KR101166641B1 - 범퍼 빔 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 중량 증가를 억제하면서 굽힘 강도를 향상시키는 것이 가능한 범퍼 빔을 제공한다. 범퍼 빔(1)은, 차체의 전방부에 장착되고, 기준선(W)을 따라 연장되고, 빔 본체(2)와 보강판(3)을 구비한다. 기준선(W)에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 보강판(3)은 선 형상으로 연장되고, 빔 본체(2)는 내부 공간을 둘러싸면서 보강판(3)으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부(2t, 2s)를 포함한다. 빔 본체(2)의 영률을 E_st, 밀도를 ρ_st로 하고, 보강판(3)의 영률을 E₂, 밀도를 ρ₂로 하면, 이들은 (E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)이라고 하는 조건을 만족시킨다.

Description

범퍼 빔{BUMPER BEAM}

본 발명은, 자동차의 차체에 장착되는 범퍼 빔에 관한 것이다.

종래, 자동차의 차체에 장착되는 자동차용 범퍼 빔의 대부분은, 980㎫급의 강판을 사용하여, 그 길이 방향과 직교하는 단면이 B자형이 되도록 형성되어 있다. 또한, 이 명세서에서 말하는「B자형」이라 함은, 당해 단면상에서 특정 방향으로 연장되는 기준벽과, 이 기준벽으로부터 당해 기준 부분에 대해 직교하는 방향으로 팽출하여 내측에 공간을 형성하는 한 쌍의 팽출부를 갖는 형상을 의미한다.

자동차용 범퍼 빔의 주된 역할은, (i) 충돌 대상과의 충돌시에, 자신이 변형되어 충돌시의 충격 에너지를 스스로 흡수하는 것, 및 (ii) 충돌시에, 차체 좌우의 사이드 멤버에 충격 하중을 전달하여, 사이드 멤버를 변형시킴으로써 충돌시의 에너지를 사이드 멤버에 흡수시키는 것이다. 즉, 범퍼 빔은, 사이드 멤버에 충격 에너지를 흡수시킴으로써, 자동차의 캐빈의 변형을, 설계된 것과 같이 억제하여, 탑승자를 충격으로부터 보호하고 있다.

이러한 범퍼 빔의 구체적인 구조에 대해, 다양한 종래 기술이 알려져 있다.

예를 들어 특허 문헌 1에는, 상측 통부 및 하측 통부를 갖는 B자형 단면의 리인포스(reinforcement)와, 상기 각 통부에 충전되는 발포재를 구비한 자동차의 범퍼의 지지체가 개시되어 있다. 이 지지체에서는, 상기 발포재의 충전에 의해 경량화 및 상기 리인포스의 좌굴(buckling)의 방지가 도모된다.

특허 문헌 2에는, B자형 단면을 구성하는 상부벽, 상부측 중간편, 하부벽 및 하부측 중간편을 갖는 범퍼 메인 빔에 있어서, 그 상부벽 및 하부측 중간편이 하방을 향해 경사지고, 하부벽 및 상부측 중간편이 상방을 향해 경사지는 것이 개시되어 있다. 이 구성에서는, 차량의 충돌시에, 메인 빔의 상부벽 및 하부벽이 벨로우즈 형상으로 좌굴되고, 이에 의해 충돌한 차량의 탑승자 및 충돌된 차량의 인원에 대한 안전성이 향상된다.

특허 문헌 3에는, 자동차용 범퍼의 백 빔이며, 2개의 중공 부재와, 이들 중공 부재가 B자형 단면을 구성하도록 상호 연결하는 복수개의 브래킷과, 상기 중공 부재끼리의 연결 부분이며 비교적 취약한 중앙 부분을 국부적으로 보강하는 보강 부재를 구비한 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 4에는, 중공 직사각형 단면을 구성하는 웨브와 압축 플랜지 및 인장 플랜지를 구비한 자동차용 범퍼 리인포스먼트가 개시되어 있다. 이 리인포스먼트에 있어서는, 상기 웨브 중 중립축(neutral axis)으로부터 압축 플랜지측의 부분의 두께가 인장 플랜지측의 두께보다 크게 설정됨으로써, 전체의 굽힘 강도가 높여져 있다.

특허 문헌 5에는, 3개의 리브를 갖는 범퍼 리인포스가 개시되어 있다. 상기 리브 중, 중간 리브의 판 두께가 다른 리브의 판 두께보다도 크게 설정되고, 이에 의해 3개의 리브가 좌굴되었을 때의 에너지 흡수 능력의 저하가 방지된다.

특허 문헌 6에는, 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 플랜지를 갖는 구조 부재가 개시되어 있다. 이 구조 부재에 있어서는, 상기 양 플랜지 중 굽힘 하중을 받을 때에 인장되는 측의 플랜지(압축되는 측의 플랜지에 대해 반대측에 배치된 플랜지)의 표면에 FRP재가 설치되고, 또한 상기한 압축되는 측의 플랜지의 폭과 두께의 비가 12 이하로 되어 있고, 이것이 구조 부재의 에너지 흡수량을 높인다.

특허 문헌 7에는, 강관 및 이것에 삽입되는 보강관을 구비한 복합 구조 부재가 개시되어 있다. 상기 보강관은, 상기 강관의 내벽을 따르는 외측 형상을 갖고, 또한 당해 보강관의 내부에 리브가 형성되어 있다. 이에 의해, 충분한 강도가 얻어진다.

특허 문헌 8에는, 중공 부재와, 그 내부에 삽입되는 충전재를 구비한 충전 구조체가 개시되어 있다. 상기 충전재는, 에너지 흡수 성능이 우수하고, 상기 중공 부재 내부에 고정된다. 이 충전 구조체에 있어서는, 양호한 내식성이 확보되어 있다.

특허 문헌 9에는, 강도가 다른 복수의 부재로 구성된 차체 구조 부재가 개시되어 있다. 이 차체 구조 부재에서는, 각 부재의 강도에 차가 부여되고, 이것이 차체 구조 부재에 비틀림 모멘트를 발생시켜 굽힘 하중을 다른 부재에 분산시킨다. 그로 인해, 차체 구조 부재의 에너지 흡수 효율이 향상된다.

특허 문헌 10에는, 범퍼 보강재를 구비한 범퍼 빔이 개시되어 있다. 상기 범퍼 보강재는 중공부를 갖고, 이 중공부 내에 찌부러짐 변형 방지체가 배치된다. 이 찌부러짐 변형 방지체가 범퍼 보강재의 좌굴 변형을 억제하여, 충격 에너지의 흡수 능력을 높인다.

이상 나타낸 종래의 구조 부재는, 범퍼 빔으로서 사용되는 경우에 다음과 같은 과제가 있다.

차체의 전후에, 폴 형상의 물체가 고속으로 충돌하는 경우, 자동차용 범퍼 빔에는 높은 굽힘 강도가 요구된다. 즉, 자동차용 범퍼 빔에는, 폴 형상의 물체에 충돌한 경우에 있어서도, 자신은 크게 변형되는 일 없이 하중을 사이드 멤버에 전달하는 것이 요구된다.

그러나 강제의 자동차용 범퍼 빔에 있어서는, 단면 성능이 충분히 발휘되지 않으므로, 굽힘 강도의 향상에 한계가 있다고 하는 문제가 있다. 단면 성능이 충분히 발휘되지 않는 원인으로서는, (i) 플랜지(상하로 연장되는 벽부)의 휨, 또한 (ii) 웨브(전후로 연장되는 벽부)의 압축 좌굴이 있다.

한편, 범퍼의 굽힘 강도는, 범퍼의 중량을 가능한 한 증가시키지 않고 높일 수 있는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기한 (ii)의 문제에 관하여, 웨브의 좌굴 하중(buckling load)은, 재료의 영률 및 판 두께의 3제곱에 비례하고 있으므로, 웨브의 좌굴을 억제하기 위해서는, 재료의 강도를 향상시키는 것보다도, 판 두께를 증가시키는 쪽이 효율적이지만, 판 두께의 증가는 범퍼 빔 전체의 중량의 현저한 증가를 수반한다. 특히, 롤 폼 성형에 의해 제조되는 강제의 자동차용 범퍼 빔은, 범퍼 빔 전체의 판 두께가 균일하므로, 웨브의 판 두께의 증가는, 이것에 비례하여 빔 전체의 중량을 증가시킨다. 따라서, 단위 중량당의 (좌굴에 대한) 내구 성능의 현저한 향상은 기대할 수 없다. 또한 최근에는, CO₂ 배출량의 삭감을 위해 차량 전체의 경량화가 요구되고 있다고 하는 배경이 있다.

또한, 자동차용 범퍼 빔의 내부에 보강재(부가물)를 장착하는 것은, 제조상의 곤란이 크고, 큰 보강재의 사용은 현저한 중량 증가 및 비용 상승을 수반한다. 한편, 경량화를 목적으로 하여 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 범퍼 빔의 구성재로서 사용한 경우, 빔의 압축 좌굴을 방지하는 것은 거의 기대할 수 없다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평11-334500호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2006-218904호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2005-8146호 공보 특허 문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 평11-059296호 공보 특허 문헌 5 : 일본 특허 출원 공개 제2004-148915호 공보 특허 문헌 6 : 일본 특허 출원 공개 제2003-129611호 공보 특허 문헌 7 : 일본 특허 출원 공개 제2003-312404호 공보 특허 문헌 8 : 일본 특허 출원 공개 제2005-88651호 공보 특허 문헌 9 : 일본 특허 출원 공개 제2006-248336호 공보 특허 문헌 10 : 일본 특허 출원 공개 제2000-52897호 공보

본 발명의 목적은, 중량 증가를 최소한으로 억제하고, 또한 굽힘 강도를 향상시키는 것이 가능한 범퍼 빔을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 관한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제1 보강판을 갖는다. 그리고 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 제1 보강판은 선 형상으로 연장되고, 상기 빔 본체는, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 제1 보강판으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함한다.

또한, 상기 빔 본체 및 상기 제1 보강판은 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₂ : 제1 보강판의 영률

ρ₂ : 제1 보강판의 밀도

본 발명의 제2 측면에 관한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제2 보강판을 갖는다. 그리고 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 빔 본체는, 선 형상으로 연장되는 기준벽과, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 기준벽으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함하고, 각 팽출부는, 상기 기준벽에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 외측 벽부와, 이 외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부를 갖고, 이들 외측 벽부 및 내측 벽부가 상기 기준벽을 따라 나란히 배치된다. 상기 제2 보강판은, 양 외측 벽부 및 양 내측 벽부 중 적어도 하나에 이것과 평행한 자세로 장착된다.

또한, 상기 빔 본체 및 상기 제2 보강판은 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₃/ρ₃ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₃ : 제2 보강판의 영률

ρ₃ : 제2 보강판의 밀도

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이며 도 22의 I-I선에 있어서의 단면을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 3은 3점 굽힘 해석에 의한 최대 굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 7은 3점 굽힘 해석에 의한 최대 굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제1 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 9는 제2 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 10은 제3 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 11은 제4 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 12의 (a)는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도, (b)는 그 제1 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 13의 (a)는 제2 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, (b)는 제3 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, (c)는 제4 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 14는 제5 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 16은 좌굴 하중의 평가를 위한 샘플의 단면도이다.
도 17은 상기 샘플에 대한 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 19는 범퍼 빔에 있어서의 굽힘 강도의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20의 (a)는 상기 제8 실시 형태의 제1 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, (b)는 (a)에 있어서 원(20B)으로 둘러싸인 부분의 확대도이다.
도 21은 상기 제8 실시 형태의 제2 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.
도 22는 상기 제1 실시 형태에 관한 빔 본체의 사시도이다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(1)에 대해, 도 1 및 도 22를 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 범퍼 빔(1)의 단면도이다. 또한, 도 22는 제1 실시 형태에 관한 빔 본체의 사시도이다. 또한, 도 1의 단면은, 범퍼 빔(1) 중 적어도 하나의 단면[기준선(W)에 대해 수직인 단면 중 적어도 하나]이며, 도 1은 도 22의 I-I선에 있어서의 단면을 도시한다.

또한, 후술하는 도 2, 도 4, 도 5, 도 6, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 18, 도 20 및 도 21에 도시되는 각 단면도, 도 1과 마찬가지로, 도 22의 I-I선에 있어서의 단면에 상당한다.

(범퍼 빔의 구성)

도 1에 도시하는 바와 같이, 범퍼 빔(1)은 B자형의 단면을 갖는 것으로, 강제의 판재로 이루어지는 빔 본체(2)와, 알루미늄계 재료(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 이루어지는 보강판(3)을 구비한다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 빔 본체(2)는 파선으로 나타내어지는 기준선(W)을 따라 연장되고, 상면에서 볼 때 만곡된 활 모양의 형상을 갖는다. 기준선(W)의 방향은, 폭 방향(C)(좌우 방향 ; 도면의 화살표 C 방향 참조)에 거의 일치하고 있다. 보다 상세하게는, 기준선(W)은 폭 방향에 대해 만곡되어 있다. 도 1은 기준선(W)에 대해 수직인 단면을 도시하지만, 이 단면은 폭 방향(C)에 대해서도 거의 수직인 단면이라고 할 수 있다.

보강판(3)은, 본 발명에 관한 제1 보강판에 상당하는 것으로, 빔 본체(2)를 따라 배치된다. 이 보강판(3)도, 빔 본체(2)와 마찬가지로, 상면에서 볼 때 만곡된 활 모양의 형상을 갖는다.

이 범퍼 빔(1)에 대해, 범퍼 빔(1)을 덮도록 합성 수지제의 범퍼 커버(도시하지 않음)가 장착됨으로써, 범퍼 조립체가 형성된다.

이 실시 형태에 관한 범퍼 빔(1)은, 차체의 전방부에 장착된다. 구체적으로는, 상기 빔 본체(2)가, 차체의 좌우의 위치에서 차체 전후로 연장되는 빔재인 사이드 멤버(S)(도 22)에 용접에 의해 장착된다.

이하의 설명에서는, 차체의 전후 방향(B)(도면의 화살표 B 참조) 중 전방측을 B1측, 후방측을 B2측으로 한다. B2측은 전후 방향(B)을 따라 차체에 접근하는 측(차체측)에 상당하고, B1측은 전후 방향(B)을 따라 차체로부터 이격되는 측에 상당한다. 또한, 차체의 상하 방향(A)(도면의 화살표 A 방향 참조)에 있어서의 상측을 A1측, 하측을 A2측으로 한다. 또한, 이하의 설명 중의「충돌 방향」은, 도 1 등에 화살표 D로 나타내어지는 방향이며, 충돌 대상과 차체가 전후 방향으로 충돌한다고 가정한 경우에 있어서의 충돌 대상의 상대적인 진행 방향인 것으로 한다. 즉, 이하의 설명 중의 충돌 방향(D)은, 전후 방향에 일치하는 방향이다.

(빔 본체)

빔 본체(2)는 판재로 이루어지고, 기준선(W)에 대해 수직인 단면이 B자형으로 되도록 형성되어 있다. 구체적으로, 이 빔 본체(2)는 제1 벽(중앙 플랜지)(2j), 제2 벽(내측 웨브)(2k), 제3 벽(후방측 플랜지)(2m), 제4 벽(외측 웨브)(2a), 제5 벽(내측 웨브)(2e), 제6 벽(후방측 플랜지)(2d), 제7 벽(외측 웨브)(2c) 및 제8 벽(전방측 플랜지 기준벽)(2b)의 각 벽부를 갖고, 기준선(W)을 따라 연장된다.

제1 벽(2j)은 상하 방향(A)의 중앙에 위치하고, 그 상하 방향(A)을 따라 연장된다. 제2 벽(2k)은, 제1 벽(2j)의 상단부로부터, 이것과 직교하는 전후 방향(B)을 따라 B2측으로(차체에 접근하는 측으로) 연장된다. 제3 벽(2m)은, 제2 벽(2k)의 차체측(B2측)의 단부로부터, 상하 방향(A)을 따라 상측으로 연장된다. 제4 벽(2a)은, 제3 벽(2m)의 상단부로부터 전후 방향(B)을 따라 B1측으로(차체로부터 이격되는 측으로) 연장된다.

제5 벽(2e)은, 제1 벽(2j)의 하단부로부터 전후 방향(B)을 따라 B2측으로 연장된다. 제6 벽(2d)은, 제5 벽(2e)의 차체측의 단부로부터 하방으로 연장된다. 제7 벽(2c)은, 제6 벽(2d)의 하단부로부터 전후 방향(B)을 따라 B1측으로 연장된다.

제8 벽(2b)은, 상하 방향(A)을 따라 연장되고, 제4 벽(2a)의 B1측의 단부와 제7 벽(2c)의 B1측의 단부를 연결하고 있다.

제1 벽(2j) 및 제8 벽(2b)은, 각각의 표면끼리가 밀착하도록 용접에 의해 일체화되어 있다. 또한, 빔 본체(2)를 구성하는 각각의 벽부는, 기준선(W)을 따라 연장되어 있다(도 22 참조).

본 실시 형태에 있어서는, 제1 벽(2j), 제3 벽(2m), 제6 벽(2d) 및 제8 벽(2b)이 전후 방향(B)에 대해 직교하고, 제2 벽(2k), 제4 벽(2a), 제5 벽(2e) 및 제7 벽(2c)이 전후 방향(B)에 대해 평행하게 되어 있다[상하 방향(A)에 대해 직교하고 있음]. 전후 방향(B)에 대해 직교하는 벽부를 플랜지로 하고, 또한 전후 방향(B)에 평행한 벽부를 웨브로 하면, 제1 벽(2j), 제3 벽(2m), 제6 벽(2d) 및 제8 벽(2b)이 플랜지에 상당하고, 제2 벽(2k), 제4 벽(2a), 제5 벽(2e) 및 제7 벽(2c)이 웨브에 상당한다.

제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)은 충돌 방향에 평행한 외측의 웨브이다. 또한, 제5 벽(2e) 및 제2 벽(2k)은 충돌 방향에 평행한 내측의 웨브이다. 제1 벽(2j)은, 제5 벽(2e)과 제2 벽(2k)을 연결한다. 제8 벽(2b)은, 화살표 D로 나타내는 충돌 방향의 상류측에 위치하고, 제8 벽(2b)의 B1측의 면은 충돌면(충돌 방향에 직교하는 면)을 구성한다.

이 실시 형태에 있어서, 빔 본체(2)에 있어서의 각 플랜지 및 각 웨브의 판 두께는 1.4㎜이다. 또한, 빔 본체(2)를 구성하는 강재의 영률은 21000㎫이고, 밀도는 7874㎏/㎥이다.

기준선(W)에 수직인 임의의 단면에 있어서, 상기 보강판(3)은 상하 방향(A)을 따라 연장된다. 상기 제4 벽(2a), 제3 벽(2m) 및 제2 벽(2k)은, 상기 제1 벽(2j)보다도 상측에 위치하여 상기 보강판(3)으로부터 전후 방향(B)의 B2측으로 팽출하는 상측 팽출부(2t)를 구성하고, 제5 벽(2e), 제6 벽(2d) 및 제7 벽(2c)은 상기 제1 벽(2j)보다도 하측에 위치하여 상기 보강판(3)으로부터 전후 방향(B)의 B2측으로 팽출하는 하측 팽출부(2s)를 구성한다. 각 팽출부(2t, 2s)는 그 내측에 내부 공간을 둘러싼다.

제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)은 각각 팽출부(2t, 2s)의 외측 벽부[빔 본체(2)의 양 외측에서 보강판(3)으로부터 이것과 직교하는 방향으로 연장되는 벽부]를 구성하고, 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)은 각각 팽출부(2t, 2s)의 내측 벽부[외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 보강판(3)으로부터 이것과 직교하는 방향으로 연장되는 벽부]를 구성한다. 이들 4개의 벽부[제4 벽(2a), 제2 벽(2k), 제5 벽(2e) 및 제7 벽(2c)]는, 보강판(3)에 대해 교차하는 방향인 전후 방향(B)으로 연장되고, 상하 방향(A)을 따라 배열되어 있다.

또한, 기준선(W)에 수직인 단면을 도시하는 도 1에 있어서, 각 벽부는 이하와 같이 되어 있다.

제2 벽(2k)은, 제1 벽(2j)의 일단부(A1측의 단부)로부터, 제1 벽(2j)과 교차하는 방향[전후 방향(B)]으로 연장되어 있다. 제3 벽(2m)은, 제2 벽(2k)의 B2측의 단부[제1 벽(2j)과는 반대측의 단부]로부터, 제2 벽(2k)과 교차하는 방향을 따라 연장되어 있다. 제3 벽(2m)은, 제2 벽(2k)의 B2측의 단부로부터, A1측[제2 벽(2k)에 대해 제1 벽(2j)과는 반대측]으로 연장되어 있다. 제4 벽(2a)은, 제3 벽(2m)의 A1측[제2 벽(2k)과는 반대측]의 단부로부터 제3 벽(2m)과 교차하는 방향을 따라 연장되어 있다. 제4 벽(2a)은, 제3 벽(2m)의 A1측의 단부로부터 B1측[제3 벽(2m)에 대해 제2 벽(2k)의 측]으로 연장되어 있다.

제5 벽(2e)은, 제1 벽(2j)의 타단부(A2측의 단부)로부터, 제1 벽(2j)과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제5 벽(2e)은, 제1 벽(2j)의 A2측의 단부로부터 B2측[제1 벽(2j)에 대해 제2 벽(2k)과 동일한 측]으로 연장되어 있다. 제6 벽(2d)은, 제5 벽(2e)의, B2측[제1 벽(2j)과는 반대측]의 단부로부터 제5 벽(2e)과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 제6 벽(2d)은, 제5 벽(2e)의 B2측의 단부로부터 A2측[제5 벽(2e)에 대해 제1 벽(2j)과는 반대측]으로 연장되어 있다. 제7 벽(2c)은, 제6 벽(2d)의, A2측[제5 벽(2e)과는 반대측]의 단부로부터 제6 벽(2d)과 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 제7 벽(2c)은, 제6 벽(2d)의, A2측의 단부로부터 B1측[제6 벽(2d)에 대해 제5 벽(2e)의 측]으로 연장되어 있다.

제8 벽(2b)은, 기준벽을 구성한다. 즉, 보강판(3)과 평행한 방향, 즉 상하 방향(A)을 따라 연장되고, 상기 각 팽출부(2t, 2s)의 내측의 내부 공간을 막으면서, 외측 벽부인 제4 벽(2a)의 단부 중 상기 제3 벽(2m)과는 반대측의 단부와, 동일하게 외측 벽부인 제7 벽(2c)의 단부 중 상기 제6 벽(2d)과는 반대측의 단부를 연결하고 있다. 또한, 제8 벽(2b)은 제1 벽(2j)이 연장되는 방향으로 연장되어 있다.

(보강판)

보강판(3)은, 기준선(W)을 따라 연장되고, 기준선(W)에 대해 직교하는 임의의 단면에 있어서 상하 방향(A)을 따라 연장되고, 또한 전후 방향(B)에 대해 수직이 되도록 빔 본체(2)에 장착된다. 보강판(3)은, 빔 본체(2)에 있어서의 B1측의 단부(차체로부터 이격된 쪽의 단부)에 장착된다. 구체적으로, 보강판(3)은 빔 본체(2)의 충돌면측(B1측)에 배치되고, 상기 빔 본체(2)의 제8 벽(2b)에 대해, 각각의 표면끼리가 밀착하도록 용접에 의해 장착되어 있다.

이 실시 형태에 관한 보강판(3)은, 제8 벽(2b)의 전방면의 전체에 걸쳐 장착되고, 이에 의해 제8 벽(2b)을 보강한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 보강판(3)은, 빔 본체(2)의 보강재, 특히 제8 벽(2b)의 보강재로서 기능한다. 이 실시 형태에 관한 보강판(3)의 판 두께는 2.0㎜이다. 보강판(3)을 구성하는 알루미늄계 재료의 영률은 6900㎫이고, 밀도는 2700㎏/㎥이다. 또한, 보강판(3)은 알루미늄계 재료로 이루어지는 것으로는 한정되지 않고, 다른 금속 재료로 형성되어 있어도 좋다.

또한, 기준선(W)에 수직인 단면을 도시하는 도 1에 있어서, 보강판(3)은 제1 벽(2j)이 연장되는 방향[상하 방향(A)]을 따라 선 형상으로 연장되고, 또한 제1 벽(2j)에 수직인 방향[전후 방향(B)]에 관하여 빔 본체(2)의 B1측[제3 벽(2m) 및 제6 벽(2d)과는 반대측]의 단부에 장착되어 있다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(21)에 대해, 도 2를 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 2는 제2 실시 형태에 관한 범퍼 빔(21)의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

이 실시 형태에 관한 범퍼 빔(21)도, 빔 본체(22)와, 보강판(3)을 구비한다. 범퍼 빔(21)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 단면이 B자형이 되도록 형성되어 있지만, 상기한 빔 본체(2)와는 달리, 본 실시 형태에 관한 빔 본체(22)[상기한 빔 본체(2)에 상당]에는 제8 벽(2b)이 설치되어 있지 않고, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 각각의 B1측의 단부는 자유 단부로 되어 있다. 이들 단부는, 그 근원 부분이 만곡되고, 상기 제4 벽(2a) 및 당해 제7 벽(2c)의 다른 부분으로부터 내향으로 돌출되는 돌출부(2f)를 구성한다. 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 각각의 돌출부(2f)는, 하측(A2측) 및 상측(A1측) 각각을 향해 돌출되어 있다. 그리고 보강판(3)은, 상기 양 돌출부(2f)의 B1측의 면에 대해, 표면끼리가 밀착하도록 용접에 의해 장착되어 있다.

보강판(제1 보강판)(3)의 B1측의 면은 충돌면을 구성한다. 이 범퍼 빔(21)에 있어서는, 보강판(3)이 빔 본체(2)에 있어서의 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하고, 빔 본체(22) 전체의 보강재로서 기능한다.

(영률 및 밀도에 대해)

다음에, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서의 영률 및 밀도의 관계에 대해 설명한다. 여기서는, 대표예로서 범퍼 빔(21)의 구조가 설명된다.

빔 본체(22)의 영률을 E_st, 빔 본체(22)의 밀도를 ρ_st, 보강판(3)의 영률을 E₂, 보강판(3)의 밀도를 ρ₂로 한다. 범퍼 빔(21)에 있어서, E_st, E₂, ρ_st 및 ρ₂는, 하기의 수학식 1에 나타내어지는 조건을 만족시키고 있다. 환언하면, 당해 조건을 만족시키도록, 빔 본체(22)의 재료인 강재 및 보강판(3)의 재료인 알루미늄계 재료가 선택되어 있다.

이하, 각 재료를 수학식 1에 따라서 선택하는 이유에 대해 설명한다. 보강판(3)의 좌굴 길이(buckling length)가 일정하다고 가정한 경우, 보강판(3)의 판 두께를 t, 보강판(3)의 영률을 E로 하면, 보강판의 좌굴 하중 P_cr은, 하기의 수학식 2로 나타내어진다.

수학식 2에 따르면, 빔 본체(22)의 영률을 E_st, 빔 본체(22)의 판 두께를 t_st, 보강판(3)의 영률을 E₂, 보강판(3)의 판 두께를 t₂로 하면, 이하의 수학식 3의 관계를 만족시킴으로써 빔 본체(22)를 효과적으로 보강할 수 있다.

한편, 어떤 재료의 중량 W는, 재료의 밀도를 ρ로 하면, 하기의 수학식 4로 나타내어진다.

여기서, 빔 본체(22)의「피장착 부위」의 중량과, 보강판(3)의 중량이 동일해지도록 보강판(3)을 설치한 경우, 하기의 수학식 5의 관계가 만족된다. 또한, 피장착 부위의 면적은 보강판의 면적과 동일한 것으로 한다.

여기서,「피장착 부위」라 함은, (i) 제1 실시 형태와 같이 보강판(3)이 기준벽인 제8 벽(2b)의 보강재로서 당해 제8 벽(2b)에 장착되는 경우에는, 당해 제8 벽(2b) 자체를 의미한다. 이에 대해, (ii) 제2 실시 형태와 같이 실제로는 제8 벽(2b)이 없어 당해 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하는 경우(제2 실시 형태 참조)에 있어서도, 제1 벽 내지 제7 벽과 동일한 두께의 제8 벽에 상당하는 기준벽이 가상적으로 정해져 이 가상벽이 상기 피장착 부위에 해당된다.

이 수학식 5 및 상기 수학식 3으로부터, 상술한 수학식 1의 관계가 도출된다. 따라서, 수학식 1의 조건을 만족시키는 재료로 빔 본체(22)의 B1측을 보강하면, 중량당 좌굴 하중(P_cr/W)의 효율적인 향상이 가능해진다.

또한, 상기 각 실시 형태에 대해 구체적으로 설명한다.

(i) 보강판(3)이 제8 벽(2b)의 보강재로서 기능하는 제1 실시 형태에 있어서, 예를 들어「제8 벽(2b)」과 거의 동일한 중량의 보강판(3)이 빔 본체(2)에 장착된 경우, 제8 벽(2b) 및 보강판(3)의 중량은 제8 벽(2b)의 중량의 약 2배로 되는 한편, 제8 벽(2b) 및 보강판(3)의 좌굴 하중은 제8 벽(2b)의 좌굴 하중의 2배보다도 커진다.

(ii) 보강판(3)이 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하는 제2 실시 형태에 있어서, 예를 들어「제8 벽(2b)」과 거의 동일한 중량의 보강판(3)이 빔 본체(22)에 장착된 경우, 빔 본체(22) 및 보강판(3)으로 이루어지는 범퍼 빔(21)의 전방벽에 상당하는 보강판(3)의 중량은, 빔 본체(2)의 전방벽에 상당하는 제8 벽(2b)과 거의 동일해지는 한편, 보강판(3)의 좌굴 하중은 빔 본체(2)의 제8 벽(2b)의 좌굴 하중보다 커진다.

상기한 2개의 실시 형태에 있어서는, E_st＝21000㎫, E₂＝6900㎫, ρ_st＝7874kg/㎥, ρ₂＝2700kg/㎥로 되어 있고,

로 되므로, 수학식 1의 조건이 만족되어 있다.

또한, 범퍼 빔은 적어도 수학식 1에 나타내어지는 조건을 만족하면 되고, 수학식 5에 나타내어지는 조건은 반드시 만족하지 않아도 된다.

(굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과)

다음에, 범퍼 빔에 있어서의 굽힘 모멘트의 평가 결과에 대해 설명한다. 여기서는, 5종류의 범퍼 빔[서로 판 두께가 다른 강 단체의 범퍼 빔, 플랜지 강 보강의 범퍼 빔, 플랜지 알루미늄 보강(1)의 범퍼 빔, 플랜지 알루미늄 보강(2)의 범퍼 빔]에 대해, 3점 굽힘 해석에 의해 최대 굽힘 모멘트를 산출하였다.

「강 단체의 범퍼 빔」이라 함은, 보강판(3)을 갖지 않는 범퍼 빔으로, 빔 본체(2)에 상당한다. 「플랜지 강 보강의 범퍼 빔」이라 함은, 도 1에 도시한 범퍼 빔(1)에 있어서, 보강판(3)이 강제인 것이다. 「플랜지 알루미늄 보강(1)의 범퍼 빔」이라 함은, 제1 실시 형태에 관한 범퍼 빔(1)이고, 「플랜지 알루미늄 보강(2)의 범퍼 빔」이라 함은, 도 2에 도시한 제2 실시 형태에 관한 범퍼 빔(21)이다. 또한, 3점 굽힘 해석은, 제6 벽(2d)의 중앙부 및 제3 벽(2m)의 중앙부를 각각 지지점으로 하고, 또한 보강판(3)의 중앙부를 재하점(loading point)으로 하여 행해졌다.

여기서, 범퍼 빔(1) 및 범퍼 빔(21)은, 그 양단부[폭 방향(C)에 관한 양단부] 부근의 부위가 사이드 멤버에 의해 지지된 빔으로 간주할 수 있다. 이로 인해, 충돌시에 범퍼 빔이 받은 하중에 대해, 보강재는 굽힘의 작용에 의해(굽힘 작용이 지배적인 상태에서) 저항한다. 따라서, 범퍼 빔이 부담할 수 있는(내구 가능한) 최대 굽힘 모멘트가 클수록 범퍼 빔의 굽힘 강도가 높은 것으로 된다.

여기서는, 빔 본체(2) 및 빔 본체(22)를 구성하는 판재로서 항복 강도(Y_P)가 1200㎫인 1470㎫급 강판이 사용되고, 보강판(3)으로서 항복 강도(Y_P)가 310㎫인 7000계 알루미늄 합금이 사용되었다. 빔 본체를 구성하는 강판의 항복 강도 및 판 두께 및 보강판을 구성하는 알루미늄계 재료의 항복 강도 및 판 두께를 표 1에 나타낸다.

도 3은, 상기 3점 굽힘 해석에 의한 최대 굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과를 그래프로 한 것이다. 도 3의 그래프에 있어서, 횡축은 판 두께 1.4㎜의 강재의 중량을 기준(1.0)으로 한 중량비를 나타내고 있고, 종축은 판 두께 1.4㎜의 강재에 있어서의 최대 굽힘 모멘트(좌굴시의 굽힘 모멘트)를 기준으로 한 최대 굽힘 모멘트비를 나타내고 있다. 또한, 도 3에 있어서, 강 단체에 대한 결과를 나타내는 2개의 점 중, 중량비가 1.43인 것이, 판 두께가 2.0㎜인 범퍼 빔에 대한 결과를 나타내고 있다.

도 3의 그래프로부터, 판 두께가 1.4㎜인 강 단체의 범퍼 빔[이하, 범퍼 빔(BS)으로 함]에 대해서는, 강판의 판 두께를 그 1.4㎜로부터 2.0㎜로 증가시킴으로써, 최대 굽힘 모멘트가 커지고, 또한 범퍼 빔 전체의 중량이 증대되는 것을 알 수 있다. 또한, 플랜지 강 보강의 범퍼 빔에 있어서는, 제8 벽(2b)이 강판에 의해 보강되어 있으므로, 범퍼 빔(BS)과 비교하여, 최대 굽힘 모멘트비에 대해서는 커지지만(굽힘 모멘트비 : 약 1.2), 범퍼 빔 전체의 중량에 대해서도 강판의 분만큼 증대되는 것을 알 수 있다(중량비 : 약 1.25).

또한, 도 3의 그래프로부터, 플랜지 알루미늄 보강(1)의 범퍼 빔(1)에 있어서는, 제8 벽(2b)이 보강판(3)에 의해 보강되어 있으므로, 범퍼 빔(BS)과 비교하여, 최대 굽힘 모멘트비에 대해서는 커지지만(굽힘 모멘트비 : 약 1.1), 범퍼 빔 전체의 중량에 대해서도 보강판(3)의 분만큼 증대되는 것을 알 수 있다(중량비 : 약 1.08).

이들에 대해, 플랜지 알루미늄 보강(2)의 범퍼 빔(21)에 있어서는, 제8 벽(2b)이 설치되어 있지 않으므로, 범퍼 빔(BS)과 비교하여, 중량에 대해서는 작아져 있지만(중량비 : 약 0.91), 최대 굽힘 모멘트비에 대해서는 범퍼 빔(BS)과 동등한 것을 알 수 있다(굽힘 모멘트비 : 약 1.05).

이상과 같이, 강으로 형성된 빔 본체의 B1측에, 알루미늄 또는 강재로 형성된 보강판이 고정됨으로써 범퍼 빔이 유효하게 보강된다. 또한, 빔 본체 및 보강판의 영률 및 밀도가 수학식 1로 나타내어지는 조건을 만족시키는 것이, 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.

(본 실시 형태의 개요)

제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 범퍼 빔의 개요를 다시 설명한다. 여기서는, 대표적인 구조로서, 도 2에 도시되는 범퍼 빔(21)에 대해 설명한다. 범퍼 빔(21)은, 차체의 전방부에 장착되고, 기준선(W)을 따라 연장되는 것이며, 강제의 판재로 형성되어 기준선(W)을 따라 연장되는 빔 본체(22)와, 기준선(W)을 따라 연장되고, 빔 본체(22)에 장착된 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(3)을 갖는다.

이 범퍼 빔(21)의 기준선(W)에 수직인 임의의 단면에 있어서, (a) 상기 보강판(3)은 선 형상으로 연장되고, (b) 상기 빔 본체(22)는 내부 공간을 둘러싸면서 상기 보강판(3)으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 상측 팽출부(2t) 및 하측 팽출부(2s)를 갖고 있다. 즉, 당해 단면은 B자형을 이룬다. 그리고 빔 본체(22) 및 보강판(3)은 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₂ : 보강판의 영률

ρ₂ : 보강판의 밀도

이 범퍼 빔(21)에 있어서, 상기 빔 본체(22)의 전방부에, 알루미늄계 재료로 형성된 보강판(3)이 배치됨으로써, 빔 본체(22)가 보강된다. 또한, 빔 본체(22) 및 보강판(3)의 영률 및 밀도가 상기 조건을 만족시키는 것이, 범퍼 빔(21)의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 범퍼 빔(21)의 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다. 환언하면, 상기한 조건을 만족시키도록 범퍼 빔을 제조하면, 범퍼 빔(21)의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 범퍼 빔(21)의 굽힘 강도를 향상시킬 수 있다. 이 제조 방법에는, 빔 본체(22)에 대해 보강판(3)을 장착하는, 장착 공정이 포함된다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(31)에 대해, 도 4를 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 4는 제3 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

(범퍼 빔의 구성)

범퍼 빔(31)은, 강제의 판재로 이루어지는 빔 본체(32)와, 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(33)을 갖는다. 범퍼 빔(31)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 단면이 B자형으로 되어 있다. 본 실시 형태에 관한 빔 본체(32)[상기한 빔 본체(2)에 상당]는, 빔 본체(22)와 마찬가지로 제8 벽(2b)을 갖지 않는다. 또한, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c) 각각의, B1측의 단부에는, 직선적으로 돌출되는 돌출부(2g)가 형성되어 있다. 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 2개의 돌출부(2g)는, 각각 상방 및 하방을 향해, 또한 B1측을 향해 돌출되어 있다. 즉, 2개의 돌출부(2g)는, 전후 방향(B) 및 상하 방향(A)의 양쪽에 대해 경사져 있다. 그리고 보강판(33)은, 2개의 돌출부(2g)의, B1측의 선단부에 장착되어 있다.

보강판(33)은, 알루미늄계 재료를 압출 성형함으로써 형성된 것이며, 보강판(33)의 B1측의 면은 충돌면을 구성한다. 범퍼 빔(31)에 있어서, 보강판(33)은 도 1에 도시된 빔 본체(2)에 있어서의 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하고, 빔 본체(32)의 보강재로서 기능한다.

보강판(33)은, 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(제1 볼록부)(33a)를 갖는다.

본체부(33b)는 기준선(W)을 따라 연장되고, 또한 상하 방향(A)을 따라 연장되어 있고, 약 10㎜의 판 두께를 갖는다.

상기 양 볼록부(33a)는, 전후 방향(B)을 따라 돌출되고, 또한 차체의 상하 방향(A)에 있어서 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)[즉, 각 팽출부(2t, 2s)의 내측 벽부]을 양 외측으로부터 끼우도록 배치되어 있다. 양 볼록부(33a)의 돌출 방향은, 보강판(33)에 대해 교차하는 방향이며, 도시예에서는 당해 보강판(33)과 직교하는 방향이다. 그러나 당해 돌출 방향은 반드시 보강판(33)에 대해 직교하고 있지 않아도 좋고, 보강판(33)의 법선에 대해 경사진 방향이라도 좋다. 상기 양 볼록부(33a)는, 본체부(33b)와 2개의 내측 웨브인 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)으로 형성된 코너부에 각각 위치하고, 당해 내측 웨브를 보강한다.

또한, 빔 본체(32)의 영률을 E_st, 빔 본체(32)의 밀도를 ρ_st, 보강판(33)의 영률을 E₂, 보강판(33)의 밀도를 ρ₂로 하면, E_st, E₂, ρ_st 및 ρ₂는, 상기한 수학식 1을 만족시키고 있다.

[범퍼 빔(31)의 효과에 대해]

상기 범퍼 빔(31)에서는, 보강판(33)으로부터 이에 대해 교차하는(도면에서는 직교하는) 방향으로 돌출되는 2개의 볼록부(제1 볼록부)(33a)가 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)을 양 외측으로부터 끼움으로써, 이들 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)의 좌굴[제2 벽(2k)의 중간 부위 및 제5 벽(2e)의 중간 부위가 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴]을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다.

상기 양 볼록부(33a)는, 용접이나 접착 등에 의해 각 내측 웨브에 접합되어도 좋다.

[제4 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(41)에 대해, 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 5는, 제4 실시 형태에 관한 범퍼 빔(41)의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

상기 범퍼 빔(41)은, 빔 본체(32)와, 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(43)을 갖는다. 범퍼 빔(41)은, 도 5에 도시하는 바와 같이 B자형의 단면을 갖는다.

보강판(43)[상기한 보강판(33)에 상당]은 압출 성형된 것으로, 충돌면을 갖는다. 범퍼 빔(41)에 있어서, 보강판(43)은 빔 본체(2)에 있어서의 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하고, 빔 본체(32)의 보강재로서 기능한다.

보강판(43)은, 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(제2 볼록부)(43a)를 갖는다. 이들 볼록부(43a)는, 전후 방향(B)을 따라 돌출되고, 차체의 상하 방향(A)에 있어서 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)[즉, 팽출부(2t, 2s)의 외측 벽부]을 양 외측으로부터 끼우도록 배치되어 있다. 양 볼록부(43a)의 돌출 방향은, 보강판(43)에 대해 교차하는 방향이며, 도시예에서는 당해 보강판(43)에 대해 직교하는 방향이지만, 당해 돌출 방향은 보강판(43)의 법선에 대해 경사져 있어도 좋다. 양 볼록부(43a)는, 본체부(33b)와 2개의 외측 웨브인 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)으로 형성된 코너부에 각각 위치하고 있고, 각 외측 웨브를 보강한다.

상기 각 볼록부(43a)의 근원 부분의 내측에는, 상기 빔 본체(32)의 양 돌출부(2g)에 각각 면 접촉하는 것이 가능한 경사 각도를 갖는 경사면[상하 방향(A) 및 전후 방향(B)에 대해 경사진 면](43b)이 형성되고, 이들 경사면(43b)의 표면과 각각에 대응하는 돌출부(2g)의 표면이 서로 밀착하도록 일체화되어 있다. 이와 같이, 보강판(43)은 빔 본체(32)에 있어서의 B1측의 단부인 각 돌출부(2g)에 장착되어 있다.

또한, 빔 본체(32)의 영률을 E_st, 빔 본체(32)의 밀도를 ρ_st, 보강판(43)의 영률을 E₂, 보강판(43)의 밀도를 ρ₂로 하면, E_st, E₂, ρ_st 및 ρ₂는, 상기한 수학식 1을 만족시키고 있다.

[범퍼 빔(41)의 효과에 대해]

상기 범퍼 빔(41)에서는, 보강판(43)으로부터 이에 대해 교차하는(도면에서는 직교하는) 방향으로 돌출되는 2개의 볼록부(제2 볼록부)(43a)가, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)을 양 외측으로부터 끼움으로써, 이들 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴]을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다.

상기 양 볼록부(43a)는, 용접이나 접착 등에 의해 각 외측 웨브에 대해 접합되어 있어도 좋다.

[제5 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(51)에 대해, 도 6을 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 6은, 제5 실시 형태에 관한 범퍼 빔(51)의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

상기 범퍼 빔(51)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 빔 본체(32)와, 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(53)을 구비하고, B자형의 단면을 갖는다.

보강판(53)[상기한 보강판(33)에 상당]은 압출 성형된 것으로, 충돌면을 갖는다. 범퍼 빔(51)에 있어서, 보강판(53)은 빔 본체(2)에 있어서의 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능하고, 빔 본체(32)의 보강재로서 기능한다. 보강판(53)은, 본체부(33b)와, 이 본체부(33)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(43a)와, 이들 볼록부(43a) 사이에 끼워지는 영역 내에서 상기 내측면으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(33a)가 형성되어 있다. 즉, 이 실시 형태에 관한 보강판(53)은, 한 쌍의 제1 볼록부에 상당하는 볼록부(33a)와, 한 쌍의 제2 볼록부에 상당하는 볼록부(43a)를 아울러 갖는다.

여기서, 빔 본체(32)의 영률을 E_st, 빔 본체(32)의 밀도를 ρ_st, 보강판(53)의 영률을 E₂, 보강판(53)의 밀도를 ρ₂로 하면, E_st, E₂, ρ_st 및 ρ₂는, 상기한 수학식 1을 만족시키고 있다.

(굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과)

다음에, 범퍼 빔에 있어서의 굽힘 모멘트의 평가 결과에 대해 설명한다. 여기서는, 5종류의 범퍼 빔[서로 판 두께가 다른 2종류의 강 단체의 범퍼 빔, 플랜지 알루미늄 보강(3)의 범퍼 빔, 플랜지 알루미늄 보강(4)의 범퍼 빔, 플랜지 알루미늄 보강(5)의 범퍼 빔]을 사용하여, 3점 굽힘 해석에 의해 각 범퍼 빔의 굽힘 모멘트를 산출하였다.

「강 단체의 범퍼 빔」이라 함은, 보강판(3)을 갖지 않는 범퍼 빔이며, 빔 본체(2)에 상당한다. 「플랜지 알루미늄 보강(3)의 범퍼 빔」이라 함은, 도 4에 도시한 범퍼 빔(31)이고, 「플랜지 알루미늄 보강(4)의 범퍼 빔」이라 함은, 도 5에 도시한 범퍼 빔(41)이고, 「플랜지 알루미늄 보강(5)의 범퍼 빔」이라 함은, 도 6에 도시한 범퍼 빔(51)이다. 또한, 3점 굽힘 해석은, 제6 벽(2d)의 중앙부 및 제3 벽(2m)의 중앙부의 2점을 지지점으로 하고, 또한 보강판의 중앙부를 재하점으로 하여 행하였다.

여기서는, 빔 본체(2) 및 빔 본체(32)를 구성하는 판재로서, 항복 강도(Y_P)가 1200㎫인 1500㎫급 강판을 사용하고, 보강판(33)[보강판(43), 보강판(53)]으로서 항복 강도(Y_P)가 310㎫인 7000계 알루미늄 합금을 사용하였다. 빔 본체를 구성하는 강판의 항복 강도 및 판 두께 및 보강판을 구성하는 알루미늄계 재료의 항복 강도 및 판 두께를 표 2에 나타낸다.

도 7은, 3점 굽힘 해석에 의한 최대 굽힘 모멘트의 시뮬레이션 결과를 그래프로 한 것이다. 도 7의 그래프로부터, 도 3과 마찬가지로, 강 단체의 범퍼 빔에 있어서는, 강판의 판 두께를 증가시키면 최대 굽힘 모멘트비가 커지고, 또한 범퍼 빔 전체의 중량이 증대되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 7로부터, 플랜지 알루미늄 보강(3), (4) 및 (5)의 범퍼 빔[범퍼 빔(31), 범퍼 빔(41) 및 범퍼 빔(51)]에 있어서는, 판 두께 1.4㎜의 강 단체의 범퍼 빔과 비교하여, 범퍼 빔의 중량이 거의 동등하면서(중량비 : 약 1.0 내지 1.5), 최대 굽힘 모멘트비에 대해서는 판 두께 2.0㎜의 강 단체의 범퍼 빔과 동등한 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 중량비(약 1.0)로 비교한 경우에, 플랜지 알루미늄 보강(3), (4) 및 (5)의 최대 굽힘 모멘트비의 쪽이, 범퍼 빔(BS)의 최대 굽힘 모멘트보다도 큰 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 강으로 형성된 빔 본체(32)의 B1측에, 알루미늄으로 형성된 보강판이 배치됨으로써 범퍼 빔이 보강된다. 또한, 빔 본체 및 보강판의 영률 및 밀도가 수학식 1의 관계를 만족시키는 것이, 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.

(변형예)

범퍼 빔의 구체적인 구조는 상술한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 도 8 내지 도 11에 도시하는 것이라도 좋다. 이하, 도 8 내지 도 11에 도시하는 변형예에 대해 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 8은 제1 변형예에 관한 범퍼 빔(61)의 단면도이다. 도 9는 제2 변형예에 관한 범퍼 빔(71)의 단면도이다. 도 10은 제3 변형예에 관한 범퍼 빔(81)의 단면도이다. 도 11은 제4 변형예에 관한 범퍼 빔(91)의 단면도이다. 이하, 상기한 제3 내지 제5 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 제3 내지 제5 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 8에 도시하는 범퍼 빔(61)은, 빔 본체(2)와, 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(63)을 구비하고, B자형의 단면을 갖는다.

범퍼 빔(61)에 있어서, 보강판(63)은 제8 벽(2b)의 전방면의 전체에 걸쳐 장착되어 있고, 제8 벽(2b)을 보강하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 보강판(63)은, 제8 벽(2b)의 보강재로서 기능한다. 보강판(63)은, 제8 벽(2b)에 대해 각각의 표면끼리가 밀착하도록 용접에 의해 장착되어 있다.

보강판(63)은, 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(제2 볼록부)(63a)를 갖는다. 양 볼록부(63a)[상기한 볼록부(43a)에 상당]는 전후 방향(B)을 따라 돌출되고, 차체의 상하 방향(A)에 있어서 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)[즉, 각 팽출부(2t, 2s)의 외측 벽부]을 양 외측으로부터 끼우도록 형성되어 있다. 또한, 양 볼록부(63a)는, 본체부(33b)와 2개의 외측 웨브인 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)으로 형성된 코너부에 각각 위치하고 있고, 외측 웨브를 보강한다.

도 9에 도시하는 범퍼 빔(71)은, 빔 본체(22)와, 보강판(63)을 구비하고, 보강판(63)은 빔 본체(22)에 있어서의 2개의 돌출부(2f)의 B1측의 면에 대해, 각각의 표면끼리가 밀착하도록 장착되는 동시에, 제4 벽(2a)의 상면 및 제7 벽(2c)의 저면과 2개의 볼록부(63a)의 내면이 밀착하도록 빔 본체(22)에 장착되어 있다.

도 10에 도시하는 범퍼 빔(81)은, 빔 본체(32)와, 보강판(63)의 조합으로 이루어진다.

도 11에 도시하는 범퍼 빔(91)은, 빔 본체(92)와, 보강판(63)을 갖는다. 빔 본체(92)는 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 형상을 제외하고 빔 본체(22)와 동일하다. 구체적으로, 빔 본체(92)의 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)은, 돌출부(2f)를 갖고 있지 않고, B2측의 단부로부터 B1측의 단부에 이르기까지의 전체 영역에 있어서 전후 방향(B)에 대해 평행하다. 또한, 도 11에 도시하는 범퍼 빔(91)에 있어서, 보강판(63) 대신에, 상기한 보강판(33), 보강판(43), 또는 보강판(53)이 배치되어도 좋다.

도 8 내지 도 11에 도시한 어느 범퍼 빔에 있어서도, 그 빔 본체의 영률을 E_st, 빔 본체의 밀도를 ρ_st, 보강판의 영률을 E₂, 보강판의 밀도를 ρ₂로 하면, E_st, E₂, ρ_st 및 ρ₂는, 상기한 수학식 1에 나타내어지는 조건을 만족시키고 있다.

[제6 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔에 대해 도 12의 (a), (b)를 참조하면서 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 12의 (a)는 제6 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 단면도, (b)는 그 제1 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 범퍼 빔이, 도 12의 (a), (b)에 있어서의 좌우 방향에 대해 대칭으로 되어 있으므로, 도 12의 (a), (b)에 있어서는 도면의 중심선(1점 쇄선)의 좌측만 나타내고, 우측에 대한 설명을 생략한다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다.

(범퍼 빔의 구성)

본 실시 형태의 범퍼 빔은, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 빔 본체(92)와, 알루미늄제의 보강판(제1 보강판)(73)을 구비한다. 제7 벽(2c)의 B1측의 단부(2h)는 전후 방향(B)에 평행하다. 이 제7 벽(2c)에는, 상기 단부(2h) 대신에, 도 2에 도시한 돌출부(2f)나, 도 4에 도시한 돌출부(2g)가 형성되어도 좋다.

상기 보강판(73)[상기한 보강판(33)에 상당]은 압출 형성된 것으로, 충돌면을 갖는다. 이 보강판(73)은, 제8 벽(2b)의 대체 부재로서 기능한다.

이 보강판(73)은, 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(33a) 및 2개의 볼록부(63a)를 갖는다. 상기 각 볼록부(33a)는, 본체부(33b)와 2개의 내측 웨브[제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)]로 형성된 코너부에 각각 위치하고 있고, 각 내측 웨브를 보강한다. 상기 각 볼록부(63a)는, 본체부(33b)와 2개의 외측 웨브[제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)]로 형성된 코너부에 각각 위치하고 있고, 각 외측 웨브를 보강한다.

제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 각각의 선단부[단부(2h)]와, 2개의 볼록부(63a)는 각각 용접에 의해 일체화되고, 도 12의 (a)에 도시하는 용접 비드부(73W)가 형성되어 있다. 그러나 보강판(73)과 빔 본체(92)를 일체화하는 방법은 용접으로는 한정되지 않고, 예를 들어 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부와 2개의 볼록부(63a)가, 접착에 의해[양자 사이에 개재되는 접착제(73Y)에 의해] 일체화되어도 좋다.

(본 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 효과에 대해)

본 실시 형태의 범퍼 빔에서는, 보강판(73)의 본체부(33b)로부터 이것과 직교하는 방향으로 돌출되는 2개의 볼록부(제2 볼록부)(63a)가, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)을 양측으로부터 끼우고, 또한 이들 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부와 고정됨으로써 다음의 효과를 발휘한다.

(a) 외측으로 팽창되는 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴]이 억제된다. 그 이유는, (i) 2개의 볼록부(63a)와의 접촉에 의해 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 변형이 억제되고, 또한 (ii) 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)과 2개의 볼록부(63a)의 일체화에 의해 이들 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 좌굴 하중이 증대되기 때문이다.

(b) 내측으로 줄어드는 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴]이 억제된다. 그 이유는, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)과 2개의 볼록부(63a)의 일체화에 의해 이들 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 좌굴 하중이 증대되기 때문이다.

상기 각 볼록부(63a)의 돌출 방향은, 기준선(W)에 수직인 일 단면에 있어서, 보강판(73)에 대해 교차하는 방향이면 좋고, 예를 들어 보강판(73)의 법선에 대해 경사져 있어도 좋다.

(변형예)

이 제6 실시 형태의 범퍼 빔은 상술한 구조에 한정되지 않고, 변형예로서 도 13 및 도 14에 각각 도시하는 것이라도 좋다. 이 변형예에 대해 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 13의 (a)는 제2 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, (b)는 제3 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, (c)는 제4 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도, 도 14는 제5 변형예에 관한 범퍼 빔의 단면도이다.

이하, 상기한 제6 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 제6 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 또한, 상기 각 변형예에 관한 범퍼 빔은 도 13 및 도 14에 있어서의 좌우 방향으로 대칭인 형상을 가지므로, 도 13 및 도 14에서는 도면의 중심선(1점 쇄선)의 좌측만 나타내고, 우측에 대한 설명을 생략한다.

도 13의 (a)의 범퍼 빔은, 알루미늄계 재료로 이루어지는 보강판(73B)[보강판(73)에 상당]과, 빔 본체(92)를 구비한다. 보강판(73B)에 있어서, 각 볼록부(63a)의 근원 부분의 내측에는 각각 오목부(73c)가 형성되어 있다. 이들 오목부(73c)는, 각각 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부[단부(2h)의 선단부]를 수용하는 것으로, 2개의 볼록부(63a)에 의해 끼워진 영역 내에 배치되고, 본체부(33b)의 B2측의 면보다도 B1측으로 우묵하게 들어가 있다.

도 13의 (b)의 범퍼 빔은, 알루미늄계 재료로 이루어지는 보강판(73C)[보강판(73)에 상당]과, 빔 본체(22)를 구비한다. 보강판(73C)에 있어서, 각 볼록부(63a)의 근원 부분의 내측에는 각각 오목부(73d)가 형성되어 있다. 이들 오목부(73d)는, 각각 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부[돌출부(2f)의 선단부]를 수용하는 것으로, 2개의 볼록부(63a)에 의해 끼워진 영역 내에 배치되고, 본체부(33b)의 B2측의 면보다도 B1측으로 우묵하게 들어가 있다.

도 13의 (c)의 범퍼 빔은, 알루미늄계 재료로 이루어지는 보강판(73D)[보강판(73)에 상당]과, 빔 본체(32)를 구비한다. 보강판(73D)은 충돌면을 갖는 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 돌출되는 2개의 볼록부(33a) 및 2개의 볼록부(43a)를 갖는다. 각 볼록부(43a)의 근원 부분의 내측에는 각각 오목부(73e)가 형성되어 있다. 이들 오목부(73e)는, 각각 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)[각 팽출부(2t, 2s)의 외측 벽부]의 선단부[돌출부(2g)의 선단부]를 수용하는 것으로, 2개의 볼록부(43a)에 의해 끼워진 영역 내에 배치되고, 본체부(33b)의 B2측의 면보다도 B1측으로 우묵하게 들어가 있다.

(각 변형예에 관한 범퍼 빔의 효과에 대해)

상기 각 변형예의 효과를, 대표적으로 도 13의 (a)의 범퍼 빔에 대해 설명한다. 이 범퍼 빔에서는, 보강판(73B)의 2개의 볼록부(63a)의 근원 부분의 내측에 각각 형성된 오목부(73c)가, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부를 각각 수용함으로써, 볼록부(63a)와 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)과의 박리[양자의 일체화 부분, 즉 용접 비드부(73W)에서의 박리에 의한 분해]를 억제하고, 보강판(73B)과 빔 본체(92)가 일체화된 상태를, 적어도 빔 본체(92)가 좌굴 변형될 때까지 유지한다. 이에 의해, 제4 벽(2a)의 및 제7 벽(2c)의 내측으로의 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴]이 억제된다.

도 14의 범퍼 빔은, 알루미늄계 재료로 이루어지는 보강판(83)[상기한 보강판(73)에 상당]과, 빔 본체(92)를 구비한다. 보강판(83)은, 충돌면을 갖는 본체부(33b)와, 이 본체부(33b)의 내측면(상기 충돌면과 반대측의 면)으로부터 전후 방향(B)을 따라 돌출되는 2개의 볼록부(33a) 및 2개의 볼록부(제3 볼록부)(83b)를 갖는다.

2개의 볼록부(83b)의 근원 부분의 외측에는, 각각 오목부(83c)가 형성되어 있다. 이들 오목부(83c)는, 각각 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부를 수용함으로써 A1측 및 A2측으로의 각 단부(2h)의 이동을 제한하는 것으로, 2개의 볼록부(83b)를 상하 방향(A)의 양 외측으로부터 끼우는 위치에 형성되고, 본체부(33b)의 B2측의 면보다도 B1측으로 우묵하게 들어가 있다. 이들 오목부(83c)는, 본체부(33b)와 2개의 외측 웨브[제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)]로 형성된 코너부에 각각 위치하고, 외측 웨브를 내측으로부터 보강한다.

제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 각각의 선단부[단부(2h)]와 보강판(83)은 용접에 의해 일체화되고, 도 14에 도시되는 용접 비드부(83W)가 형성되어 있다. 이 용접 비드부(83W)의 일부는, 오목부(83c)의 내부에 위치하고 있다. 2개의 볼록부(83b)는 내측으로부터 외측 웨브에 각각 접촉함으로써, 각 외측 웨브가 내측으로 좌굴되는 것을 억제한다.

도 13 및 도 14의 빔 본체의 영률을 E_st, 빔 본체의 밀도를 ρ_st, 보강판의 영률을 E₂, 보강판의 밀도를 ρ₂로 하면, 영률 E_st, E₂ 및 밀도 ρ_st, ρ₂는, 상기한 수학식 1을 만족시키고 있다.

(본 구성에 의한 효과에 대해)

도 14의 변형예에 의한 효과에 대해 설명한다. 도 14의 범퍼 빔에 있어서는, 보강판(83)에 있어서 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)[팽출부(2t, 2s)의 외측 벽부]에 의해 끼워지는 위치에, 본체부(33b)에 대해 교차하는 방향으로 돌출되는 2개의 볼록부(제3 볼록부)(83b)가 형성되고, 이들 볼록부(83b)가, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴]을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다.

또한, 상기 각 볼록부(83b)가 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부[단부(2h)]에 각각 고정되어 일체화되어 있으므로, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의, 외측으로 팽창되는 좌굴 및 내측으로 들어가는 좌굴이 억제된다.

또한, 보강판(83)의 상기 각 볼록부(83b)의 근원 부분의 외측에 각각 형성된 오목부(83c)가, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 선단부를 각각 수용함으로써, 일체화 부분[용접 비드부(83W)]의 박리(분해)를 억제하고, 보강판(83)과 빔 본체(92)가 일체화된 상태를, 적어도 빔 본체(92)가 좌굴 변형될 때까지 유지한다. 이에 의해, 그 내측으로의 좌굴[제4 벽(2a)의 중간 부위 및 제7 벽(2c)의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴]이 억제된다.

상기 각 볼록부(83b)의 돌출 방향은, 기준선(W)에 수직인 일 단면에 있어서, 보강판(83)에 대해 교차하는 방향이면 좋고, 보강판(83)의 법선에 대해 경사져 있어도 좋다.

[제7 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 있어서의 범퍼 빔(121)에 대해, 도 15를 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 15는 제7 실시 형태에 관한 범퍼 빔(121)의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

[범퍼 빔(121)의 구성]

범퍼 빔(121)은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 빔 본체(2)와, 2매의 보강판(제2 보강판)(4)을 구비하고, B자형의 단면을 갖는다.

상기 각 보강판(4)은, 알루미늄계 재료를 압출 성형함으로써 제조된 것으로, 각각 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 외측면에 장착되어 있다. 구체적으로, 각 보강판(4)은 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)에 대해 각각 평행하게 배치되고, 또한 전후 방향(B)에 대해 평행하게 배치되어 있다. 이들 보강판(4)과 빔 본체(2)는 용접에 의해 서로 일체화되어 있고, 각 보강판(4)의 표면과 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 표면이 각각 밀착되어 있다. 상기 양 보강판(4)은, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)을 상하 방향(A)에 있어서 양 외측으로부터 끼우도록 배치되어 있다. 구체적으로, 한쪽 보강판(4)은 제7 벽(2c)의 하면에, 다른 쪽 보강판(4)은 제4 벽(2a)의 상면에 각각 고정되어 있다.

양 보강판(4)은, 2개의 외측 웨브인 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 외면 전체에 장착되어 당해 외측 웨브를 보강하고 있다. 즉, 양 보강판(4)은, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 보강재로서 각각 기능한다. 이 실시 형태에 관한 각 보강판(4)의 판 두께는 2.0㎜, 당해 보강판(4)을 구성하는 알루미늄계 재료의 영률은 6900㎫, 밀도는 2700㎏/㎥이다.

(영률 및 밀도에 대해)

다음에, 제7 실시 형태에 있어서의, 영률 및 밀도의 관계에 대해 설명한다. 빔 본체(2)의 영률을 E_st, 빔 본체(2)의 밀도를 ρ_st, 보강판(4)의 영률을 E₃, 보강판(4)의 밀도를 ρ₃으로 하면, E_st, E₃, ρ_st 및 ρ₃은, 하기의 수학식 6에 나타내어지는 조건을 만족시킨다.

또한, 보강판(4)의 판 두께(t₃)는 하기의 수학식 7에 나타내어지는 조건을 만족시키도록 설정되어 있다. t_st는 빔 본체(2)의 판 두께이다.

또한, 보강판(4)이 충분한 보강 효과를 발휘할 수 있도록 하기 위해, 보강판(4)의 판 두께(t₃)가, 하기의 수학식 8에 나타내어지는 조건을 만족시키도록 설정되어 있다.

이하, 각 재료가 상기 수학식 6 내지 수학식 8에 나타내어지는 조건을 만족시키는 것의 유효성에 대해 설명한다. 보강판(4)의 좌굴 길이를 L, 보강판(4)의 판 두께를 t, 보강판(4)의 영률을 E로 하면, 보강판(4)의 좌굴 하중 P_cr은, 하기의 수학식 9로 나타내어진다.

여기서, L이 일정하다고 가정하면, 수학식 9는 하기의 수학식 10으로 나타내어진다.

수학식 10에 따르면, 빔 본체(2)의 영률을 E_st, 빔 본체(2)의 판 두께를 t_st, 보강판(4)의 영률을 E₃, 보강판(4)의 판 두께를 t₃으로 하면, 하기의 수학식 11에 나타내어지는 조건을 만족시킴으로써 빔 본체(2)의 효과적인 보강이 달성된다.

한편, 어떤 재료의 중량 W와 밀도 ρ의 관계는 수학식 12로 나타내어진다.

따라서, 빔 본체(2)의 「피장착 부위(후술)」의 중량과 보강판(4)의 중량이 동일해지도록 보강판(4)이 설치됨으로써, 하기의 수학식 13의 관계가 성립된다.

여기서, 피장착 부위의 면적은, 보강판의 면적과 동일한 것으로 한다. 「피장착 부위」에는, 본 실시 형태에 관한 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)이 해당된다. 후술하는 바와 같이 보강판(4)이 제2 벽(2k)[또는 제5 벽(2e)]에 장착되는 경우에는, 이 제2 벽(2k)[또는 제5 벽(2e)]이「피장착 부위」에 해당된다.

상기 수학식 13 및 수학식 11로부터, 상술한 수학식 6의 관계가 도출된다. 따라서, 수학식 6을 만족시키는 재료로 빔 본체(2)를 보강하는 것이, 중량당의 좌굴 하중(P_cr/W)의 효율적인 향상을 가능하게 한다.

더욱 구체적으로 설명한다. 예를 들어, 제4 벽(2a)과 거의 동일한 중량의 보강판(4)이 빔 본체(2)에 장착된 경우, 제4 벽(2a) 및 보강판(4)의 중량은 제4 벽(2a)의 중량의 약 2배로 되는 한편, 제4 벽(2a) 및 보강판(3)의 좌굴 하중은 제4 벽(2a)의 좌굴 하중의 2배보다도 커진다. 이것은, 보강판(4)이 제7 벽(2c)에 장착된 경우에 대해서도 동일하다.

본 실시 형태에서는, E_st＝21000㎫, E₃＝6900㎫, ρ_st＝7874kg/㎥, ρ₃＝2700kg/㎥이고,

이므로, 수학식 6이 만족되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, t_st＝1.4㎜, t₃＝2.0㎜이며,

이므로, 수학식 7도 만족되어 있다. 또한,

이므로, 수학식 8도 만족되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 범퍼 빔은, 수학식 13은 반드시 만족시키지 않아도 된다.

(좌굴 하중의 시뮬레이션 결과)

다음에, 좌굴 하중의 평가 결과에 대해 설명한다. 여기서는, 도 16에 도시하는 샘플(10)을 사용하여 좌굴 하중이 산출되었다. 샘플(10)은, 강판(12a) 및 알루미늄판(알루미늄계 재료로 이루어지는 판재)(13)으로 이루어지고, 강판(12a)은 알루미늄판(13)에 의해 보강되어 있다. 이들 알루미늄판(13) 및 강판(12a)은 서로 평행하게 배치되고, 그 표면끼리가 밀착되도록 고정되어 있다.

여기서는, 알루미늄판(13) 및 강판(12a)에 평행한 방향을 따르는 힘이며 서로 역방향의 힘(도면의 화살표 방향 참조)을 샘플(10)의 상단부 및 하단부에 작용시킨다고 하는 조건하에서, 샘플(10)의 좌굴 하중이 산출되었다. 여기서, 강판(12a)은 도 15의 제7 벽(2c)에 상당하고, 알루미늄판(13)은 도 15의 보강판(4)에 상당한다. 따라서, 샘플(10)의 좌굴 하중을 산출함으로써, 범퍼 빔(121)의 제7 벽(2c)[및 제4 벽(2a)]의 좌굴 하중을 알 수 있다.

상기 강판(12a)은 980㎫급이며, 상기 알루미늄판(13)은 7000계 알루미늄 합금으로 이루어진다. 강판(12a)의 판 두께 및 알루미늄판(13)의 판 두께, 중량비, 판 두께비 및 좌굴 하중비를 표 3에 나타낸다.

도 17은 표 3의 결과를 그래프로 한 것이다. 도 17의 그래프에 있어서, 횡축은 판 두께 1.4㎜의 강재(보강 없음)의 중량을 기준(1.0)으로 한 중량비를 나타내고 있고, 종축은 판 두께 1.4㎜의 강재(보강 없음)에 있어서의 좌굴 하중을 기준으로 한 좌굴 하중비를 나타내고 있다. 또한, 도 17의 그래프 중의「강판」이라 함은, 알루미늄판(13)으로 보강되어 있지 않은 강판(12a)을 나타내고 있고,「강판＋알루미늄판」은, 샘플(10)을 나타내고 있다.

(1) 판 두께가 2.5㎜이고 알루미늄판(13)에 의한 보강이 없는 강판(12a)의 중량비는 1.79이고, 좌굴 하중비는 5.69이다. 한편, (2) 판 두께가 1.4㎜인 강판이며 판 두께 3.0㎜인 알루미늄판(13)에 의해 보강된 것의 중량비는 1.74로, (1)의 강판의 중량비와 거의 동등하지만, 좌굴 하중비는 16.63으로, (1)의 강판의 좌굴 하중비의 약 3배로 되어 있다.

상기한 (1) 및 (2)의 예로부터, 또한 표 3 및 도 17의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 강판(12a)의 판 두께를 증가시키는 것보다도, 강판(12a)을 알루미늄판(13)으로 보강하는 쪽이, 효율적으로 좌굴 하중을 크게 할 수 있다.

[제8 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 범퍼 빔(131)에 대해, 도 18을 사용하여 설명한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 18은 제8 실시 형태에 관한 범퍼 빔(131)의 단면도이다. 이하, 상기한 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

이 실시 형태에 관한 범퍼 빔(131)은, 상기한 도 15에 도시한 범퍼 빔(121)에, 2개의 보강판(제2 보강판)(5)이 더 더해진 것이다. 각 보강판(5)은, 상기 보강판(4)과 동일한 부재로, 2개의 내측 웨브[제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)]의 각각의 보강을 위해 사용된다. 구체적으로, 2개의 보강판(5)은, 각각 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)에 대해 평행한 자세로 장착되고, 전후 방향(B)에 대해 평행하게 배치되어 있다. 양 보강판(5)과 빔 본체(2)는, 용접에 의해 일체화되고, 양 보강판(5)의 표면과, 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)의 표면이 각각 밀착되어 있다. 양 보강판(5)은, 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)에 의해 상하 방향(A)의 양 외측으로부터 끼워지고, 한쪽 보강판(5)은 제5 벽(2e)의 상면에, 다른 쪽 보강판(5)은 제5 벽(2e)의 하면에 각각 고정되어 있다.

2개의 보강판(5)은, 각각 내측 웨브인 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)의 외면 전체에 장착되어 각 내측 웨브를 보강하고 있다.

(굽힘 강도의 시뮬레이션 결과)

다음에, 범퍼 빔에 있어서의 굽힘 강도의 평가 결과에 대해 설명한다. 여기서는, 4종류의 범퍼 빔[도 15에 도시한 범퍼 빔(121), 도 18에 도시하는 범퍼 빔(131) 및 강판의 판 두께가 서로 다른 2종류의 범퍼 빔이며 보강판(4)을 갖지 않는 것(도시하지 않음)]에 대해 굽힘 강도가 산출되었다. 구체적으로는, 각 범퍼 빔의 중앙부[상하 방향(A)에 관한 중앙부]가, 전후 방향(B)을 따라 전방측으로부터 후방으로 가압(도 15 및 도 18의 화살표 방향 참조)된다고 하는 조건하에서 굽힘 강도가 산출되었다. 빔 본체(강판)(2)의 판 두께 및 보강재(알루미늄계 재료로 이루어지는 판재)의 유무, 중량비 및 최대 굽힘 모멘트비를 표 4에 나타낸다.

도 19는 표 4의 결과를 그래프로 한 것이다. 이 그래프에 있어서, 횡축은 판 두께 1.4㎜의 강재(보강 없음)의 중량을 기준(1.0)으로 한 중량비를 나타내고 있고, 종축은 판 두께 1.4㎜의 강재(보강 없음)에 있어서의 최대 굽힘 모멘트를 기준으로 한 최대 굽힘 모멘트비를 나타내고 있다. 도 19의 그래프 중의「강판」은, 알루미늄계 재료로 이루어지는 판재로 보강되어 있지 않은 강판을 나타내고 있고, 「강판＋알루미늄판」은 범퍼 빔(121) 및 범퍼 빔(131)을 나타내고 있다.

도 19의 그래프에 따르면, 범퍼 빔의 보강 개소의 수를 2개소[범퍼 빔(121) ; 중량비 1.10)로부터 4개소[범퍼 빔(131) ; 중량비 1.19]로 증가시키면, 굽힘 강도가 증대되는 것을 알 수 있다.

또한, 판 두께 2.0㎜의 강판으로 형성된 빔 본체(2)만으로 이루어지는 범퍼 빔의 최대 굽힘 모멘트비가 1.75인 것에 대해, 범퍼 빔(131)의 최대 굽힘 모멘트비는 1.67이다. 따라서, 범퍼 빔(131)의 최대 굽힘 모멘트비는, 2.0㎜ 두께의 강판으로 이루어지는 빔 본체(2)에 비해 손색이 없다. 한편, 중량비에 관해서는, 2.0㎜ 두께의 강판으로 이루어지는 빔 본체(2)의 중량비가 1.41(중량 증가율 : 40％)인 것에 비교하여, 범퍼 빔(131)의 중량비는 1.19(중량 증가율 : 20％)로 낮게 억제되어 있다.

이상과 같이, 강으로 형성된 빔 본체(2)의 외측 웨브 및 내측 웨브는, 그 전체면에, 알루미늄으로 형성된 보강판이 고정됨으로써 유효하게 보강된다. 또한, 빔 본체 및 보강판의 영률 및 밀도가 수학식 6에 나타내어지는 조건을 만족시키는 것이, 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.

(변형예)

제8 실시 형태에 관한 범퍼 빔은 상술한 구조로 한정되지 않는다. 그 변형예를 도 20 및 도 21에 도시한다. 또한, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는, 도면에 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 도 20의 (a)는, 제8 실시 형태의 제1 변형예에 관한 범퍼 빔(141)의 단면도, (b)는 (a)에 도시되는 원(20B)으로 둘러싸인 부분의 확대도이다. 도 21은 제8 실시 형태의 제2 변형예에 관한 범퍼 빔(151)의 단면도이다. 이하, 상기한 제8 실시 형태와는 다른 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 제8 실시 형태와 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.

도 20의 (a)에 도시하는 범퍼 빔(141)은, 빔 본체(2)와, 2개의 보강판(제2 보강판)(14)과, 보강판 복합체(15)를 갖는다. 2개의 보강판(14) 및 보강판 복합체(15)는, 적소에서 구부러진 판재(알루미늄계 재료로 이루어지는 판재)로 이루어진다.

각 보강판(14)[상기한 보강판(4)에 상당]은, 기준선(W)에 대해 직교하는 임의의 단면에 있어서 L자형을 이룬다. 구체적으로는, 도 20의 (b)에도 도시되는 바와 같이, 보강판 본체(14a)와, 이 보강판 본체(14a)의 한쪽 단부로부터 당해 보강판 본체(14a)에 대해 직교하는 방향[이 실시 형태에서는 상하 방향(A)을 따르는 방향]으로 돌출되는 돌출벽(14c)으로 이루어진다.

한편, 빔 본체(2)의 전방면의 양단부(상하 단부)에는, 도 20의 (b)에 도시되는 오목부(2b')가 형성되어 있다. 확대도로 도시하는 바와 같이, 오목부(2b')는 빔 본체(2)의 다른 부분의 전방면보다도 후방측으로 우묵하게 들어가 있다.

상기 보강판(14) 중, 보강판 본체(14a)는 외측 웨브의 외면 전체에 고정되는 한편, 돌출벽(14c)은 제8 벽(2b)의 오목부(2b')에 끼워 넣어진 상태에서 당해 제8 벽(2b)에 고정되어 있다. 이 돌출벽(14c)의 오목부(2b')에의 끼워 넣어짐이, 돌출벽(14c)의 전방면 위치를 제8 벽(2b)의 전방면 위치에 일치시키고, 돌출벽(14c)의 전방면과 제8 벽(2b)의 전방면을 동일 평면상에서 연속시킨다.

상기 보강판 복합체(15)는, 빔 본체(2)의 중간 부분에 장착되는 것으로, 2매의 보강판(5)과, 이들의 한쪽 단부끼리를 연결하는 중앙벽(15c)을 갖는다. 중앙벽(15c)은, 상하 방향(A)과 평행하게 연장되고, 제1 벽(2j)의 면 전체에 밀착되도록 당해 제1 벽(2j)에 고정된다. 양 보강판(5)은, 각각 제2 벽(2k) 및 제5 벽(2e)의 표면 전체에 밀착되는 상태에서 당해 표면 상에 고정된다.

보강판(14) 및 보강판 복합체(15)를 형성하는 금속 재료는, 상기한 수학식 6에 나타내어지는 조건을 만족시키는 것이면 좋고, 특별히 한정되지 않는다.

도 20의 (a), (b)에 도시되는 구조에서는, 소수의 보강판에 의해 빔 본체(2)의 유효한 보강이 이루어진다. 또한, 빔 본체(2)에 대한 보강판(14) 및 보강판 복합체(15)의 위치 결정이 용이하므로, 범퍼 빔의 제작 효율이 향상된다.

도 21에 도시하는 범퍼 빔(151)은, 빔 본체(2)와, 2개의 보강판(24)을 구비한다. 각 보강판(24)은, 적소에서 구부러진, 알루미늄계 재료로 이루어지는 판재에 의해 구성되고, 보강판 본체(24a)와, 그 양단부에 각각 형성된 돌출벽(24c)을 갖는다. 각 보강판(24) 중, 상기 보강판 본체(24a)는 대응하는 외측 웨브의 외면 상에 고정되는 한편, 상기 각 돌출벽(24c)은, 제8 벽(2b)의 전방면의 일부 및 제3 벽(2m)[또는 제6 벽(2d)]의 후방면의 일부에 대해 각각 밀착되는 상태에서 고정되어 있다.

상기한 범퍼 빔(141)과 마찬가지로, 제8 벽(2b)의 양단부에 각각 상기한 오목부(2b')와 동일한 오목부가 형성되어도 좋다. 또한, 제3 벽(2m) 및 제6 벽(2d)의 단부[상하 방향(A)에 관한 단부]에도, 전후 방향(B)을 따라 우묵하게 들어간 오목부가 형성되어도 좋다. 이들 4개의 오목부에 합계 4개의 돌출벽(24c)이 각각 끼워 넣어짐으로써, 전방측의 2개의 돌출벽(14c)의 전방면 위치가 제8 벽(2b)의 전방면 위치에 일치할 수 있고, 또한 후방측의 2개의 돌출벽(14c)의 후방면 위치가 제3 벽(2m) 및 제6 벽(2d)의 후방면 위치에 일치할 수 있다.

(제7 실시 형태 및 제8 실시 형태의 개요)

제7 실시 형태 및 제8 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 개요에 대해 설명한다. 여기서는, 대표적인 구조로서, 도 15에 도시되는 범퍼 빔(121)에 대해 설명한다. 이 범퍼 빔(121)은, 차체의 전방부에 장착되고, 기준선(W)을 따라 연장되는 것이며, 강제의 판재로 형성되고, 기준선(W)을 따라 연장되는 빔 본체(2)와, 알루미늄계 재료로 이루어지고, 기준선(W)을 따라 연장되고, 상기 빔 본체(2)에 장착된 2개의 보강판(제2 보강판)(4)을 갖는다.

빔 본체(2)는, 기준선(W)에 수직인 임의의 단면에 있어서, (a) 선 형상으로 연장되는 제8 벽(기준벽)(2b)과, (b) 내부 공간을 둘러싸면서 제8 벽(2b)과 교차하는 방향으로 팽출하는 상측 팽출부(2t) 및 하측 팽출부(2s)를 갖고, 이들이 B자형의 단면을 구성한다. 이 단면에 있어서, 상기 상측 팽출부(2t)는 외측 벽부인 제4 벽(2a)과 내측 벽부인 제2 벽(2k)을 갖고, 상기 하측 팽출부(2s)는 내측 벽부인 제5 벽(2e)과 외측 벽부인 제7 벽(2c)을 갖는다. 이들 4개의 벽부는 상기 제8 벽(2b)에 대해 교차하는 방향(도면에서는 직교하는 방향)으로 연장되고, 제8 벽(2b)을 따라 나란히 배치된다.

보강판(4)은, 외측 벽부인 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 각각에 대해 평행한 자세로 장착된다. 또한, 이들 보강판(4) 및 빔 본체(2)는 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₃/ρ₃ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₃ : 제2 보강판의 영률

ρ₃ : 제2 보강판의 밀도

알루미늄계 재료(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 이루어지는 판재로 형성된 2개의 보강판(4)은, 빔 본체의 2개의 외측 웨브[제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)]에 각각 배치됨으로써, 빔 본체(2)를 효율적으로 보강한다. 이들 보강판(4) 및 빔 본체(2)의 영률 및 밀도가 상기한 조건을 만족시키는 것이, 범퍼 빔의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 범퍼 빔의 굽힘 강도의 향상을 가능하게 한다.

또한, 상기 범퍼 빔(121)은 하기의 조건을 만족시킨다.

t₃＜(ρ_st/ρ₃)×t_st

t₃ : 보강판(4)의 판 두께

t_st : 빔 본체(2)의 판 두께

이것은, 상기 각 보강판(4)의 부가에 의한 당해 보강판(4)의 장착 대상 부분의 중량 증가를, 보강판(4)이 장착되는 벽부[제4 벽(2a) 또는 제7 벽(2c)]의 중량의 2배 미만으로 억제하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 제4 벽(2a)으로의 보강판(4)의 장착에 대한 장착 대상 부분의 중량[보강판(4) 및 제4 벽(2a)의 중량]은 제4 벽(2a)의 중량의 2배 미만이 된다.

또한, 상기 범퍼 빔(121)은 하기의 조건도 만족시킨다.

0.3×t_st＜t₃

이 조건을 만족시키는 보강판(4)은 범퍼 빔의 굽힘 강도를 확실하게 향상시킨다.

환언하면, 상기 각 조건을 만족시키도록 범퍼 빔을 제조하면, 범퍼 빔(121)의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 당해 범퍼 빔(121)의 굽힘 강도를 향상시킬 수 있다. 이 제조 방법에는, 빔 본체(2)에 대해 보강판(4)을 장착하는, 장착 공정이 포함된다.

(각 실시 형태의 변형예)

상기한 실시 형태는 구체예에 불과하며, 특히 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 구체적 구성에 대해서는, 설계 변경이 가능하다. 또한, 상기한 실시 형태에 기재된 작용 및 효과는, 상기한 실시 형태로부터 발생하는 가장 적합한 작용 및 효과를 열거한 것에 불과하며, 본 발명에 의한 작용 및 효과는, 상기한 실시 형태에 기재된 것에 한정되는 것이 아니다.

예를 들어, 상술한 볼록부(33a), 볼록부(43a), 볼록부(63a), 볼록부(83a) 및 볼록부(83b)는, 모두 보강판의 본체부와 일체로 형성되지 않아도 좋다. 예를 들어, 이들 볼록부가, 보강판의 본체부를 구성하는 판재와는 다른 부재에 의해 형성되고, 또한 그 판재에 용접 등에 의해 고정되어도 좋다.

상기 보강판은, 각 웨브의 전체면에 걸쳐 결합되지 않아도 좋다. 예를 들어, 보강판의 표면적이 웨브의 표면적보다도 작고, 보강판의 표면과 웨브의 표면의 일부가 결합되어도 좋고, 보강판의 표면의 일부와 웨브의 표면의 일부가 결합되어도 좋다.

웨브에의 보강판의 장착 방법도, 양자의 표면끼리를 접합하는 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 웨브 표면에 보강판이 매립되어도 좋다.

충돌 대상과의 충돌 방향은, 전후 방향과 일치하지 않아도 좋고, 전후 방향에 대해 경사져 있어도 좋다. 즉, 당해 충돌 방향은 제1 보강판 또는 제8 벽(2b)에 대해 직교하지 않아도 좋다.

제2 보강판은, 빔 본체의 외측이 아닌 내측에 장착되어도 좋다. 예를 들어 도 15에 도시되는 보강판(4)이, 제4 벽(2a) 및 제7 벽(2c)의 외측면이 아닌 내측면[도 15에서는 제4 벽(2a)의 좌측의 면 및 제7 벽(2c)의 우측의 면]에 장착되어도 좋다.

본 발명에 관한 범퍼 빔은, 상기 각 실시 형태와 같이 차체의 전방부에 장착되는 것에 한정되지 않고, 차체의 후방부에 장착되는 것이라도 좋다.

상기 각 실시 형태에 관한 범퍼 빔의 기준선(W)에 대해 직교하는 단면은 당해 범퍼 빔의 길이 방향에 대해 균일하지만, 본 발명에 관한 범퍼 빔은 균일 단면을 갖는 것에 한정되지 않고, 상기 기준선(W)에 대해 직교하는 적어도 하나의 단면에 대해, 지금까지 설명한 빔 본체 및 보강판의 형상에 대한 조건이 만족되면 좋다.

이상과 같이, 본 발명은 중량 증가를 최소한으로 억제하고, 또한 굽힘 강도를 향상시키는 것이 가능한 범퍼 빔을 제공한다.

(1) 본 발명의 제1 측면에 관한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제1 보강판을 갖는다. 그리고 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 제1 보강판은 선 형상으로 연장되고, 상기 빔 본체는, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 제1 보강판으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함한다.

또한, 상기 빔 본체 및 상기 제1 보강판은 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₂ : 제1 보강판의 영률

ρ₂ : 제1 보강판의 밀도

이 범퍼 빔은, 상기 제1 보강판이 상기 빔 본체의 외측(전방측 범퍼의 경우에는 빔 본체의 전방측, 후방측 범퍼의 경우에는 빔 본체의 후방측)에 위치하도록, 차체에 장착되는 것이 좋다. 이에 의해, 제1 보강판이 빔 본체를 보강할 수 있다. 또한, 빔 본체 및 제1 보강판의 영률 및 밀도가 상기 조건을 만족시키는 것이, 범퍼 빔의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 당해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.

상기 빔 본체 및 제1 보강판의 재료는, 서로 동일한 재료라도 좋고, 다른 재료라도 좋다. 「빔 본체?제1 보강판」의 재료의 적합한 조합으로서는, 예를 들어 「강?알루미늄」,「강?강」,「강?구리」,「구리?구리」를 들 수 있다.

상기와 같은 단면 형상이 형성되는 것, 즉 상기 제1 보강판이 선 형상으로 연장되고, 상기 빔 본체가, 상기 제1 보강판으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함하고, 각 팽출부는 상기 제1 보강판과 함께 내부 공간을 각각 둘러싸는 것은, 상기 기준선에 수직인 단면 중 적어도 하나에 대해 성립되어 있으면 좋고, 반드시 범퍼 빔의 모든 단면에 있어서 상기한 단면 형상이 존재하지 않아도 좋다.

범퍼 빔이 연장되는 방향(기준선의 방향)은, 차체의 폭 방향에 대해 평행해도 좋고, 폭 방향에 대해 경사져 있어도 좋다. 또한, 기준선은 직선이라도 좋고 곡선(예를 들어 활형 그 밖의 만곡된 형상의 선)이라도 좋다. 또한, 상기한「교차」의 각도는 직각에 한정되지 않고, 직각보다 작은 각도라도 좋다.

(2) 구체적으로, 상기 (1)의 범퍼 빔에는, 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 각 팽출부가, 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 외측 벽부와, 이 외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부를 갖고, 이들 외측 벽부 및 내측 벽부가 상기 제1 보강판을 따라 나란히 배치되는 것이 포함된다. 상기 각 내측 벽부 및 상기 각 외측 벽부로 이루어지는 4개의 벽부는, 차체의 전후 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 또한, 이들 벽부와 상기 제1 보강판이 교차하는 각도는 직각이라도 좋고 그보다 작은 각도라도 좋다.

(3) 그리고 상기 (2)의 범퍼 빔에서는, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 내측 벽부를 외측으로부터 끼우는 제1 볼록부가 설치되는 것이 바람직하다. 이들 제1 볼록부는, 상기 각 내측 벽부의 좌굴(이들 내측 벽부의 중간 부위가 외향, 즉 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴)을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다.

(4) 또한, 상기 (2)의 범퍼 빔에서는, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 외측 벽부를 외측으로부터 끼우는 제2 볼록부가 설치되는 것도 바람직하다. 이들 제2 볼록부는, 상기 각 외측 벽부의 좌굴(이들 외측 벽부의 중간 부위가 외향, 즉 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴)을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다.

(5) 상기 (4)의 범퍼 빔에서는, 상기 각 외측 벽부가, 각각에 대응하는 제2 볼록부에 고정되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이것은, 상기 각 외측 벽부의 내외 양방향의 좌굴을 보다 유효하게 억제한다. 구체적으로, 각 외측 벽부가 외측으로 팽창하는 좌굴(당해 외측 벽부의 중간 부위가 외향, 즉 서로 이격되는 방향으로 변형되는 좌굴)의 억제는, (i) 상기 각 제2 볼록부가 이것에 대응하는 외측 벽부와 접촉하여 당해 외측 벽부의 변형을 억제하는 것, 및 (ii) 각 외측 벽부와 이것에 대응하는 제2 볼록부의 일체화가 좌굴 하중을 증대시키는 것에 의해 달성된다. 또한, 각 외측 벽부가 내측으로 우묵하게 들어가는 좌굴(당해 외측 벽부의 중간 부위가 내향, 즉 서로 근접하는 방향으로 변형되는 좌굴)의 억제는, 각 외측 벽부와 이것에 대응하는 제2 볼록부의 일체화가 좌굴 하중을 증대시킴으로써 달성된다.

여기서, 상기 각 외측 벽부를 이것에 대응하는 제2 볼록부에 고정하는 수단에는, 접착, 용접, 볼트 고정 등이 포함된다.

(6) 또한, 상기 (5)의 범퍼 빔에 있어서는, 상기 제1 보강판 중 상기 각 제2 볼록부의 근원 부분의 내측의 위치에, 대응하는 외측 벽부의 선단부를 수용하기 위한 오목부가 각각 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이들 오목부 내로의 상기 외측 벽부의 선단부의 수용은, 당해 외측 벽부와 제2 볼록부가 이들 접합 부분에서 박리되는 것을 억제하고, 제1 보강판과 빔 본체가 일체화된 상태를, 적어도 당해 빔 본체가 좌굴 변형될 때까지 유지한다. 이에 의해, 각 외측 벽부의 내측으로의 좌굴(각 외측 벽부의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴)이 억제된다.

(7) 또한, 상기 (2)의 범퍼 빔에서는, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 외측 벽부를 내측으로부터 구속하는 제3 볼록부가 설치되고, 각 제3 볼록부에 이것에 대응하는 외측 벽부가 고정되는 것도 바람직하다. 이들 제3 볼록부는, 상기 각 외측 벽부의 내측으로의 좌굴(이들 외측 벽부의 중간 부위가 내향, 즉 서로 근접하는 방향으로 변형되는 좌굴)을 억제하고, 이에 의해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 더욱 향상시킨다. 또한, 각 외측 벽부와 제1 보강판의 일체화가 당해 외측 벽부의, 외측으로 팽창되는 좌굴 및 내측으로 줄어드는 좌굴을 억제한다.

(8) 상기 제3 볼록부에 대해서도, 상기 제1 보강판 중 상기 각 제3 볼록부의 근원 부분의 외측의 위치에, 대응하는 외측 벽부의 선단부를 수용하기 위한 오목부가 각각 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이들 오목부 내로의 상기 외측 벽부의 선단부의 수용은, 당해 외측 벽부와 제3 볼록부가 이들의 접합 부분에서 박리되는 것을 억제하고, 제1 보강판과 빔 본체가 일체화된 상태를, 적어도 당해 빔 본체가 좌굴 변형될 때까지 유지한다. 이에 의해, 각 외측 벽부의 내측으로의 좌굴(각 외측 벽부의 중간 부위가 서로 접근하는 방향으로 변형되는 좌굴)이 억제된다.

여기서, 상기 각 외측 벽부를 이것에 대응하는 제3 볼록부에 고정하는 수단에는, 접착, 용접, 볼트 고정 등이 포함된다.

(9) 본 발명에 관한 범퍼 빔에 있어서, 상기 제1 보강판의 재료로서는, 예를 들어 알루미늄이나 알루미늄 합금(두랄루민 등)이 적합하다. 이들 재료의 사용에 의해 경량인 제1 보강판이 얻어진다. 또한, 알루미늄 합금의 사용은, 순(純)알루미늄을 사용하는 경우에 비해 제1 보강판의 강도를 높게 한다.

(10) 본 발명의 제2 측면에 관한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제2 보강판을 갖는다. 그리고 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 빔 본체는, 선 형상으로 연장되는 기준벽과, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 기준벽으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함하고, 각 팽출부는 상기 기준벽에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 외측 벽부와, 이 외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부를 갖고, 이들 외측 벽부 및 내측 벽부가 상기 기준벽을 따라 나란히 배치된다. 상기 제2 보강판은, 양 내측 벽부 및 양 외측 벽부 중 적어도 하나에 이것과 평행한 자세로 장착된다.

또한, 상기 빔 본체 및 상기 제2 보강판은 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₃/ρ₃ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₃ : 제2 보강판의 영률

ρ₃ : 제2 보강판의 밀도

이 범퍼 빔에서는, 금속 재료로 형성된 제2 보강판이 적어도 하나의 벽부에 장착됨으로써 빔 본체를 보강할 수 있다. 또한, 빔 본체 및 보강판의 영률 및 밀도가 상기 조건을 만족시키는 것이, 범퍼 빔의 중량 증가를 최소한으로 억제하면서 당해 범퍼 빔의 굽힘 강도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.

상기 빔 본체 및 보강판의 재료는, 서로 동일한 재료라도 좋고, 다른 재료라도 좋다. 「빔 본체?제2 보강판」의 재료의 적합한 조합으로서는, 예를 들어「강?알루미늄」,「강?강」,「강?구리」,「구리?구리」를 들 수 있다.

상기와 같은 단면 형상이 형성되는 것, 즉 상기 빔 본체는, 선 형상으로 연장되는 기준벽과, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 기준벽으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출되는 한 쌍의 팽출부를 포함하고, 각 팽출부는, 상기 기준벽에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부와 외측 벽부를 갖고, 각 내측 벽부 및 각 외측 벽부가 상기 기준벽을 따라 나란히 배치되고, 상기 제2 보강판은, 양 내측 벽부 및 양 외측 벽부 중 적어도 하나에 이것과 평행한 자세로 장착되는 것은, 상기 기준선에 수직인 단면 중 적어도 하나에 대해 성립되어 있으면 되고, 반드시 범퍼 빔의 모든 단면에 있어서 상기한 단면 형상이 존재하고 있지 않아도 된다.

범퍼 빔이 연장되는 방향(기준선의 방향)은, 차체의 폭 방향에 대해 평행해도 좋고, 폭 방향에 대해 경사져 있어도 좋다. 또한, 기준선은 직선이라도 좋고 곡선(예를 들어 활형 그 밖의 만곡된 형상의 선)이라도 좋다. 또한, 상기한「교차」의 각도는 직각에 한정되지 않고, 직각보다 작은 각도라도 좋다.

상기 각 벽부는, 전후 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 또한, 이들 벽부와 기준벽이 교차하는 각도는 직각에 한정되지 않는다.

제2 보강판은 1매라도 좋고 복수라도 좋다. 예를 들어, 합계 2매의 제2 보강판이 각각 양 외측 벽부에 장착되어도 좋고, 합계 4매의 제2 보강판이 양 외측 벽부 및 양 내측 벽부에 각각 장착되어도 좋다.

또한, 제2 보강판의 전단부 또는 후단부에, 제2 보강판의 다른 부분에 대해 직교하는 방향으로 돌출되는 돌출벽이 형성되어도 좋다. 또한, 제2 보강판은, 빔 본체의 외면에 장착되어도 좋고, 내면에 장착되어도 좋다.

빔 본체와 제2 보강판을 연결하여 일체화하는 수단에는, 용접, 나사 고정, 접착 등이 포함된다.

(11) 상기 (10)의 범퍼 빔은, 하기의 조건을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

t₃＜(ρ_st/ρ₃)×t_st

t_st : 빔 본체의 판 두께

t₃ : 제2 보강판의 판 두께

이 조건을 만족시키는 범퍼 빔에서는, 제2 보강판의 중량 및 이 제2 보강판이 장착되는 벽부의 중량의 총합이, 당해 벽부 단독의 중량의 2배 미만으로 억제된다. 즉, 제2 보강판이 장착되는 벽부의 당해 제2 보강판을 포함한 중량이, 당해 벽부의 중량의 2배 미만이 된다.

(12) 또한, 상기 (10)의 범퍼 빔은, 하기의 조건을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

0.3×t_st＜t₃

범퍼 빔이 상기 조건을 만족시킴으로써, 그 굽힘 강도가 확실하게 향상된다.

(13) 상기 (10)의 범퍼 빔에 있어서도, 상기 제2 보강판의 재료로서는, 예를 들어 알루미늄이나 알루미늄 합금(두랄루민 등)이 적합하다. 이들 재료의 사용에 의해 경량인 제1 보강판이 얻어진다. 또한, 알루미늄 합금의 사용은, 순알루미늄을 사용하는 경우에 비해 제1 보강판의 강도를 높게 한다.

(14) 또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 상기 기준선을 따라 연장되고, 제1 벽, 제2 벽, 제3 벽, 제4 벽, 제5 벽, 제6 벽 및 제7 벽을 구비하는 금속제의 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되는 금속제의 제1 보강판을 갖고, 또한 다음 조건 A 및 B를 만족시키는 것이라도 좋다.

A. 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 다음 조건 (a) 내지 (g)를 만족시킨다.

(a) 상기 제2 벽은, 상기 제1 벽의 일단부로부터, 상기 제1 벽과 교차하는 방향으로 연장된다.

(b) 상기 제3 벽은, 상기 제2 벽의, 상기 제1 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제2 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제2 벽에 대해 상기 제1 벽과는 반대측으로 연장된다.

(c) 상기 제4 벽은, 상기 제3 벽의, 상기 제2 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제3 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제3 벽에 대해 상기 제2 벽의 측으로 연장된다.

(d) 상기 제5 벽은, 상기 제1 벽의 타단부로부터, 상기 제1 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제1 벽에 대해 상기 제2 벽과 동일한 측으로 연장된다.

(e) 상기 제6 벽은, 상기 제5 벽의, 상기 제1 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제5 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제5 벽에 대해 상기 제1 벽과는 반대측으로 연장된다.

(f) 상기 제7 벽은, 상기 제6 벽의, 상기 제5 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제6 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제6 벽에 대해 상기 제5 벽의 측으로 연장된다.

(g) 상기 보강판은, 상기 제1 벽이 연장되는 방향으로 연장되어 있고, 또한 상기 제1 벽에 수직인 방향에 관하여, 상기 빔 본체의 상기 제3 벽 및 상기 제6 벽과는 반대측의 단부에 대해 장착된다.

B. 상기 빔 본체 및 상기 보강판이 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₂ : 보강판의 영률

ρ₂ : 보강판의 밀도

이 범퍼 빔에 있어서, 제2 벽, 제4 벽, 제5 벽 및 제7 벽은, 전후 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 제1 벽, 제3 벽 및 제6 벽은, 상하 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 또한, 제1 벽 내지 제7 벽의 각각은, 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 직선적으로 연장되어 있어도 좋고, 곡선적으로 연장되어 있어도 좋다. 또한, 모든「교차」에 대해 그 교차 각도는 직각에 한정되지 않는다.

빔 본체에는, 제8 벽(제4 벽의, 제3 벽과는 반대측의 단부와, 제7 벽의, 제6 벽과는 반대측의 단부를 연결하고, 또한 제1 벽이 연장되는 방향으로 연장되는 벽부)이 있어도 좋고, 없어도 좋다.

빔 본체에 제8 벽이 없는 경우에 있어서, 제4 벽 또는 제7 벽의 단부(제4 벽의, 제3 벽과는 반대측의 단부 및 제7 벽의, 제6 벽과는 반대측의 단부)에는, 제4 벽 및 제7 벽에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 돌출부가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제8 벽이 있는 경우에 있어서, 제8 벽은 상하 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 또한, 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 제8 벽은 직선적으로 연장되어 있어도 좋고, 곡선적으로 연장되어 있어도 좋다.

빔 본체에 제8 벽이 설치되어 있지 않은 경우에는, 보강판은 제4 벽 및 제7 벽에 장착되어 있어도 좋고, 제1 벽의 표면에 장착되어 있어도 좋다. 빔 본체에 제8 벽이 설치되어 있는 경우에는, 보강판은, 제8 벽의 표면에 장착되어 있어도 좋다. 또한, 빔 본체와 보강판을 연결하여 일체화하는 수단에는, 용접, 나사 고정, 접착 등이 포함된다.

(15) 또한, 상기한 과제를 해결하기 위한 범퍼 빔은, 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 것이며, 상기 기준선을 따라 연장되고, 제1 벽, 제2 벽, 제3 벽, 제4 벽, 제5 벽, 제6 벽, 제7 벽 및 제8 벽을 구비하는 금속제의 빔 본체와, 상기 기준선을 따라 연장되는 금속제의 제2 보강판을 갖고, 또한 다음 조건 C 및 D를 만족시키는 것이라도 좋다.

C. 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 다음 조건 (a) 내지 (g)를 만족시킨다.

(a) 상기 제2 벽은, 상기 제1 벽의 일단부로부터, 상기 제1 벽과 교차하는 방향으로 연장된다.

(b) 상기 제3 벽은, 상기 제2 벽의, 상기 제1 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제2 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제2 벽에 대해 상기 제1 벽과는 반대측으로 연장된다.

(c) 상기 제4 벽은, 상기 제3 벽의, 상기 제2 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제3 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제3 벽에 대해 상기 제2 벽의 측으로 연장된다.

(d) 상기 제5 벽은, 상기 제1 벽의 타단부로부터 상기 제1 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제1 벽에 대해 상기 제2 벽과 동일한 측으로 연장된다.

(e) 상기 제6 벽은, 상기 제5 벽의, 상기 제1 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제5 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제5 벽에 대해 상기 제1 벽과는 반대측으로 연장된다.

(f) 상기 제7 벽은, 상기 제6 벽의, 상기 제5 벽과는 반대측의 단부로부터 상기 제6 벽과 교차하는 방향으로, 또한 상기 제6 벽에 대해 상기 제5 벽의 측으로 연장된다.

(g) 상기 제8 벽은, 상기 제4 벽의, 상기 제3 벽과는 반대측의 단부와, 상기 제7 벽의, 상기 제6 벽과는 반대측의 단부를 연결하고, 또한 상기 제1 벽이 연장되는 방향으로 연장되고, 상기 제2 보강판은, 상기 제2 벽, 상기 제4 벽, 상기 제5 벽 및 상기 제7 벽 중 적어도 하나에 대해 이들과 평행하게 장착된다.

D. 상기 빔 본체 및 상기 제2 보강판이 하기의 조건을 만족시킨다.

(E_st/ρ_st ³)＜(E₃/ρ₃ ³)

E_st : 빔 본체의 영률

ρ_st : 빔 본체의 밀도

E₃ : 제2 보강판의 영률

ρ₃ : 제2 보강판의 밀도

제2 벽, 제4 벽, 제5 벽 및 제7 벽은, 전후 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 제1 벽, 제3 벽, 제6 벽 및 제8 벽은, 상하 방향에 대해 평행해도 좋고 경사져 있어도 좋다. 또한, 제1 벽 내지 제8 벽의 각각은, 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 직선적으로 연장되어 있어도 좋고, 곡선적으로 연장되어 있어도 된다. 또한, 상기한 모든「교차」에 대해 그 교차 각도는 직각에 한정되지 않는다.

제2 보강판은 1매라도 좋고 복수라도 좋다. 예를 들어, 합계 2매의 제2 보강판이 제4 벽 및 제7 벽에 각각 장착되어 있어도 좋고, 합계 4매의 제2 보강판이, 제2 벽, 제4 벽, 제5 벽 및 제7 벽에 각각 장착되어 있어도 좋다.

예를 들어, 제2 벽 및 제5 벽에 각각 장착된 제2 보강판끼리가 연결판(제1 벽이 연장되는 방향으로 연장되는 판)에 의해 연결되어 있어도 좋다. 또한, 제2 보강판의 전단부 또는 후단부에, 제2 보강판의 다른 부분에 대해 수직으로 연장되는 돌출벽이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제2 보강판은, 빔 본체의 외면에 장착되어 있어도 좋고, 내면에 장착되어 있어도 좋다.

Claims (13)

1. 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 범퍼 빔이며,
   금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와,
   상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제1 보강판을 구비하고,
   상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 제1 보강판은 차체의 상하 방향(A)을 따라 연장되고, 상기 빔 본체는, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 제1 보강판으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함하고,
   상기 빔 본체 및 상기 제1 보강판은 하기의 조건을 만족시키는, 범퍼 빔.
   (E_st/ρ_st ³)＜(E₂/ρ₂ ³)
   E_st : 빔 본체의 영률
   ρ_st : 빔 본체의 밀도
   E₂ : 제1 보강판의 영률
   ρ₂ : 제1 보강판의 밀도
2. 제1항에 있어서, 상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 각 팽출부가, 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 외측 벽부와, 이 외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부를 갖고, 이들 외측 벽부 및 내측 벽부가 상기 제1 보강판을 따라 나란히 배치되는, 범퍼 빔.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 내측 벽부를 외측으로부터 끼우는 제1 볼록부가 설치되는, 범퍼 빔.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 외측 벽부를 외측으로부터 끼우는 제2 볼록부가 설치되는, 범퍼 빔.
5. 제4항에 있어서, 상기 각 외측 벽부가, 각각에 대응하는 제2 볼록부에 고정되어 있는, 범퍼 빔.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 보강판 중 상기 각 제2 볼록부의 근원(根源) 부분의 내측의 위치에, 대응하는 외측 벽부의 선단부를 수용하기 위한 오목부가 각각 형성되어 있는, 범퍼 빔.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 보강판에, 이 제1 보강판으로부터 그 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로 돌출되어 양 외측 벽부를 내측으로부터 구속하는 제3 볼록부가 설치되고, 각 제3 볼록부에 이것에 대응하는 외측 벽부가 고정되는, 범퍼 빔.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 보강판 중 상기 각 제3 볼록부의 근원(根源) 부분의 외측의 위치에, 대응하는 외측 벽부의 선단부를 수용하기 위한 오목부가 각각 형성되어 있는, 범퍼 빔.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보강판의 재료가, 알루미늄 또는 알루미늄 합금인, 범퍼 빔.
10. 차체의 전방부 또는 후방부에 장착되고, 기준선을 따라 연장되는 범퍼 빔이며,
    금속제의 판재로 이루어지고 상기 기준선을 따라 연장되는 빔 본체와,
    상기 기준선을 따라 연장되고, 상기 빔 본체에 장착된 금속제의 제2 보강판을 구비하고,
    상기 기준선에 수직인 적어도 하나의 단면에 있어서, 상기 빔 본체는, 차체의 상하 방향(A)을 따라 연장되는 기준벽과, 내부 공간을 둘러싸면서 상기 기준벽으로부터 이것과 교차하는 방향으로 팽출하는 한 쌍의 팽출부를 포함하고, 각 팽출부는, 상기 기준벽에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 외측 벽부와, 이 외측 벽부보다도 다른 팽출부에 가까운 위치에서 상기 제1 보강판에 대해 교차하는 방향으로 연장되는 내측 벽부를 갖고, 각 외측 벽부 및 각 내측 벽부가 상기 기준벽을 따라 나란히 배치되고,
    상기 제2 보강판은, 양 외측 벽부 및 양 내측 벽부 중 적어도 하나에 이것과 평행한 자세로 장착되고,
    상기 빔 본체 및 상기 제2 보강판은 하기의 조건을 만족시키는, 범퍼 빔.
    (E_st/ρ_st ³)＜(E₃/ρ₃ ³)
    E_st : 빔 본체의 영률
    ρ_st : 빔 본체의 밀도
    E₃ : 제2 보강판의 영률
    ρ₃ : 제2 보강판의 밀도
11. 제10항에 있어서, 또한 하기의 조건을 만족시키는, 범퍼 빔.
    t₃＜(ρ_st/ρ₃)×t_st
    t₃ : 제2 보강판의 판 두께
    t_st : 빔 본체의 판 두께
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 또한 하기의 조건을 만족시키는, 범퍼 빔.
    0.3×t_st＜t₃
    t₃ : 제2 보강판의 판 두께
    t_st : 빔 본체의 판 두께
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제2 보강판의 재료가, 알루미늄 또는 알루미늄 합금인, 범퍼 빔.

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