本發(fā)明涉及一種車輛保險杠(bumper beam)及該車輛保險杠的制造方法，其中車輛保險杠由至少包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂來構(gòu)成在車身前端或后端沿車寬方向配置的保險杠。

背景技術(shù)：

下述專利文獻1公開了一種技術(shù)，對連續(xù)纖維增強樹脂層與不連續(xù)纖維增強樹脂層進行積層構(gòu)成剖面呈U字形的保險杠，利用所施加的碰撞載荷使連續(xù)纖維增強樹脂層與不連續(xù)纖維增強樹脂層剝離，并使各纖維增強樹脂層的纖維與樹脂剝離，據(jù)此吸收碰撞能量。

此外，下述專利2公開了一種技術(shù)，在保險杠的車寬方向中央部配置蜂窩結(jié)構(gòu)部，并在保險杠的車寬方向兩端部配置樹脂發(fā)泡材料，使蜂窩結(jié)構(gòu)部與樹脂發(fā)泡材料在兩者邊界部沿前后方向重疊，據(jù)此防止在發(fā)生全平面(full flat)碰撞及柱狀碰撞時，蜂窩結(jié)構(gòu)部與樹脂發(fā)泡材料的邊界部的碰撞反作用力發(fā)生驟變，從而抑制保險杠外板發(fā)生損傷。

此外，下述專利文獻3公開了一種技術(shù)，在保險杠的表面沿車寬方向交替配置箱形的注塑成型樹脂材料和樹脂發(fā)泡材料，使樹脂發(fā)泡材料的形狀發(fā)生變化，據(jù)此能夠以較低成本制造不同種類的保險杠。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本發(fā)明專利公開公報特開2014－24394號公報

專利文獻2：日本發(fā)明專利公開公報實用新型注冊第2569826號公報

專利文獻3：日本發(fā)明專利公開公報特許第4295208號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

根據(jù)專利文獻1所述的技術(shù)，由于左右兩端支承于左右的后側(cè)架的后端的保險杠的中央部向后方彎曲成弧狀，要在保險杠被從后方高速碰撞時將后側(cè)架的變形控制在最小程度，必須通過增加保險杠的強度來增加能量吸收量。其結(jié)果，當(dāng)保險杠被從后方低速碰撞時，可能會導(dǎo)致后側(cè)架發(fā)生變形而增加修理費用。

此外，根據(jù)專利文獻2所述的技術(shù)，無論是保險杠與平坦的壁障發(fā)生了平面碰撞時，還是與柱子或樹木發(fā)生了柱狀碰撞時，由于是通過蜂窩結(jié)構(gòu)部及樹脂發(fā)泡材料的反作用力來吸收碰撞能量，因此存在能量吸收量較小的問題。

此外，根據(jù)專利文獻3所述的技術(shù)，與專利文獻2所述的技術(shù)相同，由于是通過注塑成型樹脂材料及樹脂發(fā)泡材料的反作用力來吸收碰撞能量，因此存在能量吸收量較小的問題。

鑒于上述問題的存在，本發(fā)明的目的在于：提供一種無論是高速碰撞時還是低速碰撞時均能有效吸收碰撞能量來抑制車身框架發(fā)生變形的車輛保險杠及車輛保險杠的制造方法。

解決技術(shù)問題的方案

本發(fā)明的第1方案為，一種車輛保險杠，其中，由至少包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂，構(gòu)成沿車寬方向配置于車身前端或后端的保險杠，其特征在于，該保險杠具備：中央部分，其位于車寬方向中央并向前后方向外側(cè)突出；以及左右的外側(cè)部分，其從中央部分的車寬方向兩端向前后方向內(nèi)側(cè)傾斜，在左右的外側(cè)部分設(shè)置有向前后方向外側(cè)突出的樹脂發(fā)泡材料。

本發(fā)明的第2方案為，根據(jù)第1方案所述的車輛保險杠，其特征在于，樹脂發(fā)泡材料具備向車寬方向內(nèi)側(cè)延伸并與外側(cè)部分的車寬方向外表面連接的防倒部。

本發(fā)明的第3方案為，根據(jù)第1方案所述的車輛保險杠，其特征在于，為了將樹脂發(fā)泡材料支承于保險杠，樹脂發(fā)泡材料具備嵌合在形成于保險杠的嵌合凸部的嵌合凹部，在嵌合凹部的內(nèi)表面突出設(shè)置有由于壓入嵌合凸部而垮塌的多條壓緣。

本發(fā)明的第4方案為，根據(jù)第3方案所述的車輛保險杠，其特征在于，保險杠具備位于樹脂發(fā)泡材料的車寬方向外側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)部，嵌合凸部與蜂窩結(jié)構(gòu)部形成為一體。

本發(fā)明的第5方案為，根據(jù)第4方案所述的車輛保險杠，其特征在于，蜂窩結(jié)構(gòu)部具備抵接于樹脂發(fā)泡材料來對該樹脂發(fā)泡材料進行定位的定位部。

本發(fā)明的第6方案為，根據(jù)第3方案所述的車輛保險杠，其特征在于，為了將樹脂發(fā)泡材料支承于保險杠，樹脂發(fā)泡材料具備嵌合在形成于保險杠的嵌合肋的嵌合槽。

本發(fā)明的第7方案為，一種第4方案所述的車輛保險杠的制造方法，其特征在于，其包括：沖壓成型工序，使包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂制的具有日文字母“コ”字形剖面的保險杠主體部，與連接于保險杠主體部的開口部的外周的不連續(xù)纖維增強樹脂制的凸緣成為一體；注塑成型工序，使以成為一體的方式具有嵌合凸部的蜂窩結(jié)構(gòu)部橫跨保險杠主體部及凸緣；以及安裝工序，通過將樹脂發(fā)泡材料的嵌合凹部嵌合于嵌合凸部，來將該樹脂發(fā)泡材料安裝于保險杠。

而且，實施方式的后保險杠13對應(yīng)于本發(fā)明的保險杠，實施方式的橫肋17c、17g對應(yīng)于本發(fā)明的定位部，實施方式的橫肋17d～17f對應(yīng)于本發(fā)明的嵌合肋。

【發(fā)明效果】

根據(jù)第1方案，由至少包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂，構(gòu)成沿車寬方向配置于車身前端或后端的保險杠。因此，在發(fā)生高速全平面碰撞時或發(fā)生高速柱狀碰撞時，能夠通過包含連續(xù)纖維的纖維增強樹脂來充分吸收碰撞能量，從而抑制車身框架的變形。而且，保險杠具備：中央部分，其位于車寬方向中央并向前后方向外側(cè)突出；以及左右的外側(cè)部分，其從中央部分的車寬方向兩端向前后方向內(nèi)側(cè)傾斜。此外，還在左右的外側(cè)部分設(shè)置有向前后方向外側(cè)突出的樹脂發(fā)泡材料。因此，在發(fā)生輕微碰撞時，能夠通過壓塌設(shè)置于保險杠外側(cè)部分的樹脂發(fā)泡材料來吸收一部分碰撞能量，從而將碰撞能量分散至保險杠的中央部分及外側(cè)部分并加以吸收，抑制車身框架的變形。

根據(jù)第2方案，樹脂發(fā)泡材料具備向車寬方向內(nèi)側(cè)延伸并與外側(cè)部分的車寬方向外表面連接的防倒部。因此，能夠通過防倒部防止因碰撞載荷導(dǎo)致樹脂發(fā)泡材料向車寬方向內(nèi)側(cè)倒塌，以促進壓塌樹脂發(fā)泡材料來提高碰撞能量的吸收效果。

根據(jù)第3方案，為了將樹脂發(fā)泡材料支承于保險杠，樹脂發(fā)泡材料具備嵌合在形成于保險杠的嵌合凸部的嵌合凹部，在嵌合凹部的內(nèi)表面突出設(shè)置有通過嵌合凸部的壓入而垮塌的多條壓緣。因此，能夠省略螺栓等特殊固定部件而安裝樹脂發(fā)泡材料，而且，將嵌合凹部壓入嵌合凸部時，多條壓緣垮塌，降低了壓入載荷，使安裝作業(yè)更加容易。

根據(jù)第4方案，保險杠具備位于樹脂發(fā)泡材料的車寬方向外側(cè)的蜂窩結(jié)構(gòu)部，嵌合凸部與蜂窩結(jié)構(gòu)部形成為一體。因此，不僅能夠在發(fā)生斜碰撞時壓塌蜂窩結(jié)構(gòu)部來吸收碰撞能量，還能通過使嵌合凸部及蜂窩結(jié)構(gòu)部形成為一體來簡化制造工序。

根據(jù)第5方案，蜂窩結(jié)構(gòu)部具備抵接于樹脂發(fā)泡材料來對該樹脂發(fā)泡材料進行定位的定位部。因此，不僅能使嵌合凸部及嵌合凹部的定位嵌合作業(yè)變得更加容易，還能防止樹脂發(fā)泡材料發(fā)生錯位，提高組裝精度。

根據(jù)第6方案，為了將樹脂發(fā)泡材料支承于保險杠，樹脂發(fā)泡材料具備嵌合在形成于保險杠的嵌合肋的嵌合槽。因此，能夠省略螺栓等特殊固定部件而安裝樹脂發(fā)泡材料。

根據(jù)第7方案，首先，在沖壓成型工序中，使包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂制的具有日文字母“コ”字形剖面的保險杠主體部，與和保險杠主體部的開口部的外周連接的不連續(xù)纖維增強樹脂制的凸緣成為一體；然后，在注塑成型工序中，使以成為一體的方式具有嵌合凸部的蜂窩結(jié)構(gòu)部橫跨保險杠主體部及凸緣；然后，在安裝工序中，通過將樹脂發(fā)泡材料的嵌合凹部嵌合于嵌合凸部，將該樹脂發(fā)泡材料安裝于保險杠。因此，不僅能夠制造輕量且具有較高能量吸收性能的車輛保險杠，還能在即使廢止了迄今配置于保險杠的車寬方向兩端及車身框架之間的碰撞盒(crash can)的情況下，也能夠確保發(fā)生輕微碰撞時的碰撞能量吸收性能。而且，使車輛保險杠的制造變得更加容易。

附圖說明

圖1為后保險杠的立體圖。

圖2為圖1的方向2的向視圖。

圖3為圖2的部分3的放大圖。

圖4為圖3的方向4的向視圖。

圖5為圖4的5－5線剖面圖。

圖6為圖4的6－6線剖面圖。

圖7為樹脂發(fā)泡材料的零件圖(part drawing)。

圖8為后保險杠的制造工序的說明圖。

具體實施方式

以下，根據(jù)圖1～圖8來對本發(fā)明的實施方式進行說明。而且，本說明書中所謂的前后方向、車寬方向(左右方向)以及上下方向，均以就坐于駕駛席的乘員為標(biāo)準(zhǔn)定義。

如圖1所示，在汽車的車身后部沿前后方向配置有具有矩形封閉剖面的左右一對后側(cè)架11、11。在焊接于左右的后側(cè)架11、11后端的端板12、12處，支承有沿車寬方向延伸的CFRP(碳纖維增強樹脂)制的后保險杠13。后保險杠13具備：剖面為向前方打開的日文字母“コ”字形的保險杠主體部14，以及從保險杠主體部14的開口部的周邊向外側(cè)突出的凸緣15。

如圖2及圖3所示，后保險杠13具備：中央部分13a，其位于車寬方向中央并延伸為大致直線狀；以及左右一對外側(cè)部分13b、13b，其從中央部分13a的車寬方向兩端向前方傾斜。后保險杠13整體彎曲成弓形。后保險杠13中，中央部分13a位于最靠近前后方向外側(cè)(后方)的位置，外側(cè)部分13b、13b位于比中央部分13a更靠近前后方向內(nèi)側(cè)(前方)的位置。

如圖3及圖4所示，在左右的外側(cè)部分13b、13b的后面，安裝有例如聚丙烯制的樹脂發(fā)泡材料16、16，而且，CFRP制的蜂窩結(jié)構(gòu)部17、17與左右的外側(cè)部分13b、13b以與各個樹脂發(fā)泡材料16、16的車寬方向外側(cè)鄰接的方式形成為一體。

如圖8所示，保險杠主體部14的制造方法為：將預(yù)浸漬片22積層為多層，其中預(yù)浸漬片22是在將眾多碳連續(xù)纖維朝一個方向平行牽拉而成的材料上浸漬熱可塑性樹脂而形成；利用金屬模具23的凸模24和凹模25對積層的多層進行加熱加壓來沖壓成型為規(guī)定的形狀后進行冷卻。此時，多層預(yù)浸漬片22被配置為：使碳連續(xù)纖維的取向方向互為交叉。但至少1層預(yù)浸漬片22被配置為：碳連續(xù)纖維的取向方向與后保險杠13的長度方向(車寬方向)一致。

此外，凸緣15的成型方法為：將預(yù)浸漬片26與保險杠主體部14的預(yù)浸漬片22一起配套安裝于金屬模具23內(nèi)來進行加熱及加圧后進行冷卻，據(jù)此與保險杠主體部14同時沖壓成型，其中預(yù)浸漬片26在隨機取向的碳不連續(xù)纖維上浸漬熱可塑性樹脂而形成。此時，凸緣15不僅從保險杠主體部14的外緣向外側(cè)突出，還以與保險杠主體部14的前表面重疊的方式進行積層而形成為一體。此外，在后保險杠13的左右的外側(cè)部分13b、13b的凸緣15處分別埋設(shè)有3個金屬墊圈18(參照圖4及圖5)。

使保險杠主體部14及凸緣15成型的金屬模具23具備用于使蜂窩結(jié)構(gòu)部17成型的模腔27，在使保險杠主體部14及凸緣15成型后，通過向金屬模具23的模腔27注入包含碳不連續(xù)纖維的熱可塑性樹脂來注塑成型蜂窩結(jié)構(gòu)部17。

如圖4～圖6所示，蜂窩結(jié)構(gòu)部17的結(jié)構(gòu)為：沿上下方向延伸的2條縱肋17a、17b與沿車寬方向延伸的5條橫肋17c～17g交叉而成網(wǎng)格狀，沿車寬方向延伸的5條橫肋17c～17g以從保險杠主體部14的后表面連接凸緣15的后表面的方式延伸。沿車寬方向延伸的上下2條橫肋17c、17g彎曲為波形，而其他的縱肋17a、17b及橫肋17d～17f為直線形。在沿車寬方向延伸的3條橫肋17d～17f處，形成有沿上下方向排列成一列的突起17h(參照圖4(B))。

在沿車寬方向延伸的5條橫肋17c～17g中，在中央的1條橫肋17e的車寬方向內(nèi)端，連接有用于支承樹脂發(fā)泡材料16的呈圓筒形的嵌合凸部17i。該嵌合凸部17i與蜂窩結(jié)構(gòu)部17成型為一體。

如圖4～圖7所示，樹脂發(fā)泡材料16中，在抵接于后保險杠13的外側(cè)部分13b的后表面的大致平坦的安裝面16a處，形成有圓形的嵌合凹部16b以及3條嵌合槽16c～16e。在嵌合凹部16b的內(nèi)表面，突出配置有間隔60°配置的沿前后方向延伸的6條壓緣16f。此外，樹脂發(fā)泡材料16的上緣16g及下緣16h以抵接于蜂窩結(jié)構(gòu)部17上側(cè)的橫肋17c及下側(cè)的橫肋17g的方式彎曲。

在樹脂發(fā)泡材料16的后端，設(shè)置有沿著保險杠外板21(參照圖5)的內(nèi)壁面的形狀的保險杠外板支承部16i。此外，在樹脂發(fā)泡材料16的前端，設(shè)置有向車寬方向內(nèi)側(cè)膨出的防倒部16j，通過該防倒部16j，樹脂發(fā)泡材料16的車寬方向的寬度，擴大至安裝面16a的附近(參照圖3)。樹脂發(fā)泡材料16的保險杠外板支承部16i，比后保險杠13的中央部分13a的后端更向后方突出(參照圖2)。

后保險杠13的左右外端部13b、13b，通過使貫穿了埋設(shè)于其凸緣15的3個金屬墊圈18的螺栓19嚙合于設(shè)置在端板12的前表面的3個焊接螺母20，固定于后側(cè)架11的后端。接著，對具備上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的實施方式進行說明。

在通過金屬模具23成型了以成為一體的方式具備蜂窩結(jié)構(gòu)部17的后保險杠13后，將樹脂發(fā)泡材料16的嵌合凹部16b壓入與蜂窩結(jié)構(gòu)部17形成為一體的圓筒狀的嵌合凸部17i，據(jù)此將樹脂發(fā)泡材料16安裝于后保險杠13。此時，通過嵌合凸部17i按壓突出設(shè)置于嵌合凹部16b的內(nèi)周面的6條壓緣16f并使其垮塌，即可省略螺栓等特殊固定部件而安裝樹脂發(fā)泡材料16，而且，由于將嵌合凹部16b壓入嵌合凸部17i時的壓入載荷降低，安裝作業(yè)變得更加容易。

此外，樹脂發(fā)泡材料16具備嵌合于蜂窩結(jié)構(gòu)部17的3條橫肋17d～17f的3條嵌合槽16c～16e，而且3條橫肋17d～17f具備壓入3條嵌合槽16c～16e的突起17h，因此，能夠更加切實地將樹脂發(fā)泡材料16固定于蜂窩結(jié)構(gòu)部17。

此外，在將樹脂發(fā)泡材料16安裝于蜂窩結(jié)構(gòu)部17的狀態(tài)下，樹脂發(fā)泡材料16的上緣16g及下緣16h分別抵接于蜂窩結(jié)構(gòu)部17上側(cè)的橫肋17c及下側(cè)的橫肋17g，因此，不僅使嵌合凸部17i及嵌合凹部16b的定位嵌合作業(yè)變得更加容易，還能防止樹脂發(fā)泡材料16的錯位，從而提高組裝精度。

而且，當(dāng)車輛被其他車輛高速追尾而在后保險杠13的中央部分13a施加了高速全平面碰撞的碰撞載荷時，由于后保險杠13的保險杠主體部14由包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的連續(xù)纖維增強樹脂構(gòu)成因而具有較高的強度，通過該后保險杠13的垮塌來吸收碰撞能量，能夠抑制支承后保險杠13的后側(cè)架11、11的變形。當(dāng)后保險杠13與支柱或樹木發(fā)生高速柱狀碰撞時，同樣可通過后保險杠13的垮塌來吸收碰撞能量，能夠抑制后側(cè)架11、11的變形。

此外，設(shè)置于后保險杠13的左右外側(cè)部分13b、13b的樹脂發(fā)泡材料16、16中，最向后方突出的保險杠外板支承部16i、16i，比后保險杠13的中央部分13a的后表面(圖2的平面壁障面B)更向后方突出，因此，在車輛被其他車輛低速追尾而被施加了低速全平面碰撞的碰撞載荷時，該碰撞載荷首先壓塌左右的樹脂發(fā)泡材料16、16，然后傳遞至后保險杠13的中央部分13a，碰撞載荷分散至后保險杠13的中央部分13a及左右的外側(cè)部分13b、13b。

僅憑低速全平面碰撞無法壓塌強度較高的后保險杠13，因此，當(dāng)只有該中央部分13a被施加了碰撞載荷時，有較大的彎曲力矩作用于連接在后保險杠13的后側(cè)架11、11的后端，可能導(dǎo)致后側(cè)架11、11發(fā)生變形。但是，根據(jù)本實施方式，由于碰撞載荷分散至后保險杠13的車寬方向整個區(qū)域，因此能夠防止較大的彎曲力矩作用于后側(cè)架11、11的后端，從而避免其發(fā)生變形。

如圖3所示，當(dāng)有來自后方的碰撞載荷F1施加至樹脂發(fā)泡材料16時，由于樹脂發(fā)泡材料16中最向后方突出的載荷施加點(保險杠外板支承部16i)從樹脂發(fā)泡材料16的中心線向車寬方向內(nèi)側(cè)偏移了距離δ，當(dāng)碰撞載荷F1產(chǎn)生的力矩M發(fā)生作用，樹脂發(fā)泡材料16向車寬方向內(nèi)側(cè)倒伏，可能會妨礙樹脂發(fā)泡材料16的壓塌而降低碰撞能量的吸收性能。但是，根據(jù)本實施方式，由于樹脂發(fā)泡材料16具有向車寬方向內(nèi)側(cè)延伸并連接于后保險杠13的外側(cè)部分13b的后表面的防倒部16j，因此能夠通過防倒部16j防止樹脂發(fā)泡材料16因碰撞載荷F1而向車寬方向內(nèi)側(cè)倒伏，能夠促進樹脂發(fā)泡材料16的壓塌而提高碰撞能量的吸收效果。

進而，當(dāng)有斜碰撞的碰撞載荷F2施加于后保險杠13的外側(cè)部分13b時，能夠通過設(shè)置于外側(cè)部分13b的蜂窩結(jié)構(gòu)部17的壓塌而吸收碰撞能量。而且，由于用于安裝樹脂發(fā)泡材料16的嵌合凸部17i及蜂窩結(jié)構(gòu)部17形成為一體(參照圖4(B))，能夠簡化其制造工程。

此外，在制造后保險杠13時，首先，使包含沿車寬方向取向的連續(xù)纖維的纖維增強樹脂制的具有日文字母“コ”字形剖面的保險杠主體部14，與連接于保險杠主體部14的開口部的外周的不連續(xù)纖維增強樹脂制的凸緣15一體沖壓成型；接著，使以成為一體的方式具有嵌合凸部17i的蜂窩結(jié)構(gòu)部17跨保險杠主體部14及凸緣15而注塑成型；然后，通過將樹脂發(fā)泡材料16的嵌合凹部16b嵌合于蜂窩結(jié)構(gòu)部17的嵌合凸部17i來將樹脂發(fā)泡材料16安裝于保險杠13。因此，不僅能夠制造輕量且具有較高能量吸收性能的車輛保險杠13，在即使廢止了以往配置于保險杠的車寬方向兩端及車身框架之間的碰撞盒的情況下，也能確保發(fā)生輕微碰撞時的碰撞能量吸收性能。而且，車輛保險杠13的制造能夠更加容易。

以上對本發(fā)明的實施方式進行了說明。本發(fā)明可在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進行各種設(shè)計變更。

例如，實施方式中對沿車寬方向配置于車身后端部的后保險杠13進行了說明，但本發(fā)明也可適用于沿車寬方向配置于車身前端部的前保險杠。

附圖標(biāo)記說明

13 后保險杠(保險杠)

13a 中央部分

13b 外側(cè)部分

14 保險杠主體部

15 凸緣

16 樹脂發(fā)泡材料

16b 嵌合凹部

16c 嵌合槽

16d 嵌合槽

16e 嵌合槽

16f 壓緣

16j 防倒部

17 蜂窩結(jié)構(gòu)部

17c 橫肋(定位部)

17d 橫肋(嵌合肋)

17e 橫肋(嵌合肋)

17f 橫肋(嵌合肋)

17g 橫肋(定位部)

17i 嵌合凸部