(57)【要約】【課題】  衝突荷重による応力ピーク値を低く抑え、衝撃吸収性能に優れた車両用バンパー部材を提供すること。【解決手段】  正面板１と背面板２を対向配置し、正面板の長辺側両側端部と背面板の長辺側両側端部とを２枚の外側連結板３、３で繋ぐ。さらに正面板と背面板とを外側連結板間の内側で１枚又は複数枚の内側連結板４で繋ぐ。正面板には、外側連結板の延長線上で正面側に突出する突条を正面板の長手方向に沿って設ける。衝突荷重はまずバンパー部材の正面板１に設けた突条６に加わり、該荷重が突条６の延長線上にある外側連結板３に伝わり、該外側連結板３が座屈変形することにより衝撃が１次吸収される。次に外側連結板が突条の高さ分だけ変形することにより衝突荷重が正面板１から突条６のない他の内側連結板３に伝わり、この内側連結板が座屈変形してさらに衝撃を２次吸収する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに距離を隔てて対向配置された正面板および背面板と、該正面板の長辺側両側端部と前記背面板の長辺側両側端部とをそれぞれ繋ぐ２枚の外側連結板と、前記正面板と背面板とを前記外側連結板間の内側で繋ぐ１枚又は複数枚の内側連結板とを備えており、前記正面板には、前記外側連結板の延長線上で正面側に突出する突条が前記正面板の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする車両用バンパー部材。
【請求項２】
前記突条の内側壁面は、前記外側連結板の内側壁面とほぼ同じ位置またはそれよりも内側に位置していることを特徴とする請求項１記載の車両用バンパー部材。
【請求項３】
前記正面板と前記外側連結板との連結部内面側に隅肉部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の車両用バンパー部材。
【請求項４】
互いに距離を隔てて対向配置された正面板および背面板と、該正面板の長辺側両側端部と前記背面板の長辺側両側端部とをそれぞれ繋ぐ２枚の外側連結板と、前記正面板と背面板とを前記外側連結板間の内側で繋ぐ１枚又は複数枚の内側連結板とを備えており、前記正面板には、前記内側連結板の延長線上で正面側に突出する突条が前記正面板の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする車両用バンパー部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バンパー部材に関し、特に、衝撃吸収性能に優れ、トラックなどの車両への使用に好適なバンパー部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には衝撃吸収の目的でバンパーが取り付けられており、例えば図６では、ステー５１を介してトラック５０の後方側に取り付けられたバンパー部材４０が示されている。このバンパー部材としては、近年、車両の軽量化などを目的としてアルミニウム合金押出材が使用されるようになりつつあり、例えば図７に示す断面矩形形状のものが使用されている。この車両用バンパー部材４０は、互いに距離を隔てて対向配置された正面板１と背面板２とを有し、該正面板１と背面板２の長辺側両側端がそれぞれ２枚の外側連結板３、３で繋がれ、さらに前記外側連結板３、３間の中央で前記正面板１と背面板２とが１枚の内側連結板４で繋がれた構成からなっている。上記形状のバンパー部材４０は、断面形状を押出形状として押出成形され、その長手方向を幅方向とし、正面板１を表側にし背面板２を取り付け側にして車両の前面または後面に取り付けられる。
【０００３】
また、リアのバンパー部材では、後方の車両が視認できるように多くの場合、図８に示すように上記正面板１に反射板４５が取り付けられる。このようなバンパー部材４１では、反射板４５を保護するため、正面板１の長辺側両側端に、表側に張り出した張出部３ａ、３ａを長手方向に沿って設けたものも知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−９５１８８号公報（図１、２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図７に示される従来のバンパー部材４０では、他の車両などが衝突した時の衝突荷重は、図に示すように正面板１の面全体に加わり、この荷重が外側連結板３と内側連結板４にそれぞれ伝わるため、バンパー部材４０は高い曲げ強さを示し、バンパー部材４０には瞬時に高い応力が発生する。そして、これら３枚の連結板３、３、４が座屈し始めると、応力はピークを過ぎて急激に低下する特性を示す。このような応力変化によってバンパー部材４０に対する衝突エネルギが吸収されて衝突荷重が緩和される。また、図８に示すように膨出部３ａ、３ａを有するバンパー部材４１では、衝突荷重が加わると、荷重は、膨出部３ａ、３ａを介して３枚の連結板３、３、４に伝わるため、上記バンパー部材４０と同様に瞬時に高い応力が発生し、該応力はピークを過ぎて急激に低下する。なお、衝突時に膨出部３ａ、３ａの塑性変形が起こることにより上記バンパー部材４０よりも若干応力ピーク値が低下することが考えられるが、応力変化はほぼ同じ形態を呈することになる。
【０００５】
上記のように従来の車両用バンパー部材は、前記張出部を有するものを含め、衝突荷重を全ての連結板でほぼ同時に受けるため、変形に強い反面、バンパー部材で発生する応力のピーク値が高くなる特性を有している。この応力は荷重を受けた車両の車体各部や搭乗者に伝わるため、衝突の衝撃が人体や車体に加わって損傷を与えやすいなどの問題があり、衝撃吸収性能の点で満足のいくものではなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、衝突時に発生する応力ピーク値を低く抑えて衝撃吸収性能を向上させた車両用バンパー部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明の車両用バンパー部材のうち請求項１記載の発明は、互いに距離を隔てて対向配置された正面板および背面板と、該正面板の長辺側両側端部と前記背面板の長辺側両側端部とをそれぞれ繋ぐ２枚の外側連結板と、前記正面板と背面板とを前記外側連結板間の内側で繋ぐ１枚又は複数枚の内側連結板とを備えており、前記正面板には、前記外側連結板の延長線上で正面側に突出する突条が前記正面板の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の車両用バンパー部材の発明は、請求項１記載の発明において、前記突条の内側壁面は、前記外側連結板の内側壁面とほぼ同じ位置またはそれよりも内側に位置していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の車両用バンパー部材の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記正面板と前記外側連結板との連結部内面側に隅肉部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の車両用バンパー部材の発明は、互いに距離を隔てて対向配置された正面板および背面板と、該正面板の長辺側両側端部と前記背面板の長辺側両側端部とをそれぞれ繋ぐ２枚の外側連結板と、前記正面板と背面板とを前記外側連結板間の内側で繋ぐ１枚又は複数枚の内側連結板とを備えており、前記正面板には、前記内側連結板の延長線上で正面側に突出する突条が前記正面板の長手方向に沿って設けられていることを特徴とする。
【００１１】
すなわち本発明によれば、衝突荷重が加わった場合、衝突荷重は先ずバンパー部材の正面板に形成された突条に加わり、該荷重は突条に連続する外側連結板に伝わる。この外側連結板が座屈変形することにより衝撃が１次吸収され、次に該外側連結板が座屈変形することによって衝撃が正面板に直接加わり、さらに突条を有していない他の内側連結板に荷重が伝わる。この他の連結板が引き続き座屈変形してさらに衝撃を２次吸収するものである。このように段階的に衝撃を吸収することにより衝突荷重のピーク値を低く抑えることができるとともに、各連結板の変形によって衝撃を効果的に吸収する。
【００１２】
なお、前記突条の内側壁面は、請求項２記載の発明のように、外側連結板の内側壁面とほぼ同じ位置またはそれよりも内側（バンパー部材における）に位置させることで、突条に加わった荷重を円滑に外側連結板に伝達することができる。この内側壁面が外側連結板の内側壁面を大きく越えて内側に位置すると、前記突条に加わった衝突荷重が外側連結板に直接加わらず、正面板を介して突条の内側外側に伝達されるため、外側連結板のみならず内側連結板にまでほぼ同時に荷重が伝わり、前記の段階的な衝撃吸収ができずに衝突時応力のピーク値が高くなるため本発明の目的が達成できない。したがって、上記突条の外側壁面の位置が外側連結板の外側壁面に一致しているものとして、突条の厚さは、外側連結板の厚さの３倍以下が好ましく、さらには２倍以下が好ましい。また、突条の厚さが外側連結板の厚さに比べて特に小さいと、衝突荷重が加わった際に外側連結板が座屈する前に突条が座屈してしまうので、突条の厚さが外側連結板よりも特に薄いのは好ましくなく、外側連結板とほぼ同じかそれよりも厚いのが好ましい。以上の点から、さらには、前記突条の内側壁面は、前記外側連結板の内側壁面と同じ位置またはこの位置に近い内側に位置するのが望ましい。なお本発明において、突条の厚さ、外側連結板の厚さは、それぞれが正面板と連結する位置を基準にすればよい。
【００１３】
また、請求項３に記載するように、前記正面板と前記外側連結板との連結部内面側に隅肉部が設けられている場合、上記突条は、その内側壁面が、隅肉部の内側端縁とほぼ同じ位置、または該内側端縁よりも外側に位置しているものであればよい。これは隅肉部を有していると、突条の内側壁面が外側連結板の内壁面を越えて内側に位置していても、隅肉部の内側端縁とほぼ同じ位置または該内側端縁よりも外側に位置することによって突条に加わった荷重が隅肉部を通して円滑に外側連結板に伝達され、内側連結板への荷重の伝達を抑制するので、本発明による上記効果が得られる。また、突条の内側壁面は隅肉部の内側端縁と同じ位置またはこれに近い外側に位置するのが望ましい。なお、隅肉部の内側端縁が外側連結板の厚さの２倍または３倍の位置に達しない場合には、突条の内側壁面は、上記隅肉部の内側端縁を越えて内側に位置してもよく、その場合に、上記に示すように突条の内側壁面は、外側連結板の厚さの３倍以下の位置が好ましく、さらには２倍以下の位置が一層好ましいものとして示される。また、隅肉部の内側端縁が外側連結板の厚さの２倍または３倍の位置を越えている場合、突条の内側壁面は隅肉部の内側端縁とほぼ同じ位置、または該内側端縁よりも外側に位置しているものであればよいが、さらには、突条の内側壁面が、外側連結板の厚さの３倍以下の位置にあるのが好ましく、２倍以下の位置が一層好ましい。また、上記と同様に突条の厚さが外側連結板の厚さに比べて特に薄いのは好ましくなく、外側連結板とほぼ同じかそれよりも厚いのが好ましい。
なお本発明において、突条の内側壁面位置は、突条が正面板と連結する位置を基準にすればよい。
また、上記突条の高さは適宜選定することができるが、好適なものとしては１〜４ｍｍの高さを例示することができ、さらに好適なものとして２〜４ｍｍが示される。
【００１４】
さらに上記突条は、外側連結板の延長上に設けるほか、これに代えて請求項４に記載するように内側連結板の延長上に突条を設けるものであってもよい。この形態では、衝突の初期に突条を介して荷重が内側連結板に伝達し、その後、内側連結板の座屈に伴って正面板、外側連結板に荷重が加わり段階的な衝撃吸収がなされる。この形態では、突条の内外側壁面は、内側連結板の内外側壁面とほぼ同じ位置（好ましくは同じ位置）かそれよりも内側連結板中心側（厚さ方向）に対し外側に位置するのが望ましい。この場合にも突条の厚さは、内側連結板の厚さの３倍以下が好ましく、さらに２倍以下が一層好ましい。また、正面板と該内側連結板との連結部に隅肉部が設けられている場合、突条の内外側壁面は、隅肉部の側端縁とほぼ同じ位置（好ましくは同じ位置）かそれよりも内側連結板中心側（厚さ方向）に位置するのが望ましい。
【００１５】
また、本発明では、上記で説明した突条の他に、前記で説明した本発明の荷重伝達の作用を損なわない範囲においては、正面板の表面側に反射板取付け用の突部などを有していてもよい。
なお、本発明では、通常は押出材によってバンパー部材を構成することができるが、本発明としてはこれに限定されるものではなく、各板や突条を他の方法によって成形加工したり溶接したものであってもよい。また、押出とその他の加工を組み合わせたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の車両用バンパーによれば、適切な位置および壁面位置を規制した突条の存在によって衝突荷重を段階的に吸収することができ、衝突時応力のピーク値を低く抑えて人体や車体に加わる衝撃を緩和して損傷などの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態の車両用バンパー部材１０を示す正面図であり、図２はその右側面図である。
【００１８】
本実施形態では、車両用バンパー部材としてアルミニウム合金押出材を使用しており、材質として、ＪＩＳ規格５０００系、６０００系、７０００系アルミニウム合金等が主に用いられる。なお、本発明としては車両用バンパー部材の材質が特に上記に限定されるものではなく、必要に応じて他材質のものを用いるものであってもよい。
【００１９】
本発明の車両用バンパー部材は、図１、２に示すように、互いに距離を隔てて対向する長尺な正面板１および背面板２とを有しており、該正面板１の長辺側両側端と背面板２の長辺側両側端には、それぞれを繋ぐ２枚の外側連結板３、３が互いに対向するように設けられている。さらに正面板１と背面板２とは上記外側連結板３、３間の内側で２枚の内側連結板４、４で繋がれており、該内側連結板４、４は、外側連結板３、３に対し小角度で傾斜しており、逆ハ字状（図２示）に配置されている。なお、内側連結板４、４の傾斜角度については外側連結板３、３に平行にする場合を含めて任意の角度を適宜選択することができる。また、この実施形態では内側連結板４を２枚で構成しているが、本発明としてはその枚数を限定するものではなく、１枚又は複数枚が適宜選択される。また、背面板２の内側と内側連結板４のとの間でトラックのステーにバンパー部材を取り付けるための取付部５が設けられている。
【００２０】
さらに、前記正面板１の長辺側両端縁には、外側連結板３の厚さｔとほぼ同じ厚さＢの突条６が外側連結板３、３の延長線上に高さＨで設けられており、該突条６は、正面板１の長手方向に沿って延伸している。これら構造を有する車両用バンパー部材１０は、押出成形および必要に応じてなされる仕上げ加工によって得ることができる。
【００２１】
次に、上記車両用バンパー部材１０の作用について説明する。
車両用バンパー部材１０に対し正面側から衝突荷重が加わると、衝突時、衝突荷重がまずバンパー部材１０の長辺側両側端にある突条６、６に加わり、さらに突条６、６の延長線上にある外側連結板３、３に伝わる。衝突当初には、外側連結板３、３のつっぱり作用によって荷重を受け、突条６、６および外側連結板３、３の座屈変形が始まる。外側連結板３、３において突条６、６の高さ分の座屈が進行するまでは、バンパー部材１０に生じる応力は飽和状態になる。さらに突条６、６の高さ分の変形が進むと、荷重は突条６および外側連結板３、３から正面板１に加わって、内側連結板４、４へと伝わって応力は次第に増加する。内側連結板４、４が座屈を始める直前には応力はピーク値を示し、内側連結板４、４の座屈に従って応力は次第に低下する。これらの変形によって最大応力（ピーク）値が従来のバンパー部材に比べて低く抑えられ、また、変位の増加に伴って適当な応力が維持し続け、優れた衝撃吸収特性を示す。
【００２２】
次に、図３は他の実施形態の車両用バンパー部材２０を示す側面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化している。
この実施形態の車両用バンパー部材２０は、前記実施例と同様に、正面板１、背面板２、正面板１と背面板２の両側端縁をそれぞれ繋ぐ２枚の外側連結板３、３、正面板１と背面板２とを外側連結板３、３間の内側で繋ぐ２枚の内側連結板４、４を備えている。
【００２３】
さらに、この実施形態の車両用バンパー部材２０は、正面板１と外側連結板３、３との接続部内面側に、それぞれ隅肉部２１、２１が設けられており、前記正面板１の長辺側両端縁には、隅肉部２１、２１の内側端縁２１ａ、２１ａとほぼ同じ位置に内側壁面が位置するように、外側連結板３、３の延長線上で突条２２が形成されており、該突条２２、２２は、正面板１の長手方向に沿って延伸している。
なお、本実施形態においても内側リブ４を２枚で構成しているが、前記実施例と同様、枚数が限定されるものではない。
【００２４】
この実施形態の車両用バンパー２０においても、衝突時の衝突荷重は、まず長辺側両側端にある突条２２、２２に加わり、この荷重が隅肉部２１、２１を介して外側連結板３、３に伝わり、該外側連結板３、３がつっぱり作用を発揮してバンパー部材２０に発生する応力が増加する。外側連結板３、３が座屈変形し始めると応力は飽和状態になる。外側連結板３、３が突条２２、２２の高さ分変形すると、荷重は突条２２、２２および外側連結板３、３から正面板１に加わって、内側連結板４、４へと伝わり応力は次第に増加する。内側連結板４、４が座屈を始める直前に応力はピーク値を示し、内側連結板４、４の座屈に従って応力は次第に低下する。これらの変形によって上記実施形態と同様に最大応力値の低減、衝撃吸収性能の向上効果が得られる。
【００２５】
なお、上記各実施形態では、突条６の内側壁面は、外側連結板の内壁面とほぼ同じ位置にあり、突条２２の内側壁面は隅肉部２１の端縁部２１ａとほぼ同じ位置にあるものとしたが、突条６では、これよりも内側（バンパー部材における方向）に位置するものであってもよく、突条２２では、これよりも外側に位置するものであってもよい。
【００２６】
図４は、さらに他の実施形態のバンパー部材３０を示す側面図である。なお、この実施形態においても、上記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
この実施形態のバンパー部材３０では、内側連結板４、４の延長上に突条３１、３１が設けられており、該突条３１、３１は、内側連結板４、４と同じ厚さで形成されている。この実施形態では、衝突荷重は、先ず突条３１、３１から内側連結板４、４に伝達され、この内側連結板４、４が突条３１、３１の高さ分座屈変形するまでは飽和した応力を示し、その後、外側連結材３、３に荷重が伝わって応力のピーク値を示し、その後、外側連結材３、３の座屈に伴って応力が次第に減少する。この実施形態においても、上記各実施形態と同様に最大応力値の低減、衝撃吸収性能の向上効果が得られる。
なお、この実施形態では、突条３１は、内側連結板４の厚さと同じ厚さを有するものとして説明したが、突条の厚さを内側連結板４よりも厚くすることもでき、内側連結板４、４と正面板１との間に隅肉部を設ける場合には、隅肉部の端縁まで突条の壁面が位置するものであってもよい。
【実施例１】
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明する。ＪＩＳ規格Ａ６Ｎ０１ＳＳ−Ｔ５材を使用した押出材によって、前記第１の実施形態に示す形状のバンパー部材１０を用意した。なおバンパー部材１０は、正面板１を上向きにした状態で、高さ７５ｍｍ、奥行５００ｍｍの形状を有するものとし、正面板１、背面板２、外側連結板３、３、内側連結板４、４、突条６、６の厚さはいずれも３ｍｍとした。上記突条６の高さが異なるもの（１、２、３、４ｍｍ）と突条６を有しないものを５種類用意し、これらに２００ｍｍ幅（長手方向）で荷重治具により荷重を付加し、各バンパー部材における応力−変位曲線を調べた。図５はその結果を示したグラフであり、縦軸に応力、横軸に変位量を示している。
【００２８】
図５から明らかなように、突条を有しないバンパー部材（従来材に相当）の場合、両側端の外側連結板と２枚の内側連結板が同時に荷重を受けるため、高い応力ピーク値が現れており、ピークを迎えた後は急激に応力が低下している。
一方、突条の高さが１ｍｍのものでは、両側端の外側連結板が座屈変形する前（弾性変形範囲内）に内側連結板が荷重を受けるため、応力が飽和する状態は短期間に終わり、フラット面の場合と同様、高いピーク値が現れており、ピークを迎えた後は応力が低下している。ただし、低下の程度は突条を有しないものほど急激ではない。このバンパー部材では、両端の外側連結板がある程度塑性変形しているため突条を有しないものほどには高いピーク値を示しておらず、突条の効果はある程度出現している。
【００２９】
また、突条の高さが２〜４ｍｍのものでは、両側端の外側連結板の座屈変形により１００〜１５０ｋＮで１度、荷重のピークを迎え、突条分の変形が終わるまで、ほぼ一定の荷重（飽和）を保持している。さらに外側連結板の座屈変形が進むと荷重治具が正面板１に接触し、内側連結板が荷重を受けて再度応力が増加し２度目の応力のピークを迎え、その後、応力値は徐々に低下する。本試験結果より突条の高さが大きいほど２度目のピーク値は低くなり、変位の増加に伴う応力の低下傾向が小さくなることが分かる。
【００３０】
上記の結果より突条の高さを調整することにより応力−変位曲線を変化させることができる。例えば、ピーク値を重視する場合には、突条の高さを低くし、エネルギ吸収のような一定応力維持が重要であれば突条の高さを高くすればよい。
本実施例においては突条の高さを３、４ｍｍとすることにより応力のピーク値を低く抑えることができ、バンパー部材として良好な衝撃吸収性能を得ることができた。なお、本実施例は一例を示したものであり、突条の高さが３〜４ｍｍに限定されるものではない。すなわち、要求仕様、材質、外側連結板の厚さ、内側連結板の厚さ・枚数・取付角度、寸法、突条高さ等により所望の応力−変位曲線が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の車両用バンパー部材の一実施形態を示す正面図である。
【図２】同じく一実施形態を示す側面図である。
【図３】同じく他の実施形態を示す側面図である。
【図４】同じくさらに他の実施形態を示す側面図である。
【図５】同じく突条の高さが異なる各バンパー部材における応力−変位曲線を示すグラフである。
【図６】車両用バンパー部材の使用状態の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の車両用バンパー部材を示す斜視図である。
【図８】従来の他の車両用バンパー部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  正面板
２  背面板
３  外側連結板
４  内側連結板
５  取付部
６  突条
１０、２０、３０、４０、４１  車両用バンパー
２１  隅肉部
２２  突条
３１  突条
５０  トラック
５１  ステー
【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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【図７】
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【図８】
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