(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に一様な矩形断面形状のアルミ合金形材からなり、衝突方向に対して垂直な壁面を有するように、車体側に位置する壁面の両端部がサイドメンバに取り付けられるバンパーリインフォースメントであって、上記アルミ合金形材の車体側に位置する角隅部のみが、前記垂直な壁面の長さの１／６以下の範囲において、板厚の２．５倍以上の半径で湾曲され、かつ、前記車体側とは反対側の衝突側に位置する角隅部が略直角に曲折されていることを特徴とするバンパーリインフォースメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、衝突時に発生する衝突エネルギーを吸収するバンパーリインフォースメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、バンパーの構成部品であるバンパーリインフォースメントは、軽量化の観点から長さ方向に一様な矩形断面形状のアルミ合金形材により形成されており、両端部がサイドメンバに取り付けられて自動車のフロントおよびリアーに配置されている。そして、障害物への衝突時に、変形して衝撃を和らげることにより乗員および車体５２の損傷を低減させるようになっている。
【０００３】
ところで、衝突の形態としては、図１４に示すように、バンパーリインフォースメント５０の壁面の全面が壁状障害物５３に比較的に高速で衝突する形態（以下、バリアー衝突と称する）や、図１５に示すように、バンパーリインフォースメントの壁面の中央部が柱状障害物５４に比較的に低速で衝突する形態（以下、ポール衝突と称する）がある。
【０００４】
上記のバリアー衝突による衝突エネルギーは、乗員の負傷やサイドメンバ５１・５１の座屈を招来するような大きなものであることが多く、このバリアー衝突に対しては、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、徐々に変形崩壊して大量の衝突エネルギーを吸収できるバンパーリインフォースメント５０であることが望まれている。
【０００５】
一方、ポール衝突による衝突エネルギーは、乗員の負傷やサイドメンバ５１・５１の座屈を招来しないような小さなものであることが多く、このポール衝突に対しては、変形崩壊して吸収するよりも、伸び変形の小さなアルミ合金形材のバンパーリインフォースメント５０の中央部が破断して車体中央部を損傷させないように、大きな衝突荷重で変形し難いバンパーリインフォースメント５０であることが望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、バンパーリインフォースメント５０は、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなる性能を発揮すると共に、ポール衝突時に大きな発生荷重となる性能を発揮することが望まれているが、下記に示すように、これらの両性能を備えたバンパーリインフォースメント５０を作成することは、非常に困難であり、不具合を伴うものとされていた。
【０００７】
即ち、形材の全ての角隅部を大きな半径で湾曲させた場合には、バリアー衝突時において小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなるが、ポール衝突時の発生荷重も小さくなり、上記の両性能を備えたバンパーリインフォースメント５０とすることができない。
【０００８】
また、図１７に示すように、アルミ合金形材の取り付け部の近傍に穴開け加工を施した場合には、上記の両性能を備えたバンパーリインフォースメント５０を作成することができるが、この場合には、バンパーリインフォースメント５０を作成する際の作業工数が増えてコストアップになるという問題がある。
【０００９】
従って、本発明は、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなる性能を発揮し、ポール衝突時に大きな発生荷重となる性能を発揮するバンパーリインフォースメントをコストアップを伴うことなく提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、長さ方向に一様な矩形断面形状のアルミ合金形材からなり、衝突方向に対して垂直な壁面を有するように、車体側に位置する壁面の両端部がサイドメンバに取り付けられるバンパーリインフォースメントであり、下記の特徴を有している。
【００１１】
即ち、上記アルミ合金形材の車体側に位置する角隅部のみが、前記垂直な壁面の長さの１／６以下の範囲において、板厚の２．５倍以上の半径で湾曲され、かつ、前記車体側とは反対側の衝突側に位置する角隅部が略直角に曲折されていることを特徴としている。
【００１２】
【作用】
上記の構成によれば、バリアー衝突時において板厚の２．５倍以上の半径で湾曲された角隅部が座屈の起点に位置するため、バンパーリインフォースメントの座屈が促進されることによって、発生荷重が抑制されると共に衝突エネルギーが効率良く吸収されることになる。また、ポール衝突時において湾曲された角隅部が座屈の起点になる衝突面の反対側に位置してバンパーリインフォースメントの座屈に影響を与えることがないため、角隅部が湾曲されていない場合と同様の発生荷重を維持することになる。これにより、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなる性能を発揮すると共に、ポール衝突時に大きな発生荷重となる性能を発揮するようになっている。さらに、アルミ合金形材の作成と同時に湾曲された角隅部を形成することができるため、バンパーリインフォースメントを作成する際の作業工数の増加によるコストアップを招来することもない。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施例を図１ないし図１３を用いて説明する。
本実施例に係るバンパーリインフォースメントは、図１に示すように、バンパーカバー３内に設けられたアルミ合金形材からなっており、車体２側に位置する壁面の両端部がサイドメンバ４・４を介して車体２に支持されている。上記のアルミ合金形材は、図２に示すように、長さ方向に一様な例えば“日”字形の矩形断面形状に形成されており、一対の横設リブ１ｂ・１ｂと、両横設リブ１ｂ・１ｂの両端に接続された縦設リブ１ａ・１ａと、縦設リブ１ａ・１ａ間に接続された補強リブ１ｃとからなっている。尚、バンパーリインフォースメント１は、図３および図４に示すように、“目”字形や“田”字形の矩形断面形状のアルミ合金形材からなっていても良く、さらに、“口”字形の矩形断面形状のアルミ合金形材からなっていても良い。
【００１４】
上記のバンパーリインフォースメント１は、図１および図２に示すように、縦設リブ１ａ・１ａが衝突方向に対して垂直となると共に、横設リブ１ｂ・１ｂが衝突方向に対して平行となるように設けられている。そして、車体２側の角隅部１ｄ・１ｄは、縦設リブ１ａ・１ａの長さの１／６以下の範囲において板厚の２．５倍以上の半径Ｒで湾曲されている。一方、バンパーリインフォースメント１の衝突側の角隅部１ｅ・１ｅは、板厚程度の半径Ｒで略直角に曲折されている。これにより、バリアー衝突時においては、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを座屈の起点に位置させることによって、発生荷重を抑制しながら座屈を促進し、衝突エネルギーを効率良く吸収するようになっている。また、ポール衝突時においては、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを座屈の起点の反対側に位置させることによって、大きな発生荷重を生じさせるようになっている。尚、半径Ｒを縦設リブ１ａ・１ａの長さの１／６以下に制限した理由は、１／６を越えるとサイドメンバ４・４への取り付けが困難になると共に吸収エネルギーが低下するからである。
【００１５】
上記の構成において、バンパーリインフォースメント１のバリアー衝突に対する性能を調査するため、本実施例のように湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを車体２側に位置させた場合の圧壊特性と、衝突側に位置させた場合の圧壊特性とを比較した。
【００１６】
先ず、図５に示すように、板厚が２・０ｍｍであり、角隅部１ｄ・１ｄが１．０ｍｍ、２．５ｍｍ、および５．０ｍｍの半径Ｒで湾曲された３種類のバンパーリインフォースメント１を準備した。そして、バリアー衝突となるように壁状障害物１１を準備すると共に、車体側のサイドメンバに相当する押圧部材１２を準備し、これらの壁状障害物１１および押圧部材１２間に、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄが車体側の押圧部材１２側に位置するようにバンパーリインフォースメント１を配置した。そして、押圧部材１２側から荷重を付与してバンパーリインフォースメント１を壁状障害物１１に押し付けたときの発生荷重〔ｔｏｎ〕および吸収エネルギー〔ｋｇｆ・ｍ〕を測定し、この測定を３種類のバンパーリインフォースメント１について行うことによって、発生荷重〔ｔｏｎ〕および吸収エネルギー〔ｋｇｆ・ｍ〕と半径Ｒとの関係を調査した。
【００１７】
この結果、図６に示すように、吸収エネルギーは、角隅部１ｄ・１ｄの半径Ｒを変化させた場合でも、略３００〔ｋｇｆ・ｍ〕の一定値を示しているのに対し、発生荷重は、１．０ｍｍの半径Ｒのときに７．０〔ｔｏｎ〕、２．５ｍｍの半径Ｒのときに６．０〔ｔｏｎ〕、５．０ｍｍの半径Ｒのときに４．０〔ｔｏｎ〕となって、半径Ｒの増大と共に低下していることが確認された。これにより、車体側の半径Ｒを大きくすることによって、吸収エネルギーの低下を伴うことなく発生荷重を小さくできることが判明した。
【００１８】
次に、図７に示すように、壁状障害物１１および押圧部材１２間に、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄが壁状障害物１１側に位置するようにバンパーリインフォースメント１を配置した。そして、押圧部材１２側から荷重を付与してバンパーリインフォースメント１を壁状障害物１１に押し付けたときの発生荷重〔ｔｏｎ〕および吸収エネルギー〔ｋｇｆ・ｍ〕を測定し、この測定を上記の３種類のバンパーリインフォースメント１について行うことによって、発生荷重〔ｔｏｎ〕および吸収エネルギー〔ｋｇｆ・ｍ〕と半径Ｒとの関係を調査した。
【００１９】
この結果、図８に示すように、角隅部１ｄ・１ｄの半径Ｒを変化させた場合でも、吸収エネルギーが略３００〔ｋｇｆ・ｍ〕の一定値、発生荷重が略７．０〔ｔｏｎ〕の一定値を示していることが確認された。これにより、衝突面側の半径Ｒを大きくしても、発生荷重を小さくすることができないことが判明した。
【００２０】
これにより、本実施例のように、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを車体側に位置させるようにバンパーリインフォースメント１をサイドメンバ４・４に取り付けることによって、バリアー衝突時においてエネルギー吸収を効率良く行いながら発生荷重を小さくできることが明らかになった。そして、半径Ｒを板厚（２．０ｍｍ）の２．５倍（５．０ｍｍ）以上に設定することによって、サイドメンバ４・４の座屈を伴わない発生荷重となることが明らかになった。
【００２１】
さらに、バンパーリインフォースメント１のバリアー衝突に対する性能を調査するため、本実施例のように湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを車体２側に位置させた場合の圧壊特性と、従来の全角隅部が略直角に曲折されたバンパーリインフォースメントの圧壊特性とを比較した。尚、従来のバンパーリインフォースメントには、断面形状が“日”字型の形材を用いた。
【００２２】
この結果、従来のバンパーリインフォースメントは、図９に示すように、圧壊初期時に荷重（発生荷重）のピークが発生し、この後、急激に荷重が低下する圧壊特性となり、発生荷重が大きい割に吸収エネルギーが少ないものであることが明らかになった。
【００２３】
これに対し、本実施例のバンパーリインフォースメント１は、図１０に示すように、圧壊初期時の荷重（発生荷重）から荷重の大幅な変動を伴わない圧壊特性となっており、従来のバンパーリインフォースメントのように、圧壊初期時における荷重のピークを生じていないため、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大量の衝突エネルギーを吸収することが確認された。
【００２４】
次に、バンパーリインフォースメント１のポール衝突に対する性能を調査するため、本実施例のように湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを車体２側に位置させた場合の圧壊特性と、衝突側に位置させた場合の圧壊特性とを比較した。
【００２５】
先ず、図１１に示すように、板厚が２・０ｍｍであり、角隅部１ｄ・１ｄが１．０ｍｍ、２．５ｍｍ、および５．０ｍｍの半径Ｒで湾曲された３種類のバンパーリインフォースメント１を準備した。そして、ポール衝突となるように柱状障害物１３を準備すると共に、車体側のサイドメンバに相当する押圧部材１２を準備し、これらの柱状障害物１３および押圧部材１２間に、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄが車体側の押圧部材１２側に位置するように、バンパーリインフォースメント１を配置した。そして、押圧部材１２側から荷重を付与してバンパーリインフォースメント１を柱状障害物１３に押し付けたときの発生荷重〔ｔｏｎ〕を測定し、この測定を上記の３種類のバンパーリインフォースメント１について行うことによって、発生荷重〔ｋｇｆ〕と半径Ｒとの関係を調査した。
【００２６】
この結果、図１２に示すように、角隅部１ｄ・１ｄの半径Ｒを変化させた場合でも、発生荷重が略２２５０〔ｋｇｆ〕の一定値を示していることが確認された。
【００２７】
次に、上記と同様の３種類のバンパーリインフォースメント１を準備すると共に、柱状障害物１３および押圧部材１２を準備し、これらの柱状障害物１３および押圧部材１２間に、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄが柱状障害物１３側に位置するようにバンパーリインフォースメント１を配置した。そして、押圧部材１２側から荷重を付与してバンパーリインフォースメント１を柱状障害物１３に押し付けたときの発生荷重〔ｋｇｆ〕を測定し、この測定を上記の３種類のバンパーリインフォースメント１について行うことによって、発生荷重〔ｋｇｆ〕と半径Ｒとの関係を調査した。
【００２８】
この結果、図１３に示すように、発生荷重は、１．０ｍｍの半径Ｒのときに２２５０〔ｋｇｆ〕、２．５ｍｍの半径Ｒのときに２１５０〔ｋｇｆ〕、５．０ｍｍの半径Ｒのときに１９５０〔ｋｇｆ〕となって、半径Ｒの増大と共に低下していることが確認された。
【００２９】
これにより、本実施例のように、湾曲された角隅部１ｄ・１ｄを車体側に位置させるようにバンパーリインフォースメント１をサイドメンバ４・４に取り付けた場合には、車体側の角隅部１ｄ・１ｄが大きな半径Ｒで湾曲されても強度が低下しないことが判明した。
【００３０】
以上のように、本実施例のバンパーリインフォースメント１は、長さ方向に一様な矩形断面形状のアルミ合金形材からなり、衝突方向に対して垂直な壁面を有するように、車体側に位置する壁面の両端部がサイドメンバに取り付けられるものであり、上記アルミ合金形材の車体側に位置する角隅部が板厚の２．５倍以上の半径で湾曲されている構成である。
【００３１】
これにより、バリアー衝突時には、板厚の２．５倍以上の半径で湾曲された角隅部が座屈の起点に位置するため、バンパーリインフォースメント１の座屈が促進されることによって、発生荷重が抑制されると共に衝突エネルギーが効率良く吸収されることになる。また、ポール衝突時には、湾曲された角隅部が座屈の起点になる衝突面の反対側に位置し、湾曲された角隅部がバンパーリインフォースメント１の座屈に影響を与えないため、角隅部が湾曲されていない場合と同様の発生荷重を維持することになる。これにより、バンパーリインフォースメント１は、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなる性能を発揮すると共に、ポール衝突時に大きな発生荷重となる性能を発揮するようになっている。さらに、アルミ合金形材の作成と同時に湾曲された角隅部を形成することができるため、バンパーリインフォースメント１を作成する際の作業工数の増加によるコストアップを招来することもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、矩形断面形状のアルミ合金形材の車体側に位置する角隅部のみが、垂直な壁面の長さの１／６以下の範囲において、板厚の２．５倍以上の半径で湾曲され、かつ、前記車体側とは反対側の衝突側に位置する角隅部が略直角に曲折されている構成であるから、バリアー衝突時において湾曲された角隅部がバンパーリインフォースメントの座屈を促進させる座屈の起点に位置する一方、ポール衝突時において湾曲された角隅部がバンパーリインフォースメントの座屈に影響を与えない座屈の起点になる衝突面の反対側に位置することになる。これにより、バリアー衝突時に小さな発生荷重で大きな吸収エネルギーとなる性能を発揮すると共に、ポール衝突時に大きな発生荷重となる性能を発揮することになる。さらに、アルミ合金形材の作成と同時に湾曲された角隅部を形成することができるため、バンパーリインフォースメントを作成する際の作業工数の増加によるコストアップを招来することもないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】バンパーリインフォースメントの車体への取り付け状態を示す説明図である。
【図２】バンパーリインフォースメントの断面図である。
【図３】バンパーリインフォースメントの断面図である。
【図４】バンパーリインフォースメントの断面図である。
【図５】バリアー衝突時の圧壊特性の試験方法を示す説明図である。
【図６】半径と発生荷重と吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図７】バリアー衝突の圧壊特性の試験方法を示す説明図である。
【図８】半径と発生荷重と吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。
【図９】変位量と荷重との関係を示すグラフである。
【図１０】変位量と荷重との関係を示すグラフである。
【図１１】ポール衝突の圧壊特性の試験方法を示す説明図である。
【図１２】半径と発生荷重との関係を示すグラフである。
【図１３】半径と発生荷重との関係を示すグラフである。
【図１４】従来例を示すものであり、バリアー衝突の状態を示す説明図である。
【図１５】ポール衝突の状態を示す説明図である。
【図１６】バンパーリインフォースメントが変形崩壊する状態を示す説明図である。
【図１７】穴明け加工されたバンパーリインフォースメントの斜視図である。
【符号の説明】
１      バンパーリインフォースメント
１ａ    縦設リブ
１ｂ    横設リブ
１ｃ    補強リブ
１ｄ    角隅部
１ｅ    角隅部
２      車体
１１    壁状障害物
１２    押圧部材
１３    柱状障害物
【図１】
0003714484.tif 000002
【図２】
0003714484.tif 000003
【図３】
0003714484.tif 000004
【図４】
0003714484.tif 000005
【図５】
0003714484.tif 000006
【図６】
0003714484.tif 000007
【図７】
0003714484.tif 000008
【図８】
0003714484.tif 000009
【図９】
0003714484.tif 000010
【図１０】
0003714484.tif 000011
【図１１】
0003714484.tif 000012
【図１２】
0003714484.tif 000013
【図１３】
0003714484.tif 000014
【図１４】
0003714484.tif 000015
【図１５】
0003714484.tif 000016
【図１６】
0003714484.tif 000017
【図１７】
0003714484.tif 000018