CN108137102A - 构造构件和车辆 - Google Patents

构造构件和车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN108137102A
CN108137102A CN201680058979.5A CN201680058979A CN108137102A CN 108137102 A CN108137102 A CN 108137102A CN 201680058979 A CN201680058979 A CN 201680058979A CN 108137102 A CN108137102 A CN 108137102A
Authority
CN
China
Prior art keywords
side wall
crest line
top part
hypo
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680058979.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108137102B (zh
Inventor
广瀬智史
石森裕
石森裕一
福地弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of CN108137102A publication Critical patent/CN108137102A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108137102B publication Critical patent/CN108137102B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06Fixed roofs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20Floors or bottom sub-units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60JWINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J5/00Doors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/04Door pillars ; windshield pillars

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

构造构件(10)具备帽构件(1)和封板(2)。帽构件(1)具有顶面部(1a)、从顶面部(1a)的两端延伸的一对侧壁(1b)、以及凸缘(1c)。封板(2)与一对凸缘(1c)接触地设置。一对侧壁(1b)分别在侧壁(1b)的从一端部到距离Sh的位置为止的区域具有低强度区域(1s)。距离Sh是侧壁(1b)的高度H的20%~40%。低强度区域(1s)的屈服强度是侧壁(1b)的高度的二分之一的位置(1mid)处的屈服强度的60%~85%。

Description

构造构件和车辆
技术领域
本发明涉及具有耐冲击性的构造构件和使用了该构造构件的车辆。
背景技术
用作车辆的加强用构件的构造构件要求高强度和轻量化。在例如国际公开2005/058624号(专利文献1)中公开有金属管作为耐冲击用构件,该金属管以两端支承的构造安装固定于汽车的车身。该金属管全长或局部地具有弯曲部。弯曲部的外周侧以与施加于车身的冲击方向大致一致的方式配置。与使用了笔直管的加强构件相比,该金属管作为车身加强用构件具有优异的耐冲击性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2005/058624号
发明内容
发明要解决的问题
在为了构造构件的轻量化而进行薄壁化的情况下,通常,也相应地进行高强度化。构造构件若受到超过屈服强度的冲击,则会折曲,并且折曲部突出。若使构造构件薄壁化,则构造构件由于冲击而弯折时的突出程度易于变大。与此相对,在例如将构造构件使用于车辆的情况下,优选由于碰撞导致的冲击而变形的构造构件折曲而突出的程度更小。其原因在于,折曲部大幅度突出表示,局部发生了能量吸收,构件整体的能量吸收能较小。通过构造构件更高效地吸收冲击能量,能够进一步抑制施加于车辆内的乘员的冲击能量。
因此,本申请公开一种能够高效地吸收冲击能量的构造构件和使用了该构造构件的车辆。
用于解决问题的方案
本发明的实施方式中的构造构件具备顶面部、帽构件以及封板。所述帽构件具有:一对侧壁,其从所述顶面部的两端部延伸,彼此相对;以及一对凸缘,其分别在所述一对侧壁从所述侧壁的与所述顶面部侧的一端部相反侧的另一端部向所述一对侧壁的相对方向外侧延伸。所述封板与所述帽构件的所述一对凸缘接触地设置。所述一对侧壁分别在所述侧壁的从一端部到距离为预定距离的位置为止的区域具有低强度区域。所述预定距离是所述侧壁的高度的20%~40%。所述低强度区域的屈服强度是所述侧壁的高度的二分之一的位置处的屈服强度的60%~85%。
发明的效果
根据本申请公开,能够提供一种在受到冲击时能够高效地吸收冲击能量的构造构件。
附图说明
图1A是本发明的实施方式的构造构件的剖视图。
图1B是图1A所示的构造构件的俯视图。
图1C是图1A所示的构造构件的侧视图。
图2是示意性地表示碰撞试验的情形的图。
图3是表示对具有均匀的强度分布的构造构件施加了冲击时的变形的图。
图4是表示对具有低强度区域的构造构件施加了冲击时的变形的图。
图5是用于说明具有均匀的强度分布的构造构件的变形动作的图。
图6是用于说明具有低强度区域的构造构件的变形动作的图。
图7A是表示构造构件受到冲击载荷而变形的情形的图。
图7B是表示构造构件受到冲击载荷而变形的情形的图。
图8是用于说明具有范围比图6中的低强度区域的范围窄的低强度区域的构造构件的变形动作的图。
图9A是本实施方式的变形例中的构造构件的剖视图。
图9B是表示封板的变形例的剖视图。
图10是用于说明顶面部倾斜的情况的侧壁1b的高度方向的图。
图11A是表示构造构件的变形例的剖视图。
图11B是表示构造构件的变形例的剖视图。
图11C是表示构造构件的变形例的剖视图。
图11D是图11B所示的构造构件的俯视图。
图12A是本实施方式的构造构件的剖视图。
图12B是图12A所示的构造构件的俯视图。
图12C是图12A所示的构造构件的侧视图。
图13是表示配置于车辆的构造构件的一个例子的图。
图14是表示由本实施方式中的构造构件构成的B支柱的图。
图15是示意性地表示模拟中的分析模型(顺帽模型)的结构的图。
图16是表示模拟所使用的构造构件的各尺寸的图。
图17是表示改变低强度区域与其他区域的强度比并施加了冲击的情况的、弯曲变形的变形量的图表。
图18是示意性地表示模拟中的分析模型(逆帽模型)的结构的图。
图19是表示顺帽模型的模拟的分析结果的图表。
图20是表示逆帽模型的模拟的分析结果的图表。
图21是表示顺帽模型的变形动作的分析结果的图。
图22是表示逆帽模型的变形动作的分析结果的图。
图23是表示强度均匀的试验体的变形结果的图。
图24是表示在局部具有低强度区域的试验体的变形结果的图。
图25是表示试验体的冲击实验的测定结果以及使用了与试验体相同的构造构件的模型的模拟的分析结果的图表。
具体实施方式
本发明的实施方式中的第1结构的构造构件具备封板和帽构件。所述帽构件具备:顶面部;一对凸缘,其与所述封板接触地设置;以及一对侧壁,其从所述顶面部的两端部延伸,并彼此相对。所述一对侧壁具有:所述顶面部侧的一端部;以及与所述一端部相反侧的另一端部,在该另一端部处,所述一对凸缘向所述一对侧壁的相对方向外侧延伸。即,所述一对凸缘从所述一对侧壁的另一端部延伸。所述一对凸缘与封板接合。
所述一对侧壁分别包括:高强度区域,其包括与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央;以及低强度区域,其屈服强度是所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。所述低强度区域在与所述顶面部垂直的方向上从所述侧壁的所述一端部朝向所述另一端部形成到距所述一端部的距离为所述侧壁的高度的20%~40%的位置为止。另外,所述低强度区域在所述侧壁的长度方向上跨大于等于所述侧壁的高度的距离地形成。
换言之,所述一对侧壁各自的所述低强度区域形成于所述侧壁的从一端部到距离为预定距离(所述侧壁的高度的20%~40%的距离)的位置为止的区域。即,所述低强度区域从所述侧壁的一端部形成到所述高强度区域与所述低强度区域之间的边界为止。所述侧壁的从一端部到所述边界中的在所述侧壁的高度方向上的边界的距离是侧壁的高度的20%~40%。
另外,所述一对侧壁各自的所述低强度区域的在所述各侧壁的长度方向上的宽度大于等于各侧壁的高度方向的宽度(即侧壁的高度)。
此外,在第1结构中,所述各侧壁的高度方向是与所述顶面部垂直的方向。另外,所述侧壁的高度是在与所述顶面部垂直的方向上从所述侧壁的一端部到另一端部的距离。此外,在后述的第2结构和第4结构中,侧壁的高度方向也是与所述顶面部垂直的方向。
各侧壁的长度方向是构造构件的长度方向,也是顶面部的长度方向。构造构件是具有长度方向(长轴)的细长的构件。各侧壁的长度方向与形成于各侧壁与顶面部之间的棱线(第1棱线)的延伸方向相同。侧壁的长度方向与侧壁的高度方向大致垂直。
所述一对侧壁各自的所述低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。在此,与顶面部垂直的方向上的侧壁的中央是所述侧壁的高度的二分之一的位置。
所述高强度区域在所述侧壁的高度方向上从所述低强度区域与所述高强度区域之间的边界设置到所述侧壁的另一端(所述封板侧的端部)。
上述第1结构能够换成下述的第2结构。第2结构的构造构件具备至少1张封板和帽构件。所述帽构件具备:顶面部;两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;两个凸缘,其分别与所述封板接合;两条第2棱线,其位于所述两个凸缘的端部;以及两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两条第2棱线之间。所述两个侧壁分别具备低强度区域。第2结构中的所述两个侧壁各自的所述低强度区域从所述第1棱线朝向所述第2棱线设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止。另外,所述低强度区域沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域。所述低强度区域的屈服强度是所述第1棱线与所述第2棱线的中央的屈服强度的60%~85%。此外,所述第1棱线与所述第2棱线的中央同与所述顶面部垂直的方向上的侧壁的中央相同。
所述两个侧壁分别具备所述低强度区域和屈服强度比所述低强度区域的屈服强度高的高强度区域。所述高强度区域在所述各侧壁的与所述顶面部垂直的方向上设于从所述第2棱线到所述低强度区域与所述高强度区域的边界为止的区域。与所述顶面部垂直的方向上的侧壁的中央的侧壁包含于高强度区域。
本发明的实施方式的第3结构的构造构件具备至少1张封板和帽构件。所述帽构件具备:顶面部;两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;两个凸缘,其分别与所述封板接合;两条第2棱线,其位于所述两个凸缘的端部;以及两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两条第2棱线之间。所述两个侧壁分别具备低强度区域。第3结构中的所述两个侧壁各自的低强度区域从所述第2棱线朝向所述第1棱线设置到距所述第2棱线的距离为所述第2棱线与所述第1棱线之间的在与所述封板垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止。另外,所述低强度区域沿着所述第2棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第2棱线与所述第1棱线之间的在与所述封板垂直的方向上的距离的区域。所述低强度区域的屈服强度是与所述封板垂直的方向上的侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
第3结构中的所述一对侧壁分别包括:高强度区域,其包括与所述封板垂直的方向上的所述侧壁的中央;以及低强度区域,其屈服强度是所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。所述低强度区域在与所述封板垂直的方向上从所述侧壁的所述另一端部朝向所述一端部形成到距所述另一端部的距离为所述侧壁的高度的20%~40%的位置为止。所述另一端部是所述侧壁的高度方向的两端部中的封板侧的端部。所述一端部是所述侧壁的高度方向的两端部中的顶面部侧的端部。另外,所述低强度区域在所述侧壁的长度方向上跨大于等于所述侧壁的高度的距离地形成。
此外,在第3结构中,所述各侧壁的高度方向是与所述封板垂直的方向。另外,所述侧壁的高度是所述侧壁的从一端部到另一端部的在与所述封板垂直的方向上的距离。
在第3结构中,所述两个侧壁分别具备所述低强度区域和屈服强度比所述低强度区域的屈服强度高的高强度区域。所述高强度区域在所述各侧壁的与所述封板垂直的方向上设于从第1棱线到所述低强度区域与所述高强度区域的边界为止的区域。与所述封板垂直的方向上的所述侧壁的中央的所述侧壁的部分包含于高强度区域。
本发明的实施方式的第4结构的构造构件具备至少1张封板和槽型构件。所述槽型构件具备:顶面部;两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;两个接合部,其分别与所述封板接合;以及两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两个接合部之间。所述两个侧壁分别具备低强度区域。第4结构中的所述两个侧壁各自的低强度区域从所述第1棱线朝向所述接合部设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止。另外,所述低强度区域沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域。所述低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
所述两个侧壁分别具备所述低强度区域和屈服强度比所述低强度区域的屈服强度高的高强度区域。所述高强度区域在所述各侧壁的与所述顶面部垂直的方向上设于从所述接合部到所述低强度区域与所述高强度区域的边界为止的区域。所述第1棱线与所述接合部的在与所述顶面垂直的方向上的中央的侧壁的部分包含于所述高强度区域。
在第4结构中,所述槽型构件不具有与封板相接触的棱线。在两个侧壁的各个中,在与第1棱线相反侧的端部不是设有第2棱线,而是设有接合部。所述侧壁在所述接合部侧的局部与所述封板重叠。在侧壁与封板重叠的部分中,所述侧壁具有与所述封板接触的接触面。该接触面沿着与所述侧壁相同的方向延伸。
所述侧壁的高度方向是与所述顶面部垂直的方向。所述侧壁的高度是与所述顶面部垂直的方向上的从所述第1棱线到所述接合部的距离。
本发明的实施方式的第5结构的构造构件具备至少1张封板和槽型构件。所述槽型构件具备:顶面部;两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;凸缘,其与所述封板接合;第2棱线,其位于所述凸缘的端部;接合部,其将所述槽型构件的除了所述凸缘以外的部分和所述封板接合;第1侧壁,其位于所述两条第1棱线中的一条第1棱线与所述第2棱线之间;以及第2侧壁,其位于所述两条第1棱线中的另一条第1棱线与所述接合部之间。
所述第1侧壁包括第1低强度区域。所述第1低强度区域从所述第1棱线朝向所述第2棱线设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域,该第1低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
所述第2侧壁包括第2低强度区域。所述第2低强度区域从所述第1棱线朝向所述接合部设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域,该第2低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
在第5结构中,在第1侧壁的与第1棱线相反侧的端部具有第2棱线。与此相对,在第2侧壁的与第1棱线相反侧的端部不是设有第2棱线,而是设有接合部。所述第2侧壁在所述接合部侧的局部与所述封板重叠。在所述第2侧壁与所述封板重叠的部分中,所述第2侧壁具有与所述封板接触的接触面。该接触面沿着与所述第2侧壁相同的方向延伸。
所述第2侧壁的高度方向是与所述顶面部垂直的方向。所述第2侧壁的高度是在与所述顶面部垂直的方向上从所述第1棱线到所述接合部的距离。
在施加于顶面部的载荷的作用下,侧壁被压缩。换言之,侧壁在第1棱线与支承部之间被压缩。于在构件具有第2棱线的情况下,与封板相接触的第2棱线成为支承部。在该情况下,侧壁是第1棱线与第2棱线之间的区域。于在构件没有第2棱线的情况下,与封板之间的接合部成为支承部。在该情况下,侧壁是第1棱线与接合部之间的区域。在上述第1结构、第2结构、第4结构和第5结构中,帽构件或槽型构件的两个侧壁具备:高强度区域,其包括侧壁的高度方向的中央;以及低强度区域,其具有比高强度区域的屈服强度低的屈服强度。低强度区域从各侧壁的顶面部侧的一端部形成到距离为各侧壁的高度的20%~40%的位置为止,且在低强度区域的各侧壁的长度方向(即第1棱线的延伸方向)上跨大于等于各侧壁的高度(即与顶面部垂直的方向上从第1棱线到第2棱线或者接合部为止的距离)的距离地形成。发明人等发现了对顶面部施加了冲击的情况的构造构件的冲击能量的吸收效率因这样的低强度区域而提高。具体而言,发现了如下内容:在沿着与顶面部垂直的方向对顶面部施加了冲击的情况下,在形成于各侧壁的顶面部侧20%~40%的区域的低强度区域,使由冲击产生的应力沿着与冲击方向垂直的方向(侧壁的长度方向)分散,并且,能够灵活运用包括各侧壁的高度方向中央的高强度区域的刚度来抑制构造构件的变形。而且,发现了如下内容:通过将各侧壁的低强度区域的屈服强度设为各侧壁的高度方向的中央的位置处的屈服强度的60%~85%,能够将构造构件的冲击能量吸收效率提高到所要求的水平。即,对于上述第1结构、第2结构和第4结构的构造构件而言,能够在受到了冲击时高效地吸收冲击能量。
在上述第3结构中,帽构件的两个侧壁具备:高强度区域,其包括侧壁的高度方向中央;以及低强度区域,其屈服强度比高强度区域的屈服强度低。低强度区域从各侧壁的第2棱线(封板侧的端部)形成到距离为与封板垂直的方向上的侧壁的高度(从第1棱线到第2棱线的距离)的20%~40%的位置为止,且沿着各侧壁的长度方向(即第2棱线的延伸方向)跨长度大于等于从第2棱线到第1棱线的在与封板垂直的方向上的距离的区域地形成。发明人等发现了如下内容:通过在帽构件的两个侧壁形成这样的低强度区域,能够提高对封板施加了冲击的情况的构造构件的冲击能量的吸收效率。具体而言,在沿着与封板垂直的方向对封板施加了冲击的情况下,在形成于侧壁的封板侧20%~40%的区域的低强度区域,使由冲击产生的应力沿着长度方向分散,并且,能够灵活运用包括侧壁的高度方向中央的高强度区域的刚度来抑制构造构件的变形。而且,由发明人等发现了如下内容:通过将各侧壁的低强度区域的屈服强度设为各侧壁的高度方向的中央的位置处的屈服强度的60%~85%,能够将构造构件的冲击能量吸收效率提高到所要求的水平。即,对于上述第3结构的构造构件而言,能够在受到了冲击时高效地吸收冲击能量。
在上述第1结构~第5结构中的任一个中,优选的是,所述低强度区域配置于所述侧壁的长度方向中央。其理由如下所述。侧壁的长度方向中央远离长度方向两端部。上述两端部的附近大多与其他构件连结并被其他构件支承。于在两端部被支承着的状态下载荷作用于中央的情况下,弯矩变大。通过将低强度区域配置于侧壁的长度方向中央,低强度区域配置于由冲击导致的变形易于变大的位置。其结果,能够进一步提高冲击能量的吸收效率。在第1结构、第2结构、第4结构、第5结构中,侧壁的长度方向设为侧壁与顶面部之间的第1棱线的延伸方向,在第3结构中,侧壁的长度方向设为侧壁与封板之间的第2棱线的延伸方向。
在上述第1结构~第5结构中的任一个中,也可以是,所述顶面部或所述封板包括与其他构件连结的至少两个连结部,该至少两个连结部位于在所述侧壁的长度方向上相互分开的位置。在该情况下,优选的是,所述低强度区域在所述侧壁的长度方向上配置于所述至少两个连结部之间的中央。其理由如下所述。两个连结部的中央远离被其他构件支承的位置。在载荷作用于两个连结部的中央的情况下,弯矩变大。因此,在由至少两个连结部支承着的构造构件中,通过在至少两个连结部的中央设置低强度区域,低强度区域配置于由冲击导致的变形易于变大的位置。其结果,能够进一步提高冲击能量的吸收效率。
在上述第1结构、第2结构、第4结构和第5结构中的任一个中,优选的是,在所述两个侧壁的各侧壁中,与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的拉伸强度设为980MPa以上。其原因在于,对于这样的高强度的构造构件而言,能够适当地获得提高冲击能量的吸收效率的效果。此外,侧壁的高度方向设为与顶面部垂直的方向。
在上述第3结构中,优选的是,在所述两个侧壁的各侧壁中,与所述封板垂直的方向上的所述侧壁的中央的拉伸强度设为980MPa以上。其原因在于,对于这样的高强度的构造构件而言,能够适当地获得提高冲击能量的吸收效率的效果。
具备上述第1结构、第2结构、第4结构和第5结构中的任一个构造构件的车辆也包含于本发明的实施方式。在这样的车辆中,优选的是,所述构造构件以所述顶面部处于所述车辆的外侧、所述封板处于所述车辆的内侧的方式配置。由此,在从车辆的外侧对构造构件的顶面部施加了冲击的情况下,能够利用构造构件高效地吸收冲击。
具备上述第3结构的构造构件的车辆也包含于本发明的实施方式。在这样的车辆中,优选的是,所述构造构件以所述封板处于所述车辆的外侧、所述顶面部处于所述车辆的内侧的方式配置。由此,在从车辆的外侧对构造构件的封板施加了冲击的情况下,能够利用构造构件高效地吸收冲击。
在上述第1结构~第4结构的构造构件中,顶面部的两端部是与顶面部的长度方向垂直的方向的两端部。此外,顶面部的长度方向是构造构件的长度方向,也是侧壁的长度方向。构造构件的长度方向是由帽构件(或槽型构件)和封板包围的空心部延伸的方向。即,由帽构件(或槽型构件)和封板形成的管状部的轴向成为构造构件的长度方向。
从顶面部的两端部延伸的两个侧壁相对于顶面部沿着相同的方向延伸。即,两个侧壁以彼此相对的状态从顶面部的两端部延伸。两个侧壁成为从所述顶面部的内表面侧支承所述顶面部的结构。此外,两个侧壁相对的状态并不限于两个侧壁的内表面平行的情况。
【实施方式1】
实施方式1涉及上述第1结构、第2结构、第4结构以及第5结构。图1A是本发明的实施方式的构造构件的剖视图,图1B是图1A所示的构造构件的俯视图,图1C是图1A所示的构造构件的侧视图。图1A~图1C所示的结构涉及上述第1结构和第2结构。
图1A~图1C所示的构造构件10具备:帽构件1,其具有帽型的截面;以及封板2,其与帽构件1接合。构造构件10具有由帽构件1和封板2形成的封闭截面构造。
如图1A所示,帽构件1具有顶面部1a、一对侧壁1b以及一对凸缘1c。一对侧壁1b从顶面部1a的两端延伸,并彼此相对。一对凸缘1c分别从一对侧壁1b各自的侧壁1b的与顶面部1a侧的一端部相反侧的另一端部向一对侧壁1b的相对方向外侧延伸。封板2与一对凸缘1c接触地设置。
如图1B所示,顶面部1a与一对侧壁1b之间的边界部分(肩部)1ab形成沿着长度方向延伸的棱(以下称为第1棱线1ab。)。第1棱线1ab是帽构件1的弯曲着的部分(弯曲部)。顶面部1a的与长度方向垂直的方向(x方向)上的两端成为一对第1棱线1ab。一对侧壁1b分别从一对第1棱线1ab延伸。一对侧壁1b向相同的方向(z方向)延伸。在构造构件10中,在顶面部1a和一对侧壁1b的边界部分形成的棱(第1棱线1ab)的延伸方向(y方向)上的尺寸比一对侧壁1b彼此相对的方向(x方向)上的尺寸长。构造构件10的长度方向与在顶面部1a与侧壁1b之间形成的第1棱线1ab的延伸方向相同。
如图1A和图1C所示,凸缘1c与一对侧壁1b各自之间的边界部分1bc形成沿着长度方向延伸的棱(以下称为第2棱线1bc。)。第2棱线1bc是帽构件1的弯曲着的部分(弯曲部)。在一对侧壁1b的各自的侧壁1b的两端部中的与顶面部1a侧的一端相反侧的另一端形成有第2棱线1bc。即,一对凸缘1c从一对侧壁1b的各另一端处的一对第2棱线1bc沿着相互分开的方向延伸。
如图1A和图1C所示,一对侧壁1b分别在侧壁1b的从一端部到距离Sh的位置为止的区域具有低强度区域1s。低强度区域1s是强度比周边的强度低的区域。在一对侧壁1b中,除了低强度区域1s以外的部分成为强度比低强度区域1s的强度高的高强度区域。在各侧壁1b的高度方向(与顶面部1a垂直的方向)上,低强度区域1s形成于从顶面部1a侧的一端部(第1棱线1ab)到距第1棱线1ab的距离为距离Sh的位置为止的部分。即,在距第1棱线1ab的距离为距离Sh的位置具有低强度区域1s与高强度区域的边界1sk。该边界1sk在侧壁1b的高度方向上距第1棱线ab的距离是距离Sh。从低强度区域1s与高强度区域的边界1sk到第2棱线1bc(凸缘1c)为止的部分成为高强度区域。
另外,如图1C所示,低强度区域1s在侧壁1b的长度方向(第1棱线1ab的延伸方向(y方向))上跨大于等于侧壁1b的高度H的距离地形成。即,低强度区域1s的在侧壁1b的长度方向上的长度Sn是侧壁1b的高度H以上。在此,侧壁1b的高度设为在与顶面部1a垂直的方向(z方向)上的从第1棱线1ab(侧壁1b的一端部)到第2棱线1bc(侧壁1b的另一端部)的距离。如此,低强度区域1s在侧壁1b的高度方向上从第1棱线1ab设置到距离Sh的位置为止,且在侧壁1b的长度方向上跨大于等于侧壁1b的高度H的距离地设置。
如此,在构造构件10中,通过在侧壁1b的顶面部1a侧的局部设置低强度区域1s,能够使对构造构件10施加了冲击的情况的、弯曲方向的变形程度更小。这是基于发明人等对构造构件的由冲击导致的变形的情形深入留意观察所获得的下述的见解的结论。发明人等进行了使压头碰撞由帽构件和封板构成的构造构件的碰撞试验(模拟),并观察了构造构件的变形动作。图2是示意性地表示碰撞试验的情形的图。在碰撞试验中,将构造构件10a架设地配置于两个基座12。在两个基座12的中间的位置,使压头11碰撞构造构件10a。
图3是表示对具有均匀的强度分布的构造构件10b施加了冲击时的变形的图。图4是表示对具有与图1A~图1C同样的低强度区域的构造构件10c施加了与图3同样的冲击时的变形的图。如图3所示,在强度分布均匀的构造构件10b的情况下,折曲部位以尖锐地突出的方式折曲。将该变形模式称为弯折。与此相对,于在侧壁具有低强度部的构造构件10c的情况下,如图4所示,受到了冲击的顶面部和从其两端部延伸的侧壁的局部由于冲击而走形。将该变形模式称为截面走形。与图3的情况相比,在图4的情况下,在受到了相同的冲击载荷时变形而对冲击吸收做出贡献的构件的区域较宽,其结果,构造构件的向弯曲方向的突出程度较小。
图5是用于说明具有均匀的强度分布的构造构件10b的变形动作的图。图6是用于说明具有图1A~图1C所示那样的低强度区域的构造构件10c的变形动作的图。图5和图6表示构造构件的侧面、即从侧壁侧观察到的结构。
如图5所示,对于具有均匀的强度分布的构造构件10b而言,由于冲击而在弯曲变形起点P产生的变形以顶面部和侧壁在侧视时成为楔状的方式沿着侧壁的高度方向进行。其结果,以沿着弯曲方向(侧壁的高度方向)尖锐地突出的方式折曲。根据情况,有时也在侧壁形成裂缝。
如图6所示,对于在侧壁的顶面部侧具有低强度区域1sc(在图6中用点表示的区域)的构造构件10c而言,从弯曲变形起点P向内侧进行的变形若到达低强度区域1sc的边界,则不朝向强度比低强度区域1sc的强度强的区域进行,而是易于沿着强度比较低的横向(构造构件10c的长度方向)进行。因此,变形沿着长度方向扩展,向弯曲方向(侧壁的高度方向)的变形程度变小。
另外,在由帽构件和封板构成的构造构件沿着与顶面部垂直的方向弯曲变形的情况下,侧壁的高度方向的中央附近易于弯折。即,侧壁的高度的二分之一的位置附近易于成为弯折变形的起点。图7A和图7B是表示由封板2d和具有顶面部1da及从该顶面部1da的两端延伸的侧壁1db的帽构件构成的构造构件10d受到冲击载荷而变形的情形的图。若向顶面部1da输入冲击载荷,则帽构件的肩部(顶面部1da与侧壁1db的边界的折曲部)的角度变形,侧壁1db的高度方向的中央区域折曲,其结果,构造构件10d走形。为了避免容易发生该侧壁1db的折曲,在图1A~图1C所示的构造构件10中使侧壁1b的高度方向的中央区域的强度高强度化。
即,在构造构件10中,使侧壁1b的高度的中央(二分之一)的位置1mid的强度增强一定程度,在侧壁1b的比高度方向中央的位置1mid靠顶面部1a侧的部分设置强度比中央的位置1mid的强度低的低强度区域1s。通过适当地设定低强度区域1s的范围以及低强度区域1s相对于高度方向中央的位置1mid的强度比,能够使中央的位置1mid处的侧壁1b的弯折不容易产生并且增大比中央的位置1mid靠顶面部1a侧处的侧壁1b的长度方向的走形的程度。其结果,如图6所示,能够成为向弯曲方向的变形程度变小那样的变形动作。
此外,图7A和图7B所示的变形动作并不限于使压头碰撞构造构件的顶面部的情况。例如,在沿着长度方向压缩构造构件的轴向力的作用下使构造构件弯曲变形的情况、如3点弯曲试验那样将压头按压于顶面部而静态地施加了与长度方向垂直的方向的力时的弯曲变形也能成为同样的变形动作。
另外,发明人等发现,为了如图6那样缩小向弯曲方向的变形程度,低强度区域1s的长度方向(第1棱线1ab的延伸方向)上的宽度也是重要的。图8是用于说明使低强度区域1sc的长度方向上的长度Sn比侧壁1b的高度H的二分之一(H/2)短的情况的变形动作的图。如图8所示,在低强度区域的长度方向上的宽度较窄的情况下,从弯曲变形起点P向内侧进行的变形到达长度方向上的低强度区域1sc与高强度区域的边界的时刻提前。其结果,长度方向上的走形被限制,高度方向上的变形易于进行。
发明人等以各种条件进行了构造构件的弯曲试验和分析,结果发现了如下内容:在构造构件弯曲变形时,长度方向上的变形的范围成为与侧壁的高度相同的程度。而且,发明人等发现了如下内容:通过将低强度区域1sc的长度方向上的宽度设为大于等于侧壁的高度,能够使由冲击导致的变形沿着长度方向分散,缩小向弯曲方向的变形程度。
发明人等基于上述的见解想到如以下那样构成构造构件10。图1A和图1C所示的一对侧壁1b分别在侧壁1b的从一端部到距离Sh的位置为止的区域具有低强度区域1s。侧壁1b的低强度区域1s的距离Sh能够设为侧壁1b的高度H的20%~40%。低强度区域1s的屈服强度能够设为侧壁1b的高度H的二分之一的位置1mid(即,高度方向中央的位置1mid)处的屈服强度的60%~85%。
即,在帽构件的截面中,在侧壁1b的从顶面部1a侧端部到距离为侧壁1b的高度H的20%~40%的长度的位置之间,屈服强度是侧壁1b的高度H的50%的位置(即侧壁1b的高度方向中央)的部位处的屈服强度的60%~85%的低强度区域1s连续。换言之,低强度区域1s从第1棱线1ab朝向第2棱线1bc设置到距第1棱线1ab的距离为第1棱线1ab与第2棱线1bc之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止。低强度区域1s的屈服强度是第1棱线1ab与第2棱线1bc的中央处的侧壁1b的屈服强度的60%~85%。
由此,例如冲击施加于顶面部1a的情况的变形动作易于成为图4所示那样的截面走形。其结果,能够缩小向与顶面部1a垂直的方向的弯曲变形的程度。如此,构造构件10能够在受到冲击时以较小的变形吸收更大的冲击能量。即,构造构件10能够高效地吸收冲击能量。
此外,更优选低强度区域1s的距离Sh是侧壁1b的高度H的35%以下,还优选30%以下。另外,更优选距离Sh是侧壁1b的高度H的25%以上。更优选侧壁1b中的低强度区域1s的强度与高度方向中央的位置1mid的强度之比(强度比)是80%以下。另外,更优选该强度比是70%以上。
另外,优选的是,低强度区域1s在侧壁1b的长度方向上跨大于等于侧壁1b的高度H的距离地形成。即,低强度区域1s沿着第1棱线1ab的延伸方向设于长度大于等于第1棱线1ab与第2棱线1bc之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离的区域。由此,使向长度方向的变形易于进行,能够进一步抑制向弯曲方向的位移。优选低强度区域1s的第1棱线1ab的延伸方向上的尺寸设为侧壁1b的高度的1.5倍(3H/2)以上,进一步优选设为侧壁1b的高度的2倍(2H)以上。
优选的是,侧壁1b的高度方向中央的位置1mid处的拉伸强度设为例如980MPa以上(屈服强度500MPa以上)。由此,能够确保侧壁1b的高度方向中央的位置1mid的强度,在该位置1mid处侧壁1b难以弯折。此外,构造构件10的除了低强度区域1s以外的区域能够设为与该高度方向中央的位置1mid的强度同样的强度。
在第1棱线1ab与第2棱线1bc之间,从低强度区域1s的端部到第2棱线1bc(凸缘1c)的区域是高强度区域。高强度区域的屈服强度比低强度区域1s的屈服强度高。此外,高强度区域中的强度分布也可以不是均匀的。
既可以在顶面部1a的至少一部分设置低强度区域,也可以不在顶面部1a设置低强度区域。发明人等发现了如下内容:在构造构件10的折曲变形中,侧壁1b的强度的影响是支配性的。顶面部1a的强度与侧壁1b的强度相比,对于折曲变形造成的影响较少。
如图1A所示,帽构件1具备一对凸缘1c、从一对凸缘1c折曲而纵向延伸的一对侧壁1b以及被一对侧壁1b夹着的顶面部1a。在图1A所示的例子中,侧壁1b与凸缘1c垂直。另外,一对侧壁1b的长度相同。凸缘1c与顶面部1a平行。一对侧壁1b中的一个侧壁1b的低强度区域1s的距离Sh和相对的另一个侧壁1b的低强度区域1s的距离Sh相同。在图1A中,构造构件10的强度分布成为左右对称。
构造构件10的结构并不限于图1A所示的例子。例如侧壁1b与凸缘1c之间的角度也可以不是90度(直角)。同样地,侧壁1b与顶面部1a之间的角度也并不限于90度(直角)。例如构造构件10的与长度方向垂直的截面也可以是梯形形状。即,由顶面部1a、侧壁1b和封板2构成的封闭截面的形状也可以是梯形。在该情况下,与第1棱线1ab垂直的面的截面形状既可以左右对称,也可以不左右对称。另外,一对侧壁1b的长度也可以互不相同。其结果,凸缘1c与顶面部1a也可以不平行。另外,一对凸缘1c的高度(z方向上的位置)也可以互不相同。
另外,成为侧壁1b与顶面部1a之间的边界的角(肩部)的截面形状也可以形成R(圆度即弯曲部)。同样地,侧壁1b与凸缘1c的边界的角(肩部)的截面形状也可以形成R(圆度即弯曲部)。另外,侧壁1b和/或顶面部1a的表面能够不设为平面,而设为曲面。即,侧壁1b和/或顶面部1a也可以弯曲。此外,若侧壁1b与顶面部1a的角处的R的曲率半径过大,则侧壁1b承接高度方向上的载荷的功能降低。因此,侧壁1b与顶面部1a的角的R(弯曲)的内侧面的曲率半径设为例如15mm以下。或者,侧壁1b与顶面部1a的角的R(弯曲)的内侧面的曲率半径设为例如侧壁1b的高度H的三分之一以下(R≤H/3)。
也可以在一对侧壁1b的至少一个侧壁1b设置凹部(槽)、凸部(棱)、台阶或孔。也可以在顶面部1a设置凹部(槽)、凸部(棱)、台阶或孔。但是,上述设于侧壁1b或顶面部1a的凹部(槽)、凸部(棱)、台阶或孔需要设为不对构造构件10的变形动作造成重大的影响的程度的大小。例如,也可以将构造构件10设为在顶面部1a形成有凸部的两层的帽形状或三层以上的帽形状。
于在侧壁1b与顶面部1a的边界的角或侧壁1b与凸缘1c的边界的角形成有R(圆度即弯曲部)的情况下,在与长度方向垂直的截面中,将形成有R的部分中的、距侧壁1b的高度方向中央的位置1mid较远的R尽头(弯曲部的端)设为侧壁1b的端部,来决定上述侧壁1b的高度H和低强度区域1s的距离Sh。
即,将侧壁1b与顶面部1a之间的弯曲的部分(弯曲部)的顶面部1a侧的端(R尽头)设为侧壁1b的一端部,来决定侧壁1b的高度H和低强度区域1s的高度方向上的距离Sh。另外,将侧壁1b与凸缘1c之间的弯曲的部分(弯曲部)的凸缘1c侧的端(R尽头)设为侧壁1b的另一端部,来决定侧壁1b的高度H和低强度区域1s的高度方向上的距离Sh。
同样地,以第1棱线1ab和第2棱线1bc为基准来决定侧壁1b的高度H和低强度区域1s的高度方向上的距离Sh。在该情况下,具体而言,将第1棱线1ab设为侧壁1b与顶面部1a之间的R(弯曲部)的顶面部1a侧的端(R尽头),即,设为R(弯曲部)的距侧壁1b的高度方向中央的位置1mid较远的R尽头(弯曲部的端)。将第2棱线1bc设为侧壁1b与凸缘1c之间的R(弯曲部)的凸缘1c侧的端(R尽头),即,设为R(弯曲部)的距侧壁1b的高度方向中央的位置1mid较远的R尽头(弯曲部的端)。
在此,侧壁1b的高度是侧壁1b的从一端部到另一端部的在高度方向上的尺寸。换言之,侧壁1b的高度是侧壁1b的从第1棱线1ab到第2棱线1bc的在与顶面部1a垂直的方向上的尺寸。低强度区域1s的距离Sh是从侧壁1b的一端部到侧壁1b的低强度区域1s的边界的在高度方向上的尺寸。即,低强度区域1s的距离Sh是从第1棱线1ab到侧壁1b的低强度区域1s与高强度区域之间的边界的在与顶面部1a垂直的方向上的尺寸。侧壁1b的高度的二分之一的位置1mid是侧壁1b的高度方向上的中央的位置。即,侧壁1b的高度的二分之一的位置1mid是侧壁1b的在与顶面部1a垂直的方向上位于第1棱线1ab与第2棱线1bc的中央的位置。
侧壁1b的高度方向设为与顶面部1a垂直的方向。具体而言,与顶面部1a垂直的方向设为与顶面部1a的表面的平面垂直的方向。于在顶面部1a的与长度方向垂直的截面中包括凹部、凸部、台阶或弯曲部的情况下,将与连结两条第1棱线1ab的假想平面垂直的方向设为与顶面部垂直的方向。
封板2与帽构件1的两侧的凸缘1c接合并被固定于帽构件1的两侧的凸缘1c。封板2在对帽构件1的顶面部1a施加了冲击载荷的情况下抑制帽构件1开口而走形。也可以在封板2设置凹凸、台阶或孔。封板2与帽构件1的接合方法只要是将两者固定的接合方法,就没有特别限定。例如,能够利用焊接或紧固构件将两者接合。另外,封板2并不限于平板,例如,也可以形成为截面为帽型的形状。
在图1B所示的例子中,构造构件10沿着长度方向呈直线状延伸地形成。与此相对,构造构件10也可以在长度方向上弯曲。例如,能够设为以从侧面(x方向)观察时向顶面部1a侧(z+方向)凸起的方式弯曲的形状。另外,也可以从上方(z方向)观察时使构造构件10弯曲。另外,顶面部1a的宽度(与长度方向垂直的方向(x方向)的长度)也可以不一样。侧壁1b的高度(z方向的长度)也可以不一样。
图9A是本实施方式的变形例中的构造构件10e的剖视图。构造构件10e具有形状不同的一对侧壁1br、1bh。一对侧壁1br、1bh的相对于凸缘1cr、1ch的角度和高度HR、HL互不相同。因此,一对凸缘1cr、1ch的高度方向上的位置不同。另外,一个侧壁1br的高度HR的二分之一的位置1midr与另一个侧壁1bh的高度HL的二分之一的位置1midh的高度方向上的位置也不同。一个侧壁1br的低强度区域1sr的距离ShR与另一个侧壁1bh的低强度区域1sh的距离ShL不同。如此,在构造构件10e的截面不是左右对称的情况下,分别在一对侧壁1br、1bh中,分别设定高度HR、HL、高度方向中央的位置1midr、1midh、以及低强度区域1sr、1sh。
在图9A所示的例子中,一对侧壁1br、1bh中的一个侧壁1br具有台阶。在如此侧壁1br具有台阶的情况下,也将侧壁1br的从一端部到另一端部的高度方向上的尺寸设为侧壁1br的高度HR。即,在高度方向上,将侧壁1br的从最低的位置到最高的位置的长度设为侧壁1br的高度HR。在侧壁1br具有凹凸或孔的情况下也同样。另外,对于低强度区域的距离ShR也同样地,在高度方向上,将低强度区域1sr的从最低的位置到最高的位置的尺寸设为低强度区域1sr的距离ShR。
一对侧壁1b中的另一个侧壁1bh在一端部形成有R(弯曲部)。在该例子中,将形成有R(弯曲部)的部分中的、距侧壁1bh的高度方向中央的位置1mid较远的R尽头(弯曲部的端)部分设为侧壁1bh的端部,来决定侧壁1bh的高度HL和低强度区域1sh的距离ShL。
图9B是表示封板2的变形例的剖视图。在图9B所示的例子中,封板2具有向远离帽构件1的方向突出的形状。具体而言,封板2包括与帽构件1的凸缘1cr、1ch接合的接合部2a、以及接合部之间的中间部2b。中间部2b成为向远离帽构件1的方向突出的形状。在该例子中,封板2的截面形状成为帽型。在图9B中,中间部2b的外表面与接合部2a的外表面大致平行,但也可以不平行。
如此,通过将封板2设为向远离帽构件1的方向突出的形状,能够调整构造构件的高度方向的尺寸。此外,作为低强度区域的配置的基准的侧壁的高度(H、HL、HR)的值不会根据封板2的高度方向的尺寸而改变。另外,图9B所示的构造构件10e2的与长度方向垂直的面的截面的形状不相对于高度方向的轴线对称,但也可以将其如图1A所示那样设为对称的形状。
图10是用于说明顶面部1a倾斜的情况的侧壁1b的高度方向的图。在图10所示的构造构件10e3中,帽构件1的顶面部1a与凸缘1cr、1ch不平行。另外,一个侧壁1br与另一个侧壁1bh的z方向上的长度不同。侧壁1br、1bh的高度方向设为与顶面部1a垂直的方向。各侧壁1br、1bh的高度HL、HR以及各低强度区域1sr、1sh的从一端部(第1棱线1abr、1abh)到边界1skr、1skh的距离ShR、ShL以侧壁1br、1bh的高度方向为基准来决定。因此,侧壁1br、1bh的表面的从一端部(第1棱线1abr、1abh)到另一端部(第2棱线1bcr、1bch)的距离和高度HR、HL不同。
图11A~图11C是表示本实施方式中的构造构件的变形例的剖视图。图11A~图11C表示构造构件的与长度方向垂直的面的截面形状。图11D是从z方向观察图11B所示的构造构件10h的俯视图。图11A和图11B所示的例子涉及上述第5结构。图11C所示的例子涉及上述第4结构。
在图11A~图11C所示的变形例中,替代具备两个凸缘的帽构件,使用不包括凸缘的槽型构件或包括1个凸缘的槽型构件。图1A~图1C所示的构造构件10是侧壁1b的两端的第1棱线1ab和第2棱线1bc有助于相对于与顶面部1a垂直的方向的载荷的变形的难度(弯曲刚度)的构造。与此相对,在图11A~图11C所示的变形例中,在两个侧壁中的至少一个侧壁中,侧壁的两端的第1棱线和接合部成为有助于弯曲刚度的构造。
图11A~图11C所示的构造构件10g、10h、10i均具备槽型的槽型构件13和与槽型构件13接合的封板2。图11A~图11C所示的槽型构件13具备:顶面部1a;两个侧壁1br、1bh,其从顶面部1a的两端延伸;以及两个接合部3r、3h,其将槽型构件13和封板2接合。两个侧壁1br、1bh彼此相对。两个接合部3r、3h设于槽型构件13的局部与封板2重叠的部分。接合部3r、3h是例如点焊或激光焊接的部分。在接合部沿着槽型构件13的长度方向(棱线延伸方向)不连续地(断续地)配置的情况下,接合部视作处于将不连续的接合部连结的位置。即,视作接合部位于将断续地配置的多个接合部之间连结的线上。接合部与第1棱线之间成为侧壁。在顶面部1a与两个侧壁1br、1bh之间具有两条第1棱线1abr、1abh。
在图11A和图11B所示的槽型构件13中,两个侧壁1br、1bh包括第1侧壁1br和第2侧壁1bh。第1侧壁1br的与顶面部1a侧的一端部相反侧的另一端部弯曲。凸缘1dr从该弯曲部延伸。凸缘1dr与封板2重叠。凸缘1dr具有与封板2接触的接触面。凸缘1dr和封板2在接合部3r处相互接合。
第1侧壁1br位于两条第1棱线1abr、1abh中的一条第1棱线1abr与凸缘1dr之间。在凸缘1dr与第1侧壁1br之间具有第2棱线1bdr。第2棱线1bdr是凸缘1dr的端部。第2棱线1bdr沿着与第1棱线1abr、1abh相同的方向即槽型构件13的长度方向(y方向)延伸。
第1侧壁1br的高度HR是第1侧壁1br的在与顶面部1a垂直的方向上的高度,即,第1棱线1abr与第2棱线1bdr之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离。第1侧壁1br的在与顶面部1a垂直的方向上的中央1midr是第1棱线1abr与第2棱线1bdr的在与顶面部1a垂直的方向上的中央。
第2侧壁1bh位于两条第1棱线1abr、1abh中的另一条第1棱线1abh与接合部3h之间。第2侧壁1bh不弯曲。第2侧壁1bh的接合部3h侧的局部与封板2重叠。第2侧壁1bh的接合部3h侧的局部具有与封板2接触的接触面1dh。第2侧壁1bh沿着与接触面1dh相同的方向延伸。
第2侧壁1bh的高度HL是第1棱线1abh与接合部3h之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离。第1侧壁1bh的在与顶面部1a垂直的方向上的中央1midh是第1棱线1abh与接合部3h的在与顶面部1a垂直的方向上的中央。
在图11C所示的槽型构件13中,两个侧壁1br、1bh分别位于两条第1棱线1abr、1abh与两个接合部3r、3h之间。两个侧壁中的一个侧壁1br的高度HR是第1棱线1abr与接合部3r之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离。两个侧壁中的另一个侧壁1bh的高度HL是第1棱线1abh与接合部3h之间的在与顶面部1a垂直的方向上的距离。
在图11A~图11C所示的槽型构件13中,各侧壁1br、1bh包括低强度区域1sr、1sh和屈服强度比低强度区域1sr、1sh的屈服强度高的高强度区域。各侧壁1br、1bh的低强度区域1sr、1sh从各侧壁的一端部(第1棱线1abr、1abh)到低强度区域1sr、1sh与高强度区域之间的边界1skr、1skh地形成。各侧壁1br、1bh的从一端部到边界1skr、1skh的在各侧壁的高度方向上的距离ShR、ShL是各侧壁的高度HR、HL的20%~40%。另外,如图11D所示,低强度区域1sh在侧壁1bh的长度方向(第1棱线1abh的延伸方向)上跨大于等于侧壁1bh的高度HL的距离地形成。此外,低强度区域1sr、1sh的长度方向上的宽度在图11A~图11C的各侧壁1br、1bh中的任一者中,都大于等于侧壁1br、1bh的高度HR、HL。各侧壁1br、1bh中的低强度区域1sr、1sh的屈服强度是各侧壁1br、1bh的高度方向上的中央的位置1midr、1midh的屈服强度的60%~85%。
即,图11A~图11C所示的各侧壁1br、1bh的低强度区域1sr、1sh在侧壁的高度方向上从第1棱线1abr、1abh设置到距离为各侧壁1br、1bh的高度HR、HL的20%~40%的位置。在第1棱线1abr、1abh的延伸方向(侧壁1br、1bh的长度方向)上,低强度区域1sr、1sh跨大于等于各侧壁1br、1bh的高度HR、HL的距离地设置。
在图11A所示的例子中,第1侧壁1br与第2侧壁1bh相互平行。与此相对,在图11B所示的例子中,第1侧壁1br与第2侧壁1bh不相互平行。在图11B所示的例子中,第1侧壁1br和第2侧壁1bh以随着远离顶面部1a而彼此的间隔变大的方式延伸。在该例子中,第1侧壁1br沿着与顶面部1a垂直的方向延伸。第2侧壁1bh沿着相对于与顶面部1a垂直的轴线具有角度的方向延伸。凸缘1dr从第1侧壁1br的封板2侧的另一端部向外侧延伸。具有图11A所示那样的截面的构造构件能够适用于例如A支柱。
在图11A和11B所示的例子中,封板2具有向面外弯曲的弯曲部。形成于封板2的弯曲部的棱线2abh的延伸方向同侧壁1bh的与封板2接触的接触面1dh和不与封板2接触的面之间的边界线的延伸方向相同。形成于封板2的弯曲部的棱线2abh的延伸方向也可以与第1棱线1abh的延伸方向相同。(参照图11D)。
在图11C所示的例子中,两个侧壁1br、1bh均不弯曲。即,侧壁1br与封板2接触的接触面1dr沿着与侧壁1br相同的方向延伸。侧壁1bh与封板2接触的接触面1dh沿着与侧壁1bh相同的方向延伸。
封板2包括与槽型构件13重叠地接触的两个接触部分2br、2bh以及两个接触部分2br、2bh之间的中间部分2a。中间部分2a与两个接触部分2br、2bh之间弯曲。形成于中间部分2a与两个接触部分2br、2bh之间的棱线2abr、2abh的延伸方向同各侧壁1br、1bh的与封板2接触的接触面1dr、1dh和各侧壁1br、1bh的不与封板2接触的面之间的边界线的延伸方向相同。
在图11A~图11C所示的构造构件10g、10h、10i中,也获得与上述的图1A~图1C所示的构造构件10同样的效果。此外,接合部3r、3h并不限于焊接的部分。例如,也可以将螺钉等紧固件、粘接剂、或钎焊的焊料等作为接合部。
【实施方式2】
实施方式2涉及上述第3结构。图12A是本实施方式的构造构件的剖视图,图12B是图12A所示的构造构件的俯视图,图12C是图12A所示的构造构件的侧视图。
图12A~图12C所示的构造构件10j的低强度区域1s从各侧壁1b的封板2侧的另一端部(第2棱线1bc)沿着各侧壁1b的高度方向形成到距离为Sh的位置为止,且沿着长度方向以侧壁1b的高度H以上的宽度形成。由此,能够提高对封板2施加了冲击的情况的冲击能量的吸收效率。
图12A~图12C所示的构造构件10j具备帽构件1和与帽构件1接合的封板2。如图12A所示,帽构件1具备:顶面部1a;两个侧壁1b,其从顶面部1a的两端延伸,彼此相对;以及两个凸缘1c,其分别从两个侧壁1b向相对方向外侧延伸。两个凸缘1c与封板2接合。
在构造构件10j的帽构件1中,顶面部1a与两个侧壁1b之间弯曲。两条第1棱线1ab分别由顶面部1a与两个侧壁1b之间的弯曲部形成。两个凸缘1c与两个侧壁1b之间分别弯曲。两条第2棱线1bc分别由两个凸缘1c与两个侧壁1b之间的弯曲部形成。两个侧壁1b分别位于第1棱线1ab与第2棱线1bc之间。
如图12C所示,第2棱线1ab的延伸方向与构造构件10j的长度方向相同。构造构件10j的长度方向既是侧壁1b的长度方向,也是顶面部1a的长度方向。在图12C所示的例子中,第2棱线1bc的延伸方向与第1棱线1ab的延伸方向相同。
在图12A~图12C所示的帽构件1中,各侧壁1b包括低强度区域1s和屈服强度比低强度区域1s的屈服强度高的高强度区域。各侧壁1b的低强度区域1s从各侧壁1b的封板2侧的另一端部(第2棱线1bc)形成到低强度区域1s与高强度区域之间的边界1sk为止。各侧壁1b的从另一端部(第2棱线1bc)到边界1sk的在各侧壁1b的高度方向上的距离Sh是各侧壁1b的高度H的20%~40%。另外,如图12C所示,低强度区域1s在侧壁1b的长度方向(第1棱线1ab的延伸方向)上跨大于等于侧壁1b的高度H的距离地形成。即,低强度区域1s的侧壁1b的长度方向上的宽度比侧壁1b的高度H长。各侧壁1b中的低强度区域1s的屈服强度是各侧壁1b的高度方向上的中央的位置1mid的高强度区域的屈服强度的60%~85%。
换言之,图12A~图12C所示的各侧壁1b的低强度区域1s在侧壁1b的高度方向上从第2棱线1bc设置到距离为各侧壁1b的高度H的20%~40%的位置。在第2棱线1bc的延伸方向(侧壁1b的长度方向)上,低强度区域1s跨大于等于各侧壁1b的高度H的距离地设置。
此外,在本实施方式中,侧壁1b的高度方向设为与封板2垂直的方向。具体而言,与封板2垂直的方向设为与封板2的表面的平面垂直的方向。在封板2具有凸部、凹部、台阶或弯曲部的情况下,将与连结两条第2棱线1bc的假想平面垂直的方向设为与封板2垂直的方向。各侧壁1b的高度H同第1棱线1ab与第2棱线1b之间的在与封板2垂直的方向上的距离相同。
在本实施方式的构造构件10j中,例如对封板2沿着z方向施加了冲击的情况的变形动作易于成为图4所示那样的截面走形。其结果,能够缩小向与封板2垂直的方向的弯曲变形的程度。如此,构造构件10j能够在受到了冲击时以较小的变形吸收更大的冲击能量。即,构造构件10j能够高效地吸收冲击能量。
此外,更优选低强度区域1s的距离Sh是侧壁1b的高度H的35%以下,还优选是30%以下。另外,更优选距离Sh是侧壁1b的高度H的25%以上。优选侧壁1b中的低强度区域1s的强度与高度方向中央的位置1mid的强度之比(强度比)是83%以下,更优选是80%以下。另外,更优选该强度比是70%以上。
上述实施方式1的变形例也能够适用于本实施方式2。
在上述实施方式1和实施方式2中,第1棱线和第2棱线中的至少一条也可以是曲线。例如,第1棱线和第2棱线中的至少一条既可以向侧壁的高度方向弯曲,也可以向与侧壁垂直的方向弯曲。另外,侧壁的高度(第1棱线与第2棱线之间的距离)也可以在长度方向(第1棱线的延伸方向)上变化。在侧壁的高度根据长度方向的位置而不同的情况下,成为低强度区域的高度方向上的距离Sh和长度方向上的距离Sn的基准的侧壁的高度设为侧壁的形成有低强度区域的部分的高度的平均值。
【适用于车辆的适用例】
具备上述的实施方式1的构造构件10(包括构造构件10e、10e2、10e3、10g、10h、10i以及其他变形例。以下,相同)的车辆也包含于本发明的实施方式。在车辆中,构造构件10能够以顶面部1a处于车辆的外侧、封板2处于车辆的内侧的方式配置。即,构造构件10以冲击输入面处于车辆的外侧的方式安装。由此,在从车辆的外侧受到了冲击的情况下,构造构件10向车辆的内侧突出的程度变小。因此,构造构件10与车辆内的装置和人接触的可能性进一步降低。例如,能够避免构造构件在碰撞时朝向车厢内弯折的情况。由此,安全性进一步提高。
具备上述的实施方式2的构造构件10j的车辆也包含于本发明的实施方式。在车辆中,构造构件10j能够以顶面部1a处于车辆的内侧、封板2处于车辆的外侧的方式配置。即,构造构件10j以冲击输入面处于车辆的外侧的方式安装。由此,在从车辆的外侧受到了冲击的情况下,构造构件10向车辆的内侧突出的程度变小。
另外,构造构件10、10j有时也以被在长度方向上分开的两个部位支承着的状态来使用。在该情况下,构造构件10、10j具有两个与其他构件连结的部分即连结部。即,构造构件10、10j在连结部处被其他构件支承。连结部有时也被称为支承部。连结部设于侧壁1b、顶面部1a以及封板2中的至少一者。
在连结部处,构造构件10、10j被固定于其他构件。构造构件10、10j的连结部利用例如紧固构件或焊接与其他构件接合。此外,连结部也可以是3个以上。
另外,连结部也可以是以***到构造构件10、10j的内部空间的状态支承构造构件10、10j的结构。例如在构造构件10的情况下,也可以是,在封板2开设贯通孔,从贯通孔***其他构件而将其他构件的端部与顶面部1a的内侧的面接合。如此,也可以在构造构件10的顶面部1a的构件内侧设置连结部。在构造构件10j的情况下,也可以是,在顶面部1a开设贯通孔,从贯通孔***其他构件而将其他构件的端部与封板2的内侧的面接合。如此,也可以在构造构件10j的封板2的构件内侧设置连结部。
优选低强度区域1s设于两个连结部之间。即,优选在侧壁1b的位于两个连结部之间的部分形成有低强度区域1s的至少一部分。由此,能够减少对构造构件的未被连结部支承的部分施加了冲击的情况的弯曲变形。另外,优选的是低强度区域1s设于两个连结部的中央。即,优选在侧壁1b的位于两个连结部的中央的部分形成有低强度区域1s。由此,能够提高被施加较强的冲击的可能性较高的位置的冲击能量吸收效率。其结果,能够缩小由冲击导致的构造构件的弯曲变形的程度。
另外,优选的是,在构造构件10、10j的长度方向中央配置低强度区域1s。其理由如下所述。构造构件10、10j在远离长度方向中央的两端部附近与其他构件连结。由此,在具有连结部的情况和不具有连结部的情况中的任一情况下,在构造构件10、10j中,都能够有效地抑制由冲击导致的转矩最大且易于弯折的部位(构造构件的长度方向中央或者连结部之间的中间部位)的弯折变形。
如此,构造构件10、10j能够用于高强度的车辆用构造构件。车辆用构造构件例如包括:A支柱、B支柱、侧纵梁、上纵梁、地板纵梁、前侧梁这样的构成车身的构件;以及门防撞梁、保险杠这样的安装于车身并用于保护车辆内的装置、乘员免受来自外部的冲击的构件。车辆用构造构件吸收车辆的碰撞时的冲击能量。
图13是表示配置于车辆的构造构件的一个例子的图。在图13所示的例子中,A支柱15、B支柱16、侧纵梁17、上纵梁18、保险杠19、前侧梁20、门防撞梁21、地板纵梁22以及后侧梁23用作车辆用构造构件。能够在上述车辆用构造构件中的至少一者,如上述的构造构件10、10j那样设置低强度区域1s。
图14是表示由本实施方式中的构造构件构成的B支柱16的图。在图14所示的例子中,B支柱16与构造构件10同样地具备顶面部16a、一对侧壁16b、一对凸缘16c以及封板(未图示)。B支柱16的顶面部16a配置于车辆的外侧。一对侧壁16b从顶面部16a的与长度方向垂直的方向上的两端彼此相对地延伸。凸缘16c从侧壁16b的与顶面部16a侧的一端相反侧的另一端延伸地形成。封板(未图示)接合于凸缘16c的与顶面部16a相反的一侧的面、即车辆的内侧的面。在侧壁16b的顶面部16a侧的局部设有低强度区域16s。低强度区域16s设于从顶面部16a与侧壁16b的边界(肩部)到距离为侧壁16b的高度的20%~40%的位置为止的区域。低强度区域的屈服强度是其他区域的屈服强度(侧壁16b的高度方向中央位置的屈服强度)的60%~85%。
吸收冲击能量的车辆用构造构件大致区分为轴向压缩变形的构造构件和折曲变形的构造构件这两种。折曲变形的构造构件利用弯折、截面走形来吸收冲击能量。要求B支柱、侧纵梁等构件通过使用高强度材料来提高冲击能量吸收效率。因此,若将侧壁1b的高度方向中央的位置1mid的拉伸强度(除了低强度区域以外的区域的拉伸强度)是980MPa以上(屈服强度500Mpa以上)的超高强度钢适用于本实施方式的构造构件10,则上述的效果被显著地体现。另外,通过将构造构件10的侧壁1b的中央的位置1mid的强度(低强度区域1s以外的区域的强度)设为以拉伸强度计1GPa以上,能够进一步发挥效果。
此外,构造构件10、10j并不限于图13所示的汽车那样的四轮车辆,例如,能够用作二轮车辆的构造构件。另外,构造构件10、10j的用途并不限于车辆用。例如,能够使用构造构件10、10j作为具有耐冲击性的容器、建筑物、船舶、或航空器等的构造构件。
【制造工序】
构造构件10、10j能够由同一原材料形成整体。构造构件10、10j能够由例如钢板形成。构造构件10、10j的制造工序包括如下工序:制作具有低强度区域1s的帽构件1(或槽型构件13)的工序;制作封板2的工序;以及将帽构件1和封板2接合的工序。在帽构件1的制作工序中,包括对原材料赋予强度差来形成低强度区域的工序。
形成低强度区域的方法并没有特别限定,例如,能够利用辊轧成形将钢板变形加工成截面为帽型的形状,以激光或高频加热等方法对材料进行局部的加热、淬火,从而制作出包括硬化区域的帽构件1。在该情况下,不进行淬火的区域成为强度相对较低的低强度区域。另外,也能够在进行淬火而使帽构件1的整体强化之后,局部地进行退火处理来形成低强度区域。
或者,也能够使用热压(热冲压)技术来制作构造构件10、10j。在热压的工序中,通过使加热或冷却的条件在模具内局部地不同,能够在原材料中形成低强度区域。例如,使用钢板,将其加热至钢成为奥氏体单相区的温度(Ac3温度)以上,使用模具来进行成形并进行淬火。此时,通过使冷却速度产生差异,使骤冷部成为大致硬质的马氏体组织,使缓冷部成为软质的铁素体和珠光体的复相组织或贝氏体组织。由此,能够使缓冷部成为低强度区域。
此外,构造构件10、10j的制造方法并不限于上述例子。能够使用例如拼焊等其他公知的方法来形成具有低强度区域1s的构造构件10、10j。
实施例
在本实施例中,利用模拟对使压头碰撞具有帽构件和封板的构造构件的情况的构造构件的变形进行了分析。图15是示意性地表示模拟中的分析模型的结构的图。在本模拟中,对在将构造构件30架设于两个基座120的状态下,使压头110碰撞构造构件30的长度方向的中央部的情况的变形动作进行了分析。压头110的曲率半径设为150mm,压头的初速度设为4m/秒。压头110的质量设为350kg。
图16是表示模拟所使用的构造构件30的与长度方向垂直的截面中的各尺寸的图。构造构件30具备帽构件3和封板4。帽构件3具有顶面部3a、一对侧壁3b以及一对凸缘3c。一对侧壁3b从顶面部3a的两端延伸,彼此相对。一对凸缘3c分别在一对侧壁3b从侧壁3b的与顶面部3a侧的一端部相反侧的另一端部向一对侧壁3b的相对方向外侧延伸。封板4固定于一对凸缘3c。一对侧壁3b分别在从一端部到距离Sh的位置为止的区域具有低强度区域3s。
在图16中,H=50mm、W1=50mm、W2=65mm、W3=40mm、t=1.4mm。使低强度区域3s的距离Sh变化来进行了碰撞模拟。另外,使低强度区域3s和其他区域的强度变化来进行了碰撞模拟。此外,低强度区域3s的在长度方向上的宽度的一半的长度SL(参照图15)设为H/2。
图17是表示Sh=(2/5)H而改变低强度区域3s和其他区域的强度比地输入了冲击载荷的情况的、弯曲变形的变形量的图表。在图17中,纵轴表示与顶面部3a垂直的方向(z方向)上的构造构件的进入量(突出量)。横轴表示低强度区域3s的强度相对于其他高强度区域(即侧壁3b的高度方向中央的位置)的强度的强度之比(强度比=低强度区域的强度/高强度区域的强度)。在图17的图表中,菱形的标记表示高强度区域的屈服强度设为120kgf的情况的结果,方形的标记表示高强度区域的屈服强度设为145kgf的情况的结果。
在强度比是0.60~0.85的区间中,随着强度比的增加而进入量减少(箭头Y1)。在该区间中,变形模式成为图4所示的截面走形。在该区间中,在低强度区域的强度较低(强度比是0.60以下)的情况下,虽然成为截面走形的变形,但进入量较大,与强度比超过0.85的情况的进入量大致相同。若强度比超过0.85,则进入量急剧地增加(箭头Y2)。而且,若在强度比是0.85以上的情况下使强度比增加,则进入量随着强度比的增加而变大(箭头Y3)。认为其原因在于,以强度比0.85为界,变形模式从图4所示的截面走形变化成图3所示的弯折。如此,若低强度区域的强度过高(强度比高),则折曲变形,进入量变大。根据图17的结果确认到:出于减少由冲击导致的弯曲变形的进入量的观点,强度比优选60%~85%,强度比更优选70%~85%。
下述表1表示将上述强度比设为0.83(低强度区域的屈服强度设为YP100MPa、其他区域的屈服强度设为YP120MPa)并使低强度区域的距离Sh变化的情况的变形动作。在表1中,上箭头表示其值与其正上方的栏相同。变形动作栏的圆(○)表示图4所示的截面走形,叉(×)表示图3所示的弯折。
【表1】
表1
情况 Sh 变形动作
1 O ×
2 H/2 ×
3 2H/5
4 H/3
5 H/5
6 H/1O ×
在上述表1所示的结果中,在没有设置低强度区域的情况(Sh=0)、Sh=H/2(Sh是H的50%)、以及Sh=H/10(Sh是H的10%)的情况下,变形动作成为弯折(参照图3)。在Sh=2H/5(Sh是H的40%)、Sh=H/3(Sh是H的约33%)、以及Sh=H/5(Sh是H的20%)的情况下,变形动作成为截面走形(图4)。根据该结果确认到:通过将低强度区域3s的距侧壁3b的顶面部3a侧的一端部的距离Sh设为侧壁3b的高度H的20%~40%,能够使变形动作为截面走形,从而能够缩小进入量。
而且,改变使压头110碰撞的面和低强度区域3s的长度方向的尺寸SL并进行了模拟。图18是示意性地表示模拟中的分析模型的结构的图。在图18所示的模型中,构造构件30以帽构件3位于下方、封板4位于上方的方式架设于两个基座120。构造构件30的长度方向的中央位于两个基座120的中央。压头110与封板4的长度方向的中央碰撞。在图18所示的模型中,一对侧壁3b分别在从封板4侧的另一端部到距离Sh的位置为止的区域具有低强度区域3s。
对于使压头110碰撞图15所示的帽构件的模型(以下称为顺帽模型)、以及使压头110碰撞图18所示的封板4的模型(以下称为逆帽模型)这两者进行了模拟。具体而言,分别在顺帽模型和逆帽模型中,将低强度区域3s的高度方向的尺寸设为Sh=H/3,将长度方向的尺寸SL改变为SL=0、H/2、H并进行了分析。即,以下述情况1~情况6的条件进行了模拟。
情况1:顺帽、SL=0、Sh=0(无低强度区域)
情况2:顺帽、SL=H/2、Sh=H/3
情况3:顺帽、SL=H、Sh=H/3
情况4:逆帽、SL=0、Sh=0(无低强度区域)
情况5:逆帽、SL=H/2、Sh=H/3
情况6:逆帽、SL=H、Sh=H/3
图19和图20是表示情况1~情况6的分析结果的图表。图19是顺帽模型的情况1~情况3的载荷-冲程线(F-S线)的图表。图20是逆帽模型的情况4~情况6的载荷-冲程线(F-S线)的图表。在图19的分析结果中,情况3与情况1、情况2相比,载荷的降低较慢。在图20的分析结果中,情况6与情况4、情况5相比,载荷的降低较慢。认为在情况3和情况6的条件下,因弯折被抑制而使载荷持续地施加。由此可知:在顺帽模型和逆帽模型中的任一个中,将低强度区域3s的长度方向上的宽度设为侧壁的高度H的做法与将低强度区域3s的长度方向上的宽度设为H/2的做法相比,冲击能量吸收效率较高,弯折被抑制。
图21表示情况1~情况3的变形动作的分析结果。图22表示情况4~情况6的变形动作的分析结果。图21和图22表示冲程是20mm时的构造构件的变形。在图21所示的顺帽模型的情况1~情况3的分析结果中,在SL=H的情况3的情况下,与SL=0的情况1和SL=H/2的情况2的情况相比,变形沿着长度方向扩展,弯折被抑制。在图22所示的逆帽模型的情况4~情况6的分析结果中,在SL=H的情况6的情况下,与SL=0的情况4和SL=H/2的情况5的情况相比,变形沿着长度方向扩展,弯折被抑制。
实际地制作了与图15所示的构造构件同样的试验体并进行了施加冲击的实验。将试验体以封板处于下方的方式载置于在试验体的长度方向上分开地配置的两个基座,使压头(落锤)碰撞帽构件。压头的质量设为376kg,压头的碰撞速度设为3.9m/s。制作强度均匀的构造构件和在局部具有低强度区域的构造构件这两个试验体,分别由压头对其施加冲击。低强度区域从侧壁的顶面部侧的端部沿着高度方向设置到距离Sh的位置,且沿着侧壁的长度方向跨距离LS地设置。在此,距离Sh=0.3H(侧壁的高度H的30%),距离LS=H(侧壁的高度H)。
图23是表示强度均匀的试验体的变形结果的图。图24是表示在局部具有低强度区域的试验体的变形结果的图。图23所示的试验体产生弯折。图24所示的试验体成为截面走形的变形。设有低强度区域的试验体的由冲击导致的变形程度变小。
图25是表示在局部具有低强度区域的试验体的冲击实验的测定结果以及使用了与试验体相同的构造构件的模型的模拟的分析结果的图表。图25的图表的横轴表示冲击器(压头)位移量(mm),纵轴表示载荷(kN)。在图表中,细线表示实验结果,粗线表示分析结果。根据图25所示的结果可知,模拟的分析结果接近实验结果。
以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但上述的实施方式只不过是用于实施本发明的例示。因而,本发明并不限定于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够对上述的实施方式适当变形而进行实施。
附图标记说明
1、帽构件;1a、顶面部;1b、侧壁;1c、凸缘;1s、低强度区域;2、封板;10、构造构件。

Claims (11)

1.一种构造构件,其具备封板和帽构件,
所述帽构件具备:
顶面部;
一对凸缘,其与所述封板接触地设置;以及
一对侧壁,其从所述顶面部的两端部延伸,并彼此相对,该一对侧壁具有所述顶面部侧的一端部和与所述一端部相反侧的另一端部,在该另一端部处,所述一对凸缘向所述一对侧壁的相对方向外侧延伸,
所述一对侧壁分别包括:高强度区域,其包括与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央;以及低强度区域,其屈服强度是所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%,所述低强度区域在与所述顶面部垂直的方向上从所述侧壁的所述一端部朝向所述另一端部形成到距所述一端部的距离为所述侧壁的高度的20%~40%的位置为止,且在所述侧壁的长度方向上跨大于等于所述侧壁的高度的距离地形成。
2.一种构造构件,其具备至少1张封板和帽构件,
所述帽构件具备:
顶面部;
两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;
两个凸缘,其分别与所述封板接合;
两条第2棱线,其位于所述两个凸缘的端部;以及
两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两条第2棱线之间,
所述两个侧壁分别具备低强度区域,该低强度区域从所述第1棱线朝向所述第2棱线设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域,该低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
3.一种构造构件,其具备至少1张封板和帽构件,
所述帽构件具备:
顶面部;
两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;
两个凸缘,其分别与所述封板接合;
两条第2棱线,其位于所述两个凸缘的端部;以及
两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两条第2棱线之间,
所述两个侧壁分别具备低强度区域,该低强度区域从所述第2棱线朝向所述第1棱线设置到距所述第2棱线的距离为所述第2棱线与所述第1棱线之间的在与所述封板垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第2棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第2棱线与所述第1棱线之间的在与所述封板垂直的方向上的距离的区域,该低强度区域的屈服强度是与所述封板垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
4.一种构造构件,其具备至少1张封板和槽型构件,
所述槽型构件具备:
顶面部;
两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;
两个接合部,其将所述槽型构件和所述封板接合;以及
两个侧壁,其分别位于所述两条第1棱线与所述两个接合部之间,
所述两个侧壁分别具备低强度区域,该低强度区域从所述第1棱线朝向所述接合部设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于与所述顶面部垂直的方向上的所述第1棱线与所述接合部之间的距离的区域,该低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
5.一种构造构件,其具备至少1张封板和槽型构件,
所述槽型构件具备:
顶面部;
两条第1棱线,其位于所述顶面部的两端部;
凸缘,其与所述封板接合;
第2棱线,其位于所述凸缘的端部;
接合部,其将所述槽型构件的除了所述凸缘以外的部分和所述封板接合;
第1侧壁,其位于所述两条第1棱线中的一条第1棱线与所述第2棱线之间,包括第1低强度区域,所述第1低强度区域从所述第1棱线朝向所述第2棱线设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述第2棱线之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域,该第1低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%;以及
第2侧壁,其位于所述两条第1棱线中的另一条第1棱线与所述接合部之间,包括第2低强度区域,所述第2低强度区域从所述第1棱线朝向所述接合部设置到距所述第1棱线的距离为所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的20%~40%的位置为止,且沿着所述第1棱线的延伸方向设于长度大于等于所述第1棱线与所述接合部之间的在与所述顶面部垂直的方向上的距离的区域,该第2低强度区域的屈服强度是与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的屈服强度的60%~85%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的构造构件,其中,
所述低强度区域配置于所述侧壁的长度方向中央。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的构造构件,其中,
所述顶面部或所述封板包括与其他构件连结的至少两个连结部,该至少两个连结部位于在所述侧壁的长度方向上相互分开的位置,
所述低强度区域在所述侧壁的长度方向上配置于所述至少两个连结部之间的中央。
8.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的构造构件,其中,
在所述两个所述侧壁的各侧壁中,与所述顶面部垂直的方向上的所述侧壁的中央的拉伸强度是980MPa以上。
9.根据权利要求3所述的构造构件,其中,
在所述两个侧壁的各侧壁中,与所述封板垂直的方向上的所述侧壁的中央的拉伸强度是980MPa以上。
10.一种车辆,其是具备权利要求1、2、4、5中任一项所述的构造构件的车辆,其中,
所述构造构件以所述顶面部处于所述车辆的外侧、所述封板处于所述车辆的内侧的方式配置。
11.一种车辆,其是具备权利要求3所述的构造构件的车辆,其中,
所述构造构件以所述封板处于所述车辆的外侧、所述顶面部处于所述车辆的内侧的方式配置。
CN201680058979.5A 2015-10-09 2016-10-11 构造构件和车辆 Active CN108137102B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015200974 2015-10-09
JP2015-200974 2015-10-09
PCT/JP2016/080113 WO2017061631A1 (ja) 2015-10-09 2016-10-11 構造部材及び車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108137102A true CN108137102A (zh) 2018-06-08
CN108137102B CN108137102B (zh) 2018-10-19

Family

ID=58487925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680058979.5A Active CN108137102B (zh) 2015-10-09 2016-10-11 构造构件和车辆

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10759478B2 (zh)
EP (1) EP3342684B1 (zh)
JP (1) JP6108058B1 (zh)
KR (1) KR101948494B1 (zh)
CN (1) CN108137102B (zh)
BR (1) BR112018006743A2 (zh)
CA (1) CA3001297C (zh)
ES (1) ES2749739T3 (zh)
MX (1) MX365110B (zh)
RU (1) RU2681452C1 (zh)
WO (1) WO2017061631A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112236333A (zh) * 2018-06-14 2021-01-15 日本制铁株式会社 具有高碰撞性能的闭合截面构造构件及汽车的车身骨架
CN112996714A (zh) * 2018-10-15 2021-06-18 昂登坦汽车工程有限公司 用于车辆的结构梁的异型件

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3062601A1 (en) * 2017-05-10 2019-11-06 Nippon Steel Corporation Structural member, vehicle-body structure and bumper reinforcement
JP6399268B1 (ja) * 2017-05-10 2018-10-03 新日鐵住金株式会社 構造部材、車体構造及びバンパリインフォースメント
KR102524796B1 (ko) * 2019-03-06 2023-04-24 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 차체 구조
WO2021166988A1 (ja) * 2020-02-18 2021-08-26 日本製鉄株式会社 車体構造部材及び車体構造部材の設計方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07119892A (ja) * 1993-10-27 1995-05-12 Nissan Motor Co Ltd 強度部材
JP2004114912A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐軸圧潰特性に優れた成形部材
CN1898099A (zh) * 2003-12-17 2007-01-17 住友金属工业株式会社 车体增强用金属管及使用其的车体增强用构件
JP2008230453A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Kobe Steel Ltd センターピラー構造
JP2009286202A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Kobe Steel Ltd 曲げ部材の補強構造
CN102483119A (zh) * 2009-09-14 2012-05-30 丰田自动车株式会社 冲击吸收结构
CN102959271A (zh) * 2010-08-26 2013-03-06 新日铁住金株式会社 冲击吸收部件
CN103921850A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 通过超高强度薄片增强的车辆结构支撑构件
CN204264083U (zh) * 2014-11-28 2015-04-15 上海汽车集团股份有限公司 吸能盒、吸能机构、副车架总成及汽车

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5137322B2 (zh) 1974-02-19 1976-10-15
US4100889A (en) 1977-04-07 1978-07-18 Combustion Engineering, Inc. Band type tube support
JP3610952B2 (ja) * 2002-01-16 2005-01-19 日産自動車株式会社 自動車のピラー構造
JP5137322B2 (ja) 2006-04-26 2013-02-06 新日鐵住金株式会社 バンパー補強部材
JP4983373B2 (ja) 2007-04-23 2012-07-25 住友金属工業株式会社 衝撃吸収部材及びその製造方法
JP2010236560A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Nisshin Steel Co Ltd 衝撃吸収特性に優れた構造部材の製造方法
JP5971004B2 (ja) 2012-07-24 2016-08-17 新日鐵住金株式会社 低強度部を有する熱間プレス成形品及びその製造方法
JP5906324B2 (ja) 2012-11-14 2016-04-20 Jfeスチール株式会社 自動車用衝突エネルギー吸収部材およびその製造方法
JP6268780B2 (ja) 2013-07-16 2018-01-31 新日鐵住金株式会社 柱状部材
BR112017005904A2 (pt) 2014-09-22 2017-12-12 Autotech Eng A I E ?deformações controladas em peças metálicas?

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07119892A (ja) * 1993-10-27 1995-05-12 Nissan Motor Co Ltd 強度部材
JP2004114912A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐軸圧潰特性に優れた成形部材
CN1898099A (zh) * 2003-12-17 2007-01-17 住友金属工业株式会社 车体增强用金属管及使用其的车体增强用构件
JP2008230453A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Kobe Steel Ltd センターピラー構造
JP2009286202A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Kobe Steel Ltd 曲げ部材の補強構造
CN102483119A (zh) * 2009-09-14 2012-05-30 丰田自动车株式会社 冲击吸收结构
CN102959271A (zh) * 2010-08-26 2013-03-06 新日铁住金株式会社 冲击吸收部件
CN103921850A (zh) * 2013-01-14 2014-07-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 通过超高强度薄片增强的车辆结构支撑构件
CN204264083U (zh) * 2014-11-28 2015-04-15 上海汽车集团股份有限公司 吸能盒、吸能机构、副车架总成及汽车

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112236333A (zh) * 2018-06-14 2021-01-15 日本制铁株式会社 具有高碰撞性能的闭合截面构造构件及汽车的车身骨架
CN112236333B (zh) * 2018-06-14 2023-11-10 日本制铁株式会社 具有高碰撞性能的闭合截面构造构件及汽车的车身骨架
CN112996714A (zh) * 2018-10-15 2021-06-18 昂登坦汽车工程有限公司 用于车辆的结构梁的异型件

Also Published As

Publication number Publication date
MX2018004238A (es) 2018-05-15
US10759478B2 (en) 2020-09-01
EP3342684A4 (en) 2018-08-15
WO2017061631A1 (ja) 2017-04-13
KR20180054882A (ko) 2018-05-24
JPWO2017061631A1 (ja) 2017-10-05
MX365110B (es) 2019-05-23
US20180304927A1 (en) 2018-10-25
BR112018006743A2 (pt) 2018-10-16
JP6108058B1 (ja) 2017-04-05
EP3342684B1 (en) 2019-08-07
KR101948494B1 (ko) 2019-02-14
CN108137102B (zh) 2018-10-19
RU2681452C1 (ru) 2019-03-06
CA3001297C (en) 2019-03-26
EP3342684A1 (en) 2018-07-04
ES2749739T3 (es) 2020-03-23
CA3001297A1 (en) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108137102B (zh) 构造构件和车辆
KR102190373B1 (ko) 구조 부재, 차체 구조 및 범퍼 리인포스먼트
WO2018174082A1 (ja) ハット部材およびその製造方法
KR102236841B1 (ko) 구조 부재 및 차량용 구조 부재
CN105722745A (zh) 具有u形横截面的横梁
CN108883792B (zh) 金属管和使用金属管的构造构件
CN109311512B (zh) 金属管和使用了金属管的车辆用构造构件
JP6399268B1 (ja) 構造部材、車体構造及びバンパリインフォースメント
JP6790697B2 (ja) 構造部材及び車両
JP6376318B1 (ja) ハット部材およびその製造方法
JP7368710B2 (ja) 車両用鋼部材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Nippon Iron & Steel Corporation

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Nippon Steel Corporation

CP01 Change in the name or title of a patent holder