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1. CN111051186 - HOLLOW MEMBER

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[ ZH ]
中空的部件


技术领域
本发明涉及中空的部件。
背景技术
汽车、铁路车辆、飞机或建筑物等的构造物的形成方法之一,有由相当于骨架的框架和其他的构造部件(外皮等)形成构造物的方法。对于这样的框架,典型的是从提高构造物的强度以及抑制成本的观点来看,要求高强度化及轻量化。例如,关于汽车,从维持或改善碰撞安全性能及改善燃耗的观点,推进了形成框架的钢板的高强度化及薄壁化。
此外,为了在汽车碰撞时等抑制框架的变形,有在该框架的内侧填充由发泡树脂件等形成的填充部件的情况。例如,在下述专利文献1中,公开了一种在框架的内侧无间隙地配置填充部件的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-18868号公报
发明内容
发明要解决的课题
如汽车的碰撞时那样在框架上施加载荷的情况下,框架变形。此时,在框架的截面中发生变形。将该变形称作截面变形。并且,如果对框架施加的载荷超过规定值,则在框架发生压曲,框架的耐载荷性能显著地下降。所述的发生压曲,是弯曲。在此情况下,有可能不能确保对于框架设想的能量吸收量。
可以考虑将填充部件填充到框架的内部空间来抑制框架的截面变形。但是,如在专利文献1中记载的技术那样将填充部件过度地填充,则作为能量吸收量的改善的代价而使框架的重量增加。
因此,本发明者们考虑到以下是有用的:进一步提高对于由填充部件带来的能量吸收量的改善的质量效率,并且抑制作为使框架的能量吸收量减少的因素的面外变形。但是,关于用来抑制面外变形并使框架的能量吸收量改善的填充部件的有效的配置在现有技术中还没有任何研究。
本发明是鉴于上述问题而做出的。本发明的目的是提供一种以高的质量效率来实现载荷输入时的能量吸收的、新且改良的中空的部件。
用来解决课题的手段
为了解决上述问题,根据本发明,提供一种中空的部件,具备:中空的金属部件,在长度方向的一部分具有弯曲引起部;以及树脂件,与上述金属部件密接,被配置在上述弯曲引起部的上述长度方向的两侧,在上述长度方向上从上述弯曲引起部的端部朝向外侧被配置在不到上述金属部件的截面高度的6分之5的范围的至少一部分;关于上述长度方向的每单位长度的上述树脂件的量(体积),上述弯曲引起部的外侧比上述弯曲引起部的内侧大。
也可以是,在上述长度方向上,距上述弯曲引起部近的上述树脂件的端部被配置在与上述弯曲引起部重叠的、或从上述弯曲引起部的端部朝向外侧而不到上述金属部件的截面高度的6分之5的范围内。
上述树脂件隔着上述弯曲引起部而配置2个。除此以外,上述树脂件也可以是1个,在上述长度方向上与上述树脂件的上述弯曲引起部重叠的部位具有空洞,在弯曲引起部的两侧具有端部。上述空洞的上述长度方向的端部既可以位于上述弯曲引起部的内侧,也可以位于上述弯曲引起部的外侧。
也可以是,在上述长度方向上,距上述弯曲引起部近的上述树脂件的端部被配置在与上述弯曲引起部重叠的、或在上述弯曲引起部的外侧距上述弯曲引起部的端部为上述金属部件的截面高度的2分之1以下的范围内。
也可以是,从在上述长度方向上距上述弯曲引起部远的上述树脂件的端部到上述弯曲引起部的端部的上述长度方向的距离是上述金属部件的截面高度的6分之5以下。
也可以是,上述金属部件具有底壁部、从上述底壁部的两端立起的一对侧壁部和与上述底壁部对置的顶壁部,由上述底壁部、上述一对侧壁部及上述顶壁部形成闭截面。
也可以是,上述树脂件与上述底壁部或上述顶壁部的至少某个的内表面密接而配置。
也可以是,上述树脂件与上述一对侧壁部的至少某个的内表面密接而配置。
也可以是,在上述金属部件的内侧,与形成上述金属部件的第1金属板接合而配置第2金属板。
也可以是,上述树脂件与上述第2金属板密接而配置。
也可以是,形成上述金属部件的第1金属板具有孔部,上述树脂件由发泡树脂构成,上述树脂件将上述孔部贯通,与上述第1金属板的外表面及内表面的两面密接而配置。
也可以是,上述孔部的孔缘端位于比形成上述金属部件的第1金属板靠上述金属部件的内方侧。
也可以是,上述孔部是上述孔部的孔缘端从形成上述金属部件的第1金属板的外侧朝向内侧突出的毛口磨光孔(内缘翻边孔)。
也可以是,在上述孔部,设有与形成上述金属部件的第1金属板相比向上述金属部件的内方侧凹陷的凹陷部;上述孔部设在上述凹陷部的内部。
上述弯曲引起部也可以是上述金属部件的全塑性力矩在上述长度方向上变化的部分。
上述弯曲引起部也可以是由上述金属部件的截面的重心形成的沿着上述长度方向的上述重心的轨迹的曲率半径为260mm以下的部分。
上述弯曲引起部也可以是板厚变化部。
上述弯曲引起部也可以是设有凹部的部分。
上述弯曲引起部也可以是设有凸部的部分。
上述弯曲引起部也可以是设有孔部的部分。
也可以是,上述树脂件在上述金属部件的截面中,在由从上述截面的重心朝向上述弯曲引起部的方向定义的上述截面的高度方向上被配置在比将上述截面二等分的边界更靠有上述弯曲引起部的一侧。
根据上述结构,在载荷的输入时由弯曲引起部引起弯曲变形,另一方面,通过在长度方向上配置在弯曲引起部的两侧的周边的树脂件,能够抑制在弯曲变形发生时在弯曲引起部的周边发生的面外变形。所述的弯曲引起部的周边,是指从上述弯曲引起部的上述长度方向的端部朝向外侧不到上述金属部件的截面高度的6分之5的范围的至少一部分。由此,载荷的输入时的中空的部件的面外变形被抑制,所以能够以在设计阶段中设想的水平维持由中空的部件的截面发挥的耐载荷性能。因此,能够使载荷输入时的能量吸收量改善。此外,由于必须将面外变形抑制的部位在长度方向上被限定在弯曲引起部的周边,所以能够以较高的质量效率使载荷输入时的能量吸收量改善。
发明效果
如以上说明,根据本发明,能够以较高的质量效率实现载荷输入时的能量吸收。
附图说明
图1是用来说明有关本发明的一实施方式的框架的应用对象的汽车的概要结构图。
图2是表示有关本发明的第1实施方式的框架的一例的概略结构的立体图。
图3是表示有关该实施方式的中空部件的一例的与Y轴方向正交的截面的剖视图。
图4是将中空部件的截面的重心的轨迹可视化的示意图。
图5是有关该实施方式的框架的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。
图6是图5所示的框架的II-II切断线的剖视图。
图7是图5所示的框架的III-III切断线的剖视图。
图8是用来说明有关该实施方式的填充部件的第1配置例的框架的剖视图。
图9是用来说明有关该实施方式的填充部件的第2配置例的框架的剖视图。
图10是用来说明有关该实施方式的填充部件的第3配置例的框架的剖视图。
图11是表示有关本发明的第2实施方式的框架的一例的概略结构的立体图。
图12是表示有关该实施方式的框架的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。
图13是图12所示的框架的V-V切断线的剖视图。
图14是图12所示的框架的VI-VI切断线的剖视图。
图15是用来说明有关该实施方式的填充部件的第1配置例的框架的剖视图。
图16是用来说明有关该实施方式的填充部件的第2配置例的框架的剖视图。
图17是用来说明有关该实施方式的填充部件的第3配置例的框架的剖视图。
图18是用来说明有关该实施方式的填充部件的第2配置例的变形例的框架的剖视图。
图19是用来说明有关该实施方式的填充部件的第3配置例的变形例的框架的剖视图。
图20是用来说明有关该实施方式的填充部件的第4配置例的框架的剖视图。
图21是表示有关本发明的第3实施方式的框架的一例的概略结构的立体图。
图22是表示有关该实施方式的框架的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。
图23是图22所示的框架的VIII-VIII切断线的剖视图。
图24是用来说明有关该实施方式的填充部件的第1配置例的框架的剖视图。
图25是用来说明有关该实施方式的填充部件的第2配置例的框架的剖视图。
图26是用来说明有关该实施方式的填充部件的第3配置例的框架的剖视图。
图27是用来说明有关该实施方式的填充部件的第4配置例的框架的剖视图。
图28是用来说明有关该实施方式的填充部件的第5配置例的框架的剖视图。
图29是用来说明有关该实施方式的填充部件的第4配置例及第5配置例的变形例的框架的剖视图。
图30是表示有关本发明的第4实施方式的框架的一例的结构例的部分剖视图。
图31是表示有关该实施方式的框架的一例的作用的一例的部分剖视图。
图32是表示有关该实施方式的第1变形例的框架的结构例的部分剖视图。
图33是表示有关该变形例的框架的作用的一例的部分剖视图。
图34是表示有关该实施方式的第2变形例的框架的结构例的部分剖视图。
图35是表示有关该实施方式的第3变形例的框架的结构例的部分剖视图。
图36是表示有关该实施方式的第4变形例的框架的结构例的部分剖视图。
图37是表示有关该实施方式的第5变形例的框架的结构例的部分剖视图。
图38是表示有关本发明的第4实施方式的框架的一例的概略结构的立体图。
图39是表示有关该实施方式的框架的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。
图40是图39所示的框架的XIII-XIII切断线的剖视图。
图41是图39所示的框架的XIV-XIV切断线的剖视图。
图42是用来说明有关一实施方式的中空部件所设置的孔部的例子的框架的剖视图。
图43是用来说明有关一实施方式的中空部件所设置的孔部的例子的框架的剖视图。
图44是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的孔部的例子的框架的剖视图。
图45是表示有关一实施方式的设在中空部件的孔部的另一例的示意图。
图46是表示有关一实施方式的设在中空部件的孔部的另一例的示意图。
图47是表示有关一实施方式的设在中空部件的孔部的另一例的示意图。
图48是表示有关一实施方式的设在中空部件的孔部的另一例的示意图。
图49是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架的剖视图。
图50是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架的剖视图。
图51是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架的剖视图。
图52是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。
图53是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。
图54是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。
图55是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。
图56是表示有关一实施方式的凹部的形状及大小的一例的示意图。
图57是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。
图58是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的凸部的例子的框架的剖视图。
图59是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的凸部的例子的框架的剖视图。
图60是用来说明有关一实施方式的设在中空部件上的凸部的例子的框架的剖视图。
图61是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。
图62是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。
图63是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。
图64是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。
图65是表示有关一实施方式的凸部的形状及大小的一例的示意图。
图66是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。
图67是表示有关一实施方式的设在中空部件的板厚变化部的一例的示意图。
图68是表示有关一实施方式的设在中空部件的薄壁部的一例的示意图。
图69是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架的剖视图。
图70是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架的剖视图。
图71是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架的剖视图。
图72是表示有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的另一例的示意图。
图73是表示有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的另一例的示意图。
图74是表示有关一实施方式的设在中空部件的强度变化部的一例的示意图。
图75是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的弯曲部及孔部的组合的例子的框架的剖视图。
图76是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的弯曲部及孔部的组合的例子的框架的剖视图。
图77是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的弯曲部及孔部的组合的例子的框架的剖视图。
图78是表示有关一实施方式的在中空部件的内侧将加强件(reinforcement)在长度方向隔开间隔而并列设置的结构例的框架的剖视图。
图79是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件的第1例的与长度方向正交的截面的剖视图。
图80是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件的第2例的与长度方向正交的截面的剖视图。
图81是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件的第3例的与长度方向正交的截面的剖视图。
图82是表示设在框架的弯曲引起部(弯曲部)和填充部件的具体例的剖视图。
图83是表示设在框架的弯曲引起部(弯曲部)和填充部件的另一具体例的剖视图。
图84是表示中空部件的一例的剖视图。
图85是表示中空部件的另一例的剖视图。
图86是表示设在框架的弯曲引起部(孔部)和填充部件的具体例的剖视图。
图87是表示设在框架的弯曲引起部(孔部)和填充部件的具体例的剖视图。
图88是表示设在框架的弯曲引起部(孔部)和填充部件的具体例的剖视图。
图89是表示设在框架的弯曲引起部(孔部)和填充部件的具体例的剖视图。
图90是表示设在框架的弯曲引起部(孔部)和填充部件的具体例的剖视图。
图91是表示设在框架的弯曲引起部(凹部)和填充部件的具体例的剖视图。
图92是表示设在框架的弯曲引起部(凸部)和填充部件的具体例的剖视图。
图93是表示设在框架的弯曲引起部(板厚变化部)和填充部件的具体例的剖视图。
图94是表示设在框架的弯曲引起部(不同强度部)和填充部件的具体例的剖视图。
图95是表示与Y轴方向正交的截面中的框架及填充部件的具体例的剖视图。
图96是表示与Y轴方向正交的截面中的框架及填充部件的具体例的剖视图。
图97是表示与Y轴方向正交的截面中的框架及填充部件的具体例的剖视图。
图98是表示与Y轴方向正交的截面中的框架及填充部件的具体例的剖视图。
图99是表示有关本发明的第4实施方式的有关实施例1及实施例2的在十字拉伸试验中使用的试样的结构的俯视图。
图100是表示有关该实施方式的有关实施例1的试样的结构的侧方剖视图。
图101是表示有关该实施方式的有关实施例2的试样的结构的侧方剖视图。
图102是表示有关该实施方式的有关比较例的试样的结构的侧方剖视图。
图103是表示有关该实施方式的通过十字拉伸试验计测的各试样的最大载荷的图表。
图104是用来说明与填充部件的配置范围有关的实施例的模拟仿真设定的图。
图105是表示与填充部件的配置范围有关的实施例1~实施例5及参考例1的变形前后的剖视图的一览表的图。
图106是表示与填充部件的配置范围有关的实施例1~实施例5及参考例1的、将参考例1的能量吸收量设为1的情况下的作为能量吸收量的比率的吸收能量比的图表。
图107是表示与填充部件的配置范围有关的实施例6~实施例10及参考例2的变形前后的剖视图的一览表的图。
图108是表示与填充部件的配置范围有关的实施例6~实施例10及参考例2的、将参考例2的能量吸收量设为1的情况下的作为能量吸收量的比率的吸收能量比的图表。
图109是表示与全塑性力矩变化部有关的实施例的中空部件的平面图。
图110是表示与全塑性力矩变化部有关的有关各实施例及参考例的中空部件的全塑性力矩比率的长度方向的变化的图表。
图111是表示与全塑性力矩变化部有关的有关参考例的中空部件的发生了弯曲变形的区域的图。
图112是表示与全塑性力矩变化部有关的有关实施例1的中空部件的发生了弯曲变形的区域的图。
图113是表示与全塑性力矩变化部有关的有关实施例2的中空部件的发生了弯曲变形的区域的图。
图114是表示与全塑性力矩变化部有关的有关实施例3的中空部件的发生了弯曲变形的区域的图。
图115是表示与全塑性力矩变化部有关的有关各实施例及参考例的中空部件的全塑性力矩比率的长度方向的变化及发生了弯曲变形的位置的图表。
图116是表示被薄壁化的框架的截面形状的变化的一例的剖视图。
图117是表示被薄壁化的框架的截面形状的变化的另一例的剖视图。
图118是表示配设有填充部件的框架的结构例的部分剖视图。
图119是表示配设有填充部件的框架的作用的一例的部分剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。另外,在本说明书及附图中,对于实质上具有相同功能结构的构成要素赋予相同的标号并省略重复说明。
<<1.中空的部件的应用对象>>
有关本发明的一实施方式的中空的部件能够作为各种的构造部件利用。在本说明书中,作为其一例,对将有关一实施方式的中空的部件作为车辆用构造部件来用于车辆用框架的情况进行说明。以下,将车辆用框架简单记作框架。
图1是用来说明有关本实施方式的框架的应用对象的汽车的概要结构图。图1所示的通常的汽车等的车辆1000所设置的车体能够划分为前构造(FRONT)、后构造(REAR)及座舱构造(CABIN)。
前构造及后构造也被称作“可压碎区”,担负着将对于车辆的冲击吸收并缓和的功能(冲击吸收功能)。可压碎区在车辆碰撞时被碰撞能量压溃。即,在车辆碰撞时,为了确保搭载在座舱的乘员的安全,前构造及后构造被要求是将通过碰撞产生的能量(碰撞能量)吸收的构造。因而,构成前构造及后构造的框架被要求在碰撞时发生了弯曲或塌溃时也将碰撞能量吸收。在该前构造及后构造中使用的框架例如是前侧构件、后侧构件、保险杠加强件及碰撞吸能盒等。前侧构件包括构成后端部的前侧构件后部、以及构成比该后端部靠前侧的部分的前侧构件前部。后侧构件包括构成后端部的后侧构件后部及构成比该后端部靠前侧的部分的后侧构件前部。
另一方面,座舱构造也被称作“安全区”,在车辆碰撞时承担确保搭乘在该车辆上的乘员的安全的功能(乘员保护功能)。即,在车辆碰撞时,为了确保乘员的安全,座舱构造被要求是对于冲击力不易塌溃的构造。因而,构成座舱构造的框架被要求不易变形且具有较高的耐载荷性能。在该座舱构造中使用的框架例如是前柱(A柱)、中央柱(B柱)、后柱(C柱、D柱)、前柱低部(A柱低部)、侧梁、车顶纵梁、横梁及风道等。
此外,为了兼顾维持车辆的碰撞安全性能以及轻量化,推进了形成车体构造的构造件(例如钢板)的高强度化及薄壁化。对于构成上述的前构造、后构造及座舱构造的框架,也推进了替换为薄壁化的高强度钢板。对于替换,要求碰撞能量吸收量及耐载荷性能的至少某个与以往的框架等同。由高强度钢板形成的框架的板厚能够比由以往的钢板形成的框架薄。由此,可以想到能够将高强度框架的碰撞性能维持为与以往框架等同并且使框架的重量减小。
但是本发明者们发现,在对于被薄壁化的框架在长度方向上发生了碰撞的情况下,当框架被弯曲时框架的截面变形变大,则有可能不能确保对于框架原来设想的碰撞安全性能。框架的板厚越薄,发生压曲的情况越多。
图116是表示被薄壁化的框架900的截面形状的变化的一例的剖视图。如图116所示,在框架900的长度方向(Y轴方向)上被施加碰撞载荷,如果在框架900发生弯曲,则以底壁部900a向面外方向隆起、并且侧壁部900b向面外方向挠曲的方式变形(截面形状901)。另外,底壁部900a是弯曲内侧。如果弯曲进一步进展,则底壁部900a及侧壁部900b的向面外方向的变形进一步发展。结果,框架900压曲。压曲的框架900的截面形状902从最初的截面形状大幅地脱离。
此外,图117是表示被薄壁化的框架910的截面形状的变化的另一例的剖视图。如图117所示,在框架910的长度方向(Y轴方向)上被施加碰撞载荷,或在与底壁部910a的面垂直方向上被施加碰撞载荷,如果在框架910发生弯曲,则以底壁部910a凹陷且侧壁部910b挠曲的方式变形(截面形状911)。另外,底壁部910a是弯曲内侧。如果弯曲进一步进展,则底壁部910a及侧壁部910b向面外方向进一步变形。结果,框架910压曲。压曲的框架910的截面形状912从最初的截面形状大幅地脱离。如果在框架900(910)发生图116及图117所示那样的压曲,则截面塌溃为扁平。将这样的变形称作截面塌溃。
构造件的弯曲刚性依存于构造件的板厚。如果框架的板厚比以往的框架板厚薄,则构成框架的面容易面外变形。结果,框架的弯曲刚性下降。即,容易发生图116及图117所示那样的框架的弯曲变形。如果框架发生截面变形,则框架的高度(厚度)逐渐变小,所以弯曲刚性逐渐变小。并且,如果弯曲变形发展而发生压曲,则弯曲刚性急剧地下降。压曲的结果是,框架的耐载荷性能与设计的值相比极端地变低。因此,该框架以往具有的碰撞安全性能降低。即,仅通过单纯地使用高强度钢板将框架薄壁化来实现车体的轻量化,有可能因框架的截面变形或压曲而不能确保原来设想的碰撞安全性能。
如果将填充部件填充到框架的内部空间,则能够抑制框架的截面变形。但是,在填充填充部件的情况下,载荷输入时的能量吸收量改善,但是使框架的重量增加了。所以,本发明者们首先试制了如下的框架:设置在载荷输入时引起弯曲变形的弯曲引起部,在该弯曲引起部处配置了填充部件。在框架配置填充部件,则被配置的地方通过填充部件而厚度增加,所以弯曲刚性被提高。由于弯曲引起部优先面外变形,所以在弯曲引起部处配置填充部件为有效的填充部件的配置。但是,本发明者们发现,如果在长度方向上在弯曲引起部整体中到处配置填充部件,则有弯曲引起部不引起弯曲变形的情况。这是因为,通过填充部件提高了弯曲引起部处的框架的刚性,结果在载荷输入时在框架的弯曲引起部以外的部分发生弯曲变形。在此情况下,由于弯曲引起部以外的部分优先面外变形,所以由配置到弯曲引起部处的填充部件带来的抑制框架的面外变形的效果显著地减弱。
所以,本发明者们想到了以下这样的中空的部件:在弯曲引起部的周边配置填充部件,进而在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域的至少一部分,与弯曲引起部的周边相比减少配置的填充部件的量(体积),由此能够以较高的质量效率使载荷输入时的能量吸收量提高。由于随着弯曲引起部的面外变形,在长度方向上弯曲引起部的周边的部分也面外变形,所以在长度方向上在弯曲引起部的周边部分配置填充部件成为有效率的填充部件的配置。进而,为了不阻碍弯曲引起部处的弯曲的发生,与弯曲引起部的周边相比,抑制在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域的长度方向的每单位长度的填充部件的量。具体而言,如以下这样例示。第1,也可以在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域的至少一部分不配置填充部件。第2,也可以在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域的至少一部分设置与弯曲引起部的周边相比长度方向的每单位长度所配置的填充部件的量少的部位。所述的配置的填充部件的量少的部位,是填充部件被配置的区域狭小的情况、配置的填充部件的厚度薄的情况的任一种。第3,第1和第2例的不配置填充部件的部位或配置的填充部件的量少的部位也可以是除了弯曲引起部的全部以外还涉及到弯曲引起部的周边的一部分。但是,如果不配置填充部件的区域距离弯曲引起部过远,则填充部件的效果下降。需要在长度方向上从弯曲引起部的端部到框架的截面高度的一半以内的区域中配置填充部件的一部分。根据本发明,能够至少在弯曲引起部引起弯曲变形。此外,在框架面外变形而达到压曲为止的期间,配置在弯曲引起部的周边的填充部件提高了框架的刚性,结果框架耐性较强地进行能量吸收。此外,还能够抑制带来重量增加的填充部件的量。以下,对有关本发明的一实施方式的中空的部件进行说明。
以下,以将有关本发明的一实施方式的中空的部件应用为车辆用构造部件的情况为例进行说明。在此情况下,所述的载荷,例如是碰撞载荷。此外,所述的载荷输入时的能量吸收量,是被输入了碰撞载荷时的由框架进行的碰撞能量的吸收量。使碰撞能量的吸收量改善(提高)意味着使碰撞安全性能改善(提高)。
<<2.第1实施方式>>
第1实施方式是与第2金属板密接而在长度方向上与弯曲引起部相邻(邻接)或分离地配置树脂件的形态。所述的在长度方向上与弯曲引起部相邻地配置填充部件,是指不配置填充部件的区域在长度方向上与弯曲引起部完全重叠。所述的在长度方向上与弯曲引起部相离而配置填充部件,是指不配置填充部件的区域在长度方向上扩大到弯曲引起部的外侧。关于如上述的第1例和第2例那样在长度方向上将填充部件配置到与弯曲引起部重叠的范围的情况,在弯曲引起部的周边区域配置有填充件这一点上是相同的,所以有省去说明的情况。这不仅是第1实施方式,在后述的其他实施方式中也相同。
<2.1.框架的结构>
图2是表示有关本发明的第1实施方式的框架1的一例的概略结构的立体图。本说明书中的框架1,是中空的部件的一例。另外,该中空的部件例如被用于汽车的前侧构件、后侧构件。前侧构件包括构成后端部的前侧构件后部、以及构成比该后端部靠前侧的部分的前侧构件前部。后侧构件包括构成后端部的后侧构件后部、以及构成比该后端部靠前侧的部分的后侧构件前部。此外,该中空的部件也被用于汽车的柱。柱例如包括前柱(A柱)、中央柱(B柱)、后柱(C柱,D柱)、前柱低部(A柱低部)。此外,该中空的部件也能够用于地板加强件、地板横梁、保险杠加强件、侧梁、车顶侧梁、车顶中央加强件、碰撞吸能盒、风道等。此外,该中空的部件不仅是应用于汽车,也能够应用于其他车辆及可自行的机械。其他车辆及可自行的机械,例如包括二轮车辆、公共汽车或牵引车等的大型车辆、拖车、铁路车辆、建设机械、矿山机械、农业机械、一般机械、飞机及船舶等。
有关本实施方式的框架1具备第1构造部件2、第2构造部件3、加强件4及填充部件5(5A及5B)。有关本实施方式的中空部件10由第1构造部件2及第2构造部件3形成。图3是表示有关本实施方式的中空部件10的一例的与Y轴方向正交的截面的剖视图。以下,参照图2及图3对有关本实施方式的框架1的结构进行说明。
有关本实施方式的第1构造部件2是形成长条状的中空部件10的构造部件的一例,具有帽型的截面形状。如图2及图3所示,第1构造部件2具有沿长度方向(Y轴方向)延伸的底壁部2a、侧壁部2b、2b、凸缘部2c、2c及棱线部2d、2d、2e、2e。
侧壁部2b从底壁部2a的Z轴方向(宽度方向)的两端立起而设置。由侧壁部2b和底壁部2a形成的角度并不限于大致垂直,根据部件的设计而适当设定。此外,棱线部2d是作为底壁部2a与侧壁部2b的边界的部分。
凸缘部2c从侧壁部2b的相对于底壁部2a相反侧的端部沿着Z轴方向向外侧立起而设置。凸缘部2c与侧壁部2b所成的角度只要根据部件的设计而适当决定就可以。此外,棱线部2e是作为侧壁部2b与凸缘部2c的边界的部分。
有关本实施方式的第2构造部件3是与第1构造部件2一起形成上述中空部件10的构造部件的一例。第2构造部件3是板状的部件。如图3所示,第2构造部件3具有顶壁部3a及接合部3c、3c。
顶壁部3a是与第1构造部件2的底壁部2a对置的部分。此外,接合部3c是对于第1构造部件2的凸缘部2c抵接、被与凸缘部2c接合的部分。即,顶壁部3a是相当于第2构造部件3中的存在于与一对棱线部2e各自的连接部分之间的区域的部分。此外,接合部3c是第2构造部件3中的与被棱线部2e和凸缘部2c的端部夹着的凸缘部2c的区域抵接的部分。
有关本实施方式的中空部件10,通过凸缘部2c和接合部3c被接合从而由第1构造部件2和第2构造部件3来形成。此时,如图3所示,中空部件10具有闭截面。该闭截面由底壁部2a、一对侧壁部2b、2b和顶壁部3a形成。另外,凸缘部2c与接合部3c的接合方法没有被特别限定。例如,该接合方法既可以是激光焊接、电弧焊接、点焊接等的焊接,也可以是铆接或螺栓紧连等的机械接合,也可以是通过粘接剂或铜焊的粘接。在本实施方式中,将凸缘部2c和接合部3c通过点焊接接合。
另外,中空部件10具有的闭截面的形状是大致多边形。这里,所述的大致多边形,是指能够用多个线段近似表现的封闭的平面图形。例如,图3所示的闭截面是由4个线段(相当于底壁部2a、侧壁部2b、顶壁部3a)及4个顶点(相当于棱线部2d、2e)构成的大致四边形。该大致四边形包括矩形、梯形等。
此外,即使在中空部件10具有的闭截面的形状是大致四边形以外的大致多边形的情况下,在本说明书中,也设为该中空部件10由底壁部2a、一对侧壁部2b、2b及顶壁部3a形成而进行说明。关于中空部件10具有的闭截面的形状的例子在后面叙述。
中空部件10既可以如上述说明那样具有闭截面构造,也可以具有U字状等的开放截面构造。此外,中空部件10的与长度方向正交的截面的形状没有被特别限定。例如,中空部件10的截面形状既可以是矩形截面,也可以是圆形截面。
有关本实施方式的中空部件是金属部件的一例。有关本实施方式的第1构造部件2及第2构造部件3例如由钢板等的金属板形成。有关本实施方式的第1构造部件2及第2构造部件3是第1金属板的一例。根据轻量化的观点,两构造部件的板厚在较多使用在公共汽车等的大型的车辆中的框架构造中,板厚优选的是2.3mm以下,在较多在通常的尺寸的车辆中使用的单壳车身构造车辆中,板厚优选的是1.8mm以下,在自行车等的小型车辆中,板厚优选的是1.4mm以下。进而,在本发明的观点中,如果在这些板厚比较薄的金属板上设置弯曲引起部,则能够在弯曲引起部比其他部位优先地产生面外变形。此外,有关本实施方式的第1构造部件2及第2构造部件3的强度没有被特别限定。但是,两构造部件的拉伸强度优选的是780MPa以上。此外,两构造部件的拉伸强度更优选的是980MPa以上。这是因为,构成中空部件的金属部件在弯曲引起部中被配置在被赋予了最高的拉伸应力的表面。拉伸强度较低的部件屈服强度也较低。如果屈服强度较低,则在发生面外变形时,中空部件容易塑性变形。如果塑性变形发展,则中空部件压曲。
回到图2,对框架1的构成要素进行说明。加强件4如图2所示,被配置在中空部件10的内侧。加强件4如图2所示,具有主面部4a及接合部4b。有关本实施方式的加强件4以主面部4a与底壁部2a及顶壁部3a对置的方式配置。
此外,有关本实施方式的接合部4b被接合于侧壁部2b。由此,主面部4a以架设在一对侧壁部2b、2b间的方式设置。于是,当在中空部件10施加了冲击时,加强件4抑制一对侧壁部2b、2b的变形,所以能够抑制中空部件10的截面变形。另外,接合部4b与侧壁部2b的接合方法没有被特别限定。例如,该接合方法和凸缘部2c与接合部3c的接合同样没有被特别限定。在本实施方式中,接合部4b与侧壁部2b通过点焊接被接合。此外,加强件4还具有用来将填充部件5的配置区域分隔的作为隔板的功能。
有关本实施方式的加强件4是第2金属板的一例。有关本实施方式的加强件4例如由钢板等的金属板形成。此外,形成加强件4的材料也可以是合成树脂、碳纤维、合金板或复合材。
另外,关于有关本实施方式的加强件4在中空部件10的内部中的具体的配置位置在后面叙述。
有关本实施方式的填充部件5是树脂件。填充部件5由聚氨酯类、环氧类或其他的任意的树脂构成。填充部件5如果是聚氨酯类的树脂则能够以最大300MPa左右、如果是环氧类的树脂则能够以最大3000MPa左右的杨氏模量形成。填充部件5也可以是例如由发泡树脂构成的硬质的发泡填充部件。发泡树脂在被填充到中空部件10的内侧之后通过化学变化而硬化,形成填充部件5。填充部件5的杨氏模量优选的是20MPa以上。可以根据形成填充部件5中的树脂的密度而使填充部件5的杨氏模量变化。但是,由于树脂的密度越高则树脂的成形越难,所以填充部件5的杨氏模量优选的是最大为300~400MPa。
另外,关于有关本实施方式的填充部件5在中空部件10的内部中的具体的配置位置在后面叙述。
此外,在有关本实施方式的中空部件10设置弯曲部6A及6B。弯曲部6是中空部件10弯曲的部分。即,所述的弯曲部6,是沿着中空部件10的截面的重心而定义的重心的轨迹的长度方向上的曲率半径为260mm以下的部分。图4是将中空部件10的截面的重心的轨迹可视化的示意图。如图4所示,中空部件10的截面的重心的轨迹C1在弯曲部6A及6B中弯曲。
弯曲部6详细情况后述,是弯曲引起部的一例。具备这样的弯曲部6的中空部件10例如通过进行加压成形为第1构造部件2及第2构造部件3的一部分弯曲的形状、并将这些构造部件组装而得到。这样的弯曲部6根据框架1被应用的车辆的构造而适当设置。即,在框架1上根据车辆的构造而有被容许弯曲变形的部位,在该部位处设置弯曲部6。被容许弯曲变形的部位可以例示即使在该部位处框架1弯曲变形、弯曲的框架1也不与乘员及重要零件接触的部位。设在中空部件10上的弯曲部6的数量没有被特别限定,如上述那样根据车辆的构造而适当决定。
弯曲引起部被设置在中空部件10的长度方向的一部分。在中空部件10形成了弯曲引起部的情况下,通过向长度方向的碰撞,在弯曲引起部发生弯曲变形。例如,如图4所示,如果该弯曲部6A及6B的曲率半径RA及RB的至少某个是260mm以下,则中空部件10在碰撞载荷的输入时,在满足上述曲率半径的条件的弯曲部6A及6B中的至少某个发生弯曲变形。该弯曲变形所需要的能量被从由碰撞带来的能量供给。即,通过中空部件10的弯曲变形,能够将碰撞能量吸收。通过在中空部件10上设置该弯曲引起部,能够设定由于碰撞发生的中空部件10的弯曲起点。因此,能够避免由中空部件10的设想外的弯曲带来的向座舱的冲击,所以能够维持座舱的安全性。
进而,在中空部件10的弯曲引起部的内侧设置加强件4,以将中空部件10从内侧支撑。由此,能够抑制中空部件10的碰撞时的截面变形,提高对于碰撞的耐载荷性。所以,能够提高碰撞安全性能。
另外,底壁部2a的Z轴方向的长度优选的是侧壁部2b的X轴方向的长度以上。由此,中空部件10的有关Z轴方向的截面二次力矩变得比有关X轴方向的截面二次力矩大。因此,当在中空部件10被输入了碰撞载荷时,底壁部2a及顶壁部3a容易弯曲。
以下,对有关本实施方式的框架1的内部中的加强件4及填充部件5的配置的一例进行说明。另外,上述的弯曲引起部并不限于弯曲部6。关于弯曲引起部的具体例在后面叙述。
(填充部件及加强件的配置)
图5是有关本实施方式的框架1的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。另外,图5所示的剖视图相当于图2所示的I-I切断线的中空部件10的剖视图。如图5所示,在中空部件10有2个弯曲部6A和6B。弯曲部6A在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,以底壁部2a为弯曲内侧的方式向底壁部2a方向弯曲。弯曲部6B在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,以顶壁部3a为弯曲内侧的方式向顶壁部3a方向弯曲。这些弯曲部6A、6B相当于框架1的弯曲引起部。
有关本实施方式的填充部件5(5A~5D)分别与加强件4的主面部4a密接而配置。在图5所示的例子中,填充部件5A及5B设在与底壁部2a对置的部分。此外,填充部件5C及5D设在与顶壁部3a对置的部分。
有关本实施方式的填充部件5与底壁部2a或顶壁部3a的内表面密接,在长度方向上与弯曲部6A或弯曲部6B相邻或相离而配置。在图5所示的例子中,填充部件5A及5B没有被配置到弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,而是配置为密接于底壁部2a的长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面。此外,填充部件5C及5D没有被配置到弯曲部6B中的顶壁部3a的部分3x,而是配置为密接于顶壁部3a的长度方向上与弯曲部6B相离的部分的内表面。
图6及图7是图5所示的框架1的II-II切断线及III-III切断线的剖视图。如图6所示,填充部件5A配置为在由底壁部2a、主面部4a和一对侧壁部2b形成的空间7A中与主面部4a密接。另外,详细情况后述,填充部件5A只要以至少与主面部4a密接的方式配置即可。例如,填充部件5A也可以并不一定被配置到空间7A侧。更具体地讲,填充部件5A也可以配置为在相对于加强件4的与空间7A相反的一侧的空间中与主面部4a密接。填充部件5B的配置与参照图6说明的填充部件5A的配置是同样的。此外,如图7所示,填充部件5D配置为在由顶壁部3a、主面部4a和一对侧壁部2b形成的空间7B中与主面部4a密接。另外,填充部件5D与填充部件5A的例子同样,也可以并不一定被配置在空间7B中。更具体地讲,填充部件5D也可以配置为在相对于加强件4的与空间7B相反的一侧的空间中与主面部4a密接。填充部件5C的配置与参照图7说明的填充部件5D的配置是同样的。
参照图5及图6对填充部件5A及5B的作用及效果进行说明。首先,填充部件5A及5B被配置为与加强件4的主面部4a密接。填充部件5A及5B与主面部4a密接(优选的是粘接),由此提高了主面部4a的对于面外变形的抵抗。由此,在被输入了对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生了弯曲(弯折)的情况下,能够抑制由于施加于加强件4的Z轴方向的压缩应力而可能发生的主面部4a的面外变形,抑制加强件4的压曲。因而,加强件4能够抑制由该碰撞载荷的输入带来的侧壁部2b的变形,所以也抑制了中空部件10的闭截面的截面变形。所以,能够更可靠地发挥框架1的碰撞安全性能。
此外,参照图5及图6,填充部件5A及5B没有被配置在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,而是配置为密接于底壁部2a的长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面(优选的是粘接)。由于填充部件5A及5B没有被配置到弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,所以弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x对于面外变形的抵抗较低。即,弯曲部6A的弯曲强度低。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形可靠地在弯曲部6A发生。另一方面,填充部件5A及5B被配置为密接于底壁部2a的在长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面,从而配置有填充部件5A及5B的部分处的底壁部2a的对于面外变形的抵抗变高。由此,在框架1被输入碰撞载荷而在弯曲部6A发生了弯曲变形的情况下,能够抑制伴随着弯曲部6A的面外变形而发生的、配置有填充部件5A及5B的部分处的底壁部2a的面外变形。因而,中空部件10的闭截面的截面变形被填充部件5A及5B抑制。所以,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
进而,在图5及图6所示的例子中,填充部件5A及5B将主面部4a与底壁部2a连结。这里所述的连结,是指填充部件5A及5B跨主面部4a和底壁部2a与其分别密接而配置。在被输入对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生了弯折(弯曲)的情况下,主面部4a和底壁部2a的面外变形分别向相对的方向发生。这里,通过将主面部4a和底壁部2a用填充部件5A及5B连结,填充部件5A及5B能够使由于主面部4a及底壁部2a各自的变形而受到的力抵消。由此,不仅是单单抑制主面部4a的面外变形,还能够将产生面外变形的力本身减小。由此,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
此外,在图5及图6所示的例子中,填充部件5A及5B被配置为与加强件4及侧壁部2b连续地密接。即,填充部件5A及5B被配置为密接于将主面部4a和侧壁部2b连接的连接部分4c的内侧。在被输入了对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生了弯折的情况下,在连接部分4c发生高的应力,在连接部分4c局部地发生塑性变形。通过填充部件5A及5B与连接部分4c密接(优选的是粘接)而配置,能够抑制在连接部分4c发生的局部性的塑性变形。由此,能够更有效地提高框架1的碰撞安全性能。
此外,在图5及图6所示的例子中,填充部件5A及5B与底壁部2a及侧壁部2b连续地密接而配置。即,填充部件5A及5B与棱线部2d的内侧密接而配置。与上述的连接部分4c的塑性变形同样,在被输入了对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生了弯折的情况下,在棱线部2d局部地发生塑性变形。因此,通过填充部件5A及5B与该位置密接(优选的是粘接)而配置,能够抑制在棱线部2d发生的局部性的塑性变形。由此,能够更有效地提高框架1的碰撞安全性能。
在图6所示的例子中,填充部件5A及5B与棱线部2d及连接部分4c的全部的内侧密接而配置。并不限于此,只要在棱线部2d或连接部分4c的至少某个的内侧配置填充部件5A及5B,就发挥碰撞安全性能的改善(提高)。
这里,填充部件5的杨氏模量越高,由填充部件5带来的抑制上述的塑性变形的效果越高。但是,为了提高填充部件5的杨氏模量,要求以高密度将树脂成形。即,如果提高填充部件5的杨氏模量,则填充部件5的每单位体积的质量增大。在本实施方式中,能够将必须抑制截面变形的地方限定于与弯曲部6相邻或相离的部分。因此,也能够预估截面变形的地方从而限定应配置填充部件5的地方。即,在本实施方式中,能够减轻伴随着填充部件5的高杨氏模量化的重量增加。这样,在本实施方式中,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能改善(提高)。
以上,对通过填充部件5A及5B的配置带来的作用及效果进行了说明。另外,在上述中,对填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相离而配置的情况进行了说明,但在填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相邻而配置的情况下也同样发挥上述的作用及效果。此外,关于图5及图7所示那样的被填充到顶壁部3a与主面部4a之间的填充部件5C及5D也同样地发挥上述的作用及效果。
这样,在有关本实施方式的框架1中,配置为在作为弯曲引起部的弯曲部6的内侧设置加强件4,将填充部件5密接于加强件4。通过该结构,能够在对框架1的碰撞载荷的输入时抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。由此,由加强件4维持中空部件10的截面形状,所以能够抑制中空部件10的截面变形。因而,在为了实现车体的轻量化而减小中空部件10及加强件4的板厚的情况下,也能够维持框架1的碰撞安全性能。
另外,图5所示的加强件4由一个部件形成,以与弯曲部6中的底壁部2a及顶壁部3a的各自对置的方式设置,本发明并不限定于该例。例如,加强件4也可以与弯曲部6等的弯曲引起部处的底壁部2a或顶壁部3a对置地设置多个。此外,加强件4也可以沿着中空部件10的长度方向整体地设置。即,加强件4只要设在弯曲引起部的内侧,加强件4在中空部件10的长度方向上的位置及长度没有被特别限定。
此外,在有关本实施方式的框架1中,填充部件5与中空部件10密接,被配置在作为弯曲引起部的弯曲部6的周边,进而在弯曲部6有不配置填充部件5的区域、或长度方向的每单位长度配置的填充部件的量少的区域。通过该结构,能够使弯曲部6的弯曲强度为较低的原状。由此,在向框架1输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6可靠地发生。另一方面,通过该结构,在被输入了对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6发生了弯曲变形的情况下,能够抑制伴随着弯曲部6的面外变形而发生的、配置有填充部件5的部分处的中空部件10的面外变形。因而,中空部件10的闭截面的截面变形被填充部件5抑制。所以,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
<2.2.填充部件的配置例>
以上,对有关本实施方式的填充部件5的配置进行了说明。另外,填充部件5的配置并不限定于图6及图7所示的例子。以下,对填充部件5的其他配置例进行说明。
(第1配置例)
在第1配置例中,通过与加强件4密接地配置的填充部件510来抑制加强件4的面外变形。如果能够抑制加强件4的面外变形,则能够抑制加强件4连接的壁部(例如侧壁部2b)的面外变形。结果,能够抑制中空部件10的截面变形。
图8是用来说明有关本实施方式的填充部件的第1配置例的框架1的剖视图。另外,图8所示的剖视图相当于图5所示的框架1的II-II切断线的框架1的截面。
如图8所示,填充部件510配置为与主面部4a的对置于底壁部2a的表面的中央部分密接(优选的是粘接)。通过该配置,如上述那样,能够使对于主面部4a的面外变形的抵抗变大。即,通过填充部件510仅与主面部4a的一部分密接而配置,也能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。即,能够充分地得到抑制中空部件10的截面变形的效果。因而,只要能够确保被要求的碰撞安全性能,如图8所示,填充部件510也可以仅配置在主面部4a的一部分。由此,填充部件510的填充量变少,所以能够将填充部件510的成本及框架1的重量抑制得较低。
另外,填充部件510的配置位置并不限于如上述那样主面部4a的与底壁部2a对置的一侧。例如,图8所示的填充部件510也可以设在主面部4a的与顶壁部3a对置的一侧。即,只要填充部件510与加强件4密接而配置,填充部件510在主面部4a的配置面没有被特别限定。
(第2配置例)
在第2配置例中,填充部件511将加强件4与对置于加强件4的壁部(例如底壁部2a)相连。由于经由填充部件511而加强件4和对置于加强件4的壁部互相约束,所以能够抑制加强件4和对置于加强件4的壁部的面外变形。进而,由于能够抑制加强件4的面外变形,所以还能够抑制加强件4连接的壁部的面外变形。结果,能够抑制中空部件10的截面变形。
图9是用来说明有关本实施方式的填充部件的第2配置例的框架1的剖视图。另外,图9所示的剖视图相当于图5所示的框架1的II-II切断线的框架1的截面。
如图9所示,填充部件511以将主面部4a的中央部分与底壁部2a的中央部分连结的方式,与各部分密接(优选的是粘接)地配置。通过该配置,如上述那样,能够更有效地抑制加强件4及底壁部2a的面外变形。在此情况下,如图9所示,即使填充部件511仅将主面部4a的一部分及底壁部2a的一部分连结,也能够充分地得到抑制中空部件10的截面变形的效果。因而,只要能够确保被要求的碰撞安全性能,如图9所示,填充部件511也可以以仅将主面部4a及底壁部2a的一部分连结的方式来配置。由此,填充部件511的填充量变少,所以能够将填充部件511的成本及框架1的重量抑制得较低。
此外,填充部件511的配置位置如上述那样,并不限于主面部4a与底壁部2a之间。例如,图9所示的填充部件511也可以配置在主面部4a与顶壁部3a之间,将主面部4a与顶壁部3a连结。此外,在以加强件4的主面部4a与侧壁部2b对置的方式设置的情况下,填充部件511也可以将某个侧壁部2b与主面部4a连结。即,只要填充部件511与加强件4密接地配置,作为填充部件511的连结对象的部分没有被特别限定。
另外,关于第1配置例及第2配置例所示的填充部件5在主面部4a(及底壁部2a)的Z轴方向上的配置位置没有被特别限定。但是,优选的是填充部件5与受到弯曲力矩的主面部4a的挠曲量最大的主面部4a的中央部分密接地配置。进而,主面部4a上的填充部件5的宽度优选的是主面部的宽度的20%以上。如果是30%以上则更为优选。由此,通过加强件4的弹性变形,能够防止加强件4被施加碰撞能量。这是因为,如果加强件4被施加碰撞能量,则会阻碍碰撞时的由弯曲进行的能量吸收。
此外,如图8及如图9所示,填充部件5也可以并不一定以将空间7A紧密地填充的方式来配置。只要填充部件5至少与加强件4的主面部4a密接地配置,就发挥由加强件4带来的抑制中空部件的截面变形的效果。填充部件5在空间7A中的填充量及配置位置可以基于被要求的框架1的碰撞安全性能及框架1的重量、以及填充部件5的填充成本等而适当调整。此外,填充部件5也可以并不一定设在空间7A中。即,填充部件5也可以配置到中空部件10的空间中的与空间7A不同侧的空间中。
(第3配置例)
在第3配置例中,填充部件512将加强件4与加强件4所连接的壁部相连。由于加强件4和加强件4所连接的壁部被填充部件512约束,所以加强件4与加强件4所连接的壁部所成的角被固定。结果,能够抑制中空部件10的截面变形。
图10是用来说明有关本实施方式的填充部件的第3配置例的框架1的剖视图。另外,图10所示的剖视图相当于图5所示的框架1的II-II切断线的框架1的截面。
如图10所示,填充部件512以与主面部4a及底壁部2a以及一对侧壁部2b密接(优选的是粘接)的方式配置在由主面部4a、底壁部2a及一对侧壁部2b包围而形成的空间7A中。此外,填充部件512在其内部具有空洞512a。由此,能够提高抑制加强件4及中空部件10的变形的效果,并且能够抑制填充部件512的填充量。另外,图10所示的填充部件512只要与加强件4密接地配置,是否与其他壁部密接、以及填充量没有被特别限定。
<<3.第2实施方式>>
第2实施方式是与金属部件的底壁或顶壁的至少某个的内表面密接、在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离地配置树脂件的形态。
<3.1.框架的结构>
(框架的构成要素)
图11是表示有关本发明的第2实施方式的框架1的一例的概略结构的立体图。如图11所示,有关本实施方式的框架1具备第1构造部件2、第2构造部件3及填充部件5(5A~5D)。有关本实施方式的中空部件10由第1构造部件2及第2构造部件3形成。图11所示的框架1的结构除了不具有加强件4这一点及填充部件5的配置以外,是关于第1实施方式而参照图2~图4所说明的那样。以下,对有关本实施方式的框架1的内部中的填充部件5的配置的一例进行说明。
(填充部件的配置)
图12是表示有关本实施方式的框架1的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。另外,图12所示的剖视图相当于图11所示的IV-IV切断线的中空部件10的剖视图。如图12所示,在中空部件10设有弯曲部6A及6B。弯曲部6A在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向底壁部2a为弯曲内侧的方向弯曲。弯曲部6B在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向顶壁部3a为弯曲内侧的方向弯曲。这些弯曲部6相当于框架1的弯曲引起部。
有关本实施方式的填充部件5与底壁部2a或顶壁部3a的内表面密接,在长度方向上与弯曲部6A或弯曲部6B相邻或相离地配置。在图11及图12所示的例子中,填充部件5A及5B没有配置在底壁部2a中的设有弯曲部6A的部分2x,而是在长度方向上与弯曲部6A相离地配置。另一方面,填充部件5C及5D如图11及如图12所示,没有配置在顶壁部3a中的设有弯曲部6B的部分3x,而是在长度方向上与弯曲部6B相离地配置。
图13是图12所示的框架1的V-V切断线的剖视图。此外,图14是图12所示的框架1的VI-VI切断线的剖视图。如图13所示,填充部件5A与底壁部2a的内表面密接(优选的是粘接)而配置。特别是,如图13所示,填充部件5A与底壁部2a的中央部分的内表面密接而配置。填充部件5B的配置与参照图13说明的填充部件5A的配置同样。此外,如图14所示,填充部件5D与顶壁部3a的内表面密接而配置。填充部件5C的配置与参照图14说明的填充部件5D的配置同样。
参照图12及图13对填充部件5A及5B的作用及效果进行说明。参照图12及图13,填充部件5A及5B没有配置在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,而是配置为密接于底壁部2a的在长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面(优选的是粘接)。由于填充部件5A及5B没有配置在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,所以对于弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x的面外变形的抵抗是较低的原状。即,弯曲部6A的弯曲强度是较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6A可靠地发生。
另一方面,填充部件5A及5B被配置为密接于底壁部2a的在长度方向上与弯曲部6A相离的部分的中央部分的内表面。通过该配置,在底壁部2a被施加了起因于框架1的弯曲压缩的向面外方向的力的情况下,伴随着弯曲部6A的变形而发生的、在底壁部2a的长度方向上与弯曲部6A相离的部分的Z轴方向的中央部分的变形被填充部件5A及5B约束。由此,能够抑制底壁部2a的面外变形。即,在框架1被输入了碰撞载荷时,能够抑制配置了填充部件5A及5B的部分处的中空部件10的面外变形。由此,框架1的截面变形被抑制,所以能够提高框架1的耐载荷性能。所以,能够实现框架1的轻量化,并且将碰撞安全性能维持得较高。
另外,关于填充部件5A及5B的X轴方向的壁厚a没有被特别限定,该壁厚a根据对框架1要求的耐载荷性能及重量而适当设定。为了控制填充部件5A及5B的壁厚a,例如也可以在中空部件10的内侧设置未图示的加强件等的板材。此外,关于规定填充部件5A及5B的配置位置的距侧壁部的距离b 1 及b 2 也没有被特别限定。但是,通过使填充部件5A及5B与底壁部2a的中央部分的内表面密接地配置,能够有效率地抑制底壁部2a的面外变形。进而,底壁部2a上的填充部件5A及5B的宽度优选的是底壁部2a的宽度的20%以上。如果是30%以上则更为优选。此外,距离b 1 及b 2 优选的是同值。此外,距离b 1 及b 2 的大小对应于根据对框架1要求的耐载荷性能及重量而适当设定的填充部件5A及5B的X轴方向的壁厚来决定。
如图12及如图14所示,填充部件5C及5D被配置在顶壁部3a上。填充部件5C及5D除了被配置在顶壁部3a上以外,与参照图12及图13说明的填充部件5A及5B相同。但是,顶壁部3a上的填充部件5C及5D的宽度优选的是闭截面内的顶壁部3a的宽度的20%以上。如果是30%以上则更为优选。
另外,在本发明中所述的密接,是指无间隙地相接而配置。特别是,在密接中,最优选的是相互约束的粘接。即使是在不相互约束的情况下,也发挥填充部件5抑制形成中空部件10的至少某个的壁部面外变形的效果。例如,假设在有关本实施方式的框架1发生图116及图117所示那样的截面形状的变化。在填充部件5被粘接在底壁部2a或顶壁部3a的至少某个的内表面的情况下,如果底壁部2a或顶壁部3a面外变形,则填充部件5也追随于该内表面的面外变形。因此,显著地发挥由填充部件5带来的抑制底壁部2a或顶壁部3a的面外变形的效果。此外,在填充部件5与底壁部2a或顶壁部3a的至少某个的内表面不相互约束地密接配置的情况下,也存在如果底壁部2a或顶壁部3a面外变形则填充部件5和该内表面部分性地相离的情况。但是,在该内表面发生面外变形的情况下,也成为与填充部件5的至少一部分相接的状态。因而,即使是填充部件5与该内表面不相互约束而密接的状态,也充分发挥由填充部件5带来的抑制底壁部2a或顶壁部3a的面外变形的效果。
这里,填充部件5的杨氏模量越高,由填充部件5带来的抑制上述的塑性变形的效果越高。但是,为了提高填充部件5的杨氏模量,要求以高密度将树脂成形。即,如果提高填充部件5的杨氏模量,则填充部件5的每单位体积的质量增大。在本实施方式中,能够将需要抑制截面变形的地方限定在与弯曲部6相邻或相离的部分。因此,能够预估截面变形的地方从而限定应配置填充部件5的地方。即,在本实施方式中,能够减轻伴随着填充部件5的高杨氏模量化的重量增加。这样,在本实施方式中,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能改善(提高)。
以上,对填充部件5A及5B的配置、以及由该配置带来的作用及效果进行了说明。另外,在上述中,对填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相离地配置的情况进行了说明,但在填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相邻地配置的情况、填充部件5A及5B的端部与弯曲部6A重叠地配置的情况、在填充部件5A及5B相连而与弯曲部6A重叠的范围的一部分处与弯曲部6A的周边相比配置的长度方向的每单位长度的填充部件5的量少的情况下,也同样发挥上述的作用及效果。此外,图12及图14所示那样的与弯曲部6B相邻或相离地配置的填充部件5C及5D也同样发挥上述的作用及效果。
这样,在有关本实施方式的框架1中,填充部件5与底壁部2a或顶壁部3a的内表面密接,被配置在作为弯曲引起部的弯曲部6的周边,进而,在弯曲部6,存在没有配置填充部件5的区域、或在与弯曲部6重叠的范围的一部分处与弯曲部6的周边相比配置的长度方向的每单位长度的填充部件5的量少的区域。通过该结构,能够使弯曲部6的弯曲强度为较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6可靠地发生。另一方面,通过该结构,在框架1被输入碰撞载荷而在弯曲部6发生了弯曲变形的情况下,能够抑制伴随着弯曲部6的面外变形而发生的、填充部件5被配置的部分处的底壁部2a或顶壁部3a的面外变形。由此,能够抑制因碰撞带来的框架1的截面塌溃。因而,在为了实现车体的轻量化而减小中空部件10的板厚的情况下,通过将质量密度较低的填充部件5配置到上述那样的部分,也能够不怎么增加框架1的重量而将框架1的耐载荷性能维持得较高。所以,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
<3.2.填充部件的配置例>
以上,对有关本实施方式的填充部件5的配置进行了说明。另外,填充部件5的配置并不限定于图11~图14所示的例子。以下,对填充部件5的其他配置例进行说明。
在以下的第1配置例~第4配置例中,填充部件将侧壁部2b的端部与底壁部2a或顶壁部3a相连。即,与棱线部2d或棱线部2e相邻地配置填充部件。填充部件抑制侧壁部2b与底壁部2a或顶壁部3a所成的角变化。即,填充部件抑制棱线部2d或棱线部2e的变形。结果,能够抑制中空部件10的截面变形。
(第1配置例)
图15是用来说明有关本实施方式的填充部件的第1配置例的框架1的剖视图。另外,图15所示的剖视图相当于图12所示的框架1的V-V切断线的框架1的截面。
如图15所示,有关本配置例的填充部件520与侧壁部2b及底壁部2a连续地密接(优选的是粘接)而配置。即填充部件520与棱线部2d的内侧密接而配置。当被输入对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生弯曲时,在棱线部2d局部地发生塑性变形。通过该塑性变形,促进了侧壁部2b向面外方向的倒下。因此,通过填充部件520与该位置密接而配置,能够抑制在棱线部2d发生的局部性的塑性变形。由此,能够抑制侧壁部2b向面外方向的倒下。因而,能够更有效地抑制框架1的截面变形。
另外,填充部件520的壁厚a根据对框架1要求的耐载荷性能及重量而适当设定。
此外,对于图12所示的框架1的VI-VI切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图15所示的填充部件的配置。在此情况下,填充部件520与顶壁部3a的内表面及棱线部2e的内侧密接而配置。
(第2配置例)
图16是用来说明有关本实施方式的填充部件的第2配置例的框架1的剖视图。另外,图16所示的剖视图相当于图12所示的框架1的V-V切断线的框架1的截面。
有关本配置例的填充部件521a及521b与棱线部2d各自的内侧局部地密接(优选的是粘接)而配置。通过该配置,能够抑制在棱线部2d发生的局部性的塑性变形。由此,能够减少侧壁部2b向面外方向的倒下。因而,能够抑制框架1的截面变形。此外,在图16所示的例子中,由于填充部件521a及521b与棱线部2d的内侧局部地密接而配置,所以能够几乎不增加框架1的重量而抑制框架1的截面变形。
(第3配置例)
此外,有关本实施方式的填充部件与棱线部2d的至少某一方的内侧局部地密接(优选的是粘接)而配置。图17是用来说明有关本实施方式的填充部件的第3配置例的框架1的剖视图。另外,图17所示的剖视图相当于图12所示的框架1的V-V切断线的框架1的截面。
如图17所示,有关本配置例的填充部件521c与棱线部2d的一方的内侧局部地密接而配置。由此,能够抑制在填充部件521c被配置的棱线部2d发生的局部性的塑性变形。此外,由于能够减少填充部件的填充量,因此不使框架1的重量增加就能够满足。
根据图16及图17所示的填充部件的配置例,不仅能够抑制底壁部2a的面外变形,还能够抑制棱线部2d的局部性的塑性变形。另外,关于将填充部件设在棱线部2d的一方的内侧还是两方的内侧,优选的是根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量来决定。此外,填充部件521a、521b及521c的Z轴方向的壁厚a(a 1 ,a 2 )及X轴方向的壁厚c(c 1 ,c 2 )适当设定。
此外,填充部件也可以与底壁部2a的中央部分的内表面及棱线部2d的内侧分别单独地密接而配置。如果填充部件各自与底壁部2a的中央部分的内表面及棱线部2d的内侧密接而配置,则能充分得到抑制框架1的截面变形的效果。
此外,对于图12所示的框架1的VI-VI切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图16及图17所示的填充部件的配置。在此情况下,填充部件521a~521c与棱线部2e的内侧密接而配置。
此外,也可以是,填充部件被配置为,不仅密接于棱线部2d的内侧,也密接于侧壁部2b的内表面。图18及图19是用来说明有关本实施方式的填充部件的第2配置例及第3配置例的各变形例的框架1的剖视图。如图18及图19所示,填充部件522a、522b及522c被配置为,不仅密接于棱线部2d的内侧,也密接于侧壁部2b的内表面。进而,填充部件522a、522b及522c也可以与棱线部2e的内侧密接而配置。由此,能够使框架1的耐载荷性能与图16及图17所示的配置例相比成为同等以上。另外,填充部件522a、522b及522c的壁厚a(a 1 ,a 2 )根据对框架1要求的耐载荷性能及重量而适当设定。
(第4配置例)
图20是用来说明有关本实施方式的填充部件的第4配置例的框架1的剖视图。另外,图20所示的剖视图相当于图12所示的框架1的V-V切断线的框架1的截面。
如图20所示,有关本配置例的填充部件523与底壁部2a及一对侧壁部2b的内表面连续地密接(优选的是粘接)而配置。在侧壁部2b,由于框架1的弯曲,容易发生向面外方向的倒下。根据图20所示的配置,由于填充部件523也与侧壁部2b的内表面密接而配置,所以填充部件523能够抑制侧壁部2b的面外变形。即使在框架1发生弯曲,由于由填充部件523抑制了侧壁部2b向面外方向的倒下,所以也能够抑制框架1的截面变形,并且进行基于框架1的压溃的碰撞能量的吸收。即,不仅提高框架1的耐载荷性能,还能够使框架1的碰撞能量的吸收特性提高。
另外,图20所示的填充部件523与一对侧壁部2b及底壁部2a连续地密接而配置,但本发明并不限定于该例。例如,填充部件523也可以与一对侧壁部2b及底壁部2a的内表面分别单独地密接而配置。此外,填充部件523也可以与一对侧壁部2b的某个及底壁部2a连续地密接而配置。即,在与Y轴方向正交的截面中,填充部件523也可以设置为L字状。即,如果将填充部件523分别设在一对侧壁部2b的某个和底壁部2a,则不仅能够提高框架1的耐载荷性能,还能够使框架1的碰撞能量的吸收特性提高。关于填充部件的配置位置及填充量,可以根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量而适当设定。此外,图20所示的填充部件523的壁厚a 1 、a 2 及a 3 也能够适当设定。
此外,对于图12所示的框架1的VI-VI切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图20所示的填充部件的配置。在此情况下,填充部件523与一对侧壁部2b及顶壁部3a连续地密接而配置。
<<4.第3实施方式>>
第3实施方式是与金属部件的一对侧壁部的至少某个的内表面密接、在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置树脂件的形态。
<4.1.框架的结构>
(框架的构成要素)
图21是表示有关本发明的第3实施方式的框架1的一例的概略结构的立体图。如图21所示,有关本实施方式的框架1具备第1构造部件2、第2构造部件3及填充部件5(5A~5D)。有关本实施方式的中空部件10由第1构造部件2及第2构造部件3形成。图21所示的框架1的结构除了不具有加强件4这一点及填充部件5的配置以外,是参照图2~图4对第1实施方式说明的那样。以下,对有关本实施方式的框架1的内部中的填充部件5的配置的一例进行说明。
(填充部件的配置)
图22是表示有关本实施方式的框架1的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。另外,图22所示的剖视图相当于图21所示的VII-VII切断线的中空部件10的剖视图。如图22所示,设有弯曲部6A及6B。弯曲部6A在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向底壁部2a为弯曲内侧的方向弯曲。弯曲部6B在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向顶壁部3a为弯曲内侧的方向弯曲。这些弯曲部6相当于框架1中的弯曲引起部。
有关本实施方式的填充部件5与侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与弯曲部6A或弯曲部6B相邻或相离而配置。在图21及图22所示的例子中,填充部件5A及5B不配置在侧壁部2b中的设置弯曲部6A的部分2x,而是在长度方向上与弯曲部6A相离地配置。另一方面,填充部件5C及5D如图21及图22所示,不配置在侧壁部2b中的设有弯曲部6B的部分2y,而是在长度方向上与弯曲部6B相离地配置。
图23是图22所示的框架1的VIII-VIII切断线的剖视图。图23所示,填充部件5A与侧壁部2b的内表面密接(优选的是粘接)而配置。填充部件5B的配置与参照图23说明的填充部件5A的配置同样。另外,在填充部件5D中也同样,在图22所示的框架1的IX-IX切断线的截面中,填充部件5D与侧壁部2b的内表面密接而配置。填充部件5C的配置与填充部件5D的配置同样。
参照图22及图23对由填充部件5A及5B带来的作用及效果进行说明。参照图22及图23,填充部件5A及5B没有被配置在弯曲部6A中的侧壁部2b的部分2x,而是密接于侧壁部2b的长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面(优选的是粘接)而配置。由于填充部件5A及5B没有被配置在弯曲部6A中的侧壁部2b的部分2x,所以弯曲部6A的对于侧壁部2b的部分2x的面外变形的抵抗是较低的原状。即,弯曲部6A的弯曲强度是是较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6A可靠地发生。
另一方面,填充部件5A及5B密接于侧壁部2b的长度方向上与弯曲部6A相离的部分的内表面而配置。通过该配置,由于填充部件5A及5B将侧壁部2b约束,所以能够抑制侧壁部2b的面外变形。即,在框架1被输入了碰撞载荷时的框架1的弯曲变形中,能够抑制伴随着弯曲部6A的变形而发生的、侧壁部2b的配置有填充部件5A及5B的部分向面外方向的倒下。因而,在框架1的弯曲变形后也抑制框架1的截面变形,所以能够提高框架1的碰撞能量的吸收特性。此外,由于填充部件5A及5B的配置被限于对冲击吸收有贡献的部位,所以中空部件不会变重。
此外,在图22及图23所示的例子中,填充部件5A及5B与侧壁部2b及底壁部2a连续地密接而配置。即,填充部件5A及5B与棱线部2d的内侧密接而配置。当被输入向框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生弯曲时,在棱线部2d局部地发生塑性变形。通过该塑性变形,促进了侧壁部2b向面外方向的倒下。因此,通过将填充部件5A及5B与该位置密接而配置,能够抑制在棱线部2d发生的局部性的塑性变形。由此,能够抑制侧壁部2b向面外方向的倒下。因而,能够更有效地提高框架1的碰撞能量的吸收特性。
此外,如图22及图23所示,填充部件5A及5B也可以与侧壁部2b及顶壁部3a连续地密接而配置。由此,能够抑制在棱线部2e发生的局部性的塑性变形。结果,能够抑制中空部件10的截面变形,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。填充部件5A及5B如图23所示,优选的是与棱线部2d或2e的至少某个的内侧密接而配置。此时,弯曲部6A向以底壁部2a为弯曲内侧的方向弯曲。在弯曲内侧,通过框架1的弯曲,力向压缩方向作用,由此容易发生棱线部的塑性变形。在与弯曲部6A相邻或相离的棱线部也同样,随着弯曲部6A的弯曲变形而容易发生塑性变形。因此,填充部件5A及5B更优选的是与存在于底壁部2a与侧壁部2b的边界的棱线部2d的内侧至少密接而配置。
此外,在图22及图23所示的例子中,朝向图23的图面而在上侧的侧壁部2b的内表面配置填充部件5A及5B,但也可以配置在下侧的侧壁部2b的内表面。此外,关于填充部件5A及5B的壁厚a没有被特别限定,该壁厚a根据对框架1要求的碰撞能量的吸收特性及重量而适当设定。为了控制填充部件5A及5B的壁厚a,例如也可以在中空部件10的内侧设置未图示的加强件等的板材。
另外,在本发明中所述的密接,是指无间隙地相接而配置。特别是,在密接中,最优选的是相互约束的粘接。在不相互约束的情况下,也发挥填充部件5抑制形成中空部件10的至少某个的壁部面外变形的效果。例如,假设在有关本实施方式的框架1发生图116及图117所示那样的截面形状的变化。在填充部件5被粘接在侧壁部2b的内表面的情况下,如果侧壁部2b面外变形,则填充部件5也追随于该内表面的面外变形。因此,显著地发挥由填充部件5带来的抑制侧壁部2b的面外变形的效果。此外,在填充部件5与侧壁部2b的内表面不相互约束地密接而配置的情况下,也存在如果侧壁部2b面外变形、则填充部件5与该内表面部分地相离的情况。但是,在该内表面发生了面外变形的情况下,也成为与填充部件5的至少一部分相接的状态。因而,即使是填充部件5与该内表面不相互约束地密接的状态,也充分发挥由填充部件5带来的抑制侧壁部2b的面外变形的效果。
这里,填充部件5的杨氏模量越高,由填充部件5带来的上述的塑性变形的抑制效果越高。但是,为了提高填充部件5的杨氏模量,要求以高密度将树脂成形。即,如果提高填充部件5的杨氏模量,则填充部件5的每单位体积的质量增大。在本实施方式中,能够将应抑制截面变形的地方限定于与弯曲部6相邻或相离的部分。因此,能够预估截面变形的地方从而限定应配置填充部件5的地方。即,在本实施方式中,能够减轻伴随着填充部件5的高杨氏模量化的重量增加。这样,在本实施方式中,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能改善。
以上,对填充部件5A及5B的配置、以及由该配置带来的作用及效果进行了说明。另外,在上述中,对填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相离而配置的情况进行了说明,但在填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相邻而配置的情况下,也同样发挥上述的作用及效果。此外,与弯曲部6B相邻或相离而配置的填充部件5C及5D也同样发挥上述的作用及效果。
这样,在有关本实施方式的框架1中,填充部件5与侧壁部2b的内表面密接,被配置在作为弯曲引起部的弯曲部6的周边,进而,在弯曲部6,存在没有配置填充部件5的区域、或在与弯曲部6重叠的范围的一部分处与弯曲部6的周边相比配置的长度方向的每单位长度的填充部件5的量少的区域。通过该结构,能够使弯曲部6的弯曲强度成为较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6可靠地发生。另一方面,通过该结构,在框架1被输入碰撞载荷而在弯曲部6发生了弯曲变形的情况下,能够抑制伴随着弯曲部6的面外变形而发生的、配置有填充部件5的部分处的侧壁部2b的面外变形。由此,在框架1弯曲后也能够抑制框架1的截面塌溃。因而,在为了实现车体的轻量化而减小中空部件10的板厚的情况下,通过将质量密度较低的填充部件5配置在上述那样的部分,也能够不怎么增加框架1的重量就能够将框架1的碰撞能量的吸收特性维持得较高。所以,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
<4.2.填充部件的配置例>
以上,对有关本实施方式的填充部件5的配置进行了说明。另外,填充部件5的配置并不限定于图21~图23所示的例子。以下,对填充部件5的其他配置例进行说明。
在下述的第1配置例和第2配置例中,通过与侧壁部2b密接而配置的填充部件530a或531a,抑制侧壁部2b的面外变形。结果,能够抑制框架1的截面变形。
(第1配置例)
图24是用来说明有关本实施方式的填充部件的第1配置例的框架1的剖视图。另外,图24所示的剖视图相当于图22所示的框架1的VIII-VIII切断线的框架1的截面。
如图24所示,有关本配置例的填充部件530a及530b与一对侧壁部2b的内表面分别密接(优选的是粘接)而配置。通过该配置,能够抑制侧壁部2b各自的面外变形,防止侧壁部2b向面外方向的倒下。即,与对一个侧壁部2b配置一个填充部件相比,能够更可靠地抑制框架1的截面变形,所以能够进一步改善框架1的碰撞能量的吸收特性。进而,填充部件530a及530b与棱线部2d及2e各自的内侧密接而配置。因此,能够抑制各棱线部的塑性变形,能够进一步抑制框架1的截面变形。
但是,通过在框架1上设置填充部件530a及530b,框架1的整体的重量增加。因此,关于将填充部件设置在侧壁部2b的一方还是两方的内表面,优选的是根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量来决定。此外,填充部件530a的壁厚a 1 及530b的壁厚a 2 适当设定。
另外,对于图22所示的框架1的IX-IX切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图24所示的填充部件的配置。
(第2配置例)
图25是用来说明有关本实施方式的填充部件的第2配置例的框架1的剖视图。另外,图25所示的剖视图相当于图22所示的框架1的VIII-VIII的框架1的截面。
如图25所示,有关本配置例的填充部件531a及531b与一对侧壁部2b的内表面各自的中央部密接(优选的是粘接)而配置。这样,即使在棱线部2d及2e的任一个的内侧都不配置填充部件531a及531b,也能够抑制侧壁部2b各自的面外变形,局部地防止侧壁部2b向面外方向的倒下。因而,能够使框架1的碰撞能量的吸收特性提高。
此外,在图25所示的例子中,在侧壁部2b各自的内表面密接而配置填充部件531a及531b,但也可以仅在侧壁部2b的某个一方的内表面配置填充部件。关于将填充部件设置在侧壁部2b的一方还是两方的内表面,优选的是根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量来决定。此外,填充部件531a的壁厚a 1 及531b的壁厚a 2 、侧壁部2b上的填充部件531a距顶壁部3a的距离b 1 及b 3 、以及距底壁部2a的距离b 2 及b 4 能够适当设定。
另外,如上述那样,侧壁部2b向面外方向的倒下起因于棱线部2d(2e)的塑性变形。因此,与侧壁部2b的内表面密接而配置的填充部件5优选的是也与棱线部2d(2e)的内侧密接而配置。由此,能够进一步提高由填充部件带来的抑制框架1的截面变形的效果。
另外,对于图22所示的框架1的IX-IX切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图25所示的填充部件的配置。
以上,对第1配置例及第2配置例进行了说明。在下述的第3配置例~第5配置例中,填充部件与侧壁部2b及连接于侧壁部2b的底壁部2a密接而配置。由于棱线部2d被填充部件约束,所以棱线部2d的变形被抑制。结果,能够抑制框架1的截面变形。
(第3配置例)
图26是用来说明有关本实施方式的填充部件的第3配置例的框架1的剖视图。另外,图26所示的剖视图相当于图22所示的框架1的VIII-VIII的框架1的截面。
如图26所示,有关本配置例的填充部件532与一对侧壁部2b及底壁部2a的内表面连续地密接(优选的是粘接)而配置。此时,由于弯曲部6A向以底壁部2a为弯曲内侧的方向弯曲,所以填充部件532与弯曲部6A的弯曲内侧部分相邻或相离而配置。在相当于弯曲内侧部分的底壁部2a,通过框架1的弯曲而力向压缩方向作用,由此容易发生面外变形。随着相当于弯曲内侧部分的底壁部2a的面外变形,在与弯曲内侧部分相邻或相离的底壁部2a也容易发生面外变形。根据图26所示的配置,由于填充部件532也与底壁部2a的内表面密接而配置,所以填充部件532能够抑制底壁部2a的面外变形。由此,即使较高的碰撞载荷作用于框架1,也能够抑制框架1的截面塌溃。即,不仅能够提高框架1的碰撞能量的吸收特性,还能够使框架1的耐载荷性能提高。
另外,图26所示的填充部件532与一对侧壁部2b及底壁部2a连续地密接而配置,但本发明并不限定于该例。例如,填充部件532也可以与一对侧壁部2b及底壁部2a的内表面分别单独地密接而配置。此外,填充部件532也可以与一对侧壁部2b的某个及底壁部2a连续地密接而配置。即,在与Y轴方向正交的截面中,填充部件532也可以设置为L字状。即,如果将填充部件532分别设置在一对侧壁部2b的某个和底壁部2a,则不仅提高框架1的碰撞能量的吸收特性,还能够使框架1的耐载荷性能提高。关于填充部件的配置位置及填充量,可以根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量而适当设定。此外,图26所示的填充部件532的壁厚a 1 、a 2 及a 3 也能够适当设定。
此外,对于图22所示的框架1的IX-IX切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图26所示的填充部件的配置。在此情况下,填充部件532与一对侧壁部2b及顶壁部3a连续地密接而配置。
(第4配置例)
图27是用来说明有关本实施方式的填充部件的第4配置例的框架1的剖视图。另外,图27所示的剖视图相当于图22所示的框架1的VIII-VIII的框架1的截面。
如图27所示,有关本配置例的填充部件533a及533b与棱线部2d各自的内侧局部地密接(优选的是粘接)而配置。通过该配置,能够抑制在棱线部2d发生的局部性的塑性变形。由此,能够减少侧壁部2b向面外方向的倒下。因而,能够抑制框架1的截面变形,提高框架1的碰撞能量的吸收特性。此外,在图27所示的例子中,由于填充部件533a及533b与棱线部2d的内侧局部地密接而配置,所以能够几乎不增加框架1的重量而抑制框架1的截面变形。
(第5配置例)
此外,有关本实施方式的填充部件533c也可以与棱线部2d的至少某一方的内侧局部地密接(优选的是粘接)而配置。图28是用来说明有关本实施方式的填充部件的第5配置例的框架1的剖视图。另外,图28所示的剖视图相当于图22所示的框架1的VIII-VIII的框架1的截面。
如图28所示,有关本配置例的填充部件533c与棱线部2d的一方的内侧局部地密接而配置。由此,能够抑制在配置了填充部件533c的棱线部2d发生的局部性的塑性变形。此外,由于能够减少填充部件的填充量,所以不使框架1的重量增加就能够实现。
根据图27及图28所示的填充部件的配置例,不仅能够抑制侧壁部2b的面外变形,还能够抑制棱线部2d的局部性的塑性变形。因而,与图25所示的第2配置例相比,能够更有效地防止侧壁部2b向面外方向的倒下。
另外,关于将填充部件设置在棱线部2d的一方的内侧还是两方的内侧,优选的是根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量来决定。此外,填充部件533a、533b及533c的Z轴方向的壁厚a(a 1 ,a 2 )及X轴方向的壁厚c(c 1 ,c 2 )适当设定。
此外,填充部件也可以不仅密接于棱线部2d的内侧、还与底壁部2a的内表面密接而配置。图29是用来说明有关本实施方式的填充部件的第4配置例及第5配置例的变形例的框架1的剖视图。如图29所示,填充部件534不仅密接于棱线部2d的内侧、还与底壁部2a的内表面密接而配置。由此,能够使框架1的碰撞能量的吸收特性与图27及图28所示的配置例相比成为同等以上。另外,填充部件534的壁厚a的大小根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量而适当设定。
此外,对于图22所示的框架1的IX-IX切断线的框架1的截面,也能够同样地应用图27~图29所示的填充部件的配置。在此情况下,填充部件533a、533b、533c及534与棱线部2e的内侧(关于填充部件534,还与顶壁部3a的内表面)密接而配置。
<<5.第4实施方式>>
第4实施方式是将设在形成金属部件的第1金属板上的孔部贯通、将树脂件在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置的形态。
如在第1~第3实施方式中说明那样,通过将填充部件5与设在框架1上的弯曲引起部在长度方向上相邻或相离而配置,能够使载荷输入时的能量吸收量提高。但是,在框架1发生了弯曲变形的情况下,该框架1容易面外变形。于是,在填充部件5向框架1的粘接力不充分的情况下,根据框架1的变形的程度,填充部件5有可能从框架1的内壁剥离。
图118是表示配设了填充部件925的框架920的结构例的部分剖视图。如图118所示,在框架920的壁部922的内壁面922A,密接而配置有填充部件925。但是,如图119所示,如果壁部922在变形位置BP面外变形,若填充并硬化后的填充部件925的粘接力不充分,则有可能由于壁部922的变形而填充部件925从内壁面922A剥离。在此情况下,由填充部件带来的抑制框架的壁部的变形的效果没有被充分发挥,难以达成设想的碰撞性能。
所以,在本实施方式中,提供填充部件5能够稳定地贡献于碰撞安全性能的技术。
<5.1.第1例>
图30是表示有关本发明的第4实施方式的框架100的一例的结构例的部分剖视图。
如图30所示,框架100具备中空部件110及填充部件50。
另外,图30~图37所示的方向V(V1,V2)表示中空部件110的外方。
有关本实施方式的中空部件110是上述的金属部件的一例。具体而言,中空部件110是具有沿长度方向延伸的壁部20的构造部件。中空部件110具有所谓的框架形状,由多个壁部20构成。有关本实施方式的壁部20是上述的第1金属板的一例。中空部件110既可以具有中空的闭截面构造,也可以具有U字状等的开放截面构造。此外,中空部件110的与长度方向正交的截面的形状没有被特别限定。例如,中空部件110的截面形状既可以是矩形截面,也可以是圆形截面。
此外,在中空部件110的壁部20设置至少1个壁孔21。壁孔21的加工方法、以及壁孔21的数量及形状没有被特别限定。有关本实施方式的壁孔21是孔部的一例。
填充部件50是上述的树脂件的一例。填充部件50由聚氨酯类、环氧类或其他的任意的树脂构成。填充部件5如果是聚氨酯类的树脂则以能够最大300MPa左右、如果是环氧类的树脂则能够以最大3000MPa左右的杨氏模量形成。填充部件50也可以是例如由发泡树脂件构成的硬质的发泡填充部件。发泡树脂在被设置到中空部件110的内侧之后,通过化学变化而硬化。填充部件50的杨氏模量优选的是20MPa以上。可以根据形成填充部件50的树脂的密度而使填充部件50的杨氏模量变化。但是,由于密度越高则成形越难,所以填充部件50的杨氏模量优选的是最大为300~400MPa。
填充部件50如果被设置到中空部件110的内侧,则以与壁部20的内壁面20A密接的方式配设。将填充部件50中的与内壁面20A密接的部分称作第1填充部分51。例如,第1填充部分51通过向中空部件110的内侧导入发泡树脂而形成。此时,第1填充部分51与内壁面20A在抵接面51a密接。另外,第1填充部分51是第1加强部分的一例。
此外,填充部件50不仅密接于中空部件110的内侧、还将壁孔21贯通而与壁部20的外壁面20B密接而配设。将填充部件50中的与外壁面20B密接的部分称作第2填充部分52。例如,第2填充部分52通过向中空部件110的内侧导入发泡树脂、使发泡的该发泡树脂从中空部件110的内侧将壁孔21贯通向外侧隆起而形成。此时,第2填充部分52与外壁面20B在抵接面52a密接。另外,第2填充部分52是第2加强部分的一例。
进而,将填充部件50中的与壁孔21密接而设置的部分称作第3填充部分53。即,填充部件50由第1填充部分51、第2填充部分52和第3填充部分53一体地成形。第1填充部分51与第2填充部分52隔着第3填充部分53而连接。另外,第3填充部分53是第3加强部分的一例。
另外,填充部件50中的第2填充部分52是填充在中空部件110的内侧的填充部件将壁孔21贯通而漏出到中空部件110的外侧的。例如,在壁孔21的剖视中,第2填充部分52在距壁孔21的孔缘端22为距离p的范围中与壁部20密接而设置。为了充分得到第2填充部分52向外壁面20B的密接性,距离p例如优选的是5mm以上。
根据该结构,填充部件50将设在中空部件110的壁部20的壁孔21贯通而与壁部20的两面密接。于是,填充部件50被机械地卡挂于壁孔21,所以填充部件50被卡止于壁部20。在此情况下,填充部件50是否从壁部20脱落,不是由填充部件50对于壁部20的粘接力、而是由填充部件50的拉伸强度决定。通常,填充部件50的拉伸强度与填充部件50的粘接力相比显著较高,所以填充部件50难以从壁部20容易地脱落。
图31是表示有关本实施方式的框架100的作用的一例的部分剖视图。在框架100的结构中,假设碰撞载荷对于中空部件110的长度方向作用。在此情况下,例如,如图31所示,假设在壁孔21的附近的变形位置BP发生向中空部件110的外方(图中的方向V)突出那样的压曲,壁部20受到要向中空部件110的内方侧弯曲的作用。另外,在本说明书中所述的内方侧,是图中的方向V的相反方向,是指中空部件110的重心侧的方向。
这里,填充部件50通过将壁孔21贯通并与第1填充部分51连接的第2填充部分52卡止在壁部20。因此,即使例如壁部20向中空部件110的内方侧弯曲,由于第1填充部分51追随于第2填充部分52,所以也维持第1填充部分51被约束于壁部20的状态。
于是,即使没有充分确保中空部件110的内侧的填充部件50对于壁部20的粘接力,填充部件50也难以从壁部20容易地脱落。由此,即使通过车辆碰撞而在壁部20作用产生面外变形的力,也能够维持填充部件50与中空部件110的壁部20密接的状态。因而,由于填充部件50的第1填充部分51约束壁部20向面外方向的变形,所以能够抑制壁部20的面外变形。即,填充部件50能够稳定地贡献于框架100的碰撞安全性能。
另外,将第1填充部分51与第2填充部分52连接的第3填充部分53优选的是被紧密地填充。这是因为,如果它们被紧密地填充,则抑制与壁孔21的轴垂直的方向上的填充部件50的偏移,贡献于防止填充部件50的剥离。此外,将第1填充部分51与第2填充部分52连接的第3填充部分53也可以并不一定被紧密地填充到壁孔21中。例如,第3填充部分53也可以不与壁孔21的孔缘端22密接。在此情况下,也只要第1填充部分51与第2填充部分52连接,就实现填充部件50被卡止在中空部件110的状态。此外,填充部件50的内部也可以并不一定被紧密地填充。
(变形例)
接着,说明填充部件50的结构的变形例。
图32是表示有关本实施方式的第1变形例的框架100A的结构例的部分剖视图。如图32所示,在构成有关本变形例的框架100A的中空部件110A的壁部20设有多个壁孔21。此外,填充部件50将这些壁孔21贯通并与壁部20的内壁面20A及外壁面20B密接而设置。即,填充部件50由与壁部20的内壁面20A密接的第1填充部分51、在多个壁孔21的各自的位置与壁部20的外壁面20B密接的多个第2填充部分52、以及与多个壁孔21的各自密接而设置并将第1填充部分51与多个第2填充部分52连接的第3填充部分53构成。
通过该结构,根据填充部件50贯通的壁孔21的数量,将填充部件50与壁部20卡止的部分增加。由此,能够将填充部件50相对于壁部20更牢固地固定。
此外,通过该结构,不论壁部20将要弯曲的方向如何,都能够使填充部件50追随于壁部20。图33是表示有关本变形例的框架100A的作用的一例的部分剖视图。在框架100A的结构中,假设碰撞载荷对于中空部件110A的长度方向作用。在此情况下,例如如图33所示,在壁孔21的附近的变形位置BP发生向中空部件110A的内方侧(图中的方向V的相反方向)突出那样的压曲,壁部20要向中空部件110A的外方弯曲。
在此情况下,在单是使填充部件50仅与壁部20的内壁面20A密接的情况下,通过壁部20向中空部件110的外方弯曲,填充部件50从壁部20的内壁面20A剥离。但是,填充部件50通过将多个壁孔21贯通而连接的第2填充部分52分别卡止在多个壁孔21。于是,在图33所示的例子中,即使壁部20要向外侧弯曲,由于第1填充部分51追随于第2填充部分52,所以也维持第1填充部分51被约束于壁部20的状态。
于是,即使由于车辆碰撞而对中空部件110A作用使其向内侧面外变形的力,也能够维持填充部件50与中空部件110A的壁部20密接的状态。因而,由此,填充部件50的第1填充部分51约束壁部20向面外方向的变形,所以能够抑制壁部20的面外变形。即,填充部件50能够稳定地贡献于框架100A的碰撞安全性能。
图34是表示有关本实施方式的第2变形例的框架100B的结构例的部分剖视图。如图34所示,有关本变形例的填充部件50的第1填充部分51被配设在中空部件110A的壁部20的棱线部23的内侧。此外,在壁部20的隔着棱线部23的两侧,分别设有壁孔21。填充部件50将这些壁孔21贯通,与壁部20的内壁面20A及外壁面20B密接而设置。
如果中空部件110B的壁部20面外变形,则在棱线部23局部地发生塑性变形。通过该塑性变形会促进壁部20向面外方向的倒下。所以,通过使填充部件50密接在棱线部23的内侧而配置,能够抑制在棱线部23发生的局部性的塑性变形。
此外,通过将填充部件50用上述的结构固定到壁部20,能够防止起因于在棱线部23发生的塑性变形而填充部件50从壁部20脱落。因而,能够更可靠地抑制壁部20的面外变形。
另外,设在壁部20的壁孔21的数量没有被特别限定。壁孔21优选的是设在夹着棱线部23的壁部20各自。于是,能够抑制中空部件110B以棱线部23的角打开的方式发生面外变形。通过将壁孔21设置在多个壁部20,填充部件50的将第1填充部分51与第2填充部分52连接的部位增加。于是,虽然由于壁部20的变形而第1填充部分51和第2填充部分52被拉伸,但如果作为其连接部分的第3填充部分53的数量较多,则每1个连接部分的负荷被分散。由此,通过增加壁孔21的数量,能够增加填充部件50相对于壁部20的固定力。但是,通过增加壁孔21的数量,中空部件110的刚性可能下降。因此,壁孔21的数量及设置位置只要根据设计而适当决定就可以。
图35是表示有关本实施方式的第3变形例的框架100C的结构例的部分剖视图。如图35所示,壁孔21A的孔缘端22A位于比壁部20更靠中空部件110C的内方侧。具体而言,壁部20具备在壁孔21A的附近朝向中空部件110C的内方侧倾斜的倾斜部24。
这里,如图35所示,填充部件50以侵入到倾斜部24中的方式并且与壁部20的内侧及外侧密接而配置。第2填充部分52与壁部20的外壁面20B中的倾斜部24的倾斜面24A密接而设置。
通过该结构,能够使第2填充部分52的外侧面52b和壁部20的外壁面20B成为同面的关系。于是,即使填充部件50从壁部20的内侧将壁孔21A贯通而向外侧隆起,也能够将隆起部除去而使壁部20的外壁面20B成为平坦。因而,不会发生因填充部件50的隆起带来的与其他部件的干扰。因此,框架100的处置变得容易。另外,该第2填充部分52例如通过向中空部件110C的内侧导入发泡树脂、将发泡的该发泡树脂从中空部件110C的内侧将壁孔21A贯通并将隆起到外侧的部分切除来得到。除此以外,也可以在发泡树脂固化之前沿着外壁面20B对壁孔21A上盖,将从外壁面20B跳出的发泡树脂推入。此外,如果没有与其他部件的干扰等的切除的理由,则第2填充部分52中的比壁部20的外壁面20B向外侧隆起的部分也可以不切除。
此外,如图35所示,由于填充部件50以将倾斜部24覆盖的方式与倾斜部24密接,所以由倾斜部24如锚定螺栓那样发挥将填充部件50与壁部20固定的功能。因而,填充部件50被更牢固地固定到壁部20上。
图36是表示有关本实施方式的第4变形例的框架100D的结构例的部分剖视图。如图36所示,在本变形例中,壁孔21B的孔缘端22B也位于比壁部20靠中空部件110D的内方侧。具体而言,壁部20具备孔缘端22B从壁部20的外侧朝向内侧突出的突出部25。即,壁孔21是毛口磨光孔(内缘翻边孔)。该毛口磨光孔例如通过周知的内缘翻边加工形成。
这里,如图36所示,填充部件50以侵入到突出部25中的方式并且与壁部20的内侧及外侧密接而配置。第2填充部分52与壁部20的外壁面20B中的突出部25的外表面25A密接而设置。
通过该结构,与上述的第3变形例同样,能够使第2填充部分52的外侧面52b和壁部20的外壁面20B成为同面的关系。即,即使填充部件50从壁部20的内侧将壁孔21B贯通而向外侧隆起,也能够使壁部20的外壁面20B成为平坦。如果这样,则不发生因填充部件50的隆起带来的与其他部件的干扰。除此以外,也可以在发泡树脂固化之前沿着外壁面20B将壁孔21B上盖,将从外壁面20B跃出的发泡树脂推入。另外,第2填充部分52中的比壁部20的外壁面20B向外侧隆起部分如果没有与其他部件的干扰等的切除的理由,也可以不切除。
此外,如图36所示,由于填充部件50以将突出部25覆盖的方式与突出部25密接,所以由突出部25如锚定螺栓那样发挥将填充部件50与壁部20固定的功能。因而,填充部件50被更牢固地固定到壁部20。
图37是表示有关本实施方式的第5变形例的框架100E的结构例的部分剖视图。如图37所示,在有关本变形例的壁部20,设有比壁部20更向中空部件110E的内方侧凹陷的凹陷部26。并且,壁孔21C设在凹陷部26的内部。
这里,如图37所示,填充部件50以侵入到凹陷部26中的方式并且与壁部20的内侧及外侧密接而配置。第2填充部分52与壁部20的外壁面20B中的凹陷部26的外表面26A密接而设置。
通过该结构,与上述的第3变形例及第4变形例同样,能够使第2填充部分52的外侧面52b和壁部20的外壁面20B成为同面的关系。即,即使填充部件50从壁部20的内侧将壁孔21C贯通而向外侧隆起,也能够使壁部20的外壁面20B成为平坦。如果这样,则不发生因填充部件50的隆起带来的与其他部件的干扰。除此以外,也可以在发泡树脂固化之前沿着外壁面20B将凹陷部26上盖,将从外壁面20B跃出的发泡树脂推入。另外,第2填充部分52中的比壁部20的外壁面20B向外侧隆起的部分如果没有与其他部件的干扰等的切除的理由,也可以不切除。
此外,如图37所示,由于填充部件50以将凹陷部26覆盖的方式与凹陷部26密接,所以由凹陷部26如锚定螺栓那样发挥将填充部件50与壁部20固定的功能。因而,填充部件50被更牢固地固定到壁部20上。
另外,上述的有关第3变形例~第5变形例的壁孔21的附近的壁部20的形状也可以相互组合。例如,也可以在壁部20设置凹陷部,在该凹陷部的内部设置壁孔,进而对该壁孔进行内缘翻边加工。进而,也可以代替凹陷部26而在壁部20上安装别的零件。别的零件的必要条件是,具备与填充部件50啮合的凹凸部或突出部,在壁部20的壁孔的周边且中空部件110的内部被固定配置在中空部件110。例如,也可以在壁部20设置壁孔,将螺母设为与螺孔及壁孔同轴上而接合配置到中空部件110的内部。在此情况下,螺孔的凹凸与填充部件50咬合,能够将填充部件固定。此外,通过螺母的六边形状,能够抑制填充部件50绕螺母旋转。
<5.2.第2例>
接着,作为本实施方式的第2例,对应用了上述的有关第1例的中空部件110及填充部件50的结构的框架1的具体的结构进行说明。
图38是表示有关本发明的第4实施方式的框架1的一例的概略结构的立体图。如图38所示,有关本实施方式的框架1具备第1构造部件2、第2构造部件3、加强件4及填充部件5(5A、5B)。有关本实施方式的中空部件10由第1构造部件2及第2构造部件3形成。
图38所示的框架1的结构除了填充部件5具有在第1例中说明的填充部件50的结构这一点以外,是参照图2~图4对第1实施方式说明的那样。详细地讲,如图38所示,在中空部件10的底壁部2a与加强件4之间配置有填充部件5。进而,如图38所示,在底壁部2a上设有壁孔21(21A、21B),填充部件5构成为,具备将壁孔21贯通并与底壁部2a的内壁面密接的第1填充部分51(51A、51B)、以及与底壁部2a的外壁面密接的第2填充部分52(52A、52B)。
以下,对于与填充部件5有关的结构及作用,参照图39~图41进行说明。
图39是有关本实施方式的框架1的一例的与Z轴方向正交的截面的剖视图。另外,图39所示的剖视图相当于图38所示的中空部件10的XII-XII切断线的框架1的截面。如图39所示,在中空部件10,沿着长度方向设有弯曲部6A、6B。弯曲部6A被设置为在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向底壁部2a为弯曲内侧的方向弯曲。此外,弯曲部6B被设置为在中空部件10被输入了碰撞载荷F的情况下,向顶壁部3a为弯曲内侧的方向弯曲。这些弯曲部6A、6B相当于框架1中的弯曲引起部。
有关本实施方式的填充部件5(5A~5D)与加强件4的主面部4a密接而配置。在图39所示的例子中,填充部件5A及5B在弯曲部6A中与底壁部2a密接而设置。此外,填充部件5C及5D在弯曲部6B中与顶壁部3a密接而设置。
有关本实施方式的填充部件5与底壁部2a或顶壁部3a的内表面密接,在长度方向上与弯曲部6A或弯曲部6B相邻或相离而配置。在图39所示的例子中,填充部件5A及5B不配置在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x,而配置于在底壁部2a的长度方向上与弯曲部6A相离的部分。此外,填充部件5C及5D不配置在弯曲部6B中的顶壁部3a的部分3x,而配置于在顶壁部3a的长度方向上与弯曲部6B相离的部分。由于在填充部件5(5A及5B)中,有不配置在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x的区域、或在弯曲部6A中的底壁部2a的部分2x处与弯曲部6A的周边相比配置的长度方向的每单位长度的填充部件5的量少的区域,所以弯曲部6A的对于底壁部2a的部分2x的面外变形的抵抗是较低的原状。即,弯曲部6A的弯曲强度是较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6A可靠地发生。同样,由于填充部件5C及5D不配置在弯曲部6B中的顶壁部3a的部分3x,所以弯曲部6B的对于顶壁部3a的部分3x的面外变形的抵抗是较低的原状。即,弯曲部6B的弯曲强度是较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6B可靠地发生。
此外,在与弯曲部6A相离的部分中,在底壁部2a设有壁孔21A及21B,在加强件4的主面部4a设有孔41A及41B。填充部件5A将壁孔21A及孔41A贯通,与底壁部2a的两面及主面部4a的两面密接而设置。详细地讲,填充部件5A由与底壁部2a的内壁面及加强件4的主面部4a的第1面40a密接的第1填充部分51A、与底壁部2a的外壁面密接的第2填充部分52A、与壁孔21A密接而设置并将第1填充部分51A与第2填充部分52A连接的第3填充部分53A、与主面部4a的第2面40b密接的第4填充部分54A、以及设在孔41A的内侧并将第1填充部分51A与第4填充部分54A连接的第5填充部分55A构成。此外,填充部件5B将壁孔21B及孔41B贯通,与底壁部2a的两面及主面部4a的两面密接而设置。详细地讲,填充部件5B由与底壁部2a的内壁面及加强件4的主面部4a的第1面40a密接的第1填充部分51B、与底壁部2a的外壁面密接的第2填充部分52B、与壁孔21B密接而设置并将第1填充部分51B与第2填充部分52B连接的第3填充部分53B、与主面部4a的第2面40b密接的第4填充部分54B、以及设在孔41B的内侧并将第1填充部分51B与第4填充部分54B连接的第5填充部分55B构成。
同样,在与弯曲部6B相离的部分,在顶壁部3a设有壁孔31A及31B,在加强件4的主面部4a设有孔41C及41D。填充部件5C将壁孔31A及孔41C贯通,与顶壁部3a的两面及主面部4a的两面密接而设置。详细地讲,填充部件5C由与顶壁部3a的内壁面及加强件4的主面部4a的第2面40b密接的第1填充部分51C、与顶壁部3a的外壁面密接的第2填充部分52C、与壁孔31A密接而设置并将第1填充部分51C与第2填充部分52C连接的第3填充部分53C、与主面部4a的第1面40a密接的第4填充部分54C、以及设在孔41C的内侧并将第1填充部分51C与第4填充部分54C连接的第5填充部分55C构成。此外,填充部件5D将壁孔31B及孔41D贯通,与顶壁部3a的两面及主面部4a的两面密接而设置。详细地讲,填充部件5D由与顶壁部3a的内壁面及加强件4的主面部4a的第2面40b密接的第1填充部分51D、与顶壁部3a的外壁面密接的第2填充部分52D、与壁孔31B密接而设置并将第1填充部分51D与第2填充部分52D连接的第3填充部分53D、与主面部4a的第1面40a密接的第4填充部分54D、以及设在孔41D的内侧并将第1填充部分51D与第4填充部分54D连接的第5填充部分55D构成。
图40及图41是图39所示的框架1的XIII-XIII切断线及XIV-XIV切断线的剖视图。如图40所示,填充部件5A在由底壁部2a、主面部4a和一对侧壁部2b形成的空间7A中与底壁部2a及主面部4a密接而配置。填充部件5B的配置与参照图40说明的填充部件5A的配置同样。
在底壁部2a设有壁孔21A,在主面部4a设有孔41A。填充部件5A其与空间7A的各壁面密接的第1填充部分51A、和与底壁部2a的外壁面密接的第2填充部分52A及与主面部4a的第2面40b密接的第4填充部分54A,将壁孔21A及孔41A贯通而连接。由此,填充部件5A被卡止到底壁部2a和主面部4a的双方。同样,填充部件5B被卡止到底壁部2a和主面部4a的双方。
于是,例如在被输入对框架1的碰撞载荷而在弯曲部6A发生弯曲的情况下,通过车辆碰撞而在底壁部2a及主面部4a作用使其发生面外变形的力。在此情况下,随着在弯曲部6A发生的弯曲,在与弯曲部6A相离的部分,底壁部2a和主面部4a要向相互远离的方向变形,在填充部件5A及5B上也作用拉伸的力。即使是这样的状态,由于填充部件5A及5B被底壁部2a及主面部4a约束,所以也能够维持填充部件5A及5B与底壁部2a及主面部4a密接的状态。因而,填充部件5A及5B能够抑制底壁部2a及加强件4的面外变形。
此外,由于填充部件5A及5B发挥作为底壁部2a及主面部4a的接头的能力,所以能够将通过主面部4a及底壁部2a各自的变形而受到的力抵消。由此,不仅是单单抑制主面部4a的面外变形,还能够减小产生面外变形的力本身。由此,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
此外,在图40所示的例子中,填充部件5A的第1填充部分51A与棱线部2d及连接部分4c的内侧密接而配置。同样,填充部件5B的第1填充部分51B与棱线部2d及连接部分4c的内侧密接而配置。因此,能够更可靠地抑制起因于在弯曲部6A发生的弯曲的、由在与弯曲部6A相离的部分中的棱线部2d及连接部分4c上作用的局部较高的应力带来的塑性变形。由此,能够进一步提高框架1的碰撞安全性能。
以上,对通过填充部件5A及5B的配置带来的作用及效果进行了说明。另外,在上述中,对填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相离而配置的情况进行了说明,但在填充部件5A及5B在长度方向上与弯曲部6A相邻而配置的情况下,也同样发挥上述的作用及效果。
此外,如图41所示,在弯曲部6B,填充部件5D在由顶壁部3a、主面部4a和一对侧壁部2b形成的空间7B中与顶壁部3a及主面部4a密接而配置。填充部件5D的配置与上述的填充部件5A的配置同样。填充部件5C的配置与参照图41说明的填充部件5D的配置同样。
关于填充部件5A及5B的上述的作用及效果是图39及图41所示那样的,关于被填充在顶壁部3a与主面部4a之间的填充部件5C及5D也同样地发挥上述的作用与效果。
另外,在图39、图40及图41所示的例子中,假设壁孔21(21A、21B)、31(31A、31B)设在底壁部2a及顶壁部3a,但本发明并不限定于该例。例如,壁孔21也可以设在与侧壁部2b或棱线部2d、2e相邻的壁部。即使是该情况,只要以填充部件5中的向侧壁部2b的外侧隆起的部分与这些外壁面密接的方式设置,就能够维持填充部件5与中空部件10的各壁部密接的状态。
这里,填充部件5的杨氏模量越高,由填充部件5带来的上述的塑性变形的抑制效果越高。但是,为了提高填充部件5的杨氏模量,要求以高密度将树脂成形。即,如果提高填充部件5的杨氏模量,则填充部件5的每单位体积的质量增大。在本实施方式中,能够将需要抑制截面变形的地方限定于与弯曲部6相邻或相离的部分。因此,能够预估截面变形的地方,从而限定应配置填充部件5的地方。即,在本实施方式中,能够减轻伴随着填充部件5的高杨氏模量化的重量增加。这样,在本实施方式中,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能改善。
这样,在有关本实施方式的框架1中,在作为弯曲引起部的弯曲部6的内侧设置加强件4。此外,填充部件5将设在中空部件10的壁部及加强件4上的孔贯通,与它们的两面密接而配置。由此,在向框架1的碰撞载荷的输入时,填充部件5从中空部件10及加强件4的哪个都不脱落,能够维持被它们约束的状态。于是,能够抑制由填充部件5带来的中空部件10的壁部及加强件4的面外变形。由此,填充部件5能够稳定地贡献于框架1的碰撞安全性能。
此外,填充部件5也可以仅与加强件4密接而配置。例如,在图40及图41所示的空间7A、7B较大、填充部件5难以将空间7A及7B横截而与底壁部2a或顶壁部3a及加强件4的双方密接而配置的情况下,填充部件5也可以仅与加强件4密接而配置。在此情况下,在加强件4上设置图30~图37所示那样的孔,填充部件5将该孔贯通并与加强件4的两面密接而配置。于是,在向框架1的碰撞载荷的输入时,填充部件5也不从加强件4脱落,能够维持被约束于加强件4的状态。
另外,图39所示的加强件4由一个部件形成,以与弯曲部6中的底壁部2a及顶壁部3a的各自对置的方式设置,但本发明并不限定于该例。例如,加强件4也可以与弯曲部6等的弯曲引起部中的底壁部2a或顶壁部3a对置而设置多个。此外,加强件4也可以沿着中空部件10的长度方向而整体地设置。即,加强件4只要设在弯曲引起部的内侧,加强件4在中空部件10的长度方向上的位置及长度没有被特别限定。
<<6.弯曲引起部的例>>
接着,对设在中空部件10的弯曲引起部的例子进行说明。在上述的各实施方式中,对作为弯曲引起部的弯曲部6进行了说明,但本发明并不限定于该例。弯曲引起部也可以具备2个特征的至少一方。
第1特征是与中空部件10的轴向垂直的截面的全塑性力矩比周围下降的特征。在具有该特征的部分,引起中空部件10的弯曲。更具体地讲,关于在长度方向上中空部件10中的全塑性力矩相对较小的部分,在该部分发生弯曲。将具备该特征的弯曲引起部称作全塑性力矩变化部。例如,不同强度部是全塑性力矩变化部。
第2特征是沿着中空部件10的轴向的棱线或面沿着轴向弯曲、断绝或壁厚变化等的形状变化的特征。将具备该特征的弯曲引起部称作形状变化部。例如,设在中空部件10的表面(例如,底壁部2a、侧壁部2b或顶壁部3a等)的孔部、凹部、凸部及板厚变化部是形状变化部。
弯曲引起部具备第1特征及第2特征的两方的情况较多。此外,在仅具备单方的特征的情况下,弯曲引起部是形状变化部的情况较多。这是因为,形状变化部能够引导中空部件10弯曲的方向。中空部件10的与长度方向中的对应于弯曲引起部的区域的长度方向垂直的截面中,有形状变化部。当中空部件10弯曲时,由于形状变化部压曲,所以通过形状变化部的配置,能够引导中空部件10弯曲的方向。在汽车的骨架部件中采用本发明的情况下,中空部件10弯曲的方向被预先决定。对于中空部件10弯曲的方向的目的地,要求没有乘员及重要零件。因此,弯曲引起部优选的是至少具备形状变化部的特征。在弯曲引起部具备全塑性力矩变化部的特征的情况下,即使是在中空部件10的长度方向上处于与全塑性力矩变化部相同地方的较小的形状变化部也发挥功能。因此,弯曲引起部优选的是具备全塑性力矩变化部和形状变化部的两方的特征。
(孔部)
孔部兼具备全塑性力矩变化部和形状变化部的特征。图42是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的孔部的例子的框架1的剖视图。如图42所示,在底壁部2a设有孔部60。设有孔部60的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有孔部60的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,在孔部60,面(底壁部2a)的一部分断绝,所以弯曲强度较低。因而,在图42所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有孔部60的部分处以孔部60为弯曲内侧的方式弯曲。因此,加强件4至少设在与设有孔部60的底壁部2a对置的位置。填充部件5(5A、5B)与加强件4密接,在长度方向上与孔部60相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在孔部60可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在孔部60的附近发生弯曲的情况下,能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。
这里,在图42中,表示了如第1实施方式及第4实施方式的第2例那样、框架1具有加强件4的情况下的孔部的例子。作为其他例,在图43及图44中表示框架1不具有加强件4的情况下的孔部的例子。
图43是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的孔部的例子的框架1的剖视图。图43所示的框架1是有关第2实施方式的框架1。如图43所示,在底壁部2a设有孔部60。设有孔部60的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有孔部60的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,在孔部60,面(底壁部2a)的一部分断绝,所以弯曲强度较低。因而,在图43所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有孔部60的部分处以孔部60为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的设有孔部60的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,在长度方向上与孔部60相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在孔部60可靠地发生。此外,在由于碰撞载荷F的输入而在孔部60的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的耐载荷性能维持得较高。
图44是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的孔部的例子的框架1的剖视图。图44所示的框架1是有关第3实施方式的框架1。如图44所示,在底壁部2a设有孔部60。设有孔部60的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有孔部60的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,在孔部60,面(底壁部2a)的一部分断绝,所以弯曲强度较低。因而,在图44所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有孔部60的部分处以孔部60为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的设有孔部60的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与孔部60相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在孔部60可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在孔部60的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的碰撞能量的吸收特性维持得较高。
此外,关于孔部的形状及配置,并不限于上述的例子。图45~图48是表示有关一实施方式的设在中空部件的孔部的另一例的示意图。如图45所示,也可以在底壁部2a设置圆形的孔部60a。此外,如图46所示,也可以在底壁部2a设置多个孔部60b。在此情况下,例如也可以将多个孔部60b在横截于中空部件10A的长度方向的方向上排列设置。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,孔部60b作为弯曲的起点,中空部件10A容易被向底壁部2a侧弯曲变形。
此外,如图47所示,也可以在底壁部2a设置沿横截于中空部件10A的长度方向的方向延伸的孔部60c。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,孔部60c作为弯曲的起点,中空部件10A被向底壁部2a侧弯曲变形。另外,孔部60c的形状并不限定于图47所示的圆角矩形,也可以是所有的形状。
另外,上述的横截于中空部件10A的长度方向的方向并不限定于图45~图47所示那样的与中空部件10A的长度方向正交的方向。例如,在设有孔部60的部分的面中,中空部件10A的长度方向与该横截的方向所成的角优选的是45度以上90度以下。由此,能够引起稳定的弯曲变形。
此外,设置孔部60的部分并不限于底壁部2a。例如,也可以在侧壁部2b或顶壁部3a设置孔部60。此外,在与设有孔部60的部分对置的部分,优选的是不设置孔部60等。例如,在底壁部2a设有孔部60的情况下,优选的是在顶壁部3a不设置别的引起孔部60的弯曲变形的部分。这是因为,在碰撞载荷的输入时,在设有孔部60的一侧引起弯曲变形。
此外,如图48所示,孔部60d也可以设置在棱线部2d。由此,在中空部件10A中,在长度方向上设有孔部60d的部分的全塑性力矩显著地下降,所以能够更可靠地引起以设有孔部60d的部分为弯曲的起点的弯曲变形。
(凹部)
孔部兼具备全塑性力矩变化部和形状变化部的特征。图49是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架1的剖视图。另外,加强筋部61是一实施方式的凹部的一例。如图49所示,在底壁部2a设有加强筋部61。设有加强筋部61的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有加强筋部61的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,凹部容易塌溃而成为弯曲的起点。因而,在图49所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有加强筋部61的部分以加强筋部61为弯曲内侧的方式弯曲。因此,加强件4至少设在与设有加强筋部61的底壁部2a对置的位置。填充部件5(5A、5B)与加强件4密接,在长度方向上与加强筋部61相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在加强筋部61可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在加强筋部61的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。
这里,在图49中,表示了如第1实施方式及第4实施方式的第2例那样框架1具有加强件4的情况下的凹部的例子。作为其他例子,在图50及图51中表示框架1不具有加强件4的情况下的孔部的例子。
图50是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架1的剖视图。图50所示的框架1是有关第2实施方式的框架1。另外,加强筋部61是一实施方式的凹部的一例。如图50所示,在底壁部2a设有加强筋部61。设有加强筋部61的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有加强筋部61的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,凹部容易塌溃而成为弯曲的起点。因而,图50所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有加强筋部61的部分以加强筋部61为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的设有加强筋部61的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,在长度方向上与加强筋部61相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在加强筋部61可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在加强筋部61的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的耐载荷性能维持得较高。
图51是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的加强筋部的例子的框架1的剖视图。图51所示的框架1是有关第3实施方式的框架1。另外,加强筋部61是一实施方式的凹部的一例。图51所示,在底壁部2a设有加强筋部61。设有加强筋部61的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有加强筋部61的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的全塑性力矩低。此外,凹部容易塌溃而成为弯曲的起点。因而,图51所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,框架1在设有加强筋部61的部分以加强筋部61为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的设有加强筋部61的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与加强筋部61相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在加强筋部61可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在加强筋部61的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的碰撞能量的吸收特性维持得较高。
另外,关于凹部的形状及配置,并不限于上述的例子。图52~图55是表示有关一实施方式的设在中空部件上的凹部的另一例的示意图。这里所述的凹部,是指压纹或加强筋等的设在中空部件10B的底壁部2a等的凹陷部分。如图52所示,也可以在底壁部2a设置圆形的凹部61a。
此外,如图53所示,也可以在底壁部2a设置多个凹部61b。在此情况下,例如也可以将多个凹部61b在与中空部件10B的长度方向横截的方向上排列设置。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,多个凹部61b作为弯曲的起点,中空部件10B容易向底壁部2a侧弯曲变形。
此外,如图54所示,也可以在底壁部2a设置沿与中空部件10B的长度方向横截的方向延伸的加强筋部61c。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,加强筋部61c作为弯曲的起点,中空部件10B被向底壁部2a侧弯曲变形。另外,加强筋部61c的形状并不限定于图54所示的圆角矩形,也可以是所有的形状。
另外,上述的与中空部件10B的长度方向横截的方向并不限定于图54所示那样的与中空部件10B的长度方向正交的方向。例如,在设有凹部61的部分的面中,只要中空部件10B的长度方向与该横截的方向所成的角是45度以上90度以下就可以。
此外,设置凹部61的部分并不限于底壁部2a。例如,也可以在侧壁部2b或顶壁部3a设置凹部61。此外,在与设有凹部61的部分对置的部分,优选的是不设置凹部61等。例如,在底壁部2a设有凹部61的情况下,优选的是在顶壁部3a不设置其他的凹部61的引起弯曲变形的部分。这是因为,在碰撞载荷的输入时,在设有凹部61的一侧引起弯曲变形。
此外,如图55所示,也可以在棱线部2d设置凹部61d。由此,在中空部件10B中的长度方向上,设有凹部61d的部分的全塑性力矩显著地变化,所以能够更可靠地引起以设有凹部61d的部分为弯曲的起点的弯曲变形。
在设置上述那样的凹部61的情况下,凹部61的形态没有被特别限定,但凹部61优选的是具有以下所示的形态。例如,在中空部件10B由高强度钢板形成的情况下,从成型性的观点,如图56所示,凹部61的深度D d (设有凹部61的部分的面611与凹部61的底612之间的、与平面正交的方向的长度,参照图56)优选的是中空部件10B的板厚的3倍以上。此外,中空部件10B的长度方向上的凹部61的缘613彼此的距离L d (参照图56)优选的是50mm以下。
图57是表示有关一实施方式的设在中空部件的凹部的另一例的示意图。如图57所示,沿中空部件10B的长度方向延伸的凹部61e、61f沿着中空部件10B的长度方向排列而设置。在凹部61e和凹部61f,在凹部的边缘沿着长度方向有棱线。在此情况下,在中空部件10B中,在长度方向上的凹部61e与凹部61f之间的部分610发生弯曲。这是因为,在长度方向上的凹部61e与凹部61f之间的部分610中,棱线断绝。即,长度方向上的凹部61e与凹部61f之间的部分610是形状变化部。另外,在此情况下,也在中空部件10B由高强度钢板形成的情况下,从成型性的观点,凹部61e、61f的深度D d 优选的是中空部件10B的板厚的3倍以上。此外,也可以在该部分610上形成凹部、后述的凸部、薄壁部或不同强度部等。
另外,凹部61e及凹部61f如图57所示,也可以并不一定串联地排列。此外,凹部61e及凹部61f也可以并不一定在中空部件10B的长度方向上延伸。例如,在设有凹部61e及凹部61f的部分的面中,中空部件10B的长度方向与凹部61e及凹部61f的延伸方向所成的角只要是0度以上45度以下就可以。
(凸部)
凸部具备形状变化部的特征。图58是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的凸部的例子的框架1的剖视图。如图58所示,在底壁部2a设有凸部62。设有凸部62的部分是形状变化部。在图58所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在中空部件10的长度方向上的凸部62的边缘8a或8b的至少某个中,以凸部62为弯曲内侧的方式弯曲。因此,加强件4至少被设置在与凸部62以及凸部62的前后的区域8a及8b对置的位置。填充部件5(5A、5B)与加强件4密接,在长度方向上与凸部62及其前后的边缘8a及8b相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在凸部62的边缘8a或8b的至少某个中可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在凸部62的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。
这里,在图58中,表示了如第1实施方式及第4实施方式的第2例那样框架1具有加强件4的情况下的凸部的例子。作为其他例子,在图59及图60中表示框架1不具有加强件4的情况下的孔部的例子。
图59是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的凸部的例子的框架1的剖视图。图59所示的框架1是有关第2实施方式的框架1。如图59所示,在底壁部2a设有凸部62。设有凸部62的部分是形状变化部。在图59所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在中空部件10的长度方向上的凸部62的前后的边缘8a或8b中的全塑性力矩最低的部分中,以凸部62为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的包括凸部62及其前后的边缘8a及8b的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,在长度方向上与凸部62及其前后的边缘8a及8b相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在凸部62的边缘8a或8b的至少某个中可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在凸部62的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的耐载荷性能维持得较高。
图60是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的凸部的例子的框架1的剖视图。图60所示的框架1是有关第3实施方式的框架1。如图60所示,在底壁部2a设有凸部62。设有凸部62的部分是形状变化部。在图60所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在中空部件10的长度方向上的凸部62的前后的边缘8a或8b中的全塑性力矩最低的部分,以凸部62为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的包括凸部62及其前后的边缘8a及8b的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。因此,填充部件5(5A、5B)与侧壁部2b内表面密接,与凸部62及其前后的边缘8a及8b相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在凸部62的边缘8a或8b的至少某个中可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在凸部62的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的碰撞能量的吸收特性维持得较高。
另外,关于凸部的形状及配置,并不限于上述的例子。图61~图64是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。这里所述的凸部例如通过中空部件10的加工等来实现。即,该凸部也可以是使构成中空部件10C的钢板的一部分变形而设置的。如图61所示,也可以在底壁部2a设置圆形的凸部62a。
此外,如图62所示,也可以在底壁部2a设置多个凸部62b。在此情况下,例如也可以将多个凸部62b在与中空部件10C的长度方向横截的方向上排列而设置。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,中空部件10C的长度方向上的多个凸部62b的前后的区域的某个作为弯曲的起点,中空部件10C容易向底壁部2a侧弯曲变形。
此外,如图63所示,也可以在底壁部2a设置沿与中空部件10C的长度方向横截的方向延伸的凸部62c。在此情况下,在碰撞载荷的输入时,中空部件10C的长度方向上的凸部62c的前后的区域的某个作为弯曲的起点,中空部件10C被向底壁部2a侧弯曲变形。另外,凸部62c的形状并不限定于图63所示的圆角矩形,也可以是所有的形状。
另外,上述的与中空部件10C的长度方向横截的方向并不限定于图63所示那样的与中空部件10C的长度方向正交的方向。例如,在设有凸部62的部分的面中,中空部件10C的长度方向与该横截的方向所成的角只要是45度以上且90度以下就可以。
此外,设置凸部62的部分并不限于底壁部2a。例如,也可以在侧壁部2b或顶壁部3a设置凸部62。此外,优选的是在与设有凸部62的部分对置的部分不设置凸部62等。例如,在底壁部2a设有凸部62的情况下,优选的是在顶壁部3a不设置其他的凸部62等的引起弯曲变形的部分。这是因为,在碰撞载荷的输入时,在设有凸部62的一侧引起弯曲变形。
此外,如图64所示,也可以在棱线部2d设置凸部62d。由此,在中空部件10C中的长度方向上,在设有凸部62d的部分处棱线断绝,所以能够更可靠地引起以设有凸部62d的部分为弯曲的起点的弯曲变形。
在设置上述那样的凸部62的情况下,凸部62的形态没有被特别限定,但凸部62优选的是具有以下所示的形态。例如,中空部件10C由高强度钢板形成的情况下,从成型性的观点,如图65所示,凸部62的高度H d (设有凸部62的部分的面621与凸部62的顶622之间的、与平面正交的方向的长度,参照图65)优选的是中空部件10C的板厚的3倍以上。此外,中空部件10C的长度方向上的凸部62的缘623彼此的距离L d (参照图65)优选的是50mm以下。
图66是表示有关一实施方式的设在中空部件的凸部的另一例的示意图。如图66所示,沿中空部件10C的长度方向延伸的凸部62e、62f沿着中空部件10C的长度方向排列而设置。在凸部62e、62f中,在凸部的边缘上沿着长度方向有棱线。在此情况下,在中空部件10C中的长度方向上的凸部62e与凸部62f之间的部分620处发生弯曲。这是因为,在长度方向上的凸部62e与凸部62f之间的部分620处棱线断绝。即,长度方向上的凸部62e与凸部62f之间的部分620是形状变化部。另外,在此情况下,也在中空部件10C由高强度钢板形成的情况下,从成型性的观点,凸部62e、62f的高度(Hd)优选的是中空部件10C的板厚的3倍以上。此外,在该部分620,也可以形成上述的凹部、凸部或后述的薄壁部、或者不同强度部等。
另外,凸部62e及凸部62f如图66所示,也可以并不一定串联地排列。此外,凸部62e及凸部62f也可以并不一定在中空部件10C的长度方向上延伸。例如,在设有凸部62e及凸部62f的部分的面中,中空部件10C的长度方向与凸部62e及凸部62f的延伸方向所成的角只要是0度以上45度以下就可以。
(板厚变化部/薄壁部)
板厚变化部/薄壁部兼具备全塑性力矩变化部和形状变化部的特征。图67是表示有关一实施方式的设在中空部件上的板厚变化部的一例的示意图。这里所述的板厚变化部,是指在中空部件10D的长度方向上板厚变化的部分。如图67所示,中空部件10D具备第1板厚部111及第2板厚部112。第1板厚部111设在中空部件10D的端部侧,第2板厚部112沿着中空部件10D的长度方向与第1板厚部111连续而设置。在第1板厚部111与第2板厚部112之间,钢板的板厚不同。关于板厚的大小关系没有被特别限定,但从中空部件10D整体的弯曲刚性的确保的观点,优选的是第2板厚部112的板厚比第1板厚部111的板厚大。
在此情况下,如图67所示,第1板厚部111与第2板厚部112的边界的部分为板厚变化部113。在该板厚变化部113中,中空部件10D的长度方向上的全塑性力矩变化。此外,板厚变化部113也是形状变化部。即,板厚变化部113相当于弯曲引起部。因而,在碰撞载荷被输入给中空部件10D的情况下,框架1在板厚变化部113处弯曲。因此,填充部件5与底壁部2a或侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与板厚变化部113相离而配置。或者,在长度方向上使与板厚变化部113重叠的部位的填充部件的量比板厚变化部113的周边少。在框架1具有加强件4的情况下,加强件4至少设在与设有板厚变化部113的底壁部2a对置的位置,填充部件5优选的是与加强件4密接而配置。通过这样的配置,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在板厚变化部113可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在板厚变化部113的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。
此外,弯曲引起部例如也可以由薄壁部实现。图68是表示有关一实施方式的设在中空部件的薄壁部的一例的示意图。如图68所示,在底壁部2a,在中空部件10D的长度方向前后,设有与其他部分相比板厚相对较薄的薄壁部114。包括薄壁部114在内的部分处的中空部件10的全塑性力矩比设有薄壁部114的部分的前后(关于中空部件10D的长度方向的)的部分的中空部件10D的全塑性力矩低。薄壁部114具备全塑性力矩变化部和形状变化部的两方的特征。即,中空部件10D中的设有薄壁部114的部分相当于弯曲引起部。因而,在碰撞载荷被输入给中空部件10D的情况下,框架1在设有薄壁部的部分处以薄壁部为弯曲内侧的方式弯曲。
具有该板厚变化部的中空部件10D例如也可以通过由切削、压力成形及拼接板构成的被加工板形成。该被加工板也可以是具有焊接线的激光拼焊板(Tailor WeldedBlank;TWB)。此外,上述被加工板也可以是通过轧辊使板厚不同而设置的连续变截面辊轧板(Tailor Rolled Blank;TRB)。在TWB中,板厚变化部的厚度差可以设在0.2mm以上。此外,在TRB中,单位部件长度方向的板厚变化部的板厚变化量可以设为0.1mm/100mm以上。
(不同强度部/强度变化部)
不同强度部和强度变化部具备全塑性力矩变化部的特征。不同强度部是在中空部件10的长度方向上中空部件10的屈服强度变化的部分。例如,在中空部件10的长度方向上屈服强度变化的部分中,有与周围相比全塑性力矩较小的部位。即,不同强度部是全塑性力矩变化部。因而,在该部位引起中空部件10的塑性变形。强度变化部是在中空部件10的长度方向上中空部件10的屈服强度变化的边界部分。即,强度变化部是全塑性力矩变化部。
图69是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架1的剖视图。如图69所示,在底壁部2a设有不同强度部63。不同强度部63例如通过对中空部件10部分地进行焊接、淬火或回火等的热处理等而设置。设有不同强度部63的部分处的中空部件10的屈服强度与设有不同强度部63的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的屈服强度不同。因而,在图69所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在不同强度部63或不同强度部63的附近,以不同强度部63为弯曲内侧的方式弯曲。该弯曲是通过不同强度部63或不同强度部63的附近的区域塑性变形而发生的弯曲。因此,加强件4至少设在与不同强度部63或不同强度部63的附近的区域对置的位置。填充部件5(5A、5B)与加强件4密接,在长度方向上与不同强度部63相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在不同强度部63或不同强度部63的附近可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在不同强度部63或不同强度部63的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制加强件4的面外变形,抑制加强件4的压曲。
这里,在图69中表示了如1实施方式及第4实施方式的第2例那样、框架1具有加强件4的情况下的不同强度部的例子。作为其他例子,在图70及图71中表示框架1不具有加强件4的情况下的孔部的例子。
图70是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架1的剖视图。图70所示的框架1是有关第2实施方式的框架1。如图70所示,在底壁部2a设有不同强度部63。不同强度部63例如通过对中空部件10部分地进行焊接、淬火或回火等的热处理等而设置。设有不同强度部63的部分处的中空部件10的屈服强度与设有不同强度部63的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的屈服强度不同。因而,在图70所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在不同强度部63或不同强度部63的附近,以不同强度部63为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的包括不同强度部63在内的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。该弯曲是通过不同强度部63或不同强度部63的附近的区域塑性变形而发生的弯曲。因此,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,在长度方向上与不同强度部63相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在不同强度部63或不同强度部63的附近可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在不同强度部63的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的耐载荷性能维持得较高。
图71是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的例子的框架1的剖视图。图71所示的框架1是有关第3实施方式的框架1。如图71所示,在底壁部2a设有不同强度部63。不同强度部63例如通过对中空部件10部分地进行焊接、淬火或回火等的热处理等而设置。设有不同强度部63的部分处的中空部件10的屈服强度与设有不同强度部63的部分的前后(关于中空部件10的长度方向的)的部分的中空部件10的屈服强度不同。因而,在图71所示的碰撞载荷F被输入给中空部件10的情况下,在不同强度部63或不同强度部63的附近,以不同强度部63为弯曲内侧的方式弯曲。即,在中空部件10的长度方向上,中空部件10中的包括不同强度部63在内的部分成为设在中空部件10的弯曲引起部。该弯曲是通过不同强度部63或不同强度部63的附近的区域塑性变形而发生的弯曲。因此,填充部件5(5A、5B)与侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与不同强度部63相邻或相离而配置。由此,在框架1被输入了碰撞载荷F的情况下,能够使弯曲变形在不同强度部63或不同强度部63的附近可靠地发生。此外,在通过碰撞载荷F的输入而在不同强度部63的附近发生了弯曲的情况下,能够抑制框架1的面外变形,将框架1的碰撞能量的吸收特性维持得较高。
另外,关于不同强度部的配置,并不限于上述的例子。图72、图73是表示有关一实施方式的设在中空部件的不同强度部的另一例的示意图。这里所述的不同强度部通过对形成中空部件10E的被加工板的焊接或热处理等而实现。
如图72所示,沿着对于中空部件10E的长度方向的截面周向设有不同强度部120。在此情况下,中空部件10E中的设有不同强度部120的部分也相当于弯曲引起部。因而,在碰撞载荷被输入给中空部件10E的情况下,框架1在设有不同强度部120的部分处,以不同强度部120为弯曲内侧的方式弯曲。
另外,该不同强度部例如如图73所示,也可以部分地设在底壁部2a等构成中空部件10E的截面的壁部的至少某个上。在该情况下,也在碰撞载荷被输入给中空部件10E的情况下,框架1在设有不同强度部121的部分处,以不同强度部121为弯曲内侧的方式弯曲。
此外,弯曲引起部例如也可以由强度变化部实现。图74是表示有关一实施方式的设在中空部件的强度变化部的一例的示意图。如图74所示,中空部件10E具备第1强度部122及第2强度部123。第1强度部122设在中空部件10E的端部侧,第2强度部123沿着中空部件10E的长度方向与第1强度部122连续而设置。在第1强度部122与第2强度部123之间,钢板的屈服强度不同。关于屈服强度的大小关系没有被特别限定,但从确保作为中空部件10E整体的弯曲刚性的观点,优选的是第2强度部123的屈服强度比第1强度部122的屈服强度大。
在此情况下,如图74所示,第1强度部122与第2强度部123的边界的部分为强度变化部124。在该强度变化部124中,中空部件10E的长度方向上的屈服强度变化。即,强度变化部124相当于弯曲引起部。因而,在碰撞载荷被输入给中空部件10E的情况下,框架1在强度变化部124处弯曲。
(组合)
另外,在具有弯曲部的中空部件中,也可以在弯曲部的弯曲内侧部分还设置上述的例子所示的孔部等的用来引起弯曲的部分。图75是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的弯曲部及孔部的组合的例子的框架1的剖视图。如图75所示,在中空部件10设有弯曲部6A,在底壁部2a的弯曲内侧部分6Aa设有孔部64。加强件4至少设在与弯曲内侧部分6Aa及孔部64对置的位置。填充部件5(5A、5B)与加强件4密接,在长度方向上与弯曲部6A及孔部64相邻或相离而配置。由此,通过碰撞载荷F的输入,能够在弯曲部6A使中空部件10更可靠地弯曲。
这里,图75中表示了如1实施方式及第4实施方式的第2例那样、框架1具有加强件4的情况下的不同强度部的例子。作为其他例子,在图76及图77中表示框架1不具有加强件4的情况下的孔部的例子。
图76及图77是用来说明有关一实施方式的设在中空部件的弯曲部及孔部的组合的例子的框架1的剖视图。图76所示的框架1是有关第2实施方式的框架1。图77所示的框架1是有关第3实施方式的框架1。如图76及图77所示,在中空部件10中设有弯曲部6A,在底壁部2a的弯曲内侧部分处设有孔部64。填充部件5(5A、5B)与底壁部2a或侧壁部2b的内表面密接,在长度方向上与弯曲部6A及孔部64相邻或相离而配置。由此,通过碰撞载荷F的输入,能够在弯曲部6A使中空部件10更可靠地弯曲。
弯曲引起部的组合并不限于图75所示的例子,通过将上述所示的弯曲引起部的例子组合多个,能够使弯曲引起部处的中空部件10的弯曲更可靠地发生。例如,也可以通过上述的弯曲部、凹部、凸部、孔部、板厚变化部、薄壁部、不同强度部及强度变化部的至少2个以上的组合,实现弯曲引起部。特别是,弯曲引起部中的形状变化部与全塑性力矩变化部的组合,使较小的形状变化部发挥功能,对于将中空部件10向希望的方向弯曲是有用的。
另外,图42、图49、图58、图69、图75所示的加强件4的设置位置只是在弯曲引起部的内侧,但本发明并不限定于该例。只要至少设在弯曲引起部的内侧,加强件4的长度方向的长度及设置位置没有被特别限定。根据对框架1要求的碰撞安全性能及重量等,适当调整加强件4的尺寸、材质及设置位置。
(弯曲引起部的其他例)
此外,即使是在中空部件10上没有设置有效的弯曲引起部的情况,也只要在加强件4上设置弯曲部、凹部、凸部、孔部、板厚变化部、薄壁部、不同强度部及强度变化部,加强件4的弯曲部、凹部、凸部、孔部、板厚变化部、薄壁部、不同强度部及强度变化部就为弯曲引起部。但是,即使在加强件4上设置弯曲引起部,与中空部件10的弯曲引起部相比,如果是相同的条件,则难以得到作为弯曲引起部的效果。这是因为,由于加强件4处于中空部件10的内部,所以对弯曲变形动态的影响较小。
因此,设在中空部件10的弯曲引起部被作为主要的弯曲引起部处理。此外,如果在中空部件10上不设置弯曲引起部,在加强件4上有凹部、凸部、孔部、板厚变化部、薄壁部、不同强度部及强度变化部,则将它们看作弯曲引起部。
在此情况下,例如关于弯曲部,将组合中空部件10和加强件4得到的截面(即,除了填充部件5以外的框架1的截面)的重心所形成的沿着长度方向的重心的轨迹的曲率半径是260mm以下的部分、看作作为弯曲引起部的弯曲部。
进而,即使是在加强件4没有设置基于上述那样的结构的弯曲引起部的情况,也有加强件4的端部为弯曲引起部的情况。这是因为,在框架1的长度方向上,通过加强件4的有无而全塑性力矩变化。图78是表示在有关一实施方式的中空部件10的内侧将加强件4在长度方向上相离而排列设置的结构例的框架1的剖视图。例如,如图78所示,在将加强件4在长度方向上相离而配置的情况下,如果在部件的长度方向上与加强件4的端部相邻或相离而配置填充部件5,则能够在使部件的变形可靠地发生的同时缓和变形程度。这样,除了填充部件5以外的框架1的全塑性力矩在长度方向上变化的部分被看作弯曲引起部。
这里,对用于全塑性力矩变化部作为弯曲引起部发挥功能的条件进行说明。全塑性力矩变化部作为弯曲引起部发挥功能,是指在全塑性力矩变化部引起弯曲变形。设将全塑性力矩变化部的变化前后的全塑性力矩的值中的较小的值用较大的值除而计算的值为全塑性力矩变化部的全塑性力矩变化比率。为了使全塑性力矩变化部作为弯曲引起部发挥功能,优选的是全塑性力矩变化部的全塑性力矩变化比率是0.9以下。另一方面,在中空部件10设置不作为弯曲引起部发挥功能的全塑性力矩变化部的情况下,优选的是将该全塑性力矩变化部的全塑性力矩变化比率设为超过0.9的值,更优选的是设为0.95以上。作为设在中空部件10的不作为弯曲引起部发挥功能的全塑性力矩变化部,例如可以举出在第4实施方式中填充部件5贯通的底壁部2a的壁孔21、顶壁部3a的壁孔31及加强件4的孔41。即,在第4实施方式中填充部件5贯通的底壁部2a的壁孔21、顶壁部3a的壁孔31及加强件4的孔41不是弯曲引起部。
如以上这样,能够确定长度方向的弯曲引起部。进而,在长度方向的弯曲引起部中,如果需要在与长度方向垂直的截面内定义弯曲引起部,可以看作如以下这样。在弯曲引起部是形状变化部的情况下,形状变化部是截面内的弯曲引起部。在弯曲引起部是弯曲部的情况下,从重心朝向沿着长度方向的重心的轨迹的弯曲的中心的方向是中空部件10弯曲的方向。将中空部件10的截面的外周部中的与将重心与重心的轨迹的弯曲的中心连结的线相交的部位看作截面内的弯曲引起部。
<<7.中空部件的闭截面的形状的例子>>
对中空部件10具有的闭截面的形状的例子进行说明。图79是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件10的第1例的与长度方向正交的截面的剖视图。如图79所示,中空部件10的闭截面具有关于X轴对称的大致六边形的形状。其中,在第1构造部件2的与X轴方向大致正交的部分处存在4个顶点2d、2d、2f、2f。这里,在顶点2d的内角ang1比顶点2f的内轮廓ang2小的情况下,将顶点2d定义为棱线部2d。即,将包括顶点2f、2f的被一对棱线部2d夹着的部分定义为底壁部2a。
图80是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件10的第2例的与长度方向正交的截面的剖视图。如图80所示,第1构造部件2及第2构造部件30具有帽型的截面形状。即,中空部件10由具有帽型的截面形状的2个构造部件形成。在此情况下,第1构造部件2的侧壁部2b及第2构造部件30的侧壁部30b被定义为经由第1构造部件2的棱线部2e和第2构造部件30的棱线部30e连续的一个侧壁部(连续侧壁部)。即,中空部件10的闭截面由底壁部2a、一对连续侧壁部和底壁部30a(相当于顶壁部)形成。
此外,中空部件10及中空部件10所具有的闭截面的形状并不限定于图3、图79及图80所示的例子。中空部件10所具有的闭截面的形状是大致多边形,如果能够定义相当于形成该闭截面的底壁部、一对侧壁部及顶壁部的部分,则有关本发明的技术能够对中空部件10应用。例如,中空部件也可以是通过将具有U字形的截面形状的2个构造部件以开口部分对置的方式重合而得到的具有闭截面的中空部件。此外,中空部件也可以是通过对圆管进行液压成形或弯曲加工等而形成的中空部件。
此外,即使中空部件10所具有的闭截面的形状是大致多边形以外的任意的形状,有关本发明的技术也能够对中空部件10应用。图81是表示有关本发明的其他实施方式的中空部件10的第3例的与长度方向正交的截面的剖视图。如图81所示,中空部件10由具有圆形的截面形状的第3构造部件9形成。中空部件10是沿长度方向延伸的圆管。
第3构造部件9是第1金属板的一例。第3构造部件9由例如钢板等的金属板形成。第3构造部件9的强度没有被特别限定。但是,为了补偿通过轻量化可能降低的框架的整体性的强度,第3构造部件9的拉伸强度优选的是780MPa以上。此外,第3构造部件9的拉伸强度更优选的是980MPa以上。
另外,在图81中,表示了由一个构造部件形成中空部件10的例子,但也可以通过将2个以上的构造部件相互接合而形成中空部件10。此外,中空部件10的截面形状既可以是正圆,也可以是椭圆。
<<8.填充部件的配置范围>>
如在第1~第4实施方式中说明那样,填充部件5是树脂件的一例,与框架1密接,在长度方向上被配置在弯曲引起部的周边的部位。除此以外,填充部件5也可以在长度方向上被配置在与弯曲引起部重叠的部位,但是有在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域中不配置填充部件5的部位、或有每单位长度所配置的填充部件5的量(体积)比弯曲引起部的周边少的部位。以下,对弯曲引起部和填充部件5的配置范围的具体例进行说明。
·第1观点
首先,参照图82~图94,对将框架1(中空部件10)从Z轴方向观察时的填充部件5的配置范围进行说明。另外,在以下的说明中,也有将框架1的长度方向(Y轴方向)称作“长度方向Y”、将框架1的高度方向(X轴方向)称作“高度方向X”、将框架1的宽度方向(Z轴方向)称作“宽度方向Z”的情况。
(弯曲部的具体例1)
图82表示设在框架1上的弯曲引起部(弯曲部)和填充部件5的具体例。如图82所示,在框架1的底壁部2a,设有弯曲状的弯曲部6a作为弯曲引起部。该弯曲部6a是框架1的底壁部2a沿着长度方向Y以曲线状弯曲的区域,在该弯曲部6a的位置引起框架1的弯曲变形。
填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与弯曲部6a相邻或相离而配置。填充部件5A及5B从弯曲部6a的长度方向Y的两端部6a E1 、6a E2 向长度方向Y的两侧隔开间隔L P 而配置。此外,填充部件5A及5B在弯曲部6a的长度方向Y的两侧以将距弯曲部6a的两端部6a E1 、6a E2 的在长度方向Y上的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖的方式配置。另外,间隔L P 将从弯曲部6a朝向外侧的方向的距离表示为正值,将朝向弯曲部6a的内侧的方向的距离表示为负值。如图82所示,一侧的间隔L P 相当于填充部件5A的在长度方向Y上接近弯曲部6a的端部5A E2 与弯曲部6a的在长度方向Y上接近填充部件5A的端部6a E1 之间的长度方向Y的距离。同样,另一侧的间隔L P 相当于填充部件5B的在长度方向Y上接近弯曲部6a的端部5B E1 与弯曲部6a的在长度方向Y上接近填充部件5B的端部6a E2 之间的长度方向Y的距离。在图82所示的例子中,两侧的间隔L P 、L P 相同,但也可以是某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。此外,如图82所示,一侧的上限距离L Q 相当于填充部件5A的在长度方向Y上距弯曲部6a较远的端部5A E1 与弯曲部6a的在长度方向Y上接近填充部件5A的端部6a E1 之间的长度方向Y的距离。同样,另一侧的上限距离L Q 相当于填充部件5B的在长度方向Y上距弯曲部6a较远的端部5B E2 与弯曲部6a的在长度方向Y上接近填充部件5B的端部6a E2 之间的长度方向Y的距离。在图82所示的例子中,两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,但也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。
填充部件5(5A、5B)如果仅是与弯曲部6a相邻或相离而配置,则长度方向Y的弯曲部6a与填充部件5之间的间隔L P 至少是0以上。即,L P ≥0。所述的填充部件5与弯曲部6a相邻而配置,是指L P 是0(L P =0)。所述的填充部件5与弯曲部6a相离而配置,是指L P 超过0(L P >0)。在这些情况下,在长度方向上,距弯曲部6a较近的填充部件5的端部(5A E2 及5B E1 )被配置在弯曲部6a的外侧。但是,即使填充部件5被配置的区域与弯曲部6a区域重叠,填充部件5的抑制框架1的变形的功能也不会受损。因而,能够容许在弯曲部6a处也配置填充部件5。即,能够容许L P 不到0(L P <0)。在此情况下,在长度方向上,距弯曲部6a较近的填充部件5的端部(5A E2 及5B E1 )与弯曲部6a重叠。但是,如果在框架1的长度方向上在弯曲部6a全部的区域中与弯曲部6a的周边同样地配置填充部件5,则有弯曲部6a不弯曲、即弯曲部6a不作为弯曲引起部发挥功能的情况。为了避免该情况,需要在弯曲部6a处不配置填充部件5,或设置长度方向的每单位长度的配置的填充部件5的量比周围窄的区域。由此,弯曲部6a的对于框架1的面外变形的抵抗为较低的原状,结果,弯曲部6a处的框架1的弯曲强度为较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲部6a可靠地发生。
长度方向Y的弯曲部6a(弯曲引起部)与填充部件5之间的间隔L P 优选的是不到框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5,更优选的是2分之1以下。即,优选的是L P <5H/6,更优选的是L P ≤H/2。当对框架1输入了载荷时,随着弯曲部6a的面外变形,在长度方向Y上与弯曲部6a相邻或相离的部分也面外变形。在L P <5H/6的情况下,至少能够在面外变形的部分处配置填充部件5。进而,在L P ≤H/2的情况下,能够在相对较大地面外变形的部分处配置填充部件5。并且,通过在面外变形的部分处配置填充部件5,填充部件5能够提高对于该面外变形的抵抗。由此,能够提高框架1的碰撞能量的吸收特性。特别是,在L P ≤H/2的情况下,由于能够在相对较大地面外变形的部分处提高对于面外变形的抵抗(反抗),所以能够特别提高框架1的碰撞能量的吸收特性。此外,由于能够在能使能量吸收特性改善的部分处配置填充部件5,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。
因为同样的理由,优选的是在从填充部件5的距弯曲部6a(弯曲引起部)在长度方向Y上较远的端部到弯曲部6a的端部的长度方向Y的距离为框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5以下的范围内、配置填充部件5。即,优选的是L Q ≤5H/6。由此,能够限定于当对于框架1输入了载荷时伴随着弯曲部6a的面外变形而发生面外变形的、与弯曲部6a相邻或相离的部分,从而配置填充部件5。由此,不将填充部件5无用地配置就足够,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。
(弯曲部的具体例2)
图83表示设在框架1的弯曲引起部(弯曲部)和填充部件5的另一具体例。如图83所示,在框架1的底壁部2a,设有角型的弯曲部6b作为弯曲引起部。该弯曲部6b是框架1在规定位置弯曲为角型的部分。弯曲部6b的长度方向Y的两侧的底壁部2a是平面状,这些平面状的底壁部2a成角度而相交的棱线部分构成弯曲部6b。在该弯曲部6b的弯曲位置引起框架1的弯曲变形。
填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与弯曲部6b相离而配置。或者,长度方向的每单位长度的弯曲部6b上配置的填充部件5的量比配置在弯曲部6b的周边的填充部件5少。具体而言,配置在弯曲部6b上的填充部件5的厚度比配置在弯曲部6b的周边的填充部件5的厚度薄。这里所述的厚度,是与中空部件10的轴向正交的方向的厚度,具体而言,既可以是X轴方向的厚度,也可以是Z轴方向的厚度。填充部件5A、5B被配置为,从弯曲部6b在长度方向Y的两侧隔开间隔L P 、并且将距弯曲部6b的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。在配置在弯曲部6b和其周边的填充部件5的厚度均匀的情况下,不容许间隔L P =0。这是因为,如果是间隔L P =0,则给弯曲部6b的作为弯曲引起部的功能带来障碍。间隔L P 的值需要进行选择以不损害弯曲部6b的作为弯曲引起部的功能。或者,弯曲部6b上的填充部件5的厚度需要进行选择以不损害弯曲部6b的作为弯曲引起部的功能。如图83所示,一侧的间隔L P 相当于填充部件5A的在长度方向Y上距弯曲部6b较近的端部5A E2 与弯曲部6b之间的长度方向Y的距离。同样,另一侧的间隔L P 相当于填充部件5B的在长度方向Y上距弯曲部6b较近的端部5B E1 与弯曲部6a之间的长度方向Y的距离。在图83所示的例子中,两侧的间隔L P 、L P 相同,但也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。此外,如图83所示,一侧的上限距离L Q 相当于填充部件5A的在长度方向Y上距弯曲部6b较远的端部5A E1 与弯曲部6b之间的长度方向Y的距离。同样,另一侧的上限距离L Q 相当于填充部件5B的在长度方向Y上距弯曲部6b较远的端部5B E2 与弯曲部6b之间的长度方向Y的距离。在图83所示的例子中,两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,但也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。
并且,长度方向Y的弯曲部6b(弯曲引起部)与填充部件5之间的间隔L P 优选的是不到框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5(即,L P <5H/6),更优选的是2分之1以下(即,L P ≤H/2)。此外,优选的是在从填充部件5的距弯曲部6b在长度方向Y上较远的端部到弯曲部6b的长度方向Y的距离为框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5以下的范围内配置填充部件5(即,L Q ≤5H/6)。由此,在图83所示的弯曲部6b的例子中,也能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
这里,参照图84及图85对中空部件10的截面高度H进行说明。
图84是表示中空部件10的一例的剖视图,表示与该中空部件10的长度方向X正交的截面。如图84所示,中空部件10由具有帽型的截面形状的第1构造部件2和平板状的第2构造部件3构成。第1构造部件2具有底壁部2a、设在底壁部2a的宽度方向Z的两侧的一对侧壁部2b、2b、分别设在侧壁部2b、2b的端部的一对凸缘部2c、2c、以及棱线部2d、2d、2e、2e。一对侧壁部2b、2b的长度相互相等。第2构造部件3具有与上述底壁部2a对置配置的顶壁部3a和相对于上述凸缘部2c、2c接合的一对接合部3c、3c。
这里,所述的中空部件10的截面高度H,是在与中空部件10的长度方向Y正交的截面中、中空部件10的高度方向X的最大长。即,所述的截面高度H,是指在中空部件10的弯曲变形时为内侧的面(弯曲内侧面)与对置于该面的面(弯曲外侧面)之间的距离中的最大的距离。在图84所示的中空部件10的例子中,顶壁部3a相当于弯曲内侧面,底壁部2a相当于弯曲外侧面。并且,顶壁部3a和底壁部2a相互对置且相互平行。因而,图84的例子的中空部件10的截面高度H是顶壁部3a的外壁面与对置于顶壁部3a的底壁部2a的外壁面之间的高度方向X的距离。
图85是表示中空部件10的另一例的剖视图,表示与该中空部件10的长度方向X正交的截面。在图85所示的中空部件10的例子中,也与上述图84的例子同样,顶壁部3a相当于弯曲内侧面,底壁部2a相当于弯曲外侧面。另一方面,图85所示的中空部件10的例子中,第1构造部件2的底壁部2a和第2构造部件3的顶壁部3a相互不平行,在相互交叉的方向上配置。因而,图85的例子的中空部件10的截面高度H,是顶壁部3a的外壁面与底壁部2a的外壁面之间的高度方向X的距离中的最大的距离,即顶壁部3a的外壁面与棱线部2d的位置处的底壁部2a的外壁面之间的距离。
(孔部的具体例)
图86表示设在框架1上的弯曲引起部(孔部)和填充部件5的具体例。如图86所示,在框架1的底壁部2a,设有孔部60作为弯曲引起部。该孔部60是在框架1的底壁部2a上贯通形成的开口。在YZ平面观察中,孔部60的形状优选的是例如沿宽度方向Z延伸的纵长的长方形状,但除此以外,也可以是矩形状、多边形状、圆形状、椭圆形状等任意的形状。在该孔部60引起框架1的弯曲变形。
如图86所示,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与孔部60相邻或相离而配置。即,在长度方向上,距弯曲部6a较近的填充部件5A及5B的端部5A E2 及5B E1 被配置在孔部60的外侧。填充部件5A及5B被配置为,将从长度方向Y的孔部60的两端部60 E1 、60 E2 在长度方向Y的两侧隔开间隔L P ,并且距孔部60的两端部60 E1 、60 E2 的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 、L P 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距孔部60较近的端部5A E2 或5B E1 与孔部60的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部60 E1 或60 E2 之间的长度方向Y的距离。也可以沿着比图86位于更靠Z方向跟前和里侧的孔的边缘配置填充部件5。即,间隔L P 也可以不到0。此外,填充部件5也可以为一体。但是,需要在长度方向上配置在与孔部60重叠的区域中的每单位长度的填充部件5的量比在长度方向上配置在孔部60的周边的每单位长度的填充部件5的量少。如上述那样,既可以两侧的间隔L P 、L P 相同,也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距孔部60较远的端部5A E1 或5B E2 与孔部60的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部60 E1 或60 E2 之间的长度方向Y的距离。如上述那样,既可以两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。此外,与上述同样,优选的是在L P <5H/6或L P ≤H/2、为L Q ≤5H/6的范围内配置填充部件5。由此,在图86所示的孔部60的例子中,能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
如上述那样,填充部件5也可以与孔部60重叠而配置。参照图87~图90说明该情况下的一例。
图87表示设在框架1上的弯曲引起部(孔部)和填充部件5的具体例。如图87所示,在框架1的底壁部2a,设有孔部60作为弯曲引起部。填充部件5(5A及5B)与底壁部2a及顶壁部3a的内表面密接,被配置在孔部60的长度方向的两侧的周边部分。L P 及L Q 的定义与图86同样。填充部件5也被配置在与孔部60在长度方向上重复的范围中。详细地讲,距孔部60较近的填充部件5A的端部5A E2 被配置在比孔部60的端部60 E1 靠内侧,与孔部60重叠。此外,距孔部60较近的填充部件5B的端部5B E1 被配置在比孔部60的端部60 E2 靠内侧,与孔部60重叠。即,L P <0。但是,如图87所示,填充部件5A和填充部件5B相离而配置,在长度方向上与孔部60重叠的范围中,存在没有配置填充部件5的空洞72。将长度方向上的作为孔部60的外侧的空间、且配置有填充部件5的空间71A及71B作为外侧空间71A及71B。将长度方向上的孔部60的内侧的空间70作为内侧空间70。外侧空间71A及71B被填充部件5A及5B占用,内侧空间70至少具有填充部件5没有被填充的空洞72。因此,外侧空间71A及71B的长度方向的每单位长度的填充部件5的量(体积)比内侧空间70的长度方向的每单位长度的填充部件5的量大。
图88表示设在框架1的弯曲引起部(孔部)和填充部件5的具体例。如图88所示,在框架1的底壁部2a上,作为弯曲引起部而设有孔部60。填充部件5与底壁部2a及顶壁部3a的内表面密接,被配置在孔部60的长度方向的两侧的周边部分,在孔部60的长度方向的两侧具有端部5 E1 及5 E2 。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5的长度方向Y的端部5 E1 或5 E2 与孔部60的长度方向Y的端部60 E1 或60 E2 之间的长度方向Y的距离。填充部件5被一体地成形。填充部件5包括在孔部60的长度方向的两侧的周边部分与底壁部2a及顶壁部3a的内表面密接的周边部分5 P1 及5 P2 、以及将周边部分5 P1 与周边部分5 P2 连接的连接部分5 P3 。填充部件5的连接部分5 P3 被配置在与孔部60在长度方向上重叠的范围中。连接部分5 P3 的X轴方向的厚度比周边部分5 P1 及5 P2 的X轴方向的厚度薄。结果,在与孔部60在长度方向上重叠的范围中,形成没有配置填充部件5的空洞72。空洞72的长度方向的端部72 E1 及72 E2 位于比孔部60的端部60 E1 及60 E2 靠外侧。另外,空洞72的长度方向的端部72 E1 及72 E2 也可以位于比孔部60的端部60 E1 及60 E2 靠内侧。将作为长度方向上的孔部60的外侧的空间且配置有填充部件5的空间71A及71B作为外侧空间71A及71B。将长度方向上的孔部60的内侧的空间70作为内侧空间70。外侧空间71A及71B至少具有填充部件5被紧密地填充的周边部分5 P1 及5 P2 ,内侧空间70至少具有填充部件5没有被填充的空洞72。因此,外侧空间71A及71B的长度方向的每单位长度的填充部件5的量(体积)比内侧空间70的长度方向的每单位长度的填充部件5的量大。
图89表示设在框架1的弯曲引起部(孔部)和填充部件5的具体例。如图89所示,在框架1的底壁部2a上,设有孔部60作为弯曲引起部。填充部件5与底壁部2a及顶壁部3a的内表面密接,被配置在孔部60的长度方向的两侧的周边部分,在孔部60的长度方向的两侧具有端部5 E1 及5 E2 。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5的长度方向Y的端部5 E1 或5 E2 与孔部60的长度方向Y的端部60 E1 或60 E2 之间的长度方向Y的距离。填充部件5被一体地成形。填充部件5包括在孔部60的长度方向的两侧的周边部分被填充到XZ平面的全域中的周边部分5 P1 及5 P2 、以及被填充到XZ平面的一部分中并将周边部分5 P1 与周边部分5 P2 连接的连接部分5 P3 。填充部件5的连接部分5 P3 被配置在与孔部60在长度方向上重叠的范围中。连接部分5 P3 的Z轴方向的厚度比周边部分5 P1 及5 P2 的Z轴方向的厚度薄。结果,在与孔部60在长度方向上重叠的部分处,形成没有配置填充部件5的空洞72。空洞72的长度方向的端部72 E1 及72 E2 位于比孔部60的端部60 E1 及60 E2 靠外侧。另外,空洞72的长度方向的端部72 E1 及72 E2 也可以位于比孔部60的端部60 E1 及60 E2 靠内侧。参照图89,周边部分5 P1 及5 P2 图示了端面,另一方面,连接部分5 P3 被作为Z轴方向里侧(负侧)的背景图示。这表示形成了被周边部分5 P1 、5 P2 及连接部分5 P3 包围的空洞72。将作为长度方向上的孔部60的外侧的空间、且配置有填充部件5的空间71A及71B作为外侧空间71A及71B。将长度方向上的孔部60的内侧的空间70作为内侧空间70。外侧空间71A及71B至少具有填充部件5被紧密地填充的周边部分5 P1 及5 P2 ,内侧空间70至少具有填充部件5没有被填充的空洞72。因此,外侧空间71A及71B的长度方向的每单位长度的填充部件5的量(体积)比内侧空间70的长度方向的每单位长度的填充部件5的量大。
图90表示设在框架1的弯曲引起部(孔部)和填充部件5的具体例。如图90所示,在框架1的底壁部2a设有圆形的孔部60a。填充部件5在框架1的内侧以除了孔部60a以外将孔部60a的周边覆盖的方式配置。填充部件5被一体地成形。填充部件5包括孔部60的长度方向的两侧的周边部分5 P1 及5 P2 、以及将周边部分5 P1 与周边部分5 P2 连接的连接部分5 P3 。填充部件5的连接部分5 P3 被配置在与孔部60在长度方向上重复的范围中。填充部件5的连接部分5 P3 被配置在YZ平面中除了与孔部60a重叠的范围以外。除了该范围以外,填充部件5的X轴方向的厚度是一样的。因此,填充部件5的周边部分5 P1 及5 P2 的长度方向的每单位长度的量(体积)比填充部件5的连接部分5 P3 的长度方向的每单位长度的量大。
在参照图87~图90上述说明的例子中,以下的点是共通的。第1,填充部件5被配置在弯曲引起部的长度方向的两侧的周边部分。第2,填充部件5也被配置在与弯曲引起部在长度方向上重叠的范围中。第3,作为长度方向上的弯曲引起部的外侧空间、且配置填充部件5的外侧空间的长度方向的每单位长度的填充部件5的量(体积)比长度方向上的弯曲引起部的内侧空间的长度方向的每单位长度的填充部件5的量大。根据该结构,即使在填充部件5与弯曲引起部重叠而配置的情况下,至少在长度方向上与弯曲引起部重叠的区域中的长度方向的每单位长度的填充部件5的量也比弯曲引起部的周边小。因此,弯曲引起部处的弯曲的发生不被阻碍,能够在弯曲引起部引起弯曲变形。
(凹部的具体例)
图91表示设在框架1的弯曲引起部(凹部)和填充部件5的具体例。如图91所示,在框架1的底壁部2a上,设有凹部61作为弯曲引起部。该凹部61是框架1的底壁部2a的一部分朝向内侧陷下形成的部分。在YZ平面观察中,凹部61的形状优选的是例如沿宽度方向Z延伸的纵长的长方形状,但除此以外,也可以是矩形状、多边形状、圆形状、椭圆形状等任意的形状。在该凹部61引起框架1的弯曲变形。
如图91所示,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与凹部61相邻或相离而配置。即,在长度方向上,距凹部61较近的填充部件5A及5B的端部5A E2 及5B E1 被配置在凹部61的外侧。填充部件5A及5B被配置为,将从长度方向Y的凹部61的两端部61 E1 、61 E2 在长度方向Y的两侧隔开间隔L P 、并且将距凹部61的两端部61 E1 、61 E2 的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 、L P 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距凹部61较近的端部5A E2 或5B E1 与凹部61的在长度方向Y上接近填充部件5A或5B的端部61 E1 或61 E2 之间的长度方向Y的距离。也可以在凹部61中也配置填充部件5。即,间隔L P 也可以不到0。但是,关于长度方向的每单位长度的填充部件的量,与作为弯曲引起部的凹部61重叠的区域比在长度方向上不与凹部61重叠的凹部61的周边少。如上述那样,既可以两侧的间隔L P 、L P 相同,也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距凹部61较远的端部5A E1 或5B E2 与凹部61的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部61 E1 或61 E2 之间的长度方向Y的距离。如上述那样,既可以两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。此外,与上述同样,优选的是在L P <5H/6或L P ≤H/2、为L Q ≤5H/6的范围内配置填充部件5。由此,在图91所示的凹部61的例子中,也能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
(凸部的具体例)
图92表示设在框架1的弯曲引起部(凸部)和填充部件5的具体例。如图92所示,在框架1的底壁部2a上,设有凸部62作为弯曲引起部。该凸部62是框架1的底壁部2a的一部分朝向外侧突出形成的部分。在YZ平面观察中,凸部62的形状优选的是例如沿宽度方向Z延伸的纵长的长方形状,但除此以外,也可以是矩形状、多边形状、圆形状、椭圆形状等任意的形状。在该凸部62引起框架1的弯曲变形。
如图92所示,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与凸部62相邻或相离而配置。即,在长度方向上,距凸部62较近的填充部件5A及5B的端部5A E2 及5B E1 被配置在凸部62的外侧。填充部件5A及5B被配置为,将从长度方向Y的凸部62的两端部62 E1 、62 E2 在长度方向Y的两侧隔开间隔L P 、并且将距凸部62的两端部62 E1 、62 E2 的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 、L P 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距凸部62较近的端部5A E2 或5B E1 与凸部62的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部62 E1 或62 E2 之间的长度方向Y的距离。也可以在凸部62处也配置填充部件5。即,间隔L P 也可以不到0。但是,关于长度方向的每单位长度的填充部件的量,与作为弯曲引起部的凸部62重叠的区域比在长度方向上不与凸部62重叠的凸部62的周边少。如上述那样,既可以两侧的间隔L P 、L P 相同,也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距凸部62较远的端部5A E1 或5B E2 与凸部62的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部62 E1 或62 E2 之间的长度方向Y的距离。如上述那样,既可以两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。此外,与上述同样,优选的是在L P <5H/6或L P ≤H/2、为L Q ≤5H/6的范围内配置填充部件5。由此,在图92所示的凸部62的例子中,也能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
(板厚变化部/薄壁部的具体例)
图93表示设在框架1的弯曲引起部(板厚变化部)和填充部件5的具体例。如图93所示,框架1的底壁部2a上,设有板厚变化部113作为弯曲引起部。该板厚变化部113是钢板的板厚不同的第1板厚部111与第2板厚部112的边界的部分,例如在宽度方向Z上以直线状设置。在该板厚变化部113引起框架1的弯曲变形。
如图93所示,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与板厚变化部113相邻或相离而配置。即,在长度方向上,距板厚变化部113较近的填充部件5A及5B的端部5A E2 及5B E1 被配置在板厚变化部113的外侧。填充部件5A及5B被配置为,将在板厚变化部113的长度方向Y的两侧隔开间隔L P 、并且将距板厚变化部113的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 、L P 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距板厚变化部113较近的端部5A E2 或5B E1 与板厚变化部113之间的距离。在此情况下,也可以间隔L P =0。但是,在L P =0的情况下,需要使板厚变化部113上的填充部件5比板厚变化部113的周边薄、或使配置在板厚变化部113上的填充部件5的宽度比板厚变化部113的周边窄,以免给板厚变化部113的弯曲引起部的功能带来障碍。即,需要使得在长度方向上配置与板厚变化部113重叠的区域中的每单位长度的填充部件5的量比在长度方向上配置在板厚变化部113的周边的每单位长度的填充部件5的量少。如上述那样,既可以两侧的间隔L P 、L P 相同,也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距板厚变化部113较远的端部5A E1 或5B E2 与板厚变化部113之间的长度方向Y的距离。如上述那样,既可以两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。此外,与上述同样,优选的是在L P <5H/6或L P ≤H/2、为L Q ≤5H/6的范围内配置填充部件5。由此,在图93所示的板厚变化部113的例子中,也能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
(不同强度部/强度变化部的具体例)
图94表示设在框架1的弯曲引起部(不同强度部)和填充部件5的具体例。如图94所示,框架1的底壁部2a上,设有不同强度部63作为弯曲引起部。该不同强度部63是框架1的底壁部2a的强度部分性地下降的部分,例如被设为沿宽度方向Z延伸的带状。在该不同强度部63引起框架1的弯曲变形。
如图94所示,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,与不同强度部63相邻或相离而配置。即,在长度方向上,距不同强度部63较近的填充部件5A及5B的端部5A E2 及5B E1 被配置在不同强度部63的外侧。填充部件5A及5B被配置为,将在不同强度部63的长度方向Y的两侧隔开间隔L P 、并且将距不同强度部63的长度方向Y的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 、L P 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距不同强度部63较近的端部5A E2 或5B E1 与不同强度部63的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部63 E1 或63 E2 之间的长度方向Y的距离。也可以在不同强度部63处配置填充部件5。即间隔L P 也可以不到0。但是,需要在长度方向上配置在与不同强度部63重叠的区域中的每单位长度的填充部件5的量比在长度方向上配置在不同强度部63的周边的每单位长度的填充部件5的量少。如上述那样,既可以两侧的间隔L P 、L P 相同,也可以某一方的间隔L P 比另一方的间隔L P 长。上限距离L Q 、L Q 分别相当于填充部件5A或5B的在长度方向Y上距不同强度部63较远的端部5A E1 或5B E2 与不同强度部63的在长度方向Y上距填充部件5A或5B较近的端部63 E1 或63 E2 之间的长度方向Y的距离。如上述那样,既可以两侧的上限距离L Q 、L Q 相同,也可以某一方的上限距离L Q 比另一方的上限距离L Q 长。此外,与上述同样,优选的是在L P <5H/6或L P ≤H/2、为L Q ≤5H/6的范围内配置填充部件5。由此,在图94所示的不同强度部63的例子中,也能得到与上述图82的例子的弯曲部6a的情况同样的效果。
以上,根据第1观点,对各个弯曲引起部的例子中的填充部件5的配置范围进行了说明。
填充部件5至少被配置在弯曲引起部的周边。进而,在弯曲引起部,有填充部件5没有被配置的区域、或填充部件5的厚度比弯曲引起部的周边薄的区域。即,在长度方向上配置在与弯曲引起部重叠的区域中的每单位长度的填充部件5的量比在长度方向上配置在弯曲引起部的周边的每单位长度的填充部件5的量少。由此,弯曲引起部的对于框架1的面外变形的抵抗为较低的原状,结果,弯曲引起部处的框架1的弯曲强度为较低的原状。由此,在框架1被输入了碰撞载荷的情况下,能够使弯曲变形在弯曲引起部可靠地发生。
长度方向Y的弯曲引起部与填充部件5之间的间隔L P 优选的是不到框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5,更优选的是2分之1以下。即,优选的是L P <5H/6,更优选的是L P ≤H/2。当对框架1输入了载荷时,随着弯曲引起部的面外变形,在长度方向Y上与弯曲引起部相邻或相离的部分也面外变形。并且,通过在面外变形的部分处配置填充部件5,填充部件5能够提高对于该面外变形的抵抗。在L P <5H/6的情况下,由于至少能够在面外变形的部分处配置填充部件5,所以能够提高框架1的碰撞能量的吸收特性。进而,在L P ≤H/2的情况下,由于能够在相对较大地面外变形的部分处配置填充部件5,所以特别能够提高框架1的碰撞能量的吸收特性。此外,由于能够在能使能量吸收特性提高的部分处配置填充部件5,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。这样,通过以满足L P <5H/6、更优选的是满足L P ≤H/2的方式配置填充部件5,能够以较高的质量效率使载荷输入时的能量吸收量改善。
除此以外,优选的是,在从填充部件5的距弯曲引起部在长度方向Y上较远的端部到弯曲引起部的长度方向Y的距离为框架1(中空部件10)的截面高度H的6分之5以下的范围内配置填充部件5。即,优选的是L Q ≤5H/6。由此,能够限定于当对于框架1输入了载荷时随着弯曲部6a的面外变形而进行面外变形的与弯曲部6a相邻或相离的部分而配置填充部件5。由此,由于不将填充部件5无用地配置就足够,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。这样,通过以满足L Q ≤5H/6的方式配置填充部件5,能够以较高的质量效率使载荷输入时的能量吸收量提高。
■第2观点
接着,参照图95~图98,对将框架1(中空部件10)从Y轴方向观察时的填充部件5的配置范围进行说明。另外,以下作为一例,对中空部件10的截面形状是圆形或椭圆的情况进行说明。图95~图98分别是表示与Y轴方向正交的截面中的框架1及填充部件5的具体例的剖视图。
在图95所示的例子中,中空部件10的截面形状是圆形。填充部件5在未图示的弯曲引起部(例如孔部60)的周边与中空部件10的内表面密接而配置。此外,在长度方向上配置在与弯曲引起部重叠的区域中的每单位长度的填充部件5的量比在长度方向上配置在弯曲引起部的周边的每单位长度的填充部件5的量少。填充部件5由与中空部件10的内表面密接的圆弧状的密接面501和不与中空部件10的内表面接触的弯曲状的解放面502构成。填充部件5优选的是在中空部件10的截面中被配置在比中空部件10的边界19更靠有弯曲引起部的一侧(例如,形成有孔部60的一侧)。进而,优选的是在解放面502不超过边界19的范围中配置填充部件5。
另外,所述的边界,是将截面的弯曲方向的高度划分为一半的面。换言之,是在截面中用弯曲方向的高度的中心定义的面。边界19是在弯曲变形时作用的应力大致为零的面。如果将在弯曲变形时作用的应力是零的面定义为弯曲的中立面,则弯曲的中立面与边界19严格地不同。弯曲的中立面与边界19不一致是基于以下的理由。构造件的压缩与拉伸的刚性不同、构造件的板厚并不一定哪个都相同、有填充部件5的一侧不易变形而中立面向填充部件5侧移动、弯曲变形也伴随着在轴向上压缩或拉伸的变形等。但是,由于弯曲的中立面与边界19不会较大地偏离,所以将边界19看作弯曲的中立面。另外,弯曲方向是从截面的重心朝向弯曲引起部的方向。这是因为中空部件10在弯曲引起部压曲、弯曲。在一个截面中有多个弯曲引起部的情况下,弯曲方向是将各个弯曲引起部的弯曲的矢量加总的方向。弯曲的矢量的大小根据弯曲引起部的种类、位置、大小等而变化。例如,在弯曲引起部较小的情况下,由该弯曲引起部带来的弯曲的矢量较小。由于在实际的中空部件10的设计中,设置弯曲引起部以使得在想要弯曲的部位处可靠地压曲,所以只要考虑一个或两个最大的弯曲引起部,就能够估算弯曲方向。例如,在将某个面弯曲的情况下,在该面的两侧的棱线设置弯曲引起部。在此情况下,如果观察设在棱线上的两个弯曲引起部,则能容易地知道弯曲方向是从重心朝向该面的方向。
填充部件5的杨氏模量比构成中空部件10的金属板低。因而,填充部件5如果被赋予应力则容易地变形。该填充部件5抑制中空部件10的变形,是因为抑制了中空部件10中的被赋予了压缩应力的部位进行面外变形。即,是因为填充部件5阻碍了中空部件10的面外变形。因此,填充部件5与在中空部件10的变形时压缩变形的面密接而配置是有效的。进而,以填充部件5的质量效果比的观点看,最优选的是全部的填充部件5与在中空部件10的变形时压缩变形的面密接而配置。所述的在中空部件10的变形时压缩变形的面,是比中空部件10的边界19更靠有弯曲引起部的一侧的面(构成中空部件10的金属板)。
因此,填充部件5优选的是在中空部件10的有弯曲引起部的截面中,与比在以从截面的重心朝向弯曲引起部的方向定义的截面的高度方向上将截面二等分的边界19更靠有弯曲引起部的一侧密接而配置。
在图96所示的例子中,中空部件10的截面形状是椭圆。填充部件5与图95同样地配置。进而,填充部件5由与中空部件10的内表面密接的弯曲状的密接面503和直线状的解放面504构成。填充部件5在中空部件10的截面中被配置在比中空部件10的边界19更靠弯曲内侧。即,填充部件5被配置在解放面504不超过边界19的范围中。
在图97所示的例子中,中空部件10的截面形状是圆形。填充部件5与图95同样地配置。进而,填充部件5由与中空部件10的内表面密接的圆弧状的密接面505、一对直线状的第1解放面506、507和圆弧状的第2解放面508构成。填充部件5在中空部件10的截面中被配置在比中空部件10的边界19更靠弯曲内侧。即,填充部件5被配置在第1解放面506及507不超过边界19的范围中。
在图98所示的例子中,中空部件10的截面形状是圆形。填充部件5与图95同样地配置。进而,壁孔21设在中空部件10的与未图示的弯曲引起部在长度方向上相邻或相离的壁面上。填充部件5如在上述第4实施方式中说明那样,贯通壁孔21而与中空部件10密接。详细地讲,填充部件5具备与中空部件10的内壁面密接的第1填充部分51、与中空部件10的外壁面密接的第2填充部分52、以及与壁孔21密接而设置并将第1填充部分51与第2填充部分52连结的第3填充部分53。填充部件5在中空部件10的截面中被配置在比中空部件10的边界19更靠弯曲内侧。即,填充部件5被配置在第1填充部分51不超过边界19的范围中。
如图95~图98所示,填充部件5在中空部件10的截面中被配置在比中空部件10的边界19更靠由弯曲引起部引起的弯曲内侧。边界19在弯曲变形时作用的应力是零,边界19附近在弯曲变形时作用的应力较少。因此,在边界19处,在中空部件10不易发生面外变形。通过填充部件的配置范围被限定在比边界19更靠弯曲内侧,至少在比边界19更靠弯曲外侧的、不易发生面外变形的边界19附近的区域中不配置填充部件5。因而,能够维持由填充部件5带来的碰撞安全性能的质量效率。另一方面,如果参照图116及图117,则弯曲内侧比弯曲外侧发生更大的面外变形。因此,通过将填充部件5配置在比中空部件10的边界19更靠弯曲内侧,能够有效地抑制在弯曲内侧发生的较大的面外变形。这样,能够以较高的质量效率使框架1的碰撞安全性能提高。
实施例
<<9.实施例>>
接着,对本发明的实施例进行说明。
<9.1.与第4实施方式有关的实施例>
为了确认本发明效果,在以下说明的实施例中,对有关上述实施方式的填充部件(例如树脂件)相对于中空部件(例如金属部件)的密接性的提高效果进行了验证。另外,以下的实施例仅是为了验证本发明效果而进行的,本发明并不受以下的实施例限定。
本发明者们为了对填充部件相对于中空部件的密接性的提高效果进行验证,评价了十字拉伸试验的CTS(Cross Tension Strength:十字剥离强度)。更详细地讲,在本试验中,按照实施例及比较例准备十字拉伸试验片,对它们进行拉伸试验,评价作为其接头强度的CTS。接头强度的大小与填充部件相对于中空部件的密接性的大小对应。
图99是表示在有关实施例1及实施例2的十字拉伸试验中使用的试样的结构的俯视图。此外,图100是表示有关实施例1的试样的结构的侧方剖视图。如图99及图100所示,有关实施例1的试样,是通过在第1试验片101及第2试验片102之间填充填充部件50并使其硬化而将第1试验片101及第2试验片102接合的十字拉伸试验片。此外,在第1试验片101及第2试验片102的中心,设有壁孔103、104。壁孔103、104的直径分别是22mm。
填充部件50的一部分为从该壁孔103、104隆起、与第1试验片101及第2试验片102的外壁面密接的第2填充部分52。此外,与第1试验片101及第2试验片的内壁面密接的第1填充部分51和第2填充部分52通过与壁孔103、104密接而设置的第3填充部分53而被连接。即,填充部件50为通过粘接力被机械地卡止而接合在第1试验片101及第2试验片10的状态。
图101是表示有关实施例2的试样的结构的侧方剖视图。如图101所示,有关实施例2的试样,是通过在第1试验片201及第2试验片202之间填充填充部件50并使其硬化而将第1试验片201及第2试验片202接合的十字拉伸试验片。此外,与实施例1同样,在有关实施例2的第1试验片201及第2试验片202的中心,设有壁孔203、204。对于壁孔203、204施以了内缘翻边加工(毛口磨光加工),壁孔203、204的孔缘端向相互对置的方向突出。壁孔203、204的内缘翻边加工(毛口磨光加工)后的直径分别是22mm。
填充部件50的一部分为从该壁孔203、204隆起、与第1试验片201及第2试验片202的外壁面密接的第2填充部分52。此外,与第1试验片201及第2试验片的内壁面密接的第1填充部分51和第2填充部分52被与壁孔203、204密接而设置的第3填充部分53连接。即,填充部件50为通过粘接力被机械地卡止而接合在第1试验片201及第2试验片202的状态。
图102是表示有关比较例的试样的结构的侧方剖视图。如图102所示,有关比较例的试样,是通过在第1试验片931及第2试验片932之间填充填充部件50并使其硬化而将第1试验片931及第2试验片932接合的十字拉伸试验片。另外,在有关比较例的第1试验片931及第2试验片932的中心没有设置壁孔。因而,填充部件50为仅通过粘接力接合在第1试验片931及第2试验片932的状态。
在各实施例及比较例中使用的第1试验片、第2试验片及填充部件的特性及尺寸如下。
-第1试验片,第2试验片
拉伸强度:1180MPa
尺寸:宽度50mm,长度150mm,厚度1.4mm
表面处理:合金化熔融锌镀层
-填充部件
材质:聚氨酯
厚度:10mm
此外,在各实施例及比较例的第1试验片及第2试验片的两端侧,设有用来将用来在拉伸试验时将它们在拉伸方向上拉伸的夹具固定的固定孔(直径20mm)。
在十字拉伸试验中,将各实施例及有关比较例的试样以1mm/min的速度拉伸,计测最大载荷(N)。另外,各实施例及有关比较例的试样数分别为2。
图103是表示通过十字拉伸试验计测的各试样的最大载荷的图表。另外,实施例1-1及实施例1-2的图表分别表示有关实施例1的试样的试验结果。此外,实施例2-1及2-2的图表分别表示有关实施例2的试样的试验结果。此外,比较例1及比较例2的图表分别表示有关比较例的试样的试验结果。
如图103所示,显示出有关实施例1及实施例2的试样的最大载荷与有关比较例的试样的最大载荷相比显著较大。根据该结果,显示出与简单地使填充部件与相当于中空部件的试验片粘接相比,通过使填充部件与该试验片的两面密接而卡止在该试验片上,即使对试验片施加高负荷,也能够维持填充部件密接于试验片的状态。
此外,如果将实施例1与实施例2比较,则显示出有关实施例2的试样的最大载荷比有关实施例1的试样的最大载荷大。根据该结果,显示出通过以填充部件侵入到被内缘翻边加工(毛口磨光加工)的壁孔的孔缘端中的方式设置,能够进一步提高试验片与填充部件的接头强度。
以上,如上述实施例所示,通过使填充部件贯通到设在相当于中空部件的试验片上的孔中并与该试验片的两面密接,即使对试验片施加高负荷,填充部件也难以从试验片容易地脱落。因此,通过做成经由壁孔将填充部件与中空部件卡止的结构,能够维持将填充部件密接于中空部件的状态。即,即使通过碰撞载荷而对中空部件施加能够产生面外变形的负荷,填充部件也能够稳定地贡献于车辆用构造部件的碰撞安全性能。
<9.2.与填充部件的配置范围有关的实施例>
为了确认本发明效果,在以下说明的实施例中,对由填充部件5带来的框架的碰撞安全性能的提高效果进行了验证。另外,以下的实施例只不过是为了验证本发明效果而进行的,本发明并不受以下的实施例限定。此外,对于有关各实施例的填充部件,只要不特别区别,就称作“填充部件5”而进行说明。
本发明者们为了对由填充部件带来的框架的碰撞安全性能的提高效果进行验证,利用模拟计算了对于相同冲程St(mm)的各种框架的能量吸收量(Energy Absorption;E.A.(kJ))。所述的冲程St,表示图104所示的以框架1的碰撞侧的端面为起点的碰撞体的移动量。即,对于相同冲程St的E.A.越高,可以说碰撞安全性能越高。
图104是用来说明有关一实施方式的实施例的模拟设定的图。如图104所示,有关本实施例的框架1由帽型的截面形状的第1构造部件2和板状的第2构造部件3构成,具有闭截面形状。进而,框架1在内部具有加强件4。此外,在底壁部2a的一区域69中设有弯曲引起部。在各个实施例中,填充部件5(5A、5B)与底壁部2a的内表面密接,在长度方向(Y轴方向)上与设有弯曲引起部的区域69相邻或相离而配置。如图104所示,填充部件5A及5B从设有弯曲引起部的区域69的长度方向的两端部在长度方向的两侧隔开间隔L P 而配置。此外,填充部件5A及5B被设置为,在设有弯曲引起部的区域69的长度方向的两侧,将距设有弯曲引起部的区域69的两端部的长度方向的距离是从间隔L P (下限距离)到上限距离L Q 的区域覆盖。间隔L P 是在填充部件5的长度方向上距设有弯曲引起部的区域69较近的端部与设有弯曲引起部的区域69的在长度方向上距填充部件5较近的端部之间的长度方向的距离。上限距离L Q 是填充部件5的在长度方向上距设有弯曲引起部的区域69较远的端部与设有弯曲引起部的区域69的在长度方向上距填充部件5较近的端部之间的长度方向的距离。在本模拟中,假设长度方向前后的各自的间隔L P 是同值,假设长度方向前后的各自的上限距离L Q 是同值。在弯曲引起部是凹部的情况下,如果使间隔L P 不到0,则填充部件的形状不同。由于填充部件的形状也给模拟结果带来影响,所以在间隔L P 不到0的条件下不进行模拟。
第1构造部件2、第2构造部件3及加强件4都由钢板形成。第1构造部件2的板厚是1.4mm,第1构造部件2的强度是1180MPa。第2构造部件3的板厚是1.4mm,第2构造部件3的强度是1180MPa。加强件4的板厚是0.5mm,加强件4的强度是270MPa。填充部件5的杨氏模量是100MPa,屈服应力是2.1MPa。此外,中空部件10的截面高度H是72mm。另外,假设各实施例中的填充部件5的长度方向的长度(即,L Q -L P )相同,配置的填充部件5的重量相同。
另外,在各实施例及各参考例中使用的弯曲引起部的种类及间隔L P 如下(尺寸的单位是mm)。
实施例1:凹部,L P =0
实施例2:凹部,L P =21
实施例3:凹部,L P =42
实施例4:凹部,L P =63
实施例5:板厚变化部,L P =2
实施例6:板厚变化部,L P =21
实施例7:板厚变化部,L P =42
实施例8:板厚变化部,L P =63
参考例1:凹部,无填充部件
参考例2:板厚变化部,无填充部件
这里,在实施例1中,由于是L P =0,所以填充部件5在长度方向上与弯曲引起部(即,设有弯曲引起部的区域69)相邻而配置。实施例5也是填充部件5在长度方向上与弯曲引起部(即,设有弯曲引起部的区域69)大致相邻而配置,但在弯曲引起部的正上方有不配置填充部件5的区域。在实施例2~4及6~8中,由于是L P >0,所以填充部件5在长度方向上与弯曲引起部(即,设有弯曲引起部的区域69)相离而配置。
本发明者们将有关各实施例及各参考例的框架的长度方向上的两端部固定,以500mm/s的等速赋予40mm冲程的压缩弯曲。并且,对各实施例及各参考例中的对于冲程的E.A.进行了计算。此外,对由模拟带来的变形前后的有关各实施例及各参考例的框架1的图104所示的XV-XV切断线的截面形状进行了比较。
图105是表示实施例1~实施例4及参考例1的变形前后的剖视图的一览表的图。在图105中,从上段左朝右依次表示参考例1、实施例1及实施例2的变形前后的剖视图,从下段左朝右依次表示实施例3及实施例4的变形前后的剖视图。作为代表,仅对实施例2的变形前的框架1的剖视图赋予了标号。
参照图105,在实施例1~实施例4中,框架1在弯曲引起部(即,设有凹部的区域69)处弯曲。这样,通过将填充部件5在长度方向与弯曲引起部相邻或相离而配置,能够使弯曲变形在弯曲引起部发生。
图106是表示实施例1~实施例4及参考例1的将参考例1的能量吸收量设为1的情况下的作为能量吸收量的比率的吸收能量比的图表。本图表的横轴是间隔L P ,纵轴是吸收能量比。图表中的各标绘点从左起依次相当于实施例1、实施例2、实施例3及实施例4。
参照图106,实施例1~实施例3的吸收能量比超过了1。因而,通过将填充部件5在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置,能量吸收量能够改善,碰撞安全性能能够提高。
再参照图106,间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的实施例1及实际例2的吸收能量比,比间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的实施例3的吸收能量比高。因此,在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1(即,36[mm])以下的情况下,与间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的情况相比,可以说吸收能量比较高。即,在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的情况下,与间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的情况相比,能够使吸收能量提高(改善),使碰撞安全性能提高(改善)。此外,由于各实施例的起因于配置填充部件5而增加的重量相同,所以在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的情况下,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能提高(改善)。这样,通过将长度方向的弯曲引起部与填充部件5之间的间隔设为中空部件10的截面高度H的2分之1以下,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能提高。
再参照图106,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5(即,60[mm]),吸收能量比为不到1。即,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量没有提高,碰撞安全性能没有提高。例如,在实施例4中,间隔L P 超过了中空部件10的截面高度H的6分之5,由于吸收能量比不到1,所以碰撞安全性能没有提高(改善)。另一方面,如果间隔L P 不到中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量比是1以上。即,如果间隔L P 不到中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量提高,碰撞安全性能提高。这样,通过使长度方向的弯曲引起部与填充部件5之间的间隔不到中空部件10的截面高度H的6分之5,至少能够使碰撞安全性能提高。
这里,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量比不到1,暗示了以下情况。被配置在距弯曲引起部的端部的长度方向的距离超过中空部件10的截面高度H的6分之5的部分处的填充部件5不贡献于碰撞安全性能的提高。即,暗示了即使超过从距弯曲引起部在长度方向上较远的填充部件5的端部到弯曲引起部的端部的长度方向的距离(即,上限距离L Q )是中空部件10的截面高度H的6分之5的范围而配置填充部件5,不贡献于碰撞安全性能的提高。由此,优选的是,在上限距离L Q 为中空部件10的截面高度H的6分之5以下的范围内配置填充部件5。由此,不将填充部件5无用地配置就足够,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。这样,通过在上限距离L Q 为中空部件10的截面高度H的6分之5以下的范围内配置填充部件5,能够实现更高的质量效率。
图107是表示实施例5~实施例8及参考例2的变形前后的剖视图的一览表的图。在图107中,从上段左朝右依次表示参考例2、实施例5及实施例6的变形前后的剖视图,从下段左朝右依次表示实施例7及实施例8的变形前后的剖视图。作为代表,仅对实施例6的变形前的框架1的剖视图赋予了标号。
参照图107,在实施例5~实施例8中,框架1在弯曲引起部(即,设有板厚变化部的区域69)处弯曲。这样,通过将填充部件5在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置,能够使弯曲变形在弯曲引起部发生。
图108是表示实施例5~实施例8及参考例2的将参考例2的能量吸收量设为1的情况下的作为能量吸收量的比率的吸收能量比的图表。本图表的横轴是间隔L P ,纵轴是吸收能量比。图表中的各标绘点从左起依次相当于实施例5、实施例6、实施例7及实施例8。
参照图108,实施例5~实施例7的吸收能量比超过了1。因而,通过将填充部件5在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置,能量吸收量能够提高,碰撞安全性能能够提高。
再参照图108,间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的实施例5及实际例6的吸收能量比,比间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的实施例7的吸收能量比高。因此,在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1(即,36[mm])以下的情况下,与间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的情况相比,可以说吸收能量比较高。即,在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的情况下,与间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的2分之1的情况相比,能够使吸收能量提高,使碰撞安全性能提高。此外,由于各实施例的起因于配置填充部件5而增加的重量相同,所以在间隔L P 是中空部件10的截面高度H的2分之1以下的情况下,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能提高。这样,通过使长度方向的弯曲引起部与填充部件5之间的间隔成为中空部件10的截面高度H的2分之1以下,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能提高。
再参照图108,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5(即,60[mm]),则吸收能量比不到1。即,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量不提高,碰撞安全性能不提高。例如,在实施例8中,间隔L P 超过了中空部件10的截面高度H的6分之5,由于吸收能量比不到1,所以碰撞安全性能没有提高。另一方面,如果间隔L P 不到中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量比是1以上。即,如果间隔L P 不到中空部件10的截面高度H的6分之5,则吸收能量提高,碰撞安全性能提高。这样,通过将长度方向的弯曲引起部与填充部件5之间的间隔L P 设为不到中空部件10的截面高度H的6分之5,至少能够使碰撞安全性能提高。
这里,如果间隔L P 超过中空部件10的截面高度H的6分之5则吸收能量比不到1,暗示以下的情况。被配置在距弯曲引起部的端部的长度方向的距离超过中空部件10的截面高度H的6分之5的部分处的填充部件5不贡献于碰撞安全性能的改善。即,暗示了即使将填充部件5配置在从距弯曲引起部在长度方向上较远的填充部件5的端部到弯曲引起部的长度方向的距离(即,上限距离L Q )超过作为中空部件10的截面高度H的6分之5的范围,也不贡献于碰撞安全性能的提高。由此,优选的是上限距离L Q 是中空部件10的截面高度H的6分之5以下。由此,不将填充部件5无用地配置就足够,所以能够抑制伴随着填充部件5的配置的框架1的不必要的重量增加。这样,通过将填充部件5配置到上限距离L Q 为中空部件10的截面高度H的6分之5以下的范围内,能够实现更高的质量效率。
以上,如上述实施例所示,通过将填充部件5在弯曲引起部的长度方向两侧在长度方向上与弯曲引起部相邻或相离而配置,至少能够在弯曲引起部引起弯曲变形。此外,通过该配置,能够实现碰撞安全性能的提高。进而,通过将间隔L P 设为不到中空部件10的截面高度H的6分之5、进而设为2分之1以下,能够以较高的质量效率使碰撞安全性能提高。此外,通过将填充部件5配置到上限距离L Q 为中空部件10的截面高度H的6分之5以下的范围内,能够实现更高的质量效率。
<9.3.与全塑性力矩变化部有关的实施例>
在以下的实施例中,对作为弯曲引起部发挥功能的全塑性力矩变化部进行了验证。所述的全塑性力矩变化部作为弯曲引起部发挥功能,是指在全塑性力矩变化部引起弯曲变形。另外,以下的实施例只不过是为了验证作为弯曲引起部发挥功能的全塑性力矩变化部而进行的,本发明并不限定于以下的实施例。
本发明者们为了对作为弯曲引起部发挥功能的全塑性力矩变化部进行验证,利用模拟,使强度变化部的全塑性力矩的变化程度不同的多个中空部件发生弯曲变形。并且,本发明者们验证了强度变化部的位置与发生弯曲变形的位置的关系根据强度变化部的全塑性力矩的变化程度怎样变化。
以下,参照图109及图110说明本实施例的模拟设定。
图109是有关一实施方式的实施例的中空部件的平面图。有关本实施例的中空部件810由帽型的截面形状的第1构造部件812和板状的第2构造部件813构成,具有闭截面形状。在图109中,第1构造部件812隐藏地位于第2构造部件813的X轴方向里侧、即第2构造部件813的里侧,帽型的截面形状的开口部分朝向X轴方向跟前侧。第2构造部件813位于X轴方向跟前侧,将Z轴方向设为较短方向,将Y轴方向设为长度方向。第1构造部件812的Z轴方向的两端部与第2构造部件813的Z轴方向的两端部抵接,在该抵接部分,第1构造部件812与第2构造部件813接合。如图109所示,中空部件10具备第1强度部814及第2强度部815。第1强度部814设在中空部件10的长度方向的左端810a侧。第2强度部815在中空部件10的长度方向的右端810b侧与第1强度部814连续地设置。在钢板的屈服强度在第1强度部814与第2强度部815之间不同的情况下,第1强度部814与第2强度部815的边界的部分为强度变化部816。在该强度变化部816,中空部件10的长度方向上的屈服强度变化。
图110是表示有关各实施例及参考例的中空部件810的全塑性力矩比率的长度方向的变化的图表。在图110中,以中空部件810的左端810a为基准(即,1.0),表示从左端810a到右端810b的全塑性力矩比率的变化。全塑性力矩比率通过将对象部位的全塑性力矩的值用全塑性力矩的基准值除而计算。在图110中,以中空部件810的左端810a的全塑性力矩的值为基准值,计算全塑性力矩比率。全塑性力矩比率从1.0变化的位置是强度变化部816的位置。如图110所示,在参考例中,不论中空部件810的长度方向的位置如何,全塑性力矩比率都不变化。即,在参考例中,在第1强度部814和第2强度部815中,全塑性力矩相同。相对于此,在实施例1中,全塑性力矩比率在中空部件810的左端810a侧与右端810b侧之间阶段性地变化,右端810b侧的全塑性力矩比率是0.9。在实施例2中,全塑性力矩比率在中空部件810的左端810a侧与右端810b侧之间阶段性地变化,右端810b侧的全塑性力矩比率是0.95。在实施例3中,全塑性力矩比率在中空部件810的左端810a侧与右端810b侧之间阶段性地变化,右端810b侧的全塑性力矩比率是约1.11。
这里,定义强度变化部816的全塑性力矩比率。强度变化部816的全塑性力矩比率通过将强度变化部816的变化前后的全塑性力矩的值中的较小的值用较大的值除来计算。根据该定义,各实施例及参考例的强度变化部816的全塑性力矩比率如下。
参考例:1.0
实施例1:0.90
实施例2:0.95
实施例3:0.90
本发明者们通过对有关各实施例及参考例的中空部件810的长度方向上的两端部810a及810b在相互对置的方向输入碰撞载荷F,将中空部件810在长度方向上压缩,使其发生弯曲变形。以下,参照图111~图115说明模拟仿真结果。
图111是表示有关参考例的中空部件810A的发生了弯曲变形的区域的图。如图111所示,弯曲变形在中空部件810A的处于距右端810b较近的位置的区域817A中发生。图112是表示有关实施例1的中空部件810B的发生了弯曲变形的区域的图。如图112所示,弯曲变形在中空部件810B的处于距强度变化部816较近的位置的区域817B中发生。图113是表示有关实施例2的中空部件810C的发生了弯曲变形的区域的图。如图113所示,弯曲变形在中空部件810C的处于距右端810b较近的位置的区域817C中发生。图114是表示有关实施例3的中空部件810D的发生了弯曲变形的区域的图。如图114所示,弯曲变形在中空部件810D的处于距强度变化部816较近的位置的区域817D中发生。
图115是表示有关各实施例及参考例的中空部件810的全塑性力矩比率的长度方向的变化及发生了弯曲变形的位置的图表。如图115所示,在实施例1及实施例3中,在处于全塑性力矩比率从1.0变化的位置(即,强度变化部816的位置)附近的位置的区域817B及817D中发生弯曲变形。因此,可知在实施例1及实施例3中,强度变化部816作为弯曲引起部发挥功能。另一方面,在实施例2中,在处于从全塑性力矩比率从1.0变化的位置相离的位置的区域817C中发生了弯曲变形。因此,可知在实施例2中,强度变化部816没有作为弯曲引起部发挥功能。此外,在参考例中,全塑性力矩比率是1.0的原状而没有变化,在处于与实施例2同样的位置的区域817A中发生了弯曲变形。即,在强度变化部816的全塑性力矩比率是0.95以上的情况下,强度变化部816不作为弯曲引起部发挥功能。另一方面,在强度变化部816的全塑性力矩比率为0.9的情况下,强度变化部816作为弯曲引起部发挥功能。因此,可以说在强度变化部816的全塑性力矩比率是0.9以下的情况下,能够使强度变化部816作为弯曲引起部发挥功能。
以上,如上述实施例所示,在强度变化部816的全塑性力矩比率是0.9以下的情况下,能够使全塑性力矩变化部作为弯曲引起部发挥功能。换言之,在变化前后全塑性力矩的值减小10%以上的全塑性力矩变化部能够作为弯曲引起部发挥功能。
以上,参照附图对本发明的优选的实施方式详细地进行了说明,但本发明并不限定于该例。显然只要是具有本发明所述的技术领域中的通常的知识的人,就能够在权利要求书所记载的技术的思想的范畴内想到各种变更例或修正例,应了解的是关于它们也当然属于本发明的技术范围。
标号说明
1、100 框架
2 第1构造部件
2a 底壁部
2b 侧壁部
2c 凸缘部
2d、2e 棱线部
3、30 第2构造部件
3a 顶壁部
30a 底壁部
30b 侧壁部
3c、30c 接合部
4 加强件
4a 主面部
4b 接合部
5 填充部件
6 弯曲部(弯曲引起部)
9 第3构造部件
10、110 中空部件
20 壁部
21 壁孔
22 孔缘端
51 第1填充部分
52 第2填充部分
53 第3填充部分
60、64 孔部
61 凹部
62 凸部
63 不同强度部