JP5968284B2 - バンパー構造体及びバンパービームの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、特許文献8には、高張力鋼を管状にロール成形したバンパービームの長手方向の一部(中央部、端部又はバンパーステイの取付部)を焼き鈍しして当該部分のみを軟化させ、衝突時のエネルギー吸収特性を改善することが記載されている。
従って、本発明は、熱処理型アルミニウム合金押出材からなり、長手方向の一部に潰し加工等の塑性加工が施され、併せて所定箇所に局部的な軟化部を有するバンパービームを効率よく低コストで提供することを目的とする。
前記バンパー構造体において、前記硬度低下領域における最小硬さの位置が前記接合箇所に存在することが望ましい。
前記熱処理型アルミニウム合金押出材は、好ましくはJIS7000系アルミニウム合金からなる。この場合、前記硬度低下領域のビッカース硬さの最小値と、時効硬化処理で普通に硬化した箇所(前記非熱影響部)のビッカース硬さの差が20Hv以上であることが望ましい。
図1に示すバンパービーム1(潰し加工前の半製品)は、断面の輪郭が矩形の熱処理型アルミニウム合金中空押出材を曲げ加工して得られたもので、車体幅方向に平行な中央部2と、車体側に屈曲した左右の端部3と、中央部2及び端部3をつなぐ屈曲部4からなる。中央部2と屈曲部4の境界及び端部3と屈曲部の境界を破線で示している。バンパービーム1はT1調質材であり、自然時効により、全体がやや硬化した状態にある。なお、上記曲げ加工は、後述する復元処理と潰し加工の間に行ってもよい。
復元処理を行うと、加熱部A2に隣接して、加熱部A2からの熱伝導により加熱された熱影響部A3が生じる。熱影響部A3より中央部2側は非熱影響部A4である。復元処理の加熱は、潰し加工部A1に復元処理を施し、かつ熱影響部A3がバンパーステイ5の接合箇所S(図2参照)に生じるように行う必要がある。
復元処理を行うと、加熱部B2に隣接して、加熱部B2からの熱伝導により加熱された熱影響部B3が生じる。熱影響部B3より端側は非熱影響部B4である。この場合も、復元処理の加熱は、潰し加工部B1に復元処理を施し、かつ熱影響部B3がバンパーステイ5の接合箇所S(図3参照)に生じるように行う必要がある。
この復元処理により加熱部A2,B2が軟化し、かつ、熱影響部A3,B3に、時効硬化処理後、硬度低下領域A5,B5(図2,3参照)が形成される。復元処理後の潰し加工は、復元処理終了後(冷却後)72時間以内に行うことが望ましい。
この組成について説明すると、以下のとおりである。ただし、この組成自体は7000系アルミニウム合金として公知のものである。
Tiは7000系アルミニウム合金の鋳造時に結晶粒を微細化して、押出形材の成形性を向上させる作用があり、0.005質量%以上添加する。一方、0.2質量%を越えるとその作用が飽和し、かつ粗大な金属間化合物が晶出して、かえって成形性を低下させる。従って、Ti含有量は0.005〜0.2質量%とする。
上記7000系アルミニウム合金の主要な不可避不純物として、Fe及びSiが挙げられる。この合金の諸特性を低下させないため、Fe:0.35質量%以下、Si:0.3質量%以下に制限される。
この時効硬化処理により、バンパービーム1は、熱影響部A3,B3に含まれる一部の領域(硬度低下領域)を除いて全体的に硬化し強度が向上する。7000系アルミニウム合金の場合、復元処理の保持温度が約400℃以上の場合に、加熱部A2,B2が再溶体化され、時効硬化処理後、非熱影響部A4,B4より硬さ及び強度が向上する。なお、本発明でいう復元処理は、この再溶体化を含む。他の合金系(例えば6000系)の場合も同様に、約400℃以上で再溶体化が生じる。
復元処理の保持温度が高いほど、また、復元処理後の冷却速度が遅い方が(水冷より空冷の方が)、熱影響部A3,B3が広く生じ、かつ硬度低下領域が広くなる。復元処理の保持温度が高いほど、硬度低下領域A5,B5のビッカース硬さが最小となる位置は、加熱部A2,B2から遠くなる。
バンパービーム6は、潰し加工部A1が前方から後方側に潰し加工され、熱影響部A3がバンパーステイ5の接合箇所Sに生じ、かつ熱影響部A3には、接合箇所Sと重なる硬度低下領域A5(ドットで示す領域)が、バンパービーム6の断面全体に形成されている。
バンパービーム7は、潰し加工部B1が前方から後方側に潰し加工され、熱影響部B3がバンパーステイ5の接合箇所Sに生じ、かつ熱影響部A3には、接合箇所Sと重なる硬度低下領域B5が形成されている。
その結果、このバンパー構造体では、後述する実施例に示すように、衝突時のエネルギー吸収特性が改善される。
復元処理後、表1に示すように、No.1〜18については、両端部の0〜80mmの範囲を前後方向に潰し加工し、No.19〜25については、中央部の610〜650mmの範囲を前後方向に潰し加工した。No.1,19の潰し加工後の形態を図5(b),図6(b)に示す。
バンパービームの前壁の高さ中央部のビッカース硬さを、端から10mmピッチで幅方向中央まで測定した。No.2〜6,8〜12,14〜18,20〜25には、復元処理の加熱部A2,B2の近傍(熱影響部)に、ビッカース硬さが低下した領域(硬度低下領域)が形成されていた。この測定結果を元に、復元処理の加熱部のビッカース硬さ(硬度H1)、熱影響部(硬度低下領域)のビッカース硬さの最小値(最小硬度H2)、及び非熱影響部のビッカース硬さ(硬度H3)を求め、その結果を表1,2に記載した。また、最小硬度H2が測定された位置(バンパービームの端からの距離)、及び硬度差(H1−H2,H3−H2)を表2に併せて記載した。なお、復元処理の加熱部のビッカース硬さH1は、潰し加工を施した箇所を除く加熱部のビッカース硬さの平均値とした。非熱影響部のビッカース硬さH3は、復元処理の加熱部及びその近傍を除き、かつビッカース硬さが低下していない領域のビッカース硬さの平均値とした。
図7に示すように、バンパービーム11の接合箇所S(左右両方)に、それぞれバンパーステイ15を接合し、低速度衝突を模したオフセットバリア衝突試験を行った。バンパーステイ15の前フランジの幅は70mmであり、この前フランジがバンパービーム11の後壁にボルト締結されている。バリア16は前面が10°傾斜し、バンパービーム11の端部13の前壁と平行である。バリア16のストロークは、バンパービーム11の端部13の前壁に当たってから40mmとした。オフセットバリア衝突試験の結果から、ピーク荷重とEA効率を求め、かつ衝突割れの有無を目視観察し、その結果を表2に記載した。
なお、オフセットバリヤ衝突試験の結果得られた荷重L−変形量dのグラフ(図8参照)において、ピーク荷重をLp、最大変形量をDm(=40mm)、バンパービーム11によるエネルギー吸収量(図8の斜線部分の面積)をAとしたとき、EA効率はA/(Lp×Dm)で表される。
2 バンパービームの中央部
3 バンパービームの端部
4 バンパービームの屈曲部
5,15 バンパーステイ
A1,B1 潰し加工部
A2,B2 復元処理の加熱部
A3,B3 熱影響部
A4,B4 非熱影響部
A5,B5 硬度低下領域
Claims (8)
- 熱処理型アルミニウム合金押出材からなり、長手方向の一部に塑性加工を受け、塑性加工後に全体が時効硬化処理を受けたバンパービームと、前記バンパービームの両端部に接合された一対のバンパーステイからなるバンパー構造体において、前記バンパービームの塑性加工を受けた箇所が塑性加工前に復元処理を受け、その熱影響部がバンパーステイの接合箇所に生じ、前記バンパービームに前記接合箇所と重なる硬度低下領域が形成されていることを特徴とするバンパー構造体。
- 前記バンパービームは車体幅方向に平行な中央部と、車体側に屈曲した両端部と、前記中央部と両端部をつなぐ屈曲部からなり、前記接合箇所及び硬度低下領域が前記両端部に存在す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。
- 前記硬度低下領域における最小硬さの位置が前記接合箇所に存在す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。
- 前記熱処理型アルミニウム合金押出材がJIS7000系アルミニウム合金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バンパー構造体。
- 前記硬度低下領域のビッカース硬さの最小値と、復元処理の非熱影響部のビッカース硬さの差が20Hv以上であることを特徴とする請求項4に記載されたバンパー構造体。
- 熱処理型アルミニウム合金押出材のT1調質材を用いてバンパービームを成形し、前記バンパービームの長手方向の一部に復元処理を施し、このときバンパーステイの接合箇所に熱影響部を生じさせ、復元処理を施した領域に冷間で塑性加工を施した後、前記バンパービーム全体に時効硬化処理を施し、前記バンパービームに前記接合箇所と重なる硬度低下領域を形成することを特徴とするバンパービームの製造方法。
- 前記バンパービームは車体幅方向に平行な中央部と、車体側に屈曲した両端部と、前記中央部と両端部をつなぐ屈曲部からなり、前記硬度低下領域が前記両端部に存在することを特徴とする請求項6に記載されたバンパービームの製造方法。
- 前記熱処理型アルミニウム合金押出材がJIS7000系アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項6又は7に記載されたバンパービームの製造方法。
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