JP2017226266A - 車両用外装ビーム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の寸法管理を可能とし、衝突に対する十分な耐荷重性能を維持でき、軽量化を図ることができる車両用外装ビームを提供する。【解決手段】前壁１１と後壁１２とのそれぞれに取付孔２１ｆ，２１ｂが前後の重なる位置に形成され、取付孔２１ｆ，２１ｂに隣接してフレーム部材１０の長さ方向の途中を曲げた曲げ部２２ｌ，２２ｒが形成されており、前壁１１と上壁１３及び下壁１４との連結部には前壁１１に向かうにつれて上壁１３及び下壁１４の厚みを増して形成される前側テーパ部１６ｔ，１６ｂが設けられ、後壁１２と上壁１３及び下壁１４との連結部には後壁１２に向かうにつれて上壁１３及び下壁１４の厚みを増して形成される後側テーパ部１７ｔ，１７ｂが設けられ、幅Ｗ０が６０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とされ、かつ、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲に設定される。【選択図】 図３

Description

本発明は、車両同士が衝突した際の潜り込みを防止するために車両に配置される車両用外装ビームに関する。

一般的なトラック等の車高の高い車両には、車高の低い乗用車等が衝突した際の潜り込みを防止するために、車両前後の下方位置に、ＦＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｕｎｄｅｒ‐ｒｕｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ）又はＲＵＰ（Ｒｅａｒ Ｕｎｄｅｒ‐ｒｕｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｏｒ）と称される車両用外装ビームが設けられている。そして、これらの車両用外装ビームは、ほぼ角筒状のフレーム部材により形成されており、衝突時の変形を防止するために、板厚を厚くしたり、内部に補強部材を設けたりするなどして種々の工夫がなされている。しかし、車両用外装ビームの板厚を一律に厚くする等した場合は、重量の増加、および製造コストの増加が問題となる。

そこで、例えば特許文献１〜３に記載されるように、車両用外装ビームの板厚を部分的に増加させることで、軽量化を犠牲にすることなく補強することが行われている。
例えば、特許文献１の車両用外装ビーム（バンパビーム）は、前側フランジと後側フランジとの間を接続するウェブが、前側フランジとの接続部から前側フランジと後側フランジとの中間部まで徐々に板厚が減少して設けられるとともに、中間部から後側フランジ部との接続部まで一定の板厚となるように形成されている。また、前側フランジの板厚が、後側フランジとの接続部におけるウェブの板厚よりも大きく形成されている。特許文献１には、上記の構成とすることで、重量増加を抑えながら、前側フランジ座屈の発生を防ぐことが記載されている。

また、特許文献２には、車両用外装ビーム（自動車用バンパーリーンフォースメント）は、前フランジの下半分側と後フランジの上半分側との肉厚を、前フランジの上半分側と後フランジの下半分側との肉厚よりも部分的に厚くすることで、軽量化を犠牲にせずに曲げに対する断面係数及び塑性断面係数を高めることが記載されている。
さらに、特許文献３には、車両用外装ビーム（アンダーランプロテクタ）は、中空材を構成する略水平面の板厚を中空材の長手方向中心線より車体フレームの反対側の略水平面の板厚よりも厚くすることにより、軽量かつ十分な強度を有することが記載されている。

特開２０１０‐２２８６８５号公報 特開２０１４‐１８９０５４号公報 国際公開第２０１２／０８１１７６号

ところで、車両用外装ビームには、前照灯等の周辺部品が取付けられることがあり、その周辺部品の設置面においては、高度の寸法精度が要求される。また、周辺部品を取り付けるために、車両用外装ビームの衝突側の前壁と車両側の後壁とに大規模な取付孔を設けた場合には、前壁と後壁の残留肉部が僅かになり、曲げ加工時の変形が生じ易くなるため、寸法精度を維持することが難しくなる。さらに、周辺部品の取付孔が形成されることで、車両用外装ビームの衝突に対する十分な耐荷重性能を維持することが難しくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高精度の寸法管理を可能とし、衝突に対する十分な耐荷重性能を維持でき、全体として軽量化を図ることができる車両用外装ビームを提供することを目的とする。

本発明の車両用外装ビームは、車両側に配置される後壁と、その前方に配置される前壁と、これらの上方を閉塞する上壁と、下方を閉塞する下壁と、前記後壁と前記前壁の中央を接続する中壁とを有して、前記車両の幅方向に沿って配置される中空形状のフレーム部材からなり、前記前壁と前記後壁とのそれぞれに周辺部品を挿入して設置するための取付孔が前後の重なる位置に形成され、前記前壁と前記後壁とに形成された前記取付孔に隣接して前記フレーム部材の長さ方向の途中を曲げた曲げ部が形成されており、前記前壁と前記上壁及び前記下壁との連結部には、前記前壁に向かうにつれて前記上壁及び前記下壁の厚みを増して形成される前側テーパ部が設けられ、前記後壁と前記上壁及び前記下壁との連結部には、前記後壁に向かうにつれて前記上壁及び前記下壁の厚みを増して形成される後側テーパ部が設けられ、前記上壁及び下壁の前後方向に沿う幅をＷ０、前記前側テーパ部の前後方向に沿う幅をＷ１、前記後側テーパ部の前後方向に沿う幅をＷ２、前記前側テーパ部を除く部分の前記上壁又は前記下壁の内面と前記前側テーパ部の傾斜面とがなす角度をθ１、前記後側テーパ部を除く部分の前記上壁又は前記下壁の内面と前記後側テーパ部の傾斜面とがなす角度をθ２としたときに、前記幅Ｗ０が６０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とされ、かつ、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲に設定される。

前壁と後壁とに周辺部品の取付孔を形成すると、前壁と後壁の取付孔周辺がフレーム部材の曲げ加工時において変形を生じさせ易くなるが、本発明の車両用外装ビームにおいては、前壁と上壁及び下壁との連結部に前側テーパ部を設けるとともに、後壁と上壁及び下壁との連結部に後側テーパ部を設けて、前後の両側の連結部を厚肉にすることで、曲げ加工時に生じる外側（上側又は下側）への変形（膨らみ）を抑制することができる。
車両衝突前の状態で、上壁及び下壁に外側に膨らむような変形があると、車両衝突時に変形を増幅させるおそれがあるが、本発明の車両用外装ビームにおいては、上壁及び下壁の膨らみを抑制できるので、衝突に対する十分な耐荷重性能を確保できる。また、このように上壁及び下壁の膨らみが抑制されることから、高精度の寸法管理を行うことができ、周辺部品の取付けを良好に行うことができる。また、上壁及び下壁の幅方向中央は薄肉に形成することで、重量の増加を抑えて全体として軽量化を図ることができる。
この場合、前側テーパ部と後側テーパ部は、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝を１．３以上、すなわち、衝突面側の前壁との連結部における上壁及び下壁の板厚を、後壁との連結部における上壁及び下壁の板厚よりも厚く形成することで、車両衝突時の変形抑制の効果を高めるとともに、全体の重量増加を抑制できる。そして、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３未満では、曲げ加工時の上壁及び下壁の変形抑制効果が薄れる。また、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が３．９を超えると、必要以上に厚肉となることで、重量が増加する。
なお、上壁及び下壁の幅Ｗ０、すなわち車両用外装ビームの幅Ｗ０が６０ｍｍ未満では、断面の曲げ剛性自体が低く、取付孔を設けない状態においても強度が不足する。また、幅Ｗ０が１６０ｍｍを超えると、所定の設置スペースに配置することが難しくなる。

本発明の車両用外装ビームにおいて、前記幅Ｗ１は前記幅Ｗ２よりも大きく設けられるとともに、前記幅Ｗ０と前記幅Ｗ１との比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１８を以上０．５以下とされ、前記幅Ｗ０と前記幅Ｗ２との比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１以上０．１８以下とされており、前記角度θ１は前記角度θ２よりも大きく設けられるとともに、前記角度θ１が２０°以上５０°以下とされ、前記角度θ２が５°以上２０°以下とされているとよい。

幅Ｗ１を幅Ｗ２よりも大きく形成することで、曲げ加工時の上壁と下壁の変形抑制効果が得られ、且つ、電装部品が設置される上壁の平坦度をより向上させることができる。
比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１８未満では、曲げ加工時の上壁と下壁の変形が大きくなり、寸法精度不良が生じるおそれがある。比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．５を超える場合では、必要以上に厚肉となることで、重量が増加する。比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１未満では、上壁と下壁の変形が大きくなり、寸法精度不良が生じるおそれがある。比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１８を超える場合では、必要以上に厚肉となることで、重量が増加する。
また、角度θ１を角度θ２よりも大きく形成することで、曲げ加工時の上壁と下壁の中央への移動（寸法精度の悪化）を最小限に抑えることができる。
角度θ１が２０°未満では曲げ加工時の上壁と下壁の変形抑制効果が薄く、５０°を超える場合では必要以上に厚肉となり重量が増加する。角度θ２が５°未満では曲げ加工時の上壁と下壁の変形抑制効果が薄く、２０°を超える場合では必要以上に厚肉となり重量が増加する。

本発明の車両用外装ビームにおいて、前記上壁は、前記下壁よりも板厚が大きく設けられているとよい。
この場合、上壁の上面の平坦度を向上させることができ、周辺部品の取付けを良好に行うことができる。

本発明によれば、車両用外装ビームの衝突側の前壁と車両側の後壁にと大規模な取付孔を設けた場合であっても、高精度の寸法管理を可能とし、衝突に対する十分な耐荷重性能を確保でき、全体として軽量化を図ることができる。

本発明の実施形態の車両用外装ビームを示す斜視図である。 図１に示す車両用外装ビームの要部である。 図１に示す車両用外装ビームの断面図である。 図１に示す車両用外装ビームを車両に取り付けた状態の斜視図である。

以下、本発明の車両用外装ビームの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の車両用外装ビーム１００は、図４に示すように、車両（図示略）の前方部又は後方部の下方位置において、車両の幅方向に沿って配置される中空形状のフレーム部材１０からなり、この車両用外装ビーム１００はステー３１を介して車両に取り付けられる。そして、図４に荷重Ｆで示すように、車両がフレーム部材１０の前壁（正面）１１に衝突して負荷が加えられた際に、車両の潜り込みを防止するものである。

フレーム部材１０は、アルミニウム合金の押出成形等によって図３に示すように、車両側に配置される後壁１２と、その前方に配置される前壁１１と、これらの上方を閉塞する上壁１３と、下方を閉塞する下壁１４と、後壁１２と前壁１１の中央を接続する中壁１５とを有する角筒状に形成されており、フレーム部材１０の断面は、日の字型に形成されている。また、フレーム部材１０は、取付けられる車両の幅寸法と同程度の長さに形成されており、その幅方向の両側部には、図２及び図４に示すように、前壁１１と後壁１２とのそれぞれに周辺部品５２を挿入して設置するための取付孔２１ｆ，２１ｂが前後の重なる位置に形成されている。

また、フレーム部材１０には、図４に示すように、その両端部が車両側に向いて曲がった状態となるように長さ方向の途中を曲げた曲げ部２２ｌ，２２ｒが形成されている。曲げ部２２ｌ，２２ｒは、前壁１１と後壁１２とに形成された取付孔２１ｆ，２１ｂに隣接して形成されている。このフレーム部材１０の曲げ部２２ｌ，２２ｒは、曲げ加工などによって成形されるが、詳細については後述する。
なお、フレーム部材１０の材料としては、例えば６０００系合金又は７０００系合金のアルミニウムが適している。

フレーム部材１０の前壁１１と後壁１２とは、図３に示すように平行に立設され、上壁１３、下壁１４及び中壁１５は、これら前壁１１及び後壁１２に直交して配置される。したがって、前壁１１と後壁１２とは同じ高さＨ０に形成され、上壁１３、下壁１４及び中壁１５は同じ幅Ｗ０に形成されている。
また、図３に示すように、前壁１１と上壁１３及び下壁１４との連結部には、前壁１１に向かうにつれて上壁１３及び下壁１４の厚みを増して形成される前側テーパ部１６ｔ，１６ｂが設けられている。また、後壁１２と上壁１３及び下壁１４との連結部には、後壁１２に向かうにつれて上壁１３及び下壁１４の厚みを増して形成される後側テーパ部１７ｔ，１７ｂが設けられている。このように、フレーム部材１０の外形は略矩形に形成されるが、内側の中空部１８ｔ，１８ｂは、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂと後側テーパ部１７ｔ，１７ｂとにより矩形の角部が削られた形状とされる。また、中空部１８ｔ，１８ｂを囲むそれぞれの形状の連結部は、丸みを帯びた円弧状に形成され、滑らかに連結されている。

そして、これら前側テーパ部１６ｔ，１６ｂと後側テーパ部１７ｔ，１７ｂとは、図３に示すように、前壁１１及び後壁１２の上下方向に沿う高さをＨ０、上壁１３及び下壁１４の前後方向に沿う幅をＷ０、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂの前後方向に沿う幅をＷ１、後側テーパ部１７ｔ，１７ｂの前後方向に沿う幅をＷ２、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂを除く部分の上壁１３又は下壁１４の内面と前側テーパ部１６ｔ，１６ｂの傾斜面とがなす角度をθ１、後側テーパ部１７ｔ，１７ｂを除く部分の上壁１３又は下壁１４の内面と後側テーパ部１７ｔ，１７ｂの傾斜面とがなす角度をθ２としたときに、高さＨ０が１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とされ、幅Ｗ０が６０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とされ、かつ、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲に設定される。すなわち、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂを設けた衝突面側の前壁１１との連結部における上壁１３及び下壁１４の板厚（Ｗ１×ｔａｎθ１）が、後側テーパ部１７ｔ，１７ｂを設けた後壁１２との連結部における上壁１３及び下壁１４の板厚（Ｗ２×ｔａｎθ２）よりも厚く形成されている。

また、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂの幅Ｗ１は後側テーパ部１７ｔ，１７ｂの幅Ｗ２よりも大きく設けられるとともに、幅Ｗ０と幅Ｗ１との比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１８以上０．５以下とされ、幅Ｗ０と幅Ｗ２との比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１以上０．１８以下とされている。
また、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂの角度θ１は後側テーパ部１７ｔ，１７ｂの角度θ２よりも大きく設けられるとともに、角度θ１が２０°以上５０°以下とされ、角度θ２が５°以上２０°以下とされている。

なお、前壁１１と上壁１３との連結部に設けられる前側テーパ部１６ｔの角度θ１と、前壁１１と下壁１４との連結部に設けられる前側テーパ部１６ｂの角度θ１とは、必ずしも同じ大きさとすることに限定されるものではない。すなわち、前壁１１の上下で前側テーパ部１６ｔ，１６ｂの角度θ１の大きさを異なる角度で形成してもよい。また同様に、後壁１２の上下で後側テーパ部１７ｔ，１７ｂの角度θ２の大きさを異なる角度で形成してもよい。この場合、上壁１３においては、その前側テーパ部１６ｔと後側テーパ部１７ｔとの関係が、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲を満足するように設定される。また、下壁１４においても、その前側テーパ部１６ｂと後側テーパ部１７ｂとの関係が、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲を満足するように設定される。

なお、フレーム部材１０の外形寸法は、高さＨ０が前述したように１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下、幅Ｗ０は前述したように６０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とされている。また、フレーム部材１０の各壁において最も薄い部位の板厚は、前壁１１の板厚ｔ１が５ｍｍ以上７ｍｍ以下、後壁１２の板厚ｔ２が５ｍｍ以上７ｍｍ以下とされ、上壁１３の板厚ｔ３が３ｍｍ以上て５ｍｍ以下、下壁１４の板厚ｔ４が３ｍｍ以上５ｍｍ以下、中壁１５の板厚ｔ５が３ｍｍ以上５ｍｍ以下とされ、上壁１３の板厚ｔ３は下壁１４の板厚ｔ４よりも大きく形成される。
さらに、後壁１２の内面に、締結プレート５３の幅に合わせた凹溝部１９を設け、中空部１８ｔ，１８ｂ内に締結プレート５３の設置面が形成されている。

そして、車両用外装ビーム１００は、上記範囲に設定した断面を有する直状のフレーム部材１０ａを押出成形により形成しておき、直状のフレーム部材１０ａの前壁１１及び後壁１２に取付孔２１ｆ，２１ｂを形成した後、曲げ型に沿って曲げ加工を施すことにより曲げ部２２ｌ，２２ｒを形成する。
フレーム部材１０の曲げ加工時においては、前壁１１と後壁１２とに取付孔２１ｆ，２１ｂを形成すると、その前壁１１と後壁１２の取付孔２１ｆ，２１ｂ周辺が変形を生じさせ易くなるが、フレーム部材１０の前壁１１と上壁１３及び下壁１４との連結部に前側テーパ部１６ｔ，１６ｂを設けるとともに、後壁１２と上壁１３及び下壁１４との連結部に後側テーパ部１７ｔ，１７ｂを設けて、前後の両側の連結部を厚肉にすることで、曲げ加工時に生じる外側（上側又は下側）への変形（膨らみ）を抑制することができる。

このように、本実施形態の車両用外装ビーム１００においては、フレーム部材１０の曲げ加工時における上壁１３及び下壁１４の膨らみが抑制されることから、高精度の寸法管理を行うことができ、図２に示すように、フレーム部材１０の表面への周辺部品５１の取付けや、取付孔２１ｆ，２１ｂへの周辺部品５２の取付けを良好に行うことができる。さらに、上壁１３及び下壁１４の幅方向中央は薄肉に形成することで、重量の増加を抑えて全体として軽量化を図ることができる。また、車両衝突前の状態で、上壁１３及び下壁１４に外側に膨らむような変形があると、車両衝突時に変形を増幅させるおそれがあるが、本実施形態の車両用外装ビーム１００においては、上壁１３及び下壁１４の膨らみを抑制でき、安定した寸法精度を維持できるので、衝突に対する十分な耐荷重性能（保安基準値の３９．２ｋＮ以上）を確保できる。
なお、車両用外装ビームの耐荷重は、保安基準値の３９．２ｋＮを確保することが必要とされるが、寸法精度は、周辺部品との関係から２．０ｍｍ以下に収めることが望ましく、重量は１３．６ｋｇ以下とすることが望ましい。

また、車両用外装ビーム１００では、前側テーパ部１６ｔ，１６ｂと後側テーパ部１７ｔ，１７ｂは、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上、すなわち、衝突面側の前壁１１との連結部における上壁１３及び下壁１４の板厚を、後壁１２との連結部における上壁１３及び下壁１４の板厚よりも厚く形成している。これにより、図４に示す荷重Ｆのように、前壁１１側から負荷が加えられた際の車両衝突時の変形抑制の効果を高めるとともに、全体の重量増加を抑制できる。そして、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３未満では、曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が薄れ、十分な耐荷重性能を確保することができない。また、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が３．９を超える場合では、必要以上に厚肉となることで、重量が増加する。

また、このように形成される車両用外装ビーム１００においては、フレーム部材１０単体で十分な耐荷重性能を確保でき、車両衝突時においても取付孔２１ｆ，２１ｂ周辺の外側への変形を抑制できることから、変形が生じた際における周囲に設置された周辺部品との干渉を考慮する必要がない。したがって、変形を防止するための補強部材等の設置が不要となる。
なお、前壁１１及び後壁１２の高さＨ０、すなわち車両用外装ビームの高さＨ０が１００ｍｍ未満では、道路運送車両の保安基準に定める技術基準（１００ｍｍ以上）を満たすことができない。そして、高さＨ０が２００ｍｍを超える場合では、車両部品のレイアウト設計において部品どうしの干渉等が問題となる。また、上壁１３及び下壁１４の幅Ｗ０、すなわち車両用外装ビームの幅Ｗ０が６０ｍｍ未満では、断面の曲げ剛性自体が低く、取付孔２１ｆ，２１ｂを設けない状態においても強度が不足する。また、幅Ｗ０が１６０ｍｍを超えると、所定の設置スペースに配置することが難しくなる。

また、幅Ｗ１を幅Ｗ２よりも大きく形成することで、曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が得られ、且つ、電装部品が設置される上壁１３をより平坦度を向上させることができる。
比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１８未満では、曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が薄れる。また、比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．５を超える場合では、必要以上に厚肉となり、重量が増加する。比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１未満では曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が薄く、０．１８を超える場合では必要以上に厚肉となり重量が増加する。
また、角度θ１を角度θ２よりも大きく形成することで、曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の中央への移動（寸法精度の悪化）を最小限に抑えることができる。
角度θ１が２０°未満では曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が薄く、５０°を超える場合では必要以上に厚肉となり、重量が増加する。
角度θ２が５°未満では曲げ加工時の上壁１３と下壁１４の変形抑制効果が薄く、２０°を超える場合では必要以上に厚肉となり重量が増加する。

また、本実施形態の車両用外装ビーム１００のように、上壁１３の板厚ｔ３を下壁１４の板厚ｔ４よりも大きく形成した場合は、上壁１３の上面の平坦度を向上させることができるので、図２に示すように、周辺部品５１の取付けを良好に行うことができる。このように、フレーム部材１０を構成する各壁の板厚を調整することによっても、高精度の寸法管理が可能となる。

次に、本発明の車両用外装ビームに係る実施例について説明する。
図３に示す符号では、高さＨ０：１００ｍｍ、前壁１１の板厚ｔ１：５．６ｍｍ、後壁１２の板厚ｔ２：５．６ｍｍ、上壁１３の板厚ｔ３：４．０ｍｍ、下壁１４の板厚ｔ４：３．５ｍｍ、中壁１５の板厚：３．５ｍｍ、幅Ｗ０，Ｗ１，Ｗ２及び角度θ１，θ２を表１に示す条件で形成し、前側テーパ部と後側テーパ部とが形成された角筒状の長さ２０２２ｍｍの試験例のフレーム部材について、前壁１１に荷重Ｆを加える衝突解析を行った。また、前側テーパ部及び後側テーパ部を有する試験例のフレーム部材との比較のため、前側テーパ部及び後側テーパ部を設けずに、試験例のフレーム部材と同じ高さＨ０、前壁１１の板厚ｔ１、後壁１２の板厚ｔ２、上壁１３の板厚ｔ３、下壁１４の板厚ｔ４、中壁１５の板厚、幅Ｗ０、長さの寸法を有する従来例のフレーム部材についても、前壁１１に荷重Ｆを加える衝撃解析を行った。なお、試験例及び従来例のフレーム部材の材料には、ＪＩＳ規格における６０００系合金のアルミニウムを使用した。

解析用のプリポストは、ＨＹＰＥＲ‐ＭＥＳＨ、ＨＹＰＥＲ‐ＶＩＥＷを用いた。また、解析プログラムは、株式会社ＪＳＯＬの衝撃・構造解析ソフトウェアＬＳ‐ＤＹＮＡ １ｓ９７１を用いた。
そして、試験例と従来例の各フレーム部材の解析結果の比較を行い、前側テーパ部及び後側テーパ部を設けたことによる「耐荷重」、「寸法精度」、「重量」の変化を比較した。「耐荷重」の評価は、試験例の値が従来例の値に対して１０％以上増加した場合を「○」、５％以上１０％未満の増加量の場合を「△」、５％未満の増加量の場合を「×」とした。また、「寸法精度」の評価は、試験例の値が、従来例の値に対して１０％以上減少した場合を「○」、５％以上１０％未満の減少量の場合を「△」、５％未満の減少量の場合を「×」とした。さらに、「重量」の評価は、試験例の値が、従来例の値に対して５％以下の増加量の場合を「○」、５％以上１０％未満の増加量の場合を「△」、１０％以上の増加量の場合を「×」とした。
結果を表１に示す。

表１からわかるように、フレーム部材に、幅Ｗ０を６０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝を１．３以上３．９以下とした前側テーパ部及び後側テーパ部を設けることで、重量の増加を抑制しながら、フレーム部材の耐荷重性能を高めることができ、さらに寸法精度を小さくできる。
なお、幅Ｗ０が６０ｍｍ未満の場合は、フレーム部材全体の重量は軽量化できるものの、十分な変形抑制効果が得られず、耐荷重及び寸法精度が低下する結果となった。また、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ１×ｔａｎθ１）｝が１．３未満の場合では、従来例と実施例との間に顕著な差が現れず、前側テーパ部及び後側テーパ部を設けたことによる耐荷重の増加効果を十分に得ることができななった。また、比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ１×ｔａｎθ１）｝が３．９を超える場合では、耐荷重や寸法精度の改善の幅に対し、フレーム部材の重量の増加量の幅が大きく、軽量化を図ることができない。
また、幅Ｗ１を幅Ｗ２よりも大きく形成するとともに、比率（Ｗ１／Ｗ０）を０．１８以上０．５以下とし、比率（Ｗ２／Ｗ０）を０．１以上０．１８以下とすることで、重量増加を抑え、寸法精度を小さくでき、高精度の寸法管理を行うことができる。さらに、また、角度θ１を角度θ２よりも大きく形成するとともに、角度θ１を２０°以上５０°以下、角度θ２を５°以上２０°以下とすることでも、重量増加を抑え、寸法精度を小さくできる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

１０ フレーム部材
１１ 前壁
１２ 後壁
１３ 上壁
１４ 下壁
１５ 中壁
１６ｔ，１６ｂ 前側テーパ部
１７ｔ，１７ｂ 後側テーパ部
１８ｔ，１８ｂ 中空部
１９ 凹溝部
２１ｆ，２１ｂ 取付孔
２２ｌ，２２ｒ 曲げ部
５１，５２ 周辺部品
５３ 締結プレート
１００ 車両用外装ビーム

Claims (3)

1. 車両側に配置される後壁と、その前方に配置される前壁と、これらの上方を閉塞する上壁と、下方を閉塞する下壁と、前記後壁と前記前壁の中央を接続する中壁とを有して、前記車両の幅方向に沿って配置される中空形状のフレーム部材からなり、
   前記前壁と前記後壁とのそれぞれに周辺部品を挿入して設置するための取付孔が前後の重なる位置に形成され、
   前記前壁と前記後壁とに形成された前記取付孔に隣接して前記フレーム部材の長さ方向の途中を曲げた曲げ部が形成されており、
   前記前壁と前記上壁及び前記下壁との連結部には、前記前壁に向かうにつれて前記上壁及び前記下壁の厚みを増して形成される前側テーパ部が設けられ、
   前記後壁と前記上壁及び前記下壁との連結部には、前記後壁に向かうにつれて前記上壁及び前記下壁の厚みを増して形成される後側テーパ部が設けられ、
   前記上壁及び下壁の前後方向に沿う幅をＷ０、前記前側テーパ部の前後方向に沿う幅をＷ１、前記後側テーパ部の前後方向に沿う幅をＷ２、前記前側テーパ部を除く部分の前記上壁又は前記下壁の内面と前記前側テーパ部の傾斜面とがなす角度をθ１、前記後側テーパ部を除く部分の前記上壁又は前記下壁の内面と前記後側テーパ部の傾斜面とがなす角度をθ２としたときに、 前記幅Ｗ０が６０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とされ、かつ、
   比率｛（Ｗ１×ｔａｎθ１）／（Ｗ２×ｔａｎθ２）｝が１．３以上３．９以下の範囲に設定されることを特徴とする車両用外装ビーム。
2. 前記幅Ｗ１は前記幅Ｗ２よりも大きく設けられるとともに、
   前記幅Ｗ０と前記幅Ｗ１との比率（Ｗ１／Ｗ０）が０．１８以上０．５以下とされ、
   前記幅Ｗ０と前記幅Ｗ２との比率（Ｗ２／Ｗ０）が０．１以上０．１８以下とされており、
   前記角度θ１は前記角度θ２よりも大きく設けられるとともに、
   前記角度θ１が２０°以上５０°以下とされ、
   前記角度θ２が５°以上２０°以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用外装ビーム。
3. 前記上壁は、前記下壁よりも板厚が大きく設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用外装ビーム。

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