JP7264597B2 - 車両用構造部材及び車両 - Google Patents
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本発明の実施形態における車両用構造部材は、長手方向に延在する天板と、前記天板の両端に隣接し、前記長手方向に延在する2つの縦壁と、前記縦壁の前記天板と反対側の端部に隣接し、前記長手方向に延在する2つのフランジと、前記天板と前記縦壁の間にある、前記長手方向に延在する2つの第1稜線と、前記縦壁と前記フランジの間にある、前記長手方向に延在する2つの第2稜線と、前記フランジの少なくとも一部にある、前記第1稜線と前記第2稜線との中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有するフランジ増肉部と、前記天板の少なくとも一部から前記第1稜線を通って前記縦壁の一部にかけてある、前記第1稜線と前記第2稜線の中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第1稜線増肉部とを備える。
上記構成1において、前記フランジ増肉部は、前記フランジの少なくとも一部から前記第2線部を通り前記縦壁の一部にかけてあることが好ましい。これにより、最大荷重をより向上させることができる。
上記構成1又は2において、前記天板は、前記長手方向に延在する溝部を含んでもよい。この場合、前記車両用構造部材は、前記溝部の前記長手方向に垂直な方向の両端に位置し、前記長手方向に延在する2つの第3稜線と、前記溝部の少なくとも一部から前記第3稜線を通り前記天板の前記溝部以外の部分にかけて形成され、前記第1稜線と前記第2稜線の中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第3稜線増肉部を備えることが好ましい。これにより、耐衝撃性能をより向上させることができる。
上記構成1~3のいずれかにおいて、前記フランジ増肉部及び前記第1稜線増肉部は、前記長手方向の中央に形成されることが好ましい。構造部材の長手方向の両端部が支持された状態では、長手方向中央において天板の面に垂直な方向の衝撃が構造部材に加わった場合に、曲げモーメントが最も大きくなる。そのため、長手方向中央にフランジ増肉部及び第1稜線増肉部を配置することで、耐衝撃性能をより向上させることができる。
上記構成1~4のいずれかにおいて、前記第1稜線増肉部の前記長手方向の寸法は、前記車両用構造部材の前記長手方向の寸法の20%以上であることが好ましい。これにより、耐衝撃性能の向上効果がより得やすくなる。
上記構成3において、前記第1稜線増肉部の前記長手方向の端の位置と、前記第3稜線増肉部の前記長手方向の端の位置は、前記長手方向においてずれていることが好ましい。天板に垂直な方向の衝撃が構造部材に加わった場合、第1稜線増肉部の長手方向の端は、断面崩壊の起点となりやすい。そのため、第1稜線増肉部の長手方向の端と、第3稜線増肉部の長手方向の端の位置をずらすことで、断面崩壊を起こりにくくすることができる。
上記構成6において、前記第1稜線増肉部の前記長手方向の寸法は、前記第3稜線増肉部の前記長手方向の寸法より大きいことが好ましい。これにより、天板に垂直な方向の衝撃が構造部材に加わった場合に、断面崩壊をより起こりにくくすることができる。
上記構成1~7のいずれかの車両用構造部材を備える車両も、本発明の実施形態に含まれる。
図1は、本実施形態における車両用の構造部材10の構成を示す断面図である。図2は、図1に示す構造部材10の上面図である。図1は、図2に示す構造部材10のA-A線における断面を示す断面図である。図1、及び図2に示すように、構造部材10は、ハット型の開断面を有するハット材で構成される。
次に、図3及び図4を参照して、構造部材10に、天板1aに垂直な方向の衝撃が加わった場合の構造部材10の変形について説明する。なお、図4では、構造部材10の肉厚の図示を省略している。
図5は、本実施形態の変形例における構造部材10aの断面図である。図5に示す例では、フランジ増肉部12は、フランジ1cの少なくとも一部から第2稜線1bcを通り縦壁1bの一部にかけて形成される。縦壁1bの第2稜線1bcに接する部分の肉厚(板厚)t3は、第1稜線1abと第2稜線1bcの中間位置における縦壁1bの肉厚t0の1.5倍以上である。図5に示す例では、フランジ1cの全体において、肉厚t3が、縦壁1bの中間位置の肉厚t0の1.5倍以上である。フランジ1cの一部の肉厚t3を、縦壁1bの中間位置の肉厚t0の1.5倍以上としてもよい。
本実施形態における構造部材10、10a~10e(以下、特に区別しない場合は、構造部材10で総称する)は、車両用の構造部材である。構造部材10は、例えば、バンパービーム又はドアインパクトビーム等として用いられる。構造部材10は、例えば、長手方向に離間した2つの支持部材によって支持された状態で車両に取り付けられる。その場合、構造部材10は、長手方向に離間した2箇所の支持部で支持部材に支持される。構造部材10がバンパービームである場合、支持部材は、例えば、サイドメンバー又はクラッシュボックスとしてもよい。構造部材10は、支持部において、例えば、ボルト等の締結部材又は溶接により、支持部材に固定される。
構造部材10は、例えば、部分的に肉厚(板厚)が異なる差厚板をプレス成形することで製造できる。或いは、肉厚が均一の板をプレス成形した後、増肉する部分に補強部材を接合することで、構造部材10を製造してもよい。差厚板は、肉厚の異なる複数の板をテーラードブランクによりつなぎ合わせて作製することができる。或いは、板を圧延、切削、又は鍛造することにより、差厚板を作製できる。或いは、板の一部に補強部材を重ね合わせて接合することで、差厚板を作製できる。補強部材は、鋼等の金属に限られず、例えば、繊維強化樹脂(FRP)を用いてもよい。補強部材の接合は、点接合又は面接合が用いられる。点接合の例として、溶接、ボルト、ねじ、リベット等の機械接合が挙げられる。面接合の例として、接着、ろう付け等が挙げられる。
図11は、シミュレーションによる解析結果を示すグラフである。本シミュレーションでは、天板、縦壁及びフランジを有する構造部材をモデルに用いた。モデルの構造部材は、天板と反対側が開口する開断面構造を有する。天板に垂直な方向に、天板に対して圧子(インパクタ)を衝突させた場合の変形挙動を解析した。
1b:縦壁
1c:フランジ
10、10a~10e:構造部材
Claims (8)
- 長手方向に延在する天板と、
前記天板の両端に隣接し、前記長手方向に延在する2つの縦壁と、
前記縦壁の前記天板と反対側の端部に隣接し、前記長手方向に延在する2つのフランジと、
前記天板と前記縦壁の間にある、前記長手方向に延在する2つの第1稜線と、
前記縦壁と前記フランジの間にある、前記長手方向に延在する2つの第2稜線と、
前記フランジの少なくとも一部にある、前記第1稜線と前記第2稜線との中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有するフランジ増肉部と、
前記天板の少なくとも一部から前記第1稜線を通って前記縦壁の一部にかけてある、前記第1稜線と前記第2稜線の中間位置の前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第1稜線増肉部とを備え、
前記第1稜線増肉部及び前記フランジ増肉部の少なくとも1つは、前記第1稜線又は前記フランジの前記長手方向の一部に形成される、車両用構造部材。 - 前記フランジ増肉部は、前記フランジの少なくとも一部から前記第2稜線を通り前記縦壁の一部にかけてある、請求項1に記載の車両用構造部材。
- 前記天板は、前記長手方向に延在する溝部を含み、
前記溝部の前記長手方向に垂直な方向の両端にある、前記長手方向に延在する2つの第3稜線と、
前記溝部の少なくとも一部から前記第3稜線を通り前記天板の前記溝部以外の部分にかけてある、前記第1稜線と前記第2稜線との中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第3稜線増肉部を備える、請求項1又は2に記載の車両用構造部材。 - 前記フランジ増肉部及び前記第1稜線増肉部は、前記長手方向の中央にある、請求項1~3のいずれか1項に記載の車両用構造部材。
- 前記第1稜線増肉部の前記長手方向の寸法は、前記車両用構造部材の前記長手方向の寸法の20%以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の車両用構造部材。
- 長手方向に延在する天板と、
前記天板の両端に隣接し、前記長手方向に延在する2つの縦壁と、
前記縦壁の前記天板と反対側の端部に隣接し、前記長手方向に延在する2つのフランジと、
前記天板と前記縦壁の間にある、前記長手方向に延在する2つの第1稜線と、
前記縦壁と前記フランジの間にある、前記長手方向に延在する2つの第2稜線と、
前記フランジの少なくとも一部にある、前記第1稜線と前記第2稜線との中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有するフランジ増肉部と、
前記天板の少なくとも一部から前記第1稜線を通って前記縦壁の一部にかけてある、前記第1稜線と前記第2稜線の中間位置の前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第1稜線増肉部とを備え、
前記天板は、前記長手方向に延在する溝部を含み、
前記溝部の前記長手方向に垂直な方向の両端にある、前記長手方向に延在する2つの第3稜線と、
前記溝部の少なくとも一部から前記第3稜線を通り前記天板の前記溝部以外の部分にかけてある、前記第1稜線と前記第2稜線との中間位置における前記縦壁の肉厚の1.5倍以上の肉厚を有する第3稜線増肉部とを備え、
前記第1稜線増肉部の前記長手方向の端の位置と、前記第3稜線増肉部の前記長手方向の端の位置は、前記長手方向においてずれている、車両用構造部材。 - 前記第1稜線増肉部の前記長手方向の寸法は、前記第3稜線増肉部の前記長手方向の寸法より大きい、請求項6に記載の車両用構造部材。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の車両用構造部材を備える車両。
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