JP2013252744A - 自動車のバンパー構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バンパー構造体の強度向上及び小型化を図る。
【解決手段】フランジ２１がバンパーレインフォース６に面接触するまで前方ステイ部材２を貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａに挿入し、貫通孔６２ａから突出したバンパーステイ部材２の筒部２２の外側に、中間ステイ部材４の一端の切り口がバンパーレインフォース６に当接するまで挿嵌する。また、中間ステイ部材４の他端の切り口が後方ステイ部材３の筒部３２の段差に当接するまで後方ステイ部材３を中間ステイ部材４の他端の内側に挿嵌する。次に、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２及び中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面に磁束集中器７２を対向して配置し、瞬間大電流を流して中間ステイ部材４の電磁縮管により前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３にかしめ締結する。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車のバンパー構造体及びその製造方法に関する。

乗用車やトラックなどの自動車の前端または後端に設置されるバンパーフェイシャ内部には、補強部材としてバンパー構造体（骨格構造体）が設けられている。バンパー構造体は、ビーム状のバンパーレインフォースと、車体の幅方向の２カ所にて車体に固定されると共にバンパーレインフォースを固定するバンパーステイとからなる。そして、バンパーレインフォースとバンパーステイの接合には、従来からボルトナットや溶接による接合方法が採用されている。

しかしながら、近年の車体重量のさらなる軽量化、デザインの多様化の観点から、バンパー構造体の強度向上及び小型化が要求されるようになっている。ボルトナットや溶接によりバンパーレインフォースとバンパーステイが接合されたバンパー構造体は、ボルトの破断やボルトまたはナットがバンパーレインフォースに食い込んでバンパーレインフォースが破れてしまったりすることを防止するため、ボルトナットの大型化や溶接の肉厚を大きくすることが考えられるが、重量が増加してしまうという問題が生じる。

そこで、特許文献１に示す電磁力による拡管を応用したかしめによるバンパー構造体が開発されている。特許文献１に示す技術では、図２に示すように、バンパーリインフォース（バンパーレインフォースに相当）の穴にバンパーステイの軸部を嵌入し、バンパーステイの軸部の内部に電極を挿入して配置して、電極に瞬間大電流を流すことにより、瞬間的にバンパーステイの軸部を拡管し、フランジと張出部とを形成する技術である。特許文献１の技術によれば、ボルトナットによる従来の構造よりも部品点数が少なくでき、組み立て工数の増加を防止することができる。また、溶接による高い熱も発生しないため、熱歪の問題も発生しない。

一方、特許文献２に示す割型を用いた拡管によるパイプと被接合部材との接合方法が開発されている。特許文献２に示す技術では、接合部材の挿通孔内にパイプを挿通し、パイプの中空部内に配置されたダイの各ダイセグメントでパイプの挿通孔内への挿通部分をパイプの半径外方向に押圧することにより、パイプの挿通部分をエキスパンド加工し、これによりパイプに被接合部材を接合する技術である。

特開２００４−２３７８１８号公報 特開２０１０−５１９７４号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術では、拡管による電磁成形において、図２に示すように、拡管される材料の内部に電極であるコイルを配置して拡管するが、拡管される管が小型化されるに伴い、設置するコイルの配置スペースが小さくなるため、適用できる管の寸法が限られるという問題がある。また、コイルの寸法が小さくなると、コイル自体の強度・耐久性が弱くなり、量産化に限界が生じるという問題がある。さらに、バンパー構造体の高強度化のため、バンパーステイである管材に高強度材の採用が検討されており、高強度材を拡管するために、より拡管力の高いコイルが必要となるが、設置するコイルの配置スペースが限られているため、バンパーステイである管材への高強度材の採用ができないという問題がある。即ち、特許文献１の技術では、バンパー構造体の強度向上及び小型化に十分対応できないという問題がある。

また、特許文献２に示す技術は、拡管される管の径が小さくなれば、挿入される工具が小さくなるため、十分な拡管力が得られないというが得られないという問題がある。さらに、割型であるため、管全周にわたった均一な拡管を行うことができないという問題がある。即ち、特許文献２の技術では、バンパー構造体の強度向上及び小型化に十分対応できないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、強度向上及び小型化に優れた自動車のバンパー構造体及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る自動車のバンパー構造体は、車体幅方向に延び、車体長手方向に前壁から後壁まで貫通した貫通孔を有するバンパーレインフォースと、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有し、当該フランジが前記バンパーレインフォースの前壁に面接触し、当該筒部の他端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出するように、前記貫通孔に挿入される前方ステイ部材と、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有する後方ステイ部材と、一端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出した前記前方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に挿嵌され、他端が前記後方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に挿嵌された筒状の中間ステイ部材からなり、前記前方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分、及び、前記後方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分において、前記中間ステイ部材の電磁縮管により、前記中間ステイ部材と前記前方ステイ部材、及び、前記中間ステイ部材と前記後方ステイ部材とを各々かしめ締結したバンパーステイと、を備えることを特徴とする。
尚、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記電磁縮管は、前記前方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分、及び、前記後方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分の外周面に対向して磁束集中器を配置し、前記磁束集中器に電磁力を付与して、前記中間ステイ部材を、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材に電磁縮管によりかしめ締結して良い。

本発明に係る自動車のバンパー構造体の製造方法は、車体幅方向に延び、車体長手方向に前壁から後壁まで貫通した貫通孔を有するバンパーレインフォースに対して、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有する前方ステイ部材を、当該フランジが前記バンパーレインフォースの前壁に面接触し、当該筒部の他端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出するように、前記貫通孔に挿入し、前記バンパーレインフォースの後壁から突出した前記前方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に、筒状の中間ステイ部材の一端を挿嵌し、前記中間ステイ部材の他端の内側に、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有するフランジ後方ステイ部材の当該筒部の他端を挿嵌し、前記中間ステイ部材と前記前方ステイ部材との重なり部及び前記後方ステイ部材との重なり部分の外周面に対向して磁束集中器を配置し、前記磁束集中器に電磁力を付与して、前記中間ステイ部材を、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材に電磁縮管によりかしめ締結することを特徴とする。

これによると、バンパーステイを、前方ステイ部材、中間ステイ部材、及び、後方ステイ部材の３つに分け、前方ステイ部材及び後方ステイ部材に予めフランジを設けている。次に、前方ステイ部材のフランジをバンパーレインフォースの前壁に面接触するまで前方ステイ部材をバンパーレインフォースの貫通孔に挿入し、バンパーレインフォースの後壁から突出した前方ステイ部材の筒部の外側には中間ステイ部材の一端をバンパーレインフォースの後壁に当接するまで挿嵌し、中間ステイ部材の他端の内側には一端に車両と固定されるフランジが設けられる後方ステイ部材の筒部の他端を挿嵌している。そして、磁束集中器を前方ステイ部材及び後方ステイ部材と中間ステイ部材との重なり部分の外周面に対向して被せるように配置し、磁束集中器の外側に設置されたコイルにより磁束集中器に電磁力を付与して、中間ステイ部材を電磁縮管させることにより、前方ステイ部材と中間ステイ部材、後方ステイ部材と中間ステイ部材をかしめ締結している。これにより、３つに分けられたバンパーステイが電磁縮管によりかしめ締結され、バンパーレインフォースに強力に固定することができる。また、磁束集中器及びコイルをバンパーステイの外側に配置していることから、磁束集中器の設置スペースが制限されることがなく、バンパーステイの小型化を図ることができる。また、磁束集中器を大出力で使用して電磁縮管加工することにより強力なかしめ締結が可能となり、バンパーステイの管材として高強度材を採用することができる。従って、バンパー構造体の強度向上及び小型化を図ることができる。更に、前方ステイ部材及び後方ステイ部材に予めフランジを設けることにより、後から電磁拡管成形によりフランジを形成する必要がなくなり、製造する際の工数が減り、作業負担が軽減される。
尚、本発明において、車両のフロント側とリア側に関わらず、衝突面側を前とし、バンパーレインフォースの前壁及び後壁と記載している。また、本発明において、電磁縮管とは、電磁力による縮管を意味する。

ここで、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材の前記筒部の他端には、前記筒部の他端側の開口部を塞ぐようにして形成された蓋部を有して良い。

これによると、バンパーステイの剛性が高くなり、バンパーステイ自体を薄肉構造で成形することが可能になる。そして、バンパーステイの軽量化を実現することができる。また、バンパーステイの剛性が高くなるため、前方ステイ部材の蓋部に牽引フック取付部材を形成することが可能になる。蓋部に牽引フック取付部材を形成することにより、前方ステイ部材のフランジ側である開口部から蓋部に形成された牽引フック取付け部材に対して牽引用フックを取り付けて、車両の牽引に利用することができる。

また、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記前方ステイ部材の外側に前記中間ステイ部材が挿嵌された状態において、前記前方ステイ部材の前記筒部の外周であって、且つ、前記中間ステイ部材と前記バンパーレインフォースとの間に配置され、前記中間ステイ部材の端部と接する補強板を備えて良い。

これによると、中間ステイ部材とバンパーレインフォースとの間に中間ステイ部材の端部と接する補強板を設置することにより、車体長手方向に軸荷重がかかっても、中間ステイ部材がバンパーレインフォースに潜り込むことがなく蛇腹状に圧壊する。このため、車両の衝突時のエネルギー吸収性能が高くなる。

また、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記中間ステイ部材に複数の凹部が配置されて良い。

これによると、中間ステイ部材に複数の凹部を配置することにより、車両長手方向に軸荷重がかかった際に、中間ステイ部材が凹部の部分を起点として蛇腹状に圧壊する。このため、車両の衝突時のエネルギー吸収性能が高くなる。

また、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記前方ステイ部材の前記中間ステイ部材との重なり部分の外周面または前記中間ステイ部材の前記前方ステイ部材との重なり部分の内周面、及び、前記後方ステイ部材の前記中間ステイ部材との重なり部分の外周面または前記中間ステイ部材の前記後方ステイ部材との重なり部分の外周面、の少なくともいずれか一方に、予め絶縁性を有する樹脂層を設けても良い。

これによると、中間ステイ部材を電磁縮管した際に前方ステイ部材と後方ステイ部材もある程度縮管される可能性があるが、中間ステイ部材と前方ステイ部材及び後方ステイ部材との間に絶縁性を有する樹脂層を配置することにより、中間ステイ部材と前方ステイ部材及び後方ステイ部材との間に絶縁効果が生じ、中間ステイ部材を電磁縮管した際の中間ステイ部材の縮管に対する前方ステイ部材及び後方ステイ部材の縮管の程度が小さくなり、より強力にかしめ締結することができる。更に、絶縁性を有する樹脂層を例えば樹脂の基材の表面に粘着層を有する接着テープとした場合、接着シートの接着力により、中間ステイ部材と前方ステイ部材及び後方ステイ部材とをより強力に結合することができる。

また、本発明に係る自動車のバンパー構造体は、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材の材料が、前記中間ステイ部材の材料よりも、導電性が低く、剛性が高い材料で形成されてよい。具体的には、前記中間ステイ部材が、アルミニウム合金材からなり、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材が、高強度アルミ合金材又は鋼材で形成されて良い。更に、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材が、絶縁層で被覆された鋼材で形成されて良い。

これによると、中間ステイ部材を電磁縮管した際に前方ステイ部材と後方ステイ部材もある程度縮管される可能性があるが、前方ステイ部材及び後方ステイ部材が、中間ステイ部材よりも導電性が低く、剛性の高い材料で形成されることにより、中間ステイ部材を電磁縮管した際の中間ステイ部材の縮管に対する前方ステイ部材及び後方ステイ部材の縮管の程度が小さくなり、強力にかしめ締結することができる。具体的には、中間ステイ部材がアルミニウム合金材（例えば、７Ｎ０１合金）からなり、前方ステイ部材及び後方ステイ部材が、高強度アルミ合金材又は鋼材で形成されることにより、中間ステイ部材が前方ステイ部材及び後方ステイ部材よりも導電性が高く、剛性の低くすることができる。更に、前方ステイ部材及び後方ステイ部材が、絶縁層で被覆された鋼材で形成されることにより、中間ステイ部材と前方ステイ部材及び後方ステイ部材との間に絶縁効果が生じ、中間ステイ部材を電磁縮管した際の中間ステイ部材の縮管に対する前方ステイ部材及び後方ステイ部材の縮管の程度がより小さくなり、より強力にかしめ締結することができる。

本発明の自動車のバンパー構造体及びその製造方法では、強度向上及び小型化に優れたバンパー構造体及びその製造方法を提供することが可能になる。

本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は車両長手方向の車両外側から見た正面図である。 本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態に係るバンパーステイを電磁縮管によりかしめ締結している状態を示す断面図である。 本実施形態に係る自動車のバンパー構造体の製造方法の処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る自動車のバンパー構造体及びその製造方法を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る自動車のバンパー構造体及びその製造方法の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係る自動車のバンパー構造体及びその製造方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

本実施形態に係る自動車のバンパー構造体について、図１〜図４に基づいて説明する。図１、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は車両長手方向の車両外側から見た正面図である。図２、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３は、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体を示す図であり、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４は、本実施形態に係るバンパーステイを電磁縮管によりかしめ締結している状態を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体１は、バンパーレインフォース６と、バンパーステイ５と、から構成される。そして、バンパーステイ５は、前方ステイ部材２、後方ステイ部材３、及び、中間ステイ部材４の３つの部材から構成される。

バンパーレインフォース６は、例えばアルミニウム合金材からなる中空の部材が車体の幅方向に長手方向を有するように延び、前壁６１、後壁６２、横壁６３、及び、横壁６４からなる断面矩形状の筒状部材で形成される。また、バンパーレインフォース６は、バンパーフェイシャ内に収まるように、その長手方向の両端部において、車体の内側（フロントバンパーの場合は車体の後方側、リアバンパーの場合は車体の前方側）に向けて折曲された傾斜部が形成される。そして、バンパーレインフォース６の傾斜部の前壁６１及び後壁６２には、車両の幅方向に離隔した左右２箇所に、中心軸を車体の長手方向の前後に一致させ、前壁６１から後壁６２まで貫通した円形の貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａが形成されている。尚、貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａは、円形に限らず、後述する前方ステイ部材２の筒部２２がほぼ隙間なく挿入できるような筒部２２とほぼ同様の形状であれば、矩形など様々な形状で形成されてよい。また、図１に示すように、貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａの周りには、中心軸を車体の長手方向の前後に一致させ、前壁６１から後壁６２まで貫通した後述する後方ステイ部材３のフランジ３１のボルト孔に対応する貫通孔が設けられており、フランジ３１へのボルトやナットの挿入の際に利用される。

バンパーレインフォース６は、例えば、アルミニウム合金製の押出形材によって、断面矩形の筒状部材となるように構成される。なお、バンパーレインフォース６は、アルミニウム合金製の押出形材に限らず、アルミニウム合金製の板材に複数回の曲げ成形を施して断面矩形となるように板材の両端部を突き合わせた後、突き合わせ部を例えば溶接により接合することにより成形されてもよい。また、バンパーレインフォース６は、アルミニウム合金材に限らず、鋼材によって成形されてもよい。バンパーレインフォース６が鋼材によって成形される場合、板材に複数回の曲げ成形を施して突き合わせ部を溶接して接合してもよいし、複数の板材に曲げ成形を施した後、断面Ｌ字状や断面コの字状としたものを突き合わせて配置し、複数の板材の相互間を突き合わせ部にて溶接することにより、断面矩形の筒状部材に成形してもよい。

また、バンパーレインフォース６には、必要に応じて、その中空の内部に１又は複数個のリブを設けることができる。バンパーレインフォース６に複数のリブ（例えば、断面Ｉ字状）を設けることにより、バンパーレインフォース６が補強されて、衝突時の衝突エネルギーの吸収を効果的に行うことができる。また、バンパーレインフォース６は１個の筒状部材により構成されてもよいし、複数個の筒状部材により構成されてもよい。バンパーレインフォース６を複数個の筒状部材により構成する場合、複数個の筒状部材を車体前後方向や上下方向に並べて配置し、隣接する筒状部材間を、例えば溶接により接合することにより形成する。

そして、図２及び図３に示すように、本実施形態に係る前方ステイ部材２は、筒状部材の筒部２２と、筒部２２の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して設けられるフランジ２１と、筒部２２の他端の開口部を塞ぐようにして設けられた蓋部２３とからなるつば付きのカップ状に形成される。前方ステイ部材２は、後述する中間ステイ部材４よりも導電性の低く、剛性が高い材料であること好ましく、例えば高強度アルミ合金材又は鋼材からなる。そして、前方ステイ部材２は、例えば絞り成形により、フランジ２１と筒部２２と蓋部２３とが一体となったつば付きのカップ状に形成される。また、前方ステイ部材２が鋼材で成形されている場合、フランジ２１と筒部２２と蓋部２３をそれぞれ板材で成形し、相互間を突き合わせ部にて溶接することにより、つば付きのカップ状に成形してもよい。

フランジ２１は、筒部２２の一端に全周に亘って円形状に設けられ、その外径が前壁６１に設けられた貫通孔６１ａの径よりも大きくなるように形成される。ここで、フランジ２１は、円形状に限らず、貫通孔６１ａよりも大きければ、前壁６１に収まる限り様々な形状で形成されてよい。

筒部２２は、前壁６１に設けられた貫通孔６１ａ及び後壁６２に設けられた貫通孔６２ａにほぼ隙間なく挿入できるほどの形状で形成され、フランジ２１が設けられる一端から蓋部２３が設けられる他端まで断面形状が略同じになるように形成される。本実施形態においては、筒部２２は、円形断面を有した円筒状に形成され、円形の貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａにほぼ隙間なく挿入できるほどの外径で形成される。また、筒部２２は、中心軸が車体の長手方向にほぼ一致するように、且つ、フランジ２１が設けられる一端の切り口及び蓋部２３が設けられる他端の切り口がバンパーレインフォース６の前壁６１の傾斜部に沿った傾斜を有するように形成される。そして、フランジ２１が前壁６１の貫通孔６１ａに周囲全周において前壁６１ａに面接触するまで、蓋部２３が設けられる筒部２２の他端をバンパーレインフォース６の前壁６１から貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａの順に挿入した状態において、中心軸が車体の長手方向にほぼ一致し、且つ、バンパーレインフォース６の後壁６２の貫通孔６２ａから所定長さが突出するように形成される。ここで、所定長さとは、後述する中間ステイ部材４の一端を挿嵌して、中間ステイ部材４を電磁縮管してかしめ締結するのに必要な長さを意味する。また、蓋部２３が設けられる筒部２２の他端の切り口は、バンパーレインフォース６の前壁６１の傾斜部に沿った傾斜を有して形成されなくてもよく、例えば、後述する後方ステイ部材３のフランジ３１に略平行な面となるように形成されてもよい。

蓋部２３は、他端の開口部を塞ぐようにして外周縁部より内側に円形に形成される。そして、蓋部２３には、図示しない牽引フック取付部材を形成してもよい。蓋部２３に牽引フック取付部材を形成することにより、筒部２２のフランジ２１側となる開口部から蓋部２３に形成された牽引フック取付け部材に対して牽引用フックを取り付けて、車両の牽引に利用することができる。尚、蓋部２３は形成されなくてもよく、筒部２２の他端が開放されていてもよいが、蓋部２３が形成された方が、前方ステイ部材２の剛性が高くなり、前方ステイ部材２自体を薄肉構造で成形することが可能になり、バンパーステイの軽量化を実現することができる。

また、図２及び図３に示すように、本実施形態に係る後方ステイ部材３は、筒状部材の筒部３２と、筒部３２の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して設けられるフランジ３１と、筒部３２の他端の外周縁部より内側に設けられた蓋部３３とからなるつば付きのカップ状に形成される。後方ステイ部材３は、後述する中間ステイ部材４よりも導電性の低く、剛性が高い材料であること好ましく、例えば高強度アルミ合金材又は鋼材からなる。そして、後方ステイ部材３は、例えば絞り成形により、フランジ３１と筒部３２と蓋部３３とが一体となったつば付きのカップ状に形成される。また、後方ステイ部材３が鋼材で成形されている場合、フランジ３１と筒部３２と蓋部３３をそれぞれ板材で成形し、相互間を突き合わせ部にて溶接することにより、つば付きのカップ状に成形してもよい。

フランジ３１は、筒部３２の一端に全周に亘って例えば矩形状に設けられる。また、フランジ３１の四隅には、ボルトを挿通するボルト孔が例えば４カ所に設けられており、フランジ３１を車体に面接触させた状態で、このボルト孔にボルトを挿通して車体に締結するか、又は車体に予め設けられたスタッドボルトをフランジ３１のボルト孔に挿通した後、ナットを締結して、後方ステイ部材３を車体に固定する。これにより、後方ステイ部材３を介して、バンパーステイ５がバンパー構造体１の全体を支持することになる。

筒部３２は、蓋部３３が設けられる他端側が、後述する中間ステイ部材４にほぼ隙間なく挿入できるほどの形状であって、前方ステイ部材２の筒部２２とほぼ同じ形状で形成される。本実施形態に係る筒部３２は、蓋部３３が設けられる他端側が縮径された同心円状の円形断面を有する段付きの円筒状で形成される。ここで、筒部３２の蓋部３３が設けられる他端側を上段、筒部３２のフランジ３１が設けられる一端側を下段とすると、筒部３２の上段が、中間ステイ部材４にほぼ隙間なく挿入できる前方ステイ部材２の筒部２２とほぼ同じ円形断面で形成され、筒部３２の下段が筒状部材である中間ステイ部材４の内径よりも大きい外径の円形断面で形成される。このように構成されることにより、筒部３２の上段に挿嵌された中間ステイ部材４の端部が、筒部３２の上段と下段の間に設けられた段差の部分に当接する。また、筒部３２は、中心軸が車体の長手方向にほぼ一致するように形成される。また、筒部３２の上段と下段の間に設けられた段差、及び、蓋部３３が設けられる筒部３２の他端の切り口は、車体に面接触して固定されるフランジ３１と略平行に形成される。尚、本実施形態では、筒部３２を段付きの円筒状で形成しているが、それに限らず、フランジ３１が設けられる一端から蓋部３３が設けられる他端まで断面形状が略同じ形状、例えば前方ステイ部材２の筒部２２とほぼ同じ円形断面を有した円筒状に形成されてよい。

蓋部３３は、他端の外周縁部より内側に円形に形成される。尚、蓋部３３は形成されなくてもよく、筒部３２の他端が開放されていてもよいが、蓋部３３が形成された方が、後方ステイ部材３の剛性が高くなり、後方ステイ部材３自体を薄肉構造で成形することが可能になり、バンパーステイの軽量化を実現することができる。

また、図２及び図３に示すように、本実施形態に係る中間ステイ部材４は、筒状部材からなり、前方ステイ部材２の筒部２２の蓋部２３が設けられる他端及び後方ステイ部材３の筒部３２の蓋部２３が設けられる他端がほぼ隙間なく挿入できるほどの形状で形成される。また、中間ステイ部材４は、中心軸が車体の長手方向にほぼ一致するように、且つ、前方ステイ部材２の筒部２２に挿嵌される一端の切り口がバンパーレインフォース６の後壁６２の傾斜部に沿った傾斜を有し、後方ステイ部材３の筒部３２に挿嵌される他端の切り口が後方ステイ部材３のフランジ３１と略平行になるように形成される。

中間ステイ部材４は、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３より導電性が高い材料で形成されることが好ましく、例えばアルミニウム合金からなる。本実施形態に係る中間ステイ部材４は、例えばアルミニウム合金製の押出形材によって、前方ステイ部材２の筒部２２の外径及び後方ステイ部材３の筒部３２の上段の外径よりも若干大きい内径の円形断面を有する円筒状に形成される。

また、中間ステイ部材４には、複数の凹部４１が配置されており、車両長手方向に軸荷重がかかった際に、中間ステイ部材４が凹部４１の部分を起点として蛇腹状に圧壊する。このため、車両の衝突時のエネルギー吸収性能が高くなる。複数の凹部４１は、電磁拡管、電磁縮管、ハイドロフォーム、ロール成形等により、中間ステイ部材２３に予め形成される。

尚、バンパーレインフォース６と同様に、中間ステイ部材４にもその中空の内部に１又は複数個のリブを設けて補強することができる。

ここで、中間ステイ部材４は、その一端を、前方ステイ部材２のフランジ２１が前壁６１の貫通孔６１ａに周囲全周において前壁６１ａの前面側に面接触するまで、蓋部２３が設けられる筒部２２の他端をバンパーレインフォース６の前壁６１から貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａの順に挿入した状態において、後壁６２の貫通孔６２ａから突出する筒部２２の他端の外側に、一端の切り口が後壁６２に当接するまで挿嵌する。そして、その他端を、後方ステイ部材３の筒部３２の他端の外側に、他端の切り口が後方ステイ部材３の筒部３２の段差（筒部３２に段差がない場合は、後方ステイ部材３のフランジ３１）に当接するまで挿嵌する。

ここで、図２に示すように、中間ステイ部材４の一端の切り口とバンパーレインフォース６の後壁６２との間に、補強板４２が配置されていることが好ましい。補強板４２は、所定の厚みを有し、前方ステイ部材２の筒部２２の外側にほぼ隙間なく挿入できる程度の貫通孔を有する中空円形状に形成される。補強板４２により、車体長手方向に軸荷重がかかっても、中間ステイ部材４がバンパーレインフォース６に潜り込むことがなく蛇腹状に圧壊する。このため、車両の衝突時のエネルギー吸収性能が高くなる。

次に、図４に示すように、上記のように構成されたバンパーステイ５の外側に電磁成形器７内を配置する。電磁成形器７は、電源に接続されたコイル７１と、コイル７１の内側にコイル７１から発生される磁束を集中させる磁束集中器７２が設けられている。磁束集中器７２は、分割可能に形成されており、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分の外周面及び中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面に対向して配置（図４の例では、中間ステイ部材４の前方ステイ部材２の重なり部分の外周面に配置）される。

コイル７１に電源から瞬間大電流が流れると、コイル７１から発生した磁束が磁束集中器７２の中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分の外周面及び中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面の対向面に集中する。そして、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分の外周面及び中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面と、磁束集中器７２との間隔を拡げるような力、即ち、中間ステイ部材４の前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分において中間ステイ部材４を縮管するような力が中間ステイ部材４に作用する。

ここで、中間ステイ部材４を電磁縮管した際に前方ステイ部材２と後方ステイ部材３もある程度縮管される可能性があるが、中間ステイ部材４が、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３よりも導電性の高い材料で形成されており、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３が、剛性が高い材料で形成されていることから、外側に配置される中間ステイ部材４の電磁縮管による変形量が、内側に配置される前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３の電磁縮管による変形量より大きくなるため、中間ステイ部材４の前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分が中間ステイ部材４の電磁縮管によりかしめ締結される。

尚、磁束集中器７２は、図４の例では、中間ステイ部材４の前方ステイ部材２の重なり部分の外周面に対向して配置され、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分と、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分を別々に中間ステイ部材４の電磁縮管によりかしめ締結する必要がある。しかしながら、磁束集中器７２を、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分の外周面と、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面の両方に同時に対向するような形状で成形し、電磁成形器７により同時に中間ステイ部材４の電磁縮管によりかしめ締結することも可能である。

尚、電磁成形器による電磁縮管とは、コイルに瞬間的に例えば２０ｋＡ以上のレベルの大電流を流して強力な磁界を作り、その中に置いた被成形体の中を流れる渦電流と次回の相互作用で成形する方法であり、例えば、特開２０１０−１２６８３２号公報、特開平１０−３１４８６９号公報に開示されている。

次に、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体の製造方法について、図５に基づいて説明する。図５は、本実施形態に係る自動車のバンパー構造体の製造方法の処理の手順を示すフローチャートである。

まず、上述したバンパーレインフォース６と、上述したバンパーステイ５を構成する前方ステイ部材２、後方ステイ部材３、及び、中間ステイ部材４のそれぞれと、を成形する（Ｓ１）。

次に、前方ステイ部材２を、フランジ２１がバンパーレインフォース６の前壁６１の貫通孔６１ａに周囲全周において前壁６１ａの前面側に面接触するまで、蓋部２３が設けられる筒部２２の他端をバンパーレインフォース６の前壁６１からバンパーレインフォース６に設けられた貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａの順に挿入する（Ｓ２）。

そこで、中間ステイ部材４を、バンパーレインフォース６の後壁６２の貫通孔６２ａから突出する前方ステイ部材２の筒部２２の他端の外側に、一端の切り口が後壁６２に当接するまで挿嵌する（Ｓ３）。

また、中間ステイ部材４を、後方ステイ部材３の筒部３２の他端の外側に、他端の切り口が後方ステイ部材３の筒部３２の段差（筒部３２に段差がない場合は、後方ステイ部材３のフランジ３１）に当接するまで挿嵌する（Ｓ４）。

そして、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分の外周面に、磁束集中器７２が対向するように、電磁成形器７を配置する（Ｓ５）。

電磁成形器７のコイル７１に電源から瞬間大電流を流し、コイル７１から発生した磁束が磁束集中器７２の中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分との対向面に集中することにより、中間ステイ部材４の前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分を中間ステイ部材４の電磁縮管によりかしめ締結する（Ｓ６）。

このように、本実施形態の自動車のバンパー構造体１及びその製造方法によれば、バンパーステイ５を、前方ステイ部材２、中間ステイ部材４、及び、後方ステイ部材３の３つに分け、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３に予めフランジ２１，３１を設けている。次に、前方ステイ部材２のフランジ２１をバンパーレインフォース６の前壁６１に面接触するまで前方ステイ部材２をバンパーレインフォース６の貫通孔６１ａ，６２ａに挿入し、バンパーレインフォース６の後壁６２から突出した前方ステイ部材２の筒部２２の外側には中間ステイ部材４の一端をバンパーレインフォース６の後壁６２に当接するまで挿嵌し、中間ステイ部材４の他端の内側には一端に車両と固定されるフランジ３１が設けられる後方ステイ部材３の筒部３２の他端を挿嵌している。そして、磁束集中器７２を前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３と中間ステイ部材４との重なり部分の外周面に対向して被せるように配置し、磁束集中器７２の外側に設置されたコイル７１により磁束集中器７２に電磁力を付与して、中間ステイ部材４を電磁縮管させることにより、前方ステイ部材２と中間ステイ部材４、後方ステイ部材３と中間ステイ部材４をかしめ締結している。これにより、３つに分けられたバンパーステイ５が電磁縮管によりかしめ締結され、バンパーレインフォース６に強力に固定することができる。また、磁束集中器７２及びコイル７１をバンパーステイ５の外側に配置していることから、磁束集中器７２及びコイル７１の設置スペースが制限されることがなく、バンパーステイ５の小型化を図ることができる。また、磁束集中器７２を大出力で使用して電磁縮管加工することにより強力なかしめ締結が可能となり、バンパーステイ５の管材として高強度材を採用することができる。従って、バンパー構造体１の強度向上及び小型化を図ることができる。更に、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３に予めフランジ２１，３１を設けることにより、後から電磁拡管成形によりフランジ２１，３１を形成する必要がなくなり、製造する際の工数が減り、作業負担が軽減される。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

本実施形態では、前方ステイ部材２の筒部２２の断面形状、後方ステイ部材３の筒部の断面形状、中間ステイ部材４の断面形状、バンパーレインフォース６に設けられた貫通孔６１ａ及び貫通孔６２ａの形状は、円形となっているが、それに限らず、例えば、矩形又は多角形となるように形成してもよい。このように形成することにより、筒状体の中心軸方向の圧縮力に対する強度を強化することができ、車体前後方向の耐衝撃性が確保される。

また、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分において、中間ステイ部材４の内側及び前方ステイ部材２の外側の少なくともいずれか一方に、予め、絶縁性を有する樹脂層を設けてもよい。同様に、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分において、中間ステイ部材４の内側及び後方ステイ部材３の外側の少なくともいずれか一方に、予め、絶縁性を有する樹脂層を設けてもよい。この場合、中間ステイ部材４は、前方ステイ部材２の筒部２２に樹脂層を設けた場合の外径及び後方ステイ部材３の筒部３２の上段に樹脂層を設けた場合の外径よりも若干大きい内径の円形断面を有する円筒状に形成される。そして、中間ステイ部材４の内側及び前方ステイ部材２の外側の少なくともいずれか一方と、中間ステイ部材４の内側及び後方ステイ部材３の外側の少なくともいずれか一方に、樹脂層を設けた状態で、中間ステイ部材４を前方ステイ部材２の筒部２２の他端の外側に挿嵌し、後方ステイ部材３の筒部３２の他端の外側に挿嵌し、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２の重なり部分、及び、中間ステイ部材４と後方ステイ部材３の重なり部分において、中間ステイ部材４を電磁縮管する。これにより、中間ステイ部材４を電磁縮管した際に前方ステイ部材２と後方ステイ部材３もある程度縮管される可能性があるが、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３との間に絶縁性を有する樹脂層を設けているため、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３との間に絶縁効果が生じ、中間ステイ部材４を電磁縮管した際の中間ステイ部材４の縮管に対する前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３の縮管の程度が小さくなり、より強力にかしめ締結することができる。更に、樹脂層を例えば樹脂の基材の表面に粘着層を有する接着テープとした場合、接着シートの接着力により、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３とをより強力に接合することができる。

また、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３を、絶縁層で被覆された鋼材で形成してよい。これにより、中間ステイ部材４を電磁縮管した際に前方ステイ部材２と後方ステイ部材３もある程度縮管される可能性があるが、前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３が、絶縁層で被覆された鋼材で形成されることにより、中間ステイ部材４と前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３との間に絶縁効果が生じ、中間ステイ部材４を電磁縮管した際の中間ステイ部材４の縮管に対する前方ステイ部材２及び後方ステイ部材３の縮管の程度がより小さくなり、より強力にかしめ締結することができる。

１ 自動車のバンパー構造体
２ 前方ステイ部材
３ 後方ステイ部材
４ 中間ステイ部材
５ バンパーステイ
６ バンパーレインフォース
２１ フランジ
２２ 筒部
２３ 蓋部
３１ フランジ
３２ 筒部
３３ 蓋部
４１ 凹部
４２ 補強板
６１ 前壁
６１ａ 貫通孔
６２ 後壁
６２ａ 貫通孔
７２ 磁束集中器

Claims (10)

1. 車体幅方向に延び、車体長手方向に前壁から後壁まで貫通した貫通孔を有するバンパーレインフォースと、
   筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有し、当該フランジが前記バンパーレインフォースの前壁に面接触し、当該筒部の他端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出するように、前記貫通孔に挿入される前方ステイ部材と、
   筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有する後方ステイ部材と、
   一端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出した前記前方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に挿嵌され、他端が前記後方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に挿嵌された筒状の中間ステイ部材からなり、
   前記前方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分、及び、前記後方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分において、前記中間ステイ部材の電磁縮管により、前記中間ステイ部材と前記前方ステイ部材、及び、前記中間ステイ部材と前記後方ステイ部材とを各々かしめ締結したバンパーステイと、を備えることを特徴とする自動車のバンパー構造体。
2. 前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材の前記筒部の他端には、前記筒部の他端側の開口部を塞ぐように形成された蓋部を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車のバンパー構造体。
3. 前記電磁縮管は、前記前方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分、及び、前記後方ステイ部材と前記中間ステイ部材の重なり部分の外周面に対向して磁束集中器を配置し、前記磁束集中器に電磁力を付与して、前記中間ステイ部材を、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材に電磁縮管によりかしめ締結したことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車のバンパー構造体。
4. 前記前方ステイ部材の外側に前記中間ステイ部材が挿嵌された状態において、前記前方ステイ部材の前記筒部の外周であって、且つ、前記中間ステイ部材と前記バンパーレインフォースとの間に配置され、前記中間ステイ部材の端部と接する補強板を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車のバンパー構造体。
5. 前記中間ステイ部材に複数の凹部が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車のバンパー構造体。
6. 前記前方ステイ部材の前記中間ステイ部材との重なり部分の外周面または前記中間ステイ部材の前記前方ステイ部材との重なり部分の内周面、及び、前記後方ステイ部材の前記中間ステイ部材との重なり部分の外周面または前記中間ステイ部材の前記後方ステイ部材との重なり部分の外周面、の少なくともいずれか一方に、予め絶縁性を有する樹脂層を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車のバンパー構造体。
7. 前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材の材料が、前記中間ステイ部材の材料よりも、導電性が低く、剛性が高い材料で形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車のバンパー構造体。
8. 前記中間ステイ部材が、アルミニウム合金材からなり、
   前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材が、高強度アルミ合金材又は鋼材で形成されることを特徴とする請求項７に記載の自動車のバンパー構造体。
9. 前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材が、絶縁層で被覆された鋼材で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の自動車のバンパー構造体。
10. 車体幅方向に延び、車体長手方向に前壁から後壁まで貫通した貫通孔を有するバンパーレインフォースに対して、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有する前方ステイ部材を、当該フランジが前記バンパーレインフォースの前壁に面接触し、当該筒部の他端が前記バンパーレインフォースの後壁から突出するように、前記貫通孔に挿入し、
    前記バンパーレインフォースの後壁から突出した前記前方ステイ部材の前記筒部の他端の外側に、筒状の中間ステイ部材の一端を挿嵌し、
    前記中間ステイ部材の他端の内側に、筒部と当該筒部の一端の外周縁部より外方へ張り出し状に延設して形成されたフランジとを有するフランジ後方ステイ部材の当該筒部の他端を挿嵌し、
    前記中間ステイ部材と前記前方ステイ部材との重なり部及び前記後方ステイ部材との重なり部分の外周面に対向して磁束集中器を配置し、前記磁束集中器に電磁力を付与して、前記中間ステイ部材を、前記前方ステイ部材及び前記後方ステイ部材に電磁縮管によりかしめ締結することを特徴とする自動車のバンパー構造体の製造方法。

Images