JP5056643B2 - バンパーリインフォースメントおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
これらの本発明に係るバンパーリインフォースメントでは、中央とクラッシュボックス取付け領域との間の少なくとも一部の領域における外向きフランジの、上面もしくは下面における前後方向についての設置位置は、(a)筒体が前部に設けられる場合には中央からクラッシュボックス取付け領域に向かって前側から後側に変化して存在し、(b)筒体が後部に設けられる場合には中央からクラッシュボックス取付け領域に向かって後側から前側に変化して存在することが望ましい。
これらの本発明に係るバンパーリインフォースメントでは、筒体が、閉断面形状をなす外壁のみにより構成されることが望ましい。
長手方向の中央の幅が長手方向の両端部の幅よりも狭い第1の素材と、長手方向の中央の幅が長手方向の両端部の幅よりも広い第2の素材とを、ダイフェース面の高さならびにパンチフェース面の高さが長手方向に変化する金型を用いて、長手方向の両端部のハット断面高さが長手方向の中央のハット断面高さよりも大きいハット型の開断面形状を有する第1の中間素材、あるいは、両端部がハット型の開断面形状を有し、かつ中央が平坦状断面形状を有する第1の中間素材と、長手方向の中央のハット断面高さが長手方向の両端部のハット断面高さよりも大きいハット型の開断面形状を有する第2の中間素材、あるいは、中央がハット型の開断面形状を有し、かつ両端部が平坦状断面形状を有する第2の中間素材とにそれぞれプレス成形する工程。
前記第1の中間素材と前記第2の中間素材とを、それぞれの縁部で重ね合わせてから、接合する工程。
ハット部材3の曲げ強度を調査するため、図2に示す要領で三点曲げ衝突解析を行った。この解析では、バンパーリインフォースメントを想定してハット部材3の全長を1000mmに設定し、クラッシュボックス取付け部4a、4bに相当する個所(ハット部材3の両端部から50mmの位置)に、半径30mmの剛体とした支点5a、5bを、支点5a、5b間距離を900mmとして配置し、半径150mmの半円筒からなるインパクタ(剛体)6を、64km/hの一定速度でハット部材3の長手方向の中央に衝突させた。この解析モデルは、対称性を考慮してX−Y平面に1/2対称モデルとした。
ハット部材3の圧潰性能、すなわち衝撃エネルギの吸収性能を調査するため、図3に示す要領で圧潰解析を行った。この解析では、図2に示す三点曲げ衝突解析と同様に、クラッシュボックス取付部4a、4bに相当する個所に、半径30mmの剛体に設定した支点5a、5bを配置し、半径150mmの半円筒からなるインパクタ(剛体)6を、64km/hの一定速度で、ハット部材3のクラッシュボックス取付け部4bに相当する個所に衝突させた。
(a)耐曲げ性能
図4は、ハット部材3の長手方向の中央にインパクタ6を衝突させた場合の1stピーク荷重値を比較して示すグラフである。図4のグラフから、逆ハット断面部材は、順ハット断面部材よりも1stピーク荷重が10%程度高くなっており、耐曲げ性能が良好であることがわかる。
図5は、ハット部材3の長手方向の端部にインパクタ6を衝突させた場合の60mm圧潰時の吸収エネルギを比較して示すグラフである。図5のグラフから明らかなように、順ハット断面部材は、逆ハット断面部材よりも吸収エネルギが5%程度高くなっており、衝撃エネルギ吸収性能が高いことがわかる。
(I)順ハット断面部材は、逆ハット断面部材に比較すると、衝突の初期に大きな変形が起こり易いために断面形状が大きく変形することによって曲げ強度が不芳であるものの、衝撃エネルギ吸収性能が高いこと、および
(II)逆ハット断面部材は、順ハット断面部材に比較すると、衝突の際の断面形状の変形に対する抵抗性が高いために曲げ強度は高いものの、板状素材2が接合されていない、ハット状開断面素材1のハット頂部側から変形が生じるため、バンパーリインフォースメントが十分に圧潰する前にクラッシュボックスの変形が発生し易く、順ハット断面部材に比較すると衝撃エネルギ吸収性能が不芳であること
がわかる。
本実施の形態のバンパーリインフォースメント7は、このように構成される筒体7aを有することにより、高い曲げ強度と高い衝撃エネルギ吸収性能とをともに有する。
図8(a)、図8(b)は、それぞれ、バンパーリインフォースメント7の衝突面側素材8のプレス成形に用いるダイ金型17、パンチ金型18の形状を示す説明図である。また、図8(c)、図8(d)には、それぞれ、バンパーリインフォースメント7の反衝突面側素材9のプレス成形に用いるダイ金型19、パンチ金型20の形状を示す。
図8(a)〜図8(d)に示すように、ダイ金型17、19ならびにパンチ金型18、20として、ダイフェース面17a、19aおよびパンチフェイス面18a、20aの高さが長手方向に連続的に変化する金型を用いる。
図9(a)に示すように、衝突面側素材8の製造には、長手方向(図9(a)の左右方向)の中央(O−O’部)を含む中央部21aの幅w1が、長手方向の両端部(A−A’部を含む)21bの幅w2よりも狭いブランク21を用いる。一方、図9(b)に示すように、反衝突面側素材9の製造には、長手方向(図9(b)の左右方向)の中央(O−O’部)を含む中央部22aの幅w3が、長手方向の両端部(A−A’部を含む)22bの幅w4よりも広いブランク22を用いる。
汎用動的有限要素法解析ソフトを用いて、本発明例および比較例のバンパーリインフォースメントの耐曲げ性能および圧潰性能を調査した。
図16は、曲げ衝突解析条件を示す説明図である。同図に示すように、解析対象であるバンパーリインフォースメント30、33、34を構成する筒体30a、33a、34aの長手方向の中心から距離Wが450mm(±0.74L)である位置に、一辺の長さが70mmであって板厚が1.6mmである正方形の断面形状の筒体であるクラッシュボックス35を装着して車両後面側(図16における下方)を固定し、半径が150mmである半円筒からなるインパクタ(剛体)36を、黒矢印により示すように一定速度(15km/h)でバンパーリインフォースメント30、33、34を構成する筒体30a、33a、34aの長手方向の中央に衝突させた。
図17は、斜め衝突解析条件を示す説明図である。同図に示すように、インパクタ(剛体)36を10度傾斜させ、バンパーリインフォースメント30、33、34を構成する筒体30a、33a、34aの長手方向40%の長さの部分を覆うようにし、黒矢印により示すようにして一定速度(15km/h)で、筒体30a、33a、34aに衝突させた。
以上の実施例1、2の結果より、本発明の効果が明らかである。
本発明に係るバンパーリインフォースメント7は、剛性や強度を向上するために、筒体の構成部材8、9の一部に、凹部や凸部等を設けてもよい。また、この筒体を構成する部材8、9の寸法、板厚、板幅さらには材料等も、上述した実施例に限定されるものではなく、バンパーリインフォースメント7に求める他の特性等も勘案して、適宜決定すればよい。
これらのバンパーリインフォースメント7a〜7fは、いずれも、内部に補強部材として構成部材40を備えるので、特に長手方向の中央部11における曲げ強度をさらに高めることができる。
2 板状素材
1a、1b 外向きフランジ
3 ハット部材
4a、4b クラッシュボックス取付け部
5a、5b 支点
6 インパクタ
7 バンパーリインフォースメント
7a 筒体
8 衝突面側素材
9 反衝突面側素材
10 クラッシュボックス取付け部
11 中央部
12 外向きフランジ
13 端部
14 形状変化部
15 クラッシュボックス
16 フロントサイドメンバー
17、19 ダイ金型
18、20 パンチ金型
21、22 ブランク
23 プレス機
24 ホルダー
25 ダイクッション
26 ダイ
27 パンチ
28、29 切欠き
30、30−1、30−2 バンパーリインフォースメント
30a、30−1a、30−2a 筒体
31 衝突面側素材
32 反衝突面側素材
31a、31b、32a、32b 外向きフランジ
33、34 バンパーリインフォースメント
33a、34a 筒体
35 クラッシュボックス
36 インパクタ
37a〜37f バンパーリインフォースメント
38,39 ビード
40 構成部材
Claims (6)
- 自動車車体の前部または後部に該自動車車体の幅方向へ延びて設けられる長尺の筒体により構成されるバンパーリインフォースメントであって、
前記筒体は、上面、下面、前面および後面を備えるとともに前記上面および下面に外向きフランジを有する閉断面形状を有するとともに、長手方向の中央の両側にクラッシュボックス取付け領域を有し、
前記中央における前記外向きフランジの、前記上面もしくは下面における前後方向についての設置位置は、
前記筒体が前記前部に設けられる場合には、前記クラッシュボックス取付け領域における前記外向きフランジの、前記上面もしくは下面における前後方向についての設置位置よりも、前記前面側に偏って存在し、
前記筒体が前記後部に設けられる場合には、前記クラッシュボックス取付け領域における前記外向きフランジの、前記上面もしくは下面における前後方向についての設置位置よりも、前記後面側に偏って存在すること、
前記中央における前記外向きフランジの、前記上面もしくは下面における前後方向についての設置位置は、
前記筒体が前記前部に設けられる場合には、前記上面もしくは下面における前記前後方向についての中央よりも、前記前面側に偏って存在し、
前記筒体が前記後部に設けられる場合には、前記上面もしくは下面における前記前後方向についての中央よりも、前記後面側に偏って存在すること、および
前記筒体が前記前部に設けられる場合には前記前面から、前記筒体が前記後部に設けられる場合には前記後面から、前記上面もしくは下面における前後方向についての前記外向きフランジの設置位置までの寸法は、前記前面と前記後面との間の距離をHとするとき、前記中央では0.0Hであるとともに前記クラッシュボックス取付け領域では1.0Hであること
を特徴とするバンパーリインフォースメント。 - 前記前面または前記後面は、前記上面および/または下面に対して傾斜する請求項1に記載されたバンパーリインフォースメント。
- 前記中央と前記クラッシュボックス取付け領域との間の少なくとも一部の領域における前記外向きフランジの、前記上面もしくは下面における前後方向についての設置位置は、前記筒体が前記前部に設けられる場合には前記中央から前記クラッシュボックス取付け領域に向かって前側から後側に変化して存在し、前記筒体が前記後部に設けられる場合には前記中央から前記クラッシュボックス取付け領域に向かって後側から前側に変化して存在する請求項1または請求項2に記載されたバンパーリインフォースメント。
- 前記筒体は、重ね合わされる少なくとも二つの構成部材により構成されるとともに、前記外向きフランジは少なくとも二つの構成部材の重ね合わせ部である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載されたバンパーリインフォースメント。
- 前記筒体は、前記閉断面形状をなす外壁のみにより構成される請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載されたバンパーリインフォースメント。
- 自動車車体の前部または後部に該自動車車体の幅方向へ延びて設けられるとともに、長手方向の中央の両側にクラッシュボックス取付け領域を有する長尺の筒体により構成されるバンパーリインフォースメントの製造方法であって、下記第1の工程および第2の工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載されたバンパーリインフォースメントの製造方法。
第1の工程;
長手方向の中央の幅が長手方向の両端部の幅よりも狭い第1の素材と、長手方向の中央の幅が長手方向の両端部の幅よりも広い第2の素材とを、ダイフェース面の高さならびにパンチフェース面の高さが長手方向に変化する金型を用いて、長手方向の両端部のハット断面高さが長手方向の中央のハット断面高さよりも大きいハット型の開断面形状を有する第1の中間素材、あるいは、両端部がハット型の開断面形状を有し、かつ中央が平坦状断面形状を有する第1の中間素材と、長手方向の中央のハット断面高さが長手方向の両端部のハット断面高さよりも大きいハット型の開断面形状を有する第2の中間素材、あるいは、中央がハット型の開断面形状を有し、かつ両端部が平坦状断面形状を有する第2の中間素材とにそれぞれプレス成形する工程。
第2の工程;
前記第1の中間素材と前記第2の中間素材とを、それぞれの縁部で重ね合わせてから、接合する工程。
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