JP4557876B2 - バンパー構造体 - Google Patents

Description

本発明は、バンパーリインフォースに形成した取付穴にバンパーステイを嵌め、バンパーステイを電磁成形により拡管してバンパーステイをバンパーリインフォースに固定したバンパー構造体に関する。

乗用車やトラック等の自動車車体の前端（フロント）及び後端（リア）に設置されるバンパー内部には、補強部材としてバンパーリインフォースが設けられている。バンパーリインフォースは一般に荷重方向に略垂直に向く前壁と後壁、及びそれらを連結する横壁を有する断面中空の部材であり、後方側から一対のステイにより支持され、各ステイは後端がサイドメンバ（フロント又はリア）の前端に固定されている。なかには、サイドメンバの前端にバンパーリインフォースが直接固定された車体もある。
なお、バンパー構造体に関して、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とする。

バンパーリインフォースとステイの取り付けは、通常、ボルト・ナットによる締結又は溶接により行われている。一方、下記特許文献１には、図８に示すように、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に前後に貫通する取付穴を形成し、この取付穴に同じくアルミニウム合金押出材からなるステイ２を嵌め入れ、ステイ２を電磁成形により拡管してバンパーリインフォース１に固定したバンパー構造体が提案されている。
そのほか、下記特許文献２〜４には、一方の部材に形成した取付穴に他方の部材を挿入し、電磁成形により他方の部材を拡管することにより２つの部材を結合する技術が記載されている。

特開２００４−２３７８１８号公報（図４，図５） 特開２００２−１６００３２号公報 特開２００２−８６２２８号公報 特開平９−１６６１１１号公報

特許文献１に記載されているように、バンパーリインフォースとステイがボルト・ナットによる締結又は溶接により取り付けられている場合、ポール衝突やオフセットバリヤ衝突時に取付部に発生する引っ張り荷重により、バンパーリインフォースとステイが分離することがある。しかし、特許文献１により提案されたバンパー構造体は、その分離を防止して、衝突時の反力の低下、座屈の急速な進行及び変位の拡大を防止することができる。またバンパーリインフォースとステイの強固な固定により、高い剛性のバンパー構造体を得ることができる。

一方、図８に示すバンパー構造体において、ステイ２はバンパーリインフォース１の前壁側と後壁側の２箇所で固定されているのみであり、バンパーリインフォースとステイの一層強固な固定が求められている。特にステイは一般に円形断面のものが用いられるから、回り止めの結合力についてより強固なものが求められている。
また、このバンパー構造体では、電磁成形したステイ２の近傍においてバンパーリインフォース１の矩形断面に変形が生じるという問題もある。図９（ａ）は電磁成形前の状態を示し、バンパーリインフォース１は正確な矩形断面であるが、図９（ｂ）に示す電磁成形後は、ステイ２の拡管によってステイ２がバンパーリインフォース１の前壁１ａと後壁１ｂに固定されると共に、ステイの中間部の張り出しにより前記前壁１ａと後壁１ｂが互いに引っ張られ、前壁１ａと後壁１ｂの間隔が縮み、それに伴い両横壁１ｃ，１ｄが内向きに湾曲する。

従って、本発明は、バンパーリインフォースにステイを電磁成形による拡管作用を利用して取り付けて得られたバンパー構造体において、その固定をより強固にすることを主たる目的とする。また、電磁成形時にバンパーリインフォースに生じる変形を抑制することを他の目的とする。

本発明に係るバンパー構造体は、前壁と後壁及びその間に形成されたリブを有するバンパーリインフォースと、前記バンパーリインフォースに取り付けられた筒状のバンパーステイからなり、前記バンパーリインフォースはアルミニウム合金押出材からなり、前記前壁と後壁及びリブに前壁から後壁まで貫通する取付穴が形成され、前記バンパーステイがアルミニウム合金押出材からなり、前記取付穴に嵌り、電磁成形による拡管作用を受けて前記前壁と後壁及びリブの取付穴の内面に密着し、かつ前記前壁と後壁及びリブの間の空間で外径方向に張り出していることを特徴とする
バンパーリインフォースは望ましくは前記前壁と後壁を含む矩形の輪郭を有し、その輪郭内部に前記リブが形成されている。このリブは、前壁と後壁に対し平行又は／及び垂直に形成されたものであることが望ましい。
前記バンパー構造体の典型的な形態を挙げると、バンパーステイの前端がバンパーリインフォースの前壁より前方に突出し、少なくとも前壁近傍において拡管作用を受けて外径方向に張り出し、又は／及びバンパーステイの後端がバンパーリインフォースの後壁より後方に突出し、少なくとも後壁近傍において拡管作用を受けて外径方向に張り出している。

本発明によれば、バンパーリインフォースとバンパーステイを電磁成形による拡管作用を利用して取り付けて得られたバンパー構造体において、その固定をより強固にすることができる。また、電磁成形時にバンパーリインフォースに生じる変形を抑制することができる。

以下、図１〜図７を参照して、本発明に係るバンパー構造体をより具体的に説明する。
図１，２において、バンパーリインフォース１１とステイ１２はともに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１１は前壁１１ａ、後壁１１ｂ及び横壁１１ｃ，１１ｄからなる断面矩形の輪郭を有し、前壁１１ａ、後壁１１ｂの中央位置にそれらに平行なリブ１１ｅを有し、両端部が車体後方側に曲げられて傾斜し、その傾斜部の前壁１１ａと後壁１１ｂ及びリブ１１ｅに、前壁１１ａから後壁１１ｂまで前後方向に貫通する取付穴１３が形成されている。取付穴１３は前後方向にみたとき円形とされている。ステイ素材（電磁成形前のステイ）１４は、取付穴１３の内径より若干小さい外径の円形断面を有し、先端がバンパーリインフォース１１の傾斜に平行に斜めに切断されている。

図２（ａ）に示すように、バンパーリインフォース１１に形成された取付穴１３にステイ素材１４を嵌入し、その先端を前壁１１ａから前方に所定長さ突出させると共に、先端の傾斜をバンパーリインフォース１１の傾斜に平行に合わせ、前記特許文献１（特に図５参照）に記載された方法と同様に、後壁１１ｂから後方に突出した部分の周囲を、ステイ素材１４より内径の大きい金型１５（図１の仮想線参照）で包囲するとともに、ステイ素材１４の内部に図示しない電磁成形コイルを挿入し、該コイルに瞬間大電流を流し、ステイ素材１４をその全長にわたって拡管する。

これにより、図１及び図２（ｂ）に示すように、ステイ素材１４は、前壁１１ａ、リブ１１ｅ及び後壁１１ｂに形成された取付穴１３の内周面に密着するとともに、前壁１１ａの前方に突出した部分が外径方向に張り出して拡開部１２ａが形成され、前壁１１ａとリブ１１ｅの間及びリブ１１ｅと後壁１１ｂの間の空間で外径方向に膨出して張出部１２ｂ，１２ｃが形成され、後壁１１ｂの後方に突出した部分が外径方向に張り出して軸部１２ｄが形成され（金型１６の内周面に規制される）、後端が外径方向に張り出して拡開したフランジ１２ｅが形成され（金型１６の端面に規制される）、ステイ１２となる。
なお、フランジ１２ｅはサイドメンバの先端にボルト締結又は溶接により取り付けるためのものである。
ステイ１２は、前壁１１ａ、リブ１１ｅ及び後壁１１ｂの３箇所において取付穴１３の内周面に密着し、かつ前壁１１ａ、リブ１１ｅ及び後壁１１ｂの前後がそれぞれ取付穴１３の径以上に外径方向に張り出しているため、バンパーリインフォース１１に強固に結合され、回り止めも強化される。また、リブ１１ｅがあるため横壁１１ｃ，１１ｄの湾曲が抑制される。

図３は本発明に係るバンパー構造体の他の例である。図１に示すステイ１２は、軸部１２ｄが全長にわたり外径方向に張り出していたが、図３に示すステイ２２は、軸部２２ｄのうちバンパーリインフォース１１の後壁１１ｂの近傍（張出部２２ｄａ）のみが外径方向に張り出し、張出部２２ｄａより後方側は実質的に張り出していない。ステイ２２とステイ１２はこの点のみが異なるが、バンパーリインフォース１１への結合はステイ１２と同レベルの強度で行われる。
ステイ２２は、図３に仮想線で示すように、ステイ素材１４（図２（ａ）参照）の外径にほぼ等しい内径の金型２５で、該ステイ素材１４の後壁１１ｂの近傍を除く部分を包囲し、電磁成形時に後壁１１ｂの近傍のみで自由な張り出しを行わせることで成形できる。このとき、フランジ２２ｅも同時に成形することができる。
あるいは、ステイ素材１４の代わりに、予めフランジ２２ｅのみを後端部に形成したステイ素材を用いることもできる。この場合、金型２５はなくてもよく、電磁成形コイルによる拡管作用を、ステイ素材のバンパーリインフォース１１内の部分及びその近傍のみに与えることにより、ステイ２２を成形することができる。

図４は本発明に係るバンパー構造体の他の例である。図４に示すステイ３２は、バンパーリインフォース１１の前壁１１ａの前方側に拡開部が形成されず（突出していない）、また軸部３２ｄの後壁１１ｂ近傍に張出部が形成されていない点で図３に示すステイ２２と異なり、他の点で同一である。ステイ３２は、前壁１１ａ、リブ１１ｅ及び後壁１１ｂの３箇所において取付穴１３の内周面に密着し、前壁１１ａの前方側と後壁１１ｂの後方側は張り出していないが、前壁１１ａ、リブ１１ｅ及び後壁１１ｂの間がそれぞれ取付穴１３の径以上に外径方向に張り出している。そのため、ステイ３２はバンパーリインフォース１１に強固に結合され、回り止めも強化されている。
ステイ３２は、図４に仮想線で示すように、ステイ素材１４（図２（ａ）参照）の外径にほぼ等しい内径の金型３５で、該ステイ素材１４を囲し、電磁成形時することで成形できる。このとき、フランジ３２ｅも同時に成形することができる。
あるいは、ステイ素材１４の代わりに、予めフランジ３２ｅのみを後端部に形成したステイ素材を用いることもできる。この場合、金型３５はなくてもよく、電磁成形コイルによる拡管作用を、ステイ素材のバンパーリインフォース１１内の部分に与えることにより、ステイ３２を成形することができる。

図５は本発明に係るバンパー構造体の他の例である。このバンパー構造体において、バンパーリインフォース２１の断面が田形であり、前壁２１ａ、後壁２１ｂ、横壁２１ｃ，２１ｄからなる断面矩形の輪郭の内部に直交する２つのリブ２１ｅ，２１ｆを有し、取付穴（前後方向にみたとき円形）が前壁２１ａ、リブ２１ｅ、リブ２１ｆ及び後壁２１ｂを前後方向に貫通して形成されている。ステイ４２は、図１，２に示すステイ１２と同様の方法でバンパーリインフォース２１に取り付けられ、バンパーリインフォース２１の内部では、前壁２１ａ、リブ２１ｅ、リブ２１ｆ及び後壁２１ｂに形成された取付穴の内周面に密着し、かつ前壁２１ａ、リブ２１ｅ及びリブ２１ｆの間の空間、及びリブ２１ｅ、後壁２１ｂ及びリブ２１ｆの間の空間で外径方向に膨出して、張出部４２ｂ１，４２ｂ２，４２ｃ１，４２ｃ２が形成されている。このバンパー構造体では、図１の例と比較すると、リブ２１ｆがある分、バンパーリインフォース２１への結合がより強固に行われ、回り止めが強化され、かつ電磁成形に伴うバンパーリインフォース２１の断面の変形が一層抑制できる。

図６は本発明に係るバンパー構造体の他の例である。このバンパー構造体において、バンパーリインフォース３１の断面が日形であり、前壁３１ａ、後壁３１ｂ、横壁３１ｃ，３１ｄからなる断面矩形の輪郭の内部に水平方向のリブ３１ｆを有し、取付穴（前後方向にみたとき円形）が前壁３１ａ、リブ３１ｆ及び後壁３１ｂを前後方向に貫通して形成されている。ステイ５２は、図１，２に示すステイ１２と同様の方法でバンパーリインフォース３１に取り付けられ、バンパーリインフォース３１の内部では、前壁３１ａ、リブ３１ｆ及び後壁３１ｂに形成された取付穴の内周面に密着し、かつ前壁３１ａ、リブ３１ｆ及び後壁３１ｂの間の空間で外径方向に膨出して、張出部５２ｂ，５２ｃが形成されている。このバンパー構造体では、図１の例と比較すると、リブ３１ｆにより回り止めが強化されている。また、リブ３１ｆが電磁成形時に前壁３１ａと後壁３１ｂの間隔が縮むのに抵抗し、バンパーリインフォース３１の断面の変形が抑制できる。

図７は本発明に係るバンパー構造体の他の例である。このバンパー構造体において、バンパーリインフォース４１は、前壁４１ａ、後壁４１ｂ、横壁４１ｃ及び鉛直方向のリブ４１ｅからなるヨ形の開断面を有し、取付穴（前後方向にみたとき円形）が前壁４１ａ、リブ４１ｅ及び後壁４１ｂを前後方向に貫通して形成されている。バンパーリインフォース１１とは横壁（１１ｄ相当部分）がない点で異なる。ステイ６２は、図１，２に示すステイ１２と同様の方法でバンパーリインフォース４１に取り付けられ、ステイ１２と同様の形状を有する。従って、ステイ６２はバンパーリインフォース４１に強固に結合され、回り止めも強化される。

以上、本発明に係るバンパー構造体について、図面を参照して説明したが、本発明のバンパー構造体において、バンパーリインフォースの断面形状は、具体的に挙げた日形、目形、田形、ヨ形のみに限られない。

本発明に係るバンパー構造体を示す断面図である。 そのバンパー構造体の電磁成形前（ａ）及び電磁成形後（ｂ）の形状を示す側面図である。 本発明に係る他のバンパー構造体を示す断面図である。 本発明に係る他のバンパー構造体を示す断面図である。 本発明に係る他のバンパー構造体の側面図である。 本発明に係る他のバンパー構造体の側面図である。 本発明に係る他のバンパー構造体の側面図である。 従来のバンパー構造体を示す断面図である。 そのバンパー構造体の電磁成形前（ａ）及び電磁成形後（ｂ）の形状を示す側面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１，４１ バンパーリインフォース
２，１２，２２，３２，４２，５２，６２ ステイ

Claims (4)

1. 前壁と後壁及びその間に形成されたリブを有するバンパーリインフォースと、前記バンパーリインフォースに取り付けられた筒状のバンパーステイからなり、前記バンパーリインフォースはアルミニウム合金押出材からなり、前記前壁と後壁及びリブに前壁から後壁まで貫通する取付穴が形成され、前記バンパーステイがアルミニウム合金押出材からなり、前記取付穴に嵌り、電磁成形による拡管作用を受けて前記前壁と後壁及びリブの取付穴の内面に密着し、かつ前記前壁と後壁及びリブの間の空間で外径方向に張り出していることを特徴とするバンパー構造体。
2. バンパーステイの前端がバンパーリインフォースの前壁より前方に突出し、少なくとも前壁近傍において拡管作用を受けて外径方向に張り出し、又は／及びバンパーステイの後端がバンパーリインフォースの後壁より後方に突出し、少なくとも後壁近傍において拡管作用を受けて外径方向に張り出し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構造体。
3. バンパーリインフォースが前記前壁と後壁を含む矩形の輪郭を有することを特徴とする請求項１又は２に記載されたバンパー構造体。
4. バンパーリインフォースが前壁と後壁に対し平行に形成されたリブ又は／及び垂直に形成されたリブを有することを特徴とする請求項３に記載されたバンパー構造体。

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