KR102127301B1

KR102127301B1 - 범퍼 빔

Info

Publication number: KR102127301B1
Application number: KR1020197027445A
Authority: KR
Inventors: 아쓰오 고가; 요시아키 나카자와; 사토시 히로세
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2020-06-26
Also published as: JP6406484B1; WO2018173759A1; EP3604043A1; EP3604043B1; US20200086815A1; KR20190111148A; BR112019018513A2; CA3057610C; CA3057610A1; MX2019011217A; CN110446630B; EP3604043A4; CN110446630A; RU2716405C1; US10766444B2; JPWO2018173759A1

Abstract

범퍼 빔(100)은, 클로징 플레이트(2)와, 해트 부재(1)를 구비한다. 해트 부재(1)는, 천판(1a)과, 2개의 플랜지(1c)와, 2개 세로벽(1b)을 가진다. 해트 부재(1)는, 고강도부(10H)와 저강도부(10L)를 포함한다. 고강도부(10H)는, 2개의 세로벽(1b) 각각의 길이 방향 중앙을 포함하여 길이 방향으로 적어도 250mm에 걸친 영역에 형성된다. 고강도부(10H)의 인장 강도는 1.5GPa 이상이다. 저강도부(10L)는, 고강도부의 외측에 있어서 길이 방향으로 상기 세로벽의 높이 이상에 걸친 영역에 형성된다. 저강도부의 인장 강도는, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도보다 낮다.

Description

범퍼 빔

본 발명은, 내충격성을 가지는 범퍼 빔에 관한 것이다.

범퍼 빔에는, 내충격성이 요구된다. 범퍼 빔에는, 단면이 해트 형상인 해트 부재와, 해트 부재에 접합되는 클로징 플레이트로 형성되는 것이 있다. 이와 같은 범퍼 빔은, 클로징 플레이트를 차길이 방향 외측에 배치하면 질량당 충격 흡수능이 우수하다. 이와 같이 클로징 플레이트를 충격 입력면으로 한 것을 역(逆)해트라고 한다. 해트 부재의 천판을 충격 입력면으로 한 것을 순(順)해트라고 한다.

예를 들면, 국제 공개 제WO2016/117335호(특허 문헌 1)에는, 내부에 보강 부재를 배치한 역해트의 범퍼 빔이 개시되어 있다. 내부의 보강 부재에 의해 범퍼 빔의 충격 에너지 흡수 효율이 개선되고 있다.

국제 공개 제WO2016/117335호

장래 북미에서의 실시가 계획되고 있는 자동차의 충돌 시험에는, 자동차의 전부(前部) 범퍼의 차폭 방향 중앙에 기둥을 부딪치게 하는 것이 있다(폴 전방 충돌 시험). 이 충돌 시험에서는, 범퍼 빔의 길이 방향 중앙에 집중 하중이 생긴다. 이 충돌 시험에 합격하기 위해서는, 범퍼 빔의 내력을 향상시키는 것이 요구된다. 범퍼 빔의 내력을 향상시키려면, 범퍼 빔의 두께를 두껍게 하거나 범퍼 빔을 대형화하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같은 대책으로는 범퍼 빔의 경량화와 충돌에 대한 내력 향상을 양립시킬 수 없다.

그래서, 발명자들은, 경량화와 충돌 내력의 향상을 양립시키는 범퍼 빔의 형상과 소재를 검토했다. 구체적으로는, 질량 효율이 높은 형상으로서, 역해트를 채용하고, 인장 강도가 높은 소재를 이용했다.

발명자들은, 역해트의 형상이며, 높은 인장 강도의 재료를 이용한 범퍼 빔에서는, 경량화를 도모하면서도, 범퍼 빔의 내력을 향상시킬 수 있는 것을 발견했다. 그러나, 이 구성의 범퍼 빔의 충격 시험에 있어서, 클로징 플레이트의 압자 충돌부와 반대측의 해트 부재의 천판이 충격에 의해 파단하는 경우가 있는 것을 알 수 있었다.

그래서, 본원은, 역해트의 형상이며, 높은 인장 강도의 재료를 이용한 경우에, 충격에 의한 파단을 억제할 수 있는 범퍼 빔을 개시한다.

본 발명의 하나의 관점에 의한 범퍼 빔은, 클로징 플레이트와, 상기 길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재를 구비한다. 상기 해트 부재는, 천판과, 상기 천판의 양단에 위치하는 2개의 제1 능선과, 상기 클로징 플레이트에 접합되는 2개의 플랜지와, 상기 2개의 플랜지 각각의 내측 단부에 위치하는 2개의 제2 능선과, 상기 2개의 제1 능선과 상기 2개의 제2 능선 사이에, 각각 위치하는 2개의 세로벽을 가진다. 상기 해트 부재는, 고강도부와 저강도부를 포함한다. 고강도부는, 상기 2개의 세로벽 각각의 길이 방향 중앙을 포함하여 길이 방향으로 적어도 250mm에 걸친 영역에 형성된다. 고강도부의 인장 강도는, 1.5GPa 이상이다. 저강도부는, 상기 길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재에 있어서의 상기 고강도부의 길이 방향 외측에 있어서 길이 방향으로 상기 세로벽의 높이 이상에 걸친 영역이며, 상기 2개의 제2 능선 중 한쪽으로부터, 상기 2개의 세로벽 및 상기 천판을 거쳐, 상기 2개의 제2 능선 중 다른쪽에 이르기까지의 영역에 형성된다. 저강도부의 인장 강도는, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도보다 낮다.

본원 개시에 의하면, 역해트의 형상이며, 높은 인장 강도의 재료를 이용한 경우에, 충격에 의한 파단을 억제할 수 있는 범퍼 빔을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 범퍼 빔의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 범퍼 빔의 A-A선의 단면도이다.
도 4는 범퍼 빔의 저강도부의 배치를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 범퍼 빔의 저강도부의 배치의 변형예를 나타내는 도이다.
도 6은 범퍼 빔의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 보강 부재를 포함하는 범퍼 빔의 구성예를 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 범퍼 빔의 A-A선의 단면도이다.
도 9는 보강 부재를 가지는 범퍼 빔의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 보강 부재의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 보강 부재의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 역해트의 범퍼 빔의 천판이 충격에 의해 파단한 경우의 스트로크와 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.

발명자들은, 단면이 해트 형상인 부재(이후, 해트 부재라고 한다)와, 해트 부재에 접합되는 클로징 플레이트로 형성되는 범퍼 빔의 충격에 대한 거동에 대해서 조사했다. 해트 부재는, 천판과, 천판의 양단으로부터 연장되는 2개의 세로벽과, 2개의 세로벽의 천판과 반대측의 단부로부터 각각 서로 멀어지는 방향으로 연장되는 2개의 플랜지를 가진다.

발명자들은, 역해트의 범퍼 빔의 최대 하중을 높이는 검토를 행했다. 고강도 재료를 이용하여, 역해트의 범퍼 빔을 구성함으로써, 최대 하중을 높게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, 인장 강도(TS)가 1.5GPa 이상인 고강도 재료를 이용한 역해트의 범퍼 빔의 충격 시험에서는, 클로징 플레이트로의 압자의 충돌 시에, 압자 충돌부의 반대측의 천판이 파단하는 경우가 있는 것을 알 수 있었다. 도 12는, 역해트의 범퍼 빔의 천판이 충격에 의해 파단한 경우의, 스트로크와 하중의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 충격에 의해 역해트의 범퍼 빔의 천판이 파단하면, 하중이 0이 된다. 이것에 의해, 범퍼 빔의 내력이 현저하게 저하된다.

발명자들은, 천판이 파단하는 경우에 대해서 자세하게 검토했다. 폴 전방 충돌 시험과 같이 역해트의 범퍼 빔 부재에 집중 하중이 부하되는 경우, 굽힘 변형에 수반하여 천판에 인장 변형이 발생한다. 이 경우, 집중 하중점에 발생하는 변형이 가장 크다. 일반적으로 인장 강도가 높은 소재는 연성이 부족하여, 큰 변형이 생기면 깨지는 일이 많다. 이 결과, 초고강도 또한 저연성 재료를 이용한 경우, 천판이 파단할 가능성이 있는 것이 판명되었다.

순해트 및 역해트 모두, 내하중 성능에 대한 기여가 큰 것은 해트 부재이다. 한편, 충격을 받았을 때에 인장 변형이 가장 발생하는 것은, 순해트에서는, 클로징 플레이트이며, 역해트에서는 해트 부재의 천판이다. 인장 변형에 의한 파단을 회피하려고 한 경우, 순해트에서는 클로징 플레이트, 역해트에서는 해트 부재를, 고연성화 즉 저강도화하는 것을 생각할 수 있다. 순해트에서는, 클로징 플레이트의 내하중 성능에 대한 기여가 작기 때문에, 클로징 플레이트에 저강도재를 이용해도, 최대 하중의 저하의 정도는 작다. 즉, 순해트에서는, 클로징 플레이트를 저강도화함으로써, 인장 변형에 의한 파단을 회피할 수 있다. 한편, 역해트의 경우, 파단을 회피하기 위해 내하중 성능에 대한 기여가 높은 해트 부재의 강도를 저하시키면, 최대 하중의 저하의 정도가 커진다. 그 때문에, 파단 억제와 고하중화의 양립이 어렵다. 또, 해트 부재의 재료의 강도를 저하시키면, 내충격 성능을 확보하기 위해 판두께를 크게 할 필요가 있다. 그 때문에, 고하중화와 경량화의 양립도 곤란해진다.

그래서, 발명자들은, 역해트에 있어서, 충격을 받았을 때의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가 커지는 중앙부의 강도를 확보하면서도, 모재 파단을 억제하는 구성에 대해서 검토했다. 검토 결과, 해트 부재에 있어서의 길이 방향 중앙의 인장 강도를 1.5GPa 이상으로 하고, 해트 부재의 길이 방향에 있어서 중앙을 포함하는 250mm 영역의 외측에, 중앙보다 인장 강도가 낮은 저강도부를, 길이 방향으로 세로벽의 높이 이상에 걸쳐 설치하는 구성에 이르렀다. 이 구성에 의해, 역해트에 있어서, 고강도 재료에 의해 최대 하중을 높이면서, 모재 파단을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 이 지견에 의거하여, 이하의 실시 형태에 이르렀다. 또한, 범퍼 빔이 순해트에 적용되는지, 역해트에 적용되는지는 형상으로부터 판별 가능하다. 범퍼 빔은 차길이 방향 외측으로 볼록해지도록 만곡하기 때문이다. 즉, 역해트의 범퍼 빔은, 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡한다. 또한, 본 발명에 있어서, 「길이 방향에 있어서 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재」는, 클로징 플레이트가 차량의 외측에 배치되도록 형성된 범퍼 빔의 해트 부재를 의미한다.

(구성 1)

본 발명의 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔은, 클로징 플레이트와, 상기 길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재를 구비한다. 상기 해트 부재는, 천판과, 상기 천판의 양단에 위치하는 2개의 제1 능선과, 상기 클로징 플레이트에 접합되는 2개의 플랜지와, 상기 2개의 플랜지 각각의 내측 단부에 위치하는 2개의 제2 능선과, 상기 2개의 제1 능선과 상기 2개의 제2 능선 사이에, 각각 위치하는 2개의 세로벽을 가진다. 상기 해트 부재는, 고강도부와 저강도부를 포함한다. 고강도부는, 상기 2개의 세로벽 각각의 길이 방향 중앙을 포함하여 길이 방향으로 적어도 250mm에 걸친 영역에 형성된다. 고강도부의 인장 강도는, 1.5GPa 이상이다. 저강도부는, 상기 길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재에 있어서의 상기 고강도부의 길이 방향 외측에 있어서 길이 방향으로 상기 세로벽의 높이 이상에 걸친 영역이며, 상기 2개의 제2 능선 중 한쪽으로부터, 상기 2개의 세로벽 및 상기 천판을 거쳐, 상기 2개의 제2 능선 중 다른쪽에 이르기까지의 영역에 형성된다. 저강도부의 인장 강도는, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도보다 낮다.

범퍼 빔은, 크러쉬 박스나 프론트 사이드 멤버와 같은 타부재의 접속부(차체 부착부)에 상당하는 단부의 2개소에서 지지된다. 폴 전방 충돌 시험과 같이 범퍼 빔의 길이 방향 중앙에 집중 하중이 부하될 때의 범퍼 빔의 변형 형태는, 양단부를 지지한 상태로 중앙부를 누르는 3점 굽힘 시험의 변형 형태와 동일해진다. 이 경우, 범퍼 빔의 전체 단면에 부하되는 굽힘 모멘트는, 집중 하중점 즉 길이 방향 중앙에서 가장 크고, 단부에 가까워짐에 따라 작아진다. 길이 방향 중앙 이외에 동일한 하중을 부하한 경우, 집중 하중점의 굽힘 모멘트가 가장 높아진다. 이 집중 하중점의 굽힘 모멘트는, 길이 방향 중앙에 하중을 부하한 경우의 집중 하중점의 굽힘 모멘트보다 낮다. 즉, 동일한 하중을 부가하는 경우, 길이 방향 중앙에 하중을 부가하면 가장 범퍼 빔이 망가지기 쉽다. 그래서, 범퍼 빔의 길이 방향 중앙으로의 하중 부하에 대한 내하중 성능이 중요해진다.

상기 구성 1에서는, 길이 방향에 있어서 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재의 길이 방향 중앙에 있어서의 길이 250mm의 영역에 있어서의 인장 강도가 1.5GPa 이상인 고강도부에 더하여, 고강도부의 길이 방향 외측의 영역에, 길이 방향으로 당해 영역의 세로벽의 높이 이상에 걸쳐 저강도부가 설치된다. 이 구성에 의해, 중앙에 충격에 의한 하중이 입력되었을 때의 굽힘 모멘트가 가장 커지는 부분의 강도가 높기 때문에 최대 하중을 높일 수 있다. 또한, 길이 방향의 중앙을 포함하는 길이 250mm의 영역의 밖에 있어서 저강도부가 설치됨으로써, 중앙에 하중이 입력되었을 때에, 고강도부보다 저강도부 쪽이 먼저 변형되기 쉬워진다. 즉, 변형 기점이 되는 저강도부를 범퍼 빔의 길이 방향 중앙(집중 하중점) 이외에 설치함으로써, 집중 하중점에 있는 고강도부가 변형되기 전에, 저강도부를 국소 변형시킬 수 있다. 또, 저강도부는, 중앙에 비해 인장 강도가 낮기 때문에 연성이 높다. 저강도부는, 제2 능선의 한쪽으로부터 다른쪽까지, 2개의 세로벽 및 천판에 걸쳐 형성된다. 그 때문에, 저강도부가 형성된 천판 및 2개의 세로벽에 있어서 변형에 의한 모재 파단이 발생하기 어렵다. 저강도부는 연성이 높기 때문에, 저강도 부위가 국소 변형되어도, 파단되기 어렵다. 즉, 저강도 부위는, 깨지는 것이 아니라, 늘어나 구부러진다. 이와 같이, 구성 1에 의하면, 역해트의 형상이며, 또한 1.5GPa≤TS의 고강도 재료를 이용하여 최대 하중을 확보하면서도, 모재 파단을 억제할 수 있는 범퍼 빔을 제공할 수 있다.

또한, 세로벽의 높이는, 클로징 플레이트에 수직인 방향에 있어서의 세로벽의 길이로 한다. 즉, 클로징 플레이트에 수직인 방향에 있어서의 제1 능선과 제2 능선의 사이의 거리를, 세로벽의 높이로 한다. 범퍼 빔은, 범퍼 레인포스먼트라고 칭해지는 경우도 있다.

(구성 2)

상기 구성 1에 있어서, 상기 저강도부의 인장 강도(TS)는, 1.5GPa보다 작은 것이 바람직하다. TS＜1.5GPa로 함으로써, 저강도부의 연성을 담보하여 모재 파단을 더 억제할 수 있다.

(구성 3)

상기 구성 2에 있어서, 상기 저강도부의 인장 강도(TS)는, 590MPa보다 큰 것이 바람직하다. 590MPa＜저강도부의 TS로 함으로써, 저강도부에 하중이 부하되는 경우에도, 범퍼 빔의 내하중을 확보할 수 있다.

(구성 4)

상기 구성 1~3 중 어느 하나에 있어서, 상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가져도 된다. 상기 세로벽에 있어서의 상기 저강도부와 상기 고강도부의 경계는, 상기 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터 길이 방향으로 125mm만큼 떨어진 위치로부터, 상기 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13만큼 떨어진 위치까지의 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 저강도부를 적절한 위치에 배치할 수 있다.

(구성 5)

상기 구성 1~4 중 어느 하나에 있어서, 상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가져도 된다. 상기 저강도부는, 상기 2개의 지지부 사이에 있어서, 상기 고강도부의 양측에 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 범퍼 빔이 다른 부재에 지지되는 지지부의 사이에 저강도부가 설치됨으로써, 저강도부의 변형이, 다른 부재의 변형에 영향을 주거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또, 저강도부를, 고강도부의 양측에 설치함으로써, 국소 변형을 2개소에서 발생시켜, 변형을 분산시킬 수 있다. 저강도부를, 고강도부의 한쪽 측에 1개소만 설치하는 경우에 비해, 천판에 발생하는 변형을 억제할 수 있다.

해트 부재의 길이 방향에 있어서, 저강도부의 해트 부재 단부측의 외측에 외측 고강도부가 형성되어도 된다. 외측 고강도부의 인장 강도는, 1.5GPa 이상으로 해도 된다. 이 경우, 외측 고강도부와 저강도부의 경계는, 상기의 2개 지지부의 사이로 하는 것이 바람직하다. 즉, 저강도부가, 2개의 지지부 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 저강도부의 변형이 다른 부재의 변형에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.

혹은, 저강도부는, 해트 부재의 길이 방향에 있어서, 고강도부의 끝으로부터 해트 부재의 끝에 걸쳐 형성되어도 된다. 예를 들면, 해트 부재의 길이 방향 중앙부에 있어서의 고강도부 이외의 부분은, 저강도부로 해도 된다. 이와 같은 구성이어도, 범퍼 빔의 길이 방향 중앙의 집중 하중점의 부분을 국소 변형시킬 수 있다. 그 결과, 역해트의 형상이며, 또한 1.5GPa≤TS의 고강도 재료를 이용하여 최대 하중을 확보하면서도, 모재 파단을 억제할 수 있는 범퍼 빔을 제공할 수 있다. 또, 저강도부의 길이 방향 외측에 외측 고강도부를 설치하는 구성에 비해, 해트 부재에 있어서의 고강도의 부분의 비율을 낮게 할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 비용 삭감이 가능하게 된다.

저강도부의 인장 강도와 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽의 강도차는, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터 멀어질 수록, 커지도록 설정해도 된다. 또, 저강도부의 인장 강도를, 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터의 거리에 따라 변화시켜도 된다. 예를 들면, 저강도부를 길이 방향으로 복수의 구간으로 나누고, 세로벽의 길이 방향 중앙에 더 가까운 구간보다 더 먼 구간의 인장 강도를 작게 해도 된다.

(구성 6)

상기 구성 1~5 중 어느 하나에 있어서, 상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가져도 된다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.4배 이하인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.35배 이하인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성 6에 의하면, 저강도부의 강도를 적정화하여, 고강도부가 국소 변형되기 직전에 저강도부가 국소 변형되기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의해, 고강도부가 국소 변형된 경우와 거의 동등한 내력을 얻을 수 있다. 또한, 상기 구성 6에서는, 고강도부와 저강도부의 인장 강도의 차 이외에 단면에 관한 굽힘 모멘트에 영향을 주는 요소가 적은 경우에, 상기의 효과가 더 나타난다. 예를 들면, 고강도부의 두께와 저강도부의 세로벽의 두께가 동일한 경우에, 상기의 효과가 더 얻어지기 쉬워진다. 또는, 고강도부 및 저강도부 중 어느 쪽에도 보강 부재가 설치되지 않은 경우에, 상기의 효과가 더 얻어지기 쉬워진다.

(구성 7)

상기 구성 6에 있어서, 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.33배 이상인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이상인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.1배 이상인 것이 바람직하다.

상기 구성 7에 의하면, 저강도부의 강도를 더 적정화하고, 또한, 고강도부가 국소 변형되기 직전에 저강도부가 국소 변형되기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의해, 고강도부가 국소 변형된 경우와 거의 동등한 내력을 얻을 수 있다.

(구성 8)

상기 구성 1~5 중 어느 하나에 있어서, 상기 범퍼 빔은, 상기 세로벽의 상기 고강도부가 형성되는 영역, 및 상기 클로징 플레이트의 상기 고강도부와 길이 방향에 있어서 겹치는 영역의 적어도 일부에 부착되는 보강 부재를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 내충격 성능을 유지하면서, 전체의 두께를 얇게 하여, 경량화할 수 있다. 또, 저강도부의 인장 강도(TS)와, 세로벽의 길이 방향의 중앙의 인장 강도(TS)의 차(ΔTS)를 작게 할 수 있다.

(구성 9)

상기 구성 8에 있어서, 상기 보강 부재는, 상기 2개의 세로벽에 접하고, 또한 상기 2개의 세로벽의 사이이며, 상기 세로벽의 높이 방향 중앙보다 클로징 플레이트에 가까운 위치에 설치되어도 된다. 예를 들면, 보강 부재는, 해트 부재 내에 클로징 플레이트와 평행이 되도록 배치된 보강판으로 구성되어도 된다. 혹은, 해트 부재의 내부의 공간 내에 충전된 수지(발포)에 의해 보강 부재를 구성해도 된다.

(구성 10)

상기 구성 8 또는 구성 9에 있어서, 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.68배 이하인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.54배 이하인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성 10에 의하면, 보강 부재를 설치한 경우의 저강도부의 강도를 적정화하여, 고강도부가 국소 변형되기 직전에 저강도부가 국소 변형되기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의해, 고강도부가 국소 변형된 경우와 거의 동등한 내력을 얻을 수 있다.

(구성 11)

상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.6배 이상인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.45배 이상인 것이 바람직하다. 상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.1배 이상인 것이 바람직하다.

상기 구성 11에 의하면, 보강 부재를 설치한 경우의 저강도부의 강도를 더 적정화하고, 또한, 고강도부가 국소 변형되기 직전에 저강도부가 국소 변형되기 쉽게 할 수 있다. 이것에 의해, 고강도부가 국소 변형된 경우와 거의 동등한 내력을 얻을 수 있다.

(구성 12)

상기 구성 1~5, 8, 및 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 천판 또는 상기 2개의 세로벽의 상기 저강도부의 일부에 관통 구멍이 형성되어도 된다. 관통 구멍에 의해, 고강도부와 저강도부의 인장 강도의 차를 조정할 수 있다.

(구성 13)

상기 구성 1~5, 8, 9 및 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 2개의 세로벽 각각에 있어서, 상기 저강도부의 적어도 일부에 있어서의 상기 세로벽의 높이는, 상기 길이 방향 중앙에 있어서의 상기 세로벽의 높이보다 낮아도 된다. 저강도부의 세로벽의 높이를 낮게 함으로써, 고강도부와 저강도부의 인장 강도의 차를 조정할 수 있다.

(구성 14)

상기 구성 1~5, 8, 9, 12, 및 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 2개의 세로벽 각각에 있어서, 상기 저강도부의 적어도 일부에 있어서의 상기 세로벽의 두께는, 상기 길이 방향 중앙에 있어서의 상기 세로벽의 두께보다 얇아도 된다. 저강도부의 세로벽의 두께를 얇게 함으로써, 고강도부와 저강도부의 인장 강도의 차를 조정할 수 있다.

[실시 형태]

도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(100)의 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 범퍼 빔(100)의 사시도이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 범퍼 빔(100)의 A-A선에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 범퍼 빔(100)은, 해트 부재(1)와, 해트 부재(1)에 접합되는 클로징 플레이트(2)를 가진다. 범퍼 빔(100)은, 해트 부재(1)와 클로징 플레이트(2)에 의해 형성되는 폐단면 구조를 가진다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 범퍼 빔(100)은, 길이 방향에 있어서, 해트 부재(1)로부터 클로징 플레이트(2) 쪽을 향하여 볼록해지도록 만곡한다. 그 때문에, 해트 부재(1)는, 길이 방향에 있어서, 클로징 플레이트(2)측으로 볼록해지도록 만곡한다. 이와 같이, 클로징 플레이트(2)측으로 볼록해지도록 만곡한 형상의 범퍼 빔은, 클로징 플레이트(2)를 하중 입력면으로 하는 역해트형의 범퍼 빔이 된다. 범퍼 빔(100)이, 차량에 부착된 상태에서는, 클로징 플레이트(2)가, 차길이 방향의 외측에 배치된다. 또한, 차길이 방향은, 차량의 전후 방향이며, 차폭 방향은, 차량의 좌우 방향이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 범퍼 빔(100)의 해트 부재(1)는, 천판(1a)과, 천판의 양단으로부터 연장되는 2개의 세로벽(1b)과, 2개의 세로벽(1b)으로부터 연장되는 2개의 플랜지(1c)를 가진다. 2개의 세로벽(1b)은, 서로 대향하여 연장된다. 2개의 플랜지(1c)는, 2개의 세로벽(1b)의 천판(1a)과는 반대측의 단부로부터 각각 서로 멀어지는 방향으로 연장되어 형성된다.

천판(1a)과 2개의 세로벽(1b)의 사이에는, 제1 능선(1ab)이 있다. 천판(1a)의 양단에 제1 능선(1ab)이 위치한다. 또, 2개의 세로벽(1b)의 각각과 플랜지(1c) 사이에는, 제2 능선(1bc)이 있다. 제2 능선(1bc)은, 2개의 플랜지(1c)의 서로 대향하는 단부 즉 내측 단부에 위치한다. 세로벽(1b)은, 제1 능선(1ab)과 제2 능선(1bc) 사이에 위치한다. 즉, 세로벽(1b)의 한쪽 끝은, 제1 능선(1ab)에 인접하고, 세로벽(1b)의 다른쪽 끝은, 제2 능선(1bc)에 인접한다.

제1 능선(1ab) 및 제2 능선(1bc)은, 모두 해트 부재(1)의 길이 방향으로 연장된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 제1 능선(1ab) 및 제2 능선(1bc)은, 해트 부재(1)로부터 클로징 플레이트(2)를 향하는 방향으로 볼록해지도록 만곡하고 있다. 해트 부재(1)에는, 제1 능선(1ab) 및 제2 능선(1bc)이 서로 평행한 부분과, 제1 능선(1ab) 및 제2 능선(1bc)이 서로 평행하지 않은 부분이 있다.

또한, 범퍼 빔(100)의 길이 방향은, 범퍼 빔의 치수가 가장 길어지는 방향으로 한다. 도 1에 나타내는 예에서는, y방향이 길이 방향이다. 범퍼 빔(100)이 차량에 부착된 상태에서는, 차폭 방향이, 범퍼 빔(100)의 길이 방향이 된다. 또, 범퍼 빔(100)의 길이 방향, 해트 부재(1)의 길이 방향 및 세로벽(1b)의 길이 방향은, 모두 동일한 방향으로 한다.

2개의 세로벽(1b)의 각각과 천판(1a)의 경계 부분에는, 만곡부(R)(5)가 형성되어 있다. 즉, 세로벽(1b)의 한쪽 끝을 포함하는 단부는, 둥글게 만곡한 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 세로벽(1b)과 천판(1a)의 경계에 있어서의 해트 부재의 어깨부의 표면은 곡면이 된다. 이 만곡부(R)(5)는, 세로벽(1b)의 일부인 것으로 하여, 세로벽(1b)의, 클로징 플레이트(2)에 수직인 방향에 있어서의 높이(H)가 결정된다. 즉, 만곡부(R)(5)의 천판(1a)측의 끝의 R경계(R끝)(5b)를, 세로벽(1b)의 한쪽 끝으로 한다. 제1 능선(1ab)은, 세로벽(1b)의 한쪽 끝 즉 R경계(5b)에 인접한다.

2개의 세로벽(11)의 각각과, 2개의 플랜지(1c)의 각각의 경계 부분에는, 만곡부(R)(6)가 형성되어 있다. 즉, 세로벽(1b)의 다른쪽 끝을 포함하는 단부는, 둥글게 만곡한 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 세로벽(1b)과 플랜지(1c)의 경계에 있어서의 해트 부재(1)의 어깨부의 표면은 곡면이 된다. 이 만곡부(R)(6)는, 세로벽(1b)의 일부인 것으로 하여, 세로벽(1b)의, 클로징 플레이트(2)에 수직인 방향에 있어서의 높이(H)가 결정된다. 즉, 만곡부(R)(6)의 플랜지(1c)측의 끝의 R경계(R끝)(6b)를, 세로벽(1b)의 다른쪽 끝으로 한다. 제2 능선(1bc)은, 세로벽(1b)의 다른쪽 끝에 인접한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 해트 부재(1)는, 2개의 세로벽(1b) 각각에 있어서, 길이 방향의 중앙을 포함하여 길이 방향으로 적어도 250mm에 걸친 영역에 고강도부(10H)를 가진다. 고강도부의 인장 강도는, 1.5GPa 이상이다.

해트 부재(1)의 고강도부 이외의 영역에는, 저강도부(10L)가 형성된다. 저강도부(10L)는, 해트 부재에 있어서의 고강도부(10H)의 길이 방향 외측에 형성된다. 저강도부(10L)의 길이 방향의 치수(LB)는, 세로벽(1b)의 높이(H) 이상이다(LB≥H). 저강도부(10L)는, 2개의 제2 능선(1bc) 중 한쪽으로부터, 한쪽의 세로벽(1b), 천판(1a), 다른쪽의 세로벽(1b)을 거쳐, 2개의 제2 능선 중 다른쪽에 이르기까지의 영역에 형성된다. 저강도부(10L)의 인장 강도는, 2개의 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙의 인장 강도보다 낮다. 즉, 저강도부(10L)의 인장 강도는, 2개의 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽의 인장 강도보다 낮다.

이와 같이, 해트 부재(1)의 길이 방향 중앙에 고강도부를 형성하고, 길이 방향의 중앙을 포함하는 길이 방향의 길이가 250mm의 영역 이외의 영역에 저강도부를 형성함으로써, 클로징 플레이트(2)의 길이 방향 중앙에 하중이 입력된 경우에, 변형 기점이 되는 저강도부(10L)를 범퍼 빔의 길이 방향 중앙(1m)(집중 하중점) 이외에 설치할 수 있다. 이것에 의해, 집중 하중점에 있는 고강도부(10H)가 변형되기 전에, 저강도부(10L)를 국소 변형시킬 수 있다. 또, 저강도부(10L)는, 중앙에 비해 인장 강도가 낮기 때문에 연성이 높다. 그 때문에, 저강도부(10L)에 있어서 변형에 의한 모재 파단이 발생하기 어렵다. 또, 충격에 의한 하중이 입력되었을 때에 굽힘 모멘트가 커지는 길이 방향 중앙을 포함하는 부분은, 인장 강도가 1.5GPa 이상인 고강도부로서, 최대 하중을 높임으로써 내충격 성능을 향상시킬 수 있다.

클로징 플레이트(2)는, 차량의 외측에 배치된다. 해트 부재(1)는, 차량의 내측에 배치된다. 해트 부재(1)는, 클로징 플레이트(2)보다 차량의 내측 즉 차량의 차실에 가까운 위치에 배치된다. 본 실시 형태에서는, 범퍼 빔(100)의 차량의 내측에 배치되는 부분인 천판(1a)과 세로벽(1b)에 저강도부(10L)와 고강도부(10H)에 의한 강도차가 설정된다. 이에 반해, 클로징 플레이트(2)에는, 강도차는 설정되지 않는다. 클로징 플레이트(2)의 강도는 균일하다. 즉, 해트 부재(1)의 강도차에 비하면, 클로징 플레이트(2)의 강도차는 무시할 수 있을 정도로 작다. 범퍼 빔(100)에 있어서, 차량의 내측 즉 차실에 가까운 위치에 배치되는 해트 부재(1)의 천판(1a) 및 세로벽(1b)에 상기와 같이 강도차를 설정함으로써, 모재 파단을 억제할 수 있다. 또한, 클로징 플레이트(2)에 강도차가 설정되어도 된다.

(저강도부의 배치예)

도 4는, 저강도부(10L)의 배치예를 설명하기 위한 도이다. 도 4에 나타내는 예에서는, 범퍼 빔(100)은, 길이 방향으로 이격한 2개의 지지 부재(4)에 의해 지지된다. 범퍼 빔(100)은, 길이 방향으로 이격한 2개소의 지지부(1s)에서 지지 부재(4)에 의해 지지된다. 지지 부재(4)는, 예를 들면, 사이드 멤버 또는 크러쉬 박스로 해도 된다. 범퍼 빔(100)의 지지부(1s)에서는, 예를 들면, 볼트 등의 체결 부재 또는 용접에 의해, 지지 부재(4)에 고정된다. 이와 같이, 범퍼 빔(100)은, 길이 방향으로 이격한 2개소의 지지부(1s)에서 지지된 상태로 차량에 부착된다.

도 4에 나타내는 예에서는, 세로벽(1b)에 있어서의 저강도부(10L)와 고강도부(10H)의 경계(10HL)는, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터 길이 방향으로 125mm의 위치와, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터 길이 방향으로 2개소의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 4분의 1(LS/4)의 위치 사이의 구간 L1 내에 배치된다. 구간 L1은, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터의 길이 방향의 거리 LD가, 125mm에서 2개소의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 4분의 1(LS/4)의 범위(125mm≤LD≤LS/4)이다.

도 4에 나타내는 예에서는, 저강도부(10L)의 길이 방향의 외측에, 저강도부(10L)보다 인장 강도가 높은 외측 고강도부(10SH)가 형성된다. 외측 고강도부(10SH)의 인장 강도는 1.5GPa로 해도 된다. 세로벽(1b)에 있어서의 저강도부(10L)와 외측 고강도부(10SH)의 경계(10SL)는, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터 길이 방향으로 225mm의 위치와, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터 길이 방향으로 2개소의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 36분의 13((13/36)LS)의 위치 사이의 구간 L2 내에 배치된다. 구간 L2는, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터의 길이 방향의 거리 LD가, 2개의 지지 부재(4) 사이의 거리 LS의 1/4에서 13/36의 범위(LS/4≤LD≤(13/36)LS)이다. 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터 길이 방향으로 2개소의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 36분의 13((13/36)LS)의 위치로부터 2개소의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 2분의 1(LS/2)의 위치까지의 사이의 구간 L3에는, 외측 고강도부(10SH)가 형성된다. 구간 L3은, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)으로부터의 길이 방향의 거리 LD가, 2개의 지지 부재(4) 사이의 거리 LS의 13/36에서 1/2의 범위((13/36)LS≤LD≤LS/2)이다.

저강도부(10L)와 고강도부(10H)의 경계는, 예를 들면, 구간 L1 또는 구간 L2에 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 클로징 플레이트(2)의 길이 방향 안쪽 중앙에 충격에 의한 하중이 입력되었을 때에 고강도부(10H)보다 저강도부(10L)를 먼저 국소 변형시키는 관점에서, 적절한 위치에 저강도부(10L)를 배치할 수 있다.

또, 저강도부(10L)는, 길이 방향에 있어서, 2개의 지지부(1s) 사이에 배치한다. 예를 들면, 저강도부(10L)는, 길이 방향에 있어서, 2개의 지지 부재(4) 사이에 배치하는 것이 보다 바람직하다. 저강도부(10L)는, 길이 방향에 있어서, 구간 L1 또는 L2에 배치하는 것이 더 바람직하다. 이와 같이, 지지 부재(4)와 길이 방향에 있어서 겹치지 않는 위치에 저강도부(10L)를 설치함으로써, 저강도부(10L)의 변형이, 지지 부재(4)의 변형 거동에 영향을 미치는 정도를 줄일 수 있다.

저강도부(10L)의 길이 방향에 있어서의 치수(LB)는, (3/2)H 이상((3/2)H≤LB)으로 해도 되고, (5/3)H 이상((5/3)H≤LB)으로 해도 된다. H는 저강도부(10L)의 영역에 있어서의 세로벽(1b)의 높이의 평균값이다. 또, 저강도부(10L)의 길이 방향에 있어서의 치수(LB)의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 3H 이하(LB≤3H)로 해도 된다.

도 5는, 저강도부(10L)의 배치의 변형예를 나타내는 도이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 저강도부(10L)는, 해트 부재(1)의 길이 방향에 있어서, 고강도부(10H)의 끝으로부터 해트 부재(1)의 끝까지의 영역에 형성된다. 해트 부재(1)의 고강도부(10H) 이외의 부분은, 저강도부(10L)가 된다. 도 5에 나타내는 예에서는, 도 1에 나타내는 저강도부예와 비교해, 해트 부재에 있어서의 인장 강도가 1.5GPa 이상인 고강도의 부분의 비율이 낮아진다.

도 6은, 충격에 의한 하중이 입력된 경우의 범퍼 빔의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트의 길이 방향에 있어서의 분포의 예를 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타내는 그래프에 있어서, 세로축은, 굽힘 모멘트의 크기를 나타내고, 가로축은, 길이 방향에 있어서의 단면 위치를 나타낸다. 도 6에 나타내는 선 G1, G2, G3은, 하중 입력 시의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트를 나타낸다. 각 단면에 발생하는 굽힘 모멘트는, 선 G1, G2, G3의 순서로, 하중 입력 시의 변형 스트로크의 증가에 수반하여 커진다. 또한, 선 G1, G2, G3은, 2개의 지지부의 길이 방향 중앙에 있어서, 클로징 플레이트(2)에 대해 하중이 입력된 경우의 각 단면에 발생하는 굽힘 모멘트를 나타낸다.

도 6에 나타내는 그래프에 있어서, 파선 Mb1은, 범퍼 빔의 단면이 좌굴할 때의 굽힘 모멘트(이하, 좌굴 굽힘 모멘트라고 칭한다)를 나타낸다. 즉, 범퍼 빔의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가 파선 Mb1로 나타내는 레벨에 이르렀을 때에, 단면이 좌굴 즉 붕괴한다. 파선 Mb1은, 범퍼 빔의 길이 방향에 있어서 좌굴 굽힘 모멘트가 균일하게 되어 있는 경우의 예이다.

각 단면에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트는, 예를 들면, 단면을 구성하는 재료의 강도, 판두께, 또는, 형상 그 외의 범퍼 빔의 구성 요소에 의해 정해진다. 그 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 저강도부(10L)를 배치함으로써, 저강도부(10L)의 좌굴 굽힘 모멘트가, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙에 있어서의 고강도부(10H)의 좌굴 굽힘 모멘트보다 작아진다.

파선 Mb2는, 길이 방향 중앙과 한쪽의 지지부의 사이에 있어서, 길이 방향 중앙으로부터의 거리가 거리 LP보다 큰 영역에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트(=M3)를, 길이 방향 중앙의 좌굴 굽힘 모멘트(=M1)보다 낮게 한 경우(M1＞M3)의 좌굴 굽힘 모멘트의 길이 방향의 분포를 나타낸다. 예를 들면, 해트 부재(1)의 길이 방향 중앙과 한쪽의 지지부의 사이에 있어서, 길이 방향 중앙으로부터 거리가 거리 LP보다 큰 영역에, 저강도부(10L)를 설치함으로써, 파선 Mb2 혹은 파선 Mb3에 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포를 얻을 수 있다. 파선 Mb3은, 길이 방향 중앙으로부터 거리가 거리 LP보다 큰 영역에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트(=M4)를, 길이 방향 중앙의 좌굴 굽힘 모멘트(=M1)보다 더 낮게 한 경우(M1＞M4)의 좌굴 굽힘 모멘트의 길이 방향의 분포를 나타낸다.

파선 Mb2로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우의 변형 거동에 대해서 설명한다. 이 경우, 하중에 의해 해트 부재(1)의 길이 방향 중앙에 있어서의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가 길이 방향 중앙의 좌굴 굽힘 모멘트(=M1)에 이르기 직전 즉 선 G3으로 나타내는 상태일 때에, 길이 방향 중앙으로부터 거리 LP의 위치 P1의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가, 그 위치 P1에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트(=M3)(M1＞M3)에 이른다. 그 때문에, 해트 부재(1)의 길이 방향 중앙의 단면보다, 위치 P1에 있어서의 단면 쪽이 먼저 좌굴한다.

이것에 의해, 해트 부재(1)의 길이 방향 중앙의 클로징 플레이트(2)에 하중이 입력된 경우여도, 길이 방향 중앙으로부터 거리 LP만큼 떨어진 위치 P1에 국소 변형이 발생한다. 또, 파선 Mb2로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우의 하중에 의한 변형 시의 최대 하중은, 파선 Mb1로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우의 최대 하중과 대략 동일한 레벨이 된다.

파선 Mb3으로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우, 선 G2로 나타내는 상태, 즉, 길이 방향 중앙의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가 M2(M1＞M2)에 이르렀을 때에, 위치 P1의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가, 그 위치 P1에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트(=M4)(M3＞M4)에 이른다. 이 때, 위치 P1의 단면이 좌굴한다. 이와 같이, 파선 Mb3으로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우는, 파선 Mb2로 나타내는 좌굴 굽힘 모멘트 분포의 경우에 비해, 하중에 의한 변형 시의 최대 하중이 작아진다. 그 때문에, 최대 하중을 높이는 관점에서, 길이 방향 중앙에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트와, 국소 변형을 발생시키고 싶은 위치의 좌굴 굽힘 모멘트의 차(ΔMb)를 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

이 좌굴 굽힘 모멘트의 차(ΔMb)는, 예를 들면, 저강도부(10L)와 고강도부(10H)의 인장 강도의 차, 판두께의 차, 세로벽의 높이(H)의 차 등에 따라 조정할 수 있다. 제조 효율의 관점에서는, 저강도부(10L)와 고강도부(10H)의 인장 강도의 차에 의해, 좌굴 굽힘 모멘트의 차(ΔMb)를 조정하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙과, 저강도부(10L)의 길이 방향 중앙에 가까운 쪽의 끝의 거리가 클 수록, 저강도부(10L)의 인장 강도와 고강도부(10H)의 인장 강도의 강도차를 크게 할 수 있다. 일례로서, 하기와 같이 저강도부의 강도를 설정해도 된다.

(저강도부의 강도 설정예)

도 4를 사용하여, 저강도부의 강도 설정예를 설명한다. 저강도부가 구간 L1에 있는 경우, 즉, 길이 방향에 있어서의 세로벽(1b)의 중앙(1m)으로부터 저강도부(10L)까지의 거리 LL이 125mm보다 크고, 또한 2개의 지지부(1s) 간의 거리 LS의 4분의 1 이하인 경우(125mm＜LL≤LS/4)는, 저강도부(10L)의 인장 강도(TS_L)가, 2개의 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙(1m)의 인장 강도 중 낮은 쪽의 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.4배 이하(TS_L≤0.4×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

저강도부가 구간 L2에 있는 경우, 즉, 길이 방향에 있어서의 세로벽(1b)의 중앙(1m)으로부터 저강도부(10L)까지의 거리 LL이 거리 LS의 4분의 1보다 크고, 또한 거리 LS의 36분의 13 이하인 경우(LS/4＜LL≤(13/36)LS)는, 저강도부(10L)의 인장 강도(TS_L)가, 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.35배 이하(TS_L≤0.35×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

저강도부가 구간 L3에 있는 경우, 즉, 길이 방향에 있어서의 세로벽(1b)의 중앙(1m)으로부터 저강도부(10L)까지의 거리 LL이 거리 LS의 36분의 13보다 크고, 또한 거리 LS의 2분의 1 이하인 경우((13/36)LS＜LL≤LS/2)는, 저강도부(10L)의 인장 강도(TS_L)가, 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.2배 이하(TS_L≤0.2×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

상기와 같이, 길이 방향에 있어서, 중앙으로부터 멀어짐에 따라서 고강도부와 저강도부의 인장 강도의 차를 크게 함으로써, 저강도부의 인장 강도를, 하중을 받았을 때에 고강도부보다 저강도부를 먼저 변형시키기 위해 적절한 범위로 설정할 수 있다.

또, 각 구간에 있어서의 저강도부의 인장 강도의 하한값을 설정함으로써, 최대 하중의 저하의 정도를 억제할 수 있다. 저강도부의 인장 강도의 하한값은, 길이 방향 중앙으로부터의 거리에 따라 설정해도 된다. 예를 들면, 길이 방향 중앙으로부터의 거리가 커질 수록, 저강도부의 인장 강도의 하한값을 낮게 해도 된다. 일례로서, 이하와 같이, 저강도부의 인장 강도를 설정해도 된다.

예를 들면, 상기예에 있어서, 구간 L1에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L1의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.33배 이상 0.4배 이하(0.33×TS_HC≤TS_L≤0.4×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시키고, 또한, 최대 하중의 저하를 억제할 수 있다.

또, 구간 L2에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L2의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)의 0.2배 이상 0.35배 이하(0.2×TS_HC≤TS_L≤0.35×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L2를 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시키고, 또한 최대 하중의 저하를 억제할 수 있다.

또, 구간 L3에 저강도부를 설치하는 경우는, 저강도부(10L)의 인장 강도(TS_L)를, 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.1배 이상 0.2배 이하(0.1×TS_HC≤TS_L≤0.2×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L3을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시키고, 또한 최대 하중의 저하를 억제할 수 있다.

(보강 부재를 포함하는 구성예)

도 7은, 보강 부재(3)를 포함하는 범퍼 빔(100)의 구성예를 나타내는 측면도이다. 도 8은, 도 7에 나타내는 범퍼 빔(100)의 A-A선에 있어서의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 7 및 도 8에 있어서, 도 1 및 도 3과 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다.

도 7 및 도 8에 나타내는 범퍼 빔(100)은, 고강도부에 부착된 보강 부재(3)를 더 구비한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 보강 부재(3)는, 길이 방향에 있어서, 고강도부(10H)와 겹치는 위치에 설치된다. 이것에 의해, 보강 부재(3)는, 고강도부(10H)를 보강한다. 또한, 도 7에 나타내는 예에서는, 보강 부재(3)는, 길이 방향에 있어서, 고강도부(10H)에 포함되도록 배치되어 있다. 보강 부재(3)의 일부는, 길이 방향에 있어서 고강도부(10H)의 외측으로 연장되어 형성되어도 된다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 보강 부재(3)는, 해트 부재(1)의 내부 공간에 배치된다. 보강 부재(3)는, 2개의 세로벽(1b)에 접한다. 보강 부재(3)는, 2개의 세로벽(1b)의 사이이며, 세로벽(1b)의 높이 방향 중앙보다 클로징 플레이트(2)에 가까운 위치에 설치된다. 보강 부재(3)는, 클로징 플레이트(2)와 평행이 되도록, 양단이 세로벽(1b)에 지지된 보강판으로 구성된다. 보강 부재(3)의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 보강 부재(3)의 재료로서, 예를 들면, 금속, 수지, 또는 세라믹 등을 이용해도 된다.

고강도부(10H)를 보강하는 보강 부재(3)를 설치함으로써, 보강 부재(3)를 설치하지 않는 경우에 비해, 고강도부(10H)의 인장 강도와, 저강도부(10L)의 인장 강도의 차를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 저강도부(10L)의 인장 강도의 설계 자유도가 높아진다.

도 9는, 고강도부(10H)를 보강하는 보강 부재(3)를 구비한 범퍼 빔(100)에 있어서의 굽힘 모멘트 분포의 예를 나타내는 그래프이다. 도 9에 나타내는 그래프에 있어서, 파선 Mb4는, 단면에 좌굴이 발생할 때의 좌굴 굽힘 모멘트를 나타낸다. 즉, 단면에 발생하는 굽힘 모멘트가, 좌굴 굽힘 모멘트에 이르면 단면이 좌굴한다. 도 9에 나타내는 파선 Mb4는, 길이 방향에 있어서의 강도 분포가 균일한 범퍼 빔의 길이 방향 중앙으로부터 120mm의 범위에 보강 부재(3)를 배치한 경우의, 좌굴 굽힘 모멘트의 길이 방향의 분포를 나타낸다. 이 예에서는, 보강 부재(3)가 설치되는 영역에 있어서의 좌굴 굽힘 모멘트(=M5)는, 인접하는 영역의 좌굴 굽힘 모멘트(=M6)보다 ΔMbd만큼 높아져 있다(M5-M6=ΔMbd).

도 9에 있어서의 선 G4, G5는, 하중 입력 시의 단면에 발생하는 굽힘 모멘트를 나타낸다. 각 단면에 발생하는 굽힘 모멘트는, 선 G4, G5의 순서로, 하중 입력 시의 변형 스트로크의 증가에 수반하여 커진다. 또한, 선 G4, G5는, 2개의 지지부의 길이 방향 중앙에 있어서, 클로징 플레이트(2)에 대해 하중이 입력된 경우의 각 단면에 발생하는 굽힘 모멘트를 나타낸다. 굽힘 모멘트의 길이 방향의 분포가 파선 Mb4에 나타내는 분포인 경우, 선 G5인 상태 즉, 길이 방향 중앙의 단면의 굽힘 모멘트가, 길이 방향 중앙의 좌굴 굽힘 모멘트(M5)에 이르렀을 때에, 길이 방향 중앙의 단면이 좌굴한다.

예를 들면, 범퍼 빔(100)의 2개의 지지부(1s) 사이의 중앙 즉 길이 방향 중앙에, 클로징 플레이트(2)에 대한 충격에 의한 하중이 입력된 경우에, 길이 방향 중앙으로부터 거리 LP의 위치 P1의 단면을, 길이 방향 중앙보다 먼저 좌굴시키려면, 파선 Mb5에 나타내는 바와 같이, 위치 P1의 좌굴 굽힘 모멘트를, 길이 방향 중앙의 좌굴 굽힘 모멘트에 대해 적어도 ΔMb2 정도는 낮춰 둘 필요가 있다. 이 낮춤폭(ΔMb2)은, 예를 들면, 도 6에 나타내는 보강 부재(3)가 없는 경우의 낮춤폭(ΔMb2)에 비해 작아도 된다. 도 9에 나타내는 예에서는, 보강 부재(3)가 부착됨으로써, 길이 방향 중앙의 좌굴 모멘트보다 위치 P1의 좌굴 굽힘 모멘트가 ΔMbd만큼 낮아져 있기 때문이다.

이 좌굴 굽힘 모멘트의 차(ΔMb2)는, 예를 들면, 저강도부(10L)와 고강도부(10H)의 인장 강도의 차, 판두께의 차, 세로벽의 높이(H)의 차 등에 따라 조정할 수 있다.

좌굴 굽힘 모멘트의 차(ΔMb2)를 발생시키기 위해, 예를 들면, 2개의 지지부의 길이 방향 중앙과 한쪽의 지지부의 사이에 있어서, 길이 방향 중앙으로부터의 거리가, 거리 LP보다 큰 영역에 저강도부(10L)를 형성한다. 이 경우, 거리 LP에 따라, 저강도부(10L)의 인장 강도와 길이 방향 중앙의 인장 강도의 강도차를 설정해도 된다. 예를 들면, 세로벽(1b)의 길이 방향 중앙과, 저강도부(10L)의 길이 방향 중앙에 가까운 쪽의 끝의 거리가 클 수록, 저강도부(10L)의 인장 강도와 고강도부(10H)의 인장 강도의 강도차를 크게 할 수 있다.

일례로서, 구간 L1에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L1의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.68배 이하(TS_L≤0.68×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

또, 구간 L2에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L2의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)의 0.54배 이하(TS_L≤0.54×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L2를 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

또, 구간 L3에 저강도부를 설치하는 경우는, 저강도부(10L)의 인장 강도(TS_L)를, 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.2배 이하(TS_L≤0.2×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L3을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시킬 수 있다.

상기예에서는, 각 구간에 있어서의 저강도부의 상한값을 설정하는 예이다. 또한, 각 구간에 있어서의 저강도부의 하한값을 설정함으로써, 최대 하중의 저하의 정도를 억제할 수 있다.

일례로서, 상기예에 있어서, 구간 L1에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L1의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)에 대해 0.6배 이상 0.68배 이하(0.6×TS_HC≤TS_L≤0.68×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L1을 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시키고, 또한, 최대 하중의 저하를 억제할 수 있다.

또, 구간 L2에 저강도부를 설치하는 경우는, 구간 L2의 인장 강도(TS_L)를 길이 방향 중앙의 인장 강도(TS_HC)의 0.45배 이상 0.54배 이하(0.45×TS_HC≤TS_L≤0.54×TS_HC)로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 구간 L2를 길이 방향 중앙(1m)보다 먼저 변형시키고, 또한 최대 하중의 저하를 억제할 수 있다.

(보강 부재의 변형예)

보강 부재는, 도 7 및 도 8에 나타내는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 보강 부재(3)는, 해트 부재(1)의 내부 공간에 한정되지 않고, 해트 부재(1)의 외부에 배치되어도 된다. 또, 보강 부재는, 해트 부재(1)와 클로징 플레이트(2)로 둘러싸이는 공간에 충전된 충전제로 구성되어도 된다.

도 10은, 보강 부재의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 10에 나타내는 예에서는, 보강 부재(3)는, 해트 부재(1)와 클로징 플레이트(2)로 둘러싸이는 공간에 충전되는 충전제이다. 충전제는, 예를 들면, 수지 등으로 형성되어도 된다. 또, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 해트 부재(1)의 2개의 세로벽(1b)의 양단이 접하도록 배치된 판으로 나누어진 공간에 충전제가 충전되는 구성이어도 된다.

도 11은, 보강 부재의 다른 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 11에 나타내는 예에서는, 클로징 플레이트(2)의 일부가, 보강 부재(3)를 겸한다. 클로징 플레이트(2)는, 해트 부재(1)의 2개의 플랜지(1c)에 접합된다. 클로징 플레이트(2)의 2개의 플랜지(1c) 사이의 부분은, 2개의 플랜지(1c)를 잇는 가상선보다 천판(1a)측에 위치한다. 즉, 클로징 플레이트(2)는, 2개의 플랜지(1c) 사이에 있어서, 천판(1a) 쪽을 향하여 패여 있다. 클로징 플레이트(2)의 2개의 플랜지(1c) 사이의 부분의 양단은, 2개의 측벽(1b)에 접하고 있다. 즉, 클로징 플레이트(2)는, 2개의 플랜지(1c) 각각에 접합되는 부분으로부터 천판(1a)을 향하여 만곡하고, 2개의 세로벽(1b)의 각각의 내면에 접하는 위치까지 연장된다. 이와 같이, 클로징 플레이트(2)의 일부를 2개의 세로벽(1b) 중 한쪽의 세로벽의 내면으로부터 다른쪽의 세로벽의 내면에 걸쳐 배치할 수 있다. 이것에 의해, 클로징 플레이트(2)의 일부를, 2개의 세로벽(1b)이 서로 가까워지도록 변형하는 것을 억제하는 보강 부재로 할 수 있다.

상기의 예에서는, 보강 부재(3)에 의해, 길이 방향 중앙(1m)에 있어서의 좌굴이 발생하는 굽힘 모멘트와, 저강도부에 있어서의 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트의 차를 발생시킨다. 이것에 의해, 저강도부의 인장 강도와 길이 방향 중앙(1m)에 있어서의 인장 강도의 차를 작게 할 수 있다. 보강 부재(3)의 다른 수단에서도, 길이 방향 중앙(1m)에 있어서의 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트와, 저강도부에 있어서의 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트의 차를 발생시킬 수 있다.

예를 들면, 저강도부(10L)의 세로벽(1b) 또는 천판(1a)에, 관통 구멍을 형성함으로써, 길이 방향 중앙(1m)과 저강도부에서, 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트의 차를 발생시킬 수 있다. 또는, 저강도부(10L)의 세로벽(1b)의 높이(H)와, 고강도부(10H)의 세로벽(1b)의 높이(H)를 상이하게 함으로써, 길이 방향 중앙(1m)과 저강도부에서, 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트의 차를 발생시킬 수 있다. 혹은, 저강도부(10L)의 세로벽(1b)의 두께(판두께)와, 고강도부(10H)의 세로벽(1b)의 두께(판두께)를 상이하게 함으로써, 길이 방향 중앙(1m)과 저강도부(10L)에서, 좌굴이 발생하는 좌굴 굽힘 모멘트의 차를 발생시킬 수 있다.

(범퍼 빔의 만곡의 형태)

도 1에 나타내는 범퍼 빔(100)은, 클로징 플레이트(2)측으로 볼록해지도록 만곡하고 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 길이 방향 중앙(1m)의 양측이며, 1개의 지지부(1s)의 사이에, 2개의 만곡부를 가진다. 만곡부는, 측방(도 1에 나타내는 x방향)에서 봐서 만곡하고 있는 부분이다. 2개의 만곡부의 사이의 부분은, 길이 방향으로 직선 상에 연장되어 있다. 또, 2개의 만곡부의 길이 방향 외측의 부분도, 직선 상에 연장되어 있다. 이와 같이, 범퍼 빔은, 측방(도 1에 나타내는 x방향)에서 봐서, 직성형으로 연장되는 직선부와 만곡하고 있는 만곡부를 포함하는 형상을 가져도 된다. 도 1에 나타내는 예에서는, 직선부의 길이 방향 양측에 만곡부가 배치된다. 즉, 만곡부의 사이에 직선부가 배치된다. 변형예로서, 범퍼 빔에 있어서, 만곡부의 길이 방향 양측에 직선부가 배치되어도 된다. 또, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 범퍼 빔은, 세로벽에 수직인 방향에서 봐서 좌우 대칭이 되도록 만곡하고 있어도 된다. 또한, 저강도부와 만곡부의 위치 관계는, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 변형예로서, 범퍼 빔은, 길이 방향 전체에 걸쳐 일정한 곡률로 만곡하고 있어도 된다. 또는, 범퍼 빔은, 길이 방향 전체에 걸쳐 만곡하고, 또한, 길이 방향의 위치에 따라 곡률이 변화하고 있어도 된다.

(제조 공정)

범퍼 빔(100)의 해트 부재(1) 및 클로징 플레이트(2)는, 전체를 동일 소재로 형성해도 된다. 해트 부재(1)는, 예를 들면, 강판으로 형성된다. 범퍼 빔(100)의 제조 공정에는, 저강도부(10L) 및 고강도부(10H)를 가지는 해트 부재(1)를 제작하는 공정과, 클로징 플레이트(2)를 제작하는 공정과, 해트 부재(1)와 클로징 플레이트(2)를 접합하는 공정이 포함된다. 해트 부재(1)를 제작하는 공정에서는, 소재에 강도차를 부여하여, 저강도부를 형성하는 공정이 포함된다. 또, 해트 부재(1) 및 클로징 플레이트(2)를 만곡시키는 공정이, 범퍼 빔(100)의 제조 공정에 포함된다. 해트 부재(1) 및 클로징 플레이트(2)를 만곡시키는 경우는, 예를 들면, 프레스 굽힘, 인장 굽힘, 압축 굽힘, 롤 굽힘, 모스 굽힘(MOS bending), 또는 편심 플러그 굽힘 등의 굽힘 가공 방법이 이용된다.

저강도부를 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 롤 포밍에 의해 강판을 단면 해트형으로 변형 가공하고, 레이저 또는 고주파 가열 등의 방법으로, 재료를 국소적으로 가열, 담금질을 행함으로써, 경화 영역을 포함하는 해트 부재(1)를 만들어 낼 수 있다. 이 경우, 담금질을 행하지 않는 영역이, 상대적으로 강도가 낮은 저강도부가 된다. 또, 조질 처리를 행하여 해트 부재(1)의 전체를 강화한 후에, 부분적으로 풀림 처리를 행하여 저강도부를 형성할 수도 있다.

혹은, 열간 프레스(핫 스탬핑) 기술을 이용하여 해트 부재(1)를 제작할 수도 있다. 열간 프레스의 공정에 있어서, 가열 또는 냉각의 조건을 동일 소재에 있어서 부분적으로 상이하게 함으로써, 소재 중에 저강도부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 강판을 이용하여, 강이 오스테나이트 단상역이 되는 온도(Ac3 온도) 이상으로 가열하고, 금형을 이용하여 성형을 행하면서 담금질을 행한다. 이 때에, 냉각 속도에 차이를 줌으로써, 급냉부는 대체로 경질의 마르텐사이트 조직으로 하고, 완냉부는, 연질의 페라이트와 펄라이트의 혼상 조직 또는 베이나이트 조직으로 한다. 이것에 의해, 완냉부를 저강도부로 할 수 있다. 또, 열간 프레스에 의해 부재 전체를 마르텐사이트 조직의 고강도부로 한 후, 부분적으로 뜨임하여 저강도부를 형성해도 된다.

또한, 해트 부재(1)의 제조 방법은, 상기예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 테일러드 블랭크 등, 그 외 공지의 방법을 이용하여, 저강도부를 가지는 해트 부재(1)를 형성해도 된다.

[실시예]

본 실시예에서는, 해트 부재와 클로징 플레이트로 구성되는 구조 부재에 압자를 충돌시킨 경우의 구조 부재의 변형을 시뮬레이션으로 해석했다. 시뮬레이션에서는, 도 1과 동일한 형상의 범퍼 빔의 해석 모델을 이용했다. 또, 해석 모델에 있어서의 각 부의 치수는, 도 4에 있어서 LS=900mm로 한 경우의 치수로 했다. 클로징 플레이트(2)의 길이 방향 중앙에 압자를 충돌시킨 경우의 범퍼 빔의 변형 거동을 해석했다. 시뮬레이션에서는, 고강도부 및 저강도부의 인장 강도를 변화시키고, 해트 부재의 길이 방향 중앙보다 저강도부 쪽이 먼저 변형될 때의 고강도부 및 저강도부의 인장 강도를 조사했다.

하기 표 1은, 해석 결과를 나타내는 표이다. 하기 표 1은, 클로징 플레이트(2)의 길이 방향 중앙(1m)에 대한 충격의 하중에 의해 범퍼 빔의 저강도부가 길이 방향 중앙보다 먼저 변형되었을 때의, 저강도부의 인장 강도(TS)와, 저강도부의 개시 위치의 관계를 나타낸다. 저강도부의 개시 위치는, 세로벽에 있어서의, 저강도부와 고강도부의 경계와, 길이 방향 중앙의 거리이다. 표 1에 있어서의 () 안의 값은, 길이 방향 중앙에 있어서의 인장 강도에 대한 저강도부의 인장 강도의 비율을 나타낸다.

상기 표 1에 있어서, Case1의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.5GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 2mm, 보강 부재는 없음이다. Case2의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.8GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 2mm, 보강 부재는 없음이다. Case3의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.5GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 2mm, 고강도부에 있어서의 보강 부재는 있음이다. Case4의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.5GPa, 해트 부재의 판두께가 고강도부 및 외측 고강도부에서 2mm, 저강도부에서 1.2mm, 보강 부재는 없음이다. Case5의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 2GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 1.8mm, 고강도부에 있어서의 보강 부재는 없음이다. Case6의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.5GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 1.2mm, 고강도부에 있어서의 보강 부재는 없음이다. Case7의 조건은, 세로벽의 길이 방향 중앙을 포함하는 고강도부 및 외측 고강도부의 인장 강도가 1.5GPa, 해트 부재의 판두께가 전체에 걸쳐 균일하게 1.6mm, 고강도부에 있어서의 보강 부재는 있음이다.

하기 표 2는, 해석 결과를 나타내는 표이다. 하기 표 2는, 최대 하중과 저강도부의 인장 강도의 관계를 나타낸다. 표 2에 나타내는 결과는, 저강도부의 개시 위치 즉 세로벽에 있어서의 길이 방향 중앙으로부터 저강도부와 고강도부의 경계까지의 거리가 150mm인 경우의 해석 결과이다. 표 2에 있어서, () 안의 “OK”는, 저강도부에서 꺾임이 발생한 것을 나타내고, “NG”는, 길이 방향 중앙에서 꺾임이 발생한 것을 나타낸다.

이상, 본 발명의 일실시 형태를 설명했지만, 상술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시 형태를 적절히 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

1 해트 부재 1a 천판
1b 세로벽 1c 플랜지
2 클로징 플레이트 10L 저강도부
10H 고강도부

Claims

클로징 플레이트와,
길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재를 구비하고,
상기 해트 부재는,
천판과,
상기 천판의 양단에 위치하는 2개의 제1 능선과,
상기 클로징 플레이트에 접합되는 2개의 플랜지와,
상기 2개의 플랜지 각각의 내측 단부에 위치하는 2개의 제2 능선과,
상기 2개의 제1 능선과 상기 2개의 제2 능선 사이에, 각각 위치하는 2개의 세로벽을 가지며,
상기 2개의 세로벽 각각에 있어서 길이 방향 중앙을 포함하여 길이 방향으로 250mm 이상에 걸친 영역에 형성되며, 인장 강도가 1.5GPa 이상인 고강도부와,
상기 길이 방향에 있어서 상기 클로징 플레이트측으로 볼록해지도록 만곡하는 해트 부재에 있어서의 상기 고강도부의 길이 방향 외측에 있어서 길이 방향으로 상기 세로벽의 높이 이상에 걸친 영역이며, 상기 2개의 제2 능선 중 한쪽으로부터, 상기 2개의 세로벽 및 상기 천판을 거쳐, 상기 2개의 제2 능선 중 다른쪽에 이르기까지의 영역에 형성되며, 인장 강도가 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도보다 낮은 저강도부를 포함하는, 범퍼 빔.
청구항 1에 있어서,
상기 저강도부의 인장 강도는 1.5GPa보다 작은, 범퍼 빔.
청구항 2에 있어서,
상기 저강도부의 인장 강도는 590MPa보다 큰, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가지며,
상기 세로벽에 있어서의 상기 저강도부와 상기 고강도부의 경계는, 상기 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터 길이 방향으로 125mm만큼 떨어진 위치로부터, 상기 세로벽의 길이 방향 중앙으로부터 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13만큼 떨어진 위치까지의 사이에 배치되는, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가지며,
상기 저강도부는, 상기 2개의 지지부 사이에 있어서, 상기 고강도부의 양측에 설치되는, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가지며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.4배 이하이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.35배 이하이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이하인, 범퍼 빔.
청구항 6에 있어서,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.33배 이상이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이상이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.1배 이상인, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세로벽의 상기 고강도부가 형성되는 영역, 및 상기 클로징 플레이트의 상기 고강도부와 길이 방향에 있어서 겹치는 영역의 적어도 일부에 부착되는 보강 부재를 더 구비하는, 범퍼 빔.
청구항 8에 있어서,
상기 보강 부재는, 상기 2개의 세로벽에 접하고, 또한 상기 2개의 세로벽의 사이이며, 상기 세로벽의 높이 방향 중앙보다 클로징 플레이트에 가까운 위치에 설치되는, 범퍼 빔.
청구항 8에 있어서,
상기 천판은, 상기 천판의 길이 방향으로 이격한 2개의 위치에 있어서, 상기 범퍼 빔을 지지하는 부재가 부착되는 2개의 지지부를 가지며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.68배 이하이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.54배 이하이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.2배 이하인, 범퍼 빔.
청구항 10에 있어서,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 125mm보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.6배 이상이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 4분의 1보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.45배 이상이며,
상기 길이 방향에 있어서의 상기 세로벽의 중앙으로부터 상기 저강도부까지의 거리가 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 36분의 13보다 크고, 또한 상기 2개의 지지부 간의 길이 방향의 거리의 2분의 1과 동일하거나 또는 작은 경우는, 상기 저강도부의 인장 강도가, 상기 2개의 세로벽의 길이 방향 중앙의 인장 강도 중 낮은 쪽에 대해 0.1배 이상인, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천판 또는 상기 2개의 세로벽의 상기 저강도부의 일부에 관통 구멍이 형성되는, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 세로벽 각각에 있어서, 상기 저강도부의 적어도 일부에 있어서의 상기 세로벽의 높이는, 상기 길이 방향 중앙에 있어서의 상기 세로벽의 높이보다 낮은, 범퍼 빔.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개의 세로벽 각각에 있어서, 상기 저강도부의 적어도 일부에 있어서의 상기 세로벽의 두께는, 상기 길이 방향 중앙에 있어서의 상기 세로벽의 두께보다 얇은, 범퍼 빔.