JP6666397B2 - 車両用バンパービーム - Google Patents

Description

本発明は、牽引ボルトを固定するためのナット部材を備えた車両用バンパービームに関する。

従来より、衝突時における車両（例えば、自動車）のダメージを低減するために車両幅方向に配設される車両用バンパービームが知られている。

特許文献１には、自動車が牽引されるときに用いられる牽引ボルトを取り付けるためのナット部材を装着した金属製の車両用バンパービームにおいて、ナット部材は車両用バンパービームに設けられた貫通孔に貫通した状態で車両用バンパービームの一端部（前端部）に固定されることが記載されている。

また、特許文献２には、樹脂製ビームに金属製ビームが一体的に固定されたハイブリッド型の車両用バンパービームが記載されている。

特開２０１７−１０９５９１号公報 特開２０１３−１２３９２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、金属製の車両用バンパービームにナット部材を装着しているため、全体の重量が大きいという問題があった。

特許文献２には、樹脂製ビームに金属製ビームが一体的に固定されたハイブリッド型の車両用バンパービームが記載されているが、そのような車両用バンパービームにナット部材を装着するための構成については記載されていない。

上述した課題に鑑み、本発明の車両用バンパービームは、車両幅方向に配設されるハット断面形状を有する樹脂製ビームと、牽引ボルトを取り付けるためのナット部材と、前記樹脂製ビームの車体フレームの前方または後方に当たる部分に設けられ、ナット部材を樹脂製ビームの中空部で支持する金属製ブラケットと、を備える車両用バンパービームであって、前記金属製ブラケットは、前記樹脂製ビームに一体的に固定されハット断面形状を有するブラケット本体部と、前記ブラケット本体部に固定され前記ナット部材を支持するナット部材支持体と、前記ブラケット本体部に設けられた貫通孔と、前記樹脂製ビームを形成する樹脂が前記貫通孔から前記ブラケット本体部の内側に導入されてなる係止突起と、前記樹脂製ビーム及び前記ブラケット本体部の端部を車体フレームに共に締結する締結部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両用バンパービームの本体は樹脂製ビームで構成され、樹脂製ビームの車体フレームの前方または後方に当たる部分にナット部材を樹脂製ビームの中空部で支持する金属製ブラケットを設けたので、全体として軽量化を図ることができることに加え、所定の強度、剛性及び耐久性を確保することができる。

また、金属製ブラケット及び樹脂製ビームは係止突起によりに係止されており、簡単な構造で両者を一体的に固定することができる。

さらに、この係止突起は樹脂製ビームを形成する樹脂が貫通孔からブラケット本体部の内側に導入されて形成されるので、製造コストを削減することができる。

本発明の実施形態における車両用バンパービームの平面図である。 本発明の実施形態における車両用バンパービームの車両幅方向端部を車両斜め前方から見た斜視図である。 図２に示した車両用バンパービームのＡ−Ａ線断面図である。 図２に示した車両用バンパービームのナット部材支持体を示すＢ−Ｂ線断面図である。 図２に示した車両用バンパービームの他のナット部材支持体を示すＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態における車両用バンパービームの製造方法を示す断面図である。

本発明の実施形態について、図１乃至図６を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態における車両用バンパービーム１００の平面図、図２は車両用バンパービーム１００の車両幅方向端部を車両斜め前方から見た斜視図、図３は図２に示した車両用バンパービームのＡ−Ａ線断面図（車両前後方向に沿った断面図）、図４は図２に示した車両用バンパービームのナット部材支持体を示すＢ−Ｂ線断面図（車両幅方向に沿った断面図）、図５は図２に示した車両用バンパービームの他のナット部材支持体を示すＢ−Ｂ線断面図である。

図示のように、車両用バンパービーム１００は、衝突時における車両（例えば、自動車）のダメージを低減するために車両の前部または後部に設けられる部品であって、
車両幅方向に配設されるハット断面形状を有する樹脂製ビーム１と、牽引ボルト２（例えば、アイボルト）を螺合して取り付けるためのナット部材３と、ナット部材３を樹脂製ビーム１の内側のハット中空部１ａで支持する金属製ブラケット４と、を備えている。

また、車両の両サイドの前後方向には一対の車体フレーム１０が延びており、金属製ブラケット４は樹脂製ビーム１の一部分、つまり車体フレーム１０の前方または後方に当たる部分に樹脂製ビーム１に重なるように設けられる。

樹脂製ビーム１は、樹脂（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等）に炭素繊維、ガラス繊維等の強化用繊維を添加してなる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を含んでなるもので、樹脂を含むプレス成形可能な中間材を用いたプレス成形法または射出成形法により形成することができる。ナット部材３は例えばパイプ状ナットであり、金属製パイプの内面に雌螺子が刻設されたものである。

金属製ブラケット４は、ブラケット本体部４１、ナット部材支持体４２を備える。
図３に示すように、樹脂製ビーム１は、ハット状（つば付きの帽子状）に外側に膨らみ、内側にハット中空部１ａを有する「ハット本体部」と、ハット本体部の裾に連なった平坦な「つば部」とを有しており、ブラケット本体部４１は、樹脂製ビーム１に一体的に固定されて、樹脂製ビーム１と同様のハット断面形状を有している。

すなわち、ブラケット本体部４１も樹脂製ビーム１と同様に、内側にハット中空部１ａを有する「ハット本体部」と、ハット本体部の裾に連なった縁に「つば部」とを有している。金属製ブラケット４は、樹脂製ビーム１の全体に渡って重ねられているのではなく、車体フレーム１０の前方または後方に当たる部分に限定して設けられることで、車両用バンパービーム１００全体の軽量化が図られている。

また、図２及び図３に示すように、ブラケット本体部４１には貫通孔４１ａが形成されている。樹脂製ビーム１を形成する樹脂は、プレス成形または射出成形時に貫通孔４１ａを通ってブラケット本体部４１の内側に導入されることで係止突起１ｂが形成されるようになっている。この係止突起１ｂは形成時に樹脂製ビーム１の内面に沿って貫通孔４１ａの直径よりも大きく広がることにより抜け出しが防止されている。これにより、ブラケット本体部４１及び樹脂製ビーム１は係止突起１ｂによりに係止され、簡単な構造で両者を一体的に固定することができる。

この貫通孔４１ａはブラケット本体部４１と樹脂製ビーム１との重なり部に複数設けることが好ましい。また、車両用バンパービーム１００の車両前方側には、牽引ボルト２を挿入してナット部材３の取り付けるための、牽引ボルト挿入孔４１ｂが設けられている。

図４に示すように、ナット部材支持体４２はブラケット本体部４１の対向側面の両方に固定された、平板状の一対のナット支持板４２ａで構成することができる。この場合、一対のナット支持板４２ａの両端部はブラケット本体部４１の対向側面にそれぞれスポット溶接等により接合される。また、一対の支持板ナット４２ａの側面はナット部材３の側面にアーク溶接等により接合される。

図５はナット部材支持体４２の他の構成を示したものである。このナット部材支持体４２は、ブラケット本体部４１の対向側面の一方に固定された、屈曲した一対のナット支持板４２ｂで構成されている。この場合、一対のナット支持板４２ｂの両端部はブラケット本体部４１の対向側面の一方にスポット溶接等により接合され、ナット支持板４２ｂの一方はナット部材３の下側側面に、他方はナット部材の上側側面に当接するように屈曲して立ち上がり、ナット部材３を上下方向から挟むように配置されており、ナット部材３にアーク溶接等により接合される。

また、図３に示すように、一体的に固定された樹脂製ビーム１及びブラケット本体部４１の端部（ハットの「つば部」）は、共に車体フレーム１０に締結部１１を介して締結されている。この場合、締結部１１は、樹脂製ビーム１及びブラケット本体部４１を貫通するボルト貫通孔１２を介して、車体フレーム１０と樹脂製ビーム１及びブラケット本体部４１の端部とをボルト１３及びナット１４で締結することで形成することができる。

このように、樹脂製ビーム１及びブラケット本体部４１の端部を車体フレーム１０に共締めすることで、衝突により車両用バンパービーム１００（特に、樹脂製ビーム１及びブラケット本体部４１を係止している係止突起１ｂ）が破損したとしても、その脱落を防止することができる。

次に、プレス成形法による車両用バンパービーム１００の製造方法を図６に基づいて説明する。なお、図６においては、車両用バンパービーム１００の一部のみを示し、ナット部材３、ナット部材支持体４２等の図示は省略している。

先ず、図６（ａ）に示すように、上述の金属製ブラケット４を板金加工等により形成する。そして、金属製ブラケット４（ナット部材３を含む）及び樹脂を含むプレス成形可能な中間材５３をプレス金型５０にセットする。

この例では、中間材５３はスタンパブルシートと呼ばれるもので、熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグ板からなる。この中間材５３を例えば２００℃に加熱して可塑性を持たせる。熱可塑性樹脂は、例えばポリプロプレン、ポリアミドである。また、中間材５３を強化するためには、予め炭素繊維、ガラス繊維等の強化用繊維が添加される。

プレス金型５０は下型５１、上型５２を備えており、金属製ブラケット４、加熱された中間材５３は下型５１にセットされる。下型５１は、金属製ブラケット４、ナット部材３の形状を反映して形成されており、ブラケット本体部４１の貫通孔４１ａに対応した凹部５１ａを有している。

次に、図６（ｂ）に示すように、上型５２を下動させ、プレス金型５０を例えば６０℃〜８０℃の加熱下で係合圧締めすることにより、可塑性を持った中間材５３が下型５１と上型５２の間のクリアランス内に導入され、塑性変形する。プレス金型５０を加熱するのは、プレス時に中間材５３をある程度保温し、可塑性を維持するためである。

これにより、金属製ブラケット４のブラケット本体部４１に一体的に固定された樹脂製ビーム１の本体が形成されるとともに、中間材５３がブラケット本体部４１の貫通孔４１ａから下型５１の凹部５１ａ（ブラケット本体部４１の内側）に圧入されて、係止突起１ｂが形成される。

その後、図６（ｃ）に示すように、所定時間が経過すると、自然冷却により中間材５３に含まれている熱可塑性樹脂が硬化するので、上型５２を上動させ、プレス金型５０からプレス成形品である車両用バンパービーム１００を取り出せばよい。

このように、中間材５３を用いたプレス成形法により、樹脂製ビーム１の本体を形成すると同時に、熱可塑性樹脂を含む中間材５３の樹脂がブラケット本体部４１の貫通孔４１ａから、ブラケット本体部４１の内側に圧入により導入されて係止突起１ｂが形成されるので、別工程で係止突起１ｂを形成する必要がなく、製造コストを削減することができる。

プレス成形可能な中間材５３は、熱可塑性樹脂のスタンパブルシートには限らず、ＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）であってもよい。ＳＭＣシートは、不飽和ポリエステル等からなる熱硬化性樹脂、充填剤、硬化剤、顔料、増粘剤等からなるコンパウンドのシートである。中間材５３を強化するために、炭素繊維、ガラス繊維等の強化用繊維が添加されることは前述の通りである。

この中間材５３としてＳＭＣシートを用いたプレス成形法を図６に基づいて説明する。先ず、図６（ａ）に示すように、金属製ブラケット４、中間材５３がプレス金型５０の下型５１にセットされる。この場合、中間材５３は熱硬化性樹脂を含んでいるので非加熱状態でセットされ、この状態では可塑性を有している。

次に、図６（ｂ）に示すように、上型５２を下動させ、プレス金型５０を係合圧締めすることにより、可塑性を持った中間材５３が下型５１と上型５２の間のクリアランス内に導入され、塑性変形する。これにより、スタンパブルシートを用いたプレス成形法と同様に、金属製ブラケット４のブラケット本体部４１に一体的に固定された樹脂製ビーム１の本体が形成されるとともに、中間材５３がブラケット本体部４１の貫通孔４１ａから下型５１の凹部５１ａ（ブラケット本体部４１の内側）に圧入されて、係止突起１ｂが形成される。

プレス金型５０は例えば１５０℃程度に加熱されており、所定時間が経過すると、加熱効果により中間材５３に含まれている熱硬化性樹脂と硬化剤が反応して硬化が進むので、図６（ｃ）に示すように、上型５２を上動させ、プレス金型５０からプレス成形品である車両用バンパービーム１００を取り出せばよい。

上述のように、車両用バンパービーム１００の樹脂製ビーム１はプレス成形法により形成することができるが、これに限らず、射出成形法によっても形成することができる。

その場合、金属製ブラケット４を射出成形用の金型にセットし、この金型内に溶融樹脂を射出することにより、ブラケット本体部４１に一体的に固定された樹脂製ビーム１の本体を形成するとともに、溶融樹脂をブラケット本体部４１の貫通孔４１ａからブラケット本体部４１の内側に流入させて係止突起１ｂを形成する。溶融樹脂の硬化後、金型から射出成形品である車両用バンパービーム１００を取り出せばよい。

１ 樹脂製ビーム
１ａ ハット中空部
１ｂ 係止突起
２ 牽引ボルト
３ ナット部材
４ 金属製ブラケット
１０ 車体フレーム
１１ 締結部
１２ ボルト貫通孔
１３ ボルト
１４ ナット
４１ ブラケット本体部
４２ ナット部材支持体
４２ａ ナット支持板
４２ｂ ナット支持板
５０ プレス金型
５１ 下型
５１ａ 凹部
５２ 上型
５３ 中間材
１００ 車両用バンパービーム

Claims (3)

1. 車両幅方向に配設されるハット断面形状を有する樹脂製ビームと、
   牽引ボルトを取り付けるためのナット部材と、
   前記樹脂製ビームの車体フレームの前方または後方に当たる部分に設けられ、ナット部材を樹脂製ビームの中空部で支持する金属製ブラケットと、を備える車両用バンパービームであって、
   前記金属製ブラケットは、
   前記樹脂製ビームに一体的に固定されハット断面形状を有するブラケット本体部と、
   前記ブラケット本体部に固定され前記ナット部材を支持するナット部材支持体と、
   前記ブラケット本体部に設けられた貫通孔と、
   前記樹脂製ビームを形成する樹脂が前記貫通孔から前記ブラケット本体部の内側に導入されてなる係止突起と、
   前記樹脂製ビーム及び前記ブラケット本体部の端部を車体フレームに共に締結する締結部と、を備えることを特徴とする車両用バンパービーム。
2. 車両幅方向に配設されるハット断面形状を有する樹脂製ビームと、
   牽引ボルトを取り付けるためのナット部材と、
   前記樹脂製ビームの車体フレームの前方または後方に当たる部分に設けられ、ナット部材を樹脂製ビームの中空部で支持する金属製ブラケットと、を備える車両用バンパービームであって、
   前記金属製ブラケットは、
   前記樹脂製ビームの内側に一体的に固定されハット断面形状を有するブラケット本体部と、
   前記ブラケット本体部に固定され前記ナット部材を支持するナット部材支持体と、
   前記ブラケット本体部に設けられた貫通孔と、
   前記樹脂製ビームを形成する樹脂が前記貫通孔から前記ブラケット本体部の内側に導入されてなる係止突起と、を備え、
   前記ナット部材支持体は、前記ブラケット本体部の対向側面の両方に固定された、平板状の一対のナット支持材で構成され、該一対のナット支持材の側面は前記ナット部材の側面に接合されたことを特徴とする車両用バンパービーム。
3. 車両幅方向に配設されるハット断面形状を有する樹脂製ビームと、
   牽引ボルトを取り付けるためのナット部材と、
   前記樹脂製ビームの車体フレームの前方または後方に当たる部分に設けられ、ナット部材を樹脂製ビームの中空部で支持する金属製ブラケットと、を備える車両用バンパービームであって、
   前記金属製ブラケットは、
   前記樹脂製ビームの内側に一体的に固定されハット断面形状を有するブラケット本体部と、
   前記ブラケット本体部に固定され前記ナット部材を支持するナット部材支持体と、
   前記ブラケット本体部に設けられた貫通孔と、
   前記樹脂製ビームを形成する樹脂が前記貫通孔から前記ブラケット本体部の内側に導入されてなる係止突起と、を備え、
   前記ナット部材支持体は、前記ブラケット本体部の対向側面の一方に固定された、屈曲した一対のナット支持材で構成され、該一対のナット支持板は前記ナット部材を挟むように配置されて前記ナット部材に接合されたことを特徴とする車両用バンパービーム。

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