JP2011213253A

JP2011213253A - バンパーリインフォースとフックブラケットの取付部構造

Info

Publication number: JP2011213253A
Application number: JP2010083759A
Authority: JP
Inventors: Tsunetake Tsuyoshi; 恒武津吉; Seiichi Hashimoto; 成一橋本; Satoshi Futamura; 敏二村; Hiroyuki Kajiwara; 博之梶原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP5374431B2

Abstract

【課題】タイダウン時等におけるバンパーリインフォースの前壁の変形や、溶接部の剥離を防止する。
【解決手段】アルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォース１と、アルミニウム合金押出材からなるフックブラケット２の取付部構造。フックブラケット２はバンパーリインフォース１の長手方向が押出方向とされ、雌ねじが形成された軸部１１の前端近傍に上向きに突出するリブ１２が形成されている。フックブラケット２の軸部１１が前方側からバンパーリインフォース１の前壁３及び後壁４に形成された穴を貫通し、リブ１２が前壁３の前面に接し、リブ１２の周縁が前壁３に溶接されている。バンパーリインフォース１の中リブ７の位置がリブ１２の周縁の溶接箇所Ｗと車体高さ方向で重なっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、バンパーリインフォースとフックブラケットの取付部構造に関する。

自動車に取り付けられたフックは主として船舶に乗せたときの固定用（タイダウン）に使用され、斜め下方に向け大きい引張荷重が掛かる。車体の軽量化のため、矩形断面のアルミニウム合金押出材がバンパーリインフォースとして用られるようになると、矩形断面の高い剛性を利用して、バンパーリインフォースにフックブラケットを固定し、該バンパーリインフォースによりフックに掛かる引張荷重を支持する方式が提案された。

例えば特許文献１では、バンパーリインフォースの前後壁に穴を形成し、後端にフランジを有するフックブラケットの軸部を後方側から前記両穴に貫通し、前記軸部の前端部を前壁の穴から前方に突出させ、かつ前記フランジをバンパーリインフォースの後壁の背面に当接させ、後壁にリベット締結するとともに、軸部の突出した前端部を前壁に溶接し、これによりフックブラケットをバンパーリインフォースに取り付けている。前記フランジは軸部から車体上下方向に突出している。なお、特許文献１において、フックブラケットが仮にアルミニウム合金押出材からなる場合、バンパーリインフォースに対し、押出方向がバンパーリインフォースの長手方向になるように取り付けられる。

また、特許文献２では、バンパーリインフォースの前後壁に穴を形成し、軸部の前端近傍と後端の左右につばを有するフックブラケットを、バンパーリインフォースの後方側から前記後壁の穴に貫通し、軸部の前端部を前壁の穴から前方に突出させ、かつ前端近傍のつばを前壁の背面に、後端のつばを後壁の背面にそれぞれ当接させ、フックブラケットの軸部の突出した前端部を前壁に溶接するとともに、後端部を後壁に溶接し、これによりフックブラケットをバンパーリインフォースに取り付けている。前記つばは軸部からバンパーリインフォースの長手方向左右に突出している。なお、特許文献２において、前記フックブラケットはアルミニウム合金押出材からなり、バンパーリインフォースに対し、押出方向が車体上下方向になるように取り付けられる。

特開２００５−２７１８５９号公報（図２）特開２００６−３６１５８号公報（図１，２）

特許文献１，２に開示された取付構造では、いずれも前壁の前方に突出したフックブラケット軸部とバンパーリインフォースの前壁前面が直接隅肉溶接されている。このため、例えばタイダウンによりフックブラケットに対し前方下向きに大荷重が負荷された場合、溶接部を引き離そうとする大きい力が加わり、バンパーリインフォースの前壁の溶接部近傍が変形したり、溶接部が剥離してタイダウンの負荷を支持できなくなるという問題が生じ得る。また、前記溶接部において溶接線長を長くとれないことも、溶接部の強度不足及び大荷重付加時の剥離の原因となる。

本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたもので、タイダウン時等におけるバンパーリインフォースの前壁の変形や、溶接部の剥離を防止することを主たる目的とする。

本発明は、アルミニウム合金押出材からなる中空断面のバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前壁と後壁に形成された穴を貫通し、前記前壁と後壁に溶接で取り付けられたフックブラケットの取付部構造において、前記フックブラケットは前記バンパーリインフォースの長手方向が押出方向とされ、雌ねじが形成された軸部の前端又はその近傍に上向きに突出するリブが形成され、前記フックブラケットの軸部が前方側から前記前壁及び後壁に形成された穴を貫通し、前記リブが前記前壁の前面に接し、前記リブの周縁が前記前壁に溶接されていることを特徴とする。
なお、本発明において「前」は衝突面側、「後」は車体側を意味する。

前記取付部構造において、前記バンパーリインフォースが前記前壁と後壁を連結する中リブを有し、前記中リブの位置が前記リブ周縁の溶接箇所と車体高さ方向で重なることが望ましい。
また、前記フックブラケットのリブの前方側において前記リブと軸部の間に隅肉が形成されていることが望ましい。
前記フックブラケットは、前記バンパーリインフォースの車幅方向のどの位置にでも取り付けることができる。例えば、前記バンパーリインフォースの車幅方向両端に車体側に屈曲した傾斜部が形成されている場合、前記傾斜部に前記フックブラケットを車体前後方向に向けて取り付けることができる。

本発明によれば、フックブラケットの軸部に形成したリブの周縁をバンパーリインフォースの前壁に溶接することにより、タイダウン時等において、前記前壁の溶接部近傍に発生する負荷を低減して、前記前壁の変形や、溶接部の剥離を防止することができる。
また、バンパーリインフォースの中リブの位置が、フックブラケットの前記リブ周縁の溶接箇所と車体高さ方向で重なる場合、タイダウン時等にフックブラケットに掛かる荷重が、前記中リブ及び後壁に効率よく伝達され、溶接部近傍に発生する負荷を低減（分散）することができ，一層、前壁の変形や、溶接部の剥離を防止することができる。

本発明に係るフックブラケットを取り付けたバンパーリインフォースの平面図である。そのＡ−Ａ矢視断面図である。上記フックブラケットの平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び正面図（ｃ）である。図２のＢ−Ｂ矢視図（ａ）及びＣ−Ｃ矢視図（ｂ）である。図４とは別の溶接形態を示す図である。実施例のＦＥＭ解析で想定した溶接形態及び荷重方向を示す断面図（ａ）、及び溶接部近傍の側面図（ｂ），（ｃ）である。実施例でＦＥＭ解析の対象としたフックブラケットの断面図である。

以下、図１〜５を参照して、本発明に係るバンパーリインフォースとフックブラケットの取付部構造について説明する。
図１において、バンパーリインフォース１は中空断面のアルミニウム合金押出材からなり、中央部が車幅方向に平行で、両端部が車体側に曲げ加工され、車幅方向に対し傾斜している（傾斜部１ａ，１ａ）。一方の傾斜部１ａに、同じくアルミニウム合金押出材からなるフックブラケット２が溶接により固定されている。

バンパーリインフォース１の断面は、図２に示すように、衝突面となる前壁３、車体側の後壁４，前壁３の上端と後壁４の上端を略水平に連結する上リブ５、前壁３の下端と後壁４の下端を略水平に連結する下リブ６、及び前壁３の略中央部と後壁４の略中央部を略水平に連結する中リブ７からなる。前壁３は略垂直に配置され、中リブ７を境にして上前壁３ａと下前壁３ｂからなり、後壁４も略垂直に配置され、中リブ７を境にして上後壁４ａと下後壁４ｂからなる。前記下前壁３ｂに略４角形の穴８が形成され、穴８の後方位置において、下後壁４ｂに略４角形の穴９が形成されている。

フックブラケット２は、図２，３に示すように、バンパーリインフォース１の前記穴８，９に嵌め入れられる軸部１１と、軸部１１の前端近傍に上向きに突出して形成されたリブ１２からなる。リブ１２の背面側は略垂直に形成され、リブ１２の前面側ではリブ１２と軸部１１の間に凹湾曲した隅肉１３が形成されている。
フックブラケット２は、押出方向に対し所定角度傾斜して切断されている。この傾斜角度は、バンパーリインフォース１の傾斜部１ａの車幅方向に対する傾斜角度に等しい。リブ１２は押出方向に平行に形成されている。軸部１１には軸方向に貫通穴１４が形成され、かつ貫通穴１４の内周にフック先端の雄ねじが螺合する雌ねじ（詳細に図示せず）が切られている。

フックブラケット２は、リブ１２を上に向け、軸部１１が前方側から前記穴８，９にいっぱいに嵌入し、リブ１２の背面側が中央前壁３ａに事実上接し、軸部１１の後端がバンパーリインフォース１の後壁４から少し突出している。フックブラケット２の軸部１１は車体前後方向に向いている。一方、フックブラケット２の押出方向はバンパーリインフォース１の傾斜部１ａと平行である。

フックブラケット２の軸部１１とリブ１２は、バンパーリインフォース１の前壁３及び後壁４に溶接されている。軸部１１と前壁３及び後壁４の溶接は、穴８，９の周囲で行われる。溶接箇所は、図２，４に示すように（ドットを付与した箇所）、前壁３に対してはリブ１２の周縁（上側と左右両側）とそれに続く軸部１１の左右両側、後壁４に対しては軸部１１の全周であり、リブ１２の周縁と前壁３との溶接は重ね隅肉溶接であり、その他はＴ隅肉溶接となる。

リブ１２の周縁と前壁３の溶接が重ね隅肉溶接になることにより、タイダウン時等の斜め下方への負荷による割れが生じにくく、特にリブ１２が上方に延びていることで、タイダウン時の負荷の下向き成分が大きくなり、重ね隅肉溶接部の割れがより生じにくくなっている。リブ１２と軸部１１の間の隅肉１４は，タイダウン時等の負荷によりリブ１２と軸部１１の間に亀裂が発生するのを防止する作用を有する。
また、この例では、フックブラケット２のリブ１２の先端高さが、バンパーリインフォース１の中リブ７付近に達し、リブ１２の周縁と前壁３の間の溶接部が中リブ７の位置と車体高さ方向で重なっている。これにより、タイダウン時等にフックブラケット２に掛かる荷重が、中リブ７及び後壁４に効率よく伝達され、前記溶接部近傍に発生する負荷を低減（分散）することができる。

図５は、バンパーリインフォース１とフックブラケット２の別の溶接形態を示すもので、図４に準じて描かれている。この例では、溶接箇所Ｗは、前壁３に対してはリブ１２の周縁（上側と左右両側）と軸部１１の下側、後壁４に対しては軸部１１の全周である。
溶接長を長くとる意味で、図４に示すように、前壁３と軸部１１の左右両側を溶接することが望ましいが、必要に応じて、図５のように前壁３に対しリブ１２の周縁のみを溶接する溶接形態もあり得る。また、溶接長を長くとる意味で、前壁３に対しリブ１２及び軸部１１の全周溶接を行うこともできる。
さらに、後壁４と軸部１１の溶接についても、図４，５に示すように全周溶接が望ましいが、必須ではない。

本発明の取付構造の効果を検討するために、ＦＥＭ解析を用いて、タイダウン時にバンパーリインフォースの前壁の溶接部及びその近傍に発生する最大応力を求めた。
解析条件として、バンパーリインフォースの平面及び断面形状は図１，２に示す形状とし、バンパーリインフォースの一方の傾斜部にフックブラケットを溶接した。図６に模式的に示すように、バンパーリインフォース１の前壁３側の溶接箇所Ｗは、フックブラケット２の軸部１１の下側を除く全周（リブがある場合はリブの周縁も含む）とし、後壁４側の溶接箇所Ｗは、軸部１１の全周（リブがある場合はリブの周縁も含む）とした。バンパーリインフォース１として耐力３１０ＭＰａ、強度３６５ＭＰａ、延び１４％を有する７０００系アルミニウム合金押出材を想定した。フックブラケット２の前端に前方４５°下向き（矢印方向）に５．７３ｋＮの荷重を負荷し、バンパーリインフォース１の前壁３に発生する最大応力を求めた。ＦＥＭ解析には汎用の有限要素解析コードＡＢＡＱＵＳを用いた。

図７（ａ）〜（ｆ）に解析対象とした種々のフックブラケット及び取付部構造を示す。ここで、バンパーリインフォース１は全ケースで共通とし、フックブラケット２も軸部１１は全ケースで共通とした。
ケース１（図７（ａ））のブラケット２は本発明に係るもので、軸部１１の前端近傍に上向きに突出するリブ１２を有し、リブ１２がバンパーリインフォース１の前壁３の前面に接し、その上端は中リブ７の高さに達している。
ケース２（図７（ｂ））のブラケット２は比較例で、軸部１１の後端に上向きに突出するリブ１５を有し、リブ１５がバンパーリインフォース１の後壁４の背面に接し、その上端は中リブ７の近傍に達している。
ケース３（図７（ｃ））のブラケット２は比較例で、軸部１１の後端に上向き及び下向きに突出するリブ１５，１６を有し、リブ１５，１６がバンパーリインフォース１の後壁４の背面に接し、リブ１５の上端は中リブ７の近傍に達している。

ケース４（図７（ｄ））のブラケット２は比較例で、軸部１１のみからなる。
ケース５（図７（ｅ））のブラケット２は比較例で、軸部１１の前端寄りの位置に横向き（左右）に突出する一対のリブ１７，１７（一方のみ図示されている）を有し、リブ１７，１７がバンパーリインフォース１の前壁３の背面に接している。リブ１７，１７は前壁３に溶接されていない。
ケース６（図７（ｆ））のブラケット２は比較例で、軸部１１の前端寄りの位置に上向き及び下向きに突出するリブ１８，１９と、軸部１２の後端に上向き及び下向きに突出するリブ１５，１６を有し、リブ１８，１９が前壁３の背面に接し、リブ１５，１６がバンパーリインフォース１の後壁４の背面に接している。リブ１５、１８の上端は中リブ７の近傍に達している。リブ１８，１９は前壁３に溶接されていない。

ＦＥＭ解析の結果、バンパーリインフォースの前壁の溶接部及びその近傍に発生する最大応力は、ケース１が１９０ｋＮ／ｍｍ^２、ケース２が２１８ｋＮ／ｍｍ^２、ケース３が２１５ｋＮ／ｍｍ^２、ケース４が２３０ｋＮ／ｍｍ^２、ケース５が２３０ｋＮ／ｍｍ^２、ケース６が２１５ｋＮ／ｍｍ^２であった。本発明に相当するケース１において前壁３に発生する応力が格段に低く、比較例であるケース２〜６に比べて、前壁の変形や、溶接部の剥離を効果的に防止できることが理解される。

１バンパーリインフォース
２フックブラケット
３前壁
４後壁
７中リブ
１２軸部
１３リブ
１４隅肉

Claims

アルミニウム合金押出材からなる中空断面のバンパーリインフォースと、アルミニウム合金押出材からなり、前記バンパーリインフォースの前壁と後壁に形成された穴を貫通し、前記前壁と後壁に溶接で取り付けられたフックブラケットの取付部構造において、前記フックブラケットは前記バンパーリインフォースの長手方向が押出方向とされ、雌ねじが形成された軸部の前端又はその近傍に上向きに突出するリブが形成され、前記フックブラケットの軸部が前方側から前記前壁及び後壁に形成された穴を貫通し、前記リブが前記前壁の前面に接し、前記リブの周縁が前記前壁に溶接されていることを特徴とするバンパーリインフォースとフックブラケットの取付部構造。
前記バンパーリインフォースが前記前壁と後壁を連結する中リブを有し、前記中リブの位置が前記リブ周縁の溶接箇所と車体高さ方向で重なることを特徴とする請求項１に記載されたバンパーリインフォースとフックブラケットの取付部構造。
前記バンパーリインフォースの車幅方向両端に車体側に屈曲した傾斜部が形成され、前記傾斜部に前記フックブラケットが車体前後方向を向いて取り付けら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リインフォースとフックブラケットの取付部構造。
前記フックブラケットのリブの前方側において前記リブと軸部の間に隅肉が形成されてい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リインフォースとフックブラケットの取付部構造。