JP5042904B2 - 車両用バンパーリインフォースメント - Google Patents

Description

この発明は例えば、大型車両のフロントアンダーランプロテクタ等として好適に用いられる車両用バンパーリインフォースメントおよびその関連技術に関する。

自動車のフロントエンドおよびリアエンドに設けられる車両用バンパーは所定の強度が必要である。

例えば下記特許文献１，２に示す車両用バンパーは、押出材等によって構成される主構造材を備え、その主構造材に補強材を取り付けることによって、所要部分の強度を高めるようにしている。
特開２００１−３２２５１７号（特許請求の範囲、図１〜６） 特開２００３−１２７８０８号（特許請求の範囲、図１〜３）

しかしながら、上記特許文献１，２に示す従来の車両用バンパーは、主構造材や補強材等の複数の部材によって構成されているため、部品点数の増大を来すという問題が発生する。

一方、車両用バンパーを一つの部品例えば、押出材の単独製品によって構成する場合、バンパー全域を薄肉小径に形成すると、所定の強度を確保できず逆に、バンパー全域を厚肉大径に形成すると、強度は確保できるものの、高重量化を来すという問題があった。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な強度を確保しつつ、部品点数の削減および軽量化を図ることができる車両用バンパーリインフォースメントおよびその関連技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。

［１］ 長さ方向の一部に車両構造材に固定される固定部が設けられた車両用バンパーリインフォースメントであって、
中空押出製品を塑性加工により変形させた一体成形品によって構成され、
固定部を含む周辺を強化部としたとき、強化部以外の部分によって構成される非強化部の少なくとも一部に、強化部に対し、断面二次モーメントおよび断面積が小さい軽量化部が設けられたことを特徴とする車両用バンパーリインフォースメント。

［２］ 塑性加工として、中空押出製品に対し長さ方向に引張力または圧縮力を付与して、断面形状を変形させるダイレス加工が用いられる前項１に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［３］ 軽量化部は、強化部に対し、肉厚が薄く形成される前項１または２に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［４］ 軽量化部は、強化部に対し、外径寸法が小さく形成される前項１〜３のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［５］ 長さ方向の中間部に軽量化部が設けられ、その軽量化部の両側に強化部が設けられる前項１〜４のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［６］ 中間部に設けられる軽量化部は、その長さ方向両側に配置され、かつ両側の強化部にそれぞれ接続される形状移行部と、両形状移行部間に設けられた主軽量化部とを有し、
形状移行部は、強化部から主軽量化部に向かうに従って断面形状が滑らかに変化するように形成される前項５に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［７］ 長さ方向の両側端部に軽量化部が設けられる前項１〜６のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。

［８］ 前項１〜７のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメントによって構成されたことを特徴とする大型車両用フロントアンダーランプロテクタ。

［９］ 前項１〜７のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメントによって構成されたことを特徴とする車両用バンパー本体。

［１０］ 長さ方向の一部に車両構造材に固定される固定部が設けられた車両用バンパーリインフォースメントの製造方法であって、
固定部を含む周辺を強化部としたとき、強化部以外の部分によって構成される非強化部の少なくとも一部に、強化部に対し、断面二次モーメントおよび断面積が小さい軽量化部が設けられ、かつ一体成形品によって構成される車両用バンパーリインフォースメントを、中空押出製品を塑性加工により変形させることによって製造するようにしたことを特徴とする車両用バンパーリインフォースメントの製造方法。

［１１］ 前項１０に記載の製造方法によって製造された車両用バンパーリインフォースメントを、大型車両用アンダーランプロテクタに仕上げるようにしたことを特徴とする大型車両用フロントアンダーランプロテクタの製造方法。

発明［１］の車両用バンパーリインフォースメントによれば、強度の必要な強化部の断面二次モーメントを大きくできるため、十分な強度を確保することができる。さらに強化部よりも断面積の小さい軽量化部を形成しているため、軽量化を図ることができる。また一体成形品によって構成されているため、部品点数を削減することができる。

発明［２］〜［５］の車両用バンパーリインフォースメントによれば、上記の効果をより確実に得ることができる。

発明［６］の車両用バンパーリインフォースメントによれば、強度を一層向上させることができる。

発明［７］の車両用バンパーリインフォースメントによれば、軽量化を一層図ることができる。

発明［８］の大型車両用フロントアンダーランプロテクタによれば、上記と同様に同様の効果を得ることができる。

発明［９］の車両用バンパー本体によれば、上記と同様に同様の効果を得ることができる。

発明［１０］の車両用バンパーリインフォースメントの製造方法によれば、上記と同様の効果を奏する車両用バンパーリインフォースメントを製造することができる。

発明［１１］の大型車両用フロントアンダーランプロテクタの製造方法によれば、上記と同様の効果を奏する大型車両用フロントアンダーランプロテクタを製造することができる。

＜第１実施形態＞
図１はこの発明の第１実施形態である大型トラックのフロントアンダーランプロテクタに用いられるバンパーリインフォースメント周辺を示す斜視図、図２は側面断面図、図３は平面図である。

これらの図に示すように、本実施形態における大型トラックには、互いに平行に配置され、かつ車両構造材を構成する左右一対のメインフレーム等のサイドフレーム（５１）（５１）が、車両前後方向に沿って延びるように配置されている。

この一対のサイドフレーム（５１）（５１）の前端間には、クロスメンバー（５２）が架け渡されるように固定されるとともに、一対のサイドフレーム（５１）（５１）の前端下面には、左右一対のステイ（５３）（５３）が下方に突出するように設けられている。

そしてこのステイ（５３）（５３）の下端前面には、フロントアンダーランプロテクタ（ＦＵＰ）として長尺なバンパーリインフォースメント（Ｐ１）が設けられている。

なお図３において、符号（５５）はトラックの前輪を示している。

バンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、アルミニウムまたはその合金からなり、中空角パイプ形状の一体成形品によって構成されており、長さ方向が車幅方向に対応するように配置されている。

このバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、後に詳述するように、一対のステイ（５３）（５３）にそれぞれ固定される部分が、固定部（１１）（１１）としてそれぞれ構成され、本実施形態では、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）における中間部の両側に、固定部（１１）（１１）が設けられている。

さらにバンパーリインフォースメント（Ｐ１）における固定部（１１）（１１）を含む周辺が、後に詳述する強化部（１）（１）として構成される。

なお本実施形態において固定部（１１）（１１）は、ステイ（５３）（５３）等の車両構造材に接合している区分によって構成されるものであり、固定部（１１）の長さ範囲（Ｌ１１）は、ステイ（５３）の幅（Ｗ５３）に相当する。

本実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）における両強化部（１）（１）間に配置される区分（強化部を含まない区分）が、中間部（２）として構成されるとともに、両強化部（１）（１）の両外側に配置される区分（強化部を含まない区分）が、両側部（３）（３）として構成されている。

本実施形態において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）における強化部（１）（１）以外の領域、つまり中間部（２）および両側部（３）（３）によって、非強化部が構成されている。

ここで本実施形態における強化部（１）の構成について詳細に説明する。強化部（１）は固定部（１１）を含む周辺によって構成されているが、本実施形態において、強化部（１）の長さ寸法（Ｌ１）は、２００〜８００ｍｍに設定される。さらにこの長さ寸法（Ｌ１）は、固定部（１１）の長さ寸法（Ｌ１１）に対し、１．５〜８倍に設定されている。

また本実施形態において、強化部（１）における固定部（１１）を除く両側の領域のうち、中間部（２）側を強化部内側端部（１２）とし、側部（３）側を強化部外側端部（１３）としたとき、強化部内側端部（１２）の長さ寸法（Ｌ１２）は、５０〜３５０ｍｍに設定されている。さらにこの長さ寸法（Ｌ１２）は、固定部（１１）の長さ寸法に対し、０．５〜３．５倍に設定される。また強化部外側端部（１３）の長さ寸法（Ｌ１３）は、５０〜３５０ｍｍに設定されている。さらにこの長さ寸法（Ｌ１３）は、固定部（１１）の長さ寸法に対し、０．５〜３．５倍に設定されるとともに、側部（３）の長さ寸法に対し、０．１〜０．８倍に設定されている。

本発明において、強化部内側端部（１２）の長さ寸法（Ｌ１２）が短過ぎる場合には、後述するように、中間部（２）に加わる衝突時の荷重（Ｆ２）に対し、十分な耐衝撃性を得ることができないおそれがある。さらに強化部外側端部（１３）の長さ寸法（Ｌ１３）が短過ぎる場合には、両側部（３）に加わる衝突時の荷重（Ｆ３）に対し、十分な耐衝撃性を得ることができないおそれがある。また強化部内側端部（１２）および外側端部（１３）の長さ寸法（Ｌ１２）（Ｌ１３）が長過ぎる場合には、重量（質量）の増大を来すおそれがある。

なお本発明においては、強化部内側端部（１２）および外側端部（１３）の長さ寸法（Ｌ１２）（Ｌ１３）は、互いに異なっていても良く、換言すれば、固定部（１１）の車幅方向中間位置と、強化部（１）の車幅方向中間位置とを、必ずしも一致させる必要はない。

本実施形態において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の中間部（２）は、中間の軽量化部として構成されている。さらにこの中間部（２）としての軽量化部は、両側の強化部（１）（１）にそれぞれ接続する形状移行部（２２）（２２）と、両形状移行部（２２）（２２）間に設けられる主軽量化部（２１）とを有している。

主軽量化部（２１）は、長さ方向の全域わたって同一の断面形状に形成されるとともに、形状移行部（２２）は、後述するように長さ方向に応じて断面形状が変化するように形成されている。

本実施形態においては、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、軽量化部、つまり主軽量化部（２１）および形状移行部（２２）以外の領域によって非軽量化部が構成されている。

本発明においては、強化部（１）（１）は、非軽量化部によって構成されるものであるが、非軽量化部は、必ずしも強化部を構成するものではない。例えば両側部（３）（３）は、非軽量化部であるが、強化部を構成するものではない。

本実施形態においては図４，５に示すように、非軽量化部を構成する強化部（１）および両側部（３）は共に、同一の断面形状を有しており、上下方向の長さ（高さ）が前後方向の長さよりも長い縦長矩形状（長方形状）の断面に形成されている。さらに非軽量化部としての強化部（１）および両側部（３）は、長さ方向のいずれの位置においても、同一の断面形状に形成されている。

また図６に示すように、主軽量化部（２１）も上記と同様に、上下方向の長さ（高さ）が前後方向の長さよりも長い縦長矩形状（長方形状）の断面に形成されており、その断面形状は、上記非軽量化部（１）（３）の断面形状に対し小さくてほぼ相似形をなすとともに、主軽量化部（２１）は、非軽量化部（１）（３）に対し周壁の肉厚も薄く形成されている。従って、主軽量化部（２１）は、非軽量化部（１）（３）に対し、断面二次モーメントおよび断面積が小さく形成されている。さらに主軽量化部（２１）は、長さ方向のいずれの位置においても、同一の断面形状に形成されている。

一方、中間部（２）の両側に設けられる形状移行部（２２）（２２）は、強化部（１）（１）および主軽量化部（２１）に対しほぼ相似形をなす縦長矩形状（長方形状）の断面に形成されている。さらに形状移行部（２２）（２２）は、強化部（１）（１）から主軽量化部（２１）に向かうに従って次第に、外径寸法および肉厚が小さくなるように、断面形状が滑らかに連続して変化することにより、断面二次モーメントおよび断面積が滑らかに連続して変化している。

以上の構成のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）における両固定部（１１）（１１）の後壁が、大型トラックにおける一対のステイ（５３）（５３）の下端部に、ボルト（５４）を介して締結固定されることにより、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）が大型トラックの前端下部に車幅方向に沿って配置された状態に組み付けられる。

なおバンパーリインフォースメント（Ｐ１）における両固定部（１１）（１１）の前壁には、ボルト（５４）を挿通操作したり、あるいはボルト（５４）を締結操作するための作業孔（１５）（１５）が形成されている。

本実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、角パイプ状ワーク（Ｗ）に対して、塑性加工としてのダイレス加工を施して作製する。

ダイレス加工を行うためのワーク（Ｗ）は、押出加工によって得るものである。すなわち図７に示すように、アルミニウムまたはその合金製の押出素材を周知の押出機によって連続押出成形することによって、中空押出材を得る（ステップＳ１）。

続いて、その押出材を粗切断して、適当な長さに調整することにより、ワーク（Ｗ）としての中空押出製品を得る（ステップＳ２）。このワーク（Ｗ）は、作製しようとするバンパーリインフォースメント（Ｐ１）の断面とほぼ相似形をなす縦長矩形状の断面を有している。

図８に示すようにワーク（Ｗ）に対しダイレス加工を行うためのダイレス加工装置は、ワーク（Ｗ）を長さ方向（軸心方向）に沿って搬送しつつ加工するものであり、ワーク（Ｗ）の搬送方向（図８に向かって右上方向）を前方側（下流側）としたとき、ワーク（Ｗ）をその後端（上流側端部）を固定した状態で、前端を把持しつつ前方に引っ張る引張装置（図示省略）が設けられている。またこのダイレス加工装置には、ワーク（Ｗ）を加熱するための加熱コイル（６１）と、ワーク（Ｗ）を冷却するための冷却コイル（６２）とが同期してワーク（Ｗ）の搬送方向に沿って移動できるように構成されている。

そして本実施形態では、加熱コイル（６１）によってワーク（Ｗ）を加熱しつつ、その加熱コイル（６１）を後方（上流側）へ移動させるとともに、ワーク（Ｗ）を引張装置によって前方（下流側）へ引っ張る。こうしてワーク（Ｗ）の加熱部に引張力を作用させて、その引張力により、ワーク（Ｗ）の加熱部を縮径薄肉変形させる。さらに、形状を変形させた部分を、加熱コイル（６１）と一体に移動する冷却コイル（６２）により冷却することによって固結（凍結）して安定化させるものである（図７のステップＳ３）。

具体的には、ワーク（Ｗ）において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）における下流側の一側部（３）および強化部（１）等の非軽量化部に対応する部分では、ワーク（Ｗ）を引張装置によりほとんど引っ張らずに、加熱コイル（６１）および冷却コイル（６２）を等速で後方に移動させていく。つまり、コイル（６１）（６２）の移動速度（Ｖ２）を一定に保持しながら、ワーク（Ｗ）の引張速度（Ｖ１）をほぼ「０」に設定する。これによりワーク（Ｗ）の加熱部に対し引張力（変形力）をほとんど与えずに、ほぼ原形のままの断面形状に維持する。

なお本発明においては、下流側の一側部（３）および強化部（１）等の非軽量化部に対応する部分を加工する場合に、引張装置によりワーク（Ｗ）を多少引っ張ったり、または圧縮したりすることにより、多少の引張力や圧縮力を作用させて、その部分を引き延ばして縮径薄肉変形させたり、押し縮めて拡径増肉変形するようにしても良い。

次に、ワーク（Ｗ）において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の下流側の形状移行部（２２）に対応する部分では、コイル（６１）（６２）の移動速度（Ｖ２）を一定に保持した状態で、引張装置によりワーク（Ｗ）を前方へ引っ張りつつ、その引張速度（Ｖ１）を次第に加速させていく。こうしてワーク（Ｗ）の加熱部への引張力を次第に増加させて、その部分の引き延ばし量を次第に増加させるように縮径薄肉変形させる。これにより下流側の形状移行部（２２）に対応する部分は、下流側から上流側にかけて次第に外径寸法および肉厚が小さくなるように、テーパー状に形成される。

なお本実施形態では、引張装置による引張速度（Ｖ１）において、下流側の形状移行部（２２）を成形する際の初速は、下流側の一側部（３）および強化部（１）に対応する部分を成形した際の速度と等しくなっている。

次に、ワーク（Ｗ）において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の中間部（２）における主軽量化部（２１）に対応する部分では、コイル（６１）（６２）の移動速度（Ｖ２）を一定に保持した状態で、引張装置による引張速度（Ｖ１）を高速にして等速で引っ張る。こうしてワーク（Ｗ）の加熱部に、強い引張力を作用させて、その部分を引き延ばして縮径薄肉変形させる。これにより主軽量化部（２１）に対応する部分は、長さ方向全域の外径寸法および肉厚が等しい細長い角パイプ状に形成される。従ってこの主軽量化部（２１）は、強化部（１）および側部（３）に対し、外径寸法および肉厚が小さくなり、断面二次モーメントおよび断面積が小さくなる。

なお本実施形態において、引張装置による引張速度（Ｖ１）において、主軽量化部（２１）を成形する際の速度は、下流側の形状移行部（２２）を成形した際の終速と等しくなっている。

次に、ワーク（Ｗ）において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の上流側の形状移行部（２２）に対応する部分では、コイル（６１）（６２）の移動速度（Ｖ２）を一定に保持した状態で、引張装置による引張速度（Ｖ１）を次第に減速させていく。こうしてワーク（Ｗ）の加熱部への引張力を次第に減少させて、その部分の引き延ばし量を次第に減少させるように縮径薄肉変形させる。これにより上流側の形状移行部（２２）に対応する部分は、下流側から上流側にかけて次第に外径寸法および肉厚が大きくなるように、テーパー状に形成される。

なお本実施形態では、引張装置による引張速度（Ｖ１）において、上流側の形状移行部（２２）を成形する際の初速は、主軽量化部（２１）を成形する際の速度と等しくなっている。

次に、ワーク（Ｗ）において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の上流側の強化部（１）および側部（２）に対応する部分では、コイル速度（Ｖ２）を一定に保持した状態で、引張装置による引張速度（Ｖ１）をほぼ「０」に設定する。これによりワーク（Ｗ）の加熱部に対し引張力（変形力）を与えずに、そのままの断面形状に維持する。

なお言うまでもなく、上流側の強化部（１）および側部（２）に対応する部分に対し、多少の引張力や圧縮力を作用させて、その部分を引き延ばして縮径薄肉変形させたり、押し縮めて拡径増肉変形するようにしても良い。

本実施形態では、引張装置による引張速度（Ｖ１）において、上流側の強化部（１）および側部（３）等の非軽量化部を成形する際の速度は、上流側の形状移行部（２２）を成形する際の終速と等しくなっている。

なお本実施形態においては、ダイレス加工装置として、加熱コイル（６１）および冷却コイル（６２）をワーク搬送方向に沿って上流側に移動させるようにしたものを採用しているが、それだけに限られず、本発明においては、加熱コイル（６１）および冷却コイル（６２）を固定しておいて、ワークの基端側（上流側端部）を下流側に送り出すことにより、加熱コイルおよび冷却コイルをワークに対し相対的に移動させるようにしたものを採用しても良く、さらにワークの基端側の送り出しと、加熱コイルおよび冷却コイルの移動とを併用させるようにしたものも採用することができる。

こうしてダイレス加工（一次加工）を施して、中間部（２）が細く成形されたダイレス加工製品を作製し、そのダイレス加工製品に対し、正切断を行って所定のサイズに揃える（図７のステップＳ４）。

こうして得られた中間製品において必要に応じて、曲げプレス加工（二次加工）を施しす（ステップＳ５）。なお本実施形態では、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）として直線状のものを採用しているため、曲げプレス加工（ステップＳ５）は行われることがなく、後述の第２実施形態で行われる。

続いて機械加工を行って（ステップＳ６）、中間製品にボルト孔や、作業孔（１５）等を形成した後、熱なまし等の熱処理を行って（ステップＳ７）、本実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）を得るものである。

こうして得られたバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、中間部（２）の主軽量化部（２１）が、強化部（１）および両側部（３）に対し、外径寸法が小さくて、周壁の肉厚も小さく形成されるとともに、形状移行部（２２）（２２）は、強化部（１）（１）の断面形状から主軽量化部（２１）の断面形状へと滑らかに連続して変化するようにテーパー状に形成されている。

以上のように構成された本第１実施形態によれば、強化部（１）、中間部（２）および側部（３）等の各部位が一体に連結されているため、各部位（１）〜（３）の各間における接続強度、ひいては全体的な強度を十分に確保することができ、耐衝撃性に優れた信頼性の高いバンパーリインフォースメント（Ｐ１）等のバンパー製品を得ることができる。

さらに本第１実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、中空状のワーク（Ｗ）にダイレス加工を施した一体成形品によって構成されるため、構成部品点数が実質的に１つとなり、部品点数を削減できるとともに、部品同士を連結する必要もなく、製作を容易に行うことができ、コストを削減することができる。

なお本発明においては、ダイレス加工（一次加工）して得られたバンパーリインフォースメント（Ｐ１）に対し、備品等の別部材を取り付けて、最終製品として構成するようにしても良い。バンパーリインフォースメント（Ｐ１）に取り付けられる備品としては、搭乗者が車両に乗り込む際の足場となる搭乗ステップ等を例に挙げることができる。

また本第１実施形態において、軽量化部としての中間部（２）は、非軽量化部（１）（３）に対し小径薄肉に形成されて断面積が小さいため、重量が軽減されて、全体として軽量化を図ることができる。

さらに本第２実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、中空パイプ状に形成されているため、より一層軽量化を図ることができる。

また本第１実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、大断面の強化部（１）および小断面の主軽量化部（２１）間に形状移行部（２２）を形成して、その形状移行部（２２）において、強化部（１）から主軽量化部（２１）に向けて、断面形状を滑らかに連続して変化させるようにしているため、断面形状が急激に変化する部分、つまり衝突荷重等により応力が集中する部分が存在しない。従ってバンパーリインフォースメント（Ｐ１）に加わる衝撃力が、局部的に集中するのを有効に防止でき、スムーズに分散できるようになり、強度および剛性等の耐衝撃性をより確実に向上させることができる。

また本第１実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）においては、一次加工（塑性加工）としてダイレス加工を利用しているため、成形用金型を用いる必要がなく、その分、コストを削減できるとともに、効率良く加工できて、生産性を向上させることができる。

さらに本第１実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、ワーク（Ｗ）としての押出製品にダイレス加工（引張加工）を施して作製するものであるため、長さの長いものを難なく作製でき、汎用性を向上させることができる。

なお上記実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、一端から他端にかけて直線状に形成されているが、それだけに限られず、本発明においては、図９に示すバンパーリインフォースメント（Ｐ１１）のように、両側部（３）（３）の外側を後方に曲成して、曲成部（３５）（３５）を形成するようにしても良い。この曲成部（３５）（３５）の形成は、図７のステップＳ５に示す曲げプレス加工（二次加工）によって行われるものである。

この両側曲成部（３５）（３５）を有するバンパーリインフォースメント（Ｐ１１）においても、上記と同様に同様の作用効果を奏するものである。

ここで本実施形態において、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）（Ｐ１１）は、軽量化部としての中間部（２）の断面二次モーメントが小さいものであるが、以下に詳述するようにバンパー製品として十分な強度を備えるものである。

まず図１２に示すように断面形状が長さ方向の全域にわたって一定のバンパーリインフォースメント（Ｐ５１）において、固定部（１）、中間部（２）および側部（３）に、ポール押し（オフセット衝突）による荷重負荷が加わる場合について考察する。

この場合、固定部（１）は、その後面がステイ（５３）等の車両構造体に取り付けられているため、衝突時に固定部（１１）に加わる荷重（Ｆ１）を、固定部（１１）の圧潰変形（潰れ圧壊）によって吸収することになる。

中間部（２）は、その両端部が固定部（１１）（１１）を介してステイ（５３）等の車両構造体に支持されるため、両端の固定部（１１）（１１）を固定点とする両持ちばり（両端支持構造）の状態となる。従って衝突時に中間部（２）に加わる荷重（Ｆ２）を、固定部（１１）（１１）近傍（周辺）の曲げ変形（圧潰変形）によって吸収することになる。

側部（３）は、片側（内側）が固定部（１１）を介してステイ（５３）等の車両構造体に支持されるため、片端を固定点とする片持ちばり（片端支持構造）の状態となる。従って衝突時に側部（３）に加わる荷重（Ｆ３）を、固定部（１１）近傍（周辺）の曲げ変形（圧潰変形）によって吸収することになる。

これらの各部位（１）〜（３）のうち、強度、剛性等の耐荷重性の観点から、最も不利な部位は、片持ちばりの状態である両側部（３）（３）であり、２番目に不利な部位は、両持ちばりの状態である中間部（２）であり、３番目に不利な部位、つまり最も有利な部位は、固定部（１１）（１１）となる。従って車両用バンパーの技術分野においては、荷重（Ｆ３）に対する剛性、強度を基準にして、車両用バンパーの設計、開発を行うのが通例である。

例えば同図に示すバンパーリインフォースメント（Ｐ５１）のように、一定の断面のものでは、両側部（３）（３）に衝撃荷重（Ｆ３）が加わった際に、固定部（１１）（１１）近傍における曲げ変形に対応できるように、固定部（１１）周辺を厚肉および大径に形成する必要があり、その厚肉大径の固定部（１１）（１１）に合わせて、中間部（２）および両側部（３）（３）も厚肉大径に形成することになる。換言すれば、中間部（２）や両側部（３）（３）には、必要以上の剛性や強度があるにもかかわらず、厚肉大径に形成されている。

以上の説明は、一端から他端にかけて直線状に形成されたパンパーリインフォースメント（Ｐ５１）を例に挙げて説明しているが、図１３に示すように、両側部（３）（３）の外側に曲成部（３５）（３５）が設けられたバンパーリインフォースメント（Ｐ５２）においても、断面形状（外径）が長さ方向全域にわって一定のものでは、上記と同様に、厚肉大径の固定部（１１）（１１）に合わせて、中間部（２）および両側部（３）（３）も厚肉大径に形成することになる。

これに対し、本実施形態において図１〜３に示すように、バンパーリインフォースメント（Ｐ１）の中間部（２）は、断面積が小さい軽量化部（２）に形成しているものの、固定部（１１）（１１）を含む周辺を強化部（１）（１）、つまり衝突時に荷重（Ｆ１）〜Ｆ３）が集中する強化部（１）（１）の断面二次モーメントを大きくしているため、いずれの荷重（Ｆ１）〜（Ｆ３）に対しても、十分な耐荷重性を確保することができる。このようにバンパーリインフォースメント（Ｐ１）の全域において、衝撃時の耐荷重性を確保することができる。その上さらに本実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、中間部（２）を断面積の小さい軽量化部として構成しているため、軽量化も確実に図ることができる。

なお上記の説明は、一端から他端にかけて直線状に形成されたバンパーリインフォースメント（Ｐ１）を例に挙げて説明したが、上記図９に示す変形例のバンパーリインフォースメント（Ｐ１１）のように、両側部（３）（３）に曲成部（３５）（３５）が設けられたものでも、上記と同様に、衝突時の耐荷重性を十分に確保しつつ、軽量化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図１０はこの発明の第２実施形態である大型トラックのフロントアンダーランプロテクタ周辺を示す平面図である。同図に示すように、この第２実施形態のフロントアンダーランプロテクタを構成するバンパーリインフォースメント（Ｐ２）は、上記第１実施形態と同様、固定部（１１）（１１）を含む周辺が、強化部（１）（１）として構成されるとともに、強化部（１）（１）間が、軽量化部をなす中間部（２）として構成されている。さらに固定部（１１）（１１）の両外側に設けられる両側部（３）（３）の外側部分（両側端部）が、軽量化部をなす形状移行部（３２）（３２）として構成されている。

この形状移行部（３２）（３２）は、縦長矩形状（長方形状）の断面に形成されている。さらにこの形状移行部（３２）（３２）は、外側に向かうに従って次第に、外径寸法および肉厚が小さくなるように、断面形状が滑らかに連続して変化することにより、断面二次モーメントおよび断面積が滑らかに連続して変化している。

本第２実施形態において、他の構成は、上記第１実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して、重複説明は省略する。

この第２実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ２）においても、上記と同様に同様の作用効果を奏するものである。

その上さらに、本第２実施形態においては、両側部（３）（３）の外側部分を、連続的に縮径薄肉変形させる形状移行部（３２）（３２）に形成しているため、その形状移行部（３２）（３２）によって、一段と軽量化を図ることができる。

なお両側部（３）（３）に衝突荷重（図１２，１３のＦ３に相当）が加わったとしても、両側部（３）（３）における固定部（１１）の近傍（強化部１）における断面二次モーメントを大きくしているため、荷重（Ｆ３）に対する耐荷重性を確保でき、十分な強度、剛性を確保することができる。

なお本第２実施形態のバンパーリインフォースメント（Ｐ２）において、一方側を先端側（下流側）としてダイレス加工によって作製する場合、下流側の一側部（３）における形状移行部（３２）に対応する部分では、引張装置によりワークを下流側へ引っ張りつつ、その引張速度（Ｖ１）を次第に減速させていく。こうしてワークの加熱部への引張力を次第に低下させて、その部分の引き延ばし量を次第に低下させるように拡径増肉変形させる。これにより一側部（３）の形状移行部（３２）に対応する部分は、下流側から上流側にかけて次第に外径寸法および肉厚が大きくなるように、テーパー状に形成される。

上流側（基端側）の他側部（３）における形状移行部（３２）に対応する部分では、引張装置によりワークを下流側へ引っ張りつつ、その引張速度（Ｖ１）を次第に加速させていく。こうしてワークの加熱部への引張力を次第に増加させて、その部分の引き延ばし量を次第に増加させるように縮径薄肉変形させる。これにより他側部（３）の形状移行部（３２）に対応する部分は、下流側から上流側にかけて次第に外径寸法および肉厚が小さくなるように、テーパー状に形成される。

＜変形例＞
上記実施形態においては、断面が縦長矩形状のバンパーリインフォースメントを例に挙げて説明したが、バンパーリインフォースメントの断面形状は、それだけに限られず、どのような形状に形成しても良い。要は、押出加工によって形成できる断面形状であれば、どのような断面形状にも形成することができ例えば、円形、楕円形、長円形、多角形の他、異形の断面形状や、これらを複合した断面形状に形成することもできる。

さらに本発明のバンパーリインフォースメントにおいては、内部に補強片やリブ等を形成するようにしても良い。例えば図１１に示すように、内部に架橋片を形成した断面「日」の字状のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）にも適用することができる。

さらに上記実施形態においては、軽量化部の断面形状と非軽量化部の断面形状とが略相似形をなすように構成されているが、それだけに限られず、本発明においては、軽量化部と非軽量化部とを異なる断面形状に形成するにしても良い。例えば軽量化部および非軽量化部の一方を円形断面に形成するとともに、他方を矩形断面に形成するようにしても良い。

また上記実施形態においては、軽量化部を、非軽量化部に対し、外径寸法および肉厚を共に小さく形成することによって、断面二次モーメントおよび断面積を小さくするようにしているが、それだけに限られず、本発明においては例えば、外径寸法および肉厚のいずれか一方のみを小さくしたり、あるいは外径寸法および肉厚の一部分のみを小さくすることによって、軽量化部の断面二次モーメントおよび断面積を小さくするようにしても良い。

上記実施形態のダイレス加工方法においては、ワーク（Ｗ）に引張力を作用させて変形させるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、圧縮力によって変形させるようにしても良い。すなわち本発明においては、ワークの加熱部に圧縮力を作用させて、強化部等を拡径増肉変形させるようにしても良い。

さらに本発明においては、引張力による縮径薄肉変形と、圧縮力による拡径増肉変形とを併用させるようなダイレス加工方法を採用しても良い。

また上記実施形態においては、塑性加工としてダイレス加工を用いて、軽量化部を縮径薄肉変形させて、断面二次モーメントおよび断面積を小さく形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、塑性加工として、アップセット加工、バルジ加工、ハイドロフォーミング加工を用いて、強化部を拡径増肉変形させて、断面二次モーメントおよび断面積を大きく形成するようにしても良い。

さらに本発明においては、ダイレス加工、アップセット加工、バルジ加工、ハイドロフォーミング加工等の加工法を２つ以上併用して、ワークの所要部分の断面形状を変形するようにしても良い。

また上記実施形態においては、バンパーリインフォースメントをステイ（５３）を介してサイドフレーム等の車両構造体に組み付けるようにしているが、本発明において、バンパーリインフォースメントの車体への組付手段は限定されるものではない。例えば本発明において、バンパーリインフォースメントを直接サイドフレーム等の車両構造体に組み付けるようにしても良い。

また上記実施形態においては、バンパーリインフォースメントを、フロントアンダーランプロテクタに適用する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明のバンパーリインフォースメントは、バンパー本体に適用するようにしても良いし、リア側のバンパーに適用するようにしても良い。

さらに本発明は、大型トラックのバンパーリインフォースメントに限られず、他の大型車両、普通自動車等の中型、小型車両のバンパーリインフォースメントに適用するようにしても良い。

また上記各実施形態において、複数設けられる軽量化部は互いに、同じ外径寸法、同じ形状、同じ厚さの肉厚に形成されているが、それだけに限られず、本発明においては、軽量化部が複数設けられる場合、各軽量化部毎に、寸法、形状、壁部肉厚等を適宜異ならせるようにしても良い。

図１〜３に示すように、上記第１実施形態と同様にして、中間部（２）が軽量化部（２１）（２２）に仕上げられたフロントアンダーランプロテクタとしてのアルミニウム合金製バンパーリインフォースメント（Ｐ１）を作製した。

このとき、強化部（１）および両側部（２）の断面積「Ａ１」を、２８２０ｍｍ² に設定し、断面二次モーメント「Ｉ１」を、２０７７４４２．６ｍｍ⁴ に設定した。さらに主軽量化部（２１）の断面積「Ａ２」を、１８０４．９ｍｍ² に設定し、断面二次モーメント「Ｉ２」を、８５０９９０．５ｍｍ⁴ に設定した。

なお面積減少率「１−（Ａ２／Ａ１）」と、ダイレス加工装置の引張速度「Ｖ１」およびコイル速度「Ｖ２」とは、「１−（Ａ２／Ａ１）＝Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）」の関係が成立する。

この実施例のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）において、強化部（１）、主軽量化部（２１）および側部（３）に、それぞれ荷重（Ｆ１）〜（Ｆ３）を加えて、静破壊試験を実施した。その結果、強化部（１）におけるＦ１の最大荷重は、１０７．８ｋＮ（１１ｔｏｎ・ｆ）、主軽量化部（２１）におけるＦ２の最大荷重は、５０．９６ｋＮ（５．２ｔｏｎ・ｆ）、側部（３）におけるＦ３の最大荷重は、４９ｋＮ（５ｔｏｎ・ｆ）となり、所定の耐荷重を得ることができ、設計上の目標を達成できた。

なお製品質量（重量）を測定したところ、１２．７ｋｇであった。

一方、図１２に示すように、長さ方向全域にわたって、同一の断面形状に形成した点以外は、上記実施例と同様のバンパーリインフォースメント（Ｐ５１）を押出加工により作製した。なおこの参考例１のバンパーリインフォースメントは、長さ方向のいずれの位置においても、上記実施例のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）における強化部（１）と同様の断面形状に形成されている。

この参考例１のバンパーリインフォースメント（Ｐ５１）の製品質量を測定したところ、１５．２ｋｇであった。

参考例１と同じ形状となるように、スチール製のバンパーリインフォースメントを溶接処理を用いて作製した。

この参考例２のバンパーリインフォースメントの製品質量を測定したところ、２１．７ｋｇであった。

以上の結果から明らかなように、本発明に準拠した実施例のバンパーリインフォースメント（Ｐ１）は、十分な耐荷重性を確保できる上さらに、同じ材質の参考例１のバンパーリインフォースメント（Ｐ５１）に比べて、２．５ｋｇも軽量化を図ることができ特に、スチール製の参考例２のバンパーリインフォースメントに比べて、９．０ｋｇもの軽量化を図ることができた。

この発明の車両用バンパーリインフォースメントは、大型車両用のフロントアンダーランプロテクタとして利用可能である。

この発明の第１実施形態である大型トラックのフロントアンダーランプロテクタとして車両用バンパーリインフォースメント周辺を示す斜視図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメント周辺を示す側面断面図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメント周辺を示す平面図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメントにおける強化部の側面断面図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメントにおける側部の側面断面図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメントにおける主軽量化部の側面断面図である。 第１実施形態のバンパーリインフォースメントの作製方法を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態のバンパーリインフォースメントを作製中の状態で示す斜視図である。 この発明の第１変形例であるバンパーリインフォースメントを示す平面図である。 この発明の第２実施形態であるバンパーリインフォースメントを示す平面図である。 この発明の第２変形例であるバンパーリインフォースメントを示す側面断面図である。 この発明の要旨を逸脱する参考例１のバンパーリインフォースメントを示す平面図である。 この発明の要旨を逸脱する参考例２のバンパーリインフォースメントを示す平面図である。

符号の説明

１…強化部
１１…固定部
２…中間部
２１…主軽量化部（軽量化部）
２２…形状移行部（軽量化部）
３…側部
３２…形状移行部（軽量化部）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１…バンパーリインフォースメント
Ｗ…ワーク

Claims (11)

1. 長さ方向の一部に車両構造材に固定される固定部が設けられた車両用バンパーリインフォースメントであって、
   中空押出製品を塑性加工により変形させた一体成形品によって構成され、
   固定部を含む周辺を強化部としたとき、強化部以外の部分によって構成される非強化部の少なくとも一部に、強化部に対し、断面二次モーメントおよび断面積が小さい軽量化部が設けられたことを特徴とする車両用バンパーリインフォースメント。
2. 塑性加工として、中空押出製品に対し長さ方向に引張力または圧縮力を付与して、断面形状を変形させるダイレス加工が用いられる請求項１に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
3. 軽量化部は、強化部に対し、肉厚が薄く形成される請求項１または２に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
4. 軽量化部は、強化部に対し、外径寸法が小さく形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
5. 長さ方向の中間部に軽量化部が設けられ、その軽量化部の両側に強化部が設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
6. 中間部に設けられる軽量化部は、その長さ方向両側に配置され、かつ両側の強化部にそれぞれ接続される形状移行部と、両形状移行部間に設けられた主軽量化部とを有し、
   形状移行部は、強化部から主軽量化部に向かうに従って断面形状が滑らかに変化するように形成される請求項５に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
7. 長さ方向の両側端部に軽量化部が設けられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメント。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメントによって構成されたことを特徴とする大型車両用フロントアンダーランプロテクタ。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両用バンパーリインフォースメントによって構成されたことを特徴とする車両用バンパー本体。
10. 長さ方向の一部に車両構造材に固定される固定部が設けられた車両用バンパーリインフォースメントの製造方法であって、
    固定部を含む周辺を強化部としたとき、強化部以外の部分によって構成される非強化部の少なくとも一部に、強化部に対し、断面二次モーメントおよび断面積が小さい軽量化部が設けられ、かつ一体成形品によって構成される車両用バンパーリインフォースメントを、中空押出製品を塑性加工により変形させることによって製造するようにしたことを特徴とする車両用バンパーリインフォースメントの製造方法。
11. 請求項１０に記載の製造方法によって製造された車両用バンパーリインフォースメントを、大型車両用アンダーランプロテクタに仕上げるようにしたことを特徴とする大型車両用フロントアンダーランプロテクタの製造方法。

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