JP6008811B2

JP6008811B2 - バンパービーム

Info

Publication number: JP6008811B2
Application number: JP2013192424A
Authority: JP
Inventors: 橋本　成一; 成一橋本; 恒武津吉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP2015058759A

Description

本発明は、アルミニウム合金中空押出材からなるバンパービームに関する。

自動車のバンパービームは、正面からの衝突だけでなく、斜め方向からの衝突にも一定の耐衝撃性を有する必要があるため、一般に車幅方向の両側部が水平面内で車体側に向けて曲げ加工されている（特許文献１参照）。この曲げ加工は、自動車のデザインに合わせたものとする必要があるが、バンパービームの素材としてアルミニウム合金中空押出材を用いる場合、デザイン上の要請から深く曲げ加工を行うと、曲げの引張側になる曲げ外側に割れが入り、曲げの圧縮側になる曲げ内側にしわができる。このため、曲げ加工のみで実現できるバンパービーム形状（平面形状）には限界がある。

一方、特許文献２に記載されたバンパービームは、曲げ加工した両側部の前面側を斜めに切り落とし、切り落とした箇所に板状の補強部材を接合している。また、特許文献３に記載されたバンパービームは、曲げ加工した両側部を前方側から後方側に向けて潰し加工している。これらのバンパービーム構造によれば、曲げ加工部に割れやしわを発生させることなく、両側部をより深く曲げ加工したと同様のデザイン性を得ることができる。

特開平９−２４９０８２号公報（図２）特許第４４１３１２９号公報（図１）特開２００９−１３７４５２号公報（図１）

しかし、特許文献２，３に記載されたバンパービーム構造では、両側部をより深く曲げ加工したと同様のデザイン性を得ることができるとはいえ、その程度はわずかなものでしかない。また、バンパービームの両側部の切断した端面が側方に露出していることから、端部衝突時に、バンパービームの端面が樹脂フェイシャーを突き破り、場合によっては歩行者への加害のおそれがある。加えて、特許文献２に記載されたバンパービームの場合、切り落とされた箇所に別体の補強部材を接合することから、バンパービームの重量が増え、製造コストも上昇する。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、車幅方向の両側部が水平面内で車体側に向けて曲げ加工されたバンパービームにおいて、割れやしわが発生するほど両側部を深く曲げ加工しなくても、深く曲げ加工したと同様のビーム前面形状が得られ、かつ衝突時にバンパービームの端面による樹脂フェイシャーの破損や歩行者への加害を小さくできるバンパービームを提供することを目的とする。

本発明に係るバンパービームは、前後のフランジ及びこれらを連結する複数のウエブを有するアルミニウム合金中空押出材からなり、車幅方向の両側部が車体側に曲げ加工されたバンパービームにおいて、前記両側部の車体側端部に車体幅方向の端に達する切り欠きが形成され、前記切り欠きの前方側に前フランジ及びウエブの一部からなる突出部が所定長さで残され、前記突出部は車体側に曲げ加工されて全体が凸湾曲していることを特徴とする。必要に応じて、前記両側部のうち前記突出部に隣接する箇所が前後方向に潰し加工されていてもよい。なお、本発明に係るバンパービームは、車体のフロント側及びリア側に設置することができるが、いずれの場合も衝突面側を前、車体側と後とする。
アルミニウム合金中空押出材の材質は、成形性及び強度の面から、ＪＩＳ６０００系又は７０００系の熱処理型アルミニウム合金が望ましい。断面形状は例えば口形、日形、目形等の略矩形輪郭を有するものが望ましい。

本発明に係るバンパービームによれば、車幅方向の両側部が水平面内で車体側に向けて曲げ加工されたバンパービームにおいて、割れやしわが発生するほど両側部を深く曲げ加工しなくても、深く曲げ加工したと同様のビーム前面形状が得られ、デザイン上の要請に応えることができる。
本発明に係るバンパービームによれば、車体側に曲げ加工された突出部がビームの切断端面を前方側から覆い、側部衝突時に、樹脂フェイシャーの破損や歩行者への加害を小さくすることができる。
本発明に係るバンパービームによれば、両側部の突出部を車体側に深く曲げ加工することができるので、バンパービームが前方の障害物に浅く衝突したとき、車体が障害物に弾かれて、直接的な衝突を回避できる場合がある。
また、本発明に係るバンパービームは、別部材（特許文献２参照）を必要とせず、バンパービームの重量増加や製造コストの上昇が避けられる。

本発明に係るバンパービームの平面図である。本発明に係るバンパービームの製造工程を説明するもので、曲げ加工後の平面図（ａ）、切り欠き形成後の平面図（ｂ）及びその端面図（ｃ）である。本発明に係るバンパービームの製造工程（潰し及び曲げ加工）を説明するもので、潰し及び曲げ加工前の正面図（ａ）及び上型を省略した側面図（ｂ）である。本発明に係るバンパービームが前方の障害物に浅く衝突したとき、直接的な衝突を回避できることを説明する図である。本発明に係る別のバンパービームの平面図である。

以下、図１〜５を参照して、本発明に係るバンパービームについて具体的に説明する。
図１に示すバンパービーム１は、断面が日形（図２（ｃ）参照）のアルミニウム合金中空押出材からなる。バンパービーム１は、車体幅方向に平行な中央部２と、その両側に形成された曲げ加工部３，４、及び曲げ加工部３，４を介して車体側に曲げ加工された側部５，６からなる。側部５，６の車体側端部には車体幅方向の端に達する切り欠き７，８が形成され、その結果として切り欠き７，８の前方側に突出部９，１０が所定長さで残されている。突出部９，１０は車体側に深く曲げ加工されて全体が凸湾曲し、かつ側部５，６のうち突出部９，１０に隣接する箇所が前後方向に潰し加工されている（潰し加工部１１，１２）。バンパーステイ１３が側部５，６の背面（車体側）に固定されている。

次に、バンパービーム１の製造工程の一例を、図２，３を参照して説明する。
（１）アルミニウム合金中空押出材を所定長さに切断してバンパービーム素材とする。アルミニウム合金中空押出材の断面は日形で、図２（ｃ）に示すように、前フランジ１４、後フランジ１５、ウエブ１６〜１８からなり、バンパービーム１を車体に装着するとき、前フランジ１４が前方（衝突側）、後フランジ１５が後方（車体側）、ウエブ１６〜１８が略水平に配置される。アルミニウム合金中空押出材は、熱処理型アルミニウム合金のビレットを熱間で押出加工し、プレス焼き入れしたＴ１調質材（プレス焼き入れ後人工時効硬化処理を行わず、その間自然時効させた材料）である。

（２）側部５，６の曲げ加工を行う（図２（ａ）参照）。
（３）工具穴等の加工を行う。
（４）側部５，６の車体側端部に車体幅方向の端に達する切り欠き７，８を形成し、その結果として、切り欠き７，８の前方側に突出部９，１０を所定長さで残す（図２（ｂ）参照）。突出部９，１０はそれぞれ、前フランジ１４とウエブ１６〜１８の一部（１６ａ，１７ａ，１８ａ）からなる（図２（ｃ）参照）。

（５）側部５，６の所定領域（後述する潰し加工を施す箇所を含む加熱領域）に復元処理を施す。この復元処理は、前記加熱領域を実体温度２００〜５５０℃に所定時間保持後、冷却（空冷又は水冷）する。保持時間については０秒を超える時間であればよく、前記所定領域が上記保持温度に達した後、直ちに冷却してもよい。保持時間の上限は特に限定的ではないが、５分以内の短時間で済ますのが、生産効率の面で望ましい。この復元処理は必須の工程ではないが、復元処理を行うことで材料が軟化し、次の潰し加工を割れ等の発生なしに実施することができ、また、保持温度が４００℃以上であれば、加熱部が溶体化又はそれに近い状態となり、同部の時効処理後の硬度（強度）が向上する効果がある。

（６）側部５，６のうち突出部９，１０に隣接する箇所（潰し加工部１１，１２）を前方側から後方側に向けて潰し加工し、同時に突出部９，１０を曲げ加工する。図３において、１９は機台、２０は下型、２１は上型、２２，２３は上型２１上に固定されたバンパービーム１の側部５をウエブ１６，１８の外側から押さえ、潰し加工に伴いウエブ１６，１８を中空内部側に曲げ変形させる支持部材である。上側２１を下降させると、バンパービーム１の側部５（突出部９，１０に隣接する箇所）が前方側から後方側（車体側）に向けて潰し加工されて潰し加工部１１となり、同時に、突出部９は後方側（車体側）に向けて曲げ加工され全体が外向きに凸湾曲している。潰し加工部１１は突出部９に近いほど潰し加工率（潰し加工により減少した前後方向厚みと押出材の元の前後方向厚みの比）が大きく、潰し加工部１１に続いて突出部９が大きい曲率で後方側に曲げ加工されている。なお、突出部９は前後方向の厚みが小さく、開断面であることから、割れ等の発生なく大きい曲率で曲げ加工を行うことができる。
（７）バンパービーム１の全体に時効処理を施す。

バンパービーム１は、側部５，６が車体側に向けて浅くしか曲げ加工されていないが、潰し加工部１１，１２に続いて突出部９，１０が車体側に深く曲げ加工されているため、、主として側部５，６の端部において、側部５，６を車体側に向けて深く曲げ加工したとほぼ同様のビーム前面形状が得られている。これにより、バンパービームの端部を大きく車体側に湾曲させたいというデザイン上の要請に応えることができる。そして、バンパービーム１において、車体側に曲げ加工された突出部９，１０がビームの切断端面を前方側から覆っているので、側部衝突時に、樹脂フェイシャーの破損や歩行者への加害を小さくすることができる。

バンパービーム１において、突出部９，１０は厚みが小さいが、ウエブ１６〜１８の一部を含み、それなりに強度及び剛性が高い。また、潰し加工部１１，１２から突出部９，１０にかけて車体側に深く湾曲しているので、図４に示すように、バンパービーム１が障害物２４に浅く（衝突幅ｈが小さい）衝突したとき、バンパービーム１及び車体が障害物２４に弾かれ、バンパービーム１と障害物２４の直接的な衝突（特許文献１の図１２，１３参照）を回避できる場合がある。

図５に示すバンパービーム２５は、バンパービーム１における潰し加工部１１，１２を有しない点でのみ、バンパービーム１と異なる。バンパービーム２５を製造するには、前記（６）の工程において、突起部９，１０の曲げ加工のみを行う。
バンパービーム２５も、基本的にバンパービーム１と同様の機能を有する。

なお、以上の説明では、バンパービームの素材であるアルミニウム合金中空押出材を、熱処理型アルミニウム合金（例えばＪＩＳ６０００系又は７０００系）からなるものとして説明したが、非熱処理型アルミニウム合金を用いることもできる。その場合、復元処理及び時効処理は行われない。
また、以上の説明では、潰し加工を前方側から後方側（車体側）に向けて行ったが、逆に後方側から前方側に向けて潰し加工し（特開２０１１-１３１６４７号公報の図１，５参照）、又は前方側と後方側から同時に潰し加工する（同公報の図７（ａ）参照）こともできる。
また、以上の説明では、アルミニウム合金中空押出材の断面形状を日形としたが、前後のフランジ及びこれらを連結する複数のウエブを有する断面形状であれば、その他の断面形状のアルミニウム合金中空押出材を使用することができる。望ましくは、例えば口形、日形、目形等の略矩形輪郭を有する断面形状である。

１，２５バンパービーム
２中央部
３，４曲げ加工部
５，６側部
７，８切り欠き
９，１０突出部
１１，１２潰し加工部
１４前フランジ
１５後フランジ
１６〜１８ウエブ
２０，２１潰し及び曲げ加工型

Claims

前後のフランジ及びこれらを連結する複数のウエブを有するアルミニウム合金中空押出材からなり、車幅方向の両側部が車体側に曲げ加工されたバンパービームにおいて、前記両側部の車体側端部に車幅方向の端に達する切り欠きが形成され、前記切り欠きの前方側に前フランジ及びウエブの一部からなる突出部が所定長さで残され、前記突出部は車体側に曲げ加工され全体が凸湾曲していることを特徴とするバンパービーム。
前記両側部のうち前記突出部に隣接する箇所が前後方向に潰し加工されていることを特徴とする請求項１に記載されたバンパービーム。