Конструктивный элемент для автомобильного кузова

Конструктивный элемент для автомобильного кузова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к конструктивному элементу для автомобильного кузова, и более конкретно к конструктивному элементу для автомобильного кузова, полученному путем прессования формовочного материала, изготовленного из стального листа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Автомобильный кузов включает в себя основные конструктивные элементы, такие как продольные элементы, которые расположены вдоль транспортного средства в направлении спереди-назад, и элементы по ширине транспортного средства, расположенные вдоль ширины транспортного средства. Продольные элементы транспортного средства и элементы по ширине транспортного средства соединены таким образом, что элементы одного типа имеют фланцы, образованные на концах, и соединены с элементами другого типа через фланцы, для обеспечения жесткости, необходимой для автомобильного кузова, и выдерживания нагрузки в случае акта столкновения.

[0003] Конструктивные элементы, такие как продольные элементы транспортного средства и элементы по ширине транспортного средства, должны иметь свойства, такие как высокая способность перераспределения нагрузки в осевом направлении, высокая жесткость при изгибе и высокая жесткость при кручении. Высокая способность перераспределения нагрузки в осевом направлении означает, что деформация будет незначительной, когда нагрузка действует в осевом направлении. Высокая жесткость при изгибе означает, что деформация будет незначительной против изгибающего момента, когда продольная ось элемента изогнута, а высокая жесткость при кручении означает, что угол кручения будет незначительным против крутящего момента, когда элемент закручивается вокруг продольной оси элемента. В последние годы высокопрочный стальной лист, имеющий прочность на разрыв 390 МПа или более (высокопрочный стальной лист или стальной лист с высокой прочностью на разрыв), имеет тенденцию к использованию в качестве материала для конструктивного элемента в целях уменьшения веса транспортного средства и повышения безопасности столкновения.

[0004] Например, поперечный элемент пола, который используется для усиления пола автомобильного кузова, имеет сечение, по существу, подобное форме желоба, и присоединяется к продольным элементам транспортного средства, таким как боковые пороги, через внешние фланцы, образованные на обоих концах поперечного элемента пола. Важным является для поперечного элемента пола иметь повышенную прочность присоединения к другим элементам и повышенную жесткость для обеспечения жесткости автомобильного кузова и лучшей способности перераспределения нагрузки при приложении ударной нагрузки. Соответственно, необходимо не только увеличивать прочность материала, но изменять форму элемента с тем, чтобы улучшить способность перераспределения нагрузки и жесткость при приложении ударной нагрузки.

[0005] Патентная литература 1 раскрывает конструктивный элемент для автомобильного кузова, изготовленный штамповкой.

Конструктивный элемент имеет, по существу, желобообразное сечение, в целом, и подобное канавке углубление в верхушке верхней части, которая является частью, соответствующей нижней части в желобообразном сечении.

[ЛИТЕРАТУРА ПО ПРЕДШЕСТВУЮЩЕМУ УРОВНЮ ТЕХНИКИ]

[ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА]

[0006] [Патентная литература 1] Патент Японии JP 2004-181502A

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[Проблема (проблемы), которая должна быть решена изобретением]

[0007] Когда подобное канавке углубление (в дальнейшем именуемое просто как "канавка") предусмотрено в верхушке верхней части в качестве конструктивного элемента для автомобильного кузова, описанного в патентной литературе 1, вероятно, что количество несущих нагрузку линий гребня увеличивается и, таким образом, величина поглощения энергии, образованного прессованием изделия, увеличивается. Тем не менее, бывали случаи, в которых эффективность поглощения энергии не улучшилась простым образованием канавки в верхней пластине в конструктивном элементе, имеющем, по существу, желобообразное сечение.

[0008] Фиг. 24 представляет состояние, в котором конструктивный элемент, имеющий по существу, желобообразное сечение, образованное в верхней пластине, деформируется путем приема ударной нагрузки в осевом направлении. Фиг. 24 представляет, что конструктивный элемент деформируется при каждой длине хода смещения. Этот конструктивный элемент имеет канавку в верхней пластине, но не имеет внешнего фланца в области вдоль каждого гребня в продольном конце, как показано на фиг. 15(с). Как показано на Фиг. 24, даже если конструктивный элемент имел канавку, имелись случаи, в которых конструктивный элемент изгибался вниз, другими словами, изгибался в направлении к раскрыву, по существу, желобообразного сечения, где жесткость формы была относительно мала, когда длина хода смещения стал больше из-за получения более высокой ударной нагрузки. Если конструктивный элемент изогнут, поглощение энергии прекращает возрастать.

[0009] Задачей настоящего изобретения является обеспечение конструктивного элемента для автомобильного кузова, который является отличным в способности перераспределения нагрузки, а жесткость, при эффективно увеличивающейся эффективности поглощения энергии, обеспечивается расположением канавки в верхней пластине в конструктивном элементе, имеющем, по существу, желобообразное сечение.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ (ПРОБЛЕМ)

[0010] Для решения проблемы согласно аспекту настоящего изобретения предусмотрен конструктивный элемент для автомобильного кузова, при этом конструктивный элемент состоит из образованного прессованием изделия, изготовленного из стального листа, причем образованное прессованием изделие продолжается в заданном направлении и включает в себя верхнюю пластину, гребень, продолжающийся к верхней пластине, и вертикальную стенку, продолжающуюся к гребню, и имеет, по существу, желобообразное сечение, пересекающее заданное направление, при этом конструктивный элемент включает в себя: по меньшей мере, одну канавку, образованную в верхней пластине, и продолжающуюся в заданном направлении; и внешний фланец, образованный, по меньшей мере, в области гребня в конце в заданном направлении. Канавка, имеющая глубину, установленную в соответствии с шириной канавки и толщиной листа стального листа.

[0011] Глубина (h) канавки, ширина (w) канавки, и толщина (t) листа стального листа в конце в заданном направлении может удовлетворять соотношению:

0,2×H₀≤h≤3,0×H₀, где H₀=(0,037t-0,25)×w-5,7t+29,2

[0012] Стальной лист может быть стальным листом с высокой прочностью на разрыв, имеющим прочность на разрыв 390 МПа или более.

[0013] Стальной лист может быть стальным листом с высокой прочностью на разрыв, имеющим прочность на разрыв 590 МПа или более.

[0014] Стальной лист может быть стальным листом с высокой прочностью на разрыв, имеющим прочность на разрыв 980 МПа или более.

[0015] Внешний фланец может быть внешним непрерывным фланцем, непрерывно образованным в области над гребнем и, по меньшей мере, части каждой верхней пластины и вертикальной стенки, в конце в заданном направлении.

[0016] Конструктивный элемент может включать в себя внешний фланец в области канавки в конце в заданном направлении.

[0017] Конструктивный элемент для автомобильного кузова может быть присоединен к другому элементу через наружный фланец посредством контактной точечной сварки, лазерной сварки проникновения, дуговой сварки угловым швом, адгезии с помощью клея, или их комбинации.

РЕЗУЛЬТАТ (РЕЗУЛЬТАТЫ) ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Согласно настоящему изобретению, конструктивный элемент, имеющий внешний фланец, по меньшей мере, в конце гребня усиливает поглощение энергии в начальной стадии столкновения. Кроме того, конструктивный элемент, имеющий канавку в верхней пластине, и внешний фланец, по меньшей мере, в конце гребня, сдерживает продольный изгиб конструктивного элемента в средней и поздней стадии столкновения, и, таким образом, усиливает эффект поглощения энергии, обеспечиваемый расположением канавки.

[0019] Кроме того, конструктивный элемент согласно настоящему изобретению, имеющий внешний фланец, по меньшей мере, в конце гребня, может обеспечить канавку, имеющую эффективную глубину согласно ширине канавки и толщине листа. Соответственно, становится легче образовать канавку, имеющую желаемую глубину, которая позволяет улучшить эффективное поглощение энергии, даже при штамповке стального листа с высокой прочностью на разрыв, который является относительно сложным для штамповки. В результате, конструктивный элемент, имеющий отличную способность перераспределения нагрузки и жесткость, может быть получен с высоким выходом продукции.

[0020] Кроме того, конструктивный элемент согласно настоящему изобретению, который имеет внешний фланец, по меньшей мере, в области гребня в конце, позволяет присоединение к другим элементам через внешний фланец или фланец вблизи него.

Следовательно, это дополнительно улучшает способность перераспределения нагрузки и жесткость.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Фиг. 1 представляет собой вид перспективе, иллюстрирующий форму конструктивного элемента согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2(а) представляет собой вид в осевом направлении, иллюстрирующий конструктивный элемент согласно настоящему варианту осуществления, а фиг. 2(b) представляет собой вид, иллюстрирующий другой конструктивный пример конструктивного элемента.

Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий устройство штамповки для изготовления конструктивного элемента.

Фиг. 4(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий матрицу штампа, а фиг. 4(b) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий подкладку гребня. Фиг. 4(с) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий пуансон.

Фиг. 5(а) представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий устройство для штамповки, включающее подкладку, известную в данной области техники, а фиг. 5(b) представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий состояние, в котором формовочный материал удерживается посредством подкладки, известной в данной области техники.

Фиг. 6 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий состояние, в котором формовочный материал удерживается посредством подкладки гребня.

Фиг. 7(а) представляет собой общий вид в плане, иллюстрирующий форму развернутой заготовки, используемой в Испытании 1, а фиг. 7(b) представляет собой увеличенный вид в плане, иллюстрирующий продольный конец развернутой заготовки.

Фигуры 8(а) и 8(b) представляют собой, соответственно, вид в плане и вид сверху в осевом направлении конструктивного элемента, используемого в Испытании 1.

Фиг. 9 представляет собой схематичный вид, представляющий размеры конструктивного элемента, используемого в Испытании 1.

Фиг. 10 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий устройство для штамповки, использованное в первой штамповке в Испытании 1.

Фиг. 11 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий первую штамповку в Испытании 1.

Фиг. 12 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий устройство для штамповки, используемое во второй штамповке в Испытании 1.

Фиг. 13 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий вторую штамповку в Испытании 1.

Фиг. 14 Фигуры 14(а) и 14(b) представляют собой схематичные виды, иллюстрирующие промежуточный продукт и конструктивный элемент, соответственно, которые показывают максимальное уменьшение показателя толщины листа в непосредственной близости от края фланца гребня и минимальное уменьшение показателя толщины листа у основания фланца гребня.

Фиг. 15(а) представляет собой вид в вертикальном разрезе спереди, иллюстрирующий аналитическую модель для конструктивного элемента согласно настоящему варианту осуществления, используемому в Испытании 2, а фиг. 15(b) представляет собой вид в вертикальном разрезе спереди, иллюстрирующий аналитическую модель для Сравнительного Образца 1. Фиг. 15(с) представляет собой вид в вертикальном разрезе спереди, иллюстрирующий аналитическую модель для Сравнительного Образца 2.

Фиг. 16 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий форму каждой аналитической модели, использованной в Испытании 2.

Фиг. 17 представляет собой график, показывающий осевую нагрузку в зависимости от характеристик хода, полученный из Испытания 2.

Фиг. 18 представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик хода, полученный из Испытания 2.

Фиг. 19(а) представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик хода для аналитической модели Сравнительного Образца 2, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 340HR, а фиг. 19(b) представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик хода для аналитической модели конструктивного элемента согласно настоящему варианту осуществления, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 340HR.

Фиг. 20 представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик глубины канавки, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 340HR.

Фиг. 21(а) представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик хода для аналитической модели Сравнительного Образца 2, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 980Y, а фиг. 21(b) представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик хода для аналитической модели конструктивного элемента согласно настоящему варианту осуществления, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 980Y.

Фиг. 22 представляет собой график, показывающий количество поглощения энергии в зависимости от характеристик глубины канавки, полученный из Испытания 3, использующего стальной лист 980Y.

Фиг. 23 представляет собой график, показывающий приведенное количество поглощения энергии в зависимости от характеристик глубины канавки, полученный из Испытания 3.

Фигуры 24(а) по 24(е) представляют собой схематичные виды, иллюстрирующие деформацию аналитической модели Сравнительного Образца 2.

Фигуры 25(а) по 25(е) представляют собой схематичные виды, иллюстрирующие деформацию аналитической модели конструктивного элемента согласно настоящему варианту осуществления.

СПОСОБ (СПОСОБЫ) ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] В дальнейшем, предпочтительный вариант (варианты) осуществления настоящего раскрытия будут описаны в деталях, обращаясь к прилагаемым чертежам. В этом описании изобретения и прилагаемых чертежей, конструктивные элементы, которые имеют, по существу, одинаковую функцию и конструкцию, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и повторное объяснение этих конструктивных элементов опущено.

[0023] <1. КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КУЗОВА>

(1-1. КОНСТРУКТИВНЫЙ ПРИМЕР)

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий иллюстративный конструктивный элемент (первый элемент) 2 для автомобильного кузова согласно настоящему варианту осуществления. Фиг. 2(а) представляет собой вид по стрелке А по фиг. 1, который представляет собой вид в осевом направлении конструктивного элемента (первого элемента) 2 согласно настоящему варианту осуществления.

[0024] Первый элемент 2 соединен со вторым элементом 3 для образования объединенной конструкции 1. Первый элемент 2 является образованным прессованием изделием из стального листа, и продолжается в заданном направлении (или называемым осевым направлением), как обозначено стрелкой Х на фиг. 1. Первый элемент 2 присоединен на осевом конце, например, ко второму элементу 3, который также является образованным прессованием изделием, изготовленным из стального листа, через внешние непрерывные фланцы 9a, 9b посредством, например, точечной сварки. Например, первый элемент 2 соединен со вторым элементом 3 используя контактную точечную сварку, лазерную сварку проникновения, дуговую сварку угловым швом, или их комбинацию. Соединение первого элемента 1 со вторым элементом 3 может быть достигнуто путем адгезии используя клей, или путем комбинации сварки и адгезии. Первый элемент 2 является удлиненным элементом, имеющим продольную длину, например, 100 мм, или более, а более предпочтительно, 300 мм или более. Первый элемент 2, представленный на фиг. 1 имеет заданное направление, которое соответствует продольному направлению, но заданное направление не ограничивается продольным направлением первого элемента 2.

[0025] В качестве формовочного материала для первого элемента 2, может быть использован стальной лист с высокой прочностью на разрыв, имеющий, например, толщину в диапазоне от 0,5 до 6,0 мм и прочность на разрыв 390 МПа или более, измеренную испытанием на растяжение в соответствии с Японским промышленным стандартом JIS Z 2241. Предпочтительно, 2,0 мм или меньшей толщины стальной лист с высокой прочностью на разрыв, имеющий прочность на разрыв 440 МПа или более, может быть использован в качестве формовочного материала для первого элемента 2. Между прочим, верхний предел прочности на разрыв, который конкретно не определен здесь, находится, например, около 1770 МПа, и обычно, около 1470 МПа. Для материала и толщины листа для второго элемента 3, которые особенно не указаны здесь, может быть использован стальной лист, имеющий, например, толщину от 0,5 до 6,0 мм и прочность на разрыв от 390 МПа или более.

[0026] Первый элемент 2, представленный на фиг. 1, может быть использован в качестве составляющего объединенную конструкцию 1 автомобильного корпуса кузова. Примеры объединенной конструкции 1 включают в себя поперечный элемент пола, боковой порог, передний лонжерон и туннельную обвязку пола. Когда объединенная конструкция 1 используется в качестве поперечного элемента пола, бокового порога, переднего лонжерона, туннельной обвязки пола, или тому подобного, предпочтительно использовать стальной лист с высокой прочностью на разрыв, имеющий прочность на разрыв 590 МПа или более, а более предпочтительно, 780 МПа или более в качестве формовочного материала.

[0027] Первый элемент 2 имеет, по существу, корытообразное сечение, которое включает в себя верхнюю пластину 4, гребни 4а, 4b, продолжающиеся к верхней пластине 4, вертикальные стенки 5а, 5b, продолжающиеся к гребням 4а, 4b, изогнутые участки 6а, 6b, продолжающиеся к вертикальным стенкам 5a, 5b, и фланцы 7а, 7b, продолжающиеся к изогнутым участкам 6а, 6b. По существу, корытообразное сечение является одним из видов, по существу, желобообразного сечения. Достаточно, что конструктивный элемент (первый элемент) 2 согласно настоящему варианту осуществления имеет, по существу, желобообразное сечение, включающее, по меньшей мере, верхнюю пластину 4, гребни 4a, 4b и вертикальные стенки 5a, 5b, так что изогнутые участки 6а, 6b и фланцы 7а, 7b могут быть опущены. Например, U-образное сечение включает в себя, по существу, желобообразное сечение.

[0028] По периметру осевого конца первого элемента 2, образованы внешние непрерывные фланцы 9а, 9b в области вдоль верхней пластины 4, гребней 4a, 4b и вертикальных стенок 5а, 5b. Внешние непрерывные фланцы 9а, 9b являются внешними фланцами, не имеющими вырезов, которые образованы непрерывно в области вдоль части верхней пластины 4, которая исключает область вдоль канавки 8, и в области вдоль гребней 4a, 4b и вертикальных стенок 5а, 5b. Первый элемент 2 является элементом, который имеет фланец 50а или 50b гребень, по меньшей мере, в области вдоль каждого гребня 4а, 4b, что делает первый элемент 2 отличным от известного конструктивного элемента, который не имеет внешнего фланца в области вдоль гребней 4а, 4b на осевом конце.

[0029] Благодаря внешним непрерывным фланцам 9а, 9b первого элемента 2, гребни 4а, 4b, которые принимают осевую нагрузку, продолжаются к контактной поверхности со вторым элементом 3. Из-за этого, нагрузка, которую гребни 4а, 4b несут в начальной стадии, когда ударная нагрузка прикладывается в осевом направлении (например, величине хода смещения от 0 до 40 мм), становится больше. Соответственно, первый элемент 2 имеет преимущество в способности перераспределения нагрузки.

[0030] Достаточным является, чтобы ширина внешнего непрерывного фланца 9а или 9b была, по меньшей мере, 1 мм или более, для обеспечения повышения эффективности поглощения энергии путем образования канавки 8, которая будет описана позже. Ширина внешнего непрерывного фланца 9а или 9b, однако, является, предпочтительно, 3 мм или более с точки зрения учета границы сварки для лазерной сварки, дуговой сварки угловым швов или т.п., или предпочтительно 10 мм или более с точки зрения учета границы сварки для точечной сварки. Ширина внешнего непрерывного фланца 9а или 9b не обязательно является постоянной вдоль всех областей. Принимая во внимание изготовление штамповкой более легким, например, ширина фланца 50а или 50b гребня может быть изготовлена меньше, чем у другой части внешнего фланца. Ширина внешнего непрерывного фланца 9а или 9b регулируется путем изменения формы заготовки, в которую первый элемент 2, развернут на плоской поверхности (развернутая заготовка).

[0031] В данном случае термин "внешний фланец", который используется здесь, относится к фланцу, образованному таким образом, что конец образованного прессованием изделия, имеющего, по существу, желобообразное сечение, отогнут наружу от желоба. Дополнительно, термин "фланец гребня", который используется здесь, относится к фланцу, образованному вдоль области гребня в конце образованного прессованием изделия. Дополнительно, термин "внешний непрерывный фланец" относится к внешнему фланцу, непрерывно образованному выше гребня и, по меньшей мере, части каждой из нижней части желоба и вертикальной стенки.

[0032] Кроме того, фраза "обеспечивать выемку во фланце", которая используется в данном описании, подразумевает обеспечение выемки, образованной по всей ширине фланца, которая делает фланец прерывистым. Термин "ширина фланца" используется, чтобы иметь тот же смысл, что и высота фланца. Соответственно, когда ширина фланца изготовлена отчасти небольшой, но часть фланца еще до сих пор остается, выемка не предназначена быть предусмотренной во фланце.

[0033] Кроме того, термин "ширина фланца", который используется в данном описании, относится к ширине приподнятого плоского участка фланца, который не включает в себя изогнутую восходящую поверхность, которая соединяет внешние непрерывные фланцы 9а, 9b с верхней пластиной 4, гребнями 4а, 4b, и вертикальными стенками 5а, 5b.

[0034] Как описано выше, первый элемент 2, согласно настоящему варианту осуществления, имеет внешние непрерывные фланцы 9а, 9b по периметру осевого конца, или, более конкретно, в области верхней пластины 4, которая исключает область вдоль канавка 8, а также в области вдоль гребней 4a, 4b и вертикальных стенок 5а, 5b. Достаточным является, однако, что первый элемент 2 имеет фланец 50а или 50b гребня, по меньшей мере, в области вдоль каждого гребня 4а, 4b. Кроме того, первый элемент 2 может иметь внешний фланец, который имеет вырезы в областях вдоль верхней пластины 4 и вертикальных стенок 5а, 5b так, чтобы вырезы сделали внешний фланец прерывистым от фланцев 50а, 50b гребня.

[0035] Дополнительно, как показано на фиг.2(b), внешний непрерывный фланец 9с может быть образован включающим в себя область вдоль канавки 8 в верхней пластине 4. Если внешний непрерывный фланец 9с также образован в области вдоль канавки 8, осевая нагрузка передается легче к гребням канавки 8, так, что такие гребни также смогут эффективно нести нагрузку.

[0036] Верхняя пластина 4 первого элемента 2 имеет канавку 8, расположенную вдоль осевого направления. Форма канавки 8 может иметь, например, по существу, трапецеидальную форму или форму буквы V. Первый элемент 2, представленный на фиг. 1, имеет, по существу, трапецеидальную канавку 8. Первый элемент 2, имеющий канавку 8, увеличивает количество несущих нагрузку линий гребней, так что количество поглощения энергии удара увеличивается. Соответственно, это приводит, например, к снижению веса за счет уменьшения толщины листа без ущерба безопасности столкновения.

[0037] Верхняя ширина w канавки 8 может быть, например, около 50 мм или менее. Однако, принимая во внимание формуемость при штамповке, верхняя ширина w канавки 8, является, предпочтительно, 5 мм или более. Кроме того, глубина h канавки 8 установлена в соответствии с шириной w канавки 8, а также толщиной t стального листа согласно настоящему варианту осуществления. Более конкретно, глубина h канавки 8 устанавливается таким образом, что глубина h и ширина w канавки 8 и толщина t стального листа удовлетворяют следующему соотношению:

0,2×H₀≤h≤3,0×H₀ … (1)

H₀=(0,037t-0,25)×w-5,7t+29,2 … (2)

[0038] Вышеприведенная формула (2) представляет глубину H₀ канавки, когда количество поглощения энергии на единицу площади (кДж/мм²) в сечении первого элемента 2 становится около максимального значения при длине хода смещения 100 мм в случае, что первый элемент 2 имеет внешние непрерывные фланцы 9а, 9b. Сечение первого элемента 2, которое используется выше, относится к сечению в конце первого элемента 2, которое включает в себя сечения концов верхней пластины 4, гребней 4a, 4b и вертикальных стенок 5a, 5b, в которых сечения взяты вдоль границы с изогнутой восходящей поверхностью, которая продолжается по внешнему непрерывному фланцу 9а или 9b.

[0039] Как выше указано в формуле (1), если глубина h канавки находится в диапазоне от 20 до 300% от H₀, то есть глубина канавки, когда количество поглощения энергии на единицу площади становится около максимального значения, эффективность поглощения энергии улучшается по сравнению с конструктивным элементом, который имеет внешние фланцы, но не имеет фланцев 50а, 50b гребня.

[0040] Например, когда толщина t листа составляет 1,4 мм, а ширина w канавки 8 составляет 10 мм, глубина H₀ канавки, в которой количество поглощения энергии на единицу площади становится около своего максимума, составляет 20 мм. В этом случае глубина h канавки 8 устанавливается от 4 мм до 60 мм. В качестве другого примера, когда толщина t листа составляет 1,4 мм, а ширина w канавки 8 составляет 40 мм, глубина H₀ канавки, в которой количество поглощения энергии на единицу площади становится около своего максимума, составляет 12 мм. В этом случае глубина h канавки 8 устанавливается от 2,4 мм до 36 мм.

[0041] В еще одном другом примере, когда толщина t листа составляет 2,0 мм, а ширина w канавки 8 составляет 10 мм, глубина H₀ канавки, в которой количество поглощения энергии на единицу площади становится около своего максимума, составляет 17 мм. В этом случае глубина h канавки 8 устанавливается от 3,4 мм до 51 мм. В качестве еще другого примера, когда толщина t листа составляет 2,0 мм, а ширина w канавки 8 составляет 40 мм, глубина H₀ канавки, в которой количество поглощения энергии на единицу площади становится около своего максимума, составляет 10 мм. В этом случае глубина h канавки 8 устанавливается от 2,0 мм до 30 мм.

[0042] Первый элемент 2, имеющий вышеописанную конструкцию, присоединяется ко второму элементу 3 посредством сварки через внешние непрерывные фланцы 9а, 9b, которые включают в себя фланцы 50а, 50b гребней. Таким образом, количество поглощения энергии возрастает в начальной стадии столкновения (при длине хода смещения, например, 40 мм или менее) после приема ударной нагрузки. Кроме того, первый элемент 2 имеет канавку 8 в верхней пластине 4 и внешние непрерывные фланцы 9а, 9b, которые включают в себя фланцы 50а, 50b гребней в осевом конце. Таким образом, характер продольного изгиба первого элемента 2 становится устойчивым в средней и поздней стадии столкновения (при длине хода смещения, например, больше, чем 40 мм), так что количество поглощения энергии увеличивается.

[0043] Кроме того, даже если ударная нагрузка применяется к первому элементу 2 наклонно по отношению к осевому направлению, например, характер продольного изгиба первого элемента 2 при столкновении остается по прежнему стабильным и, таким образом устойчивость против входной нагрузки улучшается для первого элемента 2 согласно настоящему варианту осуществления. Следовательно, конструктивный элемент (первый элемент) 2 согласно настоящему варианту осуществления имеет отличную способность перераспределения нагрузки.

[0044] Следует отметить, что описанный выше первый элемент 2 имеет открытое сечение, но конструктивный элемент согласно настоящему варианту осуществления не ограничивается этим видом. Например, конструктивный элемент может иметь форму, чтобы иметь замкнутое сечение, в котором другой элемент присоединяется через фланцы 7а, 7b. Кроме того, первый элемент 2, который имеет одну канавку 8 в верхней пластине 4, может иметь множество канавок.

[0045] <2. ПРИМЕР СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО КУЗОВА>

Пример способа изготовления конструктивного элемента (первого элемента) 2 для автомобильного кузова согласно настоящему варианту осуществления теперь будет описан. Конструктивный элемент 2 согласно настоящему варианту осуществления изготавливается путем штамповки стального листа с высокой прочностью на разрыв, имеющего, например, толщину листа в диапазоне от 0,5 мм до 6,0 мм и прочность на разрыв 390 МПа или более, и, таким образом, как правило, происходит образование дефектов, таких как складки и растрескивания.

[0046] Например, при попытке образования внешних непрерывных фланцев 9а, 9b, имеющих определенную степень ширины фланца вдоль всего периметра осевого конца конструктивного элемента 2, образование дефектов, таких как растрескивание растянутого фланца по краю каждого фланца 50а, 50b гребня и складок у основания каждого фланца 50а, 50b гребня, как правило, происходит во время штамповки. В целом, когда прочность материала становится выше, более вероятно произойдет растрескивание по краю и образование складок у основания каждого фланца 50а, 50b гребня.

[0047] Соответственно, при использовании стального листа с высокой прочностью на разрыв в качестве формовочного материала, является трудным для способов штамповки, известных в данной области техники, изготовление конструктивного элемента, имеющего внешние непрерывные фланцы, включающие фланцы гребней, из-за ограничений в штамповке. Следовательно, выемка заранее должна быть предусмотрена в области вдоль гребня во внешнем фланце, для компенсации такой трудности в штамповке. Обеспечение выемки приводит к снижению характеристики с точки зрения способности перераспределения нагрузки, жесткости при изгибе и жесткости при кручении.

[0048] В отличие от этого, конструктивный элемент 2 согласно настоящему варианту осуществления может быть изготовлен посредством способа изготовления, который описывается ниже, даже если он имеет внешние непрерывные фланцы 9а, 9b, которые включают в себя фланцы 50а, 50b гребней. Пример устройства штамповки, которое может быть использовано для изготовления конструктивного элемента 2 согласно настоящему варианту осуществления, будет описан ниже, а затем способ изготовления будет объяснен более конкретно.

[0049] (2-1. УСТРОЙСТВО ШТАМПОВКИ)

Фиг. 3 и Фиг. 4 представляют собой схематичные виды, иллюстрирующие устройство 10 штамповки, которое будет использоваться для изготовления конструктивного элемента 2. Фиг. 3 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий часть устройства 10 штамповки, которая соответствует концу конструктивного элемента 2. Фиг. 4(а) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий матрицу 12, а фиг. 4(b) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий подкладку 13. Фиг. 4(с) представляет собой также вид в перспективе, иллюстрирующий пуансон 11. Фиг. 4(а)-4(с) представляют собой соответствующие виды в перспективе, иллюстрирующие матрицу 12, подкладку 13 и пуансон 11, если смотреть наклонно от левого верха, и части для образования внешних непрерывных фланцев 9а, 9b, представленные на глубокой стороне от поверхности бумаги.

[0050] Устройство 10 штамповки включает в себя пуансон 11 и матрицу 12, и подкладку 13, которая прижимает формовочный материал 14 против пуансона 11 и удерживает формовочный материал 14. Пуансон 11 имеет образующую канавку часть 11b, которая образована в верхней поверхности 11а пуансона 11 и продолжается в продольном направлении, и имеет боковую стенку 11с, образованную в продольном конце. Восходящий угол θ боковой стенки 11с составляет, например, от 50° до 90°.

[0051] Форма образующей канавку части 11b соответствует форме канавки 8, которая должна быть образована в конструктивном элементе 2. Например, образующая канавку часть 11b имеет сечение трапецеидальной формы или форму буквы V (фиг. 3(b) иллюстрирует трапецеидальную форму). Ширина в направлении, перпендикулярном осевому направлению в верхнем раскрыве образующей канавку части 11b, составляет приблизительно 50 мм или менее. Глубина образующей канавку части 11b рассчитана для соответствия форме канавки 8 конструктивного элемента 2, которая определяется путем выполнения описанных выше формул (1) и (2).

[0052] Подкладка 13 имеет прижимающую верхнюю пластину часть 13b, включающую выпуклую часть 13а, прижимающую гребень часть 13с, и боковую стенку 13d. Выпуклая часть 13а обращена к образующей канавку части 11b, которая образована в пуансоне 11 и продолжается в продольном направлении. Прижимающая верхнюю пластину часть 13b, имеющая выпуклую часть 13а, прижимает и удерживает участок, который должен быть образован в верхней пластине 4 в формовочном материале 14, против верхней поверхности 11а пуансона 11. Верхняя пластина 4, имеющая канавку 8, образуется подкладкой 13, которая прижимает формовочный материал 14 против верхней поверхности 11а пуансона 11.

[0053] Прижимающая гребень часть 13c прижимается против пуансона 11 и удерживает концы участков, которые должны быть образованы в гребнях 4а, 4b, в непосредственной близости от участков, которые должны быть образованы во внешних непрерывных фланцах 9а, 9b в формовочном материале 14. Подкладка 13, в дальнейшем именуется как подкладка гребня.

[0054] Более конкретно, подкладка 13 гребня удерживает участок, который должен быть образован в верхней пластине 4, а также конец участка, который должен быть образован в каждом гребне 4а, 4b в непосредственной близости от участка, который должен быть образован в каждом внешнем непрерывном фланце 9a, 9b в формовочном материале 14. Достаточным является, однако, что подкладка 13 гребня удерживает, по меньшей мере, конец участка, который должен быть образован в каждом гребне 4а, 4b. Остальные части участков, которые должны быть образованы в гребнях 4a, 4b, участок, который должен быть образован в верхней пластине 4, и участки, которые должны быть образованы в вертикальных стенках 5а, 5b, могут оставаться свободными.

[0055] Фиг. 5 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий форму подкладки 15 по известному уровню техники. Фиг. 5(а) представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий устройство для штамповки, включающее подкладку, известную в данной области техники, и фиг. 5(b) представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий состояние, в котором формовочный материал 14 прижимается посредством известной подкладки 15. Фиг. 5(а) представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий тот же участок устройства 10 штамповки, которое иллюстрировано на фиг. 3. Как иллюстрировано, известная подкладка 15 удерживает участок, который должен быть образован в верхней пластине 4 в формовочном материале 14, но не удерживает участок, который должен быть образован в каждом гребне 4а, 4b.

[0056] Устройство 10 штамповки прижимает конец участка, который должен быть образован в каждом гребне 4а, 4b путем использования подкладки 13 гребня, и выталкивает наружу примерно только близлежащий материал стального листа. Таким образом, образовываются гребни 4а, 4b в непосредственной близости от внешних непрерывных фланцев 9а, 9b. Соответственно, это снижает движение материала в области, которая контактирует с подкладкой 13 гребня, и таким образом, снижает образование растрескивания растянутого фланца в конце края каждого фланца 50a, 50b гребня, и складок у основания каждого фланца 50а, 50b гребня.

[0057] Подкладка 13 гребня направлена на снижение движения в окружающем материале путем выдавливания наружу материала в конце участка, который должен быть образован в каждом г