JP2000301992A

JP2000301992A - バンパーの製造方法

Info

Publication number: JP2000301992A
Application number: JP11112604A
Authority: JP
Inventors: Rentaro Kato; 錬太郎加藤; Hajime Maeno; 肇前野; Shigetoshi Jogan; 茂利成願; Hidemitsu Hamano; 秀光浜野; Naoki Nishikawa; 直毅西川; Sadao Kokubo; 貞男小久保
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Showa Aluminum Corp
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】熱影響による接合部の強度低下や割れを回避
し得るバンパーの製造方法を提供することを目的とす
る。【解決手段】バンパー本体２の長さ方向の所定位置に
おける嵌合凹部２２に、支持部材３を強嵌して支持部材
３を仮組みする。そして、バンパー本体２の一方の凸条
２１と支持部材３とを摩擦撹拌接合したのち、他方の凸
条２１と支持部材３も同様にして摩擦撹拌接合する。こ
のように摩擦撹拌接合によって支持部材３をバンパー本
体２に接合一体化すると、溶融溶接時の接合部５の強度
低下や高温割れが回避され、かつ強度及び剛性に優れた
バンパー１を製作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等の車体
の前部または後部に設けられるアルミニウムまたはアル
ミニウム合金（以下、単にアルミニウムという）製のバ
ンパーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】昨今の
自動車の車体軽量化の要請に伴い、車体の一部を構成す
るバンパーもアルミニウム製のものが提案されている。
このようなアルミニウム製のバンパーは、ＪＩＳ６００
０系のアルミニウム合金の押出材等からなるバンパー本
体に、サイドメンバやバンパーステー等の取付用支持部
材を接合一体化することによって形成され、従来、バン
パー本体と支持部材との接合は、主にＭＩＧやＴＩＧ等
の溶融溶接により行われていた。

【０００３】しかしながら、上述の溶融溶接では、前記
バンパー本体や支持部材への入熱量が大きくなり、熱処
理系のアルミニウム材で構成されたものでは、熱影響に
よってバンパーの接合部の強度が低下する上、合金の種
類（特にＡｌ−Ｃｕ系合金）によっては溶接により高温
割れが発生し易い等、多くの問題があった。

【０００４】この発明は、上記技術的背景に鑑みてなさ
れたものであって、熱影響による接合部の強度低下や割
れを回避し得るバンパーの製造方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係るバンパーの製造方法は、アルミニウ
ム製またはアルミニウム合金製のバンパー本体に、支持
部材を接合してバンパーを製造するに際し、前記支持部
材を前記バンパー本体の接合位置に配置するとともに、
回転するプローブを接合予定部位に挿入状態にして接合
部材を軟化撹拌する摩擦撹拌接合を実施することによっ
て、バンパー本体と支持部材とを接合することを特徴と
する。

【０００６】上記構成によれば、バンパー本体と支持部
材との接合に、入熱量が非常に小さい摩擦撹拌接合を利
用するため、溶融溶接時の接合部の強度低下や高温割れ
等が回避され、また、接合部はバンパー本体と支持部材
両方の素地が撹拌混練されて均一に一体化した状態とな
り、かつ組成変化を生じないことから、接合部に十分な
剛性及び強度が付与される。

【０００７】前記アルミニウム材料としては、例えば、
純アルミニウム系、Ａｌ−Ｃｕ系（ＪＩＳ２０００
系）、Ａｌ−Ｍｎ（ＪＩＳ３０００系）、Ａｌ−Ｓｉ
（ＪＩＳ４０００系）、Ａｌ−Ｍｇ（ＪＩＳ５０００
系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（ＪＩＳ６０００系）、Ａｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ（ＪＩＳ７０００系）合金等が用いられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るバンパーの
製造方法について、図面を参照して具体的に説明する。

【０００９】図１から図５は、この実施形態によって製
造されるバンパーの一例を示す。このバンパー（１）
は、長さ方向にやや湾曲した角筒状のバンパー本体
（２）と、該バンパー本体（２）の長さ方向の両端部に
おいて、バンパー本体（２）の外周面に接合される２個
の支持部材（サイドメンバやバンパーステー等）（３）
（３）により構成されている。

【００１０】前記バンパー本体（２）は、例えば、ＪＩ
Ｓ６０００系合金からなるアルミニウム押出材を押出方
向の所定長さに切断したのち、曲げ加工を施すことによ
って製作されている。このバンパー本体（２）には、外
周面の一面に、近接配置された２列の断面矩形の凸条
（２１）（２１）が長さ方向に沿って一体に形成される
と共に、２列の凸条（２１）（２１）の間に、バンパー
本体（２）の長さ方向に沿う態様で嵌合凹部（２２）が
形成されている。

【００１１】一方、前記支持部材（３）（３）は、バン
パー本体（２）を車体に取り付け、かつバンパー本体
（２）の強度や剛性を向上するために用いられる偏平な
短尺角筒状の部材であり、アルミニウム押出材を押出方
向に所定長さに切断することによって製作されている。
各支持部材（３）（３）は、前記バンパー本体（２）の
嵌合凹部（２２）に圧入状態に適合しうるように、嵌合
凹部（２２）の幅（Ａ）と同じ程度の厚み（Ｂ）に設計
されている。

【００１２】次に、前記バンパー本体（２）への支持部
材（３）（３）の接合方法について説明する。なお、２
個の支持部材（３）（３）の接合はいずれも同一である
ので、一方の支持部材（３）の接合についてのみ説明す
る。

【００１３】まず、バンパー本体（２）の長さ方向の所
定位置において、２個の凸条（２１）の間に形成された
嵌合凹部（２２）に、該凹部（２２）の幅と支持部材
（３）の厚みが合致する向きにして、かつ支持部材
（３）の長さ方向の一方の端面が嵌合凹部（２２）の底
面に当接ないしほぼ当接するまで支持部材（３）を強嵌
して、仮組みする。

【００１４】この状態で、バンパー本体（２）の凸条
（２１）（２１）と、支持部材（３）を摩擦撹拌接合に
より接合一体化する。この摩擦撹拌接合は、被加工物よ
りも硬い材質のプローブ（棒状物）を回転させながら被
加工物に摺接させた際に、発生する摩擦熱によって被加
工物のプローブとの摺接部分が可塑化状態となり、この
可塑化状態の被加工物素材がプローブによって撹拌混練
されると共に、該プローブが被加工物中を移動可能にな
ることを利用し、被加工物相互の接合予定部位を接合一
体化するものである。

【００１５】この実施形態においては、図３に示すよう
に、径大の円柱状回転子（４１）の端部軸線上に、バン
パー本体（２）及び支持部材（３）よりも硬質の径小の
ピン状プローブ（４２）が突出して一体に設けられた接
合装置（４０）を用い、前記回転子（４１）及びプロー
ブ（４２）を回転させつつ、プローブ（４２）をバンパ
ー本体（２）の一方の凸条（２１）の外側から該凸条
（２１）の表面にほぼ直角状に接触させる。すると、前
記凸条（２１）はプローブ（４２）との摺接によって接
触部において軟化可塑化し、プローブ（４２）は凸条
（２１）の厚さ方向内部に挿入されていく。プローブ
（４２）の挿入は、プローブ（４２）の先端が一方の凸
条（２１）を貫通し支持部材（３）まで挿入され、かつ
回転子（４１）のプローブ側平坦面からなる肩部（４１
ａ）が凸条（２１）の表面に当接するまで行う。なお、
支持部材（３）はバンパー本体（２）の嵌合凹部（２
２）に強嵌され仮止めされているから、プローブ（４
２）の挿入作業を容易に行いうる。

【００１６】そして、プローブ（４２）を、挿入状態の
まま進行方向後方にわずかに傾けて、回転子（４１）の
肩部を進行方向側の部分をわずかに浮かせた状態で、凸
条（２１）の長さ方向に沿って相対的に移動させる。す
ると、プローブ（４２）の回転により発生する摩擦熱、
さらに回転子（４１）の肩部と凸条（２１）の表面との
摺動に伴い発生する摩擦熱によって、凸条（２１）及び
支持部材（３）はプローブ（４２）との接触近傍におい
て軟化可塑化し、かつ撹拌されると共に、その軟化部分
がプローブ（４２）の進行圧力を受けてプローブ（４
２）の通過溝を埋めるように、プローブ（４２）の進行
方向後方へと回り込む態様で塑性流動したのち、摩擦熱
を急速に失って冷却固化される。この現象がプローブ
（４２）の移動に伴って順次繰り返されていき、プロー
ブ（４２）を支持部材（３）の幅とほぼ同じ範囲だけ移
動させることによって、最終的にバンパー本体（２）の
一方の凸条（２１）と支持部材（３）が接合一体化され
る。

【００１７】このような摩擦撹拌溶接によれば、バンパ
ー本体（２）の凸条（２１）及び支持部材（３）が可塑
化する温度は、これらの素材の融点よりもかなり低く、
従って固相接合の範疇に属するため、接合過程を通して
バンパー本体（２）の凸条（２１）及び支持部材（３）
への入熱量は極めて少なく、接合部（５）近傍の熱歪み
や熱影響による割れや強度低下を生じる畏れがないと共
に、合金の場合でも接合部の組成変化を生じない。

【００１８】こうして、バンパー本体（２）の一方の凸
条（２１）と支持部材（３）を摩擦撹拌接合したのち、
他方の凸条（２１）と支持部材（３）を同様にして摩擦
撹拌接合すると、１個の支持部材（３）は２個の凸条
（２１）のそれぞれと接合される。そして、上述と同様
に他方の支持部材（３）をバンパー本体（２）に接合一
体化すれば、図４に示すように、２個の支持部材（３）
が接合一体化されたバンパー（１）が得られる。

【００１９】こうして得られたバンパー（１）は、熱影
響による強度低下や割れ等が回避され、また、接合部
（５）はバンパー本体と支持部材両方の素地が撹拌混練
されて均一に一体化した状態となり、かつ組成変化を生
じないことから、接合部（５）の剛性及び強度が優れた
ものとなる。しかも、この実施形態では、支持部材
（３）はバンパー本体（２）の嵌合凹部（２２）に嵌合
固定されているから、摩擦撹拌接合による接合強度に加
えて機械的な強度が作用し、両者はより一層強固に固定
される。さらに、接合部の外観が良好であるから、通常
の溶接やろう付けによる接合を行った場合のような表面
修復のための後加工も不要ないし簡単で済む。

【００２０】なお、この実施形態では、支持部材（３）
（３）をバンパー本体（２）の嵌合凹部（２２）に嵌合
固定するものとしたが、その他の嵌合構造であっもよい
し、凸条の先端面に支持部材（３）の端面を突き合わせ
た状態で摩擦撹拌接合してもよいし、あるいは凸条を有
しないバンパー本体に支持部材の端面を突き合わせた状
態で摩擦撹拌接合するものとしてもよい。

【００２１】また、バンパー本体（２）と支持部材
（３）とを摩擦撹拌接合により接合一体化するのに、プ
ローブ（４２）を支持部材（３）の幅とほぼ同じ範囲だ
け移動させるものとしたが、プローブ（４２）を支持部
材（３）の幅より狭い範囲で移動させるものとしてもよ
いし、あるいはプローブを移動させずに、一個ないし複
数個のスポット状の接合部を形成するものとしてもよ
い。さらに、バンパー本体、支持部材として押出形材を
用いたが、ダイカスト材や鋳物材を用いてもよい。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、バンパー本体と支持
部材との接合に、入熱量が非常に小さい摩擦撹拌接合を
利用するため、溶融溶接時の接合部の強度低下や高温割
れ等を回避することができる。また、接合部はバンパー
本体と支持部材両方の素地が撹拌混練されて均一に一体
化した状態となり、かつ組成変化を生じないことから、
接合部に十分な剛性及び強度を付与することができ、接
合部の外観にも優れた高品質のバンパーを提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法により製造するバンパーの一例
を、バンパー本体と支持部材を分離して示す斜視図であ
る。

【図２】図１のバンパー本体と支持部材の横断面図であ
る。

【図３】摩擦撹拌接合により支持部材をバンパー本体に
接合している状態を示す斜視図である。

【図４】バンパーの斜視図である。

【図５】バンパーの要部横断面図である。

【符号の説明】

１・・・バンパー２・・・バンパー本体２１・・・凸条２２・・・嵌合凹部３・・・支持部材５・・・接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前野肇愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者成願茂利堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者浜野秀光堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者西川直毅堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者小久保貞男堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内Ｆターム(参考） 4E067 AA05 BG02 DA13 DA17 EA07 EB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム製またはアルミニウム合金
製のバンパー本体に、支持部材を接合してバンパーを製
造するに際し、前記支持部材を前記バンパー本体の接合位置に配置する
とともに、回転するプローブを接合予定部位に挿入状態
にして接合部材を軟化撹拌する摩擦撹拌接合を実施する
ことによって、バンパー本体と支持部材とを接合するこ
とを特徴とするバンパーの製造方法。