汽车用结构件的制作方法

本发明涉及汽车用结构件，特别涉及提高针对从外部施加的碰撞载荷的弯曲强度的技术。

背景技术：

公知有一种汽车用结构件，(a)由一张金属板材构成，呈长条形状；(b)与该长条形状的长边方向成直角的横剖面形状形成为：隔着谷部而具有一对突出部，并且在该一对突出部的外侧的端部分别设置有凸缘，整体呈近似M字形状；(c)以上述突出部的突出方向朝向外侧的姿势配设于汽车且在上述长边方向的两端部被支承。专利文献1所记载的保险杠加强件是其一个例子，具有挡住从外部施加的碰撞载荷并且通过弯曲变形等吸收、减少冲击的功能。

专利文献1：日本特开2007-38756号公报

专利文献2：日本特开2004-9917号公报

图6(a)是这样现有的保险杠加强件的横剖面形状的一个例子，隔着谷部100对称地具备一对突出部102、104，但在车辆碰撞时从突出部102、104的突出方向施加碰撞载荷F的情况下，例如存在如(b)所示那样突出部102、104的两侧的纵壁挠曲变形而向外侧膨胀，无法适当地得到弯曲强度的情况。即，若将突出部102、104的纵壁的长度设为b，将板厚设为t，则只要屈服应力σ满足下式(1)的关系就不会产生挠曲变形，但若为了轻型化等而将板厚t变小，则不能满足(1)式，认为在低载荷下产生挠曲变形。(1)式的k是压曲系数，v是泊松比，E是杨氏模量。

σ≤k〔(π²E)/12(1-v²)〕〔1/(b/t)²〕……(1)

另一方面，在专利文献2中提出了对于剖面近似U字形状的保险杠加强件而言，为了确保刚性并抑制压曲而在U字形状的两侧的一对纵壁设置阶梯差。而且，若将该技术应用于M字形剖面的保险杠加强件，则例如如图7(a)所示，考虑在上述一对突出部102、104的各自的两侧的纵壁设置阶梯差106。此时，一对突出部102、104的纵壁的刚性提高，挠曲变形被抑制。

然而，在如此在突出部102、104的纵壁设置阶梯差106的情况下，虽然抑制了纵壁在低载荷下产生的挠曲变形，但如图7(b)所示那样向外侧扩开变形，力逃逸而无法充分得到弯曲强度的提高效果。

技术实现要素：

本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提高保险杠加强件等的具有M字形剖面的汽车用结构件的弯曲强度。

为了实现上述目的，第一发明的汽车用结构件(a)由一张金属板材构成，呈长条形状；并且(b)与该长条形状的长边方向成直角的横剖面形状形成为：隔着谷部具有一对突出部，并且在该一对突出部的外侧的端部分别设置有凸缘，整体呈近似M字形状成；(c)以上述突出部的突出方向朝向外侧的姿势配设于汽车，在上述长边方向的两端部被支承，上述汽车用结构件的特征在于，(d)在上述一对突出部的共计4个位置的纵壁中，位于上述谷部侧的一对内壁为平坦，而在位于外侧的一对外壁的突出方向的中间部分设置有阶梯差。

此外，上述近似M字形状是指上述谷部的深度尺寸d在两侧的突出部的突出尺寸中较大一方的突出尺寸H的30％～100％的范围内的形状，至少在长边方向的中央部分满足即可。当深度尺寸d不足突出尺寸H的30％时，对于M字形剖面而言无法适当得到提高弯曲强度的效果。

第二发明的特征在于，在第一发明的汽车用结构件中，上述一对突出部的上述外壁的相比上述阶梯差靠上部的倾斜角度α1以及相比该阶梯差靠下部的倾斜角度α2当将随着趋向突出方向的前端侧而朝内侧倾斜的方向为正时都在0°～20°的范围内。

第三发明的特征在于，在第一发明或者第二发明的汽车用结构件中，上述横剖面形状隔着上述谷部而呈对称形状，并且至少在上述长边方向的中央部分，该谷部的深度尺寸d在上述一对突出部的突出尺寸H的45％～100％的范围内。

第四发明的特征在于，在第一发明～第三发明的任一汽车用结构件中，(a)上述汽车用结构件是保险杠加强件，(b)上述长边方向的中央部分形成朝向汽车的外侧膨出的弯曲形状。

在这样的汽车用结构件中，在一对突出部的外壁设置有阶梯差所以刚性提高，另一方面，一对突出部的内壁保持平坦不变所以刚性比较低，通过这样的刚性差抑制一对外壁的扩开变形，该外壁不会扩开变形，以比较高的载荷挠曲变形，弯曲强度提高。即，在上述图7的情况下，认为谷部100侧的纵壁(内壁)的刚性与外壁同样高，所以如吊杆那样动作而向外侧压开各纵壁的扩开变形加剧，在因高载荷而产生挠曲变形前进行扩开变形。

在第二发明中，一对突出部的外壁的倾斜角度α1、α2都在0°～20°的范围内，所以能够适当地得到通过仅在该外壁设置阶梯差来抑制扩开变形从而提高弯曲强度的第一发明的效果。

在第三发明中，横剖面形状隔着谷部呈对称形状，并且至少在长边方向的中央部分谷部的深度尺寸d在突出部的突出尺寸H的45％～100％的范围内，所以能够适当地得到通过仅在外壁设置阶梯差来抑制扩开变形从而提高弯曲强度的第一发明的效果。

附图说明

图1是示出作为本发明的一实施例的车辆用保险杠加强件的图，且是在向汽车的配设状态下从上方观察的简要俯视图。

图2是放大示出图1的车辆用保险杠加强件的左半侧(车辆的右半侧)的俯视图。

图3是从图的下侧即从车辆前侧观察图2的车辆用保险杠加强件的主视图。

图4是图2的IV向视图。

图5是图2的V向视图。

图6是示出现有的车辆用保险杠加强件的横剖面形状的一个例子的图，且是说明因碰撞载荷F而产生的挠曲变形的剖视图。

图7是说明在图6的车辆用保险杠加强件的突出部的纵壁设置有阶梯差的情况下因碰撞载荷F而产生的扩开变形的剖视图。

具体实施方式

本发明优选适用于车辆用保险杠加强件，不过也可以适用于中柱、摇臂等其它汽车用结构件。车辆用保险杠加强件能适用于被安装于车辆前侧的保险杠以及被安装于车辆后侧的保险杠，也能仅仅适用于任意一方。另外，保险杠加强件的长边方向的形状、即从车辆的上方观察的俯视形状优选为长边方向的中央部分向汽车的外侧方向膨出的弯曲形状，但也可以是近似直线状。弯曲形状可以是遍及全长的平滑的圆弧形状，也可以是仅有两端部向车身侧倾斜的直线状，也可以是将多个直线连起来而整体呈弯曲形状的形状等各种形态。

上述汽车用结构件通过对一张金属板材施加基于冲压机的弯曲加工、拉深加工等，由此形成近似M字形状的横剖面形状。设置于一对突出部的外侧的端部的凸缘可以向M字形状的内侧即相互接近的方向伸出，也可以向M字形状的外侧即相互分离的方向伸出。该汽车用结构件具有例如挡住从外部施加的碰撞载荷并且通过弯曲变形等来吸收、减少冲击的功能，与单纯的U字形剖面比较，获得很高的弯曲强度、冲击吸收性能。

在位于一对突出部的外侧的一对外壁设置阶梯差，但该阶梯差的数量也可以是一个，也可以设置多个。这样的阶梯差例如以在突出部的突出方向将外壁大致等间隔地分割的方式设置。即在仅设置一个阶梯差的情况下，以大致两等分的方式设置于从凸缘到阶梯差的尺寸为突出部的突出尺寸H的40％～60％左右的位置。另外，随着趋向突出部的突出方向，M字形剖面的宽度尺寸变窄的阶梯差以及M字形剖面的宽度尺寸变宽的阶梯差都可以，优选对称设置。

一对突出部的外壁以及内壁例如优选设置为随着趋向突出方向的前端侧而朝内侧倾斜，但也可以使这样的外壁以及内壁中的任意一方或双方与突出部的突出方向大致平行地设置。在第二发明中，外壁的倾斜角度α1、α2都在0°～20°的范围内，但在实施第一发明时可以不在该角度范围内。倾斜角度α1、α2可以相同，也可以相互不同。内壁的倾斜角度β例如在0°～15°的范围内很适当，优选为外壁的倾斜角度α1以下。在第三发明中，横剖面形状隔着谷部呈对称形状，并且至少在长边方向的中央部分的谷部的深度尺寸d在突出部的突出尺寸H的45％～100％的范围内，但在实施第一发明时横剖面形状也可以是隔着谷部而呈非对称形状，谷部的深度尺寸d可以小于突出尺寸H的45％。突出部的突出尺寸H、谷部的深度尺寸d在汽车用结构件的长边方向的全长上可以大致恒定，但例如也可以随着从长边方向的中央部分朝向两端而平滑并连续地变小。

实施例

以下参照附图详细说明本发明的实施例。

图1是示出作为本发明的一实施例的车辆用保险杠加强件10的图，且是在向汽车的配设状态下从上方观察的简要俯视图。图2是放大示出车辆用保险杠加强件10的左半侧(车辆的右半侧)的俯视图，图3是从图2的下侧即车辆前侧观察的主视图。另外，图4是图2的IV向视图，即车辆用保险杠加强件10的长边方向的中央部分的横剖视图，图5是图2的V向视图，即长边方向的一端部的端面图。该车辆用保险杠加强件10由一张长方形的金属板材构成，在本实施例中使用通过热压成型被弯曲加工为规定形状并且通过淬火固化增加强度使拉伸强度达到1400MPa以上的热压成型用钢板。该金属板材的板厚约为1.6mm。

车辆用保险杠加强件10是在图1的左右方向即车辆宽度方向较长的长条形状，并且在图1所示的俯视图中，长边方向即车辆宽度方向的中央部分形成朝车辆前侧膨出的平滑的弯曲形状。该车辆用保险杠加强件10相对于车辆宽度方向的中心左右对称地构成，在车辆宽度方向的两端部分别经由保险杠座20固定并支承有作为车身侧部件的左右的侧梁22。而且，在这样的保险杠加强件10的外侧即前侧配设有合成树脂制的保险杠24。

由图4可知，对于上述车辆用保险杠加强件10的长边方向的中央部分的横剖面形状，隔着谷部30上下分离地具有一对突出部32、34，并且在该一对突出部32、34的外侧的端部分别设置有凸缘36、38，整体形成为近似M字形状，以突出部32、34的突出方向(图4的左方向)朝向汽车的外侧即在本实施例中朝向前侧的姿势配设。该横剖面形状隔着谷部30呈对称形状，并且谷部30的深度尺寸d在突出部的突出尺寸H的45％～100％的范围内，本实施例中约为76％。凸缘36、38以朝向M字形状的外侧即相互分离的方向伸出的方式设置，上侧的凸缘36朝上方突出，另一方面，下侧的凸缘38朝下侧突出。

上述一对突出部32、34的共计4个位置的纵壁中的、位于谷部30侧的一对内壁40都是平坦的，但在位于外侧的一对外壁42的突出方向的中间部分设置有阶梯差44。该阶梯差44被设置为在突出部32、34的突出方向将外壁42大致两等分，相距凸缘36、38的尺寸h在突出部32、34的突出尺寸H的40％～60％的范围内，本实施例中被设置在约53％的位置。另外，一对突出部32、34的外壁42的相比阶梯差44靠上部的倾斜角度α1、相比阶梯差44靠下部的倾斜角度α2当将随着趋向突出方向的前端侧而朝内侧倾斜的方向为正时都在0°～20°的范围内，在本实施例中都约为7°。一对突出部32、34的内壁40的倾斜角度β在0°～15°的范围内，在倾斜角度α1以下，在本实施例中约为5°。本实施例的阶梯差44被对称设置为随着趋向突出部32、34的突出方向的前端侧而M字形剖面的宽度尺寸(图4的上下方向的宽度尺寸)变窄，换言之，凸缘36、38侧的宽度尺寸变宽。

由图2、图4所示的长边方向的中央部分的横剖视图、以及图5所示的长边方向的一端部的端面图可知，上述一对突出部32、34的突出尺寸H在长边方向的中央部分最大，随着趋向长边方向的两端而平滑且连续地变小。谷部30相距凸缘36、38的尺寸在长边方向的全长上大致恒定，随着突出尺寸H的变小，谷部30的深度尺寸d变小。另外，从凸缘36、38到阶梯差44的尺寸h在长边方向的全长上大致恒定。

在这样的本实施例的车辆用保险杠加强件10中，在一对突出部32、34的外壁42设置有阶梯差44所以刚性高，另一方面，一对突出部32、34的内壁40保持平坦不变所以刚性比较低，通过这样的刚性差来抑制一对外壁42的扩开变形，在车辆碰撞时从突出部32、34的突出方向施加有碰撞载荷的情况下，该外壁42不会扩开变形而是以较高的载荷挠曲变形，弯曲强度提高。由此，能够适当挡住碰撞载荷，并且能够通过弯曲变形等来吸收、减少冲击。

另外，一对突出部32、34的外壁42的倾斜角度α1、α2都约为7°，所以能够适当地得到通过仅在外壁42设置阶梯差44来抑制扩开变形从而提高弯曲强度的效果。

另外，横剖面形状隔着谷部30呈对称形状，并且在长边方向的中央部分，谷部30的深度尺寸d是突出部32、34的突出尺寸H的约76％，所以仅通过在外壁42设置阶梯差44来抑制扩开变形，能够适当地获得提高弯曲强度的效果。

以上结合附图详细说明了本发明的实施例，但这仅是一个实施方式而已，本发明可以按照根据本领域技术人员的知识加以各种改变、改进后的方式来实施。

其中，附图标记说明如下：

10：车辆用保险杠加强件(汽车用结构件)；30：谷部；32、34：突出部；36、38：凸缘；40：内壁；42：外壁；44：阶梯差；H：突出尺寸；d：深度尺寸；α1、α2：外壁的倾斜角度。