WO2020100483A1 - ビード形成方法および構造部材 - Google Patents

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WO2020100483A1
WO2020100483A1 PCT/JP2019/040042 JP2019040042W WO2020100483A1 WO 2020100483 A1 WO2020100483 A1 WO 2020100483A1 JP 2019040042 W JP2019040042 W JP 2019040042W WO 2020100483 A1 WO2020100483 A1 WO 2020100483A1
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elastic body
partition wall
wall
bead
bumper stay
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PCT/JP2019/040042
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大貴 山川
徹 橋村
康裕 前田
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株式会社神戸製鋼所
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    • B60R2019/182Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal of light metal, e.g. extruded

Definitions

  • the present invention relates to a bead forming method and a structural member.
  • Vehicles use structural members of various shapes.
  • a bumper stay or a front side member which is one of structural members of a vehicle, has a tubular shape.
  • These tubular bodies are processed into various shapes according to the required strength, joining mode and the like.
  • Electromagnetic forming is an example of such a processing method.
  • Electromagnetic molding is a method in which a conductive coil is inserted inside the tubular body and the tubular body is expanded or bulged by the electromagnetic force generated when the coil is energized.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a method of forming a deformed portion by bulging the outer surface of a tubular body by electromagnetic molding. Such a deformed portion is called a buckling bead, serves as a starting point of crushing, and plays a role of suppressing the peak of the initial maximum load generated at the time of collision. By suppressing the peak of the initial maximum load that occurs at the time of a collision, the efficiency of absorbing collision energy can be increased.
  • electromagnetic molding requires a dedicated device and coil replacement, and is expensive.
  • the entire outer wall of the tubular body in which the conductive coil is inserted is deformed in the circumferential direction.Therefore, in order to deform only a specific portion in the circumferential direction, a jig for restricting deformation other than the specific portion is used. It costs.
  • the pipe body has a partition wall that partitions the internal space, not only the outer wall but also the partition wall may be unintentionally deformed.
  • the present invention has an object to form a buckling bead at a desired position on an outer wall of a tubular body having a partition wall without deformation of the partition wall.
  • a first aspect of the present invention prepares a tubular body having a partition wall, an elastic body that can be inserted into the tubular body, and a pusher that presses the elastic body, and inserts the elastic body into the tubular body.
  • the elastic body is arranged so as not to come into contact with the partition wall in the pipe body, and the elastic body is compressed in the longitudinal direction of the pipe body by the pusher so as not to come into contact with the partition wall.
  • a method for forming a bead is provided, which includes expanding a portion of an outer wall of the tubular body radially outward without causing the partition wall to deform, thereby forming a buckling bead. ..
  • a buckling bead can be formed at a desired position on the outer wall of a pipe having a partition wall without deformation of the partition wall.
  • the portion to be deformed can be arbitrarily selected simply by defining the arrangement of the elastic body.
  • the elastic body does not come into contact with the partition wall in the tubular body, it is possible to prevent the partition wall whose shape should be maintained from being unintentionally deformed.
  • the buckling bead can be formed at an arbitrary position on the outer wall of the tubular body while maintaining the shape of the partition wall inside the tubular body, so that the withstand load and the crushing direction of the tubular body can be appropriately adjusted. ..
  • the tube comprises two sets of opposing outer walls,
  • the inner space of the tubular body may be partitioned into two or three rooms by connecting one or two of the partition walls to the opposing outer walls.
  • a buckling bead can be formed at a desired position, which is not the entire circumference of the outer wall, in the tubular body having the above-mentioned shape that is often used as a structural member of a vehicle or the like without the deformation of the partition wall.
  • a core for protecting the partition wall is further prepared, the core is inserted together with the elastic body in the tubular body, and the elastic body and the partition wall are arranged so that the elastic body does not come into contact with the partition wall. You may arrange
  • the partition wall since the partition wall is protected by the core, the partition wall does not receive a force from the elastic body, and the partition wall can be more reliably prevented from being deformed.
  • the pusher may have a shape corresponding to the core, and only the elastic body may be compressed by the pusher without interfering with the core.
  • the presser since the presser has a shape corresponding to the core, even when the presser and the core are used at the same time, the presser can accurately press only the elastic body.
  • the core includes a pedestal portion having a receiving surface corresponding to the pushing surface of the pusher, and a columnar portion rising from the pedestal portion, and the columnar portion is adjacent to the partition wall in the tubular body.
  • the elastic body is arranged between the receiving surface of the pedestal portion and the pressing surface of the pusher in the tubular body, and protects the partition wall by the columnar portion, and the pedestal portion and The elastic body may be compressed by the pusher.
  • the core can be used not only as a protective member for the partition wall but also as a member for pressing the elastic body.
  • a wall surface body having a hole portion through which the pipe body can be inserted Further preparing a wall surface body having a hole portion through which the pipe body can be inserted, inserting the pipe body into the hole portion of the wall face body, and simultaneously forming the buckling bead to the wall face body of the pipe body.
  • the insertion part may be expanded and the tube body and the wall surface body may be caulked and joined.
  • the buckling bead can be formed on the pipe body, and at the same time, the pipe body and the wall body can be caulked. Therefore, it is not necessary to separate the step of forming the buckling bead and the step of caulking and joining, and the manufacturing time and the manufacturing cost can be reduced.
  • the pipe may be a front side member or a bumper stay in a vehicle structural member.
  • a second aspect of the present invention includes an outer wall that defines an inner space, a flat partition wall that partitions the inner space and extends in the longitudinal direction, and a buckling bead formed by bulging a part of the outer wall.
  • a structural member is provided.
  • the partition wall is flat, the pipe body is reinforced by the partition wall, and the withstand load can be secured. Further, since the buckling bead is formed on a part of the outer wall, the strength of only the part where the buckling bead is formed is reduced, and the crushing direction can be defined. Therefore, the structural member can have desired crushing properties with adjusted load bearing and crushing direction.
  • the present invention in the bead forming method and the structural member, it is possible to form a buckling bead at a desired position on the outer wall of a tubular body having a partition wall without deformation of the partition wall.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a bumper system including a bumper stay according to an embodiment of the present invention.
  • Sectional drawing which shows the joined state of a bumper stay and a bumper beam.
  • Sectional drawing which shows the 1st process of the bead formation method with crimp joining.
  • Sectional drawing which shows the 2nd process of the bead formation method with crimp joining.
  • Sectional drawing which shows the 3rd process of the bead formation method with crimp joining.
  • Sectional drawing which shows the 5th process of the bead formation method with crimp joining. Sectional drawing which shows the 6th process of the bead formation method with crimp joining. Sectional drawing which shows the 1st modification of a bumper stay. Sectional drawing which shows the 2nd modification of a bumper stay. Sectional drawing which shows the 3rd modification of a bumper stay.
  • the present embodiment relates to a tubular body in which a buckling bead is formed as a structural member and a method for forming the buckling bead on the tubular body.
  • the bumper system 1 (refer FIG. 1) attached to the front part of a vehicle is demonstrated as an example of an application target.
  • the bumper system 1 is a member that protects the vehicle body from a front impact.
  • the bumper system 1 includes a bumper stay (tube body) 10, a bumper beam (wall surface body) 20, and a vehicle body plate (wall surface body) 30.
  • a buckling bead 11a is formed on the bumper stay 10, and the buckling bead 11a suitably adjusts the load resistance and the crushing direction.
  • the bumper stay 10 and the bumper beam 20 are caulked and joined.
  • the bumper stay 10 and the vehicle body plate 30 are also caulked and joined.
  • the bumper stay 10 is a tubular member that connects a bumper beam 20 and a vehicle body plate 30 described later. As shown in FIG. 2, the bumper stay 10 is expanded and joined to the bumper beam 20 by caulking. Although not shown in detail, the bumper stay 10 is also expanded and similarly caulked to the vehicle body plate 30.
  • the bumper stay 10 may be an extruded material made of, for example, an aluminum alloy.
  • the bumper stay 10 has a plurality of opposing outer walls 11 in plan view, and the outer wall 11 defines an internal space.
  • the inner space of the bumper stay 10 is divided into three rooms R1 to R3 by two partition walls 12 that connect the outer walls 11 that face each other.
  • the two partition walls 12 extend in the longitudinal direction of the bumper stay 10 and are arranged in parallel.
  • the central room R2 is smaller than the outer two rooms R1 and R3, and particularly the length in the vehicle width direction CW is short. That is, the shape of the bumper stay 10 in plan view is a substantially spectacle shape narrowed in the central room R2.
  • the buckling bead is formed on the outer wall 11 on the inner side and the outer wall 11 on the outer side in the vehicle width direction CW. 11a is formed.
  • the buckling bead 11a is formed by a part of the outer wall 11 of the bumper stay 10 bulging outward in the radial direction.
  • the buckling bead 11 a extends in a direction intersecting the longitudinal direction of the bumper stay 10, and thus plays a role of reducing the load bearing capacity of the bumper stay 10 in the longitudinal direction. Therefore, it serves as a starting point of crushing in the case of a frontal collision of the vehicle, and plays a role of suppressing the peak of the initial maximum load generated at the time of the collision.
  • the bumper beam 20 is a member that is curved in a bow shape and substantially extends in the vehicle width direction CW.
  • the bumper beam 20 includes a front wall 21 on the front side of the vehicle, a rear wall 22 on the rear side facing the front wall 21, and a horizontal upper wall 23 and a lower wall 24 that connect these in the vertical direction.
  • the front wall 21 and the rear wall 22 respectively have holes 21a and 22a through which the bumper stay 10 penetrates at both ends in the vehicle width direction CW.
  • the bumper beam 20 includes a partition wall 25 between the upper wall 23 and the lower wall 24, which is parallel to the upper wall 23 and the lower wall 24 and extends in the vehicle width direction CW.
  • the partition wall 25 divides the internal space of the bumper beam 20 into two rooms R4 and R5.
  • the bumper beam 20 may be an extruded material made of, for example, an aluminum alloy.
  • the vehicle body plate 30 is a plate-shaped member that is a part of a vehicle body (not shown).
  • a hole portion 31 is provided in the vehicle body plate 30, and the bumper stay 10 is inserted into the hole portion 31.
  • the vehicle body plate 30 may be a steel plate, for example.
  • the buckling bead 11a is formed on the outer wall 11 of the bumper stay 10 by rubber bulging.
  • a method of forming the buckling bead 11a of the present embodiment will be described by comparing rubber bulging and electromagnetic forming.
  • the upper diagram of FIG. 4 is a sectional view of the bumper stay 10 before deformation by rubber bulge processing
  • the lower diagram of FIG. 4 is a sectional view of the bumper stay 10 after deformation by rubber bulge processing.
  • the elastic body 40 is arranged at a position to be deformed.
  • the core 50 is arranged at a portion which is not deformed so that the elastic body 40 does not come into contact with the portion.
  • the outer wall 11 on the inner side and the outer side of the bumper stay 10 in the vehicle width direction CW is deformed, and the other portions (particularly the partition wall 12) are not deformed.
  • the elastic body 40 is a columnar rubber member that can be inserted into the bumper stay 10.
  • the elastic body 40 has a substantially semicircular shape according to the shapes of the inner and outer outer walls 11 of the bumper stay 10 in the vehicle width direction CW.
  • the material of the elastic body 40 may be, for example, urethane rubber, chloroprene rubber, CNR rubber (chloroprene rubber + nitrile rubber), silicon rubber, or the like.
  • the core 50 is a rectangular columnar hard member that can be inserted into the bumper stay 10.
  • the hard member refers to a member having a hardness that is not deformed by the force received from the elastic body 40.
  • the core 50 is arranged in the central portion of the bumper stay 10 in the vehicle width direction CW and restricts the movement of the elastic body 40. Specifically, the core 50 is sandwiched between the two elastic bodies 40 in the vehicle width direction CW, and is arranged adjacent to the partition wall 12. Therefore, the core 50 is arranged so as to be interposed between the elastic body 40 and the partition wall 12 so that the elastic body 40 does not contact the partition wall 12.
  • the elastic body 40 When the elastic body 40 is compressed in the longitudinal direction of the bumper stay 10, the elastic body 40 expands outward in the radial direction of the bumper stay 10. The expanded elastic body 40 expands the bumper stay 10 to the outside in the radial direction, so that the buckling bead 11a can be formed. At this time, since the partition wall 12 is protected by the core 50, the partition wall 12 receives no force from the elastic body 40 and is not deformed. When the compressive force in the longitudinal direction is released, the elastic body 40 restores to its original shape by its own elastic force. Therefore, the elastic body 40 can be easily removed from the bumper stay 10 together with the core 50.
  • the upper diagram of FIG. 5 is a sectional view of the bumper stay 10 before deformation by electromagnetic forming
  • the lower diagram of FIG. 5 is a sectional view of the bumper stay 10 after deformation by electromagnetic forming.
  • electromagnetic forming it is difficult to deform any part of the bumper stay 10.
  • a conductive coil (not shown) is arranged in each of the chambers R1 to R3 of the bumper stay 10 and the bumper stay 10 is expanded by electromagnetic force. Therefore, the entire periphery of the conductive coil expands, and the partition wall 12 also deforms at the same time. Further, since the conductive coil requires a diameter larger than a certain size, the electromagnetic forming cannot be executed when the chambers R1 to R3 are small. Therefore, the core 50 (see FIG.
  • the core 50 itself may be caulked by the bumper stay 10 and may not be removed. Further, in general, electromagnetic forming is targeted at a member having a circular cross section. Therefore, it is difficult to apply to a member having a rectangular cross section as illustrated.
  • the buckling bead 11a is buckled at a desired position on the outer wall 11 without deformation of the partition wall 12. Can be formed. Unlike other methods such as electromagnetic forming or hydroforming, the rubber bulge processing can arbitrarily select the portion to be deformed by merely defining the arrangement of the elastic body 40.
  • the core 50 is not necessarily required to define the arrangement of the elastic body 40, and any method that can define the arrangement of the elastic body 40 can be adopted. In this way, since the elastic body 40 does not contact the partition wall 12 in the bumper stay 10, it is possible to prevent the partition wall 12 whose shape should be maintained from being unintentionally deformed.
  • the buckling bead 11a can be formed at an arbitrary position on the outer wall 11 of the bumper stay 10 while maintaining the shape of the partition wall 12 inside the bumper stay 10. Therefore, the withstand load and the crushing direction of the bumper stay 10 can be adjusted appropriately.
  • the buckling bead 11a can be formed at a desired position that is not the entire circumference of the outer wall 11 without the deformation of the partition wall 12. Further, the buckling bead forming method according to the present embodiment may be applied to not only the bumper stay but also the front side member, for example.
  • the partition wall 12 can be reliably protected by the core 50. Therefore, the partition wall 12 does not receive a force from the elastic body 40, and the deformation of the partition wall 12 can be prevented more reliably.
  • the rubber bulging is used to perform the caulking joint simultaneously with the formation of the buckling bead 11a.
  • the method will be described separately for the first to sixth steps.
  • the caulking joint will be described as an example in which the bumper stay 10 and the rear wall 22 of the bumper beam 20 are joined, but caulking joints at other locations can be performed in the same manner.
  • the bumper stay 10 in the first step, the bumper stay 10, the bumper beam 20, the three elastic bodies 40A to 40C (also simply referred to as elastic bodies 40), the core 50, and the pusher 61 to be described later. And prepare. At this time, the buckling bead 11a is not yet formed on the bumper stay 10 and the pipe is not expanded and deformed. That is, the outer wall 11 of the bumper stay 10 has a flat surface.
  • the core 50 includes a pedestal portion 51 having a receiving surface 51a corresponding to a pressing surface 61b of a pusher 61, which will be described later, and a square columnar columnar portion 52 rising from the pedestal portion 51.
  • the pedestal portion 51 is a portion that presses the elastic body 40 together with a pusher 61 described later.
  • the columnar portion 52 is a portion that protects the partition wall 12 (see FIG. 4).
  • the pedestal portion 51 has the same outer shape as the inner shape of the chambers R1 and R3 (see FIG. 4) of the bumper stay 10. That is, the pedestal portion 51 is filled in the chambers R1 and R3 of the bumper stay 10 with almost no space.
  • the bumper stay 10 is inserted into the hole 22a in the rear wall 22 of the bumper beam 20.
  • the elastic body 40 and the core 50 are inserted inside the bumper stay 10.
  • the bumper stay 10 with the elastic body 40 and the core 50 inserted therein may be inserted into the hole 22a. That is, the order of the second step and the third step may be reversed.
  • the elastic body 40C is arranged at the same position as the rear wall 22 of the bumper beam 20 in the longitudinal direction of the bumper stay 10.
  • the elastic body 40C has substantially the same shape as the shape of the chambers R1 and R3 (see FIG. 4) of the bumper stay 10 when viewed from the extending direction of the bumper stay 10. That is, the elastic body 40C is filled in the chambers R1 and R3 (see FIG. 4) of the bumper stay 10 with almost no space.
  • the elastic bodies 40A and 40B are mounted on the receiving surface 51a of the core 50. As shown in FIG. 4, the elastic bodies 40A and 40B are arranged at both ends of the bumper stay 10 in the vehicle width direction CW so as to sandwich the columnar portion 52 of the core 50 in each of the rooms R1 and R3.
  • the bumper stay 10, the bumper beam 20, and the elastic body 40 are assembled and set in the pressure device 60.
  • the pressure device 60 of the present embodiment is a press machine.
  • the pressure device 60 may be a hydraulic cylinder or the like.
  • the pressurizing device 60 includes a pusher 61 and an outer frame die 62.
  • the pusher 61 has a shape corresponding to the core 50. Specifically, the pusher 61 has a recessed portion 61 a complementary to the columnar portion 52 of the core 50 at the tip portion. Therefore, the pusher 61 can compress only the elastic body 40 without interfering with the core 50. Further, the pressing surface 61b, which is the tip end surface of the presser 61, and the receiving surface 51a of the pedestal portion 51 are formed in parallel. In the illustrated example, the pressing surface 61b and the receiving surface 51a are slightly inclined from the surface perpendicular to the longitudinal direction of the bumper stay 10, but the angle of this inclination corresponds to the arched bending angle of the bumper beam 20. There is.
  • the outer frame die 62 is a jig that regulates the deformation of the bumper stay 10. In the present embodiment, the outer frame die 62 regulates the deformation other than the predetermined portion.
  • the predetermined locations are the location where the buckling bead 11a is formed and the location where the pipe is expanded for caulking.
  • the elastic body 40 is compressed in the longitudinal direction of the bumper stay 10 by the pressure device 60 (see the arrow in the figure).
  • another pusher or a fixed pedestal is arranged on the side opposite to the pusher 61 (downward in the figure) in the longitudinal direction of the bumper stay 10. Therefore, not only the pressing surface 61b of the pusher 61 and the receiving surface 51a of the core 50 can compress the elastic bodies 40A and 40B in the longitudinal direction, but also the surface opposite to the receiving surface 51a of the pedestal portion 51 of the core 50 is pressed. It becomes the surface 51b, and the elastic body 40C can be similarly compressed in the longitudinal direction. The elastic body 40 expands in the radial direction as it is compressed in the longitudinal direction.
  • the bumper stay 10 receives a force outward in the radial direction from the elastic body 40, and bulges outward in the radial direction at a portion where the deformation is not restricted by the outer frame die 62. Therefore, a part of the outer wall of the bumper stay 10 on the inner side and the outer side in the vehicle width direction CW bulges to form the buckling bead 11a, and at the same time, at the portion (insertion portion 13) inserted into the hole 22a, the outer wall is formed. The entire circumference of 11 is expanded and the bumper stay 10 is caulked in the hole 22a. That is, the caulking joint is realized simultaneously with the formation of the buckling bead 11a.
  • buckling beads 11a are formed on the outer wall 11 inside and outside the bumper stay 10 in the vehicle width direction CW.
  • the buckling bead 11a formed on the outer wall 11 on the inner side in the vehicle width direction CW is arranged on the vehicle front side (the rear wall 22 side) with respect to the buckling bead 11a formed on the outer wall 11 on the outer side.
  • the front-rear relationship is set according to the degree of bowing of the bumper beam 20. Thereby, the direction of the force applied from the bumper beam 20 to the bumper stay 10 at the time of a frontal collision and the arrangement of the buckling beads 11a correspond to each other, and the crushing characteristics can be controlled appropriately.
  • the buckling bead 11a is removed from the pressure device 60.
  • the elastic body 40 restores to its original shape by its own elastic force. Therefore, the elastic body 40 and the core 50 can be easily removed from the bumper stay 10.
  • the presser 61 since the presser 61 has a shape corresponding to the core 50, even when the presser 61 and the core 50 are used at the same time, the presser 61 accurately presses only the elastic body. it can.
  • the core 50 can be utilized not only as a protection member for the partition wall 12 but also as a member for pressing the elastic body 40.
  • the bumper stay 10 and the bumper beam 20 can be caulked and joined. Therefore, it is not necessary to separate the step of forming the buckling bead 11a and the step of caulking, and the manufacturing time and the manufacturing cost can be reduced.
  • the bumper stay 10 and the front side members that require special crushing characteristics in the vehicle.
  • these are members that are required to act as a member that absorbs collision energy during a frontal collision of a vehicle, and members that require accurate adjustment of crushing characteristics. Therefore, the method of the present embodiment capable of forming a buckling bead at a desired position is effective for these structural members.
  • the partition wall 12 since the partition wall 12 is flat, the partition wall 12 reinforces the bumper stay 10 to ensure a load bearing capacity. Further, since the buckling bead 11a is formed on a part of the outer wall 11, the strength of only the part where the buckling bead 11a is formed is reduced, and the crushing direction can be defined. Therefore, the bumper stay 10 as a structural member for a vehicle can have a desired crushing property in which the withstand load and the crushing direction are adjusted.
  • the cross-sectional shape of the bumper stay 10 is not limited to the so-called eyeglass shape as in the above embodiment.
  • the bumper stay 10 has a rectangular outer shape formed by two facing outer walls 11, and one or two partition walls 12 are provided in the rectangular outer shape. It may have a connecting shape. Further, the bumper stay 10 may have a shape in which two regular octagons are connected so as to share one side.

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Abstract

ビード形成方法は、内部空間を仕切り長手方向に延びる仕切壁12を有するバンパーステイ10と、バンパーステイ10に挿入可能な弾性体40と、弾性体40を押圧する押子61とを準備し、バンパーステイ10に弾性体40を挿入するとともに、弾性体40をバンパーステイ10内にて仕切壁12に接触しないように配置し、押子61によって弾性体40をバンパーステイ10の長手方向に圧縮することによって仕切壁12に接触しないように径方向外側へ膨張させ、それによって仕切壁12を変形させることなくバンパーステイ10の外壁11の一部を径方向外側へ膨出させて座屈ビード11aを形成する。

Description

ビード形成方法および構造部材
 本発明は、ビード形成方法および構造部材に関する。
 車両には、様々な形状の構造部材が用いられている。例えば、車両の構造部材の1つであるバンパーステイまたはフロントサイドメンバーは、管体の形状を有している。これらの管体は、求められる強度および接合態様などに応じて様々な形状に加工されている。そのような加工方法の一例として、電磁成形がある。
 電磁成形は、管体の内部に導電性コイルを挿入し、コイルに通電した際に生じる電磁力により、管体を拡径ないし膨出させる方法である。例えば、特許文献1および特許文献2には、電磁成形によって管体の外表面を膨出させることによって変形部を形成する方法が開示されている。このような変形部は、座屈ビードと称され、圧壊の起点となり、衝突時に発生する初期最大荷重のピークを抑制する役割を果たす。衝突時に発生する初期最大荷重のピークを抑制すると、衝突エネルギーの吸収効率を増加させることができる。
特開2004-189063号公報 特開2011-84110号公報
 しかし、電磁成形は、専用の装置およびコイルの交換を要し、高コストである。また、電磁成形では、導電性コイルを挿入した管体の外壁の周方向全体が変形するため、周方向の特定箇所のみを変形させるためには特定箇所以外の変形を規制するための治具を要する。さらに言えば、管体が、内部空間を仕切る仕切壁を有する場合、外壁だけでなく仕切壁までもが意図せず変形するおそれがある。これらの問題は、電磁成形に限らず、類似技術であるハイドロフォーミングでも生じ得る。
 本発明は、ビード形成方法および構造部材において、仕切壁を有する管体に対し、仕切壁の変形を伴わずに外壁の所望位置に座屈ビードを形成することを課題とする。
 本発明の第1の態様は、仕切壁を有する管体と、前記管体に挿入可能な弾性体と、前記弾性体を押圧する押子とを準備し、前記管体に前記弾性体を挿入するとともに、前記弾性体を前記管体内にて前記仕切壁に接触しないように配置し、前記押子によって前記弾性体を前記管体の長手方向に圧縮することによって前記仕切壁に接触しないように径方向外側へ膨張させ、それによって前記仕切壁を変形させることなく前記管体の外壁の一部を径方向外側へ膨出させて座屈ビードを形成することを含む、ビード形成方法を提供する。
 この方法によれば、仕切壁を有する管体に対し、仕切壁の変形を伴わずに外壁の所望位置に座屈ビードを形成できる。この方法は、電磁成形またはハイドロフォーミング等の他の方法と異なり、単に弾性体の配置を規定するだけで変形させる部分を任意に選択することができる。また、管体内で弾性体が仕切壁に接触しないため、形状を維持すべき仕切壁が意図せず変形することを防止できる。これにより、管体の内部においては仕切壁の形状を維持しつつ、管体の外壁においては任意の位置に座屈ビードを形成できるため、管体の耐荷重および圧壊方向などを好適に調整できる。
 前記管体は、2組の対向する外壁を備え、
 1つまたは2つの前記仕切壁が前記対向する外壁を接続することにより、前記管体の内部空間は2部屋または3部屋に仕切られていてもよい。
 この方法によれば、車両などの構造部材としてよく使用される上記形状の管体において、仕切壁の変形を伴わずに外壁の全周ではない所望位置に座屈ビードを形成できる。
 前記仕切壁を保護する中子をさらに準備し、前記管体内に前記弾性体とともに前記中子を挿入するとともに、前記弾性体が前記仕切壁に接触しないように前記弾性体と前記仕切壁との間に前記中子を介在させて配置してもよい。
 この方法によれば、中子によって仕切壁を保護することで、仕切壁が弾性体から力を受けず、仕切壁の変形を一層確実に防止できる。
 前記押子は、前記中子と対応した形状を有し、前記押子によって前記中子と干渉することなく前記弾性体のみを圧縮してもよい。
 この方法によれば、押子が中子と対応した形状を有しているため、押子と中子を同時に使用した場合でも、押子によって正確に弾性体のみを押圧できる。
 前記中子は、前記押子の押面に対応した受面を有する台座部と、前記台座部から立ち上がる柱状部とを備え、前記柱状部は、前記管体内にて前記仕切壁に隣接して配置され、前記管体内にて前記台座部の前記受面と前記押子の前記押面との間に前記弾性体が配置され、前記柱状部によって前記仕切壁を保護するとともに、前記台座部と前記押子とによって前記弾性体を圧縮してもよい。
 この方法によれば、中子を、仕切壁の保護部材としてだけでなく、弾性体を押圧する部材としても活用できる。
 前記管体を挿通可能な孔部を有する壁面体をさらに準備し、前記壁面体の前記孔部に前記管体を挿通し、前記座屈ビードの形成と同時に前記管体の前記壁面体への挿通部を拡管して前記管体と前記壁面体とをかしめ接合してもよい。
 この方法によれば、管体への座屈ビードの形成と同時に、管体と壁面体とのかしめ接合を実行できる。従って、座屈ビードの形成の工程と、かしめ接合の工程とを分ける必要がなく、製造時間および製造コストを低減できる。
 前記管体は、車両構造部材におけるフロントサイドメンバーまたはバンパーステイであってもよい。
 この方法によれば、フロントサイドメンバーまたはバンパーステイのような、車両において特別な圧壊特性が求められる構造部材を容易に製造できる。特に、これらは車両の前方衝突時に衝突エネルギーの吸収部材として作用することが求められる部材であり、圧壊特性の正確な調整が求められる部材である。従って、所望位置に座屈ビードを形成できる上記方法はこれらの構造部材に対して有効である。
 本発明の第2の態様は、内部空間を画定する外壁と、前記内部空間を仕切り、長手方向に延びる平坦な仕切壁と、前記外壁の一部が膨出して形成された座屈ビードとを備える、構造部材を提供する。
 この構成によれば、仕切壁が平坦であるため仕切壁によって管体が補強され、耐荷重を確保できる。また、外壁の一部に座屈ビードが形成されているため、座屈ビードが形成された一部のみの強度が低下され、圧壊方向を規定できる。よって、構造部材は、耐荷重および圧壊方向が調整された所望の圧壊特性を有し得る。
 本発明によれば、ビード形成方法および構造部材において、仕切壁を有する管体に対し、仕切壁の変形を伴わずに外壁の所望位置に座屈ビードを形成できる。
本発明の一実施形態に係るバンパーステイを含むバンパーシステムを示す斜視図。 バンパーステイとバンパービームの接合状態を示す断面図。 バンパーステイの座屈ビード部分の断面図。 バンパーステイのゴムバルジ加工による変形前後の断面図。 バンパーステイの電磁成形による変形前後の断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第1工程を示す断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第2工程を示す断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第3工程を示す断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第4工程を示す断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第5工程を示す断面図。 かしめ接合を伴うビード形成方法の第6工程を示す断面図。 バンパーステイの第1変形例を示す断面図。 バンパーステイの第2変形例を示す断面図。 バンパーステイの第3変形例を示す断面図。
 以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、構造部材として座屈ビードが形成された管体および管体への座屈ビードの形成方法に関する。以下では、適用対象の一例として、車両の前部に取り付けられるバンパーシステム1(図1参照)について説明する。バンパーシステム1は、前方衝撃から車両本体を保護する部材である。
 バンパーシステム1は、バンパーステイ(管体)10と、バンパービーム(壁面体)20と、車体プレート(壁面体)30とを備える。特に、バンパーステイ10には座屈ビード11aが形成され、座屈ビード11aによって耐荷重および圧壊方向などが好適に調整されている。また、バンパーステイ10およびバンパービーム20は、かしめ接合されている。同様に、バンパーステイ10および車体プレート30も、かしめ接合されている。
(各部材の構成)
 バンパーステイ10は、後述するバンパービーム20と車体プレート30とを接続する管状部材である。図2に示すように、バンパーステイ10は、拡管されることによりバンパービーム20とかしめ接合されている。また、詳細を図示しないが、バンパーステイ10は、同様に拡管されることにより車体プレート30とかしめ接合されている。バンパーステイ10は、例えばアルミニウム合金からなる押し出し材であってもよい。
 図3を参照して、平面視において、バンパーステイ10は複数の対向する外壁11を有し、外壁11によって内部空間が画定されている。バンパーステイ10の内部空間は、対向する外壁11を接続する2つの仕切壁12によって3部屋R1~R3に区画されている。2つの仕切壁12は、バンパーステイ10の長手方向に延び、平行に配置されている。3部屋R1~R3のうち、外側の2部屋R1,R3は同じ形状を有し、中央の部屋R2は外側の2部屋R1,R3よりも小さく、特に車幅方向CWの長さが短い。即ち、バンパーステイ10の平面視における形状は、中央の部屋R2にて窄められた概ね眼鏡形である。
 図1,3を併せて参照して、バンパーステイ10の外側の2部屋R1,R3を構成する外壁11のうち、車幅方向CWの内側の外壁11および外側の外壁11には、座屈ビード11aが形成されている。
 座屈ビード11aは、バンパーステイ10の外壁11の一部が径方向外側へ膨出することによって形成されている。座屈ビード11aは、バンパーステイ10の長手方向に交差する方向に延びているため、バンパーステイ10の長手方向の耐荷重を低減する役割を果たす。従って、車両の前方衝突の際に圧壊の起点となり、衝突時に発生する初期最大荷重のピークを抑制する役割を果たす。
 図1,2を併せて参照して、バンパービーム20は、弓なりに湾曲した部材であり、実質的に車幅方向CWに延びている。バンパービーム20は、車両の前方側の前壁21と、前壁21と対向する後方側の後壁22と、これらを上下において接続する水平な上壁23および下壁24とを備える。前壁21および後壁22は、車幅方向CWの両端部においてバンパーステイ10が貫通する孔部21a,22aをそれぞれ有する。バンパービーム20は、上壁23と下壁24との間にこれらと平行で車幅方向CWに延びる仕切壁25を備える。仕切壁25によって、バンパービーム20の内部空間は、2部屋R4,R5に区画されている。
 図2を参照して、各部屋R4,R5には後壁22の孔部22aを介してバンパーステイ10が進入するとともに、各部屋R4,R5からは前壁21の孔部21aを介してバンパーステイ10が脱出している。バンパービーム20は、例えばアルミニウム合金からなる押し出し材であってもよい。
 図1を参照して、車体プレート30は、車両本体(図示せず)の一部である板状部材である。車体プレート30には孔部31が設けられ、孔部31にバンパーステイ10が挿通されている。車体プレート30は、例えば鋼板であってもよい。
(座屈ビードの形成方法)
 本実施形態では、ゴムバルジ加工によって、バンパーステイ10の外壁11に座屈ビード11aを形成する。図4,5を参照して、本実施形態の座屈ビード11aの形成方法を、ゴムバルジ加工と電磁成形とを比較して説明する
 図4の上図はゴムバルジ加工による変形前のバンパーステイ10の断面図であり、図4の下図はゴムバルジ加工による変形後のバンパーステイ10の断面図である。ゴムバルジ加工では、変形させる箇所に弾性体40を配置する。また、変形させない箇所には、弾性体40が当該箇所に接触しないように中子50を配置する。例えば、図示の例では、バンパーステイ10の車幅方向CWの内側および外側の外壁11が変形させる箇所であり、それ以外の箇所(特に仕切壁12)が変形させない箇所である。
 弾性体40は、バンパーステイ10に挿入可能な柱状のゴム部材である。弾性体40は、バンパーステイ10の車幅方向CWの内側および外側の外壁11の形状に合わせて概略半円形状を有している。弾性体40の材質は、例えば、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、CNRゴム(クロロプレンゴム+ニトリルゴム)、またはシリコンゴム等であり得る。
 中子50は、バンパーステイ10に挿入可能な四角柱状の硬質部材である。ここで、硬質部材とは、弾性体40から受ける力によって変形しない程度の硬度を有する部材をいう。中子50は、バンパーステイ10の車幅方向CWにおいて中央部に配置され、弾性体40の移動を規制する。詳細には、中子50は、車幅方向CWにおいて2つの弾性体40に挟まれるとともに、仕切壁12に隣接して配置される。よって、中子50は、弾性体40が仕切壁12に接触しないように弾性体40と仕切壁12との間に介在するように配置される。
 弾性体40をバンパーステイ10の長手方向に圧縮すると、弾性体40はバンパーステイ10の径方向外側へ膨張する。膨張した弾性体40がバンパーステイ10を径方向外側へ膨出させることにより、座屈ビード11aを形成できる。このとき、仕切壁12は、中子50によって保護されているため、弾性体40から力を受けず、変形しない。弾性体40は、長手方向の圧縮力が解放されると、自身の弾性力により元の形状に復元する。従って、弾性体40を中子50とともにバンパーステイ10から容易に取り除くことができる。
 図5の上図は電磁成形による変形前のバンパーステイ10の断面図であり、図5の下図は電磁成形による変形後のバンパーステイ10の断面図である。電磁成形では、バンパーステイ10の任意の箇所を変形させることが難しい。電磁成形では、バンパーステイ10の各部屋R1~R3に導電性コイル(図示せず)を配置し、電磁力によってバンパーステイ10を拡管する。そのため、導電性コイルの周囲全体が膨張し、仕切壁12も同時に変形する。また、導電性コイルは一定以上の大きさの径を必要とするため、部屋R1~R3が小さい場合には電磁成形を実行できない。そのため、前述のゴムバルジ加工のように中子50(図4参照)を部屋R1~R3に配置して、導電性コイルの挿入可能領域を狭めることは通常行われない。さらに言えば、中子50自体がバンパーステイ10にかしめられ、取り除くことができなくなるおそれもある。また、一般に、電磁成形は、断面が円形の部材を対象とする。従って、図示のように断面が矩形の部材には、適用困難である。
 本実施形態では、図4に示すようにゴムバルジ加工を採用しているため、仕切壁12を有するバンパーステイ10に対し、仕切壁12の変形を伴わずに外壁11の所望位置に座屈ビード11aを形成できる。ゴムバルジ加工は、電磁成形またはハイドロフォーミング等の他の方法と異なり、単に弾性体40の配置を規定するだけで変形させる部分を任意に選択することができる。弾性体40の配置の規定には必ずしも中子50を要せず、弾性体40の配置を規定できる任意の方法が採用され得る。このようにして、バンパーステイ10内で弾性体40が仕切壁12に接触しないため、形状を維持すべき仕切壁12が意図せず変形することを防止できる。これにより、バンパーステイ10の内部においては仕切壁12の形状を維持しつつ、バンパーステイ10の外壁11においては任意の位置に座屈ビード11aを形成できる。従って、バンパーステイ10の耐荷重および圧壊方向などを好適に調整できる。
 また、車両の構造部材として使用され得るいわゆる眼鏡形のバンパーステイ10において、仕切壁12の変形を伴わずに外壁11の全周ではない所望の位置に座屈ビード11aを形成できる。また、本実施形態の座屈ビードの形成方法の適用対象は、バンパーステイだけでなく、例えばフロントサイドメンバーであってもよい。
 また、図4に示すように中子50を使用すれば、中子50によって仕切壁12を確実に保護できる。従って、仕切壁12が弾性体40から力を受けず、仕切壁12の変形を一層確実に防止できる。
(かしめ接合を伴う座屈ビードの形成方法)
 好ましくは、上記ゴムバルジ加工を使用して、上記座屈ビード11aの形成と同時にかしめ接合を行う。当該方法について、第1~第6工程に分けて説明する。なお、かしめ接合については、バンパーステイ10と、バンパービーム20の後壁22とを接合する場合を一例として説明するが、他の箇所におけるかしめ接合についても同様に行うことができる。
 図6を参照して、第1工程では、バンパーステイ10と、バンパービーム20と、3つの弾性体40A~40C(単に弾性体40ともいう。)と、中子50と、後述する押子61とを準備する。このとき、バンパーステイ10には座屈ビード11aが未だ形成されておらず、拡管変形もなされていない。即ち、バンパーステイ10の外壁11は、平坦な表面を有している。
 中子50は、後述する押子61の押面61bに対応した受面51aを有する台座部51と、台座部51から立ち上がる四角柱状の柱状部52とを備える。台座部51は、後述する押子61とともに弾性体40を押圧する部分である。また、柱状部52は、仕切壁12を保護する部分である(図4参照)。詳細を図示しないが、台座部51は、バンパーステイ10の部屋R1,R3(図4参照)の内形と同じ外形を有する。即ち、台座部51は、バンパーステイ10の部屋R1,R3に概ね隙間なく充填される。
 図7を参照して、第2工程では、バンパービーム20の後壁22の孔部22aにバンパーステイ10を挿通する。
 図8を参照して、第3工程では、バンパーステイ10の内部に弾性体40と中子50とを挿入する。これに代えて、バンパーステイ10の内部に弾性体40と中子50とを挿入したものを孔部22aに挿通してもよい。即ち、第2工程と第3工程の順序は逆であってもよい。
 弾性体40Cは、バンパーステイ10の長手方向において、バンパービーム20の後壁22と同じ位置に配置される。また、バンパーステイ10が延びる方向から見て、弾性体40Cは、バンパーステイ10の部屋R1,R3(図4参照)の形状と概ね同じ形状を有する。即ち、弾性体40Cは、バンパーステイ10の部屋R1,R3(図4参照)に概ね隙間なく充填される。また、弾性体40A,40Bは、中子50の受面51aに載置される。図4に示すように、弾性体40A,40Bは、各部屋R1,R3において、中子50の柱状部52を挟むように、バンパーステイ10の車幅方向CWの両端部に配置される。
 図9を参照して、第4工程では、バンパーステイ10とバンパービーム20と弾性体40とを組んだ状態で加圧装置60にセットする。本実施形態の加圧装置60は、プレス機械である。代替的には、加圧装置60は、油圧シリンダー等であってもよい。加圧装置60は、押子61と、外枠金型62とを備える。
 押子61は、中子50と対応する形状を有している。具体的には、押子61は、先端部において中子50の柱状部52と相補的な凹部61aを有している。従って、押子61は、中子50と干渉することなく弾性体40のみを圧縮することができる。また、押子61の先端面である押面61bと、台座部51の受面51aとは、平行に形成されている。図示の例では、押面61bおよび受面51aは、バンパーステイ10の長手方向に垂直な面から僅かに傾斜しているが、この傾斜の角度はバンパービーム20の弓なりの湾曲角度に対応している。
 外枠金型62は、バンパーステイ10の変形を規制する治具である。本実施形態では、外枠金型62によって、所定箇所以外の変形を規制している。所定箇所とは、座屈ビード11aの形成箇所と、かしめ接合のための拡管変形箇所とをいう。
 図10を参照して、第5工程では、加圧装置60によって弾性体40をバンパーステイ10の長手方向に圧縮する(図中の矢印参照)。図示されていないが、バンパーステイ10の長手方向において、押子61と反対側(図において下方)には別の押子ないし固定された受け台が配置されている。そのため、押子61の押面61bと中子50の受面51aとで弾性体40A,40Bを長手方向に圧縮できるだけでなく、中子50の台座部51の受面51aとは反対面が押面51bとなり、弾性体40Cを同様に長手方向に圧縮できる。弾性体40は長手方向に圧縮されるに従い、径方向に膨張する。従って、バンパーステイ10は、弾性体40から径方向外側に力を受け、外枠金型62によって変形が規制されていない箇所では径方向外側へ膨出する。従って、バンパーステイ10の車幅方向CWの内側および外側の外壁の一部が膨出して座屈ビード11aが形成されると同時に、孔部22aに挿通されている部分(挿通部13)において外壁11の全周が膨出してバンパーステイ10が孔部22aにかしめられる。即ち、座屈ビード11aの形成と同時にかしめ接合が実現される。
 本実施形態では、バンパーステイ10の車幅方向CWの内側および外側の外壁11に座屈ビード11aが形成される。車幅方向CWの内側の外壁11に形成された座屈ビード11aは、外側の外壁11に形成された座屈ビード11aよりも車両前方側(後壁22側)に配置されている。当該前後関係は、バンパービーム20の弓なりの湾曲の程度に合わせて設定されている。これにより、前方衝突の際にバンパービーム20からバンパーステイ10に対して付加される力の方向と、座屈ビード11aの配置とが対応し、好適に圧壊特性を制御できる。
 図11を参照して、第6工程では、座屈ビード11aの形成およびかしめ接合の完了後、加圧装置60から取り外す。加圧装置60の圧縮力が除去されると、弾性体40は自身の弾性力により元の形状に復元する。従って、弾性体40および中子50をバンパーステイ10から容易に取り除くことができる。
 本実施形態によれば、押子61が中子50と対応した形状を有しているため、押子61と中子50を同時に使用した場合でも、押子61によって正確に弾性体のみを押圧できる。
 また、中子50を、仕切壁12の保護部材としてだけでなく、弾性体40を押圧する部材としても活用できる。
 また、バンパーステイ10に座屈ビード11aを形成すると同時に、バンパーステイ10とバンパービーム20とをかしめ接合できる。従って、座屈ビード11aの形成の工程と、かしめ接合の工程とを分ける必要がなく、製造時間および製造コストを低減できる。
 また、バンパーステイ10やフロントサイドメンバーのような、車両において特別な圧壊特性が求められる構造部材を容易に製造できる。特に、これらは車両の前方衝突時に衝突エネルギーの吸収部材として作用することが求められる部材であり、圧壊特性の正確な調整が求められる部材である。従って、所望位置に座屈ビードを形成できる本実施形態の方法はこれらの構造部材に対して有効である。
 特にこのようにして形成されたバンパーステイ10は、仕切壁12が平坦であるため仕切壁12によってバンパーステイ10が補強され、耐荷重を確保できる。また、外壁11の一部に座屈ビード11aが形成されているため、座屈ビード11aが形成された一部のみの強度が低下され、圧壊方向を規定できる。よって、車両用の構造部材としてのバンパーステイ10は、耐荷重および圧壊方向が調整された所望の圧壊特性を有し得る。
 以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
 例えば、バンパーステイ10の横断面形状は、上記実施形態のようにいわゆる眼鏡形に限定されない。図12,13を参照して、バンパーステイ10は、2つの対向する外壁11によって形成される矩形の外形を有するとともに、当該矩形の外形において対向する外壁11を1つまたは2つの仕切壁12が接続する形状であってもよい。また、バンパーステイ10は、2つの正八角形が一辺を共有して連なった形状であってもよい。
  1 バンパーシステム
  10 バンパーステイ
  11 外壁
  11a 座屈ビード
  12 仕切壁
  13 挿通部
  20 バンパービーム
  21 前壁
  21a 孔部
  22 後壁
  22a 孔部
  23 上壁
  24 下壁
  25 仕切壁
  30 車体プレート
  31 孔部
  40,40A~40C 弾性体
  50 中子
  51 台座部
  51a 受面
  51b 押面
  52 柱状部
  60 加圧装置
  61 押子
  61a 凹部
  61b 押面
  62 外枠金型
  R1~R5 部屋
  CW 車幅方向

Claims (8)

  1.  仕切壁を有する管体と、前記管体に挿入可能な弾性体と、前記弾性体を押圧する押子とを準備し、
     前記管体に前記弾性体を挿入するとともに、前記弾性体を前記管体内にて前記仕切壁に接触しないように配置し、
     前記押子によって前記弾性体を前記管体の長手方向に圧縮することによって前記仕切壁に接触しないように径方向外側へ膨張させ、それによって前記仕切壁を変形させることなく前記管体の外壁の一部を径方向外側へ膨出させて座屈ビードを形成する
     ことを含む、ビード形成方法。
  2.  前記管体は、2組の対向する外壁を備え、
     1つまたは2つの前記仕切壁が前記対向する外壁を接続することにより、前記管体の内部空間は2部屋または3部屋に仕切られている、請求項1に記載のビード形成方法。
  3.  前記仕切壁を保護する中子をさらに準備し、
     前記管体内に前記弾性体とともに前記中子を挿入するとともに、前記弾性体が前記仕切壁に接触しないように前記弾性体と前記仕切壁との間に前記中子を介在させて配置する、請求項1または請求項2に記載のビード形成方法。
  4.  前記押子は、前記中子と対応した形状を有し、
     前記押子によって前記中子と干渉することなく前記弾性体のみを圧縮する、請求項3に記載のビード形成方法。
  5.  前記中子は、前記押子の押面に対応した受面を有する台座部と、前記台座部から立ち上がる柱状部とを備え、
     前記柱状部は、前記管体内にて前記仕切壁に隣接して配置され、
     前記管体内にて前記台座部の前記受面と前記押子の前記押面との間に前記弾性体が配置され、
     前記柱状部によって前記仕切壁を保護するとともに、前記台座部と前記押子とによって前記弾性体を圧縮する、請求項4に記載のビード形成方法。
  6.  前記管体を挿通可能な孔部を有する壁面体をさらに準備し、
     前記壁面体の前記孔部に前記管体を挿通し、
     前記座屈ビードの形成と同時に前記管体の前記壁面体への挿通部を拡管して前記管体と前記壁面体とをかしめ接合する、請求項1または請求項2に記載のビード形成方法。
  7.  前記管体は、車両構造部材におけるフロントサイドメンバーまたはバンパーステイである、請求項1または請求項2に記載のビード形成方法。
  8.  内部空間を画定する外壁と、
     前記内部空間を仕切り、長手方向に延びる平坦な仕切壁と、
     前記外壁の一部が膨出して形成された座屈ビードと
     を備える、構造部材。
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