JP5618973B2 - 車両用バンパービーム - Google Patents

Description

本発明は車両用バンパービームに係り、特に、樹脂製ビームに金属ビームが一体的に固設されたハイブリッド型の車両用バンパービームの改良に関するものである。

(a) 車両幅方向に配設される長手状のビーム本体と、そのビーム本体の長手方向の両端部に車両前後方向に設けられた一対の筒状の衝撃吸収部と、を一体に備えている樹脂製ビームと、(b) その樹脂製ビームの車両前後方向の外側および内側の何れかに配設されて一体的に固設される金属ビームと、を有するハイブリッド型の車両用バンパービームが提案されている。特許文献１に記載の装置はその一例で、衝撃吸収部の内部には金属フォームが充填されるとともに、別個に用意された支持プレートを介してその衝撃吸収部の端部が車体に固定されるようになっている。

特表２００５−５２０７３５号公報

しかしながら、このように別個に用意された支持プレートを用いて車体に取り付ける場合、部品点数が増加して取付作業が面倒であるとともにコストが高くなるという問題があった。また、衝撃吸収部とビーム本体との接続部やビーム本体に多数の補強リブが設けられており、形状が複雑化して金型構造の複雑化や成形性の低下を招き、この点でも製造コストが増加する恐れがあった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、別個の支持プレートを必要とすることなく車体に対して容易に取り付けることができるとともに、所定の剛性を確保しつつ形状を簡略化できるようにして、製造コストを低減することにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 車両幅方向に配設される長手状のビーム本体と、そのビーム本体の長手方向の両端部に車両前後方向に設けられた一対の筒状の衝撃吸収部と、を一体に備えている樹脂製ビームと、(b) その樹脂製ビームの車両前後方向の外側に配設されて一体的に固設される金属ビームと、を有するハイブリッド型の車両用バンパービームにおいて、(c) 前記衝撃吸収部の車両前後方向の内側の端部には、車体に取り付けるための平坦な取付部が一体に設けられており、(d) 前記ビーム本体は、前記取付部から車両前後方向の外側へ延び出すようにクランク状に曲げられた屈曲部を介して該取付部に一体に連結されている一方、(e) 前記金属ビームは、前記ビーム本体の中間部分の外側面に接するように重ね合わされて一体的に固設されているとともに、(f) その金属ビームの両端部は前記屈曲部を跨いで左右両側の前記衝撃吸収部に掛け渡され、その衝撃吸収部の先端部分に一体的に固設されており、その衝撃吸収部とその金属ビームとその屈曲部との間に空間が形成されていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の車両用バンパービームにおいて、前記金属ビームは、熱間プレス成形された後に酸処理により表面の酸化亜鉛膜が除去された溶融亜鉛メッキ鋼板にて構成されているとともに、前記ビーム本体の中間部分の外側面に密着して重ね合わされるようにインサート成形により前記樹脂製ビームに一体的に固設されていることを特徴とする。

このような車両用バンパービームにおいては、衝撃吸収部に取付部が一体に設けられているため、別個の支持プレートを必要とすることなく車体に取り付けることができ、取付作業性が向上するとともに部品点数が少なくなって製造コストが低減される。また、ビーム本体は、クランク状に曲げられた屈曲部を介して上記取付部に一体に連結されているため、高い剛性が得られるとともにビーム本体から取付部に荷重が直接伝達される一方、金属ビームは、ビーム本体の中間部分から屈曲部を経て左右両側の衝撃吸収部に達するように設けられているため、全体として所定の剛性を確保しつつ樹脂製ビームの補強リブ等を省略して形状を簡略化することが可能で、この点でも製造コストが低減される。

特に、金属ビームが車両前後方向の外側に配設され、ビーム本体の中間部分に接するように重ね合わされて一体的に固設されているとともに、屈曲部を跨いで衝撃吸収部に掛け渡され、その衝撃吸収部の先端部分に一体的に固設されているため、金属ビームを介して衝撃吸収部に荷重が伝達されて衝撃吸収作用が適切に得られる。また、衝撃吸収部と金属ビームと屈曲部との間に空間が形成されるため、剛性が更に向上し、樹脂製ビームの補強リブ等を省略して形状を一層簡略化することができる。

第２発明では、金属ビームが、熱間プレス成形された後に酸処理により表面の酸化亜鉛膜が除去された溶融亜鉛メッキ鋼板にて構成されているとともに、ビーム本体の中間部分に密着して重ね合わされるようにインサート成形により樹脂製ビームに一体的に固設されているため、所定の面接合強度が得られ、機械的な接合部を少なくして形状を一層簡略化できる。すなわち、溶融亜鉛メッキ鋼板は、熱間プレス成形の際の焼入れにより亜鉛メッキと鋼板との固溶層が形成されて表面に微小凹凸が形成されるが、同時に表面に酸化亜鉛膜が形成されて樹脂との密着性が阻害されるため、酸処理によってその酸化亜鉛膜を除去することにより、微小凹凸によるアンカー効果で樹脂製ビームに対して所定の接合強度で固設されるようになるのである。

本発明の一実施例である車両用バンパービームを、バンパーおよびサイドメンバと共に示す図で、車両の上方から見た概略平面図である。 図１の車両用バンパービームの左半分を示す斜視図である。 図２における III−III 断面図である。 図２におけるIV−IV断面の拡大図である。 図２におけるＶ−Ｖ断面の拡大図である。 図１の車両用バンパービームの製造工程を説明する図である。

本発明の車両用バンパービームは、車両前側に配設されるものでも車両後側に配設されるものでも良く、何れか一方のみに適用するだけでも差し支えない。また、バンパービームの長手方向の形状、すなわち車両の上方から見た平面視の形状は、例えば中央部が車両の外方向（前側のバンパービームでは前方、後側のバンパービームでは後方）へ突き出すように滑らかに湾曲した形状とされるが、略直線状であっても良いし、両端部のみ車体側へ傾斜させたり湾曲させたりするなど、種々の態様が可能である。すなわち、ビーム本体の屈曲部の延び出し寸法は、中間部分が車両前後方向において衝撃吸収部の先端部と略同じか外側へ突き出すように定められる。

樹脂製ビームは、例えばポリアミド（ＰＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。金属ビームとしては、熱間プレス成形により焼入れ硬化させることができる溶融亜鉛メッキ鋼板等の熱間プレス成形用鋼板が好適に用いられる。これ等の樹脂製ビームおよび金属ビームは、例えば長手方向と直角な車両上下方向の断面が角張った偏平なＵ字形状（コの字形状）やハット断面形状が適当で、開口側が車両内側向きとなる姿勢で配設される。樹脂製ビームには、必要に応じて補強リブを設けることができる。両者の接合は、接着剤やねじ、リベット、樹脂製ビームに一体に設けられたボス等のかしめ、或いは金属ビームの一部が樹脂製ビームに埋設されるインサート成形など、種々の固定手段を採用できる。

車両前後方向の外側、内側とは、車両前側のバンパービームについては車両前方側が外側で車両後方側が内側であり、車両後側のバンパービームについては車両後方側が外側で車両前方側が内側である。

取付部は、筒状の衝撃吸収部の端部から略直角に外側へフランジ状に延び出し、衝撃吸収部の内部に穴が開いているものでも良いが、衝撃吸収部から外側へ延び出していてねじ等により車体（サイドメンバなど）に固設することができれば、衝撃吸収部の内部に穴が開いていても穴無しでも差し支えない。衝撃吸収部は、断面四角形や八角形等の角筒形状が適当で、内側へ凹んだ凹溝を有するものなど、種々の態様が可能である。筒状の衝撃吸収部の内部には、前記特許文献１のように必要に応じて金属フォーム等が充填されるが、内部が空洞の衝撃吸収部を採用することもできる。

取付部から車両前後方向の外側へ延び出すようにクランク状に曲げられた屈曲部は、例えば衝撃吸収部と接することが無いように設けられるが、必要に応じてその衝撃吸収部との間に補強リブ等が設けられても良い。

第２発明では、酸処理により酸化亜鉛膜を除去するようになっているが、グリット処理やレーザークリーニング等の他の表面清浄化処理を採用することもできる。酸処理によって除去する場合、酸処理後にブラッシングにて酸化亜鉛膜を除去し、直ちにアルカリ置換および水洗いを行って熱風乾燥することが望ましい。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１の車両用バンパービーム（以下、単にバンパービームともいう）１０は、車両のフロント側に配設されるもので、車両への配設状態において上方から見た概略平面図であり、図の上方が車両前側である。このバンパービーム１０は、図１の左右方向である車両幅方向に長い長手形状を成しており、両端部において車体のサイドメンバ１２の前端に一体的に取り付けられるとともに、バンパービーム１０の外側（車両前側）には合成樹脂製のバンパー１４が配設される。

図２は、バンパービーム１０の左半分を示す斜視図で、図３〜図５はそれぞれ図２における III−III 断面図、IV−IV断面の拡大図、Ｖ−Ｖ断面の拡大図である。バンパービーム１０の右半分は、図２〜図５に示す左半分と対称的に構成されている。このバンパービーム１０は、合成樹脂製の樹脂製ビーム２０と金属ビーム４０とが一体的に固設されたもので、樹脂製ビーム２０は、例えばポリアミド（ＰＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂を射出成形などで所定形状に成形したものである。金属ビーム４０は、例えば溶融亜鉛メッキ鋼板等の熱間プレス成形用鋼板を所定形状に熱間プレス成形したものである。

上記樹脂製ビーム２０は、車両幅方向に配設される長手状のビーム本体２２と、そのビーム本体２２の長手方向の両端部にそれぞれ車両前後方向の外側である車両前側へ突き出すように設けられた一対の筒状の衝撃吸収部２４とを一体に備えている。衝撃吸収部２４は、本実施例では断面八角形（四隅が面取り状に傾斜している長方形）の角筒形状で、車両幅方向に位置する一対の幅広側壁にはそれぞれ凹溝が設けられている。衝撃吸収部２４の車両前後方向の内側の端部すなわち車両後側の端部には、サイドメンバ１２に取り付けるための平坦な取付部２６が一体に設けられている。取付部２６は、筒状の衝撃吸収部２４の端部から略直角に外側へフランジ状に延び出しており、ねじ等によりサイドメンバ１２の前端に一体的に固設されるとともに、衝撃吸収部２４の内側には衝撃吸収部２４と同一形状の穴２８が設けられている。本実施例では、衝撃吸収部２４は空洞のままで、その筒状の衝撃吸収部２４が軸方向に押圧されて圧壊させられることにより衝撃荷重が吸収されるが、必要に応じて内部に金属フォーム等を充填しても良い。

ビーム本体２２は、衝撃吸収部２４よりも車両前側へ滑らかに湾曲するように突き出している中間湾曲部３０を主体として構成されており、その中間湾曲部３０は、前記取付部２６から車両前後方向の外側である前側へ延び出すようにクランク状に曲げられた屈曲部３２を介してその取付部２６に一体に連結されている。屈曲部３２は、衝撃吸収部２４の先端付近まで延び出しており、中間湾曲部３０に滑らかに接続されている。中間湾曲部３０は、長手方向と直角な車両上下方向の断面が偏平なハット断面形状を成しており、開口側が車両内側向きとなる姿勢で配設される。屈曲部３２も、中間湾曲部３０に連続するようにハット断面形状を成しているとともに、そのハット断面の側壁の高さが取付部２６に向かうに従って徐々に小さくされている。中間湾曲部３０は中間部分に相当する。

金属ビーム４０は、樹脂製ビーム２０の車両前後方向の外側である車両前側に配設され、前記中間湾曲部３０の外側面に密着するように重ね合わされる滑らかに湾曲した中間湾曲部４２を主体として構成されている。この中間湾曲部４２の車両幅方向の両端部は、前記屈曲部３２を跨いで衝撃吸収部２４に掛け渡されており、その衝撃吸収部２４の先端に密着するように重ね合わされる平坦な荷重伝達部４４が一体に設けられている。荷重伝達部４４は連結部４３を介して滑らかに中間湾曲部４２に一体に連結されている一方、前記樹脂製ビーム２０の屈曲部３２は衝撃吸収部２４に接することが無いように延び出しており、屈曲部３２と衝撃吸収部２４と連結部４３との間には、車両上下方向に貫通する空間５４が形成される。荷重伝達部４４には、筒状の衝撃吸収部２４の内側に位置する部分に長円形の穴４６が設けられている。

上記中間湾曲部４２、連結部４３、および荷重伝達部４４は、何れも長手方向と直角な車両上下方向の断面が偏平なハット断面形状を成しており、開口側が車両内側向きとなる姿勢で配設されている。中間湾曲部４２は、図３および図４から明らかなように樹脂製ビーム２０の中間湾曲部３０の外側に重ね合わされるように配設されているとともに、偏平なハット断面の頭頂部分には複数の貫通穴４８が設けられており、その貫通穴４８を貫通するように樹脂製ビーム２０の中間湾曲部３０に一体に設けられた係止突起３４が機械的に係止されている。偏平なハット断面の両側の鍔部５０にも、同様に複数の貫通穴４８が設けられ、貫通穴４８を貫通するように樹脂製ビーム２０に一体に設けられた係止突起３４が機械的に係止されている。

金属ビーム４０の荷重伝達部４４は、図５から明らかなように樹脂製ビーム２０の衝撃吸収部２４の先端を跨ぐように配設されているとともに、偏平なハット断面の両側の側壁部分にはそれぞれ切欠５２が設けられており、樹脂製ビーム２０の衝撃吸収部２４に車両上下方向（図５の左右方向）へ突き出すように一体に設けられた一対の係止突起３８がそれぞれ機械的に係止されている。金属ビーム４０の荷重伝達部４４におけるハット断面の鍔部５０には、係止突起３８の頭部を挿入可能な挿入穴５３が上記切欠５２に連続して設けられている。前記中間湾曲部４２のハット断面の両側の側壁部および鍔部５０にも同様に切欠５２および挿入穴５３が設けられ、樹脂製ビーム２０の中間湾曲部３０に一体に設けられた係止突起３８が機械的に係止されるようになっている（図２参照）。

図６は、このような車両用バンパービーム１０の製造工程を説明する図で、前記図４に示す断面部分に関するものであり、(a) は樹脂製ビーム２０と金属ビーム４０とを一体的に組み付ける前の状態である。この状態の樹脂製ビーム２０の中間湾曲部３０には、係止突起３４に対応する部分にそれぞれボス３３が突設されている。そして、図６の(b) に示すように、金属ビーム４０の貫通穴４８内にボス３３がそれぞれ挿入されるように、樹脂製ビーム２０および金属ビーム４０を互いに密着するように重ね合わせ、その状態でボス３３を加熱してかしめ加工することにより、(c) に示すようにそれ等のボス３３が係止突起３４となって金属ビーム４０に係止され、樹脂製ビーム２０と金属ビーム４０とが機械的に一体的に組み付けられる。前記係止突起３８は、係止突起３４と同じく樹脂製ビーム２０の単体の状態ではボス（図示なし）として突設されており、図６の(b) のように樹脂製ビーム２０と金属ビーム４０とを重ね合わせて組み付ける際に、そのボスが前記挿入穴５３から切欠５２内に挿入され、次いでボス３３と共に加熱されてかしめ加工されることにより、頭部を有する形状とされて金属ビーム４０に係止される。

このような本実施例の車両用バンパービーム１０においては、衝撃吸収部２４に取付部２６が一体に設けられているため、別個の支持プレートを必要とすることなくサイドメンバ１２に取り付けることができ、取付作業性が向上するとともに部品点数が少なくなって製造コストが低減される。

また、樹脂製ビーム２０のビーム本体２２は、クランク状に曲げられた屈曲部３２を介して上記取付部２６に一体に連結されているため、高い剛性が得られるとともにビーム本体２２から取付部２６に荷重が直接伝達される一方、金属ビーム４０は、ビーム本体２２の中間湾曲部３０から屈曲部３２を経て衝撃吸収部２４に達するように設けられているため、全体として所定の剛性を確保しつつ樹脂製ビーム２０の補強リブ等を省略して形状を簡略化することが可能で、この点でも製造コストが低減される。

また、金属ビーム４０が車両前後方向の外側に配設され、ビーム本体２２の中間湾曲部３０に密着するように重ね合わされて一体的に固設されているとともに、屈曲部３２を跨いで衝撃吸収部２４に掛け渡され、その衝撃吸収部２４の先端部分に一体的に固設されているため、金属ビーム４０を介して衝撃吸収部２４に荷重が伝達されて衝撃吸収作用が適切に得られる。また、衝撃吸収部２４と金属ビーム４０と屈曲部３２との間に空間５４が形成されるため、剛性が更に向上し、樹脂製ビーム２０の補強リブ等を省略して形状を一層簡略化することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用バンパービーム １２：サイドメンバ（車体） ２０：樹脂製ビーム ２２：ビーム本体 ２４：衝撃吸収部 ２６：取付部 ３０：中間湾曲部（中間部分） ３２：屈曲部 ４０：金属ビーム ５４：空間

Claims (2)

1. 車両幅方向に配設される長手状のビーム本体と、該ビーム本体の長手方向の両端部に車両前後方向に設けられた一対の筒状の衝撃吸収部と、を一体に備えている樹脂製ビームと、
   該樹脂製ビームの車両前後方向の外側に配設されて一体的に固設される金属ビームと、
   を有するハイブリッド型の車両用バンパービームにおいて、
   前記衝撃吸収部の車両前後方向の内側の端部には、車体に取り付けるための平坦な取付部が一体に設けられており、
   前記ビーム本体は、前記取付部から車両前後方向の外側へ延び出すようにクランク状に曲げられた屈曲部を介して該取付部に一体に連結されている一方、
   前記金属ビームは、前記ビーム本体の中間部分の外側面に接するように重ね合わされて一体的に固設されているとともに、
   該金属ビームの両端部は前記屈曲部を跨いで左右両側の前記衝撃吸収部に掛け渡され、該衝撃吸収部の先端部分に一体的に固設されており、該衝撃吸収部と該金属ビームと該屈曲部との間に空間が形成されている
   ことを特徴とする車両用バンパービーム。
2. 前記金属ビームは、熱間プレス成形された後に酸処理により表面の酸化亜鉛膜が除去された溶融亜鉛メッキ鋼板にて構成されているとともに、前記ビーム本体の中間部分の外側面に密着して重ね合わされるようにインサート成形により前記樹脂製ビームに一体的に固設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用バンパービーム。

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