WO2022149504A1 - 構造部材 - Google Patents

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WO2022149504A1
WO2022149504A1 PCT/JP2021/048389 JP2021048389W WO2022149504A1 WO 2022149504 A1 WO2022149504 A1 WO 2022149504A1 JP 2021048389 W JP2021048389 W JP 2021048389W WO 2022149504 A1 WO2022149504 A1 WO 2022149504A1
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WO
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structural member
vertical wall
vertical
top plate
vertical walls
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PCT/JP2021/048389
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English (en)
French (fr)
Inventor
敦史 大野
Original Assignee
日本製鉄株式会社
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    • B60R19/00Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/04Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects formed from more than one section in a side-by-side arrangement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R19/02Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R19/00Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
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    • B60R19/18Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R2019/1806Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1813Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal

Definitions

  • the present disclosure relates to structural members, and more particularly to structural members for moving bodies having a long shape.
  • Structural members used for moving bodies such as automobiles are required to be lightweight from the viewpoint of improving fuel efficiency, for example, while also being required to have collision resistance.
  • an automobile bumper reinforcement which is a kind of structural member, is installed at the front or rear of a vehicle body and absorbs an impact by bending and deforming when a collision load is applied from the front or the rear of the vehicle body. Bumper reinforcement is required to bear a large load with a small amount of deformation.
  • Patent Document 1 proposes a shape for suppressing deformation of the bumper reinforcement at the time of a collision.
  • the bumper reinforcement of Patent Document 1 includes a first member and a second member.
  • the first member has a hat-shaped cross section.
  • the second member is a closing plate that closes the opening of the first member.
  • the first member and the second member each include a top plate, two vertical walls, and two flanges.
  • the vertical wall of the second member is arranged inside the first member and facing the vertical wall of the first member.
  • the top plate of the second member has a convex portion protruding toward the side opposite to the top plate of the first member.
  • Patent Document 1 when a collision load is input to the bumper reinforcement from the second member side and bending deformation occurs in the bumper reinforcement, the end portion of each vertical wall of the first member on the second member side. Moves toward the center of the bumper reinforcement in the vehicle height direction. That is, in the first member, deformation occurs in which both vertical walls are tilted inward.
  • the bumper reinforcement of Patent Document 1 when bending deformation occurs, a portion of the top plate of the second member other than the convex portion moves toward both vertical walls of the first member, so that the first member Tilt of both vertical walls is suppressed.
  • the magnitude of the load capacity is the product of the height of the cross section (length in the load input direction) and the stress generated at each part.
  • the structural member is required to suppress a decrease in the height of the cross section at the time of a collision and improve the load bearing performance.
  • the structural member according to the present disclosure is a structural member for a moving body and has a long shape.
  • the structural member includes a first member, a second member, and a regulation unit.
  • the first member and the second member each extend in the longitudinal direction of the structural member.
  • the first member includes a first top plate, a pair of first vertical walls, a pair of first flanges, and a pair of first ridgeline portions.
  • the pair of first vertical walls are arranged so as to face each other, and the edges are connected to each other by the first top plate.
  • the pair of first flanges are arranged on the side opposite to the first top plate with respect to the first vertical wall, and project to the outside of the first vertical wall.
  • the pair of first ridge lines connects the first vertical wall and the first flange.
  • the second member includes a second top plate, a pair of second vertical walls, a pair of second flanges, and a pair of second ridges.
  • the second top plate is arranged inside the first vertical wall and faces the first top plate at a distance.
  • the pair of second vertical walls are arranged along the first vertical wall inside the first vertical wall, and the edges are connected to each other by the second top plate.
  • the pair of second flanges are arranged on the side opposite to the second top plate with respect to the second vertical wall, and project to the outside of the second vertical wall.
  • the second flange is joined to each of the first flanges.
  • the pair of second ridges connects the second vertical wall and the second flange.
  • the regulation unit is provided between the pair of second vertical walls. The regulating unit regulates deformation in which the portions of the pair of first vertical walls on the first flange side approach each other.
  • the load bearing performance can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a structural member according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the structural member according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the structural member shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial vertical sectional view of the structural member shown in FIG.
  • FIG. 5 is a partial vertical sectional view of the structural member according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the structural member according to the modified example of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the structural member according to the modified example of each embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the basic conditions of the simulation of the three-point bending test in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the basic conditions of the simulation of the three-point bending test in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the structural member according to Comparative Example 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the structural member according to Comparative Example 2.
  • FIG. 11 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the second embodiment.
  • FIG. 13 is another load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the second embodiment.
  • FIG. 14 is yet another load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the second embodiment.
  • FIG. 15 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the third embodiment.
  • FIG. 16 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending
  • the structural member according to the embodiment is a structural member for a moving body and has a long shape.
  • the structural member includes a first member, a second member, and a regulation unit.
  • the first member and the second member each extend in the longitudinal direction of the structural member.
  • the first member includes a first top plate, a pair of first vertical walls, a pair of first flanges, and a pair of first ridgeline portions.
  • the pair of first vertical walls are arranged so as to face each other, and the edges are connected to each other by the first top plate.
  • the pair of first flanges are arranged on the side opposite to the first top plate with respect to the first vertical wall, and project to the outside of the first vertical wall.
  • the pair of first ridge lines connects the first vertical wall and the first flange.
  • the second member includes a second top plate, a pair of second vertical walls, a pair of second flanges, and a pair of second ridges.
  • the second top plate is arranged inside the first vertical wall and faces the first top plate at a distance.
  • the pair of second vertical walls are arranged along the first vertical wall inside the first vertical wall, and the edges are connected to each other by the second top plate.
  • the pair of second flanges are arranged on the side opposite to the second top plate with respect to the second vertical wall, and project to the outside of the second vertical wall.
  • the second flange is joined to each of the first flanges.
  • the pair of second ridges connects the second vertical wall and the second flange.
  • the regulation unit is provided between the pair of second vertical walls. The regulating unit regulates deformation in which the portions of the pair of first vertical walls on the first flange side approach each other (first configuration).
  • the second vertical wall of the second member is arranged inside the first vertical wall of the first member along the first vertical wall. Further, between the second vertical walls, a regulation unit that regulates deformation in which the portions of the pair of first vertical walls on the first flange side approach each other, that is, deformation in which each first vertical wall tilts inward of the first member. Is provided. Therefore, when a collision load is input to the structural member from the second member side and the first vertical wall tries to tilt inward of the first member, the first vertical wall is tilted by the second vertical wall and the regulating portion. It can be suppressed.
  • the structural member can receive the collision load at the stage where the amount of penetration into the structural member is small.
  • the load-bearing performance of the structural member can be improved against the collision load from the second member side.
  • the size of the gap between the first vertical wall and the second vertical wall is preferably 2.0 mm or less (second configuration).
  • the second vertical wall of the second member is arranged sufficiently close to the first vertical wall of the first member. Therefore, it is possible to more effectively suppress the tilting of the first vertical wall inward of the first member. Therefore, the load bearing performance of the structural member can be further improved against the collision load from the second member side.
  • the regulatory department may have multiple beads. Each of the plurality of beads projects from the second top plate to the side opposite to the first top plate. The plurality of beads extend from one of the second vertical walls to the other and are connected to each of the second vertical walls (third configuration).
  • a plurality of beads are provided between the second vertical walls of the second member as a regulating unit for regulating the tilt of the first vertical wall of the first member.
  • the plurality of beads can distribute the collision load in the longitudinal direction of the structural member. Therefore, plastic deformation of the structural member is less likely to occur, and the load capacity of the structural member can be maintained even if the amount of penetration into the structural member is large. Therefore, the load bearing performance of the structural member can be further improved against the collision load from the second member side.
  • each of the plurality of beads is preferably 50% or less of the height of the second vertical wall in the direction perpendicular to both the longitudinal direction of the structural member and the direction in which the first vertical walls face each other (the height of each of the plurality of beads is preferably 50% or less). Fourth configuration).
  • the ratio of the height of each bead to the height of the second vertical wall is 50% or less in the longitudinal direction of the structural member and the direction perpendicular to the direction in which the first vertical walls of the first member face each other. Is set to.
  • the spacing between adjacent beads among the plurality of beads in the longitudinal direction of the structural member is preferably less than 45.0 mm (fifth configuration).
  • the bead spacing in the longitudinal direction of the structural member is set to less than 45.0 mm.
  • At least a part of the plurality of beads can be continuously extended from one of the second vertical walls to the other (sixth configuration). Alternatively, all of the plurality of beads may extend continuously from one of the second vertical walls to the other (seventh configuration).
  • some or all beads extend continuously from one of the second vertical walls of the second member to the other.
  • the plurality of beads may be arranged at uniform intervals over the entire length of the second member (eighth configuration).
  • a plurality of beads are uniformly arranged over the entire length of the second member. In this case, the load-bearing performance effect of the bead can be exhibited regardless of the location where the collision load is input.
  • the plurality of beads may be arranged non-uniformly over the total length of the second member (9th configuration).
  • a plurality of beads are unevenly arranged over the entire length of the second member. That is, in the total length of the second member, there are a portion where the bead density is relatively high and a portion where the bead density is relatively low. In this case, when a collision load is input to the structural member, the portion of the structural member having a low bead density can be deformed in advance of the other portion.
  • Each of the plurality of beads may have a convex curved shape on the opposite side to the first top plate in the vertical cross-sectional view of the structural member (tenth configuration).
  • Each of the plurality of beads may have a corner formed by adjacent linear portions in a vertical cross-sectional view of the structural member (11th configuration).
  • the regulating portion may be integrally formed with the second member (12th configuration). In this case, it is possible to suppress an increase in the weight of the structural member due to the regulation portion.
  • the regulation unit may be included in a member separate from the second member (thirteenth configuration). As a result, the shape of the second member is simplified, so that the second member can be easily molded.
  • FIG. 1 is a schematic view of a moving body structural member 100 according to the present embodiment.
  • the moving body is, for example, an automobile.
  • the structural member 100 is used, for example, as a member constituting the vehicle body of an automobile.
  • the structural member 100 may be a bumper reinforcement. In this embodiment, an example in which the structural member 100 is a bumper reinforcement will be described.
  • the structural member 100 has a long shape.
  • the structural member 100 is installed at the front or rear of the vehicle body and extends substantially in the vehicle width direction.
  • the structural member 100 is curved so as to be convex toward the outside of the vehicle body in the vehicle length direction.
  • the structural member 100 includes a first member 10 and a second member 20.
  • the first member 10 and the second member 20 each extend in the longitudinal direction of the structural member 100. That is, the first member 10 and the second member 20 extend in the vehicle width direction, respectively.
  • the length of the first member 10 is substantially the same as the length of the second member 20, for example. However, there may be a slight difference between the length of the first member 10 and the length of the second member 20.
  • the second member 20 is arranged on the outside of the vehicle body with respect to the first member 10.
  • the structural member 100 is a bumper reinforcement installed at the front portion of the vehicle body
  • the second member 20 is arranged in front of the first member 10.
  • the structural member 100 is a bumper reinforcement installed at the rear of the vehicle body
  • the second member 20 is arranged behind the first member 10. Both ends of the first member 10 in the vehicle width direction are supported by, for example, a crash box 200.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the structural member 100.
  • FIG. 3 is a view (plan view) of the structural member 100 as viewed from the second member 20 side.
  • FIG. 4 is a partial vertical sectional view of the structural member 100.
  • the cross section of the structural member 100 means a cross section when the structural member 100 is cut in a plane substantially perpendicular to the longitudinal direction thereof.
  • the vertical cross section of the structural member 100 means a cross section when the structural member 100 is cut in a plane substantially parallel to the longitudinal direction thereof.
  • the configuration of the structural member 100 will be described by referring to the vertical direction on the paper surface of FIG.
  • the vertical direction and the width direction substantially coincide with the vehicle length direction and the vehicle height direction of the vehicle body on which the structural member 100 is installed, respectively.
  • the first member 10 has a substantially hat-shaped cross section.
  • the first member 10 includes a top plate 11, a pair of vertical walls 121, 122, and a pair of flanges 131, 132.
  • the first member 10 further includes a pair of ridge line portions 141 and 142 and a pair of ridge line portions 151 and 152.
  • the top plate 11 is a part of the structural member 100 that is arranged on the innermost side of the vehicle body.
  • the edges of the vertical walls 121 and 122 are connected to each other by a top plate 11.
  • the vertical walls 121 and 122 project upward from the top plate 11.
  • the vertical walls 121 and 122 are arranged so as to be slightly inclined with respect to the vertical direction (vehicle length direction).
  • the vertical walls 121 and 122 may be arranged substantially parallel to the vertical direction.
  • the vertical walls 121 and 122 face each other. That is, the vertical walls 121 and 122 are arranged so that one side thereof faces each other in the width direction of the structural member 100.
  • the ridge line portions 141 and 142 connect the top plate 11 and the vertical walls 121 and 122, respectively.
  • One vertical wall 121 is connected to the top plate 11 via the ridge line portion 141.
  • the other vertical wall 122 is connected to the top plate 11 via the ridge line portion 142 on the opposite side of the vertical wall 121.
  • Each of the ridges 141 and 142 has a substantially arc shape in a cross-sectional view of, for example, the structural member 100.
  • the flanges 131 and 132 are arranged on the side opposite to the top plate 11 with respect to the vertical walls 121 and 122, and project to the outside of the vertical walls 121 and 122.
  • the flanges 131 and 132 project outward in the width direction from the vertical walls 121 and 122 facing each other.
  • the flanges 131 and 132 are connected to the edge of the vertical walls 121 and 122 opposite to the edge connected by the top plate 11, respectively.
  • One flange 131 is connected to one vertical wall 121 via a ridgeline portion 151.
  • the other flange 132 is connected to the other vertical wall 122 via the ridge portion 152.
  • the vertical wall 121 and the flange 131 are connected by the ridge line portions 151 and 152, and the vertical wall 122 and the flange 132 are connected by the ridge line portion 152.
  • the vertical wall 121 and the flange 131 may be integrally molded, or may be molded as separate bodies and then joined by welding or the like.
  • the vertical wall 122 and the flange 132 may be integrally molded, or may be molded as separate bodies and then joined by welding or the like.
  • Each of the ridges 151 and 152 has a substantially arc shape in a cross-sectional view of, for example, the structural member 100.
  • the first member 10 is formed of a plate-shaped material.
  • the material of the first member 10 is, for example, a metal such as steel or aluminum.
  • the first member 10 is typically formed by stamping a metal plate.
  • the material of the first member 10 is not limited to metal.
  • the second member 20 closes the opening of the first member 10 having a substantially hat-shaped cross section to form a closed cross section together with the first member 10.
  • the second member 20 includes a top plate 21, a pair of vertical walls 221,222, and a pair of flanges 231,232.
  • the second member 20 further includes a pair of ridges 241,242 and a pair of ridges 251,252.
  • the top plate 21 is arranged inside the vertical walls 121 and 122 of the first member 10. That is, the top plate 21 is arranged between the vertical wall 121 and the vertical wall 122. The top plate 21 is arranged above the top plate 11 of the first member 10. The top plate 21 faces the top plate 11 at a distance. The top plate 21 is separated from the top plate 11 so as not to come into contact with the top plate 11 even if the structural member 100 is deformed by the collision load.
  • the vertical walls 221,222 are arranged inside the vertical walls 121, 122 of the first member 10. The edges of the vertical walls 221 and 222 are connected to each other by a top plate 21. The vertical walls 221,222 project upward from the top plate 21.
  • the vertical walls 221,222 face each other. That is, the vertical walls 221,222 are arranged so that one side thereof faces each other in the width direction of the structural member 100.
  • the ridges 241,242 connect the vertical walls 221,222 to the top plate 21, respectively.
  • One vertical wall 221 is connected to the top plate 21 via a ridge line portion 241.
  • the other vertical wall 222 is connected to the top plate 21 via the ridge line portion 242 on the opposite side of the vertical wall 221.
  • Each of the ridges 241,242 has a substantially arc shape in a cross-sectional view of, for example, the structural member 100.
  • the vertical walls 221 and 222 are arranged along the vertical walls 121 and 122 inside the vertical walls 121 and 122 of the first member 10, respectively.
  • One vertical wall 221 is close to one vertical wall 121 of the first member 10.
  • the other vertical wall 222 is close to the other vertical wall 122 of the first member 10.
  • the size of each gap G between the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 and the vertical walls 221,222 of the second member 20 is preferably set to 2.0 mm or less. More preferably, each gap G is 0 mm. That is, it is preferable that the vertical walls 221 and 222 are in contact with the vertical walls 121 and 122, respectively. When the gap G is 0 mm, the vertical walls 221 and 222 may be joined to the vertical walls 121 and 122, respectively, by welding or the like.
  • the vertical wall height H2 of the second member 20 is smaller than the vertical wall height H1 of the first member 10.
  • the vertical wall height H2 is the height of the vertical walls 221,222 in a direction substantially perpendicular to both the longitudinal direction of the structural member 100 and the direction in which the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 face each other.
  • the height of the vertical walls 221,222 refers to the total length of the vertical walls 221,222 themselves in the vertical direction and the vertical lengths of the ridges 241,242 and the ridges 251,252, respectively.
  • the vertical wall height H1 is the height of the vertical walls 121, 122 in a direction substantially perpendicular to both the longitudinal direction of the structural member 100 and the direction in which the vertical walls 121, 122 of the first member 10 face each other.
  • the height of the vertical walls 121 and 122 refers to the total length of the vertical walls 121 and 122 themselves and the vertical lengths of the ridges 141 and 142 and the ridges 151 and 152, respectively.
  • the ratio of the vertical wall height H2 to the vertical wall height H1: H2 / H1 is preferably larger than 1/12, more preferably 1/6 or more. Further, H2 / H1 is preferably 1/2 or less, more preferably 1/3 or less.
  • the flanges 231 and 232 are arranged on the side opposite to the top plate 21 with respect to the vertical walls 221 and 222, and project to the outside of the vertical walls 221 and 222.
  • the flanges 231 and 232 project outward in the width direction from the vertical walls 221 and 222 facing each other.
  • One flange 231 is overlapped with one flange 131 of the first member 10 and is joined to the flange 131.
  • the other flange 232 is overlapped with the other flange 132 of the first member 10 and joined to the flange 132.
  • the flanges 231 and 232 of the second member 20 are joined to the flanges 131 and 132 of the first member 10 by welding, for example.
  • the flanges 231 and 232 may be mechanically joined to the flanges 131 and 132 by using rivets or the like.
  • the flanges 231 and 232 are connected to the edge of the vertical wall 221,222 opposite to the edge connected by the top plate 21, respectively.
  • One flange 231 is connected to one vertical wall 221 via a ridge line portion 251.
  • the other flange 232 is connected to the other vertical wall 222 via the ridge portion 252. That is, the vertical wall 221 and the flange 231 are connected by the ridge line portion 251, and the vertical wall 222 and the flange 232 are connected by the ridge line portion 252.
  • the vertical wall 221 and the flange 231 may be integrally molded, or may be formed as separate bodies and then joined by welding or the like.
  • each of the ridges 251,252 has a substantially arc shape in a cross-sectional view of, for example, the structural member 100.
  • the ridge line portions 251 and 252 are arranged along the ridge line portions 151 and 152 of the first member 10, respectively.
  • One ridge line portion 251 is close to one ridge line portion 151 of the first member 10.
  • the other ridge line portion 252 is close to the other ridge line portion 152 of the first member 10.
  • the size of each gap between the ridge line portions 151 and 152 of the first member 10 and the ridge line portions 251,252 of the second member 20 is preferably about 2.0 mm at the maximum. More preferably, the ridges 251,252 come into contact with the ridges 151, 152, respectively.
  • the second member 20 is formed of a plate-shaped material.
  • the material of the second member 20 is, for example, a metal such as steel or aluminum.
  • the second member 20 is typically formed by stamping a metal plate.
  • the material of the second member 20 is not limited to metal.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the material of the second member 20 may be the same as or different from the material of the first member 10.
  • the plate thickness of the second member 20 may be the same as or different from the plate thickness of the first member 10.
  • the structural member 100 further includes a regulation unit 30.
  • the regulating portion 30 is provided between the pair of vertical walls 221,222 of the second member 20.
  • the regulating portion 30 deforms the upper portions of the pair of vertical walls 121 and 122 of the first member 10 to approach each other. regulate.
  • the upper portion of the vertical walls 121 and 122 is a portion of the vertical walls 121 and 122 on the flange 131 and 132 sides.
  • the portion of the vertical walls 121, 122 on the flange 131, 132 side means, for example, a range of 1/3 from the flange 131, 132 side of the vertical walls 121, 122 in the height direction of the structural member 100.
  • the regulation unit 30 is a plurality of beads 31. As shown in FIG. 2, each of the beads 31 projects from the top plate 21 of the second member 20 to the side opposite to the top plate 11 of the first member 10. Each bead 31 is provided between the vertical walls 221,222 of the second member 20. Each bead 31 extends from one vertical wall 221 to the other vertical wall 222 and is connected to each of the vertical walls 221 and 222.
  • the plurality of beads 31 are provided between the vertical walls 221 and 222 so as to extend substantially parallel to the width direction of the structural member 100, respectively. It is preferable that at least a part of the plurality of beads 31 extends continuously from one vertical wall 221 to the other vertical wall 222 without interruption. More preferably, all of the plurality of beads 31 extend continuously from one vertical wall 221 to the other vertical wall 222 without interruption.
  • the plurality of beads 31 are arranged at uniform intervals over the entire length of the second member 20.
  • the plurality of beads 31 may be arranged non-uniformly over the entire length of the second member 20. That is, in the structural member 100, there may be a portion where the density of the beads 31 between the vertical walls 221 and 222 is relatively high and a portion where the density of the beads 31 is relatively low.
  • each bead 31 has a bead height H3.
  • the bead height H3 is the maximum height of each bead 31 in a direction substantially perpendicular to both the longitudinal direction of the structural member 100 and the direction in which the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 face each other. More specifically, the bead height H3 is the distance in the height direction from the lower surface of the top plate 21 of the second member 20 (the surface on the first member 10 side) to the upper end of each bead 31.
  • the bead height H3 in each bead 31 is smaller than the vertical wall height H2 of the second member 20.
  • the bead height H3 is preferably 50% or less of the vertical wall height H2 (H3 / H2 ⁇ 0.50).
  • the bead height H3 can be, for example, 18% or more of the vertical wall height H2 (H3 / H2 ⁇ 0.18).
  • the plurality of beads 31 are integrally formed with the top plate 21 of the second member 20. That is, in the example of this embodiment, a plurality of beads 31 are included in the second member 20.
  • a second member 20 with a bead 31 is formed from one metal plate by press working.
  • Each of the beads 31 has a convex curved shape on the side opposite to the top plate 11 of the first member 10 in a vertical cross-sectional view of the structural member 100.
  • Each bead 31 has a smooth shape having substantially no corners in a vertical cross-sectional view of the structural member 100.
  • the portion of the top plate 21 between the adjacent beads 31 is a straight portion 211.
  • Each straight line portion 211 has a linear shape substantially parallel to the longitudinal direction, for example, in a vertical cross-sectional view of the structural member 100.
  • the distance (bead pitch) P between adjacent beads 31 is preferably less than 45.0 mm.
  • the bead pitch P is the distance between the vertices of adjacent beads 31.
  • the bead pitch P can be, for example, 15.0 mm or more.
  • the ratio of the bead width W to the bead pitch P is, for example, more than 32%. It can be increased (W / P> 0.32). Further, the ratio of the bead width W to the bead pitch P can be set to, for example, less than 97% (W / P ⁇ 0.97).
  • the structural member 100 according to the embodiment has excellent load bearing performance against a collision load from the second member 20 side. More specifically, in the structural member 100 according to the present embodiment, the vertical walls 221,222 of the second member 20 are arranged inside the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 along the vertical walls 121 and 122. There is. Further, between the vertical walls 221 and 222 of the second member 20, a plurality of regulating portions 30 are used to regulate deformation in which the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 are tilted inward and their upper portions approach each other. Bead 31 is provided. Each of the beads 31 extends from one vertical wall 221 to the other vertical wall 222.
  • the collision load can be distributed in the longitudinal direction of the structural member 100 by the bead 31, plastic deformation of the structural member 100 is less likely to occur, and the load capacity of the structural member 100 is maintained even if the structural member 100 is invaded. can do. Therefore, at the time of a collision, for example, it is possible to prevent the structural member 100 from collapsing in cross section before the deformation of the crash box 200 is completed.
  • the size of each gap G between the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 and the vertical walls 221,222 of the second member 20 is preferably 2.0 mm or less.
  • the vertical walls 221 and 222 of the second member 20 are arranged sufficiently close to the vertical walls 121 and 122 of the first member 10, respectively. Therefore, when a collision load is input to the structural member 100 from the second member 20 side, the tilting of the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 can be more effectively suppressed. Therefore, the load-bearing performance of the structural member 100 can be further improved against the collision load from the second member 20 side.
  • the ridgeline portions 251,252 on the flanges 231 and 232 sides of the second member 20 are arranged along the ridgeline portions 151 and 152 on the flanges 131 and 132 sides of the first member 10.
  • the ridgeline portions 151 and 152 of the first member 10 can be reinforced by the ridgeline portions 251,252 of the second member 20. Therefore, when a collision load is input to the structural member 100 from the second member 20 side, it is possible to suppress bending deformation of the ridge line portions 151 and 152 of the first member 10. Therefore, it is possible to prevent the load bearing performance of the structural member 100 from deteriorating due to the bending deformation of the ridge line portions 151 and 152.
  • the bead height H3 in each bead 31 is preferably 50% or less of the vertical wall height H2 of the second member 20.
  • each bead 31 may or may not be constant over the entire length of the bead 31 in the width direction of the structural member 100.
  • the height of the end portion on the vertical wall 221 side and / or the vertical wall 222 side can be made larger than the height of the other portion. In this case, it is possible to improve the load-bearing performance of the structural member 100 while suppressing an increase in the weight of the structural member 100.
  • the bead pitch P is preferably less than 45.0 mm.
  • the plastic deformation of the structural member 100 can be effectively suppressed, and the load capacity of the structural member 100 is maintained for a longer period of time. can do. Therefore, the load-bearing performance of the structural member 100 can be further improved against the collision load from the second member 20 side.
  • the plurality of beads 31 continuously extends from one vertical wall 221 of the second member 20 to the other vertical wall 222. More preferably, all beads 31 extend continuously from one vertical wall 221 to the other vertical wall 222. With such a bead 31, when a collision load is input to the structural member 100 from the second member 20 side, the tilting of the vertical walls 121 and 122 in the first member 10 can be more reliably suppressed. Therefore, the load-bearing performance of the structural member 100 can be further improved against the collision load from the second member 20 side.
  • the plurality of beads 31 may be arranged at uniform intervals over the entire length of the second member 20. In this case, it is possible to suppress the tilting of the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 regardless of the location where the collision load is input in the longitudinal direction of the structural member 100. Therefore, it is possible to exhibit high load-bearing performance over the entire structural member 100.
  • the plurality of beads 31 may be arranged non-uniformly over the entire length of the second member 20. That is, in the total length of the second member 20, there may be a place where the density of the bead 31 is relatively high and a place where the density of the bead 31 is relatively low.
  • the portion where the density of the bead 31 is small can be deformed in advance.
  • the bead 31 when there is a portion where the load bearing performance is intentionally to be reduced, the bead 31 is not arranged in that portion, or the bead 31 is arranged with a bead pitch P larger than that of the other portion.
  • the portion where the bead 31 does not exist or the portion where the bead pitch P is large can always be deformed regardless of the input position of the collision load.
  • the plurality of beads 31 are integrally formed with the top plate 21 of the second member 20. This makes it possible to suppress an increase in the weight of the structural member 100 due to the bead 31.
  • each bead 31 has a convex curved shape on the side opposite to the top plate 11 of the first member 10 in a vertical cross-sectional view of the structural member 100.
  • FIG. 5 is a partial vertical sectional view of the structural member 100A according to the second embodiment.
  • the structural member 100A has substantially the same configuration as the structural member 100 according to the first embodiment.
  • the structural member 100A is different from the structural member 100 according to the first embodiment in that the bead 31A is separate from the top plate 21A of the second member 20A.
  • the plurality of beads 31A are included in the top plate 21A of the second member 20A and the separate member 40.
  • the member 40 is arranged on the surface of the top plate 21A of the second member 20A opposite to the top plate 11 of the first member 10.
  • the member 40 is fixed to the top plate 21A by, for example, welding or mechanical joining.
  • the member 40 includes a straight portion 41 between adjacent beads 31A.
  • each bead 31A projects from the straight line portion 41 to the opposite side of the top plate 11 of the first member 10.
  • each bead 31A has a corner portion 313 formed by adjacent linear portions 311, 312 in a vertical cross-sectional view of the structural member 100.
  • each bead 31A has a substantially rectangular shape in a vertical cross-sectional view of the structural member 100A.
  • the bead height H3, the bead pitch P, and the ratio of the bead width W to the bead pitch P: W / P can be set in the same manner as in the first embodiment.
  • the member 40 including the bead 31A is formed of a plate-shaped material.
  • the material of the member 40 is, for example, a metal such as steel or aluminum.
  • the member 40 is typically formed by stamping a metal plate.
  • the material of the member 40 is not limited to metal.
  • As the material of the member 40 for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or the like can be selected.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the material of the member 40 may be the same as or different from the material of the first member 10 or the second member 20A.
  • the plate thickness of the member 40 may be the same as or different from the plate thickness of the first member 10 or the second member 20A.
  • the plurality of beads 31A are included in the second member 20A and the separate member 40.
  • the shape of the top plate 21A is simplified as compared with the case where the bead 31A is integrated with the top plate 21 of the second member 20 as in the first embodiment (FIG. 4). Therefore, for example, when the second member 20A is molded by press working, the second member 20A can be molded more easily.
  • each bead 31A a plurality of corner portions 313 are formed by the linear portions 311, 312.
  • each bead 31A With a corner portion 313, it is possible to more reliably receive the collision load input to the structural member 100A from the second member 20A side. That is, since the corner portion 313 is present in each bead 31A, the collision load with respect to the structural member 100A is mainly transmitted through the corner portion 313 and dispersed, so that the load bearing performance of the structural member 100A can be further enhanced.
  • each bead 31A by making the shape of each bead 31A a polygonal shape such as a rectangular shape, the line length of the member 40 becomes long, and the collision load can be received with a wide vertical cross-sectional area.
  • each bead 31 has a convex curved shape on the opposite side to the top plate 11 of the first member 10, and a straight line portion is provided between the adjacent beads 31. 211 is provided.
  • a substantially sinusoidal bead 31 can be formed on the top plate 21 of the second member 20. In this case, the straight portion 211 does not exist between the adjacent beads 31.
  • each bead 31A has a substantially rectangular shape in a vertical cross-sectional view of the structural member 100A.
  • each bead 31A may be formed into a polygonal shape other than a rectangular shape in a vertical cross-sectional view of the structural member 100A.
  • the shape of the bead 31A can be replaced with the shape of each bead 31 in the first embodiment. That is, in the structural member 100A, a curved bead 31 may be formed on the member 40 instead of the bead 31A.
  • the shape of the bead 31 can be replaced with the shape of each bead 31A in the second embodiment. That is, in the structural member 100, instead of the bead 31, the bead 31A having the corner portions 313 may be integrally formed with the top plate 21 of the second member 20.
  • each bead 31 may be separated by at least one rib 50, for example as shown in FIG.
  • the rib 50 is fixed to the top plate 21 of the second member 20 and extends in the longitudinal direction of the structural member 100.
  • the rib 50 is preferably solid.
  • each bead 31A extending between the vertical walls 221,222 can be divided by the rib 50.
  • the regulation unit 30 is a plurality of beads 31 or 31A.
  • the regulatory unit 30 does not necessarily have to be a plurality of beads.
  • the regulating unit 30 may be a member 32 arranged between the vertical walls 221,222 of the second member 20.
  • the member 32 that functions as the regulating portion 30 is arranged between the vertical walls 221 and 222 in a state of being separated from the top plate 21, for example.
  • the member 32 may be fixed to the top plate 21 via a girder portion 33 arranged between the member 32 and the top plate 21.
  • the member 32 may be fixed to the vertical walls 221,222 of the second member 20.
  • the member 32 may have, for example, a flat plate shape or a corrugated plate shape.
  • the member 32 may have a ladder shape, a grid shape, or the like in a plan view of the structural member. Like the beads 31 and 31A, the member 32 may be integrally formed with the second member 20, or may be included in a member separate from the second member 20. It is preferable that the member 32 is arranged in close proximity to or in contact with the vertical walls 221,222 of the second member 20 and at a position closer to the ridgeline portion 251,252 in the height direction of the structural member. However, it is preferable that the member 32 is arranged so as not to overlap with the ridge line portions 251,252.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the basic conditions of the simulation of the three-point bending test.
  • the structural member 100 with the second member 20 and the bead 31 facing upward is supported by the two fulcrums 300, and the impactor is applied from above with respect to the central portion of the structural member 100 in the longitudinal direction.
  • the distance between the fulcrum 300 was 700 mm
  • the radius of curvature of each fulcrum 300 was 30 mm
  • the radius of curvature of the impactor 400 was 127 mm
  • the collision speed of the impactor 400 was 22.5 km / h.
  • FIG. 9 and 10 are cross-sectional views of the structural member 901 according to Comparative Example 1 and the structural member 902 according to Comparative Example 2, respectively.
  • the structural member 901 according to Comparative Example 1 includes a first member 10 similar to the structural member 100, but the second member 60 is a flat metal plate. Unlike the second member 20 of the structural member 100, the second member 60 of the structural member 901 does not have a pair of vertical walls along the vertical walls 121 and 122 of the first member 10. As shown in FIG. 10, the structural member 902 according to Comparative Example 2 includes the same first member 10 and second member 20 as the structural member 100, but has a restricting portion between the vertical walls 221,222 of the second member 20. Does not have a bead as.
  • FIG. 11 is a load-displacement curve obtained by a simulation of a three-point bending test for the structural member 100 according to the embodiment and the structural members 901 and 902 according to the comparative examples 1 and 2.
  • a high load is obtained at a stage where the displacement (penetration amount) of the impactor 400 is smaller than that of the comparative examples 1 and 2. That is, the structural member 100 according to the embodiment is from the structural member 901 according to Comparative Example 1 and the structural member 902 according to Comparative Example 2 at the initial stage of the collision when the collision load is input from the second member 20 side. Can also receive a large load.
  • the load reaches the maximum value when the displacement of the impactor 400 is around 25 mm, and the high load is maintained for a while after that.
  • Comparative Example 2 the load reaches the maximum value when the displacement of the impactor 400 is around 25 mm, as in the Example, but unlike the Example, the load decreases immediately thereafter.
  • the structural member 100 according to the embodiment the plastic deformation is suppressed even after the maximum load is reached, whereas in the structural member 902 according to the comparative example 2, the plastic deformation occurs as soon as the maximum load is reached. Indicates that it has occurred. That is, in the structural member 100 according to the embodiment, it is possible to prevent plastic deformation from occurring even if the amount of penetration is large, and it is possible to maintain the load capacity.
  • the maximum load when the plate thickness of the second member 20 is 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, and 1.4 mm in the embodiment is 1 for the plate thickness of the second member 20 in Comparative Example 2, respectively. It is about the same as the maximum load for 0.0 mm, 1.2 mm, 1.4 mm, and 1.6 mm. Therefore, when the maximum load that can be borne at the time of collision from the second member 20 side is the same level, it can be said that the structural member 100 according to the embodiment is lighter than the structural member 902 according to the comparative example 2.
  • FIG. 15 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in this embodiment.
  • the bead height H3 is 3.0 mm to 8.0 mm, it is possible to maintain a high load for a long time as compared with the case where the bead height H3 of the bead 31 exceeds 8.0 mm. did it. From this result, in the case of the structural member 100 used in this embodiment, the bead height H3 is preferably 8.0 mm or less. Since the bead height H3: 8.0 mm in this embodiment is converted into a ratio of the vertical wall height H2: 16.0 mm of the second member 20 to 50%, the bead height H3 is the second member 20.
  • the height of the vertical wall is 50% or less of H2. Further, when the lower limit value of the bead height H3: 3.0 mm in this embodiment is converted into the ratio to the vertical wall height H2: 16.0 mm of the second member 20, it is more than 18%. Therefore, the bead height H3 of the bead 31 is preferably larger than 18% of the vertical wall height H2 of the second member 20.
  • FIG. 16 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in this embodiment.
  • the bead pitch P is 15.0 mm to 40.0 mm
  • the high load could be maintained for a long time as compared with the case where the bead pitch P of the bead 31 was 45.0 mm or more.
  • the bead pitch P is preferably less than 45.0 mm.
  • the bead pitch P is preferably 15.0 mm or more.
  • the ratio of the bead width W: 14.5 mm to the bead pitch P: 45.0 mm is more than 32%.
  • the ratio of the bead width W: 14.5 mm to the bead pitch P: 15.0 mm is less than 97%. Therefore, it can be said that the ratio of the bead width W to the bead pitch P is preferably larger than 32% and preferably less than 97%.
  • the size of the gap G between the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 and the vertical walls 221,222 of the second member 20 is changed from 0 mm to 5.0 mm in the same manner as in the first embodiment.
  • the simulation of the three-point bending test was carried out.
  • the materials and the dimensions of each part of the structural member 100 other than the gap G are the same as those in the first embodiment.
  • the plate thickness of the second member 20 was set to 1.2 mm.
  • FIG. 17 is a load-displacement curve obtained in the simulation of the three-point bending test in this embodiment.
  • the size of the gap G is 0 mm to 2.0 mm
  • a high load is obtained at a stage where the displacement (penetration amount) of the impactor 400 is relatively small.
  • the size of the gap G is 5.0 mm
  • the rise of the high load is delayed as compared with the case where the size of the gap G is 0 mm to 2.0 mm. Therefore, the size of the gap G between the vertical walls 121 and 122 of the first member 10 and the vertical walls 221,222 of the second member 20 is preferably 2.0 mm or less.
  • Structural member 10 First member 11: Top plate (first top plate) 121, 122: Vertical wall (first vertical wall) 131, 132: Flange (first flange) 151,152: Ridge line (first ridgeline) 20,20A: Second member 21,21A: Top plate (second top plate) 221,222: Vertical wall (second vertical wall) 231,232: Flange (second flange) 251,252: Ridge line part (second ridge line part) 30: Regulatory part 31, 31A: Bead 313: Corner part

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Abstract

構造部材(100)は、第1部材(10)と、第2部材(20)と、規制部(30)とを備える。第1部材(10)は、天板(11)と、縦壁(121,122)と、フランジ(131,132)と、稜線部(151,152)とを含む。第2部材(20)は、天板(21)と、縦壁(221,222)と、フランジ(231,232)と、稜線部(251,252)とを含む。第2部材(20)の縦壁(221,222)は、第1部材(10)の縦壁(121,122)の内側において縦壁(121,122)に沿って配置される。第2部材(20)のフランジ(231,232)は、第1部材(10)のフランジ(131,132)の各々と接合される。規制部(30)は、第2部材20の縦壁(221,222)の間に設けられる。規制部(30)は、第1部材(10)の縦壁(121,122)のフランジ(131,132)側の部分が互いに接近する変形を規制する。

Description

構造部材
 本開示は、構造部材に関し、より詳細には、長尺形状を有する移動体用構造部材に関する。
 自動車等の移動体に用いられる構造部材には、例えば燃費向上の観点から軽量化が要求される一方、耐衝突性能も要求される。例えば、構造部材の一種である自動車のバンパーレインフォースメントは、車体の前部又は後部に設置され、車体の前方又は後方から衝突荷重を受けたときに曲げ変形することで衝撃を吸収する。バンパーレインフォースメントには、少ない変形量で大きな荷重を負担することが求められる。
 特許文献1では、バンパーレインフォースメントについて、衝突時における変形を抑制するための形状が提案されている。特許文献1のバンパーレインフォースメントは、第1部材と、第2部材とを備える。第1部材は、ハット形状の横断面を有する。第2部材は、第1部材の開口を封鎖するクロージングプレートである。第1部材及び第2部材は、それぞれ、天板と、2つの縦壁と、2つのフランジとを含んでいる。第2部材の縦壁は、第1部材の内側で、第1部材の縦壁に対向して配置されている。第2部材の天板は、第1部材の天板と反対側に向かって突出する凸部を有している。
 特許文献1によれば、第2部材側からバンパーレインフォースメントに衝突荷重が入力され、バンパーレインフォースメントに曲げ変形が生じると、第1部材の各縦壁のうち第2部材側の端部がバンパーレインフォースメントの車高方向中央に向かって移動する。すなわち、第1部材において、両縦壁が内側に傾倒する変形が生じる。しかしながら、特許文献1のバンパーレインフォースメントでは、曲げ変形が生じた際、第2部材の天板のうち凸部以外の部分が第1部材の両縦壁に向かって移動するため、第1部材の両縦壁の傾倒が抑制される。
特許第6485606号公報
 特許文献1に記載されているように、クロージングプレートである第2部材側からバンパーレインフォースメントに衝突荷重が入力されたとき、第1部材では両縦壁が内側に傾倒する変形が生じる。この変形がさらに進行すると、バンパーレインフォースメントの断面崩壊(塑性変形)が生じ、バンパーレインフォースメントの耐荷重が大幅に低下する。
 バンパーレインフォースメントのように、衝突時の衝撃を吸収する構造部材において、耐荷重の大きさは、横断面の高さ(荷重の入力方向における長さ)と各部位に生じる応力との積に依存する。そのため、衝突時において構造部材の横断面の高さが早期に減少する場合、衝突初期の段階で構造部材が衝突荷重を受け止めることができなくなり、また、構造部材が塑性変形しやすくなる。構造部材には、衝突時における横断面の高さの減少を抑制し、耐荷重性能を向上させることが要求される。
 本開示は、耐荷重性能を向上させることができる移動体用構造部材を提供することを課題とする。
 本開示に係る構造部材は、移動体用構造部材であって、長尺形状を有する。構造部材は、第1部材と、第2部材と、規制部とを備える。第1部材及び第2部材は、それぞれ、構造部材の長手方向に延びる。第1部材は、第1天板と、一対の第1縦壁と、一対の第1フランジと、一対の第1稜線部とを含む。一対の第1縦壁は、互いに対向して配置され、第1天板によって端縁同士が連結される。一対の第1フランジは、第1縦壁に対して第1天板と反対側に配置され、第1縦壁の外側に突出する。一対の第1稜線部は、第1縦壁と第1フランジとを連結する。第2部材は、第2天板と、一対の第2縦壁と、一対の第2フランジと、一対の第2稜線部とを含む。第2天板は、第1縦壁の内側に配置され、第1天板と間隔を空けて対向する。一対の第2縦壁は、第1縦壁の内側において第1縦壁に沿って配置され、第2天板によって端縁同士が連結される。一対の第2フランジは、第2縦壁に対して第2天板と反対側に配置され、第2縦壁の外側に突出する。第2フランジは、第1フランジの各々と接合される。一対の第2稜線部は、第2縦壁と第2フランジとを連結する。規制部は、一対の第2縦壁の間に設けられる。規制部は、一対の第1縦壁の第1フランジ側の部分が互いに接近する変形を規制する。
 本開示に係る移動体用構造部材によれば、耐荷重性能を向上させることができる。
図1は、第1実施形態に係る構造部材の模式図である。 図2は、第1実施形態に係る構造部材の横断面図である。 図3は、図2に示す構造部材の平面図である。 図4は、図2に示す構造部材の部分縦断面図である。 図5は、第2実施形態に係る構造部材の部分縦断面図である。 図6は、第1実施形態の変形例に係る構造部材の横断面図である。 図7は、各実施形態の変形例に係る構造部材の横断面図である。 図8は、第1実施例における3点曲げ試験のシミュレーションの基本条件を説明するための模式図である。 図9は、比較例1に係る構造部材の横断面図である。 図10は、比較例2に係る構造部材の横断面図である。 図11は、第1実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。 図12は、第2実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。 図13は、第2実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた別の荷重-変位曲線である。 図14は、第2実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られたさらに別の荷重-変位曲線である。 図15は、第3実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。 図16は、第4実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。 図17は、第5実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。
 実施形態に係る構造部材は、移動体用構造部材であって、長尺形状を有する。構造部材は、第1部材と、第2部材と、規制部とを備える。第1部材及び第2部材は、それぞれ、構造部材の長手方向に延びる。第1部材は、第1天板と、一対の第1縦壁と、一対の第1フランジと、一対の第1稜線部とを含む。一対の第1縦壁は、互いに対向して配置され、第1天板によって端縁同士が連結される。一対の第1フランジは、第1縦壁に対して第1天板と反対側に配置され、第1縦壁の外側に突出する。一対の第1稜線部は、第1縦壁と第1フランジとを連結する。第2部材は、第2天板と、一対の第2縦壁と、一対の第2フランジと、一対の第2稜線部とを含む。第2天板は、第1縦壁の内側に配置され、第1天板と間隔を空けて対向する。一対の第2縦壁は、第1縦壁の内側において第1縦壁に沿って配置され、第2天板によって端縁同士が連結される。一対の第2フランジは、第2縦壁に対して第2天板と反対側に配置され、第2縦壁の外側に突出する。第2フランジは、第1フランジの各々と接合される。一対の第2稜線部は、第2縦壁と第2フランジとを連結する。規制部は、一対の第2縦壁の間に設けられる。規制部は、一対の第1縦壁の第1フランジ側の部分が互いに接近する変形を規制する(第1の構成)。
 第1の構成に係る構造部材において、第2部材の第2縦壁は、第1部材の第1縦壁の内側でこの第1縦壁に沿って配置されている。さらに、第2縦壁間には、一対の第1縦壁の第1フランジ側の部分が互いに接近する変形、すなわち各第1縦壁が第1部材の内側に傾倒する変形を規制する規制部が設けられている。そのため、第2部材側から構造部材に対して衝突荷重が入力され、第1縦壁が第1部材の内側に傾倒しようとしたとき、第1縦壁の傾倒を第2縦壁及び規制部によって抑制することができる。よって、移動体の衝突時において、構造部材の横断面の高さの減少が抑制され、構造部材への侵入量が小さい段階で構造部材が衝突荷重を受け止めることができる。その結果、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能を向上させることができる。
 第1縦壁と第2縦壁との隙間の大きさは、2.0mm以下であることが好ましい(第2の構成)。
 第2の構成によれば、第2部材の第2縦壁が第1部材の第1縦壁に十分に近接して配置される。そのため、第1部材の内側への第1縦壁の傾倒をより効果的に抑制することができる。よって、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能をより向上させることができる。
 規制部は、複数のビードであってもよい。複数のビードは、それぞれ第2天板から第1天板と反対側へと突出する。複数のビードは、第2縦壁の一方から他方へと延びて第2縦壁の各々に接続される(第3の構成)。
 第3の構成によれば、第1部材の第1縦壁の傾倒を規制する規制部として、第2部材の第2縦壁間に複数のビードが設けられている。複数のビードは、衝突荷重を構造部材の長手方向に分散させることができる。そのため、構造部材の塑性変形が生じにくくなり、構造部材への侵入量が大きくなっても構造部材の耐荷重を維持することができる。よって、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能をより向上させることができる。
 構造部材の長手方向及び第1縦壁同士が対向する方向の双方に垂直な方向において、複数のビードの各々の高さは、第2縦壁の高さの50%以下であることが好ましい(第4の構成)。
 第4の構成では、構造部材の長手方向及び第1部材の第1縦壁同士が対向する方向に垂直な方向において、第2縦壁の高さに対する各ビードの高さの比率が50%以下に設定されている。これにより、第2部材側から構造部材に対して衝突荷重が入力されたとき、構造部材の塑性変形がより生じにくくなり、構造部材の耐荷重をより長い間維持することができる。よって、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能をより向上させることができる。
 複数のビードのうち隣り合うビードの、構造部材の長手方向における間隔は、45.0mm未満であることが好ましい(第5の構成)。
 第5の構成では、構造部材の長手方向におけるビードの間隔が45.0mm未満に設定されている。これにより、第2部材側から構造部材に対して衝突荷重が入力されたとき、構造部材の塑性変形を効果的に抑制することができ、構造部材の耐荷重をより長い間維持することができる。よって、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能をさらに向上させることができる。
 複数のビードのうち少なくとも一部は、第2縦壁の一方から他方まで連続して延びることができる(第6の構成)。あるいは、複数のビードの全てが、第2縦壁の一方から他方まで連続して延びていてもよい(第7の構成)。
 第6又は第7の構成では、一部又は全てのビードが第2部材の第2縦壁の一方から他方まで連続して延びている。これにより、第2天板側から構造部材に対して衝突荷重が入力されたとき、第1部材における第1縦壁の傾倒をより確実に抑制することができる。よって、第2部材側からの衝突荷重に対し、構造部材の耐荷重性能をさらに向上させることができる。
 複数のビードは、第2部材の全長にわたり、均一な間隔で配置されていてもよい(第8の構成)。
 第8の構成に係る構造部材では、第2部材の全長にわたり、複数のビードが均一に配置されている。この場合、衝突荷重が入力される箇所にかかわらず、ビードによる耐荷重性能効果を発揮させることができる。
 複数のビードは、第2部材の全長において、不均一に配列されていてもよい(第9の構成)。
 第9の構成に係る構造部材では、第2部材の全長において、複数のビードが不均一に配置されている。すなわち、第2部材の全長において、ビードの密度が比較的大きい箇所と、ビードの密度が比較的小さい箇所とが存在する。この場合、構造部材に対して衝突荷重が入力されたとき、構造部材のうちビードの密度が小さい箇所を他の箇所に先行して変形させることができる。
 複数のビードは、構造部材の縦断面視で、それぞれ、第1天板と反対側に凸の曲線状を有していてもよい(第10の構成)。複数のビードは、構造部材の縦断面視で、それぞれ、隣り合う直線状の部分によって形成される角部を有することもできる(第11の構成)。
 上記構造部材において、規制部は、第2部材と一体に形成されていてもよい(第12の構成)。この場合、規制部に起因する構造部材の重量増加を抑制することができる。
 規制部は、第2部材と別体の部材に含まれていてもよい(第13の構成)。これにより、第2部材の形状が簡素化されるため、第2部材を容易に成形することができる。
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
 <第1実施形態>
 [全体構成]
 図1は、本実施形態に係る移動体用構造部材100の模式図である。特に限定されるものではないが、移動体は、例えば自動車である。構造部材100は、例えば、自動車の車体を構成する部材として用いられる。構造部材100は、バンパーレインフォースメントであってもよい。本実施形態では、構造部材100がバンパーレインフォースメントである例について説明する。
 図1に示すように、構造部材100は、長尺形状を有する。構造部材100は、車体の前部又は後部に設置され、概ね車幅方向に延びている。図1に示す例において、構造部材100は、車長方向で車体の外側に向かって凸となるように湾曲している。
 構造部材100は、第1部材10と、第2部材20とを備える。第1部材10及び第2部材20は、それぞれ、構造部材100の長手方向に延びている。すなわち、第1部材10及び第2部材20は、それぞれ車幅方向に延びている。第1部材10の長さは、例えば、第2部材20の長さと実質的に同一である。ただし、第1部材10の長さと第2部材20の長さとの間に若干の差異があってもよい。
 第2部材20は、第1部材10に対し、車体の外側に配置される。構造部材100が車体の前部に設置されるバンパーレインフォースメントである場合、第2部材20は、第1部材10の前方に配置される。構造部材100が車体の後部に設置されるバンパーレインフォースメントである場合、第2部材20は、第1部材10の後方に配置される。車幅方向における第1部材10の両端部は、例えば、クラッシュボックス200によって支持される。
 [詳細構成]
 次に、構造部材100のより詳細な構成について、図2~図4を参照して説明する。図2は、構造部材100の横断面図である。図3は、構造部材100を第2部材20側から見た図(平面図)である。図4は、構造部材100の部分縦断面図である。構造部材100の横断面とは、構造部材100をその長手方向に対して実質的に垂直な平面で切断したときの断面をいう。構造部材100の縦断面とは、構造部材100をその長手方向に対して実質的に平行な平面で切断したときの断面をいう。以下、図2の紙面における上下方向を構造部材100の上下方向又は高さ方向と称し、図2の紙面において上下方向に直交する方向を幅方向と称して、構造部材100の構成を説明する場合がある。上下方向及び幅方向は、それぞれ、構造部材100が設置される車体の車長方向及び車高方向に概ね一致する。
 (第1部材)
 図2を参照して、第1部材10は、実質的にハット形状の横断面を有する。第1部材10は、天板11と、一対の縦壁121,122と、一対のフランジ131,132とを含む。第1部材10は、一対の稜線部141,142と、一対の稜線部151,152とをさらに含む。
 天板11は、構造部材100のうち、車体の最も内側に配置される部分である。縦壁121,122は、その端縁同士が天板11によって連結されている。縦壁121,122は、天板11から上方に突出する。図2に示す例において、縦壁121,122は、上下方向(車長方向)に対して若干傾いて配置されている。ただし、縦壁121,122は、上下方向に対して実質平行に配置されていてもよい。
 縦壁121,122は、互いに対向する。すなわち、縦壁121,122は、構造部材100の幅方向においてその片面同士が向かい合うように配置される。稜線部141,142は、それぞれ、天板11と縦壁121,122とを連結する。一方の縦壁121は、稜線部141を介して天板11に接続されている。他方の縦壁122は、縦壁121の反対側で、稜線部142を介して天板11に接続されている。稜線部141,142の各々は、例えば、構造部材100の横断面視で実質的に円弧状を有する。
 フランジ131,132は、縦壁121,122に対して天板11と反対側に配置され、縦壁121,122の外側に突出する。フランジ131,132は、互いに対向する縦壁121,122から幅方向において外側に突出する。フランジ131,132は、それぞれ、縦壁121,122のうち天板11によって連結される端縁と反対側の端縁に接続されている。一方のフランジ131は、稜線部151を介して一方の縦壁121に接続されている。他方のフランジ132は、稜線部152を介して他方の縦壁122に接続されている。すなわち、縦壁121とフランジ131とは、稜線部151,152によって連結され、縦壁122とフランジ132とは、稜線部152によって連結されている。縦壁121及びフランジ131は、一体成形されたものであってもよいし、別体として成形された後に溶接等で接合されていてもよい。同様に、縦壁122及びフランジ132は、一体成形されたものであってもよいし、別体として成形された後に溶接等で接合されていてもよい。稜線部151,152の各々は、例えば、構造部材100の横断面視で実質的に円弧状を有する。
 第1部材10は、板状の素材から形成されている。第1部材10の材質は、例えば、鋼やアルミニウム等の金属である。第1部材10は、典型的には、金属板をプレス加工することによって形成される。ただし、第1部材10の材質は、金属に限定されるものではない。第1部材10の材質として、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等を選択することもできる。
 (第2部材)
 第2部材20は、概略ハット形状の横断面を有する第1部材10の開口を封鎖して、第1部材10とともに閉断面を形成する。第2部材20は、天板21と、一対の縦壁221,222と、一対のフランジ231,232とを含む。第2部材20は、一対の稜線部241,242と、一対の稜線部251,252とをさらに含む。
 天板21は、第1部材10の縦壁121,122の内側に配置されている。すなわち、天板21は、縦壁121と縦壁122との間に配置されている。天板21は、第1部材10の天板11よりも上方に配置されている。天板21は、天板11と間隔を空けて対向する。天板21は、衝突荷重によって構造部材100に変形が生じても天板11に接触しないように、天板11から離間している。
 縦壁221,222は、第1部材10の縦壁121,122の内側に配置される。縦壁221,222は、その端縁同士が天板21によって連結されている。縦壁221,222は、天板21から上方に突出する。
 縦壁221,222は、互いに対向する。すなわち、縦壁221,222は、構造部材100の幅方向においてその片面同士が向かい合うように配置される。稜線部241,242は、それぞれ、縦壁221,222を天板21に連結する。一方の縦壁221は、稜線部241を介して天板21に接続されている。他方の縦壁222は、縦壁221の反対側で、稜線部242を介して天板21に接続されている。稜線部241,242の各々は、例えば、構造部材100の横断面視で実質的に円弧状を有する。
 縦壁221,222は、第1部材10の縦壁121,122の内側において、それぞれ縦壁121,122に沿って配置されている。一方の縦壁221は、第1部材10の一方の縦壁121に近接している。他方の縦壁222は、第1部材10の他方の縦壁122に近接している。第1部材10の縦壁121,122と第2部材20の縦壁221,222との各隙間Gの大きさは、2.0mm以下に設定されることが好ましい。より好ましくは、各隙間Gは0mmである。すなわち、縦壁221,222は、それぞれ縦壁121,122に接触することが好ましい。隙間Gが0mmである場合、縦壁221,222は、例えば溶接等により、それぞれ縦壁121,122に接合されていてもよい。
 第2部材20の縦壁高さH2は、第1部材10の縦壁高さH1よりも小さい。縦壁高さH2は、構造部材100の長手方向及び第1部材10の縦壁121,122同士が対向する方向の双方に対して実質垂直な方向における縦壁221,222の高さである。縦壁221,222の高さとは、縦壁221,222自身の上下方向の長さと、稜線部241,242及び稜線部251,252のそれぞれの上下方向の長さとを合わせた長さをいう。同様に、縦壁高さH1は、構造部材100の長手方向及び第1部材10の縦壁121,122同士が対向する方向の双方に対して実質垂直な方向における縦壁121,122の高さである。縦壁121,122の高さとは、縦壁121,122自身の上下方向の長さと、稜線部141,142及び稜線部151,152のそれぞれの上下方向の長さとを合わせた長さをいう。縦壁高さH1に対する縦壁高さH2の比率:H2/H1は、好ましくは1/12よりも大きく、より好ましくは1/6以上である。また、H2/H1は、好ましくは1/2以下であり、より好ましくは1/3以下である。
 フランジ231,232は、縦壁221,222に対して天板21と反対側に配置され、縦壁221,222の外側に突出する。フランジ231,232は、互いに対向する縦壁221,222から幅方向において外側に突出する。一方のフランジ231は、第1部材10の一方のフランジ131に重ねられ、このフランジ131と接合される。他方のフランジ232は、第1部材10の他方のフランジ132に重ねられ、このフランジ132と接合される。第2部材20のフランジ231,232は、例えば溶接により、第1部材10のフランジ131,132と接合される。あるいは、フランジ231,232は、フランジ131,132に対し、リベット等を用いて機械的に接合されていてもよい。
 フランジ231,232は、それぞれ、縦壁221,222のうち天板21によって連結される端縁と反対側の端縁に接続されている。一方のフランジ231は、稜線部251を介して一方の縦壁221に接続されている。他方のフランジ232は、稜線部252を介して他方の縦壁222に接続されている。すなわち、縦壁221とフランジ231とは、稜線部251によって連結され、縦壁222とフランジ232とは、稜線部252によって連結されている。縦壁221及びフランジ231は、一体成形されたものであってもよいし、別体として成形された後に溶接等で接合されていてもよい。同様に、縦壁222及びフランジ232は、一体成形されたものであってもよいし、別体として成形された後に溶接等で接合されていてもよい。稜線部251,252の各々は、例えば、構造部材100の横断面視で実質的に円弧状を有する。
 稜線部251,252は、それぞれ、第1部材10の稜線部151,152に沿って配置されている。一方の稜線部251は、第1部材10の一方の稜線部151に近接している。他方の稜線部252は、第1部材10の他方の稜線部152に近接している。第1部材10の稜線部151,152と第2部材20の稜線部251,252との各隙間の大きさは、最大でも2.0mm程度であることが好ましい。より好ましくは、稜線部251,252は、それぞれ稜線部151,152に接触する。
 第2部材20は、板状の素材から形成されている。第2部材20の材質は、例えば、鋼やアルミニウム等の金属である。第2部材20は、典型的には、金属板をプレス加工することによって形成される。ただし、第2部材20の材質は、金属に限定されるものではない。第2部材20の材質として、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等を選択することもできる。第2部材20の材質は、第1部材10の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第2部材20の板厚は、第1部材10の板厚と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 (規制部)
 構造部材100は、規制部30をさらに備える。規制部30は、第2部材20の一対の縦壁221,222の間に設けられている。規制部30は、構造部材100に対して第2部材20の天板21側から衝突荷重が負荷されたときに、第1部材10の一対の縦壁121,122の上部が互いに接近する変形を規制する。縦壁121,122の上部とは、縦壁121,122のフランジ131,132側の部分である。縦壁121,122のフランジ131,132側の部分とは、例えば、構造部材100の高さ方向において、縦壁121,122のうちフランジ131,132側から1/3の範囲をいう。
 本実施形態において、規制部30は、複数のビード31である。図2に示すように、ビード31の各々は、第2部材20の天板21から第1部材10の天板11と反対側へと突出する。各ビード31は、第2部材20の縦壁221,222間に設けられている。各ビード31は、一方の縦壁221から他方の縦壁222へと延びて縦壁221,222の各々に接続される。
 図3に示すように、複数のビード31は、それぞれ、構造部材100の幅方向に対して実質的に平行に延びるように、縦壁221,222間に設けられている。複数のビード31のうち少なくとも一部は、一方の縦壁221から他方の縦壁222まで途切れることなく連続して延びていることが好ましい。より好ましくは、複数のビード31の全てが、一方の縦壁221から他方の縦壁222まで途切れることなく連続して延びている。
 本実施形態の例において、複数のビード31は、第2部材20の全長にわたり、均一な間隔で配置されている。ただし、複数のビード31は、第2部材20の全長において、不均一に配置されていてもよい。すなわち、構造部材100において、縦壁221,222間のビード31の密度が比較的大きい箇所と、ビード31の密度が比較的小さい箇所とが存在してもよい。
 図2を再度参照して、ビード31は、それぞれビード高さH3を有する。ビード高さH3は、構造部材100の長手方向及び第1部材10の縦壁121,122同士が対向する方向の双方に対して実質垂直な方向における各ビード31の最大高さである。より具体的には、ビード高さH3は、第2部材20の天板21の下面(第1部材10側の面)から各ビード31の上端までの高さ方向の距離である。各ビード31におけるビード高さH3は、第2部材20の縦壁高さH2よりも小さい。ビード高さH3は、縦壁高さH2の50%以下であることが好ましい(H3/H2≦0.50)。ビード高さH3は、例えば、縦壁高さH2の18%以上とすることができる(H3/H2≧0.18)。
 図4に示すように、本実施形態において、複数のビード31は、第2部材20の天板21と一体に形成されている。すなわち、本実施形態の例では、複数のビード31が第2部材20に含まれる。例えば、1枚の金属板から、プレス加工により、ビード31付きの第2部材20が成形されている。
 ビード31は、それぞれ、構造部材100の縦断面視で、第1部材10の天板11と反対側に凸の曲線状を有する。各ビード31は、構造部材100の縦断面視で、実質的に角部を有しない滑らかな形状を有する。天板21のうち隣り合うビード31の間の部分は、直線部211である。各直線部211は、例えば、構造部材100の縦断面視で、長手方向に対して実質的に平行な直線状を有する。
 構造部材100の長手方向において、隣り合うビード31の間隔(ビードピッチ)Pは、45.0mm未満であることが好ましい。本実施形態において、ビードピッチPは、隣り合うビード31の頂点間の距離である。ビードピッチPは、例えば15.0mm以上とすることができる。
 構造部材100の長手方向において、それぞれのビード31が存在する範囲(直線部211以外の範囲)の長さをビード幅Wとしたとき、ビードピッチPに対するビード幅Wの比率は、例えば32%よりも大きくすることができる(W/P>0.32)。また、ビードピッチPに対するビード幅Wの比率は、例えば、97%未満に設定することができる(W/P<0.97)。
 [効果]
 実施形態に係る構造部材100は、第2部材20側からの衝突荷重に対し、優れた耐荷重性能を有する。詳述すると、本実施形態に係る構造部材100では、第1部材10の縦壁121,122の内側で縦壁121,122に沿うように第2部材20の縦壁221,222が配置されている。さらに、第2部材20の縦壁221,222間には、第1部材10の縦壁121,122が内側に傾倒してその上部が互いに接近する変形を規制するための規制部30として、複数のビード31が設けられている。ビード31の各々は、一方の縦壁221から他方の縦壁222へと延びている。縦壁221,222及びビード31により、構造部材100に対して第2部材20側から衝突荷重が入力され、第1部材10の縦壁121,122が幅方向において内側に傾倒しようとしたとき、縦壁121,122の傾倒を抑制することができる。その結果、例えば自動車である移動体の衝突時において、構造部材100の横断面の高さの減少が抑制され、構造部材100への侵入量が小さい段階で構造部材100が衝突荷重を受け止めることができる。また、ビード31によって衝突荷重を構造部材100の長手方向に分散させることができるため、構造部材100の塑性変形が生じにくくなり、構造部材100への侵入が進んでも構造部材100の耐荷重を維持することができる。よって、衝突時において、例えば、クラッシュボックス200の変形が終了する前に構造部材100が断面崩壊するのを防止することができる。
 本実施形態において、第1部材10の縦壁121,122と第2部材20の縦壁221,222との各隙間Gの大きさは、好ましくは2.0mm以下である。これにより、第2部材20の縦壁221,222は、それぞれ、第1部材10の縦壁121,122に十分に近接して配置されることになる。そのため、構造部材100に対して第2部材20側から衝突荷重が入力されたとき、第1部材10の縦壁121,122の傾倒をより効果的に抑制することができる。よって、第2部材20側からの衝突荷重に対し、構造部材100の耐荷重性能をより向上させることができる。
 本実施形態において、第2部材20のフランジ231,232側の稜線部251,252は、第1部材10のフランジ131,132側の稜線部151,152に沿って配置されている。これにより、第1部材10の稜線部151,152を第2部材20の稜線部251,252によって補強することができる。そのため、第2部材20側から構造部材100に衝突荷重が入力されたとき、第1部材10の稜線部151,152に折れ変形が生じるのを抑制することができる。よって、稜線部151,152の折れ変形に起因して構造部材100の耐荷重性能が低下するのを防止することができる。
 本実施形態において、各ビード31におけるビード高さH3は、好ましくは、第2部材20の縦壁高さH2の50%以下である。このようにビード高さH3を設定することにより、第2部材20側から構造部材100に対して衝突荷重が入力されたとき、構造部材100の塑性変形がより生じにくくなり、構造部材100の耐荷重をより長い間維持することができる。よって、第2部材20側からの衝突荷重に対し、構造部材100の耐荷重性能をより向上させることができる。
 各ビード31の高さは、構造部材100の幅方向におけるビード31の全長にわたって一定であってもよいし、一定でなくてもよい。例えば、各ビード31において、縦壁221側及び/又は縦壁222側の端部の高さを他の部分の高さよりも大きくすることができる。この場合、構造部材100の重量の増加を抑制しつつ、構造部材100の耐荷重性能を向上させることができる。
 本実施形態において、ビードピッチPは、45.0mm未満であることが好ましい。この場合、第2部材20側から構造部材100に対して衝突荷重が入力されたとき、構造部材100の塑性変形を効果的に抑制することができ、構造部材100の耐荷重をより長い間維持することができる。よって、第2部材20側からの衝突荷重に対し、構造部材100の耐荷重性能をさらに向上させることができる。
 本実施形態において、複数のビード31のうち少なくとも一部は、第2部材20の一方の縦壁221から他方の縦壁222まで連続して延びることが好ましい。より好ましくは、全てのビード31が、一方の縦壁221から他方の縦壁222まで連続して延びる。このようなビード31により、第2部材20側から構造部材100に対して衝突荷重が入力されたとき、第1部材10における縦壁121,122の傾倒をより確実に抑制することができる。よって、第2部材20側からの衝突荷重に対し、構造部材100の耐荷重性能をさらに向上させることができる。
 本実施形態において、複数のビード31は、第2部材20の全長にわたり、均一な間隔で配置されていてもよい。この場合、構造部材100の長手方向において衝突荷重が入力される箇所にかかわらず、第1部材10の縦壁121,122の傾倒を抑制することができる。よって、構造部材100の全体にわたり、高い耐荷重性能を発揮させることができる。
 本実施形態において、複数のビード31は、第2部材20の全長において、不均一に配置されていてもよい。すなわち、第2部材20の全長において、ビード31の密度が比較的大きい箇所と、ビード31の密度が比較的小さい箇所とが存在してもよい。これにより、構造部材100に第2部材20側から衝突荷重が入力されたとき、ビード31の密度が小さい箇所を先行して変形させることができる。例えば、構造部材100において、耐荷重性能を敢えて低減させたい部分がある場合、その部分にはビード31を配置しないか、他の部分と比較して大きなビードピッチPでビード31を配置する。これにより、構造部材100において、衝突荷重の入力位置にかかわらず、ビード31が存在しない部分、又はビードピッチPが大きい部分を常に変形させることができる。
 本実施形態において、複数のビード31は、第2部材20の天板21と一体に形成されている。これにより、ビード31に起因する構造部材100の重量増加を抑制することができる。
 本実施形態において、各ビード31は、構造部材100の縦断面視で第1部材10の天板11と反対側に凸の曲線状を有する。これにより、例えば、金属板にプレス加工を施し、天板21にビード31が一体化した第2部材20を成形する場合、ビード31における板厚減少率を抑えることができる。
 <第2実施形態>
 図5は、第2実施形態に係る構造部材100Aの部分縦断面図である。構造部材100Aは、第1実施形態に係る構造部材100と概ね同一の構成を有する。ただし、構造部材100Aは、ビード31Aが第2部材20Aの天板21Aと別体である点において、第1実施形態に係る構造部材100と相違する。
 図5に示すように、本実施形態において、複数のビード31Aは、第2部材20Aの天板21Aと別体の部材40に含まれる。部材40は、第2部材20Aの天板21Aの両面のうち、第1部材10の天板11と反対側の面上に配置される。部材40は、例えば溶接や機械接合等により、天板21Aに固定されている。部材40は、隣り合うビード31Aの間に直線部41を含んでいる。
 直線部41は、第2部材20Aの天板21Aに接触している。各ビード31Aは、直線部41から第1部材10の天板11の反対側へと突出する。図5に示す例において、各ビード31Aは、構造部材100の縦断面視で、隣り合う直線状の部分311,312によって形成される角部313を有する。例えば、各ビード31Aは、構造部材100Aの縦断面視で概略矩形状を有する。ビード31Aについて、ビード高さH3、ビードピッチP、及びビードピッチPに対するビード幅Wの比率:W/Pは、第1実施形態と同様に設定することができる。
 ビード31Aを含む部材40は、板状の素材から形成されている。部材40の材質は、例えば、鋼やアルミニウム等の金属である。部材40は、典型的には、金属板をプレス加工することによって形成される。ただし、部材40の材質は、金属に限定されるものではない。部材40の材質として、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等を選択することもできる。部材40の材質は、第1部材10又は第2部材20Aの材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、部材40の板厚は、第1部材10又は第2部材20Aの板厚と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
 本実施形態において、複数のビード31Aは、第2部材20Aと別体の部材40に含まれる。これにより、第1実施形態のようにビード31Aが第2部材20の天板21と一体である場合(図4)と比較して、天板21Aの形状が簡素化される。そのため、例えば第2部材20Aをプレス加工によって成形する場合、第2部材20Aをより容易に成形することができる。ただし、第1実施形態のように、第2部材20の天板21とビード31Aとが一体成形されている方が構造部材の軽量化の面では有利である。
 本実施形態では、各ビード31Aにおいて、直線状の部分311,312により複数の角部313が形成されている。各ビード31Aに角部313を持たせることにより、第2部材20A側から構造部材100Aに入力される衝突荷重をより確実に受け止めることができる。すなわち、各ビード31Aに角部313が存在することで、構造部材100Aに対する衝突荷重が主に角部313を伝わって分散するため、構造部材100Aの耐荷重性能をより高めることができる。また、構造部材100Aの縦断面視において、各ビード31Aの形状を例えば矩形状等の多角形状とすることにより、部材40の線長が長くなり、広い縦断面積で衝突荷重を受け止めることができる。
 以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
 上記各実施形態において、ビード31,31Aの形状として種々の形状を選択することができる。例えば、第1実施形態では、構造部材100の縦断面視で、各ビード31が第1部材10の天板11と反対側に凸の曲線状を有し、隣り合うビード31の間に直線部211が設けられている。しかしながら、例えば、構造部材100の縦断面視で、概略正弦波状のビード31を第2部材20の天板21に形成することもできる。この場合、隣り合うビード31の間に直線部211は存在しない。
 また、例えば、第2実施形態において、各ビード31Aは、構造部材100Aの縦断面視で概略矩形状を有する。しかしながら、各ビード31Aは、構造部材100Aの縦断面視で、矩形状以外の多角形状に形成されていてもよい。あるいは、第2実施形態に係る構造部材100Aにおいて、ビード31Aの形状を、第1実施形態における各ビード31の形状に置き換えることもできる。すなわち、構造部材100Aにおいて、ビード31Aに代えて、曲線状のビード31が部材40に形成されていてもよい。同様に、第1実施形態に係る構造部材100において、ビード31の形状を、第2実施形態における各ビード31Aの形状に置き換えることもできる。すなわち、構造部材100において、ビード31に代えて、それぞれ角部313を有するビード31Aが第2部材20の天板21と一体に形成されていてもよい。
 上記第1実施形態では、好ましくは、一部又は全てのビード31が、第2部材20の一方の縦壁221から他方の縦壁222まで連続して延びている。しかしながら、各ビード31は、例えば図6に示すように、少なくとも1つのリブ50によって分断されていてもよい。リブ50は、第2部材20の天板21に固定され、構造部材100の長手方向に延びている。この場合、リブ50は、中実であることが好ましい。同様に、上記第2実施形態に係る構造部材100Aにおいても、縦壁221,222間に延びる各ビード31Aをリブ50によって分断することができる。
 上記各実施形態において、規制部30は、複数のビード31又は31Aである。しかしながら、規制部30は、必ずしも複数のビードでなくてもよい。例えば図7に示すように、規制部30は、第2部材20の縦壁221,222間に配置された部材32であってもよい。規制部30として機能する部材32は、例えば、天板21から離間した状態で縦壁221,222間に配置される。部材32は、当該部材32と天板21との間に配置された桁部33を介し、天板21に固定されていてもよい。あるいは、部材32は、第2部材20の縦壁221,222に固定されていてもよい。部材32は、例えば、平板状を有していてもよいし、波板状を有していてもよい。部材32は、構造部材の平面視で梯子状又は格子状等を有することもできる。部材32も、ビード31,31Aと同様、第2部材20と一体に形成されていてもよいし、第2部材20と別体の部材に含まれていてもよい。部材32は、第2部材20の縦壁221,222に近接又は接触し、且つ構造部材の高さ方向において稜線部251,252寄りの位置に配置されることが好ましい。ただし、部材32は、稜線部251,252と重複しないように配置されることが好ましい。
 以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
 [第1実施例]
 本開示に係る自動車用構造部材の効果を確認するため、図2~図4に示す構成を有する構造部材100について、市販の構造解析ソフトウェア(LS-DYNA,ANSYS社製)を使用し、3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。本シミュレーションにおける構造部材100の素材及び各部寸法は、以下の通りである。
 ・第1部材10の素材:引張強度=1470MPa,板厚=1.6mmの鋼板
 ・第1部材10の縦壁高さH1:60mm
 ・第1部材10の幅W1:80mm
 ・第2部材20の素材:引張強度=1470MPa,板厚=1.6mmの鋼板
 ・第2部材20の縦壁高さH2:16mm
 ・ビード高さH3:6.0mm
 ・ビード幅W:14.5mm
 ・ビードピッチP:22.5mm
 図8は、3点曲げ試験のシミュレーションの基本条件を説明するための模式図である。図8に示すように、本シミュレーションでは、第2部材20及びビード31を上向きにした構造部材100を2つの支点300で支持し、構造部材100の長手方向の中央部に対して、上方からインパクタ400を押し付けた。支点300間の距離は700mm、各支点300の曲率半径は30mm、インパクタ400の曲率半径は127mm、インパクタ400の衝突速度は22.5km/hとした。
 比較のため、構造部材100とは異なる構成を有する構造部材についても、構造部材100と同様の3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。図9及び図10は、それぞれ、比較例1に係る構造部材901、及び比較例2に係る構造部材902の横断面図である。
 図9に示すように、比較例1に係る構造部材901は、構造部材100と同様の第1部材10を備えるが、第2部材60が平坦な金属板である。構造部材901の第2部材60は、構造部材100の第2部材20と異なり、第1部材10の縦壁121,122に沿う一対の縦壁を有しない。図10に示すように、比較例2に係る構造部材902は、構造部材100と同様の第1部材10及び第2部材20を備えるが、第2部材20の縦壁221,222間に規制部としてのビードを有しない。
 図11は、実施例に係る構造部材100及び比較例1,2に係る構造部材901,902について、3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。図11に示すように、実施例では、比較例1,2と比較して、インパクタ400の変位(侵入量)が小さい段階で高荷重が得られている。すなわち、実施例に係る構造部材100は、第2部材20側から衝突荷重が入力されたとき、衝突初期の段階で、比較例1に係る構造部材901、及び比較例2に係る構造部材902よりも大きな荷重を受け止めることができている。
 また、図11からわかるように、実施例では、インパクタ400の変位が25mmの付近で荷重が最大値に達し、その後もしばらくは高荷重が維持される。一方、比較例2では、実施例と同様、インパクタ400の変位が25mmの付近で荷重が最大値に達するが、実施例と異なり、その後すぐに荷重が低下する。これは、実施例に係る構造部材100では、最大荷重に達した後も塑性変形が抑制されているのに対し、比較例2に係る構造部材902では、最大荷重に達するとすぐに塑性変形が生じたことを示している。すなわち、実施例に係る構造部材100では、侵入量が大きくなっても塑性変形を生じにくくすることができ、耐荷重を維持することができる。
 [第2実施例]
 第1実施例で用いた構造部材100,901,902の各々について、第2部材20,60の板厚を変更しながら、上記と同様の3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。図12、図13、及び図14は、それぞれ、実施例、比較例1、及び比較例2について3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。
 図13に示す比較例1と図14に示す比較例2とを比較すると、比較例2では、比較例1よりも全体的に荷重が大きくなった。図12に示す実施例と図14に示す比較例2とを比較すると、実施例では、比較例2よりもさらに大きな荷重が得られた。例えば、実施例において第2部材20の板厚が0.8mm,1.0mm,1.2mm,1.4mmの場合の最大荷重は、それぞれ、比較例2において第2部材20の板厚が1.0mm,1.2mm,1.4mm,1.6mmの場合の最大荷重と同程度となっている。したがって、第2部材20側からの衝突時に負担可能な最大荷重を同一水準とする場合、実施例に係る構造部材100は、比較例2に係る構造部材902よりも軽量となるといえる。
 [第3実施例]
 構造部材100について、ビード高さH3を3.0mmから14.0mmまで変化させながら、第1実施例と同様の3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。ビード高さH3以外の構造部材100の素材及び各部寸法は、第1実施例と同一である。ただし、第2部材20の板厚は、1.2mmとした。
 図15は、本実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。図15に示すように、ビード高さH3が3.0mm~8.0mmの場合、ビード31のビード高さH3が8.0mmを超えた場合と比較して、長く高荷重を維持することができた。この結果より、本実施例で用いた構造部材100であれば、ビード高さH3は、8.0mm以下であることが好ましい。本実施例におけるビード高さH3:8.0mmを第2部材20の縦壁高さH2:16.0mmに対する比率に変換すると50%であることから、ビード高さH3は、第2部材20の縦壁高さH2の50%以下であることが好ましいといえる。また、本実施例におけるビード高さH3の下限値:3.0mmを第2部材20の縦壁高さH2:16.0mmに対する比率に変換すると、18%超である。よって、ビード31のビード高さH3は、第2部材20の縦壁高さH2の18%よりも大きいことが好ましい。
 [第4実施例]
 構造部材100について、ビードピッチPを15.0mmから50.0mmまで変化させながら、第1実施例と同様の3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。ビードピッチP以外の構造部材100の素材及び各部寸法は、第1実施例と同一である。ただし、第2部材20の板厚は、第3実施例と同様、1.2mmとした。
 図16は、本実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。図16に示すように、ビードピッチPが15.0mm~40.0mmの場合、ビード31のビードピッチPが45.0mm以上の場合と比較して、長く高荷重を維持することができた。この結果より、本実施例で用いた構造部材100では、ビードピッチPは45.0mm未満であることが好ましい。また、本実施例で用いた構造部材100では、ビードピッチPは15.0mm以上であることが好ましい。
 本実施例において、ビードピッチP:45.0mmに対するビード幅W:14.5mmの比率は、32%超である。一方、ビードピッチP:15.0mmに対するビード幅W:14.5mmの比率は、97%弱である。よって、ビードピッチPに対するビード幅Wの比率は、好ましくは32%よりも大きく、好ましくは97%未満であるといえる。
 [第5実施例]
 構造部材100について、第1部材10の縦壁121,122と第2部材20の縦壁221,222との隙間Gの大きさを0mmから5.0mmまで変化させながら、第1実施例と同様の3点曲げ試験のシミュレーションを実施した。隙間G以外の構造部材100の素材及び各部寸法は、第1実施例と同一である。ただし、第2部材20の板厚は、1.2mmとした。
 図17は、本実施例における3点曲げ試験のシミュレーションで得られた荷重-変位曲線である。図17に示すように、隙間Gの大きさが0mm~2.0mmの場合、インパクタ400の変位(侵入量)が比較的小さい段階で高荷重が得られた。しかしながら、隙間Gの大きさが5.0mmの場合、隙間Gの大きさが0mm~2.0mmの場合と比較して、高荷重の立ち上がりが遅くなった。よって、第1部材10の縦壁121,122と第2部材20の縦壁221,222との隙間Gの大きさは、2.0mm以下であることが好ましい。
 100,100A:構造部材
 10:第1部材
 11:天板(第1天板)
 121,122:縦壁(第1縦壁)
 131,132:フランジ(第1フランジ)
 151,152:稜線部(第1稜線部)
 20,20A:第2部材
 21,21A:天板(第2天板)
 221,222:縦壁(第2縦壁)
 231,232:フランジ(第2フランジ)
 251,252:稜線部(第2稜線部)
 30:規制部
 31,31A:ビード
 313:角部

Claims (13)

  1.  長尺形状を有する移動体用構造部材であって、
     第1天板と、互いに対向して配置され、前記第1天板によって端縁同士が連結される一対の第1縦壁と、前記第1縦壁に対して前記第1天板と反対側に配置され、前記第1縦壁の外側に突出する一対の第1フランジと、前記第1縦壁と前記第1フランジとを連結する一対の第1稜線部と、を含み、前記構造部材の長手方向に延びる第1部材と、
     前記第1縦壁の内側に配置され、前記第1天板と間隔を空けて対向する第2天板と、前記第1縦壁の内側において前記第1縦壁に沿って配置され、前記第2天板によって端縁同士が連結される一対の第2縦壁と、前記第2縦壁に対して前記第2天板と反対側に配置され、前記第2縦壁の外側に突出し、前記第1フランジの各々と接合される一対の第2フランジと、前記第2縦壁と前記第2フランジとを連結する一対の第2稜線部と、を含み、前記長手方向に延びる第2部材と、
     前記一対の第2縦壁の間に設けられ、前記一対の第1縦壁の前記第1フランジ側の部分が互いに接近する変形を規制する規制部と、
    を備える、構造部材。
  2.  請求項1に記載の構造部材であって、
     前記第1縦壁と前記第2縦壁との隙間の大きさは、2.0mm以下である、構造部材。
  3.  請求項1又は2に記載の構造部材であって、
     前記規制部は、それぞれ前記第2天板から前記第1天板と反対側へと突出し、前記第2縦壁の一方から他方へと延びて前記第2縦壁の各々に接続される複数のビードである、構造部材。
  4.  請求項3に記載の構造部材であって、
     前記長手方向及び前記第1縦壁同士が対向する方向の双方に垂直な方向において、前記複数のビードの各々の高さは、前記第2縦壁の高さの50%以下である、構造部材。
  5.  請求項3又は4に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードのうち隣り合うビードの前記長手方向における間隔は、45.0mm未満である、構造部材。
  6.  請求項3から5のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードのうち少なくとも一部は、前記第2縦壁の一方から他方まで連続して延びる、構造部材。
  7.  請求項6に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードの全てが、前記第2縦壁の一方から他方まで連続して延びる、構造部材。
  8.  請求項3から7のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードは、前記第2部材の全長にわたり、均一な間隔で配置されている、構造部材。
  9.  請求項3から7のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードは、前記第2部材の全長において、不均一に配置されている、構造部材。
  10.  請求項3から9のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードは、前記構造部材の縦断面視で、それぞれ、前記第1天板と反対側に凸の曲線状を有する、構造部材。
  11.  請求項3から9のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記複数のビードは、前記構造部材の縦断面視で、それぞれ、隣り合う直線状の部分によって形成される角部を有する、構造部材。
  12.  請求項1から11のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記規制部は、前記第2部材と一体に形成されている、構造部材。
  13.  請求項1から11のいずれか1項に記載の構造部材であって、
     前記規制部は、前記第2部材と別体の部材に含まれる、構造部材。
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