バンパー構造体の製造方法
【課題】電磁成形を利用してバンパーリインフォースとステイ素材を接合し、バンパー構造体を製造する場合に、接合後のバンパー構造体を時効処理することに伴う問題点、例えば時効処理の効率が悪い点（炉内に多数積み重ねたとき空間ばかりが多くなる）、時効処理後の精度低下等の問題を解消する。
【解決手段】質別Ｔ１の６０００系アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、これを電磁成形により拡管して、後方側に比較的大径に張り出した筒状部と、後端に取付用フランジ１１を有する第２ステイ素材を成形する。第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とした後、質別Ｔ５の７０００系アルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォース１の前後の縦壁３，４に形成された穴７，８に後方側から嵌入し、後方側の縦壁４付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、両者を接合する。
【解決手段】質別Ｔ１の６０００系アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、これを電磁成形により拡管して、後方側に比較的大径に張り出した筒状部と、後端に取付用フランジ１１を有する第２ステイ素材を成形する。第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とした後、質別Ｔ５の７０００系アルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォース１の前後の縦壁３，４に形成された穴７，８に後方側から嵌入し、後方側の縦壁４付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、両者を接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のステイ素材を嵌入して電磁成形により拡管し、前記穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合し、バンパーリインフォースとステイからなるバンパー構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、断面が中空のアルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前後壁に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のステイ素材を嵌入して電磁成形により拡管し、前記穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合し、バンパーリインフォースとステイからなるバンパー構造体を製造することが記載されている。
【０００３】
特許文献１において、例えば図５に示す方法では、ステイ素材として所定寸法に切断したアルミニウム合金押出材をそのまま用い、前記電磁成形により拡管してステイ素材をバンパーリインフォースに接合するとき同時に、ステイ素材の後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを成形している。また、例えば図６に示す方法では、所定寸法に切断したアルミニウム合金押出材を予め電磁成形により拡管して、後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを形成し、これをステイ素材としてバンパーリインフォースの前記穴に嵌入し、再び電磁成形により拡管してバンパーリインフォースに接合している。なお、本件明細書において、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とし、その反対側を後とする。
【０００４】
一方、特許文献２，３には、熱処理型アルミニウム合金押出材について、プレス焼き入れ後のＴ１処理材の状態で電磁成形による拡管を行い、拡管後に時効処理して質別Ｔ５とすることが記載されている。また、特許文献４には、Ｔ１材は電磁成形による成形性がよいが導電率が比較的低く、Ｔ５材は成形性が比較的劣るが導電率がよく、Ｏ材は成形性及び導電率がよいが強度が低くコストも高いことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３７８１８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５４８３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１６００３２号公報
【特許文献４】特開２００５−１０５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたバンパー構造体の製造方法において、特許文献２〜４の開示を参照すれば、バンパーリインフォースとステイ素材の両方が熱処理型アルミニウム合金押出材からなる場合に、電磁成形による拡管が行われるステイ素材については、成形性に優れた質別Ｔ１状態で電磁成形してバンパーリインフォースと接合した後、得られたバンパー構造体を時効処理（Ｔ５）して強度を向上させることが一応考えられる。なお、この場合、バンパーリインフォースは電磁成形により実質的に変形しないが、接合後に時効処理を受けることを考慮して、電磁成形時はＴ１状態でなくてはならない。
【０００７】
しかし、バンパー構造体は形状が単純でないため、時効処理炉内へ装入する際のハンドリングが容易でなく、時効処理の効率が悪く（炉内に多数積み重ねたとき空間ばかりが多くなる）、輸送効率も悪いという問題（問題点１）がある。また、バンパー構造体は、衝突時のエネルギー吸収効率を低下させないため、バンパーリインフォースの前壁とステイの取付用フランジがフラットでかつ互いに平行であることが求められているが、時効処理により歪みが生じてその精度が低下し、時効処理後に矯正を行う場合は大がかりな装置が必要となる（問題点２）。
さらに、バンパーリインフォースとステイ素材の材質が異なり、例えばバンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金、ステイがＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなる場合、前者の時効処理条件は１３０℃×１２時間程度、後者の時効処理条件が１９０℃×３時間程度が好適であるが、一緒に時効処理するため例えば１６０℃×６時間というような中途半端な時効処理条件を選択せざるを得ない、という問題（問題点３）もある。
なお、本件明細書において、電磁成形によりバンパーリインフォースに接合した後のステイ素材をステイという。
【０００８】
本発明は、電磁成形を利用してバンパーリインフォースとステイ素材を接合し、バンパー構造体を製造する場合に、バンパー構造体の時効処理に伴う上記問題点１，２を解消することを主たる目的とし、また、バンパーリインフォースとステイの材質が異なる場合に、両方にそれぞれ適切な時効処理を行えるようにすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るバンパー構造体の製造方法は、質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面が中空で前後の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前記前後の縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、前記前後の縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合する、というものである。
【００１０】
また、本発明では、バンパーリインフォースとして断面がソリッド（中空でない断面）の熱処理型アルミニウム合金形材を用いることもできる。この場合、本発明に係るバンパー構造体の製造方法は、質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面がソリッドで１個の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの前記縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前記第２ステイ素材の前端部を電磁成形により拡管し、前記縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合する、となる。
【００１１】
なお、本発明において熱処理型アルミニウム合金とは、時効処理により強度アップが可能なＪＩＳ２０００系（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系）、ＪＩＳ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−（Ｃｕ）系）、及びＪＩＳ７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系）のアルミニウム合金をいう。また、Ｔ１，Ｔ５はＪＩＳＨ０００１に規定された質別であり、Ｔ１は押出後冷却したままの状態、Ｔ５はさらに人工時効処理を施した状態を意味する。
また、バンパーリインフォースとして、例えば形材（長さ方向に実質的に同じ断面形状を有する部材を意味し、押出材のほか、板材を曲げ加工、ロール加工等によって成形した部材も含まれる）が好適に用いられるが、形材以外のアルミニウム合金材（長さ方向に断面形状が異なる成形品）を用いることもできる。
【００１２】
上記製造方法を実施するため、例えば次のような具体的形態をとることができる。
（１）時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に（長さ方向の一部について）溶体化加熱する。この場合、溶体化加熱後の前記第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合した後、必要に応じて、前記ステイ素材の溶体化加熱した箇所を局部的に再加熱して析出硬化させる。
（２）前記溶体化加熱及び再加熱を高周波誘導加熱により行う。
（３）前記バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなる。
（４）前記第１ステイ素材を質別Ｔ１で電磁成形により拡管して前記第２ステイ素材を成形した後、プレス加工により前記取付用フランジを平面化する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、質別Ｔ１の第１ステイ素材を電磁成形により拡管して、後端に取付用フランジを有する第２ステイ素材を成形し、この第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、一方、熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースについては質別Ｔ５としておき、質別Ｔ５の第２ステイ素材を同じく質別Ｔ５のバンパーリインフォースに形成した穴に嵌入し、電磁成形により第２ステイ素材を拡管してバンパーリインフォースに接合する。
このように、本発明では、第２ステイ素材とバンパーリインフォースを接合前に時効処理（質別Ｔ５）することから、それぞれの部品はハンドリングが容易で、炉内に密に装入できて時効処理の効率がよく、輸送効率もよい。また、時効処理が個々の部品に対して行われるから、接合後のバンパー構造体に対して行う場合に比べて歪みが生じにくく、さらに、バンパーリインフォースと第２ステイ素材の材質が異なる場合でも別々の条件で時効処理ができるので、それぞれの部品に最適の時効処理条件を選択することができる。
【００１４】
なお、本発明では、比較的大きい拡管率（特許文献２参照）で電磁成形が行われる取付用フランジの成形が、成形性のよいＴ１状態で行われるので、成形された取付用フランジの周囲に割れが生じるのが防止される。また、接合のための電磁成形はＴ５状態で行われるが、このときの第２ステイ素材の変形量（拡管率）は比較的小さく、それでも十分な接合強度を確保することは可能であり、拡管率を比較的大きくとれないＴ５状態でも、割れ等を生じることなく拡管することが可能である。
【００１５】
本発明において、前記（１）に示すように、時効処理後の第２ステイ素材の一部（続いて電磁成形が行われる部分）を局部的に溶体化加熱すると、溶体化加熱された部分は軟化し成形性が向上する。溶体化加熱された部分はバンパーリインフォースとの接合に関与する部分を含み、この部分の成形性が向上することで、電磁成形による接合がより確実に行われる。第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合した後、前記溶体化加熱した部分を再加熱して析出硬化させると、軟化していた当該部分の強度が再び向上する。この溶体化加熱及び再加熱は前記（２）に示すように、高周波誘導加熱により容易に行うことができる。
【００１６】
このような溶体化加熱及び必要に応じて再加熱を行うことで、例えば中空断面のバンパーリインフォースを用いたバンパー構造体において、ステイのバンパリインフォースの後壁付近より前方側に位置する部分の強度を調整することもできる。衝突時、バンパーリインフォース（及びステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分）が優先的に圧壊し、衝撃荷重が大きければ、さらにステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分が圧壊するというように、前方側から順に圧壊が進行することが望ましいが、ステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分の強度が余り高いと、衝突時にバンパーリインフォースの圧壊が妨げられ、ステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分が先に圧壊し、バンパーリインフォースに潰れ残りが生じてエネルギー吸収効率が低下したり、ステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分に設置されるセンサー類の損傷も生じる可能性がある。逆にステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分の強度が余り低いと、衝突時にバンパーリインフォースの圧壊が容易に生じてエネルギー吸収量が不足し、小さい衝突でもステイのンパーリインフォースから後方に突出する部分の圧壊に進む可能性がある。前記溶体化加熱及び必要に応じて再加熱を適宜行うことで、衝突時、衝撃荷重の大きさに応じて、バンパー構造体の前方側から順に圧壊が進行するように、バンパリインフォースの後壁付近より前方側に位置する部分の強度を調整することができる。以上の点は、ソリッド断面のバンパーリインフォースを用いたバンパー構造体でも同様である。
【００１７】
本発明において、 第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合するとき、 第２ステイ素材の長さ方向の一部のみを電磁成形するのは、第２ステイ素材の全長にわたり電磁成形する必要がないからである。バンパーリインフォースとして断面が中空のアルミニウム合金材を用いる場合、第２ステイ素材のうち少なくとも接合に関与する部分、すなわち少なくともバンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分（前端まで）を電磁成形すれば、第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合でき、バンパーリインフォースとして断面がソリッドのアルミニウム合金材を用いる場合、同じく第２ステイ素材のうち少なくとも接合に関与する部分、すなわち少なくともバンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前端部を電磁成形すれば、第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合できる。このように第２ステイ素材の長さ方向の一部のみを電磁成形することで、第２ステイ素材を全長にわたり電磁成形する場合に比べてバンパー構造体に生じる歪みを低減し、また取付用フランジに歪みが生じるのを防止することができる。さらに、電磁成形の投入エネルギーが少なくて済み、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくできる利点もある。管状のアルミニウム合金押出材からなる第１ステイ素材を電磁成形により拡管して、後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを有する第２ステイ素材を成形する際にも、前記第１ステイ素材を全長にわたって電磁成形するのではなく、長さ方向の一部のみ（必要部分のみ）を電磁成形することで、同様に電磁成形の投入エネルギーを低減し、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくすることができる。
【００１８】
本発明において、前記（３）に示すように、バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなるものとした場合、バンパーリインフォースはより高強度となって薄肉化が可能となり、衝突時の圧壊変形がより大きいステイは割れが生じにくくなる。これにより、バンパー構造体のエネルギー吸収量を安定して向上させ、かつ軽量化することができる。
本発明において、前記（４）に示すように、第２ステイ素材の取付用フランジを成形する際に、プレス加工を併用すると、電磁成形による拡管のみの場合に比べて取付用フランジを精度よく成形できるとともに、電磁成形による拡管で取付用フランジを軸方向に対し直角に広げる必要がなくなるため、電磁成形を低エネルギーで行うことができ、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るバンパー構造体の平面図である。
【図２】そのバンパー構造体の要部（ステイ付近）の一部断面平面図である。
【図３】そのバンパー構造体の要部（ステイ付近）の正面図（前方から見た図）である。
【図４】そのバンパー構造体の製造方法のうち１回目の電磁成形を説明する図である。
【図５】そのバンパー構造体の製造方法のうち１回目の電磁成形により成形された第２ステイ素材の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】そのバンパー構造体の製造方法のうち２回目の電磁成形を説明する図である。
【図７】本発明に係る別のバンパー構造体の要部（ステイ付近）の一部断面平面図である。
【図８】そのバンパー構造体に用いるバンパーリインフォースのバーリング穴での断面図である。
【図９】そのバンパー構造体の製造方法のうち２回目の電磁成形を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、図１〜図６を参照して、本発明に係るバンパー構造体の製造方法の例を具体的に説明する。
対象となるバンパー構造体は、図１〜３に示すように、中空矩形断面を有するバンパーリインフォース１と、これに接合されたステイ２からなる。バンパーリインフォース１は、Ｔ５処理された７０００系アルミニウム合金押出材からなり、前方（衝突面側）の縦壁３、後方（車体側）の縦壁４、上壁５、下壁６からなる矩形断面で、車幅方向の中央部１ａが車幅方向に平行で、両端部１ｂが後方側に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の縦壁３及び縦壁４に円形の穴７，８が形成されている。
【００２１】
ステイ２は、Ｔ５処理された６０００系アルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部９が略円形断面を有し、軸部９の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ１１が車体前後方向に対して垂直に形成されている。軸部９の前方部分（接合に関与する部分）は、バンパーリインフォース１の中空断面内に嵌入し、縦壁３の穴７及び縦壁４の穴８の内周面に密着するとともに、前記穴７，８の前後で外径方向に張り出し、バンパーリインフォース１に強固に接合されている。
なお、図２，３において、１２〜１５は取付用フランジ１１に形成されたボルト穴、１６〜１９はボルト締めのための作業穴である。
【００２２】
このバンパー構造体の製造手順を説明すると、まず図４に示すように、質別Ｔ１に熱処理された円形断面の６０００系アルミニウム合金押出材を切断し、前端がバンパーリインフォース１の端部の傾斜と同角度で傾斜し、後端が軸方向に垂直とされた所定寸法の第１ステイ素材２１を作成し、これを金型（分割型）２２の成形穴内に配置し、第１ステイ素材２１の中空内部に電磁成形用コイル２３を挿入し、電磁成形用コイル２３に瞬間大電流を流し、電磁成形による拡管を行う。
この電磁成形は実質的に第１ステイ素材２１の後方部分にのみ施され、第１ステイ素材２１の当該部分は拡管し、金型２２の成形穴の内側に位置していた部分が該成形穴の内周面に沿った形状に成形され、前記成形穴の外部に突出していた後端部分が拡開して金型２２の端面（図４に示す金型２２の下面）に沿った形状に成形される。図５に、この電磁成形により成形された第２ステイ素材２４が示されている。
【００２３】
成形された第２ステイ素材２４は、図５に示すように、前方側から、比較的小径の筒状部２４ａと、傾斜した短い切頭円錐状部２４ｂと、比較的大径に張り出した筒状部２４ｃと、後端の取付用フランジ１１からなる。切頭円錐状部２４ｂ、筒状部２４ｃ及び取付用フランジ１１が電磁成形により拡管成形された箇所であり、筒状部２４ａは実質的に拡管成形されていない。
なお、第２ステイ素材２４の成形に際し、電磁成形で図５の実線で示す形状に一度に成形せず、まず仮想線で示す形状（取付用フランジ１１の広がり角度θが浅い）に成形し、続いて金型を用いてプレス加工することにより、取付用フランジ１１を垂直に広げて平面化（特にサイドメンバ前端に対する取付面となる後面を平面化）するという、２段階の工程で成形することもできる。
【００２４】
続いて第２ステイ素材２４は時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。時効処理条件は６０００形アルミニウム合金の種類によって多少異なるが、ほぼ１６０〜２２０℃×２〜１０時間の範囲内から高強度化できる条件を選択すればよい。この条件自体は周知である。
一方、バンパーリインフォース１も時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。こちらの時効処理条件も７０００系アルミニウム合金の種類によって多少異なるが、ほぼ１００〜１５０℃×１０〜１５時間の範囲内から高強度化できる条件を選択すればよい。この条件自体は周知である。
【００２５】
質別Ｔ５とされたバンパーリインフォース１と第２ステイ素材２４は、両者を接合するため、図６に示すように配置される。このときまでに、ステイ素材２４の取付用フランジ１１にボルト穴１２〜１５が形成され、バンパーリインフォース１の両端部の前後の縦壁３，４にステイ素材２４が嵌入する穴７，８とその近傍に作業穴１６〜１９が形成される。
図６に示すように、第２ステイ素材２４の筒状部２４ａがバンパーリインフォース１の穴７，８に後方側（縦壁４側）から嵌入され、筒状部２４ａの先端がバンパーリインフォース１の縦壁３の前面から前方に少し突出し、切頭円錐状部２４ｂが縦壁４より若干後方側の位置に配置される。バンパーリインフォース１の中央部１ａの縦壁３（特にその前面）と、第２ステイ素材２４の取付用フランジ１１（特にその後面）が互いに平行とされ、第２ステイ素材２４の軸方向がバンパーリインフォース１の中央部１ａの縦壁３（特にその前面）に垂直とされ、かつボルト穴１２〜１５が左右の所定位置にきている。
【００２６】
この配置状態で、第２ステイ素材２４の中空内部に電磁成形用コイル２５を挿入し、電磁成形用コイル２５に瞬間大電流を流し、電磁成形による拡管を行う。
この電磁成形により、第２ステイ素材２４の、バンパーリインフォース１の縦壁４付近より前方側に位置する部分（具体的には縦壁４の若干後方側の位置より前方部分であり、筒状部２４ａと切頭円錐状部２４ｂが含まれる）が拡管し（図２参照）、バンパーリインフォース１の前後の縦壁３，４に形成された穴７，８の内周面に密着し、その他の部分では自由変形し（縦壁３より前方に突出した部分が外径方向に拡開し、縦壁３と縦壁４の間が外径方向に張り出し、縦壁４の後方側も外径方向に張り出す）、第２ステイ素材２４はバンパリインフォース１に接合される。
【００２７】
この２回目の電磁成形では、第２ステイ素材２４は質別がＴ５で、強度が高く成形性が質別Ｔ１のときに比べて低いが、バンパーリインフォース１の穴７，８と第２ステイ素材２４の筒状部２４ａの径差はごく小さく設定すればよく、穴７，８の前後での張り出しも大きくする必要はないので、高い拡管率が必要でなく、バンパーリインフォース１との接合は支障なく強固に行われる。
【００２８】
一方、必要に応じて、第２ステイ素材２４の電磁成形（ステイ素材として２回目の電磁成形）で拡管される部分、すなわちバンパリインフォース１の縦壁４付近より前方側に位置する部分を局部的に溶体化加熱し、当該部分を軟化させて成形性を向上させることもできる。この溶体化加熱には例えば高周波誘導加熱が便利であり、図５（ｂ）の仮想線に示すように、質別Ｔ５とした第２ステイ素材２４の主として筒状部２４ａの周りに高周波誘導加熱コイル２６を配置し、該コイルを水冷しつつ高周波電流を印加し、第２ステイ素材２４の前記部分を誘導加熱する。加熱条件としては、例えば４５０〜５５０℃×５〜２０秒の条件が挙げられる。なお、溶体化加熱する部分は、２回目の電磁成形で拡管される部分の軸方向の全長でなく、軸方向の一部であってもよい。
【００２９】
このような溶体化加熱を行った場合、第２ステイ素材２４の電磁成形後（バンパーリインフォース１との接合後）、バンパー構造体のステイ２の溶体化加熱された部分を局部的に再加熱して析出硬化させ、ステイ２の強度アップ（又は強度の調整）を図ることもできる。この再加熱でも高周波誘導加熱が便利であり、図１の仮想線に示すように、主としてバンパーリインフォース１の断面内のステイ２の内部に高周波誘導加熱コイル２７を配置し、該コイルを水冷しつつ高周波電流を印加し、ステイ２の前記部分を誘導加熱する。加熱条件としては、例えば１６０〜２００℃×１０〜３０秒の条件が挙げられる。なお、再加熱する部分は、溶体化加熱された部分の軸方向全体でなく、軸方向の一部であってもよい。
【００３０】
次に、図７〜９を参照して、本発明に係るバンパー構造体の製造方法の他の例を説明する。
対象となるバンパー構造体は、図７に示すように、ソリッド断面を有するバンパーリインフォース３１と、これに接合されたステイ３２からなる。バンパーリインフォース３１は、Ｔ５処理された７０００系アルミニウム合金押出材からなり、図８に示すように、縦壁３３、上壁３４、下壁３５からなる略コの字断面で、縦壁３３が衝突面として前端近傍に位置している。バンパーリインフォース３１も、図１に示すバンパーリインフォース１と同様に、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の縦壁３３に後方に突出する円形のバーリング穴３６が形成されている。
【００３１】
ステイ３２は、Ｔ５処理された６０００系アルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部３７が略円形断面を有し、軸部３７の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ３８が車体前後方向に対して垂直に形成されている。軸部３７の前端部（接合に関与する部分）は、バンパーリインフォース３１の縦壁３３に形成されたバーリング穴３６の内周面に密着し、前端はバーリング穴３６のカーブに沿って外径方向に拡開するとともに、バーリング穴３６の後方で外径方向に張り出し、バンパーリインフォース３１に強固に接合されている。
【００３２】
このバンパー構造体の製造手順を説明すると、図４を参照して説明したと同じ手順で、質別Ｔ１に熱処理された円形断面の６０００系アルミニウム合金押出材を切断して第１ステイ素材を作成し、第１ステイ素材に対して電磁成形による拡管を行う。この電磁成形は、実質的に第１ステイ素材の後方部分（前端部を除く部分）にのみ施され、図９に示すように、前方側から、比較的小径の短い筒状部３９ａ（実質的に拡管成形されていない）と、傾斜した短い切頭円錐状部３９ｂと、比較的大径に張り出した筒状部３９ｃと、後端の取付用フランジ３８からなる第２ステイ素材３９が成形される。なお、この第２ステイ素材３９も、取付用フランジ３８を電磁成形とプレス加工の２段階の工程で成形することができる。
【００３３】
続いて第２ステイ素材３９は、先に示した条件で時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。一方、バンパーリインフォース３１も、先に示した条件で時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。
質別Ｔ５とされたバンパーリインフォース３１と第２ステイ素材３９は、両者を接合するため、図９に示すように配置される。なお、このときまでに、先に説明した第２ステイ素材２４と同様に、第２ステイ素材３９の取付用フランジ３８へボルト穴が形成され、バンパーリインフォース１と同様に、バンパーリインフォース３１の両端部の縦壁３３にステイ素材３９の筒状部３９ａが嵌入するバーリング穴３６と、その近傍に作業穴が形成される。
【００３４】
図９に示すように、第２ステイ素材３９の筒状部３９ａがバンパーリインフォース３１の穴３６に後方側から嵌入され、筒状部３９ａの先端がバンパーリインフォース３１の縦壁３３の前面から前方に少し突出し、切頭円錐状部３９ｂが縦壁３３より若干後方側の位置に配置される。バンパーリインフォース３１の車幅方向中央部（図１の１ａ参照）に位置する縦壁３３（特にその前面）と、第２ステイ素材３９の取付用フランジ３８（特にその後面）が互いに平行とされ、第２ステイ素材３９の軸方向がバンパーリインフォース３１の車幅方向中央部（図１の１ａ参照）に位置する縦壁３３（特にその前面）に垂直とされている。
【００３５】
この配置状態で、バーリング穴３６付近を含む第２ステイ素材３９の前端部（具体的にはバーリング穴３６の若干後方側の位置より前方部分であり、筒状部３９ａと切頭円錐状部３９ｂが含まれる）を電磁成形して拡管する。これにより、第２ステイ素材３９は、図７に示すように、バーリング穴３６の内周面に密着し、バーリング穴３６のカーブに沿って外径方向に拡開して、前端がバーリング穴３６から前方に若干突出し、かつバーリング穴３６の後方で外径方向に張り出し、これによりバンパーリインフォース３１に接合される。この２回目の電磁成形では、先に第２ステイ素材２４に関して述べたと同様の理由で、高い拡管率は必要でない。
【００３６】
ステイ素材３９においても、２回目の電磁成形で拡管される部分、すなわちステイ素材３９の前端部を局部的に溶体化加熱して、成形性を向上させることもできる。また、溶体化加熱を行った場合、ステイ素材３９の２回目の電磁成形後、溶体化加熱された部分を局部的に再加熱して析出硬化させ、ステイ３２の強度アップ（又は強度の調整）を図ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１，３１ バンパーリインフォース
２，３２ ステイ
３ バンパーリインフォースの前方側の縦壁
４ バンパーリインフォースの後方側の縦壁
７，８ 穴
１１，３８ 取付用フランジ
２１ 第１ステイ素材
２２ 金型
２３，２５ 電磁成形用コイル
２４ 第２ステイ素材
２６，２７ 高周波誘導加熱コイル
３３ バンパーリインフォースの縦壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のステイ素材を嵌入して電磁成形により拡管し、前記穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合し、バンパーリインフォースとステイからなるバンパー構造体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、断面が中空のアルミニウム合金押出材からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前後壁に前後方向に貫通する穴を形成し、前記穴に筒状のステイ素材を嵌入して電磁成形により拡管し、前記穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合し、バンパーリインフォースとステイからなるバンパー構造体を製造することが記載されている。
【０００３】
特許文献１において、例えば図５に示す方法では、ステイ素材として所定寸法に切断したアルミニウム合金押出材をそのまま用い、前記電磁成形により拡管してステイ素材をバンパーリインフォースに接合するとき同時に、ステイ素材の後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを成形している。また、例えば図６に示す方法では、所定寸法に切断したアルミニウム合金押出材を予め電磁成形により拡管して、後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを形成し、これをステイ素材としてバンパーリインフォースの前記穴に嵌入し、再び電磁成形により拡管してバンパーリインフォースに接合している。なお、本件明細書において、車両のフロント側、リア側に関わらず、衝突面側を前とし、その反対側を後とする。
【０００４】
一方、特許文献２，３には、熱処理型アルミニウム合金押出材について、プレス焼き入れ後のＴ１処理材の状態で電磁成形による拡管を行い、拡管後に時効処理して質別Ｔ５とすることが記載されている。また、特許文献４には、Ｔ１材は電磁成形による成形性がよいが導電率が比較的低く、Ｔ５材は成形性が比較的劣るが導電率がよく、Ｏ材は成形性及び導電率がよいが強度が低くコストも高いことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３７８１８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５４８３３号公報
【特許文献３】特開２００２−１６００３２号公報
【特許文献４】特開２００５−１０５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたバンパー構造体の製造方法において、特許文献２〜４の開示を参照すれば、バンパーリインフォースとステイ素材の両方が熱処理型アルミニウム合金押出材からなる場合に、電磁成形による拡管が行われるステイ素材については、成形性に優れた質別Ｔ１状態で電磁成形してバンパーリインフォースと接合した後、得られたバンパー構造体を時効処理（Ｔ５）して強度を向上させることが一応考えられる。なお、この場合、バンパーリインフォースは電磁成形により実質的に変形しないが、接合後に時効処理を受けることを考慮して、電磁成形時はＴ１状態でなくてはならない。
【０００７】
しかし、バンパー構造体は形状が単純でないため、時効処理炉内へ装入する際のハンドリングが容易でなく、時効処理の効率が悪く（炉内に多数積み重ねたとき空間ばかりが多くなる）、輸送効率も悪いという問題（問題点１）がある。また、バンパー構造体は、衝突時のエネルギー吸収効率を低下させないため、バンパーリインフォースの前壁とステイの取付用フランジがフラットでかつ互いに平行であることが求められているが、時効処理により歪みが生じてその精度が低下し、時効処理後に矯正を行う場合は大がかりな装置が必要となる（問題点２）。
さらに、バンパーリインフォースとステイ素材の材質が異なり、例えばバンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金、ステイがＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなる場合、前者の時効処理条件は１３０℃×１２時間程度、後者の時効処理条件が１９０℃×３時間程度が好適であるが、一緒に時効処理するため例えば１６０℃×６時間というような中途半端な時効処理条件を選択せざるを得ない、という問題（問題点３）もある。
なお、本件明細書において、電磁成形によりバンパーリインフォースに接合した後のステイ素材をステイという。
【０００８】
本発明は、電磁成形を利用してバンパーリインフォースとステイ素材を接合し、バンパー構造体を製造する場合に、バンパー構造体の時効処理に伴う上記問題点１，２を解消することを主たる目的とし、また、バンパーリインフォースとステイの材質が異なる場合に、両方にそれぞれ適切な時効処理を行えるようにすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るバンパー構造体の製造方法は、質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面が中空で前後の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前記前後の縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、前記前後の縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合する、というものである。
【００１０】
また、本発明では、バンパーリインフォースとして断面がソリッド（中空でない断面）の熱処理型アルミニウム合金形材を用いることもできる。この場合、本発明に係るバンパー構造体の製造方法は、質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面がソリッドで１個の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの前記縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前記第２ステイ素材の前端部を電磁成形により拡管し、前記縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合する、となる。
【００１１】
なお、本発明において熱処理型アルミニウム合金とは、時効処理により強度アップが可能なＪＩＳ２０００系（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系）、ＪＩＳ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−（Ｃｕ）系）、及びＪＩＳ７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−（Ｃｕ）系）のアルミニウム合金をいう。また、Ｔ１，Ｔ５はＪＩＳＨ０００１に規定された質別であり、Ｔ１は押出後冷却したままの状態、Ｔ５はさらに人工時効処理を施した状態を意味する。
また、バンパーリインフォースとして、例えば形材（長さ方向に実質的に同じ断面形状を有する部材を意味し、押出材のほか、板材を曲げ加工、ロール加工等によって成形した部材も含まれる）が好適に用いられるが、形材以外のアルミニウム合金材（長さ方向に断面形状が異なる成形品）を用いることもできる。
【００１２】
上記製造方法を実施するため、例えば次のような具体的形態をとることができる。
（１）時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に（長さ方向の一部について）溶体化加熱する。この場合、溶体化加熱後の前記第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合した後、必要に応じて、前記ステイ素材の溶体化加熱した箇所を局部的に再加熱して析出硬化させる。
（２）前記溶体化加熱及び再加熱を高周波誘導加熱により行う。
（３）前記バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなる。
（４）前記第１ステイ素材を質別Ｔ１で電磁成形により拡管して前記第２ステイ素材を成形した後、プレス加工により前記取付用フランジを平面化する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、質別Ｔ１の第１ステイ素材を電磁成形により拡管して、後端に取付用フランジを有する第２ステイ素材を成形し、この第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、一方、熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースについては質別Ｔ５としておき、質別Ｔ５の第２ステイ素材を同じく質別Ｔ５のバンパーリインフォースに形成した穴に嵌入し、電磁成形により第２ステイ素材を拡管してバンパーリインフォースに接合する。
このように、本発明では、第２ステイ素材とバンパーリインフォースを接合前に時効処理（質別Ｔ５）することから、それぞれの部品はハンドリングが容易で、炉内に密に装入できて時効処理の効率がよく、輸送効率もよい。また、時効処理が個々の部品に対して行われるから、接合後のバンパー構造体に対して行う場合に比べて歪みが生じにくく、さらに、バンパーリインフォースと第２ステイ素材の材質が異なる場合でも別々の条件で時効処理ができるので、それぞれの部品に最適の時効処理条件を選択することができる。
【００１４】
なお、本発明では、比較的大きい拡管率（特許文献２参照）で電磁成形が行われる取付用フランジの成形が、成形性のよいＴ１状態で行われるので、成形された取付用フランジの周囲に割れが生じるのが防止される。また、接合のための電磁成形はＴ５状態で行われるが、このときの第２ステイ素材の変形量（拡管率）は比較的小さく、それでも十分な接合強度を確保することは可能であり、拡管率を比較的大きくとれないＴ５状態でも、割れ等を生じることなく拡管することが可能である。
【００１５】
本発明において、前記（１）に示すように、時効処理後の第２ステイ素材の一部（続いて電磁成形が行われる部分）を局部的に溶体化加熱すると、溶体化加熱された部分は軟化し成形性が向上する。溶体化加熱された部分はバンパーリインフォースとの接合に関与する部分を含み、この部分の成形性が向上することで、電磁成形による接合がより確実に行われる。第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合した後、前記溶体化加熱した部分を再加熱して析出硬化させると、軟化していた当該部分の強度が再び向上する。この溶体化加熱及び再加熱は前記（２）に示すように、高周波誘導加熱により容易に行うことができる。
【００１６】
このような溶体化加熱及び必要に応じて再加熱を行うことで、例えば中空断面のバンパーリインフォースを用いたバンパー構造体において、ステイのバンパリインフォースの後壁付近より前方側に位置する部分の強度を調整することもできる。衝突時、バンパーリインフォース（及びステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分）が優先的に圧壊し、衝撃荷重が大きければ、さらにステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分が圧壊するというように、前方側から順に圧壊が進行することが望ましいが、ステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分の強度が余り高いと、衝突時にバンパーリインフォースの圧壊が妨げられ、ステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分が先に圧壊し、バンパーリインフォースに潰れ残りが生じてエネルギー吸収効率が低下したり、ステイのバンパーリインフォースから後方に突出する部分に設置されるセンサー類の損傷も生じる可能性がある。逆にステイのバンパーリインフォースの中空断面内に位置する部分の強度が余り低いと、衝突時にバンパーリインフォースの圧壊が容易に生じてエネルギー吸収量が不足し、小さい衝突でもステイのンパーリインフォースから後方に突出する部分の圧壊に進む可能性がある。前記溶体化加熱及び必要に応じて再加熱を適宜行うことで、衝突時、衝撃荷重の大きさに応じて、バンパー構造体の前方側から順に圧壊が進行するように、バンパリインフォースの後壁付近より前方側に位置する部分の強度を調整することができる。以上の点は、ソリッド断面のバンパーリインフォースを用いたバンパー構造体でも同様である。
【００１７】
本発明において、 第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合するとき、 第２ステイ素材の長さ方向の一部のみを電磁成形するのは、第２ステイ素材の全長にわたり電磁成形する必要がないからである。バンパーリインフォースとして断面が中空のアルミニウム合金材を用いる場合、第２ステイ素材のうち少なくとも接合に関与する部分、すなわち少なくともバンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分（前端まで）を電磁成形すれば、第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合でき、バンパーリインフォースとして断面がソリッドのアルミニウム合金材を用いる場合、同じく第２ステイ素材のうち少なくとも接合に関与する部分、すなわち少なくともバンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前端部を電磁成形すれば、第２ステイ素材をバンパーリインフォースに接合できる。このように第２ステイ素材の長さ方向の一部のみを電磁成形することで、第２ステイ素材を全長にわたり電磁成形する場合に比べてバンパー構造体に生じる歪みを低減し、また取付用フランジに歪みが生じるのを防止することができる。さらに、電磁成形の投入エネルギーが少なくて済み、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくできる利点もある。管状のアルミニウム合金押出材からなる第１ステイ素材を電磁成形により拡管して、後端にサイドメンバの前端に固定される取付用フランジを有する第２ステイ素材を成形する際にも、前記第１ステイ素材を全長にわたって電磁成形するのではなく、長さ方向の一部のみ（必要部分のみ）を電磁成形することで、同様に電磁成形の投入エネルギーを低減し、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくすることができる。
【００１８】
本発明において、前記（３）に示すように、バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなるものとした場合、バンパーリインフォースはより高強度となって薄肉化が可能となり、衝突時の圧壊変形がより大きいステイは割れが生じにくくなる。これにより、バンパー構造体のエネルギー吸収量を安定して向上させ、かつ軽量化することができる。
本発明において、前記（４）に示すように、第２ステイ素材の取付用フランジを成形する際に、プレス加工を併用すると、電磁成形による拡管のみの場合に比べて取付用フランジを精度よく成形できるとともに、電磁成形による拡管で取付用フランジを軸方向に対し直角に広げる必要がなくなるため、電磁成形を低エネルギーで行うことができ、電磁成形用コイル及び電源の容量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るバンパー構造体の平面図である。
【図２】そのバンパー構造体の要部（ステイ付近）の一部断面平面図である。
【図３】そのバンパー構造体の要部（ステイ付近）の正面図（前方から見た図）である。
【図４】そのバンパー構造体の製造方法のうち１回目の電磁成形を説明する図である。
【図５】そのバンパー構造体の製造方法のうち１回目の電磁成形により成形された第２ステイ素材の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】そのバンパー構造体の製造方法のうち２回目の電磁成形を説明する図である。
【図７】本発明に係る別のバンパー構造体の要部（ステイ付近）の一部断面平面図である。
【図８】そのバンパー構造体に用いるバンパーリインフォースのバーリング穴での断面図である。
【図９】そのバンパー構造体の製造方法のうち２回目の電磁成形を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、図１〜図６を参照して、本発明に係るバンパー構造体の製造方法の例を具体的に説明する。
対象となるバンパー構造体は、図１〜３に示すように、中空矩形断面を有するバンパーリインフォース１と、これに接合されたステイ２からなる。バンパーリインフォース１は、Ｔ５処理された７０００系アルミニウム合金押出材からなり、前方（衝突面側）の縦壁３、後方（車体側）の縦壁４、上壁５、下壁６からなる矩形断面で、車幅方向の中央部１ａが車幅方向に平行で、両端部１ｂが後方側に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の縦壁３及び縦壁４に円形の穴７，８が形成されている。
【００２１】
ステイ２は、Ｔ５処理された６０００系アルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部９が略円形断面を有し、軸部９の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ１１が車体前後方向に対して垂直に形成されている。軸部９の前方部分（接合に関与する部分）は、バンパーリインフォース１の中空断面内に嵌入し、縦壁３の穴７及び縦壁４の穴８の内周面に密着するとともに、前記穴７，８の前後で外径方向に張り出し、バンパーリインフォース１に強固に接合されている。
なお、図２，３において、１２〜１５は取付用フランジ１１に形成されたボルト穴、１６〜１９はボルト締めのための作業穴である。
【００２２】
このバンパー構造体の製造手順を説明すると、まず図４に示すように、質別Ｔ１に熱処理された円形断面の６０００系アルミニウム合金押出材を切断し、前端がバンパーリインフォース１の端部の傾斜と同角度で傾斜し、後端が軸方向に垂直とされた所定寸法の第１ステイ素材２１を作成し、これを金型（分割型）２２の成形穴内に配置し、第１ステイ素材２１の中空内部に電磁成形用コイル２３を挿入し、電磁成形用コイル２３に瞬間大電流を流し、電磁成形による拡管を行う。
この電磁成形は実質的に第１ステイ素材２１の後方部分にのみ施され、第１ステイ素材２１の当該部分は拡管し、金型２２の成形穴の内側に位置していた部分が該成形穴の内周面に沿った形状に成形され、前記成形穴の外部に突出していた後端部分が拡開して金型２２の端面（図４に示す金型２２の下面）に沿った形状に成形される。図５に、この電磁成形により成形された第２ステイ素材２４が示されている。
【００２３】
成形された第２ステイ素材２４は、図５に示すように、前方側から、比較的小径の筒状部２４ａと、傾斜した短い切頭円錐状部２４ｂと、比較的大径に張り出した筒状部２４ｃと、後端の取付用フランジ１１からなる。切頭円錐状部２４ｂ、筒状部２４ｃ及び取付用フランジ１１が電磁成形により拡管成形された箇所であり、筒状部２４ａは実質的に拡管成形されていない。
なお、第２ステイ素材２４の成形に際し、電磁成形で図５の実線で示す形状に一度に成形せず、まず仮想線で示す形状（取付用フランジ１１の広がり角度θが浅い）に成形し、続いて金型を用いてプレス加工することにより、取付用フランジ１１を垂直に広げて平面化（特にサイドメンバ前端に対する取付面となる後面を平面化）するという、２段階の工程で成形することもできる。
【００２４】
続いて第２ステイ素材２４は時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。時効処理条件は６０００形アルミニウム合金の種類によって多少異なるが、ほぼ１６０〜２２０℃×２〜１０時間の範囲内から高強度化できる条件を選択すればよい。この条件自体は周知である。
一方、バンパーリインフォース１も時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。こちらの時効処理条件も７０００系アルミニウム合金の種類によって多少異なるが、ほぼ１００〜１５０℃×１０〜１５時間の範囲内から高強度化できる条件を選択すればよい。この条件自体は周知である。
【００２５】
質別Ｔ５とされたバンパーリインフォース１と第２ステイ素材２４は、両者を接合するため、図６に示すように配置される。このときまでに、ステイ素材２４の取付用フランジ１１にボルト穴１２〜１５が形成され、バンパーリインフォース１の両端部の前後の縦壁３，４にステイ素材２４が嵌入する穴７，８とその近傍に作業穴１６〜１９が形成される。
図６に示すように、第２ステイ素材２４の筒状部２４ａがバンパーリインフォース１の穴７，８に後方側（縦壁４側）から嵌入され、筒状部２４ａの先端がバンパーリインフォース１の縦壁３の前面から前方に少し突出し、切頭円錐状部２４ｂが縦壁４より若干後方側の位置に配置される。バンパーリインフォース１の中央部１ａの縦壁３（特にその前面）と、第２ステイ素材２４の取付用フランジ１１（特にその後面）が互いに平行とされ、第２ステイ素材２４の軸方向がバンパーリインフォース１の中央部１ａの縦壁３（特にその前面）に垂直とされ、かつボルト穴１２〜１５が左右の所定位置にきている。
【００２６】
この配置状態で、第２ステイ素材２４の中空内部に電磁成形用コイル２５を挿入し、電磁成形用コイル２５に瞬間大電流を流し、電磁成形による拡管を行う。
この電磁成形により、第２ステイ素材２４の、バンパーリインフォース１の縦壁４付近より前方側に位置する部分（具体的には縦壁４の若干後方側の位置より前方部分であり、筒状部２４ａと切頭円錐状部２４ｂが含まれる）が拡管し（図２参照）、バンパーリインフォース１の前後の縦壁３，４に形成された穴７，８の内周面に密着し、その他の部分では自由変形し（縦壁３より前方に突出した部分が外径方向に拡開し、縦壁３と縦壁４の間が外径方向に張り出し、縦壁４の後方側も外径方向に張り出す）、第２ステイ素材２４はバンパリインフォース１に接合される。
【００２７】
この２回目の電磁成形では、第２ステイ素材２４は質別がＴ５で、強度が高く成形性が質別Ｔ１のときに比べて低いが、バンパーリインフォース１の穴７，８と第２ステイ素材２４の筒状部２４ａの径差はごく小さく設定すればよく、穴７，８の前後での張り出しも大きくする必要はないので、高い拡管率が必要でなく、バンパーリインフォース１との接合は支障なく強固に行われる。
【００２８】
一方、必要に応じて、第２ステイ素材２４の電磁成形（ステイ素材として２回目の電磁成形）で拡管される部分、すなわちバンパリインフォース１の縦壁４付近より前方側に位置する部分を局部的に溶体化加熱し、当該部分を軟化させて成形性を向上させることもできる。この溶体化加熱には例えば高周波誘導加熱が便利であり、図５（ｂ）の仮想線に示すように、質別Ｔ５とした第２ステイ素材２４の主として筒状部２４ａの周りに高周波誘導加熱コイル２６を配置し、該コイルを水冷しつつ高周波電流を印加し、第２ステイ素材２４の前記部分を誘導加熱する。加熱条件としては、例えば４５０〜５５０℃×５〜２０秒の条件が挙げられる。なお、溶体化加熱する部分は、２回目の電磁成形で拡管される部分の軸方向の全長でなく、軸方向の一部であってもよい。
【００２９】
このような溶体化加熱を行った場合、第２ステイ素材２４の電磁成形後（バンパーリインフォース１との接合後）、バンパー構造体のステイ２の溶体化加熱された部分を局部的に再加熱して析出硬化させ、ステイ２の強度アップ（又は強度の調整）を図ることもできる。この再加熱でも高周波誘導加熱が便利であり、図１の仮想線に示すように、主としてバンパーリインフォース１の断面内のステイ２の内部に高周波誘導加熱コイル２７を配置し、該コイルを水冷しつつ高周波電流を印加し、ステイ２の前記部分を誘導加熱する。加熱条件としては、例えば１６０〜２００℃×１０〜３０秒の条件が挙げられる。なお、再加熱する部分は、溶体化加熱された部分の軸方向全体でなく、軸方向の一部であってもよい。
【００３０】
次に、図７〜９を参照して、本発明に係るバンパー構造体の製造方法の他の例を説明する。
対象となるバンパー構造体は、図７に示すように、ソリッド断面を有するバンパーリインフォース３１と、これに接合されたステイ３２からなる。バンパーリインフォース３１は、Ｔ５処理された７０００系アルミニウム合金押出材からなり、図８に示すように、縦壁３３、上壁３４、下壁３５からなる略コの字断面で、縦壁３３が衝突面として前端近傍に位置している。バンパーリインフォース３１も、図１に示すバンパーリインフォース１と同様に、車幅方向の中央部が車幅方向に平行で、両端部が後方側に曲げられて傾斜し、傾斜した端部の縦壁３３に後方に突出する円形のバーリング穴３６が形成されている。
【００３１】
ステイ３２は、Ｔ５処理された６０００系アルミニウム合金押出材からなり、車体前後方向に向く軸部３７が略円形断面を有し、軸部３７の後端に図示しないサイドメンバの前端に固定される取付用フランジ３８が車体前後方向に対して垂直に形成されている。軸部３７の前端部（接合に関与する部分）は、バンパーリインフォース３１の縦壁３３に形成されたバーリング穴３６の内周面に密着し、前端はバーリング穴３６のカーブに沿って外径方向に拡開するとともに、バーリング穴３６の後方で外径方向に張り出し、バンパーリインフォース３１に強固に接合されている。
【００３２】
このバンパー構造体の製造手順を説明すると、図４を参照して説明したと同じ手順で、質別Ｔ１に熱処理された円形断面の６０００系アルミニウム合金押出材を切断して第１ステイ素材を作成し、第１ステイ素材に対して電磁成形による拡管を行う。この電磁成形は、実質的に第１ステイ素材の後方部分（前端部を除く部分）にのみ施され、図９に示すように、前方側から、比較的小径の短い筒状部３９ａ（実質的に拡管成形されていない）と、傾斜した短い切頭円錐状部３９ｂと、比較的大径に張り出した筒状部３９ｃと、後端の取付用フランジ３８からなる第２ステイ素材３９が成形される。なお、この第２ステイ素材３９も、取付用フランジ３８を電磁成形とプレス加工の２段階の工程で成形することができる。
【００３３】
続いて第２ステイ素材３９は、先に示した条件で時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。一方、バンパーリインフォース３１も、先に示した条件で時効処理を受けて質別Ｔ５とされる。
質別Ｔ５とされたバンパーリインフォース３１と第２ステイ素材３９は、両者を接合するため、図９に示すように配置される。なお、このときまでに、先に説明した第２ステイ素材２４と同様に、第２ステイ素材３９の取付用フランジ３８へボルト穴が形成され、バンパーリインフォース１と同様に、バンパーリインフォース３１の両端部の縦壁３３にステイ素材３９の筒状部３９ａが嵌入するバーリング穴３６と、その近傍に作業穴が形成される。
【００３４】
図９に示すように、第２ステイ素材３９の筒状部３９ａがバンパーリインフォース３１の穴３６に後方側から嵌入され、筒状部３９ａの先端がバンパーリインフォース３１の縦壁３３の前面から前方に少し突出し、切頭円錐状部３９ｂが縦壁３３より若干後方側の位置に配置される。バンパーリインフォース３１の車幅方向中央部（図１の１ａ参照）に位置する縦壁３３（特にその前面）と、第２ステイ素材３９の取付用フランジ３８（特にその後面）が互いに平行とされ、第２ステイ素材３９の軸方向がバンパーリインフォース３１の車幅方向中央部（図１の１ａ参照）に位置する縦壁３３（特にその前面）に垂直とされている。
【００３５】
この配置状態で、バーリング穴３６付近を含む第２ステイ素材３９の前端部（具体的にはバーリング穴３６の若干後方側の位置より前方部分であり、筒状部３９ａと切頭円錐状部３９ｂが含まれる）を電磁成形して拡管する。これにより、第２ステイ素材３９は、図７に示すように、バーリング穴３６の内周面に密着し、バーリング穴３６のカーブに沿って外径方向に拡開して、前端がバーリング穴３６から前方に若干突出し、かつバーリング穴３６の後方で外径方向に張り出し、これによりバンパーリインフォース３１に接合される。この２回目の電磁成形では、先に第２ステイ素材２４に関して述べたと同様の理由で、高い拡管率は必要でない。
【００３６】
ステイ素材３９においても、２回目の電磁成形で拡管される部分、すなわちステイ素材３９の前端部を局部的に溶体化加熱して、成形性を向上させることもできる。また、溶体化加熱を行った場合、ステイ素材３９の２回目の電磁成形後、溶体化加熱された部分を局部的に再加熱して析出硬化させ、ステイ３２の強度アップ（又は強度の調整）を図ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１，３１ バンパーリインフォース
２，３２ ステイ
３ バンパーリインフォースの前方側の縦壁
４ バンパーリインフォースの後方側の縦壁
７，８ 穴
１１，３８ 取付用フランジ
２１ 第１ステイ素材
２２ 金型
２３，２５ 電磁成形用コイル
２４ 第２ステイ素材
２６，２７ 高周波誘導加熱コイル
３３ バンパーリインフォースの縦壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面が中空で前後の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前記前後の縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、前記前後の縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合することを特徴とするバンパー構造体の製造方法。
【請求項２】
時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に溶体化加熱することを特徴とする請求項１に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第２ステイ素材の溶体化加熱する部分が、前記バンパリインフォースの前記穴に嵌入したときに前記後方の縦壁に形成された穴付近から前方側に位置する部分であることを特徴とする請求項２に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項４】
質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面がソリッドで１個の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの前記縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前記第２ステイ素材の前端部を電磁成形により拡管し、前記縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合することを特徴とするバンパー構造体の製造方法。
【請求項５】
時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に溶体化加熱することを特徴とする請求項４に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項６】
溶体化加熱後の前記第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合した後、前記第２ステイ素材の溶体化加熱した部分を局部的に再加熱して析出硬化させることを特徴とする請求項２，３，５のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項７】
前記溶体化加熱を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項２，３，５のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項８】
前記再加熱を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項６に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項９】
前記バンパーリインフォースがアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ステイ素材を電磁成形により拡管して前記第２ステイ素材を成形した後、プレス加工により前記取付用フランジを平面化することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項１】
質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面が中空で前後の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの左右両端部の前記前後の縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの後方の縦壁に形成された穴付近より前方側に位置する部分を電磁成形により拡管し、前記前後の縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合することを特徴とするバンパー構造体の製造方法。
【請求項２】
時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に溶体化加熱することを特徴とする請求項１に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第２ステイ素材の溶体化加熱する部分が、前記バンパリインフォースの前記穴に嵌入したときに前記後方の縦壁に形成された穴付近から前方側に位置する部分であることを特徴とする請求項２に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項４】
質別Ｔ１の管状の熱処理型アルミニウム合金押出材を所定寸法に切断して第１ステイ素材とし、前記第１ステイ素材の後方部分を電磁成形により拡管して、実質的に拡管していない前方側の筒状部と、比較的大径に張り出したその後方側の筒状部と、両筒状部の間の切頭円錐状部と、サイドメンバの前端に固定される後端の取付用フランジからなる第２ステイ素材を成形し、前記第２ステイ素材に時効処理を施して質別Ｔ５とし、時効処理後の前記第２ステイ素材の前方側の筒状部を、断面がソリッドで１個の縦壁を有し質別Ｔ５とした熱処理型アルミニウム合金からなるバンパーリインフォースの前記縦壁に形成された穴に後方側から嵌入し、前記バンパーリインフォースの縦壁に形成された穴付近を含む前記第２ステイ素材の前端部を電磁成形により拡管し、前記縦壁に形成された穴の内周面に密着させて前記バンパリインフォースに接合することを特徴とするバンパー構造体の製造方法。
【請求項５】
時効処理後の前記第２ステイ素材を電磁成形する前に、前記第２ステイ素材の電磁成形を行う部分を局部的に溶体化加熱することを特徴とする請求項４に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項６】
溶体化加熱後の前記第２ステイ素材を電磁成形により拡管して前記バンパーリインフォースに接合した後、前記第２ステイ素材の溶体化加熱した部分を局部的に再加熱して析出硬化させることを特徴とする請求項２，３，５のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項７】
前記溶体化加熱を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項２，３，５のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項８】
前記再加熱を高周波誘導加熱により行うことを特徴とする請求項６に記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項９】
前記バンパーリインフォースがアルミニウム合金押出材からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記バンパーリインフォースがＪＩＳ７０００系アルミニウム合金からなり、前記第２ステイ素材がＪＩＳ６０００系アルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ステイ素材を電磁成形により拡管して前記第２ステイ素材を成形した後、プレス加工により前記取付用フランジを平面化することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載されたバンパー構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４７０９２（Ｐ２０１３−４７０９２Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８５３５６（Ｐ２０１２−１８５３５６）
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【分割の表示】特願２００８−２３６７１７（Ｐ２００８−２３６７１７）の分割
【原出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【分割の表示】特願２００８−２３６７１７（Ｐ２００８−２３６７１７）の分割
【原出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
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