JP2016118298A - エネルギー吸収部材 - Google Patents
エネルギー吸収部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016118298A JP2016118298A JP2016016357A JP2016016357A JP2016118298A JP 2016118298 A JP2016118298 A JP 2016118298A JP 2016016357 A JP2016016357 A JP 2016016357A JP 2016016357 A JP2016016357 A JP 2016016357A JP 2016118298 A JP2016118298 A JP 2016118298A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- peripheral wall
- stay
- bumper
- circumference
- shaft portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Vibration Dampers (AREA)
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(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より長い。ステイ素材7の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)と同じ外径(最小外接円9の径)の単なる円筒形の周壁の周長の差を余剰線長という。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。
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。
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長手方向の全長にわたり有し、該周壁の外周の周長円相当径が該周壁の最小外接円径より大きい筒状の金属製形材を素材とし、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、前記金属製形材の端部周壁の全周が拡開し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、長手方向の全長にわたり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。
本発明において金属製形材とは、長手方向の全長にわたり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。
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。
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。
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。
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。
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W5,W6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。
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L0とすると、L>L0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L0とすると、L>L0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L0が、L>L0の関係にある。L−L0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−L0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W16,W17(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。
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W16,W17(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)。
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。
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。
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。
(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L0とすると、L>L0の関係にあり、周壁34は先に述べた余剰線長を有する。
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L0とすると、L>L0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。
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L0とすると、L>L0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。
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L0とすると、L>L0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λ1の単位波形と、凸部43cと凹部43dからなる波長λ2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λ1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L0とすると、L>L0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。
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)d1は、20mm≦d1≦200mmの範囲から選択することが好ましい。d1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)d2と内径(最大内接円径)d1の差)d2−d1は、2mm≦d2−d1≦40mmの範囲から選択することが好ましい。d2−d1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。
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)d2と内径(最大内接円径)d1の差)d2−d1は、2mm≦d2−d1≦40mmの範囲から選択することが好ましい。d2−d1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。
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)。
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。
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。
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
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 (7)
- 周方向に沿って波形状に起伏する周壁を長手方向の全長にわたり有し、該周壁の外周の周長円相当径が該周壁の最小外接円径より大きい筒状の金属製形材を素材とする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長手方向の全長にわたり有する軸部と、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形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を有す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長手方向の全長にわたり有し、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なる、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たフランジ部からなるエネルギー吸収部材の製造用素材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016016357A JP2016118298A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | エネルギー吸収部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016016357A JP2016118298A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | エネルギー吸収部材 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012020370A Division JP5912593B2 (ja) | 2012-02-01 | 2012-02-01 | エネルギー吸収部材の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016118298A true JP2016118298A (ja) | 2016-06-30 |
Family
ID=56243857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016016357A Pending JP2016118298A (ja) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | エネルギー吸収部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016118298A (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08276804A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Toyota Motor Corp | 自動車用衝突エネルギ吸収部材 |
JP2006160260A (ja) * | 2006-01-13 | 2006-06-22 | Kobe Steel Ltd | 車体用エネルギー吸収部材 |
JP2006207725A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 衝撃吸収部材 |
-
2016
- 2016-01-29 JP JP2016016357A patent/JP2016118298A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08276804A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Toyota Motor Corp | 自動車用衝突エネルギ吸収部材 |
JP2006207725A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 衝撃吸収部材 |
JP2006160260A (ja) * | 2006-01-13 | 2006-06-22 | Kobe Steel Ltd | 車体用エネルギー吸収部材 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2013115066A1 (ja) | エネルギー吸収部材及びその製造方法、並びに、矩形断面部材および多角形断面部材の電磁拡管方法 | |
US10363892B2 (en) | Crash box and method for producing the same | |
EP2746614B1 (en) | Shock absorbing member | |
EP3037187B1 (en) | Production method for press-molded body, and press molding device | |
JP2013540067A (ja) | 拡張性を有する車両用クラッシュカン | |
WO2005075254A1 (ja) | 車両の衝撃吸収装置 | |
JP6488487B2 (ja) | 構造部材 | |
JP2008261493A (ja) | 衝撃吸収部材及びその製造方法 | |
WO2005010398A1 (ja) | 衝撃吸収部材 | |
KR20130126716A (ko) | 금속제 중공 기둥 형상 부재 | |
CN102834641B (zh) | 碰撞能量吸收结构体 | |
JP2004160542A (ja) | ビード付き円筒形リングの製造方法及びビード付き円筒形リング | |
JP2007261557A (ja) | 車両の衝撃吸収装置 | |
JP6672933B2 (ja) | 自動車用構造部材、およびその製造方法、金型 | |
JP4045846B2 (ja) | 衝突エネルギー吸収部材 | |
KR20190067868A (ko) | 범퍼 빔의 여러 벽에 리브들을 가지는 범퍼 빔 | |
JP2006335241A (ja) | バンパステイおよびバンパ装置 | |
JP5912593B2 (ja) | エネルギー吸収部材の製造方法 | |
JP2008094309A (ja) | 車両用車枠の衝撃吸収構造 | |
JP5322882B2 (ja) | バンパーステイの製造方法及びステイ付きバンパーの製造方法 | |
JP5311730B2 (ja) | バンパー構造体 | |
JP4527613B2 (ja) | バンパステイおよびバンパ装置 | |
JP2012111356A (ja) | エネルギー吸収構造体の製造方法及びエネルギー吸収構造体 | |
JP2013107091A (ja) | 多角形断面部材の電磁成形方法 | |
JP2016118298A (ja) | エネルギー吸収部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161108 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170509 |