曲げ部材
【課題】中空の曲げ部材の最大荷重を向上させる。
【解決手段】曲げ部材１は、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５（条件α）、及び、０．５＜δ／ｔ＜４（条件β）の関係を満たす。この構成によると、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に曲げ部材１が圧縮されたとき、一対の側壁部２０のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材１に力が加わる。この力により、側壁部２０が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部２０が断面の外側に膨らみにくい。よって、曲げ部材１の最大荷重を向上できる。
【解決手段】曲げ部材１は、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５（条件α）、及び、０．５＜δ／ｔ＜４（条件β）の関係を満たす。この構成によると、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に曲げ部材１が圧縮されたとき、一対の側壁部２０のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材１に力が加わる。この力により、側壁部２０が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部２０が断面の外側に膨らみにくい。よって、曲げ部材１の最大荷重を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の曲げ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より中空の曲げ部材が知られている。この曲げ部材は例えば、プレス加工やロールフォーミング等の塑性加工や、アルミニウムの押出し等により製造される。塑性加工により曲げ部材を製造する場合は、断面の角の部分にＲ部（図４（ａ）の符号２２３ｕ及び２２７ｕを参照）が形成される。また押出しにより曲げ部材を製造する場合でも、このようなＲ部を形成する場合が多い。
【０００３】
このような中空の曲げ部材では強度向上等のために断面形状に工夫を施したものが知られている。特許文献１には、断面に曲線や凹凸を設けた曲げ部材が開示されている。特許文献２、３には、断面を全体として台形とし、荷重が加わる壁部を断面の内側に凹ませた曲げ部材が開示されている。特許文献４、５には、荷重が加わる方向に垂直な方向に対向する壁部（以下、側壁部という）を断面の内側に凹ませた曲げ部材が開示されている。ただし、特許文献４、５には凹ませた部分の具体的寸法などは記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０４４１号公報（図１６）
【特許文献２】特開２００５−２３１５７４号公報（図２）
【特許文献３】特開２００６−０９５５３９号公報（図９）
【特許文献４】特開２００１−１７１４４６号公報（図２）
【特許文献５】特許第３９３８４５１号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜５の曲げ部材用いても、曲げ部材の最大荷重が十分でない場合があった。なお最大荷重とは、荷重−変位曲線における荷重の最大値、すなわち部材が耐えられる最大の荷重である。特許文献１〜３に記載の曲げ部材に荷重が加えられた場合、断面の角のＲ部の影響により側壁部（図４（ａ）の曲げ部材２０１の側壁部２２０を参照）が断面の外側に開きやすく座屈が生じやすい。また、特許文献４、５に記載の曲げ部材では、側壁部は断面の外側には開き難いが、具体的にどのような寸法で側壁部の凹み部分を形成すれば座屈が生じにくいか、すなわち最大荷重を向上できるかは不明である。
【０００６】
本発明の目的は、最大荷重に優れた曲げ部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る曲げ部材は、長手方向に対して垂直な断面において、第１壁部と、前記第１壁部に対向して配置された第２壁部と、前記第１壁部の両端から前記第２壁部の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部と、を備え、前記断面において、前記一対の側壁部のそれぞれは内側に折れ曲がる折曲部を有し、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向において、前記第１壁部と前記第２壁部との距離をＨ、前記第１壁部と前記折曲部との距離をｈとし、前記側壁部のうち前記第２壁部と前記折曲部との間の部分での、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に垂直な方向における両端部の間の距離をδとし、前記第２壁部の厚さをｔとしたとき、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５、及び、０．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす。
【０００８】
この構成、特に０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５、及び、０．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす構成によると、第１壁部と第２壁部とが対向する方向に曲げ部材が圧縮されたとき、一対の側壁部のそれぞれの折曲部が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材に力が加わる。この力により、側壁部が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部が断面の外側に膨らみにくい。よって、上記の構成でない場合に比べ、曲げ部材の座屈発生が遅れる。また、側壁部が断面の外側に膨らみにくいので、曲げ部材の最大荷重を向上できる。
また、一対の側壁部のそれぞれの折曲部が断面の内側に入り込んだ場合は、一対の側壁部のうち第１壁部と折曲部との間の部分と、第１壁部と、で略三角形状（トラス構造）が形成される。この場合、第２壁部が第１壁部側に落ち込みにくく、曲げ部材が座屈しにくい。
【０００９】
第２の発明に係る曲げ部材は、第１の発明に係る曲げ部材であって、前記一対の側壁部のうち少なくともいずれかについて１．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす。
【００１０】
この構成によると、側壁部が断面の外側により膨らみにくい。よって、曲げ部材の最大荷重をより向上できる。また、側壁部が断面の外側により膨らみにくいので、曲げ部材の座屈発生がより遅れる。したがって、曲げ部材の吸収エネルギーを向上できる。
【００１１】
第３の発明に係る曲げ部材は、第１または第２の発明に係る曲げ部材であって、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に圧縮されたとき、前記一対の側壁部のそれぞれの前記折曲部が内側に入り込むことで、前記一対の側壁部のうち前記第１壁部と前記折曲部との間の部分と、前記第１壁部と、で略三角形状が形成される。
【００１２】
この構成では、断面に略三角形状が形成されるので、第２壁部が第１壁部側へ落ち込みにくい。したがって、曲げ部材の最大荷重および吸収エネルギーを向上できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明に述べたように、本発明によれば曲げ部材の最大荷重を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【図２】図１に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図３】曲げ解析に用いる装置の全体図である。
【図４】曲げ解析１に用いる一部の曲げ部材の断面図である。
【図５】図４に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図６】曲げ解析１における曲げ部材の最大荷重を示す散布図である。
【図７】曲げ解析１における曲げ部材の吸収エネルギーを示す散布図である。
【図８】第２実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【図９】曲げ解析２に用いる曲げ部材の断面図である。
【図１０】図９に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図１１】曲げ解析２における曲げ部材の最大荷重を示す散布図である。
【図１２】曲げ解析２における曲げ部材の吸収エネルギーを示す散布図である。
【図１３】第３実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る曲げ部材の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は曲げ部材の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）である。図２は図１に示す曲げ部材の座屈発生後の断面図である。以下、図１、図２を参照して曲げ部材１の構成について詳細に説明する。
【００１７】
曲げ部材１は、例えば自動車のバンパーなどに用いる中空の棒状の部材である。薄鋼板、金属板、または、アルミ押し出し材などから形成される。この曲げ部材１は、図１に示すように、長手方向に対して垂直な断面が四角またはハット型形状である。すなわち曲げ部材１は、第１壁部１１と、第１壁部１１に対向して配置された第２壁部１２と、第１壁部１１の両端から第２壁部１２の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部２０を備える。
【００１８】
第１壁部１１及び第２壁部１２は、同断面（図１に示す断面）において直線状に形成される。なお、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向をＹ方向と言い、Ｙ方向における第１壁部１１側をＹ１側（図１における上側）、第２壁部１２側をＹ２側（図１における下側）などと言う。
【００１９】
側壁部２０は、側壁部２１と側壁部２５とで構成される。なお側壁部２１と側壁部２５とが対向する方向をＸ方向と言い、Ｘ方向における側壁部２１側をＸ１側（図１における右側）、側壁部２５側をＸ２側（図１における左側）などと言う。そして、一対の側壁部２０のそれぞれは内側（図１に示す断面の内側）に折れ曲がる折曲部２２、２６を有する。すなわち側壁部２１は折曲部２２を有し、側壁部２５は折曲部２６を有する。また、側壁部２１と側壁部２５とは、曲げ部材１のＸ方向における中心を通る線（すなわちＹ方向に沿う直線。図示なし）に対して線対称である。
【００２０】
側壁部２１は、第１壁部１１のＸ１側端部から第２壁部１２のＸ１側端部に延在する部分であり、全体として数字の「３」のような形状である。すなわち、この側壁部２１は以下のように設ける。曲げ部材１のＹ方向における中心よりも第２壁部１２側（Ｙ１側）で断面の内側に折れ曲がる折曲部２２を有する。また、側壁部２１と第２壁部１２との境界部分に曲線に形成されたＲ部２３ｕを有する（すなわち図１における断面の右上の角の曲線部分を有する）。このＲ部２３ｕで第２壁部１２と側壁部２１とが一体として連結されている。また、側壁部２１と第１壁部１１との境界部分に曲線に形成されたＲ部２３ｂを有する（すなわち図１における断面の右下の角の曲線部分を有する）。このＲ部２３ｂで第１壁部１１と側壁部２１とが一体として連結されている。折曲部２２とＲ部２３ｕとの間には直線部２４ｕを有する。折曲部２２とＲ部２３ｂとの間には直線部２４ｂを有する。なお、側壁部２１に折曲部２２がなければ、Ｘ方向に曲げ部材１が圧縮されたとき、Ｒ部２３ｕ、２３ｂの影響により、側壁部２１が断面の外側（Ｘ１側）に開く方向に力が作用し、曲げ部材１が座屈しやすい。
【００２１】
側壁部２５は、第１壁部１１のＸ２側端部から第２壁部１２のＸ２側端部に延在する部分である。この側壁部２５は上述したように側壁部２１とＸ方向において対称（図１において左右対称）である。すなわち、側壁部２５は曲げ部材１のＹ方向における中央よりも第２壁部１２側（Ｙ１側）で断面の内側に折れ曲がる折曲部２６を有する。また、側壁部２１と同様に、Ｙ１側にＲ部２７ｕ、Ｙ２側にＲ部２７ｂを有する。また、折曲部２６とＲ部２７ｕとの間には直線部２８ｕを有し、折曲部２６とＲ部２７ｂとの間には直線部２８ｂを有する。なお、側壁部２５に折曲部２６がなければ、Ｘ方向に曲げ部材１が圧縮されたとき、Ｒ部２７ｕ、２７ｂの影響により、側壁部２５が断面の外側（Ｘ２側）に開く方向に力が作用し、曲げ部材１が座屈しやすい。
【００２２】
ここで、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）において、第１壁部１１と第２壁部１２との距離をＨとする。さらに詳しくは、第１壁部１１の外側の面（Ｙ２側の面）と第２壁部１２の外側の面（Ｙ１側の面）との距離をＨとする。
また、Ｙ方向において、第１壁部１１と折曲部２２との距離をｈとする。さらに詳しくは、第１壁部１１の外側の面（Ｙ２側の面）と折曲部２２との距離をｈとする。なお、第１壁部１１と折曲部２６との距離もｈである。
また、第２壁部１２の厚さをｔとする。言い換えればＹ方向における第２壁部１２のＹ１側端部とＹ２側端部との間の距離をｔとする。
また、側壁部２１のうち第２壁部１２と折曲部２２との間の部分２１ｕ（言い換えれば、第２壁部１２よりＹ２側、かつ、折曲部２２よりＹ１側の部分）での、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向に垂直な方向（Ｘ方向）における両端部の間の距離をδとする。さらに詳しくは、Ｘ方向において、折曲部２２の外側（Ｘ１側）端部と、部分２１ｕのうち最も外側（Ｘ１側）の端部と、の距離をδとする。
このとき、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５を満たす（以下、条件αという）。また、０．５＜δ／ｔ＜４を満たす（以下、条件βという）。さらに、１．５＜δ／ｔ＜４を満たす（以下、条件γという）ことが好ましい。
【００２３】
図２に、曲げ部材１の座屈発生後の断面の一例を示す（なお、曲げ部材１は、座屈発生後に必ずしも図２に示す形状となる必要はない。例えば側壁部２０が断面の外側に開く形状となっても良い）。曲げ部材１が第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に圧縮されたとき、一対の側壁部２０のそれぞれの折曲部２２及び折曲部２６が断面の内側に入り込む。そして、側壁部２１のうち第１壁部１１と折曲部２２との間の部分２１ｂと、側壁部２５のうち第１壁部１１と折曲部２６との間の部分２５ｂと、第１壁部１１と、で略三角形状Ｔ１が形成される。言い換えれば、部分２１ｂと部分２５ｂと第１壁部１１とで略トラス形状が形成される。さらに言い換えれば、第１壁部１１と第２壁部１２の一部と部分２１ｂと部分２５ｂとで、第１壁部１１を下底、第２壁部１２を上底とする台形が形成される。
また、直線部２４ｕとＲ部２３ｕと第２壁部１２の一部とで略三角形状Ｔ２（略トラス形状）が形成される。また、直線部２８ｕとＲ部２７ｕと第２壁部１２とで略三角形状Ｔ３（略トラス形状）が形成される。
これらの略三角形状Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が形成されることにより、この曲げ部材１は最大荷重および吸収エネルギーが向上される。なお、最大荷重とは荷重−変位曲線における荷重の最大値、すなわち部材が耐えられる最大の荷重である。また、吸収エネルギーは荷重−変位曲線で形成される面積の値であり、曲げ部材が曲げられて所定量変位したときに曲げ部材が吸収したエネルギーである。
【００２４】
（曲げ解析１）
次に、曲げ部材１の３点曲げ解析について説明する。ここでは１２種類（比較例を含む）の曲げ部材を用意し、図３に示す装置により３点曲げ解析（シミュレーション）を行った。具体的には、曲げ部材の長手方向両端をＹ２からＹ１に向かう向きから支持剛体Ｓ１及び支持剛体Ｓ２で支持した。そして、曲げ部材の長手方向中央をＹ１からＹ２に向かう向きから圧子Ｐで加圧した。支持剛体Ｓ１、支持剛体Ｓ２、及び圧子Ｐの形状は、Ｘ方向を軸方向とする半円柱である。
【００２５】
解析は次の条件で行った。各曲げ部材の長手方向の長さは１０００ｍｍである。支持剛体Ｓ１と支持剛体Ｓ２とによる支持点間の距離は８００ｍｍである。支持剛体Ｓ１及び支持剛体Ｓ２の半径はそれぞれ３０ｍｍである。圧子Ｐの半径は１５０ｍｍである。ストローク（Ｙ方向における圧子Ｐの移動距離）は１５０ｍｍである。なお、Ｒ部２３ｕ、２３ｂ、２７ｕ、及び２７ｂ（図１参照）の半径はそれぞれ３ｍｍである。また、各曲げ部材の材料として引張強度クラスが１２７０ＭＰａ級の鋼板、または、１４７０ＭＰａ級の鋼板を用いた。引張強度クラスが１２７０ＭＰａ級の鋼板は、降伏点（ＹＰ）が１１９７ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１３０９ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が７％の材料を使用した。引張強度クラスが１４７０ＭＰａ級の鋼板は、降伏点（ＹＰ）が１２６０ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１５０４ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が６％の材料を使用した。
【００２６】
３点曲げ解析を行う１２種類の曲げ部材として「ＢＡＳＥ」及び「ＣＡＳＥ１〜１１」を用意した。それぞれの寸法等を表１に示す。また図４（ａ）〜（ｄ）に、ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３、５、及び７の断面を示す。表１中の各記号について説明すると、ＴＳは材料の引張強度クラスであり、Ｌは曲げ部材の周長であり、Ａは曲げ部材の断面積であり、「Ｅ１５０」はストロークが１５０ｍｍのときの曲げ部材の吸収エネルギーである。Ｂは、図１に示すように、Ｘ方向における側壁部２１と側壁部２５との両端間の距離（すなわちＲ部２３ｂとＲ部２７ｂとの両端間の距離）である。その他の表１中の記号は図１中の符号と対応する。
表１に示すように、ＣＡＳＥ２〜４、８、及び１１は、条件α及び条件βを満たす（条件を満たすものには○を、満たさないものには×を表１中に記載している）。すなわちこれらの曲げ部材は、本実施形態に係る曲げ部材１である。一方、ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ１、５〜７、９、及び１０は、条件α及び条件βの少なくともいずれかを満たさない曲げ部材（すなわち比較例）である。なお、ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ１０は折曲部を有さない曲げ部材（比較例）である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
図５にストロークが３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、及び１５０ｍｍのときのＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３、５、及び７の断面の模式図を示す。図５に示すように、ＣＡＳＥ３では側壁部２０（図１参照）が断面の内側に倒れた。
各曲げ部材の、最大荷重Ｆｍａｘ、最大荷重Ｆｍａｘを断面積Ａで割ったＦｍａｘ／Ａ、吸収エネルギーＥ１５０、及び、吸収エネルギーＥ１５０を断面積Ａで割ったＥ１５０／Ａの値を表１に示す。なお単位を％として記載している値は、ＢＡＳＥのＦｍａｘ／Ａ及びＥ１５０／Ａの値を基準（１００％）とした、ＣＡＳＥ１〜１１のＦｍａｘ／Ａ及びＥ１５０／Ａの相対的な大きさである。
また、図６及び７は表１に示す解析結果を散布図として表したものである。この散布図について説明すると、図６（ａ）及び（ｂ）の縦軸は最大荷重Ｆｍａｘ／Ａを示したものである。図６（ａ）の横軸はｈ／Ｈを、図６（ｂ）の横軸はδ／ｔを示したものである。図７（ａ）及び（ｂ）の縦軸は吸収エネルギーＥ１５０／Ａを示したものである。図７（ａ）の横軸はｈ／Ｈを、図７（ｂ）の横軸はδ／ｔを示したものである。図６及び７中の符号ｃ１〜ｃ１１はＣＡＳＥ１〜１１に対応する。また、図中の黒丸は曲げ部材１（すなわちＣＡＳＥ２〜４、８、及び１１）の結果を示し、白抜きの四角形は比較例（すなわちＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、９、及び１０）の結果を示す。
【００２９】
まず最大荷重Ｆｍａｘ／Ａについて説明する。表１、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、引張強度ＴＳ（表１参照）が１２７０ＭＰａの曲げ部材（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜９）については、条件α及び条件βを満たす全ての曲げ部材１（ＣＡＳＥ２〜４、及び８）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、及び９）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。また、引張強度ＴＳ（表１参照）が１４７０ＭＰａの曲げ部材（ＣＡＳＥ１０及び１１）については、条件α及びβを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１１）で、比較例（ＣＡＳＥ１０）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。
次に吸収エネルギーＥ１５０／Ａについて説明する。表１、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、引張強度ＴＳ（表１参照）が１２７０ＭＰａの曲げ部材（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜９）については、条件α及び条件γを満たす全ての曲げ部材１（ＣＡＳＥ３、４、及び８）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、及び９）及び条件γを満たさないＣＡＳＥ２に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。また、引張強度ＴＳ（表１参照）が１４７０ＭＰａの曲げ部材（ＣＡＳＥ１０及び１１）については、条件α及びγを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１１）で、比較例（ＣＡＳＥ１０）に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。
【００３０】
（第２実施形態）
図８に第２実施形態に係る曲げ部材１０１の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）を示す。この曲げ部材１０１では次の点で第１実施形態と異なる。第１実施形態に係る曲げ部材１では、図１に示すように、第１壁部１１、第２壁部１２、および側壁部２０は一体として形成された。一方で第２実施形態では、図８に示すように、側壁部１２０と第１壁部１１１とが別体に設けられている。なお、その他の部分については第１実施形態と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
側壁部１２１の第１壁部１１１側（Ｙ２側）の端部は、同断面の外側（Ｘ１側）に拡がるように形成される。すなわち次のように形成される。折曲部２２から第１壁部１１１に向かって直線部２４ｂが延びる（第１実施形態と同様）。直線部２４ｂのＹ２側の端部からＸ１側に曲がるようにＲ部１２３ｂが形成される。Ｒ部１２３ｂのＸ１側の端部から第１壁部１１１に沿うように直線部１２４ｃが形成される。そして、直線部１２４ｃのＸ１側端部と第１壁部１１１のＸ１側端部とは揃うように設けられる。
【００３２】
側壁部１２５は、側壁部１２１とＸ方向に対象である（Ｘ方向における曲げ部材１の中心を通る線に対して線対称である）。すなわち、折曲部２６から第１壁部１１１に向かって伸びる直線部２８ｂのＹ２側の端部から、Ｘ２側に曲がるようにＲ部１２７ｂが形成され、Ｒ部１２３ｂのＸ２側の端部から第１壁部１１１に沿うように直線部１２８ｃが形成される。
【００３３】
（曲げ解析２）
次に、曲げ部材１０１の３点曲げ解析について説明する。ここでは５種類（比較例を含む）の曲げ部材を用意し、曲げ解析１と同様の装置（図３参照）により３点曲げ解析を行った。
【００３４】
３点曲げ解析を行う５種類の曲げ部材として「ＢＡＳＥ」及び「ＣＡＳＥ１〜４」を用意した。それぞれの寸法等を表２に示す。また図９（ａ）〜（ｅ）に各曲げ部材の断面を示す。表２中の各記号について図８を参照しつつ説明すると、ＴＳ１及びＴＳ２は材料の引張強度クラスである。ＴＳ１は側壁部１２０及び第２壁部１２を構成する材料の引張強度クラスであり、ＴＳ２は第１壁部１１１を構成する材料の引張強度クラスである（表２に示すようにＴＳ１及びＴＳ２のいずれも９８０ＭＰａである）。Ｂ１はＸ方向におけるＲ部２３ｕとＲ部２７ｕとの両端間の距離である。Ｂ２はＸ方向におけるＲ部１２３ｂとＲ部１２７ｂとの距離である。Ｂ３はＸ方向における第１壁部１１１の両端間の距離である。ｔ２は第１壁部１１１の厚さ（Ｙ方向における両端間の距離）である。ＨはＹ方向における第１壁部１１１と第２壁部１２との距離である。さらに詳しくは、Ｈは、第１壁部１１１のＹ１側端部と、第２壁部のＹ１側端部と、の距離である。ｈはＹ方向における折曲部２２と第１壁部１１１との距離である。さらに詳しくは、ｈは、第１壁部のＹ１側端部と、折曲部との距離である。その他の表１中の記号は上述した曲げ解析１と同様である。なお、Ｒ部２３ｕ、２７ｕ、１２３ｂ、及び１２７ｂの半径はそれぞれ４ｍｍとした。また、また、降伏点（ＹＰ）が７２６ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１００２ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が１６％の材料を使用した。
表２に示すように、ＣＡＳＥ１、２は、条件α及び条件βを満たす。すなわちこれらの曲げ部材は本実施形態に係る曲げ部材１０１である。一方ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３及び４は、条件α及び条件βの少なくともいずれかを満たさない曲げ部材（すなわち比較例）である。
【００３５】
【表２】
【００３６】
図１０にストロークが３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、及び１５０ｍｍのときのＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜４の断面の模式図を示す。図１０に示すように、ＣＡＳＥ２では側壁部１２０（図８参照）が断面の内側に倒れた。
各曲げ部材の、最大荷重Ｆｍａｘ／Ａ及び吸収エネルギーＥ１５０／Ａの値を表２に示す。また、曲げ解析１の結果の散布図（図６及び７参照）と同様に、図１１及び１２は表２に示す解析結果を散布図として表したものである。
【００３７】
まず最大荷重Ｆｍａｘ／Ａについて説明すると、表２、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、条件α及び条件βを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）で、比較例（ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ３）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。
次に吸収エネルギーＥ１５０／Ａについて説明すると、表２、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、条件α及び条件γを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ２）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１及び４）及び条件γを満たさないＣＡＳＥ１に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。
なお、比較例であるＣＡＳＥ４は、表２及び図１１に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが大きいが、表２及び図１２に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも吸収エネルギーＥ１５０／Ａが小さい。また、比較例であるＣＡＳＥ３は、表２及び図１２に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも吸収エネルギーＥ１５０／Ａが大きいが、表２及びず１１に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが小さい。
【００３８】
（第３実施形態）
図１３に第３実施形態に係る曲げ部材２０１の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）を示す。この曲げ部材２０１では次の点で第１実施形態と異なる。第１実施形態に係る曲げ部材１では、図１に示すように、第１壁部１１及び第２壁部１２がＸ方向に沿う直線状に形成された。一方で第３実施形態では、図１３に示すように、第１壁部２１１は第１溝２１１ａを有し、第２壁部２１２は第２溝２１２ａを有する。なお、その他の部分については第１実施形態と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
第１溝２１１ａは、Ｙ２からＹ１に向かう向きに第１壁部２１１を凹ませた（ビード形状を加えた）部分である。さらに詳しくは、第１壁部２１１をＹ２からＹ１に向かう向きに折り曲げた２つの折曲部２１１ｂ、および、２つの折曲部２１１ｂをつなぐようにＸ方向に沿う直線状に形成された直線部２１１ｃを有する。
第２溝２１２ａはＹ１からＹ２に向かうの向きに第２壁部２１２を凹ませた（ビード形状を加えた）部分である。さらに詳しくは、第２壁部２１２をＹ１からＹ２に向かう向きに折り曲げた２つの折曲部２１２ｂ、および、２つの折曲部２１２ｂをつなぐようにＸ方向に沿う直線状に形成された直線部２１２ｃを有する。
これら第１溝２１１ａ及び第２溝２１２ａにより、曲げ部材２０１の最大荷重および吸収エネルギーがより向上する。
【００４０】
（本発明に係る曲げ部材の特徴）
本発明に係る曲げ部材１（１０１、２０１）には以下の特徴がある。
【００４１】
曲げ部材１（１０１、２０１）は、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５（条件α）、及び、０．５＜δ／ｔ＜４（条件β）の関係を満たす（図１、８参照）。この構成によると、第１壁部１１（１１１、２１１）と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に曲げ部材１（１０１、２０１）が圧縮されたとき、一対の側壁部２０（１２０）のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材１（１０１、２０１）に力が加わる。この力により、側壁部２０（１２０）が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部２０（１２０）が断面の外側に膨らみにくい。よって、この構成でない場合に比べ、曲げ部材１（１０１、２０１）の座屈発生が遅れる。また、側壁部２０（１２０）が断面の外側に膨らみにくいので、曲げ部材１（１０１、２０１）の最大荷重Ｆｍａｘ／Ａを向上できる。
また、一対の側壁部２０（１２０）のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込んだ場合は、図２に示すように、一対の側壁部２０（１２０）のうち第１壁部１１と折曲部２２、２６との間の部分（直線部２４ｂ、２８ｂ）と、第１壁部１１と、で略三角形状Ｔ１（トラス構造）が形成される。この場合、第２壁部１２が第１壁部１１（１１１、２１１）側（Ｙ１からＹ２に向かう向き）に落ち込みにくく、曲げ部材１（１０１、２０１）が座屈しにくい。
【００４２】
曲げ部材１（１０１、２０１）は、一対の側壁部２０（１２０）のうち少なくともいずれかについて１．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす（図１、８参照）。この構成によると、側壁部２０（１２０）が断面の外側により膨らみにくい。よって、曲げ部材１（１０１、２０１）の最大荷重Ｆｍａｘ／Ａをより向上できる。また、側壁部２０（１２０）の外側により膨らみにくいので、曲げ部材１（１０１、２０１）の座屈発生がより遅れる。したがって、曲げ部材１（１０１、２０１）の吸収エネルギー（詳しくは、断面積及び曲げのストロークを一定としたときの吸収エネルギー。上記曲げ解析１、２ではＥ１５０／Ａ）を向上できる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４４】
例えば、第１、２実施形態では断面が四角又はハット型の曲げ部材を示した（図１、図８参照）が、例えばこの四角又はハット型がＸ方向に２つ以上並ぶように曲げ部材を形成しても本発明を適用できる。この場合、より最大荷重や吸収エネルギーを向上できる。
【００４５】
また例えば、第１実施形態に係る第１壁部１１及び第２壁部１２に第１溝２１１ａ及び第２溝２１２ａを形成した第３実施形態を示したが、第２実施形態に係る第１壁部１１１及び第２壁部１２に同様の溝を形成しても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０１、２０１ 曲げ部材
１１、１１１、２１１ 第１壁部
１２、２１２ 第２壁部
２０、１２０ 側壁部
２２、２６ 折曲部
Ｔ１ 略三角形状
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の曲げ部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より中空の曲げ部材が知られている。この曲げ部材は例えば、プレス加工やロールフォーミング等の塑性加工や、アルミニウムの押出し等により製造される。塑性加工により曲げ部材を製造する場合は、断面の角の部分にＲ部（図４（ａ）の符号２２３ｕ及び２２７ｕを参照）が形成される。また押出しにより曲げ部材を製造する場合でも、このようなＲ部を形成する場合が多い。
【０００３】
このような中空の曲げ部材では強度向上等のために断面形状に工夫を施したものが知られている。特許文献１には、断面に曲線や凹凸を設けた曲げ部材が開示されている。特許文献２、３には、断面を全体として台形とし、荷重が加わる壁部を断面の内側に凹ませた曲げ部材が開示されている。特許文献４、５には、荷重が加わる方向に垂直な方向に対向する壁部（以下、側壁部という）を断面の内側に凹ませた曲げ部材が開示されている。ただし、特許文献４、５には凹ませた部分の具体的寸法などは記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０４４１号公報（図１６）
【特許文献２】特開２００５−２３１５７４号公報（図２）
【特許文献３】特開２００６−０９５５３９号公報（図９）
【特許文献４】特開２００１−１７１４４６号公報（図２）
【特許文献５】特許第３９３８４５１号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜５の曲げ部材用いても、曲げ部材の最大荷重が十分でない場合があった。なお最大荷重とは、荷重−変位曲線における荷重の最大値、すなわち部材が耐えられる最大の荷重である。特許文献１〜３に記載の曲げ部材に荷重が加えられた場合、断面の角のＲ部の影響により側壁部（図４（ａ）の曲げ部材２０１の側壁部２２０を参照）が断面の外側に開きやすく座屈が生じやすい。また、特許文献４、５に記載の曲げ部材では、側壁部は断面の外側には開き難いが、具体的にどのような寸法で側壁部の凹み部分を形成すれば座屈が生じにくいか、すなわち最大荷重を向上できるかは不明である。
【０００６】
本発明の目的は、最大荷重に優れた曲げ部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る曲げ部材は、長手方向に対して垂直な断面において、第１壁部と、前記第１壁部に対向して配置された第２壁部と、前記第１壁部の両端から前記第２壁部の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部と、を備え、前記断面において、前記一対の側壁部のそれぞれは内側に折れ曲がる折曲部を有し、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向において、前記第１壁部と前記第２壁部との距離をＨ、前記第１壁部と前記折曲部との距離をｈとし、前記側壁部のうち前記第２壁部と前記折曲部との間の部分での、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に垂直な方向における両端部の間の距離をδとし、前記第２壁部の厚さをｔとしたとき、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５、及び、０．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす。
【０００８】
この構成、特に０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５、及び、０．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす構成によると、第１壁部と第２壁部とが対向する方向に曲げ部材が圧縮されたとき、一対の側壁部のそれぞれの折曲部が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材に力が加わる。この力により、側壁部が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部が断面の外側に膨らみにくい。よって、上記の構成でない場合に比べ、曲げ部材の座屈発生が遅れる。また、側壁部が断面の外側に膨らみにくいので、曲げ部材の最大荷重を向上できる。
また、一対の側壁部のそれぞれの折曲部が断面の内側に入り込んだ場合は、一対の側壁部のうち第１壁部と折曲部との間の部分と、第１壁部と、で略三角形状（トラス構造）が形成される。この場合、第２壁部が第１壁部側に落ち込みにくく、曲げ部材が座屈しにくい。
【０００９】
第２の発明に係る曲げ部材は、第１の発明に係る曲げ部材であって、前記一対の側壁部のうち少なくともいずれかについて１．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす。
【００１０】
この構成によると、側壁部が断面の外側により膨らみにくい。よって、曲げ部材の最大荷重をより向上できる。また、側壁部が断面の外側により膨らみにくいので、曲げ部材の座屈発生がより遅れる。したがって、曲げ部材の吸収エネルギーを向上できる。
【００１１】
第３の発明に係る曲げ部材は、第１または第２の発明に係る曲げ部材であって、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に圧縮されたとき、前記一対の側壁部のそれぞれの前記折曲部が内側に入り込むことで、前記一対の側壁部のうち前記第１壁部と前記折曲部との間の部分と、前記第１壁部と、で略三角形状が形成される。
【００１２】
この構成では、断面に略三角形状が形成されるので、第２壁部が第１壁部側へ落ち込みにくい。したがって、曲げ部材の最大荷重および吸収エネルギーを向上できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明に述べたように、本発明によれば曲げ部材の最大荷重を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【図２】図１に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図３】曲げ解析に用いる装置の全体図である。
【図４】曲げ解析１に用いる一部の曲げ部材の断面図である。
【図５】図４に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図６】曲げ解析１における曲げ部材の最大荷重を示す散布図である。
【図７】曲げ解析１における曲げ部材の吸収エネルギーを示す散布図である。
【図８】第２実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【図９】曲げ解析２に用いる曲げ部材の断面図である。
【図１０】図９に示す曲げ部材の変形後の断面図である。
【図１１】曲げ解析２における曲げ部材の最大荷重を示す散布図である。
【図１２】曲げ解析２における曲げ部材の吸収エネルギーを示す散布図である。
【図１３】第３実施形態に係る曲げ部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る曲げ部材の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は曲げ部材の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）である。図２は図１に示す曲げ部材の座屈発生後の断面図である。以下、図１、図２を参照して曲げ部材１の構成について詳細に説明する。
【００１７】
曲げ部材１は、例えば自動車のバンパーなどに用いる中空の棒状の部材である。薄鋼板、金属板、または、アルミ押し出し材などから形成される。この曲げ部材１は、図１に示すように、長手方向に対して垂直な断面が四角またはハット型形状である。すなわち曲げ部材１は、第１壁部１１と、第１壁部１１に対向して配置された第２壁部１２と、第１壁部１１の両端から第２壁部１２の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部２０を備える。
【００１８】
第１壁部１１及び第２壁部１２は、同断面（図１に示す断面）において直線状に形成される。なお、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向をＹ方向と言い、Ｙ方向における第１壁部１１側をＹ１側（図１における上側）、第２壁部１２側をＹ２側（図１における下側）などと言う。
【００１９】
側壁部２０は、側壁部２１と側壁部２５とで構成される。なお側壁部２１と側壁部２５とが対向する方向をＸ方向と言い、Ｘ方向における側壁部２１側をＸ１側（図１における右側）、側壁部２５側をＸ２側（図１における左側）などと言う。そして、一対の側壁部２０のそれぞれは内側（図１に示す断面の内側）に折れ曲がる折曲部２２、２６を有する。すなわち側壁部２１は折曲部２２を有し、側壁部２５は折曲部２６を有する。また、側壁部２１と側壁部２５とは、曲げ部材１のＸ方向における中心を通る線（すなわちＹ方向に沿う直線。図示なし）に対して線対称である。
【００２０】
側壁部２１は、第１壁部１１のＸ１側端部から第２壁部１２のＸ１側端部に延在する部分であり、全体として数字の「３」のような形状である。すなわち、この側壁部２１は以下のように設ける。曲げ部材１のＹ方向における中心よりも第２壁部１２側（Ｙ１側）で断面の内側に折れ曲がる折曲部２２を有する。また、側壁部２１と第２壁部１２との境界部分に曲線に形成されたＲ部２３ｕを有する（すなわち図１における断面の右上の角の曲線部分を有する）。このＲ部２３ｕで第２壁部１２と側壁部２１とが一体として連結されている。また、側壁部２１と第１壁部１１との境界部分に曲線に形成されたＲ部２３ｂを有する（すなわち図１における断面の右下の角の曲線部分を有する）。このＲ部２３ｂで第１壁部１１と側壁部２１とが一体として連結されている。折曲部２２とＲ部２３ｕとの間には直線部２４ｕを有する。折曲部２２とＲ部２３ｂとの間には直線部２４ｂを有する。なお、側壁部２１に折曲部２２がなければ、Ｘ方向に曲げ部材１が圧縮されたとき、Ｒ部２３ｕ、２３ｂの影響により、側壁部２１が断面の外側（Ｘ１側）に開く方向に力が作用し、曲げ部材１が座屈しやすい。
【００２１】
側壁部２５は、第１壁部１１のＸ２側端部から第２壁部１２のＸ２側端部に延在する部分である。この側壁部２５は上述したように側壁部２１とＸ方向において対称（図１において左右対称）である。すなわち、側壁部２５は曲げ部材１のＹ方向における中央よりも第２壁部１２側（Ｙ１側）で断面の内側に折れ曲がる折曲部２６を有する。また、側壁部２１と同様に、Ｙ１側にＲ部２７ｕ、Ｙ２側にＲ部２７ｂを有する。また、折曲部２６とＲ部２７ｕとの間には直線部２８ｕを有し、折曲部２６とＲ部２７ｂとの間には直線部２８ｂを有する。なお、側壁部２５に折曲部２６がなければ、Ｘ方向に曲げ部材１が圧縮されたとき、Ｒ部２７ｕ、２７ｂの影響により、側壁部２５が断面の外側（Ｘ２側）に開く方向に力が作用し、曲げ部材１が座屈しやすい。
【００２２】
ここで、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）において、第１壁部１１と第２壁部１２との距離をＨとする。さらに詳しくは、第１壁部１１の外側の面（Ｙ２側の面）と第２壁部１２の外側の面（Ｙ１側の面）との距離をＨとする。
また、Ｙ方向において、第１壁部１１と折曲部２２との距離をｈとする。さらに詳しくは、第１壁部１１の外側の面（Ｙ２側の面）と折曲部２２との距離をｈとする。なお、第１壁部１１と折曲部２６との距離もｈである。
また、第２壁部１２の厚さをｔとする。言い換えればＹ方向における第２壁部１２のＹ１側端部とＹ２側端部との間の距離をｔとする。
また、側壁部２１のうち第２壁部１２と折曲部２２との間の部分２１ｕ（言い換えれば、第２壁部１２よりＹ２側、かつ、折曲部２２よりＹ１側の部分）での、第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向に垂直な方向（Ｘ方向）における両端部の間の距離をδとする。さらに詳しくは、Ｘ方向において、折曲部２２の外側（Ｘ１側）端部と、部分２１ｕのうち最も外側（Ｘ１側）の端部と、の距離をδとする。
このとき、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５を満たす（以下、条件αという）。また、０．５＜δ／ｔ＜４を満たす（以下、条件βという）。さらに、１．５＜δ／ｔ＜４を満たす（以下、条件γという）ことが好ましい。
【００２３】
図２に、曲げ部材１の座屈発生後の断面の一例を示す（なお、曲げ部材１は、座屈発生後に必ずしも図２に示す形状となる必要はない。例えば側壁部２０が断面の外側に開く形状となっても良い）。曲げ部材１が第１壁部１１と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に圧縮されたとき、一対の側壁部２０のそれぞれの折曲部２２及び折曲部２６が断面の内側に入り込む。そして、側壁部２１のうち第１壁部１１と折曲部２２との間の部分２１ｂと、側壁部２５のうち第１壁部１１と折曲部２６との間の部分２５ｂと、第１壁部１１と、で略三角形状Ｔ１が形成される。言い換えれば、部分２１ｂと部分２５ｂと第１壁部１１とで略トラス形状が形成される。さらに言い換えれば、第１壁部１１と第２壁部１２の一部と部分２１ｂと部分２５ｂとで、第１壁部１１を下底、第２壁部１２を上底とする台形が形成される。
また、直線部２４ｕとＲ部２３ｕと第２壁部１２の一部とで略三角形状Ｔ２（略トラス形状）が形成される。また、直線部２８ｕとＲ部２７ｕと第２壁部１２とで略三角形状Ｔ３（略トラス形状）が形成される。
これらの略三角形状Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が形成されることにより、この曲げ部材１は最大荷重および吸収エネルギーが向上される。なお、最大荷重とは荷重−変位曲線における荷重の最大値、すなわち部材が耐えられる最大の荷重である。また、吸収エネルギーは荷重−変位曲線で形成される面積の値であり、曲げ部材が曲げられて所定量変位したときに曲げ部材が吸収したエネルギーである。
【００２４】
（曲げ解析１）
次に、曲げ部材１の３点曲げ解析について説明する。ここでは１２種類（比較例を含む）の曲げ部材を用意し、図３に示す装置により３点曲げ解析（シミュレーション）を行った。具体的には、曲げ部材の長手方向両端をＹ２からＹ１に向かう向きから支持剛体Ｓ１及び支持剛体Ｓ２で支持した。そして、曲げ部材の長手方向中央をＹ１からＹ２に向かう向きから圧子Ｐで加圧した。支持剛体Ｓ１、支持剛体Ｓ２、及び圧子Ｐの形状は、Ｘ方向を軸方向とする半円柱である。
【００２５】
解析は次の条件で行った。各曲げ部材の長手方向の長さは１０００ｍｍである。支持剛体Ｓ１と支持剛体Ｓ２とによる支持点間の距離は８００ｍｍである。支持剛体Ｓ１及び支持剛体Ｓ２の半径はそれぞれ３０ｍｍである。圧子Ｐの半径は１５０ｍｍである。ストローク（Ｙ方向における圧子Ｐの移動距離）は１５０ｍｍである。なお、Ｒ部２３ｕ、２３ｂ、２７ｕ、及び２７ｂ（図１参照）の半径はそれぞれ３ｍｍである。また、各曲げ部材の材料として引張強度クラスが１２７０ＭＰａ級の鋼板、または、１４７０ＭＰａ級の鋼板を用いた。引張強度クラスが１２７０ＭＰａ級の鋼板は、降伏点（ＹＰ）が１１９７ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１３０９ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が７％の材料を使用した。引張強度クラスが１４７０ＭＰａ級の鋼板は、降伏点（ＹＰ）が１２６０ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１５０４ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が６％の材料を使用した。
【００２６】
３点曲げ解析を行う１２種類の曲げ部材として「ＢＡＳＥ」及び「ＣＡＳＥ１〜１１」を用意した。それぞれの寸法等を表１に示す。また図４（ａ）〜（ｄ）に、ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３、５、及び７の断面を示す。表１中の各記号について説明すると、ＴＳは材料の引張強度クラスであり、Ｌは曲げ部材の周長であり、Ａは曲げ部材の断面積であり、「Ｅ１５０」はストロークが１５０ｍｍのときの曲げ部材の吸収エネルギーである。Ｂは、図１に示すように、Ｘ方向における側壁部２１と側壁部２５との両端間の距離（すなわちＲ部２３ｂとＲ部２７ｂとの両端間の距離）である。その他の表１中の記号は図１中の符号と対応する。
表１に示すように、ＣＡＳＥ２〜４、８、及び１１は、条件α及び条件βを満たす（条件を満たすものには○を、満たさないものには×を表１中に記載している）。すなわちこれらの曲げ部材は、本実施形態に係る曲げ部材１である。一方、ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ１、５〜７、９、及び１０は、条件α及び条件βの少なくともいずれかを満たさない曲げ部材（すなわち比較例）である。なお、ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ１０は折曲部を有さない曲げ部材（比較例）である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
図５にストロークが３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、及び１５０ｍｍのときのＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３、５、及び７の断面の模式図を示す。図５に示すように、ＣＡＳＥ３では側壁部２０（図１参照）が断面の内側に倒れた。
各曲げ部材の、最大荷重Ｆｍａｘ、最大荷重Ｆｍａｘを断面積Ａで割ったＦｍａｘ／Ａ、吸収エネルギーＥ１５０、及び、吸収エネルギーＥ１５０を断面積Ａで割ったＥ１５０／Ａの値を表１に示す。なお単位を％として記載している値は、ＢＡＳＥのＦｍａｘ／Ａ及びＥ１５０／Ａの値を基準（１００％）とした、ＣＡＳＥ１〜１１のＦｍａｘ／Ａ及びＥ１５０／Ａの相対的な大きさである。
また、図６及び７は表１に示す解析結果を散布図として表したものである。この散布図について説明すると、図６（ａ）及び（ｂ）の縦軸は最大荷重Ｆｍａｘ／Ａを示したものである。図６（ａ）の横軸はｈ／Ｈを、図６（ｂ）の横軸はδ／ｔを示したものである。図７（ａ）及び（ｂ）の縦軸は吸収エネルギーＥ１５０／Ａを示したものである。図７（ａ）の横軸はｈ／Ｈを、図７（ｂ）の横軸はδ／ｔを示したものである。図６及び７中の符号ｃ１〜ｃ１１はＣＡＳＥ１〜１１に対応する。また、図中の黒丸は曲げ部材１（すなわちＣＡＳＥ２〜４、８、及び１１）の結果を示し、白抜きの四角形は比較例（すなわちＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、９、及び１０）の結果を示す。
【００２９】
まず最大荷重Ｆｍａｘ／Ａについて説明する。表１、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、引張強度ＴＳ（表１参照）が１２７０ＭＰａの曲げ部材（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜９）については、条件α及び条件βを満たす全ての曲げ部材１（ＣＡＳＥ２〜４、及び８）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、及び９）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。また、引張強度ＴＳ（表１参照）が１４７０ＭＰａの曲げ部材（ＣＡＳＥ１０及び１１）については、条件α及びβを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１１）で、比較例（ＣＡＳＥ１０）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。
次に吸収エネルギーＥ１５０／Ａについて説明する。表１、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、引張強度ＴＳ（表１参照）が１２７０ＭＰａの曲げ部材（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜９）については、条件α及び条件γを満たす全ての曲げ部材１（ＣＡＳＥ３、４、及び８）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１、５〜７、及び９）及び条件γを満たさないＣＡＳＥ２に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。また、引張強度ＴＳ（表１参照）が１４７０ＭＰａの曲げ部材（ＣＡＳＥ１０及び１１）については、条件α及びγを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１１）で、比較例（ＣＡＳＥ１０）に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。
【００３０】
（第２実施形態）
図８に第２実施形態に係る曲げ部材１０１の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）を示す。この曲げ部材１０１では次の点で第１実施形態と異なる。第１実施形態に係る曲げ部材１では、図１に示すように、第１壁部１１、第２壁部１２、および側壁部２０は一体として形成された。一方で第２実施形態では、図８に示すように、側壁部１２０と第１壁部１１１とが別体に設けられている。なお、その他の部分については第１実施形態と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
側壁部１２１の第１壁部１１１側（Ｙ２側）の端部は、同断面の外側（Ｘ１側）に拡がるように形成される。すなわち次のように形成される。折曲部２２から第１壁部１１１に向かって直線部２４ｂが延びる（第１実施形態と同様）。直線部２４ｂのＹ２側の端部からＸ１側に曲がるようにＲ部１２３ｂが形成される。Ｒ部１２３ｂのＸ１側の端部から第１壁部１１１に沿うように直線部１２４ｃが形成される。そして、直線部１２４ｃのＸ１側端部と第１壁部１１１のＸ１側端部とは揃うように設けられる。
【００３２】
側壁部１２５は、側壁部１２１とＸ方向に対象である（Ｘ方向における曲げ部材１の中心を通る線に対して線対称である）。すなわち、折曲部２６から第１壁部１１１に向かって伸びる直線部２８ｂのＹ２側の端部から、Ｘ２側に曲がるようにＲ部１２７ｂが形成され、Ｒ部１２３ｂのＸ２側の端部から第１壁部１１１に沿うように直線部１２８ｃが形成される。
【００３３】
（曲げ解析２）
次に、曲げ部材１０１の３点曲げ解析について説明する。ここでは５種類（比較例を含む）の曲げ部材を用意し、曲げ解析１と同様の装置（図３参照）により３点曲げ解析を行った。
【００３４】
３点曲げ解析を行う５種類の曲げ部材として「ＢＡＳＥ」及び「ＣＡＳＥ１〜４」を用意した。それぞれの寸法等を表２に示す。また図９（ａ）〜（ｅ）に各曲げ部材の断面を示す。表２中の各記号について図８を参照しつつ説明すると、ＴＳ１及びＴＳ２は材料の引張強度クラスである。ＴＳ１は側壁部１２０及び第２壁部１２を構成する材料の引張強度クラスであり、ＴＳ２は第１壁部１１１を構成する材料の引張強度クラスである（表２に示すようにＴＳ１及びＴＳ２のいずれも９８０ＭＰａである）。Ｂ１はＸ方向におけるＲ部２３ｕとＲ部２７ｕとの両端間の距離である。Ｂ２はＸ方向におけるＲ部１２３ｂとＲ部１２７ｂとの距離である。Ｂ３はＸ方向における第１壁部１１１の両端間の距離である。ｔ２は第１壁部１１１の厚さ（Ｙ方向における両端間の距離）である。ＨはＹ方向における第１壁部１１１と第２壁部１２との距離である。さらに詳しくは、Ｈは、第１壁部１１１のＹ１側端部と、第２壁部のＹ１側端部と、の距離である。ｈはＹ方向における折曲部２２と第１壁部１１１との距離である。さらに詳しくは、ｈは、第１壁部のＹ１側端部と、折曲部との距離である。その他の表１中の記号は上述した曲げ解析１と同様である。なお、Ｒ部２３ｕ、２７ｕ、１２３ｂ、及び１２７ｂの半径はそれぞれ４ｍｍとした。また、また、降伏点（ＹＰ）が７２６ＭＰａ、引張り強さ（ＴＳ）が１００２ＭＰａ、伸び率（Ｅｌ）が１６％の材料を使用した。
表２に示すように、ＣＡＳＥ１、２は、条件α及び条件βを満たす。すなわちこれらの曲げ部材は本実施形態に係る曲げ部材１０１である。一方ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ３及び４は、条件α及び条件βの少なくともいずれかを満たさない曲げ部材（すなわち比較例）である。
【００３５】
【表２】
【００３６】
図１０にストロークが３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、及び１５０ｍｍのときのＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１〜４の断面の模式図を示す。図１０に示すように、ＣＡＳＥ２では側壁部１２０（図８参照）が断面の内側に倒れた。
各曲げ部材の、最大荷重Ｆｍａｘ／Ａ及び吸収エネルギーＥ１５０／Ａの値を表２に示す。また、曲げ解析１の結果の散布図（図６及び７参照）と同様に、図１１及び１２は表２に示す解析結果を散布図として表したものである。
【００３７】
まず最大荷重Ｆｍａｘ／Ａについて説明すると、表２、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、条件α及び条件βを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）で、比較例（ＢＡＳＥ及びＣＡＳＥ３）に比べて最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが向上した。
次に吸収エネルギーＥ１５０／Ａについて説明すると、表２、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、条件α及び条件γを満たす曲げ部材１（ＣＡＳＥ２）で、比較例（ＢＡＳＥ、ＣＡＳＥ１及び４）及び条件γを満たさないＣＡＳＥ１に比べて吸収エネルギーＥ１５０／Ａが向上した。
なお、比較例であるＣＡＳＥ４は、表２及び図１１に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが大きいが、表２及び図１２に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも吸収エネルギーＥ１５０／Ａが小さい。また、比較例であるＣＡＳＥ３は、表２及び図１２に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも吸収エネルギーＥ１５０／Ａが大きいが、表２及びず１１に示すように曲げ部材１（ＣＡＳＥ１及び２）よりも最大荷重Ｆｍａｘ／Ａが小さい。
【００３８】
（第３実施形態）
図１３に第３実施形態に係る曲げ部材２０１の断面図（長手方向に対して垂直な断面の断面図）を示す。この曲げ部材２０１では次の点で第１実施形態と異なる。第１実施形態に係る曲げ部材１では、図１に示すように、第１壁部１１及び第２壁部１２がＸ方向に沿う直線状に形成された。一方で第３実施形態では、図１３に示すように、第１壁部２１１は第１溝２１１ａを有し、第２壁部２１２は第２溝２１２ａを有する。なお、その他の部分については第１実施形態と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
第１溝２１１ａは、Ｙ２からＹ１に向かう向きに第１壁部２１１を凹ませた（ビード形状を加えた）部分である。さらに詳しくは、第１壁部２１１をＹ２からＹ１に向かう向きに折り曲げた２つの折曲部２１１ｂ、および、２つの折曲部２１１ｂをつなぐようにＸ方向に沿う直線状に形成された直線部２１１ｃを有する。
第２溝２１２ａはＹ１からＹ２に向かうの向きに第２壁部２１２を凹ませた（ビード形状を加えた）部分である。さらに詳しくは、第２壁部２１２をＹ１からＹ２に向かう向きに折り曲げた２つの折曲部２１２ｂ、および、２つの折曲部２１２ｂをつなぐようにＸ方向に沿う直線状に形成された直線部２１２ｃを有する。
これら第１溝２１１ａ及び第２溝２１２ａにより、曲げ部材２０１の最大荷重および吸収エネルギーがより向上する。
【００４０】
（本発明に係る曲げ部材の特徴）
本発明に係る曲げ部材１（１０１、２０１）には以下の特徴がある。
【００４１】
曲げ部材１（１０１、２０１）は、０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５（条件α）、及び、０．５＜δ／ｔ＜４（条件β）の関係を満たす（図１、８参照）。この構成によると、第１壁部１１（１１１、２１１）と第２壁部１２とが対向する方向（Ｙ方向）に曲げ部材１（１０１、２０１）が圧縮されたとき、一対の側壁部２０（１２０）のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込む方向に曲げ部材１（１０１、２０１）に力が加わる。この力により、側壁部２０（１２０）が断面の外側に開こうとする力が打ち消され、側壁部２０（１２０）が断面の外側に膨らみにくい。よって、この構成でない場合に比べ、曲げ部材１（１０１、２０１）の座屈発生が遅れる。また、側壁部２０（１２０）が断面の外側に膨らみにくいので、曲げ部材１（１０１、２０１）の最大荷重Ｆｍａｘ／Ａを向上できる。
また、一対の側壁部２０（１２０）のそれぞれの折曲部２２、２６が断面の内側に入り込んだ場合は、図２に示すように、一対の側壁部２０（１２０）のうち第１壁部１１と折曲部２２、２６との間の部分（直線部２４ｂ、２８ｂ）と、第１壁部１１と、で略三角形状Ｔ１（トラス構造）が形成される。この場合、第２壁部１２が第１壁部１１（１１１、２１１）側（Ｙ１からＹ２に向かう向き）に落ち込みにくく、曲げ部材１（１０１、２０１）が座屈しにくい。
【００４２】
曲げ部材１（１０１、２０１）は、一対の側壁部２０（１２０）のうち少なくともいずれかについて１．５＜δ／ｔ＜４の関係を満たす（図１、８参照）。この構成によると、側壁部２０（１２０）が断面の外側により膨らみにくい。よって、曲げ部材１（１０１、２０１）の最大荷重Ｆｍａｘ／Ａをより向上できる。また、側壁部２０（１２０）の外側により膨らみにくいので、曲げ部材１（１０１、２０１）の座屈発生がより遅れる。したがって、曲げ部材１（１０１、２０１）の吸収エネルギー（詳しくは、断面積及び曲げのストロークを一定としたときの吸収エネルギー。上記曲げ解析１、２ではＥ１５０／Ａ）を向上できる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００４４】
例えば、第１、２実施形態では断面が四角又はハット型の曲げ部材を示した（図１、図８参照）が、例えばこの四角又はハット型がＸ方向に２つ以上並ぶように曲げ部材を形成しても本発明を適用できる。この場合、より最大荷重や吸収エネルギーを向上できる。
【００４５】
また例えば、第１実施形態に係る第１壁部１１及び第２壁部１２に第１溝２１１ａ及び第２溝２１２ａを形成した第３実施形態を示したが、第２実施形態に係る第１壁部１１１及び第２壁部１２に同様の溝を形成しても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０１、２０１ 曲げ部材
１１、１１１、２１１ 第１壁部
１２、２１２ 第２壁部
２０、１２０ 側壁部
２２、２６ 折曲部
Ｔ１ 略三角形状
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に対して垂直な断面において、第１壁部と、前記第１壁部に対向して配置された第２壁部と、前記第１壁部の両端から前記第２壁部の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部と、を備え、
前記断面において、前記一対の側壁部のそれぞれは内側に折れ曲がる折曲部を有し、
前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向において、前記第１壁部と前記第２壁部との距離をＨ、前記第１壁部と前記折曲部との距離をｈとし、
前記側壁部のうち前記第２壁部と前記折曲部との間の部分での、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に垂直な方向における両端部の間の距離をδとし、
前記第２壁部の厚さをｔとしたとき、
下記の関係を満たす曲げ部材。
０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５
０．５＜δ／ｔ＜４
【請求項２】
前記一対の側壁部のうち少なくともいずれかについて下記の関係を満たす請求項１に記載の曲げ部材。
１．５＜δ／ｔ＜４
【請求項３】
前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に圧縮されたとき、前記一対の側壁部のそれぞれの前記折曲部が内側に入り込むことで、前記一対の側壁部のうち前記第１壁部と前記折曲部との間の部分と、前記第１壁部と、で略三角形状が形成される請求項１または２に記載の曲げ部材。
【請求項１】
長手方向に対して垂直な断面において、第１壁部と、前記第１壁部に対向して配置された第２壁部と、前記第１壁部の両端から前記第２壁部の両端に延在し互いに対向して配置された一対の側壁部と、を備え、
前記断面において、前記一対の側壁部のそれぞれは内側に折れ曲がる折曲部を有し、
前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向において、前記第１壁部と前記第２壁部との距離をＨ、前記第１壁部と前記折曲部との距離をｈとし、
前記側壁部のうち前記第２壁部と前記折曲部との間の部分での、前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に垂直な方向における両端部の間の距離をδとし、
前記第２壁部の厚さをｔとしたとき、
下記の関係を満たす曲げ部材。
０．５５＜ｈ／Ｈ＜０．８５
０．５＜δ／ｔ＜４
【請求項２】
前記一対の側壁部のうち少なくともいずれかについて下記の関係を満たす請求項１に記載の曲げ部材。
１．５＜δ／ｔ＜４
【請求項３】
前記第１壁部と前記第２壁部とが対向する方向に圧縮されたとき、前記一対の側壁部のそれぞれの前記折曲部が内側に入り込むことで、前記一対の側壁部のうち前記第１壁部と前記折曲部との間の部分と、前記第１壁部と、で略三角形状が形成される請求項１または２に記載の曲げ部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−４５９０２（Ｐ２０１１−４５９０２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５５９７（Ｐ２００９−１９５５９７）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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