JP2008120227A

JP2008120227A - 車両用衝撃吸収具の製造方法

Info

Publication number: JP2008120227A
Application number: JP2006305736A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Haneda; 真一羽田; Kyoichi Kita; 恭一北
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29
Also published as: US20080111385A1; CN101176964A

Abstract

【課題】必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具をより軽量に製造することができる車両用衝撃吸収具の製造方法を提供する。
【解決手段】製造装置２０は、ロール工程Ｂにおいて、金属板２をロール成形して一定断面形状を有する成形体３を製造し、その後、高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄにおいて、成形体３を高周波焼き入れするとともに、該成形体３を曲げ成形してバンパリインフォースメント１を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用衝撃吸収具の製造方法に関するものである。

従来、車両用衝撃吸収具の製造方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この製造方法では、引張り強度が４５０ＭＰａ以上で、板厚が２．５４ｍｍ未満の高張力鋼板をロール成形して一定断面形状を有する成形体を製造し、その後、該成形体をその長手方向（断面に直交する方向）で一定の曲率半径を有するように円弧状に曲げ成形（スイープ形成）して車両用衝撃吸収具としてのバンパリインフォースメント（１）を製造する。このとき、バンパリインフォースメント（成形体）には、断面形状においてその前方壁（２）及び後方壁（３）にくぼみ（６，１０）が形成される。また、これらのくぼみが、成形体の曲げ成形時に該成形体を送り出すローラ（２９ｂ）と係合するローラ係合部として機能することも併せて記載されている。
特許第２８４６９８３号公報（第１−４図）

ところで、ロール成形においては、その成形性、コストの観点から引張り強度が９８０ＭＰａ程度の高張力鋼板が限界であり、特許文献１では、バンパリインフォースメントが必要な強度を満たすために、高張力鋼板の板厚を大きくせざるを得ない。この場合、バンパリインフォースメントが厚肉化して質量の増加を余儀なくされる。

本発明の目的は、必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具をより軽量に製造することができる車両用衝撃吸収具の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、金属板をロール成形して一定断面形状を有する成形体を製造する第１工程と、その後、前記成形体を高周波焼き入れするとともに、該成形体を曲げ成形して車両用衝撃吸収具を製造する第２工程とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記第１工程において、例えば引張り強度が４００ＭＰａ程度の比較的低強度の前記金属板をロール成形して前記成形体を製造した後、前記第２工程において、該成形体を高周波焼き入れして前記車両用衝撃吸収具を製造すると、該車両用衝撃吸収具の引張り強度が１５００ＭＰａ程度まで高められることが確認されている。従って、ロール成形に係る前記金属板の引張り強度（成形性）の制約を緩和しつつ、必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具をより薄肉に、即ちより軽量に製造することができる。また、前記第２工程では、高周波焼き入れに伴い前記成形体が温められ軟化されることで、高周波焼き入れに合わせて前記成形体をその長手方向（断面に直交する方向）で円滑に曲げ成形することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用衝撃吸収具の製造方法において、前記第２工程では、前記車両用衝撃吸収具が長手方向中央部に直線状に延びる直線部を有するように前記成形体を曲げ成形することを要旨とする。

同構成によれば、前記車両用衝撃吸収具は、その長手方向中央部が直線状に延びる直線部を有する。従って、前記車両用衝撃吸収具（直線部）の短手方向から衝撃などによる入力荷重が加わっても、該入力荷重は前記直線部で均等に分散されるため、例えば前記車両用衝撃吸収具の１点に入力荷重が集中して該車両用衝撃吸収具が折れる（いわゆるカモメ折れ）ことを抑制することができる。そして、必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具を更により薄肉に、即ちより軽量に製造することができる。

請求項１乃至２に記載の発明では、必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具をより軽量に製造することができる車両用衝撃吸収具の製造方法を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、本実施形態に係る車両用衝撃吸収具の製造方法を用いて製造されるバンパリインフォースメント１をそれぞれ示す斜視図及び断面図である。このバンパリインフォースメント１は、車両の前部に取着される車両用バンパ装置（図示せず）に用いられ、主として車両前方からの衝撃を吸収する。

同図に示されるように、前記バンパリインフォースメント１は、高張力鋼材よりなる帯状の金属板にて中空構造の長尺形状に成形されるとともに、車両前方からの荷重受面となる前壁１１、車体への取付け側で該前壁１１と平行に対向配置され上下方向に並設された一対の後壁１２，１３、上側の後壁１２と前壁１１とを連結する一対の上壁１４，１５及び下側の後壁１３と前壁１１とを連結する一対の下壁１６，１７を有してＢ字形の一定断面形状を有している。

なお、前壁１１の高さは、両後壁１２，１３を合わせた高さよりも大きく設定されており、前記バンパリインフォースメント１は、上下方向で対向する上壁１５及び下壁１６間に、これら上壁１５及び下壁１６を連結するとともに前記前壁１１に当接する連結壁１８を有する。そして、上壁１５、下壁１６及び連結壁１８は、後方に開口する断面コの字形の凹部Ｓを形成する。前記バンパリインフォースメント１は、連結壁１８に当接する前壁１１の中央で１枚の金属板の両端が突き合わされる態様で一筆書きで成形されており、該連結壁１８において前壁１１が溶接にて接合されることで断面が一体化されている。

また、前壁１１とともに後壁１２及び上壁１４，１５の形成する上側の閉空間は、正方形の断面形状を有する。同様に、前壁１１とともに後壁１３及び下壁１６，１７の形成する下側の閉空間は、正方形の断面形状を有する。上下に配設されたこれら正方形の断面形状は、連結壁１８の高さ分だけ上下方向に離隔されていることはいうまでもない。

さらに、図１に示されるように、前記バンパリインフォースメント１は、その長手方向両端部に屈曲部１ａを有するとともに、車両のフロントの形状に沿うべく、該屈曲部１ａよりも先端側が先端に向かうに従い後方に向かうように傾斜する。なお、バンパリインフォースメント１は、両屈曲部１ａ間であるその長手方向中央部に、直線状に延びる直線部１ｂを有する。つまり、前記バンパリインフォースメント１は、２節曲げされている。また、前記バンパリインフォースメント１は、車体への取付用の各種取付孔１ｃを有する。

次に、バンパリインフォースメント１の製造方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る車両用衝撃吸収具の製造方法に用いられる製造装置２０を概略的に示す側面図である。同図に示されるように、この製造装置２０は、高張力鋼材よりなる金属板２が巻き取られたアンコイラ２１と、穴開け機２２と、支持台２３に載置されたロール成形機２４、レーザ溶接機２５、高周波焼き入れ・曲げ成形機２６及び切断機２７とを備えて構成される。そして、この製造装置２０によるバンパリインフォースメント１の製造方法は、穴開け機２２によるプレス（穴開け）工程Ａと、ロール成形機２４による第１工程としてのロール（断面成形）工程Ｂと、レーザ溶接機２５による溶接（断面成形）工程Ｃと、高周波焼き入れ・曲げ成形機２６による第２工程としての高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄと、切断機２７による切断工程Ｅとを備える。

穴開け機２２は、アンコイラ２１から繰り出された金属板２に、バンパリインフォースメント１の各種取付孔１ｃに対応する穴を開ける。
ロール成形機２４は、上下一対のローラ３１ａ，３１ｂからなる複数のローラユニット３１を一列に並べてなり、前記穴開け機２２からの金属板２を前記一対のローラ３１ａ，３１ｂ間に順次流していくことで、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、前記金属板２をその幅方向で段階的に折り曲げる。これにより、図４（ｄ）に示すように、金属板２は、バンパリインフォースメント１の断面形状に相当する一定断面形状を有する成形体３に成形される。この成形体３は、バンパリインフォースメント１の凹部Ｓに相当する成形部２ｃが上方に開口するとともに、金属板２の幅方向の両端２ａ，２ｂが突き合わされた状態でバンパリインフォースメント１の連結壁１８に相当する成形部２ｄに当接する。

レーザ溶接機２５は、上側に向かってレーザ光を照射する溶接ノズル３２を備え、前記ロール成形機２４からの成形体３に対し、その突き合わされた両端２ａ，２ｂを前記成形部２ｄとともに溶接することでこれら両端２ａ，２ｂを接合する。これにより、成形体３の断面が一体化される。

高周波焼き入れ・曲げ成形機２６は、高周波リング４１及び３次元的に可動な３つの曲げ駒４２，４３，４４を備え、前記レーザ溶接機２５からの成形体３を前記高周波リング４１が発する高周波にて高周波焼き入れするとともに、曲げ駒４２，４４と曲げ駒４３との間に流していくことで、前記成形体３が前記屈曲部１ａ（図１参照）に相当する位置で屈曲される。このとき、成形体３は、高周波焼き入れに伴い温められ軟化されることで、その長手方向で円滑に曲げ成形される。また、高周波焼き入れを経た成形体３の引張り強度は、元々の強度（例えば４００ＭＰａ程度）から一気に高められる（例えば１５００ＭＰａ程度）。

切断機２７は、前記高周波焼き入れ・曲げ成形機２６からの成形体３を刃４５により長手方向において所定の長さに切断し、１個ずつバンパリインフォースメント１を切り出す。

以上により、金属板２からバンパリインフォースメント１を製造する工程が完了する。つまり、アンコイラ２１に巻き取られた金属板２からは、該金属板２が製造装置２０を経ることで複数のバンパリインフォースメント１が連続的に製造される。

ここで、２節曲げ形状を有する前記バンパリインフォースメント１の作用について図５及び図６に基づき説明する。
図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ一定の曲率半径を有するように円弧状に曲げ成形された従来例に準じたバンパリインフォースメント９１及び２節曲げ形状を有する本実施形態のバンパリインフォースメント１を示す平面図である。なお、これらバンパリインフォースメント１，９１は、互いに同一の断面形状を有するものとする。同図に示されるように、バンパリインフォースメント９１では、車両衝突時などの衝撃によるバンパリインフォースメント９１への入力荷重が１点に集中することで、該バンパリインフォースメント９１が折れやすくなる。一方、本実施形態のバンパリインフォースメント１では、車両衝突時などの衝撃によるバンパリインフォースメント１への入力荷重が前記直線部１ｂで均等に分散（等分布）されるため、該バンパリインフォースメント１が折れにくくなる。

図６は、バンパリインフォースメント１，９１への入力荷重とその変形量との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、実線で示したバンパリインフォースメント１への等分布荷重入力では、破線で示したバンパリインフォースメント９１への１点集中荷重入力に比べて荷重に対する変形量が抑制されていることが確認される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、ロール工程Ｂにおいて、例えば引張り強度が４００ＭＰａ程度の比較的低強度の前記金属板２をロール成形して前記成形体３を簡易に製造した後、高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄにおいて、該成形体３を高周波焼き入れして前記バンパリインフォースメント１を製造することで、該バンパリインフォースメント１の引張り強度を１５００ＭＰａ程度まで高めることができる。従って、ロール成形に係る前記金属板２の引張り強度（成形性）の制約を緩和しつつ、必要な強度を満たすバンパリインフォースメント１をより薄肉に、即ちより軽量に製造することができる。また、前記高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄでは、高周波焼き入れに伴い前記成形体３が温められ軟化されることで、高周波焼き入れに合わせて前記成形体３をその長手方向で円滑に曲げ成形することができる。

（２）本実施形態では、前記バンパリインフォースメント１は、その長手方向中央部が直線状に延びる直線部１ｂを有する。従って、前記バンパリインフォースメント１（直線部１ｂ）の短手方向（即ち車両前方）から衝撃などによる入力荷重が加わっても、該入力荷重は前記直線部１ｂで均等に分散されるため、例えば前記バンパリインフォースメントの１点に入力荷重が集中して該バンパリインフォースメントが折れる（いわゆるカモメ折れ）ことを抑制することができる。そして、必要な強度を満たす車両用衝撃吸収具を更により薄肉に、即ちより軽量に製造することができる。

（３）本実施形態では、前記成形体３（バンパリインフォースメント１）は、断面形状における重心から見た断面２次モーメント及び断面係数、即ち断面強度を効率よく上げるために理想的な正方形の一定断面形状を上下に２つ有することで、必要な強度を満たすバンパリインフォースメント１を更により薄肉に、即ちより軽量に製造することができる。すなわち、このバンパリインフォースメント１は、従来例のようにくぼみや角部を面取りしてなる斜壁を有する一定断面形状のバンパリインフォースメントに比べて断面強度を向上させることができる。

また、前記成形体３（バンパリインフォースメント１）は、正方形の一定断面形状を上下に２段重ねしたことで、大口断面形状よりも断面が変形しにくくなり、局部変形を防止することができる。

（４）本実施形態では、前記高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄにおいて、前記成形体３の曲げ成形を、３次元的に可動な３つの曲げ駒４２，４３，４４により高い自由度で行うことができ、設計の自由度を増加しデザインへの追従性を向上することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ロール工程Ｂにおいて成形される成形体３（バンパリインフォースメント１）の断面形状は一例である。例えば、正方形の一定断面形状を備えていなくてもよいし、必ずしも閉断面形状でなくてもよい。

・高周波焼き入れ・曲げ工程Ｄにおいて、一定の曲率半径を有する円弧状のバンパリインフォースメントや、４節曲げ形状のバンパリインフォースメントになるように成形体３を曲げ成形してもよい。

・バンパリインフォースメント１は、車両の後部に取着される車両用バンパ装置（図示せず）に用いられるものでもよい。また、車両用衝撃吸収具は、車両側部に配置される車両ドアの補強用部材（いわゆるドアビーム）であってもよい。

本発明の一実施形態に係るバンパリインフォースメントを示す斜視図。同バンパリインフォースメントを示す断面図。本発明の一実施形態に係る製造装置を示す側面図。（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、成形体の製造態様を示す断面図。（ａ）（ｂ）は、本発明の作用を示す平面図。変形量と荷重との関係を示すグラフ。

符号の説明

Ｂ…ロール工程（第１工程）、Ｄ…高周波焼き入れ・曲げ工程（第２工程）、１…バンパリインフォースメント（車両用衝撃吸収具）、１ｂ…直線部、２…金属板、３…成形体。

Claims

金属板をロール成形して一定断面形状を有する成形体を製造する第１工程と、
その後、前記成形体を高周波焼き入れするとともに、該成形体を曲げ成形して車両用衝撃吸収具を製造する第２工程とを備えたことを特徴とする車両用衝撃吸収具の製造方法。
請求項１に記載の車両用衝撃吸収具の製造方法において、
前記第２工程では、前記車両用衝撃吸収具が長手方向中央部に直線状に延びる直線部を有するように前記成形体を曲げ成形することを特徴とする車両用衝撃吸収具の製造方法。