JPH0454042Y2

JPH0454042Y2 -

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Publication number: JPH0454042Y2
Application number: JP1987197276U
Authority: JP
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1992-12-18
Also published as: JPH01101954U

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本考案は、自動車等のバンパービームに関し、
特に、熱可塑性樹脂材により一体成形したバンパ
ービームに関する。［従来の技術］近年における自動車用のバンパービームは、自
動車のトータルデザインの観点から、制約された
スペースに入るように設計しなければならない。
ところが最近は、さらに、形状のみならず、軽量
化および高強度化が望まれている。特に、北米輸出仕様車にあつては、バンパービ
ームの軽さと強度が一定の条件に達していること
を必要とされている。軽量化と高強度という相反する二つの条件を充
たすためには、バンパービームを第４図に示すよ
な閉断面形状、すなわち、内部を中空とした閉構
造とすることが知られている。そして従来は、この内部を中空とした閉構造の
バンパービームを、第５図ａ，ｂに示すような手
順で製造していた。すなわち、バンパービーム
を、表側膨出部材４１と裏側平板部材４２の二つ
の構成部品に分けて成形し（第５図ａ）、その後
両部材４１，４２を重ね合せ、ボルトとナツトで
固着したり、接着剤で接着したりあるいは加熱し
て溶着することにより接合して一体化していた
（第５図ｂ）。また、熱可塑性樹脂を用いてブロー成形により
自動車用バンパーを一体成形する技術が実開昭59
−85757号に開示されており、さらには強化繊維
を含有した熱可塑性樹脂を用いた通常の車両用バ
ンパーが特開昭62−149537号に開示されている。［考案が解決しようとする問題点］上述のように、従来の、内部を中空とした閉構
造のバンパービームは、それぞれ別個に二つの構
成部品を成形するため、高価な金型を二種類必要
とするとともに、成形工程も二工程必要としてい
た。さらに、二つの構成部品を一体化する接合工
程も必要となるため、製造設備および加工に多大
の費用を要するといつた問題があつた。また、二つの構成部品を接合して一体化したも
のにあつては、接合部における強度が十分でな
く、バンパービーム全体として強度不足になると
いつた問題があつた。さらに、実開昭59−85757号の自動車用バンパ
ーはブロー成形による成形のため、繊維強化熱可
塑性樹脂を用いることができず強度的に問題があ
つた。また、特開昭62−149537号の車両用バンパ
ーは、繊維強化熱可塑性樹脂を用いてはいるもの
の、密閉構造でないため上述した従来のバンパー
が有する問題点を解決することはできなかつた。本考案は上記の問題点にかんがみてなされたも
のであり、強化繊維を含有した熱可塑性樹脂によ
つて構成した、中空部を有する一体成形閉構造の
バンパーの提供を目的とする。［問題点を解決するための手段］本考案のバンパービームは、上記目的を達成す
るため、強化繊維を長手方向に引揃えた状態で15
〜80重量％含有した繊維強化熱可塑性樹脂材を溶
融加圧して、中空部を有する一体成形閉構造とし
てある。以下、本考案のバンパービームについて詳細に
説明する。第１図は一側を切断したバンパービームの斜視
図である。同図に示すように、バンパービームの
表側膨出部１と裏側平板部２は長尺状に一体とな
り、かつその内部長手方向は中空３になつてい
て、全体が一体成形による閉構造となつている。
この中空一体成形による閉構造のバンパービーム
は、熱可塑性樹脂材、特に繊維強化熱可塑性樹脂
材（以下、FRTPという。）を用いて成形してあ
る。FRTPにおける強化繊維としては、ガラス繊
維、炭素繊維、芳香族ポリアミド系繊維、フイラ
ーなどを使用することができる。また、強化繊維に含浸させる熱可塑性樹脂とし
ては、通常、高密度ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフイン、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレ
ート等のポリエステル、ポリスチレン、ナイロ
ン、ポリアセタール等のほか、種々の熱可塑性樹
脂を用いることができる。この場合、熱可塑性樹
脂への強化繊維の含有率は15〜80重量％とするこ
とが好ましい。強化繊維の含有率が15重量％未満であると、強
度的に不十分であり、逆に80重量％を超えると、
強化繊維への樹脂の含浸が悪くなり、複合材料と
して成立しなくなるとともに、成形性が極端に悪
化し、素材が流動せず、成形が不可能になるとい
う問題がある。このFRTPを用いた中空一体成形による閉構造
のバンパービームは、次のような手順で製造す
る。シート状のFRTP１１を200℃に予備加熱し、
溶融状態として成形用金型３０のキヤビテイ３
１上に載置する。溶融状態にあるFRTP１１
は、自重によつてたれ下りギヤビテイ３１の凹
部に沈み込む（第２図ａ）。なお、FRTPとしては、シート状に成形した
スタンピング成形用以外のもの、例えば押出
機、射出成形機、フロースタンピング等、各種
成形機で溶融されたものを、そのまま供給して
使用することも可能である。また、成形用樹脂
として強化繊維の含んでいないものを用いるこ
ともできる。次に、FRTP１１の窪んだ部分に、所定形状
に固形化してなる中子１２を載置する（第２図
ａ）。中子１２には、成形温度より低い温度で液化
する氷を用いる。この氷からなる中子１２に
は、ブロー成形等により薄膜状の熱可塑性樹脂
シートで中子形状をした容器１２ａを成形し、
ここに水を充填し、氷結させたもの（第２図参
照）、あるいは別個に設けた容器において中子
形状に氷結させたものなどを用いる。次に、中子１２の上部に、200℃に加熱して
溶融状態とした新たなシート状のFRTP１１を
載置する（第２図ｂ）。そして、金型３０の製品成形用のコアー３２
を下降させ、100Kg／cm²の圧力でプレスして下
部のFRTP１１と中子１２および上部のFRTP
１１とを一体的に成形する（第２図ｃ）。この上部のFRTP１１としては、下部の
FRTP１１と同様のものを用いる。次いで、一体成形されたバンパービームを、
冷却後金型３０より取り出し、裏側平板部２等
の目立たない箇所に2.0mm程度の小孔４を穿設
する。そして、この小孔４より水になつた中子
１２を抜き出す（第２図ｄ）。この場合、中子
１２が容器１２ａ内に充填されているときは、
容器１２ａをも貫通して小孔４を穿設する。このようにして、一体成形されたバンパービー
ム中から中子１２をなした水を全部抜き出すと、
中空部３を有する閉構造のバンパービームを得る
ことができる。なお、中子１２として氷を用いているので、成
形時における冷却効果が高くなり、冷却サイクル
を短縮することができる。また、バンパービームは、その構造上長手方向
に大きな機械的強度を備える必要がある。したが
つて、強化繊維の含有形態も長手方向に高い機械
的強度を有するような含有形態とすることが望ま
しい。このためには、バンパービームを成形する
際に用いるシート状のFRTPに、一方向に大きな
機械的強度を有したものを用いる必要がある。このようなシート状FRTPとしては、例えば、
一方向に引揃えた強化長繊維（引揃え長繊維）と
長繊維マツトからなる積層体に、熱可塑性樹脂を
含浸せしめてなり、積層体中における強化長繊維
の割合が30〜80重量％であり、積層体が20〜70重
量％、熱可塑性樹脂が30〜80重量％づつ含有され
ているものがある。このFRTPシートにおける熱可塑性樹脂、およ
び強化繊維としての引揃え長繊維には、上述した
熱可塑性樹脂と強化繊維が使用され、また、長繊
維マツトとしては、例えば、上記長繊維を用いた
スワール状のコンテイニアスストランドが使用さ
れる。長繊維マツトを引揃え長繊維は、同種の材料組
み合わせでもよく、異種の組合せでも差しつかえ
ない。これら引揃え長繊維と、長繊維マツトと
は、ニードリング（針打ち）にて機械的に結合し
て積層体とされているものが好ましい。なお、一方向に引揃える強化長繊維としては、
より平行かつ直線上に引き揃えるために、スプリ
ツトストランドではなく、ストランドどうしを接
合することなく巻き取つたストランドを用いるの
が有利である。このようなストランドロービング
としては、100フイラメント〜2000フイラメント
のもの、例えば、400フイラメント程度の、スプ
リツトされていないものを必要に応じて複数個並
列に引き揃えて用いるのが好ましい。また、スワールマツト等の長繊維マツト用の繊
維としては、200〜2000個のチツプを有するブツ
シングから引かれた200〜2000本のガラスフイラ
メントをスプリツトさせずに、または八本以下に
スプリツトさせ、バインダーを吹きつけながら集
束したストランドが用いられる。このようなスト
ランドで形成されるスワールマツトは、スワール
の径が150〜800mm程度のものであることが好まし
い。このFRTPシートにおいて、一方向に引揃えた
強化長繊維と、長繊維マツトからなる積層体の積
層構成には、特に制限はないが、シートの反りの
発生等を防止する見地から、中心より厚み方向に
対象な積層構造としてあるものが好ましい。例え
ば、第３図に示すごとく、外側に長繊維マツト１
１２、内側に引揃え長繊維１１１が積層されてな
る積層体１１０が好ましい。また、第３図に示す
ものとは逆に、外側に引揃え長繊維、内側に長繊
維マツトを位置せしめた積層体であつてもよい。なお、第３図において、積層体１１０は長繊維
マツト１１２、引揃え長繊維１１１、引揃え長繊
維１１１、長繊維マツト１１２の四層構造となつ
ているが、これは、製造の効率化のために、ま
ず、長繊維マツト１１２と引揃え長繊維１１１と
の二層構造の積層体を製造し、これを長繊維マツ
ト１１２が外側となるように二枚重ねて製造した
ことによる。ただし、本FRTPシートでは、長繊
維マツト層と引揃え長繊維層との積層数を二，三
あるいは五枚以上としたものであつてもよい。このFRTPシートにおいて、強化長繊維の量が
少なすぎると、必要とする長手方向の強度が得ら
れ難くなり、逆にこの量が多すぎると長手方向に
垂直な方向の強度が低下するので、この量は積層
体に対して30〜80重量％であることが好ましい。また、シート中の積層体の量が少なすぎるとバ
ンパービームの機械的強度の低下をまねき、また
多すぎると成形が困難となる。したがつて、シー
ト中の積層体の量は20〜70重量％、熱可塑性樹脂
の量は30〜80重量％とすることが好ましい。ところで、バンパービームはその形状により局
部的に凹凸の激しい部分を有することがある。凹
凸の激しい部分においては、シートの引揃え長繊
維が流動し難く、樹脂が十分に成形型内に回り難
いため、この部分で機械的強度が低下する場合が
ある。このような場合には、この部分に、バツチ
当ての要領で、長繊維マツト好ましくはスワール
マツトに熱可塑性樹脂を含浸せしめてなる長繊維
強化熱可塑性樹脂の小シートを積層して、成形す
ることが好ましく、これにより、凹凸部を高強度
にすることができる。この場合、長繊維強化熱可塑性樹脂の小シート
の熱可塑性樹脂および長繊維としては、シートと
同材質のものが好ましく、その長繊維と樹脂との
割合は、長繊維マツト20〜70重量％、熱可塑性樹
脂30〜80重量％であることが好ましい。なお、本考案のバンパービームの成形に、上述
したFRTPシート以外のFRTPシートを使用する
ことも勿論可能である。一方、中子１２としては、上述した氷のほか、
成形温度より低い温度で昇華するドライアイス、
または砂（鋳物砂：白銀砂７号）、ガラスビース
（東芝バロテイーニGB301S）等の粉粒体を用い
ることもできる。これらのうち、氷およびドライアイスは種々の
形状に加工しやすいので、中空部を複雑な形状に
成形することが可能となる。また、成形時の冷却
を促進するので、冷却サイクルを短縮することも
できる。しかし、氷およびドライアイスのいずれ
も、耐圧が20〜200Kg／cm²であるので、この範囲
内の圧力で成形する場合に用いる。一方、砂等の粉粒体は、あまり複雑な形状で固
形化させることはできないが、耐圧が20〜500
Kg／cm²と大きいので、高圧力で成形する場合に用
いると好適である。ドライアイスおよび砂等の粉粒体も氷と同様
に、包まないでそのまま固形化し中子１２として
使用することができるが、プラスチツクフイルム
あるいは薄いゴム等をブロー成形した薄膜部材で
包んで中子１２とすることもできる。薄膜部材で
包むにあたつては、真空包装すると特に粉粒体に
おいて固く引き締つた中子が得られるので好都合
である。このようにすると、造形が容易になると
ともに型崩れや充填材の飛散等を防止できて実用
上好ましい。なお、造形時にのみ薄膜部材を用い、FRTP１
１の上部に載置するときに薄膜部材を剥がして用
いることも可能である。中子１２としてドライアイスを用いる場合は、
成形中にドライアイスが昇華して発生する炭酸ガ
スを適宜排出しながら行なうことが好ましい。炭
酸ガスの排出は、金型３０の一部に、中子１２の
位置まで貫通する小径の排気管等を設けておくな
どの手段により、容易に行なうことができる。この場合は、中子１２をなすドライアイスを抜
き出すための孔を成形中に設けることができるの
で、成形後の孔あけ工程は不要となる。［実施例］改良品１および２と、従来品の比較結果を表に
示す。改良品１：ブロー成形容器に包まれた氷からなる中子を用
いて一体成形した長さ（Ｌ）1400mm、高さ（Ｈ）
160mm、奥行（Ｄ）80mmの中空閉断面構造のバン
パービーム改良品２：別容器によつて氷結した氷からなる中子を用い
て一体成形した改良品１と同寸法のバンパービー
ム従来品：表側膨出部材と、裏側平板部材を別個に成形
し、その後熱溶着した、改良品１と同寸法のバン
パービーム

【表】

【表】＊１静荷重試験による評価結果
この結果、改良品１，２は、強度の向上と重量
の軽量化を図れ、コストの面でも従来品に比べて
優れていることが判明した。また、バンパービー
ムの破壊は、大きな力が加わつたときに素材その
ものが破壊し、多少大きな力が加わると接合部が
剥離する従来品より優れていることも判明した。［考案の効果］以上のように本考案のバンパービームによれ
ば、長手方向に引揃えた強化繊維を15〜80重量％
含有した繊維強化熱可塑性樹脂材を用いて、中空
部を有する一体成形閉構造のバンパービームを得
ることができる。これにより、繊維強化熱可塑性
樹脂を用いたことによる軽量化かつ高強度化とい
う効果と、一体成形閉構造としたことによる高強
度化という効果が相乗的に作用し、軽量でありな
がら、従来の熱可塑性樹脂製バンパーからは期待
できない高い強度を有するバンパービームを実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のバンパービームの一実施例の
一部切断斜視図、第２図は第１図に示すバンパー
ビームの製造工程説明図、第３図はFRTPシート
の一例の拡大部分断面図、第４図は従来のバンパ
ービームの一部切断斜視図、第５図は第４図に示
すバンパービームの製造工程説明図を示す。１……表側膨出部、２……裏側平板部、３……
中空部、４……小孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

強化繊維を長手方向に引揃えた状態で15〜80重
量％含有した繊維強化熱可塑性樹脂材を溶融加圧
して、中空部を有する一体成形閉構造としたこと
を特徴とするバンパービーム。