TWI609803B - 車輛用保險桿橫樑與車輛 - Google Patents
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Description
本發明,是有關於車輛用保險桿橫樑。進一步詳細的話,有關於汽車用的保險桿橫樑。
在車輛的保險桿的內側,設有保險桿橫樑。其是為了將衝突時的衝突負荷負擔在保險桿橫樑,確保車輛的安全性。尤其是,在汽車等中在前面衝突時大的能量會發生。另一方面,近年來,若從CO2的削減及燃料的比消費量的提高的觀點,被要求將保險桿橫樑輕量化。為了實現保險桿橫樑的輕量化,有必要將保險桿橫樑的板厚變薄,且提高保險桿橫樑的強度。
為了提高保險桿橫樑的強度,具有藉由補強構件而被補強的保險桿橫樑(例如日本特開平7-309184號公報(專利文獻1)、日本特開平6-328988號公報(專利文獻2)及日本特開平6-171441號公報(專利文獻3))。
在專利文獻1所揭示的保險桿橫樑中,在藉由被接合的複數構件而形成的箱形的空間,配置有補強構
件。補強構件,是沿著車輛的前後方向。由此,與習知的保險桿橫樑相比,保險桿橫樑的強度是同等,且,可以實現輕量化及低成本。
在專利文獻2所揭示的保險桿橫樑,是形成箱形剖面,在其箱形剖面的內側具有補強構件。補強構件,是沿著車輛的上下方向。因此,負荷是朝車輛的前後方向施加時,朝上壁部及下壁部的外側的變形被抑制。由此,保險桿橫樑的強度可提高。
在專利文獻3所揭示的保險桿橫樑,是將帽子形的沖壓成形品組合而形成箱形的剖面,在其內部空間具有補強構件。補強構件,是沿著車輛的上下方向。由此,保險桿橫樑的強度可提高,且,保險桿橫樑的變形被抑制。
[專利文獻1]日本特開平7-309184號公報
[專利文獻2]日本特開平6-328988號公報
[專利文獻3]日本特開平6-171441號公報
但是在專利文獻1的保險桿橫樑中,在從車輛的側面側所見的剖面中,沿著車輛的前後方向配置有補
強構件。因此,負荷是負荷在保險桿橫樑衝突時,補強構件不易抑制上下的壁部的彎曲。因此,將保險桿橫樑更高強度化是困難的。
在專利文獻2及專利文獻3的保險桿橫樑中,在從車輛的側面側所見的剖面中,因為配置有沿著車輛的上下方向補強構件,所以上下的壁部的變形被抑制。其結果,抑制壁部的彎曲的效果可預期。但是,衝突負荷被負荷的面因為容易變形,所以保險桿橫樑的能量吸收效率的提高被限制。
本發明的目的,是提供一種能量吸收效率高的車輛用保險桿橫樑。
本發明的實施例的保險桿橫樑,是具備:第1構件、及第2構件、及中板。第1構件,是包含天板部、2個縱壁部及2個凸緣部。2個縱壁部,是與天板部的兩側部各別連接。2個凸緣部,是與2個縱壁部各別連接。第2構件是板狀,被接合在第1構件的2個凸緣部,將至少2個凸緣部彼此之間關閉。中板,是被接合在第1構件的2個縱壁部,在由第1構件及第2構件所形成的空間內,與第2構件接近平行地配置。第1構件及第2構件之中第2構件是朝向車輛的外側被配置。
本發明的保險桿橫樑,是能量吸收效率高的車輛用保險桿橫樑。
d1‧‧‧第2構件及中板之間的間隔
d2‧‧‧天板部及中板之間的間隔
h‧‧‧第2構件及天板部之間的間隔
L‧‧‧保險桿橫樑全長
P‧‧‧衝突負荷
X‧‧‧縱壁部的端部
1‧‧‧保險桿橫樑
2‧‧‧第1構件
3‧‧‧第2構件
4‧‧‧中板
4a,4b‧‧‧端部
5‧‧‧天板部
5a,5b‧‧‧兩側部
6‧‧‧縱壁部
6a,6b‧‧‧縱壁部
7a,7b‧‧‧凸緣部
8‧‧‧縱壁部的段差
10‧‧‧保險桿
第1圖,是第1實施例的保險桿橫樑的剖面圖。
第2圖A,是案例1的保險桿橫樑的剖面圖。
第2圖B,是案例2的保險桿橫樑的剖面圖。
第3圖A,是顯示案例1的保險桿橫樑的變形舉動的圖,顯示初期狀態的圖。
第3圖B,是顯示從第3圖A所示的狀態進行的狀態的圖。
第3圖C,是顯示從第3圖B所示的狀態進行的狀態的圖。
第4圖,是案例1及案例2的負荷-彎曲線圖。
第5圖,是顯示中板的位置及能量吸收效率的關係的圖。
第6圖A,是顯示第1實施例的保險桿橫樑的變形舉動的圖,顯示初期狀態的圖。
第6圖B,是顯示從第6圖A所示的狀態進行的狀態的圖。
第6圖C,是顯示從第6圖B所示的狀態進行的狀態的圖。
第6圖D,是顯示從第6圖C所示的狀態進行的狀態
的圖。
第7圖A,是中板是顯示被追加的案例2的保險桿橫樑的變形舉動的圖,顯示初期狀態的圖。
第7圖B,是顯示從第7圖A所示的狀態進行的狀態的圖。
第7圖C,是顯示從第7圖B所示的狀態進行的狀態的圖。
第7圖D,是顯示從第7圖C所示的狀態進行的狀態的圖。
第8圖,是集中負荷是負荷在長度方向的中央的保險桿橫樑的俯視圖。
第9圖,是第2實施例的保險桿橫樑的從車輛上方所見的剖面圖。
第10圖,是顯示縱壁部及中板的接合部分的一例的圖。
第11圖A,是本發明例的保險桿橫樑的剖面圖。
第11圖B,是比較例1的保險桿橫樑的剖面圖。
第11圖C,是比較例2的保險桿橫樑的剖面圖。
第12圖,是實施例1中的各保險桿橫樑的負荷-彎曲量線圖。
第13圖,是比較例3及比較例4的保險桿橫樑的剖面圖。
第14圖,是實施例2中的各保險桿橫樑的負荷-彎曲量線圖。
第15圖,是實施例3中的各保險桿橫樑的負荷-彎曲量線圖。
本實施例的保險桿橫樑,是具備:第1構件、及第2構件、及中板。第1構件,是包含天板部、2個縱壁部及2個凸緣部。2個縱壁部,是與天板部的兩側部各別連接。2個凸緣部,是與2個縱壁部各別連接。第2構件是板狀,被接合在第1構件的2個凸緣部,將至少2個凸緣部彼此之間關閉。中板,是被接合在第1構件的2個縱壁部,在由第1構件及第2構件所形成的空間內,與第2構件接近平行地配置。第1構件及第2構件之中第2構件是朝向車輛的外側被配置。
由此,保險桿橫樑容許的最大負荷較高,且,彎曲發生時間點慢。因此,保險桿橫樑的能量吸收效率高。在此,保險桿橫樑容許的最大負荷,是保險桿橫樑的縱壁部彎曲時,被施加在保險桿橫樑的負荷(以下,稱為「最大容許負荷」)。在此,能量吸收效率,是衝突負荷被負荷時將保險桿橫樑吸收的能量由保險桿橫樑的質量除算的值。
為了更充分地發揮能量吸收效率的提高,第2構件及第1構件的天板部之間的間隔h、及第2構件及中板之間的間隔d1的比d1/h,是0以上,0.6以下較佳。更佳是,第2構件及第1構件的天板部之間的間隔h、及第
2構件及中板之間的間隔d1的比d1/h,是0以上,0.2以下。又,間隔h,是相當於從第2構件至第1構件的天板部為止的深度。間隔d1,是相當於從第2構件至中板為止的深度。
在上述的保險桿橫樑中,衝突負荷是負荷在被配置於車輛的外側的第2構件時,在被配置於車輛的內側的第1構件的天板部會發生拉伸方向的力。因此,在天板部會產生龜裂或是斷裂。為了應付這種事態,將保險桿橫樑的全長設成L時,在從保險桿橫樑的長度方向的中央-0.2×L以上、0.2×L以下的領域的至少一部分,配置中板較佳。更佳是,在從保險桿橫樑的長度方向的中央-0.1×L以上、0.1×L以下的領域的至少一部分,配置中板。由此,因為在天板部發生龜裂之前使縱壁部彎曲,所以保險桿橫樑不易斷裂。其結果,可以抑制由保險桿橫樑的斷裂所產生的大幅度的能量吸收效率的下降。
在上述的保險桿橫樑中,第1構件及中板是由金屬板所構成,第1構件的板厚t1、及中板的板厚t2的比t2/t1,是0.7以上,1.0以下較佳。且,第1構件的拉伸強度TS1、及中板的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下較佳。
此情況,中板的強度與第1構件相比因為較低,所以集中負荷是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央時,因為在天板部發生龜裂之前使縱壁部彎曲,就可以進一步抑制由保險桿橫樑的斷裂所產生的大幅度的能量吸收
效率的下降。
較佳是,中板及縱壁部,是藉由焊接被接合。尤其是,中板的端部被彎曲,將被其彎曲的端部及縱壁部在重疊的狀態下被接合較佳。此情況,中板的端部是朝第1構件側被彎曲的話,中板容易朝向第2構件彎曲。
較佳是,第1構件及第2構件是由鋼板所構成,鋼板的拉伸強度是1GPa以上。由此,可獲得適合汽車用的保險桿橫樑。
上述的保險桿橫樑,是被適用在車輛。此情況,車輛是在車輛前部或是後部具備上述的保險桿橫樑。保險桿橫樑的第2構件是朝向車輛的外側被配置。
以下,參照圖面,將本發明的實施例詳細說明。對於圖中相同或是相當部分附加相同符號而不再重複其說明。且,以下的例,是說明將本實施例的保險桿橫樑適用於汽車的前保險桿的情況。
第1圖,是第1實施例的保險桿橫樑1的剖面圖。第1圖中,文字「上」是顯示車輛的上方,文字「前」是顯示車輛的前方。在以下的圖中也同樣。參照第1圖,保險桿橫樑1,是被配置於車輛的保險桿10的內側。保險桿橫樑1,是具備第1構件2、第2構件3及中板4。第1實施例的保險桿橫樑1,是具有第1圖所示的剖面形狀,朝車輛的寬度方向延伸。
第1構件2,是包含天板部5、縱壁部6a、6b及凸緣部7a、7b。2個縱壁部6a、6b各別的一端是與天板部5的兩側部5a、5b各別連接。縱壁部6a、6b的另一端是與凸緣部7a、7b各別連接。第1構件2的剖面形狀,是帽子形的開剖面。即,2個凸緣部7a、7b彼此之間,是開放。第1構件2是例如將金屬板沖壓成形者。
第2構件3,是板狀的構件,例如,將金屬板沖切成形者。在第2構件3及第1構件2之間設有接合部。具體而言,第2構件3,是被接合在第1構件2的凸緣部7a、7b,將凸緣部7a、7b彼此之間關閉。即,彼此之間被接合的第1構件2及第2構件3,是形成閉剖面。
中板4,是由第1構件2及第2構件3在被形成的空間內,被配置成與第2構件3接近平行。在中板4及第1構件2之間設有接合部。具體而言,中板4的端部4a、4b是呈幾乎直角折曲,各別與上部及下部的縱壁部6a、6b接合。中板4的端部4a、4b是朝向天板部5被配置。中板4是例如將金屬板沖壓成形者。這種中板4是拘束縱壁部6a、6b的變形。因此,縱壁部6a、6b不易彎曲。中板4是沒有必要對於第2構件3嚴格上平行,可容許一些的傾斜。此傾斜,是例如10°以下。
在中板4中,賦予沿著朝車輛上下方向的加強筋,或施加壓花加工也可以。藉由這些的加工,中板的剛性因為可提高,所以中板4更可拘束縱壁部6a、6b的變形。此結果,縱壁部6a、6b是更彎曲困難,可以期待
能量吸收效率的提高。
這種保險桿橫樑1,是將第2構件3朝向車輛的外側被配置。例如,保險桿橫樑1是作為車輛的前保險桿的保險桿橫樑被適用的情況,第2構件3是朝向車輛的前方被配置。在保險桿橫樑1被配置於車輛的狀態下,第1構件2的天板部5、第2構件3及中板4是成為朝車輛上下方向立起的姿勢。第1構件2的縱壁部6a、6b,是各別上下成為沿著車輛前後方向的姿勢。由此,保險桿橫樑1是對於前後方向的衝突具有較高的能量吸收效率。以下,對於此點詳述。
將保險桿橫樑1配置於車輛的情況,2種的配置形態被考慮。第一,如第1圖所示,將第2構件3朝向車輛的外側配置的情況(以下,稱為案例1)。第二,如專利文獻2及專利文獻3的方式,將第1構件2的天板部5朝向車輛的外側配置的情況(以下,稱為案例2)。本發明人等,是為了把握保險桿橫樑的基本的特性,有關案例1及案例2,是藉由動態3點彎曲模擬解析調查了能量吸收效率。
第2圖A及第2圖B,是在動態3點彎曲模擬解析所使用的保險桿橫樑的模型的剖面圖。這些的圖之中,第2圖A是顯示案例1的保險桿橫樑的情況,第2圖B是顯示案例2的保險桿橫樑的情況。案例1及案例2的模型是沒有中板4。參照第2圖A,在案例1中在第2構件3的長度方向的中央負荷了橫跨上下方向的全域朝向天
板部5的方向的負荷P。參照第2圖B,在案例2中在天板部5的長度方向的中央負荷了橫跨上下方向的全域朝向第2構件3的方向的負荷P。且,解析了保險桿橫樑的變形舉動。此時,對於各保險桿橫樑,調查了負荷P及彎曲量的關係。在此,彎曲量,是負荷了負荷P的部分的彎曲量。在動態3點彎曲模擬解析中,將荷重負荷速度設成9km/h,將支點間距離設成800mm。將其解析結果如第3圖及第4圖所示。
第3圖A~第3圖C,是顯示案例1的保險桿橫樑的變形舉動的圖。保險桿橫樑的變形是依如第3圖A、第3圖B及第3圖C所示的順序進行。參照第3圖A~第3圖C,負荷P是負荷在第2構件3的話,壓縮力是在縱壁部6a、6b(以下,也總稱縱壁部6)的端部X附近沿著保險桿橫樑的長度方向作用。在此,壓縮力是將2個縱壁部6各別朝保險桿橫樑的長度方向壓縮的力。藉由此壓縮力的作用,縱壁部6的第2構件3側的端部X,是朝向車輛上下方向的中央移動。其結果,縱壁部6會變形,最終會彎曲。
第4圖,是有關於案例1及案例2的保險桿橫樑的負荷-彎曲線圖。縱軸是顯示負荷,橫軸是顯示彎曲量。第4圖中,實線是顯示案例1的保險桿橫樑的結果,虛線是顯示案例2的保險桿橫樑的結果。從第4圖所示的負荷-彎曲線圖可知如下。在案例1中,彎曲量是約38mm時,成為最大負荷。最大負荷是約62kN。彎曲量是
成為約38mm以上的話,縱壁部6會彎曲。在案例2中,彎曲量是約42mm時,成為最大負荷。最大負荷是約50kN。彎曲量是成為約42mm以上的話,縱壁部6會彎曲。由此可知,案例1的最大容許負荷與案例2的最大容許負荷相比較高。但是,案例1是與案例2相比彎曲量小。換言之,案例1與案例2相比彎曲發生時間點早。
保險桿橫樑吸收的能量,是與第4圖的負荷-彎曲曲線的積分值等同。因此,為了提高保險桿橫樑的能量吸收效率,只要將最大容許負荷提高,且,將彎曲發生時間點延後即可。案例1的保險桿橫樑是在構造上,最大容許負荷比案例2高。在此,本發明人等檢討了對於案例1的保險桿橫樑將彎曲發生時間點延後,並加大了能量吸收效率。
案例1的保險桿橫樑,是如第3圖A~第3圖C所示,因為端部X是藉由作用於縱壁部6的壓縮力,在早期就朝向保險桿橫樑的車輛上下方向的中央移動,所以縱壁部6變形彎曲。即,抑制端部X的移動的話,就可以抑制縱壁部6早期彎曲。在此,如第1圖所示,本實施例的保險桿橫樑1是在由第1構件2及第2構件3所形成的空間內,與第2構件3接近平行地配置中板4。中板4的端部4a、4b,是各別與上部及下部的縱壁部6a、6b接合。中板4是抑制縱壁部6的變形。因此,端部X即使移動,縱壁部6也不易變形。即,縱壁部6不易彎曲。由此,保險桿橫樑1的彎曲發生時間點被延後。
且,因為保險桿橫樑1是將第2構件3朝向車輛的外側配置,所以保險桿橫樑1的最大容許負荷是與案例1同樣高。總而言之,在最大容許負荷較高的案例1的保險桿橫樑追加中板4的話,縱壁部6的彎曲因為被抑制,所以縱壁部6的彎曲發生時間點被延後。由此,保險桿橫樑1的能量吸收效率變高。
中板4的位置,是接近第2構件3較佳。具體而言,參照第1圖,有關於中板4的比d1/h,是0以上,0.6以下較佳。在此,h是顯示第2構件3及第1構件2的天板部5之間的間隔,d1是顯示第2構件3及中板4之間的間隔。對於此點,參照第5圖進行說明。
第5圖,是顯示有關於中板4的位置的比d1/h不同的保險桿橫樑的能量吸收效率的圖。第5圖所示的結果,是藉由上述同樣的動態3點彎曲模擬解析而被求得。對於變更各種有關於第1圖所示的保險桿橫樑的中板4的位置的比d1/h的各保險桿橫樑,並進行了模擬解析。其他的解析條件,是與上述第3圖A~3C及第4圖所示的模擬解析為相同。參照第5圖,能量吸收效率的比d1/h是在約0.16顯示最大值。比d1/h是隨著成為比0.16更大,能量吸收效率是下降。不具有中板4保險桿橫樑的能量吸收效率,是0.44kJ/kg(第5圖中的虛線參照)。比d1/h是比0.65大的話,具有中板4的保險桿橫樑的能量吸收效率,是成為未滿(低於)不具有中板4保險桿橫樑的能量吸收效率。因此,中板4,是被配置於對於中板4
的比d1/h,是0以上、0.6以下的位置較佳。
進一步,有關於中板4的位置的比d1/h是0.2以下的情況,在荷重負荷時中板4及第2構件3會早期接觸。因此,第2構件3的彎曲被限制,第3圖A所示的縱壁部6的端部X的移動被限制。因此,縱壁部6更不易彎曲。為了確認此效果,本發明人等,是藉由動態3點彎曲模擬解析,調查了比d1/h是0.16的保險桿橫樑的變形舉動。解析條件,是與上述第3圖A~3C及第4圖所示的模擬解析為相同。將其解析結果如第6圖A~第6圖D所示。
第6圖A~第6圖D,是顯示第1實施例的保險桿橫樑的變形舉動的圖。比d1/h是0.16的保險桿橫樑的變形,是依如第6圖A、第6圖B、第6圖C及第6圖D所示的順序進行。參照第6圖A~第6圖D,負荷P是負荷在第2構件3的話,因為壓縮力作用在縱壁部6,所以如上述縱壁部6的端部X是朝向保險桿橫樑的車輛上下方向的中央移動。因為中板4是被接合在縱壁部6,所以伴隨端部X的移動被壓縮。此時,中板4是朝第2構件3側彎曲。因此,第2構件3及中板4是接觸。中板4若與第2構件3接觸的話,第2構件3的彎曲因為是藉由中板4被限制,所以縱壁部6的端部X的移動也被限制。其結果,縱壁部6的彎曲是進一步被抑制。即,比d1/h是0.2以下的情況,縱壁部6的彎曲不是只有藉由中板4被抑制,也有如上述的由中板4及第2構件3的接觸所產生的
效果。因此,保險桿橫樑1的最大容許負荷是進一步提高。
在此,比d1/h是0的情況,中板4是從荷重負荷P之前就與第2構件3接觸。此情況,第2構件3及中板4的變形的態樣是不同。即,第2構件3及中板4是一體地彎曲。因此,能量吸收效率,是與比d1/h為0.16的情況相比下降。因此,比d1/h較佳下限,是0.1。但是,比d1/h是0的情況的保險桿橫樑的能量吸收效率,是比不具有中板4的保險桿橫樑的能量吸收效率更高。因此,比d1/h是0也可以。
在荷重負荷時,將中板4與第2構件3接觸時,如第2圖A所示的案例1有必要將第2構件3朝向車輛的外側配置。換言之,如第2圖B所示的案例2將第1構件2的天板部5朝向車輛的外側配置的話,中板4不易與第2構件3接觸。對於此點,本發明人等,是藉由動態3點彎曲模擬解析,調查了中板被追加的案例2的保險桿橫樑的變形舉動。解析條件,是與上述第3圖A~3C及第4圖所示的模擬解析為相同。將其解析結果如第7圖A~第7圖D所示。
第7圖A~第7圖D,是顯示中板被追加的案例2的保險桿橫樑的變形舉動的圖。即,將第1構件2的天板部5朝向車輛的外側配置。保險桿橫樑的變形是依如第7圖A、第7圖B、第7圖C及第7圖D所示的順序進行。參照第7圖A~第7圖D,在案例2中負荷P是負荷
在天板部5的場合,上側的縱壁部6a是朝車輛的上方向彎曲,下側的縱壁部6b是朝車輛的下方向彎曲。因此,朝車輛上下方向拉伸力是作用在中板4中。此情況,因為中板4不易彎曲,所以天板部5及中板4不易接觸。因此,如案例1藉由中板4及承受負荷的面的接觸,而不易限制承受負荷的面的彎曲。即,在案例2中不易抑制縱壁部6的彎曲。
第1實施例的保險桿橫樑,因為中板可抑制縱壁部的彎曲,所以能量吸收效率較高。但是,抑制縱壁部的過度彎曲的話,集中負荷是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央時,在縱壁部彎曲之前在背面側的第1構件的天板部會產生龜裂。例如縱壁部即使未彎曲,在天板部產生龜裂的話,保險桿橫樑的能量吸收效率會大下降。
第8圖,是集中負荷是負荷在長度方向的中央的保險桿橫樑的俯視圖。第8圖中,文字「右」是顯示車輛的右側。在以下的圖中也同樣。參照第8圖,集中負荷P是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央的話,集中負荷P被負荷的領域的附近,是朝向車輛後方(車輛的內側方向)彎曲。此時,第1構件的天板部5,因為是被配置於保險桿橫樑的背面側,所以在拉伸方向(車輛的左右方向)受到力。此拉伸方向的力過大的話,在天板部5會發生龜裂。總而言之,過度抑制縱壁部6的彎曲的話,在縱
壁部6的彎曲之前,在天板部5會發生龜裂。尤其是,保險桿橫樑的材料強度高,延性小的情況,第1構件的縱壁部長的情況等,在天板部5容易產生龜裂。
在此,在第2實施例的保險桿橫樑中,為了抑制天板部的龜裂,而使中板的位置被限定在保險桿橫樑的長度方向。具體而言,本發明人等,是藉由後述的實施例3,求得保險桿橫樑的長度方向中的中板的最佳的位置。對於此點參照第9圖進行說明。
第9圖,是第2實施例的保險桿橫樑的從車輛上方所見的剖面圖。參照第9圖,將保險桿橫樑1的全長設成L,將從保險桿橫樑1的長度方向的中央C的任意的距離設成L1。第2實施例的保險桿橫樑1的中板4,是被配置於從保險桿橫樑1的長度方向的中央C的-L1以上、L1以下的中央領域。在此,中板4是被配置於中央領域的全域也可以,被配置於中央領域的一部分也可以。距離L1是0.2×L較佳,更佳是0.1×L。在此,長度L1,是將保險桿橫樑的長度方向的中央C設成0,車輛左右方向被區分為正的值、負的值。總而言之,在從保險桿橫樑的長度方向的中央C朝車輛左右方向的兩側至遠離距離L1的領域為止配置中板。
藉由將配置有中板4的領域限定於保險桿橫樑的長度方向的中央領域,中板未被配置的領域的縱壁部6的端部X就容易朝向保險桿橫樑的車輛上下方向的中央移動(第6圖A~第6圖D參照)。此結果,縱壁部的彎
曲發生時間點被提早。由此,因為在天板部的龜裂發生之前在縱壁部發生彎曲,所以可以抑制由保險桿橫樑的斷裂所產生的大幅度的能量吸收效率的下降。
如上述,抑制保險桿橫樑的縱壁部6的過度彎曲的話,集中負荷P是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央時,在天板部5容易產生龜裂。為了消解此問題,中板4的板厚t2,是第1構件2的板厚t1以下較佳。因為可將縱壁部6的彎曲發生時間點最適化,抑制在天板部5發生龜裂。具體而言,第1構件2的板厚t1、及中板4的板厚t2的比t2/t1,是0.7以上,1.0以下較佳。比t2/t1是0.7未滿的話,中板4的強度因為低,所以縱壁部6會早期彎曲。比t2/t1是比1.0大的話,中板4的強度因為高,所以集中負荷P是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央時,在天板部5容易產生龜裂。比t2/t1的較佳下限是0.8,較佳上限是0.9。
與上述同樣,為了抑制在天板部5發生龜裂,中板4的拉伸強度TS2,是第1構件2的拉伸強度TS1以下較佳。具體而言,第1構件2的拉伸強度TS1、及中板4的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下較佳。比TS2/TS1是0.4未滿的話,中板4的強度因為低,所以縱壁部6會早期彎曲。比TS2/TS1是比1.0大的話,中板4的強度因為高,所以集中負荷P是負荷在保險桿橫樑的長度方向的中央時,縱壁部6的端部X不易朝向保險桿橫樑的車輛上下方向的中央移動(第6圖A~第
6圖D參照)。此結果,在縱壁部6彎曲之前在天板部5容易產生龜裂。比TS2/TS1的較佳下限是0.6,較佳上限是0.8。
中板4及縱壁部6的接合,是具有例如焊接。焊接方法,是例如,點焊、塞孔焊接、電弧焊接、雷射焊接等。但是,中板4及縱壁部6的接合,不限定於焊接。中板4及縱壁部6的接合,是機械接合也可以。機械接合,是例如,鉚釘、螺栓及螺帽、螺栓等。且,中板4及縱壁部6的接合,是黏著劑也可以。在第1構件2及第2構件3的接合也同樣。
如上述,在本實施例的保險桿橫樑中,第2構件3是朝向車輛的外側被配置。例如,如第9圖所示,保險桿橫樑是在長度方向彎曲。此情況,彎曲的保險桿橫樑的外側的弧(第9圖中的第2構件3側),是朝向車輛的外側被配置。且,保險桿橫樑,是被配置於車輛內側的碰撞吸能盒,被安裝於前側構件等。因此,在保險桿橫樑的車輛內側的面中,設有安裝孔等。總而言之,保險桿橫樑即使不被安裝於車輛,也可以判別保險桿橫樑的第1構件或是第2構件的任何的零件是朝向車輛外側被配置。
第10圖,是顯示縱壁部及中板的接合部分的一例的圖。參照第10圖,在本實施例中,在縱壁部6設置中板4的定位用的段差8也可以。如第10圖所示,段差8的大小,是0.5mm~數mm程度。段差8是0.5mm未滿的話,中板4的定位不易。段差8過大的話,縱壁部6
的剛性因為會變化,所以保險桿橫樑的變形舉動會變化。總而言之,縱壁部6的段差8,是被設在保險桿橫樑的變形舉動不變化的範圍。藉由在縱壁部6設置段差8,中板的設置容易,容易製造保險桿橫樑。
在上述的實施例中說明了,保險桿橫樑是由金屬板所構成的情況。金屬板,是例如,鋼板、鋁板、鈦板、鎂板、銅板、鎳板或是這些的合金板、複層金屬板等。
將本實施例的保險桿橫樑適用於汽車的情況,第1構件及第2構件,是由拉伸強度為1GPa以上的鋼板所構成較佳。此情況,可以將保險桿橫樑的強度更提高,車體的安全性可進一步提高。
在上述的實施例中說明了,在車輛的前部具備保險桿橫樑的情況。即,說明了將本實施例的保險桿橫樑適用作為汽車的前保險桿的保險桿橫樑的情況。但是,本實施例的保險桿橫樑不限定於前保險桿的保險桿橫樑。本實施例的保險桿橫樑,是被配置於車輛的後部也可以。即,本實施例的保險桿橫樑,是適用於後保險桿等也可以。其中任一的情況,保險桿橫樑的第2構件皆是朝向車輛的外側被配置。
在實施例1中,對於中板4的配置不同的保險桿橫樑進行荷重負荷模擬解析,調查了能量吸收效率。
第11圖A~第11圖C,是在實施例1所使用的保險桿橫樑的解析模型的剖面圖。第11圖A是顯示本發明例1及本發明例2的模型,第11圖B是顯示比較例1的模型,第11圖C是顯示比較例2的模型。有關於本發明例1的中板4的位置的比d1/h是設成0.16,有關於本發明例2的中板4的位置的比d1/h是設成0.5。在比較例1中假定了未具有中板4的保險桿橫樑。在比較例2中假定了中板4是對於第2構件3垂直配置的保險桿橫樑。
對於這些的保險桿橫樑的諸尺寸,第1構件2的縱壁部6的寬度W1是設成60mm,天板部5的寬度W2是設成80mm,第2構件3的寬度W3是設成120mm。負荷P是在第2構件3的中央朝向第1構件2負荷。第1構件2、第2構件3及中板4,是假定了拉伸強度為1800MPa、板厚為1.4mm的鋼板。
第12圖,是有關於實施例1的各保險桿橫樑的負荷-彎曲曲線。第12圖中,實線是顯示本發明例1的結果,虛線是顯示本發明例2,1點鎖線是顯示比較例1,2點鎖線是顯示比較例2。參照第12圖,在本發明例1及本發明例2中,至彎曲量約38mm為止,縱壁部6未彎曲。在比較例1及比較例2中,在彎曲量到達30mm之前,縱壁部6已彎曲。在本發明例1中最大容許負荷是約73kN,在本發明例2中最大容許負荷是約62kN。在比較例1中最大容許負荷是約45kN,在比較例2中最大容許負荷是約58kN。
依據實施例1的解析結果,將彎曲量是60mm為止的各保險桿橫樑的能量吸收效率算出。將其結果如表1所示。
本發明例1的能量吸收效率,是0.68kJ/kg,本發明例2的能量吸收效率,是0.56kJ/kg。比較例1的能量吸收效率是0.44kJ/kg,比較例2的能量吸收效率是0.51kJ/kg。
在實施例2中,比較了中板4被追加的案例1的保險桿橫樑、及中板4被追加的案例2的保險桿橫樑的最大容許負荷。在實施例2中,引用實施例1中的本發明例2的結果,比較例3及比較例4,是將中板4配置在案例2的保險桿橫樑,與實施例1進行了同樣的荷重負荷模擬解析。
第13圖,是在實施例2所使用的中板4被追加的案例2的保險桿橫樑的剖面圖。參照第13圖,有關
於比較例3的中板4的位置的比d2/h是設成0.33,有關於比較例4的中板4的位置的比d2/h是設成0.5。負荷P,是施加在天板部5的中央。在此,d2是顯示天板部5及中板4之間的間隔。即,間隔d2,是相當於從天板部5至中板4為止的深度。
第14圖,是有關於實施例2的各保險桿橫樑的負荷-彎曲曲線。為了比較,在實施例1進行的本發明例2的結果也配合顯示於第14圖。第14圖中,實線是顯示本發明例2,1點鎖線是顯示比較例3,2點鎖線是顯示比較例4。參照第14圖,比較例3及比較例4,皆是彎曲量超過約40mm的話,縱壁部6就彎曲。且,比較例3及比較例4的最大容許負荷,皆是約48kN。
在實施例3中,將對於在長度方向配置有中板4的領域限定的保險桿橫樑進行了荷重負荷模擬解析,調查天板部中的龜裂的發生的有無。在實施例3中,第1構件2的縱壁部6的寬度W1是設成90mm、天板部5的寬度W2是設成80mm,第2構件3的寬度W3是設成120mm。變更各種第9圖所示的第2實施例的保險桿橫樑1的距離L1,並進行了與實施例1同樣的模擬解析。
第15圖,是有關於實施例3的各保險桿橫樑的負荷-彎曲曲線。第15圖中,實線是顯示距離L1為0.06×L的保險桿橫樑的結果。虛線是顯示距離L1為
0.2×L的保險桿橫樑的結果。1點鎖線是顯示距離L1為0.5×L的保險桿橫樑的結果。
參照第15圖,在距離L1為0.2×L的保險桿橫樑(虛線)中,彎曲量是約100mm,在天板部發生龜裂。在距離L1為0.5×L的保險桿橫樑(1點鎖線)中,彎曲量是約95mm,在天板部發生龜裂。
另一方面,在距離L1為0.06×L的保險桿橫樑(實線)中,在天板部未產生龜裂。
以上,雖說明了本發明的實施例。但是,上述的實施例只是例示本發明實施用。因此,本發明不限定於上述的實施例,在不脫離其宗旨的範圍內可以將上述的實施例適宜地變更實施。
1‧‧‧保險桿橫樑
2‧‧‧第1構件
3‧‧‧第2構件
4‧‧‧中板
4a‧‧‧端部
4b‧‧‧端部
5‧‧‧天板部
5a‧‧‧兩側部
5b‧‧‧兩側部
6‧‧‧縱壁部
6a‧‧‧縱壁部
6b‧‧‧縱壁部
7a‧‧‧凸緣部
7b‧‧‧凸緣部
10‧‧‧保險桿
Claims (15)
- 一種車輛用保險桿橫樑,具備:第1構件,包含天板部、在前述天板部的兩側部的各別連接的2個縱壁部、及在前述2個縱壁部各別連接的2個凸緣部;及第2構件,是板狀,被接合在前述第1構件的前述2個凸緣部,將至少前述2個凸緣部彼此之間關閉;及中板,是被接合在前述第1構件的前述2個縱壁部,在由前述第1構件及前述第2構件所形成的空間內,與前述第2構件接近平行地配置;前述第1構件及前述第2構件之中前述第2構件是朝向車輛的外側被配置。
- 如申請專利範圍第1項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第2構件及前述第1構件的前述天板部之間的間隔h、及前述第2構件及前述中板之間的間隔d1的比d1/h,是0以上,0.6以下。
- 如申請專利範圍第1項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第2構件及前述第1構件的前述天板部之間的間隔h、及前述第2構件及前述中板之間的間隔d1的比d1/h,是0以上,0.2以下。
- 如申請專利範圍第2或3項的車輛用保險桿橫樑,其中, 將前述保險桿橫樑的全長設成L時,在從前述保險桿橫樑的長度方向的中央距離-0.2×L以上、0.2×L以下的領域的至少一部分,配置前述中板。
- 如申請專利範圍第2或3項的車輛用保險桿橫樑,其中,將前述保險桿橫樑的全長設成L時,在從前述保險桿橫樑的長度方向的中央距離-0.1×L以上、0.1×L以下的領域的至少一部分,配置前述中板。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件及前述中板是由金屬板所構成,前述第1構件的板厚t1、及前述中板的板厚t2的比t2/t1,是0.7以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第4項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件及前述中板是由金屬板所構成,前述第1構件的板厚t1、及前述中板的板厚t2的比t2/t1,是0.7以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第5項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件及前述中板是由金屬板所構成,前述第1構件的板厚t1、及前述中板的板厚t2的比t2/t1,是0.7以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項的車輛用保 險桿橫樑,其中,前述第1構件的拉伸強度TS1、及前述中板的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第4項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件的拉伸強度TS1、及前述中板的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第5項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件的拉伸強度TS1、及前述中板的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第6項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件的拉伸強度TS1、及前述中板的拉伸強度TS2的比TS2/TS1,是0.4以上,1.0以下。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述中板及前述縱壁部是藉由焊接被接合。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項的車輛用保險桿橫樑,其中,前述第1構件及前述第2構件是由鋼板所構成,前述鋼板的拉伸強度是1GPa以上。
- 一種車輛,在前部或是後部具備如申請專利範圍第1至3項中任 一項的車輛用保險桿橫樑,前述保險桿橫樑的前述第2構件是朝向車輛的外側被配置。
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