JP6766978B1 - Automotive structural members - Google Patents
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Abstract
天壁部と、天壁部に対向する底壁部と、天壁部と底壁部を繋ぐ一対の縦壁部と、を有する中空の自動車構造部材において、自動車構造部材の内部に、金属材料からなる第1の補強部材を備え、第1の補強部材は、一対の縦壁部のうちのいずれか一方の縦壁部と、天壁部と、底壁部に接合され、かつ、自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられている、自動車構造部材。In a hollow automobile structural member having a top wall portion, a bottom wall portion facing the top wall portion, and a pair of vertical wall portions connecting the top wall portion and the bottom wall portion, a metal material is provided inside the automobile structural member. The first reinforcing member is provided, and the first reinforcing member is joined to the vertical wall portion, the top wall portion, and the bottom wall portion of any one of the pair of vertical wall portions, and has an automobile structure. A plurality of automobile structural members provided at intervals along the longitudinal direction of the members.
Description
本発明は、自動車構造部材に関する。 The present invention relates to automobile structural members.
近年、自動車のCO2排出規制の厳格化を受けて、自動車車体の軽量化が推進されている。また、サイドシルやバンパービーム等の構造部材においては、衝突時のエネルギー吸収性能のさらなる向上が求められている。In recent years, in response to stricter CO 2 emission regulations for automobiles, weight reduction of automobile bodies has been promoted. Further, in structural members such as side sills and bumper beams, further improvement in energy absorption performance at the time of collision is required.
特許文献1には、自動車用バンパー補強材の内側に補強用のリブが設けられた構造が開示されている。特許文献2には、中空部材の相対する壁間に配置された屈曲部を有する一対の主ステイと、その一対の主ステイの屈曲部間に配置された補強ステイとを有する構造が開示されている。特許文献3には、通路部材と基体の間の中空室内に横リブとして補強部材が配置された構造が開示されている。特許文献4には、縦壁部に山形状の複数のエンボス部が形成された樹脂車体部品の構造が開示されている。特許文献5には、一対の側壁に隔壁が設けられた構造が開示されている。特許文献6には、上壁、下壁および底壁を接続する複数の縦リブが配置されたバンパービームが開示されている。特許文献7には、長尺状空間の内部において、隣り合う壁部に跨るように樹脂部材が設けられた車両用バンパリィンフォースが開示されている。特許文献8には、中空部材の曲げ起点となりやすい箇所に充填部材が接着された車両用構造部材が開示されている。特許文献9には、フレーム部材の内部において、隔壁のように複数の内部補強材が配置された構造が開示されている。
車体の軽量化を目的として構造部材の板厚を薄くするだけでは面剛性の低下を招くことになるため、軽量化を図る上では、特許文献1〜9のように自動車構造部材の構造の改良を行うことで、エネルギー吸収性能の維持または向上を図ることが求められる。しかしながら、特許文献1〜9に開示された構造においては、エネルギー吸収効率(エネルギー吸収性能の重量効率)の観点で改善の余地がある。
Simply reducing the thickness of the structural member for the purpose of reducing the weight of the vehicle body will lead to a decrease in surface rigidity. Therefore, in order to reduce the weight, the structure of the automobile structural member is improved as in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自動車構造部材におけるエネルギー吸収効率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the energy absorption efficiency of an automobile structural member.
上記課題を解決する本発明の一態様は、天壁部と、前記天壁部に対向する底壁部と、前記天壁部と前記底壁部を繋ぐ一対の縦壁部である第1の縦壁部および第2の縦壁部と、を有する中空の自動車構造部材において、前記自動車構造部材の内部に、金属材料からなる板状の第1の補強部材を備え、前記第1の補強部材は、前記第1の縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合され、かつ、前記自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられ、前記自動車構造部材の内部に、前記第2の縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている他の前記第1の補強部材をさらに備え、前記天壁部に平行な断面における前記第1の縦壁部からの前記第1の補強部材の高さhと、前記第1の縦壁部および前記第2の縦壁部の間隔Wの比h/Wが0.18〜0.34であり、前記自動車構造部材の長手方向における前記第1の補強部材の間隔dと前記自動車構造部材の長手方向における長さLの比d/Lが0.30以下であり、前記天壁部に平行な断面における前記第2の縦壁部からの前記他の第1の補強部材の高さhと、前記間隔Wの比h/Wが0.18〜0.34であり、前記自動車構造部材の長手方向における前記他の第1の補強部材の間隔dと前記長さLの比d/Lが0.30以下であることを特徴としている。 One aspect of the present invention for solving the above problems is a first aspect in which a top wall portion, a bottom wall portion facing the top wall portion, and a pair of vertical wall portions connecting the top wall portion and the bottom wall portion . In a hollow automobile structural member having a vertical wall portion and a second vertical wall portion , a plate-shaped first reinforcing member made of a metal material is provided inside the automobile structural member, and the first reinforcing member is provided. of the previous SL and the first vertical wall portion, said top wall portion, the joined to the bottom wall portion, and a plurality are provided at intervals along the longitudinal direction of the motor vehicle structural member, the motor vehicle structural member The second vertical wall portion, the top wall portion, and the other first reinforcing member joined to the bottom wall portion are further provided inside the above, and the cross section parallel to the top wall portion. the height h of the first reinforcing member from the first vertical wall portion, front SL ratio h / W of the first vertical wall portion and the second vertical wall portion interval W of 0.18 to 0 .34 der is, the ratio d / L of the length L in the longitudinal direction of the first distance d between the automobile structural member of the reinforcing member in the longitudinal direction of the motor vehicle structural member is 0.30 or less, the top The ratio h / W of the height h of the other first reinforcing member from the second vertical wall portion in the cross section parallel to the wall portion and the interval W is 0.18 to 0.34, and the said It is characterized in that the ratio d / L of the distance d of the other first reinforcing member and the length L in the longitudinal direction of the automobile structural member is 0.30 or less .
前記比h/Wは0.30以下であってもよい。 The ratio h / W may be 0.30 or less .
金属材料からなる第2の補強部材を備え、前記第2の補強部材は、2つの前記縦壁部のうちの一方の前記縦壁部に接合された前記第1の補強部材と、他方の前記縦壁部に接合された他の前記第1の補強部材とに接合されていてもよい。前記第1の補強部材と前記第2の補強部材とが一体成形されていてもよい。 A second reinforcing member made of a metal material is provided, and the second reinforcing member includes the first reinforcing member joined to the vertical wall portion of one of the two vertical wall portions, and the other reinforcing member. It may be joined to the other first reinforcing member joined to the vertical wall portion. The first reinforcing member and the second reinforcing member may be integrally molded.
金属材料からなる第3の補強部材を備え、前記第3の補強部材は、前記第1の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されていてもよい。例えば2つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された全ての前記第1の補強部材に対して、1つの前記第3の補強部材が接合されていてもよい。また例えば2つの前記縦壁部のうちの同一の前記縦壁部に接合された隣り合う2つの前記第1の補強部材に対して、1つの前記第3の補強部材が接合されていてもよい。また例えば1つの前記第1の補強部材に対して、1つの前記第3の補強部材が接合されていてもよい。 A third reinforcing member made of a metal material is provided, and the third reinforcing member includes an end surface of the first reinforcing member on a side opposite to the joint side of the vertical wall portion, the top wall portion, and the above. It may be joined to the bottom wall portion. For example, one third reinforcing member may be joined to all the first reinforcing members joined to the same vertical wall portion of the two vertical wall portions. Further, for example, one third reinforcing member may be joined to two adjacent first reinforcing members joined to the same vertical wall portion of the two vertical wall portions. .. Further, for example, one said third reinforcing member may be joined to one said first reinforcing member.
前記第1の補強部材の、前記縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部のなす角が略垂直であってもよい。前記縦壁部と前記第1の補強部材とが一体成形されていてもよい。 The angle formed by the end surface of the first reinforcing member on the side opposite to the joint side of the vertical wall portion and the top wall portion may be substantially vertical. The vertical wall portion and the first reinforcing member may be integrally molded.
自動車構造部材は、サイドシル、バンパービーム、センターピラー、ラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバであってもよい。 The automobile structural member may be a side sill, a bumper beam, a center pillar, a side member of the rudder frame, or a cross member of the rudder frame.
エネルギー吸収効率を向上させることができる。 The energy absorption efficiency can be improved.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description.
図1は、自動車の車体骨格の一例を示す図である。本実施形態の自動車構造部材は、例えばサイドシル、バンパービームまたはセンターピラーとして適用され得る。また、自動車構造部材は、図2に示されるようにラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバとして適用され得る。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a vehicle body skeleton. The automotive structural members of this embodiment can be applied, for example, as side sills, bumper beams or center pillars. Further, the automobile structural member can be applied as a side member of the rudder frame or a cross member of the rudder frame as shown in FIG.
図3〜図5に示すように本実施形態の自動車構造部材1は、角筒状の中空部10を有しており、中空部10は、4つの壁部で構成されている。詳述すると、中空部10は、天壁部11と、天壁部11に対向する底壁部12と、天壁部11と底壁部12を繋ぐ一対の縦壁部13である第1の縦壁部13aおよび第2の縦壁部13bと、からなる4つの壁部を有している。天壁部11と、底壁部12と、一対の縦壁部13の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。なお、図5のみ後述の第1の補強部材20a、20bがある場所を見やすくするため、図中の第1の補強部材20a、20bにドットパターンを付けている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the automobile
本実施形態の中空部10は、天壁部11と底壁部12とが平行であり、第1の縦壁部13aと第2の縦壁部13bとが平行となっている。また、第1の縦壁部13aおよび第2の縦壁部13bは、それぞれ天壁部11と底壁部12に対して略垂直になっている。なお、平行関係にある壁部同士は厳密に平行でなくてもよい。例えば、2つの縦壁部13が傾斜した台形などの断面形状であってもよい。また、中空部10を構成する各壁部においては、部分的にビードや穴等が設けられてもよい。中空部10を構成する各壁部の板厚は例えば1〜5mmである。自動車構造部材1の長さは例えば300〜3000mmであり、部材長手方向に垂直な断面のサイズは例えば50〜200mm角である。
In the
自動車構造部材1が例えばサイドシルまたは図2のようなラダーフレームのサイドメンバである場合、X方向は車長方向、Y方向は車高方向、Z方向は車幅方向である。自動車構造部材1が、例えばバンパービームまたは図2のようなラダーフレームのクロスメンバである場合、X方向は車幅方向、Y方向は車高方向、Z方向は車長方向である。自動車構造部材1が、例えばセンターピラーである場合、X方向は車高方向、Y方向は車長方向、Z方向は車幅方向である。なお、X方向、Y方向、およびZ方向は互いに垂直な方向である。
When the automobile
天壁部11は、中空部10の車外側に位置する壁部と車内側に位置する壁部のうち、車外側に位置する壁部のことである。自動車構造部材1が、例えばサイドシルやセンターピラー、ラダーフレームのサイドメンバである場合には、車幅方向における車外側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車内側の壁部が本発明に係る底壁部である。自動車構造部材1が、例えばフロントバンパービームまたはラダーフレームのフロント側のクロスメンバである場合には、車長方向における前側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車長方向における後側の壁部が本発明に係る底壁部である。自動車構造部材1が、例えばリアバンパービームまたはラダーフレームのリア側のクロスメンバである場合には、車長方向における後側の壁部が本発明に係る天壁部であり、車長方向における前側の壁部が本発明に係る底壁部である。つまり、衝撃荷重などに耐えられるよう補強すべき方向が、Z方向となる。
The
天壁部11と、底壁部12と、第1の縦壁部13aと、第2の縦壁部13bは、例えば押出成形のような一体成形で製造されていてもよいし、アウターパネルとインナーパネルとが互いに接合されることで製造されていてもよい。また、中空部10は、例えば図6に示されるようにハット形状に成形されたアウターパネル15と、ハット形状に成形されたインナーパネル16で構成されていてもよい。図6の例においては、アウターパネル15は、天壁部15aと、縦壁部15bと、フランジ部15cとを有し、インナーパネル16は、天壁部16aと、縦壁部16bと、フランジ部16cとを有している。そして、アウターパネル15のフランジ部15cとインナーパネル16のフランジ部16cとが互いに接合されることで中空部10が構成されている。図6の場合においても、前述の天壁部11、底壁部12、一対の縦壁部13を有している。詳述すると、図6の例では、アウターパネル15の天壁部15aが中空部10の天壁部11に相当し、インナーパネル16の天壁部16aが中空部10の底壁部12に相当する。また、アウターパネル15の縦壁部15bとインナーパネル16の縦壁部16bによって中空部10の一対の縦壁部13a、13bが構成される。
The
中空部10は、図7のようにハット形状のパネル17のフランジ部17cとプレート18が互いに接合されることで構成されていてもよい。図7の例では、パネル17の天壁部17aが中空部10の天壁部11に相当し、パネル17の一対の縦壁部17bが中空部10の一対の縦壁部13a、13bに相当し、プレート18が中空部10の底壁部12に相当する。また、縦壁部13は、図8に示されるハット形状のパネル17のように天壁部11に対して垂直でなくてもよい。
The
図4は自動車構造部材1の、天壁部11に平行な断面を示す図である。自動車構造部材1は、内部に第1の補強部材20を有している。第1の補強部材20の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。本実施形態においては第1の補強部材20が2つ設けられており、第1の補強部材20aは第1の縦壁部13aの内面に接合され、第1の補強部材20bは第2の縦壁部13bの内面に接合されている。本実施形態の第1の補強部材20は、板状であり、第1の補強部材20は、自動車構造部材1の部材長手方向(本実施形態ではX方向)に対して板面が垂直となるように配置されている。換言すると、第1の補強部材20は、天壁部11から底壁部12に向かって延び、かつ、天壁部11に平行な断面において一方の縦壁部13から他方の縦壁部13に向かって延びた形状となっている。なお、対向する第1の補強部材20aと第1の補強部材20bは互いに同一形状でなくてもよい。
FIG. 4 is a view showing a cross section of the automobile
第1の補強部材20は、天壁部11と、底壁部12と、縦壁部13に接合されている。なお、第1の補強部材20が縦壁部13に接合される場合、第1の補強部材20は、一対の縦壁部13のうちのいずれか一方の縦壁部13にのみ接合され、両方の縦壁部13には接合されない。つまり、2つの第1の補強部材20a、20bとの間には間隙がある。また、天壁部11と縦壁部13の間の稜線部と、第1の補強部材20は接合されていなくてもよく、底壁部12と縦壁部13の間の稜線部と、第1の補強部材20は接合されていなくてもよい。
The first reinforcing
天壁部11、底壁部12および縦壁部13と第1の補強部材20との接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるT字隅肉溶接、スポット溶接又はレーザ溶接等が採用され得るただし、本明細書における“接合”には接着剤等を用いた接着は含まれない。天壁部11に衝撃荷重が入力された際には、縦壁部13の天壁部11側端部を起点として生じる短波長の座屈によって第1の補強部材20が剥離しやすくなる。このため、縦壁部13と第1の補強部材20が接着剤等で接着された自動車構造部材では、剥離強度が小さいために、上記の座屈が発生した際に第1の補強部材20が剥離しやすくなり、エネルギー吸収効率の観点においては不利である。
As a method of joining the
第1の補強部材20と縦壁部13がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接などによって接合される場合、例えば図9のように第1の補強部材20の一端部にフランジ部21が設けられ、そのフランジ部21と縦壁部13がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接またはレーザ溶接などにより接合されていてもよい。あるいは図9のようなフランジ部21を設けずに、L字状のアングル(図示せず)を使用して、縦壁部13とアングル、および、第1の補強部材20とアングルがそれぞれボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接叉はレーザ溶接などにより第1の補強部材20と縦壁部13が接合されていてもよい。図9の例では、第1の補強部材20と縦壁部13の接合例について図示されているが、第1の補強部材20と天壁部11または底壁部12の接合箇所においても、フランジ部21やL字状のアングルによって両部材が接合され得る。接合方法がボルト、リベット、アーク溶接、スポット溶接又はレーザ溶接である場合、接合箇所は複数であることが好ましいが、中空部10を構成する各壁部の寸法によっては、1つの壁部に対して接合箇所が1箇所であってもよい。
When the first reinforcing
また、縦壁部13と第1の補強部材20は、例えば押出成形により一体成形されることで接合されていてもよい。縦壁部13と第1の補強部材20とが一体成形される場合、自動車構造部材1は、例えば縦壁部13と第1の補強部材20の一体成形物に対して、天壁部11と底壁部12が溶接等により接合されることで製造され得る。
Further, the
このような第1の補強部材20は、自動車構造部材1の部材長手方向(本実施形態ではX方向)に沿って間隔をおいて複数設けられている。第1の補強部材20の個数は、自動車構造部材1の長さや要求されるエネルギー吸収性能や重量制限等に応じて適宜変更されるが、例えば4〜100個である。エネルギー吸収効率をより向上させるという観点においては、第1の補強部材20の間隔d(図4)と自動車構造部材1の部材長手方向における長さL(図3)との比d/Lは例えば0.30以下であることが好ましく、0.20以下又は0.15以下であることがより好ましく、0.12又は0.10以下であることがさらに好ましい。その下限を特に定める必要はないが、比d/Lが小さくなると製作費用が高くなるため、その下限を0.02以上又は0.03以上としてもよい。
A plurality of such first reinforcing
天壁部11に平行な断面における縦壁部13からの第1の補強部材20の高さh(Y方向の長さ)と、2つの縦壁部13の間隔Wの比h/Wは、0.18〜0.34であることが好ましい。h/Wがこの数値範囲内にある場合には、エネルギー吸収効率を効果的に向上させることができる。その下限を0.19又は0.20以上としてもよく、その上限を0.32又は0.30としてもよい。
The ratio h / W of the height h (length in the Y direction) of the first reinforcing
エネルギー吸収効率向上の観点においては、図5〜図8のような、自動車構造部材1の天壁部11と、第1の補強部材20の、縦壁部13の接合側とは反対側の端面22のなす角θは略垂直であることが好ましい。例えば角θは、85〜95度であることが好ましい。特に、図8のように第1の補強部材20の、縦壁部13の接合側の端面23が、自動車構造部材1の縦壁部13に追従した形状であることにより天壁部11に対して略垂直でない場合であっても、エネルギー吸収効率向上の観点においては、角θは85〜95度であることが好ましい。
From the viewpoint of improving energy absorption efficiency, as shown in FIGS. 5 to 8, the end faces of the
図4に示されるように、本実施形態の自動車構造部材1では、天壁部11に平行な断面において、第1の補強部材20が縦壁部13に対して垂直に接合されているが、第1の補強部材20は、天壁部11に平行な断面において、縦壁部13に対して傾斜するように接合されていてもよい。また、第1の補強部材20は、天壁部11に平行な断面において、湾曲した形状であってもよい。また、本実施形態の第1の補強部材20は、自動車構造部材1のX方向の全域にわたって設けられているが、第1の補強部材20は自動車構造部材1の形状や補強すべき箇所等に応じて、自動車構造部材1のX方向において部分的に設けられていてもよい。
例えば図10に示されるように、第1の補強部材20aのX方向における位置と、第1の補強部材20bのX方向における位置が互いに一致していなくてもよい。また、例えば図11に示されるように、第1の補強部材20は、一対の縦壁部13のうちのいずれか一方の縦壁部13に対してのみ設けられていてもよい。As shown in FIG. 4, in the automobile
For example, as shown in FIG. 10, the position of the first reinforcing
本実施形態のような自動車構造部材1においては、天壁部11、底壁部12および縦壁部13に接合された第1の補強部材20が設けられていることにより、天壁部11の面剛性が向上する。これにより、自動車構造部材1のエネルギー吸収性能を向上させることができる。また、後述の実施例で示すように、本実施形態のような自動車構造部材1は、エネルギー吸収効率(EA効率)にも優れているため、軽量化とエネルギー吸収性能の両立を図ることができる。
In the automobile
(第2の補強部材)
図12に示されるように、自動車構造部材1は、第1の補強部材20に加え、第1の補強部材20a、20bに接合された第2の補強部材30を備えていてもよい。第2の補強部材30が設けられることによってエネルギー吸収効率を向上させることができる。第2の補強部材30の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。(Second reinforcing member)
As shown in FIG. 12, the automobile
図12の例における第2の補強部材30は、板状であり、第1の補強部材20aの、縦壁部13aの接合側とは反対側の端面22aと、第1の補強部材20bの、縦壁部13bの接合側とは反対側の端面22bに接合されている。
The second reinforcing
第1の補強部材20aおよび第1の補強部材20bに対する第2の補強部材30の接合位置は特に限定されない。例えば、図13の(a)は、第2の補強部材30が、第1の補強部材20aと、第1の補強部材20bと、中空部10の底壁部12に接合された例である。図13の(b)は、第2の補強部材30が、第1の補強部材20aと、第1の補強部材20bと、中空部10の天壁部11に接合された例である。図13の(c)は、第2の補強部材30が、第1の補強部材20aと第1の補強部材20bと、中空部10の天壁部11および底壁部12に接合された例である。図13の(d)は、第2の補強部材30が、第1の補強部材20aと第1の補強部材20bのZ方向における中央部に接合された例である。これらの中では、図13の(a)のように、第2の補強部材30は中空部10の底壁部12に接合された方がエネルギー吸収効率(EA効率)が高くなるため、もっとも好ましい。
The joining position of the second reinforcing
第1の補強部材20と第2の補強部材30の接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるT字隅肉溶接、またはスポット溶接が採用され得る。また、第1の補強部材20a、20bと第2の補強部材30は一体成形により製造されていてもよい。つまり、第1の補強部材20a、20bと第2の補強部材30は、1枚の板状の補強部材であってもよい。
As a method of joining the first reinforcing
(第3の補強部材)
図14は、自動車構造部材1の、天壁部11に平行な断面を示す図であり、図15は図14中のB−B断面を示す図である。図14および図15に示されるように、自動車構造部材1は、第1の補強部材20の、縦壁部13の接合側とは反対側の端面22と、天壁部11と、底壁部12に接合された第3の補強部材40を備えていてもよい。第3の補強部材40が設けられることによってエネルギー吸収効率を向上させることができる。第3の補強部材40の素材は、例えば鋼材やアルミニウム合金部材、マグネシウム合金部材等の金属材料である。なお、図15のみ第1の補強部材20a、20bがある場所を見やすくするため、図中の第1の補強部材20a、20bにドットパターンを付けている。(Third reinforcing member)
FIG. 14 is a view showing a cross section of the automobile
図14および図15の例においては、第3の補強部材40が2つ設けられており、全ての第1の補強部材20aに対して第3の補強部材40aが接合され、全ての第1の補強部材20bに対して第3の補強部材40bが接合されている。換言すると、2つの縦壁部13のうちの同一の縦壁部13(例えば縦壁部13a)に接合された全ての第1の補強部材20(例えば第1の補強部材20a)に対して、1つの第3の補強部材40(例えば第3の補強部材40a)が接合されている。
In the examples of FIGS. 14 and 15, two third reinforcing
第3の補強部材40を有する自動車構造部材1は、図14および図15の形態に限定されない。図16の例においては、自動車構造部材1は、X方向に沿って並ぶ隣り合う2つの第1の補強部材20と、1つの第3の補強部材40が接合されている。換言すると、2つの縦壁部13のうちの同一の縦壁部13(例えば縦壁部13a)に接合された隣り合う2つの第1の補強部材20(例えば隣り合う2つの第1の補強部材20a)に対して、1つの第3の補強部材40(例えば第3の補強部材40a)が接合されている。また、図17の例においては、1つの第1の補強部材20に対して1つの第3の補強部材40が接合されている。いずれの構成であっても、第1の補強部材20の、縦壁部13側とは反対側の端面22と、天壁部11と、底壁部12に第3の補強部材40が接合されていることにより、自動車構造部材1のエネルギー吸収効率を向上させることができる。
The automobile
第1の補強部材20と第3の補強部材40の接合方法としては、例えばボルトやリベットによる機械的接合、アーク溶接等によるT字隅肉溶接、スポット溶接又はレーザ溶接が採用され得る。接合方法がスポット溶接又はレーザ溶接である場合、図18〜図20のように第1の補強部材20の両端にフランジ部21およびフランジ部24が設けられ、フランジ部21と縦壁部13がスポット溶接又はレーザ溶接により接合され、フランジ部24と第3の補強部材40がスポット溶接又はレーザ溶接により接合されてもよい。あるいはフランジ部21、24を設けずに、L字状のアングル(図示せず)を使用して各部材が接合されてもよい。また、縦壁部13と、第1の補強部材20と、第3の補強部材40は、例えば押出成形により一体成形されていてもよい。このように一体成形される場合、自動車構造部材1は、例えば縦壁部13、第1の補強部材20および第3の補強部材の一体成形物に対して、天壁部11と底壁部12が溶接等により接合されることで製造され得る。
As a method of joining the first reinforcing
また、自動車構造部材1は、第1〜第3の補強部材が組み合わされた構成であってもよい。この場合、第2の補強部材30は、例えば第3の補強部材40aと、第3の補強部材40bに接合されることにより、間接的に第1の補強部材20aと第1の補強部材20bに接合される。第1〜第3の補強部材の板厚は、例えば中空部10を構成する壁部の板厚の0.5〜1.2倍であることが好ましい。その下限を壁部の板厚の0.6倍又は0.7倍としてもよく、その上限を壁部の板厚の1.0倍又は0.8倍としてもよい。第1〜第3の補強部材の板厚は、互いに異なっていてもよい。
Further, the automobile
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an example. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention also includes them. It is understood that it belongs to.
自動車構造部材の曲げ圧壊シミュレーションを実施した。図21はシミュレーション条件を示す図であり、自動車構造部材1の底壁部12の外側には剛体プレート50が設けられている。シミュレーションは、図21の自動車構造部材1の内部に2つの第1の補強部材が設けられた解析モデルにおいて、天壁部11に対して、φ254のインパクタ51が押し込まれることで実施されている。自動車構造部材1は、角筒状の鋼材であり、自動車構造部材1のX方向の長さは1000mm、板厚は1.0mmである。自動車構造部材1のX方向に垂直な断面の形状は正方形であり、断面寸法は100mm角である。補強部材の素材は鋼材であり、板厚は1.0mmである。本シミュレーションにおいて、自動車構造部材1のX方向の両端面は完全拘束されている。
A bending crush simulation of automobile structural members was carried out. FIG. 21 is a diagram showing simulation conditions, in which a
[シミュレーション(1)]
中空部10の内方空間を覆うバルクヘッド構造の解析モデルと、図3に示される構造の解析モデルでシミュレーションを実施した。バルクヘッド構造は、中空部10の内方に配置された正方形状の平板が天壁部、底壁部および一対の縦壁部に接合された構造であり、平板は自動車構造部材のX方向に沿って20mm間隔で複数設けられている。図3の構造の解析モデルにおいては、第1の補強部材20の間隔d(図4)は20mmであり、第1の補強部材20の高さh(図4)は20mmである。図22はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。図22に示されるように、本発明例である図3の構造は、バルクヘッド構造に対してEA効率が向上した。[Simulation (1)]
Simulations were performed using an analysis model of the bulkhead structure covering the inner space of the
[シミュレーション(2)]
図3の構造において、第1の補強部材20の間隔dを変えた解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、第1の補強部材20の高さhは20mmである。図23はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。いずれの解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してEA効率が向上した。EA効率をより向上させるという観点においては、第1の補強部材20の間隔dと自動車構造部材1の長さLの比d/Lは0.30以下又は0.18以下であることが好ましい。[Simulation (2)]
In the structure of FIG. 3, a simulation was carried out using an analysis model in which the interval d of the first reinforcing
[シミュレーション(3)]
図3の構造において、第1の補強部材20の高さhを変えた解析モデルでシミュレーションを実施した。なお、第1の補強部材20の間隔dは20mmである。図24はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。いずれの解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してEA効率が向上した。EA効率をより向上させるという観点においては、縦壁部13からの第1の補強部材20の高さhと2つの縦壁部13の間隔Wの比h/Wは、0.18〜0.34であることが好ましい。[Simulation (3)]
In the structure of FIG. 3, a simulation was carried out using an analysis model in which the height h of the first reinforcing
[シミュレーション(4)]
図10の構造の解析モデルでシミュレーションを実施した。この解析モデルにおいては、第1の補強部材20aのX方向における位置と、第1の補強部材20bのX方向における位置が10mmオフセットしている。第1の補強部材20aの間隔dおよび高さhと、第1の補強部材20bの間隔dおよび高さhはそれぞれ20mmである。図25はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。オフセットした解析モデルは、オフセットしていない図3の構造の解析モデルと同等のエネルギー吸収効率を発揮した。[Simulation (4)]
The simulation was carried out using the analysis model of the structure shown in FIG. In this analysis model, the position of the first reinforcing
[シミュレーション(5)]
図11のような一対の縦壁部13のうちの片側に第1の補強部材20が設けられた解析モデルでシミュレーションを実施した。第1の補強部材20の間隔dおよび高さhはそれぞれ20mmである。図26はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。図11の構造の解析モデルにおいても、補強部材が設けられていない解析モデルと比較してEA効率が向上した。[Simulation (5)]
The simulation was carried out using an analysis model in which the first reinforcing
[シミュレーション(6)]
図13のような、第1の補強部材20に加えて、さらに第2の補強部材30が設けられた解析モデルでシミュレーションを実施した。図27はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。第2の補強部材30が設けられた解析モデルは、バルクヘッド構造の解析モデルと比較してEA効率が向上した。[Simulation (6)]
A simulation was carried out using an analysis model provided with a second reinforcing
[シミュレーション(7)]
第3の補強部材40を有する解析モデルでシミュレーションを実施した。第3の補強部材40を有する解析モデルとしては、中空部10の内方に第3の補強部材40のみが設けられた構造と、図16の構造と、図17の構造と、図14の構造のモデルが用いられている。第3の補強部材40のみの構造は、図14の構造に対して第1の補強部材20が設けられていない構造であり、縦壁部13と第3の補強部材40との距離は20mmである。本シミュレーションの図16の構造、図17の構造および図14の構造においては、第1の補強部材20の間隔dおよび高さhはそれぞれ20mmである。また、図16の構造における第3の補強部材40のX方向長さ、および図17の構造における第3の補強部材40のX方向長さはそれぞれ20mmである。[Simulation (7)]
The simulation was carried out with an analysis model having a third reinforcing
図28はインパクタのストローク20mm時における各解析モデルのエネルギー吸収効率(EA効率)を示す図である。図28に示されるように、第1の補強部材20と第3の補強部材40とが組み合わされた図14、図16および図17の構造においては、第1の補強部材20のみが設けられた図2の構造と比較してEA効率がさらに向上した。
FIG. 28 is a diagram showing the energy absorption efficiency (EA efficiency) of each analysis model when the impactor stroke is 20 mm. As shown in FIG. 28, in the structures of FIGS. 14, 16 and 17, in which the first reinforcing
本発明は、例えばサイドシル、バンパービーム、センターピラー、ラダーフレームのサイドメンバまたはラダーフレームのクロスメンバとして利用することができる。 The present invention can be used, for example, as a side sill, a bumper beam, a center pillar, a side member of a rudder frame, or a cross member of a rudder frame.
1 自動車構造部材
10 中空部
11 天壁部
12 底壁部
13 縦壁部
13a 第1の縦壁部
13b 第2の縦壁部
15 アウターパネル
15a 天壁部
15b 縦壁部
15c フランジ部
16 インナーパネル
16a 天壁部
16b 縦壁部
16c フランジ部
17 パネル
17a 天壁部
17b 縦壁部
17c フランジ部
18 プレート
20 第1の補強部材
21 フランジ部
22 縦壁部の接合側と反対側の端面
23 縦壁部の接合側の端面
24 フランジ部
30 第2の補強部材
40 第3の補強部材
50 剛体プレート
51 インパクタ
d 第1の補強部材の間隔
h 縦壁部からの第1の補強部材の高さ
L 自動車構造部材の長手方向の長さ
W 縦壁部の間隔
θ 第1の補強部材の端面と自動車構造部材の天壁部のなす角
1 Automotive
Claims (12)
前記自動車構造部材の内部に、金属材料からなる板状の第1の補強部材を備え、
前記第1の補強部材は、前記第1の縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合され、かつ、前記自動車構造部材の長手方向に沿って間隔をおいて複数設けられ、
前記自動車構造部材の内部に、前記第2の縦壁部と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている他の前記第1の補強部材をさらに備え、
前記天壁部に平行な断面における前記第1の縦壁部からの前記第1の補強部材の高さhと、前記第1の縦壁部および前記第2の縦壁部の間隔Wの比h/Wが0.18〜0.34であり、
前記自動車構造部材の長手方向における前記第1の補強部材の間隔dと前記自動車構造部材の長手方向における長さLの比d/Lが0.30以下であり、
前記天壁部に平行な断面における前記第2の縦壁部からの前記他の第1の補強部材の高さhと、前記間隔Wの比h/Wが0.18〜0.34であり、
前記自動車構造部材の長手方向における前記他の第1の補強部材の間隔dと前記長さLの比d/Lが0.30以下である、自動車構造部材。 A top wall portion, a bottom wall portion facing the top wall portion , a first vertical wall portion and a second vertical wall portion which are a pair of vertical wall portions connecting the top wall portion and the bottom wall portion, In a hollow automobile structural member having
A plate-shaped first reinforcing member made of a metal material is provided inside the automobile structural member.
Said first reinforcing member before Symbol a first vertical wall portion, the top wall, joined to the bottom wall portion, and a plurality spaced along the longitudinal direction of the motor vehicle structural member Be,
Inside the automobile structural member, the second vertical wall portion, the top wall portion, and the other first reinforcing member joined to the bottom wall portion are further provided.
The height h of the first reinforcing member from said first vertical wall portion in a cross section parallel to the top wall portion, front Symbol of the first vertical wall portion and the second vertical wall portion interval W of the ratio h / W is Ri der from 0.18 to 0.34,
The ratio d / L of the distance d of the first reinforcing member in the longitudinal direction of the automobile structural member to the length L in the longitudinal direction of the automobile structural member is 0.30 or less.
The ratio h / W of the height h of the other first reinforcing member from the second vertical wall portion in the cross section parallel to the top wall portion and the interval W is 0.18 to 0.34. ,
An automobile structural member having a ratio d / L of the distance d of the other first reinforcing member and the length L in the longitudinal direction of the automobile structural member of 0.30 or less .
互いに隣り合う前記他の第1の補強部材同士が前記第2の縦壁部側で離間している、請求項1に記載の自動車構造部材。The automobile structural member according to claim 1, wherein the other first reinforcing members adjacent to each other are separated from each other on the second vertical wall side.
前記第2の補強部材は、前記第1の補強部材と、前記他の第1の補強部材とに接合されている、請求項3に記載の自動車構造部材。 Equipped with a second reinforcing member made of metal material
Said second reinforcing member, pre-Symbol a first reinforcing member, wherein is joined to the other of the first reinforcing member, an automobile structural member according to claim 3.
前記第3の補強部材は、前記第1の補強部材の、前記第1の縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部と、前記底壁部に接合され、
前記他の第3の補強部材は、前記他の第1の補強部材の、前記第2の縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部と、前記底壁部に接合されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の自動車構造部材。 A third reinforcing member made of a metal material and another third reinforcing member made of a metal material are provided.
The third reinforcing member is joined to the end surface of the first reinforcing member on the side opposite to the joint side of the first vertical wall portion, the top wall portion, and the bottom wall portion .
The other third reinforcing member is joined to the end surface of the other first reinforcing member on the side opposite to the joint side of the second vertical wall portion, the top wall portion, and the bottom wall portion. are, automotive structural members according to any one of claims 1-5.
全ての前記他の第1の補強部材に対して、1つの前記他の第3の補強部材が接合されている、請求項6に記載の自動車構造部材。 One of the third reinforcing members is joined to all the first reinforcing members .
The automobile structural member according to claim 6 , wherein one other third reinforcing member is joined to all the other first reinforcing members.
隣り合う2つの前記他の第1の補強部材に対して、1つの前記他の第3の補強部材が接合されている、請求項6に記載の自動車構造部材。 One said third reinforcing member is joined to two adjacent first said reinforcing members .
The automobile structural member according to claim 6 , wherein one other third reinforcing member is joined to two adjacent other first reinforcing members.
1つの前記他の第1の補強部材に対して、1つの前記他の第3の補強部材が接合されている、請求項6に記載の自動車構造部材。 One of the third reinforcing members is joined to the one of the first reinforcing members .
The automobile structural member according to claim 6 , wherein one other third reinforcing member is joined to one of the other first reinforcing members.
前記他の第1の補強部材の、前記第2の縦壁部の接合側とは反対側の端面と、前記天壁部のなす角が略垂直である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の自動車構造部材。 The angle formed by the end surface of the first reinforcing member on the side opposite to the joint side of the first vertical wall portion and the top wall portion is substantially vertical .
Any one of claims 1 to 9 , wherein the end surface of the other first reinforcing member on the side opposite to the joint side of the second vertical wall portion and the angle formed by the top wall portion are substantially vertical. The automobile structural member described in the section.
前記第2の縦壁部と前記他の第1の補強部材とが一体成形されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の自動車構造部材。 The first vertical wall portion and the first reinforcing member are integrally molded .
The automobile structural member according to any one of claims 1 to 10 , wherein the second vertical wall portion and the other first reinforcing member are integrally molded .
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