JP5571494B2

JP5571494B2 - バンパリインホース及び車両用バンパ装置

Info

Publication number: JP5571494B2
Application number: JP2010169652A
Authority: JP
Inventors: 真一羽田; 順正保; 環大林
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JP2012030620A

Description

本発明は、自動車などの車両に搭載されるバンパリインホース及び車両用バンパ装置に関するものである。

従来、こうしたバンパリインホースとして、アルミニウム合金の押出材からなるものが提案されている（例えば特許文献１など）。バンパリインホースの製法として押出加工を採用することで、その断面形状が複雑になっても１回の押出工程で容易に製造することが可能になる。

特開２００５−２１２５８７号公報

ところで、バンパリインホースは、車両衝突時の強度を確保するために、その素材となるアルミニウム合金として材料強度の高いものを採用する必要がある。しかしながら、一般に材料強度の高いアルミニウム合金は、靱性（延性）が低いという特性がある。例えば車両衝突に伴いバンパリインホースが衝突位置において折れ曲がるような塑性変形をした場合、バンパリインホースの衝突側となる外側壁部の曲げ変形に伴って、反衝突側（ボデー側）となる内側壁部が車両幅方向に引っ張られる。従って、靱性の低いアルミニウム合金を採用すると、車両衝突時に内側壁部が裂ける、いわゆる引張面割れが生じることがある。この場合、車両衝突時の荷重を十分に支えられなくなる可能性がある。

一方、こうした引張面割れを抑制するために、バンパリインホースの素材となるアルミニウム合金として靱性の高いものを採用することも考えられる。この場合、アルミニウム合金材の材料強度が低くなることから、車両衝突時の強度を確保するためにバンパリインホースの断面形状の板厚をその分、厚肉化する必要があり、質量増加を余儀なくされるという別の問題が生じてしまう。

本発明の目的は、質量増加を伴うことなく車両衝突時の強度を確保し、且つ、車両衝突時の引張面割れを抑制することができるバンパリインホース及び車両用バンパ装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アルミニウム合金の押出材からなり、車両幅方向に延在するとともに両端部において車両前後方向に延びる一対のクラッシュボックスに結合されるバンパリインホースにおいて、車両前後方向外側に配置され、７０００系アルミニウム合金からなる外側壁部と、車両前後方向内側に配置され、６０００系アルミニウム合金からなる内側壁部とが一体形成されてなるとともに、前記内側壁部に、前記クラッシュボックスがボルト及びナットにより締結されることを要旨とする。

７０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金）は、材料強度が高いことが知られている。一方、６０００系アルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金）は、靱性（延性）が高く耐食性に優れていることが知られている。同構成によれば、前記内側壁部の素材として靱性の高い６０００系アルミニウム合金を採用したことで、車両衝突時の前記内側壁部の引張面割れを抑制することができる。そして、車両衝突時の荷重を好適に支えることができる。一方、前記外側壁部の素材として材料強度の高い７０００系アルミニウム合金を採用したことで、前記外側壁部の断面形状の板厚を厚肉化することなく車両衝突時の強度を確保でき、バンパリインホースの質量増加を抑制することができる。

また、アルミニウム合金は、腐食環境下で長時間に亘って応力の負荷された状態が続くと突然割れる、いわゆる応力腐食割れが生じることがある。この応力腐食割れに対する耐性は、６０００系アルミニウム合金で優れていることが知られている。同構成によれば、前記内側壁部の素材として耐応力腐食割れに優れた６０００系アルミニウム合金を採用したことで、前記クラッシュボックスとの締結による応力の負荷状態が継続されても、その応力腐食割れを抑制することができる。また、前記内側壁部の素材として靱性の高い６０００系アルミニウム合金を採用したことで、車両衝突時に前記内側壁部の前記クラッシュボックスとの締結部に生じる破壊を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のバンパリインホースと、前記一対のクラッシュボックスとを備えた車両用バンパ装置であることを要旨とする。
同構成によれば、質量増加を伴うことなく車両衝突時の強度を確保し、且つ、車両衝突時の引張面割れを抑制することができる車両用バンパ装置を提供することができる。

本発明では、質量増加を伴うことなく車両衝突時の強度を確保し、且つ、車両衝突時の引張面割れを抑制することができるバンパリインホース及び車両用バンパ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を示す平面図。図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。同実施形態の特性を、アルミニウム合金の材料特性とともに示す一覧図同実施形態の製造方法を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、自動車などの車両のフロント部分に適用される本実施形態に係る車両用バンパ装置を示す平面図である。同図に示されるように、車両幅方向両側には、例えば金属板からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１１が配設されている。これらサイドメンバ１１は、ボデーの一部を構成する。なお、各サイドメンバ１１の前端には、該サイドメンバ１１の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなる略四角形のブラケット１２が溶接にて固着されている。

各ブラケット１２の前面には、例えばアルミニウム合金の押出材からなり、断面略四角形の中空構造を有して車両前後方向に延びる結合部材としてのクラッシュボックス１３が取着されている。このクラッシュボックス１３は、前後方向の中心線が前記サイドメンバ１１の前後方向の中心線と一致するように配置されており、その後端に固着されたブラケット１４において、前記ブラケット１２にボルト及びナット（図示略）にて締結されている。一対のクラッシュボックス１３は、例えば車両衝突時の荷重を軸線方向の塑性変形で吸収して衝撃エネルギーを吸収する。

各クラッシュボックス１３の前端には、該クラッシュボックス１３の開口部を閉塞する態様で、例えば金属板からなるプレート１５が固着されるとともに、該プレート１５には、アルミニウム合金の押出材からなり、車両幅方向に延在するバンパリインホース１６の各端部が結合されている。すなわち、バンパリインホース１６の各端部は、クラッシュボックス１３の車両前側に対向配置されており、これら端部及びプレート１５の当接位置で該プレート１５にボルトＢ及びナットＮ（図２参照）にて締結されている。

このような構成にあって、車両の衝突等により前方から衝撃が加えられると、この衝撃は、バンパリインホース１６及び両クラッシュボックス１３を介して両サイドメンバ１１（ボデー）に伝達される。このとき、バンパリインホース１６とともに各クラッシュボックス１３が塑性変形することで、ボデー及び乗員へと伝達される衝撃を緩衝する。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。同図に示されるように、本実施形態のバンパリインホース１６は、断面形状において、略四角形の本体壁部２１と、該本体壁部２１の内部空間を上下に区画する中リブ２２とを一体的に備えて、略「日」の字形状を呈する。

バンパリインホース１６は、車両前後方向中央部に対しその前側（車両前後方向外側）に配置された外側壁部１６ａと、同後側（車両前後方向内側）に配置された内側壁部１６ｂとが一体形成されてなる。外側壁部１６ａは、その素材として材料強度の高い（例えば材料耐力３００ＭＰａ以上）７０００系アルミニウム合金が採用されている。一方、内側壁部１６ｂは、その素材として靱性が高く（例えばシャルピー衝撃値２５Ｊ／ｃｍ＾２以上）、耐応力腐食割れに優れた６０００系アルミニウム合金がされている。そして、クラッシュボックス１３（プレート１５）は、内側壁部１６ｂに締結されている。

従って、材料強度の高い外側壁部１６ａでは、その断面形状の板厚を厚肉化することなく車両衝突時の強度が確保される。一方、靱性の高い内側壁部１６ｂでは、車両衝突時の引張面割れや、クラッシュボックス１３との締結部に生じる破壊が抑制される。また、耐応力腐食割れに優れた内側壁部１６ｂでは、クラッシュボックス１３との締結による応力の負荷状態が継続されても、その応力腐食割れが抑制される。

図３は、アルミニウム合金の材料特性とともに、本実施形態の特性をまとめた一覧図である。同図において、○印は良好を表し、×印は不良を表し、△印はこれらの中間を表すものである。同図に示すように、７０００系アルミニウム合金では、衝突時の強度確保が良好であるものの、割れ抑制がそこそこで、締結部における応力腐食割れの抑制が不良である。また、６０００系アルミニウム合金では、衝突時の強度確保が不良であるものの、割れ抑制及び締結部における応力腐食割れの抑制が良好である。一方、本実施形態のバンパリインホース１６では、外側壁部１６ａにより衝突時の強度確保が良好となり、且つ、内側壁部１６ｂにより衝突時の割れ抑制及び締結部における応力腐食割れの抑制が良好となる。

次に、バンパリインホース１６の製造方法の概要について説明する。図４に示されるように、本実施形態では、押出加工に係るアルミニウム合金として、通常の略円柱状のビレット（鋳塊）を２分した略半円柱状の対の素材Ｗａ，Ｗｂが利用される。一方の素材Ｗａは７０００系アルミニウム合金からなり、他方の素材Ｗｂは６０００系アルミニウム合金からなる。

これら素材Ｗａ，Ｗｂを、全体として略円柱状になるように密着させて、押出機のダイスＤに押し付けそのダイス穴から押し出す。これにより、ダイス穴の形状に合わせて、バンパリインホース１６と同等の断面形状（略「日」の字形状）を有する押出材Ｗが製造される。この押出材Ｗは、素材Ｗａに対応する側が７０００系アルミニウム合金製であるとともに、素材Ｗｂに対応する側が６０００系アルミニウム合金製であって、押出成形に伴う溶着によって一体化されている。

その後、バンパリインホース１６の車両幅方向の長さに合わせて押出材Ｗを切断加工することで、外側壁部１６ａ及び内側壁部１６ｂの一体形成されたバンパリインホース１６が完成する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、内側壁部１６ｂの素材として靱性の高い６０００系アルミニウム合金を採用したことで、車両衝突時の内側壁部１６ｂの引張面割れを抑制することができる。そして、車両衝突時の荷重を好適に支えることができる。一方、外側壁部１６ａの素材として材料強度の高い７０００系アルミニウム合金を採用したことで、外側壁部１６ａの断面形状の板厚を厚肉化することなく車両衝突時の強度を確保でき、バンパリインホース１６の質量増加を抑制することができる。また、外側壁部１６ａが小型化される分、車両の意匠に対する汎用性を向上することができる。

（２）本実施形態では、内側壁部１６ｂの素材として耐応力腐食割れに優れた６０００系アルミニウム合金を採用したことで、クラッシュボックス１３との締結による応力の負荷状態が継続されても、その応力腐食割れを抑制することができる。また、内側壁部１６ｂの素材として靱性の高い６０００系アルミニウム合金を採用したことで、車両衝突時に内側壁部１６ｂのクラッシュボックス１３との締結部に生じる破壊を抑制することができる。

（３）本実施形態では、異材同士である７０００系アルミニウム合金の素材Ｗａ及び６０００系アルミニウム合金の素材Ｗｂの併用による１回の押出工程で外側壁部１６ａ及び内側壁部１６ｂの一体形成されたバンパリインホース１６を製造することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、バンパリインホース１６の断面形状は、略「ロ」の字や略「目」の字形状であってもよい。

・前記実施形態において、クラッシュボックス１３を割愛して、バンパリインホース１６をサイドメンバ１１に直結してもよい。
・本発明は、車両のリヤ部分に適用してもよい。

Ｂ…ボルト、Ｎ…ナット、１３…クラッシュボックス（結合部材）、１６…バンパリインホース、１６ａ…外側壁部、１６ｂ…内側壁部。

Claims

アルミニウム合金の押出材からなり、車両幅方向に延在するとともに両端部において車両前後方向に延びる一対のクラッシュボックスに結合されるバンパリインホースにおいて、
車両前後方向外側に配置され、７０００系アルミニウム合金からなる外側壁部と、
車両前後方向内側に配置され、６０００系アルミニウム合金からなる内側壁部とが一体形成されてなるとともに、
前記内側壁部に、前記クラッシュボックスがボルト及びナットにより締結されることを特徴とするバンパリインホース。
請求項１に記載のバンパリインホースと、
前記一対のクラッシュボックスとを備えたことを特徴とする車両用バンパ装置。