(57)【要約】【課題】比較的大面積化と薄幅化された外寸形状でも、歩行者などの人間を確実に保護する機能を持つ対人保護用エネルギー吸収部材を提供することである。【解決手段】自動車車体の幅方向に延在するバンパー補強材６の前面側でかつバンパー補強材６の前面に亙って装着される比較的大面積化と薄幅化された外寸形状を有する対人保護用エネルギー吸収部材１ａであって、アルミニウム合金押出中空形材によって一体に形成された平板状の前面フランジ２と後面フランジ３およびこれらのフランジ２、３同士をつなぐ板状のウエブ４とから構成され、このウエブ４は、各々車体の上下方向に向かって張り出した屈曲部５が形成されているとともに、曲げ変形したウエブ４同士が互いに干渉し合わないような間隔を開けて、車体の上下方向に亙って３本以上、フランジ２、３同士の間に配置されていることである。【選択図】図２
2008013124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車車体の幅方向に延在するバンパー補強材の前面側でかつバンパー補強材の前面に亙って装着される対人保護用エネルギー吸収部材であって、アルミニウム合金押出中空形材によって一体に形成された、略平行に間隔を開けて車体の上下方向に延在する平板状の前面フランジと後面フランジおよびこれらのフランジ同士をつないで車体の前後方向に延在する板状のウエブとから構成され、このウエブは、各々車体の上下方向に向かって張り出した屈曲部が形成されているとともに、曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉し合わないような間隔を開けて、車体の上下方向に亙って３本以上、前記フランジ同士の間に配置されていることを特徴とする対人保護用エネルギー吸収部材。
【請求項２】
前記対人保護用エネルギー吸収部材の外寸形状として、前面フランジ２と後面フランジ３の車体の上下方向の長さが１００ｍｍ以上であって、前面フランジ２と後面フランジ３とのフランジ同士の間隔が４０ｍｍ以下の薄幅である請求項１に記載の対人保護用エネルギー吸収部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者を車体衝突時の衝撃から保護する機能を持つ対人保護用エネルギー吸収部材に関するものである。本発明によれば、バンパー補強材の前面側でかつ前面に亙って装着される対人保護用エネルギー吸収部材として、荷重変位における最大荷重を低くすることができ、かつ、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保することができる。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車体の前端 (フロント) および後端 (リア) に取り付けられているバンパーの内部には、強度補強材としてのバンパー補強材 (バンパーリインフォースメントあるいはバンパーアマチャアなどとも言う) が設けられている。このバンパー補強材は、周知の通り、バンパーと車体との間に、車体に対し略水平方向で車幅方向に対し平行に延在するように配置される。そして、これらバンパー補強材の車体への取り付けは、フロントサイドメンバやリアサイドメンバ等、車体前後方向の骨格部材の車体フレーム類 (車体メンバ類) に連結されて行われる。また、車体への固定は、車体のフロントやリアのサイドメンバの先端或いは後端に直接あるいはバンパーステイなどの車体連結用部材を介して行われる。
【０００３】
周知の通り、バンパー補強材は、バンパーと車体間で、車体の前方や後方からの、あるいは前方や後方への衝突に対し、車体用のエネルギー吸収部材を構成している。したがって、車体用エネルギー吸収部材としてのバンパー補強材には、車体の衝突により加わった外力のエネルギー (衝突エネルギー) を、自らの曲げ変形および断面方向の変形により吸収し、車体を保護する性能が求められている。
【０００４】
近年、自動車のバンパーには、歩行者と衝突することを想定し、歩行者の特に脚部 (下肢、以下膝とも言う) を保護するような性能が求められるようになっている。このような歩行者の特に脚部を保護する場合、バンパーが歩行者衝突により加わった衝突エネルギーを吸収して、歩行者の脚部を保護する性能が求められる。
【０００５】
しかし、バンパーにおける前記バンパー補強材は、車体同士や車体と他の構造物などとの衝突により加わった衝突エネルギーを吸収して、車体を保護するものであり、一定の高い剛性・強度が必要である。これに対し、歩行者の脚部を保護する場合には、前記車体同士や車体と他の構造物などとの衝突時よりも遥かに小さい衝突荷重で、バンパー補強材が曲げ変形および断面方向に変形して、エネルギーを吸収する必要がある。しかし、これでは、前記車体同士や車体と他の構造物などとの衝突時には、バンパー補強材の剛性や圧壊強度が弱くなり過ぎ、衝突エネルギーの吸収ができず、バンパー補強材本来の目的である車体を保護することができない。
【０００６】
したがって、バンパー補強材にとって、車体同士や車体と他の構造物などとの衝突時のエネルギー吸収と、歩行者との衝突時のエネルギー吸収とは、相容れない技術的な課題となる。
【０００７】
このため、衝撃吸収装置やエアバックを設けるなどのアイデアとしては従来から種々提案されているものの、通常は（実際には）、バンパー補強材の車体前面側であってバンパーカバーの裏側に、発泡ウレタン材や発泡スチロール材などの比較的厚いアブソーバ（クッション材、エネルギー吸収部材）を設けることによって対応してきた (例えば特許文献１、２、３参照）。
【０００８】
しかし、これらアブソーバ（クッション材）の、歩行者との衝突時のエネルギー吸収量には大きな限界がある。即ち、バンパー補強材の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) には、車体設計上自ずと限界があり、設置するアブソーバの厚みにも限界がある。
【０００９】
このため、歩行者との衝突時に、厚み方向に収縮して衝突時のエネルギーを吸収する方式のアブソーバは、衝突時のエネルギー吸収量に大きな限界がある。また、車体設計上の問題からアブソーバの厚みを小さくしすぎた場合、厚み方向に収縮したアブソーバの密度と剛性が急激に高くなって、剛体として機能してしまい、却って、歩行者の脚部に過剰な反力を与える可能性もある。したがって、バンパー内において、これらアブソーバに代わる、あるいは、これらアブソーバと併用して、歩行者との衝突時に衝突エネルギーを吸収する適切な手段が求められていた。
【００１０】
これに対して、バンパー補強材の前面側に装着される、アルミニウム合金中空形材からなる対人保護用エネルギー吸収部材も提案されている。これによれば、バンパー補強材の本来の機能を低下させずに、歩行者保護の機能を新たに追加したバンパー補強材を提供できる。
【００１１】
例えば、特許文献４には、前面からの衝突荷重に対して蛇腹形状の形材を蛇腹形状が平行な方向となるように延在させて、歩行者衝突時に蛇腹状の変形を起こし、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保しようとする技術が提案されている。
【００１２】
また、特許文献５には、車体前後方向に略平行に設けられた前面フランジと後面フランジおよびこれらのフランジ間をつなぐ略平行に設けられた左右のウエブとから構成されるとともに、前記各ウエブは各々外側方に向かって湾曲しているアルミニウム合金中空形材からなる対人保護用エネルギー吸収部材が提案されている。これによれば、歩行者衝突時に前記各ウエブが変形を起こして、全体が丁度電車のパンタグラフの開閉状態のように、次第に偏平に変形していき、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できる。更に、特許文献６には、特許文献５のような、上下方向ともに張出したフランジ部を有さない以外は同様の構成をした対人保護用エネルギー吸収部材が提案されている。
【００１３】
この特許文献５、６のような構成のエネルギー吸収部材であれば、バンパー補強材の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) が小さく、前記前面と後面とのフランジ間隔（各ウエブ長さ）を小さくする必要があってとしても、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できる、大きな利点がある。
【特許文献１】特開平2001-71837号公報(1〜2 頁、図1)
【特許文献２】特開平2001-171448 号公報(1〜2 頁、図1)
【特許文献３】特開平2000-52898号公報(1〜2 頁、図2)
【特許文献４】特開2003-312397 号公報 (全文)
【特許文献５】特開2004-90910号公報 (全文)
【特許文献６】特開2004-284464 号公報 (全文)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、車体設計上や小型車など、バンパー補強材の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) のより狭幅化のために、対人保護用エネルギー吸収部材は、車体前後方向の幅をより薄くすることが求められている。これは、特許文献５で言うと、前面フランジと後面フランジとの間隔がより小さく（狭く）なることを意味している。
【００１５】
また、実際の衝突事故においては、歩行者の衝突位置は各々異なる。このため、エネルギー吸収部材の設置位置に対して、歩行者の衝突位置が大きくずれることが起こり得る。したがって、このように、歩行者の衝突位置が大きくずれても、エネルギー吸収部材の期待する変形が生じるように、バンパー補強材の前面側に配置され（装着され）るエネルギー吸収部材には、バンパー補強材の前面に亙る、比較的大きな面積を有する対人保護用エネルギー吸収部材が必要となる。
【００１６】
特に、特許文献４の対人保護用エネルギー吸収部材は、バンパー補強材の前面側の面積、特にバンパー補強材の上下方向の長さが大きくなると、そのバンパー補強材の前面側の一部（特定部位）にしか装着できていない。このため、対人保護用エネルギー吸収部材がカバー（機能）できる範囲が限定される。
【００１７】
現在要求されている、比較的大きな面積を有しかつ薄い対人保護用エネルギー吸収部材の外寸形状を、特許文献５を例にとって具体的に比較する。現在要求されている対人保護用エネルギー吸収部材の外寸形状は、特許文献５の実施例における前面フランジと後面フランジの長さ８０ｍｍに対して１００ｍｍ以上、特許文献５の実施例における前面と後面のフランジ同士の間隔（幅）５０ｍｍに対して４０ｍｍ以下である。
【００１８】
このような比較的大面積化と薄幅化された対人保護用エネルギー吸収部材では、前記特許文献４、５、６のような比較的小面積か、または幅が厚い対人保護用エネルギー吸収部材に比して、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保することは、一段と困難な技術的課題となる。即ち、特許文献４、５、６のような構成、形状だけでは、このような比較的大面積化と薄肉化された、対人保護用エネルギー吸収部材の荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できない。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、比較的大面積化と薄幅化された場合でも、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できる、対人保護用エネルギー吸収部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的を達成するために、本発明対人保護用エネルギー吸収部材の要旨は、自動車車体の幅方向に延在するバンパー補強材の前面側でかつバンパー補強材の前面に亙って装着される対人保護用エネルギー吸収部材であって、アルミニウム合金押出中空形材によって一体に形成された、略平行に間隔を開けて車体の上下方向に延在する平板状の前面フランジと後面フランジおよびこれらのフランジ同士をつないで車体の前後方向に延在する板状のウエブとから構成され、このウエブは、各々車体の上下方向に向かって張り出した屈曲部が形成されているとともに、曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉し合わないような間隔を開けて、車体の上下方向に亙って３本以上、前記フランジ同士の間に配置されていることである。
【００２１】
前記バンパー補強材の前面に亙って装着される対人保護用エネルギー吸収部材の外寸形状としては、前面フランジ２と後面フランジ３の車体の上下方向の長さが１００ｍｍ以上であって、前面フランジ２と後面フランジ３とのフランジ同士の間隔が４０ｍｍ以下の薄幅であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明対人保護用エネルギー吸収部材は、歩行者保護用の前提として、自動車車体の幅方向に延在するバンパー補強材の前面 (衝突面）側に装着され、かつバンパー補強材の前面に亙って装着される、比較的大面積化と薄幅化された対人保護用エネルギー吸収部材を対象としている。言い換えると、歩行者の衝突位置によっても、対人保護用エネルギー吸収の機能が変化しにくい、対人保護用エネルギー吸収部材を対象としている。
【００２３】
このバンパー補強材は、主として自動車の前面側（フロント側）を対象とするが、勿論、自動車の後面側（リア側）であっても良い。即ち、本発明対人保護用エネルギー吸収部材は、主として自動車の前面側のバンパー補強材の前面 (衝突面）側に装着されるが、自動車の後面側のバンパー補強材の衝突面側に装着されても良い。
【００２４】
本発明対人保護用エネルギー吸収部材は、バンパー補強材の前面に亙って装着される対人保護用エネルギー吸収部材を、比較的大面積化と薄幅化されたものとするに際して、前記特許文献５の対人保護用エネルギー吸収部材を改良したものである。
【００２５】
即ち、前記特許文献５の対人保護用エネルギー吸収部材は、車体前後方向に略平行に設けられた前面フランジと後面フランジおよびこれらのフランジ間をつなぐ略平行に設けられた左右２本のウエブとから構成されるとともに、前記各ウエブは各々外側方に向かって湾曲しているアルミニウム合金中空形材からなる。
【００２６】
このような基本形状を有している場合には、前記した通り、衝突位置が適合すれば、歩行者衝突時に前記各ウエブが変形を起こして、全体が丁度電車のパンタグラフの開閉状態のように偏平に変形していく。このため、バンパー補強材の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) が小さく、前記前面と後面とのフランジ間隔（各ウエブ長さ）を小さくする必要があってとしても、荷重変位における最大荷重を低くするとともに、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できる。
【００２７】
但し、このエネルギー吸収機能を、歩行者の衝突位置によらず発揮させるためには、対人保護用エネルギー吸収部材の面積を、バンパー補強材の前面に亙るように（バンパー補強材前面の全面をカバーできるように）大きくする必要がある。
【００２８】
そして、このように、バンパー補強材の前面に亙る大きな面積を有するように、前面フランジと後面フランジとの面積を拡大した場合には、前記特許文献５の基本形状では、これらのフランジ間をつなぐ２本のウエブ同士の間隔も大きくなる。このため、前記特許文献５の基本形状では特に、前面フランジを後方から支持する力が弱くなり、衝突荷重が負荷された際には、前面フランジのウエブによって支持されない中央部分が後方にたわみやすくなる。      
【００２９】
この前面フランジのたわみが生じた場合には、荷重変位における最大荷重は低くできるものの、荷重低下量が大きくなり、継続的にエネルギー吸収が行われなくなり、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できなくなる。この問題は、前面フランジと後面フランジとの間隔がより小さく（狭く）なって、対人保護用エネルギー吸収部材が薄肉化された場合でも同様である。
【００３０】
これに対して、本発明では、前記特許文献５の対人保護用エネルギー吸収部材の基本形状は踏襲するものの、ウエブが曲げ変形した際に、この曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉し合わないような間隔を開けて、ウエブの本数を増して、３本以上配置する。
【００３１】
これによって、対人保護用エネルギー吸収部材が比較的大面積化と薄幅化された場合でも、エネルギー吸収部材の、対人衝突を想定した際の荷重変位における、最大荷重を低くすることができ、対人衝突に見合った低い衝突荷重でエネルギー吸収に必要な断面方向の変形を生じることができる。
【００３２】
また、前記断面方向の変形による変位が進んでも、特にウエブの破断などが起こらず、荷重低下量が極めて少なく、継続的にエネルギー吸収が行われ、対人保護に必要なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００３３】
更に、これらの対人保護用エネルギー吸収部材の作用は、全て、バンパー補強材が取り付けられる、あるいは支持する自動車部材 (車体) の圧壊強度や剛性よりも、遥かに低いレベルで行われる。このため、これら対人保護用エネルギー吸収部材が作用している内は、バンパー補強材自体には、何ら影響が無い。
【００３４】
したがって、例えば歩行者衝突後にバンパーを修理する場合でも、バンパー補強材やステイなどを取り代える必要は全く無く、付加したこれらエネルギー吸収部材のみの交換で済み、非常に経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の内、歩行者保護用エネルギー吸収部材乃至歩行者保護用のバンパー補強材の実施の形態について、図面を用いて以下に詳述する。
【００３６】
先ず、本発明において、バンパー補強材の前面に取り付けられるエネルギー吸収部材の実施態様を図１、２に示す。図１は本発明に係る対人保護用エネルギー吸収部材の一態様を示す斜視図である。図２は図１の対人保護用エネルギー吸収部材をバンパー補強材の前面に取り付けた態様を示す斜視図である。
【００３７】
図１のエネルギー吸収部材１ａは、基本的な構造として、前面フランジ２と後面フランジ３、およびこれらのフランジをつなぐ３個のウエブ４、４、４とからなり、これらは一体のアルミニウム合金中空形材により構成される。
【００３８】
（フランジ２、３）
前面フランジ（前面縦壁部）２と後面フランジ（後面縦壁部）３とは、各々、バンパー補強材前面の全面をカバーする大きな面積を有する平板状からなる。前面フランジ２と後面フランジ３とは略平行に間隔を開けて配置される。図２のように、自動車車体の幅方向に延在するバンパー補強材６の前面 (衝突面）側に装着される際には、前面フランジ２と後面フランジ３とは、車体の上下方向に延在することとなる。
【００３９】
前記した通り、比較的大面積化と薄幅化された対人保護用エネルギー吸収部材の外寸形状として、前面フランジ２と後面フランジ３の車体の上下方向の長さは１００ｍｍ以上と大きく、前面フランジ２と後面フランジ３とのフランジ同士の間隔は４０ｍｍ以下の薄幅であることが好ましい。これによって、車体設計上や小型車などの、バンパー補強材の車体前面側とバンパーカバーとの間の距離 (隙間) のより狭幅化に対応できる。また、歩行者の衝突位置が多少ずれても、エネルギー吸収部材の期待する変形（機能）を発揮できる。
【００４０】
（ウエブ４）
図１の態様では４枚（４本）あるウエブ４は各々板状であり、これらのフランジ２、３同士をつないで、一体に支持する役割を果たす。図２のように、バンパー補強材６の前面 (衝突面）側に装着される際には、各ウエブ４は車体の前後方向に延在する。
【００４１】
各ウエブ４には、車体の上下方向に向かって張り出した屈曲部５（詳細は後述）が各々形成されている。言い換えると、各ウエブ４は平板状ではなく屈曲形状をしている。このため、各ウエブ４は、フランジ２、３に対して、９０°以下のある角度θ1 、θ2 、θ3 、θ4 で接合している。
【００４２】
各ウエブ４は、衝突荷重負荷により曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉（接触）し合わないような間隔を開けて、車体の上下方向に亙って３本以上、図１の態様では４本のウエブ４が、フランジ２、３同士の間に配置されている。
【００４３】
前面フランジ２と後面フランジ３とは、車体幅方向に張り出した張出フランジ２ａ、２ｂと３ａ、３ｂとを各々有する。
【００４４】
（ウエブ屈曲部５）
各ウエブ４の略中央部には、各々図の上下方向（上方向か下方向の意味、車体の上下方向とも言う）に向かって張り出した屈曲部５が形成され、各ウエブ４は各々図の上下方向（車体の上下方向）に向かって湾曲する形状を有する。
【００４５】
このウエブ４の屈曲部５の作用によって、衝突荷重方向を示す矢印Ｆから歩行者衝突による荷重がかかった際、各ウエブ4 は屈曲部５を中心として、屈曲部５が向かう上下方向（車体の上方向か下方向）へ広がるように、また、前面フランジ２が後面フランジ３側に接近するように、言わば電車のパンタグラフ状に、横断面方向に変形する。
【００４６】
このウエブ４の屈曲部５が無く、例えば、ウエブ４が直線の平板状であれば、歩行者の衝突による曲げ変形開始時に大きな荷重が必要となり、荷重変位における最大荷重（歩行者への衝撃）が大きくなってしまう。
【００４７】
各ウエブ４は、衝突荷重負荷により曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉（接触）し合わないような間隔を開けて、フランジ２、３同士の間に配置する。各ウエブ４の間隔が小さ過ぎて、衝突荷重負荷により曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉（接触）し合うと、荷重（歩行者への衝撃）が上昇してしまい、本発明の作用が生じず、歩行者保護用のエネルギー吸収部材となり得ない。
【００４８】
一方、図５で横断面を示すように、各ウエブ１４の間隔が大き過ぎると、比較例エネルギー吸収部材１０では、本発明のように比較的大面積化と薄幅化された外寸形状においては、前面フランジ１１を後方から支持する力が弱くなる。このため、衝突荷重Ｆが負荷された際に、前面フランジ１１の各ウエブ１４によって支持されない中央部分１１ａが点線で示すように、後方にたわみやすくなる。この前面フランジ１１のたわみが生じた場合には、荷重低下量が大きくなり、継続的にエネルギー吸収が行われなくなり、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保できなくなる。
【００４９】
したがって、各ウエブ４は、衝突荷重負荷により曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉（接触）し合わないような間隔を開ける必要はあるが、間隔が開き過ぎて、上記前面フランジのたわみが生じないように、全体本数は３本以上に増す必要がある。３本以上の具体的な本数は、前面と後面のフランジの車体上下方向の長さと、曲げ変形したウエブ同士が互いに干渉（接触）し合わないような間隔とから決定される。
【００５０】
このように、ウエブ本数を３本以上に増すと、ウエブ本数が２本の場合に比して、ウエブ自身や前面と後面のフランジの肉厚（板厚）を薄くできて、ストローク増加に伴うエネルギー吸収量の増加とエネルギー吸収部材の軽量化も同時に図れる効果も有する。
【００５１】
設けるウエブ４の張り出し方向、屈曲部５の方向は、車体の上下方向のいずれを向いても同じであり、特に問わない。例えば、図１の４本のウエブ４の張り出し方向、屈曲部５の方向は、交互に車体の上方向と下方向とに向いている。
【００５２】
これに対して、図３、４の横断面図によって示す本発明の別の態様では、ウエブ４の張り出し方向、屈曲部５の方向のみが図１の態様と異なっている。即ち、図３の本発明エネルギー吸収部材１ｂでは、上側２本と一番下の３本のウエブ４が車体の下方向に張り出し、上から３本目の１本のウエブ４のみ、車体の上方向に張り出している。また、図４の本発明エネルギー吸収部材１ｃでは、上側１本のウエブ４のみが車体の上方向に張り出し、下３本のウエブ４は車体の下方向に張り出している。
【００５３】
（ウエブのフランジへの接合角度）
前記した通り、各ウエブ４は屈曲部を有するために、フランジ２、３に対して、９０°以下のある角度θ1 、θ2 、θ3 、θ4 で接合している。ここで、各ウエブ４の、前記した外方へ広がるような断面変形を保証するために、前面フランジ内面２ｃとウエブ面４ａとの交差する角度θ1 、θ2 および後面フランジ内面３ｃとウエブ面４ａとの交差する角度θ3 、θ4 は、４５°以内であることが好ましい。
【００５４】
これらのウエブ角度θ1 〜θ4 の調整によって、エネルギー吸収部材の荷重変位における最大荷重と荷重低下量とを制御可能である。この交差する角度θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が４５°を越えた場合、初期の荷重ピークが立ちやすく、かつ歩行者衝突時の荷重負荷の状態（前面フランジ２に対する偏った荷重負荷など）によっては、変形の際に破断しやすくなる。この破断現象が生じた場合、荷重低下が起こり、歩行者保護に必要なエネルギー吸収量を確保することが困難となる。
【００５５】
（張出フランジ）
本発明エネルギー吸収部材は、各前面フランジ２と各後面フランジ３とに、両外側方に向かう (車体上下方向に張り出した) 張出フランジ２ａ、２ｂと３ａ、３ｂとを各々有する。これらの張出フランジは、各フランジに対し、いずれか片方にあっても、あるいは全く無くても良い。
【００５６】
ただ、これらの張出フランジには以下に説明する利点があり、あった方が好ましい。これらの張出フランジを有することで、前面フランジ２と後面フランジ３とは、充分な壁面積をもって、歩行者の衝突に応対することができる。即ち、歩行者の衝突によって、前面フランジ２にＦの衝撃が加わった場合でも、荷重変位における最大荷重は低いものの、前面フランジ２の曲げ剛性が大きくなり、圧壊乃至損壊を防止できる点で好ましい。また、歩行者の衝突位置が異なったとしても、あるいは歩行者の衝突位置がフランジ中心点からずれたとしても、同様に、エネルギー吸収できる点で好ましい。
【００５７】
また、図２に示すように、後面フランジ３の張出フランジ３ａ、３ｂの部分で、パンパー補強材６の前面壁６ａと、溶接あるいはボルトなどの機械的な接合７によって、エネルギー吸収部材の取り付けが簡便にでき、接合性や接合作業性の点からも好ましい。
【００５８】
実施例にて後述する図６に、本発明エネルギー吸収部材の静的圧壊解析における荷重変位曲線を示す。これらの図に示す通り、本発明エネルギー吸収部材は、比較的大面積化と薄幅化された外寸形状でも、荷重変位における最大荷重を低くすることができ、歩行者衝突に見合った適切な衝突荷重でエネルギー吸収に必要な断面方向の変形を生じることができる。
【００５９】
また、エネルギー吸収部材前記横断面方向の変形による変位が進んでも、特にウエブの破断などが起こらず、荷重低下量が極めて少なく、更にウエブ同士の干渉も無く荷重の上昇も無いために、継続的にエネルギー吸収が行われ、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００６０】
言い換えると、これらの図６における本発明エネルギー吸収部材の荷重変位曲線は、エネルギー吸収部材の歩行者保護のために好ましい特性である、歩行者衝突を想定した際の荷重変位における最大荷重乃至最大加速度が低く、しかも３０ｍｍの変位内における荷重低下量が少ない状態を示している。
【００６１】
本発明エネルギー吸収部材は、以上説明したような効果を有するため、従来のアブソーバの使用を無くすか、使用量を減らすことができる。したがって、本発明エネルギー吸収部材は、アルミニウム合金中空形材により構成されるために、元々軽量であるとともに、本発明エネルギー吸収部材の採用によっての重量増加を最小限に抑える効果も有する。
【００６２】
（エネルギー吸収部材肉厚）
本発明エネルギー吸収部材は、軽量化のためのアルミニウム合金材採用の利点を活かすためには、ウエブ４やフランジ２、３の肉厚（板厚）が４ｍｍ以下の比較的薄いアルミニウム合金中空形材からなることが好ましい。また、本発明では、前記した通り、ウエブ本数を３本以上に増しているので、ウエブ本数が２本の場合に比して、ウエブ４やフランジ２、３の肉厚を薄くできるので、１．５ｍｍ以上の肉厚があれば機能できる。
【００６３】
（パンパー補強材への取り付け態様）
図２を用いて、前記図１の本発明エネルギー吸収部材１ａをパンパー補強材に取り付けるとともに、車体バンパに取り付けた一実施態様を説明する。図２は、車体バンパの内パンパー補強材などの要部のみを示す斜視図である。
【００６４】
図２において、図示はしないが、エネルギー吸収部材１ａの車体前方側（図の左側）には、順に発泡ウレタンや発泡スチロールなどからなるアブソーバ、バンパカバーなどが配置される。また、限定はされないが、図２のパンパー補強材６は、アルミニウム合金製の矩形中空押出形材を示している。このパンパー補強材6 の車体後方側（図の右側）には、パンパー補強材6 を支持する鋼製やアルミニウム合金製のステイ、鋼製車体サイドメンバーなどが順に配置される。なお、本発明では、このアブソーバの厚みを従来よりも薄くあるいは少量とすることができ、アブソーバを一切使用しないことも可能である。
【００６５】
図２において、エネルギー吸収部材１ａは、パンパー補強材6 の前面に、かつ前面の全面に亙るように１個配置されている。エネルギー吸収部材１ａの車体幅方向の形状は、パンパー補強材6 の車体幅方向の形状に合わせて製作される。即ち、パンパー補強材6 の車体幅方向の形状が直線的であれば、図１のように車体幅方向の形状を直線的に、パンパー補強材6 の車体幅方向の形状が車体幅方向の両端部に行くほど円弧状に湾曲していれば、そのように車体幅方向の形状を適合させる。
【００６６】
なお、本発明では、バンパー補強材側の横断面形状や、鋼製、アルミニウム合金製などの材質は問わず、これらは自動車設計側の都合から定まる。言い換えると、本発明エネルギー吸収部材は、横断面形状や長手方向形状あるいは材質を問わず、種々のバンパー補強材に適用できる。
【００６７】
エネルギー吸収部材１ａは、後面フランジ３の張出フランジ３ａ、３ｂの部分で、パンパー補強材６の前面壁６ａと、溶接あるいはボルトなどの機械的な接合７によって、エネルギー吸収部材の取り付けられる。なお、この接合位置は自由で、接合方法は、溶接や、溶接と機械的な接合を組み合わせたもの等であっても良い。
【００６８】
（適用アルミニウム合金）
本発明エネルギー吸収部材の要求特性を満足するアルミニウム合金材としては、通常、この種構造部材用途に汎用される、AA乃至JIS 規格に規定された3000系、5000系、6000系、7000系等の汎用 (規格) アルミニウム合金材 (圧延板材、押出形材で、O 、T4、T6、T7等の要求性能に見合った調質乃至熱処理をされたもの) が好適かつ選択的に用いられる。その中でも、成形性が良く、耐力の比較的高い6000系、7000系等のアルミニウム合金材が好ましい。エネルギー吸収部材用のアルミニウム合金中空形材は、熱間押出や、圧延板を成形加工および溶接接合するなどの、常法にて製造された中空形材を使用できる。
【実施例】
【００６９】
前記図１の本発明エネルギー吸収部材１ａの解析モデルを用い、汎用の有限要素解析ソフトABAQUSを用いて、歩行者衝突を想定した荷重時の静的圧壊解析による荷重−変位関係を解析にて求めた。比較のために、前記図５の比較例エネルギー吸収部材１０の荷重−変位関係も同様に求めた。
【００７０】
図６に、これらエネルギー吸収部材の荷重変位曲線を各々示す。図６において、実線が図１の本発明エネルギー吸収部材１ａで、両フランジ、全てのウエブともに板厚を同じ１．２ｍｍとした場合、破線が図１の本発明エネルギー吸収部材１ａで両フランジ、全てのウエブともに板厚を同じ１．５ｍｍとした場合である。細かい点線が図５の比較例エネルギー吸収部材１０で両フランジ、全てのウエブともに板厚を同じ２．０ｍｍとした場合である。
【００７１】
なお、解析条件は、上記発明例、比較例ともに、以下の共通した条件とした。即ち、荷重の負荷は、各エネルギー吸収部材の正面から、前面フランジの中心にかける条件とした。また、エネルギー吸収部材は、6000系アルミニウム合金押出中空形材として、T5調質材として0.2%耐力を145MPaとした。
【００７２】
図１の本発明エネルギー吸収部材１ａの外寸形状において、各々屈曲部が形成されている４本のウエブ４同士は、曲げ変形した際のウエブ同士が互いに干渉し合わないような間隔を開けた。外寸形状は、共通して、前面フランジ２と後面フランジ３の長さ（エネルギー吸収部材の長さ）：１２０ｍｍ、フランジ２、３同士の間隔（エネルギー吸収部材の幅）：３０ｍｍ、上側二つと下側二つの、互いに屈曲部向きの異なるウエブ４同士の間隔：１２ｍｍ、真中二つの互いに屈曲部向きの異なるウエブ４同士の間隔：４８ｍｍ、ウエブ４の各上下方向への張出量１２ｍｍ、張出フランジ２ａ、２ｂと３ａ、３ｂ長さ：１２ｍｍ、ウエブ角度θ1 、θ2 、θ3 、θ4 はいずれも４５°とした。
【００７３】
一方、比較例は、外寸形状は、前記板厚を２ｍｍと厚くし、２本のウエブ１３同士の間隔を９６ｍｍと広くする以外は、本発明エネルギー吸収部材１ａと同じとした。
【００７４】
この解析において、本発明エネルギー吸収部材１ａでは、荷重がかかった際に、屈曲部５の作用によって、各ウエブ４は屈曲部５を中心として、外方へ広がるように、また、前面フランジ２が後面フランジ３側に接近するように、丁度電車のパンタグラフ状に変形した。また、この横断面方向の変形による変位が進んでも、ウエブ４の破断などは起こらず、最後まで、横断面方向の変形が続いた。また、曲げ変形したウエブ４同士は互いに干渉し合わなかった。なお、この変形状態は比較例でも同じであった。
【００７５】
この結果、図６に示す通り、本発明エネルギー吸収部材１ａは、比較的大面積化と薄幅化された外寸形状でも、荷重変位における最大荷重を、比較例同様、著しく低くすることができ、歩行者衝突に見合った低い衝突荷重でエネルギー吸収に必要な断面方向の変形を生じることができる。また、２０ｍｍの変位内における荷重の低下量も少なく、２０ｍｍの変位まで継続的にエネルギー吸収が行われ、歩行者の保護に必要なエネルギー吸収量を確保することができる。
【００７６】
即ち、図６に示す通り、図１の本発明エネルギー吸収部材１ａであって、実線で示す板厚１．２ｍｍの場合のストロークは２０．４ｍｍ、破線で示す板厚１．５ｍｍの場合のストロークは１９．８ｍｍである。
【００７７】
これに対し、比較例エネルギー吸収部材は、板厚が厚いにも係わらず、荷重の立ち上がりが早く、上記発明例に比してエネルギー吸収量が比較的低い。即ち、図６に示す通り、細かい点線で示す、板厚２．０ｍｍの場合の図５の比較例エネルギー吸収部材１０のストロークは１９．１ｍｍ程度と比較的小さい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、比較的大面積化と薄幅化された外寸形状でも、荷重変位における最大荷重を低くすることができ、歩行者衝突に見合った適切な衝突荷重でエネルギー吸収に必要な断面方向の変形を生じることができる。この結果、歩行者などの人間を確実に保護する機能を持つ対人保護用エネルギー吸収部材を提供することができる。また、バンパー補強材の本来の機能を低下させずに、歩行者保護の機能を新たに追加したバンパー補強材を提供することができる。このため、バンパー補強材に効果的な歩行者保護効果を与えることができる。したがって、本発明はエネルギー吸収部材へのアルミニウム合金材の用途を大きく拡大するものであり、工業的な価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係るエネルギー吸収部材の一態様を示す斜視図である。
【図２】図１のエネルギー吸収部材を前面に設けたバンパー補強材の一態様を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るエネルギー吸収部材の他の態様を示す断面側面図である。
【図４】本発明に係るエネルギー吸収部材の他の態様を示す断面側面図である。
【図５】比較例エネルギー吸収部材の態様を示す斜視図である。
【図６】発明例エネルギー吸収部材の荷重変位を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１：エネルギー吸収部材、２：前面フランジ、３：後面フランジ、４：ウエブ、５：張出部、６：バンパー補強材、７：接合手段、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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