JP6787365B2 - How to determine the shape and spot welding position of collision energy absorbing parts for automobiles - Google Patents
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Description
本発明は、車両の前方又は後方から衝突されたときに軸方向に座屈して衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the shape and spot welding position of an automobile collision energy absorbing component that buckles in the axial direction and absorbs collision energy when a collision is made from the front or the rear of a vehicle.
乗用車等の車両において衝突時に乗員の安全を確保するため、衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品として、フロントサイドメンバやリアサイドメンバがある。 In order to ensure the safety of occupants in a vehicle such as a passenger car, there are front side members and rear side members as collision energy absorbing parts for automobiles that absorb collision energy.
近年、自動車車両の衝突安全性に高い水準が要求されるようになり、自動車用衝突エネルギー吸収部品の多くは引張強度440〜780MPaの高強度の鋼板を用いて製造されている。さらに、ハイブリッド自動車の普及が進み、今後、電気自動車や燃料電池自動車が急速に普及することが予測されるが、これに伴い、大容量のバッテリーや水素タンクなどを自動車に搭載するに際してはバッテリーや水素タンクを保護するためにも、フロントサイドメンバやリアサイドメンバなどといった自動車用衝突エネルギー吸収部品に対しては、狭いスペースで衝突エネルギーを十分に吸収することが求められる。 In recent years, a high level of collision safety of automobiles has been required, and most of the collision energy absorbing parts for automobiles are manufactured using high-strength steel plates having a tensile strength of 440 to 780 MPa. Furthermore, with the spread of hybrid vehicles, it is expected that electric vehicles and fuel cell vehicles will spread rapidly in the future. Along with this, when installing large-capacity batteries and hydrogen tanks in vehicles, batteries and In order to protect the hydrogen tank, it is required for automobile collision energy absorbing parts such as front side members and rear side members to sufficiently absorb collision energy in a narrow space.
また、自動車の燃費向上は、自動車の価値向上だけでなく、地球温暖化対策としての二酸化炭素排出量抑制につながることとして求められており、燃費向上に直結する車両の軽量化がさらに求められ、自動車用衝突エネルギー吸収部品に対しても軽量化が求められている。
このように、自動車用衝突エネルギー吸収部品においては、衝突エネルギーを十分かつ効率良く吸収することが重要であり、そのためには、軸方向に入力した衝突荷重により自動車用衝突エネルギー吸収部品を安定して蛇腹状に座屈させることが要求される。
In addition, improving the fuel efficiency of automobiles is required not only to improve the value of automobiles but also to reduce carbon dioxide emissions as a measure against global warming, and further weight reduction of vehicles that directly leads to improvement of fuel efficiency is required. Weight reduction is also required for collision energy absorbing parts for automobiles.
In this way, it is important for the collision energy absorbing parts for automobiles to absorb the collision energy sufficiently and efficiently, and for that purpose, the collision energy absorbing parts for automobiles are stabilized by the collision load input in the axial direction. It is required to buckle in a bellows shape.
これまでに、自動車用衝突エネルギー吸収部品に衝突荷重が入力したときに安定して座屈を発生させる技術が提案されている。 So far, a technique has been proposed in which buckling is stably generated when a collision load is input to a collision energy absorbing component for an automobile.
特許文献1には、車体前後方向に延びる車体補強部材の前側部分に筒状の第2多角形部材が設けられ、該第2多角形部材が前端から潰れる際の潰れ波長をλとすると、先に潰れる第2多角形断面部の前後方向長さをnλ/2(n=1、2、3、…)とすることで、第2多角形断面部に安定して座屈を生じさせ、車体補強部材における折れを防止して効率良く衝突エネルギーを吸収する技術が開示されている。ここで、当該技術における潰れ波長λは、試行錯誤ではなく、座屈波形の解析により決定することができるとされている。
また、特許文献2には、対向する一対の平面部を有して閉断面に形成されたバンパーステイにおいて、車両前後軸の直角方向に伸びる凹ビードを相互にずらして前記一対の平面部に形成し、衝突時に前記凹ビードを起点として軸方向に圧壊させることにより、衝突荷重を効率良く吸収する技術が開示されている。
In Patent Document 1, a tubular second polygonal member is provided on the front side portion of the vehicle body reinforcing member extending in the front-rear direction of the vehicle body, and the collapse wavelength when the second polygonal member is crushed from the front end is λ. By setting the length of the second polygonal cross section that collapses to nλ / 2 (n = 1, 2, 3, ...), The second polygonal cross section is stably buckled, and the vehicle body A technique for preventing breakage of a reinforcing member and efficiently absorbing collision energy is disclosed. Here, it is said that the collapse wavelength λ in the technique can be determined not by trial and error but by analysis of the buckling waveform.
Further, in Patent Document 2, in a bumper stay formed with a closed cross section having a pair of facing flat surfaces, concave beads extending in a direction perpendicular to the vehicle front-rear axis are formed on the pair of flat surfaces by shifting each other. However, there is disclosed a technique for efficiently absorbing a collision load by crushing the concave bead in the axial direction starting from the concave bead at the time of a collision.
軸方向に座屈する自動車用衝突エネルギー吸収部品においては、座屈開始以降に、蛇腹状に潰れずに折れが発生した場合、座屈する位置がばらつき、安定したエネルギー吸収能が得られない。この点、前述の特許文献1及び特許文献2に開示された技術によれば、座屈する位置を安定させて軸圧壊させることは可能である。しかしながら、特許文献1に係る技術においては、安定して座屈変形させるための形状を決定するために座屈解析を行う必要があり、また、特許文献2に係る技術にあっては、バンパーステイの作製工程において座屈の起点となる凹ビードを別途形成する必要があり、いずれの技術においてもコストと時間を要するものであった。 In the collision energy absorbing component for automobiles that buckles in the axial direction, if the buckling occurs after the start of buckling without being crushed in a bellows shape, the buckling position varies and stable energy absorption capacity cannot be obtained. In this regard, according to the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, it is possible to stabilize the buckling position and crush the shaft. However, in the technique according to Patent Document 1, it is necessary to perform buckling analysis in order to determine the shape for stable buckling deformation, and in the technique according to Patent Document 2, the bumper stay In the manufacturing process of the above, it is necessary to separately form a concave bead that is the starting point of buckling, and all the techniques require cost and time.
さらに、前述の補強部材やバンパーステイといった自動車用衝突エネルギー吸収部品として、断面ハット形状部材と平板状の部材がスポット溶接されてなる、あるいは、2つの断面ハット形状の部材がスポット溶接されてなる鋼板製の筒状部材を用いた場合、該筒状部材に衝突荷重が入力して座屈する過程において、該筒状部材に生じる座屈部位の近傍にあるスポット溶接から亀裂が発生し、これを起点に破断が発生する場合があった。そして、このような破断が発生する筒状部材では、座屈開始以降の過程で高い反力を維持することができず、衝突エネルギーを十分に吸収することができないという問題があった。 Further, as the above-mentioned reinforcing member and bumper stay for automobiles, a steel plate formed by spot-welding a cross-section hat-shaped member and a flat plate-shaped member, or spot-welding two cross-section hat-shaped members. When a tubular member made of wood is used, a crack is generated from spot welding in the vicinity of the buckling portion generated in the tubular member in the process of buckling by inputting a collision load to the tubular member, and this is the starting point. There was a case where a break occurred. Further, in the tubular member in which such fracture occurs, there is a problem that a high reaction force cannot be maintained in the process after the start of buckling, and the collision energy cannot be sufficiently absorbed.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、座屈開始以降の過程で安定して蛇腹状に座屈し、さらに、スポット溶接周辺で亀裂を生じることなく、高い衝突エネルギー吸収能を有する自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and buckles stably in a bellows shape in the process after the start of buckling, and further, high collision without causing cracks around spot welding. It is an object of the present invention to provide a method for determining the shape and spot welding position of a collision energy absorbing component for an automobile having an energy absorbing ability.
発明者は、上記課題を解決するため、断面ハット形状の部材と平板状の部材を、あるいは、2つの断面ハット形状の部材を突き合せてスポット溶接されてなる筒状部材に衝突体を衝突させる衝突試験を行い、該筒状部材の形状や材料特性が前記筒状部材に生じる座屈変形に及ぼす影響を検討した。その結果、衝突体が10m/s以上の高速で衝突する場合にあっては、筒状部材を構成する鋼板製の2つの部材の突き合わせ面に平行な面部(断面ハット形状の天板部)に波状のたわみが発生し、該波状のたわみが該平行な面部の座屈の起点となること、さらには当該波状のたわみの波長が突き合わせ面に平行な面部の幅にほぼ等しいことを見出した。なお、この現象は、高速で衝突させる場合に特徴的に発生し、ごく低速で衝突試験(圧壊試験)を実施した場合には観られなかった。 In order to solve the above problems, the inventor causes a colliding body to collide with a tubular member having a cross-section hat-shaped member and a flat plate-shaped member, or a tubular member formed by spot welding two cross-section hat-shaped members against each other. A collision test was conducted to examine the effect of the shape and material properties of the tubular member on the buckling deformation of the tubular member. As a result, when the colliding bodies collide at a high speed of 10 m / s or more, the surface portion (top plate portion having a hat-shaped cross section) parallel to the abutting surface of the two steel plate members constituting the tubular member It was found that wavy deflection occurs and the wavy deflection becomes the starting point of buckling of the parallel surface portion, and further, the wavelength of the wavy deflection is substantially equal to the width of the surface portion parallel to the abutting surface. This phenomenon was characteristically generated when the collision was performed at a high speed, and was not observed when the collision test (crush test) was performed at a very low speed.
さらに、平行な面部に発生した波状のたわみに起因して該平行な面部が座屈する過程において、該平行な面部が凹状に変形する軸方向位置では側面となる断面ハット形状の縦壁部に凸状の変形が生じること、そして、該縦壁部が凸状に変形する位置に近接するスポット溶接周辺に亀裂が発生して破断に至る場合があることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、以下の構成を備えるものである。
Further, in the process of buckling of the parallel surface portion due to the wavy deflection generated in the parallel surface portion, the parallel surface portion is convex to the vertical wall portion having a cross section hat shape which is a side surface at the axial position where the parallel surface portion is deformed in a concave shape. It has been found that the shape of the deformation occurs, and that cracks may occur around the spot weld near the position where the vertical wall portion is deformed in a convex shape, resulting in breakage.
The present invention has been made based on the above findings, and has the following configurations.
(1)本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法は、天板部と縦壁部とフランジ部を有する断面ハット形状の部材と平板状の部材とが前記フランジ部においてスポット溶接されてなる筒状部材であって、車体の前部又は後部に配設されて衝突荷重が入力した際に座屈して衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置を決定するものにおいて、前記筒状部材の軸方向長さを設定する軸方向長さ設定工程と、該軸方向長さと前記断面ハット形状の部材の天板部の幅との比が整数となるように該天板部の幅を決定する天板部幅決定工程と、前記筒状部材の先端から前記決定した天板部の幅の3/4以下の距離にある位置を第1のスポット溶接位置とし、前記決定した天板部の幅をスポット溶接間隔として、前記第1のスポット溶接位置から前記軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置を決定するスポット溶接位置決定工程と、を備えたことを特徴とするものである。 (1) In the method for determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present invention, the flange is composed of a hat-shaped member having a top plate portion, a vertical wall portion and a flange portion, and a flat plate-shaped member. A tubular member that is spot-welded at a portion, and is arranged at the front or rear of the vehicle body. The shape and spot of an automobile collision energy absorbing component that buckles and absorbs collision energy when a collision load is input. In determining the welding position, the ratio between the axial length setting step for setting the axial length of the tubular member and the width of the top plate portion of the cross-sectional hat-shaped member is an integer. The first is a position at a distance of 3/4 or less of the width of the top plate determined from the tip of the tubular member in the step of determining the width of the top plate so as to be. A spot welding position determination step of determining a second and subsequent spot welding positions along the axial direction from the first spot welding position, with the determined top plate portion as the spot welding position and the spot welding interval. It is characterized by being equipped with.
(2)本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法は、天板部と縦壁部とフランジ部を有する断面ハット形状の2つの部材が前記フランジ部においてスポット溶接されてなる筒状部材であって、車体の前部又は後部に配設されて衝突荷重が入力した際に座屈して衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接の位置を決定するものにおいて、前記筒状部材の軸方向長さを設定する軸方向長さ設定工程と、該軸方向長さと前記2つの部材のうち一方の部材の天板部の幅との比が整数となるように該一方の部材の天板部の幅を決定し、他方の部材の天板部の幅をそれ以上になるように決定する天板部幅決定工程と、前記筒状部材の先端から前記決定した一方の天板部の幅の3/4以下の距離にある位置を第1のスポット溶接位置とし、前記決定した一方の天板部の幅をスポット溶接間隔として、前記第1のスポット溶接位置から前記軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置を決定するスポット溶接位置決定工程と、を備えたことを特徴とするものである。 (2) The method for determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present invention is that two members having a top plate portion, a vertical wall portion and a flange portion and having a cross-sectional hat shape are spot welded at the flange portion. The shape and spot welding position of the collision energy absorbing parts for automobiles, which are tubular members that are arranged at the front or rear of the vehicle body and buckle when a collision load is input to absorb the collision energy. In determining, the ratio between the axial length setting step for setting the axial length of the tubular member and the width of the top plate portion of one of the two members is an integer. The top plate width determination step of determining the width of the top plate portion of the one member and determining the width of the top plate portion of the other member to be larger than that, and the tip of the tubular member. The position at a distance of 3/4 or less of the width of one of the top plates determined from the above is defined as the first spot welding position, and the width of the determined top plate is defined as the spot welding interval. It is characterized by including a spot welding position determining step of determining a second and subsequent spot welding positions from the spot welding position along the axial direction.
(3)上記(1)又は(2)に記載のものにおいて、前記スポット溶接位置決定工程は、前記決定されたスポット溶接位置の中間であって、かつ、該スポット溶接位置よりも前記フランジ部の幅方向外側の位置を追加のスポット溶接位置として決定することを特徴とするものである。 (3) In the above-mentioned (1) or (2), the spot welding position determining step is in the middle of the determined spot welding position, and the flange portion of the flange portion is located more than the spot welding position. It is characterized in that the position outside in the width direction is determined as an additional spot welding position.
本発明においては、天板部と縦壁部とフランジ部を有する断面ハット形状の部材と平板状の部材とが、または、2つの断面ハット形状の部材が、前記フランジ部においてスポット溶接されてなる筒状部材であって、車体の前部又は後部に配設されて衝突荷重が入力した際に座屈して衝突エネルギーを吸収する自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置を決定するものにおいて、前記筒状部材の軸方向長さを設定する軸方向長さ設定工程と、該軸方向長さと前記断面ハット形状の部材の天板部の幅との比が整数となるように該天板部の幅を決定する天板部幅決定工程と、前記筒状部材の先端から前記決定した天板部の幅の3/4以下の距離にある位置を第1のスポット溶接位置とし、前記決定した天板部の幅をスポット溶接間隔として前記第1のスポット溶接位置から前記軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置を決定するスポット溶接位置決定工程と、を備えたことにより、筒状部材の軸方向に衝突荷重が入力したときに該筒状部材を蛇腹状に座屈させることでき、かつスポット溶接の破断を防止して効率良く衝突エネルギーを吸収することができるように自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置を決定することができる。 In the present invention, a member having a cross-sectional hat shape and a flat plate-shaped member having a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange portion, or two cross-sectional hat-shaped members are spot-welded at the flange portion. In a tubular member that is arranged at the front or rear of the vehicle body and buckles when a collision load is input to determine the shape and spot welding position of an automobile collision energy absorbing component that absorbs collision energy. The top plate is such that the ratio between the axial length setting step for setting the axial length of the tubular member and the width of the top plate portion of the cross-sectional hat-shaped member is an integer. The first spot welding position is a position at a distance of 3/4 or less of the width of the top plate determined from the tip of the tubular member and the step of determining the width of the top plate for determining the width of the portion. By providing a spot welding position determining step of determining the second and subsequent spot welding positions along the axial direction from the first spot welding position with the width of the top plate portion as the spot welding interval, the shape is tubular. A collision for automobiles so that the tubular member can be buckled in a bellows shape when a collision load is input in the axial direction of the member, and it is possible to prevent breakage of spot welding and efficiently absorb collision energy. The shape of the energy absorbing part and the spot welding position can be determined.
本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法について説明するに先立ち、本発明で対象とする自動車用衝突エネルギー吸収部品について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能を有するものについては同一の符号を付し、重複した説明を省略するものとする。 Prior to explaining the shape of the collision energy absorbing component for automobiles and the method for determining the spot welding position according to the present invention, the collision energy absorbing component for automobiles targeted by the present invention will be described. In the following description, those having the same function are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
本発明で対象とする自動車用衝突エネルギー吸収部品は、フロントサイドメンバやリアサイドメンバなど車体の前部又は後部に配設されて衝突荷重が入力した際に座屈して軸圧壊することで衝突エネルギーを吸収するものであり、その形状としては、図2に例示する筒状部材1や、図3に例示する筒状部材11がある。 The collision energy absorbing component for automobiles, which is the object of the present invention, is arranged at the front or rear of the vehicle body such as a front side member and a rear side member, and when a collision load is input, it buckles and crushes the shaft to generate collision energy. It absorbs and has a tubular member 1 exemplified in FIG. 2 and a tubular member 11 exemplified in FIG. 3 as its shape.
筒状部材1は、図2に示すように、天板部3aと縦壁部3bとフランジ部3cを有する断面ハット形状の部材3と、面部5a及び側端部5bを有する平板状の部材5とが、フランジ部3cと側端部5bを突き合わせてスポット溶接されてなるものであり、スポット溶接されたフランジ部3c及び側端部5bに略平行な一対の平行面部として天板部3aと面部5aとを有する。このように、筒状部材1においては、天板部3aの幅W1は、面部5aの幅W2以下とする。断面ハット形状の部材は、通常、プレス成形で作製され、プレス成形後にプレス金型から前記部材を容易に取り出す都合上、天板部の幅は開口部の幅以下とするため、このような関係となる。 As shown in FIG. 2, the tubular member 1 has a cross-section hat-shaped member 3 having a top plate portion 3a, a vertical wall portion 3b, and a flange portion 3c, and a flat plate-shaped member 5 having a surface portion 5a and a side end portion 5b. Is spot-welded by butt-welding the flange portion 3c and the side end portion 5b, and the top plate portion 3a and the surface portion as a pair of parallel surface portions substantially parallel to the spot-welded flange portion 3c and the side end portion 5b. Has 5a and. As described above, in the tubular member 1, the width W1 of the top plate portion 3a is set to be equal to or less than the width W2 of the surface portion 5a. A member having a hat-shaped cross section is usually manufactured by press molding, and the width of the top plate portion is equal to or less than the width of the opening for the convenience of easily taking out the member from the press die after press molding. It becomes.
一方、図3に示す筒状部材11は、天板部3aと縦壁部3bとフランジ部3cを有する断面ハット形状の部材3と、天板部13aと縦壁部13bとフランジ部13cを有する断面ハット形状の部材13とが、フランジ部3c及びフランジ部13cを突き合わせてスポット溶接されてなるものであり、スポット溶接されたフランジ部3c及びフランジ部13cに略平行な一対の平行面部として天板部3a及び天板部13aを有する。ここで、以下の説明では、図3に示すように天板部13aの幅W2に比べて天板部3aの幅W1の方が狭いか等しいものとする。 On the other hand, the tubular member 11 shown in FIG. 3 has a cross-sectional hat-shaped member 3 having a top plate portion 3a, a vertical wall portion 3b, and a flange portion 3c, and a top plate portion 13a, a vertical wall portion 13b, and a flange portion 13c. The member 13 having a hat-shaped cross section is spot-welded by abutting the flange portion 3c and the flange portion 13c, and is a top plate as a pair of parallel surface portions substantially parallel to the spot-welded flange portion 3c and the flange portion 13c. It has a portion 3a and a top plate portion 13a. Here, in the following description, it is assumed that the width W1 of the top plate portion 3a is narrower or equal to the width W2 of the top plate portion 13a as shown in FIG.
筒状部材1及び筒状部材11は、取り付ける車両に応じて寸法(軸方向長さL等)を適宜設定する。また、筒状部材1及び筒状部材11の材質としては、鋼板等の金属板が用いられ、断面ハット形状の部材3及び部材13は、例えばプレス成形により作製すればよい。 The dimensions (axial length L, etc.) of the tubular member 1 and the tubular member 11 are appropriately set according to the vehicle to be mounted. Further, as the material of the tubular member 1 and the tubular member 11, a metal plate such as a steel plate is used, and the member 3 and the member 13 having a hat-shaped cross section may be manufactured by, for example, press molding.
次に、本発明の実施の形態に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法について説明する。
本実施の形態に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法は、図1に示すように、軸方向長さ設定工程S1と、天板部幅決定工程S3と、スポット溶接位置決定工程S5と、を備えたものである。以下、特に断わりがない場合においては、図2に示す筒状部材1の形状とスポット溶接位置を決定する場合について、上記の各工程を説明する。
Next, a method for determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, a method for determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present embodiment includes an axial length setting step S1, a top plate width determining step S3, and spot welding. The position determination step S5 is provided. Hereinafter, unless otherwise specified, each of the above steps will be described with respect to the case of determining the shape and spot welding position of the tubular member 1 shown in FIG.
<軸方向長さ設定工程>
軸方向長さ設定工程S1は、筒状部材1の軸方向長さLを設定する工程である。
筒状部材1の軸方向長さLは、自動車用衝突エネルギー吸収部品として取り付ける車両に応じて適宜設定するとよい。
<Axial length setting process>
The axial length setting step S1 is a step of setting the axial length L of the tubular member 1.
The axial length L of the tubular member 1 may be appropriately set according to the vehicle to be mounted as a collision energy absorbing component for automobiles.
<天板部幅決定工程>
天板部幅決定工程S3は、軸方向長さ設定工程S1で設定した軸方向長さLと断面ハット形状の部材3の天板部3aの幅W1との比(=L/W1)が整数(n=1、2、…)となるように、天板部3aの幅W1を決定する工程である。
<Top plate width determination process>
In the top plate width determining step S3, the ratio (= L / W1) of the axial length L set in the axial length setting step S1 to the width W1 of the top plate portion 3a of the member 3 having the cross-sectional hat shape is an integer. This is a step of determining the width W1 of the top plate portion 3a so that (n = 1, 2, ...).
断面ハット形状の部材3と平板状の部材5とをスポット溶接した筒状部材1においては、天板部3aの幅W1は、面部5aの幅W2と等しいかこれより狭い。そのため、天板部幅決定工程S3においては、軸方向長さLを用いて天板部3aの幅W1を決定する。 In the tubular member 1 in which the member 3 having a hat-shaped cross section and the flat member 5 are spot-welded, the width W1 of the top plate portion 3a is equal to or narrower than the width W2 of the surface portion 5a. Therefore, in the top plate portion width determining step S3, the width W1 of the top plate portion 3a is determined using the axial length L.
また、図3に示すように双方とも断面ハット形状の部材3と部材13とをスポット溶接した筒状部材11においては、天板部幅決定工程S3は、筒状部材11の軸方向長さLと天板部3a及び天板部13aそれぞれの幅W1及び幅W2との比(L/W1、L/W2)のうち一方の部材3の天板部3aの幅W1との比L/W1が整数となるように幅W1を決定し、他方の部材5の面部5aの幅W2をそれ以上(W2≧W1)となるように幅W2を決定する。 Further, as shown in FIG. 3, in the tubular member 11 in which the member 3 having a hat-shaped cross section and the member 13 are spot-welded, the top plate portion width determining step S3 is the axial length L of the tubular member 11. The ratio L / W1 of one member 3 to the width W1 of the top plate portion 3a of one of the ratios (L / W1, L / W2) of the width W1 and the width W2 of the top plate portion 3a and the top plate portion 13a, respectively. The width W1 is determined so as to be an integer, and the width W2 is determined so that the width W2 of the surface portion 5a of the other member 5 is larger than that (W2 ≧ W1).
<スポット溶接位置決定工程>
スポット溶接位置決定工程S5は、筒状部材1の軸方向先端から前記決定した天板部3aの幅W1の3/4以下の距離dにある位置を第1のスポット溶接位置7aとし、天板部3aの幅W1をスポット溶接間隔Dとして第1のスポット溶接位置7aから軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置7bを決定する工程である。
<Spot welding position determination process>
In the spot welding position determination step S5, the position at a distance d of 3/4 or less of the width W1 of the determined top plate portion 3a from the axial tip of the tubular member 1 is set as the first spot welding position 7a, and the top plate is set. This is a step of determining the second and subsequent spot welding positions 7b along the axial direction from the first spot welding position 7a with the width W1 of the portion 3a as the spot welding interval D.
第1のスポット溶接位置7aは、図2に示すように、先端から距離dが天板部3aの幅W1(=スポット溶接間隔D)の3/4以下であればよいが、幅W1の1/2とすることが好ましい。また、部材の開始端(d=0)にスポット溶接することは通常は難しいため、距離dは0より大きくするとよい。 As shown in FIG. 2, the first spot welding position 7a may have a distance d from the tip of 3/4 or less of the width W1 (= spot welding interval D) of the top plate portion 3a, but is 1 of the width W1. It is preferably set to / 2. Further, since it is usually difficult to spot weld the starting end (d = 0) of the member, the distance d should be larger than 0.
本実施の形態に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置を決定する方法により形状とスポット溶接位置を決定した自動車用衝突エネルギー吸収部品に衝突荷重を入力したときの作用効果を、図4および図7に例示する筒状部材21および1を比較して以下に説明する。 The action and effect when a collision load is input to the collision energy absorbing component for automobiles whose shape and spot welding position are determined by the method of determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present embodiment are shown in FIG. 4 and the tubular members 21 and 1 illustrated in FIG. 7 will be compared and described below.
図4に示す筒状部材21は、前述の筒状部材1と異なり、天板部3aの幅W1の3/4を超える距離D(=W1)にある位置を第1のスポット溶接位置23aとし、断面ハット形状の部材3の天板部3aの幅とフランジ部3cにおける第2のスポット溶接位置23bが決定され、部材3と部材5とがスポット溶接位置23(23a、23b)にてスポット溶接されたものである。 Unlike the tubular member 1 described above, the tubular member 21 shown in FIG. 4 has a position at a distance D (= W1) exceeding 3/4 of the width W1 of the top plate portion 3a as a first spot welding position 23a. The width of the top plate portion 3a of the member 3 having a cross-section hat shape and the second spot welding position 23b on the flange portion 3c are determined, and the member 3 and the member 5 are spot welded at the spot welding positions 23 (23a, 23b). It was done.
筒状部材21の軸方向先端に約10m/s以上の高速で衝突体が衝突した瞬間、筒状部材21におけるフランジ部3cに平行な天板部3a及び面部5aには波状のたわみが発生し、当該たわみの発生位置に凹凸が発生する。そして、筒状部材21からの反力がピークに達した瞬間に、係る凹凸の稜線の一箇所または複数箇所に座屈が発生する。 At the moment when the colliding body collides with the axial tip of the tubular member 21 at a high speed of about 10 m / s or more, wavy deflection occurs in the top plate portion 3a and the surface portion 5a parallel to the flange portion 3c of the tubular member 21. , Unevenness occurs at the position where the deflection occurs. Then, at the moment when the reaction force from the tubular member 21 reaches the peak, buckling occurs at one or a plurality of ridges of the unevenness.
ここで、筒状部材21の天板部3aは、その幅W1が軸方向長さLとの比L/W1が整数となるように決定されているため、天板部3aには幅W1と波長の等しい波状のたわみが発生する。これにより、筒状部材1に衝突したときに天板部3aには蛇腹状の座屈が安定して発生する。 Here, since the width W1 of the top plate portion 3a of the tubular member 21 is determined so that the ratio L / W1 to the axial length L is an integer, the top plate portion 3a has a width W1. Wavy deflection with the same wavelength occurs. As a result, bellows-shaped buckling is stably generated in the top plate portion 3a when it collides with the tubular member 1.
さらに、筒状部材21においては、天板部3aに発生する波状のたわみの位置に合わせてフランジ部3cにおけるスポット溶接位置23(23a、23b)が設定されている。そのため、衝突後に座屈して軸圧壊する過程において、天板部3aが凹状に変形する軸方向位置27では、図5に示すように縦壁部3bに凸状の変形が生じ、フランジ部3cには引き剥がされる変形を生じる。そのため、軸方向位置27にあるスポット溶接位置23に設けられたスポット溶接には引張応力が作用する。 Further, in the tubular member 21, spot welding positions 23 (23a, 23b) in the flange portion 3c are set in accordance with the position of the wavy deflection generated in the top plate portion 3a. Therefore, in the process of buckling and crushing the shaft after the collision, at the axial position 27 where the top plate portion 3a is deformed in a concave shape, the vertical wall portion 3b is deformed in a convex shape as shown in FIG. 5, and the flange portion 3c is deformed. Causes a deformation that is torn off. Therefore, tensile stress acts on the spot welding provided at the spot welding position 23 at the axial position 27.
ここで、引張強度590MPaを超える超高張力鋼板が適用された筒状部材21のスポット溶接では、ナゲットと熱影響部(HAZ)の軟化部との間に大きな強度差が生じる。その結果、この部位に引張応力が集中すると亀裂が生じ、破断に至ってしまう。そのため、筒状部材21において引張応力が作用する軸方向位置27に設けられたスポット溶接においては亀裂が発生し、破断しやすい。 Here, in spot welding of the tubular member 21 to which an ultra-high-strength steel plate having a tensile strength of more than 590 MPa is applied, a large difference in strength occurs between the nugget and the softened portion of the heat-affected zone (HAZ). As a result, when tensile stress is concentrated on this part, cracks occur, leading to breakage. Therefore, in the spot welding provided at the axial position 27 on which the tensile stress acts on the tubular member 21, cracks occur and the tubular member 21 is likely to break.
一方、本実施の形態に係る方法で形状とスポット溶接位置が決定された図7に示す筒状部材1においては、筒状部材21と同様に、天板部3aの幅W1が、軸方向長さLとの比L/W1が整数となるように決定されているので、衝突荷重が入力したときに天板部3aを蛇腹状に安定して座屈させることができる。これに加え、軸方向先端から距離dの位置を第1のスポット溶接位置7aとし、天板部3aに生じる波状のたわみの波長と等しい間隔をスポット溶接間隔Dで軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置7bとして決定することで、図6(b)に示すように、天板部3aに凹状の変形が生じる軸方向位置27にはスポット溶接を設けないようにしている。 On the other hand, in the tubular member 1 shown in FIG. 7 in which the shape and the spot welding position are determined by the method according to the present embodiment, the width W1 of the top plate portion 3a is the axial length as in the tubular member 21. Since the ratio L / W1 to the L is determined to be an integer, the top plate portion 3a can be stably buckled in a bellows shape when a collision load is input. In addition to this, the position of the distance d from the tip in the axial direction is set as the first spot welding position 7a, and the interval equal to the wavelength of the wavy deflection generated in the top plate portion 3a is the spot welding interval D along the second and subsequent positions. By determining the spot welding position 7b, as shown in FIG. 6B, spot welding is not provided at the axial position 27 where the top plate portion 3a is deformed in a concave shape.
そのため、本実施の形態に係る方法により形状とスポット溶接位置7が決定された筒状部材1においては、図7に示すように、フランジ部3cが引き剥がされるような変形が生じる軸方向位置にスポット溶接が配置されていない。
また、天板部3aに凸状の変形が生じる軸方向位置25では、図6(a)に示すように縦壁部3bに凹状の変形が生じ、フランジ部3cには押しつける変形が生じる。これにより、軸方向位置25にあるスポット溶接位置7に設けられたスポット溶接には圧縮応力が作用するが、当該圧縮応力によってスポット溶接が破断することはない。
その結果、軸方向に衝突荷重が入力したときに、スポット溶接に亀裂を発生させることなく安定して座屈変形させることが可能となる。
Therefore, in the tubular member 1 whose shape and spot welding position 7 are determined by the method according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the position in the axial direction is such that the flange portion 3c is peeled off. No spot welds are placed.
Further, at the axial position 25 where the top plate portion 3a is deformed in a convex shape, the vertical wall portion 3b is deformed in a concave shape as shown in FIG. 6A, and the flange portion 3c is deformed by pressing. As a result, a compressive stress acts on the spot weld provided at the spot weld position 7 at the axial position 25, but the spot weld is not broken by the compressive stress.
As a result, when a collision load is input in the axial direction, buckling deformation can be stably performed without causing cracks in spot welding.
さらに、筒状部材1は天板部3aと面部5aの幅が異なるが、本実施の形態において、幅が狭い天板部3aの幅W1を決定し、該決定した幅W1をスポット溶接間隔Dとする理由については、以下のとおりである。 Further, although the widths of the top plate portion 3a and the surface portion 5a of the tubular member 1 are different, in the present embodiment, the width W1 of the narrow top plate portion 3a is determined, and the determined width W1 is set to the spot welding interval D. The reason for this is as follows.
前述のように、筒状部材1の軸方向先端に約10m/s以上の高速で衝突体が衝突した瞬間、天板部3a及び面部5aには凹凸が発生し、当該凹凸の発生位置に波状のたわみが発生する。そして、筒状部材1からの反力がピークに達した瞬間に、天板部3a及び面部5aのそれぞれに発生した凹凸の稜線の一箇所または複数箇所から座屈が発生する。 As described above, at the moment when the colliding body collides with the axial tip of the tubular member 1 at a high speed of about 10 m / s or more, unevenness is generated on the top plate portion 3a and the surface portion 5a, and the unevenness is generated at the wavy position. Deflection occurs. Then, at the moment when the reaction force from the tubular member 1 reaches its peak, buckling occurs from one or a plurality of uneven ridge lines generated on each of the top plate portion 3a and the surface portion 5a.
このとき、面部5aに比べて幅が狭い天板部3aの方が衝突体の衝突により発生する波状のたわみの波長が短いために、座屈が発生するタイミングが早くなると考えられる。そのため、天板部3aと面部5aの双方とも座屈変形したとしても、天板部3aに生じた座屈によって縦壁部3bに生じる変形の方がフランジ部3cにおけるスポット溶接に及ぼす影響が大きい。そのため、天板部3aの幅W1を基準として、フランジ部3cにおけるスポット溶接位置7を決定することで、筒状部材1が座屈したときの変形によるスポット溶接の破断を防止することができる。 At this time, it is considered that the timing at which buckling occurs earlier in the top plate portion 3a, which is narrower than the surface portion 5a, because the wavelength of the wavy deflection generated by the collision of the colliding body is shorter. Therefore, even if both the top plate portion 3a and the surface portion 5a are buckled and deformed, the deformation caused by the buckling caused by the top plate portion 3a on the vertical wall portion 3b has a greater effect on the spot welding on the flange portion 3c. .. Therefore, by determining the spot welding position 7 in the flange portion 3c with reference to the width W1 of the top plate portion 3a, it is possible to prevent the spot welding from breaking due to deformation when the tubular member 1 buckles.
このように、幅の狭い天板部3aの方を基準としてスポット溶接位置7を決定することは、図3に示すような、2つの断面ハット形状の部材3及び部材13をスポット溶接してなる筒状部材11においても同様である。すなわち、筒状部材11においては、天板部13aの幅W2に比べて天板部3aの幅W1の方が狭いため、幅の広い天板部13aに比べて座屈が開始するタイミングが早くなると考えられ、天板部3aの座屈変形によるスポット溶接への影響の方が大きくなる。そのため、筒状部材11においても、幅の狭い天板部3aについて幅W1を決定し、スポット溶接位置を決定することで、筒状部材11が座屈したときの変形によるスポット溶接の破断を防止することができる。 In this way, determining the spot welding position 7 with reference to the narrow top plate portion 3a is formed by spot welding the two cross-section hat-shaped members 3 and 13 as shown in FIG. The same applies to the tubular member 11. That is, in the tubular member 11, since the width W1 of the top plate portion 3a is narrower than the width W2 of the top plate portion 13a, the timing at which buckling starts earlier than that of the wide top plate portion 13a. The influence of buckling deformation of the top plate portion 3a on spot welding is greater. Therefore, even in the tubular member 11, the width W1 is determined for the narrow top plate portion 3a and the spot welding position is determined to prevent the spot welding from breaking due to deformation when the tubular member 11 buckles. can do.
もっとも、上記の説明は、天板部3aのみの幅W1を軸方向長さLとの比が整数となるように決定するものであったが、本発明は、天板部3aに比べて幅が大きい面部5a又は天板部13aについても、軸方向長さLとの比L/W2が整数となるように決定することが望ましい。これにより、面部5a及び天板部13aにおいても蛇腹状の座屈変形を安定して起こしやすくなり、衝突エネルギー吸収能が向上することが期待できる。 However, in the above description, the width W1 of only the top plate portion 3a is determined so that the ratio to the axial length L is an integer, but the present invention has a width as compared with the top plate portion 3a. It is desirable to determine that the ratio L / W2 to the axial length L is also an integer for the surface portion 5a or the top plate portion 13a having a large size. As a result, it is expected that the bellows-like buckling deformation is likely to occur stably in the surface portion 5a and the top plate portion 13a, and the collision energy absorption capacity is improved.
さらに、上記の説明は、フランジ部3cにおいて軸方向に沿って第1のスポット溶接位置7aと第2以降のスポット溶接位置7bを決定するものであったが、対象とする筒状部材1の軸方向長さLが短い場合には、上記の方法で決定したスポット溶接位置の数が少なくなりすぎて筒状部材1及び筒状部材11の強度が不十分となる場合があることが懸念される。 Further, in the above description, the first spot welding position 7a and the second and subsequent spot welding positions 7b are determined along the axial direction in the flange portion 3c, but the shaft of the target tubular member 1 When the directional length L is short, there is a concern that the number of spot welding positions determined by the above method may be too small and the strength of the tubular member 1 and the tubular member 11 may be insufficient. ..
そのため、本実施の形態の他の態様として、スポット溶接位置決定工程S5は、図8に示すように、天板部33aと縦壁部33bと幅広のフランジ部33cを有する断面ハット形状の部材33と平板状の部材35とをスポット溶接してなる筒状部材31において、第1及び第2以降のスポット溶接位置7よりもフランジ部33cの幅方向外側の位置を追加のスポット溶接位置9として決定するものであってもよい。 Therefore, as another aspect of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the spot welding position determination step S5 is a member 33 having a cross-section hat shape having a top plate portion 33a, a vertical wall portion 33b, and a wide flange portion 33c. In the tubular member 31 formed by spot welding the flat plate-shaped member 35, the position outside the width direction of the flange portion 33c from the first and second and subsequent spot welding positions 7 is determined as an additional spot welding position 9. It may be something to do.
筒状部材31においては、追加のスポット溶接位置9を、第1及び第2のスポット溶接位置7よりも幅方向外側に決定することで、衝突したときの荷重の一部を第1及び第2のスポット溶接が受け持ち、座屈により追加のスポット溶接位置に設けられたスポット溶接に作用する引張応力が軽減され、該スポット溶接が破断することを防止することができる。 In the tubular member 31, by determining the additional spot welding position 9 outside the first and second spot welding positions 7 in the width direction, a part of the load at the time of collision is determined by the first and second spot welding positions. The spot welding is in charge of the above, and the tensile stress acting on the spot welding provided at the additional spot welding position due to buckling is reduced, and the spot welding can be prevented from breaking.
さらに、図8に示すような幅広のフランジ部33cにおいては、スポット溶接位置7の幅方向外側に追加のスポット溶接位置9を決定することができるが、このようなフランジ部33cが設けられた筒状部材31は、重量の増加を招くおそれがある。そこで、図9に示すように、断面ハット形状の部材43と平板状の部材45とがスポット溶接されてなる筒状部材41において、部材43のフランジ部43cを幅方向外側に突き出した突き出し面部43dが設けられた形状とし、突き出し面部43dの位置を追加のスポット溶接位置9として決定する。フランジ部43cの形状をこのように決定することで、重量増加を最小限に抑えつつスポット溶接の点数を増して強度を確保することができ、かつ座屈するときのスポット溶接における破断を防止することができる。 Further, in the wide flange portion 33c as shown in FIG. 8, an additional spot welding position 9 can be determined outside the spot welding position 7 in the width direction, and a cylinder provided with such a flange portion 33c. The shape member 31 may increase in weight. Therefore, as shown in FIG. 9, in the tubular member 41 in which the member 43 having a hat-shaped cross section and the flat member 45 are spot-welded, the flange portion 43c of the member 43 is projected outward in the width direction. Is provided, and the position of the protruding surface portion 43d is determined as the additional spot welding position 9. By determining the shape of the flange portion 43c in this way, it is possible to increase the number of spot welding points to secure strength while minimizing the weight increase, and to prevent breakage in spot welding during buckling. Can be done.
なお、本発明に係る方法により形状とスポット溶接位置が決定された筒状部材を実際に製造する場合にあっては、第1のスポット溶接位置の軸方向先端からの距離dや、スポット溶接間隔Dに対して±10%以内であれば、距離dとスポット溶接間隔Dにより決定されたスポット溶接位置からずれてスポット溶接したものであっても許容され、衝突エネルギー吸収能を向上する効果を損なうものではない。 In the case of actually manufacturing a tubular member whose shape and spot welding position are determined by the method according to the present invention, the distance d from the axial tip of the first spot welding position and the spot welding interval. If it is within ± 10% with respect to D, even if the spot welding position deviates from the spot welding position determined by the distance d and the spot welding interval D, it is permissible and the effect of improving the collision energy absorption capacity is impaired. It's not a thing.
さらに、本発明に係る方法により形状とスポット溶接位置が決定された筒状部材にあっては、2つの部材を付き合わせてスポット溶接するフランジ部を接着材によりさらに接着してもよい。これにより、衝突エネルギー吸収能を向上させることができるとともに、高い剛性を兼ね備えた自動車用衝突エネルギー吸収部品を提供することが可能となる。 Further, in the case of a tubular member whose shape and spot welding position have been determined by the method according to the present invention, a flange portion for spot welding the two members together may be further bonded with an adhesive. As a result, it is possible to improve the collision energy absorption capacity and to provide an automobile collision energy absorption component having high rigidity.
本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法の効果を確認するための実験を行ったので、その結果について以下に説明する。 An experiment was conducted to confirm the effect of the method for determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present invention, and the results will be described below.
本実施例では、図2、図4、図7に示す断面ハット形状の部材3と平板状の部材5との筒状部材(形状A)と、図9に示す筒状部材41(形状B)を試験体とし、該試験体の軸方向先端に衝突体を衝突させて衝突試験を行い、各試験体の衝突エネルギー吸収特性を評価した。ここで、衝突試験に用いた試験体は鋼板製(板厚1.6mm)とし、表1に示すように、材料強度の異なる鋼板を使用した。 In this embodiment, the tubular member (shape A) of the hat-shaped member 3 and the flat plate-shaped member 5 shown in FIGS. 2, 4, and 7, and the tubular member 41 (shape B) shown in FIG. Was used as a test body, and a collision test was performed by colliding the colliding body with the axial tip of the test body to evaluate the collision energy absorption characteristics of each test body. Here, the test piece used for the collision test was made of steel plate (plate thickness 1.6 mm), and as shown in Table 1, steel plates having different material strengths were used.
衝突試験においては、試験体の軸方向両端(先端及び後端)に板厚10mmのプレートをアーク溶接し、一方のプレート(後端側)を荷重ロードセルに固定し、他方のプレート(先端側)に対し、250kgの衝突体を軸方向に初速10m/sで衝突させた。このとき、衝突体の初期運動エネルギーは12.5kJである。そして、荷重ロードセルで測定された荷重と衝突体の変位ストロークSを測定することにより、荷重−ストローク曲線を作成した。さらに、作成した荷重−ストローク曲線から、試験体の反力のピーク値Fmaxと、ストローク0〜100mmまでに吸収した衝突エネルギー吸収量AEと、衝突体が停止するのに要する最大ストロークSmaxを求めた。 In the collision test, a plate with a thickness of 10 mm is arc-welded to both ends (front end and rear end) in the axial direction of the test piece, one plate (rear end side) is fixed to the load load cell, and the other plate (tip side). On the other hand, a 250 kg colliding body was collided in the axial direction at an initial speed of 10 m / s. At this time, the initial kinetic energy of the colliding body is 12.5 kJ. Then, a load-stroke curve was created by measuring the load measured by the load load cell and the displacement stroke S of the colliding body. Further, from the created load-stroke curve, the peak value Fmax of the reaction force of the test piece, the collision energy absorption amount AE absorbed from the stroke to 100 mm, and the maximum stroke Smax required for the collision body to stop were obtained. ..
試験体に衝突体を衝突させると、試験体の衝突エネルギー吸収量AEが衝突体の初期運動エネルギー(=12.5kJ)に到達したときに衝突体の運動は停止するため(運動エネルギーゼロ)、荷重−ストローク曲線の終点が最大ストロークSmaxに相当する。
表2に、衝突試験において試験体として用いた筒状部材の形状とスポット溶接位置を示す。
When a collision body is made to collide with the test body, the movement of the collision body is stopped when the collision energy absorption amount AE of the test body reaches the initial kinetic energy (= 12.5 kJ) of the collision body (kinetic energy is zero). The end point of the load-stroke curve corresponds to the maximum stroke Smax.
Table 2 shows the shape and spot welding position of the tubular member used as the test piece in the collision test.
表1において、発明例1〜発明例3は、本発明に係る自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状及びスポット溶接位置決定方法により天板部の幅とスポット溶接位置を本発明の範囲内となるように決定したものである。 In Table 1, in Invention Examples 1 to 3, the width of the top plate and the spot welding position are within the scope of the present invention according to the shape of the collision energy absorbing component for automobiles and the spot welding position determining method according to the present invention. It was decided to.
発明例1及び発明例2は、図2に示す筒状部材1を試験体として、天板部3aの幅W1を軸方向長さLとの比L/W1=6で整数となるように決定し、かつ、スポット溶接位置7をスポット溶接間隔D=W1としたものである。また、発明例1及び発明例2は、第1のスポット溶接位置7aの先端からの距離dをそれぞれスポット溶接間隔Dの1/2及び3/4としたものである。 In Invention Example 1 and Invention Example 2, the tubular member 1 shown in FIG. 2 is used as a test body, and the width W1 of the top plate portion 3a is determined to be an integer at a ratio L / W1 = 6 to the axial length L. However, the spot welding position 7 is set to the spot welding interval D = W1. Further, in Invention Example 1 and Invention Example 2, the distance d from the tip of the first spot welding position 7a is set to 1/2 and 3/4 of the spot welding interval D, respectively.
発明例3は、図9に示す筒状部材41を試験体とし、第1及び第2のスポット溶接位置7(7a、7b)の中間となる部位に突き出し面部43dを設け、突き出し面部43dに追加のスポット溶接位置9を設けて部材43と部材45とをスポット溶接したものである。なお、発明例3における天板部43aの幅W1と、第1及び第2のスポット溶接位置7(スポット溶接間隔D、距離d)は、発明例1と同条件とした。 In Invention Example 3, the tubular member 41 shown in FIG. 9 is used as a test body, and a protruding surface portion 43d is provided at a portion intermediate between the first and second spot welding positions 7 (7a, 7b) and added to the protruding surface portion 43d. The spot welding position 9 of the above is provided, and the member 43 and the member 45 are spot welded. The width W1 of the top plate portion 43a in Invention Example 3 and the first and second spot welding positions 7 (spot welding interval D, distance d) were set to the same conditions as in Invention Example 1.
一方、表1に示す比較例1〜比較例3は、天板部3aの幅W1とスポット溶接位置7が本発明の範囲外のものである。すなわち、比較例1は、軸方向長さLと幅W1との比L/W1=4.7で整数でないもの、比較例2は、スポット溶接間隔Dを天板部3aの幅W1の3/2としたもの、比較例3は、第1のスポット溶接位置7aを先端からの距離dを3/4Dよりも大きいd=Dとしたものである。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1, the width W1 of the top plate portion 3a and the spot welding position 7 are outside the scope of the present invention. That is, in Comparative Example 1, the ratio L / W1 = 4.7 of the axial length L and the width W1 is not an integer, and in Comparative Example 2, the spot welding interval D is set to 3 / of the width W1 of the top plate portion 3a. In Comparative Example 3 where 2 is set, the distance d from the tip of the first spot welding position 7a is set to d = D larger than 3/4D.
衝突試験を行って得られた代表的な荷重−ストローク曲線として、図10に比較例3と発明例1の結果を示す。なお、図10は、表1に示す材料記号980の鋼板を用いたものである。 As a typical load-stroke curve obtained by performing a collision test, FIG. 10 shows the results of Comparative Example 3 and Invention Example 1. Note that FIG. 10 uses a steel plate having the material symbol 980 shown in Table 1.
図10に示すように、比較例3及び発明例1のいずれにおいても、衝突体が試験体の先端のプレートに衝突した直後に反力が急上昇してピーク値(Fmax)を示し、その後、座屈が開始して反力が急降下している。 As shown in FIG. 10, in both Comparative Example 3 and Invention Example 1, the reaction force rapidly increased immediately after the colliding body collided with the plate at the tip of the test body and showed a peak value (Fmax), and then the buckling. The bending has started and the reaction force has plummeted.
ここで、比較例3においては、天板部3aの座屈によって縦壁部3bが凸状に変形した軸方向位置におけるフランジ部3cのスポット溶接に亀裂が生じ、座屈の進行に伴って鋼板の破断に進展した。この破断により、座屈開始以降の反力が発明例1よりも低下し、鋼板の材料強度から期待される衝突エネルギー吸収量を得ることができなかった。 Here, in Comparative Example 3, a crack occurs in the spot welding of the flange portion 3c at the axial position where the vertical wall portion 3b is deformed in a convex shape due to the buckling of the top plate portion 3a, and the steel plate is formed as the buckling progresses. Progressed to breakage. Due to this fracture, the reaction force after the start of buckling was lower than that of Invention Example 1, and the amount of collision energy absorbed expected from the material strength of the steel sheet could not be obtained.
これに対して発明例1においては、座屈に伴い縦壁部3bが凸状に変形した軸方向位置近傍にスポット溶接がないために亀裂が発生せず、鋼板が破断せずに圧縮に伴い座屈が安定して繰り返し生じた。これにより、破断が発生した比較例1と比べると、短いストロークで衝突エネルギー吸収量を増加する結果が得られた。 On the other hand, in Invention Example 1, since there is no spot welding in the vicinity of the axial position where the vertical wall portion 3b is deformed convexly due to buckling, cracks do not occur, and the steel plate does not break and accompanies compression. Buckling was stable and repeated. As a result, as compared with Comparative Example 1 in which fracture occurred, the result was obtained that the amount of collision energy absorbed was increased with a shorter stroke.
表3に、発明例1〜発明例3と、比較例1〜比較例3における衝突エネルギー吸収特性の試験結果をまとめて示す。 Table 3 summarizes the test results of the collision energy absorption characteristics of Invention Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
表3より、発明例及び比較例ともに、鋼板強度が増加することで反力が増加し、これに伴い衝突エネルギー吸収量AEが向上し、最大ストロークSmaxが小さくなった。
しかしながら、比較例1〜比較例3においては、座屈が進行する過程において破断が生じる結果となった。これに対して発明例1〜発明例3と比較例1〜比較例3においては、座屈が進行する過程において破断することがなく、衝突エネルギー吸収量AEが大きく、また、最大ストロークSmaxも小さくなり、衝突エネルギー吸収特性が向上する結果となった。
From Table 3, in both the invention example and the comparative example, the reaction force increased as the steel sheet strength increased, and the collision energy absorption amount AE improved accordingly, and the maximum stroke Smax became smaller.
However, in Comparative Examples 1 to 3, the result was that fracture occurred in the process of buckling progressing. On the other hand, in Invention Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the collision energy absorption amount AE is large and the maximum stroke Smax is also small without breaking in the process of buckling progressing. As a result, the collision energy absorption characteristics are improved.
特に、筒状部材41を試験体とした発明例3は、発明例1及び発明例2に係る筒状部材1におけるスポット溶接位置7の中間位置に追加のスポット溶接位置9を設定しものであるが、筒状部材41は、座屈に伴い縦壁部43bが凸に変形した軸方向位置においてフランジ部43cが外側に突き出した突き出し面部43dを有し、突き出し面部43dのスポット溶接が縦壁部43bの裾から離れているため、スポット溶接の周辺に亀裂が発生せず、破断が発生しないことが確認された。 In particular, Invention Example 3 using the tubular member 41 as a test body sets an additional spot welding position 9 at an intermediate position of the spot welding position 7 in the tubular member 1 according to Invention Example 1 and Invention Example 2. However, the tubular member 41 has a protruding surface portion 43d in which the flange portion 43c protrudes outward at an axial position in which the vertical wall portion 43b is deformed convexly due to buckling, and spot welding of the protruding surface portion 43d is performed on the vertical wall portion. Since it is separated from the hem of 43b, it was confirmed that no cracks were generated around the spot weld and no breakage occurred.
以上のことから、本発明により自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置を決定することにより、高速で衝突した際に座屈部周辺にあるスポット溶接に亀裂が発生することを防止し、安定して高いエネルギー吸収能を持つ自動車用衝突エネルギー吸収部品を提供することができることが示された。 From the above, by determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles according to the present invention, it is possible to prevent cracks from occurring in the spot welding around the buckled portion when a collision occurs at high speed. It has been shown that it is possible to provide collision energy absorbing parts for automobiles that are stable and have high energy absorbing capacity.
1 筒状部材
3 断面ハット形状の部材
3a 天板部
3b 縦壁部
3c フランジ部
5 平板状の部材
5a 面部
5b 側端部
7 スポット溶接位置
7a 第1のスポット溶接位置
7b 第2のスポット溶接位置
9 追加のスポット溶接位置
11 筒状部材
13 断面ハット形状の部材
13a 天板部
13b 縦壁部
13c フランジ部
21 筒状部材
23 スポット溶接位置
23a 第1のスポット溶接位置
23b 第2のスポット溶接位置
25 凸状に変形する軸方向位置
27 凹状に変形する軸方向位置
31 筒状部材
33 断面ハット形状の部材
33a 天板部
33b 縦壁部
33c フランジ部
41 筒状部材
43 断面ハット形状の部材
43a 天板部
43b 縦壁部
43c フランジ部
43d 突き出し面部
45 平板状の部材
45a 面部
45b 側端部
1 Cylindrical member 3 Cross-section hat-shaped member 3a Top plate part 3b Vertical wall part 3c Flange part 5 Flat plate-shaped member 5a Surface part 5b Side end part 7 Spot welding position 7a First spot welding position 7b Second spot welding position 9 Additional spot welding position 11 Cylindrical member 13 Cross-section hat-shaped member 13a Top plate portion 13b Vertical wall portion 13c Flange portion 21 Cylindrical member 23 Spot welding position 23a First spot welding position 23b Second spot welding position 25 Axial position that deforms convexly 27 Axial position that deforms concave 31 Cylindrical member 33 Cross-section hat-shaped member 33a Top plate 33b Vertical wall 33c Flange 41 Cylindrical member 43 Cross-section hat-shaped member 43a Top plate Part 43b Vertical wall part 43c Flange part 43d Protruding surface part 45 Flat plate-shaped member 45a Surface part 45b Side end
Claims (3)
前記筒状部材の軸方向長さを設定する軸方向長さ設定工程と、
該軸方向長さと前記断面ハット形状の部材の天板部の幅との比が整数となるように該天板部の幅を決定する天板部幅決定工程と、
前記筒状部材の先端から前記決定した天板部の幅の3/4以下の距離にある位置を第1のスポット溶接位置とし、前記決定した天板部の幅をスポット溶接間隔として、前記第1のスポット溶接位置から前記軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置を決定するスポット溶接位置決定工程と、を備えたことを特徴とする自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法。 A tubular member in which a hat-shaped member having a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange portion and a flat plate-shaped member are spot-welded at the flange portion, and are arranged at the front or rear portion of the vehicle body. In the method of determining the shape and spot welding position of the collision energy absorbing parts for automobiles that buckle and absorb the collision energy when the collision load is input.
Axial length setting step for setting the axial length of the tubular member, and
A top plate width determination step of determining the width of the top plate so that the ratio of the axial length to the width of the top plate of the member having the cross-sectional hat shape is an integer.
The position at a distance of 3/4 or less of the width of the top plate portion determined from the tip of the tubular member is defined as the first spot welding position, and the width of the determined top plate portion is defined as the spot welding interval. The shape and spot welding position of the collision energy absorbing component for automobiles, which comprises a spot welding position determining step of determining the second and subsequent spot welding positions along the axial direction from the spot welding position of 1. How to decide.
前記筒状部材の軸方向長さを設定する軸方向長さ設定工程と、
該軸方向長さと前記2つの部材のうち一方の部材の天板部の幅との比が整数となるように該一方の部材の天板部の幅を決定し、他方の部材の天板部の幅をそれ以上になるように決定する天板部幅決定工程と、
前記筒状部材の先端から前記決定した一方の天板部の幅の3/4以下の距離にある位置を第1のスポット溶接位置とし、前記決定した一方の天板部の幅をスポット溶接間隔として、前記第1のスポット溶接位置から前記軸方向に沿って第2以降のスポット溶接位置を決定するスポット溶接位置決定工程と、を備えたことを特徴とする自動車用衝突エネルギー吸収部品の形状とスポット溶接位置の決定方法。 A tubular member in which two hat-shaped members having a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange portion are spot-welded at the flange portion, and are arranged at the front or rear portion of the vehicle body to apply a collision load. In the method of determining the shape of the collision energy absorbing part for automobiles that buckles and absorbs the collision energy when input and the position of spot welding,
Axial length setting step for setting the axial length of the tubular member, and
The width of the top plate portion of one member is determined so that the ratio of the axial length to the width of the top plate portion of one of the two members is an integer, and the top plate portion of the other member is determined. The top plate width determination process that determines the width of the top plate to be larger than that,
The position at a distance of 3/4 or less of the width of one of the top plates determined above from the tip of the tubular member is set as the first spot welding position, and the width of one of the determined top plates is the spot welding interval. As a result, the shape of the collision energy absorbing component for automobiles is characterized by comprising a spot welding position determining step of determining a second and subsequent spot welding positions from the first spot welding position along the axial direction. How to determine the spot welding position.
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