(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンパーカバーの内部に装着された状態で外部から入ってくる衝撃を受けて減殺するものであって、
ボディーと、
前記ボディー内に固定され、中空断面を有する繊維複合補強材と、を含むバンパーバックビームの製造方法において、
前記ボディーは、合成樹脂で成形・製作され、
前記繊維複合補強材は、
ガラス繊維または炭素繊維系列の連続繊維と合成樹脂とを混合・溶融した後で押出を通じて製作され、
インサート射出を通じて前記ボディーの内部に完全に収容され、外部に剛性を提供する本体部であって、前記中空断面において４つの頂点を有する本体部と、
一定の幅及び厚さを有する帯の形態を取り、前記本体部の側部に一体に形成される結合部であって、前記頂点のそれぞれに２つずつ設けられ、かつ前記２つの結合部が前記中空断面において互いに直角の角度をなす、対称的に配置された８つの結合部と、からなり、
連続繊維６０重量％ないし７０重量％と、合成樹脂３０重量％ないし４０重量％と、を含んで構成され、前記ボディー内に固定されることを特徴とする中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項２】
前記繊維複合補強材は、
長さ方向に延長され、多角形の断面形態を取ることを特徴とする、請求項１に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項３】
前記繊維複合補強材に投入される合成樹脂とボディーをなす合成樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項４】
前記合成樹脂は、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート及びポリプロピレンのうちいずれか一つであることを特徴とする、請求項３に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項５】
前記繊維複合補強材は、長さ方向に沿って延長され、湾曲された形態を取ることを特徴とする、請求項１に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項６】
前記結合部には、
インサート射出時、前記ボディーを形成する溶融状態の合成樹脂を通過させる多数の貫通穴が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項７】
前記ボディーには、合成樹脂と結合するガラス繊維がさらに含まれることを特徴とする、請求項１に記載の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの製造方法。
【請求項８】
バンパーカバーの内部に装着された状態で外部から入ってくる衝撃を受けて減殺するものであって、ボディーと、前記ボディー内に固定され、中空断面を有する繊維複合補強材と、を含むバンパーバックビームを備えるバンパーの製造方法において、前記ボディーは、合成樹脂で成形・製作され、前記繊維複合補強材は、ガラス繊維または炭素繊維系列の連続繊維と合成樹脂とを混合・溶融した後で押出を通じて製作され、インサート射出を通じて前記ボディーの内部に完全に収容され、外部に剛性を提供する本体部であって、前記中空断面において４つの頂点を有する本体部と、一定の幅及び厚さを有する帯の形態を取り、前記本体部の側部に一体に形成される結合部であって、前記頂点のそれぞれに２つずつ設けられ、かつ前記２つの結合部が前記中空断面において互いに直角の角度をなす、対称的に配置された８つの結合部と、からなり、連続繊維６０重量％ないし７０重量％と、合成樹脂３０重量％ないし４０重量％と、を含んで構成され、前記ボディー内に固定されるバンパーバックビームを備えることを特徴とするバンパーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビーム及びこれを有するバンパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前後に設置されているバンパーは、車両衝突時の衝撃を１次的に吸収し、車と搭乗者をある程度保護する緩衝装置である。このようなバンパーは、バンパーステーを通じて車両のボディーフレームに固定されるバンパーバックビームと、前記バンパーバックビームの前面に固定される衝撃吸収フォームと、前記衝撃吸収フォームを挟んでバンパーバックビームに固定されるバンパーカバーとを含んで構成される。
【０００３】
前記のようなバンパーバックビームには多様な種類があり、例えば、図１に示したタイプのものもある。
【０００４】
図１は、従来のバンパーバックビームを分解して示した図である。
【０００５】
図示したように、従来のバンパーバックビームは、バンパーカバー（図示せず）の内部に固定される本体１１と、前記本体１１を車体に連結するためのステー１２とを含んで構成される。
【０００６】
前記本体１１は、繊維複合素材で成形され、Ａ―Ａ線断面形状が開放された形態を取り、いわゆる‘コ’の字の断面形態を有する。前記のように本体１１を繊維複合素材で成形する理由は、車両の重さを軽減するためである。
【０００７】
繊維複合素材で成形された従来のバックビームは、合成樹脂にガラス繊維が混合されたものが一般的であって、強度、剛性及び破断伸び率などの物理的特性がガラス繊維によって左右される。すなわち、合成樹脂のみからなるバックビームに比べると、繊維複合素材を用いたバックビームの場合、強度及び剛性が相当増加する一方、延伸率は急激に低下する。
【０００８】
前記の理由により、繊維複合素材を用いたバックビームに作用する衝撃荷重が高くない場合は、高い強度と剛性による影響でバックビームの衝撃エネルギー吸収が効率的であるが、高い衝撃荷重ではむしろ延伸率が良くないので、バックビームが容易に割れてしまい、衝撃エネルギーの吸収効率が急激に低下し得るという短所を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記問題を解消するためになされたものであって、合成樹脂と繊維複合素材がシナジーを起こし、満足するに値する強度及び剛性を提供することはもちろん、高い延伸率を有し、衝突時にクラックをほとんど発生させないので、衝突エネルギーの吸収能力に優れ、特に、繊維複合素材が中空断面の形態を取るので、耐衝撃性に優れ、信頼性が高い、中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビーム及びこれを有するバンパーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明の中空断面を有する繊維複合補強材が内蔵されている
バンパーバックビームは、バンパーカバーの内部に装着された状態で外部から入ってくる衝撃を受けて減殺するものであって、合成樹脂で成形・製作されるボディーと、前記ボディー内に固定され、中空断面を有する繊維複合補強材とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、前記繊維複合補強材は、長さ方向に延長され、多角形の断面形態を取ることを特徴とする。
【００１２】
また、前記繊維複合補強材は、ガラス繊維または炭素繊維系列の連続繊維と合成樹脂とを混合・溶融した後、押出を通じて製作されたことを特徴とする。
【００１３】
併せて、前記繊維複合補強材は、ガラス繊維または炭素繊維系列の連続繊維及び短繊維と合成樹脂とを混合・溶融した後、押出を通じて製作されたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記繊維複合補強材は、連続繊維６０重量％ないし７０重量％と、合成樹脂３０重量％ないし４０重量％とを含んで構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記繊維複合補強材に投入される合成樹脂とボディーをなす合成樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【００１６】
併せて、前記合成樹脂は、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート及びポリプロピレンのうちいずれか一つであることを特徴とする。
【００１７】
また、前記繊維複合補強材は、長さ方向に沿って延長され、湾曲された形態を取ることを特徴とする。
【００１８】
また、前記繊維複合補強材は、インサート射出を通じて前記ボディーの内部に完全に収容され、外部に剛性を提供する本体部と、一定の幅及び厚さを有する帯の形態を取り、前記本体部の側部に一体に形成される結合部とからなることを特徴とする。
【００１９】
また、前記結合部には、インサート射出時、前記ボディーを形成する溶融状態の合成樹脂を通過させる多数の貫通穴が形成されたことを特徴とする。
【００２０】
また、前記ボディーには、合成樹脂と結合するガラス繊維がさらに含まれることを特徴とする。
【００２１】
また、前記目的を達成するための本発明のバンパーは、バンパーカバーの内部に装着された状態で外部から入ってくる衝撃を受けて減殺するものであって、合成樹脂で成形・製作されるボディーと、前記ボディー内に固定され、中空断面を有する繊維複合補強材とを含むバンパーバックビームを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
前記のように構成される本発明の繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビーム及びこれを有するバンパーは、合成樹脂と繊維複合素材がシナジーを起こし、満足するに値する強度及び剛性を提供することはもちろん、高い延伸率を有し、衝突時にクラックをほとんど発生させないので、衝突エネルギーの吸収能力に優れ、特に、繊維複合素材が中空断面の形態を取るので、耐衝撃性に優れ、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のバンパーバックビームを示した図である。
【図２】本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの斜視図である。
【図３】図２に示したバンパーバックビームの正面図である。
【図４】図３のＩＶ―ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ―Ｖ線断面図である。
【図６】図２に示したバンパーバックビームに内蔵される繊維複合補強材を別途に示した斜視図である。
【図７】図６に示した繊維複合補強材の他の例を示した斜視図である。
【図８】図７に示したタイプの繊維複合補強材の特徴を説明するために示した図である。
【図９】図７に示したタイプの繊維複合補強材の特徴を説明するために示した図である。
【図１０】本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの他の例を示した正面図である。
【図１１】図１０に示したバンパーバックビームに内蔵される繊維複合補強材の一部切除正面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームに適用可能な多様な他の形状の繊維複合補強材の断面を示した図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームに適用可能な多様な他の形状の繊維複合補強材の断面を示した図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームに適用可能な多様な他の形状の繊維複合補強材の断面を示した図である。
【図１５】本発明の一実施例に係るバンパーを概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、本発明に係る一つの実施例を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビームの斜視図で、図３は、図２に示したバンパーバックビームの正面図である。
【００２６】
図示したように、本実施例に係る繊維複合補強材３５が内蔵されているバンパーバックビーム３１は、合成樹脂で成形・製作され、バンパーステー４２を通じて車両のボディーフレーム（図１５の４５）に固定されるボディー３３と、前記ボディー３３の製作時、インサート射出を通じてボディー３３の内部に固定される繊維複合補強材３５とを含んで構成される。図２では、前記繊維複合補強材３５の一部がボディー３３の側部に露出している。
【００２７】
まず、前記ボディー３３は、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンまたはポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂で成形されたものであって、両側面に多数のＸ字状の補強リブ３３ａが形成されており、また、図面上、その両端部の下部にバンパーステー４２が固定される。当然、前記ボディー３３のサイズや形状は車両のモデルに応じて変わる。
【００２８】
また、前記繊維複合補強材３５は、連続繊維と合成樹脂とを混合及び溶融した状態で押出及びプレッシング過程を通じて製作される。前記連続繊維としてはガラス繊維または炭素繊維を使用し、前記合成樹脂としてはポリプロピレンやポリカーボネートなどを使用することができる。
【００２９】
併せて、前記連続繊維と合成樹脂との混合比率は、連続繊維：合成樹脂を７：３ないし６：４程度にすると良い。すなわち、前記繊維複合補強材は、連続繊維６０重量％ないし７０重量％と、合成繊維３０重量％ないし４０重量％とを含んで構成される。
【００３０】
場合に応じて、連続繊維と短繊維を共に適用することもできる。
【００３１】
まず、図６を参照して、前記繊維複合補強材３５の構造について説明する。
【００３２】
図６は、図２に示したバンパーバックビーム３１に内蔵される繊維複合補強材３５を別途に示した斜視図である。
【００３３】
図示したように、前記繊維複合補強材３５は、長さ方向に延長され、延長方向に一定の断面形態を有する本体部３５ａと、前記本体部３５ａの両側面に一体をなして水平を維持する結合部３５ｂとを含んで構成される。
【００３４】
前記本体部３５ａは、略四角パイプの形態を取り、結合部３５ｂは、一定の幅及び厚さを有する帯の形態を取る。前記のように、前記形態を有する繊維複合補強材３５は、連続繊維と合成樹脂とを混合して溶融させた後、これを押出及び多段プレッシングすることによって製作される。
【００３５】
前記本体部３５ａの両側に結合部３５ｂを形成した理由は、ボディー３３に対する繊維複合補強材３５の接触面積を最大限広げ、繊維複合補強材３５に対するボディー３３の結合力を増加させるためである。
【００３６】
また、上述したように、前記繊維複合補強材３５は、インサート射出を通じて前記ボディー３３の内部に内蔵される。特に、図４及び図５に示したように、四角中空パイプの形態を取る本体部３５ａは、ボディー３３の内部に完全に含まれる。
【００３７】
図４は、図３のＩＶ―ＩＶ線断面図で、図５は、図３のＶ―Ｖ線断面図である。
【００３８】
図面を参照すると、前記ボディー３３の内部に四角パイプ形態の本体部３５ａが内蔵されており、前記結合部３５ｂは、水平を維持した状態で上下面がボディー３３に覆われて密着していることが分かる。
【００３９】
このような構造は、インサート射出工程を通じて具現される。すなわち、既に製作された繊維複合補強材３５を射出金型の内部に予め定位置させた状態で、金型の内部に溶融状態の合成樹脂をさらに注入して固めることによって得られる。
【００４０】
特に、前記本体部３５ａが四角形の形態を取るので、本体部３５ａの断面係数が高く、バンパーバックビーム３１の剛性を極大化させる。
【００４１】
図７は、本発明の一実施例に係るバンパーバックビーム３１に適用可能な他のタイプの繊維複合補強材３６を示した斜視図である。
【００４２】
以下では、前記図面符号と同一の図面符号は、同一機能の同一の部材を示す。
【００４３】
図面を参照すると、前記結合部３５ｂに多数の貫通穴３５ｃが形成されていることが分かる。前記貫通穴３５ｃは、インサート射出用金型（図示せず）内に前記繊維複合補強材３６を位置させた後、金型の内部に溶融状態の合成樹脂を注入するときに合成樹脂が通過する穴である。
【００４４】
このように結合部３５ｂに貫通穴３５ｃを形成することによって、ボディー３３に対する繊維複合補強材３６の結合がさらに堅固になる。これについては、図８及び図９を通じて後で説明する。
【００４５】
図８及び図９は、図７に示したタイプの繊維複合補強材３６の特徴を説明するために示した図である。
【００４６】
図示したように、前記結合部３５ｂに形成されている貫通穴３５ｃ内にボディーの一部が充填されている。前記貫通穴３５ｃに充填されている部分は、インサート射出成形時、射出金型の内部に注入された溶融状態の合成樹脂が固まった部分であって、ボディー３３に対する繊維複合補強材３６の結合をさらに堅固に維持させる。したがって、例えば、前記バンパーバックビーム３１にベンディング力が加えられたとしても、ボディー３３に対する繊維複合補強材３６のスリップ現象は発生しにくい。
【００４７】
図１０は、本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビーム３１の他の例を示した正面図で、図１１は、図１０に示したバンパーバックビーム３１に内蔵される繊維複合補強材３７の一部切除正面図である。
【００４８】
図面を参照すると、前記繊維複合補強材３７が長さ方向に延長され、アーク状に湾曲されていることが分かる。前記繊維複合補強材３７の湾曲された曲率は、バンパーバックビーム３１の設計に応じて異なる。当然、前記のように繊維複合補強材３７を湾曲させることによって、外部から入ってくる衝撃により積極的に対処することができる。
【００４９】
図１２ないし図１４は、本発明の一実施例に係る繊維複合補強材が内蔵されているバンパーバックビーム３１に適用可能な多様な他の形状の繊維複合補強材の断面を示した図である。図示した多様なタイプの繊維複合補強材の材質はいずれも同一である。
【００５０】
図１２に示したタイプの繊維複合補強材３８は、四角形の断面形態を取り、長さ方向に延長されて四角中空パイプの形態を取る本体部３５ａと、前記本体部３５ａの両側面の下端部に一体に固定される水平の結合部３５ｂとからなる。当然、前記結合部３５ｂには多数の貫通穴３５ｃが形成されている。
【００５１】
また、図１３に示している繊維複合補強材４０は、図１２の繊維複合補強材３８と類似するが、両側面の上端部に結合部３５ｂが追加されている点において異なる。すなわち、図１３の繊維複合補強材４０は、合計４個の結合部３５ｂを有する。当然、前記各結合部３５ｂごとに多数の貫通穴３５ｃが形成されている。
【００５２】
図１４に示した繊維複合補強材４１は、略‘井’の字の形態を取る。すなわち、前記本体部３５ａの四つの頂点にある二つの結合部３５ｂは、直角の角度をなすように形成されている。
【００５３】
図１５は、本発明の一実施例に係るバンパーを概略的に示した図である。
【００５４】
図示したように、本実施例に係るバンパー４９は、バンパーステー４２を通じて車体のボディーフレーム４５に固定されるバンパーバックビーム３１と、前記バンパーバックビーム３１の前方に備えられる衝撃吸収フォーム４７と、前記衝撃吸収フォーム４７を挟んでバンパーバックビーム３１の前方に固定されるバンパーカバー４３とを含んで構成される。前記衝撃吸収フォーム４７は、発泡ゴムやウレタンフォームなどの弾性力を有する部材である。
【００５５】
前記構成を有する本実施例に係るバンパー４９は、前記バンパーバックビーム３１を構成する繊維複合補強材３５とボディー３３の作用により、外部から入ってくる衝撃を非常に効果的に減殺することができる。
【００５６】
以上では、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で通常の知識を有する者によって多様な変形が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１１：バンパーバックビーム、１３：本体、１５：溝部、１７：結合面、１９：補強部材、２１：挿入部、２３：固定部、２５：ボルト、３１：バンパーバックビーム、３３：ボディー、３３ａ：補強リブ、３５：繊維複合補強材、３５ａ：本体部、３５ｂ：結合部、３５ｃ：貫通穴、３６、３７、３８、３９、４０、４１：繊維複合補強材、４２：バンパーステー、４３：バンパーカバー、４５：ボディーフレーム、４７：衝撃吸収フォーム、４９：バンパー
【図１】
0006018643.tif 000002
【図２】
0006018643.tif 000003
【図３】
0006018643.tif 000004
【図４】
0006018643.tif 000005
【図５】
0006018643.tif 000006
【図６】
0006018643.tif 000007
【図７】
0006018643.tif 000008
【図８】
0006018643.tif 000009
【図９】
0006018643.tif 000010
【図１０】
0006018643.tif 000011
【図１１】
0006018643.tif 000012
【図１２】
0006018643.tif 000013
【図１３】
0006018643.tif 000014
【図１４】
0006018643.tif 000015
【図１５】
0006018643.tif 000016