JP2008195224A - バンパステイの取り付け構造およびバンパステイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 車体のバンパ補強材後面壁12側とサイドメンバ先端部21側とに各々接合されるバンパステイ1の取り付け構造であって、バンパステイ1は、アルミニウム合金板を成形したカップ形状からなり、このカップの底部2にボルト穴6を設け、バンパ補強材10の前面壁11側と後面壁12側とに各々設けた作業用開口穴13、14と、バンパステイのカップ開口部3とを通じた、バンパ補強材の前面壁11側からの接合作業によって、ボルト穴6を介して、カップ底部2側がサイドメンバ先端部21側にボルトにて接合されるとともに、カップのフランジ4を介して、カップ開口部3側がバンパ補強材の後面壁12側に接合されることである。
【選択図】図1
Description
1.車体前後方向を押出方向とするステイ(以下、縦圧壊型ステイと言う)
2.車体左右あるいは上下方向を押出方向とするステイ(以下、横圧壊型ステイと言う)
図1〜4においては、自動車のフロント側のバンパ装置内において、バンパステイ1を、バンパ補強材10とサイドメンバ20との間に配置し、取り付けた態様を示している。勿論、図1〜4の態様は、自動車のリア側のバンパ装置にも適用できる。
ここで、これら図1〜4に示すバンパ補強材10の態様は、長手方向(車体方向、図の左右方向)に亙って直線的ではない。即ち、直線的な中央部10aの両端に車体側へ曲げられた、直線的または曲線的な湾曲部 (屈曲部) 10bを有するか、全体が車体側へ湾曲しているバンパ補強材 (湾曲型バンパ補強材) の後面壁12に対して、ステイを取り付ける態様を示す。また、図1〜4に示すバンパ補強材10は、前面壁(車体前面側の壁)11と、後面壁(車体後面側の壁)12の他に、これらをつないで車体長手方向に延在するウエブ18、19と、中リブ17とを有する、横方向断面が日型の中空構造ものを示している。
図1、3を用いてステイ1の取り付け方の詳細を説明する。なお、この取り付け方は、前記した、図示しないバンパ補強材10の左側部分のバンパステイの取り付け型でも同じである。図1、3に示すように、バンパ補強材10の湾曲部10bにおける後面壁12には、前面壁11に設けられた比較的大きな、接合作業用穴(貫通穴)13に対応して、比較的大きな接合作業用穴(貫通穴)14が設けられている。これらの接合作業用穴13、14を介して、バンパ補強材10の前面壁11側(作業穴14)からの、図1、3に矢印で各々示す、各接合作業によって、ステイ1のカップ底部2側がサイドメンバ先端部21側に接合されるとともに、ステイ1のカップフランジ4を介して、カップ開口部3側がバンパ補強材10の後面壁12側に接合される。
一方、ステイ1側には、各ステイ例とも共通して、カップ底部2にボルト穴(貫通穴)6、6が設けられている。バンパ補強材10の前面壁11側からの、接合作業用穴13と後面壁12の接合作業用穴14とを通じた、矢印で示す各接合作業によって、このボルト穴6、6と、サイドメンバ20先端部21側に設けたボルト穴22、22とを各々係合させる。次いで、これらボルト穴6、22同士に、ボルト23を各々貫通させ、図2、4に接合後を示すように、ステイ1のカップ底部2とサイドメンバ先端部21とをボルト接合する。
また、ステイ1のフランジ4には、選択的に、ボルト穴(貫通穴)7、7が設けられている。バンパ補強材10の前面壁11側からの、接合作業用穴13と後面壁12の接合作業用穴14とを通じた、矢印で示す各接合作業によって、このボルト穴7、7と、バンパ補強材の後面壁12に設けたボルト穴15、15とを各々係合させる。次いで、これらボルト穴7、15同士に、ボルト16を各々貫通させ、ステイ1のフランジ4とバンパ補強材の後面壁12とをボルト接合し、図2、4に接合後を示すように、カップ開口部3側がバンパ補強材10の後面壁12側に接合される。
これらの接合手段として、通常のボルトによる接合を示しているが、この他スタッドボルトなど、他の機械的な接合手段を用いる(置き換え、あるいは併用)ことも可能である。例えば、図5は、他の態様は全て図3と同じで、ステイ1とサイドメンバ20との取り付けボルトを、頂点部に車両牽引用フック31を設け、底部にサイドメンバ20との締結用ネジ32を設けたボルト構造に置き換えている点のみが相違する。この図5に示すような、車両牽引用フック31を設けたボルト構造に置き換えれば、ステイ1のボルト穴6aを介して、ボルト23を貫通させ、サイドメンバ先端部21(22a)への結合と、牽引フック31の取り付けとを同時に行うことが可能となり、取付の効率化も図れる。同時に、牽引フック31が、バンパ補強材10ではなく、より強度の高いサイドメンバ20に直接接合可能となることによる取付強度向上効果も得ることができる。なお、ステイ1の、この他のサイドメンバ先端部21との接合や、フランジ4とバンパ補強材10の後面壁12との接合は、図2の場合と同様である。
本発明に係るバンパステイについて以下に説明する。図1〜4において、ステイ1は、平板状のアルミニウム合金板(圧延板や押出板)をプレス成形、あるいは電磁成形して、略円錐台形状のカップに成形されたものである。これによって、ステイを、元板であるアルミニウム合金板の成形により製作でき、ステイ製作コストの低減や製作効率の向上などの利点が大きい。なお、平板状のアルミニウム合金板のステイ1への成形に際しては、電磁成形なども使用できるが、プレス成形が形状精度や簡便さの点で好ましい。
図1〜4のカップは、共通して、底壁である底部2と、この底部2の周縁部2aから立ち上がる縦壁5と、この縦壁5の周縁部によって形成された開口部3と、縦壁周縁部5aから外方に張出すとともに縦壁周縁部5aの周方向に亙って設けられたフランジ4とが一体に形成されて構成される。
図1〜4のカップは、カップの筒状の縦壁5が、底部周縁部2aから外方に拡がるように斜めに立ち上がっている。この結果、カップは、底部2の幅(径)が、開口部3の幅(径)よりも狭幅(小径)となって、円筒状の縦壁5を図の上方(フロントバンパでは車体前面側)に向かって拡がる、円錐台形状乃至末広がり形状となっている。
図1〜4のステイ1では、共通して、カップ底部2に設けられた貫通穴6、6はボルト穴であり、これによって、ステイ1は、カップ底部2側がサイドメンバ20先端部21側のボルト穴22、22と、各々にボルト23、23にて各々接合される。
カップ底部2(あるいは開口部3)の平面形状は、必ずしも円形状である必要はなく、また、カップの形状(横断面形状)も必ずしも円筒状である必要はない。これらの平面形状は、プレス成形できるものであれば、接合されるサイドメンバ先端部21や、カップ底部に作成されるボルト穴(締結ボルト)の位置に応じて、適宜選択される。例えば、底部2の平面形状を、楕円形状あるいは方形、多角などの角形状、あるいは、これらの形状に近いような略円形の形状として良い。したがって、縦壁5も、この底部2の平面形状に応じた筒状形状となる。このように、底部2の平面形状や周方向の形状などの面形状は、前記した通り、サイドメンバに接合可能なように、サイドメンバ先端部21の形状に対応させる。
ここで、図1、2のステイ1のカップ形状では、カップ底部2は略円形で、この底部2の略円形周縁部2aから立ち上がる縦壁5も略円筒状、この縦壁1aの周縁部によって形成された開口部3も略円形、縦壁周縁部5aから外方に張出すとともに縦壁周縁部5aの周方向に亙って設けられたフランジ4も略円形となる。このような単純形状のステイ1は素材板からの成形も容易である。
一方、図3、4に示すステイ1は、カップ底部2のうち、車体幅方向の内側部分(図の左側)は略半円状形状であり、車体幅方向の外側部分(図の右側)は略方形(角形)形状である。この図3、4に示すカップ形状のステイ1の方が、図1、2のカップ形状のステイ1よりも、カップ底部2の面積を大きくすることができる。このため、ステイ1をサイドメンバ20先端部21側に接合する際の、カップ底部2に設けるボルト穴6、6の数を多く設けることが可能であり、接合強度を増すことができる。因みに、図1、2のカップ形状においてカップ径をφ100mmと仮定した場合、カップ底部2に設けるボルト穴6、6は2個が限界である。これに対して、図3、4のカップ形状では、カップ底部2の面積を図1、2の場合よりも大きくでき、カップ底部2のボルト穴6、6は3個以上設けることができる。サイドメンバ20先端部21との接合強度を確保するためには、カップ底部2には車体幅方向と車体上下方向とに間隔をおいて合計3個以上のボルト穴を設けることが好ましい。このため、この図3、4のように、カップ底部2は、合計3個以上のボルト穴を、車体幅方向と車体上下方向とに間隔をおいて延在させるだけの面積を有していることが好ましい。
本発明では、板から成形するカップ底部2部分の板厚(厚み)は、軽量化の観点からも、そう厚くなく、後述する通り、4mm以下程度である。ただ、このように厚みが薄いと、衝突荷重の大きさにもよるが、条件によっては、衝突荷重負荷時にボルト穴の破断が生じる可能性がある。このようなボルト穴の破断を防止するためには、図9に示すように、カップ底部2を補強することが好ましい。
フランジ4の周囲形状は、前記した通り、バンパ補強材後面壁12の接合面形状や、接合用ボルト穴などの設計に応じて、成形可能な形状が適宜選択できる。また、開口部3の周縁部3aの全周乃至全部に亙って設けずとも、必要周縁部部位に部分的に設けることも可能である。このような、フランジ4や、底部2などの略円錐台カップ形状を、自由に作り分けられる点が、成形ステイの利点でもある。
図1〜4で示したフランジ4は平坦な形状をしているが、このフランジ4(ステイ)の、衝突荷重負荷に対する曲げ剛性を向上させるために、カップにおけるフランジ外縁部を車体前後方向に略90度折り曲げたフランジ片を設けることが好ましい。これによって、フランジ4(ステイ)の剛性を高め、曲げ剛性を向上させることができ、結果として、ステイ1の衝突荷重のエネルギ吸収性能をより向上させることができる。
縦壁5の厚み(板厚)や重量を増加させずに、縦壁5の剛性を向上させる手段として、張出リブ9を縦壁5に設けても良い。これによって、同じ厚みであれば、図1〜4の平滑、平坦な縦壁5に比して、ステイ1の衝突荷重のエネルギ吸収性能をより向上させることができる。
ステイ1の厚み(素材板の板厚)は、軽量化のためには4mm以下とすることが好ましい。板厚が4mmを超えた場合には、鋼製ステイに代わっての軽量化効果が薄くなる。また、素材板のステイへの成形も難しくなる。そして、このような薄肉条件下で、ステイ1の高エネルギ吸収量を保障するためには、ステイ1(素材アルミニウム合金板)の0.2%耐力が190MPa以上の高強度であることが好ましい。例えば、素材板のアルミニウム合金が5182−O材であっても、大きな性能低下はないことから、素材耐力にそれほどこだわる必要はないが、高い方が望ましいのは確かである。また、バンパ材であることから、T6、T7処理の適用も可能であり、素材板が6000系アルミニウム合金であっても、0.2%耐力を270MPa程度まで増加させることも可能である。
ステイへの素材アルミニウム合金板からの成形は、通常のプレス成形機および条件範囲を用いて可能である。即ち、アルミニウム合金素材板の上方側に、雌型金型と板押さえとを設け、下方側に雄型金型(ポンチ)を設ける。そして、雌型金型と板押さえを相対的に下降させて、アルミニウム合金平板を雄型金型(ポンチ)に押圧して、ステイのカップ形状を一体に成形する。前記した補強リブ9を設ける場合には、雌型金型のカップ形状における筒状の縦壁5と対応する縦壁部に所望形状の縦溝を設ければ良い。
6、7:ボルト穴、8:フランジ片、9:縦リブ、10:バンパ補強材、
11:前面壁、12:後面壁、13、14:接合作業用穴、15:ボルト穴、
16:ボルト、20:サイドメンバ、21サイドメンバ先端部、
22:ボルト穴、23:ボルト、
Claims (6)
- 自動車車体のバンパ補強材とサイドメンバとの間に配置されて、前記バンパ補強材の後面壁側と前記サイドメンバ先端部側とに各々接合されるバンパステイの取り付け構造であって、バンパステイは、アルミニウム合金板を成形したカップ形状からなり、このカップは、底部と、この底部周縁部から立ち上がる筒状の縦壁と、この縦壁周縁部によって形成された筒状の開口部と、前記縦壁周縁部から外方に張出すとともに縦壁周縁部に亙って設けられたフランジとが一体に形成された全体形状からなり、前記カップの底部にボルト穴を設け、前記バンパ補強材の前面壁側と後面壁側とに各々設けた接合作業用開口穴と前記バンパステイのカップ開口部とを通じた、前記バンパ補強材の前面壁側からの各接合作業によって、前記カップ底部に設けたボルト穴を介して、前記カップ底部側がサイドメンバ先端部側にボルトにて接合されるとともに、前記カップのフランジを介して、前記カップ開口部側がバンパ補強材の後面壁側に接合されることを特徴とするバンパステイの取り付け構造。
- 前記バンパステイにおけるカップの筒状の縦壁が、底部周縁部から外方に拡がるように斜めに立ち上がっており、前記カップ底部は合計3個以上のボルト穴を車体幅方向と車体上下方向とに間隔をおいて延在させる面積を有している請求項1に記載のバンパステイの取り付け構造。
- 前記バンパステイが、前記カップにおけるフランジ外縁部を車体前後方向に折り曲げたフランジ片を設けている請求項1または2に記載のバンパステイの取り付け構造。
- 請求項1のバンパステイの取り付け構造に用いられるバンパステイであって、アルミニウム合金板を成形したカップ形状からなり、このカップは、底部と、この底部周縁部から立ち上がる筒状の縦壁と、この縦壁周縁部によって形成された筒状の開口部と、前記縦壁周縁部から外方に張出すとともに縦壁周縁部に亙って設けられたフランジとが一体に形成された全体形状からなり、前記カップの底部にボルト穴を設けたことを特徴とするバンパステイ。
- 前記バンパステイにおけるカップの筒状の縦壁が、底部周縁部から外方に拡がるように斜めに立ち上がっており、前記カップ底部は合計3個以上のボルト穴を車体幅方向と車体上下方向とに間隔をおいて延在させる面積を有している請求項4に記載のバンパステイ。
- 前記バンパステイが、前記カップにおけるフランジ外縁部を車体前後方向に折り曲げたフランジ片を設けている請求項4または5に記載のバンパステイ。
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