專利名稱：保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有內(nèi)含中空空間的箱形狀的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，安裝在汽車車體等上的保險(xiǎn)杠，是承受由外力產(chǎn)生的彎曲負(fù)載作用的彎曲構(gòu)件的一例，由薄壁材料構(gòu)成。這種保險(xiǎn)杠采用例如980MPa級(jí)的鋼板進(jìn)行成型從而形成。保險(xiǎn)杠的主要作用是碰撞時(shí)發(fā)生變形、以吸收能量，同時(shí)將沖擊負(fù)載向左右側(cè)梁傳遞、使側(cè)梁變形，從而吸收碰撞時(shí)的能量。即，通過(guò)使側(cè)梁變形、吸收碰撞時(shí)的能量，從而， 能夠按照設(shè)計(jì)要求抑制汽車車室的變形，保護(hù)乘員免受沖擊。專利文獻(xiàn)1中揭示了一種用于汽車的加強(qiáng)保險(xiǎn)杠，以構(gòu)成中空矩形截面的腹板的彎曲中立軸為界，壓縮面板側(cè)部分的壁厚比拉伸面板側(cè)部分的壁厚形成得厚。專利文獻(xiàn)2 中揭示了一種用于汽車的保險(xiǎn)杠裝置，其是使加強(qiáng)保險(xiǎn)杠的3根加強(qiáng)筋中、中間加強(qiáng)筋的板厚比其他加強(qiáng)筋厚，從而，防止3根加強(qiáng)筋縱向彎曲時(shí)能量吸收能力下降。專利文獻(xiàn)3中揭示了一種保險(xiǎn)杠，其是將1塊母板折疊，從而形成一體的截面“日”字型的保險(xiǎn)杠。另外，專利文獻(xiàn)4中揭示了一種彎曲強(qiáng)度構(gòu)件，其是在與作用彎曲負(fù)載的面板側(cè)相反側(cè)的面板面設(shè)置FRP(Fiber Reinforced Plastics)材料，同時(shí)使壓縮側(cè)面板的寬度與厚度的比為12以下，從而，提高能量吸收量。專利文獻(xiàn)5中揭示了一種車輛的復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其是具有沿著鋼管內(nèi)壁的外側(cè)形狀，同時(shí)在內(nèi)部插入形成有加強(qiáng)筋的加強(qiáng)管，從而，能夠確保強(qiáng)度。另外，專利文獻(xiàn)6中揭示了一種填充結(jié)構(gòu)體，其是為了確保耐蝕性，而將富于能量吸收性能的填充材料插入中空構(gòu)件內(nèi)部，同時(shí)固定在中空構(gòu)件上。專利文獻(xiàn)7中揭示了一種車體結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其是為了使彎曲負(fù)載分散給其他構(gòu)件從而提高能量吸收效率，而由強(qiáng)度不同的多個(gè)構(gòu)件構(gòu)成車體結(jié)構(gòu)構(gòu)件以使發(fā)生扭轉(zhuǎn)力矩。專利文獻(xiàn)8中揭示了一種保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其是為了提高由于縱向彎曲變形產(chǎn)生的沖擊能量的吸收能力，而在保險(xiǎn)杠加強(qiáng)板的中空部?jī)?nèi)配置壓潰防止體。專利文獻(xiàn)1 日本國(guó)特開(kāi)平11-59296號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本國(guó)特開(kāi)2004-148915號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本國(guó)特開(kāi)平11-170934號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本國(guó)特開(kāi)2003-U9611號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本國(guó)特開(kāi)2003-312404號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6 日本國(guó)特開(kāi)2005-88651號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7 日本國(guó)特開(kāi)2006-248336號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8 日本國(guó)特開(kāi)2000_5觀97號(hào)公報(bào)在保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)中，存在的問(wèn)題是若發(fā)生腹板(前后延伸的壁部)的壓縮縱向彎曲， 則不能充分發(fā)揮截面性能，彎曲強(qiáng)度降低。腹板相對(duì)于縱向彎曲的強(qiáng)度與構(gòu)成腹板的材料的楊氏模量和腹板的板厚的3次方成比例。從而，也存在為了抑制縱向彎曲，與使用強(qiáng)度高
3的材料相比，增加板厚更加有效的情況?？墒?，像專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2等那樣只是單純地增加板厚，重量有可能過(guò)大。 特別是，鋼制的保險(xiǎn)杠大多經(jīng)過(guò)軋制成形而形成，這種情況下，保險(xiǎn)杠整體具有相同的板厚。從而，若為了抑制腹板的縱向彎曲而增大板厚，則由于整體重量與其增大量成比例地增加，因而，相對(duì)于縱向彎曲的與重量對(duì)應(yīng)的耐久性能不會(huì)提高那么多。另外，如專利文獻(xiàn)5 8，在保險(xiǎn)杠內(nèi)部安裝比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)附加物，制造上的難度很大。另外，當(dāng)安裝大的附加物時(shí)，重量的增加成為問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)4那樣的FRP中， 完全不能期待防止由于壓縮造成的縱向彎曲。還有，當(dāng)采用這些附加物時(shí)，還存在成本提高過(guò)大的問(wèn)題。另一方面，如專利文獻(xiàn)3，也提出了一種采用了有效利用軋制成形形成的閉合截面結(jié)構(gòu)的技術(shù)。若采用這種閉合截面，則理論上能夠提高彎曲強(qiáng)度(全塑性力矩)?？墒牵鄬?duì)于腹板的縱向彎曲來(lái)說(shuō)還需要其他有效的強(qiáng)度提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制整體重量、同時(shí)能夠確保彎曲強(qiáng)度的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。本發(fā)明涉及一種具有內(nèi)含中空空間的箱形狀的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。而且，本發(fā)明中，形成所述保險(xiǎn)杠的前表面及背表面的金屬制的前面板及后面板與形成所述保險(xiǎn)杠的上表面及下表面的金屬制的上腹板及下腹板，相互連結(jié)而形成所述箱形狀，在所述上腹板與下腹板之間，金屬制的中間腹板與所述前面板及后面板連結(jié)而將所述中空空間上下分割，在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，所述上腹板、下腹板及中間腹板的至少1個(gè)由第二材料構(gòu)成，其余部分由第一材料構(gòu)成，以所述第一材料的楊氏模量為&、密度為P 所述第二材料的楊氏模量為E2、密度為P 2時(shí)，滿ME1/P / < E2/Ρ 23。根據(jù)本發(fā)明的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，3個(gè)腹板的至少1個(gè)由滿足E1/ Pl3< E2/ P 23的第二材料構(gòu)成。這種材料與第一材料相比，是容易確保相對(duì)于縱向彎曲的與重量對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度的材料。從而，實(shí)現(xiàn)了能夠抑制保險(xiǎn)杠整體重量、同時(shí)能夠確保腹板縱向彎曲強(qiáng)度的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選是所述中間腹板由所述第二材料構(gòu)成。從而，位于上下方向中間的腹板由第二材料構(gòu)成，從而，能夠確保整體強(qiáng)度的均衡。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選是所述上腹板、下腹板及中間腹板全部由所述第二材料構(gòu)成。這樣一來(lái)，能夠確保相對(duì)于縱向彎曲的與重量對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度，能夠使整體重量輕量化。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選是所述中間腹板由所述第二材料構(gòu)成，在由所述前面板及所述上腹板形成的角部的表面和由所述前面板及所述下腹板形成的角部的表面，分別固定有沿著所述角部彎曲成鉤形的金屬制的加強(qiáng)板。這樣一來(lái)，能夠確保相對(duì)于彎曲的強(qiáng)度。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選是在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，由所述第二材料構(gòu)成的腹板的厚度為t2，并且由所述第一材料構(gòu)成的部分的厚度為、時(shí)，滿足(P1ZP2) · t10這樣一來(lái)，與整體由第一材料構(gòu)成的情況相比，能夠保持腹板的縱向彎曲強(qiáng)度且實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選是在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，由所述第二材料構(gòu)成的腹板的厚度為t2，由所述第一材料構(gòu)成的部分的厚度為、，所述第一材料的屈服應(yīng)力為Oy1，所述第二材料的屈服應(yīng)力為Oy2時(shí)，滿足(t2· Oy2)/ U1- Oy1)彡0.5。這樣一來(lái)，能夠進(jìn)一步確保相對(duì)于彎曲的強(qiáng)度。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的保險(xiǎn)杠的模式性立體圖。圖2是第一實(shí)施例的圖1的A-A線截面圖。圖3是第二實(shí)施例的圖1的A-A線截面圖。圖4是第三實(shí)施例的圖1的A-A線截面圖。
圖5是第四實(shí)施例的圖1的A-A線截面圖。圖6 (a)是第一比較例的保險(xiǎn)杠的縱截面圖，(b)是第二比較例的保險(xiǎn)杠的縱截面圖。圖7是在保險(xiǎn)杠強(qiáng)度解析中采用的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的說(shuō)明圖。圖8是圖示第一及第二實(shí)施例、第一及第二比較例解析結(jié)果的曲線圖。圖9是圖示第三及第四實(shí)施例、第一及第二比較例解析結(jié)果的曲線圖。圖10是關(guān)于各實(shí)施例圖示相對(duì)于A值的極限力矩的圖。
具體實(shí)施例方式以下，關(guān)于用以實(shí)施本發(fā)明的方式參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的保險(xiǎn)杠1的模式性立體圖。本實(shí)施方式，作為保險(xiǎn)杠1的具體例包含第一 第四實(shí)施例，圖1表示它們共有的構(gòu)成。圖2 圖5以圖1所示保險(xiǎn)杠1的A-A截面模式圖形式分別表示第一 第四實(shí)施例。該A-A截面相當(dāng)于由與保險(xiǎn)杠1的長(zhǎng)度方向垂直的面形成的截面。以下，以圖1中箭頭X所示的方向作為車輛的寬度方向、箭頭Y所示的方向作為車輛的前后方向(Yl 前方、Y2 后方)、箭頭Z所示的方向作為車輛的上下方向(Zl 上方、Z2:下方)進(jìn)行說(shuō)明。(保險(xiǎn)杠1的概要)首先，關(guān)于本實(shí)施方式中第一 第四實(shí)施例均共有的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示， 本實(shí)施方式中的保險(xiǎn)杠1是沿著車輛的寬度方向延伸的箱形狀的構(gòu)件，安裝在沿車輛前后方向延展的側(cè)梁10的前方端部。如圖1 圖5所示，保險(xiǎn)杠1包括位于車輛前方的前面板2、比前面板2位置靠車輛后方的后面板3、連結(jié)前面板2和后面板3的3個(gè)腹板(上腹板4、下腹板5、中間腹板6)。 這些面板及腹板分別形成板狀。前面板2是形成保險(xiǎn)杠1前表面的板狀部。后面板3是形成保險(xiǎn)杠1后表面的板狀部，與前面板2大致平行地對(duì)置配置。后面板3固定在側(cè)梁10的前端。如圖1所示，本實(shí)施方式中，前面板2及后面板3采用稍稍彎曲的板形成，不過(guò)，并不限定于這種情況，也可以是平板等。上腹板4是形成保險(xiǎn)杠1上表面的板狀部，連結(jié)前面板2的上端與后面板3的上端。下腹板5是形成保險(xiǎn)杠1下表面的板狀部，連結(jié)前面板2的下端和后面板3的下端。利用這些前面板2、后面板3、上腹板4及下腹板5形成保險(xiǎn)杠1的箱形狀的外形。中間腹板6是設(shè)置在保險(xiǎn)杠1所內(nèi)含的空間內(nèi)的板狀部，連結(jié)前面板2的上下方向中央部與后面板3 的上下方向中央部。中間腹板6將保險(xiǎn)杠1內(nèi)含的空間上下分開(kāi)，從而形成中空的2個(gè)空間7及8。腹板4 6均是與前面板2及后面板3大致正交地配置，Y方向上的長(zhǎng)度相等。(各實(shí)施例的構(gòu)成)接下來(lái)，關(guān)于第一 第四實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。以下，敘述時(shí)將第一 第四實(shí)施例中的保險(xiǎn)杠1分別稱為“保險(xiǎn)杠la” “保險(xiǎn)杠ld”，以示區(qū)別。第一實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ia如圖2所示具有外形構(gòu)件11及中間構(gòu)件12。外形構(gòu)件 11是形成第一實(shí)施例中保險(xiǎn)杠Ia外形的構(gòu)件，具有前面板2、后面板3、上腹板4及下腹板 5。外形構(gòu)件11通過(guò)將鋼板(第一材料)制的母板成形從而制作。還有，本實(shí)施方式中，使用楊氏模量為21000MPa、密度為7874kg/m3的鋼材。中間構(gòu)件12是具有中間腹板6和連結(jié)在中間腹板6兩端的接合板12a及14，具有 “H”型截面形狀的構(gòu)件。中間構(gòu)件12配置在保險(xiǎn)杠Ia上下方向的中間。中間腹板6貫通前面板2上形成的貫通孔2a、從外形構(gòu)件11內(nèi)部向前方伸出，在前面板2的前方與接合板 1 連結(jié)。接合板1 沿著前面板2延伸，同時(shí)接合在前面板2的前表面。接合板12b沿著后面板3延伸，同時(shí)接合在后面板3的前表面。中間構(gòu)件12由鋁合金等與外形構(gòu)件11不同的金屬材料(第二材料)構(gòu)成。在此， 以構(gòu)成外形構(gòu)件11的材料的楊氏模量為E1、密度為P 1；以構(gòu)成中間構(gòu)件12的材料的楊氏模量為E2、密度為P2。構(gòu)成中間構(gòu)件12的材料從滿足以下關(guān)系(式1)的材料中選擇。(式1)E1/ P ！3 < E2/ P 23第二實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ib如圖3所示，具有前面板2、后面板3、上構(gòu)件21、下構(gòu)件 22及中間構(gòu)件12。其中，第二實(shí)施例2的中間構(gòu)件12具有與第一實(shí)施例的中間構(gòu)件12同樣的構(gòu)成，與前面板2及后面板3同樣接合。第二實(shí)施例的上構(gòu)件21具有上腹板4與連結(jié)在上腹板4兩端的接合板21a及21b， 具有向下方開(kāi)口的“ 二 ”字型的截面形狀。接合板21a沿著前面板2延伸、同時(shí)接合在前面板2的前表面。接合板21b沿著后面板3延伸，同時(shí)接合在后面板3的前表面。下構(gòu)件22具有下腹板5和連結(jié)在下腹板5兩端的接合板2 及22b，具有向上方開(kāi)口的“ 二 ”字型的截面形狀。接合板2 沿著前面板2延伸、同時(shí)接合在前面板2的前表面。接合板22b沿著后面板3延伸，同時(shí)接合在后面板3的前表面。相對(duì)于前面板2及后面板3為鋼制，上構(gòu)件21及下構(gòu)件22與中間構(gòu)件12同樣， 由鋁合金等金屬材料構(gòu)成。在此，以構(gòu)成前面板2等的材料的楊氏模量SE1、密度為P1，以構(gòu)成上構(gòu)件21等的材料的楊氏模量為E2、密度為P 2時(shí)，與第一實(shí)施例同樣滿足上述關(guān)系 (式 1)。如圖4所示，在第三實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ic上除了第一實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ia以外還設(shè)有加強(qiáng)板31及32。在前面板2和上腹板4的連結(jié)部分形成角部51，加強(qiáng)板31設(shè)置在角部 51，具有沿著角部51彎曲成鉤形的形狀。加強(qiáng)板31的沿著前面板2的部分，接合在前面板 2的前表面，加強(qiáng)板31的沿著上腹板4的部分，接合在上腹板4的上表面。在前面板2和下腹板5的連結(jié)部分形成角部52，加強(qiáng)板32設(shè)置在角部52，具有沿著角部52彎曲成鉤形的形狀。加強(qiáng)板32的沿著前面板2的部分，接合在前面板2的前表面，加強(qiáng)板32的沿著下腹板5的部分，接合在下腹板5的下表面。加強(qiáng)板31及32與中間構(gòu)件12同樣，由鋁合金等金屬材料構(gòu)成。在此，以構(gòu)成前面板2等的鋼材的楊氏模量為E1、密度為P 1；以構(gòu)成加強(qiáng)板31等的材料的楊氏模量為E2、 密度為P 2時(shí)，與第一實(shí)施例同樣滿足上述關(guān)系(式1)。如圖5所示，第四實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Id具有將第三實(shí)施例的中間構(gòu)件12與加強(qiáng)板 31及32—體化而成的加強(qiáng)板41。加強(qiáng)板41具有接合在前面板2前表面的接合板41a。接合板41a從前面板2的上端延伸到下端。在接合板41a的上端部分，形成從沿著前面板2 的部分向沿著上腹板4的方向彎曲成鉤形的彎曲部41b。彎曲部41b接合在上腹板4的上表面。在接合板41a的下端部分，形成從沿著前面板2的部分向沿著下腹板5的方向彎曲成鉤形的彎曲部41c。彎曲部41c接合在下腹板5的下表面。利用這些彎曲部41b及41c 加強(qiáng)外形構(gòu)件11的角部51及52。中間腹板6從在前面板2上形成的貫通孔加向前方伸出，同時(shí)與接合板41a連結(jié)，構(gòu)成加強(qiáng)板41的一部分。在中間腹板6的后端連結(jié)接合板41d。接合板41d接合在后面板3的前表面。加強(qiáng)板41由鋁合金等金屬材料構(gòu)成。在此，以構(gòu)成前面板2等的鋼材的楊氏模量 SE1、密度為P1,以構(gòu)成加強(qiáng)板41等的材料的楊氏模量為E2、密度為P2時(shí)，與第一實(shí)施例同樣滿足上述關(guān)系(式1)。(材料的選擇)如上所述，第一 第四實(shí)施例中的保險(xiǎn)杠，設(shè)有由鋼材構(gòu)成的部分和由鋁合金等鋼材以外的材料構(gòu)成的部分。由鋼材以外的材料構(gòu)成的部分，通過(guò)抑制重量，同時(shí)確保與鋼材同等程度的強(qiáng)度，從而能夠有效地確保強(qiáng)度。當(dāng)選擇滿足上述式(1)的材料時(shí)，如下所述，容易有效地確保腹板相對(duì)于縱向彎曲的強(qiáng)度。對(duì)第一 第四實(shí)施例的保險(xiǎn)杠la，發(fā)生沿著圖2 圖5中白色箭頭的彎曲負(fù)載。 此時(shí)，有可能在上腹板4、下腹板5、中間腹板6上發(fā)生由于Y方向壓縮而產(chǎn)生的縱向彎曲。 在此，若以腹板的板厚為t、構(gòu)成腹板的材料的楊氏模量為E，則腹板的縱向彎曲負(fù)載Pcr滿足下述的關(guān)系(式幻。還有，與縱向彎曲長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)腨方向上的長(zhǎng)度在腹板彼此中相等。(式2)Per E · t3由式2可知，縱向彎曲負(fù)載與楊氏模量和板厚的3次方呈比例。因此，當(dāng)滿足以下式3的關(guān)系時(shí)，能夠提高由鋼材以外的材料組成的腹板的強(qiáng)度。還有，以鋼材的楊氏模量為 E1、由鋼材組成的部分的板厚為、、構(gòu)成由鋼材以外的材料組成的部分的材料的楊氏模量為 E2、這部分的板厚為t2。(式3)E1 · ti3 < E2 · t23另一方面，若以腹板的密度為P，則當(dāng)除了板厚以外的大小不發(fā)生變化時(shí)，腹板的重量W由下述式4表示。(式4)W O^ ρ . t從而，為了在由鋼材以外的材料構(gòu)成腹板時(shí)也獲得與由鋼材構(gòu)成的情況相同的重量，導(dǎo)出式5。(式5)P ！ · ti = P 2 · t2由上述式5及式3，導(dǎo)出上述式1的關(guān)系。從而可知，當(dāng)選擇滿足式1這樣的材料時(shí)，如果使腹板形成具有相同程度重量的厚度，則能夠可靠地提高強(qiáng)度，因此，能夠有效地提高與重量對(duì)應(yīng)的縱向彎曲負(fù)載(Pcr/W)。例如，如上所述，鋼材的楊氏模量為21000MPa，密度為7874kg/m3。此時(shí)，式1的左邊成為21000/78743 = 4.302X 10_8。另一方面，例如作為鋼材以外的材料，使用的是楊氏模量為6900MPa、密度為2700kg/m3的鋁合金。此時(shí)，式1的右邊成為690(^27003 = 3. 506X ΙΟ"70從而，由于滿足了上述式1，能夠期待高效的強(qiáng)度提高。利用7000系的鋁合金也能夠滿足式1，因而相對(duì)于縱向彎曲能夠期待高效的強(qiáng)度提高。另外，為了使采用鋼材以外的材料時(shí)，與采用鋼材的情況相比較實(shí)現(xiàn)輕量化，而由式5導(dǎo)出以下的式6。從而，為了實(shí)現(xiàn)輕量化，優(yōu)選是按照滿足式6來(lái)設(shè)定材料及板厚。(式6)t2 彡(P i/ρ 2) ^t1另外，當(dāng)對(duì)保險(xiǎn)杠施加沿著圖2 圖5中白色箭頭的彎曲負(fù)載時(shí)，若相對(duì)于腹板承受的壓縮力而使腹板屈服，則無(wú)法抵抗負(fù)載。為了防止發(fā)生這樣的情況，按照在將材料從鋼材進(jìn)行變更時(shí)也不會(huì)使腹板的強(qiáng)度降低到必要以上的方式，作為用以確保能夠充分耐受屈服的強(qiáng)度的基準(zhǔn)，如下式7定義A值。還有，^y1為鋼材的屈服應(yīng)力，^y2為鋼材以外材料的屈服應(yīng)力。為了使采用鋼材以外材料的部分具有足夠的強(qiáng)度，必須使這樣的A值為規(guī)定值以上。關(guān)于A值的具體條件后述。(式7)A = (t2 · σ y2) / (、· σ Yl)(彎曲力矩的模擬結(jié)果)接下來(lái)，關(guān)于上述的第一 第四實(shí)施例，對(duì)解析彎曲強(qiáng)度的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。本解析中，圖6(a)及圖6(b)所示的保險(xiǎn)杠100及200是第一及第二比較例。第一比較例中的保險(xiǎn)杠100與第一 第四實(shí)施例不同，整體由鋼材構(gòu)成。另外，如圖6(a)所示，第一比較例中的保險(xiǎn)杠100，截面的基本形狀與第一 第四實(shí)施例不同。保險(xiǎn)杠100具有整體高度150mm、寬度65mm的箱型的大致形狀。保險(xiǎn)杠100具有與前面板102上端連結(jié)的部分向后方彎折而形成的凸部111、與前面板102下端連結(jié)的部分向后方彎折而形成的凸部112。凸部111及112任意一個(gè)均具有長(zhǎng)方形的截面形狀。從前面板102向后方彎折的部分在位于凸部111和凸部112之間的中間部分113，與前面板102的背表面接合。凸部111及112的高度如圖6(a)所示分別為 52mm。關(guān)于第二比較例的保險(xiǎn)杠200，與第一比較例同樣，整體由鋼材構(gòu)成。保險(xiǎn)杠200 的截面形狀與第一實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ia幾乎相同，不過(guò)，在具有“H”型的截面形狀的中間構(gòu)件206貫通前面板202的同時(shí)還貫通后面板203這點(diǎn)上與第一實(shí)施例不同。保險(xiǎn)杠200 的高度為150mm，寬度為65mm。本解析中，如下述表3所示，計(jì)算各比較例中鋼材的板厚為 1. 4mm時(shí)與2. Omm時(shí)的各值。
本解析中使用的第一 第四實(shí)施例的各部分尺寸Hl H3、WU W2如下述表1及表2。另外，如表4所示，本解析中，關(guān)于第一 第四實(shí)施例，鋼材部分的板厚為1.4mm。第一實(shí)施例中，對(duì)鋁合金制腹板的板厚為2. 0mm,3. 0mm,3. 6mm的各種情況計(jì)算各值，第二 第四實(shí)施例中，對(duì)鋁合金制腹板的板厚為3. 6mm的情況計(jì)算各值。第一實(shí)施例中，關(guān)于鋁合金制腹板的板厚為3. 6mm的情況，分別對(duì)鋁合金為7000系的情況和6000系的情況計(jì)算各值。第三實(shí)施例中，加強(qiáng)板31及32的板厚為3. 0mm。第四實(shí)施例中，分別對(duì)接合板41a、彎折部41b、41c的板厚為3. Omm和2. Omm的情況計(jì)算各值。根據(jù)以上條件，如圖7所示進(jìn)行3點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，從而計(jì)算第一 第四實(shí)施例的保險(xiǎn)杠Ia Id的彎曲強(qiáng)度和第一及第二比較例的彎曲強(qiáng)度。圖7中，保險(xiǎn)杠1在兩端利用支撐部α從后面板部3側(cè)簡(jiǎn)單支撐，在2個(gè)支撐部α的中央從前面板2側(cè)抵接壓頭β的圓弧面，沿著與保險(xiǎn)杠臂的長(zhǎng)度方向正交的方向(圖7中的箭頭方向)擠壓壓頭。并且，隨著增大由壓頭β產(chǎn)生的負(fù)載，而使負(fù)載達(dá)到某一大小時(shí)，由于彎曲或是使保險(xiǎn)杠1的截面整體屈服、或是在截面的某處產(chǎn)生縱向彎曲。即將發(fā)生這種屈服或縱向彎曲之前的負(fù)載是由壓頭β產(chǎn)生的最大負(fù)載。以下，將施加這種最大負(fù)載時(shí)彎曲力矩達(dá)到最大的壓頭β抵接位置上的彎曲力矩稱為“極限力矩”。極限力矩根據(jù)測(cè)量的最大負(fù)載計(jì)算。表3表示對(duì)第一及第二比較例進(jìn)行本解析的解析結(jié)果、表4表示對(duì)第一 第四實(shí)施例進(jìn)行本解析的解析結(jié)果。表4中，A值表示(t2· oy2)/(tl. Oy1)的值。在此，Oy1表示鋼材的屈服應(yīng)力，σ y2表示鋁合金的屈服應(yīng)力。表3及表4所示的“重量比”是在鋼材部分的板厚為1. 4mm時(shí)設(shè)定第一比較例的重量為1.00的情況下各比較例、實(shí)施例的重量比。另外，表3及表4所示的“極限力矩比”， 根據(jù)上述3點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果，是在鋼材部分的板厚為1. 4mm時(shí)設(shè)定第一極限力矩為 1.00的情況下各比較例、實(shí)施例的極限力矩比。另外，表4中，“第四(3.0)”表示接合板41a、彎折部41b、41c的厚度為3. Omm時(shí)的第四實(shí)施例。另外，“第四(2.0)”表示接合板41a、彎折部41b、41c的厚度為2. Omm時(shí)的第四實(shí)施例。[表 1]
WlW265mm20mm[表 2]
HlH2H3150mm30mm20mm [表 3]
權(quán)利要求
1.一種保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，是具有內(nèi)含中空空間的箱形狀的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于， 形成所述保險(xiǎn)杠的前表面及背表面的金屬制的前面板及后面板與形成所述保險(xiǎn)杠的上表面及下表面的金屬制的上腹板及下腹板，相互連結(jié)而形成所述箱形狀，在所述上腹板與下腹板之間，金屬制的中間腹板與所述前面板及后面板連結(jié)而將所述中空空間上下分割，在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，所述上腹板、下腹板及中間腹板的至少1個(gè)由第二材料構(gòu)成，其余部分由第一材料構(gòu)成，以所述第一材料的楊氏模量為仏、密度為P i、所述第二材料的楊氏模量為氏、密度為 P2 時(shí)，滿足 E1/ρ ！3 < VP23O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述中間腹板由所述第二材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述上腹板、下腹板及中間腹板全部由所述第二材料構(gòu)成。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述中間腹板由所述第二材料構(gòu)成，在由所述前面板及所述上腹板形成的角部的表面和由所述前面板及所述下腹板形成的角部的表面，分別固定有沿著所述角部彎曲成鉤形的金屬制的加強(qiáng)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，由所述第二材料構(gòu)成的腹板的厚度為t2，并且由所述第一材料構(gòu)成的部分的厚度為、時(shí)，滿足(P1ZP2) ·、。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述前面板、后面板、上腹板、下腹板及中間腹板中，由所述第二材料構(gòu)成的腹板的厚度為t2，由所述第一材料構(gòu)成的部分的厚度為t”所述第一材料的屈服應(yīng)力為σ yi，所述第二材料的屈服應(yīng)力為σ y2時(shí)，滿足(t2 · σ y2)/(tl · σ Yl) ^ 0. 5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠抑制整體重量、同時(shí)能夠確?？v向彎曲強(qiáng)度的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)，具有由鋼材構(gòu)成的前面板(2)、后面板(3)、上腹板(4)及下腹板(5)所組成的箱狀外形形狀。在上腹板(4)及下腹板(5)之間，配置由鋼材以外的材料構(gòu)成的中間腹板(6)。在此，以鋼材的楊氏模量為E1、密度為ρ1，以構(gòu)成中間腹板(6)的材料的楊氏模量為E2、密度為ρ2時(shí)，滿足E1/ρ13＜E2/ρ23。
文檔編號(hào)B60R19/04GK102414049SQ201080018250
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者中川知和, 山口拓則, 杵淵雅男, 橘美枝, 渡邊憲一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所