JP2013159153A - バンパー構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】バンパーステイ３がバンパーリインフォース２を前後方向に貫通し、バンパーリインフォース２の前壁５及び後壁６に接合されたバンパー構造体において、部品点数及び工数を増加させることなく、バンパーリインフォース２を補強材４により補強して中央部１３の剛性を確保する。
【解決手段】バンパーリインフォース２の断面内部に補強材４が挿入され、左右のバンパーステイ３，３の間でバンパーリインフォース２の中央部１３及び両傾斜部１４，１４にかけて延在している。補強材の４の両端には、バンパーリインフォース２の傾斜部１４，１４と同様の傾斜部２７，２７が形成されている。バンパーリインフォース２の両端部を曲げ加工する前に、バンパーリインフォース２の断面内部に補強材４を挿入し、バンパーリインフォース２の両端部を曲げ加工するとき同時に補強材４の両端部を曲げ加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バンパーリインフォースと左右のバンパーステイ、及びバンパーリインフォースの補強材からなる自動車のバンパー構造体に関する。

自動車車体の前面側及び後面側に設置されるバンパーには、補強材としてバンパーリインフォースが設けられている。バンパーリインフォースは一般に荷重方向に略垂直に向く前壁と後壁、及びそれらを連結する横壁を有する断面中空の部材であり、後方側から一対のバンパーステイにより支持され、各バンパーステイの後端はサイドメンバの前端に固定されている。

バンパーリインフォースとバンパーステイの接合は、通常、ボルト・ナットによる締結又は溶接により行われている。
例えば下記特許文献１〜３では、アルミニウム合金押出材からなるステイの先端部を、バンパーリインフォースの後壁にボルト・ナット又はネジにより固定している。下記特許文献４〜６では、同じくアルミニウム合金押出材からなるステイを用い、その先端に取付用フランジを一体的に設け、そのフランジをバンパーリインフォースの後壁にボルト・ナットにより固定している。 また、下記特許文献７では、ステイの先端に取付用フランジを設け、そのフランジをバンパーリインフォースの前壁に溶接している。

これらの取付部構造によれば、例えば特許文献８に記載されているように、オフセットバリヤ衝突やポール衝突のように取付部に大きい曲げモーメントがかかる衝突の場合に、該曲げモーメントによりボルトが破断したり、ボルトのヘッド又はナットがバンパーリインフォースの取付壁に食い込んで該壁部が破れたり、あるいは溶接部が変形して、バンパーリインフォースの取付面がステイ先端の取付面から浮き上がることがある。そうなるとバンパーリインフォースの反力が小さくなり、衝突エネルギーに対応して座屈（曲げ変形）が急速に進行し、変位が拡大する。一方、これらの問題点の発生を防止しようとして、ボルト・ナットを大型化し、バンパーリインフォースの取付壁を肉厚にすると、取付部構造やバンパーリインフォースの重量が増加する。

このような問題を解決する取付部構造として、特許文献９のように、閉断面（略口型断面）のアルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前壁及び後壁に取付穴を形成し、この取付穴にバンパーステイを挿入してバンパーリインフォースを前後方向に貫通させ、かつ前壁及び後壁に接合した構造が提案されている。より具体的には、特許文献９の例えば図５の例では、前記取付穴に挿入したバンパーステイ素材（円筒状のアルミニウム合金押出材）を電磁成形で拡管して、前記取付穴の内周面に密着させ、前壁から突出した部分を拡開し、前壁と後壁の間及び後壁の後方側を外径方向に張り出させた構造であり、これによりステイ素材（成形後はバンパーステイ）がバンパーリインフォースの前壁及び後壁に強固に接合している。

このようにバンパーステイの軸部がバンパーリインフォースに形成された取付穴を前後方向に貫通し、前壁及び後壁に接合した取付部構造を有する場合（このような取付部構造を有するバンパー構造体を、ステイ貫通型バンパー構造体という）、バンパーリインフォースの前壁及び後壁にバンパーステイの取付穴を形成する必要がある。この取付穴は一般にプレスによる打抜きで形成されるため、バンパーリインフォースの断面は内リブがない略口型（前壁と後壁、上壁と下壁からなる）の断面形状でなくてはならない。
バンパーリインフォースとして、軽量化のためアルミニウム合金押出形材が使用される場合、剛性を確保するため日型、目型の断面形状とすることが多いが、バンパーリインフォースが略口型の断面形状の場合は、日型及び目型の断面形状に比べ、重量増を抑えつつ中央部での剛性を確保することが難しいという問題がある。

一方、中空断面のアルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォースに、補強材を部分的に設けることで、その部分の剛性を向上させることが知られている。例えば特許文献１０では、バンパーリインフォースの両端部において、曲がり部を挟んで補強材をバンパーリインフォースの中空部に挿入することで、オフセット衝突に対する剛性を確保している。特許文献１１では、バンパーリインフォースの曲げ加工した両端に補強材を挿入し、又はバンパーリインフォースの両端に補強材を挿入した後に共に曲げ加工し、両端の中空部に補強材が内接したバンパーリインフォースを得て、斜め前方からの衝突に対する剛性を確保している。また、特許文献１２では、バンパーリインフォースの中央部において、補強材を前面に取り付けて中央部の剛性を確保している。

特開平６−２２７３３３号公報 特開平１１−２０８３９２号公報 特開平１１−２０８３９３号公報 特開平８−９１１５４号公報 特開２００１−２９４１０６号公報 特開２００２−１９５５３号公報 特開２００２−６７８４０号公報 特開２００４−２５５９９１号公報 特開２００４−２３７８１８号公報 特開２００８−２４０１９号公報 特開２０００−５２８９７号公報 特開２００３−１２７８０８号公報

先に述べたステイ貫通型バンパー構造体において、バンパーリインフォース中央部の剛性を確保するため、特許文献１２に記載されているように、当該中央部の前面に補強材を取り付けることが考えられる。これにより少ない重量増加でバンパーリインフォース中央部の剛性を確保できるが、補強材の取り付けに際しては、ボルト・ナット等の取付用部材が必要で、部品点数及び工数が増え、それがコストアップにつながるという問題がある。
本発明は、ステイ貫通型バンパー構造体についての上記問題点に鑑みてなされたものであって、バンパーリインフォースの補強材を設置することでバンパー構造体としての重量増を抑えつつ、バンパーリインフォース中央部の剛性を確保すると共に、補強材の取り付けに際し部品点数及び工数を増加させることなく、低コストで補強材の取り付けが行えるようにすることを目的とする。

本発明は、前壁、後壁、上壁及び下壁からなる略口型断面のアルミニウム合金押出形材からなり、車幅方向に平行な中央部と、車幅方向両端側で車体側に曲げ加工され前記中央部に対して傾斜した傾斜部とを有し、前記傾斜部において前壁及び後壁に取付穴が形成されたバンパーリインフォースと、前記取付穴に嵌って前記バンパーリインフォースを車体前後方向に貫通し、かつ前記前壁及び後壁に接合された左右のバンパーステイと、前記バンパーリインフォースに固定され前記バンパーリインフォースを補強する補強材からなるバンパー構造体において、前記補強材は、一対のフランジと両フランジを接続する上下一対のウェブを有する金属形材からなり、前記バンパーリインフォースの内部に挿入され、前記両フランジが前記前壁及び後壁の内面に沿って配置され、前記左右のバンパーステイの間で前記バンパーリインフォースの中央部及び両傾斜部にかけて延在し、前記バンパーリインフォースの内部で上下方向に拘束され、さらに前記バンパーリインフォースと共に曲げ加工されて車幅方向に拘束されたことを特徴とする。

前記補強材を上下方向に拘束する手段は特に限定されるものではないが、例えば前記バンパーリインフォースの内部において、前記前壁及び後壁に上下一対ずつの突起状リブが対向して形成され、前記補強材のフランジが前記上下のリブの間に嵌入する構造が考えられる。
前記バンパーステイは、例えば電磁成形により拡管して前記前壁及び後壁に接合されている。この場合、前記バンパーステイは筒状のアルミニウム合金押出材からなり、電磁成形により拡管して前記取付穴の内周面に密着するとともに、前記前壁の前方側において拡開し、前記前壁と後壁の間及び前記後壁の後方側で外径方向に張り出していることが望ましい。

なお、金属形材とは、長手方向に実質的に同一断面形状を有する金属部材を意味し、前記補強材はこのような金属形材からなる。金属形材には、アルミニウム合金押出材のほか、アルミニウム合金板や鋼板を用いて製作した部材も含まれる。
また、本発明に係るバンパー構造体は、車体のフロント側及びリア側に設置することができるが、いずれの場合も衝突面側を前、車体側と後とする。

本発明によれば、ステイ貫通型バンパー構造体において、補強材を用いることでバンパー構造体としての重量増を抑えつつバンパーリインフォース中央部の剛性を確保することができる。そして、バンパーリインフォースの中央部及び曲げ加工された両端の傾斜部の内部に、同様に両端を曲げ加工された補強材が配置されていることから、特に取付用部材を必要とすることなく、補強材はバンパーリインフォースの内部に拘束されている。また、バンパーリインフォースの両端の傾斜部を曲げ加工する際、内部に挿入した補強材の両端の傾斜部の曲げ加工も行われるから、補強材の取り付けのために特に工数が増加することもない。従って、バンパーリインフォースの中央部が補強材で補強されたステイ貫通型バンパー構造体を低コストで製造できるようになる。

本発明に係るバンパー構造体の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るバンパー構造体の端部の平面断面図である。 電磁成形による接合方法を説明する平面断面図である。

以下、図１〜図４を参照して、本発明に係るバンパー構造体の一例を具体的に説明する。
図１に示すバンパー構造体１は、中空断面形状を有するアルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォース２と、バンパーリインフォース２の左右両端に接合されたバンパーステイ３、及びバンパーリインフォース２の中空部内に挿入された補強材４より構成される。

バンパーリインフォース２を構成するアルミニウム合金押出材は、特に図２に示すように、断面が略口型で、衝突面側の前壁５と、車体側の後壁６と、前壁５及び後壁６を接続する上壁７及び下壁８からなる。断面の内部をみると、前壁５と後壁６の内面側に上下一対ずつの突起状リブ９，１０及び１１，１２が互いに対向して形成されている。
バンパーリインフォース２は、長手方向に沿って、車幅方向に平行な中央部１３と、車幅方向両端側で車体側に曲げ加工され前記中央部に対して傾斜した傾斜部１４，１４からなり、特に図３に示すように、傾斜部１４の前壁５及び後壁６には、バンパーステイ３の取付穴１５，１６が形成されている。

バンパーステイ３は、円筒状のアルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向いて前方部分（接合に関与する部分）が前記取付穴１５，１６に嵌り、バンパーリインフォース２を車体前後方向に貫通している。このバンパーステイ３は、円筒状のアルミニウム合金押出材を電磁成形で拡管して得られたもので、前壁５と後壁６の部分において取付穴１５，１６の内周面に密着し、前壁５に形成した取付穴１５から前方に突出した前端部分が拡開し（拡開部１７）、前壁５と後壁６の間の部分が外径方向に張り出し（張出部１８）、後壁５の後方部分が外径方向に張り出し（張出部１９）、これによりバンパーステイ３はバンパーリインフォース２に強固に接合されている。また、バンパーステイ３の後端には、図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ２１が車体前後方向に対して垂直に形成されている。

補強材４は、互いに平行な一対のフランジ２２，２３と、両フランジに垂直で両フランジを接続する上下一対のウェブ２４，２５を有するアルミニウム合金押出材からなり、バンパーリインフォース２の断面内部に挿入され、左右のバンパーステイ３，３の間でバンパーリインフォース２の中央部１３及び両傾斜部１４，１４にかけて延在している。補強材４を構成するアルミニウム合金押出材の前後方向幅（フランジ２２，２３の外面間距離）は、補強材４がバンパーリインフォース２の断面内部に挿入可能なように、バンパーリインフォース２を構成するアルミニウム合金押出材の断面内部の前後方向幅（前壁５と後壁６の内面間距離）より若干小さ目に設定されている。

補強材４は、フランジ２２が前壁に形成された一対のリブ９，１０の間に嵌入し、前壁５の内面に沿って前方側に配置され、フランジ２３が後壁６に形成された一対のリブ１１，１２の間に嵌入し、後壁６の内面に沿って後方側に配置され、それぞれ実質的に前壁５及び後壁６に内接状態である。この配置形態により、補強材４はバンパーリインフォース２の断面内部で上下方向及び前後方向に移動が拘束されている。
また、補強材４はバンパーリインフォース２の中央部１３及び両傾斜部１４，１４にかけて延在しているから、補強材４の両端部は当然バンパーリインフォース２の傾斜部１４，１４に沿って傾斜している。すなわちこの補強材４は、長手方向にみると、図１に示すように、車幅方向に平行な中央部２６と、車幅方向両端側で車体側に曲げ加工され前記中央部に対して傾斜した傾斜部２７，２７からなる。この構造により、補強材４はバンパーリインフォース２の断面内部で車幅方向に移動が拘束されている。いずれにしても、補強材４をバンパーリインフォース２の内部に固定するための取付用部材は必要とされていない。

補強材４はバンパーリインフォース２と共に（同時に）曲げ加工され、これにより補強材４には傾斜部２７，２７が形成され、バンパーリインフォース２には傾斜部１４，１４が形成される。この曲げ加工を含めて、バンパーリインフォース２とバンパーステイ３及び補強材４からなるバンパー構造体１の製造手順の一例を次に説明する。
まず、曲げ加工に先立ち、バンパーリインフォース２の素材であるアルミニウム合金押出材（以下、バンパーリインフォース素材という）の断面内部に、補強材４の素材であるアルミニウム合金押出材（以下、補強材素材という）を挿入し、前記補強材素材を前記バンパーリインフォース素材の長手方向所定位置に配置し、前記バンパーリインフォース素材の両端部に曲げ加工を施す。この曲げ加工により、両端に傾斜部１４，１４を有するバンパーリインフォース２が形成され、同時に前記バンパーリインフォース素材の内部に配置されていた前記補強材素材も両端部が曲げ加工されて、両端に傾斜部２７，２７を有する補強材４が形成され、結果としてバンパーリインフォース２の内部に補強部材４が固定される。

続いて、図４に示すように、バンパーステイ３を構成するアルミニウム合金押出材（ステイ素材３Ａ）を、バンパーリインフォース２の傾斜部１４に形成した取付穴１５，１６に嵌め入れ、前端を前壁５の前方に少し突出させ、後壁６の後方側に突出した部分の周囲を後端の所定長さを残して分割金型２８で包囲し、その状態で電磁成形用コイル２９をステイ素材３Ａ内に挿入し、電気エネルギーを投入して、ステイ素材３Ａの全長を電磁成形により拡管する。なお、取付穴１５，１６は、曲げ加工の前又は後に形成すればよい。

ステイ素材３Ａが拡管することにより、ステイ素材３Ａはバンパーリインフォース２の前壁５及び後壁６に接合され、同時にバンパーステイ３が形成される。より詳しくいえば（図３参照）、ステイ素材３Ａは、拡管により前記取付穴１５，１６の内周面に密着し、前壁５の前方に突出していた前端が外径方向に拡開して拡開部１７が形成され、前壁５と後壁６の間が外径方向に張り出して張出部１８が形成され、後壁６の後方部分が分割金型２８内で外径方向に張り出して張出部１９が形成され、後端部分が拡開して分割金型２８の端面に打ち当たり、取付用フランジ２１が形成される。なお、電磁成形だけでは取付用フランジ２１の平坦形状が正確に出せない場合は、金型を用いたプレス成形等の適宜の手段により、適宜整形（平坦化）することができる。

１ バンパー構造体
２ バンパーリインフォース
３ バンパーステイ
４ 補強材

Claims (3)

1. 前壁、後壁、上壁及び下壁からなる略口型断面のアルミニウム合金押出形材からなり、車幅方向に平行な中央部と、車幅方向両端側で車体側に曲げ加工され前記中央部に対して傾斜した傾斜部とを有し、前記傾斜部において前壁及び後壁に取付穴が形成されたバンパーリインフォースと、前記取付穴に嵌って前記バンパーリインフォースを車体前後方向に貫通し、かつ前記前壁及び後壁に接合された左右のバンパーステイと、前記バンパーリインフォースに固定され前記バンパーリインフォースを補強する補強材からなるバンパー構造体であり、前記補強材は、一対のフランジと両フランジを接続する上下一対のウェブを有する金属形材からなり、前記バンパーリインフォースの内部に挿入され、前記両フランジが前記前壁及び後壁の内面に沿って配置され、前記左右のバンパーステイの間で前記バンパーリインフォースの中央部及び両傾斜部にかけて延在し、前記バンパーリインフォースの内部で上下方向に拘束され、さらに前記バンパーリインフォースと共に曲げ加工されて車幅方向に拘束されたことを特徴とするバンパー構造体。
2. 前記バンパーリインフォースの内部において、前記前壁及び後壁に上下一対ずつの突起状リブが対向して形成され、前記補強材のフランジが前記上下のリブの間に嵌入し、これにより前記補強材が前記バンパーリインフォースの内部で上下方向に拘束されていることを特徴とする請求項１に記載されたバンパー構造体。
3. 前記バンパーステイは、筒状のアルミニウム合金押出材からなり、電磁成形により拡管して前記取付穴の内周面に密着し、前記前壁の前方側において拡開し、前記前壁と後壁の間及び前記後壁の後方側で外径方向に張り出し、これにより前記前壁及び後壁に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載されたバンパー構造体。

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