JPH06142754A - アルミニウム押出し中空形材 - Google Patents

アルミニウム押出し中空形材

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JPH06142754A
JPH06142754A JP31135992A JP31135992A JPH06142754A JP H06142754 A JPH06142754 A JP H06142754A JP 31135992 A JP31135992 A JP 31135992A JP 31135992 A JP31135992 A JP 31135992A JP H06142754 A JPH06142754 A JP H06142754A
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JP
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hollow
shape material
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JP31135992A
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Tatsu Maeda
龍 前田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部に中空体を有するアルミニウム押出し中
空形材に関し、重量を増加させずに断面形状の適正化を
図ることにより、衝撃時のエネルギー吸収性を高めるこ
とを目的とする。 【構成】 断面形状が方形または台形の外枠と、外枠の
相対向する一方の一対の辺に沿って平行に設けられ外枠
の相対向する他方の一対の辺間を架橋する少なくとも2
本の中柱と、他方の一対の辺に沿って設けられ一方の一
対の辺間を架橋する少なくとも1本の中柱とを備え、外
枠および中柱によって少なくとも6個の互いに独立した
中空体を形成し、他方の一対の辺を衝撃面とする構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部に中空体を有する
アルミニウム押出し中空形材に関し、特に自動車用のバ
ンパーなどの衝撃吸収部材に適用して好適なものであ
る。なお、本明細書中において、単に「アルミニウム」
というときは、純アルミニウムおよびアルミニウム合金
を意味するものとする。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金製バンパーリーンホー
スメントとして、アルミニウム合金の押出し中空形材
(ホロー形材)に曲げ加工を行ってリーンホースメント
として使用する方法が検討され、すでに一部の乗用車に
使用されている。アルミニウム製バンパーは軽量である
うえ、複雑な構造の断面形状が押出し加工によって達成
されるため、構造面から高強度部材として利用でき、バ
ンパーのみだけでなくサイドビーム等の各種の自動車用
部品への応用が考えられる。
【0003】このようなホロー形材の断面形状として
は、例えば断面に1本または2本の平行な中柱を有する
「日」の字形または「目」の字形の構造のものや、十字
形の中柱を有する「田」の字形の構造のもの、さらには
衝撃部分にリブを形成する構造のものなどがある。この
ようにホロー形材の断面形状の適正化を図ることにより
衝撃抵抗性を大きく改善することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウ
ムは縦弾性係数が鉄の3分の1程度と小さいうえ、機械
的な強度も小さいことから、自動車用のバンパー等に応
用した場合には衝撃時のエネルギー吸収性が十分でない
ことがあげられる。形材の肉厚を増せばエネルギー吸収
性は向上するが重量増となるため、なるべくエネルギー
吸収性を低下させずに薄肉形材を用いることが好まし
い。
【0005】また、アルミニウム形材の衝撃抵抗を上げ
るには、アルミニウム材料の合金組成を変えて、なるべ
く引張強度や耐力を上げる検討がなされているが、材料
強度を上げるにしたがって押出し性が低下し、肉厚の厚
い形材を製造しなければならなくなるため、重量が増加
するといった不都合が生じる。
【0006】本発明は、重量を増加させずに断面形状の
適正化を図ることにより、衝撃時のエネルギー吸収性の
高いアルミニウム押出し中空形材を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるアルミニウ
ム押出し中空形材は、断面形状が方形または台形の外枠
と、外枠の相対向する一方の一対の辺に沿って平行に設
けられ外枠の相対向する他方の一対の辺間を架橋する少
なくとも2本の中柱と、他方の一対の辺に沿って設けら
れ一方の一対の辺間を架橋する少なくとも1本の中柱と
を備え、外枠および中柱によって少なくとも6個の互い
に独立した中空体を形成し、他方の一対の辺を衝撃面と
する構成となっている。
【0008】
【作用】一般に、衝撃緩衝部材に衝撃力が作用した場
合、従来の板をプレス成形した衝撃緩衝部材では全体の
形状変形や局部的な凹みが大きのに比べ、ホロー形材に
よる衝撃緩衝部材ではこのような変形が少なく、さらに
内部に中空構造を有するため外部からの力に対し大きい
変形抵抗力を有することが知られている。
【0009】そこで、このような中空構造について検討
した結果、衝撃方向に平行になるべく多くの柱を有し、
かつ柱そのものが短く、肉厚が厚く、材料的にはヤング
率が大きいものが好ましいことが判明した。
【0010】すなわち、形材の前面に荷重が作用したと
きに、この荷重を複数の短い柱で支えることが必要であ
り、支える力は柱の座屈荷重と柱の本数とで決定され
る。つまり、中空構造の中空体が小さいことは中空体を
構成している柱が短く多数本あることであり、中空体が
両端で固定されているため大きな座屈強度を有する。例
えば両端固定の単純な柱の座屈強度は、 σ=π2 E(k/l)2 ただし、σ;座屈強度 E;縦弾性係数 k;最小断面2次半径 l;柱の長さ で与えられる。このため、中空体を構成する柱の固定間
距離が短くなると、座屈強度は大幅に大きくなることが
分かる。
【0011】しかし、中空体が多くなるにつれて形材の
重量が増すと共に、押出し過程における製造が困難とな
る。このため適正な中空体の数の形材が必要となる。従
来の中空体の数としては、前述したように中空内の縦・
横に各一本の中柱を有する4個の中空体を備えるものが
あった。
【0012】本発明は、中空体の数を増やすと共に、形
材の衝撃面を支える柱の数を少なくとも2本以上とし、
形材内に少なくとも6個以上の中空体を有する形材にす
ることにより衝撃荷重に対して極めて変形抵抗の高い、
またエネルギー吸収性の高い衝撃吸収部材とすることが
出来たものである。
【0013】
【実施例】図1は、本発明によるアルミニウム押出し中
空形材の一実施例を示す断面図である。本実施例による
形材1は、断面形状が方形の外枠10を有し、その上壁
11および下壁12と平行に、かつ左壁13および右壁
14間を架橋する形で2本の中柱15および16が設け
られ、さらに左壁13および右壁14と平行に、かつ上
壁11および下壁12間を架橋する形で1本の中柱17
が設けられ、衝撃荷重が左壁13の左方から作用するよ
うになっている。
【0014】このように、この形材1は衝撃方向に平行
に2本、衝撃方向と垂直に1本の中柱を有し、合計6個
の中空体を有する断面形状となっている。寸法関係は外
枠寸法が100×80mm、外枠肉厚が2.5mm、中柱肉厚
が2.0mmである。形材の肉厚は押出し性や強度の点から
厚いものが好ましいが、軽量化の点からは薄いものがよ
く、通常2mm前後が好ましい。また、一般に中柱よりは
外枠の肉厚を大きくした方が好ましい。
【0015】用いられるアルミニウム合金としては、6
000系や7000系の押出し性の良いものが好まし
く、機械的性質についても高強度のものが好ましい。本
発明による形材はかなり複雑な形状を有することから、
押出しでの制限があるため、例えば6003や6N01
合金が推奨される。本実施例の形材1では、6063合
金規格組成内でマグネシウム量および珪素量を高い値に
設定している。
【0016】図2は、本発明によるアルミニウム押出し
形材の他の実施例を示す断面図である。本実施例による
形材2は、断面形状が方形の外枠20の上壁21および
下壁22と平行に、かつ左壁23および右壁24間を架
橋する形で2本の中柱25および26が設けられ、さら
に左壁23および右壁24と平行に、かつ上壁21およ
び下壁22間を架橋する形で2本の中柱27および28
が設けられている。衝撃荷重が左方から作用する点は前
述の実施例と同様である。
【0017】このように、この形材2は衝撃方向に平行
に2本、衝撃方向と垂直に2本の中柱を有し、合計9個
の中空体を有する断面形状となっている。寸法関係は外
枠寸法が100mm×80mm、外枠肉厚が2.5mm、中柱肉
厚が1.5mmである。
【0018】図3は、形材にノーズ型の鉄製芯金を挿入
して両端部に曲げ加工を行い、形材の平行部両端距離8
00mmを固定して中央に荷重を作用させ、中心部のたわ
み量の大きさを測定した“荷重−たわみ量特性”を示す
図である。図中、曲線aは図1に示す形材1の荷重に対
するたわみ量を示し、曲線bは図2に示す形材2の荷重
に対するたわみ量を示している。さらに、曲線cは従来
の形材3の荷重に対するたわみ量を示している。
【0019】従来の形材3は、図6に示すように、外枠
30の衝撃方向に1本の中柱31を設け、これに垂直に
1本の中柱32を設けたもので、計4個の中空体を有す
る断面形状を備え、外枠寸法100×80mm、外枠肉厚
2.5mm、中柱肉厚2.9mmの押出し材である。
【0020】図4は、形材を長手方向に50mmに切断
し、この切断した形材を、図5に示すように台4上に設
置し、上面に鉄板5を置いて荷重面に均一に荷重Fを作
用させ、形材が潰れ始めるときの荷重と上面全体面積か
ら座屈強度の変化を求めた“座屈荷重曲線”を示す図で
ある。
【0021】図中、曲線aは図1に示す形材1の座屈荷
重曲線、曲線bは図2に示す形材2の座屈荷重曲線、曲
線cは従来の形材3の座屈荷重曲線である。形材が潰れ
るときの座屈荷重の最大値は、形材1で1.7 Kg/m
m2 、形材2で2.2 Kg/mm2 、形材3で1.2 Kg/mm
2 である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、衝撃時のエネルギー吸
収性が高く、変形抵抗の大きいアルミニウム押出し形材
の開発が可能となり、自動車用のバンパーやサイドビー
ム、さらにはスペースフレーム構造の形材などにも適用
でき、その利用範囲は幅広いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアルミニウム押出し形材の一実施
例を示す断面図である。
【図2】本発明によるアルミニウム押出し形材の他の実
施例を示す断面図である。
【図3】形材の“荷重−たわみ量特性”を示す図であ
る。
【図4】形材の“座屈荷重曲線”を示す図である。
【図5】図4に示す“座屈荷重曲線”の測定方法を示す
図である。
【図6】従来のアルミニウム押出し形材の一例を示す断
面図である。
【符号の簡単な説明】
1,2,3 アルミニウム押出し中空形材 10,20,30 外枠 11,21 上壁 12,22 下壁 13,23 左壁 14,24 右壁 15,16,17,25,26,27,28,31,3
2 中柱

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面形状が方形または台形の外枠と、前
    記外枠の相対向する一方の一対の辺に沿って平行に設け
    られ前記外枠の相対向する他方の一対の辺間を架橋する
    少なくとも2本の中柱と、前記他方の一対の辺に沿って
    設けられ前記一方の一対の辺間を架橋する少なくとも1
    本の中柱とを備え、前記外枠および前記中柱によって少
    なくとも6個の互いに独立した中空体を形成し、前記他
    方の一対の辺を衝撃面とすることを特徴とするアルミニ
    ウム押出し中空形材。
JP31135992A 1992-10-27 1992-10-27 アルミニウム押出し中空形材 Pending JPH06142754A (ja)

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