CN111032441A - 保险杠横梁和车辆 - Google Patents

Abstract

提供一种轻量且强度较高的车辆用保险杠横梁。车辆用保险杠横梁(1)包括第1构件(2)和第2构件(3)。第1构件(2)包括第1顶板部(5)、两个第1纵壁部(6)以及两个第1凸缘部(7)。第1顶板部(5)在与长度方向垂直的截面中是平坦的。第2构件(3)包括第2顶板部(4)、两个第2纵壁部(8)以及两个第2凸缘部(9a、9b)。第2顶板部(4)具有朝向与第1顶板部(5)相反的一侧突出的凸部(20)。两个第2纵壁部(8)分别与第2顶板部(4)的两侧部(4a、4b)相连。两个第2纵壁部(8)在第1构件(2)的内侧分别靠近第1纵壁部(6)并与该第1纵壁部(6)相对配置。两个第2凸缘部(9a、9b)分别与两个第2纵壁部(8)相连，且分别与第1凸缘部(7)相接合地配置。

Description

保险杠横梁和车辆

技术领域

本发明涉及车辆用保险杠横梁和搭载有该保险杠横梁的车辆。更详细而言，涉及汽车用的保险杠横梁和搭载有该保险杠横梁的汽车。

背景技术

在车辆的保险杠的内侧设有保险杠横梁。其目的在于，使保险杠横梁承载碰撞时的碰撞载荷，确保车辆的安全性。近年来，出于CO₂的削减和燃料效率的提高的观点，要求使保险杠横梁轻量化。为了实现保险杠横梁的轻量化，需要在减薄保险杠横梁的板厚的同时提高保险杠横梁的强度。

高强度的保险杠横梁例如在日本特开平7-309184号公报(专利文献1)、日本特开平6-328988号公报(专利文献2)、日本特开平6-171441号公报(专利文献3)以及日本特开2011-111074号公报(专利文献4)中公开。

在专利文献1所公开的保险杠横梁中，在由接合起来的多个构件形成的箱形的空间内配置有加强构件。在专利文献1中记载有如下内容：加强构件沿着车辆的前后方向。由此，与以往的保险杠横梁相比，保险杠横梁的强度相等、且能够实现轻量化和低成本。

专利文献2所公开的保险杠横梁形成箱形截面，在该箱形截面的内侧具有加强构件。在专利文献2中记载有如下内容：加强构件沿着车辆的上下方向。因而，在沿着车辆的前后方向施加了载荷时，抑制上壁部和下壁部向外侧的变形。由此，保险杠横梁的强度提高。

专利文献3所公开的保险杠横梁将帽形的冲压成形品组合而形成箱形的截面，在其内部空间具有加强构件。在专利文献3中记载有如下内容：加强构件沿着车辆的上下方向。由此，保险杠横梁的强度提高，且抑制保险杠横梁的变形。

专利文献4所公开的保险杠横梁包括前部加强件和后部加强件。在专利文献4中记载有如下内容：前部加强件包括从保险杠横梁的前面侧朝向背面侧凹陷的前部槽。后部加强件包括从保险杠横梁的前面侧朝向背面侧凹陷的后部槽。前部槽嵌合于后部槽。由此，保险杠横梁的能量吸收特性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-309184号公报

专利文献2：日本特开平6-328988号公报

专利文献3：日本特开平6-171441号公报

专利文献4：日本特开2011-111074号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1～3的保险杠横梁为了确保车辆的安全性，具备加强构件。因此，专利文献1～3的保险杠横梁较重。专利文献4的保险杠横梁的后部加强件包括后部槽。因此，专利文献4的保险杠横梁与后部槽的壁的量相应地变重。

本发明的目的在于提供一种轻量且强度较高的车辆用保险杠横梁。

用于解决问题的方案

本发明的实施方式的车辆用保险杠横梁包括第1构件和第2构件。第1构件包括第1顶板部、两个第1纵壁部以及两个第1凸缘部。第1顶板部在第1构件的与长度方向垂直的截面中是平坦的。两个第1纵壁部分别与第1顶板部的两侧部相连。两个第1凸缘部分别与两个第1纵壁部相连。第2构件包括第2顶板部、两个第2纵壁部以及两个第2凸缘部。第2顶板部具有朝向与第1顶板部相反的一侧突出的凸部。两个第2纵壁部分别与第2顶板部的两侧部相连。两个第2纵壁部在第1构件的内侧分别靠近第1纵壁部并与该第1纵壁部相对配置。两个第2凸缘部分别与两个第2纵壁部相连，且分别与第1凸缘部相接合地配置。

发明的效果

本发明的保险杠横梁轻量且强度高。

附图说明

图1是本实施方式的保险杠横梁的剖视图。

图2是情形1的保险杠横梁的剖视图。

图3是情形2的保险杠横梁的剖视图。

图4是表示情形1的保险杠横梁的变形行为的图，是表示初期状态的图。

图5是表示变形从图4所示的状态发展而得到的状态的图。

图6是表示变形从图5所示的状态进一步发展而得到的状态的图。

图7是情形1和情形2的载荷-挠曲线图。

图8是示意性地表示保险杠横梁的变形行为的图。

图9是保险杠横梁的俯视图。

图10是表示本发明例1的保险杠横梁的图。

图11是表示参考例的保险杠横梁的图。

图12是表示比较例1的保险杠横梁的图。

图13是实施例1的各保险杠横梁的载荷-挠曲曲线。

图14是表示实施例5的保险杠横梁的凸部的角度的图。

图15是表示比较例2～5的保险杠横梁的图。

具体实施方式

在本说明书中，构成保险杠横梁的构件的“长度方向”是指保险杠横梁安装于车辆的前部或后部的情况下的车宽方向。在本说明书中，与构成保险杠横梁的构件相关的“长度”是指对象构件的长度方向上的距离。在本说明书中，与构成保险杠横梁的构件相关的“宽度”是指保险杠横梁安装于车辆的前部或后部的情况下的车高方向上的距离。在本说明书中，与构成保险杠横梁的构件相关的“高度”是指保险杠横梁安装于车辆的前部或后部的情况下的车长方向上的距离。

在本说明书中，“最大容许载荷”是指，在保险杠横梁压曲时施加于保险杠横梁的最大载荷。

(1)本实施方式的车辆用保险杠横梁包括第1构件和第2构件。第1构件包括第1顶板部、两个第1纵壁部以及两个第1凸缘部。第1顶板部在与长度方向垂直的截面中是平坦的。两个第1纵壁部分别与第1顶板部的两侧部相连。两个第1凸缘部分别与两个第1纵壁部相连。第2构件包括第2顶板部、两个第2纵壁部以及两个第2凸缘部。第2顶板部具有朝向与第1顶板部相反的一侧突出的凸部。两个第2纵壁部分别与第2顶板部的两侧部相连。两个第2纵壁部在第1构件的内侧分别靠近第1纵壁部并与第1纵壁部相对配置。两个第2凸缘部分别与两个第2纵壁部相连，且分别与第1凸缘部相接合地配置。

在本实施方式的保险杠横梁中，第2构件的第2纵壁部与第1构件的第1纵壁部相对配置。在该情况下，在对保险杠横梁施加碰撞载荷时，第2构件抑制第1构件的变形。另外，第2顶板部具有凸部，因此在对保险杠横梁施加碰撞载荷时，第2顶板部的除凸部之外的区域变形并朝向第1纵壁部移动。因此，抑制第1纵壁部向保险杠横梁内侧的变形。由此，即使不追加加强构件本实施方式的保险杠横梁的强度也较高。因而，本实施方式的保险杠横梁轻量且强度较高。

(2)在上述(1)所述的保险杠横梁中，优选的是，第2纵壁部的高度h1与第1纵壁部的高度H之比h1/H为0.1以上且0.5以下。

(3)在上述(1)或(2)所述的保险杠横梁中，优选的是，第1纵壁部与第2纵壁部的间隙为0mm以上且10mm以下。

(4)在上述(1)～(3)所述的保险杠横梁中，优选的是，第2顶板部的凸部的宽度w1与第1顶板部的宽度W之比w1/W为0.1以上且0.7以下，第2顶板部的凸部的高度h2与第2构件的第2纵壁部的高度h1之比h2/h1为0.5以上且1.1以下。

(5)在上述(1)～(4)所述的保险杠横梁中，优选的是，第1凸缘部与第2凸缘部通过焊接、粘接、铆钉或者它们的组合使用而接合。

(6)在上述(1)～(5)所述的保险杠横梁中，优选的是，第1构件和第2构件由钢板构成，钢板的拉伸强度为1GPa以上。

(7)上述(1)～(6)所述的保险杠横梁的第1凸缘部与第2凸缘部的接合部优选设于第1凸缘部的距第1纵壁部侧的端缘为15mm以内的区域。这是因为，接合部越是远离第1纵壁部，则第2构件越容易发生面外变形，抑制第1纵壁部的变形的效果越下降。

(8)在上述(1)～(7)所述的保险杠横梁的与长度方向垂直的截面中，优选的是，第1顶板部的全部位于比将第1纵壁部的二等分点彼此连结起来的直线靠与第2构件相反的一侧的位置。

(9)配置有上述(1)～(8)所述的保险杠横梁的车辆在车辆的前部或后部具备上述(1)～(8)所述的保险杠横梁。在该情况下，保险杠横梁的第2构件配置为处于车辆的外侧。

以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。另外，以下，作为例子，对将本实施方式的保险杠横梁应用于汽车的前保险杠的情况进行说明。

图1是本实施方式的保险杠横梁的剖视图。在图1中，示出保险杠横梁的与长度方向垂直的截面。参照图1，保险杠横梁1配置于车辆的保险杠10的内侧。保险杠横梁1包括第1构件2和第2构件3。保险杠横梁1具有图1所示的截面形状，沿车宽方向延伸。

[第1构件]

第1构件2包括第1顶板部5、两个第1纵壁部6a、6b以及两个第1凸缘部7a、7b。第1顶板部5在保险杠横梁1的与长度方向垂直的截面中是平坦的。在此，平坦并不是仅意味着第1顶板部5严格地平坦，没有任何凹凸和弯曲。在本说明书中，平坦包含如下情况：在保险杠横梁1的与长度方向垂直的截面中，第1顶板部5的全部位于比将一第1纵壁部6a的车长方向上的二等分点和另一第1纵壁部6b的车长方向上的二等分点连结起来的直线靠与第2构件3相反的一侧(车长方向的后方)的位置。

在保险杠横梁1由于从第2构件3朝向第1构件2的载荷而变形时，在第1顶板部5的长度方向上产生拉伸力。在第1顶板部5产生的拉伸力取决于第1顶板部5的截面积和在第1顶板部5产生的拉伸应力。详细的情况在实施例7中记述，但专利文献4的保险杠横梁的第1顶板部5的截面积较小(参照图15)。因此，专利文献4的在第1顶板部5产生的拉伸力较小。另外，若板厚相同，则专利文献4的保险杠横梁的质量会变重与第1顶板部5的凸部40(参照图15)相应的量。因而，在专利文献4的保险杠横梁的结构中，难以更加提高每单位质量的最大容许载荷。另一方面，本实施方式的保险杠横梁1的第1顶板部5是平坦的，因此能够更加提高每单位质量的最大容许载荷。

两个第1纵壁部6a、6b各自的一端分别与第1顶板部5的两侧部5a、5b相连。第1纵壁部6a、6b的另一端分别与第1凸缘部7a、7b相连。第1构件2的截面形状是帽形的开放截面。即，两个凸缘部7a、7b彼此之间是开放的。第1构件2例如是对金属板进行冲压成形而得到的。不限于此，第1构件2也可以是其他原材料。例如也可以是CFRP等除金属之外的原材料。

[第2构件]

第2构件3包括第2顶板部4、两个第2纵壁部8a、8b以及两个第2凸缘部9a、9b。第2顶板部4具有朝向与第1顶板部5相反的一侧突出的凸部20。两个第2纵壁部8a、8b分别与第2顶板部4的两侧部4a、4b相连。利用第1构件2和第2构件3构成保险杠横梁1的情况的配置如下所述。第2纵壁部8a、8b分别与第1纵壁部6a、6b相对配置。第2纵壁部8a、8b靠近第1纵壁部6a、6b。也可以在第2纵壁部8a、8b与第1纵壁部6a、6b之间存在些许的间隙d。第2纵壁部8a、8b配置于第1构件2的内侧。即，第2纵壁部8a、8b配置于第1纵壁部6a、6b彼此之间。

两个第2凸缘部9a、9b分别与第2纵壁部8a、8b相连。在第2构件3与第1构件2之间设有接合部51。具体而言，第2凸缘部9a、9b分别接合于第1凸缘部7a、7b。第2构件3将第1凸缘部7a、7b彼此连结。即，相互接合的第1构件2和第2构件3形成闭合截面。第2构件3例如是对金属板进行冲压成形而得到的。不限于此，第2构件3也可以是其他原材料。例如也可以是CFRP等除金属之外的原材料。

这样的保险杠横梁1将第2构件3配置为处于车辆的外侧。保险杠横梁1的第2构件3配置为处于车辆的外侧是指第2构件3的配置的朝向。并不是指保险杠横梁1的第2构件3暴露在车辆的外侧。例如，在将保险杠横梁1用作车辆的前保险杠的保险杠横梁的情况下，第2构件3配置为处于车辆的前方侧。在该情况下，第1构件2配置为处于车辆的后方侧。在保险杠横梁1搭载于车辆的状态下，第1构件2的第1顶板部5和第2构件3的第2顶板部4的垂线大致沿着车长方向。第1构件2的第1纵壁部6a、6b的垂线分别大致沿着车高方向。由此，保险杠横梁1相对于车长方向的碰撞具有较高的能量吸收效率。在此，能量吸收效率是在施加碰撞载荷时保险杠横梁所吸收的能量除以保险杠横梁的质量得到的值。即，能量吸收效率较高的保险杠横梁轻量且强度高。以下，关于这一方面详细说明。

[由第2构件的位置带来的效果]

图2和图3是不具备加强构件的通常的保险杠横梁的剖视图。如图2所示，保险杠横梁100的第2构件102是单纯的平板状的构件。即，第2构件102并不像图1所示的本实施方式的第2构件3那样具有第2纵壁部8a、8b(以下，也统称地称为第2纵壁部8。)和第2顶板部4。

保险杠横梁在车辆上的配置有两种。第1种是如图2所示，将第2构件102配置为处于车辆的外侧的情况(以下，称为情形1。)。第2种是如图3所示，将第1构件101配置为处于车辆的外侧的情况(以下，称为情形2。)。本发明人等为了掌握保险杠横梁的基本特性，关于情形1和情形2，通过动态三点弯曲模拟调查能量吸收效率。

在情形1中，在第2构件102的长度方向的中央，在车高方向的整个区域施加朝向顶板部105的方向的载荷P。在情形2中，在顶板部105的长度方向的中央，在车高方向的整个区域施加朝向第2构件102的方向的载荷P。然后，调查保险杠横梁的变形行为。此时，对于各保险杠横梁，调查了载荷P与挠曲量的关系。在此，挠曲量是指施加了载荷P的部分的挠曲量。在动态三点弯曲模拟中，将载荷施加速度设为9km/h，将支点间距离设为800mm。在图4～图7中表示该结果。

图4～图6是表示情形1的保险杠横梁的变形行为的图。保险杠横梁的变形按照图4、图5以及图6所示的顺序进行。参照图4～图6，在对第2构件102施加载荷P时，压缩力沿着保险杠横梁的长度方向(车宽方向)作用于纵壁部106的端部X附近。在此，压缩力是指使两个纵壁部106分别沿保险杠横梁的长度方向收缩的力。在该压缩力的作用下，纵壁部106的第2构件102侧的端部X朝向车高方向的中央移动。其结果，纵壁部106发生变形，最终压曲。在纵壁部106压曲时，在与长度方向垂直的截面中，保险杠横梁的高度较大程度地降低。

图7是关于情形1和情形2的保险杠横梁的载荷-挠曲线图。纵轴表示载荷，横轴表示挠曲量。在图7中，实线表示情形1的保险杠横梁的结果，虚线表示情形2的保险杠横梁的结果。图7所示的载荷-挠曲线图示出如下内容。在情形1中，在挠曲量约为38mm时，成为最大容许载荷。最大容许载荷约为62kN。在挠曲量约大于38mm时，纵壁部106压曲。在情形2中，在挠曲量约为42mm时，成为最大容许载荷。最大容许载荷约为50kN。在挠曲量约大于42mm时，纵壁部106压曲。由此得知，情形1的最大容许载荷比情形2的最大容许载荷高。

在情形1的保险杠横梁中，如图4～图6所示，在作用于纵壁部106的压缩力的作用下，端部X过早地朝向保险杠横梁的车高方向的中央移动，因此纵壁部106变形并压曲。也就是说，若抑制端部X的移动，则能够抑制纵壁部106过早压曲。因此，如图1所示，在本实施方式的保险杠横梁1中，在第1构件2的第1纵壁部6彼此之间(第1构件2的内部)配置有第2构件3的第2纵壁部8和第2顶板部4。

[由第2纵壁部带来的效果]

参照图1，在对保险杠横梁施加碰撞载荷时，保险杠横梁弯曲变形。此时，如上所述，第1纵壁部6的端部X朝向车高方向的保险杠横梁中央移动。在本实施方式的保险杠横梁中，在第1纵壁部6的内侧存在第2构件3的第2纵壁部8。因此，在第1纵壁部6的端部X移动时，端部X与第2纵壁部8接触。由此，抑制第1纵壁部6的端部X向内侧变形。其结果，抑制第1纵壁部6的压曲，保险杠横梁的最大容许载荷变高。

基于后述的实施例2，优选的是，第2纵壁部8的高度h1与第1纵壁部6的高度H之比h1/H为0.1以上且0.5以下。在此，第1纵壁部6的高度H是指第1顶板部5与第1凸缘部7之间的距离。另外，第2纵壁部8的高度h1是指第2顶板部4与第2凸缘部9a、9b之间的距离。

若比h1/H较小，则在施加碰撞载荷时，第1纵壁部6的端部X及其周围所接触的第2纵壁部8的区域较小。因此，难以抑制第1纵壁部6的变形。因而，保险杠横梁的最大容许载荷难以变得足够高。因而，比h1/H的下限优选为0.1。更优选的是，比h1/H的下限为0.2。

优选的是，第1纵壁部6的端部X与第2纵壁部8的靠近第2顶板部4的区域接触。这是因为，可利用第2顶板部4的反作用力抑制第1纵壁部6的端部X向保险杠横梁中央(内侧)的移动。若比h1/H较大，则第2顶板部4与第1纵壁部6的端部X的距离较远。即使第1纵壁部6的端部X与第2纵壁部8接触，第1纵壁部6的端部X从第2顶板部4受到的反作用力也较小。因此，难以抑制第1纵壁部6的变形，保险杠横梁的最大容许载荷难以变得足够高。因而，比h1/H的上限优选为0.5。更优选的是，比h1/H的上限为0.4。

第2纵壁部8靠近第1纵壁部6并与第1纵壁部6相对配置。在第1纵壁部6与第2纵壁部8之间也可以存在间隙d。基于后述的实施例3，该间隙d优选为0mm以上且10mm以下。在间隙d为0即没有间隙的状态下，保险杠横梁的最大容许载荷最高。另一方面，若无间隙地制造第1构件2和第2构件3，则各个构件所要求的尺寸精度变得严格。考虑生产率而容忍稍许的间隙d。反之，若间隙d过大，则在第1纵壁部6压曲之后，第1纵壁部6的端部X与第2纵壁部8接触。即，由于第1纵壁部6过于远离第2纵壁部8，因此第1纵壁部6的端部X向内侧的移动没有被第2纵壁部8抑制。即，保险杠横梁的最大容许载荷难以变高。因而，间隙d的上限优选为10mm。更优选的是，间隙d的上限为9mm。

优选的是，第2凸缘部9a、9b在靠近第1纵壁部6a、6b的位置与第1凸缘部7a、7b接合。第2顶板部4在弯曲变形时沿长度方向受到压缩力，沿车长方向发生面外变形。其结果，在第2顶板部4向车长方向前方发生面外变形的情况下，第1纵壁部6a、6b和第2纵壁部8a、8b难以接触，难以得到抑制第1纵壁部6a、6b向内侧变形的效果。该第2顶板部4向车长方向前方的面外变形取决于车高方向上的接合部51间的距离，接合部51间的距离越长，则越容易发生面外变形。因而，为了最大限度发挥抑制第1纵壁部6a、6b向保险杠横梁中央侧(内侧)变形的效果，优选的是，第2凸缘部9a、9b(以下，也统称地称为第2凸缘部9。)在靠近第1纵壁部6a、6b的位置与第1凸缘部7a、7b接合。期望的是，接合部51设于第1凸缘部7a、7b的距第1纵壁部6a、6b侧的端部为15mm以内的区域。

[凸部的效果]

如图1所示，第2顶板部3的凸部20具有平坦部21和壁部22a、22b。在图1中，示出壁部22a、22b与第2纵壁部8平行的情况。然而，壁部22a、22b也可以不与第2纵壁部8平行。凸部20朝向与第1构件2的第1顶板部5相反的一侧突出。即，在将保险杠横梁1安装于车辆的情况下，凸部20朝向车辆的外侧突出。

图8是示意性地表示保险杠横梁的变形行为的图。在对保险杠横梁施加碰撞载荷时，凸部20的平坦部21向朝向车长方向的后方的方向发生变形(参照图8中的空心箭头)。此时，隔着车高方向的中央，车辆上侧的壁部22a向车高方向上方变形，车辆下侧的壁部22b向车高方向下方变形(参照图8中的实线箭头)。由此，第2顶板部4的除凸部20之外的区域(第2顶板部4的底面23)变形而朝向第1纵壁部6移动。因此，抑制第1纵壁部6向保险杠横梁内侧的变形。由此，第1纵壁部6的压曲被抑制，因此保险杠横梁的最大容许载荷进一步变高。

基于后述的实施例4，图1所示的凸部20的宽度w1与第1顶板部5的宽度W之比w1/W优选为0.1以上且0.7以下。在此，第1顶板部5的宽度W是指第1纵壁部6彼此之间的距离。凸部20的宽度w1是指凸部20的壁部22a、22b之间的距离。另外，在壁部22a、22b不与第2纵壁部8平行的情况下，凸部20的宽度w1是指壁部22a、22b的与平坦部21相反的一侧(即，凸部20的开口部侧)的端部彼此之间的距离。

比w1/W较小是指，与凸部20的车高方向上的宽度相比，第2顶板部4的底面23的车高方向上的宽度较大。若比w1/W过小，则第2顶板部4的底面23容易向碰撞载荷方向挠曲，难以充分抑制第1纵壁部6的压曲。因而，比w1/W的下限优选为0.1。更优选的是，比w1/W的下限为0.2。

若比w1/W过大，则凸部20的车高方向上的宽度较大，因此凸部20的平坦部21容易向碰撞载荷方向挠曲，难以充分抑制第1纵壁部6的弯曲。因而，比w1/W的上限优选为0.7。更优选的是，比w1/W的上限为0.6。

基于后述的实施例6，图1所示的凸部20的高度h2与第2构件3的第2纵壁部8的高度h1之比h2/h1优选为0.5以上且1.1以下。在此，凸部20的高度h2是指凸部20的平坦部21与第2顶板部4的底面23之间的距离。

若比h2/h1较小，则凸部20的高度较小，因此凸部20的壁部22a、22b难以发生变形。因此，即使对保险杠横梁施加碰撞载荷，凸部20也难以发生变形，难以抑制第1纵壁部16的变形。因而，比h2/h1的下限优选为0.5。更优选的是，比h2/h1的下限为0.6。

在比h2/h1为1.0的情况下，凸部20从碰撞的最初期开始变形，因此是最优选的。另外，也容许比h2/h1稍大于1.0。在比h2/h1大于1.0的情况下，在保险杠横梁主体碰撞之前，凸部20开始变形。在第1纵壁部6与第2纵壁部8之间存在间隙的情况下，尤其推荐比h2/h1大于1.0。这是因为，在保险杠横梁主体碰撞时，第2纵壁部8朝向第1纵壁部6靠近。对于比h2/h1超过1.0的量，根据第1纵壁部6与第2纵壁部8之间的间隙的大小来决定即可。例如比h2/h1的上限容许1.1。

另外，第1凸缘部7与第2凸缘部9(参照图1)的接合例如有焊接。焊接方法例如是点焊、塞焊、电弧焊、激光焊接等。然而，第1凸缘部7与第2凸缘部9的接合并不限定于焊接。第1凸缘部7与第2凸缘部9的接合也可以是机械接合。机械接合例如为铆接、螺栓及螺母、螺钉等。另外，第1凸缘部7与第2凸缘部9的接合也可以为粘接剂。而且，第1凸缘部7与第2凸缘部9的接合也可以是焊接、机械接合以及粘接的组合使用。

如上所述，在本实施方式的保险杠横梁中，将第2构件3配置为处于车辆的外侧。例如，如图9所示，保险杠横梁1沿长度方向弯曲。在该情况下，弯曲的保险杠横梁1的外侧的弧(图9中的第2构件3侧)朝向车辆的外侧突出地配置。另外，保险杠横梁1安装于配置在车辆内侧的碰撞盒、前纵梁30等。因此，在保险杠横梁1的车辆内侧的面(例如第1顶板部5)设有安装孔等。总之，即使保险杠横梁1不安装于车辆，也能够判断保险杠横梁1的第1构件2或第2构件3中的哪个零部件要配置为处于车辆外侧。

在上述的实施方式中，说明了保险杠横梁由金属板构成的情况。金属板例如是钢板、铝板、钛板、镁板、铜板、镍板或者它们的合金板、多层金属板等。本发明涉及保险杠横梁的形状，因此只要满足保险杠横梁所需的强度，就也可以将CFRP等除金属之外的材料作为原材料。

在将本实施方式的保险杠横梁应用于汽车的情况下，第1构件和第2构件优选由拉伸强度为1GPa以上的钢板构成。在该情况下，不用增大保险杠横梁的质量就能够更加提高强度，车身的安全性进一步提高，并且谋求车身的轻量化。

在上述的实施方式中，对车辆在前部具备保险杠横梁的情况进行了说明。即，对将本实施方式的保险杠横梁用作汽车的前保险杠的保险杠横梁的情况进行了说明。然而，本实施方式的保险杠横梁并不限定于前保险杠的保险杠横梁。本实施方式的保险杠横梁也可以配置于车辆的后部。即，本实施方式的保险杠横梁也能够应用于后保险杠等。无论在哪种情况下，保险杠横梁的第2构件都配置为处于车辆的外侧。

实施例1

对第2构件的形状不同的保险杠横梁进行载荷施加模拟，调查最大容许载荷和能量吸收效率。

图10～图12表示实施例1的研究所使用的保险杠横梁的模型。图10表示本发明例1的保险杠横梁。图11表示参考例的保险杠横梁。图12表示比较例1的保险杠横梁。关于这些保险杠横梁的各尺寸，第1构件的纵壁部的高度H设为60mm，第1顶板部的宽度W设为80mm，第2构件的宽度W2设为120mm。在本发明例1和参考例中，第1纵壁部与第2纵壁部的间隙d设为0mm，第2纵壁部的高度h1设为15mm。在本发明例1中，凸部的高度h2设为15mm，凸部的宽度w1设为30mm。在本发明例1、参考例以及比较例1中，在第2构件的中央朝向第1构件施加载荷P。第1构件和第2构件假定为拉伸强度为1310MPa，板厚为1.4mm的钢板。另外，接合是将点焊模型化，设于第1凸缘部7a、7b的距第1纵壁部6a、6b侧的端部为10mm的区域。点焊直径设为4.7mm，点焊的中心之间的间隔设为30mm节距。

图13是关于实施例1的各保险杠横梁的载荷-挠曲曲线。在图13中，实线表示本发明例1的结果，虚线表示参考例，单点划线表示比较例1。如图13所示，本发明例1的最大容许载荷为59.2kN。参考例的最大容许载荷为51.5kN。比较例1的最大容许载荷为34.1kN。

基于实施例1的模拟结果，计算各保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷和挠曲量达到60mm为止的各保险杠横梁的能量吸收效率。在表1中示出其结果。另外，基于挠曲量达到60mm为止的能量计算能量吸收效率。

[表1]

如表1所示，本发明例1的最大容许载荷比比较例1的最大容许载荷高。而且，本发明例1的能量吸收效率比比较例1的能量吸收效率高。

实施例2

在实施例2中，使用与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型，对第2纵壁部的高度h1进行各种变更，调查最大容许载荷。对第2纵壁部的高度h1与第1构件的高度H之比h1/H＝0.17、0.25、0.50这3种模式进行模拟。在表2中示出其结果。

[表2]

如表2所示，在实施例2中使用的保险杠横梁的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的最大容许载荷34.1kN高。而且，在实施例2中使用的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷9.0kN/kg高。

实施例3

在实施例3中，使用与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型，对第1纵壁部与第2纵壁部的间隙d进行各种变更，调查最大容许载荷。关于间隙d，对d＝0mm、5mm、10mm这2种模式进行模拟。在表3中示出其结果。

[表3]

d	最大容许载荷(kN)
		0	59.8
5	55.9
		10	48.6

如表3所示，在实施例3中使用的保险杠横梁的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的最大容许载荷34.1kN高。

实施例4

在实施例4中，使用与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型，对第2构件的凸部的宽度w1进行各种变更，调查最大容许载荷。对凸部的宽度w1与第1顶板部的宽度W之比w1/W＝0.59、0.41、0.19这3种模式进行模拟。在表4中示出其结果。

[表4]

如表4所示，在实施例4中使用的保险杠横梁的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的最大容许载荷34.1kN高。而且，在实施例4中使用的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷9.0kN/kg高。

实施例5

在实施例5中，使用与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型，对第2构件的凸部的角度θ进行各种变更，调查最大容许载荷。在此，凸部的角度θ是指凸部的平坦部21与凸部的壁部22a、22b所成的角中的锐角的角度(参照图14)。对于角度θ而言，对θ＝90°、60°、45°这3种模式进行了模拟。在表5中示出其结果。

[表5]

θ(°)	质量(kg)	最大容许载荷(kN)
			90	4.22	59.2
60	4.17	59.8
			45	4.13	59.9

如表5所示，在实施例5中使用的保险杠横梁的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的最大容许载荷34.1kN高。

实施例6

在实施例6中，使用与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型，对第2构件的凸部的高度h2进行各种变更，调查了最大容许载荷。对凸部的高度h2与第2纵壁部的高度h1之比h2/h1＝0.67、1.0这2种模式进行了模拟。在表6中示出其结果。

[表6]

如表6所示，在实施例6中使用的保险杠横梁的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的最大容许载荷34.1kN高。而且，在实施例6中使用的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷均比表1所示的比较例1的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷9.0kN/kg高。另外，在第1纵壁部与第2纵壁部之间的间隙d比0大的情况下，也容许比h2/h1稍大于1.0。根据实施例3的结果，间隙d越接近0则越有利。在间隙d比0大的情况下，若比h2/h1大于1.0，则在保险杠横梁主体碰撞时，第2纵壁部8朝向第1纵壁部6靠近，因此有利。例如比h2/h1的上限容许1.1。

实施例7

在实施例7中，对于与实施例1相同的图10所示的本发明例的模型和与专利文献4所示的保险杠横梁同样的形状的比较例的模型，比较了最大容许载荷和每单位质量的最大容许载荷。在实施例7中，对第1纵壁部的高度H＝40mm、60mm这2种模式进行了模拟。

图15是表示比较例2～5的保险杠横梁的图。如图15所示，比较例2～5的保险杠横梁的第1顶板部5包括朝向第2构件3侧突出的凸部40。在比较例2和3的保险杠横梁中，第1顶板部5的凸部40与第2顶板部4的凸部20接合。在比较例4和5的保险杠横梁中，第1顶板部5的凸部40不与第2顶板部4的凸部20接合。在实施例7中，本发明例和比较例的全部的模型的拉伸强度假定为980MPa。在本发明例2、比较例2以及比较例4中，变更各模型的板厚，使保险杠横梁的质量尽量相同。在本发明例3、比较例3以及比较例5中也是同样的。在表7中示出实施例7的结果。

[表7]

如表7所示，本发明例2的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷比与本发明例2相同高度H的比较例2和4的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷高。同样，本发明例3的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷比与本发明例3相同高度H的比较例3和5的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷高。推定这是基于以下的理由而导致的。

参照图15，在保险杠横梁变形时，第1顶板部5沿长度方向被拉伸。即，沿第1顶板部5的长度方向产生拉伸力。在第1顶板部5的各处产生的拉伸的应力取决于距保险杠横梁的弯曲的中立面N的距离。这是因为，自保险杠横梁的弯曲的中立面N越向第1顶板部5侧远离，则变形量越大，拉伸的应力越增加。保险杠横梁的弯曲的中立面N大致位于与由将第1纵壁部6的二等分点彼此连结起来的直线定义的面相同的位置。不完全一致是因为，由于构成保险杠横梁的板材的板厚不均匀等条件，中立面N的位置有时会稍许有些偏差。

专利文献4的保险杠横梁的第1顶板部5具有朝向保险杠横梁的内部的凸部40。凸部40越大，则凸部40的截面积越大。即，保险杠横梁的质量增大。另一方面，凸部40中的越是靠近中立面N的位置，则在该位置产生的拉伸应力越小。在构件中产生的拉伸力能够通过用截面积对拉伸应力进行积分而求得。在对保险杠横梁施加碰撞载荷时产生最大的拉伸应力的是第1顶板部5。对于专利文献4的保险杠横梁而言，第1顶板部5变窄了与凸部40相应的量。即，对于专利文献4的保险杠横梁而言，保险杠横梁中的产生最大的拉伸张力的区域较窄。另外，在专利文献4的保险杠横梁存在当保险杠横梁变形时所产生的拉伸应力较低的部位(凸部40)。因此，与本实施方式相比，专利文献4的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷较低。另一方面，凸部40中的超过保险杠横梁的弯曲的中立面N的部位反而发生压缩变形。在该情况下，凸部40中的平端部41发生面外变形，因此仅在凸部40的棱线部42产生压缩应力。也就是说，产生压缩应力的区域较小，在凸部40产生的压缩力较小。其结果，凸部40中的超过保险杠横梁的弯曲的中立面N的部位难以有助于最大容许载荷的增加。

所以，在本实施方式的保险杠横梁中，即使在第1顶板部5存在朝向保险杠横梁的内部的凸部，该凸部也不会超过保险杠横梁的弯曲的中立面N。保险杠横梁的弯曲的中立面N大致由连结一个第1纵壁部6a的车长方向上的二等分点和另一个第1纵壁部6b的车长方向上的二等分点的直线形成(参照图1)。更加期望的是，即使存在朝向保险杠横梁的内部的凸部，连结第1纵壁部6a的车长方向上的五等分点中的最靠第1顶板部5侧的点和另一第1纵壁部6b的车长方向上的五等分点中的最靠第1顶板部5侧的点的直线也不与第1顶板部5的凸部接触。

总之，比较例的保险杠横梁的质量较大，由于第1顶板部中的产生拉伸力的部分的面积较大以及保险杠横梁的质量较小，本发明例的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷比比较例的保险杠横梁的每单位质量的最大容许载荷大。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。然而，上述的实施方式只不过是用于实施本发明的例示。因而，本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内适当变更上述的实施方式来实施。

附图标记说明

1、保险杠横梁；2、第1构件；3、第2构件；4、第2顶板部；5、第1顶板部；6、第1纵壁部；7、第1凸缘部；8、第2纵壁部；9、第2凸缘部；10、保险杠；20、凸部；21、凸部的平坦部；22a、22b、凸部的壁部；d、第1纵壁部与第2纵壁部的间隙；H、第1纵壁部的高度；h1、第2纵壁部的高度；h2、凸部的高度；W、第1顶板部的宽度；w1、凸部的宽度；P、碰撞载荷；X、第1纵壁部的端部。

Claims (9)

1.一种车辆用保险杠横梁，其中，该车辆用保险杠横梁包括：

第1构件，其包括第1顶板部、两个第1纵壁部以及两个第1凸缘部，该第1顶板部在与长度方向垂直的截面中是平坦的，该两个第1纵壁部分别与所述第1顶板部的两侧部相连，该两个第1凸缘部分别与所述两个第1纵壁部相连；以及

第2构件，其包括第2顶板部、两个第2纵壁部以及两个第2凸缘部，该第2顶板部具有朝向与所述第1顶板部相反的一侧突出的凸部，该两个第2纵壁部分别与所述第2顶板部的两侧部相连，在所述第1构件的内侧分别靠近所述第1纵壁部并与所述第1纵壁部相对配置，该两个第2凸缘部分别与所述两个第2纵壁部相连，且分别与所述第1凸缘部相接合地配置。

2.根据权利要求1所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第2纵壁部的高度(h1)与所述第1纵壁部的高度(H)之比(h1/H)为0.1以上且0.5以下。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第1纵壁部与所述第2纵壁部之间的间隙为0mm以上且10mm以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第2顶板部的所述凸部的宽度(w1)与所述第1顶板部的宽度(W)之比(w1/W)为0.1以上且0.7以下，

所述第2顶板部的所述凸部的高度(h2)与所述第2构件的所述第2纵壁部的高度(h1)之比(h2/h1)为0.5以上且1.1以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第1凸缘部与所述第2凸缘部通过焊接、粘接、铆接或者它们的组合使用而接合。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第1构件和所述第2构件由钢板构成，所述钢板的拉伸强度为1GPa以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的车辆用保险杠横梁，其中，

所述第1凸缘部与所述第2凸缘部的接合部设于距所述第1纵壁部侧的端缘为15mm以内的区域。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的车辆用保险杠横梁，其中，

在与所述长度方向垂直的截面中，所述第1顶板部的全部位于比将所述第1纵壁部的二等分点彼此连结起来的直线靠与所述第2构件相反的一侧的位置。

9.一种车辆，其中，该车辆在前部或后部具备权利要求1～8中任一项所述的车辆用保险杠横梁，

所述保险杠横梁的所述第2构件配置为处于车辆的外侧。

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