JPH06270749A - 自動車バンパー補強材 - Google Patents
自動車バンパー補強材Info
- Publication number
- JPH06270749A JPH06270749A JP5754093A JP5754093A JPH06270749A JP H06270749 A JPH06270749 A JP H06270749A JP 5754093 A JP5754093 A JP 5754093A JP 5754093 A JP5754093 A JP 5754093A JP H06270749 A JPH06270749 A JP H06270749A
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- JP
- Japan
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- modulus
- young
- bumper
- gpa
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は衝突時の曲げ荷重が負荷された際に
断面が座屈しにくく、剛性の高い自動車バンパー補強材
を提供する。 【構成】 自動車用バンパー補強材を構成する素材の一
部または全てに、板面内の特定の方向に２３０GPa 以上
のヤング率を有する鋼板を用い、衝突荷重の作用方向に
垂直な面にヤング率の高い方向をその面の長手方向に一
致するように適用し、かつそれ以外の面にはヤング率の
高い方向を断面の周方向に一致するように適用すること
を特徴とする自動車バンパー補強材。
断面が座屈しにくく、剛性の高い自動車バンパー補強材
を提供する。 【構成】 自動車用バンパー補強材を構成する素材の一
部または全てに、板面内の特定の方向に２３０GPa 以上
のヤング率を有する鋼板を用い、衝突荷重の作用方向に
垂直な面にヤング率の高い方向をその面の長手方向に一
致するように適用し、かつそれ以外の面にはヤング率の
高い方向を断面の周方向に一致するように適用すること
を特徴とする自動車バンパー補強材。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車のバンパー内部に
装備される補強材に関するものである。
装備される補強材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車バンパーは自動車が衝突した際の
乗員の安全性確保を目的として、通常は樹脂製衝撃緩衝
材と鋼板製補強材の組合わせで構成されている。このう
ち、補強材は衝突時の曲げ変形に対する強度を確保する
役割を担っており、曲げ剛性が高いことが要求される。
補強材の曲げ剛性を支配している主な因子が、断面２次
モーメントと材料の弾性特性値（主にヤング率）である
ことは材料力学に基づけば明白である。そして断面２次
モーメントは断面形状に、ヤング率は素材に支配され
る。これまで、曲げ剛性の高いバンパー補強材を得るた
めには、もっぱら断面２次モーメントを高めるために断
面形状が検討されており、コ字型（特開昭５８−６３５
４６号公報）・Ｌ字型（実開平３−７６２４７号公報）
・ロ字型（実開昭５６−７３６５７号公報）・目字型
（実開平５−５２２６３号公報）などが考案されてい
る。
乗員の安全性確保を目的として、通常は樹脂製衝撃緩衝
材と鋼板製補強材の組合わせで構成されている。このう
ち、補強材は衝突時の曲げ変形に対する強度を確保する
役割を担っており、曲げ剛性が高いことが要求される。
補強材の曲げ剛性を支配している主な因子が、断面２次
モーメントと材料の弾性特性値（主にヤング率）である
ことは材料力学に基づけば明白である。そして断面２次
モーメントは断面形状に、ヤング率は素材に支配され
る。これまで、曲げ剛性の高いバンパー補強材を得るた
めには、もっぱら断面２次モーメントを高めるために断
面形状が検討されており、コ字型（特開昭５８−６３５
４６号公報）・Ｌ字型（実開平３−７６２４７号公報）
・ロ字型（実開昭５６−７３６５７号公報）・目字型
（実開平５−５２２６３号公報）などが考案されてい
る。
【０００３】一方、適用素材に関しても、鋼、アルミニ
ウム合金、樹脂などが検討されているが、鋼あるいはア
ルミニウム合金といった素材が決まれば、弾性特性値は
等方性のある一定値をとることが常識とされており、金
属材料を用いたときにその常識的一定値よりも高いヤン
グ率を積極的に活用することはこれまで検討されていな
い。
ウム合金、樹脂などが検討されているが、鋼あるいはア
ルミニウム合金といった素材が決まれば、弾性特性値は
等方性のある一定値をとることが常識とされており、金
属材料を用いたときにその常識的一定値よりも高いヤン
グ率を積極的に活用することはこれまで検討されていな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、安全性に対する
社会的ニーズが急速に高揚しており、より高強度のバン
パーが望まれつつある。バンパー補強材についてはこれ
まで先に述べたような断面形状がいろいろと工夫されて
きた。しかし、従来の技術では、例えば図１のバンパー
前面１に荷重が作用したときに、図２に示すようにバン
パー前面１あるいは上面２、下面３が撓むため、断面が
偏平し易く、曲げの初期の段階で容易に座屈してしまう
ことが問題である。一旦座屈すると、断面２次モーメン
トが低下し、曲げ変形が更に進行して、車体自体が損傷
する。更に、燃費の低減が要請されている社会情勢の中
において、重量増加を伴うような安易な断面形状の改善
は好ましくない。従って、断面２次モーメントを上げる
ことだけによって曲げ剛性を向上させるには限界があ
る。本発明は、従来のバンパー補強材に関する上記の問
題を解決し、曲げ剛性を改善したバンパー補強材を提供
することを目的とする。
社会的ニーズが急速に高揚しており、より高強度のバン
パーが望まれつつある。バンパー補強材についてはこれ
まで先に述べたような断面形状がいろいろと工夫されて
きた。しかし、従来の技術では、例えば図１のバンパー
前面１に荷重が作用したときに、図２に示すようにバン
パー前面１あるいは上面２、下面３が撓むため、断面が
偏平し易く、曲げの初期の段階で容易に座屈してしまう
ことが問題である。一旦座屈すると、断面２次モーメン
トが低下し、曲げ変形が更に進行して、車体自体が損傷
する。更に、燃費の低減が要請されている社会情勢の中
において、重量増加を伴うような安易な断面形状の改善
は好ましくない。従って、断面２次モーメントを上げる
ことだけによって曲げ剛性を向上させるには限界があ
る。本発明は、従来のバンパー補強材に関する上記の問
題を解決し、曲げ剛性を改善したバンパー補強材を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、バンパー
補強材の曲げ剛性を改善するために、これまで注意を払
われていなかった鋼板のヤング率に着目して検討した。
その結果、鋼板の特定方向のヤング率を著しく高め、そ
の特定方向をバンパー補強材の曲げ剛性を高めるように
板取りしてやれば良いことを見出した。本発明は、その
知見に基づいてなされたものである。すなわち、 １）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、衝突荷重の作用する方向に垂
直な面の長手方向と２３０GPa 以上のヤング率の方向を
一致するように適用したことを特徴とする自動車バンパ
ー補強材であり、 ２）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、ヤング率の２３０GPa 以上の
方向をバンパー断面の周方向に一致するように適用した
ことを特徴とする自動車バンパー補強材、および ３）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、２３０GPa 以上のヤング率の
方向を、衝突荷重の作用する方向に垂直な面の長手方向
およびバンパー断面の周方向に一致するように適用した
ことを特徴とする自動車バンパー補強材である。
補強材の曲げ剛性を改善するために、これまで注意を払
われていなかった鋼板のヤング率に着目して検討した。
その結果、鋼板の特定方向のヤング率を著しく高め、そ
の特定方向をバンパー補強材の曲げ剛性を高めるように
板取りしてやれば良いことを見出した。本発明は、その
知見に基づいてなされたものである。すなわち、 １）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、衝突荷重の作用する方向に垂
直な面の長手方向と２３０GPa 以上のヤング率の方向を
一致するように適用したことを特徴とする自動車バンパ
ー補強材であり、 ２）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、ヤング率の２３０GPa 以上の
方向をバンパー断面の周方向に一致するように適用した
ことを特徴とする自動車バンパー補強材、および ３）素材の一部または全てが板面内の特定方向に２３０
GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成される自動車
バンパー補強材にあって、２３０GPa 以上のヤング率の
方向を、衝突荷重の作用する方向に垂直な面の長手方向
およびバンパー断面の周方向に一致するように適用した
ことを特徴とする自動車バンパー補強材である。
【０００６】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。材料力学によ
れば、棒の曲げ剛性は、一般に断面２次モーメントとヤ
ング率の積に比例する。断面２次モーメントは断面形状
により、ヤング率は素材により決定されており、各々独
立な定数として積をとるのが一般的な取り扱いである。
例えば、鋼のヤング率は２１０GPa 程度の一定値を有す
ることが常識とされ、部品の強度設計はその値をもとに
行われてきた。実際にも、電磁鋼板などの特殊な例を除
き、一般に実用されている鋼のヤング率は２３０GPa 未
満である。しかしながら、鉄あるいは鋼の単結晶は弾性
特性に異方性を示し、〈１１１〉方向のヤング率は非常
に高く２９０GPa に近い。従って、鋼板を製造する際
に、結晶方位を制御することによって板面内の特定方向
のヤング率を従来鋼のそれよりも高いレベル、具体的に
は２８０GPa 以上に高めることも可能である。例えば、
特開昭５９−８３７２１号公報には、鋼板の圧延方向と
垂直な方向に２３０GPa 以上の高いヤング率を有する鋼
板を製造する方法が開示されている。また、電磁鋼板や
特開昭５８−９９３２号公報による鋼板のヤング率は、
圧延方向から４５〜７０°の間で２３０GPa を大きく超
えている。
れば、棒の曲げ剛性は、一般に断面２次モーメントとヤ
ング率の積に比例する。断面２次モーメントは断面形状
により、ヤング率は素材により決定されており、各々独
立な定数として積をとるのが一般的な取り扱いである。
例えば、鋼のヤング率は２１０GPa 程度の一定値を有す
ることが常識とされ、部品の強度設計はその値をもとに
行われてきた。実際にも、電磁鋼板などの特殊な例を除
き、一般に実用されている鋼のヤング率は２３０GPa 未
満である。しかしながら、鉄あるいは鋼の単結晶は弾性
特性に異方性を示し、〈１１１〉方向のヤング率は非常
に高く２９０GPa に近い。従って、鋼板を製造する際
に、結晶方位を制御することによって板面内の特定方向
のヤング率を従来鋼のそれよりも高いレベル、具体的に
は２８０GPa 以上に高めることも可能である。例えば、
特開昭５９−８３７２１号公報には、鋼板の圧延方向と
垂直な方向に２３０GPa 以上の高いヤング率を有する鋼
板を製造する方法が開示されている。また、電磁鋼板や
特開昭５８−９９３２号公報による鋼板のヤング率は、
圧延方向から４５〜７０°の間で２３０GPa を大きく超
えている。
【０００７】しかし、このような材料の他の方向のヤン
グ率は著しく低いという欠点があるため、ヤング率の異
方性がある材料を適用する際には、その板取り方向が非
常に重要である。曲げ変形の場合、中立面から遠い位置
ほど応力と歪みが大きいため、その位置の軸方向のヤン
グ率を高くすると、たとえヤング率の断面内の平均値お
よび断面２次モーメントが変化していなくても、曲げ剛
性は向上する。例えば、図１に示すロ字型断面において
バンパー補強材の曲げ剛性を向上させるには、衝突荷重
の作用する方向に垂直な面（具体的にはバンパー前面あ
るいはバンパー前後面）の長手方向と鋼板の高ヤング率
方向を一致するようにすることが有利である。また、実
際には、例えば図２に示すバンパー補強材の前面１に負
荷がかかった際に、バンパーの上面２や下面３の部分が
撓み、断面２次モーメントが減少してバンパーの曲げ剛
性に影響を及ぼす。そこで、この断面２次モーメントの
減少を抑制するためには、バンパー上下面部分において
も、図３に示すようなバンパー断面の周方向のヤング率
を高くすることが有効である。この方法は、日字型、目
字型、台形型など他の形状でも同様な作用効果が得られ
る。
グ率は著しく低いという欠点があるため、ヤング率の異
方性がある材料を適用する際には、その板取り方向が非
常に重要である。曲げ変形の場合、中立面から遠い位置
ほど応力と歪みが大きいため、その位置の軸方向のヤン
グ率を高くすると、たとえヤング率の断面内の平均値お
よび断面２次モーメントが変化していなくても、曲げ剛
性は向上する。例えば、図１に示すロ字型断面において
バンパー補強材の曲げ剛性を向上させるには、衝突荷重
の作用する方向に垂直な面（具体的にはバンパー前面あ
るいはバンパー前後面）の長手方向と鋼板の高ヤング率
方向を一致するようにすることが有利である。また、実
際には、例えば図２に示すバンパー補強材の前面１に負
荷がかかった際に、バンパーの上面２や下面３の部分が
撓み、断面２次モーメントが減少してバンパーの曲げ剛
性に影響を及ぼす。そこで、この断面２次モーメントの
減少を抑制するためには、バンパー上下面部分において
も、図３に示すようなバンパー断面の周方向のヤング率
を高くすることが有効である。この方法は、日字型、目
字型、台形型など他の形状でも同様な作用効果が得られ
る。
【０００８】
【実施例】表１に示す成分鋼を用いて所定の熱間圧延・
冷間圧延・連続焼鈍のプロセスを経て、表１に示す特性
値を持った板厚０．８mmの鋼板を製造した。鋼Ａの圧延
方向と垂直な方向（Ｃ方向）のヤング率が２４２GPa で
ある。これは、熱間圧延の仕上げ圧延を温度７７０℃、
圧下率９０％で行い、集合組織を制御することにより得
たものである。この材料を用いて図４に示す幅１００m
m、高さ７０mm、長さ１ｍのバンパー補強材を作成し
た。このときの材料と板取りの組み合わせを表２に示す
ように変化させた。図５に示すように作成したバンパー
補強材１を図に示す条件で架台７にのせて、上方からポ
ンチ５を押しつけて曲げ変形を与え、押しつけ中のポン
チの荷重と変位の関係を測定した。その試験結果を図６
に示す。本発明外の組み合わせｄとｅに比較して、本発
明の組み合わせａとｃの場合は初期の剛性が高いため、
また、本発明の組み合わせｂとｃの場合は偏平による荷
重低下が遅いため、いずれも変形に要する荷重が高く、
曲げ剛性の向上効果が認められる。
冷間圧延・連続焼鈍のプロセスを経て、表１に示す特性
値を持った板厚０．８mmの鋼板を製造した。鋼Ａの圧延
方向と垂直な方向（Ｃ方向）のヤング率が２４２GPa で
ある。これは、熱間圧延の仕上げ圧延を温度７７０℃、
圧下率９０％で行い、集合組織を制御することにより得
たものである。この材料を用いて図４に示す幅１００m
m、高さ７０mm、長さ１ｍのバンパー補強材を作成し
た。このときの材料と板取りの組み合わせを表２に示す
ように変化させた。図５に示すように作成したバンパー
補強材１を図に示す条件で架台７にのせて、上方からポ
ンチ５を押しつけて曲げ変形を与え、押しつけ中のポン
チの荷重と変位の関係を測定した。その試験結果を図６
に示す。本発明外の組み合わせｄとｅに比較して、本発
明の組み合わせａとｃの場合は初期の剛性が高いため、
また、本発明の組み合わせｂとｃの場合は偏平による荷
重低下が遅いため、いずれも変形に要する荷重が高く、
曲げ剛性の向上効果が認められる。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】本発明により従来と同じ断面形状でも従
来以上の曲げ剛性を有するバンパー補強材が得られる。
また、本発明によれば従来と同じ曲げ剛性を確保したま
ま、断面形状を変化させたり材料の板厚を減らしたりで
きるため補強材を軽量化することも可能である。また、
この方法はバンパー補強材だけでなく、ドアインパクト
バーなど曲げを主体に受ける他の強度部材にも有効に利
用できることは明らかである。
来以上の曲げ剛性を有するバンパー補強材が得られる。
また、本発明によれば従来と同じ曲げ剛性を確保したま
ま、断面形状を変化させたり材料の板厚を減らしたりで
きるため補強材を軽量化することも可能である。また、
この方法はバンパー補強材だけでなく、ドアインパクト
バーなど曲げを主体に受ける他の強度部材にも有効に利
用できることは明らかである。
【図１】ロ字型のバンパー補強材の断面図。
【図２】従来のロ字型のバンパー補強材の断面偏平の説
明図。
明図。
【図３】バンパー補強材の断面周方向と長手方向の説明
図。
図。
【図４】実施例に用いたバンパー補強材の形状の説明
図。
図。
【図５】バンパー補強材の曲げ試験方法の説明図。
【図６】実施例のバンパー補強材の曲げ試験結果の荷重
−変位図。
−変位図。
１ バンパー前面 ２ バンパー上面 ３ バンパー下面 ４ バンパー後面 ５ ポンチ ６ バンパー補強材 ７ 架台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼田 松男 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (3)
- 【請求項１】 素材の一部または全てが板面内の特定方
向に２３０GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成さ
れる自動車バンパー補強材にあって、衝突荷重の作用す
る方向に垂直な面の長手方向と２３０GPa 以上のヤング
率の方向を一致するように適用したことを特徴とする自
動車バンパー補強材。 - 【請求項２】 素材の一部または全てが板面内の特定方
向に２３０GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成さ
れる自動車バンパー補強材にあって、ヤング率の２３０
GPa 以上の方向をバンパー断面の周方向に一致するよう
に適用したことを特徴とする自動車バンパー補強材。 - 【請求項３】 素材の一部または全てが板面内の特定方
向に２３０GPa 以上のヤング率を有する鋼板から構成さ
れる自動車バンパー補強材にあって、２３０GPa 以上の
ヤング率の方向を、衝突荷重の作用する方向に垂直な面
の長手方向およびバンパー断面の周方向に一致するよう
に適用したことを特徴とする自動車バンパー補強材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5754093A JPH06270749A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 自動車バンパー補強材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5754093A JPH06270749A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 自動車バンパー補強材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06270749A true JPH06270749A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13058601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5754093A Withdrawn JPH06270749A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 自動車バンパー補強材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06270749A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009274571A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Nippon Steel Corp | 自動車フレーム部材 |
| JP2010132065A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | 車体骨格材構造 |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5754093A patent/JPH06270749A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009274571A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Nippon Steel Corp | 自動車フレーム部材 |
| JP2010132065A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | 車体骨格材構造 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |