(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状を断面形状に有し、
ハイテン鋼のロール成形若しくはプレス成形による一体形成で構成され、
前記略二等辺三角形の底辺の両端に形成されている曲部の外側に、各々両側端が配置されて固着され、
前記略二等辺三角形の両側辺にそれぞれ対応する前記略三角形の内側辺から底辺に至る曲部の外側が相互に固着されていることを特徴とする車両用ビーム。
【請求項２】
略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状を断面形状に有し、
ハイテン鋼のロール成形若しくはプレス成形による一体形成で構成され、
前記略二等辺三角形の底辺の両端に形成されている曲部の内側に接触して若しくは近傍に位置して、各々両側端が配置され、
前記略二等辺三角形の両側辺にそれぞれ対応する前記略三角形の内側辺から底辺に至る曲部の外側が相互に固着されていることを特徴とする車両用ビーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のバンパー構造等に用いられる車両用ビームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、追突時等の衝撃吸収を図るため自動車のバンパー構造に於いてバンパービームが用いられている。バンパービームには高度な耐衝撃性が要求されると共に、燃費向上の観点から軽量化が求められ、重量に対してより大きな強度を有することが重要となる。
【０００３】
バンパービームとしては、バンパービームをステーに取り付け、バンパーカバーとバンパービームの間にウレタン等の緩衝材を配設するバンパー構造で用いる、アルミニウム合金等からなる閉断面略長方形或いは開断面略コ字形等のバンパービームが提案されている。更にその改良として特開平５−８５２８６号には上壁と下壁とを第一中間壁にて連結すると共に前壁と後壁とを第二中間壁にて連結した閉断面略長方形のもので、車両衝突時の荷重による上壁及び下壁の座屈変形を抑制したものが開示されている。
【０００４】
そして、近年では特開平７−２４６８９４号等にようにハイテン鋼からなる閉断面略長方形或いは開断面略コ字形等のバンパービームも提案されている。
【０００５】
ハイテン鋼からなるバンパービームの例を図６に示す。図６に於けるバンパービーム１は開断面略コ字形で、中央に凸部１ａが形成されており、サイド部材４の先端に設けられているステー３に補助具２を介して溶接Ｗ等により取り付けられている。バンパー構造で用いる場合、取り付けられたバンパービーム１は図に省略したバンパーカバーで被覆されることになる。なお図６の矢印はバンパービーム１に対する荷重方向である。かようなバンパービームは軽量で且つ高度な強度を有し、高い耐衝撃性を発揮することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記閉断面略長方形や開断面略コ字形のバンパービームでは、未だその強度及び耐衝撃性に対する社会的要求に対して十分なものとは言えない。他方、例えば閉断面略長方形のバンパービームに上記のように第一中間壁や第二中間壁のような補強部を設けると軽量化の要請に逆行することになる。そのため、軽量化及び小型化の要請に応え、且つ高度な耐衝撃性を有するバンパービームなど車両用ビームが切望されていた。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、大幅な軽量化及び小型化を図ることができると共に低コストで製造可能で、高い強度及び耐衝撃性を有する車両用ビームを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用ビームは、その断面形状が略三角形状を基本として構成されているものである。例えば本発明の車両用ビームは、略鉛直な取付側の一辺を有する略三角形の他の一辺と、略鉛直な圧壊側の一辺を有する略三角形の他の一辺が共有されている形状を、少なくとも断面形状に有することを特徴とし、複数の略三角形状を有する。
【０００９】
また、本発明の車両用ビームは、略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状を、少なくとも断面形状に有することを特徴とする。
【００１０】
更に前記車両用ビームは、前記略二等辺三角形の底辺の両端近傍に各々両側端が位置していることを特徴とする。
【００１１】
更に上記車両用ビームは、支点対応位置が負荷方向に対して圧壊しやすい構成であることを特徴とする。
【００１２】
更に上記車両用ビームは、一体形成されていることを特徴とする。また、本発明の車両用ビームは、略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状を断面形状に有し、ハイテン鋼のロール成形若しくはプレス成形による一体形成で構成され、前記略二等辺三角形の底辺の両端に形成されている曲部の外側に、各々両側端が配置されて固着され、前記略二等辺三角形の両側辺にそれぞれ対応する前記略三角形の内側辺から底辺に至る曲部の外側が相互に固着されていることを特徴とする。また、本発明の車両用ビームは、略鉛直な取付側の底辺を有する略二等辺三角形の等辺である一側辺と、略鉛直な圧壊側の底辺を有する略三角形の内側辺が、略二等辺三角形の両側辺で各々共有されている形状を断面形状に有し、ハイテン鋼のロール成形若しくはプレス成形による一体形成で構成され、前記略二等辺三角形の底辺の両端に形成されている曲部の内側に接触して若しくは近傍に位置して、各々両側端が配置され、前記略二等辺三角形の両側辺にそれぞれ対応する前記略三角形の内側辺から底辺に至る曲部の外側が相互に固着されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用ビームとして、図に於けるバンパービームの具体的な実施形態について説明する。なお本発明の車両用ビームはドアのビームなどバンパービーム以外にも適用可能である。図１は本発明によるバンパービームの縦断面図、図２は本発明によるバンパービームを用いたバンパー構造を示す縦断面図である。
【００１４】
図１に於いてバンパービーム１０は、略鉛直な取付側の底辺１１と等辺である二本の側辺１２・１２とからなる略二等辺三角形と、略鉛直な圧壊側の底辺１３と内側辺１４と外側辺１５とからなる略三角形を二つ有し、前記略二等辺三角形の両側辺１２・１２において、各側辺１２と前記各略三角形の内側辺１４が共有されている断面形状を有する閉断面であり、長手方向には弓形或いは直線形であって、バンパー構造で使用する際には図示矢印の方向から荷重が加わるものである。
【００１５】
バンパービーム１０は一体形成されてなり、前記略二等辺三角形の底辺１１から側辺１２に至る曲部１６、前記略三角形の内側辺１４（側辺１２）から底辺１３に至る曲部１７、前記略三角形の底辺１３から外側辺１５に至る曲部１８が各々例えば５ｍｍなど所定の曲率半径で形成されている。バンパービーム１０の両側端１９・１９は、各々前記略二等辺三角形の底辺１１の両端にある曲部１６・１６の外側の位置で底辺１１に到達する長さで形成され、各側端１９は曲部１６の外側に溶接Ｗ１等で固着されている。溶接Ｗ１はスポット溶接若しくはＭＩＧ溶接など適宜に行うことが可能であるが、例えばＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×５箇所（センター振り分け等ピッチ）とする。なお側端１９は底辺１１に到達しない長さ、例えば曲部１６に到達する長さとし、適宜固着してもよい。
【００１６】
前記各略三角形の各曲部１７・１７相互間には所定間隔の間隙ｄが設けられているが、間隙ｄを設けずに曲部１７・１７相互が当接するようにしてもよい。そして、バンパービーム１０に於いては更なる強度向上のため、各側端１９が各曲部１６の外側へ固着されることに加え、間隙ｄの両側に位置する曲部１７・１７の外側相互が溶接Ｗ２等で固着され、断面形状で三点の固着が行われる。溶接Ｗ２も溶接Ｗ１と同様に、例えばＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×７箇所（センター振り分け等ピッチ）とする。なお側端１９と曲部１６或いは曲部１７・１７相互は固着しない構成とすることも可能である。
【００１７】
バンパービーム１０の大きさや寸法は適宜のものとすることが可能である。また、本実施形態のバンパービーム１０はハイテン鋼からなるものであるが、アルミニウム合金若しくはマグネシウム合金で形成してもよく、その形成方法はハイテン鋼等のロール成形若しくはプレス成形する、或いはアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金等を押出成形するなど適宜である。
【００１８】
バンパービーム１０をバンパー構造に用いる場合には、例えば図２に示すように、バンパービーム１０の底辺１１側の底面がサイド部材２１の先端に設けられているステー２１ａに固定して取り付けられ、バンパービーム１０はサイド部材２１に保持される。取り付けられているバンパービーム１０の前方にはウレタン等の吸収体である緩衝材２２が配設され、バンパービーム１０及び緩衝材２２はバンパーカバー２３で被覆される。
【００１９】
ここでバンパービーム１０の圧壊特性について説明する。図３は本発明によるバンパービームのバリア試験に於ける荷重と変位の関係を示すグラフ、図４は本発明によるバンパービームのペンデュラム試験に於けるペンデュラム侵入量と時間の関係を示すグラフである。
【００２０】
試験対象のバンパービーム１０は、高さ方向略８０ｍｍ、荷重方向略５０ｍｍの所定寸法で上述した断面形状に形成されていると共に、長手方向にはキャンバーを有する弓形に形成され、所定箇所を固着されている。その素材は降伏応力ＹＰ：１０６０Ｎ／ｍｍ２、引張強さＴＳ：１２０５Ｎ／ｍｍ２の材料特性を有するハイテン鋼であって、負荷方向幅２０ｍｍ程度のステーに取り付けられている。また比較対象のバンパービーム１は、高さ方向略９０ｍｍ、荷重方向略７０ｍｍの所定寸法で図６に示す断面形状に形成されていると共に、長手方向にはキャンバーを有する弓形に形成され、所定箇所を固着されている。その素材は降伏応力ＹＰ：７８０Ｎ／ｍｍ２、引張強さＴＳ：１０１０Ｎ／ｍｍ２の材料特性を有するハイテン鋼であって、負荷方向幅２０ｍｍ程度のステーに取り付けられている。なお試験対象及び比較対象の長さ及び厚さは略同一である。
【００２１】
バリア試験ではバンパービーム１０、１の両端を自由支持して平板で荷重を負荷して圧壊し、その際の荷重−変位関係を測定して測定値を取得した。ペンデュラム試験では質量１５００ｋｇのペンデュラムを速度８．０４６５ｋｍ／ｈでバンパービーム１０、１に衝突させ、ペンデュラム侵入量を最大値まで測定して測定値を取得した。
【００２２】
図３のバリア試験のグラフに於いて、横軸は負荷方向のバンパービーム１０、１の変位（ｍｍ）で、縦軸は負荷した荷重（ｋＮ）であり、実線は試験対象のバンパービーム１０、破線は比較対象のバンパービーム１を示す。その結果として、試験対象のバンパービーム１０も比較対象のバンパービーム１も、変位４０ｍｍ程度までの荷重に大きな相違はないが、変位４０ｍｍ程度を越えると同一変位に対する荷重が急激に増加しており、その強度特性は非常に優れている。
【００２３】
図４のペンデュラム試験のグラフに於いて、横軸は測定時間（ｓ）で、縦軸はペンデュラム侵入量（ｍ）であり、実線は試験対象のバンパービーム１０、破線は比較対象のバンパービーム１を示している。その結果として、試験対象のペンデュラムの最大侵入量は比較対象に比して明らかに小さく、さらには変形量自体も少ないことが時間経過に伴って明らかになっている。従って、高い強度と衝撃吸収性を有し圧壊特性に優れていることが理解される。
【００２４】
次に本発明によるバンパービームの他の実施形態について説明する。図５はバンパービームの他の実施形態を示す縦断面図である。
【００２５】
図５に於いてバンパービーム３０は、略鉛直な取付側の底辺３１と等辺である二本の側辺３２・３２とからなる略二等辺三角形と、略鉛直な圧壊側の底辺３３と内側辺３４と外側辺３５とからなる略三角形を二つ有し、前記略二等辺三角形の両側辺３２・３２において、各側辺３２と前記略三角形の内側辺３４が共有されている断面形状を有するものであり、長手方向には弓形或いは直線形であって、バンパー構造で使用する際には図示矢印の方向から荷重が加わるものである。
【００２６】
バンパービーム３０は一体形成されてなり、前記略二等辺三角形の底辺３１から前記略三角形の外側辺３５に至る曲部３６、前記略三角形の外側辺３５から底辺３３に至る曲部３７、前記略三角形の底辺３３から内側辺３４（側辺３２）に至る曲部３８が各々例えば５ｍｍなど所定の曲率半径で形成されている。バンパービーム３０の両側端３９・３９は、各々前記略二等辺三角形の底辺３１の両端にある曲部３６・３６に接触して或いは近傍に位置して形成されており、必要に応じて側端３９を曲部３６の内側にＭＩＧ溶接等で固着することが可能である。
【００２７】
前記略三角形の両曲部３８・３８相互間には所定間隔の間隙ｊが設けられているが、間隙ｊを設けずに両曲部３８・３８相互が当接するようにしてもよい。間隙ｊの両側に位置する曲部３８・３８は、例えばＭＩＧ溶接のｌ＝１５ｍｍ×７箇所（センター振り分け等ピッチ）など溶接Ｗ３で必要に応じて固着されているが、曲部３８・３８相互を固着しない構成にすることも可能である。
【００２８】
バンパービーム３０の大きさや寸法は適宜のものとすることが可能である。また、バンパービーム３０はハイテン鋼からなるものであるが、アルミニウム合金若しくはマグネシウム合金で形成してもよく、その形成方法はハイテン鋼等のロール成形若しくはプレス成形する、或いはアルミニウム合金若しくはマグネシウム合金等を押出成形するなど適宜である。
【００２９】
尚、図３に於いて、本発明のバンパービーム１０の強度特性の高さが示されているが、採用される車両により、図２のサイド部材２１の耐荷重を超えてしまう場合がある。その場合、サイド部材２１との締結部分であるステー２１ａの対応位置に適宜加工を加えることにより、サイド部材２１の耐荷重のオーバーを抑制することが可能である。これにより、幅広い種類の車両に対応することも可能である。その実施形態を以下に示す。図７は図５のバンパービームの加工例を示す斜視図、図８は図５のバンパービームの他の加工例を示す斜視図である。
【００３０】
図７に於けるバンパービーム３０は、上方及び下方に位置する側辺３２（内側辺３４）の両端が、横辺３２ａ（３４ａ）と斜辺３２ｂ（３４ｂ）からなる略く形の所定形状にカットされている。なお前記所定形状のカットは必要に応じて上方位置の側辺３２のみ若しくは下方位置の側辺３２のみに形成し、或いはこれらのカットをバンパービーム３０の片側のみに形成することも可能である。
【００３１】
図８に於けるバンパービーム３０は、側辺３２（内側辺３４）及び外側辺３５の両端にそれぞれ各２箇所のピアス孔４０が穿設されている。なお前記ピアス孔４０を設ける辺、位置、数は上記に限定されず、例えば上方の側辺３２のみ、上方の外側辺３５のみ、若しくは上方の側辺３２及び外側辺３５のみ、或いは下方の側辺３２、外側辺３５のみに設けるなど本発明の趣旨の範囲内で適宜である。
【００３２】
上記加工例のバンパービーム３０のように、上記実施形態で支点対応位置となるバンパービームの両端を略く形にカットする或いは両端にピアス孔を設ける等所定形状に加工すること等で、バンパービームの支点対応位置を負荷方向に対して圧壊しやすい構造にすることにより、バンパービームの支点対応位置の反力が減少し、前記支点対応位置はより潰れやすくなる。これにより、同一断面形状のバンパービームで、大型車や中型車だけではなく、小型車等に於いても衝突時に車体へかかる負荷を極力軽減することができて、幅広い車種への対応が可能となり、更なるコスト低減が期待できる。
【００３３】
上記のようにバンパービーム１０、３０等は、略三角形状を基本にするので荷重の分散を図ることができ、高い強度を有し衝撃吸収性に非常に優れている。例えば断面略四角形及び断面略円形のバンパービームでは、圧壊時に圧壊方向の縦壁を外側に開く力が作用するので縦壁が倒れて座屈し易い。これに対して例えば図１のバンパービーム１０では、圧壊時に内側の曲部１８が外側に膨らむのを側端１９が防止すると共に、圧壊時に間隙ｄ等の部分で支持する際に曲部１７・１７相互が両側から押され両者が当接する方向の力が加わり、縦壁である側辺１２・１２同士が突っ張る。このように各辺の端部等で突っ張ることで縦壁が倒れにくくなり、変形が防止されて荷重に対する圧壊強度が向上する。
【００３４】
さらに、バンパービーム１０等の断面形状は略三角形状を基本にすることから、例えば略四角形状のバンパービームでは圧壊方向に対する縦壁が二つであるのに対し略三角形状のバンパービーム１０等では四つであるなど、圧壊方向に対する縦壁の数を容易に多くすることが可能で強度を向上できる。
【００３５】
また、バンパービーム１０等は、断面形状が円形や四角形等のバンパービームは延長を図るのが困難であるのに対し、略三角形状を断面形状の基本にすることで、連続して略三角形状を形成して容易に延長し、簡単に大型化を図ることができる。
【００３６】
また同一の大きさではより高い強度及び衝撃吸収性を発揮でき、同一強度では小型化して軽量化を図ることができるので、例えば小スペースでも小型化することで設置できる。さらには圧壊方向のバンパービームの寸法を最小限にできるので、緩衝材等の設置も容易に行える。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によるバンパービームなど車両用ビームは上記構成であるから、車両用ビーム及びこれを用いるバンパー構造等の大幅な軽量化及び小型化を図ることができると共に、高い強度及び耐衝撃性を発揮することができる効果がある。さらには低コストで製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバンパービームの縦断面図。
【図２】本発明によるバンパービームを用いたバンパー構造を示す縦断面図。
【図３】本発明によるバンパービームのバリア試験に於ける荷重と変位の関係を示すグラフ。
【図４】本発明によるバンパービームのペンデュラム試験に於けるペンデュラム侵入量と時間の関係を示すグラフ。
【図５】バンパービームの他の実施形態を示す縦断面図。
【図６】従来のハイテン鋼からなるバンパービームを示す縦断面図。
【図７】図５のバンパービームの変形例を示す斜視図。
【図８】図５のバンパービームの他の変形例を示す斜視図。
【符号の説明】
１０、３０  バンパービーム
１１、１３、３１、３３  底辺
１２、３２  側辺
１４、３４  内側辺
１５、３５  外側辺
１６、１７、１８、３６、３７、３８  曲部
１９、３９  側端
２１  サイド部材
２２  緩衝材
２３  バンパーカバー
２１ａ  ステー
ｄ、ｊ  間隙
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  溶接
【図１】
0004688318.tif 000002
【図２】
0004688318.tif 000003
【図３】
0004688318.tif 000004
【図４】
0004688318.tif 000005
【図５】
0004688318.tif 000006
【図６】
0004688318.tif 000007
【図７】
0004688318.tif 000008
【図８】
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