JP2013160253A

JP2013160253A - エネルギー吸収部材及びその製造方法

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Publication number: JP2013160253A
Application number: JP2012020370A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ishitobi; 秀樹石飛; Hiroaki Hosoi; 寛哲細井
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: JP5912593B2

Abstract

【課題】筒状のアルミニウム合金押出材からなるステイ素材の端部を、電磁成形で拡開してフランジ部を形成し、バンパーステイを製造する場合に、割れの発生や肉厚減少を生じさせることなく、フランジ幅を増大できるようにする。
【解決手段】周方向に沿って波形状に起伏する周壁８を有するステイ素材７を用いる。ステイ素材７の周方向に沿った周壁の外周の周長Ｌ（波形状の起伏に沿って１周したときの延べ長さ）が、同じ外径（最小外接円９の径）の単なる円筒形の周壁の周長Ｌ_０より長い（Ｌ＞Ｌ_０）。Ｌ−Ｌ_０を余剰線長という。ステイ素材７の周壁８がこの余剰線長を有することにより、周壁８の端部を拡開してフランジ部を成形したとき、大きい径のフランジ部を形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の衝突時に衝突エネルギーを吸収するバンパーステイ等のエネルギー吸収部材及びその製造方法に関する。

近年、乗用車の衝突や歩行者保護に関する基準が強化され、一方では、燃費や運動性能の向上が要求されており、バンパーレインフォースの高強度化やバンパーステイ（クラッシュボックス）のエネルギー吸収効率の向上、及びさらなる軽量化、あるいは歩行者保護部品（特許文献１参照）のエネルギー吸収効率の向上等が求められている。また、トラックについても、乗用車の潜り込み防止の目的で、フロント及びリアのアンダープロテクター（特許文献２参照）の衝突強度基準が強化されているが、積載重量の増大のため、アンダーランプロテクターやアンダーランプロテクターステイのエネルギー吸収効率の向上及び軽量化が求められている。

エネルギー吸収効率の向上と軽量化、さらに部品点数の削減、接合方法の簡略化等の目的で、筒状のアルミニウム合金押出材（又はアルミニウム合金板を筒状に曲げ成形したもの）の一方又は両方の端部に、電磁成形を利用してフランジを成形した縦圧壊のバンパーステイが知られている（特許文献３〜８参照）。
このアルミニウム合金押出材等は、バンパーステイが衝突時に吸収すべき所定のエネルギー吸収量に対応して、その直径及び肉厚が決定されるが、電磁成形による拡管でフランジ部は材料が伸ばされるため、拡管率（拡管後の周長／元の周長）が大きいと、フランジ部の外周部に割れが入ったり、肉厚減少を生じるため、電磁成形で成形できるフランジ幅には限界がある。

特開２０１１−１０５１８３号公報特開２００８−２７３２７１号公報特開２０１０−１１６１２９号公報特開２０１０−６９９２７号公報特開２００６−３０５５８７号公報特開２００５−１５２９２０号公報特開２００５−７４７５号公報特開２００４−１８９０６２号公報

筒状のアルミニウム合金押出材等において、成形できるフランジ幅の限界値は、通常、素材直径の２０〜３０％であり、素材直径が小さい場合には、ボルト締結に必要なフランジ幅を確保できないという問題がある。また、バンパーステイとサイドメンバーの締結において、バンパーステイ側にボルト締結に必要なフランジ幅自体を確保できる場合であっても、サイドメンバーとのボルト締結位置の一部又は全部を、バンパーステイの成形可能なフランジ幅の範囲内に設定できない場合もある。

上記の問題点を解決する手段として、筒端に別部品（フランジ）を電磁成形によりカシメ締結したり（特許文献６参照）、アーク溶接により接合することが行われているが、部品点数や加工工数が増え、バンパーステイの重量やコストが増大するという問題がある。また、ボルトの取付点数を減らしたり、ボルト径を小さくすることも対策として考えられるが、その場合は十分な締め付け強度を確保できないという問題が生じる。

本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもので、筒状のアルミニウム合金押出材等の端部を、電磁成形等の加工手段により拡開してフランジ部を形成し、バンパーステイ等のエネルギー吸収部材を製造する場合に、従来以上に割れの発生や肉厚減少を生じさせることなく、フランジ幅を増大できるようにすることを目的とする。

本発明に係るエネルギー吸収部材は、周方向に沿って波形状に起伏する周壁を有し、該周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きい筒状の金属製形材から成形されたもので、周方向に沿って波形状に起伏する筒状の周壁を有する軸部と、前記金属製形材の端部周壁の全周が拡開して形成されたフランジ部からなることを特徴とする。
本発明において金属製形材とは、長手方向に沿って実質的に同一断面を有する金属製部材を意味する。筒状の金属製形材には筒状の押出材のほか、板材を筒状に成形したものも含まれ、そのうち特に望ましいのはアルミニウム合金押出材である。

また、波形状に起伏するとは、周方向に沿って凹凸が繰り返される形態を意味する。その波形には例えば正弦波状、三角波状、歯車状、それらの組み合わせ等、種々の形態があり得る。
周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きいとは、周方向に沿った周壁の外周の周長（波形状の起伏に沿って１周したときの延べ長さ）が、同じ外径（最小外接円径）の単なる円筒形の周壁の周長より長いことを意味する。

上記エネルギー吸収部材は、周方向に沿って波形状に起伏する周壁を有し、該周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きい筒状の金属製形材を素材とし、その端部周壁の全周を塑性加工により拡開してフランジ部を形成することにより製造することができる。上記塑性加工の全部又は一部を電磁成形で行うことができる。
エネルギー吸収部材の軸部に相当する箇所は実質的に拡管せず、元の金属製形材の断面形状をほぼそのまま維持することもできるが、フランジ部の成形と同時に適当な拡管率で拡管することも本発明に含まれる。後者の場合、軸部の周壁は、素材である金属製形材の周壁と同様の形態で波形状に起伏している必要はない。例えば金属製形材の周壁の波形状の起伏が、正弦波状の形態を有していた場合、拡管により軸部の周壁の波形形状を三角波状の形態に変えることも可能である。

本発明によれば、金属製形材の筒状の周壁の周長が、一般的な円形断面の周壁に比べて長く形成されている。本発明では、そのことを周壁が余剰線長を有するという。本発明に係る金属製形材は、周壁が余剰線長を有することから、周壁の端部を拡開してフランジ部を成形したとき、従来の円形断面の金属製形材と同じ拡管率（拡管後の周長／元の周長）でフランジ部を成形したとしても、大きい径のフランジ部、すなわちフランジ幅の大きいフランジ部を成形できるようになる。これにより、これまでボルト締結ができなかった相手材とのボルト締結が可能となり、あるいはボルト締結位置の設定の自由度が増す。
また、エネルギー吸収部材の軸部の周壁が、周方向に沿って波形状に起伏していることから、軸方向にみると、軸部の周壁に軸方向に平行な一種の稜線が複数個形成されていることになり、これが衝突時の座屈変形を抑制するので、平均荷重及びエネルギー吸収量を増大させることができる。

本発明に係るバンパーステイ素材の平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。本発明に係るバンパーステイの平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。図２のバンパーステイの製造方法を説明する一部断面側面図である。本発明に係るバンパーステイの製造方法を工程順に説明する図である。本発明に係るバンパーステイの軸部の断面図である。本発明に係るクラッシュビード付きバンパーステイの平面断面図（ａ）（（ｂ）のＡ−Ａ断面図）、及び側面図（ｂ）である。本発明に係るバンパーステイ素材の平面図である。本発明に係るバンパーステイ素材の平面図である。本発明に係るバンパーステイ素材の平面図である。本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の一部断面平面図である。本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の平面図（ａ）、（ａ）のＢ−Ｂ断面図（ｂ）、及びバンパーステイ中間材の断面図である。本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の平面図（ａ）、（ａ）のＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の平面図（ａ）、（ａ）のＤ−Ｄ断面図（ｂ）である。従来のバンパーステイ素材の平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。従来のバンパーステイの平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。

以下、図１〜図１５を参照し、本発明に係るエネルギー吸収部材について、主としてバンパーステイを例に、より具体的に説明する。なお、このバンパーステイに関する説明は、他のエネルギー吸収部材に対しても適用される。
初めに図１４を参照して、従来の金属製形材（ステイ素材）とエネルギー吸収部材（バンパーステイ）について説明する。
図１４（ａ），（ｂ）は、金属製形材（アルミニウム合金押出材）を所定長さに切断したステイ素材１を示す。ステイ素材１は円形断面を有する筒状体で、この例では、両方の端面（切断面）が軸方向に対し垂直な平面内にある。なお、ステイ素材１として、金属板をプレス成形又はロール成形し、筒状としたものを用いることもできる。

例えば特許文献７，８等に記載されているように、ステイ素材１の周壁２の周囲を両端部を除いて金型で包囲し、ステイ素材１内部に電磁成形コイルを挿入し、該電磁成形コイルに瞬間大電流を流し、ステイ素材１の端部周壁を電磁成形で拡開して、図１５（ａ），（ｂ）に示すバンパーステイ３を成形することができる。バンパーステイ３は、円筒状の軸部４とその両端に形成されたフランジ部５，６を有する。フランジ部５，６は軸部４の軸方向に対し垂直な平面内に形成されている。この例では軸部４の拡管率（拡管後の周長／元の周長）はゼロか極めて小さく設定されている。先に述べたように、フランジ部５，６のフランジ幅の大きさＷ_５，Ｗ_６には制約がある。
フランジ部５，６の拡管成形は、１回だけの電磁成形でなく、特許文献５に記載されているように、２回以上の電磁成形を繰り返して行ったり、電磁成形の前後に適宜プレス成形を付加して行うこともできる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係るステイ素材７を示す。ステイ素材７は、筒状の周壁が周方向に沿って凹凸を繰り返す金属製形材（アルミニウム合金押出材）を所定長さに切断したものである。
図１（ａ）に示すとおり、ステイ素材７の周壁８は、周方向に沿って波形状に起伏している。この波形は波長λの正弦波状の形態を有し、凸部８ａと凹部８ｂからなる単位波形が周壁８の周方向に沿って８個繰り返され、周壁８は軸方向に垂直な断面において８回対称となっている。周壁８の厚みは全周で一定であり、周壁８の外周面（凸部８ａの頂部）に接する最小外接円９及び周壁８の内周面（凹部８ｂの底部）に接する最大内接円１１が同心である。周壁８の外周の周長（波形状の起伏に沿って一周したときの延べ長さ）をＬとし、最小外接円９の周長をＬ_０とすると、Ｌ＞Ｌ_０の関係にある。
ステイ素材７は、従来のステイ素材１と同様に、両方の端部（切断面）が軸方向に対し垂直な平面内にある。ステイ素材７として、金属板をプレス成形又はロール成形で筒状に成形したもの（金属製形材）を用いることもできる。

図２（ａ），（ｂ）に示すバンパーステイ１２は、バンパーステイ３と同様に、ステイ素材７の周壁８の周囲を両端部を除いて金型で包囲し、ステイ素材７の内部に筒状に巻き回した電磁成形コイルを挿入し、該電磁成形コイルに瞬間大電流を流し、ステイ素材７の端部を拡開して成形したものである。前記金型の内周面は筒状で、周方向に沿って波形状（正弦波状の形態）に起伏し、ステイ素材７の周壁８の外周面にほぼ密接する。図３に、ステイ素材７、金型１３及び電磁成形コイル１４の配置を示す。この電磁成形によりステイ素材７は拡管し、ステイ素材７の中間部は金型１３の内周面に圧接し、金型１３の端面１３ａ，１３ｂから突き出た両端部は拡開して前記端面１３ａ，１３ｂに打ち当たる。

電磁成形されたバンパーステイ１２は、周方向に沿って波形状（正弦波状）に起伏する筒状の軸部１５と、その両端に形成されたフランジ部１６，１７からなる。フランジ部１６，１７は軸部１５の軸方向に対し垂直な平面内に形成されている。この例では軸部１５の拡管率はゼロか極めて小さく設定され、軸部１５の周壁は元のステイ素材７の周壁８の断面形状をほぼそのままの形で残している。

ステイ素材７の周壁８は周方向に沿って波形状に起伏し、周壁８の外周の周長Ｌと最小外接円９の周長Ｌ_０が、Ｌ＞Ｌ_０の関係にある。Ｌ−Ｌ_０を本発明では余剰線長という。従来の円形断面のステイ素材１の外径が、前記最小外接円９の径（ステイ素材７の外径）と同じとしたとき、ステイ素材７の周壁８はステイ素材１の周壁２と比較して、Ｌ−Ｌ_０の余剰線長を有するということができる。
ステイ素材７がこの余剰線長を有するため、ステイ素材１と同じ拡管率（拡管後の周長／元の周長）でフランジ部１６，１７を成形した場合、拡管後の周長（フランジ部１６，１７の外径）を大きくし、そのフランジ幅Ｗ_１６，Ｗ_１７（図２に示すのはフランジ幅の最も小さい箇所）を大きくすることができる。なお、周壁８が周方向に沿って波形状に起伏するステイ素材７を用いた場合でも、フランジ部１６，１７の外周（輪郭）は図２（ａ）に図示のとおりほぼ円形に成形される。

バンパーステイのフランジ部の成形は、１回の電磁成形で行うこともできるし、特許文献５に記載されているように、複数回の電磁成形で行うこともできる。また、電磁成形によらず、プレス成形を複数回繰り返したり（特許文献５の従来技術参照）、部分鍛造を行うことにより、上記と同様のフランジ部を成形することもできる。
あるいは、電磁成形とプレス成形を組み合わせてフランジ部を成形することもできる。この点を図４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。まず、第１工程として、図４（ａ）に示すように、ステイ素材１８（ステイ素材７と同じ断面形状を有するものとする）の周壁１９の周囲を金型２１で包囲し、ステイ素材１８の内部に円形断面（同一径でらせん状に巻き回した）の電磁成形コイル２２を挿入し、電磁成形コイル２２に瞬間大電流を流し、金型２１の端面から突き出していたステイ素材１８の端部をフレア状に拡管成形し、ステイ中間材１８ａを成形する。続いて第２工程として、図４（ｂ）に示すように、金型２３によりステイ中間材１８ａを保持し、パンチ２４でフレア状部２５ａを軸方向にプレス成形して拡開し、フランジ部２５を成形する。
これとは逆に、第１工程として、プレス成形でステイ素材の端部をフレア状に成形した後、フレア状部を電磁成形でさらに拡開し、フランジ部を成形することもできる（特許文献５参照）。

図２に示すバンパーステイ１２は、軸部１５の拡管率がゼロか極めて小さく、元のステイ素材７の断面形状がほぼそのままの形で軸部１５に残されている。一方、バンパーステイの軸部の拡管率を所定の大きさに設定し、又は／及び、軸部の断面形状を元のステイ素材７の断面形状から実質的に変化させることもできる。例えば、図５に示す軸部２６は、同じステイ素材７を用いて電磁成形したもので、周壁２７の波形が凹部２７ｂにおいて三角波状（凸部２７ａは正弦波状を保つ）になるように成形したものである。軸部２６の周壁２７に軸方向に平行に形成される稜線２８が、図２の例（軸部１５）に比べてより明瞭となる。
なお、以上の例では、ステイ素材の周壁（及びバンパーステイの軸部の周壁）の波形は８個の単位波形からなるが、衝突時の軸部の変形モードを考慮すると、周壁の波形を構成する単位波形の数は偶数個が望ましい。ただし、奇数個を排除するものではない。

電磁成形によりフランジ部を拡開成形する際、同時にバンパーステイの軸部にクラッシュビードを成形することができる。例えば図３に示す電磁成形であれば、ステイ素材７を包囲する金型１３の内周面の複数箇所に所定形状の窪みを形成し、電磁成形時にステイ素材７の周壁８を前記窪みに膨出させることで、前記クラッシュビードを成形することができる。図６に示すバンパーステイ２８において、軸部２９に形成されたクラッシュビード３１はそのようにして形成されたものである。

このクラッシュビード３１は、周壁３２の波形の凹部３２ｂに形成され、凹部３２ｂを埋めて両側の凸部３２ａ，３２ａまで広がり、軸部２９の軸方向に沿って８列形成されている。すなわち、周壁３２の波形を構成する単位波形毎にクラッシュビード列が軸方向に１列形成され、隣接するクラッシュビード列では、クラッシュビード３１，３１，・・は異なる高さに、すなわち軸方向にみて千鳥足配置で形成され、１つ置きのクラッシュビード列では、各クラッシュビード３１，３１，・・は同じ高さに形成されている。
なお、クラッシュビードの形成位置は、周壁の波形の凹部に限定されるものではない。

ステイ素材は、上記の例に限らず、種々の断面形状をとることができる。例えば次のように、周壁の肉厚を周方向に沿って変化させることができる。
（１）電磁成形用コイルの成形力が相対的に及びにくい周壁の中心から遠い箇所（波形の凸部）を相対的に薄肉とする。電磁成形用コイルの成形力が十分でない場合でも、フランジ部の成形が可能となる。
（２）フランジ成形後のボルト締結位置になる箇所（ボルト締結予定箇所）を相対的に厚肉として、ボルト締結部の強度を上げる。
（３）バンパーステイの軸部の周壁にクラッシュビードを膨出成形する場合、ステイ素材の周壁のクラッシュビードを成形する箇所（波形の凹部）を相対的に薄肉として、電磁成形で膨出しやすくし、その代わりに波形の凸部を相対的に厚肉として、バンパーステイの軸部のエネルギー吸収量の低下を防止する。

図７〜９は、ステイ素材の断面形状の他の例を示す。周壁の波形等がステイ素材７とは異なる。
図７に示すステイ素材３３の周壁３４は、周方向に沿って波形状の起伏を有する。この波形は歯車状の形態を有し、凸部３４ａと凹部３４ｂからなる波長λの単位波形が周壁３４の周方向に沿って８個繰り返され、周壁３４は軸方向に垂直な断面において８回対称となっている。前記単位波形の波長λのうち、凹部３４ｂの成分が大部分を占める。周壁３４の厚みは全周で一定であり、周壁３４の外周面に接する最小外接円３５及び周壁３４の内周面に接する最大内接円３６が同心である。
ステイ素材３３は、周壁３４の外周の周長（波形状の起伏に沿って一周したときの延べ長さ）をＬとし、最小外接円３５の周長をＬ_０とすると、Ｌ＞Ｌ_０の関係にあり、周壁３４は先に述べた余剰線長を有する。

周壁３４の凹部３４ｂは、周方向に沿ったほぼその全長にわたり最大内接円３６と接触している。従って、ステイ素材３３は、周壁３４と最大内接円３６の接触延べ線長が、ステイ素材７より長い。
拡管用の電磁成形コイルは、導線を円筒状又は切頭円錐筒状に螺旋形に巻き回した構成のものが一般的に用いられることから、ステイ素材３３の場合、周壁３４と電磁成形用コイルを周方向の大部分において極めて近接させることができ、フランジ部の成形にあたり、電磁成形コイルによる高い成形力（反発力）をステイ素材３３の周壁３４に与えることができる。

図８に示すステイ素材３７の周壁３８は、周方向に沿って波形状の起伏を有する。この波形は歯車状の形態を有し、凸部３８ａ及び凹部３８ｂからなる波長λの単位波形が周壁３８の周方向に８個繰り返され、周壁３８は８回対称となっている。周壁３８の厚みは全周で一定であり、周壁３８の外周面に接する最小外接円３９及び周壁３８の内周面に接する最大内接円４１が同心である。
ステイ素材３７は、周壁３８の外周の周長（波形状の起伏に沿って一周したときの延べ長さ）をＬとし、最小外接円３９の周長をＬ_０とすると、Ｌ＞Ｌ_０の関係にあり、周壁３８は先に述べた余剰線長を有する。
このステイ素材３７は、周壁３８が歯車状の波形を有する点で、ステイ素材３３と類似するが、波形の凸部３８ａの周方向に沿った長さが凹部３８ｂの周方向に沿った長さより長い点で異なる。凸部３８ａをフランジ成形後のボルト締結位置になる箇所（ボルト締結予定箇所）とするのが望ましい。

図９に示すステイ素材４２の周壁４３は、周方向に沿って波形状の起伏を有する。この波形は、異なる２つの波形（ステイ素材３３の周壁３４の波形とステイ素材３７の周壁３８の波形に類似）を組み合わせた形態を有する。周方向に沿って凸部４３ａと凹部４３ｂからなる波長λ_１の単位波形と、凸部４３ｃと凹部４３ｄからなる波長λ_２の単位波形が、周壁４３の周方向に沿って４個ずつ交互に繰り返され、周壁４３は軸方向に垂直な断面において４回対称となっている。ただし、凸部４３ａは外周側が薄肉化して最小外接円４４と接しない凸部と、内周側が薄肉化して最小外接円４４と接する凸部の２つがあり、厳密にいえば波長λ_１の単位波形には２種類がある。周壁４３の外周面に接する最小外接円４４及び周壁４３の内周面に接する最大内接円４５が同心である。

ステイ素材４２は、周壁４３の外周の周長（波形状の起伏に沿って一周したときの延べ長さ）をＬとし、最小外接円４４の周長をＬ_０とすると、Ｌ＞Ｌ_０の関係にあり、周壁４３は先に述べた余剰線長を有する。
周壁４３は、周方向に沿って波形の波長、高さ及び肉厚が変化し、周壁４３の厚みは凸部４３ａが相対的に薄肉とされ、電磁成形により変形しやすくなっている。凸部４３ｃは、凸部４３ａに比べて周方向に長く、かつ厚肉である。凸部４３ｃの位置をフランジ成形後のボルト締結位置とするのが望ましい。

以上のステイ素材３３，３７，４２を用いてフランジ部を有するバンパーステイを成形する場合、ステイ素材７の場合と同様に、バンパーステイの軸部の拡管率をゼロか極めて小さく、元のステイ素材の断面形状をほぼそのままの形で軸部に残すようにすることができる。同じくステイ素材７の場合と同様に、バンパーステイの軸部の拡管率を所定の大きさに設定し、又は／及び、軸部の断面形状を元のステイ素材３３，３７，４２の断面形状から実質的に変化させることもできる。

フランジ部の成形に電磁成形を利用する場合、ステイ素材として次のような材質、形状が望ましい。
ステイ素材の材質は、熱伝導度が高く、熱処理により高強度化できるＪＩＳ６０００系アルミニウム合金が好ましい。
ステイ素材の周壁の波形を構成する単位波形（１つの凸部と１つの凹部の組み合わせ）の数Ｎは、３≦Ｎ≦３０の範囲から選択することが好ましく、中でもＮは偶数であることが好ましい。Ｎがこれより多いと波形の曲率変化が大きく、フランジ部の成形の際に割れが発生する可能性があり、少ないと余剰線長を確保しにくい。

ステイ素材の内径（最大内接円径）ｄ_１は、２０ｍｍ≦ｄ_１≦２００ｍｍの範囲から選択することが好ましい。ｄ_１がこれより大きいと周壁に凹凸がなくても十分なフランジ幅が確保でき、これより小さいと電磁成形でフランジ部を拡開成形するのが困難である。
ステイ素材の周壁の波形の振幅（ステイ素材の外径（最小外接円径）ｄ_２と内径（最大内接円径）ｄ_１の差）ｄ_２−ｄ_１は、２ｍｍ≦ｄ_２−ｄ_１≦４０ｍｍの範囲から選択することが好ましい。ｄ_２−ｄ_１がこれより大きいと拡管に必要な電磁力を作用させることが困難であり、小さいと有効な余剰線長を確保しにくい。

本発明に係るバンパーステイは、バンパーリインフォースにボルト・ナットで締結するタイプと、電磁成形によりバンパーリインフォースにかしめ接続するタイプの両方に適用できる。
図１０は、バンパーステイ４６とバンパーリインフォース４７からなるバンパー構造体を示す。バンパーステイ４６は、周方向に沿って波形状に起伏する周壁を有する筒状の軸部４８と、その両端部に形成されたフランジ部４９，５１からなる。軸部４６の軸方向に対し傾斜して成形されたフランジ部４９が、バンパーリインフォース４７の背面にボルト・ナットで締結されている。一方、サイドメンバ側（車体側）のフランジ部５１は、軸部４６の軸方向に対し垂直に形成され、図示しないサイドメンバの前端にボルト・ナットで締結される。
バンパーリインフォース４７は、鋼製又はアルミニウム合金製の中空材からなり、鋼製の場合はロールフォーム鋼が、アルミニウム合金製の場合は押出材が好適に利用できる。
バンパーステイ４６は、アルミニウム合金押出材からなるステイ素材、又はアルミニウム合金板を筒状に成形したステイ素材から成形される。

図１１（ａ），（ｂ）は、バンパーステイ５２とバンパーリインフォース５３からなるバンパー構造体を示す。このバンパー構造体の基本構造は、特許文献３に記載されたものと同じである。
バンパーリインフォース５３は、バンパーリインフォース４７と同様に鋼製又はアルミニウム合金製の中空材からなり、両端部が前後方向に潰し加工され、断面略コの字状に成形されている。この潰し加工によりバンパーリインフォース５３の前後壁は密着し、そこに円形のバーリング穴５４が成形されている。バーリング穴５４の穴フランジは、衝突時の危害を防止する観点から、サイドメンバ側に向いて突出して形成されている（特許文献３の図４参照）。
バンパーステイ５２は、周方向に沿って波形状に起伏する筒状の周壁を有する軸部５５と、サイドメンバ側の端部に形成されたフランジ部５６からなり、軸部５５の先端部（接続部５５ａ）がバンパーリインフォース５３にかしめ接続されている。接続部５５ａの周壁はバーリング穴５４の内周面に密着し、先端が拡開して小さいフランジ部５７が形成されている。

前記バンパー構造体の製造にあたり、筒状のステイ素材は、まず、図１１（ｃ）に示すように、ステイ中間材５８に予成形される（特許文献３の図１７参照）。ステイ中間材５８は、元のステイ素材の周壁をそのまま残した小径軸部５９、やや拡径した大径軸部６１、及びサイドメンバ側の端部に形成された前記フランジ部５６からなる。このステイ中間材５８は、前記ステイ素材を電磁成形で拡管（小径軸部５９を除く）することにより成形できる。

続いて、ステイ中間材５８の小径軸部５９を前記バーリング穴５４に挿入し、小径軸部５９を電磁成形により拡管する。これにより、ステイ中間材５８（電磁成形後はバンパーステイ５２）はバンパーリインフォース５３にかしめ接続される。この電磁成形にあたり、小径軸部５９のみを局部的に加熱軟化することもできる（特許文献４参照）。
なお、ステイ素材を予成形することなく、ステイ素材のままその前方部分を前記バーリング穴５４に挿入し、ステイ素材の全長を電磁成形で拡管することにより、軸部５５及びフランジ部５６を成形し、同時にバンパーリインフォース５３にかしめ接続することも可能である（特許文献３参照）。

図１２は、バンパーステイ６２とバンパーリインフォース６３からなるバンパー構造体を示す。このバンパー構造体の基本構造は、特許文献４に記載されたものと同じである。
バンパーリインフォース６３は、バンパーリインフォース４７と同様に鋼製又はアルミニウム合金製の中空材からなる。バンパーリインフォース６３は、全長にわたり同じ断面形状を有し（両端部が潰し加工されていない）、バンパーリインフォース６３の前後壁にバーリング穴６４，６５が形成され、両方のバーリング穴６４，６５の穴フランジがどちらもバンパーリインフォース６３の中空内部側に突出している点で、図１１に示すバンパーリインフォース５３と異なる。

バンパーステイ６２は、周方向に沿って波形状に起伏する筒状の周壁を有する軸部６６と、サイドメンバ側の端部に形成されたフランジ部６７からなり、軸部６６の先端部（接続部６６ａ）がバンパーリインフォース６３にかしめ接続されている。バンパーステイ６２は、接続部６６ａが２つのバーリング穴６４，６５の内周面に密着し、かつバーリング穴６４，６５の間（バンパーリインフォース６３の前後壁の間）で膨出している点で、図１１に示すバンパーステイ５２と異なる。
バンパーステイ６２とバンパーリインフォース６３からなるバンパー構造体前の製造にあたっては、図１１に示すバンパー構造体と同様の方法が適用できる。

図１３は、バンパーステイ６８とバンパーリインフォース６９からなるバンパー構造体を示す。
バンパーリインフォース６９はハット型断面であり、高張力鋼やホットスタンプ鋼からなる。両端部に円形のバーリング穴７１が成形され、その穴フランジはサイドメンバ側に向いて突出して形成されている。
バンパーステイ６８は、図１１に示すバンパーステイ５２と同様の構造を有する。
バンパーステイ６８とバンパーリインフォース６９からなるバンパー構造体前の製造にあたっては、図１１に示すバンパー構造体と同様の方法が適用できる。

７，１８，３３，３７，４２ステイ素材
８，１９，３４，３８，４３ステイ素材の周壁
８ａ周壁の凸部
８ｂ周壁の凹部
９，３５，３９，４４周壁の外周面に接する最小外接円
１１，３６，４１，４５周壁の内周面に接する最大内接円
１２，２８バンパーステイ
１３，２１金型
１４，２２電磁成形コイル
１５，２６，２９バンパーステイの軸部
１６，１７，２５バンパーステイのフランジ部
２４パンチ

Claims

周方向に沿って波形状に起伏する周壁を有し、該周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きい筒状の金属製形材から成形されたエネルギー吸収部材であり、周方向に沿って波形状に起伏する筒状の周壁を有する軸部と、前記金属製形材の端部周壁の全周が拡開して形成されたフランジ部からなることを特徴とするエネルギー吸収部材。
前記軸部の周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きいことを特徴とする請求項１に記載されたエネルギー吸収部材。
前記軸部の周壁の断面形状が、前記金属製形材の周壁の断面形状とほぼ同一であることを特徴とする請求項２に記載されたエネルギー吸収部材。
前記金属製形材がアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載されたエネルギー吸収部材。
前記軸部の周壁に外向きに膨出する複数個のクラッシュビードが成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載されたエネルギー吸収部材。
前記エネルギー吸収部材がバンパーステイであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載されたエネルギー吸収部材。
周方向に沿って波形状に起伏する周壁を有し、該周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きい筒状の金属製形材を素材とし、その端部周壁の全周を塑性加工により拡開してフランジ部を形成し、周方向に沿って波形状に起伏する筒状の周壁を有する軸部と前記フランジ部からなるエネルギー吸収部材を製造することを特徴とするエネルギー吸収部材の製造方法。
前記軸部の周壁の外周の周長円相当径が最小外接円径より大きいことを特徴とする請求項７に記載されたエネルギー吸収部材の製造方法。
前記金属製形材がアルミニウム合金押出材からなり、前記塑性加工の全部又は一部を電磁成形で行うことを特徴とする請求項７又は８に記載されたエネルギー吸収部材の製造方法。
前記電磁成形により、前記金属製形材の周壁を外向きに膨出させ、前記軸部の周壁に外向きに膨出する複数個のクラッシュビードを形成することを特徴とする請求項９に記載されたエネルギー吸収部材の製造方法。
前記エネルギー吸収部材がバンパーステイであることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載されたエネルギー吸収部材の製造方法。