JP6972958B2 - Bumper beam and vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用バンパービーム及びそのバンパービームが搭載された車両に関する。さらに詳しくは、自動車用のバンパービーム及びそのバンパービームが搭載された自動車に関する。 The present invention relates to a vehicle bumper beam and a vehicle equipped with the bumper beam. More specifically, the present invention relates to a bumper beam for an automobile and an automobile equipped with the bumper beam.
車両のバンパーの内側には、バンパービームが設けられる。衝突時の衝突荷重をバンパービームに負担させ、車両の安全性を確保するためである。一方、近年、CO2の削減及び燃費の向上の観点から、バンパービームを軽量化することが求められている。バンパービームの軽量化を実現するためには、バンパービームの板厚を薄くしつつ、バンパービームの強度を向上させる必要がある。 A bumper beam is provided inside the bumper of the vehicle. This is to ensure the safety of the vehicle by making the bumper beam bear the collision load at the time of a collision. On the other hand, in recent years, it has been required to reduce the weight of the bumper beam from the viewpoint of reducing CO 2 and improving fuel efficiency. In order to reduce the weight of the bumper beam, it is necessary to improve the strength of the bumper beam while reducing the thickness of the bumper beam.
高強度のバンパービームは例えば、特開平7−309184号公報(特許文献1)、特開平6−328988号公報(特許文献2)、特開平6−171441号公報(特許文献3)及び特開2011−111074号公報(特許文献4)に開示される。 Examples of the high-intensity bumper beam include JP-A-7-309184 (Patent Document 1), JP-A-6-328888 (Patent Document 2), JP-A-6-171441 (Patent Document 3), and JP-A-2011. It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. -111074 (Patent Document 4).
特許文献1に開示されたバンパービームでは、接合された複数の部材によって形成される箱形の空間に、補強部材が配置される。補強部材は、車両の前後方向に沿う。これにより、従来のバンパービームと比べてバンパービームの強度は同等であり、且つ、軽量化及び低コストを実現することができる、と特許文献1には記載されている。 In the bumper beam disclosed in Patent Document 1, a reinforcing member is arranged in a box-shaped space formed by a plurality of joined members. The reinforcing member is along the front-rear direction of the vehicle. It is described in Patent Document 1 that the strength of the bumper beam is the same as that of the conventional bumper beam, and the weight and cost can be reduced.
特許文献2に開示されたバンパービームは、箱形断面を形成し、その箱形断面の内側に補強部材を有する。補強部材は、車両の上下方向に沿う。したがって、車両の前後方向に荷重が加わったとき、上壁部及び下壁部の外側への変形が抑制される。これにより、バンパービームの強度が向上する、と特許文献2には記載されている。
The bumper beam disclosed in
特許文献3に開示されたバンパービームは、ハット形のプレス成形品を組み合わせて箱形の断面を形成し、その内部空間に補強部材を有する。補強部材は、車両の上下方向に沿う。これにより、バンパービームの強度が向上し、且つ、バンパービームの変形が抑制される、と特許文献3には記載されている。
The bumper beam disclosed in
特許文献4に開示されたバンパービームは、前部補強材と、後部補強材とを備える。前部補強材は、バンパービームの前面側から背面側に向けて凹んだ前部溝を含む。後部補強材は、バンパービームの前面側から背面側に向けて凹んだ後部溝を含む。前部溝は、後部溝に嵌合される。これにより、バンパービームのエネルギー吸収特性が向上する、と特許文献4には記載されている。
The bumper beam disclosed in
しかしながら、特許文献1〜3のバンパービームは、車両の安全性を確保するため、補強部材を備える。そのため、特許文献1〜3のバンパービームは重い。特許文献4のバンパービームの後部補強材は後部溝を含む。そのため、後部溝の壁の分、特許文献4のバンパービームは重い。
However, the bumper beams of Patent Documents 1 to 3 include a reinforcing member in order to ensure the safety of the vehicle. Therefore, the bumper beams of Patent Documents 1 to 3 are heavy. The rear reinforcing material of the bumper beam of
本発明の目的は、軽量で強度が高い車両用バンパービームを提供することである。 An object of the present invention is to provide a lightweight and strong vehicle bumper beam.
本発明の実施形態による車両用バンパービームは、第1部材と、第2部材と、を備える。第1部材は、第1天板部、2つの第1縦壁部、及び2つの第1フランジ部を含む。2つの第1縦壁部は、第1天板部の両側部のそれぞれに繋がる。2つの第1フランジ部は、2つの第1縦壁部それぞれに繋がる。第2部材は、第2天板部、2つの第2縦壁部、2つの第2フランジ部、第3縦壁部、及び平板部を含む。2つの第2縦壁部は、第2天板部の両側部のそれぞれに繋がる。2つの第2縦壁部は、第1縦壁部それぞれに第1部材の内側で近接して対向配置される。2つの第2フランジ部は、2つの第2縦壁部それぞれに繋がり、第1フランジ部それぞれに接合して配置される。第3縦壁部は、第2天板部の端部に繋がり、2つの第2縦壁部の端部にも繋がる。平板部は、第3縦壁部及び2つの第2フランジ部に繋がる。第2天板部と2つの第2縦壁部は、バンパービームの長手方向の一部の領域に設けられる。 The vehicle bumper beam according to the embodiment of the present invention includes a first member and a second member. The first member includes a first top plate portion, two first vertical wall portions, and two first flange portions. The two first vertical wall portions are connected to each of both side portions of the first top plate portion. The two first flange portions are connected to each of the two first vertical wall portions. The second member includes a second top plate portion, two second vertical wall portions, two second flange portions, a third vertical wall portion, and a flat plate portion. The two second vertical wall portions are connected to each of both side portions of the second top plate portion. The two second vertical wall portions are arranged so as to face each other of the first vertical wall portion in close proximity to each other inside the first member. The two second flange portions are connected to each of the two second vertical wall portions and are joined to each of the first flange portions. The third vertical wall portion is connected to the end portion of the second top plate portion and is also connected to the end portions of the two second vertical wall portions. The flat plate portion is connected to the third vertical wall portion and the two second flange portions. The second top plate portion and the two second vertical wall portions are provided in a partial region in the longitudinal direction of the bumper beam.
本発明によるバンパービームは、軽量で強度が高い。 The bumper beam according to the present invention is lightweight and has high strength.
本明細書において、バンパービームを構成する部材の「長手方向」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車幅方向を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「長さ」とは、対象部材の長手方向の距離を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「幅」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車高方向の距離を意味する。本明細書において、バンパービームを構成する部材に関する「高さ」とは、バンパービームが車両の前部又は後部に取り付けられた場合の車長方向の距離を意味する。 As used herein, the "longitudinal direction" of the members constituting the bumper beam means the vehicle width direction when the bumper beam is attached to the front or rear of the vehicle. As used herein, the "length" of a member constituting a bumper beam means a distance in the longitudinal direction of the target member. As used herein, the "width" of a member constituting a bumper beam means a distance in the vehicle height direction when the bumper beam is attached to the front or rear of the vehicle. As used herein, the "height" of a member constituting a bumper beam means a distance in the vehicle length direction when the bumper beam is attached to the front or rear of the vehicle.
本明細書において、「最大許容荷重」とは、バンパービームが座屈したときにバンパービームに負荷されている最大荷重を意味する。 As used herein, the term "maximum allowable load" means the maximum load applied to the bumper beam when the bumper beam buckles.
(1)本実施形態による車両用バンパービームは、第1部材と、第2部材と、を備える。第1部材は、第1天板部、2つの第1縦壁部、及び2つの第1フランジ部を含む。2つの第1縦壁部は、第1天板部の両側部のそれぞれに繋がる。2つの第1フランジ部は、2つの第1縦壁部それぞれに繋がる。第2部材は、第2天板部、2つの第2縦壁部、2つの第2フランジ部、第3縦壁部、及び平板部を含む。2つの第2縦壁部は、第2天板部の両側部のそれぞれに繋がる。すなわち、一方の第2縦壁部は第2天板部の一方の端に繋がり、他方の第2縦壁部は第2天板部の他方の端に繋がる。2つの第2縦壁部は、第1縦壁部それぞれに第1部材の内側で近接して対向配置される。2つの第2フランジ部は、2つの第2縦壁部それぞれに繋がり第1フランジ部それぞれに接合して配置される。すなわち、一方の第2フランジ部は一方の第2縦壁部に繋がり、一方の第1フランジ部に接合している。また、他方の第2フランジ部は他方の第2縦壁部に繋がり、他方の第1フランジ部に接合している。一方の第1縦壁部、一方の第2縦壁部、一方の第1フランジ部、一方の第2フランジ部は、全てバンパービームの長手方向に垂直な断面において片側に配置される。他方のものはその断面において、一方の反対側に配置される。第3縦壁部は、第2天板部の端部に繋がる。更に、第3縦壁部は2つの第2縦壁部の端部にも繋がる。平板部は、第3縦壁部及び2つの第2フランジ部に繋がる。第2天板部と2つの第2縦壁部は、バンパービームの長手方向の一部の領域に設けられる。 (1) The vehicle bumper beam according to the present embodiment includes a first member and a second member. The first member includes a first top plate portion, two first vertical wall portions, and two first flange portions. The two first vertical wall portions are connected to each of both side portions of the first top plate portion. The two first flange portions are connected to each of the two first vertical wall portions. The second member includes a second top plate portion, two second vertical wall portions, two second flange portions, a third vertical wall portion, and a flat plate portion. The two second vertical wall portions are connected to each of both side portions of the second top plate portion. That is, one second vertical wall portion is connected to one end of the second top plate portion, and the other second vertical wall portion is connected to the other end of the second top plate portion. The two second vertical wall portions are arranged so as to face each other of the first vertical wall portion in close proximity to each other inside the first member. The two second flange portions are connected to each of the two second vertical wall portions and joined to each of the first flange portions. That is, one second flange portion is connected to one second vertical wall portion and is joined to one first flange portion. Further, the other second flange portion is connected to the other second vertical wall portion and is joined to the other first flange portion. One first vertical wall portion, one second vertical wall portion, one first flange portion, and one second flange portion are all arranged on one side in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the bumper beam. The other is placed on the opposite side of the cross section. The third vertical wall portion is connected to the end portion of the second top plate portion. Further, the third vertical wall portion is also connected to the end portions of the two second vertical wall portions. The flat plate portion is connected to the third vertical wall portion and the two second flange portions. The second top plate portion and the two second vertical wall portions are provided in a partial region in the longitudinal direction of the bumper beam.
バンパービームに衝突荷重が負荷されると、第1縦壁部の第1フランジ部側の端部は、車両上下方向の中央に向けて移動する。本実施形態のバンパービームでは、第2部材の第2縦壁部が第1部材の第1縦壁部に対向配置される。この場合、バンパービームに衝突荷重が負荷されると、第1縦壁部の第1フランジ部側の端部は、第2縦壁部と接触する。すなわち、第1部材の変形を第2部材が抑制する。これにより、本実施形態のバンパービームの強度は、補強部材の追加がなくても高い。したがって、本実施形態のバンパービームは軽量で強度が高い。また、バンパービームの第2部材の第3縦壁部は、第2縦壁部が第1縦壁部に押されて変形することを抑制する。その結果、バンパービームの強度がさらに高まる。 When a collision load is applied to the bumper beam, the end portion of the first vertical wall portion on the first flange portion side moves toward the center in the vertical direction of the vehicle. In the bumper beam of the present embodiment, the second vertical wall portion of the second member is arranged to face the first vertical wall portion of the first member. In this case, when a collision load is applied to the bumper beam, the end portion of the first vertical wall portion on the first flange portion side comes into contact with the second vertical wall portion. That is, the second member suppresses the deformation of the first member. As a result, the strength of the bumper beam of the present embodiment is high even without the addition of the reinforcing member. Therefore, the bumper beam of the present embodiment is lightweight and has high strength. Further, the third vertical wall portion of the second member of the bumper beam suppresses the second vertical wall portion from being pushed by the first vertical wall portion and deformed. As a result, the strength of the bumper beam is further increased.
(2)上記(1)に記載のバンパービームにおいて、第2天板部を挟んで2つの第3縦壁部を設けてもよい。その場合、第3縦壁部同士の間隔は、2つの第1縦壁部同士の間隔以下であるのが好ましい。後述する実施例1に示すように、向かい合う2つの第3縦壁部同士の間隔が、向かい合う2つの第1縦壁部同士の間隔以下の場合、バンパービームの強度がさらに高まる。 (2) In the bumper beam described in (1) above, two third vertical wall portions may be provided with the second top plate portion interposed therebetween. In that case, the distance between the third vertical wall portions is preferably less than or equal to the distance between the two first vertical wall portions. As shown in Example 1 described later, when the distance between the two facing third vertical wall portions is equal to or less than the distance between the two facing first vertical wall portions, the intensity of the bumper beam is further increased.
(3)上記(2)に記載のバンパービームにおいて、第2部材は、第2天板部と、2つの第2縦壁部と、2つの第2フランジ部と、2つの第3縦壁部とからなる凹部を複数有するのが好ましい。 (3) In the bumper beam described in (2) above, the second member includes a second top plate portion, two second vertical wall portions, two second flange portions, and two third vertical wall portions. It is preferable to have a plurality of recesses made of.
第2部材が複数の凹部を有する場合、第3縦壁部により補強された第2縦壁部が複数存在する。これにより、バンパービームの強度がさらに高まる。 When the second member has a plurality of recesses, there are a plurality of second vertical wall portions reinforced by the third vertical wall portion. This further increases the strength of the bumper beam.
(4)上記(2)又は(3)に記載のバンパービームにおいて、第2天板部は、バンパービームの長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。 (4) In the bumper beam according to (2) or (3) above, the second top plate portion is preferably arranged at the central portion in the longitudinal direction of the bumper beam.
バンパービームの長手方向の中央部は、フロントサイドメンバー等の支持部材から離れているため、最もたわみあるいは折れやすい。第2天板部が、中央部に配置されると、第3縦壁部により変形を抑制される第2縦壁部が中央部に配置される。したがって、バンパービームの強度が効率的に高まる。 Since the central portion of the bumper beam in the longitudinal direction is separated from the support member such as the front side member, it is most easily bent or broken. When the second top plate portion is arranged in the central portion, the second vertical wall portion whose deformation is suppressed by the third vertical wall portion is arranged in the central portion. Therefore, the intensity of the bumper beam is efficiently increased.
(5)上記(1)〜(4)に記載のバンパービームの第1フランジ部と第2フランジ部の接合部は、第1フランジの第1縦壁部側の縁から15mm以内の領域に設けられるのが好ましい。接合部が第1縦壁部から離れるほど、第2部材が面外変形しやすくなり、第1縦壁部の変形を抑止する効果が落ちるからである。 (5) The joint portion between the first flange portion and the second flange portion of the bumper beam according to (1) to (4) above is provided in a region within 15 mm from the edge of the first flange on the first vertical wall portion side. It is preferable to be This is because the farther the joint portion is from the first vertical wall portion, the more easily the second member is out-of-plane deformation, and the effect of suppressing the deformation of the first vertical wall portion is reduced.
(6)上記(1)〜(5)に記載のバンパービームが配置される車両は、上記(1)〜(5)に記載のバンパービームを車両の前部又は後部に備える。この場合、バンパービームの第2部材が車両の外側になるよう配置される。 (6) The vehicle in which the bumper beam according to the above (1) to (5) is arranged is provided with the bumper beam according to the above (1) to (5) at the front or the rear of the vehicle. In this case, the second member of the bumper beam is arranged so as to be on the outside of the vehicle.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下では例として、本実施形態のバンパービームを自動車のフロントバンパーに適用する場合を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the figure are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated. Further, in the following, as an example, a case where the bumper beam of the present embodiment is applied to a front bumper of an automobile will be described.
図7は、本実施形態のバンパービーム1の斜視図である。図1は、図7のI−I断面図である。図1では、バンパービームの長手方向(車幅方向)に垂直な断面を示す。バンパービーム1は、車両のバンパー10の内側に配置される。バンパービーム1は、第1部材2及び第2部材3を備える。バンパービーム1は、車幅方向の一部の領域に図1に示す断面形状を有する。
FIG. 7 is a perspective view of the bumper beam 1 of the present embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the longitudinal direction (vehicle width direction) of the bumper beam. The bumper beam 1 is arranged inside the
第1部材2は、第1天板部5、2つの第1縦壁部6a、6b及び2つの第1フランジ部7a、7bを含む。2つの第1縦壁部6a、6bそれぞれの一端は第1天板部5の両側部5a、5bのそれぞれに繋がる。第1縦壁部6a、6bの他端は第1フランジ部7a、7bそれぞれに繋がる。第1部材2の断面形状は、ハット形の開断面である。第1部材2は例えば、金属板をプレス成形したものである。これに限らず、第1部材2は他の素材でもよい。例えばCFRP等の金属以外の素材でもよい。
The
第2部材3は、第2天板部4、2つの第2縦壁部8a、8b及び2つの第2フランジ部9a、9bを含む。2つの第2縦壁部8a、8bは、第2天板部4の両側部4a、4bのそれぞれに繋がる。第1部材と第2部材とでバンパービーム1を構成した場合の配置は次のとおりである。第2縦壁部8a、8bは、第1縦壁部6a、6bそれぞれに対向配置される。第2縦壁部8a、8bは、第1縦壁部6a、6bに近接する。すなわち、第2縦壁部8a、8bと第1縦壁部6a、6bとの間には僅かな隙間dがあってもよい。第2縦壁部8a、8bは、第1部材2の内側に配置される。すなわち、第2縦壁部8a、8bは、第1縦壁部6a、6b同士の間に配置される。
The
2つの第2フランジ部9a、9bは、第2縦壁部8a、8bそれぞれに繋がる。第2部材3と第1部材2との間には接合部51が設けられる。具体的には、第2フランジ部9a、9bはそれぞれ、第1フランジ部7a、7bに接合される。このため、第2部材3は、第1フランジ部7a、7b同士の間を連結する。すなわち、互いに接合された第1部材2及び第2部材3は、閉断面を形成する。第2部材3は例えば、金属板をプレス成形したものである。これに限らず、第2部材3は他の素材でもよい。例えばCFRP等の金属以外の素材でもよい。
The two
図7は、本実施形態のバンパービーム1の斜視図である。図7に示すように、第2天板部4の車幅方向端部には、第2天板部4、2つの第2縦壁部8、平板部36に囲まれた第3縦壁部35がある。
FIG. 7 is a perspective view of the bumper beam 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 7, at the end portion of the second
バンパービーム1は、第2部材3が車両の外側になるよう配置される。バンパービーム1の第2部材3が車両の外側になるよう配置されるとは、配置の向きを意味する。バンパービーム1の第2部材3が車両の外側に露出していることを意味しない。例えば、バンパービーム1が車両のフロントバンパーのバンパービームとして適用される場合、第2部材3は車両の前方側になるよう配置される。この場合、第1部材2は車両の後方側になるよう配置される。バンパービーム1が車両に配置された状態では、第1部材2の第1天板部5及び第2部材3の第2天板部4の垂線は概ね車長方向に沿う。第1部材2の第1縦壁部6a、6bの垂線は、それぞれ概ね車高方向に沿う。これにより、バンパービーム1は車長方向の衝突に対し高いエネルギー吸収効率を有する。ここで、エネルギー吸収効率は、衝突荷重が負荷されたときにバンパービームが吸収するエネルギーをバンパービームの質量で除した値である。すなわち、エネルギー吸収効率が高いバンパービームは、軽量で強度が高い。以下、この点について詳述する。
The bumper beam 1 is arranged so that the
[第2部材の位置による効果]
図2及び図3は、従来のバンパービームの断面図である。図2に示すように、従来のバンパービーム100の第2部材102は、単なる平板状の部材である。すなわち、従来の第2部材102は、図1に示す本実施形態の第2部材3と比較して、第2縦壁部8a、8b(以下、総称して第2縦壁部8とも称する。)及び第2天板部4を有さない点が相違する。
[Effect of the position of the second member]
2 and 3 are cross-sectional views of a conventional bumper beam. As shown in FIG. 2, the
バンパービームの車両への配置は、2通りある。1つ目は、図2に示すように、第2部材102を車両の外側になるよう配置する場合(以下、ケース1と称する。)である。2つ目は、図3に示すように、第1部材101を車両の外側になるよう配置する場合(以下、ケース2と称する。)である。ケース1はケース2に比べ、図2と図3でPと示す荷重をかけた場合、同じ荷重でもたわむ量が小さい。
There are two ways to place the bumper beam on the vehicle. The first is a case where the
図4〜図6は、ケース1のバンパービームの変形挙動を示す図である。バンパービームの変形は図4、図5及び図6に示す順に進行する。バンパービームが変形すると、第1天板部105側にはバンパービーム長手方向(車幅方向)に引張力、第2部材102側にはバンパービーム長手方向(車幅方向)に圧縮力が生じる。この圧縮力の作用により、縦壁部106の第2部材102側の端部Xは、車高方向の中央に向けて移動する。その結果、縦壁部106は変形し、終には座屈する。縦壁部106が座屈すると、長手方向に垂直な断面において、バンパービームの高さが大きく低下する。
4 to 6 are diagrams showing the deformation behavior of the bumper beam of Case 1. The deformation of the bumper beam proceeds in the order shown in FIGS. 4, 5 and 6. When the bumper beam is deformed, a tensile force is generated on the first
ケース1のバンパービームは、図4〜図6に示すように、第2部材102側の縦壁部106に作用する圧縮力により、端部Xが早期にバンパービームの車高方向の中央に向けて移動するため縦壁部106が変形し座屈する。つまり、端部Xの移動を抑制すれば、縦壁部106が早期に座屈することを抑制することができる。そこで、図1に示すように、本実施形態のバンパービーム1では第1部材2の第1縦壁部6同士の間(第1部材2の内部)に、第2部材3の第2縦壁部8及び第2天板部4が配置される。
As shown in FIGS. 4 to 6, the bumper beam of the case 1 has the end X directed toward the center of the bumper beam in the vehicle height direction at an early stage due to the compressive force acting on the
バンパービームに衝突荷重が負荷されるとバンパービームは曲げ変形する。このとき、上述したように第1縦壁部6の端部Xは、車高方向のバンパービーム中央に向けて移動する。図1に示す本実施形態のバンパービームでは、第1縦壁部6の内側には第2部材3の第2縦壁部8が存在する。そのため、第1縦壁部6の端部Xが移動すると、端部Xは第2縦壁部8と接触する。これにより、第1縦壁部6の端部Xの内側への変形は抑制される。その結果、第1縦壁部6の座屈が抑制され、バンパービームの最大許容荷重が高くなる。
When a collision load is applied to the bumper beam, the bumper beam bends and deforms. At this time, as described above, the end portion X of the first
第2縦壁部8の高さh1と第1縦壁部6の高さHとの比h1/Hは、0.1以上、0.5以下であるのが好ましい。ここで、第1縦壁部6の高さHは、第1天板部5と第1フランジ部7との間の距離をいう。また、第2縦壁部8の高さh1は、第2天板部4と第2フランジ部9a、9b(以下、総称して第2フランジ部9とも称する。)との間の距離をいう。
The ratio h1 / H of the height h1 of the second
比h1/Hが小さいと、衝突荷重が付加された際に、第1縦壁部6の端部Xとその周囲が接触する第2縦壁部8の領域が小さい。そのため、第1縦壁部6の変形を抑制しにくい。したがって、バンパービームの最大許容荷重は十分に高くなりにくい。したがって、比h1/Hの下限は、好ましくは、0.1である。より好ましくは、比h1/Hの下限は0.2である。
When the ratio h1 / H is small, the region of the second
第1縦壁部6の端部Xは、第2縦壁部8の第2天板部4に近い領域と接触するのが好ましい。第2天板部4の反力によって第1縦壁部6の端部Xのバンパービーム中央(内側)への移動が抑制されるからである。比h1/Hが大きいと、第2天板部4と第1縦壁部6の端部Xとの距離が遠い。第1縦壁部6の端部Xが第2縦壁部8に接触しても、第1縦壁部6の端部Xが第2天板部4から受ける反力は小さい。そのため、第1縦壁部6の変形を抑制しにくく、バンパービームの最大許容荷重は十分に高くなりにくい。したがって、比h1/Hの上限は、好ましくは、0.5である。より好ましくは、比h1/Hの上限は0.4である。
It is preferable that the end portion X of the first
第2縦壁部8は第1縦壁部6に近接して対向配置される。すなわち、第1縦壁部6と第2縦壁部8との間には隙間dがあってもよい。この隙間dは、0mm以上、10mm以下であるのが好ましい。隙間dは0、すなわち隙間が無い状態が最もバンパービームの最大許容荷重が高い。その反面、隙間を無くして第1部材と第2部材を製造すれば、それぞれの部材に要求される寸法精度が厳しくなる。生産性を考慮して多少の隙間dは容認される。逆に、隙間dが大きすぎれば、第1縦壁部6が座屈した後に第1縦壁部6の端部Xが第2縦壁部8に接触する。すなわち、第1縦壁部6が第2縦壁部8と離れすぎているため、第1縦壁部6の端部Xの内側への移動が第2縦壁部8によって抑制されない。すなわち、バンパービームの最大許容荷重は高くならない。したがって、隙間dの上限は、好ましくは、10mmである。より好ましくは、隙間dの上限は、9mmである。
The second
第2フランジ部9a、9bは、第1縦壁部6a、6bと近い位置で第1フランジ部7a、7bと接合されることが好ましい。第2天板部4は、曲げ変形時に長手方向に圧縮力を受け、車長方向に面外変形する。この結果、第2天板部4が車長方向前方に面外変形した場合、第1縦壁部6a、6bと第2縦壁部8a、8bが接触しにくくなり、第1縦壁部6a、6bが内側に変形することを抑制する効果が得にくくなる。この第2天板部4の車長方向前方への面外変形は、車高方向における接合部51間の距離に依存し、接合部51間の距離が長いほど面外変形しやすくなる。したがって、第1縦壁部6a、6bがバンパービーム中央側(内側)に変形することを抑制する効果を最大限発揮させるためには、第2フランジ部9a、9bは、第1縦壁部6a、6bと近い位置で第1フランジ部7a、7bと接合されることが好ましい。接合部51は、第1フランジ部7a、7bの第1縦壁部6a、6b側の端部から15mm以内の領域に設けられることが望ましい。
The
[第3縦壁部の効果]
図7は、本実施形態のバンパービームの斜視図である。図8は、図7中のVIII−VIIIでの断面図である。図7及び図8に示すように、バンパービーム1では、第2天板部4、2つの第2縦壁部8及び2つの第2フランジ部9は、バンパービーム1の長手方向(車幅方向)の一部の領域に設けられる。すなわち、バンパービーム1では、第2部材3の一部の領域が凹んでいる。
[Effect of the third vertical wall]
FIG. 7 is a perspective view of the bumper beam of the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, in the bumper beam 1, the second
2つの第3縦壁部35は、車高方向に延在し、第2天板部4の両端部40のそれぞれに繋がる。2つの第3縦壁部35は、2つの第2縦壁部8の両端部41のそれぞれに繋がる。2つの第3縦壁部35は、平板部36に繋がる。すなわち、第2天板部4の車幅方向端部には、第2天板部4、2つの第2縦壁部8、平板部36に囲まれた第3縦壁部35がある。2つの第3縦壁部35は、平板部36に繋がる湾曲部を含む。湾曲部の断面の曲率半径は、小さい方が好ましい。湾曲部の曲率半径が小さい方が、湾曲部の剛性が大きくなり、第1縦壁部6の内側への変形は抑制されるためである。
The two third
平板部36は、2つの第2フランジ部9と同一面内で2つの第3縦壁部35に繋がる。平板部36は、2つの第2フランジ部9と同一面内で2つの第2フランジ部9に繋がる。平板部36は、第1フランジ部7に接合される。
The
上述したように、バンパービーム1に衝突荷重が負荷されると、第1縦壁部6の端部Xは、車高方向の中央に向けて移動する。第1縦壁部6の端部Xは、第2縦壁部8と接触する。第2縦壁部8は、第1縦壁部6の端部Xの内側への変形を抑制する。その際、第2縦壁部8は、第1縦壁部6の端部Xから力を受ける。そのため、第1縦壁部6の端部Xから力を受けた第2縦壁部8の変形を抑制すれば、第1縦壁部6の変形がさらに抑制される。その結果、バンパービーム1の最大許容荷重がさらに高まる。
As described above, when the bumper beam 1 is loaded with the collision load, the end portion X of the first
ここで、バンパービーム1の第2部材3は、第3縦壁部35を含む。第3縦壁部35は、第2縦壁部8と繋がる。また、第3縦壁部35は、第2縦壁部8の延在する方向を横切る方向に延在する。第3縦壁部35は第2縦壁部8が第1縦壁部6に押されて車高方向中央に移動するのを抑制する。したがって、第3縦壁部35は、第2縦壁部8の変形の抑制に寄与する。すなわち、第3縦壁部35は、第2縦壁部8を補強する役割を担う。その結果、バンパービーム1の最大許容荷重がさらに高まる。
Here, the
図7では、第3縦壁部35は、第2縦壁部8の延在する方向に対して直角方向に延在する場合を示した。しかしながら、第3縦壁部35の延在する方向は、この場合に限定されない。第3縦壁部35の延在する方向と第2縦壁部8の延在する方向とのなす角度は、鋭角又は鈍角であってもよい。
FIG. 7 shows a case where the third
後述する実施例1に基づき、2つの第3縦壁部35同士の間隔L1は、2つの第1縦壁部6同士の間隔以下であるのが好ましい。実施例1に示すように、2つの第3縦壁部35同士の間隔が2つの第1縦壁部同士の間隔よりも長くても、バンパービームの強度は従来のバンパービームより高まる。しかしながら、向かい合う2つの第3縦壁部35同士の間隔が向かい合う2つの第1縦壁部6同士の間隔以下であれば、さらにバンパービームの強度がさらに高まる。
Based on Example 1 described later, the distance L1 between the two third
図7に示すように、第2天板部4と、2つの第2縦壁部8と、2つの第2フランジ部9と、2つの第3縦壁部35とからなる領域は、凹形状である。以下では、第2天板部4と、2つの第2縦壁部8と、2つの第2フランジ部9と、2つの第3縦壁部35とからなる領域を凹部ともいう。
As shown in FIG. 7, the region including the second
バンパービーム1の第2部材3は、凹部を複数有していてもよい。上述したように、凹部は第3縦壁部35を含む。第2部材3が複数の凹部を有する場合、第3縦壁部35により補強された第2縦壁部8が複数組存在する。したがって、第1縦壁部6の端部Xの内側への変形をさらに抑制できる。これにより、バンパービームの強度がさらに高まる。
The
図9は、バンパービームを車高方向から見た平面図である。図9に示すように、バンパービーム1の第2部材3は、車両の外側に向けて配置される。また、バンパービーム1は車両内側に配置されるクラッシュボックス、フロントサイドメンバー30等に取り付けられる。フロントサイドメンバー30は、バンパービーム1の長手方向の両端近傍の領域に取り付けられる。したがって、フロントサイドメンバー30から最も離れたバンパービーム1の長手方向(車幅方向)の中央部は、最もたわみやすい。中央部とは、バンパービーム1の長手方向の全長をLとすると、バンパービーム1の長手方向の中央Cから0.2×Lまでの領域を意味する。
FIG. 9 is a plan view of the bumper beam as viewed from the vehicle height direction. As shown in FIG. 9, the
最もたわみやすい箇所を補強するため、第2天板部4は、バンパービーム1の長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。第2天板部4が中央部に配置されると、バンパービーム1の強度が効率的に高まる。第2部材3が複数の第2天板部を有する場合、複数の第2天板部のうちの少なくとも1つは、バンパービーム1の長手方向の中央部に配置されるのが好ましい。
In order to reinforce the most flexible portion, the second
ところで、第1フランジ部7と第2フランジ部9(図1参照)との接合は、例えば溶接がある。溶接方法は、例えば、スポット溶接、プラグ溶接、アーク溶接、レーザ溶接等である。しかしながら、第1フランジ部7と第2フランジ部9との接合は、溶接に限定されない。第1フランジ部7と第2フランジ部9との接合は、機械接合でもよい。機械接合は、例えば、リベット、ボルト及びナット、ねじ等である。また、第1フランジ部7と第2フランジ部9との接合は、接着剤でもよい。さらには、第1フランジ部7と第2フランジ部9との接合は、溶接、機械接合及び接着の併用でもよい。
By the way, the joining between the
上述したように、本実施形態のバンパービームでは、第2部材3を車両の外側になるように配置する。例えば、図9に示すように、バンパービーム1は長手方向に湾曲している。この場合、湾曲しているバンパービーム1の外側の弧(図9中の第2部材3側)が、車両の外側に突出して配置される。また、バンパービーム1は、車両内側に配置されるクラッシュボックス、フロントサイドメンバー30等に取り付けられる。そのため、バンパービーム1の車両内側の面(例えば第1天板部5)には、取り付け穴等が設けられる。要するに、バンパービームが車両に取り付けられなくても、バンパービームの第1部材又は第2部材のどちらの部品が、車両外側になるように配置されるか判別できる。
As described above, in the bumper beam of the present embodiment, the
図7と図8に示す実施形態では、第2天板部4の車幅方向端部の両方に第3縦壁部35を備える。しかしながら、本実施形態のバンパービームはこれに限定されない。第2天板部4の車幅方向端部の片方にのみ第3縦壁部35を備えていてもよい。例えば、第2部材3の端部が第2天板部4を横断している場合、第2天板部4の車幅方向の端部の片方が平板部36に直接繋がっている場合がこれに該当する。これらの場合であっても、第3縦壁部35は第3縦壁部35に接続する第2縦壁部8の移動を抑止する効果を発揮する。
In the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the third
上述の実施形態では、バンパービームが金属板からなる場合を説明した。金属板は、例えば、鋼板、アルミニウム板、チタン板、マグネシウム板、銅板、ニッケル板又はこれらの合金板、複層金属板等である。本発明はバンパービームの形状に関するものであるから、バンパービームに必要な強度さえ満たせばCFRP等の金属以外を素材としてもよい。 In the above embodiment, the case where the bumper beam is made of a metal plate has been described. The metal plate is, for example, a steel plate, an aluminum plate, a titanium plate, a magnesium plate, a copper plate, a nickel plate, an alloy plate thereof, a multi-layer metal plate, or the like. Since the present invention relates to the shape of the bumper beam, a material other than metal such as CFRP may be used as long as the strength required for the bumper beam is satisfied.
本実施形態のバンパービームを自動車に適用する場合、第1部材及び第2部材は、引張強度が1GPa以上の鋼板からなるのが好ましい。この場合、バンパービームの質量を増大させることなく強度をより高くすることができ、車体の安全性がさらに向上する。 When the bumper beam of the present embodiment is applied to an automobile, the first member and the second member are preferably made of a steel plate having a tensile strength of 1 GPa or more. In this case, the strength can be increased without increasing the mass of the bumper beam, and the safety of the vehicle body is further improved.
上述の実施形態では、車両がバンパービームを前部に備える場合を説明した。すなわち、本実施形態のバンパービームを自動車のフロントバンパーのバンパービームとして適用する場合を説明した。しかしながら、本実施形態のバンパービームはフロントバンパーのバンパービームに限定されない。本実施形態のバンパービームは、車両の後部に配置されてもよい。すなわち、本実施形態のバンパービームは、リアバンパー等に適用することもできる。いずれの場合であっても、バンパービームの第2部材が車両の外側になるよう配置される。 In the above-described embodiment, the case where the vehicle has a bumper beam in the front portion has been described. That is, a case where the bumper beam of the present embodiment is applied as a bumper beam of a front bumper of an automobile has been described. However, the bumper beam of the present embodiment is not limited to the bumper beam of the front bumper. The bumper beam of this embodiment may be arranged at the rear of the vehicle. That is, the bumper beam of the present embodiment can also be applied to a rear bumper or the like. In either case, the second member of the bumper beam is arranged so as to be on the outside of the vehicle.
実施例1では、本実施形態のバンパービームの効果を調査した。実施例1では、2つの第3縦壁部同士の間隔L1を種々変更し、最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重を調べた。本発明例1〜6として、図7に示すモデルを用いた。本発明例1〜6のモデルにおいて、第2天板部が存在する領域の長手方向に垂直な断面の形状は、図10に示すモデルと同様である。比較例1として、図11に示すモデルを用いた。比較例2として、図10に示すモデルを用いた。すなわち、比較例2のモデルは、図10に示す断面形状を長手方向全域にわたって有した。本発明例1〜6、比較例1及び比較例2において、第1部材の縦壁部の高さHは60mm、第1天板部の幅Wは80mm、第2部材の幅W2は120mm、バンパービームの全長Lは1200mmとした。本発明例1〜6において、第1縦壁部と第2縦壁部との隙間dは0mmとした。本発明例1〜6において、第2天板部はバンパービームの長手方向の中央部に1つ設けた。本発明例1〜6、比較例1及び比較例2において、荷重Pは第2部材の中央に第1部材に向けて負荷した。第1部材及び第2部材は、引張強度が1310MPa、板厚が1.4mmの鋼板を想定した。板厚は一定とした。 In Example 1, the effect of the bumper beam of this embodiment was investigated. In Example 1, the distance L1 between the two third vertical wall portions was variously changed, and the maximum allowable load and the maximum allowable load per unit mass were investigated. The model shown in FIG. 7 was used as Examples 1 to 6 of the present invention. In the models of Examples 1 to 6 of the present invention, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the region where the second top plate portion exists is the same as the model shown in FIG. As Comparative Example 1, the model shown in FIG. 11 was used. As Comparative Example 2, the model shown in FIG. 10 was used. That is, the model of Comparative Example 2 had the cross-sectional shape shown in FIG. 10 over the entire longitudinal direction. In Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2, the height H of the vertical wall portion of the first member is 60 mm, the width W of the first top plate portion is 80 mm, and the width W2 of the second member is 120 mm. The total length L of the bumper beam was set to 1200 mm. In Examples 1 to 6 of the present invention, the gap d between the first vertical wall portion and the second vertical wall portion is set to 0 mm. In Examples 1 to 6 of the present invention, one second top plate portion is provided at the central portion in the longitudinal direction of the bumper beam. In Examples 1 to 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention, the load P was applied to the center of the second member toward the first member. As the first member and the second member, a steel plate having a tensile strength of 1310 MPa and a plate thickness of 1.4 mm was assumed. The plate thickness was constant.
本発明例1〜3において、第2部材の高さh1と第1部材の高さHとの比は、h1/H=0.18とした。本発明例1〜3において、シミュレーションは2つの第3縦壁部同士の間隔L1とバンパービームの全長Lとの比L1/L=0.025、0.042、0.083の3パターンについて行った。本発明例4〜6において、第2部材の高さh1と第1部材の高さHとの比は、h1/H=0.27とした。本発明例4〜6において、シミュレーションは2つの第3縦壁部同士の間隔L1とバンパービームの全長Lとの比L1/L=0.025、0.042、0.083の3パターンについて行った。その結果を表1に示す。 In Examples 1 to 3 of the present invention, the ratio of the height h1 of the second member to the height H of the first member was set to h1 / H = 0.18. In Examples 1 to 3 of the present invention, the simulation is performed for three patterns of the ratio L1 / L = 0.025, 0.042, 0.083 of the distance L1 between the two third vertical wall portions and the total length L of the bumper beam. rice field. In Examples 4 to 6 of the present invention, the ratio of the height h1 of the second member to the height H of the first member was set to h1 / H = 0.27. In Examples 4 to 6 of the present invention, the simulation is performed for three patterns of the ratio L1 / L = 0.025, 0.042, 0.083 of the distance L1 between the two third vertical wall portions and the total length L of the bumper beam. rice field. The results are shown in Table 1.
表1に示すように、本発明例1〜6の最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例1の最大許容荷重及び単位質量当たりの最大許容荷重よりも高かった。また、本発明例2、3、5及び6の2つの第3縦壁部同士の間隔L1は、2つの第1縦壁部同士の間隔以下であった。そのため、本発明例2、3及び6の単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例2よりも高かった。また、本発明例5の単位質量当たりの最大許容荷重は、比較例2と同程度であった。 As shown in Table 1, the maximum permissible load and the maximum permissible load per unit mass of Examples 1 to 6 of the present invention were higher than the maximum permissible load and the maximum permissible load per unit mass of Comparative Example 1. Further, the distance L1 between the two third vertical wall portions of Examples 2, 3, 5 and 6 of the present invention was equal to or less than the distance between the two first vertical wall portions. Therefore, the maximum permissible load per unit mass of Examples 2, 3 and 6 of the present invention was higher than that of Comparative Example 2. Further, the maximum allowable load per unit mass of Example 5 of the present invention was about the same as that of Comparative Example 2.
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the embodiments described above are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the above-mentioned embodiment can be appropriately modified and carried out within a range not deviating from the gist thereof.
1 バンパービーム
2 第1部材
3 第2部材
4 第2天板部
5 第1天板部
6 第1縦壁部
7 第1フランジ部
8 第2縦壁部
9 第2フランジ部
10 バンパー
35 第3縦壁部
36 平板部
40 第2天板部の端部
41 第2縦壁部の端部
d 第1縦壁部と第2縦壁部との隙間
H 第1縦壁部の高さ
h1 第2縦壁部の高さ
W 第1天板部の幅
P 衝突荷重
X 第1縦壁部の端部
1
Claims (6)
第2天板部、前記第2天板部の両側部のそれぞれに繋がり前記第1縦壁部それぞれに前記第1部材の内側で近接して対向配置される2つの第2縦壁部、前記2つの第2縦壁部それぞれに繋がり前記第1フランジ部それぞれに接合して配置される2つの第2フランジ部、前記第2天板部の端部に繋がり前記2つの第2縦壁部の端部に繋がる第3縦壁部、及び前記第3縦壁部及び前記2つの第2フランジ部に繋がる平板部を含む第2部材と、を備え、
前記第2天板部と、前記2つの第2縦壁部は、前記第2部材の長手方向の一部の領域に設けられ、
前記第2縦壁部が、前記第1縦壁部に沿う平面状の部分を備え、
前記第1部材と前記第2部材とで単一の閉断面が形成されている、車両用バンパービーム。 A first member including a first top plate portion, two first vertical wall portions connected to both side portions of the first top plate portion, and two first flange portions connected to each of the two first vertical wall portions. When,
Two second vertical wall portions, which are connected to each of the second top plate portion and both side portions of the second top plate portion and are arranged so as to face each other in close proximity to each of the first vertical wall portions inside the first member. Two second flange portions connected to each of the two second vertical wall portions and joined to each of the first flange portions, and connected to the end portion of the second top plate portion to form the two second vertical wall portions. A second member including a third vertical wall portion connected to an end portion and a flat plate portion connected to the third vertical wall portion and the two second flange portions.
The second top plate portion and the two second vertical wall portions are provided in a part of a region in the longitudinal direction of the second member.
The second vertical wall portion includes a flat portion along the first vertical wall portion.
A vehicle bumper beam in which a single closed cross section is formed by the first member and the second member.
前記第2天板部を挟んで2つの前記第3縦壁部を備え、前記第3縦壁部同士の間隔は、前記2つの第1縦壁部同士の間隔以下である、車両用バンパービーム。 The vehicle bumper beam according to claim 1.
The vehicle bumper beam is provided with two third vertical wall portions sandwiching the second top plate portion, and the distance between the third vertical wall portions is equal to or less than the distance between the two first vertical wall portions. ..
前記第2部材は、前記第2天板部と、前記2つの第2縦壁部と、前記2つの第2フランジ部と、前記2つの第3縦壁部とからなる凹部を複数有する、車両用バンパービーム。 The vehicle bumper beam according to claim 2.
The second member has a plurality of recesses including the second top plate portion, the two second vertical wall portions, the two second flange portions, and the two third vertical wall portions. Bumper beam for.
前記第2天板部は、前記バンパービームの長手方向の中央部に配置される、車両用バンパービーム。 The vehicle bumper beam according to claim 2 or 3.
The second top plate portion is a vehicle bumper beam arranged at the center portion in the longitudinal direction of the bumper beam.
前記第1フランジ部と前記第2フランジ部の接合部は、前記第1縦壁部側の縁から15mm以内の領域に設けられる、車両用バンパービーム。 The vehicle bumper beam according to any one of claims 1 to 4.
The joint portion between the first flange portion and the second flange portion is a bumper beam for a vehicle provided in a region within 15 mm from the edge on the first vertical wall portion side.
前記バンパービームの前記第2部材が車両の外側に向けて配置される、車両。 The vehicle bumper beam according to any one of claims 1 to 5 is provided in the front portion or the rear portion.
A vehicle in which the second member of the bumper beam is arranged toward the outside of the vehicle.
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