Внешняя панель транспортного средства
Группа изобретений касается вариантов внешней панели транспортного средства. Внешняя панель транспортного средства содержит внешний материал 110 и усиливающий элемент 120, который находится в контакте вдоль внутренней поверхности внешнего материала 110 транспортного средства и второй момент площади которого в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента. При такой конфигурации второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента 120, меньше или равен 15000 мм4, и, следовательно, в то же время может быть компенсирован недостаток жесткости при растяжении. Обеспечивается конфигурация, которая компенсирует недостаток жесткости при растяжении и в то же время компенсирует недостаток ударных свойств. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 20 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к внешней панели транспортного средства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В Патентном документе 1 описана технология, предполагающая обеспечение усиливающего элемента внешней обшивки кузова транспортного средства, который может обеспечивать снижение веса самого компонента и эффективно повышает поверхностную жесткость внешней обшивки кузова транспортного средства.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1: JP 2011-251624A
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
[0004] В настоящее время толщина материала, используемого для внешней панели транспортного средства или т.п., все более уменьшается в ответ на необходимость снижения веса и т.д.; однако уменьшение толщины приводит к проблемам, связанным с уменьшением жесткости при растяжении. Вследствие этого возникает проблема, связанная с тем, что при надавливании на дверную панель рукой или т.п. внешний материал легко деформируется.
[0005] Ниже приведено более подробное описание: свойства, необходимые для обеспечения жесткости при растяжении традиционной внешней панели, были получены с использованием толщины листа, формы (кривизны и т.д.) и характерных линий внешнего материала, а также установки традиционного усиливающего элемента на участке сниженной жесткости при растяжении (например, в центре панели). С другой стороны, при реализации уменьшения толщины внешнего материала в целях снижения веса такие меры, кроме толщины листа, сами по себе не могут компенсировать недостаток жесткости при растяжении.
[0006] В связи с этим существует технология, направленная на улучшение традиционного усиливающего элемента с точки зрения повышения жесткости при растяжении, например, как в вышеуказанном Патентном документе 1; однако если степень уменьшения толщины возрастает, например, уменьшение толщины от 0,7 мм до толщины, меньшей или равной 0,5 мм, относительно первоначальной толщины внешнего материала, возникает проблема, связанная с тем, что при попытке компенсировать недостаток жесткости при растяжении по всей внешней панели объекта количество необходимых усиливающих элементов увеличивается, и эффект уменьшения веса в некоторой степени снижается. Кроме того, увеличение количества необходимых усиливающих элементов наоборот может привести увеличению веса.
[0007] Как указано выше, сложно компенсировать недостаток жесткости при растяжении конструкции традиционной внешней панели при уменьшении толщины внешнего материала и необходимости достижения эффекта снижения веса, который является целью уменьшения толщины внешнего материала.
[0008] Таким образом, настоящее изобретение разработано с учетом вышеуказанной проблемы, и задачей настоящего изобретения является обеспечение внешней панели транспортного средства, выполненной с возможностью компенсации недостаточной жесткости при растяжении.
Решение проблемы
[0009] Для решения вышеуказанной проблемы в соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечена внешняя панель транспортного средства, включающая в себя: внешний материал; и усиливающий элемент, который находится в контакте вдоль внутренней поверхности внешнего материала транспортного средства, и второй момент площади которого в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента.
[0010] Предел текучести усиливающего элемента может быть больше или равен 500 МПа.
[0011] В дополнение в усиливающем элементе может быть обеспечен участок пересечения, и второй момент площади в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, может быть меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента, продолжающегося от участка пересечения.
[0012] В дополнение могут быть обеспечены два или более участков пересечения.
[0013] В дополнение усиливающий элемент может прилегать к внешнему материалу в области, превышающей или равной 1/3 общей длины усиливающего элемента.
[0014] В дополнение внешний материал может иметь вогнутый криволинейный участок, который является вогнутым, если смотреть снаружи автомобиля, и усиливающий элемент, перекрывающийся с вогнутым криволинейным участком, может прилегать к внешнему материалу.
[0015] В дополнение усиливающий элемент может проходить поперек внешнего материала.
[0016] В дополнение усиливающий элемент может быть соединен с внешним материалом.
[0017] В дополнение усиливающий элемент может проходить через внутреннюю область окружности, в которой из трех линейных отрезков, полученных делением на три равные части самого длинного линейного отрезка из линейных отрезков, соединяющих любые две точки контура внешнего материала, линейный отрезок, расположенный в центре, взят в качестве диаметра.
[0018] В дополнение между первой стороной и второй стороной внешнего материала, которые обращены друг к другу, может быть расположено множество усиливающих элементов, по меньшей мере один из усиливающих элементов может быть в большей степени расположен со стороны первой стороны, чем промежуточная линия между первой стороной и второй стороной, по меньшей мере один из усиливающих элементов может быть в большей степени расположен со стороны второй стороны, чем промежуточная линия, направление прохождения каждого из усиливающих элементов может представлять собой направление вдоль ближайшей из первой стороны и второй стороны, и первое расстояние между двумя смежными усиливающими элементами может быть меньше, чем второе расстояние от первой стороны или второй стороны до ближайшего из усиливающих элементов.
[0019] В дополнение угол между усиливающим элементом и одной стороной вблизи усиливающего элемента из первой стороны и второй стороны может составлять в пределах 30°.
[0020] В дополнение первое расстояние может представлять собой расстояние между двумя точками, в которых пересекаются два смежных усиливающих элемента и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
[0021] В дополнение второе расстояние может представлять собой расстояние между серединой первой стороны и точкой, в которой пересекаются усиливающий элемент, ближайший к первой стороне, и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
[0022] В дополнение второе расстояние может представлять собой расстояние между серединой второй стороны и точкой, в которой пересекаются усиливающий элемент, ближайший ко второй стороне, и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
Полезные эффекты изобретения
[0023] Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением может быть компенсирована недостаточная жесткость при растяжении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0024] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее внешнюю панель транспортного средства в соответствии с настоящим вариантом осуществления, если смотреть с обратной стороны.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее традиционную конструкцию для сравнения, и представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию, в которой внутри внешнего материала расположены ударная балка двери и усиливающий элемент.
Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вариант расположения усиливающих элементов.
Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вариант расположения усиливающих элементов.
Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вариант расположения усиливающих элементов.
Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вариант расположения усиливающих элементов.
Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вариант расположения усиливающих элементов.
Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий конфигурацию усиливающего элемента.
Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее внешнюю панель (дверную панель), в которой первые усиливающие элементы расположены в вертикальном направлении внешнего материала, а вторые усиливающие элементы расположены в горизонтальном направлении внешнего материала 110.
Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вид, показанный на Фиг. 9, если смотреть в направлении стрелки A.
Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе, подробно иллюстрирующий участок пересечения между первым усиливающим элементом и вторым усиливающим элементом, показанными на Фиг. 9.
Фиг. 12 представляет собой вид в перспективе, подробно иллюстрирующий участок пересечения между первым усиливающим элементом и вторым усиливающим элементом, показанными на Фиг. 9.
Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию поперечного сечения в направлении, перпендикулярном продольному направлению первого или второго усиливающего элемента в конфигурации, показанной на Фиг. 9.
Фиг. 14 представляет собой график, показывающий зависимость между прикладываемой нагрузкой индентора 140 и величиной смещения, полученную путем моделирования для оценки жесткости при растяжении внешней панели, в отношении Фиг. 9 и Фиг. 10.
Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее состояние, в котором моделируется удар боковой поверхности автомобиля (боковой удар), и элемент приложения нагрузки оказывает нагрузку на внешнюю панель.
Фиг. 16 представляет собой график, показывающий зависимость между ходом и нагрузкой при приложении нагрузки с помощью элемента 300 приложения нагрузки, полученную путем моделирования для оценки свойств внешней панели при ударе боковой поверхности, в случае конфигурации, показанной на Фиг. 9.
Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее положение усиливающих элементов для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования дверной панели автомобиля в качестве внешней панели.
Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее другой пример положения усиливающих элементов для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования дверной панели автомобиля в качестве внешней панели.
Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее положение усиливающих элементов для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования крыши автомобиля в качестве внешней панели.
Фиг. 20 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее пример, в котором каждый из концов листового материала загнут в противоположную сторону по сравнению с конфигурацией, показанной на Фиг. 13.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0025] Далее будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи. Следует отметить, что в данном описании и на приложенных чертежах конструктивные элементы, имеющие по существу одинаковую функцию и конструкцию, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и повторное описание этих конструктивных элементов опущено.
[0026] Сначала описана конфигурация внешней панели транспортного средства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на Фиг. 1. Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее внешнюю панель 100 транспортного средства в соответствии с настоящим вариантом осуществления, если смотреть с обратной стороны (из салона автомобиля). Здесь в качестве примера внешней панели 100 показана дверная панель, но внешняя панель 100 может представлять собой панель другой части автомобиля, например, крыло, капот или крышу.
[0027] Как показано на Фиг. 1, внешняя панель 100 выполнена из внешнего материала 110 и усиливающих элементов 120. Внешний материал 110 выполнен из стального листа толщиной приблизительно 0,4 мм в качестве примера. Внешний материал 110 изогнут так, что его передняя сторона образует выпуклую поверхность. Кривизна изгиба проходит вдоль направления высоты автомобиля (вертикальное направление).
[0028] Усиливающие элементы 120 включают в себя первые усиливающие элементы 122, расположенные в вертикальном направлении, и вторые усиливающие элементы 124, расположенные в направлении длины автомобиля (горизонтальное направление). Первый усиливающий элемент 122 изогнут в соответствии с кривизной внешнего материала 110. Второй усиливающий элемент 124 продолжается почти по прямой; однако в случае, когда внешний материал 110 изогнут, второй усиливающий элемент 124 имеет форму, соответствующую кривой. Первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 прилегают к внешнему материалу 110 и предпочтительно соединены с внешним материалом 110 (приклеены).
[0029] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее традиционную конструкцию для сравнения. На Фиг. 2 с внутренней стороны внешнего материала 110 расположены ударная балка 300 двери и усиливающий элемент 310. Фиг. 3-Фиг. 7 представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие дверные панели автомобиля в соответствии с настоящим вариантом осуществления в качестве внешней панели 100. Фиг. 3-Фиг. 7 представляют собой схематические изображения, иллюстрирующие варианты расположения усиливающих элементов 120. Пример, показанный на Фиг. 3, иллюстрирует пример, в котором во внешней панели 100 обеспечены только первые усиливающие элементы 122, расположенные в вертикальном направлении.
[0030] Кроме того, пример, показанный на Фиг. 4, иллюстрирует пример, в котором во внешней панели 100 обеспечены только вторые усиливающие элементы 124, расположенные в горизонтальном направлении. Пример, показанный на Фиг. 5, иллюстрирует пример, в котором во внешней панели 100 обеспечены первые усиливающие элементы 122, расположенные в вертикальном направлении, и вторые усиливающие элементы 124, расположенные в горизонтальном направлении. Пример, показанный на Фиг. 6, иллюстрирует пример, в котором усиливающие элементы 120 расположены во внешней панели 100 в радиальном направлении. Пример, показанный на Фиг. 7, иллюстрирует пример, в котором усиливающие элементы 120 расположены во внешней панели 100 так, что они пересекаются под наклоном.
[0031] Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий конфигурацию усиливающего элемента 120. Базовые конфигурации первого усиливающего элемента 122 и второго усиливающего элемента 124 могут быть одинаковыми. Фиг. 8 также иллюстрирует конфигурацию поперечного сечения, перпендикулярного продольному направлению усиливающего элемента 120. Усиливающий элемент 120 имеет прямоугольное поперечное сечение. Усиливающий элемент 120 получен путем гибки листового материала 130. В примере, проиллюстрированном на Фиг. 8, усиливающий элемент 120 имеет квадратную форму поперечного сечения со стороной приблизительно от 6 мм до 10 мм. Толщина листового материала 130, образующего усиливающий элемент 120, составляет приблизительно 0,8 мм в качестве примера. В качестве листового материала 130 может быть использован стальной лист.
[0032] Как показано на Фиг. 8, между концом 130a и концом 130b согнутого листового материала 130 обеспечен заданный зазор. С другой стороны, конец 130a и конец 130b могут прилегать друг к другу. Кроме того, конец 130a и конец 130b могут быть соединены друг с другом с помощью сварки, адгезии или т.п. Усиливающий элемент 120 предпочтительно расположен так, что поверхность, противоположная поверхности, на которой расположены концы 130a и 130b, прилегает к внешнему материалу 110. Таким образом, при изгибании усиливающего элемента 120 в случае приложения давления снаружи внешней панели 100 в конфигурации, в которой концы 130a и 130b не соединены друг с другом, может быть предотвращена ситуация, в которой поперечное сечение размыкается со стороны концов 130a и 130b, и форма поперечного сечения сминается; таким образом, жесткость внешней панели 100 может быть увеличена в большей степени. При соединении друг с другом усиливающий элемент 120 и внешний материал 110 также могут быть расположены таким образом, что поверхность, на который расположены концы 130a и 130b усиливающего элемента 120, соединена с внешним материалом 110. Это связано с тем, что ситуация, в которой поперечное сечение размыкается со стороны концов 130a и 130b, и форма поперечного сечения сминается, может быть предотвращена за счет соединения концов 130a и 130b с внешним материалом 110. Конфигурация поперечного сечения усиливающего элемента 120 не ограничивается конфигурацией замкнутого поперечного сечения, как показано на Фиг. 8, и, например, может иметь форму желоба (канала) с поперечным сечением, в котором поверхность, противоположная внешнему материалу 110, разомкнута, или форму шляпы, показанную на Фиг. 20.
[0033] Как указано выше, в настоящем варианте осуществления первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 находятся в контакте с внешним материалом 110. Таким образом, площадь каждой из областей, окруженных первыми и вторыми усиливающими элементами 122 и 124 и контуром внешнего материала 110, меньше, чем площадь всего внешнего материала 110; в связи с этим, вероятно, что при воздействии внешнего усилия на внешний материал 110 напряжение будет возникать раньше, и, следовательно, жесткость при растяжении внешнего материал 110 может быть увеличена. Более предпочтительно, чтобы внешний материал 110 и усиливающий элемент 120 были соединены друг с другом; таким образом, при деформации внешнего материала 110 напряжение внешнего материала 110 в области между смежными усиливающими элементами 120 возникает еще раньше, и жесткость при растяжении может быть увеличена в еще большей степени.
[0034] В усиливающем элементе 120 второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению, меньше или равен 15000 мм4 и предпочтительно меньше или равен 12000 мм4. При необходимости качество, толщина и форма поперечного сечения листового материала 130 усиливающего элемента 120 выбираются так, чтобы удовлетворять этому условию. При выполнении этого условия усиливающий элемент 120 может иметь небольшую форму поперечного сечения; таким образом, даже в случае обеспечения множества первых и вторых усиливающих элементов 122 и 124 для повышения жесткости при растяжении не происходит большого увеличения веса, и жесткость при растяжении может быть эффективно улучшена. Если второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента 120, меньше, форма поперечного сечения также может быть меньше, и вес каждого усиливающего элемента 120 может быть снижен; следовательно, повышается гибкость количества и расположения усиливающих элементов 120 для увеличения жесткости при растяжении, и жесткость при растяжении может быть улучшена еще более эффективно; однако ввиду формообразования во время крепления усиливающего элемента 120 к внешней панели 100 второй момент площади, описанный выше, может быть больше или равен 10 мм4.
[0035] Предел текучести усиливающего элемента 120 может быть больше или равен 500 МПа. Таким образом, даже при воздействии внешнего усилия на усиливающий элемент 120 может быть предотвращено возникновение пластической деформации; таким образом, может быть эффективно обеспечена жесткость при растяжении, и может быть достигнуто уменьшение веса.
[0036] Определенная длина усиливающего элемента 120 проходит вдоль внешнего материала 110. В частности, усиливающий элемент 120 прилегает к внешнему материалу 110 в области, большей или равной 1/3 общей длины усиливающего элемента 120. За счет размещения усиливающего элемента 120 таким образом, чтобы он прилегал к внешнему материалу 110, жесткость при растяжении внешней панели 100 может быть улучшена даже в случае повышения степени уменьшения толщины внешнего материала 110 (например, уменьшение толщины от 0,7 мм до толщины, меньшей или равной 0,5 мм, относительно первоначальной толщины). Усиливающий элемент 120 и внешний материал 110 более предпочтительно прилегают друг к другу и соединены друг с другом, и, таким образом, жесткость при растяжении внешней панели 100 может быть увеличена в большей степени за счет воздействия растяжения на внешний материал 110 во время деформации внешнего материала 110.
[0037] В частности, первый усиливающий элемент 122 размещен в вертикальном направлении вдоль направления кривизны внешнего материала 110. Таким образом, жесткость при растяжении выпуклого криволинейного участка, выступающего наружу автомобиля, может быть улучшена. Кроме того, внешний материал 110 имеет вогнутый криволинейный участок, выступающий внутрь, если смотреть снаружи автомобиля, и усиливающий элемент 120, перекрывающийся с вогнутым криволинейным участком, прилегает к внешнему материалу 110. Вогнутый криволинейный участок уступает выпуклому криволинейному участку по жесткости при растяжении в случае нагрузки снаружи автомобиля; таким образом, жесткость при растяжении всей внешней панели может быть эффективно улучшена путем размещения усиливающего элемента 120 так, чтобы он прилегал к вогнутому криволинейному участку.
[0038] Усиливающий элемент 120 проходит поперек (пересекает) внешнего материала 110. В настоящем варианте осуществления величина второго момента площади усиливающего элемента 120 мала, а предел текучести является высоким (большая область упругой деформации). Следовательно, для улучшения жесткости при растяжении всей внешней панели 100 усиливающий элемент 120 предпочтительно должен быть максимально длинным.
[0039] В примере, проиллюстрированном на Фиг. 5, обеспечен участок пересечения, на котором пересекаются первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124. Второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента 120, продолжающегося от участка пересечения, может быть меньше или равен 15000 мм4. При наличии участка пересечения площадь области внешнего материала, расположенного между усиливающими элементами 120, продолжающимися от участка пересечения, меньше площади всей поверхности внешней панели, и отношение толщины к площади, расположенной между усиливающими элементами 120, относительно возрастает; в связи с этим жесткость при растяжении может быть улучшена в еще большей степени. Таким образом, жесткость при растяжении может быть эффективно улучшена путем обеспечения участка пересечения.
[0040] Кроме того, при обеспечении двух или более участков пересечения отдельная область внешнего материала 110, расположенная между смежными усиливающими элементами 120, становится еще меньше, и отношение толщины к площади отдельной области относительно возрастает; в связи с этим жесткость при растяжении может быть дополнительно увеличена. Таким образом, жесткость при растяжении может быть эффективно улучшена.
[0041] На участке пересечения в первых и вторых усиливающих элементах 122 и 124 обеспечены вогнутые участки 122a и 124a соответственно, как описано позже; таким образом, толщина каждого из первого усиливающего элемента 122 и второго усиливающего элемента 124 в направлении, перпендикулярном внешнему материалу 110, уменьшается. Таким образом, первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 и внешний материал 110 также могут прилегать друг к другу и быть соединены друг с другом в близлежащей области, включающей в себя участок пересечения, и жесткость при растяжении может быть эффективно улучшена.
[0042] Далее описано предпочтительное расположение усиливающих элементов 120 для улучшения жесткости при растяжении внешнего материала 110. Периферия внешнего материала 110 имеет относительно высокую жесткость при растяжении, поскольку периферия соединена с другим элементом, или периферия поддерживается другим элементом. С другой стороны, центральный участок внешнего материала 110 имеет низкую жесткость при растяжении, если он не поддерживается другим элементом. В связи с этим именно на центральном участке внешнего материала 110 важно обеспечить жесткость при растяжении. Фиг. 17 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее положение усиливающих элементов 120 для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования дверной панели автомобиля в качестве внешней панели 100, как показано на Фиг. 3-Фиг. 7.
[0043] Как показано на Фиг. 17, в центре внешнего материала 110 внешней панели 100 расположена мнимая окружность C, через которую проходят усиливающие элементы 120. Мнимая окружность C представляет собой окружность, в которой из трех линейных отрезков, полученных делением на три равные части линейного отрезка L длиной D, показанного на Фиг. 17, линейный отрезок, расположенный в центре, принят в качестве диаметра (=D/3). Линейный отрезок L представляет собой самый длинный линейный отрезок среди линейных отрезков, полученных путем соединения любых двух точек, принадлежащих контуру (краю внешней периферии) внешнего материала 110. В случае, когда внешняя панель 100 представляет собой дверную панель, линейный отрезок L представляет собой диагональную линию, соединяющую противоположные углы дверной панели, как показано на Фиг. 17.
[0044] После построения мнимой окружности C, как описано выше, усиливающий элемент 120 в соответствии с настоящим вариантом осуществления размещают так, чтобы он проходил через внутреннюю область мнимой окружности C. За счет размещения усиливающего элемента 120 так, чтобы он проходил через мнимую окружность C, усиливающий элемент 120 проходит вблизи центра внешнего материала 110 независимо от типа внешней панели 100, такой как крыло (передний участок или задний участок), капот, дверная панель, крыша или багажник. В связи с этим вблизи центра внешнего материала 110 может быть улучшена жесткость при растяжении.
[0045] Также в случае, когда обеспечено множество усиливающих элементов 120, по меньшей мере один усиливающий элемент 120 размещен так, чтобы он проходил через внутреннюю область мнимой окружности C. Кроме того, при размещении двух или более усиливающих элементов 120 так, чтобы они проходили через внутреннюю область мнимой окружности C, жесткость при растяжении вблизи центра внешнего материала 110 может быть увеличена в большей степени.
[0046] Фиг. 18 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее другой пример положения усиливающих элементов 120 для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования дверной панели автомобиля в качестве внешней панели 100.
[0047] В примере, проиллюстрированном на Фиг. 18, между двумя противоположными сторонами 112 и 114 внешнего материала 110 расположено множество усиливающих элементов 120. Хотя на Фиг. 18 между двумя сторонами 112 и 114 расположены два усиливающих элемента 120, может быть обеспечено три или более усиливающих элементов 120. Кроме того, хотя на Фиг. 18 две противоположные стороны 112 и 114 внешнего материала 110 являются сторонами, продолжающимися в направлении длины дверной панели транспортного средства, они могут быть сторонами, продолжающими в направлении высоты транспортного средства. По меньшей мере один усиливающий элемент 120 в большей степени расположен со стороны 112, чем промежуточная линия L0, расположенная посередине между стороной 112 и стороной 114. Кроме того, по меньшей мере один усиливающий элемент 120 в большей степени расположен со стороны 114, чем промежуточная линия L0. Направление прохождения каждого из усиливающих элементов 120 представляет собой направление вдоль ближайшей из стороны 112 и стороны 114.
[0048] В настоящем варианте осуществления в случае расположения усиливающих элементов 120, показанного на Фиг. 18, расстояние D1 между двумя смежными усиливающими элементами 120 меньше, чем расстояние D2 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120. Кроме того, расстояние D1 между двумя смежными усиливающими элементами 120 меньше, чем расстояние D3 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120.
[0049] В общем внешняя панель 100 соединена с другим элементом или поддерживается другим элементом по контуру внешней панели 100. Следовательно, область в относительной близости к контуру внешнего материала 110 поддерживается другим элементом и имеет относительно высокую жесткость при растяжении. В связи с этим жесткость при растяжении области, продолжающейся вдоль стороны 112, может быть обеспечена даже при относительно большом расстоянии D2 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120. Подобным образом жесткость при растяжении области, продолжающейся вдоль стороны 114, может быть обеспечена даже при относительно большом расстоянии D3 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120.
[0050] С другой стороны, область вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 удалена от стороны 112 или стороны 114, и, следовательно, жесткость при растяжении на этом участке, вероятно, меньше, чем в области, продолжающейся вдоль стороны 112 или стороны 114. Таким образом, расстояние D1 между двумя смежными усиливающими элементами 120 должно быть меньше, чем расстояние D2 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120, и, следовательно, жесткость при растяжении вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 может быть увеличена. Подобным образом расстояние D1 между двумя смежными усиливающими элементами 120 должно быть меньше, чем расстояние D3 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120, и, следовательно, жесткость при растяжении вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 может быть увеличена.
[0051] На Фиг. 18 в случае, когда сторона 112 и сторона 114 не параллельны друг другу, предполагается, что значения расстояний D1, D2 и D3 отличаются в зависимости от места измерения. Следовательно, построен линейный отрезок LP1-P2, соединяющий середину P1 стороны 112 и середину P2 стороны 114, и найдены точки P3 и P4, в которых пересекаются линейный отрезок LP1-P2, соединяющий точки P1 и P2, и усиливающие элементы 120; D1 определено как расстояние между P3 и P4, D2 определено как расстояние между P1 и P3, и D3 определено как расстояние между P4 и P2.
[0052] Хотя на Фиг. 18 показан случай, когда усиливающие элементы 120 расположены по существу параллельно стороне 112 и стороне 114, усиливающий элемент 120 может быть не параллелен стороне 112 или 114. В настоящем варианте осуществления угол между усиливающим элементом 120 вблизи стороны 112 и стороной 112 может составлять в пределах 30°. Кроме того, угол между усиливающим элементом 120 вблизи стороны 114 и стороной 114 может составлять в пределах 30°. За счет обеспечения угла между усиливающим элементом 120 и стороной вблизи усиливающего элемента 120 из стороны 112 и стороны 114 в пределах 30°, жесткость при растяжении вблизи стороны 112 или стороны 114 может быть улучшена.
[0053] Фиг. 19 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее положение усиливающих элементов 120 для обеспечения жесткости при растяжении в случае использования крыши автомобиля в качестве внешней панели 100. В случае панели, расположенной на верхней поверхности автомобиля, например, крыши, панель не имеет направления высоты транспортного средства. Направление высоты панели, расположенной на боковой поверхности автомобиля, например, дверной панели (вертикальное направление) соответствует направлению ширины панели, расположенной на верхней поверхности автомобиля, например, крыши (поперечное направление). В примере, проиллюстрированном на Фиг. 19, как и на Фиг. 18, между двумя противоположными сторонами 112 и 114 внешнего материала 110 расположены три усиливающих элемента 120. По меньшей мере один усиливающий элемент 120 в большей степени расположен со стороны 112, чем промежуточная линия L0, расположенная посередине между стороной 112 и стороной 114. Кроме того, по меньшей мере один усиливающий элемент 120 в большей степени расположен со стороны 114, чем промежуточная линия L0. Направление прохождения каждого из усиливающих элементов 120 представляет собой направление вдоль ближайшей из стороны 112 и стороны 114.
[0054] Как и на Фиг. 18, в случае расположения усиливающих элементов 120, показанного на Фиг. 19, каждое из расстояний D6 и D7 между двумя смежными усиливающими элементами 120 меньше, чем расстояние D8 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120. Кроме того, каждое из расстояний D6 и D7 между двумя смежными усиливающими элементами 120 меньше, чем расстояние D9 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120.
[0055] Также на Фиг. 19 область в относительной близости к контуру внешнего материала 110 поддерживается другим элементом, соединенным с контуром или поддерживающим контур, и имеет относительно высокую жесткость при растяжении. В связи с этим жесткость при растяжении области, продолжающейся вдоль стороны 112, может быть обеспечена даже при относительно большом расстоянии D8 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120. Подобным образом жесткость при растяжении области, продолжающейся вдоль стороны 114, может быть обеспечена даже при относительно большом расстоянии D9 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120.
[0056] С другой стороны, область вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 удалена от стороны 112 или стороны 114, и, следовательно, жесткость при растяжении на этом участке, вероятно, меньше, чем в области, продолжающейся вдоль стороны 112 или стороны 114. Таким образом, каждое из расстояний D6 и D7 между двумя смежными усиливающими элементами 120 должно быть меньше, чем расстояние D8 от стороны 112 до ближайшего усиливающего элемента 120, и, следовательно, жесткость при растяжении вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 может быть увеличена. Подобным образом каждое из расстояний D6 и D7 между двумя смежными усиливающими элементами 120 должно быть меньше, чем расстояние D9 от стороны 114 до ближайшего усиливающего элемента 120, и, следовательно, жесткость при растяжении вблизи промежуточной линии L0 в центре внешнего материала 110 может быть увеличена.
[0057] Также на Фиг. 19 построен линейный отрезок LP1-P2, соединяющий середину P1 стороны 112 и середину P2 стороны 114, и найдены точки P4, P5 и P6, в которых пересекаются линейный отрезок LP1-P2, соединяющий точки P1 и P2, и усиливающие элементы 120. Таким образом, D6 определено как расстояние между точками P4 и P5, D7 определено как расстояние между точками P5 и P6, D8 определено как расстояние между точками P1 и P4, и D9 определено как расстояние между точками P6 и P2.
[0058] Также на Фиг. 19 угол между стороной 112 или 114 вблизи усиливающего элемента 120 и усиливающим элементом 120 составляет в пределах 30°, и, следовательно, жесткость при растяжении вблизи стороны 112 или стороны 114 может быть улучшена.
[0059] Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию поперечного сечения в направлении, перпендикулярном продольному направлению каждого из первых и вторых усиливающих элементов 122 и 124. Как показано на Фиг. 13, каждый из первых и вторых усиливающих элементов 122 и 124 имеет прямоугольную форму поперечного сечения размером приблизительно 16 мм по вертикали и приблизительно 10 мм по горизонтали в качестве примера. Как и на Фиг. 8, каждый из первых и вторых усиливающих элементов 122 и 124 получен путем гибки листового материала 130, и концы 130a и 130b обращены друг к другу. Первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 необязательно должны иметь одинаковую форму поперечного сечения (то есть одинаковый второй момент площади); и один усиливающий элемент может иметь прямоугольную форму поперечного сечения, как показано на Фиг. 13, а другой усиливающий элемент может иметь квадратную форму поперечного сечения, как показано на Фиг. 8. Кроме того, в случае, когда обеспечено множество первых усиливающих элементов 122 и множество вторых усиливающих элементов 124, первые усиливающие элементы 122 необязательно имеют одинаковую форму поперечного сечения; подобным образом вторые усиливающие элементы 124 необязательно имеют одинаковую форму поперечного сечения. Это связано с тем, что эффект улучшения жесткости при растяжении внешней панели 100 и эффект уменьшения веса могут быть получены более эффективно.
[0060] В конфигурации, показанной на Фиг. 13, короткая сторона прямоугольной формы поперечного сечения прилегает к внешнему материалу 110. Таким образом, может быть получен усиливающий элемент 120, имеющий наиболее эффективную форму поперечного сечения для обеспечения требуемого второго момента площади.
[0061] Фиг. 20 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее пример, в котором каждый из концов 130a и 130b листового материала 130 загнут в противоположную сторону по сравнению с конфигурацией, показанной на Фиг. 13. Форма, показанная на Фиг. 20, называется формой шляпы.
[0062] Также в конфигурации, показанной на Фиг. 20, короткая сторона прямоугольной формы поперечного сечения прилегает к внешнему материалу 110. Таким образом, может быть получен усиливающий элемент 120, имеющий наиболее эффективную форму поперечного сечения для обеспечения требуемого второго момента площади.
[0063] Фиг. 14 представляет собой график, показывающий зависимость между прикладываемой нагрузкой индентора 140 и величиной смещения, полученную путем моделирования для оценки жесткости при растяжении в случае конфигурации, показанной на Фиг. 9 и Фиг. 10. Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее внешнюю панель 100 (дверную панель), в которой первые усиливающие элементы 122 расположены в вертикальном направлении внешнего материала 110, а вторые усиливающие элементы 124 расположены в горизонтальном направлении внешнего материала 110, и иллюстрирует конфигурацию, показанную на Фиг. 5. Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее вид, показанный на Фиг. 9, если смотреть в направлении стрелки A. Фиг. 9 иллюстрирует внешнюю панель 100, если смотреть с передней стороны (снаружи автомобиля), и иллюстрирует первые усиливающие элементы 122 и вторые усиливающие элементы 124 через которые виден внешний материал 110. Индентор 140, показанный на Фиг. 9, представляет собой элемент, который давит на внешнюю панель 100 при моделировании, показанном на Фиг. 14. Результат моделирования, показанный на Фиг. 14, иллюстрирует случай, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,4 мм, и ни первый усиливающий элемент 122, ни второй усиливающий элемент 124 не соединены с внешним материалом 110 (изобретательский пример 1, характеристики, показанные сплошной линией), и случай, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,4 мм, и первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 соединены с внешним материалом 110 (изобретательский пример 2, характеристики, показанные пунктирной линией с чередующимися длинными и двумя короткими участками). Результат моделирования, показанный на Фиг. 14, для сравнения также иллюстрирует характеристики в случае, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,7 мм, и отсутствует усиливающий элемент (пунктирная линия с чередующимися длинными и короткими участками), и характеристики в случае, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,4 мм, и отсутствует усиливающий элемент (пунктирная линия).
[0064] Толщина обычной внешней панели автомобиля, используемой в настоящее время, составляет приблизительно 0,7 мм и соответствует характеристикам, показанным пунктирной линией с чередующимися длинными и короткими участками. Как показано на Фиг. 14, изобретательский пример 2 (пунктирная линия с чередующимися длинными и двумя короткими участками), в котором первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 соединены с внешним материалом 110, показал результат, в котором величина смещения относительно прикладываемой нагрузки больше или равна величине смещения при характеристиках в случае, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,7 мм, и отсутствует усиливающий элемент (пунктирная линия с чередующимися длинными и короткими участками). В частности, в изобретательском примере 2 при нагрузке более 80 [Н] величина смещения относительно прикладываемой нагрузки меньше, чем величина смещения при характеристиках, показанных пунктирной линией с чередующимися длинными и короткими участками. Кроме того, при характеристиках изобретательского примера 1 (сплошная линия), в котором ни первый усиливающий элемент 122, ни второй усиливающий элемент 124 не соединены с внешним материалом 110, величина смещения относительно прикладываемой нагрузки немного больше, чем величина смещения при характеристиках, показанных пунктирной линией с чередующимися длинными и короткими участками, но равна величине смещения при характеристиках, показанных пунктирной линией с чередующимися длинными и короткими участками, в случае прикладываемой нагрузки, составляющей приблизительно 200 [Н]. В связи с этим в соответствии с настоящим вариантом осуществления уменьшение жесткости при растяжении может быть предотвращено, даже когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,4 мм, что намного меньше, чем в настоящее время. Таким образом, толщина внешнего материала 110 может быть уменьшена, например, приблизительно до 0,4 мм, и вес внешней панели 100 также может быть уменьшен.
[0065] Как показано пунктирной линией на Фиг. 14, при характеристиках в случае, когда толщина внешнего материала 110 составляет 0,4 мм, и отсутствует усиливающий элемент, величина смещения относительно прикладываемой нагрузки намного больше, чем величина смещения при других характеристиках. Это говорит о том, что внешний материал 110 существенно деформируется при воздействии нагрузки на внешнюю панель. В связи с этим в случае, когда толщина внешнего материала составляет 0,4 мм, и отсутствует усиливающий элемент, использование внешнего материала в качестве внешней панели автомобиля затруднительно.
[0066] Как описано выше, за счет усиливающего элемента 120 в соответствии с настоящим вариантом осуществления жесткость при растяжении внешнего материала 110 может быть надежно улучшена. Кроме того, за счет усиливающего элемента 120 в соответствии с настоящим вариантом осуществления также могут быть улучшены свойства ударопрочности при столкновении. Далее описано улучшение свойств ударопрочности за счет усиливающего элемента 120 в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0067] Как описано выше, в усиливающем элементе 120 второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению, меньше или равен 15000 мм4 и предпочтительно меньше или равен 12000 мм4. При необходимости качество, толщина и форма поперечного сечения листового материала 130 усиливающего элемента 120 выбираются так, чтобы удовлетворять этому условию. При выполнении этого условия возможен случай, когда достигается не только эффект улучшения жесткости при растяжении, как описано выше, но и эффект улучшения свойств ударопрочности. То есть при выполнении условия второго момента площади, описанного выше, предел пластического выпучивания усиливающего элемента 120 может быть увеличен; следовательно, при воздействии ударной нагрузки пластическое выпучивание менее вероятно; таким образом, для обеспечения свойств ударопрочности может эффективно использоваться противодействующая сила, основанная на упругой деформации. Противодействующая сила, основанная на упругой деформации, обеспечивает относительно большое увеличение противодействующей силы в отношении деформации, а пластическая деформация обеспечивает небольшое увеличение противодействующей силы в отношении деформации. В связи с этим противодействующая сила, основанная на упругой деформации, может эффективно использоваться в качестве свойств ударопрочности. Если величина второго момента площади велика, даже небольшой изгиб может привести к пластическому выпучиванию. В традиционной конструкции второй момент площади ударной балки 300 двери может составлять приблизительно 18000 мм4, и предполагается, что свойства ударопрочности обеспечиваются за счет пластической деформации. С другой стороны, в настоящем варианте осуществления верхнее предельное значение второго момента площади может быть задано, как указано выше; в результате при воздействии ударной нагрузки предотвращается пластическое выпучивание усиливающего элемента 120, и ударопрочность может быть обеспечена за счет упругой деформации.
[0068] Кроме того, предел текучести усиливающего элемента 120 может быть больше или равен 500 МПа. Таким образом, предел пластического выпучивания усиливающего элемента 120 может быть увеличен, и противодействующая сила, основанная на упругой деформации, может использоваться более эффективно; таким образом, свойства ударопрочности могут быть эффективно улучшены.
[0069] Кроме того, даже когда усиливающий элемент 120 выполнен из тонкого элемента, усиливающие элементы 120 служат в качестве практических ударопоглощающих элементов за счет их пересечения. Если обеспечена только одна ударная балка 300 двери, как в традиционной конструкции, ударное повреждение может возникать в зависимости от положения приложения ударной нагрузки. Если в качестве меры противодействия ударному повреждению обеспечено множество ударных балок 300 двери, вес сильно увеличивается. В соответствии с настоящим вариантом осуществления усиливающие элементы 120, имеющие меньший вес, чем в известном уровне техники, могут быть расположены по существу по всей поверхности внешней панели 100, и, следовательно, ударное повреждение может предотвращаться без увеличения веса. Кроме того, поскольку первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 соединены друг с другом в качестве усиливающих элементов 120, ударная нагрузка, действующая на один усиливающий элемент, также распространяется на другой усиливающий элемент, и оба элемента могут совместно поглощать удар.
[0070] Кроме того, в случае, когда внешний материал 110 и усиливающий элемент 120 соединены друг с другом, может быть предотвращено проваливание (смещение) усиливающего элемента 120 в случае сильной деформации усиливающего элемента 120 во время ударной деформации, и свойства ударопрочности могут быть дополнительно улучшены. Кроме того, также эффективна особенность, в соответствии с которой во время ударной деформации в области между смежными усиливающими элементами 120 возникает напряжение внешнего материала. Если внешний материал 110 является тонким, теряется жесткость, и внешний материал 110 может легко сминаться (деформироваться) и не подходит для поглощения удара; однако за счет соединения внешнего материала 110 и усиливающего элемента 120 друг с другом для усиления внешнего материала 110, при деформации усиливающего элемента 120 внешний материал 110 вокруг деформированного места втягивается в направлении в плоскости. Хотя внешний материал 110 не обладает жесткостью в направлении толщины, он обладает прочностью на растяжение в направлении в плоскости и, следовательно, может противостоять деформации при растяжении; таким образом, свойства ударопоглощающего элемента могут быть улучшены.
[0071] Исходя из вышеизложенного, внешняя панель 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления может улучшать не только жесткость при растяжении, но и свойства ударопрочности. Таким образом, эффект дополнительного уменьшения веса может быть достигнут за счет упрощения или исключения традиционных ударопрочных элементом. В случае использования традиционных ударопрочных элементов внешняя панель 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления может способствовать дополнительному улучшению свойств обеспечения безопасности при ударе.
[0072] Кроме того, за счет размещения в вертикальном направлении вдоль направления кривизны внешнего материала 110 первый усиливающий элемент 122 может улучшать ударопрочность выпуклого криволинейного участка, выступающего наружу автомобиля.
[0073] Кроме того, усиливающий элемент 120 проходит поперек (пересекает) внешнего материала 110. В настоящем варианте осуществления величина второго момента площади усиливающего элемента 120 мала, а предел текучести является высоким (большая область упругой деформации). Следовательно, нагрузка и удар внешней панели 100 во время столкновения воспринимаются всем элементом; таким образом, усиливающий элемент 120 предпочтительно должен быть максимально длинным. Кроме того, за счет прохождения усиливающего элемента 120 поперек внешнего материала 110 может быть повышена гибкость установки опорной точки, в которой усиливающий элемент 120, воспринимающий ударную нагрузку, получает противодействующую силу (точка контакта с другим традиционным элементом). Кроме того, за счет обеспечения максимальной длины усиливающего элемента 120 площадь, воспринимающая удар во время столкновения, может быть увеличена, и свойства ударопрочности могут быть улучшены.
[0074] Далее описано улучшение ударопрочности внешней панели 100 за счет обеспечения усиливающего элемента 120. Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее внешнюю панель 100 (дверную панель), сконструированную так, что, как описано выше, продольное направление первого усиливающего элемента 122 представляет собой вертикальное направление внешнего материала 110, а продольное направление второго усиливающего элемента 124 представляет собой горизонтальное направление внешнего материала 110, и иллюстрирует конфигурацию, показанную на Фиг. 5.
[0075] На Фиг. 9 первый усиливающий элемент 122 поддерживается опорными узлами 220, расположенными на обоих концах в вертикальном направлении внешней панели 100. Кроме того, второй усиливающий элемент 124 поддерживается опорными узлами 230, расположенными на обоих концах в горизонтальном направлении внешней панели 100. В частности, оба конца первого усиливающего элемента 122 зажаты между внешним материалом 110 и опорными узлами 220 и поддерживаются ими. Подобным образом оба конца второго усиливающего элемента 124 зажаты между внешним материалом 110 и опорными узлами 230 и поддерживаются ими. На Фиг. 9 расстояние между участком пересечения с внешней стороны в вертикальном направлении транспортного средства или с внешней стороны в горизонтальном направлении среди участков пересечения между первыми усиливающими элементами 122 и вторыми усиливающими элементами 124 и поддерживаемым участком первого усиливающего элемента 122 или второго усиливающего элемента 124, поддерживаемого опорным узлом 220 или опорным узлом 230, составляет в пределах 1/3 длины первого усиливающего элемента 122 или второго усиливающего элемента 124 соответственно. Таким образом, при воздействии нагрузки, вызванной столкновением, на усиливающие элементы 120 нагрузка, вызванная столкновением, может эффективно поглощаться за счет упругой деформации, так как, например, нагрузка, воздействующая на вторые усиливающие элементы 124, воздействует на первые усиливающие элементы 122 через участки пересечения, и расстояние от участка пересечения до поддерживаемого участка первого усиливающего элемента 122, поддерживаемого опорным узлом 220, мало.
[0076] Фиг. 9 иллюстрирует пример, в котором обеспечены вогнутые участки 122a и 124a, которые пересекаются на участке пересечения между первым усиливающим элементом 122 и вторым усиливающим элементом 124, и таким образом, первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 лежат в одной плоскости. На Фиг. 9 первые усиливающие элементы 122 и вторые усиливающие элементы 124 расположены переплетающимся образом, и вертикальное расположение первого усиливающего элемента 122 и второго усиливающего элемента 124 отличается для смежных участков пересечения.
[0077] В случае, когда первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 расположены переплетающимся образом, эффективность передачи нагрузки между первым усиливающим элементом 122 и вторым усиливающим элементом 124 улучшается. Таким образом, во время столкновения первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 могут эффективно обеспечивать функцию поглощения удара.
[0078] Фиг. 11 и Фиг. 12 представляют собой виды в перспективе, иллюстрирующие участки пересечения между первым усиливающим элементом 122 и вторым усиливающим элементом 124, показанные на Фиг. 9. Фиг. 11 соответствует участку C1 пересечения, показанному на Фиг. 9, а Фиг. 12 соответствует участку C2 пересечения, показанному на Фиг. 9. На участке C1 пересечения второй усиливающий элемент 124 в большей степени расположен с внешней стороны транспортного средства (со стороны внешнего материала 110), чем первый усиливающий элемент 122. Таким образом, первый и второй усиливающие элементы 122 и 124 могут быть расположены переплетающимся образом. За счет вогнутого участка 122a, обеспеченного в первом усиливающем элементе 122, и вогнутого участка 124a, обеспеченного во втором усиливающем элементе 124, первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 лежат в одной плоскости. На участке C2 пересечения первый усиливающий элемент 122 в большей степени расположен с внешней стороны транспортного средства, чем второй усиливающий элемент 124. Также на участке C2 пересечения за счет вогнутого участка 122a, обеспеченного в первом усиливающем элементе 122, и вогнутого участка 124a, обеспеченного во втором усиливающем элементе 124, первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 лежат в одной плоскости.
[0079] Хотя это не проиллюстрировано, первый и второй усиливающие элементы 122 и 124 необязательно должны быть расположены переплетающимся образом; по причине, связанной с формообразованием во время крепления к внешней панели 100 или т.п., все первые усиливающие элементы 122 могут быть в большей степени расположены со стороны внешней панели, чем все вторые усиливающие элементы 124, или наоборот все вторые усиливающие элементы 124 могут быть в большей степени расположены со стороны внешней панели, чем все первые усиливающие элементы 122.
[0080] Как описано выше, второй момент площади в направлении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента 120, продолжающегося от участка пересечения, меньше или равен 15000 мм4. За счет обеспечения участка пересечения расстояние между опорной точкой деформации изгиба, которая передается на усиливающий элемент 120 при воздействии ударной нагрузки, и точкой приложения может быть уменьшено, и, следовательно, увеличение противодействующей силы в отношении деформации может дополнительно возрастать. Таким образом, ударные свойства могут быть эффективно улучшены за счет обеспечения участка пересечения.
[0081] Кроме того, при обеспечении двух или более участков пересечения расстояние между опорной точкой деформации изгиба, которая передается на усиливающий элемент 120 при воздействии ударной нагрузки, и точкой приложения может быть дополнительно уменьшено, и, следовательно, увеличение противодействующей силы в отношении деформации может возрастать в большей степени. Кроме того, ударная нагрузка может распространяться и восприниматься множеством других усиливающих элементов 120, и, следовательно, может быть получена еще большая противодействующая сила. Таким образом, ударные свойства дополнительно улучшаются.
[0082] Кроме того, за счет обеспечения вогнутых участков 122a и 124a в первом и втором усиливающих элементах 122 и 124 на участке пересечения толщина каждого из первого усиливающего элемента 122 и второго усиливающего элемента 124 в направлении, перпендикулярном внешнему материалу 110, уменьшается. Таким образом, первые и вторые усиливающие элементы 122 и 124 и внешний материал 110 также могут прилегать друг к другу и быть соединены друг с другом в близлежащей области, включающей в себя участок пересечения, и ударные свойства улучшаются.
[0083] Кроме того, за счет обеспечения участка пересечения первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 удерживается относительно друг друга на участке пересечения. Таким образом, например, в случае, когда усиливающий элемент 120 имеет прямоугольное поперечное сечение, и короткая сторона прилегает к внешнему материалу 110, может быть предотвращена ситуация, в которой при столкновении усиливающий элемент 120 проваливается, и длинная сторона сближается с внешним материалом 110. Кроме того, за счет размещения первого и второго усиливающих элементов 122 и 124 переплетающимся образом может быть предотвращена ситуация, в которой при столкновении усиливающий элемент 120 проваливается, и длинная сторона сближается с внешним материалом 110. При сокращении расстояния между участками пересечения предотвращения смещения выполняется на малом расстоянии, и, следовательно, проваливание первого и второго усиливающих элементов 122 и 124 менее вероятно. Таким образом, может быть предотвращено уменьшение второго момента площади из-за проваливания усиливающего элемента 120, а также может быть предотвращено ухудшение свойств ударопрочности.
[0084] Ударопоглощающий элемент должен чем-либо поддерживаться и воспринимать ударную нагрузку таким образом, чтобы ударопоглощающий элемент не совершал жестких перемещений относительно направления приложения нагрузки. Так как нагрузка воздействует со стороны внешнего материала 110, опорные узлы 220 и 230, которые воспринимают ударную нагрузку, обеспечены с противоположной стороны усиливающих элементов 120 относительно внешнего материала 110. При этом, когда точка воздействия нагрузки на усиливающий элемент 120 (участок пересечения) и опорный узел 220 или 230 находятся ближе, может быть получена большая противодействующая сила при меньшей деформации. В случае, когда внешняя панель 100 представляет собой дверную панель, часть, контактирующая с внутренней дверной панелью, передней стойкой, центральной стойкой, боковым порогом или т.п., подпадает под понятие опорного узла 220 или 230. В случае, когда внешняя панель 100 отлична от двери, внешняя панель 100 может поддерживаться за счет поддержания опорных узлов 220 и 230 в контакте с другими материалами конструкции кузова. Например, в случае, когда внешняя панель представляет собой крышу, часть, контактирующая с боковой балкой крыши, передней балкой крыши, задней балкой крыши или т.п., соответствует опорному узлу 220 или 230. Опорные узлы 220 и 230 могут вступать в контакт с этими материалами конструкции кузова через другие дополнительно обеспеченные опорные элементы и могут поддерживаться ими.
[0085] В усиливающем элементе 120 поддерживаемый участок, поддерживаемый опорным узлом 220 или 230, представляет собой концевой участок усиливающего элемента 120. Таким образом, за счет поддержания концевых участков усиливающего элемента 120 весь усиливающий элемент 120 может использоваться для поглощения удара. Кроме того, за счет соединения поддерживаемого участка с каким-либо элементом, отличным от внешнего материала, поддерживаемый участок также может удерживаться в направлении, отличном от направления приложения нагрузки; таким образом, ударные свойства могут быть улучшены, и может быть реализовано предотвращение проваливания усиливающего элемента 120 и т.д. Поддерживаемый участок может быть обеспечен в месте, отличном от концевого участка усиливающего элемента 120.
[0086] Далее описан результат оценки прочности на изгиб внешней панели 100 в соответствии с настоящим вариантом осуществления в случае удара на основе Фиг. 15 и Фиг. 16. Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее состояние, в котором моделируется удар боковой поверхности автомобиля (боковой удар), и элемент 300 приложения нагрузки оказывает нагрузку на внешнюю панель 100 в случае конфигурации, показанной на Фиг. 9.
[0087] Фиг. 16 представляет собой график, показывающий зависимость между ходом и нагрузкой при приложении нагрузки с помощью элемента 300 приложения нагрузки в случае конфигурации, показанной на Фиг. 9. Фиг. 16 иллюстрирует случай, когда прикладываемая нагрузка превышает нагрузку, показанную на Фиг. 14, и для оценки ударопрочности выполняется ход, эквивалентный ходу в случае столкновения. На Фиг. 16 характеристики, показанные пунктирной линией, соответствуют характеристикам в случае оценки традиционной конструкции, показанной на Фиг. 2, в таких же условиях с целью сравнения. Кроме того, характеристики, показанные сплошной линией, соответствуют изобретательскому примеру 1, в котором ни первый усиливающий элемент 122, ни второй усиливающий элемент 124 не соединены с внешним материалом 110, а характеристики, показанные пунктирной линией с чередующимися длинными и двумя короткими участками, соответствуют изобретательскому примеру 2, в котором первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 соединены с внешним материалом 110.
[0088] Как показано на Фиг. 16, в конфигурации изобретательского примера 1 нагрузка выше, чем нагрузка в традиционной конструкции, особенно когда ход больше или равен 50 мм, и свойства ударопоглощения лучше, чем в традиционной конструкции. В конфигурация изобретательского примера 2 нагрузка выше, чем нагрузка в традиционной конструкции практически по всей области хода, и свойства ударопоглощения еще лучше, чем в изобретательском примере 1. Как описано выше, в случае традиционной конструкции предполагается, что ударопрочный элемент, например, ударная балка 300 двери, подвергается пластической деформации; в связи с этим при увеличении хода вероятность возникновения пластической деформации возрастает; таким образом, темп увеличения нагрузки из-за увеличения хода ниже, чем в изобретательском примере 1 и изобретательском примере 2. С другой стороны, в изобретательском примере 1 и изобретательском примере 2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления ударопоглощение выполняется в диапазоне упругой деформации, и, следовательно, темп увеличения нагрузки из-за увеличения хода больше, чем в традиционной конструкции. Таким образом, за счет конфигурации, показанной на Фиг. 9, могут быть получены достаточные свойства ударопоглощения, например, даже в случае бокового удара о столб, при котором дверная панель ударяется о столб освещения или т.п.
[0089] Результат моделирования свидетельствует о том, что, в случае конфигурации, показанной на Фиг. 9, пластическое выпучивание не происходит даже при величине хода до приблизительно 75 мм как в изобретательском примере 1, так и в изобретательском примере 2. Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления удар при столкновении может поглощаться при использовании усиливающего элемента 120 в качестве упругого элемента. В изобретательском примере 1 нагрузка временно снижается при ходе приблизительно 65 мм; это связано с тем, что часть усиливающего элемента 120 проваливается из-за того, что усиливающий элемент 120 не соединен с внешним материалом 110. Однако такое проваливание усиливающего элемента 120 может быть предотвращено путем соединения усиливающего элемента 120 и внешнего материала 110 друг с другом, как в изобретательском примере 2, обеспечения участка пересечения в усиливающем элементе 120, как описано выше, или размещения усиливающих элементов 120 в разных направлениях переплетающимся образом.
[0090] Первый усиливающий элемент 122 и второй усиливающий элемент 124 необязательно представляют собой отдельные элементы, и первый и второй усиливающие элементы 122 и 124 могут быть образованы за одно целое, например, путем придания одному стальному листу решетчатой конфигурации, имеющей небольшое поперечное сечение. В этом случае место разветвления служит в качестве участка пересечения.
[0091] Внешний материал 110 и усиливающий элемент 120 не ограничиваются стальным материалом и могут быть выполнены из нежелезистого металла, например, из алюминия или т.п. Кроме того, внешний материал 110 может быть выполнен из углепластика, и с обратной стороны внешнего материала 110 могут быть расположены ребра, соответствующие первым и вторым усиливающим элементам 122 и 124. В этом случае ребра, соответствующие первым и вторым усиливающим элементам 122 и 124, могут быть отформованы за одно целое. В этом случае место разветвления (крестообразное место) рассматривается в качестве участка пересечения. Кроме того, ребра, соответствующие первым и вторым усиливающим элементам 122 и 124, могут быть отформованы за одно целое с внешним материалом 110; в этом случае ребра, соответствующие первым и вторым усиливающим элементам 122 и 124, считаются соединенными с внешним материалом 110.
[0092] Как описано выше, в соответствии с настоящим вариантом осуществления усиливающие элементы 120 расположены на внешнем материале 110, выполненном из листа толщиной приблизительно 0,4 мм, и прилегают к нему, и, таким образом, жесткость при растяжении может быть значительно увеличена. Таким образом, деформация внешней панели 100 может быть предотвращена, даже когда пользователь опирается на внешнюю панель 100, выполненную из тонкого листа, или пользователь давит на внешнюю панель 100.
[0093] При необходимости множество первых усиливающих элементов 122 и множество вторых усиливающих элементов 124 могут быть расположены в виде решетчатой конфигурации и могут прилегать к внешнему материалу 110, и вызываемая ударная нагрузка может поглощаться главным образом за счет упругой деформации; таким образом, свойства ударопрочности могут быть улучшены. Таким образом, может быть обеспечена внешняя панель транспортного средства, в которой реализовано уменьшение веса, увеличена жесткость при растяжении, и обеспечены превосходные свойства ударопрочности.
[0094] Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны выше со ссылкой на сопровождающие чертежи, при этом настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными примерами. Специалист в данной области техники может выполнять различные изменения и модификации в пределах объема приложенной формулы изобретения, и следует понимать, что они естественным образом подпадают под технический объем настоящего изобретения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0095]
100 внешняя панель
110 внешний материал
120 усиливающий элемент
122 первый усиливающий элемент
124 второй усиливающий элемент
1. Внешняя панель транспортного средства, содержащая:
внешний материал; и
усиливающий элемент, находящийся в контакте вдоль внутренней поверхности внешнего материала транспортного средства, причем поперечное сечение, перпендикулярное продольному направлению усиливающего элемента, имеет прямоугольную форму, короткая сторона которой прилегает к внешнему материалу, и второй момент площади в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении.
2. Внешняя панель транспортного средства, содержащая:
внешний материал; и
два усиливающих элемента,
причем второй момент площади в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению каждого из двух усиливающих элементов,
при этом два усиливающих элемента пересекаются с образованием участка пересечения, причем толщина каждого из двух усиливающих элементов в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, уменьшается в поперечном сечении.
3. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой предел текучести усиливающего элемента больше или равен 500 MПа.
4. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой в усиливающем элементе обеспечен участок пересечения, и второй момент площади в направлении, перпендикулярном внешнему материалу, меньше или равен 15000 мм4 в поперечном сечении, перпендикулярном продольному направлению усиливающего элемента, продолжающегося от участка пересечения.
5. Внешняя панель транспортного средства по п. 4,
в которой обеспечены два или более участков пересечения.
6. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой усиливающий элемент прилегает к внешнему материалу в области, превышающей или равной 1/3 общей длины усиливающего элемента.
7. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой внешний материал имеет вогнутый криволинейный участок, который является вогнутым, если смотреть снаружи автомобиля, и усиливающий элемент, перекрывающийся с вогнутым криволинейным участком, прилегает к внешнему материалу.
8. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой усиливающий элемент проходит поперек внешнего материала.
9. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой усиливающий элемент соединен с внешним материалом.
10. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой усиливающий элемент проходит через внутреннюю область окружности, в которой из трех линейных отрезков, полученных делением на три равные части самого длинного линейного отрезка из линейных отрезков, соединяющих любые две точки контура внешнего материала, линейный отрезок, расположенный в центре, взят в качестве диаметра.
11. Внешняя панель транспортного средства по п. 1 или 2,
в которой между первой стороной и второй стороной внешнего материала, которые обращены друг к другу, расположено множество усиливающих элементов, по меньшей мере один из усиливающих элементов в большей степени расположен со стороны первой стороны, чем промежуточная линия между первой стороной и второй стороной, по меньшей мере один из усиливающих элементов в большей степени расположен со стороны второй стороны, чем промежуточная линия, направление прохождения каждого из усиливающих элементов представляет собой направление вдоль ближайшей из первой стороны и второй стороны, и первое расстояние между двумя смежными усиливающими элементами меньше, чем второе расстояние от первой стороны или второй стороны до ближайшего из усиливающих элементов.
12. Внешняя панель транспортного средства по п. 11,
в которой угол между усиливающим элементом и одной стороной вблизи усиливающего элемента из первой стороны и второй стороны составляет в пределах 30°.
13. Внешняя панель транспортного средства по п. 11,
в которой первое расстояние представляет собой расстояние между двумя точками, в которых пересекаются два смежных усиливающих элемента и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
14. Внешняя панель транспортного средства по п. 13,
в которой второе расстояние представляет собой расстояние между серединой первой стороны и точкой, в которой пересекаются усиливающий элемент, ближайший к первой стороне, и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
15. Внешняя панель транспортного средства по п. 13,
в которой второе расстояние представляет собой расстояние между серединой второй стороны и точкой, в которой пересекаются усиливающий элемент, ближайший ко второй стороне, и линейный отрезок, соединяющий середину первой стороны и середину второй стороны.
