冲击吸收构件

技术领域

本发明涉及冲击吸收构件。

背景技术

在汽车等车辆中，为了在碰撞时保护驾驶员，对以各种方法来降低驾驶员的损害进行了研究。尤其是，保险杠被设置于汽车前后，并设想与对向车的碰撞或因驾驶失误而导致的向墙等的碰撞。因此，作为冲击吸收构件的保险杠的重要性不断增加。

主要地，在汽车中，在其前部、后部，装备有用于吸收碰撞时的冲击的保险杠构造体。保险杠构造体通常包括保险杠加强件及能量吸收构件。由于以保险杠加强件来承受冲击，能量吸收构件变形，因而保险杠构造体会抑制对车体的伤害。尤其是，被设置于前方的保险杠会设想各种碰撞条件。例如有偏心碰撞、完全重叠碰撞等。作为其一，也可举出与行人的接触。此外，一方面要重视安全性，另一方面也需要应对从环境问题到减轻整个车体重量的问题，构成车辆的保险杠也不例外。

据此，需要使用了轻量的铝合金的冲击吸收构件，并需要针对符合碰撞条件的强度、冲击吸收性进行研究。

例如，在专利文献1中，提出了一种配置有上下偏心碰撞应对部件的保险杠构造体。该保险杠构造体由以下构件构成：保险杠加强件，其由铝合金制的中空挤出材料形成；以及增高构件，其由被安装于该保险杠加强件的上表面或下表面的铝合金制的中空挤出材料形成。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本特许第5140093号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

专利文献1所记载的保险杠构造体由铝合金制的中空挤出材料构成。因此，能够达成保险杠的轻量化、以及其所伴随的车体整体的轻量化这样的目的。但是，针对保险杠构造体的强度及冲击吸收性，存在如下这样的问题：好的差的混合存在，无法以较高的成品率得到具备与规格相符的强度及冲击吸收性的那样的保险杠。

本发明的目的在于提供一种可作为汽车的保险杠等来使用的、强度及冲击吸收性优异并能够以高成品率来达成这些特性的、减轻了重量并考虑了环境问题的冲击吸收构件。

[用于解决技术课题的技术方案]

为了达成上述目的，本发明涉及一种冲击吸收构件，其中，铝合金制的第1中空构件及第2中空构件相互焊接接合，且该冲击吸收构件的特征在于，焊接材料及焊道不从上述第1中空构件及上述第2中空构件的接合面侧突出。

本发明人们为了达成上述目的而进行了专心研究。结果，本发明人们发现，专利文献1中的焊接精度会对冲击吸收构件的强度及冲击吸收性造成较大影响。更具体而言，是安装保险杠加强件和增高构件时的、保险杠加强件的上表面与增高构件的凸部的分界面处的焊接精度。

在专利文献1中，保险杠加强件的侧面与包含增高构件的凸部的侧面构成焊接接合时的接合面。在该焊接接合中，当焊接材料过多或焊接输出过大时，焊接材料或焊道会从上述接合面向外部突出。于是，当针对冲击吸收构件的、例如接合面施加冲击时，该冲击所产生的能量会集中于上述突出物。因此，会无法在整个冲击吸收构件上分散并承受冲击所产生的能量，因而冲击吸收构件的强度及冲击吸收性会降低。

然而，根据本发明，使得焊接接合的焊接材料及焊道不会从该焊接接合所形成的接合面向外部突出。因此，即使在对冲击吸收构件施加了冲击的情况下，该冲击所产生的能量也不会向突出物集中，而是会分散到整个冲击吸收构件。因此，能够将冲击吸收构件的强度及冲击吸收性保持得较高。

此外，因为由铝合金制的中空构件来构成冲击吸收构件，所以能够提供一种减轻了重量的冲击吸收构件，也能够应对环境问题。

另外，所谓本发明中的接合面，意味着实际赋予焊接材料以进行焊接的面，而并不意味着因焊接而相互抵接的面。

在本发明的一例中，在接合面形成台阶部，焊接接合能够在该台阶部上进行。当像这样在接合面形成台阶部时，焊接材料会积存于该台阶部，并在该台阶部内形成焊道。因此，能够简易地防止焊接材料及焊道的、从接合面的突出。

此外，在本发明的一例中，将第2中空构件的截面设为三角形状，第1中空构件及第2中空构件能够在碰撞面侧同面。即，因为将第2中空构件的截面形状设为了三角形状，所以能够将第2中空构件的重量例如减轻10％左右。此外，第1中空构件及第2中空构件在碰撞面侧同面。由此，能够在第1中空构件及第2中空构件这两者上有效率地承受来自外部的冲击，并能够通过有效的能量分散来实现较高的强度及冲击吸收性。

进而，在本发明的一例中，第1中空构件及第2中空构件中的至少一者能够采用挤出材料。由此，第1中空构件及第2中空构件中的至少一者能够一体地形成为具有所期望的截面形状，且不具有接合部。因此，能够得到所期望强度的第1中空构件等。

此外，在本发明的一例中，能够将第1中空构件作为保险杠加强件，并将第2中空构件作为增高构件。由此，能够得到包括具有上述特征的冲击吸收构件的保险杠构造体。

[发明效果]

如以上说明的那样，根据本发明，能够提供一种可作为汽车保险杠等来使用的、强度及冲击吸收性优异且能够以高成品率来达成这些特性的、减轻了重量并考虑了环境问题的冲击吸收构件。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的冲击吸收构件的俯视图。

图2是沿图1所示的冲击吸收构件的X－X线切开的情况下的剖视图。

图3是比较例中的保险杠构造体的俯视图。

图4是沿图3所示的保险杠构造体的X－X线切开的情况下的剖视图。

图5是比较例中的保险杠构造体的俯视图。

图6是沿图5所示的保险杠构造体的X－X线切开的情况下的剖视图。

图7是表示实施例中的完全重叠分析结果的、荷重－行程曲线的图。

具体实施方式

以下，针对本发明的具体特征，基于用于实施发明的形态来进行说明。

图1是本发明的冲击吸收构件的俯视图，图2是图1所示的冲击吸收构件的剖视图。

如图1及图2所示，本发明的冲击吸收构件10具有铝合金制的第1中空构件11和第2中空构件12。在本实施方式中，如在图2中示出的那样，第1中空构件11的上表面的端部表面与第2中空构件12的下表面的端部表面通过熔接而接合。因此，该情况下的焊接面为由这些端部表面划定的表面，具体而言，在图2中，意味着以A－A线表示的接合面。

在本实施方式中，在以A－A线表示的接合面中，形成了台阶部16。在该台阶部16内，通过进行第1中空构件11的上表面端部与第2中空构件12的下表面端部的焊接，第1中空构件11与第2中空构件12焊接接合。

另外，图中，附图标记W表示焊接材料及焊道中的至少一者。

如此，在本实施方式中，在第1中空构件11与第2中空构件12的接合面A－A上形成台阶部16，并在该台阶部16内进行了焊接。因此，焊接材料及焊道W不会从接合面A－A向冲击吸收构件的前方突出。因此，即使在例如从其前方对冲击吸收构件10施加了冲击的情况下，该冲击所产生的能量也不会集中于焊接材料及焊道W，而是会分散到整个冲击吸收构件10。结果，能够将冲击吸收构件10的强度及冲击吸收性保持得较高。

此外，第1中空构件11及第2中空构件12由铝合金形成。因此，能够提供一种减轻了重量的冲击吸收构件10，也能够应对环境问题。

另外，作为构成第1中空构件11及第2中空构件12的铝合金，能够使用铝1000系合金、铝2000系合金、铝3000系合金、铝4000系合金、铝5000系合金、铝6000系合金、以及铝7000系合金等通用的铝合金。

此外，将第1中空构件11及第2中空构件12接合的焊接能够使用电弧焊接、气体焊接、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接、TIG焊接等通用的方法。

进而，也可以是，不在台阶部16内进行焊接，而是例如形成槽部，并在该槽部内进行焊接，从而使得焊接材料及焊道W不会从接合面A－A向前方突出。进而，也可以是，不形成台阶部或槽部，而是调整焊接材料的量或焊接强度等，从而使得焊接材料及焊道W不会从接合面A－A向前方突出。

在本实施方式中，根据图2可以明确，将第2中空构件12的截面设为了三角形状。此外，在接合面A－A侧，在该情况下，在冲击吸收构件10的前方，即碰撞面侧，第1中空构件11及第2中空构件12同面(包含接合面A－A的面)。

如此，因为将第2中空构件12的截面形状设为了三角形状，所以能够将第2中空构件12的重量例如减轻10％左右。此外，因为第1中空构件11及第2中空构件12在碰撞面侧同面，所以能够在第1中空构件11及第2中空构件12这两者上有效率地承受来自外部的冲击。因此，能够通过有效的能量分散来实现较高的强度及冲击吸收性。

此外，将第1中空构件11及第2中空构件12中的至少一者设为挤出材料，优选将两者都设为挤出材料。由此，第1中空构件11及第2中空构件12能够一体地形成为具有所期望的截面形状，且不具有接合部。因此，能够得到所期望强度的第1中空构件11及12。

此外，在本实施方式中，当将第1中空构件11作为保险杠加强件，将第2中空构件12作为增高构件时，能够作为保险杠构造体而得到冲击吸收构件10。因此，能够提供一种强度及冲击吸收性较高且减轻了重量的保险杠构造体，也能够应对环境问题。但是，本实施方式的冲击吸收构件10并不被限定于保险杠构造体，也能够使用于需要吸收冲击的机械构件或夹具等任意构件。

实施例

以下，将示出本发明的有代表性的实施例，并更加具体地释明本发明，当然，本发明不会因这样的实施例的记载而受到任何制约。此外，应理解的是：在本发明中，除了以下实施例之外，进一步地，除了上述具体记述以外，只要不脱离本发明的主旨，就能够基于本领域技术人员的知识来加以各种变更、修正及改良等。

针对本发明例的模型及脱离本发明的范围的比较例的模型，将实施了完全重叠分析结果的结果在以下示出。另外，以下的分析中，全部以将第1中空构件11作为保险杠加强件，将第2中空构件12作为增高构件，将冲击吸收构件10作为保险杠构造体的方式构成。此外，为了表示本发明例的作用效果，作为比较例，准备出了没有增高部件的保险杠构造体(参照比较例1、图3、4)、以及焊接材料及焊道W从接合面A－A向前方突出的保险杠构造体(参照比较例2、图5、6)。

针对FEM分析的材料模型，将保险杠加强件设为由0.2％屈服强度为400MPa左右的7000系铝合金挤出型材形成。此外，将能量吸收构件及增高部件设为由0.2％屈服强度为180MPa的6000系铝合金挤出型材形成。

对于FEM分析，使用了通用的有限要素分析软件RADIOSS(注册商标)。能量吸收构件端部的约束条件假定为以焊接来设置单板的情况，并设为了约束压缩破坏方向以外的位移和旋转，以刚体挤入的方案。

使用该软件，进行完全重叠分析，制作荷重－行程曲线，并将其示出于图7。

如图7所示，本发明例中，荷重的上升也较早，可知会以较短的行程达到高荷重。即，可知：因为荷重从行程初期上升，所以能够更早地吸收冲击所产生的能量，作为保险杠构造体而具有优异的强度及冲击吸收性。

另一方面，在没有增高构件的比较例1中，只有荷重的上升较早，表示出与发明例同样的倾向，但最大荷重与发明例相比较低。其原因被认为是：在比较例1中，没有增高构件，因此冲击所产生的能量的分散吸收比发明例更差。

此外，在焊接材料及焊道W从接合面A－A向前方突出的比较例2中，只有最大荷重与发明例同样，但荷重的上升较慢。在比较例2中，焊接材料等从接合面A－A向前方突出。由此，其原因被认为是：当初冲击所产生的能量集中于该位置，然后分散到保险杠加强件或增高构件并被吸收。

本发明能够不脱离本发明的广义的精神和范围地进行各种实施方式及变形。此外，上述实施方式仅用于对本发明进行说明，并不会限定本发明的范围。即，本发明的范围不是通过实施方式，而是通过权利要求书来表示的。并且，在权利要求书的范围内、以及与其等同的发明的意义的范围内实施的各种变形也被视为本发明的范围之内。

本申请基于2018年5月31日申请的日本国专利申请特愿2018-105078号，并将其说明书、权利要求书及全部附图作为参照援引于本说明书中。

[工业可利用性]

本发明的冲击吸收构件优选被使用为汽车等的车辆用保险杠的构成构件。

[附图标记说明]

10 冲击吸收构件

11 第1中空构件

12 第2中空构件

16 台阶部

W 焊接材料及焊道