КОМПОНЕНТ КАРКАСА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ И НИЖНЯЯ ЧАСТЬ ПЕРЕДНЕЙ СТОЙКИ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ДАННЫЙ КОМПОНЕНТ
VEHICLE BASIC STRUCTURE COMPONENT AND FRONT PILLAR BOTTOM COMPRISING THIS COMPONENT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к компоненту каркаса для автомобиля, образующему кузов автомобиля (в дальнейшем также называемому просто компонентом каркаса), в частности, относится к компоненту каркаса, такому как наружный элемент нижней части передней стойки, который, как предполагается, воспринимает нагрузку при столкновении в определенном направлении. Кроме того, настоящее изобретение относится к нижней части передней стойки, которая включает в себя наружный элемент нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В кузове автомобиля, например, каждая из передней стойки и боковой части нижнего обвязочного бруса кузова представляет собой совокупность компонентов каркаса. Передняя стойка расположена с передней стороны кузова и проходит в вертикальном направлении. Боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова расположена в нижней части кузова и проходит в направлении спереди назад. Нижняя концевая часть передней стойки и передняя концевая часть боковой части нижнего обвязочного бруса кузова соединены друг с другом. В данном случае для передней стойки может быть использована конструкция, разделенная на верхнюю и нижнюю части. В этом случае совокупность компонентов каркаса в виде верхней части конструкции названа верхней частью передней стойки, и совокупность компонентов каркаса в виде нижней части названа нижней частью передней стойки. Нижняя концевая часть верхней части передней стойки и верхняя концевая часть нижней части передней стойки соединены друг с другом.
[0003] Нижняя часть передней стойки включает в себя, например, наружный элемент нижней части передней стойки (в дальнейшем также называемый просто наружным элементом), внутренний элемент нижней части передней стойки (в дальнейшем также называемый просто внутренним элементом) и усилитель нижней части передней стойки (в дальнейшем также называемый просто усилителем) в качестве компонентов каркаса. Наружный элемент расположен со стороны, наружной в направлении ширины автомобиля. Внутренний элемент расположен со стороны, внутренней в направлении ширины автомобиля. Наружный элемент и внутренний элемент соединены друг с другом с образованием замкнутого профиля на всей протяженности нижней части передней стойки в продольном направлении. Усилитель расположен между наружным элементом и внутренним элементом для повышения прочности нижней части передней стойки. Из них наружный элемент согнут в L-образную конфигурацию вдоль его продольного направления и имеет корытообразное поперечное сечение на всей протяженности наружного элемента в его продольном направлении.
[0004] Фиг.1А и фиг.1В представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие пример наружного элемента нижней части передней стойки как компонента каркаса. В данных чертежах фиг.1А представляет собой вид в плане, и фиг.1В представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии А-А на фиг.1А. Для легкого понимания формы наружного элемента нижней части передней стойки на фиг.1А сторона, на которой наружный элемент нижней части передней стойки соединен с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова, обозначена ссылочной позицией S, и сторона, на которой наружный элемент нижней части передней стойки соединен с верхней частью передней стойки, обозначена ссылочной позицией U. Кроме того, на фиг.1А сторона, передняя в направлении движения автомобиля, обозначена ссылочной позицией F, и сторона, задняя в направлении движения, обозначена ссылочной позицией В. На фиг.1В сторона, внутренняя в направлении ширины автомобиля, обозначена ссылочной позицией I, и сторона, наружная в направлении ширины автомобиля, обозначена ссылочной позицией О.
[0005] Как проиллюстрировано на фиг.1А, наружный элемент 10 нижней части передней стойки включает в себя изогнутую часть 13, которая изогнута в L-образную форму вдоль продольного направления (см. зону, окруженную штрихпунктирной линией с двумя штрихами на фиг.1А), и первую зону 14 и вторую зону 15, которые соединены с каждым из противоположных концов изогнутой части 13. Первая зона 14 проходит прямолинейно от изогнутой части 13 по направлению к задней стороне B в направлении движения автомобиля и соединена с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова. Вторая зона 15 проходит прямолинейно вверх от изогнутой части 13 и соединена с верхней частью передней стойки.
[0006] Кроме того, как проиллюстрировано на фиг.1В, форма поперечного сечения наружного элемента 10 представляет собой корытообразную форму на всей протяженности наружного элемента 10 в его продольном направлении, а именно на всей протяженности наружного элемента 10 от стороны U, на которой наружный элемент 10 присоединен к верхней части передней стойки, до стороны S, на которой наружный элемент 10 присоединен к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова. По этой причине каждая из изогнутой части 13, передней зоны 14 и второй зоны 15, образующих наружный элемент 10, включает в себя верхнюю панельную часть 10а, первую вертикальную стеновую часть 10b, вторую вертикальную стеновую часть 10с, первую бортовую часть 10d и вторую бортовую часть 10е. Первая вертикальная стеновая часть 10b соединена со всей боковой частью, которая представляет собой внутреннюю сторону изгиба обеих боковых частей верхней панельной части 10а. Вторая вертикальная стеновая часть 10с соединена со всей боковой частью, которая представляет собой наружную сторону изгиба обеих боковых частей верхней панельной части 10а. Первая бортовая часть 10d соединена с первой вертикальной стеновой частью 10b. Вторая бортовая часть 10е соединена со второй вертикальной стеновой частью 10с.
[0007] Нижняя часть передней стойки представляет собой совокупность компонентов каркаса, которая, как предполагается, воспринимает нагрузку при столкновении, действующую с передней стороны кузова. По этой причине наружный элемент 10 нижней части передней стойки представляет собой компонент каркаса, который, как предполагается, воспринимает нагрузку при столкновении вдоль направления протяженности первой зоны 14, соединенной с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова.
[0008] В публикации заявки на патент Японии № 2011-37291 (патентном литературном источнике 1), патенте Японии № 5103959 (патентном литературном источнике 2) и публикации заявки на патент Японии № 2013-141928 (патентном литературном источнике 3) раскрыт предшествующий уровень техники, относящийся к передней стойке. В передней стойке по патентному литературному источнику 1 с внутренней - в направлении ширины автомобиля - стороны наружной части стойки (эквивалентной наружному элементу), образующей нижнюю часть в вертикальном направлении, прикреплен усилительный элемент стойки (эквивалентный усилителю). Усилительный элемент стойки в его передней части выполнен с высокопрочной частью, имеющей прочность, превышающую прочность остальных частей. В патентном литературном источнике 1 описано, что это обеспечивает возможность гарантирования прочности, требуемой для противодействия нагрузке при столкновении, действующей с передней стороны кузова, при одновременном уменьшении веса передней стойки.
[0009] Передние стойки по патентному литературному источнику 2 и патентному литературному источнику 3 имеют конструкции с замкнутым профилем. В передней стойке по патентному литературному источнику 2 усилитель образован верхней частью, центральной частью, закрепленной с нижней стороны верхней части, и нижней частью, закрепленной с нижней стороны центральной части. Соединение между верхней частью и центральной частью выполняется посредством перекрывающихся концевых частей обеих частей. Это также относится к соединению между центральной частью и нижней частью. Прочность соединения в соединении между центральной частью и нижней частью задана меньшей с передней стороны, чем с задней стороны. В патентном литературном источнике 2 описано, что это обеспечивает возможность повышения эффективности производства усилителей даже в том случае, когда усилители изготавливаются из стального листа с высокой прочностью на разрыв.
[0010] В передней стойке по патентному литературному источнику 3 направляющее средство обеспечивается посредством использования усилителя. Направляющее средство имеет наклонную поверхность в месте, обращенном к переднему колесу автомобиля. В момент столкновения с незначительным смещением наклонная поверхность направляет переднее колесо к задней наружной стороне кузова. В патентном литературном источнике 3 описано, что это обеспечивает возможность эффективного подавления деформации передней стойки при одновременном гарантировании жесткости передней стойки в момент столкновения с незначительным смещением.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0011]
Патентный литературный источник 1: публикация заявки на патент Японии № 2011-37291
Патентный литературный источник 2: патент Японии № 5103959
Патентный литературный источник 3: публикация заявки на патент Японии № 2013-141928
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0012] Как упомянуто ранее, передняя стойка представляет собой совокупность компонентов каркаса для кузова автомобиля, и низ передней стойки, образующий нижнюю часть передней стойки, включает в себя наружный элемент в качестве компонента каркаса. Нижняя часть передней стойки также включает в себя усилитель и внутренней элемент. Для такой нижней части передней стойки существует потребность в уменьшении веса по соображениям, связанным с эффективностью использования топлива, а также потребность в повышенной стойкости к столкновениям по соображениям, связанным с безопасностью.
[0013] В передней стойке по патентному литературному источнику 1, описанному выше, для гарантирования прочности при одновременном снижении веса высокопрочная часть предусмотрена в передней части усилительного элемента стойки. В данном случае, когда передняя стойка воспринимает нагрузку во время лобового столкновения, часть нагрузки передается боковой части нижнего обвязочного бруса кузова. Поскольку передняя стойка по патентному литературному источнику 1 включает в себя высокопрочную часть в передней части передней стойки, передняя стойка обладает стойкостью к нагрузкам при столкновении. Это вызывает значительную деформацию только боковой части нижнего обвязочного бруса кузова и при этом не вызывает деформации передней стойки. В этом случае передняя стойка может поглощать меньше энергии, что приводит к снижению стойкости передней стойки к столкновениям.
[0014] В передней стойке по патентному литературному источнику 2, описанному выше, усилитель образован разделенными частями: верхней частью, центральной частью и нижней частью, которые скреплены посредством перекрывания их концевых частей. В случае данной передней стойки затраты на производство увеличиваются при изготовлении усилителя, поскольку число мест скрепления и элементов увеличивается. Кроме того, скрепление с перекрытием препятствует снижению веса.
[0015] В передней стойке по патентному литературному источнику 3, описанному выше, направляющее средство обеспечивается посредством использования усилителя, и в момент столкновения с небольшим смещением направляющее средство направляет переднее колесо автомобиля по направлению к задней наружной стороне кузова. Однако такое воздействие оказывается только тогда, когда переднее колесо повернуто в направлении движения в момент столкновения и ширина переднего колеса не превышает чрезмерно ширину передней стойки в направлении ширины автомобиля. Кратко формулируя, можно сказать, что, если переднее колесо повернуто наискосок в момент столкновения или если ширина переднего колеса большая, трудно ожидать такого воздействия, и передняя стойка воспринимает нагрузку. По этой причине необходимо сдерживать вход переднего колеса за счет повышения стойкости нижней части передней стойки к столкновениям даже в том случае, когда направляющее средство предусмотрено в усилителе.
[0016] В патентных литературных источниках 1-3, описанных выше, упоминается повышение стойкости к столкновениям и снижение веса передней стойки за счет модификации формы, толщины листа, конфигурации и тому подобных характеристик усилителя. Однако, что касается передних стоек по патентным литературным источникам 1-3, описанным выше, никакого внимания не уделено форме, толщине листа, конфигурации и тому подобным характеристикам наружного элемента нижней части передней стойки, который представляет собой компонент каркаса. Существует потребность в дополнительно улучшенных характеристиках стойкости к столкновениям и дополнительно сниженном весе нижних частей передних стоек.
[0017] Настоящее изобретение сделано при таких обстоятельствах. Задача настоящего изобретения состоит в разработке компонента каркаса для автомобиля и нижней части передней стойки, которая включает в себя наружный элемент нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса, при этом компонент каркаса имеет следующее свойство:
снижение веса при одновременном повышении стойкости к столкновению.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0018] Компонент каркаса для автомобиля в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения изогнут в L-образную форму вдоль его продольного направления и имеет корытообразное поперечное сечение на всей протяженности компонента каркаса в его продольном направлении, и
компонент каркаса включает в себя изогнутую часть, которая включает в себя дугообразную часть на внутренней стороне изгиба и дугообразную часть на наружной стороне изгиба, и первую зону и вторую зону, которые проходят от каждого из противоположных концов изогнутой части, при этом предполагается, что компонент каркаса воспринимает нагрузку при столкновении в направлении протяженности первой зоны.
Компонент каркаса образован посредством скрепления первого элемента, который расположен со стороны первой зоны, и второго элемента, который расположен со стороны второй зоны.
Линия скрепления первого элемента и второго элемента расположена в заданной зоне между первой границей на стороне первой зоны и второй границей на стороне второй зоны.
Первая граница представляет собой прямую линию, которая соединяет расположенный со стороны первой зоны конец дугообразной части на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны первой зоны конец дугообразной части на наружной стороне изгиба.
Вторая граница представляет собой прямую линию, которая проходит от расположенного со стороны второй зоны конца дугообразной части на внутренней стороне изгиба вдоль направления протяженности первой зоны.
Толщина листа первого элемента больше толщины листа второго элемента.
[0019] Предпочтительно, чтобы в компоненте каркаса для автомобиля, описанном выше, вторая граница представляла собой прямую линию, которая соединяет расположенный со стороны второй зоны конец дугообразной части на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны второй зоны конец дугообразной части на наружной стороне изгиба.
[0020] Предпочтительно, чтобы в компоненте каркаса для автомобиля, описанном выше, отношение t1/t2 между толщиной t1 листа первого элемента и толщиной t2 листа второго элемента составляло 1,2 или более.
[0021] Предпочтительно, чтобы в компоненте каркаса для автомобиля, описанном выше, компонент каркаса представлял собой наружный элемент нижней части передней стойки, передняя зона была присоединена к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова и вторая зона была присоединена к верхней части передней стойки. Нижняя часть передней стойки в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя наружный элемент нижней части передней стойки.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ОТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0022] Компонент каркаса для автомобиля в соответствии с настоящим изобретением и нижняя часть передней стойки, которая включает в себя наружный элемент нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса, имеют следующий заметный предпочтительный эффект:
снижение веса при одновременном повышении стойкости к столкновению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0023]
[Фиг.1А] Фиг.1А представляет собой вид в плане, схематически иллюстрирующий пример наружного элемента нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса.
[Фиг.1В] Фиг.1В представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии А-А на фиг.1А.
[Фиг.2] Фиг.2 представляет собой вид в плане, схематически иллюстрирующий пример наружного элемента нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса в соответствии с представленным вариантом осуществления.
[Фиг.3] Фиг.3 представляет собой вид в плане, иллюстрирующий более предпочтительный интервал для заданной зоны, в которой расположена линия скрепления.
[Фиг.4] Фиг.4 представляет собой вид в плане, схематически иллюстрирующий общую схему испытания на столкновение.
[Фиг.5А] Фиг.5А представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Сравнительному Примеру 1, используемый в испытании на столкновение.
[Фиг.5В] Фиг.5В представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Сравнительному Примеру 2, используемый в испытании на столкновение.
[Фиг.5С] Фиг.5С представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Примеру 1 по изобретению, соответствующему настоящему изобретению, который используется в испытании на столкновение.
[Фиг.5D] Фиг.5D представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Примеру 2 по изобретению, соответствующему настоящему изобретению, который используется в испытании на столкновение.
[Фиг.5Е] Фиг.5Е представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Примеру 3 по изобретению, соответствующему настоящему изобретению, который используется в испытании на столкновение.
[Фиг.5F] Фиг.5F представляет собой вид в плане, иллюстрирующий наружный элемент нижней части передней стойки по Примеру 4 по изобретению, соответствующему настоящему изобретению, который используется в испытании на столкновение.
[Фиг.6А] Фиг.6А представляет собой чертеж, иллюстрирующий результаты испытания, иллюстрирующие поглощенную энергию в испытании на столкновение.
[Фиг.6В] Фиг.6В представляет собой чертеж, иллюстрирующий результаты испытания, иллюстрирующие объемы наружных элементов.
[Фиг.6С] Фиг.6С представляет собой чертеж, иллюстрирующий результаты испытания, иллюстрирующие поглощенную энергию на единицу объема.
[Фиг.7А] Фиг.7А представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее форму заготовки в качестве Сравнительного Примера 3, используемой при штамповке, формы металлических листов перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовки.
[Фиг.7В] Фиг.7В представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее форму заготовки в качестве Сравнительного Примера 4, используемой при штамповке, формы металлических листов перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовки.
[Фиг.7С] Фиг.7С представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее форму заготовки в качестве Примера 5 по изобретению, соответствующего настоящему изобретению, которая используется при штамповке, формы металлических листов перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовки.
[Фиг.7D] Фиг.7D представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее форму заготовки в качестве Сравнительного Примера 5, используемой при штамповке, формы металлических листов перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовки.
[Фиг.8] Фиг.8 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую площади заготовок, удаленные при технологическом процессе обрезки, для Примера по изобретению, соответствующего настоящему изобретению 5, и Сравнительных Примеров 3-5.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0024] Для решения вышеуказанной задачи авторы настоящего изобретения провели тщательные исследования посредством ряда испытаний. В результате были получены следующие данные.
[0025] Например, в случае наружного элемента нижней части передней стойки увеличение толщины его листа обеспечивает возможность сдерживания входа переднего колеса во время лобового столкновения, и, таким образом, существует возможность повышения стойкости нижней части передней стойки к столкновению. Однако только простое увеличение толщины листа приводит к увеличению массы наружного элемента нижней части передней стойки соответствующим образом, что препятствует снижению веса. С учетом вышеизложенного необходима сочетаемость между стойкостью к столкновению и снижением веса.
[0026] Наружный элемент нижней части передней стойки согнут в L-образную форму вдоль его продольного направления. Форма поперечного сечения наружного элемента нижней части передней стойки представляет собой корытообразную форму на всей протяженности наружного элемента нижней части передней стойки в продольном направлении. В случае такого наружного элемента, для выдерживания нагрузки при столкновении, приложенной передним колесом в момент лобового столкновения, может потребоваться улучшение характеристик осевого смятия первой зоны главным образом вдоль направления спереди назад кузова, а именно направления, в котором проходит боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова. По этой причине эффективная конфигурация наружного элемента имеет толщину листа, которая больше на стороне первой зоны, которая соединена с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова, чем на стороне второй зоны, которая соединена с верхней частью передней стойки.
[0027] В данном случае эффективна конфигурация, в которой первый элемент расположен со стороны первой зоны, второй элемент, имеющий толщину листа, которая меньше толщины листа первого элемента, расположен со стороны второй зоны, и данные первый элемент и второй элемент скреплены. При этом линия скрепления между первым элементом и вторым элементом может быть расположена в заданной зоне изогнутой части, соединяющей первую зону и вторую зону. Это обеспечивает возможность сочетания стойкости к столкновению и снижения веса.
[0028] В дальнейшем один вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. В данном случае наружный элемент нижней части передней стойки, который образует нижнюю часть передней стойки, будет описан в качестве примера как компонент каркаса для автомобиля.
[0029] Фиг.2 представляет собой вид в плане, схематически иллюстрирующий пример наружного элемента нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса в соответствии с представленным вариантом осуществления. Наружный элемент 10 нижней части передней стойки в соответствии с представленным вариантом осуществления, проиллюстрированный на фиг.2, имеет, как и в случае наружного элемента нижней части передней стойки, проиллюстрированного на фиг.1, корытообразное поперечное сечение на всей протяженности наружного элемента 10 нижней части передней стойки в его продольном направлении (см. фиг.1В, описанную выше).
[0030] Как проиллюстрировано на фиг.2, наружный элемент 10 нижней части передней стойки изогнут в L-образную форму вдоль его продольного направления. Наружный элемент 10 включает в себя изогнутую часть 13, которая изогнута в L-образную форму вдоль его продольного направления (см. зону, окруженную штрихпунктирной линией с двумя штрихами на фиг.2), и первую зону 14 и вторую зону 15, которые соединены с каждым из противоположных концов изогнутой части 13. Первая зона 14 проходит прямолинейно от изогнутой части 13 по направлению к задней стороне в направлении движения автомобиля и соединена с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова. Вторая зона 15 проходит прямолинейно вверх от изогнутой части 13 и присоединена к верхней части передней стойки. Наружный элемент 10 представляет собой компонент каркаса, который, как предполагается, воспринимает нагрузку при столкновении вдоль направления протяженности первой зоны 14, соединенной с боковой частью нижнего обвязочного бруса кузова.
[0031] Наружный элемент 10 образован посредством скрепления первого элемента 11 и второго элемента 12. Скрепление первого элемента 11 и второго элемента 12 может быть выполнено, например, посредством стыковой сварки. Первый элемент 11 расположен со стороны первой зоны 14, а именно со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова. Второй элемент 12 расположен со стороны второй зоны 15, а именно со стороны верхней части передней стойки. Причина образования наружного элемента 10 таким способом с первым элементом 11 и вторым элементом 12 заключается в том, чтобы сделать толщину листа наружного элемента 10 нижней части передней стойки со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова отличающейся от толщины листа наружного элемента 10 нижней части передней стойки со стороны верхней части передней стойки.
[0032] В наружном элементе 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления толщина листа первого элемента 11 со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова (со стороны первой зоны 14) больше толщины листа второго элемента 12 со стороны верхней части передней стойки (со стороны второй зоны 15). Поскольку толщина листа со стороны первой зоны 14, присоединенной к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, выполнена большей, улучшаются характеристики осевого смятия первой зоны 14. Это может обеспечить с высокой эффективностью повышение стойкости наружного элемента 10 к столкновению. Между тем, поскольку толщина листа со стороны второй зоны 15, присоединенной к верхней части передней стойки, является меньшей, существует возможность обеспечения снижения веса. Это не снижает стойкости к столкновению, поскольку толщина листа со стороны второй зоны 15 вносит меньший вклад в характеристику осевого смятия первой зоны 14.
[0033] Для достижения вышеуказанных эффектов линия L скрепления между первым элементом 11 и вторым элементом 12 расположена в заданной зоне, которая определена в изогнутой части 13. Данная заданная зона представляет собой зону между первой границей 16 на стороне первой зоны 14 и второй границей 17 на стороне второй зоны 15. Ее определенная форма будет описана ниже.
[0034] Изогнутая часть 13 включает в себя дугообразную часть 10f на внутренней стороне изгиба (см. участок жирной линии на фиг.2) и дугообразную часть 10g на наружной стороне изгиба (см. участок жирной линии на фиг.2). Дугообразная часть 10f на внутренней стороне изгиба относится к дугообразной краевой части на внутренней стороне изгиба первой бортовой части 10d. Дугообразная часть 10g на наружной стороне изгиба относится к дугообразной краевой части на наружной стороне изгиба второй бортовой части 10e.
[0035] Первая граница 16 представляет собой прямую линию, которая соединяет расположенный со стороны первой зоны 14 конец 10f1 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны первой зоны 14 конец 10g1 дугообразной части 10g на наружной стороне изгиба (см. жирную точечную линию на фиг.2). Вторая граница 17 представляет собой прямую линию, которая проходит от расположенного со стороны второй зоны 15 конца 10f2 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба вдоль направления протяженности первой зоны 14 (см. жирную линию на фиг.2). Линия L скрепления первого элемента 11 и второго элемента 12 расположена в заданной зоне между такими первой границей 16 и второй границей 17 (см. в заштрихованной зоне на фиг.2). При размещении линии L скрепления в заданной зоне изогнутой части 13 таким образом существует возможность обеспечения снижения веса наружного элемента 10 при одновременном сохранении стойкости к столкновению.
[0036] Если линия L скрепления будет расположена ближе к стороне боковой части нижнего обвязочного бруса кузова (стороне первой зоны 14), чем первая граница 16, то сужается та зона на стороне первой зоны 14, которая имеет большую толщину листа. В этом случае ухудшается характеристика осевого смятия первой зоны 14, что приводит к снижению стойкости наружного элемента 10 к столкновению. С другой стороны, если линия L скрепления будет расположена ближе к стороне верхней части передней стойки (стороне второй зоны 15), чем вторая граница 17, то зона, имеющая большую толщину листа, расширяется до стороны второй зоны 15, и, таким образом, ожидается небольшое повышение стойкости к столкновению. Однако в этом случае характеристика осевого смятия первой зоны 14 вряд ли изменится, поскольку отсутствует изменение толщины листа первой зоны 14. Скорее, это в значительной степени воспрепятствует снижению веса вследствие расширения зоны, имеющей большую толщину листа.
[0037] Фиг.3 представляет собой вид в плане, иллюстрирующий более предпочтительный интервал для заданной зоны, в которой расположена линия скрепления. Как проиллюстрировано на фиг.3, предпочтительно, чтобы вторая граница 17' представляла собой прямую линию, которая соединяет расположенный со стороны второй зоны 15 конец 10f2 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны второй зоны 15 конец 10g2 дугообразной части 10g на наружной стороне изгиба (см. жирную точечную линию на фиг.3). Линия L скрепления первого элемента 11 и второго элемента 12 расположена в заданной зоне между такими первой границей 16 и второй границей 17' (см. в заштрихованной зоне на фиг.2). Это обеспечивает возможность гарантирования стойкости наружного элемента 10 к столкновению при одновременном достижении дополнительного снижения веса.
[0038] В наружном элементе 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления толщина листа на стороне первой зоны 14, присоединенной к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, выполнена большей, что обеспечивает улучшение характеристики осевого смятия, в результате чего обеспечивается возможность повышения - с высокой эффективностью - стойкости к столкновению. Кроме того, поскольку толщина листа на стороне второй зоны 15, присоединенной к верхней части передней стойки, является меньшей, существует возможность обеспечения снижения веса. Следовательно, обеспечивается возможность сочетания стойкости к столкновению и снижения веса.
[0039] Кроме того, в наружном элементе 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления линия L скрепления между первым элементом 11 и вторым элементом 12 расположена в заданной зоне, которая определена в изогнутой части 13. Это может обеспечить повышение коэффициента использования материала для наружного элемента 10 по сравнению со случаем, когда линия L скрепления расположена в прямолинейной части первой зоны 14 (со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова) или второй зоны 15 (со стороны верхней части передней стойки).
[0040] В наружном элементе 10 в соответствии с представленным вариантом осуществления толщина листа на стороне первой зоны 14, присоединенной к боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, выполнена большей, что улучшает характеристику осевого смятия. По этой причине отсутствуют случаи, в которых только боковая часть нижнего обвязочного бруса кузова деформируется во время лобового столкновения, как в случае передней стойки по патентному литературному источнику 1, описанному выше, и существует возможность обеспечения деформирования нижней части передней стойки и боковой части нижнего обвязочного бруса кузова при хорошем балансе для поглощения нагрузки при столкновении. Кроме того, повышение стойкости к столкновению не ограничено ситуацией столкновения с малым смещением, как в случае по патентному литературному источнику 3, описанному выше, и существует возможность повышения стойкости к столкновению даже тогда, когда переднее колесо поворачивается наискосок во время столкновения или когда переднее колесо имеет большую ширину.
[0041] Отношение t1/t2 между толщиной t1 (мм) листа первого элемента и толщиной t2 (мм) листа второго элемента предпочтительно составляет 1,2 или более. Это обеспечивает возможность дополнительного повышения стойкости к столкновению при создании возможности достижения снижения веса. Верхний предел отношения t1/t2 толщин листов не задан. Тем не менее, когда отношение t1/t2 толщин листов превышает 2,0, будет затруднено скрепление посредством стыковой сварки или тому подобного. По этой причине отношение t1/t2 толщин листов задано равным 2,0 или меньшим.
[0042] Наружный элемент нижней части передней стойки в соответствии с представленным вариантом осуществления представляет собой штампованное изделие. Его компоненты, а именно первый элемент и второй элемент, могут быть скреплены перед штамповкой или после штамповки. В способе изготовления наружного элемента по первой из двух схем используют так называемую специально изготовленную заготовку. В этом случае специально изготовленную заготовку получают путем подвергания первой заготовки (металлического листа) и второй заготовки (металлического листа), которые имеют толщины листов, отличающиеся друг от друга, стыковой сварке. Штамповку выполняют на данной, специально изготовленной заготовке, в результате чего может быть получено штампованное изделие в виде наружного элемента. В случае необходимости штампованное изделие подвергают финишной обработке посредством обрезки, правки и тому подобного.
[0043] Напротив, в способе изготовления наружного элемента по последней из двух схем штамповку выполняют на первой заготовке (металлическом листе) для получения первого элемента, отформованного с заданной формой. Отдельно выполняют штамповку на второй заготовке (металлическом листе) для получения второго элемента, отформованного с заданной формой. Первый элемент и второй элемент скрепляют посредством стыковой сварки, в результате чего может быть получен наружный элемент. В этом случае обрезку, правку и тому подобное выполняют в случае необходимости на первом элементе и втором элементе перед скреплением или на комплексной детали после скрепления.
[0044] Нижняя часть передней стойки в соответствии с представленным вариантом осуществления включает в себя наружный элемент в соответствии с представленным вариантом осуществления, описанным выше. Данная нижняя часть передней стойки представляет собой конструкцию с замкнутым профилем и включает в себя также усилитель и внутренний элемент. По этой причине стойкость к столкновению повышается за счет усилителя, а также за счет наружного элемента, и обеспечение снижения веса также становится возможным. Кроме того, поскольку коэффициент использования материала для наружного элемента повышается, существует возможность снижения затрат на производство нижних частей передних стоек.
[0045] Настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше, и различные модификации могут быть выполнены без отхода от сущности и объема настоящего изобретения. Например, компонент каркаса не ограничен наружным элементом нижней части передней стойки и может представлять собой наружный элемент, расположенный с задней стороны, или тому подобное при условии, что он представляет собой компонент, который согнут в L-образную форму вдоль его продольного направления, и предполагается, что он воспринимает нагрузку при столкновении вдоль направления протяженности первой зоны. Кроме того, каждый из первого элемента и второго элемента, образующих компонент каркаса, необязательно имеет постоянную толщину.
ПРИМЕРЫ
[Испытание на столкновение]
[0046] Для наружного элемента нижней части передней стойки в соответствии с представленным вариантом осуществления испытание для подтверждения стойкости к столкновению во время лобового столкновения было проведено посредством анализа методом конечных элементов.
[0047] Фиг.4 представляет собой вид в плане, схематически иллюстрирующий общую схему испытания на столкновение. Фиг.4 иллюстрирует наружный элемент 10 нижней части передней стойки и ударное устройство 51. В испытании на столкновение посредством анализа методом конечных элементов свободная концевая часть первой зоны 14 наружного элемента 10, а именно свободная концевая часть со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, была зафиксирована для удерживания свободной концевой части от смещения. В этом состоянии обеспечивали перемещение ударного устройства 51 со скоростью 15 км/ч в горизонтальном направлении и его столкновение с изогнутой частью 13 наружного элемента 10. После этого обеспечивали останов ударного устройства 51 в тот момент, когда величина входа ударного устройства 51 в наружный элемент 10 достигала 100 мм.
[0048] В этот момент определяли энергию, поглощенную наружным элементом 10 при входе ударного устройства 51 в наружный элемент 10. Данную энергию, поглощенную наружным элементом 10, делили на объем наружного элемента 10, в результате чего была рассчитана поглощенная энергия на единицу объема.
[0049] Фиг.5А-5F представляют собой виды в плане, иллюстрирующие наружные элементы нижних частей передних стоек, используемые в испытании на столкновение. В данных чертежах фиг.5А и фиг.5В иллюстрируют соответственно Сравнительные Примеры 1 и 2. Фиг.5С, фиг.5D, фиг.5Е и фиг.5F иллюстрируют соответственно Примеры 1, 2, 3 и 4 по изобретению, соответствующие настоящему изобретению.
[0050] В Сравнительных примерах 1 и 2 и в Примерах 1-4 по изобретению, соответствующих настоящему изобретению, линия L скрепления была расположена в следующих местах.
- Сравнительный Пример 1 (см. фиг.5А): в прямолинейной части первой зоны 14 (со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова)
- Сравнительный Пример 2 (см. фиг.5В): в прямолинейной части второй зоны 15 (со стороны верхней части передней стойки)
- Пример 1 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению (см. фиг.5С): на прямой линии, которая соединяет центр 10fc дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба и центр 10gc дугообразной части 10g на наружной стороне изгиба
- Пример 2 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению (см. фиг.5D): на прямой линии, которая проходит от расположенного со стороны второй зоны 15 конца 10f2 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба вдоль направления протяженности первой зоны 14
- Пример 3 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению (см. фиг.5Е): на прямой линии, которая соединяет расположенный со стороны второй зоны 15 конец 10f2 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны второй зоны 15 конец 10g2 дугообразной части 10g на наружной стороне изгиба
- Пример 4 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению (см. фиг.5F): на прямой линии, которая соединяет расположенный со стороны первой зоны 14 конец 10f1 дугообразной части 10f на внутренней стороне изгиба и расположенный со стороны первой зоны 14 конец 10g1 дугообразной части 10g на наружной стороне изгиба
[0051] В каждом из Примеров 1-4 по изобретению, соответствующих настоящему изобретению, и Сравнительных Примеров 1 и 2 первый элемент 11, расположенный со стороны первой зоны 14 (стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова), был отформован из металлического листа А, и второй элемент 12, расположенный со стороны второй зоны 15 (стороны верхней части передней стойки), был отформован из металлического листа В. Металлический лист А представлял собой стальной лист с высокой прочностью на разрыв, эквивалентный JAC780Y согласно стандарту Японский федерации железа и стали (JFS Standard), и толщина t1 данного листа составляла 1,5 мм. Металлический лист В представлял собой стальной лист с высокой прочностью на разрыв, эквивалентный JAC980Y согласно стандарту Японский федерации железа и стали (JFS Standard), и толщина t2 данного листа составляла 1,2 мм. Отношение t1/t2 толщин листов составляло 1,25.
[0052] Фиг.6А - фиг.6С представляют собой чертежи, иллюстрирующие результаты испытания. В данных чертежах фиг.6А иллюстрирует поглощенную энергию при испытании на столкновение. Фиг.6В иллюстрирует объемы наружных элементов. Фиг.6С иллюстрирует поглощенную энергию на единицу объема. Из результатов по фиг.6А - фиг.6С продемонстрированы следующие факты.
[0053] Как проиллюстрировано на фиг.6А, поскольку в Сравнительном Примере 1 линия скрепления была расположена в прямолинейной части со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова, поглощенная энергия была малой. Напротив, поскольку в Примерах 1-4 по изобретению, соответствующих настоящему изобретению, линии скрепления были расположены в заданной зоне, определенной в представленном варианте осуществления, поглощенная энергия была большой. Кроме того, поскольку в Сравнительном Примере 2 линия скрепления была расположена в прямолинейной части со стороны верхней части передней стойки, поглощенная энергия была большой.
[0054] В данном случае поглощенная энергия в испытании на столкновение варьируется в соответствии с толщиной листа, и поглощенная энергия имеет тенденцию к увеличению по мере расширения зоны, имеющей большую толщину листа. По этой причине поглощенная энергия в Сравнительном Примере 1 была немного больше, чем поглощенная энергия в Примерах 1-4 по изобретению, соответствующих настоящему изобретению.
[0055] Как проиллюстрировано на фиг.6В, наружный элемент по Сравнительному Примеру 2 имел весьма большой объем. По этой причине, как проиллюстрировано на фиг.6С, в том, что касается поглощенной энергии на единицу объема, Примеры 1-4 по изобретению, соответствующие настоящему изобретению, были лучше, чем Сравнительный Пример 2. В нескольких словах можно сказать, что из результатов, проиллюстрированных на фиг.6В, следует, что наружные элементы по Примерам 1-4 по изобретению, соответствующим настоящему изобретению, имели веса, значительно меньшие, чем вес по Сравнительному Примеру 2. Следовательно, стало ясно, что наружный элемент в соответствии с представленным вариантом осуществления является хорошим с точки зрения хорошо сбалансированного сочетания снижения веса и стойкости к столкновениям.
[0056]
[Использование материала]
В случае, когда наружный элемент нижней части передней стойки в соответствии с настоящим изобретением был образован из специально изготовленной заготовки, исследовали использование материала заготовки.
[0057] Фиг.7А - фиг.7D представляют собой схематические изображения, иллюстрирующее формы заготовок, используемых при штамповке, формы металлических листов перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовок. В данных чертежах фиг.7А, фиг.7В и фиг.7D иллюстрируют соответственно Сравнительные Примеры 3, 4 и 5. Фиг.7С иллюстрирует Пример 5 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению. На каждой из фиг.7А - фиг.7D форма заготовки 61, используемой при штамповке, проиллюстрирована штрихпунктирными линиями с двумя штрихами, формы первого металлического листа 62 и второго металлического листа 63 перед технологическим процессом обрезки, используемым для изготовления заготовки 61, проиллюстрированы сплошными линиями, и линия L скрепления проиллюстрирована жирной линией. Как первый металлический лист 62, так и второй металлический лист 63 перед технологическим процессом обрезки были образованы с прямоугольной формой. Зона 62а в первом металлическом листе 62, подлежащая удалению в технологическом процессе обрезки, и зона 63а во втором металлическом листе 63, подлежащая удалению в технологическом процессе обрезки, заштрихованы.
[0058] Как проиллюстрировано на фиг.7А, в Сравнительном Примере 3 один металлический лист (первый металлический лист 62) был использован в качестве заготовки для штамповки вместо специально изготовленной заготовки. Как проиллюстрировано на фиг.7В, в Сравнительном Примере 4 линия L скрепления была расположена в прямолинейной части со стороны боковой части нижнего обвязочного бруса кузова. Как проиллюстрировано на фиг.7D, в Сравнительном Примере 5 линия L скрепления была расположена в прямолинейной части со стороны верхней части передней стойки. Напротив, как проиллюстрировано на фиг.7С, в Примере 5 по изобретению, соответствующем настоящему изобретению, линия L скрепления была расположена в заданной зоне, определенной в представленном варианте осуществления.
[0059] Фиг.8 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую площади заготовок, удаленные при технологическом процессе обрезки, для Примера 5 по изобретению, соответствующего настоящему изобретению, и Сравнительных Примеров 3-5. Как проиллюстрировано на фиг.8, Пример 5 по изобретению, соответствующий настоящему изобретению, имеет наименьшую удаляемую площадь заготовки. Следовательно, было разъяснено, что при наружном элементе в соответствии с представленным вариантом осуществления можно повысить коэффициент использования материала заготовки.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0060] Настоящее изобретение может быть эффективно применено для компонента каркаса для автомобиля и нижней части передней стойки, включающей в себя наружный элемент нижней части передней стойки в качестве компонента каркаса.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0061]
10: наружный элемент нижней части передней стойки (компонент каркаса),
10а: верхняя панельная часть,
10b: первая вертикальная стеновая часть,
10с: вторая вертикальная стеновая часть,
10d: первая бортовая часть, 10е: вторая бортовая часть,
10f: дугообразная часть на внутренней стороне изгиба,
10f1: расположенный со стороны первой зоны конец дугообразной части на внутренней стороне изгиба,
10f2: расположенный со стороны второй зоны конец дугообразной части на внутренней стороне изгиба,
10fc: центр дугообразной части на внутренней стороне изгиба,
10g: дугообразная часть на наружной стороне изгиба,
10g1: расположенный со стороны первой зоны конец дугообразной части на наружной стороне изгиба,
10g2: расположенный со стороны второй зоны конец дугообразной части на наружной стороне изгиба,
10gc: центр дугообразной части на наружной стороне изгиба,
11: первый элемент,
12: второй элемент,
13: изогнутая часть,
14: первая зона,
15: вторая зона,
16: первая граница,
17, 17': вторая граница;
51: ударное устройство,
61: заготовка.
62: первый металлический лист,
62а: зона в первом металлическом листе, подлежащая удалению обрезкой,
63: второй металлический лист,
63а: зона во втором металлическом листе, подлежащая удалению обрезкой,
L: линия скрепления.