壁部3c连结的冲头肩R部3b和夹着冲头肩R部3b向两侧的顶板部3a侧和纵壁部3c侧延伸的部位。在此，作为向顶板部3a侧和纵壁部3c侧延伸的范围，优选从冲头肩R部3b中的转角(日文：R止まり)(R tangent end)向顶板部3a侧及纵壁部3c侧分别为5～20mm左右，更优选为10mm左右。
不过，如图6所示，在向外部件3和内部件5的整个内表面涂布树脂17而形成了筒状构件9中的闭截面空间的周壁部的整周的车身骨架部件15中，也能得到外部件3的耐压曲力的提高和防止破裂的效果。需要说明的是，在该情况下也出于上述理由，不是通过树脂将闭截面空间整体填埋，而是仅使树脂粘结于周壁部。
如上所述，本实施方式1的车身骨架部件1在外部件3的内表面以粘结后的厚度为8mm以下的方式涂布有树脂7，但是本发明也可以使用粘结剂将8mm以下的厚度的板状的树脂粘贴于筒状构件的内表面。此外，也可以是将层压(laminate)钢板的层压片以及100μm左右的厚度的膜状的树脂粘贴于筒状构件的内表面的结构。并且，板状的树脂或膜状的树脂与筒状构件的内表面的粘结强度需要在室温下为10MPa以上。
另外，在上述的说明中，本实施方式1的车身骨架部件1具有将外部件3的凸缘部3d与内部件5的侧端部接合而形成为筒状的筒状构件9。不过，本发明的车身骨架部件并不局限于通过外部件3和内部件5形成有筒状构件9的结构，可以是仅具有外部件3的结构。此外，上述的说明的外部件3是截面帽型构件，但是本发明可以是具有顶板部和从该顶板部经由冲头肩R部连续的一对纵壁部的截面コ字状构件。
[实施方式2]
前述的实施方式1的车身骨架部件1通过将作为截面帽型构件的外部件3的内表面与树脂7的粘结强度设为在室温下为10MPa以上，使得在输入碰撞载荷而折弯的过程中，避免树脂7从外部件3的内表面脱离，但是为了避免在由碰撞引起的折弯时树脂7脱离而碰撞能量的吸收性能下降的情况，除了粘结强度之外，也研讨了防止树脂7的脱离的手段。
因此，如图7及图8所示，本发明的实施方式2的车身骨架部件21具有截面帽型构件的外部件3、平板状的内部件5、树脂7，还具有防脱离构件23。在此，外部件3、内部件5及树脂7与前述的实施方式1的车身骨架部件1同样。
防脱离构件23为金属板制(例如，钢板制)，如图8所示，以在外部件3与内部件5之间跨顶板部3a的方式配设而覆盖树脂7的表面，并将两端部接合(例如点焊(spotwelding))于外部件3的一对纵壁部3c的内表面。
需要说明的是，树脂7至少在将顶板部3a与纵壁部3c连结的部位被需要，而且，由于想要尽可能地仅使车身骨架部件轻量化，因此想要缩短树脂7及防脱离构件23的纵壁高度(涂布于纵壁部3c的范围)，因此将防脱离构件23接合于外部件3的纵壁部3c。
另外，树脂7与外部件3及防脱离构件23的粘结强度可以与前述的实施方式1同样地通过将金属板(钢板等)与树脂粘结后的双层棱柱的碰撞解析来求出，也可以切出粘结后的树脂和筒状构件及防脱离构件的一部分并在室温下通过拉伸试验机进行测定而求出。
如上所述，本实施方式2的车身骨架部件21是在外部件3的内表面涂布有树脂7的结构，但是本发明也可以是将板状的树脂使用粘结剂粘贴于外部件的内表面的结构。此外，可以是将层压钢板中的层压片以及100μm左右的厚度的膜状的树脂粘贴于外部件的内表面的结构。并且，板状的树脂或膜状的树脂与筒状构件的内表面的粘结强度只要在室温下为10MPa以上即可。
在本实施方式2的车身骨架部件21中，与前述的实施方式1的车身骨架部件1同样，防止在外部件3折弯的过程中树脂7从外部件3的内表面的脱离。由此，本实施方式2的车身骨架部件21在外部件3中的折弯部位中的冲头肩R部3b的内侧可靠地夹入树脂7而有效地防止成为断裂极限弯曲半径以下的情况，由此能够防止外部件3在折弯的过程中破裂，能够提高碰撞能量吸收性能。需要说明的是，由于防脱离构件23仅用于防止树脂的脱离，因此不需要提高材料强度，可以为比外部件3或内部件5低强度的构件。
此外，通过对防脱离构件23使用高强度构件，除了前述的实施方式1的车身骨架部件1之外，还配设防脱离构件23，由此，也能够提高相对于由从车身骨架部件21的侧方输入的碰撞载荷引起的弯曲变形的刚性。
需要说明的是，图8的车身骨架部件21是以跨外部件3的顶板部3a而包含冲头肩R部3b的方式涂布有树脂7的结构，但是本发明也可以是如图9所示的车身骨架部件25那样，涂布了在外部件3的冲头肩R部3b及其两侧的顶板部3a侧和纵壁部3c侧延伸规定的范围的树脂27的结构。
像这样向外部件3涂布树脂27并以10MPa以上的粘结强度粘结于外部件3和防脱离构件23的结构，能够防止在折弯的过程中树脂27从外部件3脱离而无法使树脂介入冲头肩R部3b的金属板与金属板之间，并弯曲成断裂极限半径以下的情况，能够提高碰撞能量的吸收性能。
另外，上述的说明关于在外部件3的内表面涂布有树脂7的车身骨架部件21，但是在截面帽型构件的内表面粘贴板状或膜状的树脂且使其粘结强度为10MPa以上的结构中，也能得到与本实施方式2的车身骨架部件21同样的作用效果。
此外，本实施方式2的车身骨架部件21是具有将外部件3的凸缘部3d与内部件5的侧端部接合而形成为筒状的筒状构件9的结构，但也可以是仅具有外部件3的结构。另外，上述的说明是外部件3其截面为帽型状的截面帽型构件，但是本发明可以是具有顶板部和从该顶板部经由冲头肩R部连续的一对纵壁部且其截面为コ字状的截面コ字状构件。
实施例
由于进行了用于确认本发明的车身骨架部件的效果的实验，因此以下说明其结果。
在本实施例中，进行了评价在从本发明的车身骨架部件的车身侧面赋予碰撞载荷而折弯的过程中的碰撞能量的吸收特性的实验。如图10所示，在实验中对于具有作为截面帽型构件的外部件3和作为平板状构件的内部件5而成的试验体31，从外部件3侧朝向内部件5侧，使用R＝125mm的鱼糕型(semi-cylindrical)冲头(punch)以速度17.8m/s输入载荷，进行了将所述鱼糕型冲头压入120mm时的表示载荷(load)和折弯变形量(行程)的关系的载荷-行程曲线的测定及基于高速度相机的折弯变形状态的摄影。此外，根据测定的载荷-行程曲线，求出了行程为0～80mm的吸收能量。需要说明的是，供于实验的试验体31如图10所示，将轴向长度设为900mm，在输入载荷时对内部件5侧进行支承的轴向的支点间距离设为720mm。
图11～图13示出作为发明例的试验体的结构及形状。图11是将前述的本发明的实施方式2的车身骨架部件21(图7及图8)设为试验体31的图。试验体31具有将外部件3与内部件5通过点焊而接合的筒状构件9、向外部件3中的顶板部3a、冲头肩R部3b及纵壁部3c的内表面涂布或粘贴的树脂7，防脱离构件23以跨顶板部3a的方式配设并覆盖树脂7，并且防脱离构件23的两端部接合于纵壁部3c的内表面。
图12是将本发明的实施方式2的另一形态的车身骨架部件25(图9)设为试验体33的图。试验体33与试验体31同样，具有将外部件3与内部件5通过点焊而接合的筒状构件9，涂布或粘贴了向夹着外部件3的冲头肩R部3b的两侧的顶板部3a侧及纵壁部3c侧延伸出10mm的树脂27，防脱离构件23以跨顶板部3a的方式配设并覆盖树脂27的表面，并防脱离构件23的两端部接合于纵壁部3c的内表面。
图13是将前述的本发明的实施方式1的车身骨架部件1(图1及图2)设为试验体35的图。试验体35具有将外部件3与内部件5通过点焊接合的筒状构件9，在外部件3中的顶板部3a、冲头肩R部3b及纵壁部3c的内表面涂布或粘贴树脂7。
图11～图13所示的试验体31、试验体33及试验体35使用的外部件3及内部件5都为同一形状、尺寸，它们的轴向的试验体长度L0设为900mm。
并且，在试验体31、试验体33及试验体35中，树脂7及树脂27设为环氧系及/或聚氨酯系的发泡树脂。在此，将涂布或粘贴的树脂7或树脂27的厚度设为0.1mm、1mm、3mm或8mm以下。图14(a)～(c)示出树脂7的厚度设为8mm、3mm及1mm的试验体31。
另外，在试验体31、试验体33及试验体35中，将外部件3的内表面与树脂7或树脂27的粘结强度设为本发明的范围内(10MPa以上)。需要说明的是，本实施例的粘结强度以如下方式设定，根据外部件3使用的将金属板与树脂粘结后的双层棱柱的碰撞实验来求出产生树脂的剥离的边界条件并基于该边界条件进行碰撞解析(crashworthiness analysis)，通过该碰撞解析求出的作用在金属板与树脂的界面上的最大剪切应力或平均剪切应力。
此外，在本实施例中，将使用了与发明例的外部件3及防脱离构件23同一形状、同一尺寸且未涂布或粘贴树脂的试验体41(图15)的例子、使用了树脂7或树脂27的粘结强度比本发明的范围小的小于10.0MPa的试验体31、试验体33或试验体35的例子作为比较例，而且，将使用了设为与专利文献1记载的机动车用结构构件相同的结构的试验体51(图16)的例子作为现有例1，填充发泡树脂，与发明例同样地进行了实验。
在此，现有例1的试验体51在外部件3与内部件5之间配设加强件(reinforce)58，将加强件58的两端部由外部件3的凸缘部3d和内部件5的两侧端部夹持接合，并将作为环氧系发泡填充材料的树脂55以5MPa的强度粘结于外部件3和加强件58，将作为聚氨酯系发泡填充材料的树脂57未粘结地填充于加强件58与内部件5之间。而且，作为现有例2，也准备了将外部件3的钢板强度设为1180MPa级而未使用加强件58的试验体。
表2示出作为发明例、比较例及现有例的试验体的结构、树脂的种类及粘结强度的各条件。需要说明的是，关于表2中的树脂涂布的范围，“外”表示外部件3，“冲头肩R”表示外部件3的冲头肩R部3b。
[表2]
Figure GDA0003170758590000171
发明例1～发明例7是使用了试验体的结构及粘结强度为本发明的范围内(10MPa以上)的试验体31、试验体33或试验体35的例子。而且，比较例1～比较例10是使用了未涂布树脂的试验体41(比较例1～比较例7)、树脂的粘结强度为本发明的范围外(小于10MPa)的试验体31、试验体33(比较例8～比较例10)的例子。需要说明的是，在外部件3的内表面未涂布或粘贴树脂的比较例1～比较例7中的在表2示出的涂布树脂的厚度表示外部件3与防脱离构件23的间隔。
图17及图18示出使用比较例3及发明例1的试验体进行了实验时的载荷-行程曲线的测定结果和试验体的变形状态。在图17及图18中，左侧的坐标图(a)是将横轴设为从鱼糕型冲头在与试验体的长度方向正交的方向上开始碰撞起的行程(mm)并将纵轴设为向试验体输入的载荷(kN)的载荷-行程曲线，右侧的照片(b)是试验体的变形状态的行程为80mm的时间点的拍摄结果。此外，载荷-行程曲线中所示的吸收能量是碰撞能量的吸收量的推移。
图17所示的比较例3是使用了在外部件3的内表面未涂布树脂的试验体41(图15)的例子。向试验体41输入的载荷在行程约10mm处表现出最大值(约43kN)，然后，在外部件3的折弯过程中，载荷的值发生了变动。并且，如图17(b)所示，在试验体41的上部观察到了破裂。而且，行程为0～80mm处的吸收能量为1.8kJ。
图18所示的发明例1是使用了树脂7与外部件3及防脱离构件23粘结强度为本发明的范围内(10.0MPa以上)的11.9MPa的试验体31的例子。在图18(a)所示的载荷-行程曲线中，载荷在行程约10mm处成为了极大值(extreme value)之后，在行程约30mm处表现出最大值(maximum value)(约78kN)，与外部件3使用了高强度钢板的比较例4相比大幅增加。此外，虽然载荷在表现出最大值之后下降，但是与比较例4相比以高的值推移。并且，行程为0～80mm处的吸收能量大幅提高而成为了3.6kJ。而且，如图18(b)所示，在折弯过程中在外部件3未产生破裂。
这样，在发明例1中，可知通过向外部件3的内表面涂布树脂7，并以覆盖树脂7的表面的方式配设防脱离构件23，将树脂7与外部件3及防脱离构件23的粘结强度设为10MPa以上，由此，在折弯过程中树脂7未剥离、脱离而防止破裂的产生，而且，到产生折弯为止的载荷(耐压曲力)提高，由此碰撞能量的吸收性提高了。
接下来，在前述的表2示出了变更试验体的结构、树脂的种类及粘结强度而进行了实验时的行程为0～80mm处的吸收能量的结果和试验体重量。表2所示的试验体重量在涂布有树脂7或树脂27的试验体31或试验体33中是外部件3、内部件5及防脱离构件23与树脂7或树脂27的各重量的总和，在未填充树脂的试验体41中是外部件3、内部件5及防脱离构件23的各重量的总和。
发明例1是使用了试验体31的例子(图18)，该试验体31的外部件3使用钢板强度590MPa级(MPa-class)的钢板，树脂7的厚度为8mm，粘结强度为本发明的范围内(10.0MPa以上)的11.9MPa。在发明例1中，在折弯过程中未产生断裂(破裂)，吸收能量为3.6kJ，与比较例1的吸收能量(＝1.6kJ)相比大幅提高。而且，发明例1的试验体重量为5.76kg，与未填充树脂的同一形状、尺寸的比较例1中的试验体重量(＝4.77kg)相比增加，但是将吸收能量除以试验体重量得到的作为每单位重量的吸收能量的重量效率为0.625kJ/kg，与比较例1(＝0.335kJ/kg)相比提高。
发明例2是使用了外部件3使用钢板强度590MPa级的钢板且将树脂7的厚度设为1mm的试验体31的例子。在发明例2中，在折弯过程中未产生断裂(破裂)，吸收能量为2.4kJ，与比较例2的吸收能量(＝1.7kJ)相比大幅提高。而且，发明例2中的试验体重量为5.04kg，与发明例1中的试验体重量5.76kg相比成为轻量。由此，发明例2中的重量效率为0.476kJ/kg，与比较例2(＝0.351kJ/kg)相比提高。
发明例3是在与发明例2相同的形状的试验体31中，外部件3使用了钢板强度1180MPa级的钢板的例子。在发明例3中，吸收能量为3.1kJ，与比较例3相比大幅提高。而且，发明例3中的试验体重量为5.18kg，与发明例1相比为轻量。由此，发明例3中的重量效率为0.598kJ/kg，与比较例3(＝0.372kJ/kg)相比提高。需要说明的是，与发明例3同样在外部件3使用了1180MPa级的钢板的比较例3中，在80mm弯曲压坏时在外部件3产生了断裂，但是在发明例3中，在外部件3未产生断裂(破裂)。这是因为，通过将树脂7涂布粘结于外部件3，折弯部位的弯曲R不会成为断裂极限弯曲半径以下。
发明例4是使用了外部件3使用钢板强度590MPa级的钢板且树脂7以厚度3mm以向外部件3的冲头肩R部3b及其两侧的顶板部3a侧和纵壁部3c侧延伸10mm的方式涂布的试验体33的例子。在发明例4中，在折弯过程中未发生断裂(破裂)，吸收能量为2.3kJ，与比较例4中的吸收能量1.8kJ相比大幅提高。而且，发明例4中的试验体重量为5.04kg，与发明例1相比为轻量。由此，发明例4中的重量效率为0.456kJ/kg，与比较例4(＝0.373kJ/kg)相比提高。
发明例5是在与发明例1相同的形状的试验体31中将树脂7的厚度设为3mm的例子。在发明例5中，在折弯过程中未发生断裂(破裂)，吸收能量为2.4kJ，与比较例4相比也大幅提高。而且，发明例5中的试验体重量为5.36，与发明例1相比成为轻量。由此，发明例5中的重量效率为0.448kJ/kg，与比较例4(＝0.373kJ/kg)相比提高。
发明例6是在未设置防脱离构件的试验体35中粘贴了厚度1mm的树脂7的例子。在发明例6中，在折弯过程中未发生断裂(破裂)，吸收能量为2.8kJ，与现有例2(＝1.2kJ)相比大幅提高。而且，发明例6中的试验体重量为4.33kg，与发明例1相比成为轻量。由此，发明例6中的重量效率为0.647kJ/kg，与现有例2(＝0.285kJ/kg)相比提高。
发明例7是在试验体31中粘贴了厚度0.1mm的树脂7的例子。在发明例7中，在折弯过程中未发生断裂(破裂)，吸收能量为2.9kJ，与比较例5(＝1.7kJ)相比大幅提高。而且，发明例7中的试验体重量为4.86kg，与发明例1相比成为轻量。由此，发明例7中的重量效率为0.597kJ/kg，与比较例5(＝0.351kJ/kg)相比也提高。
需要说明的是，在发明例1～发明例7的任一例中，在折弯过程中均未发生破裂(断裂)。
比较例1～比较例7是使用了未涂布树脂的试验体41(图17)的例子，吸收能量为1.6～1.8kJ。而且，重量效率为0.335～0.377kJ/kg，是比发明例1～发明例7中的任一例都低的结果。
比较例6是与比较例1同样地使用了未涂布树脂的试验体41的例子，将外部件3的板厚从1.2mm变更为1.4mm。在比较例6中，吸收能量为1.8kJ，与比较例1相比增加，但是比发明例1～发明例7的任一例都低。而且，比较例6中的重量效率为0.342kJ/kg，是比发明例1～发明例7中的任一例都低的结果。
比较例7是在与比较例1相同的形状的试验体41中，将外部件3设为980MPa级的钢板的例子。在比较例7中，吸收能量为1.8kJ，与比较例1相比增加，但是比发明例1～发明例7中的任一例都低。而且，比较例7中的重量效率为0.377kJ/kg，是比发明例1～发明例7中的任一例都低的结果。
比较例8、比较例9及比较例10分别是使用了与发明例3、发明例4、发明例5及发明例6相同的形状的试验体31、试验体33或试验体35的例子，但是树脂7或树脂27的粘结强度为本发明的范围外(小于10.0MPa)。在比较例8中，在折弯过程中发生破裂(断裂)，是吸收能量及重量效率都低的结果。
现有例1是使用了与专利文献1记载的机动车用结构构件相同的结构的试验体51的例子，吸收能量为2.1kJ，与比较例1(＝1.6kJ)相比也增加。然而，试验体重量为5.88kg与发明例1～发明例7及比较例1～比较例10相比最重。因此，重量效率为0.357kJ/kg，不及发明例1～发明例7。
通过以上所述，根据本发明的车身骨架部件，在通过从侧方输入碰撞载荷而折弯来吸收碰撞能量时，表现出能够抑制重量的增加并高效地提高碰撞能量的吸收性能的情况。
工业实用性
根据本发明，能够提供一种设置于车身的侧部，能够提高在从车身的侧方输入了碰撞载荷时通过折弯而吸收的碰撞能量的车身骨架部件。
标号说明
1 车身骨架部件
3 外部件
3a 顶板部
3b 冲头肩R部
3c 纵壁部
3d 凸缘部
5 内部件
7 树脂
9 筒状构件
11 车身骨架部件
13 树脂
15 车身骨架部件
17 树脂
21 车身骨架部件
23 防脱离构件
25 车身骨架部件
27 树脂
31 试验体(发明例)
33 试验体(发明例)
35 试验体(发明例)
41 试验体(比较例)
51 试验体(现有例)
55 树脂
57 树脂
58 加强件。

Claims (1)

1.一种车身骨架部件，设置于车身的侧部，在从该车身的侧方输入了碰撞载荷时通过折弯来吸收碰撞能量，其特征在于，
该车身骨架部件具有：
截面帽型构件或截面コ字状构件，具有顶板部和从该顶板部经由冲头肩R部连续的一对纵壁部；
在该截面帽型构件或截面コ字状构件的内表面涂布或粘贴的树脂；及
防脱离构件，用于防止所述树脂从所述内表面脱离，该防脱离构件以跨所述顶板部的方式配设而覆盖所述树脂的表面，并且该防脱离构件的两端部接合于所述一对纵壁部的内表面，
该涂布或粘贴的树脂在夹着所述冲头肩R部的两侧的所述顶板部侧及所述纵壁部侧的至少规定的范围延伸，以加热后室温下为10MPa以上的粘结强度粘结于所述内表面以及所述防脱离构件，
所述防脱离构件设为与所述截面帽型构件或截面コ字状构件相比低强度的构件。
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