CN110450745B - 机动车的保险杠加强件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车的保险杠加强件，在由沿纵长方向具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的机动车的保险杠加强件中，在碰撞时难以发生断裂，能得到高能量吸收性能。机动车的保险杠加强件具备空出间隔地位于车身侧及碰撞侧的一对凸缘(2、3)和将它们连接的一对腹板(4、5)。焊合部(6、7)设置于一对凸缘(2、3)，未设置于一对腹板(4、5)。

Description

机动车的保险杠加强件

技术领域

本发明涉及由闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的机动车的保险杠加强件。

背景技术

由铝合金挤压型材构成的保险杠加强件通常具备一对凸缘(位于车身前后方向内侧(车身侧)的内凸缘和位于外侧(碰撞侧)的外凸缘)和将它们连结的一对腹板。保险杠加强件通过上述的一对凸缘及腹板而具有闭合截面结构。根据需要，在所述一对腹板之间形成有将所述一对凸缘连结的一个以上的中肋。

这样的闭合截面结构的铝合金挤压型材使用分流组合模、桥式孔型挤压模、异型孔挤压模等空心模来制造。例如，在使用了分流组合模的挤压方法中，使用将具备多个孔口的心轴主体与模具组合的分流组合模。向分流组合模压入的铝坯被所述孔口分割之后，将所述心轴包围而再次焊合一体化，通过所述心轴成形内表面并通过所述模具成形外表面而成为闭合截面结构的挤压型材。这样，使用空心模制造的闭合截面结构的铝合金挤压型材必然存在焊合部。

存在焊合部的铝合金挤压型材在焊合部与焊合部以外(通常部)的组织不同，所述焊合部的机械性质，例如断裂极限比通常部低的情况成为问题。在由铝合金挤压型材构成的保险杠加强件中，焊合部的断裂极限低的情况，可能会导致保险杠加强件作为能量吸收构件的强度及能量吸收量的下降。

另一方面，关于存在焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材，例如专利文献1～4记载那样，研讨了通过改良材料组成或制造条件而提高焊合部的机械性质的情况。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平10-306338号公报

【专利文献2】日本特开2003-154407号公报

【专利文献3】日本特开2007-231408号公报

【专利文献4】日本特开2009-45672号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，即便通过这样的材料组成或制造条件的改良，也难以使铝合金挤压型材的焊合部与通常部的机械性质同等。

本发明目的是在由这样的具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成的保险杠加强件中，使碰撞时的断裂难以产生。

【用于解决课题的方案】

本发明的保险杠加强件的一方式由沿纵长方向具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成，具备空出间隔地位于车身侧及碰撞侧的一对凸缘和将所述一对凸缘连接并沿车身的上下方向空出间隔地设置的一对腹板，所述焊合部设置于所述一对凸缘，未设置于所述一对腹板。

【发明效果】

在本发明的保险杠加强件的一方式中，将焊合部设置于一对凸缘，未设置于一对腹板，由此，能够避免在碰撞时的腹板的压曲变形中所述焊合部成为变形的起点的情况，由此，在碰撞时腹板的断裂难以发生。

附图说明

图1A及图1B是表示本发明的保险杠加强件的一方式的图，是初期截面结构(图1A)及因碰撞而发生了弯曲变形的截面结构(图1B)。

图2A及图2B是表示保险杠加强件的另一方式的图，是初期截面结构(图2A)及因碰撞而发生了弯曲变形的截面结构(图2B)。

图3A及图3B是碰撞前半阶段的保险杠加强件的形状(图3A)及碰撞后半阶段的保险杠加强件的形状(图3B)。

图4是本发明的保险杠加强件的另一方式的初期截面结构。

图5是示意性地表示发生了大圆角弯曲的保险杠加强件的截面的残余应力分布的图。

【符号说明】

1、11、21保险杠加强件

2车身侧凸缘

3碰撞侧凸缘

4、5腹板

6、7、9、16、17焊合部

8中肋

具体实施方式

首先，参照图1A及图1B，说明本发明的保险杠加强件的一方式。

图1A所示的保险杠加强件1由沿纵长方向(挤压方向)具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成。所述闭合截面结构包括：空出间隔地位于车身侧及碰撞侧的一对凸缘(车身侧凸缘2、碰撞侧凸缘3)；沿车身上下方向空出间隔地设置，并将所述一对凸缘2、3连接的一对腹板4、5。在图1A所示的截面中，一对凸缘2、3和一对腹板4、5都为平板状，相互大致垂直地形成。

需要说明的是，在图1A所示的保险杠加强件1中，在一对凸缘2、3的两端未设置突出凸缘，但也可以是在一方或两方的凸缘设有突出凸缘的截面形状(例如参照日本特开2003-127808号公报)。

在该保险杠加强件1中，焊合部6、7形成于一对凸缘2、3。焊合部6、7沿保险杠加强件1的纵长方向(铝合金挤压型材的挤压方向)形成。

需要说明的是，一对凸缘2、3的宽度方向上的焊合部6、7的位置没有特别限定。然而，从在碰撞时防止焊合部6、7成为破裂产生的起点的观点出发，焊合部6、7的位置优选避开凸缘2、3与腹板4、5的接合部而设为腹板4与腹板5之间，如图1A所示，更优选为腹板4与腹板5之间的中央部(距腹板4的距离与距腹板5的距离大致相同的位置)。

作为门梁1的原料的闭合截面结构的铝合金挤压型材使用分流组合模、桥式孔型挤压模、异型孔挤压模等空心模来制造。上述焊合部6、7是通过金属流动在空心模之中先被分割然后一体化而形成的结构，沿铝合金挤压型材的纵长方向(挤压方向)存在，微观组织与焊合部以外的部分(通常部)不同。需要说明的是，该铝挤压型材整体具有单一的铝合金组成。

图2A示出与本发明的保险杠加强件1(图1A)不同的方式的保险杠加强件11的剖视图。在图2A的保险杠加强件11中，对于与图1A的保险杠加强件1实质上相同的部位标注相同编号。

保险杠加强件11由沿纵长方向(挤压方向)具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成，具有与保险杠加强件1基本上相同的闭合截面结构。

但是，在该保险杠加强件11中，与保险杠加强件1不同，焊合部16、17形成于一对腹板4、5。与保险杠加强件1的焊合部6、7同样，焊合部16、17沿保险杠加强件11的纵长方向(铝合金挤压型材的挤压方向)形成。

当在保险杠加强件1、11负载有碰撞载荷P时，在保险杠加强件1、11产生以车身上下方向为旋转轴的弯曲变形，在碰撞前半阶段(参照图3A)，在车身侧凸缘2产生拉伸应变，在碰撞侧凸缘3产生压缩应变。接下来，在碰撞后半阶段(参照图3B)，腹板4、5压曲，以车身前后方向中间区域为中心而弯曲变形。

保险杠加强件由于承接碰撞载荷，因此要求提高能量吸收量。为了确保高的能量吸收量，特别是在碰撞后半阶段，需要以避免车身侧(碰撞背面侧)的凸缘发生断裂的方式使腹板压曲，缓和在车身侧的凸缘产生的拉伸应变。在腹板压曲时，腹板以其车身前后方向中间区域为中心发生弯曲变形，在该区域产生局部性的应变集中。并且，如果在腹板设置断裂极限低的焊合部，则在碰撞后半阶段，焊合部成为起点而腹板提前压曲变形，或者焊合部容易断裂，产生其以后的能量吸收性能下降的问题。

在保险杠加强件11的情况下，在容易产生应变集中的一对腹板4、5形成焊合部16、17。因此，在碰撞后半阶段(参照图2B)，焊合部16、17成为起点而一对腹板4、5提前压曲变形，或者在焊合部16、17处腹板4、5容易断裂，其以后的能量吸收性能下降。

另一方面，在保险杠加强件1的情况下，在一对腹板4、5未形成焊合部6、7。因此，在碰撞后半阶段(参照图1B)，避免焊合部6、7成为一对腹板4、5的压曲变形的起点的情况，一对腹板4、5的断裂也难以产生，由此能够防止能量吸收性能的下降。

需要说明的是，在保险杠加强件1中，焊合部6、7形成于凸缘部，由此，在碰撞前半段的以车身上下方向为旋转轴的一对凸缘2、3的弯曲变形中，在焊合部6、7也产生高的应变。然而，该弯曲变形与一对腹板4、5的压曲产生的弯曲变形不同，是通过一对凸缘2、3整体沿纵长方向承受拉伸或压缩载荷的变形方式，而且，焊合部6、7在一对凸缘2、3整体中占据的比例比较小。因此，以焊合部6、7为起因的凸缘2、3的强度下降小至可以忽视的程度，而且，焊合部6、7的变形通过焊合部6、7周边的材料(通常部)抑制，焊合部6、7的断裂难以产生。

图4示出与本发明相关的保险杠加强件的另一方式的剖视图。在图4所示的保险杠加强件21中，对于与图1A的保险杠加强件1实质上相同的部位标注相同编号。

保险杠加强件21在具备一对凸缘2、3和一对腹板4、5这一点上与保险杠加强件1一致，但是在一对腹板4、5的中间位置形成有将一对凸缘2、3垂直连结的中肋8这一点上与保险杠加强件1不同。伴随着中肋8的形成，在保险杠加强件21的凸缘2中，在中肋8与各腹板4、5之间的位置形成有焊合部6、6，在凸缘3中，在中肋8与各腹板4、5之间的位置形成有焊合部7、7，而且在中肋8形成有焊合部9。

保险杠加强件21由于在碰撞时成为压曲变形的起点的焊合部未形成于一对腹板4、5，因此与保险杠1同样，在碰撞时难以产生一对腹板4、5的提前压曲及断裂，能够防止焊合部所造成的能量吸收性能的下降。需要说明的是，保险杠加强件21在中肋8形成有焊合部9。然而，在碰撞时保险杠加强件21发生弯曲变形时，与外肋(腹板4、5)不同，在中肋8难以作用有力偶，难以倾倒，因此中肋8的面内变形成为主导。因此，在中肋8中，以焊合部9为起点的压曲变形或焊合部9的断裂的发生比腹板4、5具有焊合部16、17的情况(参照图2A)延迟。因此，在中肋8形成的焊合部9的影响(对于能量吸收性能的影响)比形成于腹板4、5的焊合部16、17小。

根据需要而对铝合金挤压型材实施塑性加工，其结果是，本发明的保险杠加强件在俯视观察下可采取各种方式。作为公知的俯视观察的形态，可列举对全长实施弯曲加工(所谓大圆角弯曲)而向车身前后方向外侧发生了凸曲的形状(例如参照日本特开2010-046685号公报)、对纵长方向两端部向车身侧进行弯曲加工的形状(例如参照日本特开2003-285703号公报)、对纵长方向上的一部分进行压扁加工的形状(例如参照日本特开2015-168299号公报)。

在弯曲加工为单纯弯曲(沿纵长方向未附加拉伸力的弯曲加工)且保险杠加强件向车身前后方向外侧发生了凸曲的形状的情况下，保险杠加强件内的残余应力分布大致成为图5的实线所示的分布。在此，Xc是弯曲的中立轴，轴Y的右侧为拉伸应力，左侧为压缩应力。残余拉伸应力在比中立轴Xc稍靠近碰撞侧凸缘3的位置处成为最大。而且，在弯曲加工为拉伸弯曲的情况下，保险杠加强件内的残余应力分布大致成为图5中的虚线所示的分布。通过拉伸力而使弯曲的中立轴Xc向车身侧凸缘2侧移动，由此，与单纯弯曲的情况相比，残余拉伸应力在靠近内侧凸缘2侧的位置处成为最大。无论如何，都是在弯曲加工后的保险杠加强件内，在腹板4、5的车宽方向大致中央区域残余有大的拉伸应力。

在闭合截面结构的铝合金挤压型材中，焊合部与除此以外的部位(通常部)相比容易发生应力腐蚀破裂，这样的焊合部存在于大的拉伸应力残余的腹板4、5的所述车宽方向大致中央区域时，在该区域容易发生应力腐蚀破裂。另一方面，在本发明的保险杠加强件的所述方式(图1A)中，容易发生应力腐蚀破裂的焊合部6、7未形成于因弯曲加工而残余有高的拉伸应力的腹板4、5。因此，与焊合部16、17形成于腹板4、5的保险杠加强件(参照图2A)相比，在腹板4、5难以发生应力腐蚀破裂，因此，也可以实施更严格的弯曲加工。而且，在本发明的保险杠加强件的所述方式(图4)中，在中肋8形成有焊合部9，但是不具有焊合部的一对腹板4、5位于中肋8的两侧，因此即使假设在中肋8发生了应力腐蚀破裂，其影响也受限制。

在对保险杠加强件的纵长方向上的至少一部分实施了冲压加工(压扁加工)的情况下，在受到压扁加工的部位(压扁加工部)，一对腹板4、5发生弯曲变形，一对凸缘2、3的间隔缩窄。由于该压扁加工而在一对腹板4、5的压扁加工部与非压扁加工部的交界区域残余有高的拉伸应力(参照日本特开2014-145119号公报)。然而，在本发明的保险杠加强件的所述方式(参照图1A)中，在一对腹板4、5未形成焊合部6、7，因此与在一对腹板4、5形成有焊合部16、17的保险杠加强件(参照图2A)相比，在腹板4、5难以发生应力腐蚀破裂，因此，也可以实施更严格的压扁加工。通过在一对腹板4、5未形成焊合部6、7，还具有压扁加工时的断裂极限提高这样的优点。而且，在本发明的保险杠加强件的所述方式(图4)中，在中肋8形成有焊合部9，但是不具有焊合部的一对腹板4、5位于中肋8的两侧，因此即使假设在中肋8发生了应力腐蚀破裂，其影响也受限制。

作为保险杠加强件的原料即铝合金挤压型材，没有特别限定，可以优选采用与6000系铝合金挤压型材相比断裂极限低，容易产生应力腐蚀破裂的问题的高强度的7000系铝合金挤压型材。作为7000系铝合金的组成，可以适用通过JIS或AA标准规定的组成。作为优选的组成，可列举含有3～8质量％的Zn、0.4～2.5质量％的Mg、0.05～2.0质量％的Cu、0.005～0.2质量％的Ti，还含有0.01～0.3质量％的Mn、0.01～0.3质量％的Cr、0.01～0.3质量％的Zr中的一种以上，且其余部分由Al及杂质构成的组成。

Claims (6)

1.一种机动车的保险杠加强件，由沿纵长方向具有焊合部的闭合截面结构的铝合金挤压型材构成，其特征在于，

所述机动车的保险杠加强件具备空出间隔地位于车身侧及碰撞侧的一对凸缘和将所述一对凸缘连接并沿车身的上下方向空出间隔地设置的一对腹板，所述一对凸缘和所述一对腹板都为平板状，相互大致垂直地形成，所述焊合部仅设置于所述一对凸缘，未设置于所述一对腹板、以及所述一对凸缘与所述一对腹板的接合部。

2.根据权利要求1所述的机动车的保险杠加强件，其特征在于，

在所述一对腹板之间设有将所述一对凸缘连接的中肋。

3.根据权利要求1或2所述的机动车的保险杠加强件，其特征在于，

所述机动车的保险杠加强件的纵长方向上的两端部被向车身侧进行弯曲加工。

4.根据权利要求1或2所述的机动车的保险杠加强件，其特征在于，

所述机动车的保险杠加强件被沿纵长方向弯曲加工而向车身外侧凸曲。

5.根据权利要求1或2所述的机动车的保险杠加强件，其特征在于，

所述机动车的保险杠加强件在纵长方向上的一部分具有一对凸缘的间隔缩窄的压扁加工部。

6.根据权利要求1或2所述的机动车的保险杠加强件，其特征在于，

所述机动车的保险杠加强件由7000系铝合金挤压材构成。

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