汽車用耐碰撞部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及例如保險杠加強(qiáng)件(bumper reinforce)、車門防撞梁(boor impactbeam)、車頂加強(qiáng)件(roof reinforce)、卡車用FUP (前側(cè)行人保護(hù)裝置(front underrunprotector))、卡車用RUP (后側(cè)行人保護(hù)裝置(Rear underrun protector))等汽車用耐碰撞部件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，汽車的碰撞基準(zhǔn)逐步強(qiáng)化，作為針對重疊(overlap)量小的正面或者后面碰撞(也稱作偏置(offset barrier)碰撞或者小重疊(small lap)碰撞)、斜向碰撞(也稱作端部擺動碰撞或者斜角(oblique)碰撞)、側(cè)面碰撞(也稱作側(cè)面沖擊(side impact))的部件，設(shè)置有保險杠加強(qiáng)件、車門防撞梁、車頂加強(qiáng)件、FUP、RUP等耐碰撞部件。
[0003]這些耐碰撞部件有時要求減小長度方向端部的外形尺寸。更具體而言，對于保險杠加強(qiáng)件、FUP、RUP等，例如出于減小汽車的轉(zhuǎn)彎最小半徑等操作性提高的目的以及外觀設(shè)計(design)上的要求，要求減小長度方向端部的車身前后方向尺寸(L尺寸)。對于車門防撞梁，例如出于用于向車門(door)的內(nèi)板(inner panel)安裝或者外觀設(shè)計上的要求，需要減小長度方向端部的車身寬度方向尺寸(W尺寸)。對于車頂加強(qiáng)件，例如出于用于向車頂側(cè)導(dǎo)軌(roof side rail)安裝或者外觀設(shè)計上的要求，需要減小長度方向端部的車身高度方向尺寸(H尺寸)。
[0004]由于這些耐碰撞部件設(shè)置在遠(yuǎn)離汽車的重心的位置，因此對于慣性力矩的影響大。因此，耐碰撞部件不僅出于燃油效率提高的要求，出于提高運(yùn)動性能的目的也要求輕型化，使用招(aluminum)擠壓型材等。
[0005]專利文獻(xiàn)I記載有對鋁擠壓型材的端部進(jìn)行壓扁加工而減小了剖面的L尺寸的保險杠加強(qiáng)件。專利文獻(xiàn)2記載有斜向切掉鋁擠壓型材的端部而減小剖面的L尺寸、并且在該位置從正面?zhèn)染o固槽形的加強(qiáng)部件而成的保險杠加強(qiáng)件。專利文獻(xiàn)3中記載有對鋁擠壓型材的端部進(jìn)行壓扁加工而減小了剖面的W尺寸的車門梁(door beam)。專利文獻(xiàn)4中記載有斜向切掉鋁擠壓型材的端部而減小了剖面的W尺寸的車門梁。專利文獻(xiàn)5中記載有對鋁擠壓型材的端部進(jìn)行壓扁加工或者斜向切掉鋁擠壓型材的端部而減小了剖面的H尺寸的車頂加強(qiáng)件。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平07 - 025296號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開平2006 - 151095號公報
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開平09 - 58386號公報
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本特開平10 - 94844號公報(圖8)
[0012]專利文獻(xiàn)5:日本特開2010 - 36746號公報(段落0019)
[0013]對于保險杠加強(qiáng)件等耐碰撞部，要求長度方向端部的外形尺寸小并且變形強(qiáng)度高的構(gòu)造。但是，在例如由鋁擠壓型材構(gòu)成的保險杠加強(qiáng)件中，若對長度方向端部進(jìn)行壓扁加工而減小剖面的L尺寸，由于使腹板(Web)彎曲(參照專利文獻(xiàn)I)，因此碰撞時的變形負(fù)載變小。因此，例如在重疊量小的正面碰撞中，存在碰撞物向車身侵入而車身損傷增大的問題。另外，為了增大碰撞時的變形負(fù)載，也能夠安裝其他部件來增大端部的強(qiáng)度(參照專利文獻(xiàn)2)，但存在因部件數(shù)增加、焊接工時增加等而使得成本增大的問題。
[0014]對于車門梁、車頂加強(qiáng)件，在對端部進(jìn)行壓扁加工或者斜向切斷而減小剖面的W尺寸或者H尺寸的情況下，端部的強(qiáng)度也會降低。另外，若為了補(bǔ)償強(qiáng)度的降低而使例如托架(Bracket)等加強(qiáng)部件大型化，則存在成本(cost)、重量增大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于提供減小了長度方向端部的外形尺寸的保險杠加強(qiáng)件等耐碰撞部件，從而防止端部的強(qiáng)度降低，無需使用其他部件就可以防止碰撞性能降低。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]本發(fā)明對由具有碰撞側(cè)凸緣(flange)以及車身側(cè)凸緣、與所述兩個凸緣連接的腹板的金屬制中空型材構(gòu)成、且使所述中空型材的長度方向的端部的剖面形狀變形而減小了所述兩個凸緣之間的尺寸的汽車用耐碰撞部件進(jìn)行了改進(jìn)，其特征在于，所述端部通過模鍛(swaging)加工而變形，在將所述端部處的腹板的壁厚設(shè)Stw、且將不使剖面形狀變形的部位處的腹板的壁厚設(shè)為Tw時，tw> Tw，在將不使剖面形狀變形的部位處的所述腹板與所述凸緣所成的拐角部的內(nèi)側(cè)拐角半徑設(shè)為R?時，(tw— Tw)。
[0018]需要說明的是，型材是指在長度方向上實(shí)質(zhì)具有相同剖面形狀的縱長材料。
[0019]所述汽車用耐碰撞部件例如具有如下的【具體實(shí)施方式】。
[0020](I)所述中空型材具有彼此平行的一對腹板，所述一對腹板與所述的兩個凸緣連接。
[0021](2)在所述(I)的情況下，所述中空型材在剖面內(nèi)部具有一個以上的與所述一對腹板平行的中間腹板，在將所述端部處的所述中間腹板的壁厚設(shè)為^、將不使剖面形狀變形的部位處的所述中間腹板的壁厚設(shè)為T1、且將不使剖面形狀變形的部位處的所述中間腹板與所述兩個凸緣的連接部的圓角(fillet)半徑設(shè)為MtR# U1-T1) ο
[0022](3)所述中空型材是鋁合金擠壓型材。
[0023](4)所述中空型材是通過滾壓成型對鋼板進(jìn)行成形而成的。
[0024]發(fā)明效果
[0025]本發(fā)明的耐碰撞部件在金屬制中空型材的長度方向端部實(shí)施模鍛加工，減小該端部處的兩個凸緣間的尺寸(縮短腹板的長度)，并且使該端部處的腹板的壁厚^比最初的(模鍛加工前的)壁厚Tw大(tw>Tw)。由此，提高了使用該耐碰撞部件的汽車的外觀性、操作性，同時無需使用其他部件就能夠防止耐碰撞部件的長度方向端部的強(qiáng)度降低，防止耐碰撞性能的降低。
[0026]對于本發(fā)明的耐碰撞部件，將所述腹板與所述凸緣的拐角部的內(nèi)側(cè)拐角半徑(最初的拐角半徑)1設(shè)為所述端部處的腹板的模鍛加工前后的壁厚之差(tw—Tw)以上的大小(R?> (tw-Tw))0另外，將所述中間腹板與所述兩個凸緣的連接部的圓角半徑(最初的圓角半徑)?設(shè)為所述端部處的中間腹板的模鍛加工前后的壁厚之差以上的大小(R1^ (t:- T:))o由此，在模鍛加工時，材料在所述拐角部或者連接部順暢地流動，形成模鍛加工后的腹板以及中間腹板在其整個厚度上與兩個凸緣連接的狀態(tài)。其結(jié)果是，防止了豐旲鍛加工后的所述端部處的碰撞時的破裂等，耐碰撞性能提尚。
【附圖說明】
[0027]圖1是對鋁合金擠壓材料進(jìn)行模鍛加工而成的保險杠加強(qiáng)件(彎曲加工前)的俯視圖。
[0028]圖2是圖1的A — A剖視圖。
[0029]圖3是圖1的B— B剖視圖。
[0030]圖4是對將金屬制中空型材的最初的內(nèi)側(cè)拐角半徑Rei設(shè)為腹板的模鍛加工前后的壁厚之差(tw—Tw)以上的大小(R?> (tw-Tw))的理由進(jìn)行說明的圖。
[0031 ]圖5是包括本發(fā)明的保險杠加強(qiáng)件在內(nèi)的保險杠(bumper)構(gòu)造體的俯視圖。
[0032]圖6是示出本發(fā)明的金屬制中空型材的剖面形狀的其他例的圖。
[0033]圖7是本發(fā)明的金屬制中空型材的模鍛前后的剖視圖的其他例。
[0034]圖8是本發(fā)明的金屬制中空型材的模鍛前后的剖視圖的其他例。
[0035]圖9是在CAE (Computer Aided Engineering)分析中使用的試驗(yàn)材料A (本發(fā)明例)的端面圖。
[0036]圖10是在CAE分析中使用的試驗(yàn)材料B (以往例)的端面圖。
[0037]圖11是示出模擬重疊量小的正面碰撞而成的CAE分析模型的圖。
[0038]圖12是根據(jù)CAE分析的結(jié)果而得到的負(fù)載一位移曲線。
[0039]附圖標(biāo)記說明
[0040]1:保險杠加強(qiáng)件(彎曲加工前)
[0041]2:端部
[0042]3:中央部
[0043]4、5、4a、5a:腹板
[0044]6、6a:碰撞側(cè)凸緣
[0045]7、7a:車身側(cè)凸緣
[0046]8、8a:中間腹板
【具體實(shí)施方式】
[0047]接下來，參照圖1?8對本發(fā)明的汽車用耐碰撞部件進(jìn)行具體說明。
[0048]在圖1?3中，作為本發(fā)明的汽車用耐碰撞部件的具體例而示出由鋁合金擠壓型材構(gòu)成的保險杠加強(qiáng)件I (彎曲加工前)的右半部分。保險杠加強(qiáng)件I通過對端部2進(jìn)行模鍛加工而使剖面形狀變形(碰撞面?zhèn)葍A斜)，中央部3保持最初的鋁合金擠壓型材的剖面