JP2830725B2 - 樹脂バンパービーム - Google Patents
樹脂バンパービームInfo
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- JP2830725B2 JP2830725B2 JP33422093A JP33422093A JP2830725B2 JP 2830725 B2 JP2830725 B2 JP 2830725B2 JP 33422093 A JP33422093 A JP 33422093A JP 33422093 A JP33422093 A JP 33422093A JP 2830725 B2 JP2830725 B2 JP 2830725B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車などで使用される
樹脂バンパービームに関するものである。
樹脂バンパービームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用バンパービームの基本構
造は、図13（特開昭62−240514号公報）、図14（特開平
２−92756号公報）及び図15(実開昭59−160448号公報）
に示されているように、本体部10が断面コ字形あるいは
その両側縁が外方に折り曲げられたハット形断面をして
いる。ところで、これらの断面がコ字形やハット形の樹
脂バンパービームは衝突によって曲げ荷重を受け、その
際曲げ変形から発生する引張応力で脆性的なクラックが
発生する。そして、クラック発生後は載荷能力が極端に
低下し、それ以後のエネルギー吸収能力はほとんどなく
なってしまう。そのため、図14や図15に示すように内外
にリブ11を設けて曲げ荷重に対する抵抗力を増す構造に
しているものもある。
造は、図13（特開昭62−240514号公報）、図14（特開平
２−92756号公報）及び図15(実開昭59−160448号公報）
に示されているように、本体部10が断面コ字形あるいは
その両側縁が外方に折り曲げられたハット形断面をして
いる。ところで、これらの断面がコ字形やハット形の樹
脂バンパービームは衝突によって曲げ荷重を受け、その
際曲げ変形から発生する引張応力で脆性的なクラックが
発生する。そして、クラック発生後は載荷能力が極端に
低下し、それ以後のエネルギー吸収能力はほとんどなく
なってしまう。そのため、図14や図15に示すように内外
にリブ11を設けて曲げ荷重に対する抵抗力を増す構造に
しているものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のリブを設けたバ
ンパービームにおいてはリブ根元での応力集中が過大と
なってそこからクラックが発生しやすく、むしろリブ構
造のないものより衝突による強度低下が大きくなってし
まう。一方、バンパービーム本体部の引張側（開口側）
の肉厚を増すことによって引張荷重によるクラックの発
生を防止することも可能であるが、その場合増肉による
重量増加が大きくなってしまう。
ンパービームにおいてはリブ根元での応力集中が過大と
なってそこからクラックが発生しやすく、むしろリブ構
造のないものより衝突による強度低下が大きくなってし
まう。一方、バンパービーム本体部の引張側（開口側）
の肉厚を増すことによって引張荷重によるクラックの発
生を防止することも可能であるが、その場合増肉による
重量増加が大きくなってしまう。
【０００４】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたものであり、軽量でありながらエネルギー吸収能
力が高い樹脂バンパービームを提供することを目的とし
ている。
されたものであり、軽量でありながらエネルギー吸収能
力が高い樹脂バンパービームを提供することを目的とし
ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するべく鋭意検討の結果、バンパービームの形状及
び材質との関係において一定の式を満足するように板厚
を定めることによって面外への曲がりによる座屈変形が
生じるように破壊モードを制御し、それによってエネル
ギー吸収能力を最大限に発揮させてバンパービームの軽
量化を達成することができた。
達成するべく鋭意検討の結果、バンパービームの形状及
び材質との関係において一定の式を満足するように板厚
を定めることによって面外への曲がりによる座屈変形が
生じるように破壊モードを制御し、それによってエネル
ギー吸収能力を最大限に発揮させてバンパービームの軽
量化を達成することができた。
【０００６】すなわち、本発明は、断面がハット形また
はコ字形の樹脂バンパービームであって、該樹脂バンパ
ービームの板厚（ｔ）、断面高さ（Ｈ）、断面幅
（Ｗ）、スパン（Ｌ）、樹脂の圧縮強度（σc）、引張
強度（σt）とすると、
はコ字形の樹脂バンパービームであって、該樹脂バンパ
ービームの板厚（ｔ）、断面高さ（Ｈ）、断面幅
（Ｗ）、スパン（Ｌ）、樹脂の圧縮強度（σc）、引張
強度（σt）とすると、
【０００７】
【数２】 （但し、Ｋとαはいずれも定数）
【０００８】なる関係式において、該樹脂バンパービー
ムのウエブ外面中央にウエブ面に直角方向からの荷重負
荷による面外への曲がり破壊モードが座屈変形であるか
破断であるかの境界における該樹脂バンパービームの圧
縮強度と引張強度との比を(σc／σt)o、板厚をｔoで表
すと、０．１５≦（σc／σt）／（σc／σt）o≦１．
０又は０.４５≦ｔ／ｔo≦１．０の条件を満足する樹脂
バンパービームに関するものである。
ムのウエブ外面中央にウエブ面に直角方向からの荷重負
荷による面外への曲がり破壊モードが座屈変形であるか
破断であるかの境界における該樹脂バンパービームの圧
縮強度と引張強度との比を(σc／σt)o、板厚をｔoで表
すと、０．１５≦（σc／σt）／（σc／σt）o≦１．
０又は０.４５≦ｔ／ｔo≦１．０の条件を満足する樹脂
バンパービームに関するものである。
【０００９】上記の関係式において、好ましくは、Ｗ／
Ｈが１以上２以下、Ｈ／Ｌは０．０５以上０.１５以
下、Ｋは１０〜１２そしてαは２〜４である。また、ｔ
／ｔoは０.４５〜１.０であるが、０．６〜０．９が好
ましい。ｔ／ｔoの代わりに（σc／σt）／（σc／
σt）oで表示することもでき、その場合０．１５〜１．
０、好ましくは０．４〜０．９である。
Ｈが１以上２以下、Ｈ／Ｌは０．０５以上０.１５以
下、Ｋは１０〜１２そしてαは２〜４である。また、ｔ
／ｔoは０.４５〜１.０であるが、０．６〜０．９が好
ましい。ｔ／ｔoの代わりに（σc／σt）／（σc／
σt）oで表示することもでき、その場合０．１５〜１．
０、好ましくは０．４〜０．９である。
【００１０】上記の関係式において、Ｋとαは次のよう
に求めることができる。すなわち、バンパービームの仕
様によって断面高さ、断面幅及びスパンが定まればこの
関係式は材料に応じて定まる圧縮強度及び引張強度と板
厚が変数になる。そこで、板厚を所定の値にしたい場合
には、材料を変えて荷重を負荷して破壊試験を行なう。
そして、破壊モードがバンパービームの面外への曲がり
による座屈変形になる場合と破断になる場合との境界を
求めればこの境界線からＫとαが定まる。そこで得られ
た関係式から破壊モードがこの座屈変形になる材料を選
択して樹脂バンパービームを製作すればよい。所定の材
料を使用したい場合には板厚を変えて同様に行なえばよ
い。
に求めることができる。すなわち、バンパービームの仕
様によって断面高さ、断面幅及びスパンが定まればこの
関係式は材料に応じて定まる圧縮強度及び引張強度と板
厚が変数になる。そこで、板厚を所定の値にしたい場合
には、材料を変えて荷重を負荷して破壊試験を行なう。
そして、破壊モードがバンパービームの面外への曲がり
による座屈変形になる場合と破断になる場合との境界を
求めればこの境界線からＫとαが定まる。そこで得られ
た関係式から破壊モードがこの座屈変形になる材料を選
択して樹脂バンパービームを製作すればよい。所定の材
料を使用したい場合には板厚を変えて同様に行なえばよ
い。
【００１１】樹脂バンパービームの形状は従来のものと
同様でよく、通常は断面ハット形あるいは断面コ字形で
ある。ウエブ面はその中央面(図６における上面)であ
る。板厚は通常３〜１６ｍｍ程度、特に５〜１４ｍｍ程
度である。断面高さは通常５０〜１５０ｍｍ程度、特に
６０〜１３５ｍｍ程度であり、断面幅は通常７０〜１５
０ｍｍ程度、特に７０〜１３０ｍｍ程度である。スパン
すなわち支持部間の距離は通常は７００〜１４００ｍｍ
程度、特に８００〜１２００ｍｍ程度である。ハット形
の場合、外方に折り曲げられた側縁部（鍔部）の長さは
通常０〜３０ｍｍ程度、特に０〜２０ｍｍ程度である。
同様でよく、通常は断面ハット形あるいは断面コ字形で
ある。ウエブ面はその中央面(図６における上面)であ
る。板厚は通常３〜１６ｍｍ程度、特に５〜１４ｍｍ程
度である。断面高さは通常５０〜１５０ｍｍ程度、特に
６０〜１３５ｍｍ程度であり、断面幅は通常７０〜１５
０ｍｍ程度、特に７０〜１３０ｍｍ程度である。スパン
すなわち支持部間の距離は通常は７００〜１４００ｍｍ
程度、特に８００〜１２００ｍｍ程度である。ハット形
の場合、外方に折り曲げられた側縁部（鍔部）の長さは
通常０〜３０ｍｍ程度、特に０〜２０ｍｍ程度である。
【００１２】樹脂バンパービームの材質も通常のものか
ら選択すればよく、一般には繊維強化プラスチックが使
用される。繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、ボロン
繊維、アラミド繊維等が使用され、プラスチックとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等が
用いられる。材質の圧縮強度と引張強度は繊維及びプラ
スチックの種類のほか配合割合、配合形態（ランダムタ
イプ、一方向強化タイプ）繊維の太さや長さ等によって
も変わり、これらを選択し、調整することによって所望
の圧縮強度／引張強度比にすることができる。
ら選択すればよく、一般には繊維強化プラスチックが使
用される。繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、ボロン
繊維、アラミド繊維等が使用され、プラスチックとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等が
用いられる。材質の圧縮強度と引張強度は繊維及びプラ
スチックの種類のほか配合割合、配合形態（ランダムタ
イプ、一方向強化タイプ）繊維の太さや長さ等によって
も変わり、これらを選択し、調整することによって所望
の圧縮強度／引張強度比にすることができる。
【００１３】
【作用】図１に示すように、従来の断面ハット形あるい
は断面コ字形のバンパービームに衝撃力が作用した場
合、そのエネルギー吸収はバンパービームの変形で行な
われる。この変形の主たる部分はバンパービームの側板
（側壁）で生じ、側板には衝撃力によって衝撃方向と同
一方向の圧縮応力、衝撃による曲げ変形に伴うビーム長
手方向（衝撃方向と垂直な方向）の曲げ応力（圧縮応力
と引張応力）が生じる。図２に示すように、Ａ部(ウエ
ブ面)は衝撃力直下であり、衝撃方向とビーム長手方向
に圧縮状態となり座屈変形が生じやすくなっている。Ｂ
部では衝撃による圧縮応力はＡ部より緩和され、曲げに
よるビーム長手方向の引張応力が支配的となり、この引
張応力によってクラックが生じやすくなっている。した
がって、バンパービームではＡ部での座屈破壊あるいは
Ｂ部での脆性的なクラック発生による破壊（以下、曲げ
破壊とする）の何れかにより破壊する。
は断面コ字形のバンパービームに衝撃力が作用した場
合、そのエネルギー吸収はバンパービームの変形で行な
われる。この変形の主たる部分はバンパービームの側板
（側壁）で生じ、側板には衝撃力によって衝撃方向と同
一方向の圧縮応力、衝撃による曲げ変形に伴うビーム長
手方向（衝撃方向と垂直な方向）の曲げ応力（圧縮応力
と引張応力）が生じる。図２に示すように、Ａ部(ウエ
ブ面)は衝撃力直下であり、衝撃方向とビーム長手方向
に圧縮状態となり座屈変形が生じやすくなっている。Ｂ
部では衝撃による圧縮応力はＡ部より緩和され、曲げに
よるビーム長手方向の引張応力が支配的となり、この引
張応力によってクラックが生じやすくなっている。した
がって、バンパービームではＡ部での座屈破壊あるいは
Ｂ部での脆性的なクラック発生による破壊（以下、曲げ
破壊とする）の何れかにより破壊する。
【００１４】図３(ａ)，(ｂ)に曲げによる脆性破壊（以
下、曲げ破壊）あるいは座屈変形による破壊（以下、座
屈破壊）が生じる時のＰ−δ（荷重−変位）曲線を示
す。衝撃力に対して吸収できるエネルギーは図中の斜線
部であり、曲げ破壊が生じる場合はクラック発生に伴っ
て載荷能力が大幅に減少し、クラック発生以降、エネル
ギー吸収に寄与する所は少ない。一方、座屈破壊が生じ
る場合は、最高荷重到達後、荷重は減少するものの保持
され、エネルギー吸収に寄与する。したがって座屈破壊
を選択的に生じさせることによりエネルギー吸収を高め
ることができる。
下、曲げ破壊）あるいは座屈変形による破壊（以下、座
屈破壊）が生じる時のＰ−δ（荷重−変位）曲線を示
す。衝撃力に対して吸収できるエネルギーは図中の斜線
部であり、曲げ破壊が生じる場合はクラック発生に伴っ
て載荷能力が大幅に減少し、クラック発生以降、エネル
ギー吸収に寄与する所は少ない。一方、座屈破壊が生じ
る場合は、最高荷重到達後、荷重は減少するものの保持
され、エネルギー吸収に寄与する。したがって座屈破壊
を選択的に生じさせることによりエネルギー吸収を高め
ることができる。
【００１５】従来の樹脂バンパービームでは、破断によ
るエネルギー吸収の低下を防ぐため板厚を増大させ曲げ
強度を増加し、ステー部分での座屈変形が選択的に生じ
るよう設計されており、結果としてビーム重量が増加し
ていた。
るエネルギー吸収の低下を防ぐため板厚を増大させ曲げ
強度を増加し、ステー部分での座屈変形が選択的に生じ
るよう設計されており、結果としてビーム重量が増加し
ていた。
【００１６】本発明では板厚あるいはバンパービームの
材質を調整することによって破断から座屈破壊へ移行さ
せることによって増肉をほとんどせずに衝撃吸収力を高
めている。これを図４及び図５に示す。
材質を調整することによって破断から座屈破壊へ移行さ
せることによって増肉をほとんどせずに衝撃吸収力を高
めている。これを図４及び図５に示す。
【００１７】図４はハット断面の高さを110mmそして幅
を70mmで一定として板厚ｔを変化させた例を示してい
る。同図に示すように、板厚ｔが小さい範囲では変位を
増加させると、荷重ははじめ増加し、最高荷重を示した
後低下し破断に到る。一方、板厚を増加させると最高荷
重点で破断する。
を70mmで一定として板厚ｔを変化させた例を示してい
る。同図に示すように、板厚ｔが小さい範囲では変位を
増加させると、荷重ははじめ増加し、最高荷重を示した
後低下し破断に到る。一方、板厚を増加させると最高荷
重点で破断する。
【００１８】図５は高さ110mm、幅70mmそして板厚８mm
の同一断面形状で異なるσc／σtの材料の荷重−変位関
係を測定した結果を示すものである。同図に示すよう
に、σ c／σtが大から小になると曲げ破壊から座屈破壊
へ移行する。
の同一断面形状で異なるσc／σtの材料の荷重−変位関
係を測定した結果を示すものである。同図に示すよう
に、σ c／σtが大から小になると曲げ破壊から座屈破壊
へ移行する。
【００１９】
【実施例】実施例１ 図６に示す断面ハット形状バンパービームについて材料
を変えて荷重を加え、材料の引張強度及び圧縮強度と破
壊状態との関係を調べた。供試したバンパービームはい
ずれも板厚（ｔ）８ｍｍ、断面高さ（Ｈ）９５ｍｍ、断
面幅(Ｗ)１１５ｍｍのものであった。これを図６に示す
ようにスパン（Ｌ）１０００ｍｍで開口側を下にして支
持し、支持部間の丁度直中の部位を上方から下面が半円
筒形のポンチで押圧して破壊するまで荷重を負荷した。
用いた材料はポリプロピレンを母材とするスタンパブル
シートであり、ガラス短繊維ランダム材、ガラス短繊維
配向材、ガラス長繊維ランダム材、ガラス長繊維一方向
強化材である。各材料の圧縮強度及び引張強度と破壊状
態との関係を図７に示す。図中、黒印は曲げによるクラ
ック発生で破断したもの（曲げ破壊）を示し、白印は破
断せず座屈による破壊を呈したものを示す。
を変えて荷重を加え、材料の引張強度及び圧縮強度と破
壊状態との関係を調べた。供試したバンパービームはい
ずれも板厚（ｔ）８ｍｍ、断面高さ（Ｈ）９５ｍｍ、断
面幅(Ｗ)１１５ｍｍのものであった。これを図６に示す
ようにスパン（Ｌ）１０００ｍｍで開口側を下にして支
持し、支持部間の丁度直中の部位を上方から下面が半円
筒形のポンチで押圧して破壊するまで荷重を負荷した。
用いた材料はポリプロピレンを母材とするスタンパブル
シートであり、ガラス短繊維ランダム材、ガラス短繊維
配向材、ガラス長繊維ランダム材、ガラス長繊維一方向
強化材である。各材料の圧縮強度及び引張強度と破壊状
態との関係を図７に示す。図中、黒印は曲げによるクラ
ック発生で破断したもの（曲げ破壊）を示し、白印は破
断せず座屈による破壊を呈したものを示す。
【００２０】この結果から図７に示された直線を境にし
て左上部分で曲げ破壊が起こり、右下部分で座屈破壊が
起こることがわかる。この直線は（σc／σt）＝Ｋ(Ｈ
／Ｌ)〔α（Ｗ／Ｈ）＋ｌ〕（１／ｔ）においてＫ＝１
２、α＝３のものであり、測定条件としてＨ／Ｌ＝９５
／１０００、Ｗ／Ｈ＝１１５／９５、ｔ＝８であるから
この直線の（σc／σt）すなわち（σc／σt）oは０．
６７となる。従って、σc／σt＜０．６７で座屈破壊が
起こり、σc／σt＞０.６７で曲げによる破断が起こる
ことがわかる。そこでこの結果から図７の右下の座屈破
壊領域に位置する材料を選択することによってバンパー
ビームを面外への曲がりによる座屈破壊を起こさせてエ
ネルギー吸収能力を高めることができる。
て左上部分で曲げ破壊が起こり、右下部分で座屈破壊が
起こることがわかる。この直線は（σc／σt）＝Ｋ(Ｈ
／Ｌ)〔α（Ｗ／Ｈ）＋ｌ〕（１／ｔ）においてＫ＝１
２、α＝３のものであり、測定条件としてＨ／Ｌ＝９５
／１０００、Ｗ／Ｈ＝１１５／９５、ｔ＝８であるから
この直線の（σc／σt）すなわち（σc／σt）oは０．
６７となる。従って、σc／σt＜０．６７で座屈破壊が
起こり、σc／σt＞０.６７で曲げによる破断が起こる
ことがわかる。そこでこの結果から図７の右下の座屈破
壊領域に位置する材料を選択することによってバンパー
ビームを面外への曲がりによる座屈破壊を起こさせてエ
ネルギー吸収能力を高めることができる。
【００２１】実施例２ 実施例１と同じ断面ハット形状のバンパービームを用
い、σc／σt＝0.3、0.5、0.65及び0.9の各材料につい
て実施例1と同じ試験機を用いて荷重−変位曲線を求め
た。用いた材料はポリプロピレンを母材とするスタンパ
ブルシートであり、σc／σt＝0.3はガラス長繊維一方
向強化材、σc／σt＝0.5はガラス短繊維配向材、σc／
σt＝0.65はガラス長繊維ランダム材、そしてσc／σt
＝0.9はガラス短繊維ランダム材であった。
い、σc／σt＝0.3、0.5、0.65及び0.9の各材料につい
て実施例1と同じ試験機を用いて荷重−変位曲線を求め
た。用いた材料はポリプロピレンを母材とするスタンパ
ブルシートであり、σc／σt＝0.3はガラス長繊維一方
向強化材、σc／σt＝0.5はガラス短繊維配向材、σc／
σt＝0.65はガラス長繊維ランダム材、そしてσc／σt
＝0.9はガラス短繊維ランダム材であった。
【００２２】得られた結果を図８に示す。この結果から
わかるように、σc／σt＞0.67の場合、すなわちσc／
σt＝0.9のものは最高荷重に達すると同時に破断が生じ
る。一方、σc／σt＜0.67の場合、すなわちσc／σt＝
0.3、0.5及び0.65のものは荷重が最高値に達した後低下
しており、最高荷重に達した後も大きなエネルギーを吸
収できることが示されている。そのなかで0.65のものは
0.67に近いので最高荷重に到達後エネルギーの吸収があ
まり進まないうちに破断している。
わかるように、σc／σt＞0.67の場合、すなわちσc／
σt＝0.9のものは最高荷重に達すると同時に破断が生じ
る。一方、σc／σt＜0.67の場合、すなわちσc／σt＝
0.3、0.5及び0.65のものは荷重が最高値に達した後低下
しており、最高荷重に達した後も大きなエネルギーを吸
収できることが示されている。そのなかで0.65のものは
0.67に近いので最高荷重に到達後エネルギーの吸収があ
まり進まないうちに破断している。
【００２３】次に、変位(バンパービームの荷重を加え
られた点の荷重方向への移動距離)が５０ｍｍに達する
までのエネルギー（Ｅ50）とσc／σtの関係を図９に示
す。図中、●は最高荷重に到達すると同時に破断したも
のであり、○は少なくとも一旦面外への曲がりによる座
屈変形を生じたものである。図のσc／σt＝０．６７よ
り左側が面外への曲がりによる座屈変形を生じる領域で
ある。図に示されるように、この領域では右側の破断し
てしまう領域よりエネルギー吸収能力が大きい。但し、
σc／σtがあまり小さくなると最高荷重自身が小さくな
るため吸収エネルギー量も小さくなってしまう。図か
ら、(σc／σt）／（σc／σt）oが０．１５から１．０
の範囲、特に０．４〜０．９の範囲で吸収エネルギー量
が大きいことがわかる。
られた点の荷重方向への移動距離)が５０ｍｍに達する
までのエネルギー（Ｅ50）とσc／σtの関係を図９に示
す。図中、●は最高荷重に到達すると同時に破断したも
のであり、○は少なくとも一旦面外への曲がりによる座
屈変形を生じたものである。図のσc／σt＝０．６７よ
り左側が面外への曲がりによる座屈変形を生じる領域で
ある。図に示されるように、この領域では右側の破断し
てしまう領域よりエネルギー吸収能力が大きい。但し、
σc／σtがあまり小さくなると最高荷重自身が小さくな
るため吸収エネルギー量も小さくなってしまう。図か
ら、(σc／σt）／（σc／σt）oが０．１５から１．０
の範囲、特に０．４〜０．９の範囲で吸収エネルギー量
が大きいことがわかる。
【００２４】実施例３ 実施例２と同じ４種の材料を用い、板厚のみを変えて、
実施例１と同じ試験機で破壊試験を行なった。得られた
結果を図10に示す。図中○は座屈変形したものを示し●
は曲げによって破断したものを示す。この境界を与える
ｔ／Ｈとσc／σtの関係は、
実施例１と同じ試験機で破壊試験を行なった。得られた
結果を図10に示す。図中○は座屈変形したものを示し●
は曲げによって破断したものを示す。この境界を与える
ｔ／Ｈとσc／σtの関係は、
【００２５】
【数３】
【００２６】で示される。この曲線より下側のｔ／Ｈと
σc／σtを選ぶことにより座屈変形させて大きなエネル
ギー吸収能力を発揮させることができる。
σc／σtを選ぶことにより座屈変形させて大きなエネル
ギー吸収能力を発揮させることができる。
【００２７】実施例４ 実施例２のσc／σt＝0.5の材料を用い、板厚のみを変
えて、実施例１と同じ試験機で荷重−変位曲線を求めた
結果を図11に示す。
えて、実施例１と同じ試験機で荷重−変位曲線を求めた
結果を図11に示す。
【００２８】このとき、σc／σt＝Ｋ（Ｈ／Ｌ）〔α
（Ｗ／Ｈ）＋１〕（１／ｔ）の式は実施例１で求めた通
り、σc／σt＝１２×（９５／１０００）〔３(１１５
／９５)＋１〕（１／ｔ）になり、本実施例ではσc／σ
t＝０．５であるから、この式におけるｔすなわちｔoは
１１ｍｍとなる。 得られた結果も図１１に示す通り、
板厚が８ｍｍと６ｍｍのものでは座屈変形が生じてお
り、１２ｍｍのものでは破断している。
（Ｗ／Ｈ）＋１〕（１／ｔ）の式は実施例１で求めた通
り、σc／σt＝１２×（９５／１０００）〔３(１１５
／９５)＋１〕（１／ｔ）になり、本実施例ではσc／σ
t＝０．５であるから、この式におけるｔすなわちｔoは
１１ｍｍとなる。 得られた結果も図１１に示す通り、
板厚が８ｍｍと６ｍｍのものでは座屈変形が生じてお
り、１２ｍｍのものでは破断している。
【００２９】次に、変位50mmに達するまでのエネルギー
（Ｅ50）とｔの関係を図12に示す。図中、●は最高荷重
に到達すると同時に破断したものであり、○は少なくと
も一旦面外への曲がりによる座屈変形を生じたものであ
る。図のｔ＝11より左側が面外への曲がりによる座屈変
形を生じる領域である。図に示されるように、この領域
では右側の破断してしまう領域よりエネルギー吸収能力
が大きい。但し、σc／σtがあまり小さくなると最高荷
重自身が小さくなるため吸収エネルギー量も小さくなっ
てしまう。図から、ｔ／ｔoが0.45から1.0の範囲、特に
0.6〜0.9の範囲で吸収エネルギー量が大きいことがわか
る。
（Ｅ50）とｔの関係を図12に示す。図中、●は最高荷重
に到達すると同時に破断したものであり、○は少なくと
も一旦面外への曲がりによる座屈変形を生じたものであ
る。図のｔ＝11より左側が面外への曲がりによる座屈変
形を生じる領域である。図に示されるように、この領域
では右側の破断してしまう領域よりエネルギー吸収能力
が大きい。但し、σc／σtがあまり小さくなると最高荷
重自身が小さくなるため吸収エネルギー量も小さくなっ
てしまう。図から、ｔ／ｔoが0.45から1.0の範囲、特に
0.6〜0.9の範囲で吸収エネルギー量が大きいことがわか
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、高い強度特性と高いエネ
ルギー吸収特性をもつ樹脂バンパービームを容易に製造
でき、自動車の強度部品を製造する上で安全上大きな効
果がある。また、補強リブ構造を必要としない単純なハ
ット断面で軽量かつエネルギー吸収特性の優れた樹脂ビ
ームが得られる。断面形状が単純であるため、金型製作
費の低減ができるとともに、他部品との取り合わせの自
由度が大きくなるという効果が得られる。
ルギー吸収特性をもつ樹脂バンパービームを容易に製造
でき、自動車の強度部品を製造する上で安全上大きな効
果がある。また、補強リブ構造を必要としない単純なハ
ット断面で軽量かつエネルギー吸収特性の優れた樹脂ビ
ームが得られる。断面形状が単純であるため、金型製作
費の低減ができるとともに、他部品との取り合わせの自
由度が大きくなるという効果が得られる。
【図１】 樹脂バンパービームに荷重が加えられた状態
を示す側面略図である。
を示す側面略図である。
【図２】 図１において荷重の負荷によって発生した圧
縮応力の状態を示す説明図である。
縮応力の状態を示す説明図である。
【図３】 樹脂バンパービームに荷重を加えていったと
きに起こる曲げによって破断した場合及び座屈変形した
場合のそれぞれの荷重と変位の関係を示すグラフであ
る。
きに起こる曲げによって破断した場合及び座屈変形した
場合のそれぞれの荷重と変位の関係を示すグラフであ
る。
【図４】 樹脂バンパービームの断面高さ及び断面幅を
一定にして板厚を変えて求めた荷重−変位曲線を示すグ
ラフである。
一定にして板厚を変えて求めた荷重−変位曲線を示すグ
ラフである。
【図５】 同一形状の樹脂バンパービームをσc／σtの
異なる材料で形成し各バンパービームについて求めた荷
重−変位曲線を示すグラフである。
異なる材料で形成し各バンパービームについて求めた荷
重−変位曲線を示すグラフである。
【図６】 樹脂バンパービームに荷重を加えて変位及び
破壊状態を試験している状態を示す側面図である。
破壊状態を試験している状態を示す側面図である。
【図７】 同一形状の樹脂バンパービームをσc／σtの
異なる材料で形成し各バンパービームの破壊が座屈破壊
か破断による曲げ破壊かを調べた結果を示すグラフであ
る。
異なる材料で形成し各バンパービームの破壊が座屈破壊
か破断による曲げ破壊かを調べた結果を示すグラフであ
る。
【図８】 同一形状の樹脂バンパービームをσc／σtの
異なる材料で形成し各バンパービームの荷重−変位曲線
を測定した結果を示すグラフである。
異なる材料で形成し各バンパービームの荷重−変位曲線
を測定した結果を示すグラフである。
【図９】 同一形状の樹脂バンパービームをσc／σtの
異なる材料で形成し各バンパービームの変位50mmに達す
るまでのエネルギー（Ｅ50）とσc／σtの関係を測定し
た結果を示すグラフである。
異なる材料で形成し各バンパービームの変位50mmに達す
るまでのエネルギー（Ｅ50）とσc／σtの関係を測定し
た結果を示すグラフである。
【図10】 樹脂バンパービームの材料（σc／σt）と板
厚を変えて生じる破壊が曲げ破壊になるか座屈破壊にな
るかを調べた結果を示すグラフである。
厚を変えて生じる破壊が曲げ破壊になるか座屈破壊にな
るかを調べた結果を示すグラフである。
【図11】 樹脂バンパービームの板厚を変えて荷重−変
位曲線を調べた結果を示すグラフである。
位曲線を調べた結果を示すグラフである。
【図12】 樹脂バンパービームの板厚を変えて該ビーム
の変位50mmに達するまでのエネルギー（Ｅ50）とｔの関
係を測定した結果を示すグラフである。
の変位50mmに達するまでのエネルギー（Ｅ50）とｔの関
係を測定した結果を示すグラフである。
【図13】 従来の樹脂バンパービームの形状を示す斜視
図である。
図である。
【図14】 従来の樹脂バンパービームの形状を示す斜視
図及び断面図である。
図及び断面図である。
【図15】 従来の樹脂バンパービームの形状を示す断面
図である。
図である。
フロントページの続き (72)発明者 藤原 芳明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 西田 岱輔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−252754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−142032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−22943（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−92638（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−60747（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−153228（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60R 19/00 - 19/56
Claims (1)
- 【請求項１】 断面がハット形またはコ字形の樹脂バン
パービームであって、該樹脂バンパービームの板厚
（ｔ）、断面高さ（Ｈ）、断面幅（Ｗ）、スパン
（Ｌ）、圧縮強度（σc）、引張強度（σt）とすると、 【数１】 （但し、Ｋとαはいずれも定数）なる関係式において、 該樹脂バンパービームのウエブ外面中央にウエブ面に直
角方向からの荷重負荷による面外への曲がり破壊モード
が座屈変形であるか破断であるかの境界における該樹脂
バンパービームの圧縮強度と引張強度との比を(σc／σ
t)o、板厚をｔoで表すと、０．１５≦（σc／σt）／
（σc／σt）o≦１．０又は０.４５≦ｔ／ｔo≦１．０
の条件を満足する樹脂バンパービーム
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33422093A JP2830725B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 樹脂バンパービーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33422093A JP2830725B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 樹脂バンパービーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07186848A JPH07186848A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2830725B2 true JP2830725B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=18274900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33422093A Expired - Fee Related JP2830725B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 樹脂バンパービーム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830725B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP4256436B2 (ja) * | 2007-06-22 | 2009-04-22 | 本田技研工業株式会社 | バンパービーム構造 |
| JP2013184630A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Toyoda Iron Works Co Ltd | ビーム成形品およびそれを用いたバンパレインフォース |
| WO2015141588A1 (ja) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 帝人株式会社 | 中空構造体及び車両用部品 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33422093A patent/JP2830725B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07186848A (ja) | 1995-07-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |