JP2018172116A - 車両のためのハイブリッド・バンパー・ビーム、および、それを製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先述の「背景技術」の説明は、本開示の文脈を全体的に提示する目的のためのものである。この背景技術の章に説明されている範囲内での発明者の作業、および他の箇所では出願時における先行技術と認められない本説明の態様は、本発明に対する先行技術として明示的にも黙示的にも自認されていない。
金属プロファイル(たとえば、アルミニウム・プロファイル)は、押し出し加工によって製造され得る。アルミニウム・プロファイルの断面図が、図2Bに示されている。複合材料部304は、ウィービング、ブレイディング(braiding)によって、または、自動繊維配置(AFT)、3D印刷、もしくは、図3に示されているような樹脂が含浸されたファイバー・トウの引き抜き成形によって、チューブ状、ハット形、またはc字形状の可撓性の中空のプリフォーム306として作製されている。また、複合材料部304のためのプリフォーミング材料は、プリプレグ、混ぜ合わされた繊維、一方向(UD)テープ、オルガノ・シート、ファブリック、および、樹脂が含浸された連続的な繊維材料の任意の他の形態を含むことが可能である。
本発明者らは、本明細書で説明されているバンパー・ビームの性能をアルミニウム基準と比較するために、試験を実施した。アルミニウム6061チューブは、適当なテスト・ピース・サイズに押し出し加工されている。PA6(ナイロン6)樹脂が含浸されたガラス繊維ロービング(すなわち、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP))が、一方向自動トウ・プレースメント方法(unidirectional automatic tow placement process)を使用して、閉じたチューブ状の形状を生成させるために使用された。フィルム接着剤が、プリフォームの外側層として使用される。次いで、シリコーン・ゴム・マンドレルに、複合材料チューブが巻き付けられた。シリコーン・ゴム・マンドレルおよび複合材料チューブは、アルミニウム・チューブの中へ挿入される。マンドレルは、窒素ガス供給源に接続され、複合材料部の外径表面を金属パーツの内径表面に完全に接触させるように膨張させられた。使用されたガス圧力は、1.379MPa(200psi)であった。アセンブリ全体は、樹脂が溶融され、樹脂による完全な含浸に十分な時間が提供されることを確実にするために、248.9℃(480F)まで加熱された。チューブは、3点曲げ荷重に関してテストされ、図5の図表500に示されているように、ピーク荷重において、著しい(最大58%の)改善を示した。下記の表1は、テスト・サンプルに関する実験結果を示している。
Claims (19)
- 車両のためのバンパー・ビームであって、
車両幅方向に延在するチューブ状の部分を有するバンパー・ビーム本体を備え、該バンパー・ビームは金属部および複合材料部を有し、
該金属部および該複合材料部は同軸であり、該複合材料部は該金属部の内側表面に沿っている、バンパー・ビーム。 - 前記金属部はアルミニウムから作製されている、請求項1に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料部は繊維強化複合材料から作製されている、請求項1に記載のバンパー・ビーム。
- 前記繊維強化複合材料は、樹脂が含浸された、連続炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または、それらの繊維の組み合わせからなる群から選択される、請求項3に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料部は前記車両幅方向において可変の厚さを有する、請求項1に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料部は中央部分および端部部分を含み、該中央部分の厚さは該端部部分の厚さよりも大きい、請求項5に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料部は半径方向において可変の形状および厚さを有する、請求項1に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料部は、複合材料プリフォームの外側表面を前記金属部の前記内側表面に押し付けるように膨張可能なマンドレルを使用して製作される、請求項1に記載のバンパー・ビーム。
- 前記複合材料プリフォームは、樹脂が含浸された繊維、一方向(UD)テープ、プリプレグ、オルガノ・シート、または、他の形態の樹脂が含浸された繊維のウィービング、ブレイディング、3次元(3D)印刷、引き抜き成形、または自動繊維配置によって製作される、請求項8に記載のバンパー・ビーム。
- 車両のためのバンパー・ビームを製造するための方法であって、
該バンパー・ビームの金属部に対応する所定の形状の金属プロファイルを製造する工程と、
樹脂が含浸された繊維の中空のプリフォームを、膨張可能なマンドレルの周りに巻き付ける工程と、
該巻き付けられた膨張可能なマンドレルを該金属プロファイルの中へ挿入する工程と、
該樹脂が該金属プロファイルに結合するように、該巻き付けられた膨張可能なマンドレルおよび該金属プロファイルを加熱する工程と、
該中空のプリフォームが該金属プロファイルの内側表面に押し付けられて、該バンパー・ビームの複合材料部を形成するように、該膨張可能なマンドレルを膨張させる工程と、
を含む、方法。 - 前記樹脂が含浸された繊維は、連続炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、または、それらの繊維の組み合わせからなる群から選択される、請求項10に記載の方法。
- 1つまたは複数のプライを所定の向きに置くことによって、前記樹脂が含浸された繊維の角度を制御する工程
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 界面接着特性および熱特性を改善するために、添加剤および充填剤を前記樹脂に追加する工程
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記中空のプリフォームは車両幅方向に対応する方向において可変の厚さを有する、請求項10に記載の方法。
- 前記中空のプリフォームは中央部分および端部部分を含み、該中央部分の厚さは該端部部分の厚さよりも大きい、請求項14に記載の方法。
- 前記中空のプリフォームは半径方向において可変の厚さを有する、請求項10に記載の方法。
- 前記膨張可能なマンドレルは、室温、加熱されたガス、加熱された水、または、加熱された油を使用して膨張させられる、請求項10に記載の方法。
- 前記中空のプリフォームの最も外側の層は接着剤材料を含む、請求項10に記載の方法。
- 車両のためのバンパー・アセンブリであって、
車両幅方向に延在するチューブ状の部分を有するバンパー・ビームを備え、該バンパー・ビームは金属部および複合材料部を有し、
該金属部および該複合材料部は同軸であり、該複合材料部は該金属部の内側表面に沿っている、バンパー・アセンブリ。
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