WO2015145799A1 - 車両用構造部材の製造方法 - Google Patents

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WO2015145799A1
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connecting plate
width dimension
pair
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中西　誠
山田　豊
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豊田鉄工株式会社
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    • B60R2019/182—Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal of light metal, e.g. extruded

Definitions

  • the present invention relates to a hollow structural member for a vehicle such as a bumper reinforcement, a floor brace, a tower bar, a cross member, and the like, and more particularly, a structural member for a vehicle whose width dimension is different in the longitudinal direction by using a hollow extruded profile. It relates to the technology of manufacturing.
  • a hollow extruded section with a rectangular closed cross section having a pair of side plates and a plurality of connecting plates for connecting the side plates the width dimension which is the distance between the pair of side plates is different in the longitudinal direction.
  • a technique for manufacturing a vehicle structural member is known.
  • the method for manufacturing a structural member for a vehicle described in Patent Document 1 is an example, and a pair of connecting plates of a hollow extruded shape member having a rectangular cross section is provided with easy-bending portions such as notches, and the pair of side plates are pressed by a press.
  • the connecting plate is partially bent and deformed to be crushed.
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to appropriately manufacture a hollow structural member even for a vehicle structural member having a portion having a relatively small width dimension.
  • the width dimension can be set finely with high accuracy in a state where there is a space between the pair of side plates.
  • the first invention uses a hollow extruded section having a rectangular closed cross section and having a pair of side plates and a plurality of connecting plates for connecting the side plates, and the pair of side plates.
  • the widening step includes forming a through hole in one of the pair of side plates, inserting a punch into the through hole, While holding the side plate, the width is enlarged by bringing the punch into contact with the other side plate and separating the punch from each other by a press.
  • the connecting plate in the method for manufacturing a structural member for a vehicle according to the first or second aspect of the invention, includes a vertical portion that is perpendicular to the pair of side plates at an intermediate portion. Bent portions are provided at two locations on both sides of the portion.
  • a hollow extruded shape member in which a plurality of connecting plates are all bent is manufactured by extrusion, and the bent connecting plate is extended flat.
  • the widened shape can be finely set with high accuracy by, for example, pressing against the molding surface of the mold and widening.
  • a through-hole is formed in one of the pair of side plates, a punch is inserted into the through-hole, and the punch is brought into contact with the other side plate while holding the one side plate. Since the width dimension is expanded by separating, it can be manufactured at low cost with simple equipment as compared with the case of widening by hydraulic forming or the like.
  • the connecting plate has a vertical portion that is perpendicular to the pair of side plates in the middle portion, and the bent portions are provided at two locations on both sides of the vertical portion.
  • the angle change at each bent part during widening is reduced, and damage due to work hardening during extended deformation is suppressed, and cracks and breakage are more appropriately suppressed. Is done.
  • a vertical portion that is vertical to the side plate is provided, for example, when a load that causes a pair of side plates to approach each other in the event of a vehicle collision or the like, the load is appropriately received by the vertical portion, and the vertical portion The impact can be reduced by appropriately absorbing the load by deformation of the portion.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle bumper reinforcement of FIG. 1, (a) ⁇ is a cross-sectional view of the IA-IA arrow portion in FIG. 1, that is, a narrow portion having a relatively narrow width dimension, and (b) FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. 1, that is, a wide part having a relatively wide width dimension.
  • FIG. 2 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the vehicle bumper reinforcement of FIG. 1, and each is a plan view corresponding to FIG. 1.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining another example of a bumper reinforcement for a vehicle manufactured according to the method of the present invention, wherein FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.
  • FIG. 2A and 2B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining still another example of a vehicle bumper reinforcement manufactured according to the method of the present invention, in which (a) and (b) are cross-sectional views corresponding to (a) and (b) ⁇ in FIG. 2, respectively.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining still another example of a vehicle bumper reinforcement manufactured according to the method of the present invention, in which (a) and (b) are cross-sectional views corresponding to (a) and (b) ⁇ in FIG. 2, respectively.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining still another example of a vehicle bumper reinforcement manufactured according to the method of the present invention, in which (a) and (b) are cross-sectional views corresponding to (a) and (b) ⁇ in FIG. 2, respectively.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view specifically explaining a step of expanding the width dimension of the hollow extruded shape member by pressing in the press widening step in the embodiment of FIG. 9. It is a figure explaining the offset collision of the minute wrap regarding the bumper reinforcement for vehicles of a fixed width dimension to the edge part of a longitudinal direction, and is a top view corresponding to FIG.
  • the present invention is suitably applied to a case where a hollow vehicle structural member such as a vehicle bumper reinforcement, a floor brace, a tower bar, or a cross member is manufactured using a hollow extruded shape.
  • the hollow extruded profile is a square extruded profile of aluminum, an aluminum alloy, or other metal.
  • the connecting plate has a pair of outer connecting plates that form a square closed cross-section together with a pair of side plates, and ribs (partition plates) for reinforcement or the like are provided inside as a connecting plate in parallel with the axial direction of the hollow extruded shape member. May be. It is also possible to provide a hollow extruded profile with flanges that project outwardly on both sides of at least one side plate of a pair of side plates, and hold the flange during the widening process to separate the other side plate. May be.
  • the pair of side plates are preferably substantially parallel to each other, but one side may be inclined with respect to the other in a cross section perpendicular to the axial direction.
  • the part where the width dimension is enlarged may be an end portion in the longitudinal direction of the structural member for the vehicle or a central portion in the longitudinal direction, and various forms are possible, such as the shape and required strength of the structural member for the vehicle. It is determined appropriately according to A plurality of portions in the longitudinal direction may be widened.
  • the bent shape of the connecting plate is suitable, for example, having a vertical portion that is perpendicular to the pair of side plates in the middle portion and having bent portions at two locations on both sides of the vertical portion.
  • the connecting plate in the bent shape is extended flat in the widening step, but it is difficult to extend it completely flat, and it may be widened so that the degree of bending is reduced.
  • the pair of side plates may be separated by a press or the like, for example, but the width dimension of the pair of side plates can be increased by pressing and flattening the bent portion of the connecting plate.
  • the pair of side plates may be separated by a press or the like while pressing the bent portion and flattening.
  • This widening step is preferably performed on a straight hollow extruded shape, but the final shape of interest, for example, as a bumper reinforcement for vehicles, is curved or partially bent as a whole.
  • a through hole is formed in one side plate, a punch is inserted, and the press is widened.
  • the internal pressure is applied without forming the through hole, for example, and widening is performed by hydraulic molding. Holding the flanges provided on both sides of the pair of side walls and pulling them with a press to widen them, or inserting a slide mold or the like through the opening at the end in the longitudinal direction to separate the pair of side plates from each other, etc.
  • Various aspects are possible.
  • FIG. 1 is a view showing a front bumper reinforcement 10 for a vehicle, and is a schematic plan view as viewed from above in a state of being arranged in a vehicle.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 has a long longitudinal shape in the vehicle width direction, which is the left-right direction in FIG. 1, and a central portion in the vehicle width direction bulges to the front side of the vehicle in the plan view shown in FIG. 1. It has a smooth curved shape.
  • the pair of inclined end portions 12 that gently move backward toward the vehicle body at both ends in the vehicle width direction are respectively fixed to the left and right side members 18 that are vehicle body side members via the crash box 16.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 is configured symmetrically, and the left and right crash boxes 16 and side members 18 are also configured substantially symmetrically.
  • a bumper 20 made of synthetic resin is disposed outside the bumper reinforcement 10 for the vehicle, that is, on the front side of the vehicle.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 is an example of a vehicle structural member.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 has a hollow shape with a square closed cross section
  • FIG. 2 (a) is a IA-IA arrow portion in FIG. 1, that is, a narrow portion having a relatively narrow width dimension W1.
  • 2B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. 1, that is, a wide part having a relatively wide width dimension W2.
  • the outer plate 22 located on the outside (front side) of the vehicle
  • the inner plate 24 located on the vehicle body side
  • the upper connecting plate 26 and the lower connecting plate 28 connecting the two form a substantially rectangular (in the embodiment, rectangular) rectangular closed section as a whole.
  • a pair of reinforcing ribs (partition plates) 30 and 32 are provided between the upper connecting plate 26 and the lower connecting plate 28 so as to connect the outer plate 22 and the inner plate 24.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 is an aluminum extrusion-molded product, and the outer plate 22, the inner plate 24, the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are integrally formed.
  • the cross-sectional shape is substantially the same as the cross-sectional shape shown in FIG. 2A except for the inclined end portions 12 at both ends, and the width dimension W2 which is the distance between the outer plate 22 and the inner plate 24 at the inclined end portion 12. Is enlarged and widened.
  • the ribs 30 and 32 together with the upper connecting plate 26 and the lower connecting plate 28 constitute a plurality of connecting plates.
  • the outer side plate 22 and the inner side plate 24 have a substantially flat plate shape that is smoothly curved in the vehicle width direction, and are provided substantially parallel to each other in a substantially vertical posture.
  • the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are provided with a substantially horizontal vertical portion 34 in a substantially vertical posture with respect to the outer plate 22 and the inner plate 24, respectively.
  • a bent shape is formed in which bent portions 36, 38 are provided at two locations on both sides of 34. Specifically, the upper connecting plate 26 and the lower rib 32 are displaced so that the vertical portion 34 translates downward, and the front and rear portions of the pair of bent portions 36 and 38 are arranged.
  • Each of the inclined portions extends obliquely upward and has substantially the same cross-sectional shape connected to the outer plate 22 and the inner plate 24.
  • the lower connecting plate 28 and the upper rib 30 are displaced so that the vertical portion 34 translates upward, and the front and rear portions of the pair of bent portions 36 and 38 are obliquely downward. It is set as the inclined part extended, and it is set as the substantially identical cross-sectional shape connected with the outer side board 22 and the inner side board 24.
  • the width dimensions W1 and W2 are different depending on the degree of bending of the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32.
  • the length dimensions along these bent shapes are substantially the same regardless of the difference between the width dimensions W1 and W2. That is, in the wide part of the ridge (b) in FIG. 2, the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are extended to be flat, and the bending angles of the bent portions 36 and 38 are expanded. Accordingly, the outer plate 22 is protruded toward the front side of the vehicle with respect to the inner plate 24 by that amount.
  • FIG. 5 is a plan view showing an offset collision in which the right front portion of the vehicle collides with the collision barrier 40 having the collision surface 42 at a predetermined vehicle speed V1, and is a lap between the collision barrier 40 and the vehicle bumper reinforcement 10 (
  • the outer plate 22 at the collision site is substantially perpendicular to the vehicle traveling direction, so that the load F input from the collision barrier 40 is substantially parallel to the vehicle longitudinal direction.
  • the crash box 16 is appropriately compressed and deformed in the axial direction, and a predetermined shock absorbing performance can be obtained.
  • the input load F depends on the inclination of the outer side plate 22. Is directed toward the inner side of the vehicle, a component force in the vehicle width direction of the input load F is generated, and a moment M toward the inner side of the vehicle (counterclockwise) is generated in the crash box 16 so that the vehicle can easily fall inward. Is damaged.
  • the vehicle bumper reinforcement 10 includes an upper connecting plate 26, a lower connecting plate 28, and ribs 30 and 32 that connect the outer plate 22 and the inner plate 24. Since the intermediate portion is provided with a vertical portion 34 that is in a vertical posture with respect to 24, when the outer plate 22 is brought close to the inner plate 24 by the input load F at the time of a vehicle collision, the input load is applied by the vertical portion 34. F can be appropriately received, and the deformation of the vertical portion 34 can appropriately absorb the input load F and reduce the impact.
  • FIG. (A) to (d) ⁇ in FIG. 3 are all plan views corresponding to FIG. 1, and (a) is an extrusion molding process using the aluminum material over the entire length of FIG.
  • a straight hollow extruded section 50 having the same square closed cross section as the above is manufactured by extrusion molding.
  • 2A is a cross-sectional view of this hollow extruded shape member 50, that is, a cross-sectional view taken along the line IIIA-IIIA in FIG. 3A.
  • FIG. 3 (b) is a perforation step, and through holes 52 (see FIG. 4) are formed in the inner plates 24 at both end portions in the axial direction widening the width dimension to W2 by laser machining or punching by press. .
  • one through hole 52 is provided between the upper connecting plate 26 and the rib 30, between the ribs 30 and 32, and between the rib 32 and the lower connecting plate 28.
  • a plurality are provided apart from each other in the longitudinal direction of the hollow extruded shape member 50.
  • FIG. 10 shows another embodiment in which flanges 104 and 106 extending outwardly are provided on both sides of each of the outer plate 22 and the inner plate 24, and corresponds to a section taken along the line IV-IV in FIG. Although it is a cross-sectional view, the through hole 52 is provided in the same manner as in FIG. An arrow P shown in FIG. 3 (b) is a position where the through hole 52 is formed.
  • FIG. 3 (c) is a press widening step, in which the outer plate 22 at both ends of the hollow extruded shape member 50 is deformed by a press so as to be separated from the inner plate 24, and the width is widened to W2.
  • the widened portion 54 corresponding to the inclined end portion 12 is formed.
  • FIG. 4 is a diagram for specifically explaining this press widening process, in which the left-right direction is the longitudinal direction of the hollow extruded profile 50 and is a cross-sectional view showing one end of the hollow extruded profile 50.
  • the hollow extruded profile 50 is positioned and held by the pair of molds 60 and 62, and the slide mold 64 is inserted into the opening from the axial direction of the hollow extruded profile 50 by a cam mechanism or the like.
  • the inner plate 24 is positioned and held between the mold 60 and the inner plate 24.
  • a punch 66 is disposed in the mold 60 so as to be able to advance and retreat in the axial direction.
  • the punch 66 is inserted into the through hole 52 and is brought into contact with the inner surface of the outer plate 22.
  • the plate 22 is separated from the inner plate 24 and widened to the width dimension W2.
  • a widened shape corresponding to the molding surface 68 that is, a widened portion 54 in which the width dimension continuously and smoothly changes from W1 to W2 is formed as shown by the one-dot chain line.
  • the bent upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are each flattened as shown in FIG. Widening to the width dimension W2 is realized by flattening. Further, since the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are provided with bent portions 36 and 38 at two positions on both sides of the vertical portion 34, each bent portion 36 at the time of widening is provided. , 38 is smaller than that in the case where there is only one bent portion, and damage due to work hardening or the like during extended deformation is suppressed. 4 is a state in which the outer side plate 22 is deformed along the molding surface 68 by the punch 66. In FIG. In this embodiment, the step (b) punching step of FIG.
  • 2B is a cross-sectional view of the widened portion 54 at both ends of the hollow extruded member 50, that is, a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB in FIG. 3C.
  • the slide mold 64 is retracted and the molds 60 and 62 are opened, and the hollow extruded shape member 50 provided with the widened portions 54 having the width dimension W2 at both ends is taken out.
  • the desired vehicle bumper reinforcement 10 is manufactured by bending into a curved shape with a press in the bend forming step. It is also possible to perform the punching process of (b) the punch and the press widening process of the punch (c) after the bending process of (d) the punch.
  • the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 that connect the outer plate 22 and the inner plate 24 are all provided. Both ends in the longitudinal direction of the hollow extruded shape member 50 are manufactured so that the hollow extruded shape member 50 having a bent shape is manufactured by extrusion and the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are extended flat.
  • the outer plate 22 is partially spaced apart from the inner plate 24 and widened to the width dimension W2, so that the width dimension W1 of the narrow portion of the intermediate portion in the longitudinal direction is relatively small.
  • it can be appropriately manufactured using the hollow extruded shape member 50 while suppressing cracks and breakage.
  • the outer plate 22 is partially separated from the inner plate 24 and pressed against the molding surface 68 of the mold 62 to widen the width dimension W2, the widened shape is precisely set by the molding surface 68 with high accuracy. Can do.
  • a through hole 52 is formed in the inner plate 24 at the end to be widened, a punch 66 is inserted into the through hole 52, and a slide die 64 is inserted.
  • the punch 66 is brought into contact with the outer plate 22 to be separated from each other by the press and widened. Can be manufactured inexpensively with simple equipment.
  • the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 that connect the outer plate 22 and the inner plate 24 are provided with bent portions 36 and 38 at two positions on both sides of the vertical portion 34.
  • the change in angle at each bent portion 36, 38 during widening is reduced, and damage due to work hardening, etc. during extension deformation is suppressed, and cracks, breakage, etc. Is more appropriately suppressed.
  • the upper connecting plate 26, the lower connecting plate 28, and the ribs 30 and 32 are provided with a vertical portion 34 that is in a vertical posture with respect to the outer plate 22 and the inner plate 24, the vehicle including the inclined end portion 12 is provided.
  • the vertical portion 34 In the entire length of the bumper reinforcement 10 for the vehicle, when the outer plate 22 is brought close to the inner plate 24 by the input load F at the time of a vehicle collision, the vertical portion 34 appropriately receives the input load F and the vertical portion thereof. With the deformation of 34, the input load F can be appropriately absorbed and the impact can be reduced.
  • FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.
  • This vehicle bumper reinforcement 70 has an upper connecting plate 74 as compared with the above embodiment.
  • the vertical portion 34 protrudes upward, and the vertical portion 34 of the lower connecting plate 76 protrudes downward.
  • Such a vehicle bumper reinforcement 70 is also widened at both ends in the longitudinal direction of the hollow extruded profile 72 having a narrow cross-sectional shape shown in (a) as shown in (b) in the same manner as in the above embodiment.
  • the widened portion 54 bent toward the vehicle front side so that the outer side plate 22 is separated from the inner side plate 24 is formed, and the widened portion 54 constitutes the inclined end portion 12.
  • the outer plate 22 can be widened so as to be separated from the inner plate 24 by pressing the vertical portions 34 of the upper connecting plate 74 and the lower connecting plate 76 projecting up and down so as to approach each other.
  • FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively, and the vehicle bumper reinforcement 80 includes an upper connecting plate 84 as compared with the above embodiment.
  • the lower connecting plate 85 and the ribs 86 and 87 are substantially L-shaped bent at a single bent portion 88 near the center, and are not provided with the vertical portion 34. .
  • both ends in the longitudinal direction of the hollow extruded shape member 82 having a narrow cross section shown in (a) are widened as shown in (b) in the same manner as in the above embodiment.
  • the widened portion 54 bent toward the vehicle front side so that the outer side plate 22 is separated from the inner side plate 24 is formed, and the widened portion 54 constitutes the inclined end portion 12.
  • FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 2A and 2B, respectively.
  • This vehicle bumper reinforcement 90 has ribs 30 and 32 as compared to the above embodiment. The difference is that the cross section that is not provided is a simple substantially square prismatic shape.
  • Such a vehicle bumper reinforcement 90 is also widened at both ends in the longitudinal direction of the hollow extruded shape 92 having a narrow cross section shown in (a) as shown in (b) in the same manner as in the above embodiment.
  • the widened portion 54 bent toward the vehicle front side so that the outer side plate 22 is separated from the inner side plate 24 is formed, and the widened portion 54 constitutes the inclined end portion 12.
  • the vehicle bumper reinforcement 100 includes an outer plate 22 and an outer plate 22 as compared with the above-described embodiment. The difference is that flanges 104, 106 projecting outward are provided at both end portions of the inner plate 24.
  • Such a vehicle bumper reinforcement 100 also has an outer side plate 22 by widening both ends in the longitudinal direction of the hollow extruded shape member 102 having a narrow cross-sectional shape shown in (a) as shown in (b).
  • the widened portion 54 bent toward the vehicle front side is formed so as to be separated from the inner plate 24, and the inclined end portion 12 is configured by the widened portion 54.
  • the outer plate 22 is formed on the molding surface 68 by the punch 66 while the flanges 106 on both sides of the inner plate 24 are held between the mold 60 by the pair of slide dies 108 and 110. It can also be widened by pressing and deforming. In this case, it is possible to partially widen an arbitrary portion including not only the longitudinal end portion of the hollow extruded shape member 102 but also the intermediate portion in the longitudinal direction. 10 is a cross-sectional view corresponding to the cross section taken along the line IV-IV in FIG.
  • Vehicle bumper reinforcement vehicle structural member 12: Inclined end 22: Outer plate 24: Inner plate 26, 74, 84: Upper connecting plate 28, 76, 85: Lower Connecting plate 30, 32, 86, 87: Rib (connecting plate) 34: Vertical portion 36, 38: Bending portion 50, 72, 82, 92, 102: Hollow extruded profile 52: Through hole 54: Widening portion 66: Punch W1, W2: Width dimension

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Abstract

　幅寸法が比較的狭い部位を有する車両用構造部材であっても中空押出形材を用いて適切に製造できるようにする。　外側板２２および内側板２４を連結する上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２が何れも屈曲形状とされた中空押出形材５０を押出成形によって製造するとともに、その上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２を平坦に延ばすように、その中空押出形材５０の長手方向の両端部の外側板２２をそれぞれ部分的に内側板２４から離間させて幅寸法Ｗ２まで拡幅する。これにより、幅狭部分の幅寸法Ｗ１が比較的小さい車両用バンパーリインフォースメント１０であっても、中空押出形材５０を用いて割れや破損等を抑制しつつ適切に製造することができる。また、外側板２２を金型６２の成形面６８に押圧して幅寸法Ｗ２まで拡幅するため、その成形面６８によって拡幅形状を高い精度で細かく設定することができる。

Description

車両用構造部材の製造方法
　本発明は、バンパーリインフォースメントやフロアブレース、タワーバー、クロスメンバ等の中空の車両用構造部材に係り、特に、中空押出形材を用いて幅寸法が長手方向において相違している車両用構造部材を製造する技術に関するものである。
　一対の側板と、その側板を連結する複数の連結板と、を有する角形閉断面の長手形状の中空押出形材を用いて、前記一対の側板の相互の間隔である幅寸法が長手方向において相違している車両用構造部材を製造する技術が知られている。特許文献１に記載の車両用構造部材の製造方法はその一例で、断面が矩形の中空押出形材の一対の連結板にノッチ等の易屈曲形状部を設け、一対の側板をプレスによって押圧することにより、部分的に連結板を曲げ変形させて押し潰すようにしている。
特開平８－１７４０４７号公報
　しかしながら、このようにノッチ等の易屈曲形状部を設けて押し潰す場合、元の中空押出形材の幅寸法が小さく且つアルミニウムのように所定の強度を得るために肉厚が厚いと、ノッチ等の易屈曲形状部を設けても連結板を適切に曲げ変形させることが困難で、割れたり破損したりする可能性があった。また、一対の側板の間に空間を残した状態で成形しようとすると、その押し潰し形状を細かく設定することが難しい。
　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、幅寸法が比較的小さい部位を有する車両用構造部材であっても、中空押出形材を用いて適切に製造できるとともに、一対の側板の間に空間を有する状態で幅寸法を高い精度で細かく設定できるようにすることにある。
　かかる目的を達成するために、第１発明は、一対の側板と、その側板を連結する複数の連結板と、を有する角形閉断面の長手形状の中空押出形材を用いて、前記一対の側板の相互の間隔である幅寸法が長手方向において相違している車両用構造部材を製造する方法において、(a) 前記複数の連結板が何れも屈曲形状とされた前記中空押出形材を押出成形によって製造する押出成形工程と、(b) 前記屈曲形状の前記連結板を平坦に延ばすように前記一対の側板の相互の間隔を前記長手方向において部分的に拡げて前記幅寸法を拡大する拡幅工程と、を有することを特徴とする。
　第２発明は、第１発明の車両用構造部材の製造方法において、前記拡幅工程は、前記一対の側板の一方に貫通孔を形成し、その貫通孔内にパンチを挿入するとともに、その一方の側板を保持した状態でそのパンチを他方の側板に当接させてプレスにより互いに離間させることにより前記幅寸法を拡大することを特徴とする。
　第３発明は、第１発明または第２発明の車両用構造部材の製造方法において、前記連結板は、前記一対の側板に対して垂直姿勢になる垂直部を中間部分に備えており、その垂直部の両側の２箇所に屈曲部が設けられていることを特徴とする。
　このような車両用構造部材の製造方法によれば、複数の連結板が何れも屈曲形状とされた中空押出形材を押出成形によって製造するとともに、その屈曲形状の連結板を平坦に延ばすように一対の側板の相互の間隔を長手方向において部分的に拡げて幅寸法を拡大するため、幅狭部分の幅寸法が比較的小さい車両用構造部材であっても中空押出形材を用いて適切に製造できるようになる。また、一対の側板の間隔を広げて幅寸法を拡大するため、例えば金型の成形面等に押圧して拡幅することにより拡幅形状を高い精度で細かく設定することができる。
　第２発明では、一対の側板の一方に貫通孔を形成し、その貫通孔内にパンチを挿入するとともに、その一方の側板を保持した状態でパンチを他方の側板に当接させてプレスにより互いに離間させることにより幅寸法を拡大するため、液圧成形等で拡幅する場合に比較して簡単な設備で安価に製造できる。
　第３発明では、連結板が、一対の側板に対して垂直姿勢になる垂直部を中間部分に備えており、その垂直部の両側の２箇所に屈曲部が設けられているため、屈曲部が一箇所のＬ字形状の連結板に比較して拡幅の際の各屈曲部における角度変化が小さくなり、延ばし変形の際の加工硬化等によるダメージが抑制されて割れや破損等が一層適切に抑制される。また、側板に対して垂直姿勢になる垂直部を備えているため、例えば車両衝突時等に一対の側板を接近させる荷重が加えられる場合、その垂直部によって荷重が適切に受け止められるとともに、その垂直部の変形で荷重を適切に吸収して衝撃を緩和することができる。
本発明方法に従って製造された車両用バンパーリインフォースメントを示す図で、車両への配設状態において上方から見た平面図である。 図１の車両用バンパーリインフォースメントの２箇所の断面図で、(a) は図１におけるIA－IA矢視部分、すなわち幅寸法が比較的狭い幅狭部分の断面図であり、(b) は図１におけるIB－IB矢視部分、すなわち幅寸法が比較的広い幅広部分の断面図である。 図１の車両用バンパーリインフォースメントの製造工程を説明する工程図で、何れも図１に対応する平面図である。 図３のプレス拡幅工程でプレスにより中空押出形材の端部の幅寸法を拡げる工程を具体的に説明する断面図である。 車両と衝突バリアとのラップが小さい微小ラップのオフセット衝突を説明する平面図である。 本発明方法に従って製造される車両用バンパーリインフォースメントの別の例を説明する図で、(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図である。 本発明方法に従って製造される車両用バンパーリインフォースメントの更に別の例を説明する図で、(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図である。 本発明方法に従って製造される車両用バンパーリインフォースメントの更に別の例を説明する図で、(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図である。 本発明方法に従って製造される車両用バンパーリインフォースメントの更に別の例を説明する図で、(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図である。 図９の実施例においてプレス拡幅工程でプレスにより中空押出形材の幅寸法を拡げる工程を具体的に説明する断面図である。 長手方向の端部まで一定の幅寸法の車両用バンパーリインフォースメントに関する微小ラップのオフセット衝突を説明する図で、図５に対応する平面図である。
　本発明は、車両用バンパーリインフォースメントやフロアブレース、タワーバー、クロスメンバ等の中空の車両用構造部材を、中空押出形材を用いて製造する場合に好適に適用される。中空押出形材は、アルミニウムやアルミニウム合金、或いはその他の金属の角形の押出形材である。連結板は、一対の側板と共に角形閉断面を構成する一対の外側連結板を有するが、内部に補強用等のリブ（仕切り板）が連結板として中空押出形材の軸方向と平行に設けられても良い。中空押出形材には、一対の側板の少なくとも一方の側板の両側部に外方へ突き出すフランジを設けることも可能で、拡幅工程の際にそのフランジを保持して他方の側板を離間させるようにしても良い。
　一対の側板は互いに略平行であることが望ましいが、軸方向と直角な断面において一方が他方に対して傾斜していても差し支えない。幅寸法を拡大する部位は、車両用構造部材の長手方向の端部であっても良いし長手方向の中央部分でも良いなど、種々の態様が可能で、車両用構造部材の形状や要求強度等に応じて適宜定められる。長手方向の複数箇所を拡幅するようにしても良い。
　連結板の屈曲形状は、例えば一対の側板に対して垂直姿勢になる垂直部を中間部分に有し、その垂直部の両側の２箇所に屈曲部を設けたものが適当であるが、屈曲部が一箇所のＬ字形状の連結板を採用することもできるし、湾曲形状であっても良いし、屈曲部を３箇所以上設けることもできるなど、種々の態様が可能である。その屈曲形状の連結板は拡幅工程で平坦に延ばされるが、完全に平坦に延ばすことは困難で、屈曲の程度が小さくなるようにして拡幅すれば良い。拡幅工程では、例えばプレスなどで一対の側板を離間させれば良いが、連結板の屈曲部を押圧して平坦化することにより一対の側板の幅寸法を拡大することも可能である。屈曲部を押圧して平坦化しつつプレスなどで一対の側板を離間させるようにしても良い。この拡幅工程は、直線状の中空押出形材に対して行うことが望ましいが、例えば車両用バンパーリインフォースメントのように目的とする最終形状が全体として湾曲していたり部分的に折れ曲がったりしている車両用構造部材については、中空押出形材を所定形状に曲げ成形した後に拡幅工程を行って部分的に幅寸法を拡幅するようにしても良い。
　第２発明では、一方の側板に貫通孔を形成し、パンチを挿入してプレスにより拡幅するが、第１発明の実施に際しては、例えば貫通孔を設けることなく内圧を掛けて液圧成形で拡幅したり、一対の側壁の両側部に設けたフランジを保持してプレスにより引っ張って拡幅したり、長手方向の端部の開口からスライド型等を挿入して一対の側板を互いに離間させたりするなど、種々の態様が可能である。
　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。なお、以下の実施例における各部の寸法や寸法比、角度、肉厚等は必ずしも正確に表したものではない。
　図１は、フロント側の車両用バンパーリインフォースメント１０を示す図で、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る。この車両用バンパーリインフォースメント１０は、図１の左右方向である車幅方向に長い長手形状を成しているとともに、図１に示す平面視において、車幅方向の中央部分が車両前側へ膨出する滑らかな湾曲形状を成している。そして、車幅方向の両端で車体側へなだらかに後退する一対の傾斜端部１２において、それぞれクラッシュボックス１６を介して車体側部材である左右のサイドメンバ１８に固定される。この車両用バンパーリインフォースメント１０は左右対称に構成されており、左右のクラッシュボックス１６およびサイドメンバ１８も略左右対称に構成されている。また、車両用バンパーリインフォースメント１０の外側すなわち車両前側には、合成樹脂製のバンパー２０が配設される。車両用バンパーリインフォースメント１０は車両用構造部材の一例である。
　上記車両用バンパーリインフォースメント１０は、角形閉断面の中空形状を成しており、図２の(a) は図１におけるIA－IA矢視部分、すなわち幅寸法Ｗ１が比較的狭い幅狭部分の断面図で、図２の(b) は図１におけるIB－IB矢視部分、すなわち幅寸法Ｗ２が比較的広い幅広部分の断面図である。これ等の断面図から明らかなように、車両の外側（前側）に位置する外側板２２、および車体側に位置する内側板２４と、それ等の外側板２２、内側板２４の上下の端部を連結する上連結板２６および下連結板２８とによって、全体として略矩形（実施例は長方形）の角形閉断面が構成されている。また、上連結板２６と下連結板２８との間には、一対の補強用のリブ（仕切り板）３０、３２が外側板２２および内側板２４を連結するように設けられている。この車両用バンパーリインフォースメント１０は、アルミニウムの押出成形品で、上記外側板２２、内側板２４、上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は一体に構成されており、長手方向の両端の傾斜端部１２を除いて図２(a) に示す断面形状と略同じ一定の断面形状であり、傾斜端部１２では外側板２２と内側板２４との間の間隔である幅寸法Ｗ２が拡大されて幅広とされている。リブ３０、３２は上連結板２６、下連結板２８と共に複数の連結板を構成している。
　上記外側板２２および内側板２４は、車両幅方向において滑らかに湾曲させられた略平板形状を成しており、略垂直な姿勢で互いに略平行に設けられている。上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は、それぞれ外側板２２、内側板２４に対して略垂直姿勢になる略水平な垂直部３４を中間部分に備えているとともに、その垂直部３４の両側の２箇所に屈曲部３６、３８が設けられた屈曲形状を成している。具体的には、上連結板２６および下側のリブ３２は、垂直部３４が下方へ平行移動するように変位させられており、一対の屈曲部３６、３８よりも前側および後側の部分がそれぞれ斜め上方へ延びる傾斜部とされて外側板２２、内側板２４に連結された略同一の断面形状とされている。また、下連結板２８および上側のリブ３０は、垂直部３４が上方へ平行移動するように変位させられており、一対の屈曲部３６、３８よりも前側および後側の部分がそれぞれ斜め下方へ延びる傾斜部とされて外側板２２、内側板２４に連結された略同一の断面形状とされている。
　図２の(a) に示す幅狭部分と(b) に示す幅広部分とでは、上記上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２の屈曲の程度の相違によって幅寸法Ｗ１、Ｗ２が相違させられており、それ等の屈曲形状に沿った長さ寸法は幅寸法Ｗ１、Ｗ２の相違に拘らず略同じである。すなわち、図２の(b) の幅広部分では、上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２がそれぞれ平坦になるように延ばされ、屈曲部３６、３８の屈曲角度が広げられているのであり、その分だけ外側板２２が内側板２４に対して車両前側へ突出させられている。このように傾斜端部１２で外側板２２が内側板２４に対して車両前側へ突出させられると、図５から明らかなように外側板２２が車両の進行方向に対して略直角になり、クラッシュボックス１６による衝撃吸収性能が適切に得られるようになる。図５は、衝突面４２を有する衝突バリア４０に対して所定の車速Ｖ１で車両の右側前部を衝突させるオフセット衝突を示す平面図で、衝突バリア４０と車両用バンパーリインフォースメント１０とのラップ（車両幅方向の重なり）が小さい微小ラップの場合であり、衝突部位における外側板２２が車両進行方向に対して略直角であるため、衝突バリア４０から入力される荷重Ｆが車両前後方向と略平行になり、クラッシュボックス１６が軸方向へ適切に圧縮変形させられるようになって、所定の衝撃吸収性能が得られるようになるのである。
　これに対し、図１１に示す車両用バンパーリインフォースメント２００のように外側板２２と内側板２４との間の幅寸法がＷ１で一定の場合には、外側板２２の傾斜に応じて入力荷重Ｆが車両の内側向きになるため、その入力荷重Ｆの車幅方向分力が発生し、クラッシュボックス１６に車両の内側向き（左回り）のモーメントＭが生じて内側へ倒れ易くなり、衝撃吸収性能が損なわれる。
　また、本実施例の車両用バンパーリインフォースメント１０は、外側板２２および内側板２４を連結している上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２が、何れもそれ等の側板２２、２４に対して垂直姿勢になる垂直部３４を中間部分に備えているため、車両衝突時に入力荷重Ｆによって外側板２２が内側板２４に対して接近させられる際に、その垂直部３４によって入力荷重Ｆが適切に受け止められるとともに、その垂直部３４の変形で入力荷重Ｆを適切に吸収して衝撃を緩和することができる。
　次に、以上のように構成された車両用バンパーリインフォースメント１０の製造方法の一例を、図３に示す製造工程の工程図に基づいて説明する。図３の(a) ～(d) は、何れも前記図１に対応する平面図であり、(a) は押出成形工程で、アルミニウム材料を用いて全長に亘って前記図２の(a) と同じ一定の角形閉断面の直線状の中空押出形材５０を押出成形によって製造する。図２の(a) は、この中空押出形材５０の断面図、すなわち図３の(a) におけるIIIA－IIIA矢視部分の断面図でもある。
　図３の(b) は穿孔工程で、幅寸法をＷ２に拡幅する軸方向の両端部の内側板２４に、レーザ加工或いはプレスによる孔抜き加工などで貫通孔５２（図４参照）を形成する。この貫通孔５２は、図１０の断面図に示されるように上連結板２６とリブ３０との間、リブ３０と３２との間、リブ３２と下連結板２８の間に、それぞれ１個または中空押出形材５０の長手方向に離間して複数個（図４では各１個）設けられる。図１０は、外側板２２および内側板２４の各々の両側部に外方に向かって延び出すフランジ１０４、１０６が設けられた他の実施例で、図４におけるIV－IV矢視断面に相当する断面図であるが、本実施例においても貫通孔５２については図１０と同様に設けられる。図３の(b) に示す矢印Ｐは、貫通孔５２の孔開け位置である。
　図３の(c) はプレス拡幅工程で、中空押出形材５０の両端部の外側板２２を内側板２４から離間させるように、プレスにより変形させて幅寸法をＷ２まで拡幅することにより、幅広の傾斜端部１２に対応する拡幅部５４を形成する。図４は、このプレス拡幅工程を具体的に説明する図で、左右方向が中空押出形材５０の長手方向であり、その中空押出形材５０の一端部を示す断面図である。プレス拡幅工程では先ず、一対の金型６０、６２によって中空押出形材５０を位置決めして保持するとともに、スライド型６４をカム機構等により中空押出形材５０の軸方向から開口の内部へ挿入し、内側板２４を金型６０との間に位置決めして保持する。金型６０にはパンチ６６が軸方向に進退可能に配設されており、前記貫通孔５２内に挿入して外側板２２の内側面に当接させるとともに、そのパンチ６６を更に突出させて外側板２２を金型６２の成形面６８に押圧して変形させることにより、内側板２４から離間させて前記幅寸法Ｗ２まで拡幅する。これにより、一点鎖線で示すように成形面６８に対応する拡幅形状、すなわち幅寸法がＷ１からＷ２まで連続的に滑らかに変化する拡幅部５４が形成される。
　上記プレス拡幅工程では、屈曲形状の上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は、それぞれその屈曲形状が引っ張り延ばされて図２の(b) に示すように平坦化され、この平坦化によって幅寸法Ｗ２への拡幅が実現される。また、これ等の上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は、垂直部３４の両側の２箇所に屈曲部３６、３８が設けられているため、拡幅の際の各屈曲部３６、３８における角度変化が、屈曲部が１箇所の場合に比較して小さくなり、延ばし変形の際の加工硬化等によるダメージが抑制される。図４の一点鎖線は、外側板２２がパンチ６６により成形面６８に沿って変形させられた状態である。本実施例では、図３の(b) の穿孔工程および(c) のプレス拡幅工程が拡幅工程である。なお、図２の(b) は、中空押出形材５０の両端部の拡幅部５４の断面図、すなわち図３の(c) におけるIIIB－IIIB矢視部分の断面図でもある。
　その後、スライド型６４を後退させるとともに金型６０、６２を開いて、両端部に幅寸法Ｗ２の拡幅部５４が設けられた中空押出形材５０を取り出す。そして、(d) の曲げ成形工程でプレスにより湾曲形状に曲げ成形することにより、目的とする車両用バンパーリインフォースメント１０が製造される。なお、(b) の穿孔工程や(c) のプレス拡幅工程を、(d) の曲げ成形工程の後で行うことも可能である。
　ここで、このような本実施例の車両用バンパーリインフォースメント１０の製造方法によれば、外側板２２および内側板２４を連結する上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２が何れも屈曲形状とされた中空押出形材５０を押出成形によって製造するとともに、その上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２を平坦に延ばすように、中空押出形材５０の長手方向の両端部の外側板２２をそれぞれ部分的に内側板２４から離間させて幅寸法Ｗ２まで拡幅するため、長手方向の中間部分の幅狭部分の幅寸法Ｗ１が比較的小さい車両用バンパーリインフォースメント１０であっても、中空押出形材５０を用いて割れや破損等を抑制しつつ適切に製造できる。
　また、外側板２２を部分的に内側板２４から離間させ、金型６２の成形面６８に押圧して幅寸法Ｗ２まで拡幅するため、その成形面６８によって拡幅形状を高い精度で細かく設定することができる。
　また、中空押出形材５０を部分的に拡幅する際には、拡幅すべき端部の内側板２４に貫通孔５２を形成し、その貫通孔５２内にパンチ６６を挿入するとともに、スライド型６４と金型６０との間で内側板２４を保持した状態で、パンチ６６を外側板２２に当接させてプレスにより互いに離間させて拡幅するため、液圧成形等で拡幅する場合に比較して簡単な設備で安価に製造できる。
　また、外側板２２および内側板２４を連結する上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は、垂直部３４の両側の２箇所に屈曲部３６、３８が設けられているため、屈曲部が一箇所のＬ字形状の連結板に比較して拡幅の際の各屈曲部３６、３８における角度変化が小さくなり、延ばし変形の際の加工硬化等によるダメージが抑制されて割れや破損等が一層適切に抑制される。
　また、上記上連結板２６、下連結板２８、リブ３０、３２は、外側板２２および内側板２４に対して垂直姿勢になる垂直部３４を備えているため、傾斜端部１２を含めた車両用バンパーリインフォースメント１０の全長において、車両衝突時に入力荷重Ｆによって外側板２２が内側板２４に対して接近させられる際に、その垂直部３４によって入力荷重Ｆが適切に受け止められるとともに、その垂直部３４の変形で入力荷重Ｆを適切に吸収して衝撃を緩和することができる。
　次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
　図６の(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図で、この車両用バンパーリインフォースメント７０は、前記実施例に比較して、上連結板７４の垂直部３４が上方へ突き出しているとともに、下連結板７６の垂直部３４が下方へ突き出している点が相違する。このような車両用バンパーリインフォースメント７０も、(a) に示す幅狭の断面形状の中空押出形材７２の長手方向の両端部をそれぞれ前記実施例と同様にして(b) に示すように拡幅することにより、外側板２２が内側板２４から離間するように車両前側へ曲げられた拡幅部５４が形成され、この拡幅部５４によって傾斜端部１２が構成される。本実施例では上下に突き出す上連結板７４および下連結板７６の垂直部３４を互いに接近させるように押圧することによっても、外側板２２が内側板２４から離間するように拡幅することができる。
　図７の(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図で、この車両用バンパーリインフォースメント８０は、前記実施例に比較して、上連結板８４、下連結板８５、リブ８６、８７の断面形状が、何れも中央付近の１箇所の屈曲部８８で折り曲げられた略Ｌ字形の屈曲形状で、前記垂直部３４を備えていない点が相違する。このような車両用バンパーリインフォースメント８０も、(a) に示す幅狭の断面形状の中空押出形材８２の長手方向の両端部をそれぞれ前記実施例と同様にして(b) に示すように拡幅することにより、外側板２２が内側板２４から離間するように車両前側へ曲げられた拡幅部５４が形成され、この拡幅部５４によって傾斜端部１２が構成される。
　図８の(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図で、この車両用バンパーリインフォースメント９０は、前記実施例に比較してリブ３０、３２を備えていない断面が単純な略正方形の角筒形状である点が相違する。このような車両用バンパーリインフォースメント９０も、(a) に示す幅狭の断面形状の中空押出形材９２の長手方向の両端部をそれぞれ前記実施例と同様にして(b) に示すように拡幅することにより、外側板２２が内側板２４から離間するように車両前側へ曲げられた拡幅部５４が形成され、この拡幅部５４によって傾斜端部１２が構成される。
　図９の(a) 、(b) はそれぞれ図２の(a) 、(b) に対応する断面図で、この車両用バンパーリインフォースメント１００は、前記実施例に比較して、外側板２２および内側板２４の両側端部にそれぞれ外向きに突き出すフランジ１０４、１０６が設けられている点が相違する。このような車両用バンパーリインフォースメント１００も、(a) に示す幅狭の断面形状の中空押出形材１０２の長手方向の両端部をそれぞれ(b) に示すように拡幅することにより、外側板２２が内側板２４から離間するように車両前側へ曲げられた拡幅部５４が形成され、この拡幅部５４によって傾斜端部１２が構成される。本実施例では、図１０に示すように内側板２４の両側のフランジ１０６を一対のスライド型１０８、１１０によって金型６０との間で保持した状態で、パンチ６６により外側板２２を成形面６８に押圧して変形させることにより拡幅することもできる。この場合には、中空押出形材１０２の長手方向の端部だけでなく、長手方向の中間部分を含めた任意の部位を部分的に拡幅することができる。図１０は、図４におけるIV－IV矢視断面に相当する断面図である。
　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、７０、８０、９０、１００：車両用バンパーリインフォースメント（車両用構造部材）　　１２：傾斜端部　　２２：外側板　　２４：内側板　　２６、７４、８４：上連結板　　２８、７６、８５：下連結板　　３０、３２、８６、８７：リブ（連結板）　　３４：垂直部　　３６、３８：屈曲部　　５０、７２、８２、９２、１０２：中空押出形材　　５２：貫通孔　　５４：拡幅部　　６６：パンチ　　Ｗ１、Ｗ２：幅寸法

Claims (3)

  1. 　一対の側板と、該側板を連結する複数の連結板と、を有する角形閉断面の長手形状の中空押出形材を用いて、前記一対の側板の相互の間隔である幅寸法が長手方向において相違している車両用構造部材を製造する方法において、
    　前記複数の連結板が何れも屈曲形状とされた前記中空押出形材を押出成形によって製造する押出成形工程と、
    　前記屈曲形状の前記連結板を平坦に延ばすように前記一対の側板の相互の間隔を前記長手方向において部分的に拡げて前記幅寸法を拡大する拡幅工程と、
    　を有することを特徴とする車両用構造部材の製造方法。
  2. 　前記拡幅工程は、前記一対の側板の一方に貫通孔を形成し、該貫通孔内にパンチを挿入するとともに、該一方の側板を保持した状態で該パンチを他方の側板に当接させてプレスにより互いに離間させることにより前記幅寸法を拡大する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車両用構造部材の製造方法。
  3. 　前記連結板は、前記一対の側板に対して垂直姿勢になる垂直部を中間部分に備えており、該垂直部の両側の２箇所に屈曲部が設けられている
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用構造部材の製造方法。
     
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