JPH0319827A - バンパービームの接合方法 - Google Patents

バンパービームの接合方法

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JPH0319827A
JPH0319827A JP1153678A JP15367889A JPH0319827A JP H0319827 A JPH0319827 A JP H0319827A JP 1153678 A JP1153678 A JP 1153678A JP 15367889 A JP15367889 A JP 15367889A JP H0319827 A JPH0319827 A JP H0319827A
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JP
Japan
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flange
adhesive
center
bumper beam
width
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JP1153678A
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English (en)
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Takashi Tomizawa
孝 富澤
Tomio Kanbayashi
富夫 神林
Shunryo Hirose
広瀬　俊良
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Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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Publication date
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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〕 この発明はバンパーの補強材であるバンパービームの接
合方法，詳しくはバンパービームを構戒するアウター部
材にフランジによる接合面を形威し，このアウター部材
にフランジを有するか，有しないインナー部材を接着剤
を介して高周波誘導接着によって一体化させる閉構造箱
型のバンパービームの接合方法に関するものである。
〔従来の技術〕
車両用バンパーは．衝突エネルギーを吸収するための機
能の有無によってエネルギー吸収バンパーシステムと，
固定式バンパーシステムとに大別される。
エネルギー吸収バンパーシステムは．その吸収方式によ
ってショック“アブソーバーを使用してエネルギー吸収
機能を持たせる方式と．バンパー自体を吸収体とする方
式とに分けられる。
しかして，バンパー自体を吸収体とする方式は第５図に
示すように，バンパー１０がバンパービーム１１と，バ
ンパーフエイシャ−１４とから構威されるもので，バン
パービーム１１はＪ　常７　／Ｌ，ミニウム合金を押出
し戒形したものや，ＧＦＰＰＰ（ガラス長繊維強化ポリ
プロピレン）のような熱可塑性樹脂をガラス繊維等で補
強したものなどを使用し，バンパーフエイシャ−１４は
，外観の向上とバンパーの保護を目的とするため，一般
に硬質ウレタン，ポリプロピレンなどの合戒樹脂が使用
されるもので，バンパービーム１１は．バンパーフェイ
シャー１４と共に，通常はボルト止め等によって車両に
取付けられる． かＮるバンパービーム１１は．例えば両端部にのみ膨出
部を形威してフランジ１２ａ．１２ｂを形威したプレー
ト状のインナー部材１２と，型付けされたアウター部材
１３とから構戒され，アウター部材１３に設けたフラン
ジ１３ａ，１３ｂをインナー部材１２に接合し，全体と
して第６図で表されるような構造的に衝撃吸収力に優れ
た閉構造箱型形状に作られる。
軽くて安価であることを特長とする前記熱可塑性樹脂か
らなるバンパービームは，アウター部材とインナー部材
とを，例えば外部からの熱によって，あるいは接着剤を
用いて，さらにはビス等の機械的手段によって一体的に
接合している。
か＼る接合方法に対して，接合時間，接合部の外観，作
業性等の点で有利となる高周波誘導による内部加熱でイ
ンナー部材とアウター部材とを接合してバンパービーム
を形戒する方法も公知である。
この高周波誘導による内部加熱方式でバンパービームを
形威する方法は，誘導コイルの周囲に発生する高周波磁
界中に接着剤を配置し，接着剤を加熱するものである。
この方式に使用する誘導コイルは，発生磁界を打ち消し
合わないヘアピン形状で，かつ接着部を外側から扶持す
るようにして配置することが加熱効率上有利とされ，か
つ接着面積が広いほど強度が高いという観点から，フラ
ンジ幅と同一もしくはフランジ幅より広幅のコイルを使
用して接着している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従前の高周波誘導による内部加熱方式でバンパービーム
を形或する方法において，フランジと同一幅か，もしく
はより広幅の誘導コイルを用いて高周波誘導接着（以下
単に誘導接着と称する〉を行った場合，自動車の安全面
上充分な接着強度を得ることができなかった． 特にショックアブソーバなどの機械的な衝撃吸収方式に
比し，安価で軽重量であるバンパー自体で衝撃を吸収す
る方式のバンパーは，バンパーの正面から衝撃を受ける
ことが多い。
この正面からの衝撃を確実に吸収するには，バンパーを
構成するインナー部材とアウター部材のフランジの内側
における接着強度が充分でなければならず．従前の方式
で得たバンパーでは，耐荷重強度が充分でないので，衝
撃を充分に吸収することができず，運転者等に対するダ
メージが大きいので，安全上問題があった。
また，バンパービームの構或部材を接合するに際し，従
前の誘導接着は高周波発振中及び発振後において，溶融
した接着剤のフランジ外側への局部的なはみ出しが生じ
，発振中の場合にはそのはみ出した溶融状態の接着剤が
誘導コイル間でのスパークを発生する原因となる。
その結果，該コイル表面及び該コイルを埋め込んだ圧締
治具に損傷をきたすため，製造効率の低下をきたし，得
られる威型品の外観を悪くするなど実用上解決すべき多
くの課題を有していた。
この発明の発明者等は．上記課題を解決するために鋭意
検討した結果．インナー部材とアウター部材とを接着し
て形威される閉構造箱型バンパービームにおいて，フラ
ンジの内側寄りの接着剤層が他の接着剤層よりもバンパ
ービームの強度に対してきわめて大きく寄与しているこ
とを見出し，バンパーが衝撃を受けた場合，その衝撃を
確実に吸収して運転者等にダメージを与えることのない
耐衝撃強度の大きいバンパーを容易に提供することので
きる方法を完威したものである。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明のバンパービームの接合方法は，バンパービー
ムを構戒するアウター部材に形威したフランジを接合面
として，インナー部材を接着剤を介して高周波誘導接着
によって接合するバンパービームの接合方法において，
接合面の外側両面に配置する高周波誘導コイルの各幅を
前記フランジの幅より小さくすると共に，該高周波誘導
コイルの幅方向の中心がフランジの幅方向の中心よりも
フランジの内側に位置するように配置せしめ，かつ前記
接着剤の幅方向の中心部を高周波誘導コイルの中心位置
にはり合致させた状態で，加圧しながら高周波誘導接着
を行うものである。
この発明において，バンパービームを構或するインナー
部材及びアウター部材に形威する接合面となるフランジ
の形状は，主に強度・軽量化・接着時の加熱効率上の点
から求められるもので，通常は幅１０〜５０ｎ，厚み３
〜１０ｍのものが好ましく，接合面は接着強度の点から
凹凸のないフラットのものが適している。
フランジの幅は，必要以上に大きくしてもフランジの外
側（フランジの基端部一立ち上がり部分を内側とした場
合におけるフランジの先端部を意味する．）は，バンパ
ービームの強度にあまり寄与しないので，バンパー全体
の重量を軽減できる点から小さい程好ましいが，誘導接
着に際して加熱コイルで扶持する必要があるため，１０
〜３０ｎの範囲とすることが望ましい。
なお，この発明においてフランジ幅とは，フランジの接
合面の幅（第３図における寸法ｄ）から基材の厚み（ｘ
）を差引いた寸法（ｄ　−　ｘ）を意味する． 使用する誘導コイルは．高周波誘導加熱によって発熱し
難い銅製のものが好ましく，水冷できる管状構造のもの
好ましい。
誘導コイルは，その幅が接着すべきフランジの幅よりも
小さいもので，フランジ幅に対して４０〜６０％の幅と
することが好ましく．前記フランジ幅との関係から通常
２０ｉｍ以下であることが望ましい。
誘導コイルは，フランジ部を挟む両側のコイルに流れる
電流が互いに逆向きとなるヘアピン型が高い加熱効率の
得られる点で好ましい。
接合のために使用する接着剤は．熱可塑性または熱硬化
性樹脂に磁性体，もしくは導電体の細片からなる発熱体
が均一に分散されている公知の高周波誘導加熱型接着剤
を使用できるが，特に５０メッシュ以下の金属粉が分散
されたものが均一な温度分布で加熱できる点でより好ま
しい．加熱効率を高める手段とし．鉄．フエライト系ス
テンレス等の磁性金属短繊維を樹脂１００重量部に対し
５〜１００重量部の割合で充填することが効果的である
が，接着剤層の温度分布を均一にするという点では金属
粉に比べて劣る．金属粉の充填量は，或形加工上の限界
と，接着剤層の凝集力を確保する観点から，樹脂１０，
０重量部に対し２００重量部以下とすることが望ましい
。
接着剤として用いる樹脂は．被着体の材質に応じて適宜
選択することが可能である。
接着剤は，フィルム状またはシート状として用いるのが
好ましく，その幅はフランジ幅の２０〜８０％程度の大
きさであることが好ましく．さらに好ましくは３０〜５
０％程度である。
接着剤フィルム等の加熱前の好ましい厚みは，０，　５
　ｔａ　〜５　ｍで，より好ましくは１．　０　〜３．
　０　ｔｍである． か一る厚みの接着剤は，加熱時と同時に加圧することに
よって０．　３〜１．０　ｍｍの厚みとなって，バンパ
ービームと接着剤とを充分に接着することができる。
この接着剤の厚みが加熱前で０．５關よりも小さい場合
は．接着剤の加熱効率が悪くなると共に，フランジ面の
すき間充填性が不足するため充分な接着強度が得られな
い。
高周波誘導加熱は．被加熱物である接着剤の表面近傍に
誘導電波が集中して流れる現象一表皮効果一を有し．そ
の集中の程度が使用周波数の高低によって異なる。
したがって．使用周波数の選定は対象となる被加熱物，
すなわち接着を目的とする被着体をどのような温度分布
で温度を上昇させるかによって，さらには発熱体の種類
によっても異なるが．周波数が０．５　〜３．０ＭＨＺ
，出力が２０〜５０ｋｗ程度の高周波誘導加熱装置を使
用することが効率上好ましい。
接着操作における加圧は．５００ｋｇ／ａ１〜２．０　
０　０　ｋｇ／ｃｄの範囲の圧力で加圧することが望ま
しい。
この発明のバンパービームの接合方法は，接合面となる
フランジの外側両面に配置する高周波誘導コイルの各幅
を，バンパービームを構威する部材に形戒されたフラン
ジの幅より小さくすると共に．当該誘導コイルの幅方向
の中心をフランジの幅方向の中心よりもフランジの内側
に位置するよう配設し，かつ接着剤の幅方向の中心位置
を前記高周波誘導コイルの中心部にはり合致させた状態
で，加圧しながら高周波誘導加熱を行うものである。
以下．この発明のバンパービームの接合方法の一例を図
面によって説明する。
第１図に示すバンパービーム１は，プレート状のインナ
ー部材２と，両側にフランジ３ａ，３ｂを有するアウタ
ー部材３から構成したもので，その材質はポリプロピレ
ンなどの熱可塑性樹脂をガラス長繊維で強化したもので
ある。
これらインナー部材２とアウター部材３とは，第２図に
示すように，アウター部材３がフランジ３ａと３ｂを接
合面とし，インナー部材２は長手方向に沿った一面の上
縁部と下縁部を接合面としているもので，これらの接合
面間に接着剤４を介在させて，高周波誘導接着法により
接着接合するものである。
接着剤４は，ポリプロピレンをベース樹脂とし，これに
発熱体となる金属粉を均一に混練してテープ状とした高
周波誘導加熱型接着剤で，前記インナー部材２もしくは
アウター部材３のいずれかの接合面に超音波発振機を用
いてスポ７｝貼着によって仮固定する。
ついで．誘導コイル５をそれぞれバンパービームに接触
する部分のみを露出させた状態で埋め込んだ下型と上型
の間に，インナー部材２とアウター部材３の接合すべき
面を向き合うように配置（図では上型と下型の図示を省
略し，誘導コイル５として示す）したのち，上型を垂下
して各誘導コイル５をインナー部材２とアウター部材３
の接着すべき面の外側両面にセットした状態で．約１ト
ンの圧力をかける。
ついで．誘導コイル５を高周波加熱装置に連結したのち
，高周波を発振して誘導コイル５で接着剤を溶融させ，
その後高周波の発振を止め，加圧状態のま＼自然冷却す
ることによってインナー部材２とアウター部材３とを接
合する。
〔作　　　用〕
発明者等が行った各種試験検討によれば，インナー部材
とアウター部材からなるバンパービームにおいて，接着
強度に大きく寄与している部位は，フランジの内側（立
上り部分の近傍）で，この部位の接着強度を向上させる
ことによって，得られたバンパーは，従前の方式によっ
て得られたバンパービームの構造体に比べてバンパービ
ーム全体の強度が数段優ることが判明した。
か＼る見地から，この発明のバンパービームの接合方法
は，バンパービームを構威するアウタ−部材に形或した
フランジを接合面として，インナー部材を接合するに際
し，接合面の外側両面に配置する誘導コイルの各幅を，
前記フランジ幅よりも小さ＜シ，シかもこの誘導コイル
の幅方向の中心がフランジの幅方向の中心よりもフラン
ジの内側に位置するようにすると共に，接着剤の中心を
前記誘導コイルの中心位置にはり合致させた状態で，加
圧しながら接着することによって，誘導コイルから発生
する高周波磁界をフランジ内側において強化し，フラン
ジの内側におけるインナー部材とアウター部材との接着
力を大幅に向上せしめたものである。
また．接着剤の幅方向の中心位置を誘導コイルの幅方向
の中心にはり合致させることにより，当該接着剤の幅方
向の中心がフランジの幅方向の中心よりもフランジの内
側に位置するため，溶融した接着剤がフランジの外側に
はみ出すことがなくなり，接着時のスパークによるトラ
ブルを防止することができる。
なお，発明者等の実験によれば，接着剤およびコイルの
幅方向の中心がフランジの幅方向の中心より外側に位置
すると，フランジの内側が強固に接着できないため，得
られるバンパービームの強度が劣弱となるとの知見を得
た。
〔実　施　例〕
以下に実施例を掲げてこの発明のバンノくービームの接
合方法をさらに詳述する。
大施桝土 実施例１におけるバンパービーム１は，プレート状のイ
ンナー部材２と，両側緑部にフランジ３ａ，３ｂを形成
したアウター部材３から構威されるもので，第３図（イ
ンナー部材２は図示せず）に示すようにアウター部材３
の接合面の幅ｄを３２１１とし．内部に冷却水を流すこ
とのできるヘアピン型の誘導コイル５の幅ａを１０ｆｉ
，高周波誘導加熱型の接着剤４の幅ｂをｌＱｍ，この接
着剤４の厚みＣを３ｍ，フランジ３ａの先端縁から誘導
コイル５までの距ｇＩｒを１２ｆｌ，フランジ３ａの先
端縁から接着剤４までの距＠ｅを１２０として接合条件
を設定し，高周波誘導加熱接着を行った。
高周波誘導加熱の加熱条件は．周波数２ＭＨＺ，出力６
０ＫＷ，発振時間は６０秒とした。
前記接合条件のもとで得られたバンパービームは，第４
図のように接合面における接着剤の厚みＣ゜が１．　ｉ
　ｎ＋ｍであった． このバンパービームは，２４時間後の静圧縮試験におい
て耐荷重が１　２．Ｏｔｏｎで，破壊検査においては接
着部の破壊の前に母材破壊するという結果を得た． ２〜４　よび　　　１〜３ 実施例１おける誘導コイル５および接着剤４の寸法とそ
の取付け位置を種々に変更して同様にバンパービームを
得，これについて接着後の接着剤の厚み，接着後の接着
剤のはみ出し，バンパービームの耐静荷重（トン）の評
価試験を行った。
その結果を実施例１の試験結果と共に第１表に示す。
前記の各評価において，耐静荷重の測定は，静圧縮試験
によりバンパービーム１本当たりの耐荷重値を測定した
もので，この測定の後に接着面を意図的に剥がして接着
剤の溶融幅，破壊の深さ等破壊面の破壊形態を視察した
ものである．第　　　１　　　表 〔以下余白〕 なお，第１表中（ｘ）は．アウター部材３の板厚を，　
（δ）はフランジ幅（ｄ　−　ｘ）の中心と誘導コイル
の幅（ａ）の中心との差を，中心差（δ）の項における
（−）の記号は誘導コイルの幅（ａ）の中心がフランジ
幅（ｄ−ｘ）の中心より外側にあることを，コイル位置
（ｆ）の項における（一）の記号は，誘導コイルがフラ
ンジの先端から突出した位置にあることを表す。
また，結果の項における「接着剤のはみ出し」は接着後
のもので，外側とはフランジ３ａの外側に，内側とはフ
ランジ３ａの内側へのはみ出し程度を意味し，（＋）は
，はみ出した長さを，（−）は，はみ出していない長さ
くフランジの端縁より引っ込んだ状態〉を表す。
備考欄における（＊１〉は，スパークして加熱不可能な
状態となったものを表す。
〔発明の効果〕
この発明のバンパービームの接合方法は，バンパービー
ムを構威するアウター部材に形成したフランジを接合面
として，インナー部材を高周波誘導接着によって接合す
る際に，接合面の外側両面に配置する誘導コイルの各幅
を前記フランジの幅より小さくすると共に，誘導コイル
の幅方向の中心がフランジの幅方向の中心よりもフラン
ジ内側に偏倚して位置するように配置せしめ．かつ接着
剤の中心位置を誘導コイルの中心にはり合致させた状態
で，加圧しながら高周波誘導接着を行うものである． この方法によれば，接着剤および誘導コイルの中心がフ
ランジの立ち上がり部位に近くセットされるため，誘導
コイルから発生する高周波磁界をフランジの内側におい
て強くすることができ，その結果，フランジの内側部分
においても接着剤が充分に加熱溶融して両部材の接合を
充分に行うことができると共に，接着剤のフランジ外側
への部分的な流出がなくなり，これに起因して生ずる誘
導コイル間のスパーク現象等の装置上のトラブルを未然
に防止することができ，製造効率を向上させることがで
きるものである． この方法によって得られたバンパービームは，フランジ
内側における接着強度を向上したものであるため．衝突
等の事故によってバンパーに圧縮荷重が加わっても，フ
ランジ内側の耐荷重が大きいため，衝撃を充分に吸収緩
和し，もって運転者等の安全を確保することができ，し
かも接着剤の流出付着がないので，体裁を向上させるた
めの２次処理も必要とせず，優れた外観を有するなど実
用上多大に利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のバンパービームの接合方法に使用す
るバンパービームの一実施例を示す分解斜視図，第２図
は第１図に示すバンパービームを高周波誘導加熱によっ
て接合する状態を説明するための説明図である。 第３図はアウター部材に形或したフランジと，接着剤お
よび誘導コイルの配置の関係を示す説明図，第４図は接
着後のバンパービームの状態を示す断面図である． 第５図はバンパービームとバンパーフェイシャーとで構
戒されるバンパーの断面図，第６図はバンパービームを
示し，　（ａ）は側面図，　（ｂ）は正面図．第７図は
第６図（ａ）のＡ−ＡＭに沿った断面図．第８図は同Ｂ
−Ｂｉに沿った断面図である。 １・・・バンパービーム ２・・・インナー部材 ３・・・アウター部材 ３ａ，３ｂ・・・フランジ ４・・・接着剤 ５・・・誘導コイル １４・・・バンパーフエイシャー 第ｌ図 特許出廟人　東亜合或化学工業株式会社代　理　人　弁
理士　幸　　田　　全　　弘コ ９ ｔ 呻 ク 第３図 第４図 第５図 第６図 （０） 第７図 第８図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）バンパービームを構成するアウター部材に形成し
    たフランジを接合面としてインナー部材を接着剤を介し
    て高周波誘導接着によって接合するバンパービームの接
    合方法において、接合面の外側両面に配置する高周波誘
    導コイルの各幅を前記フランジの幅より小さくすると共
    に、前期高周波誘導コイルの幅方向の中心がフランジの
    幅方向の中心よりもフランジの内側に位置するように配
    置せしめ、かつ前記接着剤の幅方向の中心部を高周波誘
    導コイルの中心位置にほゞ合致させた状態で、加圧しな
    がら高周波誘導接着を行うことを特徴とするバンパービ
    ームの接合方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5422092A (en) * 1992-09-08 1995-06-06 Kabushiki Kaisha Kaisui Kagaku Kenkyujo Flame retardant and flame-retardant resin composition
US5480929A (en) * 1992-09-08 1996-01-02 Kabushiki Kaisha Kaisui Kagaku Kenkyujo Flame-retardant resin composition
JP2006168739A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Kyocera Mita Corp 収納箱

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