汽车用保险杠、保险杠的制造方法以及保险杠的车身安装结构与流程

本发明涉及一种汽车用保险杠、保险杠的制造方法以及保险杠的车身安装结构。沿着车宽方向配置的纤维增强树脂制的保险杠具有：保险杠主体，其具有向前后方向的内侧开放的日文片假名“コ”字形的剖面；凸缘部，其从所述保险杠主体的端部边缘开始延伸。所述保险杠主体和所述凸缘部包括连续纤维增强树脂层。

背景技术：

在下述专利文件1中，公开有一种具有树脂层和连续纤维增强树脂层的2层结构的保险杠的制造方法，其将不包含纤维的热可塑性树脂和包含连续纤维的热可塑性树脂重叠，再由压力加工模具进行压力加工成型。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本发明专利公报特表2000-515828号

技术实现要素：

但是，所述现有技术的制造方法中，连续纤维增强树脂层中包含的连续纤维的切断端部会从产品端部边缘伸出形成毛刺，这种毛刺可能接触到工作人员的手而降低作业效率，并降低产品的美观性。因此，有必要在产品压力加工成型后，对于连续纤维伸出而形成毛刺的产品的端部边缘进行修整加工，将其光滑地切断，但是由此产生了由于增加加工工时而导致成本上升的问题。

本发明是鉴于所述问题而做出的，其目的在于，不必进行修整加工，也可以防止连续纤维由包含连续纤维增强树脂层的保险杠的端部边缘伸出而产生毛刺。

本发明的第1技术方案为，一种汽车用保险杠，沿着车宽方向配置的纤维增强树脂制的保险杠具有：保险杠主体，其具有向前后方向的内侧开放的日文片假名“コ”字形的剖面；凸缘部，其从所述保险杠主体的端部边缘开始延伸，

所述保险杠主体和所述凸缘部包括连续纤维增强树脂层，

该汽车用保险杠的特征在于，

在所述保险杠的所述凸缘部，位于上侧与下侧的的端部边缘连接有热可塑性树脂制的第1凸缘顶端部，第1凸缘顶端部向上下方向外侧延伸并向前后方向外侧弯折，形成L字形剖面。

本发明的第2技术方案为，根据第1技术方案所述的汽车用保险杠，其特征在于，

所述保险杠主体以及所述凸缘部是在所述连续纤维增强树脂层上层积了不连续纤维增强树脂层的2层构造，而所述凸缘部的所述不连续纤维增强树脂层比所述保险杠主体的所述不连续纤维增强树脂层厚。

本发明的第3技术方案为，根据第1技术方案或第2技术方案所述的汽车用保险杠，其特征在于，

在所述保险杠主体和所述凸缘部的分界处，所述连续纤维增强树脂层平滑地弯曲。

本发明的第4技术方案为，根据第1技术方案～第3技术方案中任意一项所述的汽车用保险杠，其特征在于，

在所述保险杠的位于车宽方向两侧的所述凸缘部的端部边缘上连接有热可塑性树脂制的第2凸缘顶端部，第2凸缘顶端部向上下方向外侧或向前后方向外侧延伸，形成I字形剖面。

本发明的第5技术方案为，根据第1技术方案～第4技术方案中任意一项所述的汽车用保险杠，其特征在于，

在所述保险杠主体的前后方向外表面上设有热可塑性树脂制的蜂窝结构体。

本发明的第6技术方案为，一种汽车用保险杠的制造方法，是第1技术方案～第5技术方案中任意一项所述的保险杠的制造方法，其特征在于，

该汽车用保险杠的制造方法具有：

第1工序，使用压力加工成型模具，对预浸渍片(pre preg)进行热压力加工加工，成型所述保险杠主体和所述凸缘部；

第2工序，向所述压力加工成型模具内的、形成于对着所述凸缘部的端部边缘的位置的空间注入热可塑性树脂，成型所述第1凸缘顶端部。

本发明的第7技术方案为，根据第6技术方案所述的汽车用保险杠的制造方法，其特征在于，

该汽车用保险杠的制造方法还具有：

第3工序，其在所述第2工序之后，在所述凸缘部上形成安装孔；

第4工序，通过压入或嵌紧，将轴环固定于所述安装孔。

本发明的第8技术方案为，根据第6技术方案或第7技术方案所述的汽车用保险杠的制造方法，其特征在于，

在所述第1工序中，所述预浸渍片由层积的不连续纤维预浸渍片和连续纤维预浸渍片构成，所述压力加工成型模具的阴模和阳模的成型面的间隔，在所述保险杠主体和所述凸缘部的分界处比其他的部分大。

本发明的第9技术方案为，一种保险杠的车身安装结构，是将第1技术方案～第5技术方案中任意一项所述的保险杠固定于车身框架部件的保险杠的车身安装结构，其特征在于，

在设置于所述保险杠的所述凸缘部的所述安装孔上，嵌合在前后方向内端一体具有凸缘的带凸缘轴环，将一体具有凸缘的带凸缘螺栓从前后方向外侧贯穿所述带凸缘轴环紧固于所述车身框架部件时，在所述带凸缘螺栓的所述凸缘和所述保险杠的所述凸缘部的前后方向外表面之间配置了弹性材料。

另外，实施方式的安装板11a与本发明的车身框架部件相对应，实施方式的后保险杠12与本发明的保险杠相对应，实施方式的连续纤维预浸渍片20ˊ以及不连续纤维预浸渍片21ˊ与本发明的预浸渍片相对应，实施方式的带凸缘轴环23与本发明的轴环相对应。

根据第1技术方案，沿着车宽方向配置的纤维增强树脂制的保险杠具有：保险杠主体，其具有向前后方向的内侧开放的日文字母“コ”字形的剖面；凸缘部，其从保险杠主体的端部边缘开始延伸。保险杠主体和凸缘部包括连续纤维增强树脂层。在保险杠上下的凸缘部的端部边缘，连接有向上下方向外侧延伸并向前后方向外侧弯折，具有L字形剖面的热可塑性树脂制的第1凸缘顶端部，因此即使连续纤维增强树脂层的连续纤维或铸型树脂从凸缘部的端部边缘伸出而形成毛刺，也可以用第1凸缘顶端部覆盖，因此不需要进行去除毛刺的修整加工，也可以提高产品品质。另外，即使在向压力加工成型模具内部设置预浸渍片时发生错位，由于第1凸缘顶端部形成L字形的剖面，因此预浸渍片的端部边缘无法到达L字形剖面的顶端，确保了成型第1凸缘顶端部的空间，可以更加切实地防止毛刺露出。

根据第2技术方案，由于保险杠主体以及凸缘部是在连续纤维增强树脂层上层积了不连续纤维增强树脂层而成的2层构造，而凸缘部的不连续纤维增强树脂层要比保险杠主体的不连续纤维增强树脂层厚，因此可以由成型性优异的不连续纤维增强树脂层容易地加厚凸缘部，由较厚的凸缘部提高保险杠的安装强度。

根据第3技术方案，在保险杠主体以及凸缘部的分界部，连续纤维增强树脂层平滑地弯折，因此在使用压力加工成型模具成型保险杠时，可以防止连续纤维增强树脂层在所述分界部急剧地弯折而导致连续纤维破损断裂。

根据第4技术方案，在保险杠的车宽方向两侧的凸缘部的端部边缘上，连接有向上下方向外侧或向前后方向外侧延伸的、具有I字形剖面的热可塑性树脂制的第2凸缘顶端部，因此可以由第1凸缘顶端部以及第2凸缘顶端部整周覆盖保险杠的凸缘部的端部边缘，防止露出毛刺。

根据第5技术方案，由于在保险杠主体的前后方向外表面上设置有热可塑性树脂制的蜂窝结构体，因此，在发生碰撞时，可以通过压坏蜂窝结构体，增加对碰撞能量的吸收。

根据第6技术方案，由于具有使用压力加工成型模具对预浸渍片进行热压力加工加工，成型保险杠主体和凸缘部的第1工序，以及向压力加工成型模具内的、形成于对着凸缘部的端部边缘的位置的空间注入热可塑性树脂，成型第1凸缘顶端部的第2工序，因此，可以利用成型保险杠主体以及凸缘部的压力加工成型模具，成型第1凸缘顶端部，从而节省设备费用和加工工时。

根据第7技术方案，在第2工序之后，具有在凸缘部上形成安装孔的第3工序，以及通过压入或嵌紧，将轴环固定于安装孔的第4工序，因此，可以使用套管增强凸缘部的安装孔，提高保险杠对车身的安装强度。

根据第8技术方案，在第1工序中，预浸渍片由层积的不连续纤维预浸渍片和连续纤维预浸渍片构成，压力加工成型模具的阴模和阳模的成型面的间隔，在保险杠主体和凸缘部的分界处比其他的部分大，因此，在所述分界处的不连续纤维增强树脂层的厚度比别的部分大，由较厚的不连续纤维增强树脂层提高所述分界处的连续纤维增强树脂层的变形自由度，因此可以防止连续纤维增强树脂层急剧地弯折而导致连续纤维破损断裂。

根据第9技术方案，在设置于保险杠的凸缘部的安装孔上，嵌合在前后方向内端一体具有凸缘的轴环，将一体具有凸缘的带凸缘螺栓从前后方向外侧贯穿带凸缘轴环紧固于车身框架部件时，即使由于带凸缘螺栓抵接于带凸缘轴环，无法进一步进行紧固，仅凭带凸缘螺栓的紧固力无法牢固地固定保险杠的凸缘部，因为在带凸缘螺栓的凸缘和保险杠的凸缘部的前后方向的外表面之间配置了弹性材料，所以能够通过弹性材料防止保险杠的凸缘部发生松动，牢固地固定保险杠。

附图说明

图1是后保险杠的立体图。(第1实施方式)

图2是图1的2的方向的向视图。(第1实施方式)

图3是图2的3的部分的放大图。(第1实施方式)

图4是图3的4-4线的剖面图。(第1实施方式)

图5是图3的5-5线的剖面图。(第1实施方式)

图6是图4的6的部分的放大图。(第1实施方式)

图7是保险杠的成型工序的说明图。(第1实施方式)

图8是后保险杠的立体图。(第2实施方式)

符号说明

11a：安装板(车身框架部件)；12：后保险杠(保险杠)；13：保险杠主体；20：连续纤维增强树脂层；20ˊ：连续纤维预浸渍片(预浸渍片)；21：不连续纤维增强树脂层；21ˊ：不连续纤维预浸渍片(预浸渍片)；22：凸缘部；22a：第1凸缘顶端部；22b：第2凸缘顶端部；22c：安装孔；23：带凸缘轴环(轴环)；23b：凸缘；24：带凸缘螺栓；24a：凸缘；27：弹性材料；28：蜂窝结构体；41：压力加工成型模具；42：阴模；43：阳模；44：空间。

本发明的具体实施方式

第1实施方式

下面，根据图1～图7，对本发明的第1实施方式进行说明。另外，本说明书中所说的前后方向、左右方向(车宽方向)以及上下方向，均以就坐于驾驶席的乘员为标准定义。

如图1～图5所示，在汽车的车身后部的前后方向上所配置的左右一对的后侧架11、11的后端上，安装有沿着车宽方向延伸的纤维增强树脂制的后保险杠12。构成后保险杠12的主体的保险杠主体13，具有沿上下方向延伸的底壁14、从底壁14的上端向前方延伸的上壁15、从底壁14的下端向前方延伸的下壁16，形成向前方开放的剖面呈日文片假名“コ”的形状。

保险杠主体13由小剖面面积部17和两个大剖面面积部18、18以及两个剖面面积变化部19、19构成，其中：小剖面面积部17位于车宽方向中央，具有比较小的基本不变的剖面；两个大剖面面积部18、18位于车宽方向两端，具有比较大的基本不变的剖面；左右一对的两个剖面面积变化部19、19将小剖面面积部17的车宽方向的外端连接于两个大剖面面积部18、18的车宽方向的内端，两个剖面面积变化部19、19的剖面面积，从小剖面面积部17开始朝向两个大剖面面积部18、18渐渐增加。

另外，小剖面面积部17由直线部17a和左右一对的弯曲部17b、17b构成，其中：直线部17a位于车宽方向中央呈直线状延伸；左右一对的弯曲部17b、17b从直线部17a的车宽方向外端，朝向两个剖面面积变化部19、19的车宽方向内端并向前方弯曲。弯曲部17b、17b的车宽方向内端附近最为朝向后方突出，该位置在发生来自后面的碰撞时成为承受碰撞负荷F、F的碰撞负荷承受部P、P。

保险杠主体13的外表面，即底壁14的后表面、上壁15的上表面以及下壁16的下表面，由通过尼龙等热可塑性树脂使连续的玻璃纤维结合而成的连续纤维增强树脂层20构成。保险杠主体13的内表面，即底壁14的前表面、上壁15的下表面以及下壁16的上表面，由通过尼龙等热可塑性树脂使不连续的玻璃纤维结合而成的不连续纤维增强树脂层21构成。连续纤维增强树脂层20的连续纤维朝向车宽方向和与其垂直的上下方向以及前后方向。

另外，在保险杠主体13的外周缘，整周突出设置有凸缘部22，该凸缘部22也是由从保险杠主体13连续而来的连续纤维增强树脂层20以及不连续纤维增强树脂层21构成的2层结构。

如图4～图6所示，在从保险杠主体13的上壁部15和下壁部16分别向上方和下方延伸的凸缘部22的外周缘，连接有由不含玻璃纤维的尼龙等热可塑性树脂构成的第1凸缘顶端部22a。上侧的第1凸缘顶端部22a从上侧的凸缘部22的上端向上方延伸后向后方弯折而形成L字形的剖面，同样，下侧的第1凸缘顶端部22a从下侧的凸缘部22的下端向下方延伸后向后方弯折而形成L字形的剖面。另外，在从保险杠主体13的车宽方向的外端的底壁14、上壁15、下壁16分别向后方、上方和下方延伸的凸缘部22的外周缘，连接有由不含玻璃纤维的尼龙等热可塑性树脂构成的第2凸缘顶端部22b。第2凸缘顶端部22b具有I字形的剖面，由凸缘部22保持原样延长形成。这些第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b在附图上以阴影方式表示。

连续纤维增强树脂层20的厚度基本不变，通过调整层积其上的不连续纤维增强树脂层21的厚度，可以将凸缘部22的厚度设定得比保险杠主体13的厚度大。在保险杠主体13和凸缘部22的分界部，不连续纤维增强树脂层21的厚度最大。第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b的厚度与凸缘部22的厚度相同。

如图7(A)所示，压力加工成型保险杠主体13以及凸缘部22的压力加工成型模具41，由阴模42和阳模43构成，其中，阴模42具有成型连续纤维增强树脂层20的凹状空腔42a，阳模43具有成型不连续纤维增强树脂层21的凸状型芯43a。首先，在将压力加工成型模具41开模的状态下，将连续纤维预浸渍片20ˊ和不连续纤维预浸渍片21ˊ以预先加热后的状态配置于阴模42的空腔42a和阳模43的型芯43a之间。

接着，如图7(B)所示，通过将压力加工成型模具41闭模而将保险杠主体13以及凸缘部22压力加工成型。此时，在对应凸缘部22上连续的第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b的部分，留有不存在玻璃纤维和树脂的空间44。接着，如图7(C)所示，通过向所述空间44注入融化的热可塑性树脂，形成第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b。这样，利用成型保险杠主体13以及凸缘部22的压力加工成型模具41，成型第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b，因此可以节省设备费用和加工工时。

将这样成型的后保险杠12从压力加工成型模具41取出后，如图7(D)所示，在凸缘部22上加工安装孔22c。然后如图6(E)所示，通过压入或嵌紧，将带凸缘轴环23固定于凸缘部22的安装孔22c，完成后保险杠12的加工。

如图6所示，在形成于后保险杠12的车宽方向两端部的上下凸缘部22的各3个安装孔22c上，嵌合有带凸缘轴环23。带凸缘轴环23具有从主体部23a的前端开始向径向外侧突出的凸缘23b，主体部23a嵌合于凸缘部22的安装孔22c，凸缘23b与凸缘部22的前表面相抵接。在闭塞后车身侧架11的后端的安装板11a的前表面上，焊接有焊接螺母25。在后板26被夹持于安装板11a的后表面和带凸缘轴环23的凸缘23b的前表面之间的状态下，带凸缘螺栓24从后方贯穿带凸缘轴环23、后板26和安装板11a，旋合于焊接螺母25，由此，将后保险杠12固定于左右的安装板11a、11a。此时，在带凸缘螺栓24的凸缘24a和后保险杠12的凸缘部22的后表面之间，配置有由橡胶等构成的环状的弹性材料27。

而如果带凸缘轴环23的主体部23a的后端从后保险杠12的凸缘部22的后表面突出的话，则带凸缘螺栓24的紧固力无法直接作用于后保险杠12的凸缘部22，后保险杠12的凸缘部22仅由与带凸缘轴环23之间的摩擦力来保持，易于发生振动和噪音。但是，由于在带凸缘轴环23的主体部23a的后端突出部的周围配置了弹性材料27，带凸缘螺栓24的紧固力通过被压缩的弹性材料27作用于后保险杠12的凸缘部22的后表面，可以将后保险杠12牢固地固定并防止发生振动和噪音。

接着，对具有上述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。

在本车的后保险杠受到其他车辆的前保险杠轻微碰撞等情况下，若采用只是单纯向后方弯曲的现有技术的后保险杠，由于碰撞负荷集中施加于其保险杠的车宽方向中央的一点，因此会产生有较大的弯曲力矩作用于后保险杠的车宽方向中央部的问题。

与此相对，若采用图2所示的本实施方式的后保险杠12，由于具有最为向后方突出的左右一对的碰撞负荷承受部P、P，因此碰撞负荷F、F集中施加至左右一对的碰撞负荷承受部P、P。其结果，通过降低作用于后保险杠12的车宽方向中央部的弯曲力矩的最大值，可以提高后保险杠12抵抗弯曲变形的强度。

并且，由于保险杠主体13具有位于车宽方向中央的小剖面面积部17，与小剖面面积部17的车宽方向外侧连续的剖面面积渐渐增加的一对剖面面积变化部19、19，以及与剖面面积变化部19、19的车宽方向外侧连续的一对大剖面面积部18、18，因此在有碰撞负荷F、F施加于一对碰撞负荷承受部P、P时，通过由剖面面积变化部19、19和大剖面面积部18、18支承弯曲力矩，既能减少保险杠主体13的厚度来实现轻量化，又能提高强度。

另外，由于保险杠主体13以及凸缘部22是包括连续纤维增强树脂层20和不连续纤维增强树脂层21的至少2层的层积体，其中，连续纤维增强树脂层20是将连续的玻璃纤维朝向车宽方向及与其垂直的方向配置并以热可塑性树脂结合而成，不连续纤维增强树脂层21是将不连续的玻璃纤维在随机方向上配置并以热可塑性树脂结合而成，因此可以通过在保险杠主体13上合并使用高价的连续纤维增强树脂层20和廉价的不连续纤维增强树脂层21，与保险杠主体13全部由高价的连续纤维增强树脂层20构成的情况相比，不仅可以降低成本，而且可通过高强度的连续纤维增强树脂层20来确保后保险杠12的必要强度。

但是，由于后保险杠12的保险杠主体13以及凸缘部22是包括连续纤维增强树脂层20以及不连续纤维增强树脂层21的2层构造，其凸缘部22的端部边缘由连续纤维预浸渍片20′以及不连续纤维预浸渍片21′的切断面构成，因而连续纤维增强树脂层20以及不连续纤维增强树脂层21的被切断的玻璃纤维的顶端和铸型树脂的一部分会从凸缘部22的端部边缘伸出而形成毛刺。特别是若连续纤维增强树脂层20所含有的连续的玻璃纤维层的锐利的顶端伸出而形成毛刺的话，该毛刺会接触到工作人员的手，从而会降低工作效率，并有降低产品美观性的可能。在现有技术中，有必要进行切断修整加工，以确保凸缘部22的端部边缘的光滑。

但根据本实施方式，用第1凸缘顶端部22a和2凸缘顶端部22b覆盖了后保险杠12的外周的凸缘部22的伸出毛刺的端部边缘，因此不需要进行去除毛刺的修整加工，也可以防止毛刺伸出，提高产品的品质。

另外，在向压力加工成型模具41的内部设置连续纤维预浸渍片20ˊ和不连续纤维预浸渍片21ˊ的时候，如果发生错位，将连续纤维预浸渍片20ˊ和不连续纤维预浸渍片21ˊ的端部边缘突入到压力加工成型模具41的空间44(参考图7(C))的里面的话，用来成型第1凸缘顶端部22a或第2凸缘顶端部22b的合成树脂就无法充分注入到空间44的里面，可能出现第1凸缘顶端部22a或第2凸缘顶端部22b不能完全覆盖毛刺的情况。但在本实施方式中，特别是由于第1凸缘顶端部22a形成L字形的剖面，因此连续纤维预浸渍片20ˊ和不连续纤维预浸渍片21ˊ的端部边缘无法到达L字形剖面的顶端，因而可以由第1凸缘顶端部22a完全覆盖毛刺防止其露出。

另外，由于后保险杠12是将连续纤维增强树脂层20以及不连续纤维增强树脂层21层积而成的2层构造，而凸缘部22的不连续纤维增强树脂层21要比保险杠主体13的不连续纤维增强树脂层21厚，因此可以由成型性优异的不连续纤维增强树脂层21容易地加厚凸缘部22，由较厚的凸缘部22提高后保险杠12的安装强度。

另外，在保险杠主体13以及凸缘部22的分界部，不连续纤维增强树脂层21的厚度达到最大，因此通过提高在分界部的连续纤维增强树脂层20的位置的自由度，能够使连续纤维增强树脂层20平滑地弯折，而非急剧地弯折。据此，在使用压力加工成型模具41成型后保险杠12时，可以防止连续纤维增强树脂层20在所述分界部急剧地弯折而导致连续的玻璃纤维破损断裂。

接着，根据图8对本发明的第2实施方式进行说明。

第2实施方式的后保险杠12，在其保险杠主体13的车宽方向中央部以及车宽方向的两端部具有蜂窝结构体28。蜂窝结构体28为热可塑性合成树脂制成，与第1凸缘顶端部22a和第2凸缘顶端部22b同时注塑成型。

根据本实施方式，被从后方或斜后方轻微碰撞时，通过压坏蜂窝结构体28，可以有效吸收碰撞能量。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是只要不脱离本发明主旨的范围，也可以进行各种设计变更。

例如，在实施方式中，对后保险杠12进行了说明，但是本发明对前保险杠也同样适用。在后保险杠12的情况下，前后方向的外侧对应后方，在前保险杠的情况下，前后方向的外侧对应前方。