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JP2010215062A - Bumper structure - Google Patents

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JP2010215062A
JP2010215062A JP2009062742A JP2009062742A JP2010215062A JP 2010215062 A JP2010215062 A JP 2010215062A JP 2009062742 A JP2009062742 A JP 2009062742A JP 2009062742 A JP2009062742 A JP 2009062742A JP 2010215062 A JP2010215062 A JP 2010215062A
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JP
Japan
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bumper
wall portion
vertical wall
bumper structure
vertical
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009062742A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshie Tachibana
美枝 橘
Kenichi Watanabe
憲一 渡辺
Tomokazu Nakagawa
知和 中川
Hironori Yamaguchi
拓則 山口
Masao Kinebuchi
雅男 杵渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2009062742A priority Critical patent/JP2010215062A/en
Publication of JP2010215062A publication Critical patent/JP2010215062A/en
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  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bumper structure capable of restraining its excessive weight increase, and increasing its bending strength. <P>SOLUTION: The bumper structure 1 in its vertical section with respect to its longitudinal direction includes: a front wall part 11; a pair of vertical wall parts 12, 13 extending rearward from both the ends of the front wall part 11; and a rear wall part 14 which connects the ends in the extending direction of a pair of the vertical wall parts 12, 13, and bends at its central part so as to get close to the front wall part 11. In its vertical section with respect to its longitudinal direction, the vertical wall parts 12, 13 have depressed portions 12a, 13a depressed toward the inside of a bumper in the central portion between the front wall part 11 and the rear wall part 14. In addition, reinforcing plates 21, 22 are disposed along the bottom surfaces of the depressed portions 12a, 13a. In this case, the reinforcing plates 21, 22 are made of an aluminum flat plate which is lighter in specific gravity than the vertical wall parts 12, 13 made of steel. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車の車体に取り付けられるバンパー構造に関する。   The present invention relates to a bumper structure attached to the body of an automobile.

自動車用バンパビームの役割としては、(i)衝突対象との衝突時に、自身が変形して衝突時の衝撃エネルギーを自身で吸収すること、(ii)衝突時に、車体左右のサイドメンバに衝撃荷重を伝達して、サイドメンバを変形させることにより衝突時のエネルギーを、サイドメンバに吸収させること、などが挙げられる。
特に、ポール状の物体が衝突するような場合においては、バンパービーム自身は大きく変形することなく、荷重をサイドメンバに確実に伝達することが求められる。これにより、自動車のキャビンの変形を、設計通りに抑制することができるからである。
即ち、ポール状の物体が高速で衝突することを想定した場合においては、自動車用バンパビームには高い曲げ強度が要求されるのである。
The role of the bumper beam for automobiles is as follows: (i) It deforms itself when it collides with the collision target and absorbs impact energy at the time of collision. (Ii) The impact load is applied to the left and right side members at the time of the collision. For example, the side member can absorb the energy at the time of collision by transmitting and deforming the side member.
In particular, when a pole-shaped object collides, the bumper beam itself is required to reliably transmit the load to the side member without being greatly deformed. This is because deformation of the cabin of the automobile can be suppressed as designed.
That is, when it is assumed that a pole-shaped object collides at a high speed, the automobile bumper beam is required to have a high bending strength.

一方で、車両の軽量化や車両の操縦性向上の観点から、バンパビームの軽量化が望まれている。
即ち、排ガスの規制強化により車両の燃費向上が望まれており、車両の軽量化の要求が厳しくなっている。また、バンパビームは車体重心から遠く離れた位置に取り付けられるため、バンパビームの重量が増加すると、車両の慣性モーメントが増加し、操縦性に悪影響を及ぼしてしまう。
On the other hand, it is desired to reduce the weight of the bumper beam from the viewpoint of reducing the weight of the vehicle and improving the controllability of the vehicle.
That is, improvement in fuel efficiency of vehicles is desired due to stricter regulations on exhaust gas, and demands for weight reduction of vehicles are becoming strict. Further, since the bumper beam is mounted at a position far away from the center of gravity of the vehicle body, when the weight of the bumper beam increases, the inertia moment of the vehicle increases, which adversely affects the maneuverability.

上述したような衝突時の衝撃吸収性、軽量化等の観点から、断面形状に工夫を施したバンパビームとして、従来、例えば、特許文献1、2に記載のものが知られている。   Conventionally, for example, those described in Patent Documents 1 and 2 are known as bumper beams in which the cross-sectional shape is devised from the viewpoint of impact absorption at the time of collision, weight reduction, and the like.

特許文献1には、高張力鋼板を使用し、所定の工程により製造された概略B字形の閉断面を有するバンパリィンホースが開示されている。この構成では、重量の増加を抑えつつ、概略D字形の閉断面を有するバンパーリィンホースに比べて、断面強度を高くすることができる。   Patent Document 1 discloses a bumper hose having a substantially B-shaped closed cross section manufactured by a predetermined process using a high-strength steel plate. In this configuration, it is possible to increase the cross-sectional strength as compared with a bumper line hose having a substantially D-shaped closed cross section while suppressing an increase in weight.

特許文献2には、B型断面を構成する上部壁及び下部側中間片が、下方に向かって傾斜するように形成されるとともに、下部壁及び上部側中間片が、上方に向かって傾斜するように形成されたバンパメインビームが開示されている。この構成では、車両の衝突時に、メインビームの上部壁及び下部壁が蛇腹状に座屈する。そのため、衝突した車両の乗員、及び衝突された車両の人員に対する安全性が向上する。   In Patent Document 2, the upper wall and the lower intermediate piece constituting the B-shaped cross section are formed so as to be inclined downward, and the lower wall and the upper intermediate piece are inclined upward. A bumper main beam formed in the above is disclosed. In this configuration, the upper wall and the lower wall of the main beam are buckled in a bellows shape when the vehicle collides. For this reason, the safety of the vehicle occupant who collided and the personnel of the vehicle collided is improved.

特開2000−334528号公報JP 2000-334528 A 特開2006−218904号公報JP 2006-218904 A

しかしながら、特許文献1、2に記載されているバンパビームにおいては、ウェブ(前後に延びる壁部)の圧縮座屈により、断面性能が十分に発揮されないために、曲げ強度に限界がある。
このようなウェブの座屈を抑制するには、座屈する部分の板厚を増加させることが効果的である。しかし、鋼製の自動車用バンパビームは、ロールフォーム成型によって製造されるため、フランジも含め、バンパビーム全体の板厚が均一となる。よって、ウェブの板厚を増加させると、板厚の増加分に比例してバンパー全体の重量が大幅に増加することになり、重量当たりの性能(座屈に対する耐久性能)について、大きな向上は望めない。この場合、バンパ軽量化の要望に反する結果となってしまう。
However, in the bumper beams described in Patent Documents 1 and 2, since the cross-sectional performance is not sufficiently exhibited due to the compression buckling of the web (wall portion extending in the front-rear direction), the bending strength is limited.
In order to suppress such a buckling of the web, it is effective to increase the thickness of the buckled portion. However, steel bumper beams for automobiles are manufactured by roll forming, so that the entire thickness of the bumper beams including the flanges is uniform. Therefore, if the web thickness is increased, the overall weight of the bumper will increase significantly in proportion to the increase in thickness, and a significant improvement in performance per weight (durability against buckling) can be expected. Absent. In this case, the result is contrary to the request for reducing the weight of the bumper.

本発明は、上記実情に鑑みることにより、過度の重量増加を抑えて、曲げ強度を向上させることが可能なバンパー構造を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a bumper structure capable of suppressing an excessive weight increase and improving bending strength.

本発明に係るバンパー構造における第1の特徴は、長手方向に対して垂直な断面において、前壁部と、前記前壁部の両端から後方に延びる一対の縦壁部と、当該一対の縦壁部の延出方向端部を連結するとともに中間部で前記前壁部に近づくように屈曲する後壁部と、を備え、前記断面において、前記縦壁部は、前記前壁部と前記後壁部との中間部において、内側に凹んで直線状の底面を有する凹み部を有し、当該凹み部の底面に沿うように、少なくとも当該縦壁部よりも比重の軽い板状部材が配置されていることである。   The first feature of the bumper structure according to the present invention is that, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a front wall portion, a pair of vertical wall portions extending rearward from both ends of the front wall portion, and the pair of vertical walls And a rear wall portion that is bent so as to approach the front wall portion at an intermediate portion, and in the cross section, the vertical wall portion includes the front wall portion and the rear wall. A plate-like member having a concave portion having a linear bottom surface that is recessed inward at an intermediate portion and having a lighter specific gravity than at least the vertical wall portion is disposed along the bottom surface of the concave portion. It is that you are.

この構成によると、縦壁部に沿って板状部材が配置されているため、当該縦壁部の座屈を抑制することができる。
更に、板状部材は、縦壁部の凹み部に配置されているため、縦壁部が座屈しようとする際に当該縦壁部の両端部間で、当該縦壁部の座屈変形を妨げるように突っ張る効果を奏する。これにより、縦壁部の座屈をより顕著に抑制することができる。
従って、バンパー構造の曲げ強度を顕著に向上することができる。
また、板状部材は、縦壁部よりも比重が軽いため、過度の重量増加を抑えることができる。
According to this configuration, since the plate-like member is disposed along the vertical wall portion, buckling of the vertical wall portion can be suppressed.
Furthermore, since the plate-like member is disposed in the recessed portion of the vertical wall portion, when the vertical wall portion is about to buckle, the vertical wall portion undergoes buckling deformation between both ends. Has the effect of stretching to prevent it. Thereby, the buckling of a vertical wall part can be suppressed more notably.
Therefore, the bending strength of the bumper structure can be significantly improved.
Moreover, since a specific gravity is lighter than a vertical wall part, a plate-shaped member can suppress an excessive weight increase.

また、本発明に係るバンパー構造における第2の特徴は、前記板状部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることである。   Moreover, the 2nd characteristic in the bumper structure which concerns on this invention is that the said plate-shaped member is aluminum or aluminum alloy.

この構成によると、板状部材として、比較的安価なアルミニウム又はアルミニウム合金を使用することで、バンパー構造の製造コストを抑えることができる。   According to this configuration, the manufacturing cost of the bumper structure can be suppressed by using relatively inexpensive aluminum or aluminum alloy as the plate-like member.

また、本発明に係るバンパー構造における第3の特徴は、前記断面において、前記凹み部の底面の長さは、前記縦壁部の長さの60%よりも大きく、前記凹み部の底面の全長にわたって前記板状部材が配置されていることである。   A third feature of the bumper structure according to the present invention is that, in the cross section, the length of the bottom surface of the recessed portion is greater than 60% of the length of the vertical wall portion, and the entire length of the bottom surface of the recessed portion. That is, the plate-like member is disposed.

この構成によると、バンパー構造の曲げ強度を効果的に増加させることができる。   According to this configuration, the bending strength of the bumper structure can be effectively increased.

本発明によると、過度の重量増加を抑えて、曲げ強度を向上させることが可能である。   According to the present invention, it is possible to suppress the excessive weight increase and improve the bending strength.

本発明の実施形態に係るバンパー構造を示す斜視図。The perspective view which shows the bumper structure which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すバンパー構造のA−A断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the bumper structure shown in FIG. 曲げ強度解析1の解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model of bending strength analysis 1. 曲げ強度解析1の結果を示す図。The figure which shows the result of bending strength analysis 1. 曲げ強度解析2の結果を示す図。The figure which shows the result of the bending strength analysis 2. FIG. 衝突時の変形状態を模式的に示す図。The figure which shows typically the deformation | transformation state at the time of a collision.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施形態におけるバンパー構造について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るバンパー構造1を示す斜視図である。図2は、図1に示すバンパー構造1の長手方向(図1に矢印Xで示す方向)に対して垂直な断面図である。尚、図2示す断面位置は、図1の矢印A−A位置に相当する。   A bumper structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a bumper structure 1 according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the bumper structure 1 shown in FIG. 1 (the direction indicated by the arrow X in FIG. 1). 2 corresponds to the position of the arrow AA in FIG.

(バンパー構造の構成)
図1に示すように、バンパー構造1は、鋼製のバンパー本体10(バンパビーム)と、上下一対のアルミウム製の補強板21,22とを備えて構成される。
(Bumper structure)
As shown in FIG. 1, the bumper structure 1 includes a steel bumper body 10 (bumper beam) and a pair of upper and lower aluminum reinforcing plates 21 and 22.

バンパー本体10は、上面視において、湾曲した弓なりの形状を有しており、長手方向垂直断面が概略B字形となるように形成されている。
また、補強板21,22は、バンパー本体10に沿って配置されるため、バンパー本体2と同様に、補強板21,22も、上面視において湾曲した弓なりの形状を有する。
The bumper main body 10 has a curved bow shape when viewed from above, and is formed so that the vertical cross section in the longitudinal direction is substantially B-shaped.
In addition, since the reinforcing plates 21 and 22 are disposed along the bumper body 10, the reinforcing plates 21 and 22 also have a bowed shape that is curved when viewed from above, like the bumper body 2.

このバンパー構造1は、車体の前部に取り付けられるものである。バンパー本体10は、車体の左右のサイドメンバまたはクラッシュボックスS(車体前後に延びる梁材)に対して、左右二箇所において、溶接またはボルトにより取り付けられる。尚、バンパー構造1を覆うように、合成樹脂製のバンパーカバー(図示せず)が取り付けられる。   The bumper structure 1 is attached to the front part of the vehicle body. The bumper body 10 is attached to the left and right side members of the vehicle body or the crash box S (beam material extending in the longitudinal direction of the vehicle body) by welding or bolts at two left and right locations. A bumper cover (not shown) made of synthetic resin is attached so as to cover the bumper structure 1.

以下の説明では、車体の前後方向(図1の矢印Yで示す方向)における、前方をY1側、後方をY2側とする(図1の符号Y1及びY2参照)。Y2側は、前後方向Yに関して、車体に近付く側(車体側)に相当し、Y1側は、前後方向Yに関して、車体から離れる側に相当する。また、車体の上下方向Z(図の矢印Zで示す方向)における、上側をZ1側、下側をZ2側とする(図1の符号Z1及びZ2参照)。   In the following description, in the front-rear direction of the vehicle body (the direction indicated by the arrow Y in FIG. 1), the front side is the Y1 side, and the rear side is the Y2 side (see symbols Y1 and Y2 in FIG. 1). The Y2 side corresponds to the side (vehicle body side) approaching the vehicle body in the front-rear direction Y, and the Y1 side corresponds to the side away from the vehicle body in the front-rear direction Y. Further, in the vertical direction Z of the vehicle body (the direction indicated by the arrow Z in the figure), the upper side is the Z1 side, and the lower side is the Z2 side (see symbols Z1 and Z2 in FIG. 1).

(バンパー本体)
図2に示すように、バンパー本体10は、鋼板をロールフォーミングで、上下対称形状となるように成形したものであり、前壁部11と、上下一対の縦壁部12,13と、屈曲した後壁部14とを備えている。そして、バンパー本体10は、長手方向垂直断面において、これらの前壁部11と、一対の縦壁部12,13と、屈曲した後壁部14とで、閉領域を形成する。以下、当該閉領域内をバンパー内側といい、当該閉領域の外側をバンパー外側という。
(Bumper body)
As shown in FIG. 2, the bumper body 10 is formed by rolling a steel plate so as to have a vertically symmetrical shape, and is bent with a front wall portion 11 and a pair of vertical wall portions 12 and 13. And a rear wall portion 14. The bumper body 10 forms a closed region with the front wall portion 11, the pair of vertical wall portions 12 and 13, and the bent rear wall portion 14 in the vertical cross section in the longitudinal direction. Hereinafter, the inside of the closed region is referred to as a bumper inside, and the outside of the closed region is referred to as a bumper outside.

尚、本実施形態においては、バンパー本体10は、厚さ1.4mmの鋼板を用いて成形されたものであり、当該バンパー本体10の前後方向の長さL1は65mm、上下方向の長さL2は150mmである。また、バンパー本体10を構成する鋼材のヤング率は21000MPa、降伏点(YP)は1200MPa、密度は7874kg/m3である。   In the present embodiment, the bumper body 10 is formed using a steel plate having a thickness of 1.4 mm. The length L1 in the front-rear direction of the bumper body 10 is 65 mm, and the length L2 in the vertical direction. Is 150 mm. Further, the steel material constituting the bumper body 10 has a Young's modulus of 21000 MPa, a yield point (YP) of 1200 MPa, and a density of 7874 kg / m 3.

図2に示すように、バンパー本体10は、バンパー本体10の長手方向に垂直な断面において、以下のように構成されている。   As shown in FIG. 2, the bumper body 10 is configured as follows in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the bumper body 10.

前壁部11は、上下方向に直線的に延びている。尚、長手方向においては湾曲している(図1参照)。   The front wall portion 11 extends linearly in the vertical direction. It is curved in the longitudinal direction (see FIG. 1).

また、上側に位置する縦壁部12は、前壁部11の上端から、部分的に屈曲しながら、全体として当該前壁部11に対して略垂直に後方(Y2側)に延びている。当該縦壁部12は、前後方向の中央部に、底面が平面となるようにバンパー内側に凹んでなる凹み部12aを有している。
尚、本実施形態においては、前後方向における凹み部12aの底面(平面状の部分)の長さLaは、バンパー本体10の前後方向における長さL1の約2/3となるように形成されている。
The vertical wall portion 12 located on the upper side extends rearwardly (Y2 side) substantially perpendicularly to the front wall portion 11 as a whole while partially bending from the upper end of the front wall portion 11. The vertical wall portion 12 has a recessed portion 12a that is recessed inside the bumper so that the bottom surface is a flat surface in the center portion in the front-rear direction.
In the present embodiment, the length La of the bottom surface (planar portion) of the recess 12a in the front-rear direction is formed to be about 2/3 of the length L1 of the bumper body 10 in the front-rear direction. Yes.

また、下側に位置する縦壁部13は、縦壁部12と上下対称形状である。即ち、バンパー本体10の上下方向中央を通過する面に対して、縦壁部12と対称に形成されている。
具体的には、縦壁部13は、前壁部11の下端から、部分的に屈曲しながら、全体として当該前壁部11に対して略垂直に後方(Y2側)に延びており、前後方向の中央部に、底面が平面となるようにバンパー内側に凹んでなる凹み部13aを有している。
Further, the vertical wall portion 13 located on the lower side is vertically symmetric with the vertical wall portion 12. In other words, the bumper body 10 is formed symmetrically with the vertical wall portion 12 with respect to a surface passing through the center in the vertical direction.
Specifically, the vertical wall portion 13 extends backward (Y2 side) substantially perpendicularly to the front wall portion 11 as a whole while partially bending from the lower end of the front wall portion 11. At the center of the direction, there is a recess 13a that is recessed inward of the bumper so that the bottom surface is a flat surface.

また、後壁部14は、一対の縦壁部12,13の後方端部を連結する壁部である。当該後壁部14は、上下方向における中央部で前壁部11に近づくように屈曲している。
具体的には、後壁部14は、第1後壁14aと、第2後壁14bと、第3後壁14cと、第4後壁14dと、第5後壁14eとを有する。
The rear wall portion 14 is a wall portion that connects the rear end portions of the pair of vertical wall portions 12 and 13. The rear wall portion 14 is bent so as to approach the front wall portion 11 at the central portion in the vertical direction.
Specifically, the rear wall portion 14 includes a first rear wall 14a, a second rear wall 14b, a third rear wall 14c, a fourth rear wall 14d, and a fifth rear wall 14e.

第1後壁14aは、縦壁部12の後方端部から、当該縦壁部12に対して略垂直に下方(Z2側)に直線的に延びている。
第5後壁14eは、縦壁部13の後方端部から、当該縦壁部13に対して略垂直に上方(Z1側)に直線的に延びている。
第2後壁14bは、第1後壁14aの下方端部から、当該第1後壁14aに対して略垂直に前方(Y1側)に直線的に延びている。
第4後壁14dは、第5後壁14eの上方端部から、当該第5後壁14eに対して略垂直に前方(Y1側)に直線的に延びている。
第3後壁14cは、第2後壁14bの前方端部と第4後壁14dの前方端部とを連結する壁であり、前壁部11と平行に直線的に延びている。
The first rear wall 14 a linearly extends downward (Z2 side) substantially perpendicularly to the vertical wall portion 12 from the rear end portion of the vertical wall portion 12.
The fifth rear wall 14e extends linearly from the rear end of the vertical wall portion 13 upward (Z1 side) substantially perpendicular to the vertical wall portion 13.
The second rear wall 14b extends linearly from the lower end of the first rear wall 14a to the front (Y1 side) substantially perpendicular to the first rear wall 14a.
The fourth rear wall 14d extends linearly from the upper end of the fifth rear wall 14e to the front (Y1 side) substantially perpendicularly to the fifth rear wall 14e.
The third rear wall 14c is a wall that connects the front end portion of the second rear wall 14b and the front end portion of the fourth rear wall 14d, and extends linearly in parallel with the front wall portion 11.

尚、前壁部11、縦壁部12,13、第1後壁14a〜第5後壁14eの間の連結部分は、所定半径の円弧形状となっている。   In addition, the connection part between the front wall part 11, the vertical wall parts 12 and 13, and the 1st rear wall 14a-the 5th rear wall 14e becomes circular arc shape of a predetermined radius.

また、本実施形態においては、第1後壁14a及び第5後壁14eの上下方向Zにおける長さ(図2におけるL3、L4)は、それぞれ、52mmであり、第3後壁14cの上下方向Zにおける長さ(図2におけるL5)は46mmである。   In the present embodiment, the length (L3, L4 in FIG. 2) of the first rear wall 14a and the fifth rear wall 14e in the vertical direction Z is 52 mm, respectively, and the vertical direction of the third rear wall 14c. The length in Z (L5 in FIG. 2) is 46 mm.

(補強板)
補強板21,22は、アルミニウム製の平板であり、それぞれ、縦壁部12,13におけるバンパー外側を向く面に取り付けられている。当該補強板21,22は、それぞれ、バンパー本体10の長手方向全域にわたって延びるように、縦壁部12,13の凹み部12a,13aの底面に重ねて設けられている。当該補強板21,22は、接着によって縦壁部12,13に取り付けられている。
(Reinforcement plate)
The reinforcing plates 21 and 22 are flat plates made of aluminum, and are attached to the surfaces of the vertical wall portions 12 and 13 facing the outside of the bumper, respectively. The reinforcing plates 21 and 22 are provided so as to overlap the bottom surfaces of the recessed portions 12a and 13a of the vertical wall portions 12 and 13 so as to extend over the entire lengthwise direction of the bumper body 10, respectively. The reinforcing plates 21 and 22 are attached to the vertical wall portions 12 and 13 by bonding.

尚、本実施形態においては、補強板21,22の板厚は、2.0mmであり、バンパー本体10の板厚よりも大きい。また、補強板21,22を構成するアルミニウムのヤング率は6900MPa、降伏点(YP)は310MPa、密度は2700kg/m3である。   In the present embodiment, the plate thickness of the reinforcing plates 21 and 22 is 2.0 mm, which is larger than the plate thickness of the bumper body 10. Further, the Young's modulus of aluminum constituting the reinforcing plates 21 and 22 is 6900 MPa, the yield point (YP) is 310 MPa, and the density is 2700 kg / m 3.

図2に示すように、補強板21,22は、バンパー本体10の長手方向に垂直な断面において、以下のように構成されている。
補強板21,22は、前後方向における長さが、前後方向における凹み部12a,13aの底面の長さLaと略等しくなるように形成されている。
また、補強板21の厚さは、凹み部12aの深さよりも薄い。即ち、凹み部12aは、その底面が、縦壁部12における最も上方に位置する部分(凹み部12aの前後に位置する凸部の先端)よりも、少なくとも補強板21の厚さ以上にバンパー内側に位置するように、縦壁部12を屈曲させて形成されている。そのため、補強板21のバンパー外側を向く面(上面)は、バンパー本体10における上端よりも下方に位置する。同様に、補強板22のバンパー外側を向く面(下面)は、バンパー本体10における下端よりも上方に位置する。即ち、補強板21,22は、バンパー構造1を前方から見たときに、バンパー本体10に隠れて見えない位置に設けられている。
As shown in FIG. 2, the reinforcing plates 21 and 22 are configured as follows in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the bumper body 10.
The reinforcing plates 21 and 22 are formed so that the length in the front-rear direction is substantially equal to the length La of the bottom surface of the recesses 12a and 13a in the front-rear direction.
Further, the thickness of the reinforcing plate 21 is thinner than the depth of the recess 12a. That is, the concave portion 12a has a bottom surface that is at least the thickness of the reinforcing plate 21 at least more than the thickness of the reinforcing plate 21 than the uppermost portion of the vertical wall portion 12 (the tip of the convex portion positioned before and after the concave portion 12a). It is formed by bending the vertical wall portion 12 so as to be located at the position. Therefore, the surface (upper surface) facing the bumper outside of the reinforcing plate 21 is positioned below the upper end of the bumper body 10. Similarly, the surface (lower surface) of the reinforcing plate 22 facing the bumper outside is located above the lower end of the bumper body 10. That is, the reinforcing plates 21 and 22 are provided at positions that are hidden behind the bumper body 10 and cannot be seen when the bumper structure 1 is viewed from the front.

(曲げ強度解析1)
次に、バンパー構造における曲げ強度の評価結果について説明する。ここでは、4種類のバンパー構造100を用いて、バンパー構造の曲げ強度を算出した。具体的には、図3(a)に示すように、バンパー構造100の長手方向両端部を後方側(Y2側)から、上下方向Zに延びる円柱形状の支持体S1,S2で支持しつつ、当該バンパー構造の長手方向中央部を前方側(Y1側)から後方側(Y2側)へ、上下方向Zに延びる円柱形状の圧子Pで加圧する3点曲げ解析により、バンパー構造100の曲げ強度を算出した。
(Bending strength analysis 1)
Next, the evaluation result of the bending strength in the bumper structure will be described. Here, the bending strength of the bumper structure was calculated using four types of bumper structures 100. Specifically, as shown in FIG. 3 (a), while supporting both longitudinal ends of the bumper structure 100 from the rear side (Y2 side) with columnar supports S1 and S2 extending in the vertical direction Z, The bending strength of the bumper structure 100 is determined by a three-point bending analysis in which the central portion in the longitudinal direction of the bumper structure is pressed from the front side (Y1 side) to the rear side (Y2 side) with a cylindrical indenter P extending in the vertical direction Z. Calculated.

バンパー構造100として用いた解析モデルは以下(1)〜(4)の4種類である。
(1)・・・本実施形態のバンパー構造1に相当するバンパー構造(ただし、長手方向に湾曲しておらず、直線状に延びる構造)
(2)・・・(1)のモデルにおいて、補強板21,22を鋼製(バンパー本体10と同じ材質)に変更した構造
(3)・・・(1)のモデルにおいて、凹み部12a,13aをなくし、縦壁部12,13を平らにするとともに、補強板21,22を取り除いた構造101(図3(b)参照)
(4)・・・(3)のモデルにおいて、バンパー本体を形成する鋼の厚みを2.0mmに変更した構造
The analysis models used as the bumper structure 100 are the following four types (1) to (4).
(1) ... Bumper structure corresponding to the bumper structure 1 of the present embodiment (however, a structure that is not curved in the longitudinal direction but extends linearly)
(2) In the model of (1), the reinforcing plates 21 and 22 are made of steel (the same material as the bumper body 10) (3) In the model of (1), the dents 12a, 13a is eliminated, the vertical wall portions 12 and 13 are flattened, and the reinforcing plates 21 and 22 are removed (see FIG. 3B).
(4) ... In the model of (3), the thickness of the steel forming the bumper body is changed to 2.0 mm

バンパー本体(鋼板)の板厚、補強板の材質、補強板の板厚、バンパー構造の重量比、及び、解析により得られた最大曲げモーメント比を表1に示す。尚、バンパー構造の重量比、及び、最大曲げモーメント比は、上記(3)で示すモデルの重量及び最大曲げモーメントを基準(1.0)としたときの比を示している。また、図4は、表1に示す重量比と最大曲げモーメント比との関係を示すグラフである。
尚、表1及び図4における、符号(1)〜(4)は、上記モデルの(1)〜(4)に対応している。
Table 1 shows the thickness of the bumper body (steel plate), the material of the reinforcing plate, the thickness of the reinforcing plate, the weight ratio of the bumper structure, and the maximum bending moment ratio obtained by the analysis. The weight ratio and the maximum bending moment ratio of the bumper structure indicate the ratio when the weight and the maximum bending moment of the model shown in the above (3) are used as the reference (1.0). FIG. 4 is a graph showing the relationship between the weight ratio shown in Table 1 and the maximum bending moment ratio.
In addition, the code | symbol (1)-(4) in Table 1 and FIG. 4 respond | corresponds to (1)-(4) of the said model.

Figure 2010215062
Figure 2010215062

図4のグラフから、バンパー本体を鋼材により補強したバンパー構造(2)や、バンパー本体の板厚を増加させたバンパー構造(4)に比べると、アルミニウム材により補強した本実施形態に対応するバンパー構造(1)のほうが、基準となるバンパー構造(3)からの重量増加量に対する最大曲げモーメントの増加量が大きいことが分かる。   From the graph of FIG. 4, compared to the bumper structure (2) in which the bumper body is reinforced with steel or the bumper structure (4) in which the thickness of the bumper body is increased, the bumper corresponding to this embodiment reinforced with an aluminum material. It can be seen that the structure (1) has a larger increase in the maximum bending moment relative to the weight increase from the reference bumper structure (3).

(曲げ強度解析2)
次に、凹み部12a,13aの底部の長さが、曲げ強度に与える影響を解析した結果について説明する。ここでは、凹み部12a,13aの底部の長さLaが異なる3種類のバンパー構造を用いて、上記の曲げ強度解析1と同様に、バンパー構造の曲げ強度を算出した。
(Bending strength analysis 2)
Next, the result of analyzing the influence of the length of the bottom of the recesses 12a and 13a on the bending strength will be described. Here, the bending strength of the bumper structure was calculated in the same manner as in the bending strength analysis 1 using three types of bumper structures having different bottom lengths La of the recesses 12a and 13a.

バンパー構造100として用いた解析モデルは以下(1a)〜(3a)の3種類である。
(1a)・・・本実施形態のバンパー構造1に相当するバンパー構造(上記曲げ強度解析1のモデルにおける(1)と同じもの)。尚、この構成においては、「凹み部12a,13aの底部の長さLa/当該バンパー本体10の前後方向の長さL1」の値(以下、端に「La/L1」という)は、約0.62である。
(2a)・・・(1a)のモデルにおいて、La/L1を約0.54とした構造
(3a)・・・(1a)のモデルにおいて、La/L1を約0.46とした構造
The analysis models used as the bumper structure 100 are the following three types (1a) to (3a).
(1a): A bumper structure corresponding to the bumper structure 1 of the present embodiment (the same as (1) in the model of the bending strength analysis 1). In this configuration, the value of “the length La of the bottom of the recesses 12a and 13a / the length L1 in the front-rear direction of the bumper body 10” (hereinafter referred to as “La / L1” at the end) is about 0. .62.
(2a) ... In the model (1a), La / L1 is about 0.54. (3a) ... In the model (1a), La / L1 is about 0.46.

尚、(2a)及び(3a)のモデルは双方とも、(1a)のモデルと同様に、長手方向垂直断面において、補強板の長さは、凹み部の底面の長さLaと同じである。また、凹み部は、縦壁部における前後方向の中央に位置する。   In both models (2a) and (3a), the length of the reinforcing plate is the same as the length La of the bottom surface of the recess in the longitudinal vertical cross section, as in the model (1a). Moreover, a dent part is located in the center of the front-back direction in a vertical wall part.

また、図5における、符号(1a)〜(3a)で示す一点鎖線上のプロット点は、それぞれ、上記モデル(1a)〜(3a)に対応している。また、図5における、黒塗り三角形でのプロット点は、上記モデル(1a)〜(3a)の最大曲げモーメント比の値(左縦軸)を示しており、白抜き三角形でのプロット点は、上記モデル(1a)〜(3a)のLa/L1の値(右縦軸)を示している。
また、図5において符号Bで示す直線は、図4(上記曲げ強度解析1)における、モデル(3)及び(4)の解析結果(最大曲げモーメント比)のプロット点を結ぶ直線である。即ち、図5における直線Bは、鋼のみで形成されたバンパー構造(図3(b)参照)において、鋼板の板厚を変化させたときの特性(最大曲げモーメント比)を示すものである。
尚、図4に示す解析結果のグラフと同様に、図5に示すバンパー構造の重量比(横軸)、及び、最大曲げモーメント比(縦軸)は、上記曲げ強度解析1のモデル(3)の重量及び最大曲げモーメントを基準(1.0)としたときの比である。
Moreover, the plot points on the alternate long and short dash line shown by reference numerals (1a) to (3a) in FIG. 5 correspond to the models (1a) to (3a), respectively. Moreover, the plot points in the black triangles in FIG. 5 indicate the values of the maximum bending moment ratio (left vertical axis) of the models (1a) to (3a), and the plot points in the white triangles are The La / L1 values (right vertical axis) of the models (1a) to (3a) are shown.
5 is a straight line connecting the plot points of the analysis results (maximum bending moment ratio) of the models (3) and (4) in FIG. 4 (above bending strength analysis 1). That is, the straight line B in FIG. 5 shows the characteristic (maximum bending moment ratio) when the thickness of the steel plate is changed in the bumper structure (see FIG. 3B) formed of only steel.
As with the analysis result graph shown in FIG. 4, the weight ratio (horizontal axis) and the maximum bending moment ratio (vertical axis) of the bumper structure shown in FIG. The ratio when the weight and the maximum bending moment of the base are taken as the standard (1.0).

図5のグラフから、上記モデル(1a)〜(3a)の解析においては、La/L1の値が0.60よりも小さいバンパー構造(2a)及び(3a)については、最大曲げモーメント比は、鋼材のみで形成されたバンパー構造と略同等である(同じ重量で比較)。そして、La/L1の値が0.60よりも大きいバンパー構造(1a)については、最大曲げモーメント比は、鋼材のみで形成されたバンパー構造よりも大きくなる(同じ重量で比較)。   From the graph of FIG. 5, in the analysis of the above models (1a) to (3a), the maximum bending moment ratio for the bumper structures (2a) and (3a) in which the value of La / L1 is smaller than 0.60 is It is almost equivalent to a bumper structure made of steel only (compared with the same weight). And about the bumper structure (1a) whose value of La / L1 is larger than 0.60, the largest bending moment ratio becomes larger than the bumper structure formed only with steel materials (it compares with the same weight).

また、単位重量の増加に対する最大曲げモーメントの増加量(グラフの傾き)は、La/L1の値が約0.46〜0.54の範囲にある場合に比べて、La/L1の値が0.54〜0.62の範囲にある場合のほうが、顕著に大きくなっている。尚、いずれの範囲においても、当該グラフの傾きは、鋼のみで形成されたバンパー構造の特性を示す直線Bの傾きよりも大きい。   Further, the amount of increase in the maximum bending moment with respect to the increase in unit weight (the slope of the graph) is such that the value of La / L1 is 0 as compared with the case where the value of La / L1 is in the range of about 0.46 to 0.54. It is significantly larger when it is in the range of .54 to 0.62. In any range, the inclination of the graph is larger than the inclination of the straight line B indicating the characteristics of the bumper structure made of only steel.

(本実施形態の効果)
(1)
以上説明したように、バンパー構造1は、長手方向に対して垂直な断面において、前壁部11と、前壁部11の両端から後方に延びる一対の縦壁部12,13と、一対の縦壁部12,13の延出方向端部を連結するとともに中央部で前壁部11に近づくように屈曲する後壁部14と、を備える。
そして、長手方向に対して垂直な断面において、縦壁部12,13は、前壁部11と後壁部14との中央部において、バンパー内側に凹んでなる凹み部12a,13aを有している。
更に、凹み部12a,13aの底面に沿うように、鋼材からなる縦壁部12,13よりも比重の軽いアルミニウムの平板からなる補強板21,22(板状部材)が配置されている。
(Effect of this embodiment)
(1)
As described above, the bumper structure 1 includes, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the front wall portion 11, the pair of vertical wall portions 12, 13 extending rearward from both ends of the front wall portion 11, and the pair of vertical walls. A rear wall portion that connects end portions in the extending direction of the wall portions 12 and 13 and bends so as to approach the front wall portion 11 at the center portion.
And in the cross section perpendicular | vertical with respect to a longitudinal direction, the vertical wall parts 12 and 13 have the recessed parts 12a and 13a dented inside a bumper in the center part of the front wall part 11 and the rear wall part 14. FIG. Yes.
Further, reinforcing plates 21 and 22 (plate-like members) made of flat aluminum plates having a lighter specific gravity than the vertical wall portions 12 and 13 made of steel are arranged along the bottom surfaces of the recessed portions 12a and 13a.

この構成によると、縦壁部12,13に沿って補強板21,22が配置されているため、縦壁部12,13の座屈を抑制することができる。これにより、バンパー構造1の曲げ強度を向上することができる。
更に、バンパー構造1の前壁部11に対して衝突荷重が作用して、バンパー本体10が変形する際、図6に示すように、補強板21,22は、変形を抑えるように、縦壁部12,13の両端部の間で、衝突方向と略平行に突っ張るため、縦壁部12,13の座屈をより顕著に抑制することができる。これにより、バンパー構造1の曲げ強度を顕著に向上することができる。
また、補強板21,22(アルミニウム)は、バンパー本体10(鋼)よりも比重が軽いため、過度の重量増加を抑えることができる。
また、補強板21,22は、バンパー本体10のバンパー外側の面に設けられるため、バンパー内側に補強部材を設ける場合に比べて製造上の困難が少なく、容易に設置可能である。
According to this configuration, since the reinforcing plates 21 and 22 are disposed along the vertical wall portions 12 and 13, buckling of the vertical wall portions 12 and 13 can be suppressed. Thereby, the bending strength of the bumper structure 1 can be improved.
Further, when the bumper body 10 is deformed by a collision load acting on the front wall portion 11 of the bumper structure 1, as shown in FIG. 6, the reinforcing plates 21 and 22 are longitudinal walls so as to suppress deformation. Since both end portions of the portions 12 and 13 are stretched substantially parallel to the collision direction, the buckling of the vertical wall portions 12 and 13 can be more significantly suppressed. Thereby, the bending strength of the bumper structure 1 can be remarkably improved.
Moreover, since the specific gravity of the reinforcement plates 21 and 22 (aluminum) is lighter than the bumper main body 10 (steel), an excessive weight increase can be suppressed.
Further, since the reinforcing plates 21 and 22 are provided on the surface of the bumper body 10 on the outer side of the bumper, they are less difficult to manufacture than the case where the reinforcing member is provided on the inner side of the bumper, and can be easily installed.

(2)
また、バンパー構造1において、縦壁部12,13は、鋼製であり、補強板21,22は、アルミニウム製である。
(2)
In the bumper structure 1, the vertical wall portions 12 and 13 are made of steel, and the reinforcing plates 21 and 22 are made of aluminum.

この構成によると、補強板21,22として、比較的安価なアルミニウムを使用することで、バンパー構造1の製造コストを抑えることができる。尚、補強板として、アルミニウム合金を用いても同様の効果を奏する。   According to this configuration, the manufacturing cost of the bumper structure 1 can be suppressed by using relatively inexpensive aluminum as the reinforcing plates 21 and 22. Even if an aluminum alloy is used as the reinforcing plate, the same effect can be obtained.

(3)
また、長手方向に対して垂直な断面において、凹み部12a,13aの底面の長さは、縦壁部12,13の長さの約2/3程度であり、凹み部12a,13aの底面の全長にわたって補強板21,22が配置されている
(3)
In addition, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction, the length of the bottom surfaces of the recessed portions 12a and 13a is about 2/3 of the length of the vertical wall portions 12 and 13, and the bottom surface of the recessed portions 12a and 13a is The reinforcing plates 21 and 22 are arranged over the entire length.

ここで、図5に示すように、補強板21,22の前後方向における長さを、縦壁部12,13の前後方向における長さの60%よりも大きくすることで、曲げ強度を効果的に増加させることができるが、バンパー構造1の構成によれば、補強板21,22の前後方向における長さは、縦壁部12,13の前後方向における長さの60%よりも大きいため、曲げ強度を顕著に向上することができる。   Here, as shown in FIG. 5, the bending strength is effectively increased by making the length of the reinforcing plates 21 and 22 in the front-rear direction larger than 60% of the length of the vertical wall portions 12 and 13 in the front-rear direction. However, according to the configuration of the bumper structure 1, the length of the reinforcing plates 21 and 22 in the front-rear direction is larger than 60% of the length of the vertical wall portions 12 and 13 in the front-rear direction. The bending strength can be significantly improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.

(変形例)
(1)補強板21,22はアルミニウム製又はアルミニウム合金製のものには限定されず、他の金属材料で形成されていてもよい。
(Modification)
(1) The reinforcing plates 21 and 22 are not limited to those made of aluminum or aluminum alloy, and may be formed of other metal materials.

(2)接着により補強板21,22をバンパー本体10に取り付ける場合に限らず、溶接やリベット、ボルトを用いて取り付けてもよい。 (2) The reinforcing plates 21 and 22 are not limited to being attached to the bumper body 10 by bonding, and may be attached using welding, rivets, or bolts.

本発明は、自動車の車体に取り付けられるバンパー構造として利用することができる。   The present invention can be used as a bumper structure attached to the body of an automobile.

1 バンパー構造
11 前壁部
12,13 縦壁部
12a,13a 凹み部
14 後壁部
21,22 補強板(板状部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bumper structure 11 Front wall part 12,13 Vertical wall part 12a, 13a Recessed part 14 Rear wall part 21,22 Reinforcement board (plate-shaped member)

Claims (3)

長手方向に対して垂直な断面において、前壁部と、前記前壁部の両端から後方に延びる一対の縦壁部と、当該一対の縦壁部の延出方向端部を連結するとともに中間部で前記前壁部に近づくように屈曲する後壁部と、を備え、
前記断面において、前記縦壁部は、前記前壁部と前記後壁部との中間部において、内側に凹んで直線状の底面を有する凹み部を有し、当該凹み部の底面に沿うように、少なくとも当該縦壁部よりも比重の軽い板状部材が配置されているバンパー構造。
In the cross section perpendicular to the longitudinal direction, the front wall portion, the pair of vertical wall portions extending rearward from both ends of the front wall portion, and the extending direction end portions of the pair of vertical wall portions are coupled to the intermediate portion. And a rear wall portion bent so as to approach the front wall portion,
In the cross section, the vertical wall portion has a concave portion having a linear bottom surface that is recessed inward at an intermediate portion between the front wall portion and the rear wall portion, and extends along the bottom surface of the concave portion. A bumper structure in which a plate-like member having a lighter specific gravity than at least the vertical wall portion is disposed.
前記板状部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金である
請求項1に記載のバンパー構造。
The bumper structure according to claim 1, wherein the plate-shaped member is aluminum or an aluminum alloy.
前記断面において、前記凹み部の底面の長さは、前記縦壁部の長さの60%よりも大きく、前記凹み部の底面の全長にわたって前記板状部材が配置されている
請求項1又は2に記載のバンパー構造。
In the cross section, the length of the bottom surface of the recessed portion is larger than 60% of the length of the vertical wall portion, and the plate-like member is disposed over the entire length of the bottom surface of the recessed portion. The bumper structure described in 1.
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