JPH031914A - バンパービームの成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性シート材料を加熱積層してプレス成
形するバンパービームの成形方法に関する。

（従来の技術） 従来、自動車のバンパーは金属製のものが多く用いられ
ていたが、近年では車両の軽量化及び緩衝材としての衝
撃吸収性の向上を図ることを目的として、バンパーの表
面材としてウレタン、ポリエチレン又はポリプロピレン
等の材料を用いてバンパーフェイスを射出成形し、その
芯材としてＳＭＣシートやスタンパブルシート等の熱可
塑性シート材料をプレス成形したバンパービームが採用
されつつある。

上記の熱可塑性シート材料はガラス繊維やカーボン繊維
に熱可塑性樹脂を含浸したものであり、これをバンパー
ビームに成形する場合は、複数の熱可塑性シート材料を
その熱可塑性樹脂の溶融温度に加熱して、各シート材料
の繊維の引揃え方向がバンパービームの長手方向となる
ようにして、バンパービーム１個分に要する容積に積層
し、その積層体を金型内に投入してプレス成形する。

しかし、バンパービームは、自動車の緩衝部材として車
体の前後方向からの圧縮強度が特に要求され、車体幅方
向の中央部の機械的強度を高める必要があるため、中央
部から対称位置の車体への取付は位置までの間の部分が
他部より肉厚に成形され、両端部から中央部に向かって
縦断面積が大きくなる形状とされている。プレス成形の
際、縦断面積の変化の大きい部分においては、シート材
料の引揃え繊維が流動し難く、熱可塑性樹脂が塑性流動
を起こし難くなって十分に成形金型内に回らず、この部
分の機械的強度が低下し易くなる。

このため、シート材料の積層方法として、バンパービー
ムの形状や縦断面積の変化に対応させ、長さや幅を変え
た大小の大きさの異なる複数のシート材料を積層する方
法が知られている。

しかしながら、上記のように大きさの異なる複数のシー
ト材料を積層したとしても、長さの短いシート材料はそ
の内部の引揃え繊維が成形されたバンパービーム内で分
断された状態となるため、この分断された部分において
圧縮荷重に対して接み易くなり、バンパービームの機械
的強度が低下する。また、積層体に要する容積はバンパ
ービームの容積に対してほぼ定量的に設定されているた
め、往々にして積層体の縦断面積がバンパービームの縦
断面積よりも不足する部分が生ずる場合があり、この不
足部分に熱可塑性樹脂が塑性流動するとき樹脂の融合部
がムラとなってウェルドが生じたり、樹脂が網目状とな
ってウェービングを生じて強度を低下させる。従って、
上記方法ではバンパーとして必要とされる強度を十分に
維持させることが困難であるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、かかる不都合を解消して、複数の熱可塑性シ
ート材料を積層してバンパービームに成形する方法にお
いて、バンパービームの強度を向上させることができる
成形方法を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、バンパーの芯材
として用いられ、車体の幅方向を長手方向としてその両
端部から中央部に向かって縦断面積が大きくなるように
形成され、中央部から長手方向の略対称位置で車体に取
付けられるバンパービームを成形する際に、一方向に補
強長繊維を弓揃えた複数の複合長繊維強化熱可塑性樹脂
スタンパブルシート材料を加熱軟化させ、各シート材料
の補強長繊維の引揃え方向がバンパービームの長手方向
となるように積層し、その積層体を金型内に投入してプ
レス成形するバンパービームの成形方法において、前記
積層体は各シート材料が複数の異なる長さで少なくとも
前記バンパービームの車体への取付は位置間の距離以上
の長さとし、各シート材料を両取付は位置間にまたがる
位置となるように配列して、積層体の厚さが両端部から
中央部に向ゐ・って階段状に厚くなり、各縦断面部が成
形されるバンパービームの各縦断面部より大きくなるよ
うに積層したものを用いてプレス成形することを特徴と
する。

（作用） 本発明は、上記手段によれば、各シート材料はバンパー
ビームの車体への取付は位置間にまたがる位置となるよ
、うに積層されるため、各シート材料の補強長繊維が成
形されるバンパービームの両取付は位置間に亘って横断
して配設される。これにより、バンパービームの両取付
は位置間への車体の前後方向からの荷重に対して、バン
パービームを補強長繊維によって支持して撓み難くする
と共に補強長繊維の弾性復元力によって復元し易（する
。

更に、上記積層体は両端部から中央部に向かって厚く、
かつ、各縦断面部がバンパービームの各縦断面部より縦
断面積が大きくなるように積層することによって、積層
体の各縦断面積はバンパービームの縦断面積の変化に対
応して両端部から中央部に向かって大きくなる。こりた
め、該積層体を用いてプレス成形する際、金型内で補強
長繊維がバンパービームの形状が変化する部分において
も流動し易くなり、熱可塑性樹脂を金型内でほぼ全域に
亘って均一に塑性流動させてウェルドやつニーピングが
生ずることを抑制するとともに、成形されるバンパービ
ーム内に補強長繊維が長手方向に横断して配設され易く
なり、バンパービームの各縦断面部の全域に補強長繊維
を配設させることが可能となる。

（実施例） 本発明の実施の一例を第１図乃至第６図を参照して説明
する。

本発明の成形方法によって、第１図に示すバンパービー
ムｌの成形を行った。

該バンパービームｌは、車体の幅方向を長手方向として
その中央部から両端部側に向かって先細り状に左右対称
に形成されている。長さり、は、１６００ＩＩＩｆｌｌ
で、中央部から長手方向の対称位置に車体への取付は位
置２，２を有しており、両取付は位置２，２間の距離Ｌ
！は８００Ｍである。また、第２図に示すように、断面
形状は略コ字状でありその開放側を車体側に向けられた
状態で両取付は位置２．２で車体に取付けられる。バン
パービーム１の前面側には、その表面材としてウレタン
、ポリエチレン又はポリプロピレン等の材料を用いて射
出成形されたバンパーフェイス３がバンパービーム１を
包み込むように設けられ、バンパーフェイス３とバンパ
ービーム１との中空部に緩衝用充填材として発泡ウレタ
ン４が設けられる。

バンパービームｌの縦断面積は、第６図に示すグラフの
ように、両端部から中央部に向かうに従って徐々に増大
して形成されており、両取付は位置２，２間では縦断面
積が約３．７００〜４．７００　ｍｍ”の範囲にあり、
両取付は位置２．２の両側部では３．７００　ｔｍ”以
下である。

次に、上記形状のバンパービームｌの成形方法について
説明する。

バンパービーム１の熱可塑性シート材料として複合長繊
維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシート材料を用いる。

該シート材料は、一方向に引揃えした補強長繊維と長繊
維マットとを積層したものに熱可塑性樹脂を含浸したも
のであって、本実施例においては、補強長繊維として繊
維径２３μのガラス長繊維を１０００本集束したガラス
ストランドが用いられ、また、長繊維マットの繊維には
繊維径２３μのガラス長繊維を１００本集束してｌブリ
ットにしたものを８ブリツトに集束したストランドを用
いて、補強長繊維と長繊維マットとをニードリングによ
り結合して積層し、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン
を含浸さセでシート厚を３．８　ｉｎｎ、幅を１００　
ｍｍに形成したものを用いた。

成形方法の概略は、前記バンパービームＩの車体への両
取付は位置２，２間の距離Ｌ２以上の長さとした複数枚
の短冊状の上記シート材料を用意し、各短冊状のシート
材料を加熱軟化させた後、各シート材料の補強長繊維の
引揃え方向がバンパービームの長手方向となるように積
層し、その積層体を金型内に投入してプレス成形する。

そして、この積層の際には、各シート材料を成形される
バンパービームｌの両取付は位置２．２間にまたがる位
置となるように積層し、積層体の厚さが両端部から中央
部に向かって階段状に厚くなり、各縦断面部が成形され
るバンパーと一ムの各縦断面部より必ず大きくなるよう
に積層する。

このため、第２図のように、各短冊状のシート材料をバ
ンパービーム１の両取付は位置２．２間の距離Ｌｘ　（
８００ｍｍ）以上の長さらを１５００ｍｍとする１０枚
の長いシート材料６と長さ１２が９００　ｍｍの３枚の
短いシート材料７との２種類を用意し、長いシート材料
６と短いシート材料７とを各中心位置を合わせた状態で
左右対称に積層し、積層体８中央部の短いシート材料７
が積層されている部分の縦断面積が４．９４０　ａｆｉ
”となり、両側部の長いシート材料６のみが積層されて
いる部分が３．８００ｆｆｌｌｌｌ”となるようにして
、成形するバンパービーム１の縦断面積より大きくなる
ように積層する。

上記方法を実施するための成形ラインを第４図の模式的
平面図に示す。図中、９は各シート材料６．７を積層順
に載置する載置工程、ｌＯは各シート材料６．７を加熱
軟化させる加熱工程、１１は各シート材料６，７を積層
順に積層する積層工程、１２は積層された積層体８をプ
レス成形する成形工程である。

載置工程９において、各シート材料６，７は、搬送バレ
ン）１３にそれぞれの中心位置を合わせて並列させて載
置され、成形ラインの方向で積層順に長いシート材料６
を成形ライン側にして載置されている。該搬送パレット
１３は、搬入用コンベア１４によって加熱工程１０に向
かって移動され、搬入用コンベア１５上に移載される。

搬入用コンベア１５上に移載された上記搬送バレン）１
３は、加熱工程１０において加熱炉１６内を搬送され、
各シート材料６．７は加熱炉１６内で遠赤外線ヒーター
によって熱可塑性樹脂の溶融温度である２００°Ｃに両
面加熱されて軟化される。そして、次の積層工程１１で
搬送バレン１−１３は払出用コンベア１７に移載され、
搬送パレッ目３上の各シート材料６．７を図示しない保
持装置によりそれぞれ各別に保持して上昇させ、積層順
にシート載置装置１８上に落下させて積層する。シート
載置装置１８上に積層された積層体８は成形工程１２の
金型内１９内に投入されて１１０　ｋｇ／　ｃｔＡでプ
レス成形される。

次に、本発明の積層方法による積層体８を用いて成形し
たバンパービームｌと、他の積層方法の積層体を用いて
同じ方法によりプレス成形した同形状の比較例のバンパ
ービームとの強度の比較を行った。比較例の積層体Ａ、
Ｂ、Ｃはそれぞれ第５図に示すように積層されており、
本実施例と同じ材質のシート材料を用いて本実施例の積
層体８と同容積に積層されている。各比較例の縦断面積
は第６図に示す。比較例Ａは同一長さの１種類のシート
材料を直方体状に積層したものであり、縦断面積は積層
体中央部のみがバンパービーム１の中央部より小さい。

比較例Ｂは両取付は位置２゜２間の距離Ｌｔより長さの
短いシート材料Ｂ、とＬｚより長いシート材料Ｂｔとを
階段状に積層したもので、縦断面積は中央部と両端部と
の取付は位置２近傍である中間部分がバンパービームｌ
より少ない。また、比較例Ｃはバンパービーム１の縦断
面積の変化に合わせて、両取付は位置２．２間の距離１
，２より長さの短いものを含む４種類の長さのシート材
料Ｃ＋　””　Ｃ４を用いて、バンパービーム１の縦断
面積より太き（なるように階段状に積層したものである
。

表１の試験結果において、本発明方法によるバンパービ
ームの圧縮及び引張強度は、他の比較例のいづれに比べ
ても優れている。

これに対し、比較例Ａは、バンパービーム全体に略均−
な強度を付与することができるものの、第６図に示すバ
ンパービーム中央部に成形される積層体の縦断面積の不
足部分により両取付は位置間の強度が低下する。

比較例Ｂは積層体中央部のバンパービームより縦断面積
が大きい部分では強度が保てるものの、取付は位置近傍
のバンパービームより縦断面積が小さい部分には補強長
繊維が配設されず、この部分は熱可塑性樹脂が塑性流動
してウェルドやウェービングが生じ易くなって強度が低
下するとともに、両取付は位置間にはこの距離より長さ
の短いシート材料Ｂ、が入っているため、両取付は位置
間で補強長繊維が分断されている縦断面部分において圧
縮及び引張強度が低下する。

また、比較例Ｃは、比較例Ｂと同様に両取付は位置間に
短いシート材料ＣＩが入っているため、両取付は位置間
で補強長繊維が分断されている縦断面部分において特に
圧縮強度が低下する。

一方、本実施例は、両取付は位置２，２間の距離以上の
長さの２種類の長さの各シート材料６゜７を用いて、両
取付は位置２．２間をまたがる位置となるように積層す
ると共に、積層された積層体８はバンパービームｌより
いづれの縦断面部においても縦断面積が大きく、縦断面
積の変化に合わせて階段状に積層されているため、バン
パービーム１内に補強長繊維を両取付は位置２．２間に
またがって長手方向に横断させて配設し、特に両取付は
位置２．２間の圧縮及び引張強度を向上させることがで
き、バンパービームｌとして必要とされる強度を十分に
維持させることができる。

表１ （発明の効果） 本発明は、前記説明から明らかなように、積層体は成形
するバンパービームの車体への両取付は位置間にまたが
る位置となるように各シート材料が積層されると共に、
該積層体の各縦断面部がバンパービームの各縦断面部よ
り縦断面積が大きくなるように両端部から中央部に向か
って厚く積層されることによって、成形するバンパービ
ーム内に補強長繊維を長手方向に横断して取付は位置間
にまたがって配設してバンパービームの両取付は位置間
の圧縮及び引張強度を高め、また、熱可塑性樹脂を金型
内でほぼ全域に亘って均一に塑性流動させてウェルドや
ウェービングが生ずることを抑制し、バンパービームの
強度を向上させることができる成形方法を提供する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明の実施の一例を示し、第１
図は本発明の方法により成形されたバンパービームの斜
視図、第２図はバンパービームにバンパーフェイスが取
り付けられた状態を示す断面図、第３図は各シート材料
を積層して形成した積層体の斜視図、第４図はバンパー
ビームの成形ラインを示す模式的平面図、第５図は他の
比較例の積層体の斜視図、第６図はバンパービームと積
層体との縦断面積を示すグラフである。 １・・・バンパービーム ２・・・取付は位置 ６．７・・シート材料 ８・・・積層体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バンパーの芯材として用いられ、車体の幅方向を長手方
   向としてその両端部から中央部に向かって縦断面積が大
   きくなるように形成され、中央部から長手方向の略対称
   位置で車体に取付けられるバンパービームを成形する際
   に、一方向に補強長繊維を引揃えた複数の複合長繊維強
   化熱可塑性樹脂スタンパブルシート材料を加熱軟化させ
   、各シート材料の補強長繊維の引揃え方向がバンパービ
   ームの長手方向となるように積層し、その積層体を金型
   内に投入してプレス成形するバンパービームの成形方法
   において、前記積層体は各シート材料が複数の異なる長
   さで少なくとも前記バンパービームの車体への取付け位
   置間の距離以上の長さとし、各シート材料を両取付け位
   置間にまたがる位置となるように配列して、積層体の厚
   さが両端部から中央部に向かって階段状に厚くなり、各
   縦断面部が成形されるバンパービームの各縦断面部より
   大きくなるように積層したものを用いてプレス成形する
   ことを特徴とするバンパービームの成形方法。