WO2022034878A1 - 車両用構造部材 - Google Patents

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cross
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明祥 山本
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豊田鉄工株式会社
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels

Definitions

  • the present invention relates to a structural member for a vehicle.
  • the present invention relates to a structural member for a vehicle suitable as a bumper reinforcement mounted on a bumper device of a vehicle.
  • FIG. 14 shows a vehicle structural member 114 having a general hat-shaped cross-sectional shape.
  • the vehicle structural member 114 is generally composed of a top plate portion 120, a vertical wall portion 122, and a flange portion 124, and is usually formed by press forming. Note that FIG. 14 schematically shows the cross-sectional shape.
  • the top plate portion 120 is drawn on the upper side in FIG.
  • the left and right vertical wall portions 122 extend downward from both ends of the top plate portion 120 and expand each other.
  • the left and right flange portions 124 extend outward from the lower ends of the corresponding vertical wall portions 122 so as to bend in an L shape.
  • a concave bead 126 is formed on the top plate portion 120.
  • Each of these parts is formed into a predetermined shape by a well-known press-molded bending or drawing molding.
  • the hat-shaped cross section has a shape without a negative angle that secures the draft of the press die, and the vertical wall portion 122 has a ceiling. It extends downward from both ends of the plate portion 120.
  • the flange portion 124 is parallel to the top plate portion 120. Therefore, the bending angle ⁇ 1 between the vertical wall portion 122 and the flange portion 124 is usually about 97 °. Further, the length of the flange portion 124 from the vertical wall portion 122 is usually within 11 mm.
  • the bumper reinforcement 114 of the vehicle bumper device is a structural member that receives an impact load at the time of a vehicle collision, bending strength is required.
  • the bending strength of the bumper reinforcement 114 which is a structural member for a vehicle, is generally evaluated by a three-point bending method.
  • 12 and 13 show an evaluation method by a three-point bending method.
  • FIG. 12 shows a state before the load is applied to the bumper reinforcement 114
  • FIG. 13 shows a state after the load is applied.
  • the long-shaped bumper information 114 is placed at a position where the bumper information 114 is supported in the vehicle (a position corresponding to the bumper support structure 18 (see FIG. 2). )),
  • the support member 118 is arranged and supported.
  • the impactor 150 is made to collide with the central portion of the bumper reinforcement 114 from above, and the reaction force received by the impactor 150 at that time is measured.
  • the pitch between the support members 118 is, for example, 1000 mm, and the speed of the impactor 150 is, for example, 10 km / h.
  • the bumper reinforcement 114 loaded by the impactor 150 is curved and deformed downward.
  • the reaction force received by the impactor 150 during this deformation is measured to evaluate the bending strength of the bumper reinforcement 114.
  • the evaluation result by the CAE analysis is generally evaluated by the FS diagram shown in FIG.
  • This FS diagram is represented by a reaction force load (kN) with respect to a downward stroke amount (mm) of the impactor 150.
  • the FS diagram according to the cross-sectional form of the conventional general bumper information 114 described above is shown by the graph Y in FIG.
  • the space for arranging the structural members for vehicles of the bumper reinforcement is limited due to the arrangement of other adjacent structural members. Therefore, it is not possible to increase the cross-sectional shape in order to improve the bending strength. Further, increasing the plate thickness of the structural member also increases the weight of the vehicle, which is not desirable in consideration of fuel efficiency.
  • a cross-sectional shape without a negative angle is premised, and a cross-sectional shape that improves bending strength without changing the plate thickness and increasing the mass is desired.
  • One aspect is a structural member for a vehicle formed by press molding, the top plate portion, a pair of vertical wall portions extending from both ends of the top plate portion so as to expand, and the vertical wall portion. It has a pair of flanges that bend outward from both ends and has a hat-shaped cross section that is orthogonal to the longitudinal direction, and the bending angle between the vertical wall and the flange is 87 °. It is ⁇ 94 °.
  • Another aspect is a structural member for a vehicle formed by press molding, the top plate portion, a pair of vertical wall portions extending from both ends of the top plate portion so as to expand, and the vertical wall portion. It is provided with a pair of flange portions that bend outward from both ends and has a hat-shaped cross section orthogonal to the longitudinal direction, and the length of the flange portion from the vertical wall portion is larger than 11 mm. ..
  • Yet another embodiment is a structural member for a vehicle formed by press molding, the top plate portion, a pair of vertical wall portions extending from both ends of the top plate portion so as to expand, and the vertical wall portion. It is provided with a pair of flange portions that bend outward from both ends, and the cross section orthogonal to the longitudinal direction has a hat-shaped shape, and the bending angle formed by the vertical wall portion and the flange portion is 87. ° to 94 °, and the length of the flange portion from the vertical wall portion is larger than 11 mm.
  • the width length of the top plate portion in the cross-sectional direction is gradually narrowed from both ends in the longitudinal direction to the central portion of the structural member for a vehicle, and the width length of the flange portion in the cross-sectional direction is increased.
  • the structural member for the vehicle gradually widens from both ends in the longitudinal direction to the center.
  • a concave bead is formed on the top plate portion, and the width length of the concave bead in the cross-sectional direction of the top plate portion and the width length of the flange portion in the cross-sectional direction are the vehicle. It changes in a relationship opposite to each other along the longitudinal direction of the structural member.
  • the vehicle structural member is a bumper information in a vehicle bumper device.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the hat-shaped cross section of FIG. 3 is tilted inward and deformed. It is a schematic diagram which shows the hat type cross-sectional shape as another embodiment. It is a schematic diagram which shows the hat type cross-sectional shape as still another embodiment. It is an overall perspective view which shows the change form of the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the bumper reinforcement as still another embodiment.
  • FIG. 7 is an overall plan view of the bumper reinforcement of FIG. 7 as viewed from the front direction. It is a perspective view which shows the skeleton of the front part of the automobile body for demonstrating the other application part of the structural member for a vehicle. It is a perspective view which shows the skeleton of the side part part of the automobile body for demonstrating the other application part of the structural member for a vehicle. It is an FS diagram showing the result of the computer simulation by the three-point bending method. It is a perspective view which shows the state before the load is applied to the bumper reinforcement in the three-point bending analysis. It is a perspective view of the bumper reinforcement which was deformed by receiving the impact load by three-point bending. It is a schematic diagram which shows the hat type cross-sectional shape in the conventional structural member for a vehicle.
  • a vehicle structural member as one embodiment is a bumper information provided in a bumper device of a vehicle such as an automobile.
  • the directions such as left / right, up / down, front / back, etc. in the following description indicate the directions in the referenced figure unless otherwise specified. If similar members are on the left and right and it is necessary to distinguish them, the right member is indicated by the suffix R, and the left member is indicated by the suffix R. It is indicated by the reference numeral L.
  • FIG. 1 shows the arrangement position of the bumper device 10 in an automobile.
  • the bumper device 10 is usually arranged at the front and rear positions of the automobile body 12 in the width direction with respect to the automobile body 12.
  • the bumper device 10 includes a long bumper reinforcement 14, a bumper covering member 16, and a bumper support structure 18.
  • the bumper reinforcement 14 is arranged as a core material for the strength of the bumper device 10.
  • the bumper covering member 16 is arranged so as to cover the entire surface of the bumper reinforcement 14.
  • the bumper covering member 16 is arranged on the outermost surface of the bumper device 10, and is configured in consideration of appearance. It is usually made of a resin suitable for molding a design.
  • the bumper support structure 18 is located at positions on both sides of the bumper reinforcement 14 in the longitudinal direction (width direction when viewed from the automobile body), and is a frame member of the automobile body 12 (not shown in FIG. 1 and referenced in FIG. 9 below). 36) and the bumper information 14. Then, the bumper support structure 18 transmits the collision load received by the bumper reinforcement 14 to the automobile body 12, and is supported by the automobile body 12.
  • the bumper information 14 disposed at the front portion of the automobile body 12 will be described.
  • FIG. 2 is a perspective view of the arrangement relationship between the bumper reinforcement 14 and the bumper support structure 18 as viewed diagonally from the rear left. Since the bumper device 10 has a configuration as shown in FIG. 1, the collision load acting on the central portion of the bumper device 10 due to a head-on collision of an automobile is first received by the bumper covering member 16 and received by the bumper reinforcement. Support with 14. Then, the load acting on the bumper reinforcement 14 is received by the automobile body 12 via the bumper support structures 18 arranged on both sides of the bumper reinforcement 14.
  • the bumper information 14 is basically formed in a hat-shaped cross-sectional shape.
  • the hat-shaped cross-sectional shape is formed by having a top plate portion 20, a vertical wall portion 22, and flange portions 24L and 24R, and is formed by press forming. Press molding is performed by well-known bending molding or drawing molding. Therefore, the hat-shaped cross-sectional shape is formed as a cross-sectional shape without a negative angle in press molding.
  • the hat-shaped shape can be a shape as shown in FIG.
  • the hat-shaped cross section is formed of a top plate portion 20, left and right flange portions 24L and 24R, and left and right vertical wall portions 22L and 22R connecting the top plate portion 20 and the flange portions 24L and 24R, respectively.
  • the vertical wall portions 22L and 22R are formed so as to hang down from both ends of the top plate portion 20.
  • Both the left and right vertical wall portions 22L and 22R are formed so as to expand downward. For example, as shown in FIG. 3, it is formed in a trapezoidal shape in which a negative angle is not formed.
  • the flange portions 24L and 24R are formed by extending outward from the lower end portions of the corresponding vertical wall portions 22L and 22R in the left-right direction.
  • the left flange portion 24L is formed by connecting to the lower end of the left vertical wall portion 22L
  • the right flange portion 24R is formed by connecting to the right vertical wall portion 22R.
  • the bumper reinforcement 14 is made of a normal steel plate having a constant thickness (that is, not a tailored blank).
  • a concave bead 26 can be formed in the longitudinal direction at the center position in the width direction of the top plate portion 20.
  • the bending angle ⁇ 2 between the vertical wall portions 22L and 22R and the flange portions 24L and 24R is formed at a right angle (90 °).
  • the frame X drawn by the two-dot chain line in FIG. 3 represents the restriction of arrangement by the surrounding structural members, like the frame X shown in FIG. 14, and the hat-shaped cross section is contained within the range of this frame X. Need to be placed. The same applies to FIGS. 4 to 6 thereafter.
  • the flange portions 24L and 24R shown by the broken lines indicate the arrangement positions with respect to the vertical wall portions 22L and 22R in the above-mentioned conventional structure.
  • the flange portions 24L and 24R of the conventional structure are arranged in parallel with the top plate portion 20 as shown by the broken line in FIG. 3, and the bending angle with respect to the vertical wall portions 22L and 22R (FIG. 14). ⁇ 1) is about 97 °.
  • the flange portions 24L and 24R are press-molded so that the bending angle ⁇ 2 is 87 ° to 94 °.
  • the bending angle ⁇ 2 can be, for example, 90 ° (right angle) as shown in FIG.
  • the flange portions 24L and 24R are not parallel to the top plate portion 20.
  • FIG. 4 shows a deformed state of the hat-shaped cross-sectional shape when the bumper reinforcement 14 shown in FIG. 3 is bent at three points (see FIGS. 12 and 13) by computer simulation.
  • the impact load F acts on the central portion of the top plate portion 20
  • the vertical wall portions 22L and 22R fall inward.
  • the vertical wall portions 22L and 22R and the flange portions 24L and 24R are bent.
  • the angle ⁇ 2 maintains a right-angled state.
  • the flange portions 24L and 24R are formed at right angles to the flange portions 24L and 24R with respect to the input direction of the impact load F. Will receive a load in a right-angled state, and the bending strength can be improved.
  • the hat-shaped cross-sectional shape can be formed in which the lengths of the flange portions 24L and 24R are longer than 11 mm.
  • the flange portions 24L and 24R have a length of 21 mm and are formed 10 mm longer than the conventional structure.
  • the lengths of the flange portions 24L and 24R are preferably longer than 11 mm and preferably 30 mm or less.
  • the hat-shaped cross section arranged in the frame X drawn by the two-dot chain line in FIG. 5 is the width length of the top plate portion 20 by that amount. Is formed short.
  • the conventional general hat-shaped cross-sectional shape is shown by a broken line, and as can be seen from the difference between the broken line and the solid line, the reduction in the width of the top plate portion 20 in the present embodiment is the reduction of the width of the conventional concave bead 26. It is absorbed by reducing the width length or the width length of the top plate portion 20.
  • the lengths of the flange portions 24L and 24R of the hat-shaped cross section By forming the lengths of the flange portions 24L and 24R of the hat-shaped cross section longer than 11 mm in this way, the movement of the tip of the flange portion, which is most easily displaced when the hat-shaped cross section falls inward and deforms when a load is applied, is reduced. Can be made to. That is, the inward tilting of the vertical wall portions 22L and 22R can be reduced, and the bending strength can be improved.
  • the hat-shaped cross-sectional shape has a bending angle ⁇ 2 between the vertical wall portions 22L and 22R and the flange portions 24L and 24R set to 87 ° to 94 °, and further, the flange portion 24L. It is possible to make the length of 24R longer than 11 mm. That is, the hat-shaped cross-sectional shape of this embodiment is a combination of the above-described embodiments of FIGS. 3 and 5.
  • the bending angle ⁇ 2 can be, for example, 90 ° (right angle), but is not limited to this.
  • FIG. 6 shows a hat-shaped cross-sectional shape shown by a solid line and a conventional general hat-shaped cross-sectional shape shown by a broken line in the frame X. From the difference between the solid line and the hat-shaped cross-sectional shape shown by the broken line, in the configuration of the present embodiment, the bending angle ⁇ 2 between the vertical wall portions 22L, 22R and the flange portions 24L, 24R is a right angle, and the lengths of the flange portions 24L, 24R. It is clear that the flange is formed longer than the conventional structure.
  • the configuration of the hat-shaped cross-sectional shape of the present embodiment is a configuration in which the above-described embodiments of FIGS. 3 and 5 are combined, the action and effect of those embodiments are synergized to improve the bending strength.
  • the result of the computer simulation of the present embodiment shown in FIG. 6 is shown in graph H3 in the FS diagram of FIG. According to the graph H3, the maximum load is as large as that of the embodiment (graph H1) of FIG. 3 as compared with the graph Y which is the result of the conventional general hat-shaped cross-sectional shape. The rise of the graph until the maximum load is reached is also sharper than that of the conventional general hat-shaped cross-sectional shape, as in the embodiment (graph H2) of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the entire bumper information 14
  • FIG. 8 is a plan view of the entire bumper information 14 as viewed from the front direction.
  • the top plate portion 20 and the flange portions 24L and 24R of the bumper reinforcement 14 are gradually changed.
  • the width length of the top plate portion 20 in the cross-sectional direction is gradually narrowed from both ends in the longitudinal direction of the bumper reinforcement 14 to the center portion.
  • the width length of the top plate portion 20 is T1 at the end portion and T2 at the center portion, and the width length is gradually reduced from T1 to T2.
  • the width of the cross section of the flange portions 24L and 24R is gradually widened from both ends in the longitudinal direction of the bumper reinforcement 14 to the center portion. As seen in FIGS. 7 and 8, the width lengths of the flange portions 24L and 24R are K1 at the end portions and K2 at the central portion, and gradually increase from K1 to K2.
  • the hat-shaped cross-sectional shape can be the same as that of the above-described embodiments of FIGS. 3 to 6. That is, the bending angle ⁇ 2 between the vertical wall portions 22L, 22R and the flange portions 24L, 24R may be set to 87 ° to 94 °, or the length of the flange portions 24L, 24R may be longer than 11 mm (totally or partially). It is possible to do.
  • a concave bead 26 is formed on the top plate portion 20, and the width length of the concave bead 26 in the cross-sectional direction and the width length of the flange portions 24L and 24R in the cross-sectional direction are along the longitudinal direction of the bumper information 14. It is formed so as to change in a relationship opposite to each other. That is, in the place where the width of the concave bead 26 is narrow, the width of the flange portions 24L and 24R is wide, and conversely, in the place where the width of the concave bead 26 is wide, the width of the flange portions 24L and 24R is wide. It is narrow. As a result, the hat-shaped cross-sectional shape of the bumper reinforcement 14 can be accommodated in a substantially constant space in the longitudinal direction.
  • the width length B1 of the concave bead 26 is wide, so that the width length K1 of the flange portions 24L and 24R is formed narrow. Since the width B2 of the concave bead 26 is narrow in the central portion, the width length K2 of the flange portions 24L and 24R is formed to be wide.
  • the space of the cross-sectional shape can be accommodated in a space of a certain size without increasing the space of the cross-sectional shape depending on the position of the bumper information 14 in the longitudinal direction.
  • the structural member for a vehicle of the above embodiment is a bumper information 14 mounted on a bumper device 10 of a vehicle such as an automobile, but as another embodiment, the features of the bumper information 14 are shown in FIGS. 9 and 10. It can also be applied to various structural members of the automobile shown. For example, it can be applied to the center pillar 28 shown in FIG. 9, the door belt line reinforcement 30, the rocker outer reinforcement 32, the door side impact protection beam 34 shown in FIG. 10, and the like.
  • the characteristics of each of the above-described embodiments can be applied to a structural member for a vehicle formed of a tailored joint material.
  • the depth of the concave bead 26 formed on the top plate portion 20 is not particularly specified, but as one embodiment, even if the depth is constant in the length direction. Alternatively, the depth may change in the longitudinal direction.
  • concave bead 26 is arranged at only one place in the cross section, as another embodiment, a bead having a shallow depth may be separately formed on the top plate portion 20.
  • the bending formation angle between the vertical wall portion and the flange portion of the structural member for a vehicle is formed and arranged at a right angle. Therefore, when a load acts on the top plate, the vertical wall falls inward, and the vertical wall is in the same direction as the load acting direction, the maximum load is received, but the angle of the flange at this time. Since the temperature is 90 °, the bending strength can be improved as compared with the conventional case.
  • the length of the flange portion of the vehicle structural member is formed to be longer than 11 mm.
  • the length of the flange portion becomes longer than the length of the conventional flange portion, so that the movement of the tip of the flange portion, which is most displaced when the vertical wall portion falls inward due to a load acting on the top plate portion, is reduced. It is possible to improve the bending strength as compared with the conventional case.
  • the bending angle between the vertical wall portion and the flange portion of the structural member for the vehicle is a right angle, and the length of the flange portion is formed longer than 11 mm.
  • the width length in the cross-sectional direction of the top plate portion gradually narrows from both ends in the longitudinal direction to the center portion
  • the width length in the cross-sectional direction of the flange portion gradually widens from both ends in the longitudinal direction to the center portion. It has become. As a result, it is possible to form a structural member for a vehicle with a constant space shape without increasing the space of the cross-sectional shape in the longitudinal direction.
  • a concave bead is formed in the top plate portion, and the width length of the concave bead in the cross-sectional direction of the top plate portion and the width length in the cross-sectional direction of the flange portion are the longitudinal lengths of the structural member for the vehicle. It is formed so as to change in a relationship opposite to each other along the direction.
  • the vehicle structural member is suitably applied to bumper information in a vehicle bumper device.

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Abstract

プレス成形により形成された車両用構造部材であって、天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっている。実施形態によっては、前記縦壁部と前記フランジ部との成す屈曲角度が８７°～９４°である。実施形態によっては、前記縦壁部からの前記フランジ部の長さが１１ｍｍより大きい。

Description

車両用構造部材
　本発明は、車両用構造部材に関する。特に、車両のバンパ装置に装備されるバンパリインフォースメントとして好適な車両用構造部材に関する。
　自動車等車両には、各種の車両用構造部材が装備される。その一つに、長手方向に直交する断面がハット型形状の構造部材がある。図１４は一般的なハット型断面形状の車両用構造部材１１４を示す。車両用構造部材１１４は、概して天板部１２０と、縦壁部１２２と、フランジ部１２４とで構成され、通常は、プレス成形により形成される。なお、図１４は断面形状を模式的に示したものである。
　天板部１２０は、図１４において上側に描かれている。左右の縦壁部１２２は天板部１２０の両端部から下方に向かって延び、互いに拡開している。左右のフランジ部１２４は対応する縦壁部１２２の下端から外方に向けてＬ字状に屈曲するように延びている。なお、天板部１２０には凹ビード１２６が形成されている。これらの各部位が、周知のプレス成形の曲げ成形あるいは絞り成形により所定形状に形成される。
　従来の一般的な車両用構造部材１１４は、プレス成形により形成されることから、ハット型断面は、プレス型の抜き勾配を確保した負角のない形状とされており、縦壁部１２２は天板部１２０の両端部から下方に拡開するように延びている。そして、フランジ部１２４は天板部１２０と平行となっている。そのため、縦壁部１２２とフランジ部１２４の屈曲角度α１は通常９７°程度となっている。また、縦壁部１２２からのフランジ部１２４の長さは、通常１１ｍｍ以内の長さとなっている。これは、車両用構造部材１１４が配設される断面空間は、図１４に２点鎖線の仮想的な枠Ｘで示すように、他の構造部材が配設される関係から比較的狭い空間に制約されることによる。
　この種の車両用構造部材１１４の代表例としては、車両バンパ装置のバンパリインフォースメント１１４がある（特開２０１７－４７８１８号公報１及び特表２００８－５４２０９４号公報参照）。車両バンパ装置のバンパリインフォースメント１１４は車両衝突時に衝撃荷重を受ける構造部材であることから、曲げ強度が要求される。
　車両用構造部材であるバンパリインフォースメント１１４の曲げ強度は、一般的に、３点曲げ法により評価される。図１２及び図１３は３点曲げ法による評価方法を示す。図１２はバンパリインフォースメント１１４に荷重を負荷する前の状態を示し、図１３は荷重を負荷した後の状態を示す。３点曲げ法による評価は、図１２に示すように、長尺形状のバンパリインフォースメント１１４を、車両において当該バンパリインフォースメント１１４が支持される位置（バンパ支持構造１８に相当する位置（図２参照））に支持部材１１８を配置して支持する。そして、バンパリインフォースメント１１４の中央部に上方からインパクター１５０を衝突させ、その際にインパクター１５０が受ける反力を測定する。支持部材１１８間のピッチは例えば１０００ｍｍ、インパクター１５０の速度は例えば１０ｋｍ／ｈとする。すると、図１３に示すようにインパクター１５０により荷重を受けたバンパリインフォースメント１１４は下方に湾曲変形する。この変形時にインパクター１５０が受ける反力を測定して、バンパリインフォースメント１１４の曲げ強度を評価する。
　そのＣＡＥ解析による評価結果は、一般に、図１１に示すＦ-Ｓ線図で評価される。このＦ-Ｓ線図はインパクター１５０の下方へのストローク量（ｍｍ）に対する反力荷重（ｋＮ）で表される。上述した従来の一般的なバンパリインフォースメント１１４の断面形態による場合のＦ-Ｓ線図は、図１１のグラフＹで示される。
　ハット型断面を有する構造部材の曲げ強度の評価は、最大荷重が大きく、かつ、最大荷重に至るまでのインパクター１５０のストロークが短い方が良く、この評価を良くするための各種方策が、従来から各種提案されている。
　ところで、バンパリインフォースメントの車両用構造部材を配設するための空間は、前述もしたように、隣接する他の構造部材の配置の関係から制限されている。このため、曲げ強度の向上を図るために断面形状を大型化することは望めない。そして、構造部材の板厚を厚くすることも車両の重量増加となり、燃費を考慮すると望ましくない。
　このため、対策として、プレス成形を前提とし、質量を上げずに曲げ強度を向上するには、高強度材への変更が考えられるが、成形性やコストアップの問題があり望ましくない。
　したがって、プレス成形のため負角のない断面形状を前提とし、板厚を変えずかつ質量を上げずに曲げ強度を向上させるような断面形状が望まれる。
　一つの態様は、プレス成形により形成された車両用構造部材であって、天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、前記縦壁部と前記フランジ部との成す屈曲角度が８７°～９４°である。
　別の態様は、プレス成形により形成された車両用構造部材であって、天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、前記縦壁部からの前記フランジ部の長さが１１ｍｍより大きい。
　さらに別の態様は、プレス成形により形成された車両用構造部材であって、天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、前記縦壁部と前記フランジ部との成す屈曲角度が８７°～９４°であり、前記縦壁部からの前記フランジ部の長さが１１ｍｍより大きい。
　実施形態によっては、前記天板部の前記断面方向における幅長が、当該車両用構造部材における長手方向の両端部から中央部にかけて次第に狭くなっており、前記フランジ部の前記断面方向における幅長が、当該車両用構造部材における長手方向の両端部から中央部にかけて次第に広くなっている。
　実施形態によっては、前記天板部には凹ビードが形成されており、当該天板部の前記断面方向における前記凹ビードの幅長と、前記フランジ部の前記断面方向における幅長は、当該車両用構造部材の長手方向に沿って互いに相反する関係で変化している。
　実施形態によっては、上記車両用構造部材は車両バンパ装置におけるバンパリインフォースメントである。
自動車車体に対するバンパ装置の配置位置を示す概略図である。 バンパリインフォースメントとバンパ支持構造との配置関係を左斜め後方から見た斜視図である。 ひとつの実施形態としてのハット型断面形状を示す模式図である。 図３のハット型断面が内倒れ変形した状態を示す模式図である。 別の実施形態としてのハット型断面形状を示す模式図である。 さらに別の実施形態としてのハット型断面形状を示す模式図である。 さらに別の実施形態としてのバンパリインフォースメントの長手方向における断面形状の変化形態を示す全体斜視図である。 図７のバンパリインフォースメントを前面方向から見た全体平面図である。 車両用構造部材のその他の適用個所を説明するための自動車車体のフロント部位の骨格を示す斜視図である。 車両用構造部材のその他の適用個所を説明するための自動車車体の側面部位の骨格を示す斜視図である。 ３点曲げ法によるコンピュータシミュレーションの結果を表すＦ-Ｓ線図である。 ３点曲げ解析におけるバンパリインフォースメントに荷重を負荷する前の状態を示す斜視図である。 ３点曲げにより衝撃荷重を受けて変形したバンパリインフォースメントの斜視図である。 従来の車両用構造部材におけるハット型断面形状を示す模式図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ひとつの実施形態としての車両用構造部材は、自動車等車両のバンパ装置に装備されるバンパリインフォースメントである。なお、以下の説明における左右、上下、前後等の方向表示は、特に指定しない限り、参照している図における方向を示す。また、類似する部材が左右にある場合においてそれらを区別する必要がある場合は、右側の部材には当該符号の後尾にＲの符号を付して示し、左側の部材には当該符号の後尾にＬの符号を付して示す。
＜バンパ装置とバンパリインフォースメント＞
　先ず、車両用構造部材であるバンパリインフォースメント１４が装備される車両バンパ装置１０の配置構成を説明する。図１は自動車におけるバンパ装置１０の配置位置を示す。バンパ装置１０は、通常、自動車車体１２の前部と後部の位置に、自動車車体１２に対して幅方向に配置される。
　バンパ装置１０は、長尺形状のバンパリインフォースメント１４と、バンパ被覆部材１６と、バンパ支持構造１８とを備える。バンパリインフォースメント１４はバンパ装置１０の強度上の心材として配設される。バンパ被覆部材１６はバンパリインフォースメント１４の全面を被覆するように配設される。バンパ被覆部材１６はバンパ装置１０の最外面に配設され、見栄えを考慮した構成とされている。通常、意匠の成形に適する樹脂製で形成される。
　バンパ支持構造１８は、バンパリインフォースメント１４の長手方向（自動車車体で見て幅方向）の両側部の位置で、自動車車体１２のフレーム部材（図１には不図示、後掲の図９に符号３６で示されている）と、バンパリインフォースメント１４との間に配設される。そして、このバンパ支持構造１８によりバンパリインフォースメント１４で受ける衝突荷重を自動車車体１２に伝え、自動車車体１２で支持される。なお、以後では、例として、自動車車体１２の前部に配設されるバンパリインフォースメント１４の場合の実施形態を説明する。
　図２はバンパリインフォースメント１４とバンパ支持構造１８との配置関係を左斜め後方から見た斜視図である。バンパ装置１０は図１に示すような構成であることにより、自動車の正面衝突によりバンパ装置１０の中央部に作用する衝突荷重は、先ずは、バンパ被覆部材１６で受けて、これをバンパリインフォースメント１４で支える。そして、バンパリインフォースメント１４に作用した荷重は、バンパリインフォースメント１４の両側部に配設されたバンパ支持構造１８を介して自動車車体１２により受けられる。
　次に、バンパリインフォースメント１４の長手方向に直交する断面の形状について説明する。バンパリインフォースメント１４は基本的にハット型断面形状に形成される。ハット型断面形状は、天板部２０と、縦壁部２２と、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒとを有して形成され、プレス成形により形成される。プレス成形は、周知の曲げ成形、あるいは絞り成形により行われる。したがって、ハット型断面形状は、プレス成形上、負角のない断面形状として形成される。
　一つの実施形態として、ハット型形状は、図３に示すような形状とすることができる。ハット型断面は、天板部２０と、左右のフランジ部２４Ｌ、２４Ｒと、この天板部２０とフランジ部２４Ｌ、２４Ｒとをそれぞれ連結する左右の縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとから形成される。縦壁部２２Ｌ、２２Ｒは天板部２０の両端部から下垂して形成されている。左側と右側の両縦壁部２２Ｌ、２２Ｒは下方に向けて拡がるように形成される。例えば、図３に示すように、負角が形成されない台形状に形成される。
　フランジ部２４Ｌ、２４Ｒは対応する縦壁部２２Ｌ、２２Ｒの下端部から左右方向の外方に向けて延伸して形成されている。左側のフランジ部２４Ｌは左側の縦壁部２２Ｌの下端に接続して形成され、右側のフランジ部２４Ｒは右側の縦壁部２２Ｒに接続して形成される。
　バンパリインフォースメント１４は、板厚一定の通常の（つまりテーラードブランクでない）鋼板が用いられている。なお、天板部２０には、形状的に強度を高めるために、天板部２０の幅方向の中央位置に長手方向に凹ビード２６を形成することができる。
＜フランジ部の屈曲角度＞
　一つの実施形態として、ハット型断面形状は、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとフランジ部２４Ｌ、２４Ｒとの屈曲角度α２が直角（９０°）に形成される。なお、図３において２点鎖線で描かれた枠Ｘは、図１４に示す枠Ｘと同じく、周囲の構造部材による配置の制約を表しており、ハット型断面はこの枠Ｘの範囲内に収めて配置する必要がある。以後の図４～図６においても同様である。
　図３において、破線で示すフランジ部２４Ｌ、２４Ｒは前述した従来構造における縦壁部２２Ｌ、２２Ｒに対する配置位置を示している。両者の対比から分かるように、従来構造のフランジ部２４Ｌ、２４Ｒは図３に破線で示したように天板部２０と平行に配設され、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒに対する屈曲角度（図１４のα１）が約９７°程度となっている。これに対して、一つの実施形態として、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒは屈曲角度α２が８７°～９４°となるようにプレス成形する。屈曲角度α２は例えば図３に示したように９０°（直角）とすることができる。これにより、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒは天板部２０と平行にならない。
　図４は図３に示したバンパリインフォースメント１４を、コンピュータシミュレーションにより３点曲げ（図１２、図１３参照）をした場合の、ハット型断面形状の変形状態を示す。天板部２０の中央部に衝撃荷重Ｆが作用すると、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒは内側に倒れる。そして、この内倒れ変形により、図４で見て、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒが天板部２０に対して垂直となった状態においても、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとフランジ部２４Ｌ、２４Ｒの屈曲角度α２は直角の状態を維持している。このように、内倒れして縦壁部２２Ｌ、２２Ｒが垂直になった際にフランジ部２４Ｌ、２４Ｒに対して直角をなすことにより、衝撃荷重Ｆの入力方向に対して、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒは直角状態で荷重を受けることになり、曲げ強度の向上を図ることができる。
　図３に示したハット型断面形状の３点曲げの結果は、図１１のＦ-Ｓ線図においてグラフＨ１で示した。グラフＨ１によれば、従来の一般的なハット型断面形状の３点曲げの結果であるグラフＹと比べて、本実施形態の最大荷重は大きくなっていることが分かる。
＜ハット型断面形状の変形例＞
　図５に示すように、別の実施形態として、ハット型断面形状は、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さが１１ｍｍより長く形成することができる。一つの具体的な実施形態としては、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さは２１ｍｍとし、従来構造より１０ｍｍ長く形成する。なお、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さは１１ｍｍより長く、３０ｍｍ以下とすることが好ましい。
　上記のようにフランジ部２４Ｌ、２４Ｒが長く形成されることから、図５に２点鎖線で描かれた枠Ｘ内に配設されるハット型断面は、その分、天板部２０の幅長が短く形成される。従来の一般的なハット型断面形状は破線で示されており、破線と実線で示す違いから分かるように、本実施形態における天板部２０の幅長の縮小分は、従来の凹ビード２６の幅長または天板部２０の幅長を縮小することにより吸収する。
　このようにハット型断面のフランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さが１１ｍｍより長く形成されることにより、荷重作用時にハット型断面が内倒れ変形する際に、最も変位しやすいフランジ部先端の動きを低減させることができる。すなわち、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒの内倒れを低減させることができて、曲げ強度の向上を図ることができる。
　本実施形態のハット型断面形状の３点曲げの結果は、図１１のＦ-Ｓ線図においてグラフＨ２で示している。このグラフＨ２によれば、従来の一般的なハット型断面形状の結果であるグラフＹと比べて、最大荷重に至るまでのグラフの立ち上がりが早いことが分かる。
＜ハット型断面形状のさらなる変形例＞
　図６に示すように、さらに別の実施形態として、ハット型断面形状は、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとフランジ部２４Ｌ、２４Ｒとの屈曲角度α２を８７°～９４°とし、さらにフランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さを１１ｍｍより長くすることが可能である。すなわち、この実施形態のハット型断面形状は、上述した図３と図５の実施形態を組み合わせたものである。屈曲角度α２は例えば９０°（直角）とすることができるが、これに限定しない。
　図６には枠Ｘ内に、実線で示すハット型断面形状と、破線で示す従来の一般的なハット型断面形状が示されている。この実線と破線で示すハット型断面形状の違いから、本実施形態の構成は、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとフランジ部２４Ｌ、２４Ｒとの屈曲角度α２が直角であり、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さが従来構造より長く形成されることが明らかである。
　本実施形態のハット型断面形状の構成は、上述した図３と図５の実施形態を組み合わせた構成であることから、それらの実施形態の作用効果が相乗されて曲げ強度の向上が図られる。図６に示す本実施形態のコンピュータシミュレーションの結果は、図１１のＦ-Ｓ線図においてグラフＨ３で示している。グラフＨ３によれば、従来の一般的なハット型断面形状の結果であるグラフＹと比べて、最大荷重は図３の実施形態（グラフＨ１）と同様に大きくなっている。そして、最大荷重に達するまでのグラフの立ち上がりも、図５の実施形態（グラフＨ２）と同様に、従来の一般的なハット型断面形状の場合に比べ急激になっている。
＜バンパリインフォースメントの長手方向における断面形状の変化形態＞
　図７と図８に示すように、さらに別の実施形態として、バンパリインフォースメント１４の長手方向における断面形状はさらに変形させることが可能である。図７はバンパリインフォースメント１４の全体を示す斜視図であり、図８はバンパリインフォースメント１４の全体を前面方向から見た平面図である。
　本実施形態は、バンパリインフォースメント１４の天板部２０とフランジ部２４Ｌ、２４Ｒを徐変させたものである。天板部２０の断面方向における幅長は、バンパリインフォースメント１４の長手方向の両端部から中央部にかけて次第に幅狭に形成される。図７及び図８で見て、天板部２０の幅長は端部でＴ１、中央部でＴ２とされており、Ｔ１からＴ２に幅長が漸減している。
　フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの断面の幅長は、バンパリインフォースメント１４の長手方向の両端部から中央部にかけて次第に幅広に形成される。図７及び図８で見て、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの幅長は端部でＫ１とされており、中央部でＫ２とされており、Ｋ１からＫ２に漸増している。
　なお、本実施形態においても、ハット型断面形状は前述した図３～図６の実施形態と同様にすることができる。すなわち、縦壁部２２Ｌ、２２Ｒとフランジ部２４Ｌ、２４Ｒとの屈曲角度α２を８７°～９４°としたり、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの長さを（全体的あるいは部分的に）１１ｍｍより長くしたりすることが可能である。
　そして、天板部２０には凹ビード２６が形成されており、凹ビード２６の断面方向における幅長と、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの断面方向における幅長は、バンパリインフォースメント１４の長手方向に沿って互いに相反する関係で変化するように形成されている。すなわち、凹ビード２６の幅長が幅狭の箇所ではフランジ部２４Ｌ、２４Ｒの幅長を幅広とし、逆に、凹ビード２６の幅長が幅広の箇所ではフランジ部２４Ｌ、２４Ｒの幅長を幅狭としている。これにより、バンパリインフォースメント１４のハット型断面形状を長手方向にわたって略一定の空間に収めることができる。
　例えば、図７および図８に示すように、長手方向における端部においては、凹ビード２６の幅長Ｂ１が幅広であるので、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの幅長Ｋ１は幅狭に形成される。そして、中央部においては、凹ビード２６の幅長Ｂ２が幅狭であるので、フランジ部２４Ｌ、２４Ｒの幅長Ｋ２は幅広に形成される。
　本実施形態によれば、バンパリインフォースメント１４の長手方向の位置によって断面形状の空間を大きくすることなく、一定の大きさの空間に収めることができる。
＜その他の実施形態＞
　上記実施形態の車両用構造部材は、自動車等車両のバンパ装置１０に装備されるバンパリインフォースメント１４であったが、別の実施形態として、このバンパリインフォースメント１４の特徴は図９及び図１０に示す自動車の各種構造部材にも適用可能である。例えば、図９に図示するセンターピラー２８、ドアベルトラインリインフォースメント３０、ロッカーアウターリインフォースメント３２、及び、図１０に図示するドアサイドインパクトプロテクションビーム３４等にも適用可能である。
　また別の実施形態として、上述した各実施形態の特徴は、テーラード接合材により形成される車両用構造部材にも適用可能である。
　また、上述した各実施形態においては、天板部２０に形成する凹ビード２６の深さは、特に指定しなかったが、ひとつの実施形態として、長さ方向に一定の深さであってもよいし、長手方向に深さが変化してもよい。
　また、凹ビード２６は断面内において１箇所のみに配置したが、別の実施形態として、深さの浅いビードを別に天板部２０に形成してもよい。
＜上記実施形態の利点＞
　なお、最後に、以上に説明した実施形態の利点を付記しておく。
　実施形態によっては、車両用構造部材の縦壁部とフランジ部との屈曲形成角は直角に形成されて配設される。このため、天板部へ荷重が作用して、縦壁部が内側に倒れて、縦壁部が荷重作用方向と同方向になった際に最大荷重を受けるが、この際のフランジ部の角度が９０°であるので、従来よりも曲げ強度の向上を図ることができる。
　実施形態によっては、車両用構造部材のフランジ部の長さが１１ｍｍより長く形成される。これにより、フランジ部の長さが従来のフランジ部の長さより長くなるので、天板部へ荷重が作用して、縦壁部が内側に倒れる際に、最も変位するフランジ部先端の動きを低減させることができて、従来よりも曲げ強度の向上を図ることができる。
　実施形態によっては、車両用構造部材の縦壁部とフランジ部との屈曲角度が直角であり、フランジ部の長さが１１ｍｍより長く形成される。これはすなわち、上述の二つの特徴を組み合わせた構成である。これにより、上記の各特徴に対応する利点を同時に得ることができて、従来よりも曲げ強度の向上をより図ることができる。
　実施形態によっては、天板部の断面方向における幅長が長手方向の両端部から中央部にかけて次第に狭くなっており、フランジ部の断面方向における幅長が長手方向の両端部から中央部にかけて次第に広くなっている。これにより、車両用構造部材の長手方向における断面形状の空間を大きくすることなく、一定の空間形状の大きさで形成することができる。
　実施形態によっては、天板部には凹ビードが形成されており、当該天板部の断面方向における凹ビードの幅長と、フランジ部の断面方向における幅長は、当該車両用構造部材の長手方向に沿って互いに相反する関係で変化するように形成される。
　実施形態によっては、車両用構造部材は車両バンパ装置におけるバンパリインフォースメントに好適に適用される。
　以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、当業者であれば様々な置換、変更、改良を施すことが可能である。

Claims (6)

  1. 　プレス成形により形成された車両用構造部材であって、
    　天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、
    　前記縦壁部と前記フランジ部との成す屈曲角度が８７°～９４°である、車両用構造部材。
  2. 　プレス成形により形成された車両用構造部材であって、
    　天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、
    　前記縦壁部からの前記フランジ部の長さが１１ｍｍより大きい、車両用構造部材。
  3. 　プレス成形により形成された車両用構造部材であって、
    　天板部と、当該天板部の両端部から拡開するように延びる一対の縦壁部と、当該縦壁部の両端から外方に向けて屈曲して延びる一対のフランジ部とを備え、長手方向に直交する断面がハット型形状となっており、
    　前記縦壁部と前記フランジ部との成す屈曲角度が８７°～９４°であり、
    　前記縦壁部からの前記フランジ部の長さが１１ｍｍより大きい、車両用構造部材。
  4. 　請求項１～３の何れかの請求項に記載の車両用構造部材であって、
    　前記天板部の前記断面方向における幅長が、当該車両用構造部材における長手方向の両端部から中央部にかけて次第に狭くなっており、
    　前記フランジ部の前記断面方向における幅長が、当該車両用構造部材における長手方向の両端部から中央部にかけて次第に広くなっている、車両用構造部材。
  5. 　請求項４に記載の車両用構造部材であって、
    　前記天板部には凹ビードが形成されており、当該天板部の前記断面方向における前記凹ビードの幅長と、前記フランジ部の前記断面方向における幅長は、当該車両用構造部材の長手方向に沿って互いに相反する関係で変化している、車両用構造部材。
  6. 　請求項１～請求項５の何れかの請求項に記載の車両用構造部材であって、
    　当該車両用構造部材は車両バンパ装置におけるバンパリインフォースメントである、車両用構造部材。
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