汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別涉及一種通過(guò)對(duì)鋼板制的成型材料進(jìn)行壓制成型而獲得的汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的車身的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要包括沿著車身的前后方向配置的車長(zhǎng)構(gòu)件和沿著車身的寬度方向配置的車寬構(gòu)件。該車長(zhǎng)構(gòu)件以及車寬構(gòu)件通常借助形成于車長(zhǎng)構(gòu)件以及車寬構(gòu)件中的任一構(gòu)件的端部的凸緣與另一構(gòu)件相接合，而起到確保車身所需的剛度、承擔(dān)沖突時(shí)的載荷的作用。
[0003]對(duì)于該車長(zhǎng)構(gòu)件以及車寬構(gòu)件等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，要求軸線方向上的載荷傳遞特性、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度較高等。軸線方向上的載荷傳遞特性較高即是指構(gòu)件因作用于軸線方向的載荷而產(chǎn)生的變形較小。彎曲剛度或扭轉(zhuǎn)剛度較高即是指構(gòu)件相對(duì)于使長(zhǎng)度方向軸線彎曲的彎矩的變形較小，或構(gòu)件的相對(duì)于繞長(zhǎng)度方向軸線的扭矩的扭轉(zhuǎn)角較小。近年，從謀求車身的輕量化、提高碰撞安全性的觀點(diǎn)來(lái)看，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的原材料傾向于使用拉伸強(qiáng)度在390MPa以上的高張力鋼板(高強(qiáng)度鋼板或高強(qiáng)度鋼)。
[0004]例如，用于加強(qiáng)車身地板的地板橫梁具有大致槽形的橫截面形狀，并借助形成于其兩端部的向外凸緣與側(cè)梁等車長(zhǎng)構(gòu)件相接合。對(duì)于該地板橫梁，提高與其他的構(gòu)件之間的接合強(qiáng)度、剛度，從而確保車身的剛度、承受沖擊載荷時(shí)的載荷傳遞性能是十分重要的。因此，不能單一地提高材料強(qiáng)度，而是需要通過(guò)對(duì)構(gòu)件的形狀加以研究，從而提高承受沖擊載荷時(shí)的載荷傳遞特性、剛度。
[0005]在此，在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種利用壓制成型制造的汽車車身用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件在整體上具有大致槽形的橫截面形狀，在橫截面中的相當(dāng)于槽底的帽形頂部具有槽狀的臺(tái)階。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2004-181502號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]像專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的汽車車身用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件那樣，在帽形頂部設(shè)有槽狀的臺(tái)階(以下簡(jiǎn)稱為“槽部”。)的情況下，可考慮為承擔(dān)載荷的棱線增加，從而壓制成型體的吸收能量增加。然而，在具有大致槽形的橫截面形狀的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，若僅在頂板部單一地形成槽部，則存在無(wú)法獲得提高能量吸收效率的效果的情況。
[0011]圖24表示在頂板部形成有槽部的具有大致槽形截面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在軸線方向上受到碰撞載荷而變形的情況。圖24針對(duì)每個(gè)變形行程示出了結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形的情況。如圖15的(C)所示，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件在頂板部具有槽部，另一方面，在長(zhǎng)度方向上的端部處的沿著棱線部延伸的范圍不具有向外凸緣。如該圖24所示，即使在結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有槽部的情況下，也存在如下情況:隨著受到較大的碰撞載荷而使變形行程變大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件朝向形狀剛度相對(duì)較低的下方側(cè)即大致槽形的截面的開(kāi)口側(cè)彎折。若結(jié)構(gòu)構(gòu)件彎折，則無(wú)法獲得吸收能量的增大效果O
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車車身用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其是在頂板部具有槽部的大致槽形截面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其有效地發(fā)揮通過(guò)設(shè)置槽部而提高能量吸收效率的效果，且其載荷傳遞特性、剛度優(yōu)異。
[0013]用于解決問(wèn)題的方案
[0014]為了解決所述課題，根據(jù)本發(fā)明的一技術(shù)方案，提供一種汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件由鋼板制的壓制成型體形成，以沿著預(yù)定方向延伸的方式形成且具有頂板部、與所述頂板部相連續(xù)的棱線部以及與所述棱線部相連續(xù)的縱壁部，與所述預(yù)定方向交叉的截面形成為大致槽形截面，其中，該汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括:至少一個(gè)槽部，其在所述頂板部以沿著所述預(yù)定方向延伸的方式形成；以及向外凸緣，其形成于所述預(yù)定方向上的端部處的至少所述棱線部的范圍，根據(jù)所述槽部的寬度以及所述鋼板的板厚來(lái)設(shè)定所述槽部的深度。
[0015]另外，優(yōu)選的是，所述預(yù)定方向的端部處的、所述槽部的深度(h)、所述槽部的寬度(W)、所述鋼板的板厚(t)滿足以下的關(guān)系，
[0016]0.2XHo<h<3.0XHo
[0017]其中，Ho=(0.037t-0.25)Xw_5.7t+29.2。
[0018]另外，優(yōu)選的是，所述鋼板是拉伸強(qiáng)度為390MPa以上的高張力鋼板。
[0019]另外，優(yōu)選的是，所述鋼板是拉伸強(qiáng)度為590MPa以上的高張力鋼板。
[0020]另外，優(yōu)選的是，所述鋼板是拉伸強(qiáng)度為980MPa以上的高張力鋼板。
[0021]另外，優(yōu)選的是，所述向外凸緣為在所述預(yù)定方向的端部處在所述棱線部、所述頂板部的至少一部分、所述縱壁部的至少一部分所成的范圍內(nèi)連續(xù)地形成的向外連續(xù)凸緣。
[0022]另外，優(yōu)選的是，在所述預(yù)定方向的端部，在所述槽部的范圍具有向外凸緣。
[0023]另外，優(yōu)選的是，所述汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件借助所述向外凸緣利用電阻點(diǎn)焊、激光穿透焊、電弧角焊或粘接劑的粘接與其他的構(gòu)件相接合，或者利用組合使用了該電阻點(diǎn)焊、激光穿透焊、電弧角焊或粘接劑的粘接的接合與其他的構(gòu)件相接合。
[0024]發(fā)明的效果
[0025]采用本發(fā)明，結(jié)構(gòu)構(gòu)件至少在棱線部的端部具有向外凸緣，從而提高碰撞初期的吸收能量。另外，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件在頂板部具有槽部，而且至少在棱線部的端部具有向外凸緣，因此，能夠抑制碰撞中期以后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎折，有效地發(fā)揮通過(guò)設(shè)有槽部而得到的吸收能量效果。
[0026]另外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件至少在棱線部的端部具有向外凸緣，因此，能夠以與板厚和槽部的寬度相對(duì)應(yīng)的有效的深度設(shè)置槽部。因而，即使在對(duì)壓制成型相對(duì)較困難的高張力鋼板進(jìn)行壓制成型的情況下，也能夠容易地形成能夠提高能量吸收效率的期望的深度的槽部，而能夠以較高的成品率獲得載荷傳遞特性和剛度優(yōu)異的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0027]另外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在端部的至少棱線部的范圍具有向外凸緣，因此，能夠使結(jié)構(gòu)構(gòu)件借助該向外凸緣或其附近的凸緣與其他的構(gòu)件相接合。因而，載荷傳遞特性和剛度進(jìn)一步提尚。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形狀的立體圖。
[0029]圖2的(a)是從軸線方向觀察本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件而得到的圖，圖2的(b)是表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件的其他的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0030]圖3是表示用于制造結(jié)構(gòu)構(gòu)件的壓制成型裝置的剖視圖。
[0031]圖4的(a)是表示沖模的立體圖，圖4的(b)是表示棱線壓料墊的立體圖，圖4的(C)是表示沖頭的立體圖。
[0032]圖5的(a)是表示包括以往的壓料墊的壓制成型裝置的剖視圖，圖5的(b)是表示利用以往的壓料墊約束成型材料的情況的說(shuō)明圖。
[0033]圖6是表示利用棱線壓料墊約束成型材料的情況的說(shuō)明圖。
[0034]圖7的(a)是表示解析I中使用的展開(kāi)坯料的形狀的整體平面圖，圖7的(b)是展開(kāi)坯料的長(zhǎng)度方向上的端部的放大平面圖。
[0035]圖8的(a)是解析I中使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的俯視圖，圖8的(b)是從軸線方向上方側(cè)觀察到的圖。
[0036]圖9是表示解析I中使用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸的說(shuō)明圖。
[0037]圖10是表示解析I中的第I壓制成型所使用的壓制成型裝置的立體圖。
[0038]圖11是表示解析I中的第I壓制成型的說(shuō)明圖。
[0039]圖12是表示解析I中的第2壓制成型所使用的壓制成型裝置的立體圖。
[0040 ]圖13是表示解析I中的第2壓制成型的說(shuō)明圖。
[0041]圖14的(a)是表示中間成型體中的、棱線部凸緣的邊緣附近的板厚減小率的最大值以及棱線部凸緣的根部附近的板厚減小率的最小值的說(shuō)明圖，圖14的(b)是表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的、棱線部凸緣的邊緣附近的板厚減小率的最大值以及棱線部凸緣的根部附近的板厚減小率的最小值的說(shuō)明圖。
[0042]圖15的(a)是表示解析2所使用的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的解析模型的主視圖，圖15的(b)是表示比較例I的解析模型的主視圖，圖15的(C)是表示比較例2的解析模型的主視圖。
[0043]圖16是表示解析2中使用的各解析模型的形狀的側(cè)視圖。
[0044]圖17是表示在解析2中獲得的軸線方向載荷-行程特性的曲線圖。
[0045]圖18是表示解析2中獲得的能量吸收量-行程特性的曲線圖。
[0046]圖19的(a)是表示在解析3中使用鋼板340HR獲得的比較例2的解析模型的能量吸收量-行程特性的曲線圖，圖19的(b)是表示在解析3中使用鋼板340HR獲得的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的解析模型的能量吸收量-行程特性的曲線圖。
[0047]圖20是表示在解析3中使用鋼板340HR獲得的能量吸收量-槽深度特性的曲線圖。
[0048]圖21的(a)是表示在解析3中使用鋼板980Y獲得的比較例2的解析模型的能量吸收量-行程特性的曲線圖，圖21的(b)是表示在解析3中使用鋼板980Y獲得的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的解析模型的能量吸收量-行程特性的曲線圖。
[0049]圖22是表示在解析3中使用鋼板980Y獲得的能量吸收量-槽深度特性的曲線圖。
[0050]圖23是表示在解析3中獲得的能量吸收量的無(wú)量綱化值-槽深度特性的曲線圖。
[0051]圖24的(a)?圖24的(e)是表示比較例2的解析模型變形的情況的說(shuō)明圖。
[0052]圖25的(a)?圖25的(e)是表示本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的解析模型變形的情況的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的適宜的實(shí)施方式。另外，在本說(shuō)明書(shū)以及附圖中，對(duì)實(shí)質(zhì)上具有相同的功能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)說(shuō)明。
[0054]1.汽車車身用結(jié)構(gòu)構(gòu)件
[0055]1-1.結(jié)構(gòu)例
[0056]圖1是表示本實(shí)施方式的汽車車身用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(第I構(gòu)件)2的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。另外，圖2的(a)是沿軸線方向觀察本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件(第I構(gòu)件)2而得到的圖，表示圖1的A向視圖。
[0057]第I構(gòu)件2與第2構(gòu)件3相結(jié)合從而構(gòu)成接合結(jié)構(gòu)體I。第I構(gòu)件2為鋼板制的壓制成型體，以沿著圖1中箭頭X所